JP2019098397A - 金属溶湯供給装置及びそれに使用するラドル - Google Patents

Abstract

【課題】ラドルの傾転を不要とし、大気との接触を減らすと共に、溶湯量の計測も可能とするような金属溶湯供給装置及びそれに使用するラドルを提供する。【解決手段】 ラドル（１）と、このラドル（１）の周囲に設けられたガイドレール（１７）を有する金属溶湯供給装置である。前記ラドル（１）は、金属溶湯を収容する本体（１０）と、この本体の上部に位置する中蓋（１１）と、この中蓋の上部に位置する上蓋（１２）と、前記中蓋と前記上蓋を接続し、これら中蓋と上蓋の距離を伸縮させるトグル機構（１６）と、前記ラドル本体の最下部に設けられた溶融金属の給排口（１３）と、前記上蓋（１２）と接続され、前記給排口を開閉するストッパー（１４）を有するシャフト（１５）とを有する。前記ガイドレール（１７）は、前記トグル機構（１６）に対して作用非作用を選択可能な形状を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、溶解炉や保持炉（前炉）から金属溶湯（例えば、溶融アルミニウム合金や溶融マグネシウム合金）を汲み上げ、汲み上げられた金属溶湯をダイカストマシンや鋳造機等に備えられた射出スリーブ内に注ぎ込む金属溶湯供給装置及びそれに使用するラドルに関する。

この種の従来の金属溶湯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溶解炉や保持炉からダイカストマシンや鋳造機の給湯口の上方まで搬送し、ラドル傾転機構によってラドル内の金属溶湯が射出スリーブ内に供給されるようになっていることが多い。下記特許文献１参照。

特開２００８―１１０３７２

ラドルを傾転させるのにはシリンダを組み込んだロボット機構が必要であると共に、傾転時に溶湯が揺れたり、大気との接触が増えたりするという問題がある。

本発明は、この問題を解決するために行われたもので、ラドルの傾転を不要とし、大気との接触を減らすと共に、溶湯量の計測も可能とするような金属溶湯供給装置及びそれに使用するラドルを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明は、ラドルと、このラドルの周囲に設けられたガイドレールを有する金属溶湯供給装置である。前記ラドルは、金属溶湯を収容する本体と、前記本体の上部に位置する中蓋と、前記中蓋の上部に位置する上蓋を有する。さらに、前記中蓋と前記上蓋を接続し、これら中蓋と上蓋の距離を伸縮させるトグル機構と、前記ラドル本体の最下部に設けられた溶融金属の給排口と、前記上蓋と接続され、前記給排口を開閉するストッパーを有するシャフトを有する。前記ガイドレールは、前記トグル機構に対して作用非作用を選択可能な形状を有する（請求項１）。

好ましくは、ガイドレールは、その断面が、直立下部とその上部に位置する外方傾斜部からなるものである（請求項２）。

好ましくは、前記ガイドレールは傾動と復元が可能であり、傾動後には、前記直立下部が傾斜部となり、前記外方傾斜部が直立状になるものである（請求項３）。

好ましくは、前記ガイドレールを傾動可能とする機構が、前記トグル機構を構成するリンク接点に設けられたガイドローラーに前記ガイドレール表面の内外を周回させる機構である（請求項４）。

好ましくは、前記ガイドレールを傾動後に復元させる機構がガイドレールとこのガイドレール付近の固定部とを結ぶスプリングである（請求項５）。

好ましくは、前記上蓋と前記シャフトは、前記シャフト上のピンと前記シャフト周囲のフランジに設けたカム溝の組み合わせである（請求項６）。

好ましくは、汲み上げられた金属溶湯を注ぎ込むダイカストマシン又は鋳造機等の側においても、射出スリーブの給湯口周囲に前記ガイドレールと同じものを設ける（請求項７）。

