JPH07116809A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸化膜やアルミニウムの凝固物の異物等を噛
み込んでもシール面に傷がつかず完全シールを行う。 【構成】 先端下部に設けたテーパ形状を有する弁座ス
リーブと、前記弁座スリーブに対して開閉自在に計量弁
棒を設けた給湯装置において、計量弁棒先端部を半球形
状とし、前記計量弁棒先端部の前記弁座スリーブとの当
接部分に環状溝を設けた。

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給湯す
る給湯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装
置を発明した。

【０００７】特願平４−２７２２１２号のものは図４に
示すようなものである。図４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４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
配湯用樋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器を構成す
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、計量注湯バルブ装置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
２６、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２
７の外周にはヒータ２８が埋込まれている。計量弁棒２
６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２
３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室下部と配湯用樋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】図５は計量注湯バルブ装置１３を詳細に示
すもので、セラミック製の計量弁棒２６の先端部はセラ
ミック製の弁座スリーブ２７の下端穴部に接触したり離
れたりできるように上下動可能、開閉可能に設けられて
いる。計量弁棒２６の上端部はねじ部やテーパ部等を有
するカップリング部４０を介して軸４１に連結されてい
る。

【００１４】カップリング部４０は高温雰囲気中で計量
弁棒２６を芯ずれなしに確実に保持する機能が要求され
る。保持棒４０ａは下端に計量弁棒２６を挿入し、外部
スリーブ４０ｂのテーパ部４０ｃで確実に保持される。
保持棒４０ａの上部には調整ナット５４を備え、テーパ
部４０ｃに一定の面圧を発生させる。このため、ナット
上面５４ａにはカップリング５５、外部スリーブ４０ｂ
により所定の力が加えられる。一方、カップリング５５
は軸４１にキー止めされているので、軸４１の回転往復
運動を計量弁棒２６に伝えることができる。

【００１５】４２は樋蓋部１２に取付けられたブラケッ
ト４３に固定して取付けられている筒体であり、軸４１
の外周面部と筒体４２の内周面部との間にはボールねじ
４４が設けられており、軸４１は回転かつ上下動自在に
設けられている。４５は軸４１の上端部に取付けた歯付
きのベルトプーリ、４６は歯付きのベルトであり、図４
で示したパルスモータであるサーボモータ２３に連結さ
れている。なお、筒体４２は固定部なので、軸４１やベ
ルトプーリ４５等は回転しながら例えば１５ｍｍ程上下
動する。この場合、ベルト４６はフレキシブルなので、
ベルトプーリ４５の多少の上下動にはさしつかえがな
い。したがって、計量弁棒２６は弁開閉動作時にも回転
する構造となっている。計量弁棒２６に回転を加えたの
は、バルブシール面２７ａに付着した異物の除去と計量
弁棒２６に自動求芯性を持たせるためである。なお、サ
ーボモータ２３は注湯指令等を受け、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。

【００１６】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（図４参照） （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）一旦流れ始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△ｈなる差圧で溶湯１５ａ面は上昇し△ｈ
＝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）この時点で溶湯面センサ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。

【００１７】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、計量弁棒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計量弁棒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。

【００１８】（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。

【００１９】（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３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。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】前記図４、５に示す例
においては、前述したように計量注湯バルブ装置１３は
ボールねじ４４を用いた回転直動変換機構からなる駆動
機構２２、サーボモータ２３、セラミック製の計量弁棒
２６から構成されており、次に示すような欠点があっ
た。 （１）駆動機構２２は樋蓋部１２に取付けられたブラケ
ット４３に固定して取付けてあり、駆動機構２２により
上下動、開閉する計量弁棒２６と当接するセラミック製
弁座スリーブ２７は樋部１１に固定して埋込まれている
ため、樋蓋部１２と樋部１１の温度差による熱膨張量差
で計量弁棒２６と弁座スリーブ２７に芯ずれが起こる
が、計量弁棒２６はボールねじナット部４２でガイドさ
れているため芯ずれを吸収できず、閉弁時の溶湯シール
製が悪い。 （２）弁座スリーブ２７と計量弁棒２６の溶湯シール面
２７ａはともにテーパ形状となっており注湯完了後閉弁
した時、このシール面２７ａは溶湯および酸化物等を噛
み込んで閉じた状態となり、計量弁棒２６と弁座スリー
ブ２７の当接面が全周にわたり均一に接触しにくく溶湯
のシール性が完全でなかった。といった欠点があった。

