(57)【要約】【課題】  複雑な制御を行うことなく鋳造欠陥のない健全な鋳物を安価に提供する。【解決手段】  ラドル本体１１に進退可能に挿入されて下端の給湯口１１ｃを開閉するタップ弁１３の弁体１５先端側を、先端に行くに従って直径が漸小するように略円錐形に形成する。タップ弁１３の略円錐形状部の先端側部分１５ａを閉弁状態で給湯口１１ｃから突出させるとともに、基端側部分１５ｂを給湯口１１ｃ周縁の弁座１１ｄに着座させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯保持炉に貯溜された溶湯を給湯ラドルでワンショット分だけ射出スリーブに自動供給する自動給湯方法であって、
閉弁状態でタップ弁先端側部分が給湯口から突出した給湯ラドルにワンショット分の溶湯を収容し、
次いで、上記給湯ラドルを射出スリーブに挿入して上記タップ弁先端をプランジャチップに当接又は接近させ、
その後、上記給湯口を開いて溶湯を給湯ラドルから所定量だけ流出させ、
しかる後、上記給湯ラドルを上昇させながら給湯ラドル内の溶湯ヘッドが下がるに従って上記給湯口の開口断面積を漸増させることにより、溶湯を一定の流出速度で上記射出スリーブに流出させてワンショット分だけ射出スリーブに自動供給することを特徴とする自動給湯方法。
【請求項２】
溶湯保持炉に貯溜された溶湯をワンショット分だけ射出スリーブに自動供給する給湯ラドルであって、
下端に給湯口を有し内部に溶湯を収容するラドル本体と、
このラドル本体に進退可能に挿入され進退動作により上記給湯口を開閉するタップ弁とを備え、
上記タップ弁の先端側は、先端に行くに従って直径が漸小するように略円錐形に形成され、閉弁状態で当該略円錐形状部の先端側部分が上記給湯口から突出しているとともに、基端側部分が上記給湯口周縁の弁座に着座していることを特徴とする給湯ラドル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、溶湯を成形型のキャビティに射出する前工程で、ワンショット分の溶湯を射出スリーブに自動供給する方法及びその方法に使用する給湯ラドルの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金等の非鉄金属の溶湯を給湯ラドルで射出スリーブに自動供給する場合、空気が溶湯に巻き込まれると、酸化物が生成したりガス量が増大して鋳物の品質低下を招くことから、空気を巻き込まないように給湯する方法が開発されている。その例として特許文献１，２に記載の給湯方法を挙げると、２例共、まず、給湯ラドルを射出スリーブに挿入して給湯口をプランジャチップに接近させた状態で、タップ弁を後退させて給湯口を開き、溶湯を給湯ラドルから射出スリーブに流出させる。次いで、射出スリーブ内の溶湯ヘッドが給湯口よりも高くなると、給湯ラドルを上昇させる。この際、特許文献１では、給湯ラドル内の溶湯ヘッドと射出スリーブ内の溶湯ヘッドとのヘッド差が小さくなれば、給湯ラドルの上昇速度が遅くなるような所定の関数からなるヘッド−ラドル上昇速度曲線に従った上昇速度で給湯ラドルを上昇させるように制御している。特許文献２では、溶湯を給湯ラドルから射出スリーブに流出させる初期段階では、給湯口を閉状態から低速度で少しだけ開き、射出スリーブ内の溶湯ヘッドが給湯ラドルの溶湯口よりも高くなると、高速度で大きく開くように制御している。
【特許文献１】特開昭５９−１５３５６３号公報（第３頁、第３図及び第４図）
【特許文献２】特開昭６２−２５９６５５号公報（第３頁、第１図及び第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記の特許文献１，２では共に、給湯ラドルの給湯口に単にタップ弁をあてがって給湯口を閉じているだけであるため、タップ弁を後退させて開弁操作すると給湯口が一気に大きく開口し、給湯ラドル内の溶湯が勢いよく一斉に流出して乱流状態となり、その結果、溶湯に多量の空気が巻き込まれて鋳造された鋳物の品質が低下する。また、両文献共に、給湯中に給湯ラドルの上昇速度や給湯口の開度及び開速度を溶湯の流出状態に応じて制御しなければならず、複雑な制御系が必要で設備費が高騰する。