好ましくは、前記給排口に設けられた内側テーパー部は前記ストッパーと角度が一致していて液密に嵌合可能である（請求項８）。

工場内で敷設するときには、前記ラドルにより汲み上げられた金属溶湯の運搬機構及び金属溶湯を注ぎ込むダイカストマシン、鋳造機等を併設している（請求項９）。

好ましくは、前記ダイカストマシン又は鋳造機の側においても、射出スリーブの給湯口周囲に前記ガイドレールと同じものを設けている（請求項１０）。

本発明は、金属溶湯供給装置に用いるラドルでもある。このラドルは、金属溶湯を収容する本体と、前記本体の上部に位置する中蓋と、前記中蓋の上部に位置する上蓋を有する。さらに、前記中蓋と前記上蓋を接続し、これら中蓋と上蓋の距離を伸縮させるトグル機構と、前記ラドル本体の最下部に設けられた溶融金属の給排口と、前記上蓋と接続され、前記給排口を開閉するストッパーを有するシャフトを有する（請求項１１）。

本発明においては、ストッパーによる給排口の開閉は、ガイドレールの設置位置でラドルを下降させて「開」、上昇させて「閉」のみで可能である。そのため、従来、開閉に必要であったシリンダ装置が不要となる。また、傾転動作に必要なロボット装置が不要となると共に、傾転時の溶湯の揺れ、大気との接触が減少する。溶湯量の計測も、本装置の上下ストロークの管理で行うことができる。

実施例１に係るラドルの平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図であり、ストッパーの「閉」状態図である。 図１のＡ−Ａ断面図であり、ストッパーの「開」状態図である。 シャフト上端部の、（ａ）平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）斜視図である。 実施例２に係るラドルの平面図である。 図５のＢ−Ｂ断面図であり、シャフト下降時、ストッパーの「閉」状態図である。 図５のＢ−Ｂ断面図であり、シャフト下降時、ストッパーの「開」状態図である。 図５のＢ−Ｂ断面図であり、シャフト下降停止時、ストッパーの「閉」状態図である。 図５のＢ−Ｂ断面図であり、シャフト上昇時、ストッパーの「閉」状態図であり、ガイドローラーがガイドレール裏側中間点にある。 図５のＢ−Ｂ断面図であり、シャフト上昇時、ストッパーの「閉」状態図であり、ガイドローラーがガイドレール裏側上端近くにある。 図５のＢ−Ｂ断面図であり、シャフト上昇時、ストッパーの「閉」状態図であり、ガイドローラーがガイドレールから離れている。

以下、添付の図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

図１〜３に示す実施例１のラドル１は、金属溶湯２の汲み取り、搬送、注湯を行なうための容器である。図示しないが、金属溶湯２の汲み取り、搬送、注湯を行なうために、このラドル全体を上下動及び水平方向へ移動させる機構や汲み上げられた金属溶湯２を注ぎ込むダイカストマシン、鋳造機等も併設されている。

ラドル１は、金属溶湯２を収容する本体１０と、この本体１０の上部に位置する中蓋１１と、この中蓋１１の上部に位置する上蓋１２を有する。

ラドル本体１０の最下部には溶融金属２の汲み取りおよび排出を行う給排口１３が設けられている。この給排口１３の開閉を行うのは、セラミック製のストッパー１４であり、このストッパー１４はラドル本体１０中央で上下運動するシャフト１５に取り付けられている。

給排口１３の内側テーパー部１３１はストッパー先端１４１と角度を一致させることにより、液密に嵌合させて「閉」動作の確実化を図る。また、給排口の外径部１３２はダイカストマシン、鋳造機等の側の射出スリーブ（図示せず）の給湯口内径部と液密に嵌合させ、大気との接触を少なくして溶湯の酸化を最小限とする。

上蓋１２は中蓋１１に対して、トグル機構１６により距離調節が可能なように接続されている。トグル機構１６は、上蓋１２及び中蓋１１の延長部１２１、１１１とこれら延長部を繋ぐ２本のリンク１６１、１６２をピン１６３で連結してなり、トグル機構１６の作用点であるピン１６３にはガイドローラー１６４が装着されている。このトグル機構１６は、図１に示すように、ラドル周方向に３カ所取り付けられており、安定的に上蓋１２を上下動させる。

