JPH06269920A - 樋式給湯方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 適温で大気中の酸素をシールした良好な溶湯
を樋式給湯装置から排湯するようにする。 【構成】 排湯口の弁座に対して開閉自在に設けた弁棒
の先端部および弁座の開口部の下面付近を火炎で加熱す
るとともに，大気中の酸素をシールするようにした。ま
た，弁座下面の回りに隔壁を設け，隔壁の根本付近の一
部に開口部を設け，この開口部から火炎を吹込み得るよ
うに火炎発生装置を設けた樋式給湯装置とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，ダイカストマシンの射
出スリーブにアルミニウム合金等の金属の溶湯を樋を用
いて給湯する樋式給湯方法および装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より，ダイカストマシンの射出スリ
ーブに溶湯を給湯する場合は，例えば，特公昭６０−２
５２２０号公報に記載されているように，ダイカストマ
シンの近くに専用の溶湯保持炉を配置し，この保持炉か
ら給湯装置で計量・搬送，注湯を行っていた。計量・搬
送，注湯の方法については，前記特公昭６０−２５２２
０号公報に記載されているようにレードルによる方法と
電磁誘導ポンプによるパイプ圧送の方法が実用面で主流
となっていた。

【０００３】しかし，これらには各々次のような欠点が
ある。 （１）レードル法：溶湯が外気にさらされ，酸化すると
ともに，温度の低下をきたす。 （２）電磁誘導ポンプ法：電磁ポンプの溶湯推進力が弱
いため，計量精度が悪い。また，溶湯推進力を強くする
には，その電源装置は大規模化し，コスト・スペースと
も生産性を悪化させる。また，圧送パイプの熱膨張対応
やメンテナンスにもコストが嵩む。さらには，共通の欠
点として，専用の溶湯保持炉が余分なものとなり，生産
性を低下させる。

【０００４】また，ダイカスト業は作業環境の悪い職場
の代表でもある。その原因は金型離型剤の飛散および溶
湯保持炉とその周辺機器の熱放散が主なものである。そ
して，溶湯操作についての現状の問題点としては次のこ
とがあげられる。 （１）ダイカスト機側部に大容量の保持炉を設置してい
て，しかも，熱放散が大量にある。 （２）給湯装置の機構が開放式が主で，作業場への熱放
散が大量にあった。 （３）(1)(2)の結果として作業環境を悪化させるだけで
なく，熱効率の悪化も来たしていた。これを解決するに
はどうしても小容量で密閉式の樋式連続炉と高精度の計
量バルブ装置が必要となる。

【０００５】ところで，ダイカスト業界にはバルブ式給
湯法は実用化されていない。これは次のことが主な理由
である。 （１）ダイカスト機側部に大量の溶湯を保持する方式が
主であった。この結果，高温雰囲気に耐えるバルブ機構
がなかった。 （２）溶湯の性状変化により計量精度がばらつき，実用
に耐えなかった。

【０００６】そこで，本発明の出願人会社では，これら
の課題を解決するために，例えば，本出願時に未公開の
特願平４−２７２２１２号の発明のように，配湯用樋の
先端部と射出スリーブの注湯口の間に密封可能な樋状箱
体を配置し，樋状箱体の先端下部に設けた計量注湯バル
ブ装置からの注湯量に応じて，配湯用樋の溶湯が，配湯
用樋の先端部と樋状箱体の後端部間に設けた逆Ｕ字管の
サイホン作用で，配湯用樋から樋状箱体内へ自動的に移
動するようにし，前記計量注湯バルブ装置として，排湯
口の弁座とその弁座に対して開閉自在に設けた弁棒を用
い，この計量注湯バルブ装置からダイカストマシンの射
出スリーブ内に溶湯を間欠的に定量給湯する樋式給湯方
法および装置を発明した。

【０００７】特願平４−２７２２１２号のものは図６に
示すようなものである。図６において，１は無人配湯が
行えるロンダーシステムの樋とも呼ばれている式の配湯
用樋であり，通常は一方に溶湯の受け口を有し，途中か
らダイカストマシンの数と位置に応じた枝別れ部を有し
ている。図６に示す１は，この枝別れした部分の先端部
のみが示されている。２は樋状箱体で，配湯用の樋１の
先端部に続いて配湯用樋１の先端部付近を中心として揺
動自在に設けられており，内部は密閉可能に設けられて
いる。３はダイカストマシンの射出スリーブ，３ａは注
湯口，４は射出スリーブ３内に摺動自在に設けられてい
るプランジャチップ，５はプランジャである。

