(57)【要約】【課題】堰入子に付着した付着物を容易に除去する。【解決手段】実施形態に係る堰入子清掃装置１は、鋳造装置１００に取り付けられた堰入子１３内に挿入可能な、一端から他端に連通するエア通路が形成されたシャフト２と、シャフト２の一端に接続され、前記エア通路にエアを供給するエアポンプ４と、シャフト２の他端に回転可能に設けられ、エア通路からのエアを堰入子１３の内周面に向けて噴出する回転ヘッド３と、回転ヘッド３を回転駆動するアクチュエータ５とを備える。【選択図】図３
2020062651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造装置に取り付けられた堰入子内に挿入可能な、一端から他端に連通するエア通路が形成されたシャフトと、
前記シャフトの一端に接続され、前記エア通路にエアを供給するエアポンプと、
前記シャフトの他端に回転可能に設けられ、前記エア通路からのエアを堰入子の内周面に向けて噴出する回転ヘッドと、
前記回転ヘッドを回転駆動するアクチュエータと、
を備える、
堰入子清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造装置に用いられる堰入子を清掃する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
低圧鋳造装置に用いられる堰入子は金型と溶湯溜めとの間に設けられ、溶湯の通路として利用される。堰入子は、一般的に、溶湯が流入する堰入口と、溶湯が金型へ流出する堰出口と、堰入口及び堰出口よりも断面積の小さな絞り部とを備えている。
【０００３】
高温の溶湯と高速で接触すると、湯口や堰入子にはＡｌ溶損が起こる。そこで、特許文献１には、耐Ａｌ溶損性の高いチタン合金を用いたダイカスト金型が提案されている。特許文献１のダイカスト金型は、金型材料として純チタン又は６−４チタン合金が用いられ、表面に大気酸化処理又は窒化処理が施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６６６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鋳造工程では、溶湯を加圧して、堰入子を通過させて金型内に充填させる注湯工程と、溶湯を金型側から堰入子側へ向かって凝固させる凝固工程とを含む。このような連続した鋳造工程の中で、溶湯中の不純物（ＡｌやＭｇなど）が堰入子の内周面に堆積する場合がある。堰入子に付着物が堆積したまま鋳造工程を続けると、付着物が注湯時に剥がれ、溶湯内の不純物濃度が増加する虞がある。これにより、鋳物の内部に欠陥が発生し、不良品が増加する不具合が生じる。このような付着物を堰入子から取り除くには鋳造装置を分解する必要があり、堰入子の清掃は容易ではない。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、堰入子に付着した付着物を容易に除去することが可能な堰入子清掃装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る堰入子清掃装置は、鋳造装置に取り付けられた堰入子内に挿入可能な、一端から他端に連通するエア通路が形成されたシャフトと、前記シャフトの一端に接続され、前記エア通路にエアを供給するエアポンプと、前記シャフトの他端に回転可能に設けられ、前記エア通路からのエアを堰入子の内周面に向けて噴出する回転ヘッドと、前記回転ヘッドを回転駆動するアクチュエータとを備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、堰入子に付着した付着物を容易に除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】堰入子を用いた鋳造工程の一例を示す図である。
【図１Ｂ】堰入子を用いた鋳造工程の一例を示す図である。
【図１Ｃ】堰入子を用いた鋳造工程の一例を示す図である。
【図２】鋳造工程を繰り返した堰入子の状態を示す図である。
【図３】実施の形態に係る堰入子清掃装置の構成例を示す図である。
【図４】実施の形態に係る堰入子清掃方法を説明するフロー図である。
【図５】実施の形態に係る堰入子清掃装置の他の構成例を示す図である。
【図６】実施の形態に係る堰入子清掃装置の他の構成例を示す図である。
【図７】比較例の堰入子清掃方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図における同等の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１１】
本発明は、鋳造装置に取り付けられた堰入子を清掃する技術に関する。実施の形態に係る堰入子清掃装置は、堰入子を鋳造装置に取り付けたままの状態で清掃するものである。実施の形態について説明する前に、まず図１Ａ〜１Ｃを参照して、堰入子を用いた鋳造工程の一例について説明する。図１Ａ〜１Ｃに示す鋳造装置１００は、低圧鋳造装置である。
