JP5424599B2

JP5424599B2 - 金属溶湯供給装置

Info

Publication number: JP5424599B2
Application number: JP2008232525A
Authority: JP
Inventors: 悦豪松本
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: JP2010064107A

Description

本発明は、溶解炉にて溶解された金属溶湯をダイカストマシンに供給する金属溶湯供給装置に係り、特に、溶解炉から所定量の金属溶湯を汲み上げて射出スリーブに開口された給湯口内に注ぎ込むラドルの構成に関する。

ダイカストマシンには、先端部にラドルが回転可能に取り付けられるラドル搬送用リンク機構と、このラドル搬送用リンク機構を駆動してラドルを溶解炉から射出スリーブに開口された給湯口の上方まで搬送するラドル搬送用モータと、一端がラドルに連結されたラドル回転機構と、このラドル回転機構を駆動してラドルをラドル搬送用リンク機構に対して回転させ、ラドル内の金属溶湯を射出スリーブの給湯口内に注ぎ込むラドル回転用モータとを備えた金属溶湯供給装置が付設されており、各ショットサイクル毎に所定量の金属溶湯を射出スリーブの給湯口に自動的に供給するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、溶解炉から給湯口までの中間位置まではラドルを水平に保ち、中間位置からはラドルの傾斜動作を開始し、給湯位置でラドルの傾斜動作を完了するように金属溶湯供給装置を駆動して、コントローラからの注湯指令に対する即応性を高め、製品成形までのサイクルタイムを短縮化する技術が開示されている。
特許第３１１６１４７号公報

ところで、この種の金属溶湯供給装置を備えたダイカストマシンには、サイクルタイムの短縮化のほかに、射出スリーブに開口される給湯口の小型化も求められている。これは、給湯口を小型化すると、射出スリーブ内に注入可能な金属溶湯量を増加できて、射出スリーブ内における金属溶湯充填率が高められ、鋳造品への空気の巻き込みを減少できて、高品質品の鋳造が可能になるためである。即ち、図１１（ａ）に示すように、射出スリーブ１００に開口される給湯口１０１の周方向サイズが小さいほど、射出スリーブ１００内に給湯される金属溶湯のオーバーフロー位置を高くできると共に、図１１（ｂ）に示すように、射出スリーブ１００に開口される給湯口１０１の軸方向サイズが小さいほど、射出スリーブ１００内を前進する射出プランジャ１０２によって給湯口１０１が閉止されるタイミングを早めることができるので、射出プランジャ１０２の前進に伴う給湯口１０１からの金属溶湯Ｍのオーバーフローを抑制できて、射出スリーブ１００内に注入可能な金属溶湯量を増加することができ、かつ射出スリーブ内における金属溶湯の充填率を高めることができる。

しかるに、特許文献１には、給湯口を小型化するための技術が何ら開示されていないので、製品の高品質化を図ることができない。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、射出スリーブに開口される給湯口を小型化できて、射出スリーブ内に注入可能な金属溶湯量を増加可能な金属溶湯供給装置を提供することにある。

本発明は、かかる課題を解決するため、第１に、溶解炉から所定量の金属溶湯を汲み上げる汲み上げ部及び前記溶解炉から汲み上げられた金属溶湯をダイカストマシンに備えられた射出スリーブの給湯口内に注ぎ込む注ぎ口を有するラドルと、先端部に前記ラドルが回転可能に取り付けられたラドル搬送用リンク機構と、このラドル搬送用リンク機構を駆動して前記ラドルを前記溶解炉から前記給湯口の上方まで搬送するラドル搬送用モータと、一端が前記ラドルに連結されたラドル回転機構と、このラドル回転機構を駆動して前記ラドルを前記ラドル搬送用リンク機構に対して回転させ、前記ラドル内の金属溶湯を前記給湯口内に注ぎ込むラドル回転用モータとを備えた金属溶湯供給装置において、前記ラドルに形成された注ぎ口の先端部を、前記ラドル搬送用リンク機構に対する前記ラドルの回転中心位置よりも前記ラドルの汲み上げ部側に偏倚した位置であって、前記ラドルの回転中心位置と汲み上げ部との中間位置に配置するという構成にした。

