JP2008110372A - 金属溶湯の供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラドル搬送用リンク機構のリンクのうち、その端部にラドルを軸支した第２リンク内に配設する、ラドル回転用の回転伝達機構の回転伝達系を、耐熱性に優れかつ回転伝達精度に優れたものとすること。
【解決手段】ラドル回転用の回転伝達機構を、ラドル搬送用リンク機構のリンクのうちの第１リンク内に配設した、２つの歯付きプーリおよび該２つの歯付きプーリの間に掛け渡された歯付きベルトよりなる歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系と、ラドル搬送用リンク機構のリンクのうちの第２リンク内に配設した、２つの回転体およびその両端を２つの回転体にそれぞれ取り付けられた１対のバー状リンクをもつ平行リンク機構からなる平行リンク回転伝達系とに、よって構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、コールドチャンバー式のダイカストマシンに用いられる金属溶湯の供給装置にかかわる技術に関する。

溶解炉から所定量の金属溶湯をラドルにより汲み上げて、ラドルを射出スリーブの給湯口の上部まで搬送し、ラドル内の金属溶湯を給湯口から射出スリーブ内に注ぎ込むようにした金属溶湯の供給装置においては、ラドル搬送用リンク機構によってラドルを搬送し、また、ラドル回転用の回転伝達機構によってラドルを回転（傾転）させる構成をとることが多い。

特開平０９−１０８８１５号公報（特許文献１）には、上記のような構成をとるダイカストマシンにおける金属溶湯の供給装置が開示されており、この特許文献１においては、ラドル搬送用リンク機構中の１つのリンク（その先端にラドルを回転可能に保持したリンク）と、ラドル搬送用リンク機構以外の３つのリンクとによって、平行リンク機構（平行４辺形リンク機構）よりなるラドル回転用の回転伝達機構を構成して、ラドル搬送用リンク機構によってラドルを搬送している際に、平行リンク機構とラドル回転用モータとによりラドルの姿勢を水平に保つようにしている。

ところで、特許文献１に開示された技術では、その先端にラドルを回転可能に保持したラドル搬送用リンク機構のリンクに、ラドル回転用モータを搭載するようにしており、このため、ラドル回転用モータや減速ギヤ列といった重量の嵩む部材をラドル搬送用リンク機構が支承することとなって、ラドル搬送用リンク機構が重量の嵩むものとなり、ラドル搬送用モータも大パワーの大型モータが必要になるという問題がある。また、ラドル回転用の回転伝達機構としての平行リンク機構が、ラドル搬送用リンク機構の外側に露出した構造となっているため、見映えの点でも改善の余地があるものとなっていた。

そこで、本願発明者らは、固設される支持フレームにラドル回転用モータを搭載して、ラドル回転用モータによって駆動されるラドル回転用の回転伝達機構を、５節リンク機構よりなるラドル搬送用リンク機構の５つのリンクのうち、その一端がラドル回転用出力軸の周りに回転可能に保持された第１リンク内と、その一端が前記第１リンクの他端と回転可能に連結され、その他端側にラドルの基端部を固着した支軸を回転可能に保持した第２リンク内とに、ラドル回転用の回転伝達機構を設けて、このラドル回転用の回転伝達機構を、第１リンク内に位置するスプロケット（チェーンホイール）とチェーンとによる回転伝達系と、第２リンク内に位置するスプロケット（チェーンホイール）とチェーンとによる回転伝達系とによって構成した、金属溶湯の供給装置を、本願発明を想起する前に製作した。この金属溶湯の供給装置では、２つのスプロケット／チェーンの回転伝達系（ラドル回転用の回転伝達機構）に、平行リンク機構（平行４辺形リンク機構）と同等の姿勢維持機能を持たせることができ、したがって、ラドル搬送時にラドル搬送用リンク機構がどのような動作姿勢をとっても、ラドルを所定姿勢（所定の移送姿勢）に保つことができる。しかも、ラドル回転用モータは支持フレームに搭載されているので、ラドル回転用モータや減速ギヤ列といった重量の嵩む部材をラドル搬送用リンク機構が支承する必要がなく、ラドル搬送用リンク機構が比較的に軽量化でき、また、ラドル回転用の回転伝達機構を、ラドル搬送用リンク機構の所定のリンク内に設けることで、外観性にも優れたものとすることができる。

また、特開２００２−２５４１５６号公報（特許文献２）には、固設される支持フレームにラドル回転用モータを搭載して、ラドル回転用モータによって駆動されるラドル回転用の回転伝達機構を、５節リンク機構よりなるラドル搬送用リンク機構の５つのリンクのうち、その一端がラドル回転用出力軸の周りに回転可能に保持された第１リンク（特許文献２においては第４アームに相当）内と、その一端が前記第１リンクの他端と回転可能に連結され、その他端側にラドルの基端部を固着した支軸を回転可能に保持した第２リンク（特許文献２においては第５アームに相当）内とに、ラドル回転用の回転伝達機構を設けて、このラドル回転用の回転伝達機構を、第１リンク内に位置するプーリ（歯付きプーリ）と歯付きベルトとによる回転伝達系と、第２リンク内に位置するスプロケット（チェーンホイール）とチェーンとによる回転伝達系とによって構成した、金属溶湯の供給装置が開示されている。この特許文献２に示された金属溶湯の供給装置においても、歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系およびスプロケット／チェーンの回転伝達系（ラドル回転用の回転伝達機構）に、平行リンク機構（平行４辺形リンク機構）と同等の姿勢維持機能を持たせることができる。また、ラドル回転用モータや減速ギヤ列といった重量の嵩む部材をラドル搬送用リンク機構が支承する必要がなく、ラドル搬送用リンク機構が比較的に軽量化でき、また、ラドル回転用の回転伝達機構を、ラドル搬送用リンク機構の所定のリンク内に設けることで、外観性にも優れたものとすることができる。
特開平０９−１０８８１５号公報 特開２００２−２５４１５６号公報

