JP5495901B2 - 遠心力鋳造装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋳鉄管等の管を遠心力鋳造する遠心力鋳造装置に関する。

従来、この種の遠心力鋳造装置としては、例えば、図７，図８に示すように、回転機８１によって回転される金枠装置８２内に溶融鋳鉄８３（以下、「溶湯８３」という）を供給して鋳鉄管を遠心力鋳造するものがある。金枠装置８２は、スリーブ８５と、スリーブ８５内に挿入された金枠本体８６とを有している。スリーブ８５は複数の金属製の支持ローラ８７により下方から回転自在に支持され、金枠本体８６はスリーブ８５と一体に回転する。

回転機８１は、モータ８８で回転駆動される駆動側プーリー８９と、スリーブ８５の外周に設けられた従動側プーリー９０と、これら両プーリー８９，９０間に巻回されたＶベルト等のベルト９１とを有している。

これによると、モータ８８で駆動側プーリー８９を回転することにより、ベルト９１を介して従動側プーリー９０が回転し、金枠装置８２（すなわちスリーブ８５と金枠本体８６）が回転する。この際、支持ローラ８７は従動回転しながら金枠装置８２を支持している。

そして、溶湯８３を金枠本体８６の入口側端部８６ａから供給し、金枠本体８６内の溶湯８３が十分に凝固して鋳鉄管が形成された後、金枠装置８２の回転を停止し、鋳鉄管を金枠本体８６の出口側端部８６ｂから引き抜く。

尚、上記のように回転している金枠装置８２を支持ローラ８７で支持する構成は例えば下記特許文献１に記載されている。

特開平１１−１７９５１０

しなしながら上記の従来形式では、金枠装置８２は、複数の金属製の支持ローラ８７上に載った状態すなわち径方向に拘束されていない状態で回転するため、金枠装置８２が振動し易いという問題がある。

また、スリーブ８５は外周面の一部８５ａが支持ローラ８７に接触しながら回転するため、スリーブ８５の一部８５ａが集中的に磨耗し、振動発生の原因となった。この対策として、スリーブ８５の一部８５ａが磨耗すると、保守点検時等において、スリーブ８５全体を新品のものに交換しているが、これでは保守点検時のコストアップを招くといった問題がある。

本発明は、金枠装置の振動を低減することが可能であり、保守点検時のコストを低減することができる遠心力鋳造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、回転機によって回転される金枠装置内に溶湯を供給して管を遠心力鋳造する遠心力鋳造装置であって、
金枠装置は軸受装置により回転自在に取付部材に保持され、
回転機は、輪体と、輪体を回転させる回転駆動装置とを有し、
金枠装置の外周面に、輪体の外周部が当接する当接部が設けられ、
輪体の少なくとも外周部は振動吸収部材からなるものである。

これによると、回転駆動装置によって輪体を回転させることにより、輪体の回転が金枠装置に伝わり、金枠装置が回転する。この際、金枠装置は軸受装置によって径方向に拘束された状態で回転するため、金枠装置が振動し難くなり、金枠装置の振動を低減することができる。

また、輪体の振動吸収部材が金枠装置の当接部に当接した状態で金枠装置が回転するため、輪体の振動は、振動吸収部材で吸収され、金枠装置側に伝わるのを防止することができる。これにより、金枠装置の振動をさらに低減することができる。

また、金枠装置は軸受装置によって径方向に拘束されているため、輪体の振動吸収部材を金枠装置の当接部に十分な力で押し付けることができ、輪体の回転がロスせず確実に金枠装置に伝えられる。

本第２発明における遠心力鋳造装置は、当接部は、金枠装置の外周面から全周にわたって径方向外向きに突出した突部であり、
輪体の外周部は突部の外周面に当接しているものである。

これによると、輪体の振動吸収部材が突部の外周面に当接した状態で、金枠装置が回転する。突部の外周面が磨耗した場合、保守点検時等において、金枠装置の突部のみを補修すればよく、金枠装置全体を新品のものに交換する必要はない。これにより、保守点検時のコストを低減することができる。

本第３発明における遠心力鋳造装置は、軸受装置は取付部材に着脱自在に取り付けられているものである。
これによると、軸受装置を取付部材から取外すことにより、容易に、軸受装置と共に金枠装置を取付部材から取外すことができる。これにより、例えば、長時間の使用によって内面が磨耗した金枠装置を新しい金枠装置に交換する場合、短時間で容易に交換できる。また、金枠装置の当接部の直径を統一しておけば、金枠装置を口径の異なる別の金枠装置と容易に取り替えることもできる。