従来のラドルは、特許文献１の図からも明らかなように、注ぎ口の先端部が、ラドル搬送用リンク機構に対するラドルの回転中心の近傍に配置されているものが多い。これは、ラドル搬送用リンク機構に対してラドルを回転しても、その回転中心と注ぎ口の先端部との位置関係が常に一定に保たれるため、ラドルから射出スリーブ内に供給される金属溶湯の流れを安定化しやすいためであると思われる。かかる構成によると、図９（ｃ）に示す金属溶湯の注入開始から図９（ｈ）に示す金属溶湯の注入終了に至るまでの金属溶湯の挙動を考慮した場合、金属溶湯をこぼすことなく射出スリーブ内に供給するためには、給湯口のサイズを少なくとも、注入開始時における金属溶湯の到達位置から注入終了時における金属溶湯の滴下位置であるラドルの回転中心Ｏの垂直下方までの長さＡにする必要がある。これに対して、ラドルに形成された注ぎ口の先端部を、ラドルの回転中心Ｏよりもラドルの汲み上げ部側に偏倚すると、ラドル内の金属溶湯の量を一定とし、かつラドルの回転速度を一定とした場合、図８（ｃ）に示す金属溶湯の注入開始時において、金属溶湯の到達位置を、ラドルの回転中心Ｏとラドルに形成された注ぎ口の先端部との偏倚量Ｃだけ回転中心Ｏの垂直下方側に移動することができ、かつ注入終了時における金属溶湯の滴下位置は、図８（ｈ）に示すように、注ぎ口の先端部をラドルの回転中心Ｏに配置した場合と同じになるので、給湯口のサイズをＢ＝Ａ−Ｃにすることができる。

本発明は第２に、前記第１の金属溶湯供給装置において、前記ラドル内の金属溶湯を前記給湯口内に注ぎ込む際、前記ラドル回転用モータにより前記ラドルを回転しつつ、前記ラドル搬送用モータにより前記ラドル搬送用リンク機構を駆動して、金属溶湯の注入開始時における金属溶湯の到達位置と金属溶湯の注入終了時における金属溶湯の滴下位置とを一致させるか、前記ラドル搬送用リンク機構を駆動しない場合よりも近づけるという構成にした。

かかる構成によると、ラドル内の金属溶湯を給湯口内に注ぎ込む際にラドル搬送用リンク機構を駆動して、金属溶湯の注入開始時における金属溶湯の到達位置と金属溶湯の注入終了時における金属溶湯の滴下位置とを一致させるか、ラドル搬送用リンク機構を駆動しない場合よりも近づけるので、射出スリーブに開口される給湯口のサイズをより小型化することができる。

本発明の金属溶湯供給装置は、ラドルに形成された注ぎ口の先端部を、ラドル搬送用リンク機構に対するラドルの回転中心位置よりもラドルに形成された金属溶湯の汲み上げ部側に偏倚した位置に配置するので、射出スリーブの給湯口を小型化でき、射出スリーブ内への金属溶湯の注入量及び充填率を増加できて、ダイカストマシンによって成形される成形品の高品質化を図ることができる。

以下、本発明に係る金属溶湯供給装置の一実施形態を、図１乃至図９を参照して説明する。図１は実施形態に係る金属溶湯供給装置の要部構成図、図２はラドルが金属溶湯の汲み取り位置まで回転されたときの状態を示す説明図、図３はラドルが金属溶湯の搬送位置まで回転されたときの状態を示す説明図、図４はラドルが射出スリーブ側に移動されたときの状態を示す説明図、図５はラドルが金属溶湯の注ぎ込みのために回転した状態を示す説明図、図６は実施形態に係るラドルの側面図、図７は実施形態に係るラドルの平面図、図８は実施形態に係る金属溶湯供給装置を用いた場合における金属溶湯の注ぎ込みに要する給湯口のサイズを示す説明図、図９は従来例に係る金属溶湯供給装置を用いた場合における金属溶湯の注ぎ込みに要する給湯口のサイズを示す説明図である。