【００１２】
鋳造装置１００は、金型１０、ベース２０を備えている。金型１０は、ベース２０に支持されている。金型１０は、上型１１と下型１２とを含む。上型１１を下型１２に接近させ、互いに突き合わせて型締めを行うことで、キャビティＣが形成される。キャビティＣは、鋳造される所望の鋳物の形状と対応する形状を有する。
【００１３】
鋳造に用いられる溶湯Ｍは、ベース２０の下部に設けられる保持炉（不図示）に保持される。保持炉は、溶湯Ｍの温度を所定の温度に維持する。溶湯Ｍは、例えば、Ａｌ又はＡｌ合金等の鋳造に利用される金属材料からなる。保持炉は、溶湯Ｍを金型１０へ供給するために、炉内に気体を供給して溶湯Ｍを加圧する加圧手段や、溶湯Ｍの金型１０への供給を停止するために、炉内の気体を排気する排気手段を備える。
【００１４】
下型１２には、堰入子１３が取り付けられている。堰入子１３は、溶湯Ｍを通過させる通路である。また、下型１２の下部には、ストーク２１が結合されている。
【００１５】
堰入子を用いた鋳造工程では、まず、図１Ａに示すように、上型１１と下型１２の型締めが行われる。そして、保持炉内に気体を供給し、ストーク２１の外側における溶湯Ｍの液面を加圧することで、ストーク２１の内側における溶湯Ｍの液面を上昇させる。これにより、図１Ｂに示すように、溶湯Ｍが、ストーク２１、堰入子１３を順に通過して、キャビティＣに流入し、キャビティＣが溶湯Ｍによって満たされる（注湯）。
【００１６】
そして、キャビティＣ内に充填した溶湯Ｍを凝固させる。溶湯Ｍは上型１１側から保持炉側へ向かって凝固し始める。溶湯Ｍが凝固した部位と凝固していない部位との境界面は、上型１１側から保持炉側へ移動する。この境界面が堰入子１３に到達したときに、ストーク２１の外側における溶湯Ｍへの加圧を停止（放圧）することで、図１Ｃに示すように、溶湯Ｍが鋳物Ｐから分離される。その後、金型１０を開いて、鋳物Ｐが取り出される。
【００１７】
図２に、鋳造工程を繰り返したときの、堰入子１３の状態を示す。図２に示すように、堰入子１３は、堰入口１３ａ、絞り部１３ｂ、堰出口１３ｃを備える筒状体である。絞り部１３ｂは、堰入口１３ａと堰出口１３ｃとの間に位置しており、堰入口１３ａと堰出口１３ｃと比較して小さい断面積を有する。連続した鋳造工程の中で、溶湯Ｍが堰入子１３中を往復することとなる。これにより、溶湯Ｍ中のＡｌやＭｇなどの不純物が付着物Ｉとして堰入子１３の内周面に堆積する。付着物Ｉの体積は、特に、絞り部１３ｂで顕著である。
【００１８】
ここで、図７を参照して、比較例の堰入子清掃方法について説明する。比較例では、一連の鋳造工程が終了して鋳物Ｐを取り出した後に、作業者が不定期に目視で堰入子１３内の付着物Ｉの付着を確認する。この確認作業は、一連の鋳造工程が２０〜３０回繰り返される毎に実施される。このように、付着物Ｉの確認は不定期に低頻度で実施されるため、鋳造工程後の鋳物Ｐの品質保証ができず、後の工程で別途不良検査を実施する必要が生じる。
【００１９】
また、堰入子１３内に付着物Ｉの付着が確認された場合、金属棒等の工具Ｔを用いて手作業で付着物Ｉを除去する。このため、工具Ｔが堰入子１３に接触し、堰入子１３表面の保護等の目的で形成された、塗型剤等の表面処理層が剥がれてしまう虞がある。さらに、この除去作業は、３００〜４００℃の雰囲気温度で、手作業で実施されるため、作業者が危険にさらされる事態となる。また、除去された付着物は回収されず、溶湯中に混入し、品質が劣化してしまう。
【００２０】
そこで、本発明者は、以下の堰入子清掃装置１を考案した。図３は、実施の形態に係る堰入子清掃装置１の構成例を示す図である。図３に示すように、堰入子清掃装置１は、シャフト２、回転ヘッド３、エアポンプ４、アクチュエータ５、シリンダ６を備える。図３では、回転ヘッド３が設けられたシャフト２が堰入子１３内に挿入された状態を示している。
【００２１】
シャフト２は、鋳造装置１００に取り付けられた堰入子１３内に挿入可能である。シャフト２には、一端から他端に連通するエア通路（不図示）が形成されている。シャフト２の一端には、エアポンプ４が接続されている。エアポンプ４は、シャフト２のエア通路にエアを供給する。
【００２２】
シャフト２のエアポンプ４が接続された一端とは反対側の他端には、回転ヘッド３が回転可能に設けられている。回転ヘッド３はシャフト２のエア通路から供給されるエアを堰入子１３の内周面に向けて噴出する。アクチュエータ５は、回転ヘッド３を回転駆動するモーター等の回転機構である。これにより、回転ヘッド３から噴出されるエアが、堰入子１３の内周面に対して周方向に均等に吹き付けられる。シリンダ６は、回転ヘッド３が取り付けられたシャフト２を堰入子１３の内部へ自動的に出し入れする出し入れ機構である。
【００２３】