本第４発明における遠心力鋳造装置は、金枠装置は、スリーブと、スリーブ内に挿入された金枠本体とを有し、
スリーブは金枠本体に保持され、
スリーブに、径方向に貫通する複数の貫通孔が形成され、
スリーブの内周と金枠本体の外周との間に間隙が形成され、
冷却水をスリーブの外周に散水する冷却装置が備えられ、
溶湯は金枠本体内に供給されるものである。

これによると、冷却装置で冷却水をスリーブの外周に散水しながら、スリーブと金枠本体とを一体に回転させ、溶湯を金枠本体内に注湯する。この際、スリーブと金枠本体との回転速度を高速にすることによって、冷却水がスリーブの外周で弾き飛ばされ、貫通孔を通じて金枠本体の外面に達する冷却水の量が減少する。したがって、鋳込み初期において、金枠本体内に注湯された溶湯が急激に凝固することは防止され、溶湯が金枠本体内に十分且つ均一に拡散分布するため、鋳鉄管の肉厚に偏肉が生じるのを防止することができる。

その後、溶湯の凝固が進めば、スリーブと金枠本体との回転速度を次第に低下させる。これにより、スリーブの外周で弾き飛ばされる冷却水の量が減少し、貫通孔を通じて金枠本体の外面に達する冷却水の量が次第に増加し、金枠本体の冷却が自動的に促進され、製造における管理が容易になる。そして、金枠本体内の溶湯が取出可能な硬さまで凝固すれば、スリーブと金枠本体との回転を停止し、鋳造された管を金枠本体内から引き抜く。

以上のように、本発明によると、金枠装置の振動を低減することが可能であり、保守点検時のコストを低減することができる。また、例えば、長時間の使用により内面が磨耗した金枠装置を、短時間で容易に、新しい金枠装置と交換することができる。さらに、金枠装置を口径の異なる別の金枠装置と容易に取り替えることもできる。

本発明の実施の形態における遠心力鋳造装置の側面図であり、傾動フレームを水平にした状態を示す。 同、遠心力鋳造装置の金枠装置の断面図である。 上記図２におけるＸ−Ｘ矢視図である。 上記図３におけるＸ−Ｘ矢視図である。 同、遠心力鋳造装置の回転機の一部切欠き側面図である。 同、遠心力鋳造装置の側面図であり、傾動フレームを所定の傾斜角度に傾斜させた状態を示す。 従来の遠心力鋳造装置の断面図である。 上記図７におけるＸ−Ｘ矢視図である。

以下に、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１〜図３に示すように、１は、端部に受口と挿口とを備えた鋳鉄管２を遠心力鋳造する遠心力鋳造装置である。遠心力鋳造装置１は、回転自在な金枠装置１０と、金枠装置１０を冷却する冷却装置１１と、金枠装置１０を回転させる回転機１２と、金枠装置１０内に溶湯１３（溶融鋳鉄）を供給する鋳込み装置１４と、傾動フレーム１５と、傾動フレーム１５を傾動させる傾動装置１６と、床に固定されたベースフレーム１７とを備えている。

金枠装置１０は、金属製で円筒状のスリーブ２０と、スリーブ２０内に挿入された円管状の金枠本体１９とを有している。尚、溶湯１３は鋳込み装置１４からスリーブ２０と一体に回転している金枠本体１９の鋳込側端部１９ａ内に供給され、金枠本体１９内の溶湯１３が十分に凝固して鋳鉄管２が形成された後、この鋳鉄管２が金枠本体１９の引抜側端部１９ｂから引抜かれる。尚、金枠本体１９の引抜側端部１９ｂには、コアリング２１が着脱自在に嵌め込まれている。

尚、金枠本体１９の引抜側端部１９ｂには、必要に応じて、鋳鉄管２の受口の内面形状を形成するためのコア（砂型中子）をコアリング２１と共に装着してもよい。以下では、コアリング２１のみを装着した場合について説明する。

スリーブ２０は、径方向に貫通した複数のボルト２３を金枠本体１９の外周に均等に当接させることにより、金枠本体１９に同心状に保持されている。スリーブ２０には、径方向（内外周面）に貫通する複数の貫通孔２４が形成されている。また、金枠本体１９の外周面とスリーブ２０の内周面との間には所定の間隙２５が全周にわたり形成されている。

