JP5076724B2 - 吸引開閉式給湯方法及び給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム合金やマグネシウム合金などの溶融金属をダイカストマシン等の竪鋳込型射出スリーブまたは横鋳込型射出スリーブに給湯する給湯用ラドルに係り、特に、酸化物で汚染されていない清浄な溶湯を短時間で効率よく安定的に射出スリーブへ給湯できる吸引開閉式給湯方法およびその給湯装置を提供するものである。

従来、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽合金の溶融金属である溶湯をダイカストマシン等の射出スリーブに給湯する場合は、たとえば、ダイカストマシンの近傍に専用の保持炉を設置し、この保持炉からラドル（とりべ）により、一定量の溶湯を汲み取り計量、搬送、注湯を行なう方法が実用化の主流をなしていた。

当初は、図８に示すような開放式のラドルが用いられたが、計量・搬送・注湯中に溶湯が外気に曝され酸化が進行するとともに、溶湯温度の低下を招くことから、密閉式で放熱が少なく、かつ給湯量が安定する給湯装置を開発する様々な試みがなされるようになった。

たとえば、
（１）図９に示すように、底抜き式のラドル１の下端部に設けた開閉可能な溶湯出入口５を開けた状態で、保持炉Ｆの中の溶湯Ｍに浸漬し、必要な溶湯量を取り入れた後溶湯出入口５を閉じ、射出スリーブ上まで搬送する。その後図１０のように、射出スリーブ２内にラドル下部を挿入する。そして溶湯出入口５を開けて注湯を開始し、射出スリーブ２内へ注湯された溶湯の湯面がラドル１の溶湯出入口５より高くなってからラドル１を上昇させ始め、溶湯の排出状態に対応させてラドル１を上昇させ、溶湯出入口５が常に射出スリーブ２内の溶湯の湯面部にあるような状態で給湯する給湯方法（特許文献１参照）が開示されている。

（２）また、図１１に示す方法では、ラドル１１の底面１２に筒状の導管１３を設け、ラドル１１の上面に蓋板２４をシール材１７を介して取り付け、蓋板２４に設けられた吸引口２３に配管１８をつなげる。配管１８は途中で分岐し、一方は開閉弁１９を介して真空吸引装置２０と、他方は開閉弁２１を介して不活性ガス供給装置２２と接続する。吸引時は、導管１３の下側のみ保持炉Ｆ内の溶湯Ｍに浸漬し、真空装置２０を作動してラドル内の圧力を下げることにより溶湯を吸引（吸入）しラドル内に取り込む。この時に溶湯の量を正確に計量する方法として、重量検知による方法と真空度検知による方法がある。そして搬送後、注湯時には開閉弁１９を閉じ開閉弁２１を開き不活性ガス供給装置２２を作動し、不活性ガスをラドル内に導入して溶湯を射出スリーブ内に注湯する。（特許文献２参照）。

（３）さらには、前述した（２）を改善した方法では図１２に示すように、ラドル３１内に重錘３３と給湯量検知用の湯面検知電極３４を設け、また吸引位置検知用の湯面検知電極３５をラドル３１の外側に設けて、導管３２のみを所望の深さで溶湯内に浸漬する。そして、吸引中にラドル３１内で上昇する湯面の位置を精度良く検知し、それにもとづき真空吸引装置４０につながる開閉弁３９を即座に閉じて、真空吸引を停止し、より正確な計量を行なう方法（特許文献３参照）などがある。
特公平２−５４１８３号公報 特開平１１−４７９０５号公報 特開平１１−２８５８１３号公報

しかしながら、これらの給湯方法では、以下に説明するような問題がある。
（１）の給湯方法について（図９、図１０参照）
ａ．ラドル１内に溶湯Ｍを取り入れる際、シリンダー６を動作し弁棒４を上昇させて溶湯出入口５を開き、保持炉Ｆの溶湯内に所望の給湯量になるまでラドル１を沈め、その後弁棒４を下げて溶湯出入口５を閉じ、引き上げてラドル１の移送動作に移る。しかし、ラドル１を溶湯内に深く浸漬するためラドル１の外周面には溶湯が付着し、それに酸化物が発生する。この酸化物が搬送途中で床面上に滴下し、また射出スリーブ内に落下混入し溶湯の清浄度を低下させる。
ｂ．弁棒４の先端とラドル１下部の弁座面とのシール部には、溶湯の酸化凝固物が付きやすく、シール性が劣化していく。シール部における溶湯の圧力と大気圧との差（ΔＰｍ）は、
ΔＰｍ＝ｇ・ρ・Ｈ
（ｇ：重力加速度、
ρ：溶湯の密度、
Ｈ：シール部から湯面までの高さ）
となり、この圧力差によりシール性の劣化したシール部から溶湯が漏出する。搬送中に溶湯が漏出、滴下すると、作業環境を汚染するとともに給湯量が不正確になる。

