JP5419253B2 - 溶湯供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶湯鍋に収容した溶湯を、鋳造機等の手許炉に供給するための溶湯供給装置に関する。

従来の溶湯供給装置の溶湯鍋を図６および図７に示す。この溶湯鍋１００は、注ぎ口１０１および回転軸１０２を有する。この溶湯鍋１００を、回転軸１０２を中心に図６の矢印に示す方向に回転させ、注ぎ口１０１が下方に移動するように溶湯鍋１００を傾倒させることにより、溶湯鍋１００の内部の溶湯が注ぎ口１０１から手許炉（図示省略）に配湯される。このとき、溶湯鍋１００の注ぎ口１０１は、円弧を描きながら移動する（図７の一点鎖線参照）。すなわち、溶湯鍋は、注ぎ口１０１を図７の左右方向にＸ、上下方向にＹで示す範囲内で移動させながら傾倒する。手許炉の開口部に正確に配湯するためには、上記のような注ぎ口１０１の移動を補完する必要がある。従来は、溶湯鍋が設置されるフォークリフトを上昇させたり、フォークリフト車両自体の運転により溶湯鍋を手許炉に寄せることにより、注ぎ口１０１を定位置に保つ方法が一般的であった。しかし、フォークリフトの上昇や車両の運転による注ぎ口の位置調整は非常に高度な技術であるため、より簡易な方法が求められている。

例えば、特許文献１に示されているように、溶湯鍋の回転軸を注ぎ口の近くに設ければ、溶湯鍋の傾倒による注ぎ口の移動を抑えることができる。

特開平９−２４４５９号公報

しかし、特許文献１の方法でも、溶湯鍋の注ぎ口の移動が完全に解消されるわけではなく、やはりフォークリフトの高度な運転技術が必要となる。

本発明の課題は、簡易かつ安全な方法で配湯可能な溶湯供給装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、内部に溶湯を収容可能な溶湯鍋と、該溶湯鍋に設けられた回転軸と、前記溶湯鍋を前記回転軸周りに回転させるシリンダとを有する溶湯供給装置において、前記溶湯鍋の回転角度が９０度となる手前で前記シリンダを最大まで伸長させるようにし、前記溶湯鍋の前記回転軸に、溶湯の配湯路を設け、前記溶湯鍋が、前記回転軸付近に曲率中心を有する断面円弧状の曲面部と、該曲面部の一端から前記曲面部の半径方向に延びた平面部とを有し、前記曲面部と前記平面部とで囲まれた断面扇形の空間に溶湯を収容可能とし、前記溶湯鍋の回転角度が９０度となる手前で、前記平面部が水平位置となるようにし、前記平面部を構成する壁面の肉厚が、外径側へ向けて少しずつ増していることを特徴とする。

このように、本発明は、溶湯鍋の回転軸に溶湯の配湯路を設けている。図６及び７に示す従来の溶湯鍋では、回転軸と直交する方向に配湯路を設けていたため、溶湯鍋の回転に伴って注ぎ口が移動していたが、本発明のように溶湯鍋の回転軸に配湯路を設けることで、溶湯鍋の回転中でも溶湯鍋の注ぎ口を定位置に保つことができる。従って、フォークリフトの上昇や車両の移動を要することなく、溶湯鍋の傾倒のみで定位置から配湯することができるため、作業効率が向上するとともに安全性も高められる。

例えば、溶湯鍋の回転軸を中空に形成し、この回転軸の内孔を配湯路とすれば、上記のような溶湯供給装置を得ることができる。

溶湯鍋が、回転軸付近に中心を有する断面円弧状の曲面部と、曲面部の一端から曲面部の半径方向に延びた平面部とを有し、曲面部と平面部とで囲まれた扇形の空間に溶湯を収容可能とすれば、溶湯鍋の回転速度で配湯量を制御することができる。すなわち、回転軸付近に中心を有する扇形の空間に溶湯を収容することで、溶湯鍋の回転角度と配湯量とが比例するため、溶湯鍋を回転軸周りに一定速度で回転させることにより、定量配湯を容易に実現することができる。

ところで、溶湯鍋の回転軸（配湯路）が短いと、すなわち溶湯鍋からの回転軸の突出量が小さいと、溶湯鍋を手許炉になるべく近接させる必要が生じるため、溶湯鍋の運搬が難しくなる。一方、回転軸を溶湯鍋から大きく突出させると、溶湯鍋を手許炉に近接させる精度は緩和されるが、溶湯鍋の運搬中に突出した回転軸が周辺の設備と干渉する恐れがある。そこで、溶湯鍋の回転軸に設けた配湯路を延長する配湯樋を設け、この配湯樋を、溶湯鍋の回転軸と直行する中心軸周りに回転可能とすれば、配湯時には配湯路を延長して手許炉から離れた位置からでも配湯可能とし、溶湯鍋を運搬するときは、配湯樋を回転させて溶湯鍋側に収容することで、配湯樋と周辺設備との干渉を回避することができる。