ところで、ラドルをその端部に軸支した第２リンクは、金属溶湯を汲み上げるラドルからの熱伝導や溶解炉の金属溶湯からの熱輻射によって加熱され、第２リンクのラドルに近い部分では２００℃前後の高温となる。したがって、この第２リンクに配設する回転伝達系としては、耐熱性に劣る歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系は採用することができない。何となれば、歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系は、その構成素材の一部にゴムが含まれる歯付きベルト（タイミングベルト）を用いており、ゴムが熱により劣化、硬化するので、使用可能な温度はせいぜい１００℃程度とされているからである。よって、特許文献２に示された技術では、ラドルから離れてさほど高温にならない第１リンク内に、歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系を配設している。

そこで、本願発明者らにより本願発明を想起する前に製作された金属溶湯の供給装置（給湯機）や、特許文献２に示された給湯装置では、第２リンク内にスプロケット／チェーンの回転伝達系を配設するようにしている。前記したようにラドルをその端部に軸支した第２リンクは、金属溶湯を汲み上げるラドルからの熱伝導や溶解炉の金属溶湯からの熱輻射によって加熱されて、第２リンク内にスプロケット／チェーンの回転伝達系を配設した場合には、第２リンク内のチェーンはラドルに近い部分では２００℃前後の高温となるが、チェーンはタイミングベルトに較べると格段に耐熱性がよく、２００℃前後の高温でも使用できる。ところで、チェーンとリンク（第２リンク）は共に鋼材からできており両者はほぼ同じ線膨張係数であるが、数十リンク（数十輪）繋がったチェーンの場合、見かけの線膨張係数は鋼材のそれに比べて数倍大きい。したがって、チェーンを室温状態で適正張力に調整すると、高温時にチェーンが伸びる。これに対して、高温状態でチェーンを適正張力に調整すると、金属溶湯の供給装置（給湯機）が稼動停止してチェーンが室温に低下したときに、チェーンが収縮してメカニズムを破損する。よって、チェーンは室温状態で適正張力に調整せざるを得ないが、こうすると、装置の稼働時には高温によってチェーンには伸びが発生してガタ（緩み）が生じる。つまりラドルでみると、ラドルがぐらぐらとしてがたつくという現象が生じて、ラドルの精緻な回転姿勢制御（傾転角制御）、すなわち、ラドルによる汲み上げ量の精緻なコントロールを行うことが困難になるという問題がある。さらに、チェーンが高温に昇温するため、高温耐熱性潤滑剤が必要となり、それの塗布回数も多く必要で、メンテナンスが繁雑であるという問題もある。

なお、歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系は、公知のように軽量化が可能で歯付きベルトの伸びが極めて少なく、また、プーリの歯とベルトの歯による噛み合い伝動であるので、歯のないベルト伝動のようにスリップして回転がずれることがないので回転伝達精度が高い。また、歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系には、ベルトの緩みをなくしベルトの張力を調整するベルト張力調整部材が付設されるのが一般的であるため、バックラッシュがほとんどなく、したがって、ラドル回転用の回転伝達機構の一部に歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系を用いても、この歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系に起因するラドルのガタツキはない。また、ラドル回転用の回転伝達機構の一部に歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系を用いると、この歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系には回転角度の規制・制限がないものとすることができる。ただし、ラドル回転用の回転伝達機構の一部に歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系を用いた場合には、歯付きベルトの線膨張係数は鋼より小さいので、室温状態では張力を少しゆるめにしておく必要があり、こうすることで、装置の稼働時には、歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系を収納したリンクや歯付きプーリが膨張することで、歯付きベルトは適正な張力状態となる。したがって、その一端がラドル回転用出力軸の周りに回転可能に保持された第１リンク内に、ラドル回転用の回転伝達機構の一部となる歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系を配設することには、実用上の支障はない。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、支持フレーム側にラドル回転用モータを搭載し、ラドル搬送用リンク機構の所定のリンク内にラドル回転用の回転伝達機構を配設した構成をとる金属溶湯の供給装置において、ラドル搬送用リンク機構のリンクのうち、その端部にラドルを軸支した第２リンク内に配設する、ラドル回転用の回転伝達機構の回転伝達系を、耐熱性に優れかつ回転伝達精度に優れたものとすることで、ラドルの精緻な回転姿勢制御（傾転角制御）を行うことを可能にすることにある。

