(57)【要約】    【課題】  鉛合金の溶湯14の給湯杓5への給湯量のばらつきを低減するとともに、不良が少なく、安価な鉛蓄電池用鋳造体の製造方法を提供する。    【解決手段】  パイプライン3からの鉛合金の溶湯14を、開閉弁4を開いて、ヒータで加熱されている給湯杓5に給湯する。そして、開閉弁4から給湯杓5に給湯された溶湯14の質量を、ロードセル23で測定する。測定された溶湯14の質量が一定値に達した場合には、開閉弁4を閉じて給湯杓5への給湯を停止し、給湯杓5内の溶湯14を鋳造機6の鋳型13に給湯し、凝固、離型をして鉛蓄電池用鋳造体を製造する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶解釜内の鉛合金の溶湯を、パイプラインで鋳造設備に供給して鋳造をする鉛蓄電池用鋳造体の製造方法において、
前記鋳造設備は、開閉弁、給湯杓、及び、鋳造機を有しており、前記パイプラインからの前記溶湯は、前記開閉弁を開いて前記給湯杓に給湯され、該給湯杓内の前記溶湯の質量を測定され、該質量が一定値に達した場合には、前記開閉弁を閉じて前記給湯杓への前記溶湯の給湯を停止し、前記給湯杓内の前記溶湯を、前記鋳造機に給湯して鋳造することを特徴とする鉛蓄電池用鋳造体の製造方法。
【請求項２】
前記給湯杓内の前記溶湯の質量は、ロードセルを用いて測定されることを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池用鋳造体の製造方法。
【請求項３】
前記給湯杓は、ヒータで加熱されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の鉛蓄電池用鋳造体の製造方法。
【請求項４】
前記鋳造機は一対の割型を用いて構成されており、該割型のすきま寸法が規定値以上となった場合には、前記鋳造を中止させることを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池用鋳造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペースト式鉛蓄電池用の集電体となる格子体や、クラッド式鉛蓄電池用の集電体となる芯金などの鉛蓄電池用鋳造体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池は安価で信頼性の高い電池として、自動車用バッテリや無停電電源装置などのさまざまな用途に用いられている。従来から使用されている鉛蓄電池用鋳造体は、一般的には図３に示されるような重力鋳造方式を用いる製造設備で鋳造されていた。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
すなわち、加熱炉7の内側に溶解釜1を設置し、ヒータ2やバーナ等で鉛合金を約４５０℃に加熱をして溶湯14を製造する。製造された溶湯14は、保温材で覆われ、抵抗加熱がされているパイプライン3でそれぞれの鋳造設備11に送られる。なお、パイプライン3に接続されている鋳造設備11の数は、製造設備全体の規模や用途等に応じて１台の場合もあるし、１０台以上が接続をされている場合もある。
【０００４】
鉛蓄電池用鋳造体の鋳造設備11は、一般的には、いわゆる重力鋳造方式が用いられており、主に、開閉弁4、給湯杓5、鋳造機6とで構成されている（図３）。なお、開閉弁4とは、鉛合金の溶湯14を給湯杓5に供給したり停止をしたりするための弁の役割をはたしている。給湯杓5とは、開閉弁4からの溶湯14を一時的に保管するものである。鋳造機6とは、ペースト式鉛蓄電池用の集電体となる格子体や、クラッド式鉛蓄電池用の集電体となる芯金などを製造する装置であり、割型で構成される一対の鋳型13や、その鋳型13を開閉する装置、完成した鋳造品を回収する装置等の付帯設備とで構成されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
