JP2021146354A - リンク式給湯装置及び給湯方法 - Google Patents

Abstract

【課題】保持炉の湯面の高低に係わらず給湯量のばらつきを抑制して、鋳造品の品質を向上できるリンク式給湯装置及び給湯方法を提供する。【解決手段】本発明のリンク式給湯装置は、ラドル搬送用駆動モータにより駆動され、ラドル２を保持炉から溶湯投入口まで往復移動させるラドル搬送リンク機構１Ａを備え、ラドル搬送リンク機構は、ラドルの回転機構を有し、一端同士が第１支軸４で回転可能に軸支された第１及び第２アーム１１，１２と、ラドル搬送駆動モータの駆動アーム１５が中間部に接続し、一端が第２アームの中間部に接続する第３アーム１３Ａと、一端が第３アームの他端に接続し、他端が第１アームの一端に接続する第４アーム１４を有し、第３アームは、第２アームのラドルが第１支軸よりも後退限側にあるときの圧縮力を吸収する伸縮機構２０を備えたことを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、保持炉に入った溶湯をラドルで掬い取って、保持炉から離れたダイカストマシンの溶湯投入口に注湯するリンク式給湯装置及び給湯方法に関する。

従来、ラドル搬送リンク機構を用いたリンク式給湯機がある（例えば特許文献１，２に開示有り）。
図６はラドル搬送リンク機構の説明図である。図示のようにラドル搬送リンク機構１は４本のアーム（第１〜第４アーム１１〜１４）を備えており、ラドル搬送用駆動モータにより駆動アーム１５を回転させることによってラドル２を保持炉から射出スリーブの給湯口までの間を往復移動させている。また第１及び第２アーム１１，１２に備えたチェーン等からなる回転伝達機構３によってラドル２を傾転させる構成となっている。なお第３及び第４アーム１３，１４はラドル２の移動軌跡を構築するためだけに補助的に設けられている。

図７はラドルの前進限から後退限までのアーム姿勢を示す説明図である。ラドル搬送リンク機構１は、ラドル２が溶湯投入口に位置する前進限から保持炉に位置する後退限までの間をスイング（揺動）移動する。第１アーム１１と第２アーム１２の間の第１支軸４を支点とした場合、アームとラドル２の重量バランスから、ラドル２の搬送中において、ラドル２が第１支軸４よりも前進限側にあるとき第３アーム１３に引張力が加わる（図７（１）参照）。一方、ラドル２が第１支軸４よりも後退限側にあるとき第３アーム１３に圧縮力が加わる（図７（２）参照）。

図８はリンク式給湯機で汲み上げる給湯量変化の説明図である。従来のリンク機構を用いたリンク式給湯機では、ラドル搬送リンク機構１の要素である第２アーム１２はリンク機構の動作に従った姿勢を取るため、第２アーム１２の湯面に対する角度を制御することができない。したがって、鋳造サイクルが増えるのに伴って保持炉内の湯面が下がると、第２アーム１２の湯面に対する角度が変化する。湯面検知棒５の湯面に対する角度も鋳造サイクルが増えるに従って変化する。従って鋳造サイクルが進行すると、図８に示すように、湯面検知棒５が湯面を検知した時点において、ラドル２が溶湯に浸漬される深さｄ１（図８（１）参照），ｄ２（図８（２）参照）は、鋳造サイクルが増えると小さくなる（ｄ１＞ｄ２）。これにより、鋳造サイクルが増えるとラドル２で汲み上げられる溶湯の量が変化し、給湯量にばらつきが生じる。
溶湯を汲み上げたラドル２は計量位置まで上昇して所定時間だけ停止して、この過程で、余分な溶湯がラドル２から排出される。ラドル２が溶湯を汲み上げた位置から計量位置までの距離αは鋳造サイクルの進行に係わらず一定である。従って、溶湯への浸漬深さが浅くなると（ｄ１＞ｄ２）、湯面から計量位置までの距離が長くなる（β１＜β２）ので、計量位置までの間に溶湯を排出する量が多くなる。これも給湯量がばらつく要因となる。
以上のように、従来給湯量のばらつきが生じることによって、鋳造品の品質を損ねてしまうという問題があった。

