(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側が鋳造品の材料となる溶湯を保持する保持容器内に挿入可能な大きさの杓文字状あるいはお玉状の外観を有する形状で形成され、前記先端側が前記溶湯に漬かり、前記先端側の少なくとも一部が前記溶湯の液面上に形成された酸化膜をすくい取るように曲面で構成されて、すくい取った前記溶湯を前記保持容器内に落下させる複数の孔部が形成された本体部と、基端側に前記本体部の後端から延びる柄部とを備えた専用治具と、
前記保持容器内に注湯され貯留された前記溶湯の液面に向けて前記専用治具を挿入し、前記酸化膜を前記専用治具によってすくい取るように捕捉しつつ前記酸化膜と同時にすくい取られた溶湯を前記専用治具から落下させて前記保持容器内に戻すように、前記専用治具を回動させる操作機とを備え、
前記本体部の底部における中心部は、該本体部によりすくい取られた前記酸化膜を保持するように最も窪んだ窪み部となっており、
前記本体部は、該本体部の前記窪み部の頂点に対する接線と前記柄部の板面の延長線とが斜めに交わるように、前記柄部に接続されている
ことを特徴とする鋳造機用酸化膜除去装置。
【請求項２】
前記本体部の外周縁部には、該外周縁部からの前記酸化膜の流出を防ぐ堰部が立設されている
ことを特徴とする請求項１に記載の鋳造機用酸化膜除去装置。
【請求項３】
前記操作機は、複数のアーム部を有するマニピュレータを備え、その先端アーム部が前記専用治具の前記柄部の後端と接続され、前記専用治具を接続部分を中心として回動可能に支持するように構成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造機用酸化膜除去装置。
【請求項４】
前記保持容器は、堅型射出鋳造機に取り付けられた金型の溶湯注入口に嵌合可能な開口部を有する射出スリーブである
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の鋳造機用酸化膜除去装置。
【請求項５】
前記操作機は、（ａ）前記専用治具を振動させる、（ｂ）前記専用治具に空気を吹き付ける、および（ｃ）前記専用治具に機械的衝撃を与えることのうち、少なくとも一つによって、前記専用治具から前記酸化膜を除去可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の鋳造機用酸化膜除去装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の鋳造機用酸化膜除去装置を用いて行う酸化膜除去方法であって、
前記操作機とは別体の給湯機による前記保持容器内に対する前記溶湯の注湯が完了した後、これに連続して、前記専用治具を前記保持容器内の前記溶湯の液面に向けて挿入し、前記専用治具によって前記溶湯の液面上に形成された酸化膜をすくい取るように捕捉しつつ前記酸化膜と同時にすくい取られた溶湯を前記専用治具から落下させて前記保持容器内に戻す
ことを特徴とする酸化膜除去方法。
【請求項７】
前記専用治具によって前記酸化膜を捕捉した後に、前記本体部に付着した前記酸化膜を前記専用治具から除去する
ことを特徴とする請求項６に記載の酸化膜除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、竪型射出鋳造機を用いて鋳造品を製造する鋳造方法および鋳造機ならびに鋳造機用酸化膜除去装置に関し、特に鋳造品への酸化物の混入を防止して鋳造品の品質を向上させることができる鋳造方法および鋳造機ならびに鋳造機用酸化膜除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、高品質の鋳造品を得るためには、溶湯内に空気などのガスを巻き込まないようにして金型内部に溶湯を充填することが必須である。また、これと同時に、金型内部に充填される溶湯の清浄度が高い（すなわち、酸化物などの混合が少ない）ことが求められる。
【０００３】
このような溶湯の清浄化に関する技術として、例えば次のようなものが知られている。すなわち、下記特許文献１に開示されている溶湯給湯方法では、溶湯を射出スリーブに給湯した後、ラドル（とりべ）の先端に設けられた酸化物除去装置により溶湯の液面上に浮遊する酸化膜を捕捉して酸化膜を溶湯内から除去することにより、鋳造品内に混入する不純物を低減するようにしている。
【０００４】
また、下記特許文献２に開示されている給湯方法では、あらかじめ射出スリーブ内に設けた溶湯緩衝板を用い、溶湯の注湯後にこの溶湯緩衝板を上昇させて溶湯の液面上に浮遊する酸化物を捕捉して酸化膜を溶湯内から除去することにより、溶湯内へのガスの巻き込みを防止するようにしている。
