JP5627127B2 - 自動注湯機への溶湯供給方法およびその設備 - Google Patents

Description

本発明は、自動注湯機への溶湯供給方法およびその設備に係り、より詳しくは、高速鋳型造型機で造型された鋳型数の情報と、予定された鋳型数にしたがって、自動注湯機の注湯情報および溶解炉からの溶湯情報をもとにして、自動注湯機に溶湯を供給するのに好適な方法およびその設備に関する。

従来、自動注湯機を用いた鋳造設備の一つとして、複数の造型枠を列状に搬送する枠体搬送装置と、造型枠に掛堰を装着する掛堰移動装置と、造型枠に溶湯を注湯する注湯取鍋を有する注湯台車装置と、注湯取鍋に供給する溶湯を適温に保持して貯留する保持炉と、注湯取鍋に合金成分材を投入する合金成分材投入装置と、各装置を制御する制御装置とを備え、注湯台車装置は、合金成分材投入装置から合金成分材を受け取る合金成分材投入位置と、保持炉から溶湯を受け取る溶湯投入位置と、枠体搬送装置上の造型枠に注湯する注湯位置とに亘って巡回移動する機能を有する構成としたものがある（例えば、特許文献１）。

特許文献１ ： 特開平１１−２０７４５８号公報

ところで、上記のように構成された従来の鋳造設備を、造型タクトが例えば数秒から数十秒と短い高速の鋳型造型機に適用すると、鋳型造型の高速化に伴って溶解炉の原料の溶解時間が短くなり、しかも、溶湯の温度管理上、取鍋内の溶湯量を多くする必要がある。また、鋳型造型機から鋳型内蔵の鋳枠が列状に送り出されて構成された造型鋳型ラインにおける注湯待ち鋳型の数が多くなり、しかも、鋳型に注湯すべき溶湯の材質と合致する溶湯を注湯取鍋に適確に貯留しておくことが困難なため、取鍋の溶湯が余って廃棄することさえある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、高速鋳型造型機の鋳型造型速度に対応することが可能な上に、注湯取鍋の溶湯の材質と鋳型に注湯するそれとが合致する溶湯を自動注湯機に適確に供給可能な自動注湯機への溶湯供給方法およびその設備を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明における自動注湯機への溶湯供給方法は、溶解炉から自動注湯機の注湯取鍋に溶湯を供給する方法であって、溶解炉と注湯取鍋とを溶湯について連結する処理取鍋に所要量の合金成分材を投入したのち、処理取鍋に溶解炉から溶湯を供給し、供給された溶湯を貯留した処理取鍋を待機させる工程と、自動注湯機から取り外した注湯取鍋を、待機中の処理取鍋まで移動させる工程と、待機中の処理取鍋から注湯取鍋に溶湯を空ける工程と、溶湯を注湯された注湯取鍋を自動注湯機に取り付ける工程と、を含むことを特徴とする。

本発明は、溶解炉と注湯取鍋とを溶湯について連結する処理取鍋に所要量の合金成分材を投入したのち処理取鍋に溶解炉から溶湯を供給し、供給された溶湯を貯留した処理取鍋を待機させる工程と、自動注湯機から取り外した注湯取鍋を待機中の処理取鍋まで移動させる工程と、待機中の処理取鍋から注湯取鍋に溶湯を空ける工程と、溶湯を注湯された注湯取鍋を自動注湯機に取り付ける工程と、を含むから，待機中の処理取鍋から注湯取鍋に所要量の溶湯を適確に供給することができ、高速鋳型造型機の鋳型造型速度に対応させることが可能な上に、注湯取鍋の溶湯の材質と鋳型に注湯するそれとが合致する溶湯を自動注湯機に短時間に供給することが可能になるなどの優れた効果を奏する。

本発明を適用した鋳造設備の一実施例を示す平面図である。 図１の鋳造設備における主要部の装置である処理取鍋搬送台車の正面図である。 図１の鋳造設備における主要部の装置である合金成分材投入装置の側面図である。 図１の鋳造設備における主要部の装置である自動注湯機の正面図である。 図１の鋳造設備における主要部の装置である第１溶湯取鍋搬送台車の正面図である。 図１の鋳造設備における主要部の装置である第２溶湯取鍋搬送台車の左側面図である。