特許第４２１３１０１号公報 特許第５０８９１２４号公報

本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑み、保持炉の湯面の高低に係わらず給湯量のばらつきを抑制して、鋳造品の品質を向上できるリンク式給湯装置及び給湯方法を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、ラドル搬送用駆動モータにより駆動され、ラドルを保持炉から溶湯投入口まで往復移動させるラドル搬送リンク機構を備え、
前記ラドル搬送リンク機構は、
前記ラドルの回転機構を有し、一端同士が第１支軸で回転可能に軸支された第１及び第２アームと、
前記ラドル搬送駆動モータの駆動アームが中間部に接続し、一端が前記第２アームの中間部に接続する第３アームと、
一端が前記第３アームの他端に接続し、他端が前記第１アームの一端に接続する第４アームを有し、
前記第３アームは、前記第２アームの前記ラドルが前記第１支軸よりも後退限側にあるときの圧縮力を吸収する伸縮機構を備えたことを特徴とするリンク式給湯装置を提供することにある。
上記第１の手段によれば、保持炉の湯面の高低に係わらず第２アームの湯面に対する角度を一定にでき給湯量のバラつきを抑制して、鋳造品の品質を向上できる。またラドル回転機構を有しないアームを対象とするため、取り付け又は取り外しの交換作業を簡易化できる。さらに既存設備にも容易に適用できる。

本発明は、上記課題を解決するための第２の手段として、第１の手段において、前記伸縮機構は、前記第３アームの一端側に他端側に向けて延出したロッドと、前記第３アームの他端側に前記ロッドが嵌るブッシュを有するシリンダを備えたことを特徴とするリンク式給湯装置を提供することにある。
上記第２の手段によれば、第３アームの伸縮動作時に駆動源を必要とせず、ロッド及びシリンダのみで構成を簡易化できる。

本発明は、上記課題を解決するための第３の手段として、第２の手段において、前記伸縮機構は、前記シリンダのエアーベントに内部空気の排気量を制御する絞り部を設けたことを特徴とするリンク式給湯装置を提供することにある。
上記第３の手段によれば、ブッシュの経年劣化による後退限側の第２アームの揺動（振り子状態）を回避できる。

本発明は、上記課題を解決するための第４の手段として、ラドル搬送用駆動モータにより駆動され、ラドルを保持炉から溶湯投入口まで往復移動させるラドル搬送リンク機構を用いたリンク式給湯方法であって、
前記ラドル搬送リンク機構は、
前記ラドルの回転機構を有し、一端同士が第１支軸で回転可能に軸支された第１及び第２アームと、
前記ラドル搬送駆動モータの駆動アームが中間部に接続し、一端が前記第２アームの中間部に接続する第３アームと、
一端が前記第３アームの他端に接続し、他端が前記第１アームの一端に接続する第４アームを有し、
前記第３アームは、搬送中において前記第２アームの前記ラドルが前記第１支軸よりも前進限側にあるときに加わる引張力で伸長し、前記ラドルが前記第１支軸よりも後退限側にあるときに加わる圧縮力で縮小することを特徴とするリンク式給湯方法を提供することにある。
上記第４の手段によれば、保持炉の湯面の高低に係わらず第２アームの湯面に対する角度を一定にでき給湯量のバラつきを抑制して、鋳造品の品質を向上できる。
本発明は、上記課題を解決するための第５の手段として、前記第４の手段において、前記後退限で圧縮力が加わる前記第３アームが縮小して、前記第２アーム及び前記ラドルの重心位置が前記第１支軸を通る鉛直線上に位置したときに、前記第２アームの湯面検知部で湯面を検知することを特徴とするリンク式給湯方法を提供することにある。
上記第５の手段によれば、後退限のときの第２アーム及びラドルの姿勢が一定、換言すると湯面に対する湯面検知部の角度が一定となり、湯面を正確に検知することができる。

本発明によれば、アームの湯面に対する角度を保持炉の湯面の高低に係わらず常に一定としラドルで汲み上げる溶湯の量を等しくできる。また湯面から計量位置までの間にラドルから排出する溶湯の量も等しくし給湯量のばらつきを抑制することにより、鋳造品の品質を向上させることができる。

本発明のラドル搬送リンク機構の説明図である。 第３アームの一部断面の側面図である。 第３アームの平面図である。 変形例の第３アームの一部断面の側面図である。 伸縮機構のアーム縮小の説明図である。 ラドル搬送リンク機構の説明図である。 ラドル搬送リンク機構の前進限及び後退限の説明図である。 リンク式給湯機で汲み上げる給湯量変化の説明図である。

本発明のリンク式給湯装置及び給湯方法の実施形態について、図面を参照しながら、以下詳細に説明する。

［リンク式給湯装置］
図１は、本発明のラドル搬送リンク機構の説明図である。図示のように本発明のリンク式給湯装置は、ラドル搬送用駆動モータにより駆動され、ラドル２を保持炉から溶湯投入口まで往復移動させるラドル搬送リンク機構１Ａを備え、ラドル搬送リンク機構１Ａは、ラドル２の回転機構を有し、一端同士が第１支軸４で回転可能に軸支された第１及び第２アーム１１，１２と、ラドル搬送駆動モータの駆動アーム１５が中間部に接続し、一端が第２アーム１２の中間部に接続する第３アーム１３Ａと、一端が第３アーム１３Ａの他端に接続し、他端が第１アーム１１の一端に接続する第４アーム１４を有し、第２アーム１２は端部にラドル２を有し、第３アーム１３Ａは、第１支軸４よりも後退限側にあるときに加わる圧縮力を吸収する伸縮機構２０を備えている。
第２アーム１２は湯面検知棒５を備えている。湯面検知棒５には微小電流が流れており、湯面に接地することで湯面と導通し、湯面の位置を検知する。