【０００５】
さらに、下記特許文献３に開示されている酸化物流出防止方法では、射出スリーブへの溶湯の注湯時に溶湯の落下高さを低くするために、あらかじめ射出スリーブの底部を上昇させておき、注湯に連動して底部を下げていくことで液面上に浮遊する酸化物の発生量を抑制し、鋳造品内部への酸化物の混入量を少なくするようにしている。
【特許文献１】特開２００６−１１０５６９号公報
【特許文献２】特開平８−３９２２６号公報
【特許文献３】特開平２−１８７２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えば特許文献１に開示されている溶湯給湯方法では、ラドルの先端に取り付けられた酸化物除去装置によっては、その形状等に起因して十分に溶湯の液面上の酸化膜を除去できるとは言い難く、特に鋳造機を連続運転した場合の捕捉した酸化物の酸化物除去装置からの除去については問題がある。
【０００７】
また、例えば特許文献２に開示されている給湯方法では、射出スリーブ内の溶湯の液面上の酸化物を除去することはできるが、射出スリーブに注湯する溶湯の注入速度には限界があるとともに、溶湯緩衝板への溶湯の付着の問題があるため、鋳造加工工程の効率化には必ずしも繋がらないという問題がある。
【０００８】
さらに、例えば特許文献３に開示されている酸化物流出防止方法では、射出スリーブ内への溶湯の給湯時および給湯直後に発生する溶湯の液面上の酸化物については対応できないため、鋳造品内部への混合物の混入を問題のないレベルまで低減するには限界があるという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、鋳造機の連続運転中においても金型に充填する前の溶湯から酸化物を速やかかつ安定的に除去することで溶湯を清浄し、酸化物の混入が少なく機械的特性に優れた鋳造品を得ることができる鋳造方法および鋳造機ならびに鋳造機用酸化膜除去装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る鋳造方法は、竪型射出鋳造機を用いて鋳造品を製造するに際して、前記竪型射出鋳造機の金型内部に溶湯を射出するに先立って、前記溶湯の保持容器内に給湯機によって前記溶湯を注湯する注湯工程と、前記注湯工程によって前記保持容器内に注湯され貯留された前記溶湯の液面に向けて前記給湯機とは別体の操作機に取り付けられた専用治具を挿入し、前記溶湯の液面上に形成された酸化膜を前記専用治具によってすくい取るように捕捉しつつ前記酸化膜と同時にすくい取られた溶湯を前記専用治具から落下させて前記保持容器内に戻す捕捉工程と、前記捕捉工程によって前記酸化膜が捕捉された前記保持容器内の溶湯を前記金型内部に射出して鋳造品を成形加工する加工工程とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る鋳造方法は、上記のように構成されることにより、金型内部に溶湯を射出するに先立って、保持容器内の液面上に形成された酸化膜を給湯機とは別体の操作機に取り付けられた専用治具によって除去するようにしているので、溶湯の注湯と酸化膜の除去を効率よく行うことができる。これにより、鋳造機の連続運転中においても金型に充填する前の溶湯から酸化物を速やかかつ安定的に除去することで溶湯を清浄し、酸化物の混入が少なく機械的特性に優れた鋳造品を得ることができる。
【００１２】
また、前記捕捉工程の後に、前記本体部に付着した前記酸化膜を前記専用治具から除去する除去工程をさらに備えるようにしてもよい。
【００１３】
前記除去工程では、例えば、（ａ）前記専用治具を振動させる、（ｂ）前記専用治具に空気を吹き付ける、および（ｃ）前記専用治具に機械的衝撃を与えることのうち、少なくとも一つによって前記酸化膜を除去するようにしてもよい。
【００１４】
本発明に係る鋳造機は、鋳造品を成形するための金型と、前記鋳造品の材料となる溶湯を保持する保持容器と、前記金型内部に前記溶湯を射出するに先立って、前記保持容器内に前記溶湯を注湯する注湯手段と、前記注湯手段とは別体に構成され、前記保持容器内に注湯され貯留された前記溶湯の液面に向けて専用治具を挿入し、前記溶湯の液面上に形成された酸化膜を前記専用治具によってすくい取るように捕捉しつつ前記酸化膜と同時にすくい取られた溶湯を前記専用治具から落下させて前記保持容器内に戻す捕捉手段と、前記保持容器を前記金型に嵌合させ、前記捕捉手段により前記酸化膜が捕捉された前記溶湯を前記金型内部に射出する射出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