【０００８】樋状箱体２は，揺動中心部６を中心とし
て，例えば水平状態の原位置とθ＝１５度持上った状態
の傾斜位置との間で垂直方向に揺動自在に設けられてい
る。７は樋状箱体２を垂直方向に揺動させるためのシリ
ンダである。８は下限位置である水平位置調整用のスト
ッパ，９はフレームである。樋状箱体２を傾斜させるの
は，射出スリーブ３やプランジャチップ４のメンテナン
スの邪魔にならないようにするためや，樋状箱体２から
樋１へ溶湯を戻すためである。なお，樋状箱体２は水平
方向にも動かし得るようにしておく。

【０００９】一般的には固定樋である配湯用樋１の最先
端部と射出スリーブ３の間に配した樋式給湯機を構成す
る樋状箱体２は，主に，樋部１１，樋蓋部１２から構成
されており，樋状箱体２の先端付近には射出スリーブ３
の注湯口３ａ直上に位置している計量注湯バルブ装置１
３が，また，配湯用樋１側には逆Ｕ字管装置１４が設け
られている。樋部１１は，溶湯１５ａに接触する槽部材
１６とこれを保温する保温部材１７とこれらを安定保持
する箱体１８から構成されている。

【００１０】樋蓋部１２は保温部材１９と外装部材２０
からなり，保温部材１９の内側には，溶湯通路ないしは
溶湯溜部であるＡ室内の溶湯１５ａを保温または加熱す
るためのヒータ２１が取付けられている。その他にも，
樋蓋部１２には，計量注湯バルブ１３のボールねじを用
いた回転直動変換機構からなる駆動機構２２とサーボモ
ータ２３，制御データ用の例えば反射式光電管型の溶湯
面センサ２４と同温度センサ２５が取付けられている。
２４ａは湯面レベル信号発生部，２５ａは湯温信号発生
部である。一方，計量注湯バルブ装置１３は，サーボモ
ータ２３，駆動機構２２，セラミック製の計量弁棒２
６，セラミック製の弁座スリーブ２７，ヒータ２８，ガ
イドパイプ２９等から構成される。弁座スリーブ２７は
槽部材１６の内面部から保温部材１７の下に向かって埋
込まれており，保温部材１７の内部の弁座スリーブ２７
の外周にはヒータが埋込まれている。計量弁棒２６の先
端部は弁座スリーブ２７の下端穴部に接触したり離れた
りできるように，回転動作をともなった上下動可能，開
閉可能に設けられている。なお，サーボモータ２３は注
湯指令を受け，制御装置により，正確な計量が行われる
べく諸情報により制御される。

【００１１】また，逆Ｕ字管装置１４は，樋状箱体２内
のＡ室下部と固定樋１内の溶湯通路であるＢ室下部にそ
れぞれ端部が位置している逆Ｕ字管３０とこれを回りか
ら保温加熱する電磁誘導方式のヒータ３１で構成され，
樋部１１に固定され，樋状箱体２全体が揺動するとき一
体的に動く。配湯用樋１の保温部材３２部において，逆
Ｕ字管３０の回りに設けた空間３３はこのときの動き代
である。逆Ｕ字管装置１４は内部を溶湯１５ｂが通過す
ると共に，給湯装置全体を動かすことを可能にしたもの
である。

【００１２】樋状箱体２と配湯用樋１部の間には断熱材
３５を配した。この断熱材３５は例えばセラミックウー
ルのように，伸縮性のあるものが望ましい。これは本体
の揺動によって隙間が変化するためである。３６は保温
部材１９内に設けたガス排気通路，３７は加減圧装置で
もある吸引加圧装置，３８は保温部材１９内に設けた不
活性ガス用通路，３８ａは開閉弁，３９は不活性ガス供
給装置である。