【００２１】

【課題を解決するための手段】これらの欠点をなくすた
めに、本発明においては、先端下部に設けたテーパ形状
を有する弁座スリーブと、前記弁座スリーブに対して開
閉自在に計量弁棒を設けた給湯装置において、計量弁棒
先端部を半球形状とし、前記計量弁棒先端部の前記弁座
スリーブとの当接部分に環状溝を設けた構成にする。

【００２２】

【作用】樋式給湯室内から射出スリーブへ所望する溶湯
量を注湯完了した時、計量弁棒を弁座部に当接させる
が、計量弁棒先端の半球形状部に設けた環状溝部の間に
入り込んで冷却固化されて半凝固状態となった溶湯が計
量弁棒と弁座部間に介在するため直接当接するのでなく
半凝固状態の溶湯を介して当接するため、酸化物等の異
物を噛み込んでもこの半凝固物が一種のシール材の役目
を果たすことによりシールが完全に行え、溶湯の漏洩が
防止できる。

【００２３】

【実施例】本発明の実施例は、図４に示したものの一部
を改良したものであるから、全体の説明は省略して、改
良した部分のみを、図１、図２および図３に示す。図１
および図２に示すように、樋部１１において２６は図示
していない弁棒駆動装置により開閉される計量弁棒、２
７は計量弁棒２６と当接して溶湯を遮断する弁座スリー
ブ、２８は弁座スリーブ２７の外周に埋め込まれた加熱
用ヒータ、２９は筒状隔壁を構成するガイドパイプであ
って、弁座スリーブ２７の下方端にボルト等で箱体１８
に取付けられた固体板８４の略中央部に設けられてい
る。

【００２４】図１は本発明の装置の１実施例を示す要部
断面図であって、断面がＵ字形状の弁座スリーブ２７の
最下部に弁座部８１を設けるとともに、この弁座部８１
の中央部に計量弁棒２６と同一軸線とする排湯口８２が
設けてある。

【００２５】図２は本発明の溶湯のシール部分を示す要
部縦断面図であって、計量弁棒２６の先端部分を半球形
状部２６ａとし、これに対して弁座スリーブ２７を構成
する弁座部８１のシール面８１ａをテーパ形状としてあ
る。また、弁閉動作時に弁座部８１と当接する計量弁棒
２６の先端の半球形状部２６ａに例えば１〜５ｍｍ程度
幅と１〜５ｍｍ程度の深さを有した環状溝２６ｂが刻設
してある。また、半球形状部２６ａに環状溝２６ｂを刻
設した時にできるコーナ部２６ｃは例えば１〜３ｍｍ程
度のＲ形状となっている。

【００２６】本実施例では計量弁棒２６の弁閉動作時に
環状溝２６ｂに入り込んだ溶湯１５ａは、弁座部８１ま
たは計量弁棒２６の先端の半球形状部２６ａから放熱し
てしまうとともに、樋状箱体２内のＡ室下部に貯溜され
た溶湯１５ａとは遮断されるため熱補給が行いにくいこ
とから冷却されて半凝固状態となるため、この半凝固状
態の溶湯１５ａを介して閉弁されるようになっている。
このため、例えば酸化膜等の異物を噛み込んでも半凝固
状態の溶湯１５ａが一種のシール材の役目を果たすこと
になりシールが容易に行えるようになっている。

【００２７】図３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５０は計量弁棒２６、弁座ス
リーブ２７、筒状隔壁を構成するガイドパイプ２９、カ
ップリング６０、連結棒６１、ガイド装置６３、フロー
ティングジョイント７１およびエアーシリンダ７２から
構成されている。

【００２８】本実施例では、所定量の溶湯１５ａを射出
スリーブ３へ注湯したり（開動作）、注湯を停止したり
（閉動作）するため、計量弁棒２６の上下動を行うエア
ーシリンダ７２を計量弁棒２６と同一軸線上に位置する
ように配列した後、両側面部を開口した支持箱７５に取
付けてある。また、エアーシリンダ７２の下方にロッド
７２ａに装着されたフローティングジョイント７１を介
して吊下げられた連結棒６１と計量弁棒２６とはカップ
リング６０により連結されている。連結棒６１はガイド
装置６３に組み込まれたブッシュ６４によりガイドされ
るが連結棒６１とブッシュ６４の間には樋蓋部１２と樋
部１１の温度差による熱膨張量の差を吸収できる程度の
隙間６５が設けてある。なお、フローティングジョイン
ト７１は自動調芯機構を持つものとなっている。