【０００４】
この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複雑な制御を行うことなく鋳造欠陥のない健全な鋳物を安価に提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、この発明は、ラドル本体の給湯口を開閉するタップ弁の先端側部分を上記給湯口から突出させたことを特徴とする。
【０００６】
具体的には、請求項１に記載の発明は、溶湯保持炉に貯溜された溶湯を給湯ラドルでワンショット分だけ射出スリーブに自動供給する自動給湯方法を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【０００７】
すなわち、請求項１に記載の発明は、閉弁状態でタップ弁先端側部分が給湯口から突出した給湯ラドルにワンショット分の溶湯を収容し、次いで、上記給湯ラドルを射出スリーブに挿入して上記タップ弁先端をプランジャチップに当接又は接近させ、その後、上記給湯口を開いて溶湯を給湯ラドルから所定量だけ流出させ、しかる後、上記給湯ラドルを上昇させながら給湯ラドル内の溶湯ヘッドが下がるに従って上記給湯口の開口断面積を漸増させることにより、溶湯を一定の流出速度で上記射出スリーブに流出させてワンショット分だけ射出スリーブに自動供給することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、溶湯保持炉に貯溜された溶湯をワンショット分だけ射出スリーブに自動供給する給湯ラドルを対象とし、次のような解決手段を講じた。
【０００９】
すなわち、請求項２に記載の発明は、下端に給湯口を有し内部に溶湯を収容するラドル本体と、このラドル本体に進退可能に挿入され進退動作により上記給湯口を開閉するタップ弁とを備え、上記タップ弁の先端側は、先端に行くに従って直径が漸小するように略円錐形に形成され、閉弁状態で当該略円錐形状部の先端側部分が上記給湯口から突出しているとともに、基端側部分が上記給湯口周縁の弁座に着座していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、給湯ラドルの給湯口から突出するタップ弁先端をプランジャチップに当接又は接近させた状態で、給湯ラドル内の溶湯を流出させるので、溶湯がタップ弁先端側部分を伝わって整流状態で射出スリーブに供給され、空気の巻き込みが防止されて鋳造欠陥のない健全な鋳物を鋳造することができる。また、タップ弁先端を給湯ラドルの給湯口から突出させるだけであり、しかも、溶湯ヘッドが下がるに従って給湯口の開口断面積を漸増させて溶湯の流出速度をほぼ一定にすることにより、給湯ラドルを一定の上昇速度で射出スリーブから引き上げることができ、よって、給湯中に給湯ラドルの上昇速度や給湯口の開度及び開速度を溶湯の流出状態に応じて制御せずに済み、複雑な制御系が不要で設備費の高騰を避けることができる。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、タップ弁先端側部分を先細形状に形成したので、開弁時にタップ弁外周と給湯口内周との間の隙間が徐々に拡大して給湯口が一気に大きく開口せず、溶湯の急激な流出による空気の巻き込み現象を簡単な構造で確実に解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１３】