従来から使用されている鉛蓄電池用集電体の製造方法を図２に示す。パイプライン3からの溶湯14は開閉弁4に供給される。開閉弁4は、一般的にはニードル弁8とニードル弁作動装置9とで構成されており、あらかじめ定められている時間に応じて、パイプライン3からの溶湯14を給湯杓5に供給したり停止をしたりする。
【０００６】
例えば、タイマ21、ドライバ22によってニードル弁作動装置9を制御し、ニードル弁8を斜右上方向に動かして、パイプライン3からの溶湯14を給湯杓5に供給したり、逆にニードル弁8を斜左下方向に動かして溶湯14を給湯杓5に供給するのを停止したりする。すなわち、タイマ21、ドライバ22によってニードル弁作動装置9を、あらかじめ設定されている一定の時間、開いたり、閉じたりすることによって、パイプライン3からほぼ一定量の溶湯14を給湯杓5に供給したり停止をしたりすることができる。
【０００７】
なお、タイマ21により、鉛合金の溶湯14を供給する時間を十分に長く設定をしておき、給湯杓5からオーバーフローする程度までに多量に溶湯14を供給し、溢れ出た溶湯14は、回収し、再び加熱・溶解して再利用をする手法も一部では用いられている。
【０００８】
給湯杓5に供給された鉛合金の溶湯14は、給湯杓5の杓回転軸12を矢印方向に傾けることによって、下方に位置するヒータで約２００℃に加熱された鋳型13の湯口16に給湯される。なお、鋳型13の内側には、断熱及び離型を容易にするために、例えば、あらかじめコルクの粉末等が吹き付けられている。その後、鋳型13内で鉛合金の溶湯14が冷やされて凝固をした後、割型である鋳型13を機械的に開き、離型し、湯口16付近で形成された押し湯部分を取り除き、製品である鉛蓄電池用鋳造体を製造をしていた。
【０００９】
【特許文献１】特公平２−３６３５１号公報
【特許文献２】特許３１１１７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述したようにタイマ21を用いてニードル弁作動装置9を一定の時間、開いたり閉じたりして、鉛合金の溶湯14を給湯杓5に給湯したり停止をしたりする方法では、給湯杓5への給湯量にばらつきが生じやすいという問題点があった。その結果、押し湯の量が変化し、鋳造された格子体や芯金などの鉛蓄電池用鋳造体に、バリや鋳造欠陥などの不良が発生しやすいという問題点が認められた。そして、薄形の格子体や多数個取りのブッシングなどの鉛部品鋳造体の製造では、押し湯量の影響が製品の品質に特に影響することが知られている。なお、鉛合金の溶湯14の給湯杓5への給湯量のばらつきは、開閉弁4などの内部に酸化鉛などの滓が付着したり、溶解釜1の溶湯14の液面が変動したり、パイプライン3内の溶湯14の流量などが変動することなどによるものである。
【００１１】
一方、上述したようなオーバーフローをさせる方法は、給湯杓5内に溶湯14を満杯とできるために、鋳型13への給湯量をほぼ一定にできる。しかしながら、給湯杓5から溢れ出た鉛合金が落下飛散をすることや、一部が酸化をするために、十分な再利用ができないことや、再度、加熱・溶解をする必要があるために製造コストが上昇するという問題点が認められていた。
【００１２】
本発明の目的は、上記した課題を解決するものであり、鉛合金の溶湯14の給湯杓5への給湯量のばらつきを低減するとともに、製造コストの安価な鉛蓄電池用鋳造体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記した課題を解決するために、本発明では、パイプラインからの鉛合金の溶湯を、開閉弁を開いて給湯杓に給湯し、給湯杓内の溶湯の質量を測定し、溶湯の質量が一定値に達した場合には、開閉弁を閉じてパイプラインからの給湯を停止する。そして、給湯杓内の一定質量の鉛合金の溶湯を鋳型に給湯するようにしたものである。
【００１４】
すなわち、請求項１の発明は、溶解釜内の溶湯を、パイプラインで鋳造設備に供給して鋳造をする鉛蓄電池用鋳造体の製造方法において、