本発明は上記した目的を達成するために、溶解炉から所定量の金属溶湯をラドルにより汲み上げて、ラドルを射出スリーブの給湯口の上部まで搬送し、ラドル内の金属溶湯を給湯口から射出スリーブ内に注ぎ込むようにした金属溶湯の供給装置において、
ラドルを搬送するためのラドル搬送用リンク機構を構成する複数のリンクには、その一端がラドル回転用出力軸の周りに回転可能に保持された第１リンクと、その一端が第１リンクの他端と回転可能に連結され、その他端側にラドルの基端部を固着した支軸を回転可能に保持した第２リンクとが含まれ、第１リンク内と第２リンク内とには、支持フレームに搭載されたラドル回転用モータによりラドル回転用出力軸を介して駆動されて、ラドルを回転させるラドル回転用の回転伝達機構を設けて、
該回転伝達機構を、第１リンク内に位置して、２つの歯付きプーリおよび該２つの歯付きプーリの間に掛け渡された歯付きベルトよりなる歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系と、第２リンク内に位置して、２つの回転体およびその両端を２つの回転体にそれぞれ取り付けられた１対のバー状リンクをもつ平行リンク機構からなる平行リンク回転伝達系とによって構成し、
ラドル回転用モータを停止させている際には、歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系および平行リンク回転伝達系によって、ラドル搬送用リンク機構がどのような動作姿勢をとっても、ラドルの所定姿勢を維持させるようにする。

本発明では、支持フレーム側にラドル回転用モータを搭載し、ラドル搬送用リンク機構の所定のリンク内にラドル回転用の回転伝達機構を配設した構成をとり、ラドル搬送用リンク機構が比較的に軽量化でき、外観性にも優れた金属溶湯の供給装置において、ラドル回転用の回転伝達機構を、ラドル搬送用リンク機構のリンクのうちの第１リンク内に配設した２つの歯付きプーリおよび該２つの歯付きプーリの間に掛け渡された歯付きベルトよりなる歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系と、ラドル搬送用リンク機構のリンクのうちの第２リンク内に配設した２つの回転体およびその両端を２つの回転体にそれぞれ取り付けられた１対のバー状リンクをもつ平行リンク機構からなる平行リンク回転伝達系とによって、構成している。１対のバー状リンクをもつ平行リンク機構からなる平行リンク回転伝達系による回転伝達系は、その構成要素が鋼材よりなる剛体であり、耐熱性や耐久性に優れ、また、その線膨張係数が第２リンクと同じであるため、室温状態時および装置稼働時の高温状態時も、平行リンク機構（平行リンク回転伝達系）と第２リンクとは同じ伸び／縮み状態となり、その動作機能が安定したものとなり、チェーンを用いた回転伝達系のようにラドルにガタツキを生じさせる虞がない。また、第１リンク内に配設した歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系は、先にも述べたように回転伝達精度に優れている。したがって、ラドル回転用の回転伝達機構の全体が回転伝達精度に優れたものとなり、以って、ラドルの精緻な回転姿勢制御（傾転角制御）を行うことが可能な金属溶湯の供給装置を実現できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１〜図１２は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）によるコールドチャンバー式のダイカストマシンに用いられる金属溶湯の供給装置に係り、図１は、金属溶湯の供給装置の一部破断した平面図、図２は、ラドルが溶解炉内にある際の金属溶湯の供給装置の正面図、図３は、図２の状態時にある際のラドル回転用の回転伝達機構を示す説明図、図４は、図３の状態からラドルが金属溶湯の汲み取りのために回転（傾転）した状態を示す説明図、図５は、ラドルが搬送されている途上にある際のラドル回転用の回転伝達機構を示す説明図、図６は、図５の状態から試運転時などにおいてラドルを金属溶湯の注ぎ込み姿勢に回転（傾転）させた状態を示す説明図、図７は、ラドルが射出スリーブの上方にある際のラドル回転用の回転伝達機構を示す説明図、図８は、図７の状態からラドルが金属溶湯の注ぎ込みのために回転（傾転）した状態を示す説明図である。

図１〜図８において、１は、ダイカストマシンの設置現場に固設された支持フレーム、２は、支持フレーム１に設けられた５節リンク機構よりなるラドル搬送用リンク機構、３は、ラドル搬送用リンク機構２によって図示せぬ溶解炉と図示せぬ射出スリーブとの間を搬送されるラドル、４は、ラドル搬送用リンク機構２を駆動するために、支持フレーム１に搭載されたラドル搬送用モータ、６は、ラドル３を回転（傾転）させるために、支持フレーム１に搭載されたラドル回転用モータであり、ラドル搬送用モータ４およびラドル回転用モータ６には、減速機構（減速ギヤ列）が一体に付設されたギヤードモータがそれぞれ用いられており、ラドル搬送用モータ４は減速ギヤ列を介してラドル搬送用出力軸５（以下、単に出力軸５と記す）を回転させ、ラドル回転用モータ６は減速ギヤ列を介してラドル回転用出力軸７（以下、単に出力軸７と記す）を回転させるようになっている。