以下、本発明を適用した鋳造設備の一実施例について図１〜図６に基づき詳細に説明する。図１に示すように、本鋳造設備は、合金成分材投入装置４と共に造型鋳型ライン７と平行に左右方向に一列に並べて設置された複数の溶解炉１・１と、各溶解炉１から溶湯を受け入れ一時的に貯留する処理取鍋２を各溶解炉１の位置に搬入・搬出する処理取鍋搬送台車３と、左端の溶解炉１に隣接して設置されて処理取鍋２に合金成分材を投入する合金成分材投入装置４と、鋳型造型機５から鋳型内蔵の鋳枠６が列状に送り出されて構成された造型鋳型ライン７と、造型鋳型ライン７の鋳枠６群に同調して移動可能でありかつ注湯取鍋８を備えて鋳型に自動注湯を行う自動注湯機９と、注湯取鍋８を造型鋳型ライン７に沿って搬送可能な第１溶湯取鍋搬送台車１０と、注湯取鍋８を処理取鍋搬送台車３と第１溶湯取鍋搬送台車１０との間を往復搬送する第２溶湯取鍋搬送台車１１と、各装置をそれぞれ制御する制御手段（図示せず）と、で構成してある。
なお、各種の装置は、溶解炉１群の熱から作業者を保護するため、溶解炉１群から引き離して設置してある。

そして、図２に示すように、処理取鍋搬送台車３は、台車本体１２に車輪駆動機構１３が設けてあって、車輪駆動機構１３の駆動により、図１において、合金成分材投入装置４および溶解炉１群の前方位置に敷設した第１レール１４上を走行可能になっている。また、図２に示すように、処理取鍋搬送台車３においては、処理取鍋２は、台車本体１２に設けた昇降機構１５に装着してあって昇降可能であり、かつ、昇降機構１５に装着した傾動機構１６によって傾動可能になっている。さらに、処理取鍋２内の溶湯重量は台車本体１２に装着した重量計量機構１７によって計量可能になっている。

また、図３に示すように、合金成分材投入装置４においては、４種の合金成分材をそれぞれ収納した４個のホッパ１８・１８が設けてあり、各ホッパ１８の下端の排出口には重量計量機構１９が、また重量計量機構１９の下面には開閉機構２０がそれぞれ装着してある。また、４個の開閉機構２０・２０の真下にはこれらに沿って延びるベルトコンベア２１が配設してあり、ベルトコンベア２１の左端の搬出位置には合金成分材投入機構２２が配設してある。

また、図４に示すように、自動注湯機９には、走行台車２３と、走行台車２３に装着されて走行台車２３の車輪を駆動する車輪駆動機構２４と、走行台車２３に装着されかつ着脱可能にして載置された注湯取鍋８を昇降可能な昇降機構２５と、昇降機構２５に装着されて注湯取鍋８を傾動可能な傾動機構２６と、走行台車２３に装着されて昇降機構２５および傾動機構２６を前後方向へ移動可能な前後移動機構２７と、走行台車２３に装着されて注湯取鍋８を前後に移動させる駆動ローラ機構２８と、走行台車２３に装着されて注湯取鍋８内の溶湯重量の計量が可能な重量計量機構２９と、造型鋳型ライン７の鋳枠６に対する位置を検出する位置検出機構３０とが設けてある。そして、自動注湯機９は車輪駆動機構２４の駆動により、図１において、造型鋳型ライン７に沿って敷設されたレール３１を介して走行可能になっている。

また、図５に示すように、第１溶湯取鍋搬送台車１０は、台車本体３２に車輪駆動機構３３が設けてあって、車輪駆動機構３３の駆動により、図１において、自動注湯機９群の背後位置にこれに沿って敷設された第２レール３４上を走行可能になっている。
また、図５に示すように、台車本体３２に装着した駆動ローラ３５の駆動によって注湯取鍋８を前後方向へ移動可能になっている。

