JP4486666B2 - 自動注湯システム - Google Patents

Description

本発明は、鋳造ライン上を連なって順送移動するそれぞれの鋳型に、取鍋を自動的に傾動させて溶湯を注湯する自動注湯システムに関する。

溶湯の入った取鍋を装着して、鋳造ラインを連なって移動するそれぞれの鋳型に、取鍋を自動的に傾動させて取鍋内の溶湯を順次注湯する自動注湯装置が公知である。
取鍋の溶湯量には限界があることから、傾注している取鍋が空になると次の溶湯で満たされた取鍋と交換しなければならない。
例えばホイストを用いて取鍋を交換するとなると交換作業に時間がかかるため、鋳造ラインを比較的長時間停止しなければならず生産効率が低くなる。
特開平９−１８２９５８号公報には、取鍋を台車に乗せて移送する技術を開示するが、台車には取鍋の交換機構がないため注湯装置を２台設けなければ取鍋の交換そのものができず、またコスト高である。
また、注湯装置本体に取鍋交換機構を設けたものも存在するが、注湯装置と取鍋交換装置が機械的に一体になっていると次の取鍋を注湯装置に載せるときに発生する衝撃が振動として傾注中の取鍋に伝わり湯面がゆれ動くため鋳造品質が低下する問題があった。

特開平９−１８２９５８号公報

本発明は上記技術的課題に鑑みて、注湯している取鍋が空になった時に、次の溶湯の満たされた取鍋が外段取りされていてすばやく交換することができ、傾注作業が安定し装置がコンパクトであり生産性の高い自動注湯システムを提供することを目的とする。

請求項１記載の自動注湯システムの発明は、連続的に順送される複数の鋳型に溶湯を傾注する自動注湯システムであって、注湯装置と取鍋交換装置とを機械的に分離して備え、注湯装置は、取鍋を脱着自在に装着して移動する注湯装置移動機構と取鍋を傾動する傾動機構とを有し、取鍋交換装置は、取鍋の搬入出側と注湯装置側の両側に取鍋装着部を有し、両方の取鍋の位置を相互に位置交換する取鍋交換機構と、交換装置移動機構とを有し、注湯装置と取鍋交換装置は互いに取鍋を受け渡し可能であり、注湯装置移動機構は装着した取鍋を、鋳造ラインと平行方向及び、鋳造ラインと水平方向に直交する方向、及び上下方向に移動制御可能であり、注湯装置移動機構と交換装置移動機構とは鋳造ラインの順送方向に同期移動可能及び機械的に連結可能になっていることを特徴とする。

注湯装置と取鍋交換装置は互いに取鍋を受け渡し可能としてあるとは、注湯装置移動機構と交換装置移動機構を互いの相対移動により取鍋の受け渡しを可能とする趣旨である。
また、相対移動としたのは双方が移動しても片方のみの移動でもよい趣旨である。
注湯装置と取鍋交換装置が機械的に分離しているとは、次の取鍋を外段取りにて取鍋交換装置に載せるときの衝撃が直接、注湯装置に伝わらないように機械的に分離していることをいう。

ここで、注湯装置移動機構と交換装置移動機構とが鋳造ラインの順送方向に同期移動可能及び機械的に連絡可能となっていると、注湯装置は順送されてくる鋳型の大きさや湯口の位置により鋳造ラインと平行方向に移動するが、この動きに取鍋交換装置の移動を同期化させることができる。
また、取鍋交換装置が取鍋を注湯装置に載せ換えるときに、注湯装置移動機構と交換装置移動機構を機械的にも連結したことにより確実に位置決めできる。

請求項２記載の自動注湯システムの発明は、取鍋交換機構は、点対称の１８０度旋回アームになっていて、注湯装置移動機構の上下方向の移動制御にて取鍋を受け渡しするものであることを特徴とする。
注湯装置の上下方向の移動機構を利用することで取鍋交換装置の構造がコンパクトになる例を挙げたものである。