図１〜図５に示すように、本実施形態に係る金属溶湯供給装置には、ダイカストマシン本体の設置現場に固設された支持フレーム１と、支持フレーム１に設けられた５節リンク機構よりなるラドル搬送用リンク機構２と、ラドル搬送用リンク機構２によって図示せぬ溶解炉と射出スリーブ４０との間を搬送されるラドル３と、ラドル搬送用リンク機構２を駆動するために支持フレーム１に搭載されたラドル搬送用モータ４と、ラドル３を回転するために支持フレーム１に搭載されたラドル回転用モータ６と、ラドル３とラドル回転用モータ６とを繋いで、ラドル回転用の回転伝達機構を構成する第１平行リンク機構１４及び第２平行リンク機構１５とが備えられている。ラドル搬送用モータ４及びラドル回転用モータ６としては、減速機構（減速ギヤ列）が一体に付設されたギヤードモータがそれぞれ用いられており、ラドル搬送用モータ４は減速ギヤ列を介して出力軸５を回転させ、ラドル回転用モータ６は減速ギヤ列を介して出力軸７を回転させるようになっている。

ラドル搬送用リンク機構２は、その一端部がラドル回転用モータ６側の出力軸７に転がり軸受けを介して回転可能に保持され、出力軸７を回転中心として回転可能な第１リンク８と、第１リンク８の他端部に転がり軸受けを介して回転可能に保持された第１支軸９に、その一端部が転がり軸受けを介して回転可能に保持された第２リンク１０と、ラドル搬送用モータ４側の出力軸５にその一端部を挿入・固着されて、ラドル搬送用モータ４の回転により、その一端部を回転中心として回転駆動される第３リンク１１と、その一端部が第２リンク１０の中間部に回転可能に連結され、その中間部に第３リンク１１の他端部が回転可能に連結された第４リンク１２と、その一端部が出力軸７と同軸であるように支持フレーム１に適宜回転保持手段を介して回転可能に保持されて、その他端部が第４リンク１２の他端部と回転可能に連結された第５リンク１３とから構成されており、第２リンク１０の他端部には、ラドル３の基端部が回転可能に保持されている。

ラドル搬送用リンク機構２は、その原動節である第３リンク１１が、ラドル搬送用モータ４によって減速機構を介して出力軸５で回転駆動されることで、他の４つのリンク８、１０、１２、１３が連携運動し、これによりラドル３の基端部（ラドル３の回転中心Ｏ）を、図１に２点鎖線で示した軌跡に沿って移動させる。

図２〜図５に示すように、第１平行リンク機構１４は、第１リンク８の一端部内に収納されて、第１リンク８の一端部に転がり軸受けを介して回転可能に保持されると共に、ラドル回転用モータ６側の出力軸７に固着された第１回転体１６と、第１リンク８内に収納されて、第１回転体１６にその一端部をそれぞれ回転可能に連結された１対の平行な第１バー状リンク１７Ａ、１７Ｂと、第１リンク８の他端部内に収納されて、第１支軸９に固着されることで第１リンク８の他端部に回転可能に保持されると共に、１対の第１バー状リンク１７Ａ、１８Ｂの他端部がそれぞれ回転可能に連結された第２回転体１８とで構成されている。

また、第２平行リンク機構１５は、第２リンク１０の一端部内に収納されて、第１支軸９に固着されることで、第２リンク１０の一端部に回転可能に保持されると共に、第２回転体１８と一体となって回転する第３回転体１９と、第２リンク１０内に収納されて、第３回転体１９にその一端部をそれぞれ回転可能に連結された１対の平行な第２バー状リンク２０Ａ、２０Ｂと、第２リンク１０の他端部内に収納されて、第２リンク１０の他端部に転がり軸受けを介して回転可能に保持された第２支軸２１に固着されることで、第２リンク１０の他端部に回転可能に保持されると共に、１対の第２バー状リンク２０Ａ、２０Ｂの他端部がそれぞれ回転可能に連結された第４回転体２２とで構成されている。

