JP3240400B2 - 鋳型への注湯機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳造装置、例えば遠心
鋳造装置における複数の回転鋳型へ溶融金属を順次定量
ずつ供給するための注湯機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の鋳型へ溶融金属を順次供給
する注湯機は、前記鋳型と溶解炉との間で往復動作させ
るルツボを用いたものが一般的である。図４は、遠心鋳
造装置におけるこの種の注湯方式の概念図で、複数の回
転鋳型１がロータリテーブル２上に円周方向等間隔で配
置されており、ちょうど惑星の運行における自転と公転
の関係のように、各回転鋳型１は、その軸心Ｏ₁ を中心
として回転されながらロータリテーブル２と共にその軸
心Ｏ₂ を中心とする円軌道上を所定の速度で移動されて
いる。この回転鋳型１内に鋳造材料である溶融金属Ｍを
一定量ずつ秤量して供給するルツボ３は、前記円軌道上
の所定位置と溶解炉４との間を、図中一点鎖線で示すよ
うに往復動作され、すなわち溶解炉４内で１５００〜１
６００℃の高温の溶融金属Ｍを秤量して汲み取り、前記
円軌道上の所定位置へ運搬し、この位置へロータリテー
ブル２によって移動されて来た回転鋳型１内へ注湯して
から、溶解炉４へ復帰して再び溶融金属Ｍを秤量すると
いった動作を繰り返すようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ルツボ３を用いた上記
従来の注湯機においては、個々の回転鋳型１への注湯動
作が、それぞれ溶解炉４からの溶融金属Ｍの汲み取り及
び運搬作業を経て行われるため、このような汲み取り及
び運搬作業による拘束時間によって１回当たりの注湯サ
イクルが長く、生産効率が低いという問題が指摘されて
いる。これは、ルツボ３による汲み取りの際の秤量を正
確に行い、また、いったん汲み取った溶融金属Ｍがロー
タリテーブル２側への運搬の途中でルツボ３からこぼれ
たりするのを防止する観点から、作業の高速化して前記
拘束時間の短縮を図ることが困難だからである。

【０００４】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その技術的課題とするところは、ルツボに
よる溶融金属の汲み取り及び運搬作業を排除することに
よって、各鋳型への注湯サイクルを短縮し、生産効率を
向上することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は、
本発明によって有効に解決することができる。すなわち
本発明に係る鋳型への注湯機は、炉の底部から延在され
てｎ回の注湯量に相当する容積を有する貯湯槽と、この
貯湯槽から延在されて１回の注湯量に相当する容積を有
する注湯槽と、前記炉内に挿通されて貯湯槽との間を開
閉するバルブステムと、前記貯湯槽と注湯槽との間の流
路を開閉する定量弁と、前記注湯槽の先端を開閉する注
湯弁とを備え、バルブステムの開弁時には定量弁が閉弁
され、定量弁の開弁時にはバルブステム及び注湯弁が閉
弁され、注湯弁の開弁時には定量弁が閉弁されることに
よって、炉内の溶融金属を貯湯槽から注湯槽を経て間欠
的に注湯するものである。この構成において、定量弁及
び注湯弁は、それぞれ板厚方向に互いに密接された一対
の弁盤を備え、各弁盤は、前記板厚と直交すると共に貯
湯槽及び注湯槽と同心の軸心を中心として相対回転自在
に配置され、前記軸心の周りの円周方向一部に空孔が開
設され、この空孔同士の重合・非重合により開弁及び閉
弁がなされるものであることが好ましい。

【０００６】

【作用】上記構成の注湯機によると、まず定量弁を閉弁
すると共にバルブステムを開弁することによって、ｎ回
の注湯量に相当する分の溶融金属が炉内から貯湯槽内へ
導入される。次に、バルブステム及び注湯弁を閉弁する
と共に定量弁を開くことによって、１回の注湯量に相当
する分の溶融金属が貯湯槽内から注湯槽内へ導入され
る。そして定量弁を閉弁すると共に注湯弁を開くことに
よって、前記注湯槽内の１回の注湯量に相当する分の溶
融金属が注湯される。ｎ回の注湯を行ったら、定量弁を
閉弁すると共にバルブステムを開弁することによって、
再びｎ回の注湯量に相当する分の溶融金属を貯湯槽内へ
導入し、以後上記と同様の弁操作により注湯を行う。