本発明においては、注湯装置が注湯中に取鍋交換装置に外段取りで溶湯を満たした取鍋を装着して待機させ、注湯していた取鍋が空になった時に、空の取鍋を取鍋交換装置で受け取って、取鍋交換機構の例えば旋回等により溶湯を満たした取鍋とすばやく交換して注湯装置に受け渡すことができるために、従来技術のように２つの注湯装置を備えなくても鋳造ラインをほとんど停止させずに取鍋の交換が行える。
また、注湯装置と取鍋交換装置を機械的に分離可能にしたことにより、次の取鍋を取鍋交換装置に載せるときの衝撃が傾注作業中の注湯機に伝わらないので鋳造品質が安定する。

注湯装置移動機構は鋳造ラインに沿った左右方向と前後方向と上下方向に取鍋を移動できるため、鋳造ラインに異なる種類の鋳型を流す時にも鋳型に合わせた取鍋の位置調整を容易に行うことができる。

注湯装置と取鍋交換装置の鋳造ラインに沿っての移動を同期化するとさらに取鍋の交換時のロス時間が低減できる。
また、取鍋交換装置が取鍋を注湯装置に引き渡す際には取鍋交換装置と注湯装置を機械的に連結すると相互の位置関係のブレを防止する。

図１（ａ）は本発明に係る自動注湯システム１０の平面視説明図を示し、図１（ｂ）は正面視説明図を示す。
自動注湯システム１０は鋳造ライン１に沿う方向に注湯装置２０と取鍋交換装置５０とを並設してあり、注湯装置２０には取鍋８０を装着して鋳造ライン１に臨ませてある。
鋳造ライン１は、ライン方向に多数の鋳型２を連ねて、所定時間毎に間欠順送され、移動してくる鋳型の湯口３に順次溶湯が鋳込まれるようになっている。
注湯装置２０は、注湯位置に来た鋳型の湯口に向けて自動的に取鍋８０を傾動させて注湯する。
鋳型２への注湯量は、注湯装置２０に設けてある計量手段（図示省略）により取鍋重量から取鍋８０内の溶湯量を計量し、注湯する溶湯量に過不足が生じないように傾動を制御する。
なお、注湯時に取鍋中の湯面に揺れが生じると鋳込み不良が発生しやすくなるので静かに傾注する必要がある。
注湯装置２０は、取鍋８０を脱着自在に装着して移動する注湯装置移動機構３０と、取鍋８０を傾動させる傾動機構４０とを有している。
注湯装置移動機構３０は、後述するように鋳造ライン１と平行方向及び、鋳造ラインと水平方向に直交する方向、及び上下方向に、装着した取鍋８０を移動し、位置制御可能にしてある。
取鍋交換装置５０は、取鍋交換機構６０と、鋳造ライン１と平行方向に移動制御できる交換装置移動機構７０とを有している。
取鍋交換機構６０は図示を省略した溶湯の保持炉から新たな溶湯を入れた取鍋を搬入し、空になった取鍋を搬出し溶湯保持炉に戻す搬入出側と、注湯装置側の両方に取鍋装着部６０ａを有し、図１及び図３に示した例は１８０度旋回により両方の取鍋装着部の位置を交換するようになっている。
注湯装置２０と取鍋交換装置５０は、後述するように装着した取鍋を互いに受け渡しできる。
自動注湯システム１０は取鍋８０を用いた注湯中に、溶湯の保持炉から溶湯を満たして搬送してきた取鍋８１を外段取りで取鍋交換装置５０に搬入装着して待機させる。
注湯装置２０で注湯している取鍋８０が空になった時に、空になった取鍋８０を注湯装置２０から取鍋交換装置５０に引き取って、取鍋交換装置５０で待機させておいた取鍋８１と空の取鍋８０とを位置交換して入れ替える。
入れ替えて注湯装置２０側とした溶湯を満たした取鍋８１は取鍋交換装置５０から注湯装置２０に受け渡して注湯に用い、空の取鍋８０は取鍋交換装置５０の移動により搬入出位置に移動して取鍋８１の注湯中に搬出するようにしてある。
取鍋交換装置５０と注湯装置２０との間で取鍋の受け渡しをする際には図１に示したように、注湯装置２０に設けた連結ブロック９０の連結ピン９０ａと取鍋交換装置５０に設けたクランプブロック９１のクランクバー９１ａとが機械的に連結するようになっている。
なお、連結した状態を図１０に示す。
連結手段は、相互の位置関係を連結出来るものであればこれに限定されない。

