JP4678792B2 - 自動注湯方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋳造工場において鋳型に溶湯を注湯する自動注湯方法に関する。

従来、例えば、縦型無枠造型ライン（例えば、特許文献１参照）のような高速造型ラインでは、自動注湯装置は必然的に高速注湯をする必要があり、該高速注湯に対応しやすいストッパ式注湯装置（例えば、特許文献２参照）が多く使用されていた。

特開平９−１６４４７３号公報（第１図） 特開平７−２１４２９３号公報（第１図）

しかし、該ストッパ式注湯装置は、ストッパ部に不純物が付着したり、ストッパが摩耗したりすると湯漏れが発生するという問題があった。また、取鍋の補修のほかにストッパの補修又は交換が必要であるため、メンテナンスにかかる時間と費用が多大になるという問題があった。このような問題を回避するには、ストッパ式でない自動注湯装置、例えば、取鍋を傾動させて鋳型に溶湯を注湯する一般的な傾動式自動注湯装置を用いることができるが、この場合、前記高速造型ラインの高速造型に対応して高速注湯をすることは非常に困難であるという問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑みて成されたもので、傾動式の自動注湯装置であっても、高速造型ラインの高速造型に対応して高速注湯をすることができる自動注湯方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明の自動注湯方法は、溶湯を貯留すると共に正傾動させることにより該溶湯を注湯桶に供給する保持炉と、該保持炉から供給される溶湯を受けると共に複数回分の注湯重量の溶湯を貯めることができる前記注湯桶と、前記注湯桶内の溶湯重量を測定する重量測定手段とを具備し、該注湯桶を傾動させることにより、間欠搬送されてくる鋳型群のうちの所定の鋳型内に溶湯を注湯する自動注湯装置を用いた自動注湯方法であって、前記注湯桶を正傾動させて注湯を開始するとともに傾動角度を調整しながら該注湯桶内の溶湯を前記鋳型内に注湯する工程と、前記注湯桶を逆傾動させることにより前記鋳型内への注湯を停止する工程と、該注湯が終了した鋳型を含む前記鋳型群を前記間欠搬送する工程と、を有し、前記重量測定手段で測定された前記注湯桶内の溶湯重量が所定重量に達していない場合には、前記保持炉を正傾動させることにより溶湯を前記注湯桶に供給し続けるとともに、前記注湯桶内の溶湯重量が所定重量に達する前であっても間欠搬送される鋳型に注湯待ちを発生させないよう連続して搬送された鋳型に注湯する。

本発明は、溶湯を貯留すると共に正傾動させることにより該溶湯を注湯桶に供給する保持炉と、該保持炉から供給される溶湯を受けると共に複数回分の注湯重量の溶湯を貯めることができる前記注湯桶と、を具備し、該注湯桶を正傾動させることにより、間欠搬送されてくる鋳型群のうちの所定の鋳型内に溶湯を注湯する自動注湯装置を用いた自動注湯方法であって、前記注湯桶を正傾動させることにより該注湯桶内の溶湯を前記鋳型内に注湯する工程と、前記注湯桶を逆傾動させることにより前記鋳型内への注湯を停止する工程と、該注湯が終了した鋳型を含む前記鋳型群を前記間欠搬送する工程と、を有し、前記鋳型内に注湯する工程の開始から前記鋳型群を前記間欠搬送する工程の終了までの間、前記注湯桶内の溶湯重量が所定重量に達していない場合には前記保持炉を正傾動させることにより溶湯を前記注湯桶に供給し続けるようにしたから、傾動式の自動注湯装置であっても、高速造型ラインの高速造型に対応して高速注湯をすることができる等種々の効果がある。