上記のラドル搬送用リンク機構２は、その一端部がラドル回転用モータ６側の出力軸７に転がり軸受けを介して回転可能に保持されて、出力軸７を回転中心として回転可能な第１リンク８と、第１リンク８の他端部に転がり軸受けを介して回転可能に保持されたスリーブ９とキー結合された第１支軸１０に、その一端部が転がり軸受けを介して回転可能に保持された第２リンク１１と、ラドル搬送用モータ４側の出力軸５にその一端部を挿入・固着されて、ラドル搬送用モータ４の回転により、その一端部を回転中心として回転駆動される第３リンク１２と、その一端部が第２リンク１１の中間部に回転可能に連結され、その中間部に第３リンク１２の他端部が回転可能に連結された第４リンク１３と、その一端部が出力軸７と同軸であるように支持フレーム１に適宜回転保持手段を介して回転可能に保持されて、その他端部が第４リンク１３の他端部と回転可能に連結された第５リンク１４とで、構成されており、第２リンク１１の他端部に、後述するようにして、ラドル３の基端部が回転可能に保持されている。

上記した構造のラドル搬送用リンク機構２は、その原動節である第３リンク１２が、ラドル搬送用モータ４によって減速機構を介して出力軸５で回転駆動されることで、他の４つのリンク８、１１、１３、１４が連携運動をして、これによって、ラドル３の基端部（ラドル３の回転中心）を、所定の移動軌跡に沿って移動させるようになっている。

また、図１、図３〜図８において、１５は、第１リンク８に内蔵された歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系、１６は、第２リンク１１に内蔵された平行リンク機構からなる平行リンク回転伝達系であり、歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系１５および平行リンク回転伝達系１６は、ラドル３を回転（傾転）させるラドル回転用の回転伝達機構を構成している。ラドル回転用モータ６の回転により出力軸７が回転駆動されると、後述するメカニズムにより、ラドル回転用の回転伝達機構（歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系１５および平行リンク回転伝達系１６）が駆動されて、ラドル３がその基端部を回転中心として回転し、これによって、ラドル３に所望の回転位置（回転姿勢）をとらせ得るようになっている。

上記の歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系１５は、第１リンク８の一端部内に収納されて、第１リンク８の一端部に転がり軸受けを介して回転可能に保持されると共に、ラドル回転用モータ６側の出力軸７に固着された第１歯付きプーリ（タイミングプーリ）１７と、第１リンク８の他端部内に収納されて、第１リンク８の他端部内においてスリーブ９にキー結合されることで、スリーブ９を介して第１支軸１０（該第１支軸１０は、転がり軸受けを介して第２リンク１１の一端部に回転可能に保持されている）に固着された第２歯付きプーリ（タイミングプーリ）１８と、第１リンク８内に収納されて、第１歯付きプーリ１７と第２歯付きプーリ１８の間に掛け渡された歯付きベルト（タイミングベルト）１９とで、構成されている。この歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系１５には、第１リンク８に設けられたベルト張力調整機構２０が付設されていて、ベルト張力調整機構２０のテンション調整用プーリの歯付きベルト１９に対する押し付け力を、適宜に調整することで、歯付きベルト１９に付与する張力を調整するようになっている。つまり、先にも述べたように、室温状態では歯付きベルト１９の張力を少しゆるめにしておき、装置の稼働時において、第１リンク８や第１、第２歯付きプーリ１７、１８が加熱されて膨張することで、歯付きベルト１９が適正な張力状態となるような、調整を行っておくようになっている。

また、上記の平行リンク回転伝達系１６は、第２リンク１１の一端部内に収納されて、第１支軸１０に固着されることで、第２リンク１１の一端部に回転可能に保持されると共に、第２歯付きプーリ１８と一体となって回転する第１回転体２１と、第２リンク１１内に収納されて、第１回転体２１にその一端部をそれぞれ回転可能に連結された１対の平行な（平行リンクを構成する１対の）バー状リンク２２Ａ、２２Ｂと、第２リンク１１の他端部内に収納されて、第２リンク１１の他端部に転がり軸受けを介して回転可能に保持された第２支軸２３に固着されることで、第２リンク１１の他端部に回転可能に保持されると共に、１対の第２バー状リンク２２Ａ、２２Ｂの他端部がそれぞれ回転可能に連結された第２回転体２４とで、構成されている。

また、第２リンク１１の他端部に回転可能に保持された第２支軸２３には、ラドル３の基端部が固着されていて、ラドル３は、その基端部を回転中心として第２支軸２３および第２回転体２４と一体となって回転するようになっている。

なお、１対のバー状リンク２２Ａ、２２Ｂは、本実施形態では、金属板を切削加工することによって作製された剛体バーとなっている。また、１対のバー状リンク２２Ａ、２２Ｂは、第１回転体２１および第２回転体２４に、９０°ずつ位相をずらせて取り付けられている。このように対をなす平行なバー状リンクを９０°位相をずらせて配設させる所以は、バー状リンク２２Ａ、２２Ｂの動作過程に、デッドポイントができないようにするためであり、このようにすることで、平行リンク回転伝達系（平行リンク機構）１６の動作を、滞りのない動作信頼性の高いものとすることができる。