図２に注湯装置２０の説明図を示す。
図２（ａ）、図２（ｂ）は図１（ａ）、図１（ｂ）にそれぞれ対応した注湯装置２０の拡大説明図を示し、図１（ｃ）は取鍋受けフレーム４１のＡ視図を示す。
注湯装置２０において、注湯装置移動機構３０は、鋳造ライン１と平行方向に取鍋を移動させる平行移動機構３１と、鋳造ライン１と水平方向に直行する方向に取鍋を移動させる直行移動機構３２と、上下方向に取鍋を移動させる昇降移動機構３３とを組み合わせてあり、装着した取鍋これらの直交する３方向と、その合成方向に移動制御できる。
平行移動機構３１は、鋳造ライン１と平行に配設したレール３１ｂと、駆動輪３１ｃの駆動によってレール３１ｂ上を移動する平行移動フレーム３１ａとを有する。
平行移動フレーム３１ａには、直交移動機構３２が一体的に配設してある。
直交移動機構３２は、平行移動フレーム３１ａに水平面方向で鋳造ライン１と直交方向に配設したレール３２ｂと、駆動輪（図示省略）の駆動によってレール３２ｂ上を移動する直交移動フレーム３２ａとを有する。
直交移動フレーム３２ａには、昇降移動機構３３が一体的に配設してある。
昇降移動機構３３は、直交移動フレーム３２ａに、共に上下方向に配設したＬＭガイド３３ｂとネジ駆動手段３３ｅと、昇降移動フレーム３３ａとを有する。
昇降移動フレーム３３ａは、ＬＭガイドブロック３３ｄとネジ駆動手段３３ｅのナット部３３ｆに連結してあり、ネジ駆動手段３３ｅの駆動によってＬＭガイドレール３３ｃに沿って上下方向に駆動する。
昇降移動フレーム３３ａには、傾動機構４０が一体的に配設してある。
傾動機構４０は、昇降移動フレーム３３ａに鋳造ライン１と平行方向に軸支してある傾動駆動軸４２と、傾動駆動軸４２に連結してある取鍋受けフレーム４１とを有し、図２（ｃ）に示すように取鍋受けフレーム４１は傾動駆動軸４２の駆動によって鋳造ライン１と直交方向に傾動制御する。

図４（ａ）に取鍋８０の斜視説明図を示し、図４（ｂ）に取鍋受けフレーム４１の斜視説明図を示し、図４（ｃ）に取鍋受けフレーム４１に取鍋８０を装着した状態の斜視説明図を示す。
説明のために取鍋受けフレーム４１は簡略化して描いてある。
取鍋８０は、出湯部８４側の底部８５に下向きに開口するフック形状の第１係合前部８６を一対設け、出湯部８４の反対側は、上部８３に下向きに開口するフック形状の第２係合部８８を一対設けて、底部８５には横向きピン形状の第１係合後部８７を一対設けてある。
取鍋受けフレーム４１には、取鍋底部８５を挿入する取鍋受け穴４３と、取鍋８０の第１係合前部８６を係合する位置に延在させた横向きピン形の第１係合前部受け４４と、第１係合後部８７を係合する上向き開口の凹形の第１係合後部受け４５とが設けてある。
第１係合前部受け４４は、取鍋８０の第１係合前部８６を上方から係合させ、第１係合後部受け４５は、第１係合後部８７を上方から係合させる。
取鍋受けフレーム４１は、第１係合前部受け４４と第１係合後部受け４５に、それぞれ上方から第１係合前部８６と第１係合後部８７を係合させることで、図４（ｃ）に示すように取鍋８０を上向きに脱着自在に装着する。