以上のように、本発明の溶湯供給装置によれば、簡易かつ安全な方法で配湯することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に、本発明の実施形態にかかる溶湯供給装置１を示す。溶湯供給装置１は、溶融炉から出湯された溶湯を鋳造機等の各設備まで運搬し、各設備の手許炉に配湯するものである。溶湯供給装置１は、運搬用の台車２に載置され、溶湯鍋１０と、溶湯鍋１０に設けられた回転軸２０と、溶湯鍋１０を回転軸２０周りに回転させる駆動手段３０とを主に備える。尚、以下では、説明の便宜上、台車２の進行方向前方（図１の左側）を前側、後方（図１の右側）を後側と言い、進行方向と直交する水平方向（図１の紙面と直交する方向）を幅方向と言う。

溶湯鍋１０は、上端を開口し、内部に溶湯を収容可能に形成される。本実施形態では、図２および図３に示すように、前方壁１１と、後方壁１２と、側壁１３・１４と、蓋部１５とを有する。前方壁１１は、下方に向けて肉厚が少しずつ増した略平板状に形成され、詳しくは、図２に示す状態において、前方壁１１の外側面１１ａは垂直方向（鉛直方向）に延び、内側面１１ｂは下方へ向けて後方に傾斜している。図示例では、内側面１１ｂが垂直方向に対して５度傾斜している。後方壁１２は、前方壁１１の下端から後上方に延びた断面円弧状を成し、その肉厚は全域に亘って一定に形成される。後方壁１２の外側面１２ａおよび内側面１２ｂは、共に回転軸２０付近に設けられた点Ｏ_１２を曲率中心としている。側壁１３・１４は平板状を成し、前方壁１１および後方壁１２の幅方向両端部に設けられる。前方壁１１の内側面１１ｂ（平面部）と、後方壁１２の内側面１２ｂ（曲面部）と、両側壁１３・１４とで囲まれた断面扇形の空間Ｐに、溶湯が収容される。蓋部１５は、前方壁１１、後方壁１２、および側壁１３・１４の上端に設けられる。蓋部１５には上方開口部１５ａが形成され、溶湯路から出湯された溶湯が開口部１５ａから内部空間Ｐに注入される。こうして、溶湯が収容される内部空間Ｐの上方開口部に蓋部１５を設けることで、溶湯の放熱を妨げ、溶湯の温度低下を抑えることができる。

溶湯鍋１０には回転軸２０が設けられる。具体的には、図３に示すように、溶湯鍋１０の一方の側壁１３側に設けられた中実の第１回転軸２１と、他方の側壁１４側に設けられた中空の第２回転軸２２とで、回転軸２０が構成される。第１回転軸２１は、一方の側壁１３の外側面１３ａにボルト等の適宜の手段で固定される。第２回転軸２２は他方の側壁１４と一体に成形される。詳しくは、セラミック等で形成されたパイプ材２２ａと、パイプ材２２ａの外周を覆い、溶湯鍋１０の側壁１４と一体成形された外周部２２ｂとで、第２回転軸２２が構成される。パイプ材２２ａは、他方の側壁１４の内側面１４ａから第２回転軸２２の先端部まで達している。第２回転軸２２には溶湯の配湯路が設けられ、図示例では中空の第２回転軸２２の内孔（パイプ材２２ａの内孔）で、溶湯鍋１０の他方の側壁１４を貫通する配湯路４０が構成される。

第１回転軸２１および第２回転軸２２は、溶湯鍋１０の後方壁１２の曲率中心付近で同一回転軸上に配され、例えば、後方壁１２の曲率中心Ｏ_１２が、第１回転軸２１および第２回転軸２２の外周面の径方向領域内に含まれる位置に配される。本実施形態では、後方壁１２の曲率中心Ｏ_１２が、第１回転軸２１の外周面上で、且つ、前方壁１１の内側面１１ｂ上に設けられる。第１回転軸２１および第２回転軸２２の外周面は、それぞれ軸受２３・２４で回転自在に支持されている。