スリーブ２０は軸受装置２７により回転自在に取付フレーム２９（取付部材の一例）に保持されている。軸受装置２７は、スリーブ２０の両端部に外嵌されたベアリング３０と、ベアリング３０を収納するベアリングケース３１とを有している。両ベアリングケース３１はそれぞれ、複数のボルト３２とナット３３とにより、取付フレーム２９に着脱自在に取り付けられている。

冷却装置１１は、冷却水３５を金枠装置１０の上方からスリーブ２０の外周に散水する給水管３６からなる。給水管３６は柔軟なホース（図示省略）等を介して給水ポンプ（図示省略）に接続されている。取付フレーム２９には、スリーブ２０の上方と両側方とを覆うカバー３７がボルト４５，ナット４６により着脱自在に取り付けられている。給水管３６は、カバー３７内に配設され、カバー３７により支持されている。

図３〜図５に示すように、回転機１２は、取付フレーム２９に設けられた回転自在な輪体３９と、輪体３９を回転させるブレーキ付モータ４０（回転駆動装置の一例）とを有している。輪体３９は、金属製で円盤状のホイール４１と、ホイール４１の外周に設けられたゴム製のタイヤ４２（振動吸収部材の一例）とを有している。ホイール４１には回転軸４３が挿通され、ホイール４１は回転軸４３に一体的に連結され、回転軸４３はピロー形ユニット４４により回転自在に取付フレーム２９上に支持され、回転軸４３の一端はモータ４０に接続されている。尚、回転軸４３の軸心と金枠装置１０の軸心とが平行になるように配置されている。また、タイヤ４２は内部に中空部４８を有しており、中空部４８には所定圧の空気が充填されている。

図２〜図４に示すように、スリーブ２０の長手方向における中央部には、外周面から径方向外向きに突出する金属製の突部４７（当接部の一例）が全周にわたり設けられている。突部４７は、径方向の断面がＴ形状であり、スリーブ２０の外周を囲むように形成された円筒部４７ａと、円筒部４７ａの内周面とスリーブ２０の外周面との間に形成された円板部４７ｂとを有している。輪体３９のタイヤ４２（輪体の外周部の一例）は突部４７の円筒部４７ａの外周面に押し付けられた状態で当接している。尚、取付フレーム２９は傾動フレーム１５に取付けられている。

図１に示すように、鋳込み装置１４は、傾動フレーム１５上を金枠装置１０の長手方向（前後方向）に移動自在な台車４９と、台車４９を移動させるモータ等からなる移動装置５０と、溶湯１３を貯留する取鍋５１と、溶湯１３を金枠装置１０の金枠本体１９の鋳込側端部１９ａ内へ注入する注湯口５２と、取鍋５１内の溶湯１３を注湯口５２に導くシュート５３と、取鍋５１を傾ける傾動用シリンダ５４とを備えている。

金枠装置１０と冷却装置１１と回転機１２と鋳込み装置１４とは傾動フレーム１５上に設けられている。
傾動フレーム１５の後端部とベースフレーム１７とにはそれぞれピロー型軸受ユニット５７が設けられており、これらピロー型軸受ユニット５７には旋回軸５８が左右方向から挿通されている。これにより、傾動フレーム１５は、旋回軸５８を中心にして、上下方向へ傾動自在である。

また、傾動装置１６にはスクリュージャッキが使用されており、ジャッキ本体がベースフレーム１７側に設けられ、ラムの先端が傾動フレーム１５に設けられた立フレーム１５ａに連結されている。

また、遠心力鋳造装置１には、鋳込み装置１４から金枠本体１９内に供給された溶湯１３が引抜側端部１９ｂに到達したことを検出する検出装置５９が設けられている。尚、検出装置５９としては、溶湯１３がある場所に到達したことを検出する光電スイッチ式のもの、又は、取鍋５１の傾動用シリンダ５４の起動開始時を基点とするタイマー式のもの等が使用される。或は、光電スイッチ式とタイマー式とを組み合わせたもので、光電スイッチ式のもので検出した時点をタイマー式のものの基点としてもよい。

図１に示すように、遠心力鋳造装置１の後方すなわち金枠装置１０の後方には、金枠本体１９内で鋳造された鋳鉄管２を引抜側端部１９ｂから引き抜く引抜装置６０が設置されている。