図３に取鍋交換装置５０の説明図を示す。
取鍋交換装置５０は、搬入出側の取鍋装着部６０ａに装着した取鍋と注湯装置側の取鍋装着部６０ａに装着した取鍋の位置を入れ替えて交換する取鍋交換機構６０と、装着した取鍋を移動させる交換装置移動機構７０とを有している。
取鍋交換機構６０は両側の取鍋装着部として取鍋を装着できるアーム体６１と、旋回駆動軸６４とを有してアーム体６１を旋回駆動軸駆動６４により旋回させることでアーム体６１の両側に装着した２つの取鍋を位置交換する。
図４（ｄ）にアーム体６１の説明図を示し、図４（ｅ）にアーム体６１の一端に取鍋８０を装着した状態の説明図を示す。
アーム体６１は、旋回駆動軸６４の駆動により水平面方向に旋回する２つのアーム部６２を旋回駆動軸６４に対して回転対称となるように有している。
各アーム部６２には図４（ａ）に示す取鍋８０の第２係合部８８を係合するための第２係合受け６３が２個ずつ設けてある。
第２係合受け６３は横向きピン形にアーム体６１上に配設してあり、旋回外側の第２係合受け６３には係合を案内するためのガイド６３ａが取り付けてある。
第２係合受け６３は、取鍋８０の第２係合部８８を上方から係合させて、図４（ｅ）に示すように各アーム部６２に取鍋を上向きに脱着自在に装着する。
この第２係合受け６３は各アーム部６２に、互いに旋回駆動軸６４に対して回転対称位置に取鍋を装着させるように配設してあり、アーム体６１は旋回することで各アーム部６２に装着した取鍋を位置交換できる。
交換装置移動機構７０は、拡大図を図３（ｂ）に示し、図２に示す注湯装置２０の平行移動機構３１のレール３１ｂ上を走行する駆動輪７２を有して、駆動輪７２の駆動で鋳造ラインと平行に移動する交換装置移動機構フレーム７１とを有する。
交換装置移動機構７０は交換装置移動機構フレーム７１に旋回駆動軸６４を立設してあり、交換装置移動機構フレーム７１の駆動により取鍋交換機構６０を鋳造ラインと平行に移動させる。

取鍋交換装置５０と注湯装置２０との間で取鍋を受け渡す状態について説明する。
図５は注湯装置２０から取鍋交換装置５０に取鍋を受け渡す状態の説明図であり、図１に示すＢ視方向から要部を見た状態を示し、図６は図５に対応させた斜視説明図を示す。
取鍋受けフレーム４１に装着してある取鍋８０は、図１に示す注湯装置移動機構３０の駆動によって図５（ａ）、図６（ａ）に示すように取鍋受けフレーム４１をアーム部６２に対して上昇させて、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すように取鍋８０の第２係合部８８の位置を第２係合受け６３の上方位置にあわせる。
次に図５（ｃ）、図６（ｃ）に示すように、取鍋受けフレーム４１を下降させることで第２係合部８８を上方から第２係合受け６３に係合させて、アーム部６２に取鍋８０を装着し、更に取鍋受けフレーム４１を下降させることで図５（ｄ）、図６（ｄ）に示すように取鍋受けフレーム４１から取鍋８０をおろし、アーム部６２に取鍋８０を受け渡す。
アーム部６２には装着した取鍋８０に押されることで取鍋の装着を検知する装着検知スイッチ６２ａが設けてある。