本発明の実施形態を示す正面図である。 本発明の実施形態を示す平面図である。 鋳型内に注湯しながら、保持炉内の溶湯を注湯桶に供給している状態を示す正面図である。 湯切りをして鋳型内への注湯を停止した状態を示す正面図である。 注湯パターンの例を示す図であって、（Ａ）は、経過時間に対して注湯流量がほぼ一定な場合である。（Ｂ）は、経過時間の前半は注湯流量が少なく、後半は注湯流量が多い場合である。（Ｃ）は、経過時間の前半は注湯流量が多く、後半は注湯流量が少ない場合である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。本実施形態は、本発明を縦型無枠造型機で造型された鋳型への注湯に適用した一例である。図１に示すように、図示されない縦型無枠造型機で造型された鋳型Ｍの一方外側上方には、複数回分の注湯重量の溶湯を貯めることができる注湯桶１が配設されている。そして、該注湯桶１の一端には水平方向に延びる支持アーム２が取り付けられている。そして、該支持アーム２の一端には注湯桶傾動手段３（本実施形態ではモータ）が取り付けられており、前記注湯桶１は該注湯桶傾動手段３により傾動されるようになっている。なお、注湯桶１の形状は、傾動角度を変えても水平面の断面積がほぼ一定になる形状が好ましい。このような形状としては例えば、縦断面が扇形、長方形もしくは正方形等の形状が挙げられる。

また前記鋳型Ｍの他方外側には横行フレーム部４が配設されており、該横行フレーム部４には昇降フレーム部５が昇降可能に取り付けられている。そして、該昇降フレーム部５の上部には前記支持アーム２が前後移動可能に取り付けられている。

また前記昇降フレーム部５には重量測定手段６が取り付けられている。なお、前記注湯桶１内の溶湯重量は、該重量測定手段６により測定することができる。そして、前記昇降フレーム部５には注湯桶前後移動手段７（本実施形態ではモータ）が取り付けられている。なお前記注湯桶１は、該注湯桶前後移動手段７により、前記支持アーム２と共に前記鋳型Ｍの進行方向と直交する方向に移動可能になっている。そして、前記昇降フレーム部５には注湯桶昇降手段８（本実施形態ではモータ）が取り付けられている。なお前記注湯桶１は、該注湯桶昇降手段８により、前記昇降フレーム部５及び支持アーム２と共に昇降可能になっている。

また前記横行フレーム部４には注湯桶横行手段９（本実施形態ではモータ）が取り付けられている。なお前記注湯桶１は、該注湯桶横行手段９により、前記横行フレーム部４、昇降フレーム部５及び支持アーム２と共に前記鋳型Ｍの進行方向とその反対方向に移動可能になっている。

また前記注湯桶１の一方外側には、溶湯を貯留すると共に該溶湯を前記注湯桶１に供給する保持炉１０が配設されており、該保持炉１０には保持炉傾動手段としての傾動シリンダ１１、１１が付属されている。なお前記保持炉１０は、図示されない保持炉前後移動手段により前記鋳型Ｍの進行方向と直交する方向に移動可能になっており、さらに図示されない保持炉横行手段により前記鋳型Ｍの進行方向とその反対方向に移動可能になっている。

このように構成されたものの作動について説明する。まず、注湯するための準備として、水平状態の注湯桶１内に保持炉１０から溶湯を供給し、該注湯桶１内に複数回分の注湯重量の溶湯を貯めておく。この際、前記傾動シリンダ１１、１１を伸長作動させることにより保持炉１０を正傾動させ、該保持炉１０内の溶湯を注湯桶１に供給する。そして、重量測定手段６で測定した重量から、予め測定した風袋重量を引くことにより注湯桶１内の溶湯重量を測定する。そして、該注湯桶１内の溶湯重量が所定重量に達したら、前記傾動シリンダ１１、１１を収縮作動させることにより保持炉１０を逆傾動させ、注湯桶１内への溶湯の供給を停止する。

次に、図示されない鋳型搬送手段により、縦型無枠造型機で造型された鋳型Ｍの鋳型群が１ピッチ分（１鋳型分）、矢印Ｙ１の方向に間欠搬送される。これにより、注湯すべき鋳型Ｍが注湯ステーションＳに搬送される（図２参照）。