第２リンク１０の他端部に回転可能に保持された第２支軸２１には、ラドル３の基端部が固着されていて、ラドル３は、その基端部を回転中心Ｏとして第２支軸２１及び第４回転体２２と一体となって回転するようになっている。

ラドル３は、図６及び図７に示すように、カップ状に形成されており、開放端の一方側には半割り筒状の注ぎ口３１が設けられると共に、これと対向する開放端の他方側には汲み上げ部３２が設けられている。汲み上げ部３２には、表面張力による金属溶湯の盛り上がりを抑制して、溶解炉から一定量の金属溶湯を汲み上げるための爪３３が形成される。注ぎ口３１の側方には、第２リンク１０の先端部にラドル３を回転可能に取り付けるためのボス３４が形成されており、ボス３４には、ラドルの回転中心Ｏとなる第２支軸２１を挿入するための透孔３５が開設されている。注ぎ口３１の先端部３１ａは、図６に示すように、透孔３５の中心から汲み上げ部３２側に偏倚しており、透孔３５の中心と汲み上げ部３２との中間位置に配置される。

第１バー状リンク１７Ａ、１７Ｂは、第１回転体１６及び第２回転体１８に、９０°ずつ位相をずらせて取り付けられており、同様に、第２バー状リンク２０Ａ、２０Ｂは、第３回転体１９及び第４回転体２２に、９０°ずつ位相をずらせて取り付けられている。このように対をなす平行なバー状リンクを９０°位相をずらせて配設させる所以は、第１バー状リンク１７Ａ、１７Ｂ及び第２バー状リンク２０Ａ、２０Ｂの動作過程に、デッドポイントができないようにするためであり、このようにすることで、第１平行リンク機構１４及び第２平行リンク機構１５の動作を、滞りのない動作信頼性の高いものとすることができる。

第１平行リンク機構１４及び第２平行リンク機構１５からなるラドル回転用の回転伝達機構は、ラドル回転用モータ６の回転が減速されて出力される出力軸７が回転して、この出力軸７に固着された第１回転体１６が出力軸７と一体となって回転駆動されることで、対をなす第１バー状リンク１７Ａ、１７Ｂを介して第２回転体１８及び第１支軸９が回転し、これにより第３回転体１９が第１支軸９と一体となって回転することで、対をなす第２バー状リンク２０Ａ、２０Ｂを介して第４回転体２２及び第２支軸２１が回転し、第２支軸２１が回転することで、第２支軸２１と一体となってラドル３が回転する。したがって、ラドル回転用モータ６を適宜方向に適宜の回転量だけ回転させることで、ラドル３に溶解炉での金属溶湯の汲み取り姿勢をとらせたり、搬送時の移送姿勢をとらせたり、射出スリーブへの金属溶湯の注ぎ込み姿勢をとらせることができる。

以下、本実施形態に係る金属溶湯供給装置の動作を、図２〜図５を用いて説明する。金属溶湯の汲み取りに際しては、まず図２に示すように、ラドル搬送用モータ４を駆動して、ラドル３が溶解炉の上方に配置される位置までラドル搬送用リンク機構２を移動する。また、ラドル回転用モータ６を駆動して、ラドル３を図１、図３及び図４に示す搬送時の姿勢から時計方向に回転し、汲み上げ部３２が注ぎ口３１よりも所定の角度下がった図２の姿勢にする。この状態からラドル搬送用モータ４を駆動してラドル３を垂直に下降し、ラドル３を図示しない溶解炉中に浸漬する。しかる後に、再度ラドル搬送用モータ４を駆動してラドル３を垂直に上昇させ、図示しない溶解炉中からラドル３を取り出す。これにより、ラドル３内にはラドルの姿勢に応じた所定量の金属溶湯が汲み取られ、金属溶湯の計量が完了する。