また、図６に示すように、第２溶湯取鍋搬送台車１１は、台車本体３６に車輪駆動機構３７が設けてあって、車輪駆動機構３７の駆動により、図１において、処理取鍋搬送台車３と第１溶湯取鍋搬送台車１０とを繋ぐようにして第１レール１４と第２レール３４との間にこれらと直交して敷設された第３レール３８上を走行可能になっている。そして、注湯取鍋８は、台車本体３６に装着した駆動ローラ３９上に着脱可能にして載せられ、かつ駆動ローラ３９の駆動によって注湯取鍋８を第３レール３８の延びる方向へ往復移動が可能になっている。これにより、第２溶湯取鍋搬送台車１１は、処理取鍋搬送台車３と第１溶湯取鍋搬送台車１０との間を往復移動して空の注湯取鍋８を処理取鍋搬送台車３位置に搬送するとともに、溶湯が注湯された注湯取鍋８を処理取鍋搬送台車３位置から第１溶湯取鍋搬送台車１０位置まで搬送することができるようになっている。

このように構成したものは、合金成分材投入装置４の重量計量機構１９および開閉機構２０をそれぞれ作動させて所要量の合金成分材をベルトコンベア２１に落下させたのち、合金成分材投入機構２２によって合金成分材を処理取鍋２に投入し、続いて、合金成分材を投入した処理取鍋２を処理取鍋搬送台車３によって溶解炉１位置まで移動させて、合金成分材の溶湯に対する成分比率を精確にすべく、予め受信している供給溶湯量を、処理取鍋搬送台車３の重量計量機構１７の管理の下に、溶解炉１から処理取鍋２に供給する。そして供給された溶湯を貯留した処理取鍋２を第３レール３８と対応する位置まで処理取鍋搬送台車３によって搬送して待機させる。

こうして、溶解炉１から処理取鍋２に溶湯を供給している間に、２台の自動注湯機９・９によって造型鋳型ライン７の２個の鋳型にそれぞれ注湯する。
すなわち、各自動注湯機９は、位置検出機構３０の検出結果に基づき、相対向する鋳型に注湯すべき溶湯の材質、鋳込み量を読み込み、注湯すべき溶湯の材質と注湯取鍋８内のそれとが合致していることを確認したのち、重量計量機構２９の管理の下に、昇降機構２５、傾動機構２６および前後移動機構２７を連動させて、注湯取鍋８から鋳型に鋳込み量を注湯する。こうして注湯を繰り返して、注湯取鍋８内の残留している溶湯量が１個の鋳型の鋳込み量未満になった時点で、その注湯取鍋８は注湯完了とみなす。

注湯取鍋８が注湯完了の状態になると、昇降機構２５によって注湯完了の注湯取鍋８を下降させて駆動ローラ機構２８上に載せ、続いて、注湯完了の注湯取鍋８を、駆動ローラ機構２８および第１溶湯取鍋搬送台車１０の駆動ローラ３５の連動によって、自動注湯機９から第１溶湯取鍋搬送台車１０に移し替える。次いで、注湯完了の注湯取鍋８を第１溶湯取鍋搬送台車１０によって第３レール３８と対向する位置（第３レール３８と最近接する位置）まで搬送し、続いて、駆動ローラ３５および第２溶湯取鍋搬送台車１１の駆動ローラ３９の連動により、注湯完了の注湯取鍋８を第１溶湯取鍋搬送台車１０から第２溶湯取鍋搬送台車１１に移し替えたのち、注湯完了の注湯取鍋８を第２溶湯取鍋搬送台車１１により処理取鍋搬送台車３の待機位置まで搬送する。

次いで、処理取鍋搬送台車３の重量計量機構１７の管理の下に、処理取鍋搬送台車３の傾動機構１６によって処理取鍋２を傾動させて処理取鍋２の溶湯を注湯完了の注湯取鍋８に空け、続いて、溶湯を供給された注湯取鍋８を第２溶湯取鍋搬送台車１１により、第１溶湯取鍋搬送台車１０が待機している位置まで戻す。次いで、溶湯を供給された注湯取鍋８を、駆動ローラ３９・３５の連動により、第２溶湯取鍋搬送台車１１から第１溶湯取鍋搬送台車１０に移し替え、続いて、注湯取鍋８を駆動ローラ３５・２８の連動により、第１溶湯取鍋搬送台車１０から自動注湯機９に移し替え、その後、同様にして自動注湯機９から造型鋳型ライン７の鋳型に注湯する。