以下、上記構成における作用を説明する。
モータ４０によって輪体３９を回転させることにより、輪体３９の回転が金枠装置１０の突部４７を介してスリーブ２０に伝わり、スリーブ２０と金枠本体１９とが一体になって回転する。この際、スリーブ２０は軸受装置２７によって径方向に拘束された状態で回転するため、金枠装置１０が振動し難くなり、金枠装置１０の振動を低減することができる。

また、図３，図４に示すように、輪体３９のタイヤ４２がスリーブ２０の突部４７の外周面に当接して押付けられた状態で金枠装置１０が回転するため、回転している輪体３９の振動がタイヤ４２で吸収され、輪体３９の振動が金枠装置１０側に伝わるのを防止することができる。これにより、金枠装置１０の振動をさらに低減することができる。

また、金枠装置１０は軸受装置２７によって径方向に拘束されているため、タイヤ４２を突部４７に十分な力で押し付けることができ、輪体３９の回転がロスせず確実に金枠装置１０に伝えられる。

鋳鉄管２を鋳造する際、鋳込み初期において、図６に示すように、傾動装置１６を作動して傾動フレーム１５を水平面に対して所定の傾斜角度Ａに傾斜させることにより、金枠装置１０と冷却装置１１と回転機１２と鋳込み装置１４とが傾動フレーム１５と共に傾斜する。

この状態で、上記のように金枠装置１０（すなわち金枠本体１９とスリーブ２０）を回転させ、図６の仮想線で示すように、鋳込み装置１４の台車４９を金枠装置１０に向けて移動し、注湯口５２を金枠本体１９の鋳込側端部１９ａに挿入し、傾動用シリンダ５４を作動して取鍋５１を傾ける。これにより、取鍋５１内の溶湯１３が、シュート５３を流れ、注湯口５２から金枠本体１９の鋳込側端部１９ａに供給され、鋳込側端部１９ａから引抜側端部１９ｂに向って流れる。この際、金枠装置１０は傾動フレーム１５と共に所定の傾斜角度Ａで傾斜しているため、溶湯１３は金枠本体１９の鋳込側端部１９ａから引抜側端部１９ｂにわたって確実に流れる。

検出装置５９が溶湯１３を検出すると、傾動装置１６が作動し、傾動フレーム１５の傾斜角度が所定の傾斜角度Ａから次第に小さくなるように傾動フレーム１５を傾動させ、鋳込み終盤において、図１に示すように、傾動フレーム１５の傾斜角度を０°すなわち傾動フレーム１５を水平に戻す。

これにより、金枠装置１０と冷却装置１１と回転機１２と鋳込み装置１４とが傾動フレーム１５と共に水平になり、鋳鉄管２の一端部（鋳込側端部）の厚さが薄くなるとともに他端部（引抜側端部）の厚さが分厚くなるといった管厚の不均一が解消され、管厚を精度良く均一にすることができる。

上記のようにして所定重量の溶湯１３を鋳込んだ後、傾動用シリンダ５４を作動して取鍋５１の傾斜を元に戻し、取鍋５１から金枠本体１９への溶湯１３の供給を停止する。尚、所定重量の溶湯１３を鋳込んだことを検出する方法としては、取鍋５１の傾動開始からの経過時間をタイマー（図示せず）で検出する方法や、或は、予め取鍋５１内に所定重量の溶湯１３を注いでおき、取鍋５１が空になる角度まで傾動する方法など、適宜の方法を用いればよい。

金枠本体１９内の溶湯１３が凝固した後、回転機１２のモータ４０を停止して金枠装置１０の回転を停止させる。その後、コアリング２１を金枠本体１９の引抜側端部１９ｂ内から取外し、引抜装置６０を作動して、鋳造された鋳鉄管２を金枠本体１９の引抜側端部１９ｂから後方へ引き抜く。

尚、金枠本体１９内への溶湯１３の供給が完了した後、適宜のタイミングで、図１の実線で示すように、鋳込み装置１４の台車４９を傾動装置１６に向けて移動し、注湯口５２を金枠本体１９の鋳込側端部１９ａから脱抜する。

また、上記のような鋳造工程において、下記のように冷却装置１１によって金枠装置１０を冷却する。
鋳込み初期において、図２に示すように、冷却水３５を給水管３６からスリーブ２０の外周に散水しながら、金枠装置１０の回転速度を高速にすることにより、冷却水３５がスリーブ２０の外周で弾き飛ばされ、貫通孔２４を通じて金枠本体１９の外面に達する冷却水３５の量が減少する。したがって、金枠本体１９内に注湯された溶湯１３が急激に凝固することは防止され、溶湯１３が金枠本体１９内に十分且つ均一に拡散分布するため、鋳鉄管２の肉厚に偏肉が生じるのを防止することができる。