金属溶湯の計量完了後、ラドル回転用モータ６を駆動して、ラドル３を反時計方向に回転し、図３に示すように、開口部が水平になった搬送時の姿勢にする。しかる後に、ラドル搬送用モータ４を駆動して、図１に２点鎖線で示す所定の経路に沿って、ラドル３を射出スリーブ４０に開口された給湯口４１の上方まで搬送する。図４に、ラドル３を給湯口４１の上方まで搬送したときの金属溶湯供給装置の状態を示す。

ラドル３の搬送時、第１リンク８は、その一端側のラドル回転用モータ６側の出力軸７を回転中心として回転し、第２リンク１０は、第１リンク８の他端側に設けた第１支軸９を回転中心として回転する。このとき、出力軸７の回転をロック状態に保てば、第１リンク８及び第２リンク１０の回転角度に関係なく、つまり、第１リンク８及び第２リンク１０の傾斜姿勢の如何にかかわらず、ラドル３の姿勢は、その時の出力軸７の回転停止位置に対応した姿勢を維持される。これは、第１平行リンク機構１４及び第２平行リンク機構１５が平行４辺形リンクの構成であるため、第１リンク８及び第２リンク１０が回転（揺動）した角度分だけ、第１バー状リンク１７Ａ、１７Ｂ及び第２バー状リンク２０Ａ、２０Ｂに連結している第２回転体１８、第３回転体１９、第４回転体２２が回転して、角度の変位を打ち消すことにより、ラドル３の姿勢を一定に保つためである。

ラドル３が給湯口４１の上方まで搬送され、かつ所定の給湯タイミングに至ったとき、ラドル回転用モータ６を駆動して、ラドル３を反時計方向に回転し、射出スリーブ４０内への金属溶湯の供給を開始する。射出スリーブ４０内への金属溶湯の供給は、図８（ａ）の状態から図８（ｈ）の状態まで、ラドル３を約９０°回転することにより行われる。本例の金属溶湯供給装置は、注ぎ口３１の先端部３１ａをラドル３の回転中心Ｏよりもラドル３の汲み上げ部３２側に偏倚したので、注ぎ口３１の先端部３１ａをラドル３の回転中心Ｏの位置にした従来例に係るラドルを備えた金属溶湯供給装置よりも、射出スリーブに開口される給湯口の開口サイズを小さくすることができる。

即ち、従来例に係るラドル３は、図９に示すように、注ぎ口３１の先端部３１ａが、ラドル搬送用リンク機構２に対するラドル３の回転中心Ｏの近傍に配置されており、射出スリーブ４０内への金属溶湯の供給は、図９（ａ）の状態から図９（ｈ）の状態まで、ラドル３を約９０°回転することにより行われる。従来例に係るラドル３は、図９（ｃ）に示す金属溶湯Ｍの注入開始時点においては、ａ点まで金属溶湯Ｍが到達し、図９（ｈ）に示す金属溶湯Ｍの注入終了時点においては、ラドル３の回転中心Ｏの垂直下方位置ｏ点に金属溶湯Ｍが滴下する。したがって、このような金属溶湯Ｍの注入開始から注入終了に至るまでの挙動を考慮した場合、金属溶湯Ｍをこぼすことなく射出スリーブ４０内に供給するためには、給湯口４１のサイズを、少なくとも注入開始時における金属溶湯Ｍの到達位置であるａ点から注入終了時における金属溶湯Ｍの滴下位置であるｏ点までの長さＡにする必要がある。これに対して、ラドル３に形成された注ぎ口３１の先端部３１ａを、ラドル３の回転中心Ｏよりもラドル３の汲み上げ部３２側に偏倚すると、ラドル３内の金属溶湯Ｍの量を一定とし、かつラドルの回転速度を一定とした場合、図８（ｃ）に示す金属溶湯Ｍの注入開始時においては、金属溶湯の到達位置を、ラドル３の回転中心Ｏとラドル３に形成された注ぎ口３１の先端部３１ａとの偏倚量Ｃだけ回転中心Ｏの垂直下方側に移動することができ、かつ注入終了時における金属溶湯Ｍの滴下位置は、図８（ｈ）に示すように、従来例に係るラドル３と同じ回転中心Ｏの垂直下方位置のｏ点になるので、給湯口４１のサイズをＢ＝Ａ−Ｃにすることができる。