（２）の給湯方法について（図１１参照）
ａ．重量検知による計量方法では、ラドル１１本体部と搬送用アーム２５の間に重量検知手段１６を設け、吸引中にラドル１１本体部の重量とラドル内に取り込まれた溶湯との合計重量を検知して、所定の重量に到達したことで吸引を停止し給湯量を決定する方法である。しかし、この方法では、給湯量を計量する際、ラドルの傾転角度や動作状況によって検出重量の値が変動するという欠点があり計量精度が悪い。
ｂ．真空度検知による計量方法では、溶湯を吸入しながら、配管経路における真空度（圧力）を図示せぬ圧力センサーにより検知して、所望の給湯量になる設定吸引圧に到達した状態で圧力を維持し、給湯量を決定する方法である。設定吸引圧とラドル内の湯面高さ（Ｈ）の関係は、
Ｐｏ−Ｐｖ＝ｇ・ρ・Ｈ
（Ｐｏ：大気圧、Ｐｖ：設定吸引圧（絶対真空度））
となる。ここで、ｇとρは定数であり、また吸引圧（真空度）は所望する溶湯高さとなる一定圧力値（Ｐｖ）に制御されるので、大気圧（Ｐｏ）が変動すればそれに対応して湯面の高さが変動する。
たとえば、所望する給湯量に対応する湯面高さ（Ｈ）が９４０ｍｍの場合、ρ＝２．４ｇ（グラム）／ｃｍ^３、ｇ＝９．８ｍ／ｓｅｃ^２ なので、大気圧（Ｐｏ）を標準気圧（１０１３ｈＰａ（ヘクトパスカル））とすると、Ｐｖ＝７９２ｈＰａとなる。大気圧は１日の間でも９９８〜１０１３ｈＰａの範囲で変動しうるので、差圧（Ｐｏ−Ｐｖ）は、２０６〜２２１ｈＰａとなり、計量が±３．５％バラつくという問題が発生する。ここではラドル内側の水平方向断面の面積が一定である場合の計算であるが、実際はラドルの下側は射出スリーブに入るよう絞られ断面積は小さくなっており、給湯量の変動はさらに大きくなる。要求される給湯量の精度は±２％以下であり、鋳造品質上大きな問題を引き起こす。
この問題を解決するため大気圧との差圧を吸引圧として設定する方法が考えられるが、上述したように差圧は２１０ｈＰａ程度と小さいため、非常に高精度の圧力センサーが必要となり、高価で故障しやすいものになる。また大気圧を運転中に測定し、所望する差圧になるよう吸引圧を都度設定し、その圧力に自動制御する方法もあるが、制御システムや制御方法が煩雑であり、実用的でない。