前記専用治具は、例えば先端側が前記保持容器内に挿入可能な大きさの杓文字状あるいはお玉状の外観を有する形状で形成され、前記先端側が前記溶湯に漬かり、前記先端側の少なくとも一部が前記酸化膜をすくい取るように曲面で構成されて、すくい取った前記溶湯を前記保持容器内に落下させる複数の孔部が形成された本体部と、基端側に前記本体部の後端から延びて前記操作機に取り付けられる柄部とを備えてなるように構成されている。
【００１６】
また、前記専用治具は、前記本体部の外周縁部上に前記酸化膜の前記外周縁部からの流出を防ぐ堰部が立設されていてもよい。
【００１７】
なお、前記保持容器は、例えば前記金型の溶湯注入口に嵌合可能な開口部を有する射出スリーブである。また、前記操作機は、例えば前記専用治具との接続部分が回動可能に構成されたマニピュレータである。
【００１８】
本発明に係る鋳造機用酸化膜除去装置は、先端側が鋳造品の材料となる溶湯を保持する保持容器内に挿入可能な大きさの杓文字状あるいはお玉状の外観を有する形状で形成され、前記先端側が前記溶湯に漬かり、前記先端側の少なくとも一部が前記溶湯の液面上に形成された酸化膜をすくい取るように曲面で構成されて、すくい取った前記溶湯を前記保持容器内に落下させる複数の孔部が形成された本体部と、基端側に前記本体部の後端から延びる柄部とを備えた専用治具と、前記保持容器内に注湯され貯留された前記溶湯の液面に向けて前記専用治具を挿入し、前記酸化膜を前記専用治具によってすくい取るように捕捉しつつ前記酸化膜と同時にすくい取られた溶湯を前記専用治具から落下させて前記保持容器内に戻す捕捉手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、酸化物の混入が少なく機械的特性に優れた鋳造品を得ることができる鋳造方法および鋳造機ならびに鋳造機用酸化膜除去装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付の図面を参照して、本発明に係る鋳造方法および鋳造機ならびに鋳造機用酸化膜除去装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施の形態に係る鋳造方法にて酸化膜の除去に用いられる専用治具の正面図、図２は図１のＡ−Ａ’断面図、図３は同専用治具を操作機に接続した鋳造機用酸化膜除去装置を示す概略図である。
【００２２】
図１〜図３に示すように、本実施の形態に係る鋳造方法にて図示しない竪型鋳造機の保持容器である射出スリーブ内に注湯された溶湯から酸化膜を除去するための専用治具１０は、先端側が射出スリーブ内に挿入可能な大きさの杓文字状あるいはお玉状の外観を有する形状で形成されている。なお、射出スリーブは、図示しない金型の溶湯注入口に嵌合可能な開口部３９（図３参照）を有する中空構造の保持容器であるが、保持容器としては、溶湯を保持可能な構造の容器であればこの射出スリーブに限定されるものではなく、種々の容器を採用することができる。
【００２３】
この専用治具１０は、先端側が溶湯に漬かり、この先端側の少なくとも一部が射出スリーブ内の溶湯とともに酸化膜をすくい取るように曲面で構成された本体部１１と、基端側に本体部１１の後端から延びて給湯機とは別体の操作機３０（図３参照）の先端アーム部３１に取り付けられる柄部１２とを備えて構成されている。なお、本体部１１の底部１５における中心付近は、本体部１１によりすくい取られた酸化膜を保持するように最も窪んだ窪み部１３となっている。
【００２４】
また、専用治具１０の本体部１１には、外周縁部上にすくい取った酸化膜の外周縁部からの流出を防止するための堰部１４が立設され、この本体部１１の底部１５にはすくい取った溶湯を射出スリーブ内に落下させるための複数の孔部１６が形成されている。なお、本体部１１に対して柄部１２は、所定の傾斜を有するように接続されている。すなわち、具体的には、例えば本体部１１の窪み部１３の頂点に対する接線と柄部１２の板面とが、所定の傾斜を有するように接続されている。また、本体部１１が板金叩き出し加工などにより形成されている場合は、柄部１２は本体部１１に対して溶接などにより接続される。複数の孔部１６は、その孔径や数などは任意に設定されて形成される。
【００２５】
このように本体部１１の底部１５に複数の孔部１６が形成されることにより、専用治具１０によって溶湯の液面から酸化膜を優先的にすくい取りつつ、溶湯は射出スリーブ内に落下させて戻し、すくい取った酸化膜（酸化物）を窪み部１３付近に効果的に集めて保持することが可能となる。また、本体部１１に対して柄部１２が傾斜を有することにより、専用治具１０のすくい取り動作に関連する操作機３０の先端アーム部３１による回動範囲を傾斜を有しない場合に比べて少なくすることが可能となる。