よって、本例の金属溶湯供給装置から金属溶湯の供給を受けるダイカストマシンは、給湯口のサイズを小型化できて、射出スリーブ４０内に供給可能な金属溶湯量及び金属溶湯充填率を増加することができ、高品質の成形品の鋳造が可能になる。

なお、前記実施形態においては、金属溶湯の注入開始から注入終了まで、ラドル３の回転中心Ｏを一定位置に保持したが、かかる構成に代えて、図１０に示すように、金属溶湯の注入開始から注入終了まで、ラドル３の回転中心Ｏを連続的に前進させ、金属溶湯の注入開始時における金属溶湯の到達位置であるａ点と、金属溶湯の注入終了時における金属溶湯の滴下位置であるｏ点とがほぼ一致するようにすることもできる。本実施形態によれば、給湯口４１のより一層の小型化を図ることができる。

実施形態に係る金属溶湯供給装置の要部構成図である。ラドルが金属溶湯の汲み取り位置まで回転したときの状態を示す説明図である。ラドルが金属溶湯の搬送位置まで回転したときの状態を示す説明図である。ラドルが射出スリーブ側に移動されたときの状態を示す説明図である。ラドルが金属溶湯の注ぎ込みのために回転した状態を示す説明図である。実施形態に係るラドルの側面図である。実施形態に係るラドルの平面図である。実施形態に係る金属溶湯供給装置を用いた場合における金属溶湯の注ぎ込みに要する給湯口のサイズを示す説明図である。従来例に係る金属溶湯供給装置を用いた場合における金属溶湯の注ぎ込みに要する給湯口のサイズを示す説明図である。本発明に係る金属溶湯供給装置の他の実施形態を示す説明図である。給湯口を小型化することにより得られる効果を示す説明図である。

符号の説明

１支持フレーム
２ラドル搬送用リンク機構
３ラドル
４ラドル搬送用モータ
６ラドル回転用モータ
１４第１平行リンク機構
１５第２平行リンク機構
３１注ぎ口
３２汲み上げ部
３３爪
３４ボス
３５透孔
４０射出スリーブ
４１給湯口

Claims

溶解炉から所定量の金属溶湯を汲み上げる汲み上げ部及び前記溶解炉から汲み上げられた金属溶湯をダイカストマシンに備えられた射出スリーブの給湯口内に注ぎ込む注ぎ口を有するラドルと、先端部に前記ラドルが回転可能に取り付けられたラドル搬送用リンク機構と、このラドル搬送用リンク機構を駆動して前記ラドルを前記溶解炉から前記給湯口の上方まで搬送するラドル搬送用モータと、一端が前記ラドルに連結されたラドル回転機構と、このラドル回転機構を駆動して前記ラドルを前記ラドル搬送用リンク機構に対して回転させ、前記ラドル内の金属溶湯を前記給湯口内に注ぎ込むラドル回転用モータとを備えた金属溶湯供給装置において、
前記ラドルに形成された注ぎ口の先端部を、前記ラドル搬送用リンク機構に対する前記ラドルの回転中心位置よりも前記ラドルの汲み上げ部側に偏倚した位置であって、前記ラドルの回転中心位置と汲み上げ部との中間位置に配置したことを特徴とする金属溶湯供給装置。
前記ラドル内の金属溶湯を前記給湯口内に注ぎ込む際、前記ラドル回転用モータにより前記ラドルを回転しつつ、前記ラドル搬送用モータにより前記ラドル搬送用リンク機構を駆動して、金属溶湯の注入開始時における金属溶湯の到達位置と金属溶湯の注入終了時における金属溶湯の滴下位置とを一致させるか、前記ラドル搬送用リンク機構を駆動しない場合よりも近づけることを特徴とする請求項１に記載の金属溶湯供給装置。