（３）の給湯方法について（図１２参照）
ａ．真空吸引と湯面検知による計量方法では、真空吸引装置４０が発生する真空圧力で溶湯を吸引し、溶湯上面が湯面検知手段３４に触れた瞬間、開閉弁３９を閉じるとともに真空吸引装置４０を停止して吸引動作を終了する。吸引途中で湯面が上昇中の吸引圧力と湯面高さの関係は、流路が狭い導管３２近傍での溶湯の流動抵抗を考慮すると、
Ｐｏ−Ｐｓ＝ｇ・ρ・ｈ＋Ｃ・Ｑ
（Ｐｓ：真空吸引装置の吸引圧力、
ｈ ：吸引途中の湯面の高さ、
Ｑ ：吸引途中の単位時間に導管３２を通過しラドル内に吸引される溶湯の体積、
Ｃ ：溶湯の導管３２部での流動抵抗を圧力として換算するための定数）
となる。このため、開閉弁３９を閉じても溶湯の吸入は即座に止まらず、湯面がさらに上昇し、圧力差と湯面高さが釣り合ってＱが０になるまで続く。この吸入が完全に停止した時の状態は、
Ｐｏ−Ｐｓ’＝ｇ・ρ・（Ｈ＋Δｈ） ・・・（１）
（Δｈ：開閉弁が閉じた後溶湯が上昇する高さ
Ｐｓ’：吸引が停止した時のラドル内の気体の圧力）
と表せる。また、吸引を停止し開閉弁３９を閉じた瞬間と、吸入が止まった時の圧力と体積の関係は、
Ｐｓ・Ｖ＝Ｐｓ’・（Ｖ−Ａ・Δｈ） ・・・（２）
（Ｐｓ’：吸入が止まった時の圧力、
Ｖ ：開閉弁を閉じた時のラドル内部と開閉弁３９までの配管３８内の気体体積
Ａ ：ラドルの水平方向断面積）
となる（空気の温度は一定と仮定できる）。ここで（２）式を変形し（１）式に代入してＰｓ’を消去すると、
Ｐｏ−｛（Ｐｓ・Ｖ）／（Ｖ−Ａ・Δｈ）｝＝ｇ・ρ・（Ｈ＋Δｈ）
となる。ＰｏとΔｈ以外は全て定数であるため、ΔｈはＰｏ（大気圧）の関数となっており、大気圧の変動により計量値がバラつくといった問題が明確になる。
ｂ．また、溶湯液面が湯面検知手段３４により検知された後、真空吸引装置４０に通じる開閉弁３９を閉じてラドル３１内を密閉して真空吸引圧を保持するようにしているが、上蓋にあるシール部３６や開閉弁３９、４１から外気が徐々に浸入し真空度が下がるため、搬送中に溶湯が漏出、滴下するという欠点もある。

このように、従来技術の各種給湯方法では、いずれもが給湯量精度に問題があり、これによって生じる鋳造後のビスケット厚さの変動が、鋳造品質の安定を阻害していた。また、搬送中に起こるラドルからの溶湯の滴下による作業環境の汚染の防止も十分でなかった。本発明では、こうした欠点を解決し、短時間で確実に正確な給湯量の供給ができ、かつ搬送中に溶湯が滴下することがない給湯方法および装置を提供することを意図している。

以上の課題を解決するために、
第１の発明では、金型装置のキャビティ内へ溶融金属の溶湯を射出充填する射出スリーブへ溶湯を供給する給湯方法であって、ラドルの下端部にある給湯口を開いた状態で給湯口の下側のみを保持炉の溶湯内に浸漬し、ラドル内の気体を真空吸引することにより保持炉の溶湯をラドル内に吸引する際、吸引開始からは高速用吸引装置及び保持用吸引装置による吸引を行い、予め設定された吸引開始からの経過時間が経過したタイミングで前記保持用吸引装置のみによる吸引に切り替え、ラドル内の溶湯の湯面が上昇して湯面検知手段に接触し検知した時給湯口を閉じ、ラドル内への溶湯の取り込みを完了するようにした。

第２の発明では、第１の発明において、高速用吸引装置が、保持用吸引装置よりも真空度を高く調整されているようにした。

第３の発明では、第１、２の発明によりラドル内に溶湯を取り込んだ後、真空吸引を保持した状態で、ラドルを保持炉から引き上げ射出スリーブまで移送し、真空吸引を停止するとともに前記給湯口を開き、不活性ガスをラドル内に供給して、射出スリーブ内に溶湯を注湯するようにした。

次に、第４の発明では、金型装置のキャビティ内へ溶融金属の溶湯を射出充填する射出スリーブへ溶湯を供給する給湯装置であって、内部に溶湯を貯留するラドルと、ラドルの下端部に設けられ開閉可能な給湯口と、給湯口を開閉する給湯口開閉手段と、ラドルの上側に取り付けられた蓋板と、蓋板に支持されラドル内の溶湯の湯面を検知する湯面検知手段と、ラドル内の気体を吸引するため蓋板に設けられた吸引口に配管接続され、それぞれが単独または同時にラドル内の気体を真空吸引可能な高速用吸引装置及び保持用吸引装置、を備える構成とした。