こうして、１台の自動注湯機９で鋳型に注湯を行っている間、他の１台の自動注湯機９に溶湯を供給するため、制御手段において、次の回路によって演算などの工程を行う。すなわち、処理取鍋２の溶湯を注湯完了の注湯取鍋８に空け終えた時点で、注湯中の他方の自動注湯機９の注湯取鍋８内に残留している溶湯が鋳込み可能な鋳型数と、処理取鍋２から注湯完了の注湯取鍋８に空けられた溶湯が鋳込み可能な鋳型数とを演算する回路によって注湯取鍋８内に残留している溶湯が鋳込み可能な鋳型数と、処理取鍋２から注湯完了の注湯取鍋８に空けられた溶湯が鋳込み可能な鋳型数とを演算し、こうして演算した２つの鋳込み可能な鋳型数を足し算して鋳込み可能な総鋳型数を求める回路によって鋳込み可能な総鋳型数を求める。次いで、この鋳込み可能な総鋳型数が造型鋳型ライン７上の未注湯の鋳型数を超えるか否かを判定する回路によって鋳型数を越えるか否かを判定し、総鋳型数が未注湯の鋳型数以内ならば、総鋳込み量と造型鋳型ライン７上の未注湯の鋳型数とから、溶解炉１から注湯完了の処理取鍋２に供給すべき溶湯量を演算する回路によって供給すべき溶湯量を演算し、この演算結果に基づき、合金成分材投入装置４から注湯完了の処理取鍋２に供給すべき４種の合金成分材の目標値を決定する回路によって目標値を決定し、この目標値を合金成分材投入装置４の制御装置に送信する。また、溶湯量目標値も処理取鍋搬送台車３の制御装置に送信する。

また、造型鋳型ライン７上の未注湯の鋳型に注湯する溶湯に材質の変更があるか否かを判定する回路によって材質の変更があるか否かを判定し、変更がある場合には、材質変更時点までの総鋳込み量を再演算し、かつ、予定した最低総鋳込み量を超えていることを確認して、４種の合金成分材の目標値を決定する回路によって目標値を決定する。
なお、総鋳込み量が予定の最低総鋳込み量未満の場合には、溶湯を処理取鍋２から注湯取鍋８に空ける工程を停止する回路によって溶湯を処理取鍋２から注湯取鍋８に空ける工程を停止する。

他方、上述の鋳込み可能な総鋳型数が造型鋳型ライン７上の未注湯の鋳型数を超えた場合には、予定鋳型数の次回分に係る溶湯の材質が、注湯中のそれと同一か否か判定する回路によって注湯中のそれと同一か否かを判定する。
予定鋳型数の次回分の溶湯材質が注湯中のそれと同一の場合には、鋳込み量と造型鋳型ライン７上の未注湯の鋳型数とから注湯取鍋８の容量以下の溶湯量を演算する回路によって注湯取鍋８の容量以下の溶湯量を演算し、かつ、この演算結果に基づき、合金成分材投入装置４から空の処理取鍋２に供給すべき４種の合金成分材の計量値を決定する回路によって４種の合金成分材の計量値を決定する。
なお、本明細書、図面における合金成分材投入装置では４種の合金成分材を収納した４個のホッパが設けてあるが、合金成分材は４種に限らず必要に応じてその種類を増減することができ、それに対応してホッパ数を適宜調整することができる。

また、予定鋳型数の次回分の溶湯材質が注湯中のそれと相違する場合には、予定の最低総鋳込み量を超えることを確認して、４種の合金成分材の目標値を決定する回路によって目標値を決定する。
なお、総鋳込み量が予定の総鋳込み量以内の場合には、溶湯を処理取鍋２から注湯取鍋８に空ける工程を停止する回路によって注湯取鍋８に空ける工程を停止する。