（伸縮機構２０）
図２は第３アームの一部断面の側面図である。図３は第３アームの平面図である。
図示のように第３アーム１３Ａは、第２アーム１２が接続する第１部材２１と、第４アーム１４及び駆動アーム１５が接続する第２部材２２の二分割した構成である。伸縮機構２０は、第１部材２１と第２部材２２の間、換言すると第３アーム１３Ａの駆動アーム１５と第２アーム１２が接続する間に設け、第１部材２１にロッド２３と、第２部材２２にロッド２３が嵌るブッシュ２６を有するシリンダ２４を備えている。ロッド２３は軸心を第１部材２１と同軸上に配置し、第２部材２２に向けて延出している。シリンダ２４は、ロッド２３のピストン（ヘッド）が挿入されてロッド外周に密着する環状のブッシュ２６をロッド側に設けている。ブッシュ２６の隙間調整は、第３アーム１３Ａに加わる引張力又は圧縮力の妨げとならない滑り具合となるようにしている。また第１及び第２部材２１，２２が伸縮する際に露出するロッド２３を覆うカバー２８を外周に沿って筒状に設けている。伸縮機構２０は全体として第３アーム１３Ａよりも断面積が大きい円柱状に形成している（図３参照）。このような構成の伸縮機構２０は、ラドル２搬送中において第３アーム１３Ａに加わる圧縮力によりアーム長さを変更できる。

（変形例）
図４は変形例の第３アームの一部断面の側面図である。図示のように変形例の伸縮機構２０Ａは全体として第３アーム１３Ａよりも断面積が大きい円柱状に形成、換言するとシリンダ２４を中空形状に形成している。そしてシリンダ２４のヘッド側の内部空間に接続するエアーベント２４ａを設けている。エアーベント２４ａには内部空気を排出する量を調整できる絞り部２４ｂとなる絞り弁を設けている。このような構成により、ブッシュ２６が経年劣化で摩耗しても、絞り部２４ｂで内部空気の排気量を調整することにより、後退限の第２アーム１２が振り子状態となることを防止できる。

［リンク式給湯装置を用いた給湯方法］
上記構成による本発明のリンク式給湯装置を用いた給湯方法について以下説明する。
リンク式給湯装置のラドル搬送リンク機構１Ａの構成で前進限（溶湯投入口）から後退限（保持炉側）までラドル２を移動させるときに、ラドル２が第１支軸４よりも前進限側に位置する間、換言すると前進限からラドル２の搬送時及び注湯時は、第３アーム１３Ａに第２アーム１２及びラドル２の重量がかかり、アームの中心から両端に向けて引っ張られる引張力が作用する。このとき伸縮機構２０は、ロッド２３のピストンがシリンダ２４のブッシュ２６と接触する動作限界で止まる位置、アーム長さが最大の引張限（基準限）まで伸長した一定の長さで移動する。
ラドル２が第１支軸４よりも後退限側に位置する間は、ラドル２の動作軌跡は円弧を描き、縮小限は動作限界で止まる。この間、第３アーム１３Ａは、第２アーム１２及びラドル２の重量がかかり、アーム両端から中心に向けて縮まる圧縮力が作用する。この圧縮力に対して、アーム長さが最大の引張限まで伸長していた伸縮機構２０が縮小して圧縮力を吸収（解消）する。
図５は伸縮機構のアーム縮小の説明図であり、（１）は本発明の後退限、（２）は従来の後退限を示す。
ラドル２が後退限側である保持炉の上方に位置する状態のときは、第１支軸４を支点として第２アーム１２及びラドル２が宙づり状態となるが、第２アーム１２及びラドル２の重心位置が重量バランスの取れた第１支軸４を通る鉛直線上に位置するように伸縮機構２０が縮小する（図５（１）参照）。これにより第３アーム１３Ａの伸縮機構２０によって保持炉の湯面の高低に係わらず（鋳造サイクルの進行に係わらず）、第２アーム１２の湯面検知棒５の湯面に対する角度が常に一定となる。この湯面検知棒５の湯面に対する角度が常に一定の状態で、ラドル２が保持炉内の溶湯に浸漬されるため、浸漬深さは常に一定となり、湯面から計量位置までの距離も常に一定となる。従って、ラドル２で汲み上げる溶湯の量が等しくなるとともに、湯面から計量位置までの間にラドル２から排出する溶湯の量も等しくなり、給湯量のバラつきを抑制することが可能である。
また後退限で圧縮力が加わる第３アーム１３Ａが縮小して、第２アーム１２及びラドル２の重心位置が第１支軸４を通る鉛直線上に位置したときに、第２アーム１２の湯面検知部となる湯面検知棒５で湯面を検知できる。これにより後退限のときの第２アーム１２及びラドル２の姿勢が一定、換言すると湯面に対する湯面検知部の角度が一定となり、湯面を正確に検知することができる。
一方、従来の後退限の第２アーム１２及びラドル２の重心位置は、第１支軸４を通る鉛直線に対して鉛直線状にない位置（外側）に配置される（図５（２）参照）。ラドル搬送リンク機構１又はラドル２の軌跡上、第２アーム１２の姿勢が変動するため給湯量のばらつきが生じていた。本発明の伸縮機構２０では後退限までの移動中に第１支軸４を通る鉛直線上にアーム及びラドル２の重心位置がくるように第３アーム１３Ａが伸縮して第２アーム１２が移動する。このためアーム及びラドル２の重心バランスが整った姿勢を常に一定の姿勢で維持できる。
なお伸縮機構２０は、ラドル２が後退限まで移動した後、回転して溶湯を汲み上げる前に第２アーム１２の姿勢を維持（ロック）し、汲み上げ後は維持を解除するロック部を設けても良い。