前記鋳造設備は、開閉弁、給湯杓、及び、鋳造機を有しており、前記パイプラインからの前記溶湯は、前記開閉弁を開いて前記給湯杓に給湯され、該給湯杓内の前記溶湯の質量を測定され、該質量が一定値に達した場合には、前記開閉弁を閉じて前記給湯杓への前記溶湯の給湯を停止し、前記給湯杓内の前記溶湯を、前記鋳造機に給湯して鋳造することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記給湯杓内の前記溶湯の質量は、ロードセルを用いて測定されることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１及び請求項２の発明において、前記給湯杓は、ヒータで加熱されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記鋳造機は一対の割型を用いて構成されており、該割型のすきま寸法が規定値以上となった場合には、前記鋳造を中止させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係わる製造方法を用いると、給湯杓への鉛合金溶湯の給湯量のばらつきを低減することができるとともに、製造時の不良が少なく、製造コストの安価な鉛蓄電池用鋳造体の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係わる鉛蓄電池用鋳造体の製造方法では、一定質量の鉛合金の溶湯を給湯杓に給湯する。そして、給湯杓内の一定質量の溶湯を、鋳型に給湯し、凝固させて鉛蓄電池用鋳造体を鋳造するようにしたものである。以下の実施例では、鉛蓄電池用鋳造体として、ペースト式鉛蓄電池用の格子体の製造方法について詳細に説明する。
【００２０】
１．鉛蓄電池用格子体の製造設備
図３に、いわゆる重力鋳造方式を用いた鉛蓄電池用格子体の製造設備の概略図を示す。すなわち、加熱炉7の内側に軟鋼製の溶解釜1を設置し、ヒータ2や図示されていないバーナ等で鉛合金を約４５０℃に加熱をし、溶解させて溶湯14を製造する。鉛合金の溶湯14は、その周囲をガラスファイバなどの保温材で覆われ、抵抗加熱がされているパイプライン3を用い、通常の手法でそれぞれの鋳造設備11に送られる。なお、パイプライン3に接続されている鋳造設備11の数は、製造設備全体の規模や用途等に応じて１台の場合もあるし、１０台以上が接続をされている場合もある。図３では、３台の鋳造設備11がパイプライン3に接続をされている場合の例を示している。
【００２１】
図３に示すように、鉛蓄電池用鋳造体の鋳造設備11は、主に、開閉弁4、給湯杓5、鋳造機6とで構成されている。なお、開閉弁4とは、鉛合金の溶湯14を給湯杓5に供給したり、停止をしたりするための弁の役割をはたしている。給湯杓5とは、パイプライン3、開閉弁4からの溶湯14を一時的に保管をするものである。鋳造機6とは、ペースト式の鉛蓄電池用集電体となる格子体や、クラッド式の鉛蓄電池用集電体となる芯金などを製造する装置であり、後述する掘り込み17のある割型で構成される一対の鋳型13や、図示されていないが、鋳型13を開閉する装置、製造目的物である鋳造品を回収する装置等の付帯設備とで構成されている。
【００２２】
２．本発明に係る鉛蓄電池用格子体の製造方法
本発明に係る鉛蓄電池用格子体の製造方法を図１を用いて詳細に説明する。図１には、図３に示す鋳造設備11のうちで、主要部となる開閉弁4、給湯杓5、及び、鋳造機6の一部である鋳型13の部分が示されている。
【００２３】
パイプライン3からの鉛合金の溶湯14は、まず斜下方向から開閉弁4に供給される。開閉弁4は、一般的にはニードル弁8とニードル弁作動装置9とで構成されており、給湯ノズル10から給湯杓5に溶湯14を供給をしたり、停止をしたりすることができる。給湯杓5内の鉛合金の溶湯14は、給湯杓5の杓回転軸12を矢印方向に傾けることによって、下方に位置し、ヒータによって約２００℃に加熱されている鋳型13の湯口16に給湯され、凝固後、離型して鉛蓄電池用格子体を鋳造する。
【００２４】