上蓋１２を上昇させる力が発生するのは、ガイドローラー１６４がガイドレール１７（詳細は後記）に接触することにより、ラドル本体１０中心側に押圧されたときである。このとき、上蓋１２とともに、この上蓋１２と接続されているシャフト１５も上昇し、さらにシャフト１５に接続されたストッパー１４も上昇する。ストッパー１４が上昇すれば、図３に示すように、給排口１３は「開」となり、溶融金属２の汲み取りおよび排出を行うことができる。

ガイドローラー１６４がガイドレール１７から離れて、上蓋１２を上昇させる力が消失したときには、上蓋１２は下方向に常時付勢されているので、図２に示すように、上蓋１２と中蓋１１の距離は最短状態に復元する。上蓋１２を下方向に常時付勢するのは、上蓋１２から起立するガイド軸１８に沿って、上蓋１２とカラー１８１の間に取り付けられた耐熱鋼バネ１９の力である。カラー１８１の位置を調節することによりバネ力を調節することができる。

なお、上蓋１２とシャフト１５は固着してもよいが、図４に示すように、シャフト１５の上端部近くに固定されたピン１５１が、接触部分周囲のフランジ１５２に設けられたカム溝１５３の中をスライドおよび角度θ（図４（ａ））の回転運動が可能なようにすることが好ましい。ピン１５１がカム溝１５３の最上点に来たとき、シャフト１５及びストッパー１４も最上点に達し、給排口１３は「開」となる。ピン１５１がカム溝１５３の最下点に来たとき、シャフト１５及びストッパー１４も最下点に達し、給排口は「閉」となる。このようにすることで、「開」時の初動作を容易にするとともに、「閉」時を確実なものとすることができる。

中蓋１１は配管接続口１１２を有する。この接続口１１２から不活性ガスを排出する。

ガイドローラー１６４をラドル中心側に押圧するガイドレール１７は、図１に示すように、ラドル周方向に３カ所設けられている。図２、図３に示すように、ガイドレール１７は断面が直立下部１７１とその上部に位置する外方傾斜部１７２からなる。ガイドレール１７は支持リングに１７３により支持されている。

ラドル１がガイドレール１７に非接触又は接触しても外方傾斜部に接触している状態では、トグル機構１６が作用しない。そのため、給排口１３は「閉」となり、溶融金属２の汲み取りおよび排出を行うことができない。

ラドル１全体が下降してガイドレール１７の外方傾斜部１７２から直立下部１７１に入ると、トグル機構１６のガイドローラー１６４が直立下部１７１に接触するようになる。そのとき、前記したように、ガイドローラー１６４はラドル中心側に押圧され、上蓋１２、シャフト１５及びストッパー１４も上昇する。ストッパーが上昇すれば、給排口は「開」となり、溶融金属２の汲み取りおよび排出を行うことができる。

本装置の上下ストロークの管理により溶湯量を容易に計測することができる。

図示しないが、汲み上げられた金属溶湯２を注ぎ込むダイカストマシンや鋳造機等の側においても、射出スリーブの給湯口周囲に上述のガイドレールを設けて、同様のトグル機構１６によりラドル給湯口の開閉を行わせる必要がある。

図５〜図１１は本発明の実施例２である。実施例１との共通部品については同じ符号に「Ａ」をつけてその説明を省略し、主として実施例１との相違点を述べる。

最も大きな相違点は、給湯時において、ガイドレール１７Ａの傾きを変更可能とすると共に、ガイドローラー１６４Ａにガイドレール１７Ａ表面の内外を周回させるようにしたことである。

図６〜図１１に示すように、ガイドレール１７Ａは、下端付近の支点１７４Ａを中心として傾動可能である。傾動後にガイドレール１７Ａを復元させるために、ガイドレール１７Ａ上端付近と支持リング延長部１７５Ａとを結ぶスプリング３Ａが設けられている。