なお縦型無枠造型機で造型された鋳型Ｍの厚さはバラツキがあり一定ではないため、注湯ステーションＳでの鋳型進行方向における鋳型Ｍの湯口の中心位置は毎回同じ位置にはならない。このため、縦型無枠造型機からシフトされた鋳型厚みデータに基づき、注湯ステーションＳの鋳型Ｍの鋳型進行方向における湯口の中心位置を算出し、鋳型進行方向における注湯桶１の出湯口の中心位置が該湯口の中心位置と同一になるよう、注湯桶横行手段９により注湯桶１を移動させる。

その後、注湯桶傾動手段３を正作動させることにより注湯桶１を正傾動させ、該注湯桶１内の溶湯を注湯ステーションＳの鋳型Ｍ内に注湯する。そして、該鋳型Ｍ内に注湯しながら、前記傾動シリンダ１１、１１を伸長作動させることにより保持炉１０を正傾動させ、該保持炉１０内の溶湯を注湯桶１に供給する（図３参照）。この際、重量測定手段６により所定周期（例えば、０．０１秒）で注湯桶１内の溶湯重量を測定する。そして、図示されない演算手段により、該測定された溶湯重量に基づいて注湯桶１から流出する溶湯の流量差を算出し、該算出された流量差に保持炉１０から注湯桶１に供給される溶湯の流量を加算して注湯桶１から実際に流出する溶湯流量を算出する。

また図示されない記憶手段には、鋳物重量（鋳型Ｍに注湯すべき溶湯の総重量）及び注湯パターン（経過時間と注湯流量の関係パターン）が記憶されており、該鋳物重量及び注湯パターンに基づいて図示されない演算手段により経過時間毎の必要注湯流量を算出する。そして、前記注湯桶１から実際に流出する溶湯流量が該必要注湯流量と合致するか否かを前記経過時間毎に判定し、合致しない場合は注湯桶傾動手段３で注湯桶１の傾動角度を調整して前記注湯桶１から実際に流出する溶湯流量が該必要注湯流量になるように調整する。該調整の間隔は例えば、０．１秒間隔である。なお図５に注湯パターンの例を示す。図５（Ａ）は、経過時間に対して注湯流量がほぼ一定な場合である。図５（Ｂ）は、経過時間の前半は注湯流量が少なく、後半は注湯流量が多い場合である。図５（Ｃ）は、経過時間の前半は注湯流量が多く、後半は注湯流量が少ない場合である。

そして、注湯中、前記記憶手段に記憶された鋳物重量に対してどれだけの重量の溶湯が注湯されたかを、該注湯中に測定した注湯桶１内の溶湯重量に基づいて図示されない演算手段により算出する。そして、該算出された注湯重量が所定の注湯重量になったら、注湯桶傾動手段３を逆作動させることにより注湯桶１を逆傾動させ、これにより湯切りをして鋳型Ｍ内への注湯を停止する（図４参照）。

その後、図示されない鋳型搬送手段により、該注湯が終了した鋳型Ｍを含む鋳型群が１ピッチ分（１鋳型分）、矢印Ｙ１の方向に間欠搬送される。これにより、次に注湯すべき鋳型Ｍが注湯ステーションＳに搬送され、上記の作動が繰り返される。

なお前記湯切りをして鋳型Ｍ内への注湯を停止する工程、及び、前記鋳型群を１ピッチ分（１鋳型分）、矢印Ｙ１の方向に間欠搬送させる工程においても、注湯桶１内の溶湯重量が所定重量に達していない場合には保持炉１０を正傾動させることにより溶湯を注湯桶１に供給し続ける。この際、重量測定手段６により所定周期（例えば、０．０１秒）で注湯桶１内の溶湯重量を測定する。そして、図示されない演算手段により、該測定された溶湯重量に基づいて保持炉１０から注湯桶１に供給される溶湯の流量を算出する。そして、該算出される溶湯の流量が、１鋳型分の注湯重量が１サイクル毎に不足なく注湯桶１に補充される流量になるように、保持炉１０の傾動角度を調整して該保持炉１０から注湯桶１に供給される溶湯の流量を調整する。