第５の本発明では、第４の発明において、ラドルは、内部に溶湯を貯留する外筒と、外筒の下端と外周部が連続する底面板からなり、給湯口は、底面板を貫通し底面板の上下方向に延在し外径が外筒の下部の内側よりも小さな円筒状の導管と、蓋板を貫通する垂直棒の下端に固設され外径が導管よりも大きい水平円盤と水平円盤の外周部に下垂する円筒状の堰板より構成される遮蔽板からなり、給湯口開閉手段は、蓋板の上側で支持され、垂直棒の上端と接続し、垂直棒を上下に動作可能で、遮蔽板の水平円盤の下面を導管の上面に押し付けることにより給湯口を閉じ、遮蔽板の水平円盤の下面と導管の上面との間に隙間を設けることにより給湯口を開けることが可能な構造である構成とした。

そして第６の発明では、第４または第５の発明において、ラドル内に不活性ガスを供給するため蓋板と配管接続された不活性ガス供給装置を備える構成とした。

本発明では、下記のような優れた効果を発揮する。
（１）ラドル内に溶湯を取り込む際、湯面の上昇位置を湯面検知手段で検知して給湯口を塞ぎ取り込みを即座に完了するので、計量精度が大気圧の変動に影響されることがなくなる。そのため、スリーブへの給湯量が安定し、長時間の運転でも品質の安定した鋳造が可能となる。
（２）溶湯をラドル内に吸引する時の真空圧力を二段階に設定できるので、吸引開始時からの高速吸引と終了前の低速吸引の両方が可能で、短時間かつ計量精度の高い吸引を実現できる。
（３）ラドル底面にある給湯口のシール部における溶湯の圧力を大気圧より若干低く保持できるので、溶湯のシール面に凝固物が付着しシール性が劣化した場合でも、搬送時にシール面から溶湯が漏出、滴下することがない。

以下、図面に基づいて、本発明の吸引開閉式給湯方法及び給湯装置に関する実施例を詳細に説明する。図１〜図７はいずれも本発明の実施例に係り、図１は吸引開閉式ラドルユニットの縦断面図、図２は吸引前のラドルユニットとエアー回路の状態を示す説明図、図３は吸引中の状態を示す説明図、図４は湯面を検知して吸引を停止し真空を保持している状態を示す図説明、図５は搬送後射出スリーブ内に溶湯を注湯している状態を示す説明図、図６は注湯の工程を示す説明図、そして、図７は横型のダイカストマシンにおいて注湯完了後の状態を示す図である。

図１に示すように、吸引開閉式給湯装置のラドルユニット１００は大きく分けて、ラドル１１０、蓋板１１８、垂直棒１１６、遮蔽板開閉シリンダー１２０、給湯口１０５からなる。
ラドル１１０の外筒１１０ｂは垂直円筒容器状で、射出スリーブの中に挿入できるよう下方向に縮径している。外筒１１０ｂの下端部は、底面板１１０ａの外周部と連続的につながっている。底面板１１０ａの中央部には、垂直状態の筒状の導管１１２が貫通しており、高さ方向でほぼ真中の位置で接続固定されている。給湯口１０５は、導管１１２と遮蔽板１１４から構成される。また、外筒１１０ｂには図示しない保温材が巻かれており、搬送中等に溶湯の温度が下がることを防止している。

ラドル１１０の上端部には蓋板１１８がフランジ１１９によって固定されている。蓋板１１８にはラドル内の湯面を検知するための湯面検出手段１０８が支持されている。鋳造に使う金型により要求される給湯量が違うため、湯面検出手段１０８は上下方向位置の調節が可能になっている。湯面検出手段１０８は、電極や熱電対のように、制御装置が電気信号として湯面の高さを認識できるものが望ましい。また、蓋板１１８には、ラドル内の気体を吸引し真空状態にするために吸引装置と配管で接続されている吸引口１３１、不活性ガスを配管を経由してラドル内に導くための排出口１３２が設けられている。

蓋板１１８には、接続部材１３３を介して遮蔽板開閉シリンダー１２０が取り付けられており、そのシリンダーロッドは下方を向いている。
ラドルの外筒１１０ｂの中心線上には垂直棒１１６が存在し、上端は蓋板１１８を貫通して遮蔽板開閉シリンダー１２０のシリンダーロッドに接続されており、また、下端には水平円盤１１４ａと堰板１１４ｂからなる遮蔽板１１４が固設されている。水平円盤１１４ａは、導管１１２の外径よりも大きく外周下部に円筒状の堰板１１４ｂが下垂しているため、遮蔽板１１４は逆凸状に形成されている。遮蔽板開閉シリンダー１２０が動作し垂直棒１１８が降下すると、遮蔽板１１４の水平円盤１１４ａの下面は導管１１２の上面に押し付けられ、給湯口１０５が閉じられる。また、垂直棒１１６が上昇すると、水平円盤１１４ａ下面と導管１１２の上面には隙間ができ、溶湯が通過できる流路が形成され、給湯口１０５は開けられる。
また、蓋板１１８には図示していない搬送用アームが取り付けられており、搬送用アームを動かす多関節ロボットなどによって、ラドルは保持炉と射出スリーブの間を搬送される。