ここで、本発明に係る製造方法では、パイプライン3からの鉛合金の溶湯14を、開閉弁4を開いて給湯杓5に給湯し、給湯杓5内の溶湯14の質量を測定し、給湯された溶湯14の質量が一定値に達した場合には、開閉弁14を閉じてパイプライン3からの給湯を停止するようにしたものである。すなわち、給湯杓5に給湯される鉛合金の溶湯14の質量を、一定値に制御できるようにしたものである。
【００２５】
開閉弁4は、ドライバ制御装置24、ドライバ22によってニードル弁作動装置9を制御し、ニードル弁8を斜右上方向に動かして、パイプライン3からの溶湯14を給湯杓5に供給したり、逆に、ニードル弁8を斜左下方向に動かして溶湯14を給湯杓5に供給するのを停止したりすることができる。すなわち、ドライバ制御装置24、ドライバ22からの制御信号によって、ニードル弁作動装置9を介してニードル弁8を一定の時間開いたり、閉じたりすることによって、パイプライン3からの溶湯14を給湯杓5に供給したり停止をしたりすることができる。
【００２６】
給湯杓5は、ヒータで加熱をすることができ、左右の杓回転軸12を備えているようにした。また、給湯杓5には、左右１対のロードセル23が備えられており（図１では、手前側のロードセル23のみを表示している。）、給湯杓5に給湯された溶湯14の質量を測定できるようにした。すなわち、左右１対のロードセル23は、他の設備から独立したユニットとして鋳造機6に取り付けられており、質量計としての機能を有するものである。
【００２７】
最初に、ドライバ制御装置24は、給湯杓5内の鉛合金の溶湯14をすべて鋳型13に供給した後は、ロードセル23からの信号をリセット状態に設定する。すなわち、この状態では給湯杓5内の質量は、ゼロに設定される。
【００２８】
次に、ドライバ制御装置24は、ドライバ22に給湯信号を送り、ニードル弁作動装置9を介して、ニードル弁8を斜右上方向へ動かし、パイプライン3からの鉛合金の溶湯14を給湯杓5に給湯する。ここで、給湯杓5は、あらかじめヒータで鉛合金の融点を超える約４３０℃に加熱されているために、開閉弁4から給湯された鉛合金の溶湯14が、給湯杓5内で凝固をすることもない。
【００２９】
給湯杓5に給湯された鉛合金の溶湯14の質量に応じて、ロードセル23からの信号がドライバ制御装置24に送られる。そして、ロードセル23からの質量に関する信号が一定値に達すると、ドライバ制御装置24は、ドライバ22に停止信号を送り、ニードル弁作動装置9を介して、ニードル弁8を斜右下方向へ動かし、パイプライン3からの鉛合金の溶湯14を停止させる。
【００３０】
給湯杓5内の鉛合金の溶湯14は、給湯杓5に取り付けられている１対の杓回転軸12を矢印方向に傾けることによって、複数個の穴部15から、その下方に位置し、ヒータによって約２００℃に加熱されている鋳型13の湯口16に給湯される。なお、鋳型13は、内側に掘り込み17を有しており、断熱及び離型を容易にするために、あらかじめ内側にコルクの粉末等が吹き付けられている。その後、鉛合金の溶湯14が冷やされて凝固をした後、図５に示すように、割型である鋳型13を機械的に開き、離型し、湯口16付近で形成された押し湯部分を取り除き、製品部分である鉛蓄電池用格子体を取り出すようにした。
【００３１】
ここで、図５に示すように、本発明に係る鋳型13は、手前側の鋳型（可動部）13aと、奥側の鋳型（固定部）13bとで構成される一対の割型構造をしている。そして、閉じた状態での鋳型（可動部）13aと鋳型（固定部）13bとの間のすきま寸法は、鋳型（可動部）13aに設置された変位センサ25と、該変位センサ25が感知する鋳型（固定部）13bに設置された金属ブロック26とで測定するようにした。そして、図５に示すように、変位センサ25と金属ブロック26とは、鋳型（可動部）13aと鋳型（固定部）13bが閉じた状態では対向するように設置されている。なお、使用した変位センサ25は、例えば、非接触式の渦電流方式を用いており、その分解能は１μｍの市販品であり、アンプ27で増幅してすきま寸法が数値化されるようにした。