このような本発明によれば、湯面と湯面検知棒の角度が毎サイクル一定となり、給湯量のバラつきを抑制できる。アームの湯面に対する角度を保持炉の湯面の高低に係わらず常に一定としラドル２で汲み上げる溶湯の量を等しくできる。また湯面から計量位置までの間にラドル２から排出する溶湯の量も等しくし給湯量のばらつきを抑制することにより、鋳造品の品質を向上させることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
また、本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。

１，１Ａ ラドル搬送リンク機構
２ ラドル
３ 回転伝達機構
４ 第１支軸
５ 湯面検知棒
１１ 第１アーム
１２ 第２アーム
１３，１３Ａ 第３アーム
１４ 第４アーム
１５ 駆動アーム
２０，２０Ａ 伸縮機構
２１ 第１部材
２２ 第２部材
２３ ロッド
２４ シリンダ
２４ａ エアーベント
２４ｂ 絞り部
２６ ブッシュ
２８ カバー

Claims (5)

1. ラドル搬送用駆動モータにより駆動され、ラドルを保持炉から溶湯投入口まで往復移動させるラドル搬送リンク機構を備え、
   前記ラドル搬送リンク機構は、
   前記ラドルの回転機構を有し、一端同士が第１支軸で回転可能に軸支された第１及び第２アームと、
   前記ラドル搬送駆動モータの駆動アームが中間部に接続し、一端が前記第２アームの中間部に接続する第３アームと、
   一端が前記第３アームの他端に接続し、他端が前記第１アームの一端に接続する第４アームを有し、
   前記第３アームは、前記第２アームの前記ラドルが前記第１支軸よりも後退限側にあるときの圧縮力を吸収する伸縮機構を備えたことを特徴とするリンク式給湯装置。
2. 請求項１に記載されたリンク式給湯装置であって、
   前記伸縮機構は、前記第３アームの一端側に他端側に向けて延出したロッドと、前記第３アームの他端側に前記ロッドが嵌るブッシュを有するシリンダを備えたことを特徴とするリンク式給湯装置。
3. 請求項２に記載されたリンク式給湯装置であって、
   前記伸縮機構は、前記シリンダのエアーベントに内部空気の排気量を制御する絞り部を設けたことを特徴とするリンク式給湯装置。
4. ラドル搬送用駆動モータにより駆動され、ラドルを保持炉から溶湯投入口まで往復移動させるラドル搬送リンク機構のリンク式給湯方法であって、
   前記ラドル搬送リンク機構は、
   前記ラドルの回転機構を有し、一端同士が第１支軸で回転可能に軸支された第１及び第２アームと、
   前記ラドル搬送駆動モータの駆動アームが中間部に接続し、一端が前記第２アームの中間部に接続する第３アームと、
   一端が前記第３アームの他端に接続し、他端が前記第１アームの一端に接続する第４アームを有し、
   前記第３アームは、前記ラドルの搬送中において前記第１支軸よりも前進限側にあるときに加わる引張力で伸長し、前記第１支軸よりも後退限側にあるときに加わる圧縮力で縮小することを特徴とするリンク式給湯方法。
5. 請求項４に記載のリンク式給湯方法であって、
   前記後退限で圧縮力が加わる前記第３アームが縮小して、前記第２アーム及び前記ラドルの重心位置が前記第１支軸を通る鉛直線上に位置したときに、前記第２アームの湯面検知部で湯面を検知することを特徴とするリンク式給湯方法。

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