駆動手段３０は、例えばシリンダ３１および加圧装置３２とを有し（図１参照）、溶湯鍋１０の幅方向両側に設けられる。シリンダ３１の一端は溶湯鍋１０の側壁１３・１４に固定され、他端は台座５０に固定される。図示例では、シリンダ３１の一端が、溶湯鍋１０の側壁１３・１４のうち、回転軸２０とほぼ同じ高さで、且つ、前後方向略中央部に固定される。駆動手段３０の構成は特に限定されないが、溶湯は非常に高温であるため、火災等を防止するために油圧式以外の構成（例えば電動式）を採用することが好ましい。この加圧装置３２でシリンダ３１に圧力を加えてシリンダ３１を伸長させることにより、溶湯鍋１０の後側が持ち上げられ、溶湯鍋１０が回転軸２０を中心に回転する。このように、溶湯鍋１０を回転させることにより、溶湯鍋１０の内部に収容した溶湯を、第２回転軸２２の配湯路４０を介して手許炉（図示省略）に配湯することができる。

溶湯鍋１０の回転による配湯方法を、図４を用いて詳しく説明する。図４の実線で示す溶湯鍋１０は、シリンダ３１を伸長させない状態、すなわち溶湯鍋１０の回転角度が０度の状態を示す。ここでの説明では、回転角度０度の状態で、溶湯が第２回転軸２２の配湯路４０の直下まで（すなわち、Ｌ_６の位置まで）満たされていると仮定する。シリンダ３１を伸長し、溶湯鍋１０を例えば図４の時計周りに１５度回転させると、溶湯鍋１０の前方壁１１の内側面１１ｂがＬ_０からＬ_１の位置まで移動する。これにより、図中のＬ_０とＬ_１とで囲まれた空間の容積分の溶湯が配湯路４０から配湯される。続いて、シリンダ３１を伸長させて溶湯鍋１０をさらに１５度回転させると、溶湯鍋１０の前方壁１１の内側面１１ｂがＬ_２の位置まで移動し、Ｌ_１とＬ_２とで囲まれた空間の容積分の溶湯が配湯路４０から配湯される。その後、同様にシリンダ３１を伸長させると、前方壁１１の内側面１１ｂがＬ_２〜Ｌ_６のように移動し、各直線間の空間の容積分だけ配湯される。シリンダ３１を最大まで伸長させると、溶湯鍋１０は図４の点線で示す位置まで回転し、前方壁１１の内側面１１ｂがＬ_６の位置に達する。これにより、溶湯鍋１０の内部の溶湯が全て手許炉に配湯される。

図４に示す配湯工程において、溶湯鍋１０の回転中、第２回転軸２２（配湯路４０）は常に定位置にある。従って、溶湯鍋１０から手許炉に配湯する際、溶湯鍋１０をリフトアップしたり台車２を移動させたりする必要はなく、シリンダ３１の伸長動作のみで簡単に配湯することができる。また、溶湯鍋１０を回転軸２０を車両の幅方向に設けることにより、配湯中における溶湯鍋１０の幅方向における重心位置が変わらないため、配湯時の溶湯鍋１０の幅方向の重心を安定させることができる。

また、溶湯を収容する空間Ｐを扇形とし、この扇形の円弧部（後方壁１２の内側面１２ｂ）の中心付近に設けた回転軸周りに溶湯鍋を回転させることで、配湯量を容易に制御することができる。すなわち、溶湯を収容する空間Ｐが扇形を成すことにより、等角度で配された各直線Ｌ_０〜Ｌ_５間の容積は一定となる（図４参照）。従って、溶湯鍋１０の所定の角度だけ回転させれば、すなわちシリンダ３１を所定の長さ伸長させれば、所定量の溶湯を配湯することができる。また、溶湯鍋１０の回転速度（すなわちシリンダ３１の伸長速度）で配湯量を制御することができ、例えば、溶湯鍋１０を一定速度で回転させれば、単位時間あたり一定量の溶湯を配湯することができる。

ところで、溶湯鍋１０の回転軸２０を、側壁１３・１４の角部付近に設けたことにより、溶湯鍋１０の回転角度が９０度を越えると、溶湯鍋１０が自重により図４の点線位置からさらに時計回りに回転しようとし、シリンダ３１に過剰な負荷が加わる等の不具合が生じる恐れがある。上記のように、溶湯鍋１０の前方壁１１の内側面１１ｂを傾斜させて設ければ、溶湯鍋１０の回転角度が９０度となる手前（本実施形態では８５度）で、内側面１１ｂが水平位置（図４のＬ_６）となる。従って、溶湯鍋１０の回転角度を９０度にする手前で内部の溶湯を全て配湯することができるため、上記の不具合を回避することができる。