次に、図４を参照して、実施の形態に係る堰入子清掃方法について説明する。図４は、実施の形態に係る堰入子清掃方法を説明するフロー図である。なお、図４では、堰入子を用いた鋳造工程についても示されている。図４に示すように、上型１１と下型１２の型締め（ステップＳ１０）、保持炉内の加圧及びキャビティＣ内への注湯（ステップＳ１１）、キャビティＣ内に充填した溶湯Ｍの凝固（ステップＳ１２）、保持炉内の放圧（ステップＳ１３）といった、図１Ａ〜１Ｃで説明した一連の鋳造工程が行われる。
【００２４】
その後、金型１０を開いて、鋳物Ｐが取り出した後に、付着物Ｉの確認が行われる（ステップＳ１４）。実施の形態では、ステップＳ１４の付着物Ｉの確認は、鋳造工程が１回行われる毎に実施される。このように、鋳造工程が１回行われる毎に付着物Ｉを確認することで、付着物Ｉの除去頻度を上げ、後の工程で別途不良検査を実施することなく、鋳物Ｐの不良率を低下させることができる。
【００２５】
付着物Ｉの確認は、上述したように作業者が目視で行うことができる。また、付着物Ｉの確認は、自動的に行うこともできる。図５は、付着物Ｉの確認を自動的に行う堰入子清掃装置の構成例を示す。図５に示すように、堰入子清掃装置１は、上述の構成に加えて、さらに撮像装置７を備えている。なお、図５においては、図面の簡略化のため、エアポンプ４、シリンダ６の図示を省略している。この撮像装置７による画像認識で、堰入子１３内の付着物Ｉの確認を行うことができる。これにより、高温環境下での付着物Ｉの確認を安全に実施することが可能となる。
【００２６】
堰入子１３の内周面に付着物が付着していない場合（ステップＳ１５、ＹＥＳ）、堰入子１３の清掃工程は終了する。一方、堰入子１３の内周面に付着物Ｉが付着している場合（ステップＳ１５、ＮＯ）、堰入子清掃装置１を用いた付着物Ｉの除去を実施する（ステップＳ１６）。付着物Ｉの除去は、まず、先端に回転ヘッド３が設けられたシャフト２をシリンダ６により自動で堰入子１３内に挿入する。そして、回転ヘッド３が堰入子１３内の所定の位置まで挿入された状態で、回転ヘッド３を回転させながら、エアポンプ４によりエアを供給する。
【００２７】
これにより、堰入子１３の内周面に堆積した付着物Ｉに均等にエアを噴出することができる。このように、実施の形態では、回転ヘッド３を回転させながらエアを堰入子１３に吹き付けることで、堰入子１３の内周面に付着した付着物Ｉを噴出されたエアの力で吹き飛ばし、付着物Ｉのみを非接触で堰入子１３から離脱させることが可能となる。このため、塗型剤を含む堰入子の表面処理層を剥がさずに、付着物Ｉを除去することができる。
【００２８】
除去された付着物Ｉは、例えば、型締めを行った金型１０のキャビティＣ内を図示しない真空ポンプにより真空引きすることにより、回収することができる。
【００２９】
また、図６に、付着物Ｉを回収する堰入子清掃装置の他の構成例を示す。図６に示す例では、付着物Ｉは、図示しない遠心力集塵機により回収される。堰入子１３内の空気をその内周面に沿って旋回させながら堰出口１３ｃの方向に吸引する過程において、空気と付着物Ｉをと遠心分離することができる。空気は、堰入子１３の中心部で堰入口１３ａの方向へ向かい、付着物Ｉは堰出口１３ｃ側から回収され得る。
【００３０】
以上説明したように、実施の形態によれば、堰入子清掃装置１を用いることで、堰入子１３を取り外すことなく、堰入子１３の清掃を容易に実施することが可能となる。また、鋳造工程が１回行われる毎に、付着物Ｉの有無を確認して堰入子１３の清掃を実施することで、鋳物Ｐの品質を保証することが可能となる。付着物Ｉは非接触で除去することができるため、堰入子１３の表面処理層の剥がれの発生を防止することができる。
【００３１】
また、除去された付着物は回収されるため、溶湯の品質が劣化することを防止することができる。さらに、付着物Ｉの確認や除去の工程を、撮像装置７や堰入子清掃装置１で自動的に行うことができるため、作業者が危険にさらされる事態を回避することが可能となる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  堰入子清掃装置
２  シャフト
３  回転ヘッド
４  エアポンプ
５  アクチュエータ
６  シリンダ
７  撮像装置
１０  金型
１１  上型
１２  下型
１３  堰入子
１３ａ  堰入口
１３ｂ  絞り部
１３ｃ  堰出口
２０  ベース
２１  ストーク
１００  鋳造装置
Ｃ  キャビティ
Ｍ  溶湯
Ｐ  鋳物
Ｉ  付着物
Ｔ  工具
【図１Ａ】
2020062651.tif 000003
【図１Ｂ】
2020062651.tif 000004
【図１Ｃ】
2020062651.tif 000005
【図２】
2020062651.tif 000006
【図３】
2020062651.tif 000007
【図４】
2020062651.tif 000008
【図５】
2020062651.tif 000009
【図６】
2020062651.tif 000010
【図７】
2020062651.tif 000011