上記した構造のラドル回転用の回転伝達機構（歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系１５および平行リンク回転伝達系１６）は、ラドル回転用モータ６の回転が減速されて出力される出力軸７が回転して、この出力軸７に固着された第１歯付きプーリ１７が出力軸７と一体となって回転駆動されることで、歯付きベルト１９を介して第２歯付きプーリ１８、第１支軸１０が回転し、これにより第１回転体２１が第１支軸１０と一体となって回転することで、対をなすバー状リンク２２Ａ、２２Ｂを介して第２回転体２４および第２支軸２３が回転し、第２支軸２３が回転することで、第２支軸２３と一体となってラドル３が回転する。したがって、ラドル回転用モータ６を適宜方向に適宜の回転量だけ回転させることで、ラドル３に溶解炉での金属溶湯の汲み取り姿勢をとらせたり、搬送時の移送姿勢をとらせたり、射出スリーブへの金属溶湯の注ぎ込み姿勢をとらせることができる。

次に、ラドル３の搬送時における、ラドル回転用の回転伝達機構（歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系１５および平行リンク回転伝達系１６）によるラドル３の移送姿勢の保持について補足する。ラドル３の搬送時には、第１リンク８は、その一端側のラドル回転用モータ６側の出力軸７を回転中心として回転（揺動）し、第２リンク１１は、第１リンク８の他端側（第２リンク１１の一端側でもある）に設けた第１支軸１０を回転中心として回転（揺動）する。このとき、出力軸７の回転をロック状態に保てば、第１リンク８および第２リンク１１の回転（揺動）角度に関係なく、つまり、第１リンク８および第２リンク１１の傾斜姿勢の如何にかかわらず、ラドル３の姿勢は、そのときの出力軸７の回転停止位置に対応した姿勢を維持される。これは、出力軸７がロックされた状態では、歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系１５が、その原動側の第１歯付きプーリ１７をロックされており、第１リンク８が回転（揺動）して歯付きベルト１９がベルト回転を伴わないでその傾斜角を変えると、これに伴い歯付きベルト１９に対して第２歯付きプーリ１８が回転する構成となっていることと、平行リンク回転伝達系１６が平行４辺形リンクの構成となっているために、第１リンク８および第２リンク１１が回転（揺動）した角度分だけ、第２歯付きプーリ１８が回転し、これに伴って第１回転体２１、第２回転体２４が回転して、角度の変位を打ち消すことにより、ラドル３の姿勢を一定に保つためである。本実施形態の場合は、ラドル３の搬送時に、第１リンク８は、出力軸７を回転中心として最大１５０°回転（揺動）する。したがって、上記したように、第１歯付きプーリ１７は第１リンク８に対して相対的に最大１５０°回転することになる。

続いて、ラドル３の回転（傾転）について補足する。ラドル３は、その移送姿勢（図２、図３、図５、図７の姿勢）を基準として、溶解炉内の金属溶湯を汲むときには、図２、図３の搬送位置において、図４に示すように、右に最大６０°回転（傾転）した姿勢をとることが必要であり、射出スリーブ内に金属溶湯を注ぎ込むときには、図７の搬送位置において、図８に示すように、左に９０°回転した注湯姿勢をとることが必要である。つまり、ラドル３の回転（傾転）としてはトータルで１５０°回転することが必要である。また、試運転調整時などでは、どの搬送位置においても、ラドル３は１５０°回転（傾転）可能であることが必要である。

したがって、歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系１５は、前述したようなラドル３搬送時の姿勢保持に必要な回転角度１５０°と、ラドル３の回転（傾転）に必要な回転角度１５０°とを合計した、３００°の回転に対応する構成にする必要がある。

また、第２リンク１１は、ラドル３の搬送時に、第１支軸１０を回転中心として最大８０°回転（揺動）する。よって、第１回転体２１と第２回転体２４は、第２リンク１１に対し相対的に最大８０°回転することになる。したがって、平行リンク回転伝達系１６は、ラドル３搬送時の姿勢保持に必要な回転角度８０°と、前述したようなラドル３の回転（揺動）に必要な必要な１５０°とを合計した、２３０°の回転に対応する構成にする必要があり、本実施形態の場合には余裕をみて、２４０°の回転に対応できるように構成してある。

ここで、ラドルの姿勢保持と回転とに、本実施形態では、歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系１５と平行リンク回転伝達系１６とを用いている。このようにする所以を、以下に説明する。歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系１５においては、公知のように、回転角度の規制・制限が何らないので、上述したような３００°の回転は勿論のことそれ以上の回転を可能とすることは容易である。しかし、歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系１５には使用温度の制限がある。装置の稼働状態では、図２中のＡ部（第２支軸２３の近傍）は２６０℃程度、図２中のＢ部（第２リンク１１の中間部）は１００℃程度、図２中のＣ部（第２リンク１１と第１リンク８の連結部）は６０℃程度、図２中のＤ部（第１リンク８の回転中心の近傍）は５０℃程度まで、それぞれ温度上昇することが、本願発明者らによって確認されている。先にも述べたように歯付きベルトの使用可能温度は１００℃以下であるので、歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系１５は、第２リンク１１には配設することができないが、第１リンク８には配設可能である。よって、本実施形態では、３００°という大きな回転角度に簡単に対応するためなどの理由により、温度上昇がさほどでもない第１リンク８には、歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系１５を配設しているものである。