さらに、蓋板１１８には、ラドル１１０や湯面検出手段１０８との接触面、垂直棒１１６の摺動部に、シール材１１７が配設されているので、ラドル内部が負圧の時にも外気が浸入することを防いでいる。

次に図２を用いて、ラドルユニット１００と接続するエアー回路について説明する。
蓋板１１８の排出口１３２には、不活性ガス供給装置が配管接続されている。不活性ガス供給装置は、配管接続される開閉弁Ｅと溶湯供給速度調整バルブ１２６と窒素ガスなどの不活性ガスを充満しているボンベから構成される。溶湯供給速度調整バルブ１２６の開度を変えることにより、溶湯を射出スリーブ内に注湯する時の速度を適切に調整できる。

また、蓋板１１８の吸引口１３１は、吸引用の開閉弁Ａと高速用吸引装置と保持用吸引装置から構成される吸引装置と配管接続されている。吸引口１３１と開閉弁Ａの一方のポートが接続し、他方のポートからは配管が途中で分岐して高速用吸引装置と保持用吸引装置につながっている。この配管はさらに分岐しており、真空度検出圧力センサー１２７にも接続されている。
高速用吸引装置は、高速用真空吸引バルブ１２３、サイレンサー１２１、高速吸引圧調整バルブ１２５、開閉弁Ｃから構成され、エアー圧供給口とつながっている。同様に、保持用吸引装置は、保持用真空吸引バルブ１２４、サイレンサー１２１、保持吸引圧調整バルブ１２４、開閉弁Ｂから構成され、エアー圧供給口とつながっている。高速用真空吸引バルブ１２３は保持吸引圧調整バルブ１２４より高い真空度で溶湯を高速で吸引するために用いられるので、保持用真空吸引バルブ１２２よりも容量が大きいことが望ましい。

エアー供給口には図示せぬコンプレッサー等で高圧（大気圧を基準にして０．４〜０．５ＭＰａ）に圧縮されたエアーが供給される。それぞれの吸引バルブ１２２，１２３では、高圧のエアーをサイレンサー１２１を介して大気圧に開放することにより、高速のエアーの流れを発生させ真空状態を作り出すことができる。この時の真空度は、調整バルブ１２４、１２５により、溶湯の吸入状態や真空度検出圧力センサー１２７の測定値に基づき調整することができる。
高速用吸引装置は、吸入する際にラドル内で溶湯の上昇状態が乱れない程度の高速で吸引できるよう調整される。また、保持用吸引装置は、湯面を上限位置の若干上まで吸引できる程度の真空度に調整される。
また、蓋板１１８に設けられた吸引口１３１と排出口１３２は、１つの吸引排出口としてまとめ、配管の途中で分岐しそれぞれを吸引装置と不活性ガス供給装置に接続することが可能である。
それぞれの開閉弁は、ソレノイドを励磁すると開き、消磁すると閉じることができる。

遮蔽板開閉シリンダー１２０のロッド側とヘッド側のポートは、切替バルブＤを介してエアー供給口に接続されている。切替バルブＤを励磁すると遮蔽板開閉シリンダー１２０のロッド側に圧力が入り垂直棒１１６及び遮蔽板１１４を押し上げ給湯口を開き、逆に消磁するとロッド側に圧力が入り垂直棒と遮蔽板は下降し給湯口は閉じられる。

開閉弁、切替弁、湯面検知手段、真空度検出圧力センサーは図示せぬ制御装置と電気的に接続されており、制御装置からの指令信号により作動し、また、制御装置に信号を送付することにより、ダイカストマシンの一連の鋳造動作と同調して、給湯作業を行なうことができる。

次に、このように構成されたラドルユニット１００とエアー回路を用いて、保持炉内に貯蔵された溶融金属（溶湯）Ｍを、竪型射出スリーブや横型射出スリーブに所要の給湯量を給湯する方法について、以下に説明する。