その後、溶湯１３の凝固が進めば、傾動フレーム１５の傾斜角度を所定の傾斜角度Ａから次第に小さくするとともに、金枠装置１０の回転速度を次第に低下させる。これにより、スリーブ２０の外周で弾き飛ばされる冷却水３５の量が減少し、貫通孔２４を通じて金枠本体１９の外面に達する冷却水３５の量が次第に増加し、金枠本体１９の冷却が自動的に促進され、製造における管理が容易になる。

また、ナット４６を外して、カバー３７を取付フレーム２９から取外し、ナット３３を取外すことにより、金枠装置１０を両軸受装置２７と共に取付フレーム２９から容易に取外すことができる。これにより、例えば、長時間の使用によって内面が磨耗した金枠本体１９を有する金枠装置１０を新しい金枠本体１９を有する金枠装置１０に交換する場合、短時間で容易に交換できる。また、口径の異なる複数種類の金枠装置１０の突部４７の外径（直径）を統一しておけば、金枠装置１０を口径の異なる別の金枠装置１０と容易に取替えることもできる。

また、金枠装置１０の突部４７の外周面が磨耗した場合、保守点検時等において、上記のようにして金枠装置１０を両軸受装置２７と共に取付フレーム２９から取外し、突部４７のみを補修すればよく、金枠装置１０全体又はスリーブ２０全体を新品のものに交換する必要はない。これにより、保守点検時のコストを低減することができる。

上記実施の形態では、金枠本体１９とスリーブ２０とを有する金枠装置１０を示したが、スリーブ２０を有さず、金枠本体１９のみを有する金枠装置１０であってもよい。この場合、突部４７は金枠本体１９の外周面から径方向外向きに突出して設けられる。

上記実施の形態では、輪体３９は外周部にゴム製のタイヤ４２を有しているが、輪体３９全体をゴム等の弾性体で形成してもよい。また、タイヤ４２は内部に中空部４８を有しているが、中空部４８が形成されていないゴム製のリングでもよい。また、ゴム以外の弾性体であってもよい。

上記実施の形態では、検出装置５９を、光電スイッチ式のものとし、金枠本体１９の引抜側に設けた例を示したが、溶湯１３の通過（或は到達）を検出する場所は取鍋５１の出口から金枠本体１９の引抜側までの間であれば、どこに設けてもよい。

上記実施の形態では、管の一例として鋳鉄管２を挙げたが、鋳鉄以外の材料であってもよい。また、溶湯として溶融鋳鉄を挙げたが、鋳鉄以外の材料であってもよい。

１ 遠心力鋳造装置
２ 鋳鉄管
１０ 金枠装置
１１ 冷却装置
１２ 回転機
１３ 溶湯
１９ 金枠本体
２０ スリーブ
２４ 貫通孔
２５ 間隙
２７ 軸受装置
２９ 取付フレーム（取付部材）
３５ 冷却水
３９ 輪体
４０ モータ（回転駆動装置）
４２ タイヤ（振動吸収部材）
４７ 突部（当接部）

Claims (4)

1. 回転機によって回転される金枠装置内に溶湯を供給して管を遠心力鋳造する遠心力鋳造装置であって、
   金枠装置は軸受装置により回転自在に取付部材に保持され、
   回転機は、輪体と、輪体を回転させる回転駆動装置とを有し、
   金枠装置の外周面に、輪体の外周部が当接する当接部が設けられ、
   輪体の少なくとも外周部は振動吸収部材からなることを特徴とする遠心力鋳造装置。
2. 当接部は、金枠装置の外周面から全周にわたって径方向外向きに突出した突部であり、
   輪体の外周部は突部の外周面に当接していることを特徴とする請求項１記載の遠心力鋳造装置。
3. 軸受装置は取付部材に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の遠心力鋳造装置。
4. 金枠装置は、スリーブと、スリーブ内に挿入された金枠本体とを有し、
   スリーブは金枠本体に保持され、
   スリーブに、径方向に貫通する複数の貫通孔が形成され、
   スリーブの内周と金枠本体の外周との間に間隙が形成され、
   冷却水をスリーブの外周に散水する冷却装置が備えられ、
   溶湯は金枠本体内に供給されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の遠心力鋳造装置。

Images