【００２９】計量弁棒２６の上端部の駆動機構を前記し
たような構造にすると、計量弁棒２６の温度が大幅に変
化して計量弁棒２６の軸芯と弁座スリーブ２７との当接
面であるシール面８１ａの軸芯が変化しても、フローテ
ィングジョイント７１の調芯作用と、ガイド装置６３に
設けられた隙間６５によって軸芯を合わすことが可能と
なるとともに、計量弁棒２６が円滑に作動する効果を有
する。

【００３０】上記構成による注湯作業を説明する。図１
では射出スリーブ３内へ所定時間注湯後計量弁棒２６が
エアーシリンダ７２の作用により下降して弁座スリーブ
２７のシール面８１ａへ半凝固状態の溶湯１５ａを介し
て当接した閉弁状態を示しているが、この状態で弁座部
８１と計量弁棒２６間に噛み込んだ例えばアルミニウム
などの半凝固物や酸化物等の異物を半凝固状態の溶湯１
５ａへ取り込むようにして溶湯１５ａの漏洩がないよう
に完全にシールするのである。

【００３１】前述したような状態下で通常長期の連続運
転が行われ、計量弁棒２６の上下動によって開閉動作を
繰返し注湯作業を行うが、計量弁棒２６と弁座部８１の
繰返しの当接の際にシール面８１ａに異物の噛み込みに
より傷がついたり、あるいは破損して溶湯１５ａの完全
シールが不可能になった場合、まず、図４に示す樋状箱
体２の下部に設けたシリンダ７により所定角度になるよ
うに揺動させて傾斜させ、樋部１１内の溶湯１５ａを配
湯用樋１側へ戻すのである。なお、この時の揺動中心は
符号６である。

【００３２】破損もしくは傷のついた弁座スリーブ２７
を取出し、新しい予備の弁座スリーブ２７と交換した
後、再び図１または図２に示す状態に組立てる。この後
計量弁棒２６の閉動作状態下のまま傾斜させていた樋状
箱体２を再度水平状態に戻し溶湯１５ｂの一部を逆Ｕ字
管３０を介して樋部１１内へ還流させ、所望温度を有し
た溶湯１５ａになるまで加熱した後、計量弁棒２６を上
昇させて射出スリーブ３へ注湯を行う。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に、本発明に係る給湯装置では、先端下部に設けたテー
パ形状を有する弁座スリーブと、前記弁座スリーブに対
して開閉自在に計量弁棒を設けた給湯装置において、計
量弁棒先端部を半球形状とし、前記計量弁棒先端部の前
記弁座スリーブとの当接部分に環状溝を設けたことによ
り、シール部となる環状溝に半凝固状態の溶湯を形成さ
せたため、この半凝固状態の溶湯自身がシール材の役目
を果たし溶湯のシールが完全に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の１実施例を示す要部の縦断面図
である。

【図２】本発明の溶湯のシール部分を示す要部の縦断面
図である。

【図３】計量注湯バルブ装置の１例を示す縦断面図であ
る。

【図４】従来装置の１例を示す全体の縦断面図である。

【図５】図４に示す従来装置の本発明に係わる要部の縦
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 ８ ストッパ １３、５０ 計量注湯バルブ装置 １４ 逆Ｕ字管装置 １５ａ、１５ｂ 溶湯 ２１、２８ ヒータ ２２ 駆動機構 ２３ サーボモータ ２４ 溶湯面センサ ２５ 温度センサ ２６ 計量弁棒 ２６ａ 半球形状部 ２６ｂ 環状溝 ２６ｃ コーナ部 ２７ 弁座スリーブ ２７ａ シール面 ３０ 逆Ｕ字管 ３１ ヒータ（電磁誘導型） ３７ 吸引加圧装置 ３９ 不活性ガス供給装置 ４０ カップリング部 ４４ ボールねじ ４６ ベルト ５５、６０ カップリング ６１ 連結棒 ６７ フレックスカップリング ６９ タイロッド ７１ フローティングジョイント ８０ スリーブ部 ８１ 弁座部 ８１ａ シール面 ８２ 排湯口 ８４ 固定板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端下部に設けたテーパ形状を有する弁
   座スリーブと、前記弁座スリーブに対して開閉自在に計
   量弁棒を設けた給湯装置において、計量弁棒先端部を半
   球形状とし、前記計量弁棒先端部の前記弁座スリーブと
   の当接部分に環状溝を設けたことを特徴とする給湯装
   置。