図７は取鍋交換装置５０から注湯装置２０に取鍋を受け渡す状態の説明図であり、図１に示すＢ視方向から要部を見た状態を示し、図８は図７に対応させた斜視説明図を示す。
アーム部６２に装着してある取鍋８１は、図１に示す注湯装置移動機構３０の駆動により図７（ａ）、図８（ａ）に示すように取鍋受けフレーム４１をアーム部６２に対して下降させて、第１係合前部８６の位置が第１係合前部受け４４の上方となり、第１係合後部８７の位置が第１係合後部受け４５の上方となる位置に合わせる。
次に図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、取鍋受けフレーム４１を上昇させることで第１係合前部８６を第１係合前部受け４４に係合させ、第１係合後部８７を第１係合後部受け４５に係合させて取鍋８１を取鍋受けフレーム４１に装着し、更に取鍋受けフレーム４１を上昇させることで図７（ｃ）、図８（ｃ）に示すようにアーム部６２から取鍋８１が離れ、図７（ｄ）、図８（ｄ）に示すように取鍋８１を取鍋受けフレーム４１に受け渡す。

図３に示す取鍋交換装置５０の搬入出側のアーム部６２へは、例えばホイストにより吊り下げられて搬送されてきた取鍋を、作業者がホイストを操作して装着する。
ホイストに吊り下げられた取鍋は、旋回外側になる第２係合部８８をガイド６３ａに挿入して、第２係合部８８をガイド６３ａ内の第２係合受け６３に係合させつつ、もう一方の第２係合部を第２係合受けに係合させてアーム部６２に装着する。

図９は自動注湯システム１０の動作例の説明図を示す。
図９（ａ）は注湯装置２０に装着してある取鍋８０で注湯を行っている状態を示し、取鍋交換装置５０に装着してある取鍋８１は、溶湯を満たした状態でこの注湯中に外段取りで装着したもので、交換のための待機状態にある。
なお、取鍋８１を取鍋交換装置に装着するときには注湯装置と分離しているので注湯中の湯面に振動等の悪影響を与えない。
取鍋交換装置５０は、交換装置移動機構７０により予め注湯装置２０側に一体的に移動させて、取鍋８０が空になった時に注湯装置２０から取鍋８０を受け取る位置に注湯装置２０側のアーム部６２を移動させてある。
このときに注湯装置が鋳造ラインに沿って移動しても取鍋交換装置は追随する。
注湯していた取鍋８０が空になると注湯装置２０は、図９（ｂ）に示すように鋳造ライン１から取鍋８０を後退させて、図５、図６に示すように空の取鍋８０を注湯装置２０から取鍋交換装置５０に受け渡す。
この動作のときには、図１０に示すように連結ブロック９０とクランプブロック９１とが機械的に連結している。
そして、図９（ｃ）に示すようにのアーム体６１を旋回駆動させて、図９（ｄ）に示すように空の取鍋８０と溶湯を満たした取鍋８１とを位置交換する。
溶湯を満たした取鍋８１は、図７、図８に示すように取鍋交換装置５０から注湯装置２０に受け渡しする。
そして図９（ｅ）に示すように、注湯装置２０においては溶湯を満たした取鍋８１を注湯位置に移動させて注湯を再開し、取鍋交換装置５０においては空の取鍋８０を搬入出側に移動させて外段取りによりホイスト操作などで搬出する。
そして、溶湯を満たした取鍋８２を搬入出側のアーム部６２に装着して、図９（ａ）に示すように取鍋８１が空になった時に注湯装置２０から取鍋８１を受け取る位置に注湯装置２０側のアーム部６２を移動させて次の取鍋交換まで待機させる。
このように、注湯に用いていた取鍋が空になった時に、予め待機させてある溶湯を満たした取鍋とすばやく交換できる。
注湯装置２０と取鍋交換装置５０との間における取鍋の受け渡しは、例えば取鍋交換装置５０側を移動させずに注湯装置２０側を取鍋交換装置５０側に移動させて行うものでもよく、受け渡しのために相対的に移動させる側は注湯装置２０側と取鍋交換装置５０側のいずれでもよく限定されない。
そして、鋳型２への注湯も、鋳造ライン１が間欠停止している間に注湯装置２０を湯口３の位置に合わせてステップ移動させて行うものでもよい。