トグル機構１６Ａのガイドローラー１６４Ａはガイドレール１７Ａ表面の内側だけでなく、外側とも接触して周回する。その目的のために、トグル機構１６Ａはガイドレール１７Ａの左右に各１個設けられ、各トグル機構１６Ａをつなぐ水平軸１６６Ａにガイドローラー１６４Ａが取り付けられている。

図６〜図１１は図５のＢ−Ｂ断面図を表す。図６は、シャフト１５Ａ下降開始時で、給湯開始前である。このとき、ガイドローラー１６４Ａはガイドレール傾斜部１７２Ａ内側の上端部にあるので、トグル機構１６Ａのリンク同士は閉じている。ストッパー１４Ａは閉じ、給排口１３Ａは溶湯と接触していない。

図７はシャフト１５Ａ下降時で、給湯中である。このとき、ガイドローラー１６４Ａはガイドレール１７Ａの直立部にあるので、トグル機構１６Ａのリンク同士は開いている。ストッパー１４Ａは開いており、給排口１３Ａは溶湯と接触している。

図８はシャフト１５Ａ下降停止時で、給湯終了時である。このとき、ガイドローラー１６４Ａはガイドレール１７Ａの最下端にあり、ガイドレール下端部を内側（ラドル側）にひく。ガイドレール１７Ａは回動し、スプリング３Ａの付勢力に抗してガイドレール１７Ａの傾斜部１７２Ａはほぼ直立する。この時点では、トグル機構１６Ａのリンク同士は閉じている。給排口１３Ａは溶湯と接触しているが、ストッパー１４Ａは閉じる。

図９はシャフト１５Ａ上昇開始時で、溶湯運搬開始時である。このとき、ガイドローラー１６４Ａはガイドレール１７Ａの裏側の新しい直立部（元の傾斜部）１７２Ａ中間点にあり、トグル機構１６Ａのリンク同士は閉じている。給排口１３Ａは溶湯と接触しているが、ストッパー１４Ａは閉じて溶湯２Ａをラドル本体１０Ａに保持する。

図１０はシャフト１５Ａ上昇中で、溶湯運搬中である。このとき、ガイドローラー１６４Ａはガイドレール１７Ａの裏側の新しい直立部（元の傾斜部）１７２Ａ最上部にあり、トグル機構１６Ａのリンク同士は閉じている。給排口１３Ａは溶湯と接触しているが、ストッパー１４Ａは閉じている。

図１１はシャフト１５Ａ上昇終了時で、溶湯運搬中である。このとき、ガイドローラー１６４Ａはガイドレール１７Ａから離脱するので、ガイドレール１７Ａはスプリング３Ａの力で、元の形に復元する。すなわち、直前の直立部は元の傾斜部１７２Ａに戻る。トグル機構１６Ａのリンク同士は閉じており、ストッパー１４Ａは閉じて溶湯２Ａをラドル本体１０Ａに保持している。もちろん、給排口１３Ａは溶湯と接触していない。

実施例２の機構は給湯時に有効であり、排湯時には、溶湯を保持したまま上昇することはないため、実施例１の機構のままでよい。

なお、実施例２の図６〜図１１に示すように、給排口１３Ａの前部に位置するノズルの形状が丸みを帯びている。このようにノズルの形状に丸みをつけることにより、溶湯上面の酸化物をこの丸み部分で破り、酸化物の巻き込みを減少させて、側面の給排口１３Ａより溶湯が進入しやすくすることができる。

１，１Ａ ラドル
２，２Ａ 金属溶湯
３Ａ スプリング
１０，１０Ａ ラドル本体
１１，１１Ａ 中蓋
１１１ 中蓋延長部
１１２ 配管接続口
１２，１２Ａ 上蓋
１２１ 上蓋延長部
１３，１３Ａ 給排口
１３１ 内側テーパー部
１３２ 外径部
１４，１４Ａ ストッパー
１４１ ストッパー先端
１５，１５Ａ シャフト
１５１ ピン
１５２ フランジ
１５３ カム溝
１６，１６Ａ トグル機構
１６１ リンク
１６２ リンク
１６３ ピン
１６，１７Ａ ガイドレール
１７１，１７１Ａ 直立部
１７２，１７２Ａ 外方傾斜部
１７３ 支持リング
１７４Ａ 傾動支点
１７５Ａ 支持リング延長部
１８ ガイド軸
１８１ カラー
１９ 耐熱鋼バネ