まず、鋳造作業開始前の準備段階では、切替弁Ｄを励磁して給湯口１０５を開き、さらに開閉弁Ｅを開いてガスボンベ内の不活性ガスをラドル内に流す。開閉弁Ｅが開いている時間は予め設定されており、ラドル内部が不活性ガスで満たされる頃になると、タイマー計時が完了し開閉弁Ｅを閉じ、図２に示す状態となる。これはラドル内から酸素を多く含んだ空気を追い出して不活性ガスで満たすことにより、ラドル内での溶湯の酸化を防ぐためである。

次に、ラドルユニット１００を搬送装置で保持炉上に移送し、導管１１２の下部を溶湯液面の中に浸漬する。浸漬する深さは、導管１１２の下端が溶湯の湯面から５〜３０ｍｍ程度浸漬するようにし、底面板１１０ａが湯面に接しない深さとする。

本実施例では、導管１１２の下側部のみを保持炉Ｆ内の溶湯Ｍの液面に浸漬し、底面板１１０ａと外筒１１０ｂを溶湯内に浸漬する必要はないから、外筒１１０ｂの外周面への溶湯の付着がなくなるため射出スリーブ内への付着物の落下混入がなくなり、射出スリーブへ注湯する溶湯内の酸化物を最小に留めるので、溶湯の清浄度を高く保持できる。また、搬送途中での滴下もない。

次に、切替弁Ｄを励磁した状態で、開閉弁Ｂと開閉弁Ｃを開き保持用真空吸引バルブ１２２と高速用真空吸引バルブ１２３を作動するとともに、開閉弁Ａを開いてラドル内を負圧にし溶湯の吸引を開始する。高速用真空吸引バルブ１２３は真空度を高く調整されているため吸引力が強く、高速で溶湯を吸引できる。（図３参照）
吸引が進み湯面が湯面検出手段１０８の近傍まで上昇すると、開閉弁Ｃを閉じて高速用真空吸引バルブ１２３の動作を停止する。この開閉弁Ｃを閉じるタイミングは、予め設定された吸引開始からの経過時間であり、タイマーの計時完了により決まる。その後吸引は保持用真空吸引バルブ１２２のみで行われるが、吸引のための真空度はあまり高く調整されていないため湯面の上昇速度は低速となる。そして、湯面が湯面検知手段１０８に触れた瞬間切替弁Ｄは消磁され給湯口が閉じられて溶湯のラドル内への取り込みは即座に停止する。（図４参照）
このように、保持用真空吸引バルブ１２２と高速用真空吸引バルブ１２３を併用することで、短時間で計量精度の良い溶湯の取り込みが可能となる。

その後、図示せぬ搬送装置によりラドルは保持炉の溶湯から引き上げられ射出スリーブの上部まで運ばれる。供給口が閉じた後も開閉弁Ａと開閉弁Ｂは開き続けるので、保持用真空吸引バルブ１２２によりラドル内の真空度は保持され続けている。それによって、給湯口での溶湯の圧力は大気圧よりも若干低く保たれ、シール部でのシール性が劣化した場合でも、溶湯が漏出し、滴下することはない。また、真空吸引が保持されるので、シール材１１７が多少劣化し外気が浸入しても、真空度が下がることはない。

射出スリーブまで搬送され注湯可能な状態になると、開閉弁Ａと開閉弁Ｂが閉じられ吸引が全て停止するとともに切替弁Ｄが励磁され給湯口は１０５開かれる。そして、開閉弁Ｅが開かれ不活性ガスがラドル内に送り込まれ注湯が行われる。（図５参照）

ここで、溶湯を射出スリーブ内により穏やかに注湯する方法を図６により説明する。
まず、ラドルを傾転して傾動した射出スリーブＳの傾斜角に合わせ（工程（ａ））、ラドルの下部を射出スリーブＳの中まで下降させる（工程（ｂ））。続いて、吸引を停止し給湯口を開けるとともに不活性ガスを送り込み、ラドル内の圧力を上げて溶湯を射出スリーブ内に注湯する（工程（ｃ））。注湯開始と同時にラドルを徐々に上昇させ、射出スリーブＳ内の湯面の上昇とラドルの上昇を同期させることで溶湯の落下高さを低く一定に保ち、より静かな注湯を行なう。さらに溶湯の排出速度は、不活性ガスの流量を任意に変えて調整することができるので、落下の際の溶湯Ｍへの空気の巻き込みが防止でき、かつできるだけ速い速度に調節される。そのため、溶湯の温度の低下が小さく空気の混入も無いので、鋳造欠陥の無い優れた成形品が得られる。ラドル内の溶湯Ｍの排出が完了した後、不活性ガスの供給を停止しラドルを射出スリーブＳ内より上昇させ（工程（ｄ））、ラドルを傾転状態から垂直状態に復帰させる（工程（ｅ））。
ここでは竪型射出スリーブへの注湯方法を説明しているが、これに拘泥することなく、横型の射出スリーブへの給湯も同様に行なうことができる。