（ａ）は本発明に係る自動注湯システムを平面視した説明図を示し、図１（ｂ）は自動注湯システムを正面視した説明図を示す。 注湯装置の説明図を示す。 取鍋交換装置の説明図を示す。 （ａ）は取鍋の斜視説明図を示し、（ｂ）は取鍋受けフレームの斜視説明図を示し、（ｃ）は取鍋受けフレームに取鍋を装着した状態の斜視説明図を示し、（ｄ）はアーム体の斜視説明図を示し、（ｆ）はアーム体の一端に取鍋を装着した状態の斜視説明図を示す。 Ｂ方向から見た注湯装置から取鍋交換装置に取鍋を受け渡す状態の説明図を示す 注湯装置から取鍋交換装置に取鍋を受け渡す状態の斜視説明図を示す。 Ｂ方向から見た取鍋交換装置から注湯装置に取鍋を受け渡す状態の説明図を示す。 取鍋交換装置から注湯装置に取鍋を受け渡す状態の斜視説明図を示す。 自動注湯システムの動作例の説明図を示す。 取鍋交換装置と注湯装置との連結状態を示す。

符号の説明

１ 鋳造ライン
２ 鋳型
３ 湯口
１０ 自動注湯システム
２０ 注湯装置
３０ 注湯装置移動機構
３１ 平行移動機構
３１ａ 平行移動フレーム
３１ｂ 平行移動機構レール
３１ｃ 駆動輪
３２ 直行移動機構
３２ａ 直交移動フレーム
３２ｂ 直交移動機構レール
３３ 昇降移動機構
３３ａ 昇降移動フレーム
３３ｂ ＬＭガイド
３３ｃ ＬＭガイドレール
３３ｄ ＬＭガイドブロック
３３ｅ ネジ駆動手段
３３ｆ ネジ駆動手段ナット部
４０ 傾動機構
４１ 取鍋受けフレーム
４２ 傾動駆動軸
４３ 取鍋受け穴
４４ 第１係合前部受け
４５ 第１係合後部受け
５０ 取鍋交換装置
６０ 取鍋交換機構
６１ アーム体
６２ アーム部
６２ａ 装着検知スイッチ
６３ 第２係合受け
６３ａ ガイド
６４ 旋回駆動軸
７０ 交換装置移動機構
７１ 交換装置移動機構フレーム
７２ 駆動輪
８０、８１、８２ 取鍋
８３ 上部
８４ 出湯部
８５ 底部
８６ 第１係合前部
８７ 第１係合後部
８８ 第２係合部

Claims (2)

1. 連続的に順送される複数の鋳型に溶湯を傾注する自動注湯システムであって、
   注湯装置と取鍋交換装置とを機械的に分離して備え、
   注湯装置は、取鍋を脱着自在に装着して移動する注湯装置移動機構と取鍋を傾動する傾動機構とを有し、
   取鍋交換装置は、取鍋の搬入出側と注湯装置側の両側に取鍋装着部を有し、両方の取鍋の位置を相互に位置交換する取鍋交換機構と、交換装置移動機構とを有し、注湯装置と取鍋交換装置は互いに取鍋を受け渡し可能であり、注湯装置移動機構は装着した取鍋を、鋳造ラインと平行方向及び、鋳造ラインと水平方向に直交する方向、及び上下方向に移動制御可能であり、注湯装置移動機構と交換装置移動機構とは鋳造ラインの順送方向に同期移動可能及び機械的に連結可能になっていることを特徴とする自動注湯システム。
2. 取鍋交換機構は、点対称の１８０度旋回アームになっていて、注湯装置移動機構の上下方向の移動制御にて取鍋を受け渡しするものであることを特徴とする請求項１記載の自動注湯システム。
   

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