Claims (11)

1. ラドル（１）と、このラドル（１）の周囲に設けられたガイドレール（１７）を有する金属溶湯供給装置であって、
   前記ラドル（１）は、
   金属溶湯を収容する本体（１０）と、
   前記本体（１０）の上部に位置する中蓋（１１）と、
   前記中蓋（１１）の上部に位置する上蓋（１２）と、
   前記中蓋（１１）と前記上蓋（１２）を接続し、これら中蓋（１１）と上蓋（１２）の距離を伸縮させるトグル機構（１６）と、
   前記ラドル本体（１０）の最下部に設けられた溶融金属の給排口（１３）と、
   前記上蓋（１２）と接続され、前記給排口を開閉するストッパー（１４）を有するシャフト（１５）と、
   を有し、
   前記ガイドレール（１７）は、前記トグル機構（１６）に対して作用非作用を選択可能な形状を有する
   ことを特徴とする金属溶湯供給装置。
2. 前記ガイドレール（１７）は、その断面が、直立下部（１７１）とその上部に位置する外方傾斜部（１７２）からなるものである請求項１記載の装置。
3. 前記ガイドレール（１７Ａ）は傾動と復元が可能であり、傾動後には、前記直立下部（１７１Ａ）が傾斜部となり、前記外方傾斜部（１７２Ａ）が直立状になるものである請求項１記載の装置。
4. 前記ガイドレール（１７Ａ）を傾動可能とする機構が、前記トグル機構（１６）を構成するリンク接点に設けられたガイドローラー（１６４Ａ）に前記ガイドレール（１７Ａ）の内外を周回させる機構である請求項３記載の装置。
5. 前記ガイドレール（１７Ａ）を傾動後に復元させる機構がガイドレール（１７Ａ）とこのガイドレール（１７Ａ）付近の固定部（１７５Ａ）とを結ぶスプリング（３Ａ）である請求項４記載の装置。
6. 前記上蓋（１２）と前記シャフト（１５）は、前記シャフト（１５）上のピン（１５１）と前記シャフト（１５）周囲のフランジ（１５２）に設けたカム溝（１５３）の組み合わせである請求項１〜５記載の装置。
7. 前記給排口（１３）に設けられた内側テーパー部（１３１）は前記ストッパー（１４）の先端（１４１）と角度が一致していて液密に嵌合可能である請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
8. 前記ラドル（１）により汲み上げられた金属溶湯の運搬機構及び金属溶湯を注ぎ込むダイカストマシン又は鋳造機を併設した請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
9. 前記ダイカストマシン又は鋳造機の側においても、射出スリーブの給湯口周囲に前記ガイドレール（１７）と同じものを設けている請求項８記載の装置。
10. 前記給排口（１３）の外径部（１３２）は前記ダイカストマシン又は鋳造機の側の射出スリーブの給湯口内径部と液密に嵌合可能である請求項８又は９記載の装置。
11. 金属溶湯供給装置に用いるラドル（１）であって、
    金属溶湯を収容する本体（１０）と、
    前記本体（１０）の上部に位置する中蓋（１１）と、
    前記中蓋（１１）の上部に位置する上蓋（１２）と、
    前記中蓋（１１）と前記上蓋（１２）を接続し、これら中蓋（１１）と上蓋（１２）の距離を伸縮させるトグル機構（１６）と、
    前記ラドル本体（１０）の最下部に設けられた溶融金属の給排口（１３）と、
    前記上蓋（１２）と接続され、前記給排口を開閉するストッパー（１４）を有するシャフト（１５）と、
    を有することを特徴とするラドル（１）。
    
    

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