これに対し、装置の稼働時には温度上昇の著しい第２リンク１１には、耐熱性に劣る歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系１５を配設することはできない。そこで、本願発明者らにより本願発明を想起する前に製作された金属溶湯の供給装置（給湯機）や、特許文献２に示された給湯装置では、第２リンク内には、先にも述べたようにスプロケット／チェーンの回転伝達系を配設するようにしている。しかしながら、チェーンによる回転伝達系を用いると、先にも述べたようにガタツキが生じて回転伝達精度が低下することは否めない。本実施形態では、伸びや屈曲のないバー状リンク２２Ａ、２２Ｂを用いた平行リンク回転伝達系１６によって、上述したような２４０°の回転を可能としているものである。このような剛体のバー状リンクを用いて、要求される回転角度の確保と、機構のコンパクト化の達成のために、本実施形態では、剛体の回転体と剛体のバー状リンクとにより平行リンク機構を構築している。さらに、バー状リンクの端部の形状を工夫することによっても、コンパクト化を図りつつ求めれる回転角度の確保を図れるようにしている。

続いて、前記した１対のバー状リンク２２Ａ、２２Ｂの端部形状とその取り付け構造について詳細説明をする。バー状リンク２２Ａおよびバー状リンク２２Ｂの一端部（第１回転体２１側の端部）は、図９に示すように、それぞれ第１支軸１０の端面よりも内側の位置（端面よりも第１支軸１０にかかる位置）で、第１回転体２１にピンと軸受けにより回転可能であるようにそれぞれ取り付けられおり、このため、バー状リンク２２Ａおよびバー状リンク２２Ｂの一端部を単純に直線形状とすると第１支軸１０と干渉する。よって、バー状リンク２２Ａおよびバー状リンク２２Ｂの一端部は、第１支軸１０との干渉を避けるため、第１支軸１０の外径よりも大きな曲率半径で湾曲した形状にそれぞれ形成してある。また、バー状リンク２２Ａおよびバー状リンク２２Ｂの他端部（第２回転体２４側の端部）は、図１０に示すように、それぞれ第２支軸２３の端面よりも内側の位置で、第２回転体２４にピンと軸受けにより回転可能であるようにそれぞれ取り付けられおり、このため、バー状リンク２２Ａおよびバー状リンク２２Ｂの他端部を単純に直線形状とすると第２支軸２３と干渉する。よって、バー状リンク２２Ａおよびバー状リンク２２Ｂの他端部は、第２支軸２３との干渉を避けるため、第２支軸２３の外径よりも大きな曲率半径で湾曲した形状にそれぞれ形成してある。なお、図９、図１０は、図示の都合上、一部の部材を取り除いて、１対のバー状リンク２２Ａ、２２Ｂの端部形状とその取り付け構造のみを示す斜視図としてある。

上述したような、バー状リンク２２Ａ、２２Ｂの端部形状とその取り付け構造とすることによって、屈曲変形しない剛体よりなるバー状リンクを採用した平行リンク機構（平行リンク回転伝達系１６）であっても、この種の金属溶湯の供給装置として求められる動作範囲、機能を実現することができる。

図１１は、第１リンク８の他端と第２リンク１１の一端との連結構造を示す、両リンク８、１１を切り離した状態の要部断面図である。また、図１２は、第１リンク８の他端側のスリーブ９と第２歯付きプーリ１８との結合構造を示す、図１１とは直交する方向の要部断面図である。図１１、図１２に示すように、第１リンク８の他端部に転がり軸受けを介して回転可能に保持されたスリーブ９の内周面には、キー溝９ａが穿設されている。また、第２リンク１１の一端部側に転がり軸受けを介して回転可能に保持された第１支軸１０の外周面には、その一部が第１支軸１０の外周面に嵌め込まれたキー１０ａが設けられている。そして、第１支軸１０のキー１０ａをスリーブ９のキー溝９ａに嵌入して、スリーブ９と第１支軸１０をキー結合することによって、第２歯付きプーリ１８とスリーブ９と第１支軸１０とが一体回転するように結合されると共に、第２リンク１１が第１支軸１０を回転中心として第１リンク８に相対回転可能であるように連結されるようになっている。したがって、第１リンク８と第２リンク１１とは、キー溝９ａとキー１０ａとのキー結合を解除するだけで、簡単に分離可能となっており、補修時などにおいて利便性が高くメンテナンス性に優れたものとなっている。

また、第２歯付きプーリ１８の内周面にはキー溝１８ａが穿設されており、スリーブ９の外周面には、その一部がスリーブ９の外周面に嵌め込まれたキー９ｂが設けられている。そして、スリーブ９のキー９ｂを第２歯付きプーリ１８のキー溝１８ａに嵌入して、スリーブ９と第２歯付きプーリ１８をキー結合することによって、スリーブ９と第２歯付きプーリ１８とが一体回転するように結合されるようになっている。したがって、第１リンク８と第２リンク１１とを分離した状態で、かつ、スリーブ９の軸受けを取り外した状態で、キー９ｂとキー溝１８ａとのキー結合を解除するだけで、スリーブ９を取り出すことができ、続いて、第２歯付きプーリ１８を取り出すことができるようになっていて、この点でも、補修時などにおいて利便性が高くメンテナンス性に優れたものとなっている。