なお、上述の実施例では、自動注湯機９を２台設けたが、注湯領域が長くとれ、同期注湯などで注湯時間に余裕がある場合は、自動注湯機を１台にしてもよい。

この出願は、日本国で２００９年６月１６日に出願された特願２００９−１４２９８６号及び２０１０年１月８日に出願された特願２０１０−００３１４９号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。
また、本発明は本明細書の詳細な説明により更に完全に理解できるであろう。しかしながら、詳細な説明および特定の実施例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、当業者にとって明らかだからである。
出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
本明細書あるいは請求の範囲の記載において、名詞及び同様な指示語の使用は、特に指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、単数および複数の両方を含むものと解釈すべきである。本明細書中で提供されたいずれの例示または例示的な用語（例えば、「等」）の使用も、単に本発明を説明し易くするという意図であるに過ぎず、特に請求の範囲に記載しない限り本発明の範囲に制限を加えるものではない。

１ 溶解炉
２ 処理取鍋
３ 処理取鍋搬送台車
４ 合金成分材投入装置
７ 造型鋳型ライン
８ 注湯取鍋
９ 自動注湯機
１０ 第１溶湯取鍋搬送台車
１１ 第２溶湯取鍋搬送台車

Claims (11)

1. 列状に送り出された鋳型に、着脱可能な注湯取鍋を有する自動注湯機により該注湯取鍋から注湯を行うとともに、該注湯取鍋に溶湯を供給する位置から該注湯取鍋を自動注湯機に着脱する位置まで該注湯取鍋を搬送する鋳造設備であって、
   前記注湯取鍋を搬送する搬送機構と、
   前記搬送機構で搬送された前記注湯取鍋を装着し、前記注湯取鍋から前記鋳型に注湯を行う自動注湯機とを備え、
   前記自動注湯機は、
   前記列状に送り出された鋳型に沿って走行される走行台車と、
   前記走行台車を駆動する駆動機構と、
   前記走行台車に装着されるとともに、前記注湯取鍋を昇降可能な昇降機構と、
   前記昇降機構に装着されて前記注湯取鍋を傾動可能な傾動機構と、
   前記走行台車に装着されて前記昇降機構および前記傾動機構を前記走行台車の走行方向と直交する方向へ移動可能な前後移動機構とを有する鋳造設備。
2. 前記搬送機構は、前記列状に送り出される鋳型に沿って前記注湯取鍋を搬送する第１溶湯取鍋搬送台車と、
   前記注湯取鍋に溶湯を供給する位置と、前記第１溶湯取鍋搬送台車へ前記注湯取鍋を受け渡す位置との間で、前記注湯取鍋を搬送する第２溶湯取鍋搬送台車とを有する請求項１記載の鋳造設備。
3. 溶解炉から溶湯を処理取鍋で受け入れ、該処理取鍋から溶湯を注湯取鍋に供給するとともに、該注湯取鍋を自動注湯機まで搬送し、該自動注湯機が鋳型に注湯を行う、鋳造設備であって、
   前記溶解炉からの溶湯を受け入れ貯留する処理取鍋と、
   前記溶解炉から溶湯を受け入れる位置と前記注湯取鍋に溶湯を供給する位置との間で、前記処理取鍋を搬送する処理取鍋搬送台車と、
   前記注湯取鍋を鋳型造型機から列状に送り出された鋳型に沿って搬送する第１溶湯取鍋搬送台車と、
   前記処理取鍋から前記注湯取鍋に溶湯が供給される位置と、前記第１溶湯取鍋搬送台車へ前記注湯取鍋を受け渡す位置との間で、前記注湯取鍋を搬送する第２溶湯取鍋搬送台車と、
   前記処理取鍋搬送台車で搬送された前記処理取鍋から溶湯が注湯され、前記第１及び第２溶湯取鍋搬送台車から着脱可能である前記注湯取鍋を有し、前記鋳型造型機から列状に送り出された鋳型に前記注湯取鍋から注湯を行う自動注湯機とを備え、