図２は自動給湯装置の全体図を示し、１はアルミニウム合金等の非鉄金属の溶湯Ｍが貯溜された溶湯保持炉であり、この溶湯保持炉１の傍には、垂直柱２ａと水平柱２ｂとからなる逆Ｌ字形の支柱２が立設されている。上記水平柱２ｂには、水平に延びる２条のガイドレール３が設けられ、このガイドレール３には、スライドプレート４が第１サーボモータ５の駆動により水平移動可能に取り付けられている。上記スライドプレート４には、上下方向に延びるシャフト６ａと、このシャフト６ａに螺合するナット６ｂとからなるボールネジ６が収容された筐体７が取り付けられ、上記ボールネジ６のシャフト６ａは、筐体７上端に設置された第２サーボモータ８の駆動により軸心回りに回転するようになっている。上記ボールネジ６のナット６ｂには、上下方向に延びる筒体９が連結され、この筒体９下端には、この発明の一実施形態に係る給湯ラドル１０が取り付けられている。
【００１４】
上記給湯ラドル１０は、図１、図３及び図４に示すように、内部に溶湯Ｍを収容するラドル本体１１を備えている。このラドル本体１１は、上半部分である基端側大径筒部１１ａと、これに続く下半部分である先端側小径筒部１１ｂとで構成され、上記基端側大径筒部１１ａ上端開口は蓋部材１２で閉じられている。上記先端側小径筒部１１ｂの下端部分は、先端に行くに従って直径が漸小するように略円錐形に形成され、下端に給湯口１１ｃが形成されている。上記ラドル本体１１にはタップ弁１３が進退可能に挿入されている。このタップ弁１３は、上記筒体９内で上下方向に延びるシャフト１４と、このシャフト１４下端に一体に連結された弁体１５とで構成されている。上記筒体９上端には昇降シリンダ１６が設置され、この昇降シリンダ１６には上記シャフト１４上端が連結され、昇降シリンダ１６の伸縮作動によりタップ弁１３を上下方向に進退させ、この進退動作により上記給湯口１１ｃをタップ弁１３の弁体１５で開閉するようになっている。
【００１５】
この発明の特徴として、上記弁体１５の先端側は、図１に示すように、先端に行くに従って直径が漸小するように略円錐形に形成され、閉弁状態で当該略円錐形状部の先端側部分１５ａが上記給湯口１１ｃから突出しているとともに、基端側部分１５ｂが上記給湯口１１ｃ周縁の弁座１１ｄに着座するようになっている。なお、弁体１５としては、上記のものに限らず、例えば、図６に変形例１として示すように、弁体１５全体が毛筆のような流線形をしたものであってもよく、さらには、図７に変形例２として示すように、先端側部分１５ａ先端が細く延出した涙滴形をしたものや、図８に変形例３として示すように、図６の弁体１５の先端側部分１５ａに複数のスリット１５ｃを形成したものであってもよい。
【００１６】
上記スライドプレート４の上端片隅には、図２に示すように、傾動シリンダ１７が設置され、その下方には傾動軸１８が取り付けられ、上記筐体７がこの傾動軸１８に支持されていて、上記第１傾動シリンダ１７の伸縮作動により筐体７、筒体９及び給湯ラドル１０が一体となって垂直姿勢（図２実線参照）と傾動姿勢（図２仮想線参照）とに姿勢変更するようになっている。
【００１７】
上記支柱２の側方にはピット１９が掘設され、このピット１９内には、上下方向に延びるピストンロッド２０ａを有する射出シリンダ２０が傾動軸２１に支持されて傾動可能に設置されている。この射出シリンダ２０は、その側方に設置された第２傾動シリンダ２２のピストンロッド２２ａに連結され、第２傾動シリンダ２２の伸縮作動により垂直姿勢（図２実線参照）と傾動姿勢（図２仮想線参照）とに姿勢変更するようになっている。上記射出シリンダ２０のピストンロッド２０ａ先端には支持枠２３が連結され、この支持枠２３上端には筒体からなる射出スリーブ２４が固着されている。上記支持枠２３には、上下方向に延びるプランジャロッド２５が上記射出スリーブ２４に対応するように配置され、プランジャロッド２５上端にはプランジャチップ２６が一体に連結され（図１参照）、プランジャチップ２６が射出スリーブ２４下端内部に挿入されている。このプランジャチップ２６は、図示しない昇降駆動源の駆動によりプランジャロッド２５を進退させることで射出スリーブ２４内を進退するようになっている。そして、上記溶湯保持炉１に貯溜された溶湯Ｍを給湯ラドル１０にワンショット分だけ収容し、この溶湯Ｍを給湯ラドル１０から射出スリーブ２４に自動供給してその上方に設置されている成形型２７のキャビティ２７ａに射出充填するようになっている。