【００３２】
鉛蓄電池用格子体を鋳造する場合において、鋳型（可動部）13aと鋳型（固定部）13bとの間のすきま寸法が規定値、一般的には５０μｍ以上になると、鉛蓄電池用格子体にバリが発生しやすくなることが実験的に認められている。なお、一対の鋳型（可動部）13aと鋳型（固定部）13bとの間に、ゴミなどの異物が付着すると、すきま寸法が５０μｍを超えるような場合が認められている。そこで、上述した変位センサ25と金属ブロック26とを用いて、鋳型（可動部）13aと鋳型（固定部）13bとの間のすきま寸法を測定し、そのすきま寸法が規定値以上、例えば５０μｍ以上になった場合には鉛蓄電池用格子体の鋳造を中止するようにした。従来は、作業者が鉛蓄電池用格子体のバリの状況を目視観察によって把握し、バリの発生を確認してから鋳造を中止していたが、本発明を用いるとバリの発生前の段階で自動的に鋳造を中止させることができる。したがって、バリの発生による不良を防止することができる。
【００３３】
鉛蓄電池用格子体の鋳造実験を連続して行い、鋳造開始からの経過時間と給湯杓に給湯された溶湯質量のばらつきの関係を測定した結果を図４に示す。本発明を用いると、従来例に比べて、ワンショット鋳造分の鉛合金の溶湯14の質量をほぼ一定に保持することができる。したがって、給湯杓5から溶湯14が外に溢れ出すこともなく、回収・再利用等の煩わしさもない。なお、従来例で溶湯14の質量が減少していく理由は、経過時間とともに開閉弁4などの隙間部分に鉛の酸化物が蓄積し、その結果、溶湯14が流れにくくなることによる。
【００３４】
加えて、本発明を用いると、湯口16の部分で形成される押し湯量も一定にすることができるために、薄形の格子体や多数個取りのブッシングなどの鋳造体の製造においても、いわゆる、ヒケ、目切れ、バリや鋳造欠陥などの不良が発生することがなく、安定した鋳造が可能になる。さらに加えて、一対の鋳型（可動部）13aと鋳型（固定部）13bとの間に、ゴミなどの異物が付着し、すきま寸法が５０μｍを超えて、バリが発生する前に自動的に鉛蓄電池用格子体の鋳造を中止させることもできる。
【００３５】
上述した実施例では、給湯杓5内の鉛合金の溶湯14をすべて鋳型13に給湯する場合について述べている。なお、ロードセル23からのゼロ点信号を調整することによって、給湯杓5内には常に一定質量の鉛合金の溶湯14がストックされている範囲になるように、杓回転軸12を矢印方向の角度まで傾けて給湯するように制御をすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、ペースト式鉛蓄電池用の集電体となる格子体や、クラッド式鉛蓄電池用の集電体となる芯金以外に、鉛蓄電池用部品となるブッシングや置き鉛などの鋳造体の製造にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係わる鉛蓄電池用格子体の製造方法の概略図である。
【図２】従来の鉛蓄電池用格子体の製造方法の概略図である。
【図３】鉛蓄電池用格子体の製造設備の概略図である。
【図４】給湯杓に給湯された溶湯質量のばらつきの関係である。
【図５】本発明に係わる鋳型構造の概略図である。
【符号の説明】
【００３８】
１：溶解釜、２：ヒータ、３：パイプライン、４：開閉弁、５：給湯杓、６：鋳造機、
７：加熱炉、８：ニードル弁、９：ニードル弁作動装置、１０：給湯ノズル、
１１：鋳造設備、１２：杓回転軸、１３：鋳型、１３ａ：鋳型（可動側）、
１３ｂ：鋳型（固定側）、１４：溶湯、１５：穴部、１６：湯口、１７：掘り込み、
２１：タイマ、２２：ドライバ、２３：ロードセル、２４：ドライバ制御装置、
２５：変位センサ、２６：金属ブロック、２７：アンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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