その後、ラドルを再び保持炉へ移送し、次のショットに備えて給湯作業を行なう。
以上が、本発明の実施例における給湯装置と、一連の注湯方法である。

図７は、横型のダイカストマシン２００において、横型の射出スリーブ２１７への注湯を完了した状態を示す図である。注湯が完了すると即座に図示せぬ油圧回路から射出シリンダー２１６のヘッド側に圧油が送られ、ピストンヘッド２１５とそれに連結されるピストンロッド２１４、カップリング２１３、プランジャーロッド２１２、及びプランジャーチップ２１１が高速で前進し、射出スリーブ２１７に注湯された溶湯が金型のキャビティ２２２内へ射出充填される。溶湯の凝固冷却後、金型装置２０１が開かれ鋳造品が取り出されるとともに、プランジャーチップ２１１等は後退し、次の注湯に備えられる。

本発明の実施例に係る吸引開閉式ラドルユニットの縦断面図である。 本発明の実施例に係る吸引開閉式給湯装置において、吸引前のラドルユニット及びエアー回路の状態を説明する図である。 本発明の実施例に係る吸引開閉式給湯装置において、吸引中のラドルユニット及びエアー回路の状態を説明する図である。 本発明の実施例に係る吸引開閉式給湯装置において、湯面を検知した後給湯口を閉じ真空を保持している時のラドルユニット及びエアー回路の状態を説明する図である。 本発明の実施例に係る吸引開閉式給湯装置において、射出スリーブに注湯している時のラドルユニット及びエアー回路の状態を説明する図である。 本発明の実施例に係る射出スリーブへの注湯工程を示す説明図である。 本発明の実施例に係る横型のダイカストマシンにおける注湯完了後の状態を示す説明図であり、金型装置及び射出シリンダー付近の構成を示す。 従来の開放式ラドルにより、射出スリーブに注湯する状態を示す図である。 従来の底抜き式ラドルの中に、保持炉の溶湯を入れる状態を示す図である。 従来の底抜き式ラドルにより、射出スリーブに注湯する状態を示す図である。 従来の吸引式ラドルにより、保持炉の溶湯をラドル内に吸引する状態を示す図である。 従来の吸引式ラドルにおいて、上昇途中の湯面を湯面検知電極が検知した後吸引を停止して湯面の上昇が止まった時の状態を示す図である。

符号の説明

１ ラドル
２ 射出スリーブ
３ プランジャーチップ
４ 弁棒
５ 溶湯出入口
６ シリンダー
７ 空気出入穴
８ 搬送用アーム
１１ 給湯用ラドル
１２ 底面板
１３ 導管
１４ 遮断板
１５ サポート
１６ 重量検知手段
１７ シール材
１８ 配管
１９ 開閉弁
２０ 真空吸引装置
２１ 開閉弁
２２ 不活性ガス供給装置
２３ 吸引口
２４ 蓋板
２５ 搬送用アーム
３１ ラドル要部
３２ 導管
３３ 重錘
３４ 湯面検知電極（給湯量検知用）
３５ 湯面検知電極（吸引位置検知用）
３６ シール材
３７ 吸引口
３８ 配管
３９ 開閉弁
４０ 真空吸引装置
４１ 開閉弁
４２ 不活性ガス供給装置
１００ ラドルユニット
１０５ 給湯口
１０８ 湯面検出手段
１１０ ラドル
１１０ａ 底面板
１１０ｂ 外筒
１１２ 導管
１１４ 遮断板
１１４ａ 水平円盤
１１４ｂ 堰板
１１６ 垂直棒
１１７ シール材
１１８ 蓋板
１１９ フランジ
１２０ 遮蔽板開閉シリンダー
１２１ サイレンサー
１２２ 保持用真空吸引バルブ
１２３ 高速用真空吸引バルブ
１２４ 保持吸引圧調整バルブ
１２５ 高速吸引圧調整バルブ
１２６ 溶湯供給速度調整バルブ
１２７ 真空度検出圧力センサー
１３１ 吸引口
１３２ 排出口
１３３ 接続部材
２００ 横型のダイカストマシンの要部
２０１ 金型装置
２０２ 射出シリンダー
２１１ プランジャーチップ
２１２ プランジャーロッド
２１３ カップリング
２１４ ピストンロッド
２１５ ピストンヘッド
２１６ 射出シリンダー
２１７ 射出スリーブ
２１８ 固定金型
２１９ 可動金型
２２０ 固定プラテン
２２１ 可動プラテン
２２２ キャビティ（空洞）
Ａ 開閉弁（吸引用）
Ｂ 開閉弁（保持吸引用）
Ｃ 開閉弁（高速吸引用）
Ｄ 切替弁（遮蔽板開閉シリンダー用）
Ｅ 開閉弁（不活性ガス供給用）
Ｍ 溶湯（溶融金属）
Ｆ 保持炉
Ｓ 射出スリーブ