【００１３】次に，この例における作動を順を追って説
明する。 １．作動開始時の状態 （１）Ｂ室には図示したように溶湯１５ｂが入っている
が，計量注湯バルブ装置１３で弁閉しているＡ室には溶
湯１５ａが無い状態で，不活性ガスが開閉弁３８ａ，通
路３８を通ってＡ室内を充満している。逆Ｕ字管３０内
には溶湯は未だ入っていない。 （２）吸引加圧装置３７を作動させ，Ａ室内をＨに相当
する圧力まで減圧し，溶湯１５ｂを逆Ｕ字管３０の内部
を通過させ，Ａ室内へ吸い込む。 （３）一担流れ初めれば吸引は停止して，大気開放圧と
しても，サイフォンの作用で，溶湯は溶湯１５ｂ面を基
準にｈの差圧で流れる。溶湯１５ａ面が上昇して逆Ｕ字
管３０の下面に到達するまでは，この差圧ｈは変らな
い。到達後はΔｈなる差圧で液面１５ａは上昇しΔｈ＝
０で，すなわち，溶湯１５ａと１５ｂの液面が同じ高さ
になったとき，逆Ｕ字管３０を通る溶湯１５ａの流れ
は，停止する。 （４）この時点でレベルセンサ２４と温度センサ２５の
値を図示していないサーボモータ制御装置が取込み，注
湯量等他の設定データと共に注湯開始信号を待つ。

【００１４】２．生産運転時（正常時）の動作 （１）ダイカストマシン本体からの注湯指令により，サ
ーボモータ２３を作動させ，計量弁棒２６を上昇させる
ことによって，バルブは開となり，溶湯１５ａは射出ス
リーブ３内へ流れ始める。 （２）所定時間が経過すると制御装置は計量弁棒２６を
下降させ，バルブは閉となり，注湯を完了する。計量弁
棒２６の下降に際しては，弁棒２６を軸中心に回転させ
ることにより，弁座スリーブ２７のシール面に付着した
異物を除くと共に弁棒２６に求芯作用を与えることがで
き，シール効果はより安定状態となる。

【００１５】（３）この場合，Ｂ室内の溶湯１５ｂの温
度を配湯に必要な最低限の温度Ｔ_B とし，Ａ室における
溶湯１５ａの温度を鋳込みに必要な温度Ｔ_A とし，Ｔ_A
＞Ｔ_Bの関係で運転を行う。そのために，素早く加熱可
能な電磁誘導型のヒータ３１およびヒータ２１の作用
で，溶湯１５ａの温度を所望の温度にする。これは，Ｂ
室内の溶湯１５ｂが高いと表面に酸化膜が多く発生しや
すかったり，溶湯が劣化により品質の低下をもたらした
りするためで，これを防ぐために，溶湯はできるだけ射
出スリーブ３に注湯する直前の溶湯１５ａのみ，必要な
温度にするためである。

【００１６】（４）また，逆Ｕ字管３０のヒータ３１と
しては，電磁誘導方式のヒータを用い，加熱するととも
に，内部の溶湯に流れ方向の推力を加えて，Ｂ室の溶湯
１５ｂをＡ室内へできるだけすみやかに移す。 （５）計量制御においては，Ａ室内の溶湯面位置，溶湯
温度，溶湯粘度，溶湯の材料特性のうち１つ以上のデー
タに基づき，計量注湯バルブ装置１３の弁開度または弁
開時間を増減させ，射出スリーブ４に注湯する量および
Ａ室における注湯前の溶湯１５ａの液面が毎回同じにな
るようにする。 （６）この場合，弁閉状態の監視値として，計量弁棒２
６の下限位置誤差量を使用することもできるし，サーボ
モータ２３の電流異常値を使用することもできる。 （７）注湯完了によりダイカストマシン本体に射出指令
を出し，１サイクル完了する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】前記図６に示す例にお
いては，前記したように，計量弁棒２６を上げて弁座部
より排湯して溶湯を射出スリーブ３内に給湯する場合，
ガイドパイプ２９内を通したとしても，排湯される溶湯
の外周面は大気にさらされることになり，射出スリーブ
３内へ入る溶湯は一部酸化されたり，空気が混入したり
する。したがって，良品質の鋳込製品が得られにくかっ
た。

【００１８】

【課題を解決するための手段】これらの欠点をなくし，
また，弁座の開口部付近を適度な温度に保って湯流れの
良い溶湯を給湯するために，本発明においては，排湯口
の弁座に対して開閉自在に設けた弁棒の先端部および弁
座の開口部の下面付近を火炎で加熱するとともに，大気
中の酸素をシールするようにした。また，その装置とし
て，先端下部に設けた弁座と弁座に対して開閉自在に上
下動可能に弁棒を設けた樋式給湯装置において，弁座下
面の回りに隔壁を設け，隔壁の根本付近の一部に開口部
を設け，この開口部から火炎を吹込み得るように火炎発
生装置を設けた。