【０００７】バルブステムは炉内に挿通されており、外
部の駆動機構によって開閉動作させることができるた
め、開閉の信頼性が確保される。また、定量弁及び注湯
弁は、それぞれ板厚方向に互いに密接された一対の弁盤
を相対回転させ、両弁盤に開設された空孔を互いに重合
状態とすることによって溶融金属の通過を許容し、非重
合状態とすることによって溶融金属の通過を遮断するも
ので、前記弁盤の回転は外部から行うことができるた
め、動作の信頼性が確保される。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明に係る注湯機の好適な一実施
例を遠心鋳造装置と共に示す概略構成説明図である。す
なわち参照符号１０は、それぞれ軸心Ｏ₁₁の周りに回転
される複数の回転鋳型１１（図では一個のみ示されてい
る）が、軸心Ｏ₁₂の周りに回転されるロータリテーブル
１２上に円周方向等間隔で配置された遠心鋳造装置であ
る。参照符号２０で総括して示すこの実施例の注湯機
は、溶融金属（例えば鋳鉄溶湯）Ｍを１５００〜１６０
０℃程度で十分な溶融状態に保温・貯留する炉２１のホ
ッパ状の底部２１ａからほぼ鉛直に延在された円筒状の
貯湯槽２２と、この貯湯槽２２から更に下方へ同心的に
延在され貯湯槽２２よりも小径の円筒状の注湯槽２３
と、炉２１と貯湯槽２２との間を開閉するバルブステム
２４と、貯湯槽２２と注湯槽２３との間を開閉する定量
弁２５と、注湯槽２３の先端（下端）を開閉する注湯弁
２６とを備える。

【０００９】定量弁２５と注湯弁２６とで上下を画成さ
れる注湯槽２３の容積は、各回転鋳型１１内の環状の賦
形空間（キャビティ）１１ａに対する注湯量だけ溶融金
属Ｍが充填されるように設定されている。また、バルブ
ステム２４の下端シール部２４ａと定量弁２５とで上下
を画成される貯湯槽２２の容積は、注湯槽２３の容積の
ｎ倍、すなわち前記賦形空間１１ａに対してｎ回（例え
ば１０回以内程度の回数）注湯可能な分だけ溶融金属Ｍ
が充填されるように設定されている。

【００１０】バルブステム２４は炉２１の軸心に沿って
ほぼ鉛直に挿通され、炉２１の外部に配置された電動又
は流体圧による往復動装置２７によって軸方向（上下）
に進退動作される。そして、炉２１内の溶融金属Ｍに没
入しているこのバルブステム２４の下端シール部２４ａ
が、炉２１の底部に開口した貯湯槽２２の上端開口部２
２ａの周囲の座面に接離されることによって、前記上端
開口部２２ａを密閉又は開放するようになっている。

【００１１】図１における貯湯槽２２から注湯弁２６ま
での部分を拡大して示す図２を参照すると、定量弁２５
は、貯湯槽２２の底部をなすようにこの貯湯槽２２の下
端部内周に形成された上部弁盤２５１と、注湯槽２３の
天板をなすようにこの注湯槽２３の上端部内周に形成さ
れ前記上部弁盤２５１の下面に密接衝合された下部弁盤
２５２とを有し、両弁盤２５１，２５２には、貯湯槽２
２及び注湯槽２３の共通軸心Ｏ₂₀の周りの円周方向一部
に、図３の概念図にも示すように、それぞれ略半円形の
空孔２５１ａ，２５２ａが開設されている。すなわちこ
の定量弁２５は、空孔２５１ａ，２５２ａが互いに重合
した状態において貯湯槽２２と注湯槽２３との間を連通
（開弁）し、この状態から上部弁盤２５１に対して下部
弁盤２５２を１８０°回転させて空孔２５１ａ，２５２
ａを完全に非重合状態とすることによって、貯湯槽２２
と注湯槽２３との間を遮断（閉弁）するものである。

【００１２】注湯弁２６は、注湯槽２３の底部をなすよ
うにこの注湯槽２３の下端部内周に形成された上部弁盤
２６１と、この上部弁盤２６１の下面に密接衝合された
下部弁盤２６２とを有し、両弁盤２６１，２６２には、
前記軸心Ｏ₂₀の周りの円周方向一部に、定量弁２５の弁
盤２５１，２５２と同様、それぞれ略半円形の空孔２６
１ａ，２６２ａが開設されている。すなわちこの注湯弁
２６は、空孔２６１ａ，２６２ａが互いに重合した状態
において注湯槽２３の下端を開放（開弁）し、この状態
から非回転の上部弁盤２６１に対して下部弁盤２６２を
１８０°回転させて空孔２６１ａ，２６２ａを完全に非
重合状態とすることによって、注湯槽２３の下端を遮断
（閉弁）するものである。