【００２６】
このように構成された専用治具１０は、例えばステンレスや鉄系の材料からなる。具体的には、金属の溶湯としてアルミニウムを使用した場合には、アルミニウムの付着を考慮して濡れ性の悪い黒鉛、セラミック、ＢＮ（Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ：窒化硼素）等をステンレスや鉄系の材料表面にコーティングしたものを用いると、溶湯からの酸化膜の除去が容易となるため好適である。
【００２７】
操作機３０は、ロボットあるいは自動機からなり、例えば、上述した先端アーム部３１から続く中間アーム部３２および基端アーム部３３を有するマニピュレータを備えてなる。先端アーム部３１は、その先端部が専用治具１０の柄部１２の後端と接続され、専用治具１０を接続部分を中心として図３中曲線矢印で示す方向に回動可能に支持する。
【００２８】
次に、このように構成された専用治具１０を用いて溶湯から酸化膜を除去しつつ鋳造品を製造するための鋳造処理における酸化膜除去処理について説明する。図４は、本発明の一実施の形態に係る鋳造方法による酸化膜除去処理手順の例を示すフローチャート、図５および図６は同酸化膜除去処理における各種工程を説明するための工程説明図である。
【００２９】
図４に示すように、酸化膜除去処理において、まず、図示しない制御装置からの制御により、給湯機から溶湯を射出スリーブ内に注湯する（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１の処理では、具体的には、例えば図５（ａ）に示すように、傾けられた射出スリーブ７に対して、その開口部３９に向けて溶湯８が溜められた給湯機のラドル９の先端を傾けることにより、溶湯８を射出スリーブ７内に注湯する。
【００３０】
注湯が完了した後、直ちに射出スリーブ７の開口部３９近傍からラドル９を後退移動させて、専用治具１０を射出スリーブ７内の溶湯８の液面に向けて挿入する（ステップＳ１０２）。
【００３１】
このステップＳ１０２の処理では、具体的には、図５（ｂ）に示すように、射出スリーブ７の内面側のある位置において、この射出スリーブ７内に溜められた溶湯８の液面（酸化膜Ｘ）に向けて、操作機３０のマニピュレータによって専用治具１０の本体部１１の先端側を先頭にして挿入する。このとき、ラドル９は、傾きが元に戻された状態（開口面が水平となる状態）で後退移動され、専用治具１０の動きを妨げない位置に配置される。なお、このラドル９と専用治具１０の動作は、別体の給湯機と操作機３０により同時並行的に行われるため、専用治具１０をラドル９に一体的に配置した場合と比較して、より速やかかつ効率よく注湯（給湯）と酸化物の除去とを連続動作にて行うことができる。
【００３２】
専用治具１０を射出スリーブ７内に挿入したら、専用治具１０によって射出スリーブ７内の溶湯８を液面の酸化膜Ｘを掻き取るようにすくう（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３の処理では、具体的には、図５（ｃ）に示すように、専用治具１０の本体部１１を、射出スリーブ７の内面側のある位置から直線的に離れた位置の内面側まで溶湯８の液面下に浸した状態で移動させて酸化膜Ｘをすくい取る。
【００３３】
こうして溶湯８を専用治具１０ですくったら、速やかに操作機３０のマニピュレータによって専用治具１０を射出スリーブ７内から取り出して、酸化物収集容器４０の上に移動させ、射出スリーブ７を金型（図示せず）に嵌合し、射出スリーブ７内の溶湯８を金型内部（図示せず）に射出して鋳造品を成形加工する（ステップＳ１０４）。
【００３４】
最後に、射出スリーブ７内から取り出した専用治具１０から酸化膜Ｘを除去し（ステップＳ１０５）、酸化膜除去処理を終了するか否かを判断する（ステップＳ１０６）。酸化膜除去処理を終了しないと判断した場合（ステップＳ１０６のＮ）は、上記ステップＳ１０１に移行して処理を繰り返す。酸化膜除去処理を終了すると判断した場合（ステップＳ１０６のＹ）は、本フローチャートによる一連の酸化膜除去処理を終了する。
【００３５】
なお、上記ステップＳ１０５の処理では、具体的には、図６に示すように、操作機３０のマニピュレータによって酸化膜Ｘをすくい取った専用治具１０を、酸化物収集容器４０の開口上方にて酸化膜Ｘが下方に向くように１８０°回転させる。そして、昇降シリンダ４２によって回転軸４３を中心として回動する衝撃アーム４４を上昇させ、衝撃アーム４４を落下させてその先端に設けられた衝撃部４１を専用治具１０に当接し、酸化膜Ｘを専用治具１０から除去して酸化物収集容器４０内に落下させる。