【００１９】

【作用】弁棒の先端部および弁座の開口部の下面付近を
火炎で加熱して溶湯の排湯部をあたためて，排湯する溶
湯が冷えないようにし，適温に保ち得るようにしてお
き，この状態で排給する。そうすると，火炎が排湯して
いる溶湯の外周部に接するので，溶湯は回りの空気と触
れず，大気中の酸素をシールする。したがって，酸化し
たり空気を含んだりしていない溶湯を射出スリーブ内に
供給し，良好な鋳込みを行うことができる。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例は，図６に示したものの一部
を改良したものであるから，全体図とその説明は省略し
て，改良した部分のみを，図１および図２に拡大して示
す。また，図３にも示す。図１，図２に示すように，樋
状箱体２の先端部に設けた計量注湯バルブ装置１３にお
いて，２７は下部に設けた弁座スリーブ，２６は計量弁
棒，２９は筒状隔壁を構成するガイドパイプであり，こ
の弁棒２６の内部先端側には発熱体であるヒータ４０が
埋込まれている。ヒータ４０はパイプ４１でも保持され
ており，パイプ４１を通している配線４２によって電源
４３に連結される。

【００２１】筒状の隔壁でもあるガイドパイプ２９の根
本付近の一部には，図２に示すように開口部４４を設
け，この開口部４４から火炎４５を吹込み得るようにし
た。４６は火炎発生装置すなわちバーナである。このよ
うにすると，弁棒２６の先端部と弁座２７の開口部２７
ａの下面付近を火炎４５で加熱して適正温度を保つとと
もに，大気中の酸素をシールすることができる。

【００２２】火炎４５の吹込み方向は図３に示すように
中心をはずれた方向とし，火炎４５がガイドパイプ２９
の内周面に沿って回り，弁座２７の開口部２７ａから排
出される溶湯の回りを充分にシールし得るようにした。
火炎の強さは，溶湯保温時，溶湯排出時，スケール除去
時に対応して変化させる。

【００２３】例えば，溶湯保温時に比べて溶湯排出時の
火炎の強さ，すなわち，温度を低くする。そして，火炎
ができるだけ排出されている溶湯に当らないようにす
る。火炎が溶湯に当ると，溶湯が酸化し，また，乱れ
て，空気が溶湯の中に入り込む恐れがあり，その分，得
られる鋳込製品の質が低下しかねない。図３に示すよう
にすると，シール効果と，溶湯の流れをスムーズにする
効果が増大する。

【００２４】弁座２７の開口部２７ａ等にスケールが付
くこともあるので，その場合はスケールを溶かして除去
する必要があるが，スケール除去時の火炎４５の温度は
溶湯保温時の温度よりも高くする。なお，ダイカストマ
シンの大きさや給湯量によっても異なるが，例えば，マ
シンの１サイクルが約３０秒とした場合，溶湯排出時は
１〜５秒，スケール除去時は約２秒程度とし，他は溶湯
保温時とする。

【００２５】前記したように，計量弁棒２６は弁座スリ
ーブ２７に対して，回りながら上下動して弁を開閉し得
るようになっている。その駆動装置部を図１および図
４，図５によって説明する。上記弁棒２６の上端部の外
周には，外周面が軸線方向に斜めになっているテーパ管
４７を固着し，その回りにはテーパ管４７のテーパ面に
対応したテーパ面を内周面に有するテーパ管４８を設け
た。このテーパ管４７，４８はスリーブ部４９を構成し
ており，弁棒２６の頭部のフランジ２６ａで一体化され
ている。

【００２６】スリーブ部４９の外周には回動自在なリン
グ５０を設け，スリーブ部４９との外周面とリング５０
の内周面部に互いに噛合った凹凸状の軸線方向に伸びて
いるスプライン部５１を円周方向に複数個設けた。この
スプライン部５１は円周方向に等間隔で３個以上設け
た。例えば，図４に示すように４個設けた。これは，弁
棒２６の温度が大幅に変化しても，軸心が変化しないよ
うにしたものである。

【００２７】リング５０の上端部の一部にはブラケット
５２を固定し，ブラケット５２の先端部には，エアシリ
ンダ５３のピストンロッド５４の先端部を取付け，エア
シリンダ５３の作用でリング５０およびスリーブ部４
９，弁棒２６がピストンロッド５４のストロークに応じ
た分だけ回るようにした。なお，エアシリンダ５３は，
図示を省略したブラケットを介して，樋状箱体２上部の
フランジ５５に取付けられている。５６はベアリングで
ある。