【００１３】貯湯槽２２の下端外周にはフランジ２５３
が形成されており、注湯槽２３の上端外周には従動ギヤ
２５４が形成されている。注湯槽２３は、この従動ギヤ
２５４の上面に固定されたハンガ２５５を介して、前記
フランジ２５３に前記軸心Ｏ₂₀を中心として回転（水平
旋回）可能な状態で支持され、また、これによって上部
弁盤２５１の下面と下部弁盤２５２の上面が密接状態と
なっている。注湯槽２３の下端外周にはフランジ２６３
が形成されており、下部弁盤２６２の外周には定量弁２
５側の従動ギヤ２５４よりも小径の従動ギヤ２６４が形
成されており、この下部弁盤２６２は、従動ギヤ２６４
の上面に固定されたハンガ２６５を介して、前記フラン
ジ２６３に前記軸心Ｏ₂₀を中心として回転（水平旋回）
可能な状態で支持され、かつ上部弁盤２６１の下面に密
接されている。

【００１４】図１及び図２における参照符号２８は、定
量弁２５及び注湯弁２６を開閉動作させるための弁駆動
装置で、その動作タイミングがコンピュータプログラム
で設定されており、ほぼ鉛直な回転軸２８１と、この回
転軸２８１に上下に並んで軸着された原ギヤ２８２，２
８３とを有する。このうち上側の小径の原ギヤ２８２は
定量弁２５側の大径の従動ギヤ２５４と咬合しており、
下側の大径の駆動ギヤ２８３は注湯弁２６側の小径の従
動ギヤ２６４と咬合している。すなわち、上側の原ギヤ
２８２に対する従動ギヤ２５４のギヤ比と、下側の原ギ
ヤ２８３に対する従動ギヤ２６４のギヤ比は互いに相違
しており、例えば下側の従動ギヤ２６２が１回転する毎
に上側の従動ギヤ２５４が半回転することによって、定
量弁２５の開弁時には注湯弁２６が閉弁され、注湯弁２
６の開弁時には定量弁２５が閉弁され、しかも注湯弁２
６の開弁が常に一定の位置で行われる。

【００１５】往復動装置２７によるバルブステム２４の
動作タイミングは、注湯弁２６の開弁回数ｎ回に１回の
割合で、定量弁２５の閉弁時に開かれるように設定され
ている。また、注湯弁２６の開弁位置は、ロータリテー
ブル１２上をその軸心Ｏ₁₂を中心として移動される回転
鋳型１１の円軌道上の所定位置の真上にあり、回転鋳型
１１が前記所定位置に到達した時に注湯弁２６が開弁さ
れるように、ロータリテーブル１２と弁駆動装置２８の
動作タイミングが設定されている。

【００１６】なお、各部の材質としては、例えば炉２１
は熱レンガからなり、弁盤２５１を含む貯湯槽２２と、
従動ギヤ２５４及び弁盤２５２，２６１等を含む注湯槽
２３と、従動ギヤ２６４を含む弁盤２６２は黒鉛材又は
耐熱セラミックスからなり、バルブステム２４は耐熱セ
ラミックスからなる。

【００１７】この実施例による注湯機２０による遠心鋳
造装置１０の各回転鋳型１１への注湯動作について説明
すると、まず往復動装置２７によってバルブステム２４
を引き上げ、その下端シール部２４ａが貯湯槽２２の上
端開口部２２ａから離れる開弁動作を行うことによっ
て、炉２１内の溶融金属Ｍが貯湯槽２２内に流れ込む。
このとき、貯湯槽２２の下端の定量弁２５は閉弁状態に
あるため、貯湯槽２２にはｎ回の注湯量に相当する量の
溶融金属Ｍが導入される。次に、バルブステム２４を押
し下げて閉弁動作させることによって貯湯槽２２の上端
開口部２２ａを閉塞し、弁駆動装置２８の回転によって
注湯弁２６を閉弁すると共に定量弁２５を開弁すると、
１回の注湯量に相当する量の溶融金属Ｍが貯湯槽２２か
ら注湯槽２３内に流れ込む。そしてこの状態から、更に
弁駆動装置２８の回転によって定量弁２５を閉弁すると
共に注湯弁２６を開くと、注湯槽２３内の溶融金属Ｍ
は、その真下の位置へロータリテーブル１２によって移
動された回転鋳型１１の内部に注湯され、軸心Ｏ₁₁を中
心とする回転鋳型１１の回転による遠心力でその環状の
賦形空間１１ａに賦形され、所定時間（注湯量等によっ
ても異なるが、例えば数秒）後に凝固する。