また、溶湯供給装置１には、図５に示すように、溶湯鍋１０の配湯路４０を延長する配湯樋６０が設けられる。この配湯樋６０は、細長板状の底部６１と、底部６１の両長辺部から立ち上がった側壁６２と、底部６１の一方の短辺部から立ち上がった係止壁６３とを有する。係止壁６３は、第２回転軸２２の下部と当接可能に設けられ、図示例では、係止壁６３に、第２回転軸２２の外周面形状に倣った凹部６３ａが形成される。配湯樋６０は、回転軸６４を中心に回転可能に設けられる。回転軸６４は、溶湯鍋１０の回転軸２０と直交する方向に延び、且つ、第２回転軸２２の先端部よりも幅方向外側（図５で左側）に設けられる。

溶湯鍋１０の配湯路４０を延長する場合は、配湯樋６０は図５の実線で示すように、幅方向外側へ向けて若干下方に傾斜した状態で配される。図示例では、配湯樋６０の係止壁６３の凹部６３ａと、溶湯鍋１０の第２回転軸２２とが当接することで位置決めされる。これにより、配湯樋６０の底部６１および側壁６２で囲まれた延長配湯路６５が構成され、溶湯鍋１０の配湯路４０から排出された溶湯が、延長配湯路６５を介して手許炉に配湯される。このように配湯樋６０を設けて配湯路を延長することで、溶湯供給装置１を手許炉にそれ程近接させる必要がなくなる。従って、例えば台車２を直線的にのみ運転させ、手許炉の位置まで来たら台車２を停止させ、配湯樋６０を配湯路延長位置に配することで、配湯することができる。一方、溶湯供給装置１から配湯しないとき、すなわち溶湯の運搬中は、配湯樋６０の先端部を上方に回転させて溶湯鍋１０側に収容することにより（図５に一点鎖線で示す）、配湯樋６０が溶湯供給装置１（あるいは台車２）の側方に突出せず、他の設備と干渉することを防止できる。

配湯樋６０を、図５に実線で示す略水平位置から、一点鎖線で示す略垂直位置に回転させる際、配湯樋６０や第２回転軸２２に付着した溶湯が垂れることがある。図示例では、配湯樋６０および第２回転軸２２の下方、具体的には配湯樋６０を溶湯鍋１０側に収容した状態（図５に一点鎖線で示す状態）で、配湯樋６０および第２回転軸２２の先端部の下方に、上方を開口した容器７０を配している。これにより、垂れた溶湯を容器７０で受けることができるため、周辺の汚染を防止できると共に、容器７０で回収した溶湯を再利用することで材料の無駄を減らすことができる。

溶湯供給装置の側面図である。 溶湯鍋の回転軸直交方向の断面図である。 溶湯鍋の回転軸方向の断面図である。 溶湯鍋による配湯方法を示す断面図である。 配湯樋の動作を示す断面図である。 従来の溶湯鍋を示す正面図である。 従来の溶湯鍋を示す正面図である。

符号の説明

１ 溶湯供給装置
２ 台車
１０ 溶湯鍋
１１ 前方壁
１１ｂ 内側面（平面部）
１２ 後方壁
１２ｂ 内側面（曲面部）
１３・１４ 側壁
２０ 回転軸
２１ 第１回転軸
２２ 第２回転軸
３０ 駆動手段
４０ 配湯路
５０ 台座
６０ 配湯樋
７０ 容器
Ｐ 内部空間

Claims (2)

1. 内部に溶湯を収容可能な溶湯鍋と、該溶湯鍋に設けられた回転軸と、前記溶湯鍋を前記回転軸周りに回転させるシリンダとを有する溶湯供給装置において、
   前記溶湯鍋の回転角度が９０度となる手前で前記シリンダを最大まで伸長させるようにし、前記溶湯鍋の前記回転軸に、溶湯の配湯路を設け、
   前記溶湯鍋が、前記回転軸付近に曲率中心を有する断面円弧状の曲面部と、該曲面部の一端から前記曲面部の半径方向に延びた平面部とを有し、前記曲面部と前記平面部とで囲まれた断面扇形の空間に溶湯を収容可能とし、
   前記溶湯鍋の回転角度が９０度となる手前で、前記平面部が水平位置となるようにし、
   前記平面部を構成する壁面の肉厚が、外径側へ向けて少しずつ増している溶湯供給装置。
2. 前記溶湯鍋の前記回転軸を中空に形成し、前記回転軸の内孔を前記配湯路とした請求項１記載の溶湯供給装置。

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