また保持炉１０内の溶湯が少なくなれば、該保持炉１０内に溶湯を補給する必要がある。ここで、該保持炉１０内への溶湯補給について説明する。該保持炉１０内へ溶湯を補給する場合、まず、前記傾動シリンダ１１、１１を収縮作動させることにより保持炉１０を逆傾動させ、該保持炉１０を水平状態に戻す。その後、保持炉１０の上方に配置された図示されないホイストで溶湯の入った図示されない取鍋を保持炉１０の近くの位置まで移動させ、この取鍋を傾動させることにより該取鍋内の溶湯を保持炉１０内に補給する。

なお上述したように、注湯桶１内には複数回分の注湯重量の溶湯を貯めておくことができるため、保持炉１０内への溶湯補給をする前に注湯桶１内に複数回分の注湯重量の溶湯を貯めておけば、保持炉１０内へ溶湯補給をしているときでも、注湯桶１による鋳型Ｍへの注湯を行うことができる。

この点につき、一例を示すと、例えば、保持炉内溶湯容量が２０００ｋｇ、注湯桶内溶湯容量が１５０ｋｇ、鋳型群の１ピッチ分（１鋳型分）の間欠搬送が１０．５秒に１回、前記鋳物重量が１０ｋｇ〜３０ｋｇ程度で平均２０ｋｇという条件の場合、保持炉１０内への溶湯補給を開始してから終了するまで約１分かかる。そして、注湯桶１内に１５０ｋｇの溶湯を貯めておいたとすると、１鋳型の注湯に２０ｋｇの溶湯を使うから、１５０／２０＝７．５になり、約７鋳型分の注湯を行うことができる。そして、７鋳型分の注湯を行うということは鋳型群の１ピッチ分（１鋳型分）の間欠搬送が７回あるということであるから、７×１０．５＝７３．５になり、７３．５秒間は保持炉１０から注湯桶１に溶湯を供給しなくても溶湯不足にはならないということであり、前記保持炉１０内への溶湯補給を開始してから終了するまでの約１分、保持炉１０から注湯桶１に溶湯を供給できなくても、注湯桶１内の溶湯不足による注湯待ちは発生しないことになる。したがって、保持炉１０内へ溶湯補給をしているときでも、注湯桶１内の溶湯不足による注湯待ちを発生させずに、注湯桶１による鋳型Ｍへの注湯を連続して行うことができる。

なお本発明では、注湯桶１が複数回分の注湯重量の溶湯を貯めることができるようになっており、さらに、前記鋳型Ｍ内に注湯する工程の開始から前記鋳型群を前記間欠搬送する工程の終了までの間、前記注湯桶１内の溶湯重量が所定重量に達していない場合には前記保持炉１０を正傾動させることにより溶湯を前記注湯桶１に供給し続けるようになっている。このため、高速造型ラインのように前記鋳型群の間欠搬送が短い間隔で行われる場合であっても、注湯桶１内の溶湯不足による注湯待ちを発生させずに、注湯桶１による鋳型Ｍへの注湯を連続して行うことができるという効果がある。なお前記所定重量は、例えば、注湯桶１から溶湯が溢れ出さない上限の重量を設定することができる。この場合、注湯桶１内の溶湯重量が前記所定重量に達したら、前記保持炉１０を逆傾動させることにより注湯桶１への溶湯供給を停止する。