【００１８】
次に、溶湯保持炉１に貯溜された溶湯Ｍを給湯ラドル１０でワンショット分だけ射出スリーブ２４に自動供給する自動給湯方法について説明する。前提として、給湯ラドル１０が溶湯保持炉１上方に移動しているものとする（図２実線参照）。また、昇降シリンダ１６は収縮作動していてタップ弁１３は給湯ラドル１０の給湯口１１ｃを開放しているものとする。
【００１９】
＜第１工程＞
第２サーボモータ８を例えば正転駆動して筒体９を下降させ、給湯ラドル１０を溶湯保持炉１の溶湯Ｍに基端側大径筒部１１ａ中程まで浸漬する（図２仮想線参照）。これにより、ワンショット分の溶湯Ｍが給湯ラドル１０に収容される。この際、給湯ラドル１０の下降速度を給湯ラドル１０内の溶湯ヘッドｍ１が溶湯保持炉１内の溶湯ヘッドｍ２と同レベルになるようにすることが好ましい（図３参照）。このように、給湯ラドル１０の下降速度を設定するのは、給湯ラドル１０の下降速度が速すぎると溶湯Ｍの給湯ラドル１０への流入が遅れ、給湯ラドル１０内外で溶湯ヘッドに差が生じ、この溶湯ヘッド差が大きいと溶湯Ｍが給湯ラドル１０内に高速で流入して乱流状態となって空気が巻き込まれるからである。溶湯Ｍがワンショット分だけ給湯ラドル１０に収容されると、昇降シリンダ１６を伸長作動してタップ弁１３を下方に進出させ、弁体１５を弁座１１ｄに着座させて給湯口１１ｃを閉じる。
【００２０】
＜第２工程＞
第２サーボモータ８を例えば逆転駆動して筒体９を上昇させた後、第１サーボモータ５を例えば正転駆動してスライドプレート４をガイドレール３に沿ってピット１９側に水平移動させる。これにより、給湯ラドル１０もピット１９側に移動して溶湯Ｍの受け渡し態勢を整える。この間、ピット１９側では、第２傾動シリンダ２２を伸長作動して射出スリーブ２４を給湯ラドル１０側に傾動させておく。この段階では、射出シリンダ２０のピストンロッド２０ａは収縮しており、また、プランジャロッド２５も下方に後退している。給湯ラドル１０がピット１９側に移動してくると、第１傾動シリンダ１７を収縮作動して給湯ラドル１０を傾動させて射出スリーブ２４に対応させる。
【００２１】
＜第３工程＞
第２サーボモータ８を例えば正転駆動して筒体９を下方に進出させ、給湯ラドル１０の先端側小径筒部１１ｂを射出スリーブ２４に挿入してタップ弁１３先端（先端側部分１５ａ先端）をプランジャチップ２６に例えば５〜１０ｍｍの距離まで接近させる（図４（ａ）参照）。なお、タップ弁１３先端（先端側部分１５ａ先端）をプランジャチップ２６に当接させてもよい。
【００２２】
＜第４工程＞
昇降シリンダ１６を収縮作動させてタップ弁１３を上方に後退させる。この際、タップ弁１３の後退速度を例えば５ｍｍ／秒以下にして給湯ラドル１０の給湯口１１ｃをゆっくりと開き、溶湯Ｍを給湯ラドル１０から所定量だけ射出スリーブ２４に流出させる（図１及び図４（ｂ）参照）。この段階では、給湯ラドル１０内の溶湯ヘッドｍ１と射出スリーブ２３内の溶湯ヘッドとのレベル差が大きいが、給湯口１１ｃの開口断面積が小さいので、給湯ラドル１０から流出する溶湯Ｍの流出速度は遅く、空気の巻き込みの原因となる乱流は起こらない。しかも、タップ弁１３先端（先端側部分１５ａ先端）を給湯ラドル１０の給湯口１１ｃから突出させてプランジャチップ２６に接近させているので、溶湯Ｍがタップ弁１３の先端側部分１５ａを伝わって整流状態で射出スリーブ２４に供給され、空気の巻き込みが防止されて鋳造欠陥のない健全な鋳物を鋳造することができる。さらに、タップ弁１３の先端側部分１５ａを先細形状に形成したので、開弁時にタップ弁１３の先端側部分１５ａ外周と給湯口１１ｃ内周との間の隙間が徐々に拡大して給湯口１１ｃが一気に大きく開口せず、溶湯Ｍの急激な流出による空気の巻き込み現象を簡単な構造で確実に解消することができる。