【００１８】したがってこの注湯機２０によれば、溶融
金属Ｍが炉２１から貯湯槽２２を経て注湯槽２３へ移動
し秤量される過程で、ルツボを用いて運搬する従来の注
湯機のような湯こぼれ等は生じないため、賦形空間１１
ａへの注湯量が安定し、寸法誤差の少ない鋳造製品が得
られる。鋳造された製品は、ロータリテーブル１２の円
周方向における図示されていない位置で回転鋳型１１か
ら離型され、取り出される。

【００１９】上記１回目の注湯後は、注湯弁２６を閉弁
すると共に定量弁２５を開弁することによって、再び１
回の注湯量に相当する量の溶融金属Ｍが貯湯槽２２から
注湯槽２３内に導入され、ロータリテーブル１２上の次
の回転鋳型１１が注湯弁２６の真下の位置に到達した時
点で定量弁２５を閉弁すると共に注湯弁２６を開くこと
によって、２回目の注湯が行われ、以下同様にして、ｎ
回の注湯が順次行われて行く。また、ｎ回目の注湯時に
注湯弁２６が開弁されると共に定量弁２５が閉弁された
状態において、バルブステム２４の開弁動作が行われ、
貯湯槽２２内に再びｎ回分の注湯量に相当する量の溶融
金属Ｍが炉２１内から導入される。

【００２０】なお、本発明は、図示の一実施例に限定さ
れるものではない。例えば、定量弁２５における下部弁
盤２５２の外周の従動ギヤ２５４と、注湯弁２６におけ
る下部弁盤２６２の外周の従動ギヤ２６４が、互いに独
立的に回転される弁駆動装置によって相対回転されるよ
うにすることも可能である。また、遠心鋳造用の鋳型以
外の鋳型への注湯手段としても適用することができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係る鋳型への注湯機によると、
ルツボを用いた注湯機のように、溶融金属の汲み取り及
び運搬作業を伴わないので、１回当たりの注湯サイクル
を大幅に短縮することができ、生産効率が向上する。し
かも運搬過程での湯こぼれ等が生じ得ず、注湯量が貯湯
槽から注湯槽を通じて注湯される過程で正確に秤量され
るので、寸法誤差の小さい鋳造製品を得ることができ、
注湯位置が固定されるので、生産ラインを安定化するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る注湯機の好適な一実施例を遠心鋳
造装置と共に示す概略構成説明図である。

【図２】図１における貯湯槽から注湯弁までの部分を拡
大して示す断面図である。

【図３】上記実施例における定量弁及び注湯弁の開閉原
理を示す説明図である。

【図４】ルツボを用いた従来の注湯機を示す概略的な説
明図である。

【符号の説明】

１０ 遠心鋳造装置 １１ 回転鋳型 ２０ 注湯機 ２１ 炉 ２２ 貯湯槽 ２３ 注湯槽 ２４ バルブステム ２５ 定量弁 ２５１，２５２，２６１，２６２ 弁盤 ２５１ａ，２５２ａ，２６１ａ，２６２ａ 空孔 ２６ 注湯弁 Ｍ 溶融金属

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−204819（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−100664（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−62265（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 39/02 B22D 13/10 505 B22D 41/14 B22D 41/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉の底部から延在されてｎ回の注湯量に
   相当する容積を有する貯湯槽と、 この貯湯槽から延在されて１回の注湯量に相当する容積
   を有する注湯槽と、 前記炉内に挿通されて貯湯槽との間を開閉するバルブス
   テムと、 前記貯湯槽と注湯槽との間の流路を開閉する定量弁と、 前記注湯槽の先端を開閉する注湯弁と、を備え、 バルブステムの開弁時には定量弁が閉弁され、定量弁の
   開弁時にはバルブステム及び注湯弁が閉弁され、注湯弁
   の開弁時には定量弁が閉弁されるように動作が制御され
   ていることを特徴とする鋳型への注湯機。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、 定量弁及び注湯弁がそれぞれ板厚方向に互いに密接され
   た一対の弁盤を備え、各弁盤は、前記板厚と直交すると
   共に貯湯槽及び注湯槽と同心の軸心を中心として相対回
   転自在に配置され、前記軸心の周りの円周方向一部に空
   孔が開設され、この空孔同士の重合・非重合により開弁
   及び閉弁がなされることを特徴とする鋳型への注湯機。