また本発明では、前記鋳型Ｍ内に注湯する工程中に、所定周期で前記注湯桶１内の溶湯重量を測定し、該測定された溶湯重量に基づいて前記注湯桶１から流出する溶湯の流量差を算出し、該算出された流量差に前記保持炉１０から前記注湯桶１に供給される溶湯の流量を加算して前記注湯桶１から実際に流出する溶湯流量を算出し、さらに前記鋳型Ｍ内への注湯を停止する工程中及び前記鋳型群を前記間欠搬送する工程中に、所定周期で前記注湯桶１内の溶湯重量を測定し、該測定された溶湯重量に基づいて前記保持炉１０から前記注湯桶１に供給される溶湯の流量を算出するようになっている。このため、注湯桶１を正傾動させて鋳型Ｍ内に注湯しながら、保持炉１０を正傾動させて該保持炉１０内の溶湯を注湯桶１に供給するような複雑な作動であっても、注湯桶１から実際に流出する溶湯流量を正確に把握できるという効果がある。さらに前記鋳型Ｍ内への注湯を停止する工程中及び前記鋳型群を前記間欠搬送する工程中に、保持炉１０を正傾動させて該保持炉１０内の溶湯を注湯桶１に供給するような場合においても、保持炉１０から注湯桶１に供給される溶湯の流量を正確に把握できるという効果がある。

なお本発明の実施形態では、上述した種々の作動中、前記注湯桶前後移動手段７及び前記注湯桶昇降手段８を作動させていないが、これに限定されるものではなく、上述した種々の作動中、前記注湯桶前後移動手段７により注湯桶１を前記鋳型Ｍの進行方向と直交する方向に移動させるようにしてもよく、また前記注湯桶昇降手段８により注湯桶１を昇降させるようにしてもよい。例えば、注湯桶１を正・逆傾動させる際、同時に、注湯桶１を前記鋳型Ｍの進行方向と直交する方向に移動させたり、注湯桶１を昇降させたりしてもよい。

また本発明の実施形態では、上述した種々の作動中、前記保持炉前後移動手段を作動させていないが、これに限定されるものではなく、上述した種々の作動中、前記保持炉前後移動手段により保持炉１０を前記鋳型Ｍの進行方向と直交する方向に移動させるようにしてもよい。また上述の保持炉１０内への溶湯補給に代えて、保持炉１０内の溶湯が少なくなったら、その保持炉１０を前記保持炉横行手段により前記鋳型Ｍの進行方向又はその反対方向に移動させておき、溶湯補給済みの別の保持炉１０を注湯桶１の一方外側、即ち、注湯桶１の後方に配置するようにしてもよい。

さらに本発明の実施形態では、本発明を縦型無枠造型機で造型された鋳型への注湯に適用した一例を示したが、これに限定されるものではなく、水平割無枠造型機で造型された無枠鋳型、水平割枠付造型機で造型された枠付鋳型等への注湯に適用することもできる。

１ 注湯桶
１０ 保持炉
Ｍ 鋳型

Claims (1)

1. 溶湯を貯留すると共に正傾動させることにより該溶湯を注湯桶に供給する保持炉と、該保持炉から供給される溶湯を受けると共に複数回分の注湯重量の溶湯を貯めることができる前記注湯桶と、前記注湯桶内の溶湯重量を測定する重量測定手段とを具備し、該注湯桶を傾動させることにより、間欠搬送されてくる鋳型群のうちの所定の鋳型内に溶湯を注湯する自動注湯装置を用いた自動注湯方法であって、
   前記注湯桶を正傾動させて注湯を開始するとともに傾動角度を調整しながら該注湯桶内の溶湯を前記鋳型内に注湯する工程と、
   前記注湯桶を逆傾動させることにより前記鋳型内への注湯を停止する工程と、
   該注湯が終了した鋳型を含む前記鋳型群を前記間欠搬送する工程と、を有し、
   前記重量測定手段で測定された前記注湯桶内の溶湯重量が所定重量に達していない場合には、前記保持炉を正傾動させることにより溶湯を前記注湯桶に供給し続けるとともに、前記注湯桶内の溶湯重量が所定重量に達する前であっても間欠搬送される鋳型に注湯待ちを発生させないよう連続して搬送された鋳型に注湯する自動注湯方法。