以上のように本実施形態では、支持フレーム１側にラドル回転用モータ６を搭載し、ラドル搬送用リンク機構２の第１、第２リンク８、１１内にラドル回転用の回転伝達機構を配設した構成をとり、ラドル搬送用リンク機構が比較的に軽量化でき、外観性にも優れた金属溶湯の供給装置において、ラドル回転用の回転伝達機構を、第１リンク８に配設した歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系１５と、第２リンク１１に配設した平行リンク回転伝達系１６を組み合わせて構築している。ここで、装置の稼働時には高温となる第２リンク１１内に配設された、１対のバー状リンクをもつ平行リンク機構からなる平行リンク回転伝達系１６による回転伝達系は、その構成要素が鋼材よりなる剛体であり、耐熱性や耐久性に優れ、また、その線膨張係数が第２リンク１１と同じであるため、室温状態時および装置稼働時の高温状態時も、平行リンク回転伝達系１６と第２リンク１１とは同じ伸び／縮み状態となり、その動作機能が安定したものとなり、チェーンを用いた回転伝達系のようにラドル３にガタツキを生じさせる虞がなくなる。また、装置の稼働時にもさほど高温とはならない第１リンク８内には、歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系１５を配設することで、耐熱性への懸念がないものとなり、回転伝達精度に優れて軽量化が可能な歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系１５を好適配置できるものとなる。したがって、ラドル回転用の回転伝達機構の全体が回転伝達精度に優れたものとなり、以って、ラドル３の精緻な回転姿勢制御（傾転角制御）を行うことが可能な金属溶湯の供給装置を実現できる。また、１対のバー状リンク２２Ａ、２２Ｂは、第１回転体２１、第２回転２４に９０°位相をずらせて取り付けられているので、平行リンク機構（平行リンク回転伝達系１６）にはデッドポイントが生じることがなく、平行リンク回転伝達系１６の動作を、滞りのない動作信頼性の高いものとすることができる。また、１対のバー状リンク２２Ａ、２２Ｂの端部は、第１支軸１０、第２支軸２３との干渉を避けるため湾曲形状としているので、各バー状リンク２２Ａ、２２Ｂは支障なく変位できて、以って、この種の金属溶湯の供給装置として要求される動作範囲、機能を確実に実現することができる。

本発明の一実施形態に係る金属溶湯の供給装置の一部破断した要部平面図である。 本発明の一実施形態に係る金属溶湯の供給装置における、ラドルが溶解炉内にある際の要部正面図である。 図２の状態時にある際のラドル回転用の回転伝達機構などを示す説明図である。 図３の状態からラドルが金属溶湯の汲み取りのために回転（傾転）した状態を示す説明図である。 ラドルが搬送されている途上にある際のラドル回転用の回転伝達機構などを示す説明図である。 図５の状態から試運転時などにおいてラドルを金属溶湯の注ぎ込み姿勢に回転（傾転）させた状態を示す説明図である。 ラドルが射出スリーブの上方にある際のラドル回転用の回転伝達機構などを示す説明図である。 図７の状態からラドルが金属溶湯の注ぎ込みのために回転（傾転）した状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る金属溶湯の供給装置における、１対のバー状リンクの一方側の端部形状とその取り付け構造を示す、一部部材を割愛して描いた要部斜視図である。 本発明の一実施形態に係る金属溶湯の供給装置における、１対のバー状リンクの他方側の端部形状とその取り付け構造を示す、一部部材を割愛して描いた要部斜視図である。 本発明の一実施形態に係る金属溶湯の供給装置における、第１リンクの他端部と第２リンクの一端部との連結構造を示す、両リンクを切り離した状態の要部断面図である。 本発明の一実施形態に係る金属溶湯の供給装置における、第１リンクの他端側のスリーブと第２歯付きプーリとの結合構造を示す、図１１とは直交する方向の要部断面図である。

符号の説明

１ 支持フレーム
２ ラドル搬送用リンク機構
３ ラドル
４ ラドル搬送用モータ
５ ラドル搬送用出力軸（出力軸）
６ ラドル回転用モータ
７ ラドル回転用出力軸（出力軸）
８ 第１リンク
９ スリーブ
９ａ キー溝
９ｂ キー
１０ 第１支軸
１０ａ キー
１１ 第２リンク
１２ 第３リンク
１３ 第４リンク
１４ 第５リンク
１５ 歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系
１６ 平行リンク機構からなる平行リンク回転伝達系
１７ 第１歯付きプーリ（タイミングプーリ）
１８ 第２歯付きプーリ（タイミングプーリ）
１８ａ キー溝
１９ 歯付きベルト（タイミングベルト）
２０ ベルト張力調整機構
２１ 第１回転体
２２Ａ、２２Ｂ バー状リンク
２３ 第２支軸
２４ 第２回転体

Claims (6)