   前記自動注湯機は、
   前記列状に送り出された鋳型に沿って走行される走行台車と、
   前記走行台車を駆動する駆動機構と、
   前記走行台車に装着されるとともに、前記注湯取鍋を昇降可能な昇降機構と、
   前記昇降機構に装着されて前記注湯取鍋を傾動可能な傾動機構と、
   前記走行台車に装着されて前記昇降機構および前記傾動機構を前記走行台車の走行方向と直交する方向へ移動可能な前後移動機構とを有する鋳造設備。
4. 前記自動注湯機が、さらに、走行台車に装着されて注湯取鍋内の溶湯重量の計量が可能な重量計量機構を備える、請求項１又は請求項３記載の鋳造設備。
5. 前記自動注湯機が、さらに、鋳型造型機から造型鋳型ラインに列状に送り出された鋳型に対する位置を検出する位置検出機構を備える、請求項４記載の鋳造設備。
6. 前記自動注湯機が、さらに、走行台車に装着される駆動ローラ機構を備え、
   前記駆動ローラ機構は、前記昇降機構によって下降され前記駆動ローラ機構上に載せられた状態の前記注湯取鍋を前記走行台車の走行方向と直交する方向へ移動させることで、前記自動注湯機から前記第１溶湯取鍋搬送台車へ前記注湯取鍋を受け渡す請求項２又は請求項３記載の鋳造設備。
7. 前記溶解炉は、複数設けられるとともに、前記鋳型造型機から列状に送り出された鋳型で構成される造型鋳型ラインと平行になるように一列に並べて設置され、
   前記処理取鍋搬送台車は、前記複数の溶解炉から溶湯を受け入れ一時的に貯留する処理取鍋を各溶解炉の位置に搬送する請求項３記載の鋳造設備。
8. 前記第２溶湯取鍋搬送台車は、前記鋳型造型機から列状に送り出された鋳型で構成される造型鋳型ラインと直交する方向に前記注湯取鍋を搬送する請求項３又は請求項７記載の鋳造設備。
9. 前記第２溶湯取鍋搬送台車は、前記列状に送り出された鋳型への注湯後の空の注湯取鍋を処理取鍋搬送台車に搬送するとともに、溶湯が供給された注湯取鍋を処理取鍋搬送台車から前記第１溶湯取鍋搬送台車まで搬送する請求項３記載の鋳造設備。
10. 前記自動注湯機は、２台設けられるとともに、該２台の自動注湯機によって前記鋳型造型機から列状に送り出された鋳型で構成される造型鋳型ラインの各別々の鋳型にそれぞれ注湯し、
    各自動注湯機は、前記位置検出機構の検出結果に基づき、相対向する鋳型に注湯すべき溶湯の材質、鋳込み量を読み込み、注湯すべき溶湯の材質と注湯取鍋内のそれとが合致していることを確認したのち、前記重量計量機構の管理の下に、前記昇降機構、前記傾動機構および前後移動機構を連動させて、前記注湯取鍋から鋳型に前記鋳込み量の溶湯を注湯する請求項５記載の鋳造設備。
11. 前記注湯取鍋内の残留している溶湯量が１個の鋳型の鋳込み量未満になった時点で、注湯完了の注湯取鍋は、昇降機構によって下降され、前記自動注湯機から前記第１溶湯取鍋搬送台車に移し替えられ、
    前記注湯完了後の前記注湯取鍋は、前記第１溶湯取鍋搬送台車によって前記第２溶湯取鍋搬送台車まで搬送され、
    前記注湯完了後の前記注湯取鍋は、前記第１溶湯取鍋搬送台車から前記第２溶湯取鍋搬送台車に移し替えられ、前記第２溶湯取鍋搬送台車により前記処理取鍋搬送台車の待機位置まで搬送され、
    前記処理取鍋搬送台車の傾動機構によって前記処理取鍋を傾動させることで、前記注湯完了後の注湯取鍋には、前記処理取鍋の溶湯が供給され、
    溶湯を供給された注湯取鍋は、前記第２溶湯取鍋搬送台車により、前記第１溶湯取鍋搬送台車が待機している位置まで戻され、前記第１溶湯取鍋搬送台車に移し替えられるとともに、前記第１溶湯取鍋搬送台車から前記自動注湯機に移し替えられ、前記鋳型造型機から列状に送り出された鋳型で構成される造型鋳型ラインの鋳型に注湯する請求項３記載の鋳造設備。

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