【００３６】
このステップＳ１０５の処理では、上述した方式の他、専用治具１０自体を振動させて酸化膜Ｘを除去したり、専用治具１０に図示しないブロアから圧縮空気を吹き付けて除去したりしてもよく、これらの方式を組み合わせて酸化膜Ｘを除去するようにしてもよい。
【００３７】
本出願人による試験によると、上述したような専用治具１０を用いて溶湯８の酸化膜Ｘを除去して製造された鋳造品と比較例の鋳造品とを比較した場合に、次の表１に示すような結果が得られた。なお、使用した合金は、アルミニウム（Ａｌ）７％、シリコン（Ｓｉ）０．３５％のマグネシウム（Ｍｇ）合金（ＡＣ４ＣＨ）である。また、熱処理は、５３０℃での加熱を２．５時間行い、水焼き入れを行った後、再び１６０℃での加熱を２．５時間行った。試験サンプル数としては、各２０ずつ実施した。
【００３８】
【表１】
0005088121.tif 000002
【００３９】
この表１に示す試験結果によると、試料としての比較例の鋳造品（比較例）は、平均値で引張強さ２９３ＭＰａおよび伸び１１％となり、最低値で引張強さ２７２ＭＰａおよび伸び６％となった。一方、試料としての実施例の鋳造品（実施例）は、平均値で引張強さ２９７ＭＰａおよび伸び１４％となり、最低値で引張強さ２８０ＭＰａおよび伸び９％となった。以上により、本発明の一実施の形態に係る鋳造方法にて溶湯８を清浄化した製造された鋳造品は、比較例と比べて引張強さおよび伸びのいずれをも良好な結果を得ることができた。
【００４０】
なお、本発明に係る鋳造方法および鋳造機ならびに鋳造機用酸化膜除去装置は、上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、上記実施の形態では、溶湯８が注がれる保持容器が射出スリーブ７であったが、溶湯８を一旦保持して、その後金型に注湯可能な構成であれば他の保持容器であってもよい。また、上述したように金型に保持容器を嵌合させた後に、保持容器の底部の上昇により溶湯８を金型内部に射出する方式に限定されるものではなく、金型と保持容器とが嵌合した後に、保持容器内部の液面を押えて金型内部に溶湯８を注ぐ方式や、金型内部を減圧して溶湯８を金型内部に注ぐ方式でもよい。
【００４１】
さらに、専用治具１０は、溶湯８と酸化物（酸化膜Ｘ）とをできるだけ分離して除去（清浄化）するための治具であるが、溶湯８の温度の低下や鋳造サイクルにおける許容範囲内においては、複数の孔部１６の大きさや数、専用治具１０自体のサイズおよび専用治具１０の形状は適宜設定することが可能である。
【００４２】
以上のように、上述した本発明の一実施の形態によれば、金型内部に溶湯８を射出スリーブ７から射出するに先立って、射出スリーブ７内の溶湯８の液面上に形成された酸化膜Ｘを給湯機とは別体の操作機３０に取り付けられた専用治具１０によって除去するようにしているので、鋳造機の連続運転中においても金型に充填する前の溶湯８から酸化膜Ｘを速やかかつ安定的に除去することで溶湯８を清浄することができる。これにより、酸化物の混入が少なく機械的特性に優れた鋳造品を得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る鋳造方法にて酸化膜の除去に用いられる専用治具の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】同専用治具を操作機に接続した鋳造機用酸化膜除去装置を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る鋳造方法による酸化膜除去処理手順の例を示すフローチャートである。
【図５】同酸化膜除去処理における各種工程を説明するための工程説明図である。
【図６】同酸化膜除去処理における各種工程を説明するための工程説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
７…射出スリーブ、８…溶湯、９…ラドル、１０…専用治具、１１…本体部、１２…柄部、１３…窪み部、１４…堰部、１５…底部、１６…孔部、３０…操作機、３１…先端アーム部、３２…中間アーム部、３３…基端アーム部、３９…開口部、４０…酸化物収集容器、４１…衝撃部、４２…昇降シリンダ、４３…回転軸、４４…衝撃アーム。
【図１】
0005088121.tif 000003
【図２】
0005088121.tif 000004
【図３】
0005088121.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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