1. 溶解炉から所定量の金属溶湯をラドルにより汲み上げて、前記ラドルを射出スリーブの給湯口の上部まで搬送し、前記ラドル内の金属溶湯を給湯口から前記射出スリーブ内に注ぎ込むようにした金属溶湯の供給装置であって、
   前記ラドルを搬送するためのラドル搬送用リンク機構を構成する複数のリンクには、その一端がラドル回転用出力軸の周りに回転可能に保持された第１リンクと、その一端が前記第１リンクの他端と回転可能に連結され、その他端側に前記ラドルの基端部を固着した支軸を回転可能に保持した第２リンクとが含まれ、前記第１リンク内と前記第２リンク内とには、支持フレームに搭載されたラドル回転用モータにより前記ラドル回転用出力軸を介して駆動されて、前記ラドルを回転させるラドル回転用の回転伝達機構を設けて、
   該回転伝達機構を、前記第１リンク内に位置して、２つの歯付きプーリおよび該２つの歯付きプーリの間に掛け渡された歯付きベルトよりなる歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系と、前記第２リンク内に位置して、２つの回転体およびその両端を２つの回転体にそれぞれ取り付けられた１対のバー状リンクをもつ平行リンク機構からなる平行リンク回転伝達系とによって構成し、
   前記ラドル回転用モータを停止させている際には、前記歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系および前記平行リンク回転伝達系によって、前記ラドル搬送用リンク機構がどのような動作姿勢をとっても、前記ラドルの所定姿勢を維持させるようにしたことを特徴とする金属溶湯の供給装置。
2. 請求項１に記載の金属溶湯の供給装置において、
   １対の前記バー状リンクは、前記した各回転体に９０°位相をずらせて取り付けられていることを特徴とする金属溶湯の供給装置。
3. 請求項２に記載の金属溶湯の供給装置において、
   １対の前記バー状リンクは、前記した各回転体と一体に回転する軸部材との干渉を避けるため、その端部を湾曲形状とされたことを特徴とする金属溶湯の供給装置。
4. 溶解炉から所定量の金属溶湯をラドルにより汲み上げて、前記ラドルを射出スリーブの給湯口の上部まで搬送し、前記ラドル内の金属溶湯を給湯口から前記射出スリーブ内に注ぎ込むようにした金属溶湯の供給装置であって、
   支持フレームに搭載されたラドル搬送用モータと、該ラドル搬送用モータの回転を減速して出力するラドル搬送用出力軸と、支持フレームに搭載されたラドル回転用モータと、該ラドル回転用モータの回転を減速して出力するラドル回転用出力軸と、その一端部が前記ラドル回転用出力軸の周りに回転可能に保持された第１リンクと、該第１リンクの他端部に回転可能に設けられた第１支軸と、その一端部が前記第１支軸に回転可能に保持された第２リンクと、前記ラドル搬送用出力軸にその一端部が固着された第３リンクと、その一端部が前記第２リンクの中間部に回転可能に連結され、その中間部に前記第３リンクの他端部が回転可能に連結された第４リンクと、その一端部が前記ラドル回転用出力軸の周りに回転可能に保持されて、その他端部が前記第４リンクの他端部と回転可能に連結された第５リンクと、前記第１リンクの一端部内に収納され、前記ラドル回転用出力軸に固着された第１歯付きプーリと、前記第１リンクの他端部内に回転可能に収納され、前記第１支軸に固着された第２歯付きプーリと、前記第１リンク内に収納されて、前記第１歯付きプーリと前記第２歯付きプーリの間に掛け渡された歯付きベルトと、前記第２リンクの一端部内に収納され、前記第１支軸に固着された第１回転体と、前記第２リンク内に収納されて、前記第１回転体にその一端部をそれぞれ回転可能に取り付けられた平行リンクを構成する１対のバー状リンクと、前記第２リンクの他端部内に収納され、前記第２リンクの他端部に回転可能に保持された第２支軸に固着されると共に、１対の前記バー状リンクの他端部がそれぞれ回転可能に取り付けられた第２回転体と、その基端部が前記第２支軸に固着されたラドルとを、有し、
   前記第１、第２、第３、第４、第５リンクよりなる５節リンク機構を、前記ラドル搬送用モータの回転によって駆動することで、前記ラドルの搬送を行い、
   前記第１歯付きプーリと前記歯付きベルトと前記第２歯付きプーリとよりなる歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系、および、前記第１回転体と１対の前記バー状リンクと前記第２回転体とよりなる平行リンク機構からなる平行リンク回転伝達系を、前記ラドル回転用モータの回転によって駆動することで、前記ラドルを回転させ、
   前記ラドル回転用モータを停止させている際には、前記歯付きプーリ／歯付きベルトの回転伝達系および前記平行リンク回転伝達系によって、前記５節リンク機構がどのような動作姿勢をとっても、前記ラドルの所定姿勢を維持させるようにしたことを特徴とする金属溶湯の供給装置。
5. 請求項４に記載の金属溶湯の供給装置において、
   １対の前記バー状リンクは、前記した第１回転体、第２回転体に９０°位相をずらせて取り付けられていることを特徴とする金属溶湯の供給装置。
6. 請求項５に記載の金属溶湯の供給装置において、
   １対の前記バー状リンクは、前記第１支軸、前記第２支軸との干渉を避けるため、その端部を湾曲形状とされたことを特徴とする金属溶湯の供給装置。

Images