Claims (6)

1. 金型装置のキャビティ内へ溶融金属の溶湯を射出充填する射出スリーブへ溶湯を供給する給湯方法であって、
   ラドルの下端部にある給湯口を開いた状態で前記給湯口の下側のみを保持炉の溶湯内に浸漬し、前記ラドル内の気体を真空吸引することにより保持炉の溶湯を前記ラドル内に吸引する際、吸引開始からは高速用吸引装置及び保持用吸引装置による吸引を行い、予め設定された吸引開始からの経過時間が経過したタイミングで前記保持用吸引装置のみによる吸引に切り替え、前記ラドル内の溶湯の湯面が上昇して湯面検知手段が検知した時前記給湯口を閉じて、ラドル内への溶湯の取り込みを完了することを特徴とする給湯方法。
2. 請求項１に記載の給湯方法であって、
   前記高速用吸引装置が、前記保持用吸引装置よりも真空度を高く調整されていることを特徴とする給湯方法。
3. 請求項１または２に記載の給湯方法により前記ラドル内に溶湯を取り込んだ後、
   真空吸引を保持した状態で、前記ラドルを保持炉から引き上げ射出スリーブまで移送し、真空吸引を停止するとともに前記給湯口を開き、不活性ガスを前記ラドル内に供給して、射出スリーブ内に溶湯を注湯することを特徴とする給湯方法。
4. 金型装置のキャビティ内へ溶融金属の溶湯を射出充填する射出スリーブへ溶湯を供給する給湯装置であって、
   内部に溶湯を貯留するラドルと、前記ラドルの下端部に設けられ開閉可能な給湯口と、前記給湯口を開閉する給湯口開閉手段と、前記ラドルの上側に取り付けられた蓋板と、前記蓋板に支持され前記ラドル内の溶湯の湯面を検知する湯面検知手段と、前記ラドル内の気体を吸引するため前記蓋板に設けられた吸引口に配管接続され、それぞれが単独または同時に前記ラドル内の気体を真空吸引可能な高速用吸引装置及び保持用吸引装置と、を備えたことを特徴とする給湯装置。
5. 請求項４に記載の給湯装置であって、
   前記ラドルは、内部に溶湯を貯留する外筒と、前記外筒の下端と外周部が連続する底面板からなり、
   前記給湯口は、前記底面板を貫通し前記底面板の上下方向に延在し外径が前記外筒の下部の内側よりも小さな円筒状の導管と、前記蓋板を貫通する垂直棒の下端に固設され外径が前記導管よりも大きい水平円盤と前記水平円盤の外周部に下垂する円筒状の堰板より構成される遮蔽板からなり、
   前記給湯口開閉手段は、前記蓋板の上側で支持され、前記垂直棒の上側と接続し、前記垂直棒を上下に動作可能で、前記遮蔽板の前記水平円盤の下面を前記導管の上面に押し付けることにより前記給湯口を閉じ、前記遮蔽板の前記水平円盤の下面と前記導管の上面との間に隙間を設けることにより前記給湯口を開けることが可能な構造である、
   ことを特徴とする給湯装置。
6. 請求項４または５に記載の給湯装置であって、
   前記ラドル内に不活性ガスを供給するため前記蓋板と配管接続された不活性ガス供給装置、を備えたことを特徴とする給湯装置。

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