【００２８】フランジ５５の側方，例えば，ブラケット
５２と直角の方向には，弁棒２６の上下動装置である回
転直動変換機構からなる駆動機構２２が設けられてい
る。この駆動機構２２はサーボモータ２３からの回転力
を伝えるプーリ５７，プーリ５７と一体のボールねじ５
８，ボールねじ５８の回りのナット５９，ベアリング６
０，フランジ５５と一体の外側のケース６１等からなっ
ている。

【００２９】ナット５９の弁棒２６側の外面および上方
のベアリング６０のサポート部の弁棒２６側の外面は垂
直平面になっていて，これらの外面と一部が接している
ブラケット６２がナット５９とともに上下動するように
設けられている。この垂直平面はナット５９の回り止め
の作用をする。ブラケット６２の弁棒２６側は上下に２
又になっていて，この２又部の先端部でスリーブ部４９
の外側のテーパ管４８の上下をはさんでいる。したがっ
て，ボールねじ５８を回すことによって，ナット５９と
ブラケット６２を上下動させ，弁棒２６を上下動させる
ことができる。なお，フランジ５５の一部には，ブラケ
ット６２の下方又部の上下動にさしつかえがないように
切欠部５５ａが設けられている。

【００３０】弁棒２６の上端部および駆動機構２２をこ
のような構造にすると，前記したように，弁棒の温度が
大幅に変化しても軸心が変化しないという効果がある他
に，弁棒の温度が凹溝を有するリング５０に伝達し難い
ので，ベアリングの使用が可能となり，軸心が変化しな
いのと相まって，弁棒２６が円滑に作動する。また，弁
棒２６の上部が開放されているので，弁棒２６の内部へ
発熱体を装備しやすい。また，弁棒保持装置が比較的に
短くてすむ。

【００３１】

【発明の効果】このように，本発明においては，排湯口
の弁座に対して開閉自在に設けた計量弁棒の先端部およ
び弁座の開口部の下面付近を火炎で加熱するとともに，
大気中の酸素をシールするようにし，また，その装置と
しては，先端下部に設けた弁座と弁座に対して開閉自在
に上下動可能に弁棒を設けた樋式給湯装置において，弁
座下面の回りに隔壁を設け，隔壁の根本付近の一部に開
口部を設け，この開口部から火炎を吹込み得るように火
炎発生装置を設けたので，弁座部付近を適温に保ち，溶
湯を適温状態で排湯することができる。

【００３２】また，排湯する溶湯から大気中の酸素をシ
ールすることができ，酸化したり空気を含んだりしてい
ない溶湯を射出スリーブ内に供給して，湯流れも良く，
良好な鋳込みを行うことができ，高品質の鋳込製品を容
易に得ることができる。また，弁座部の下にガイドパイ
プとなる隔壁を設け，火炎を隔壁の内周面を沿って吹く
ようにすることによって，上記の効果をより一層高める
ことができる。なお，火炎の強さを，保温時，溶融物排
出時，スケール除去時に対応して変化させれば，加熱効
果も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が実施される部分の１実施例を示す縦断
面図である。

【図２】本発明の１実施例を示すもので，図１の一部拡
大図である。

【図３】図２の下面図である。

【図４】図１の計量注湯バルブ部の平面図である。

【図５】図４のＣ−Ｃ線拡大断面図である。

【図６】従来装置の１例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 配湯用樋 ２ 樋状箱体 ３ 射出スリーブ １３ 計量注湯バルブ装置 １４ 逆Ｕ字管装置 １５ａ，１５ｂ 溶湯 ２２ 駆動機構 ２３ サーボモータ ２６ 計量弁棒 ２７ 弁座スリーブ ２８ ヒータ ２９ ガイドパイプ ４０ ヒータ ４４ 開口部 ４５ 火炎 ４６ バーナ（火炎発生装置） ５３ シリンダ ５８ ボールねじ ５９ ナット ６２ ブラケット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排湯口の弁座に対して開閉自在に設けた
   弁棒の先端部および弁座の開口部の下面付近を火炎で加
   熱するとともに，大気中の酸素をシールするようにした
   樋式給湯方法。
2. 【請求項２】 先端下部に設けた弁座と弁座に対して開
   閉自在に上下動可能に弁棒を設けた樋式給湯装置におい
   て，弁座下面の回りに隔壁を設け，隔壁の根本付近の一
   部に開口部を設け，この開口部から火炎を吹込み得るよ
   うに火炎発生装置を設けた樋式給湯装置。