【００２３】
＜第５工程＞
所定量の溶湯Ｍが流出すると、具体的には、射出スリーブ２４内の溶湯ヘッドｍ３が給湯口１１ｃと同じ高さかもしくはそれ以上になった時点で、第２サーボモータ８を例えば逆転駆動させて給湯ラドル１０の上昇を開始する（図４（ｃ）参照）。また、給湯ラドル１０を上昇させながら昇降シリンダ１６を収縮作動し、給湯ラドル１０内の溶湯ヘッドｍ１が下がるに従って上記給湯口１１ｃの開口断面積を漸増させる。これにより、溶湯Ｍを一定の流出速度で射出スリーブ２４に流出させてワンショット分だけ射出スリーブ２４に自動供給する（図４（ｄ）参照）。上述した溶湯Ｍの給湯時間と給湯量との関係を図５のグラフに示す。このように、タップ弁１３の先端側部分１５ａを給湯ラドル１０の給湯口１１ｃから突出させた状態を経て、溶湯ヘッドｍ１が下がるに従って給湯口１１ｃの開口断面積を漸増させるので、溶湯Ｍの流出速度をほぼ一定にでき、これにより、給湯ラドル１０を一定の上昇速度で射出スリーブ２４から引き上げることができ、よって、給湯中に給湯ラドル１０の上昇速度や給湯口１１ｃの開度及び開速度を溶湯Ｍの流出状態に応じて制御せずに済み、複雑な制御系が不要で設備費の高騰を避けることができる。
【００２４】
＜第６工程＞
第２サーボモータ８を例えば逆転駆動して給湯ラドル１０の先端側小径筒部１１ｂを射出スリーブ２４から抜き、その後、第２傾動シリンダ２２を収縮作動して射出スリーブ２４を垂直姿勢に姿勢変更し、射出スリーブ２４を成形型２７の下方に位置付ける。射出シリンダ２０を伸長作動して射出スリーブ２４を成形型２７に接続した後、プランジャロッド２５を上方に進出させて射出スリーブ２４内のワンショット分の溶湯Ｍを成形型２７のキャビティ２７ａに射出充填し、鋳物を鋳造する。この間、給湯ラドル１０を溶湯保持炉１上方に待機させて次の給湯に備える。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
この発明は、溶湯を成形型のキャビティに射出する前工程で、ワンショット分の溶湯を射出スリーブに自動供給する方法及びその方法に使用する給湯ラドルとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施形態に係る給湯ラドルによる給湯開始初期の状態においてその先端側小径筒部を拡大して示す断面図である。
【図２】自動給湯装置の全体図である。
【図３】溶湯保持炉に貯溜された溶湯を給湯ラドルに収容している状態を示す工程図である。
【図４】給湯ラドルから射出スリーブに溶湯を自動供給している状態を示す工程図であり、（ａ）は給湯ラドルの先端側小径筒部を射出スリーブ内に挿入した状態、（ｂ）は給湯開始初期の状態、（ｃ）は給湯の進行に伴って射出スリーブを上昇させている状態、（ｄ）は給湯完了状態をそれぞれ示す。
【図５】給湯時間と給湯量との関係を示すグラフである。
【図６】変形例１の図１相当図である。
【図７】変形例２の図１相当図である。
【図８】変形例３の図１相当図である。
【符号の説明】
【００２７】
１      溶湯保持炉
１０    給湯ラドル
１１    ラドル本体
１１ｃ  給湯口
１１ｄ  弁座
１３    タップ弁
１５    弁体
１５ａ  先端側部分
１５ｂ  基端側部分
２４    射出スリーブ
２６    プランジャチップ
Ｍ      溶湯
ｍ１    給湯ラドル内の溶湯ヘッド
【図１】
2005324229.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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