JPH07171667A - 樋式給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダイカストマシンの射出スリーブ内に溶湯を
省エネ，省スペースで自動的に確実容易に供給する。 【構成】 配湯用樋と射出スリーブの間に密閉可能な樋
状箱体を配置し，樋状箱体の先端部に設けた計量注湯バ
ルブ装置からの注湯量に応じて，配湯用樋の溶湯を配湯
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
サイフォン作用で樋状箱体内へ自動的に移動させるとと
もに，計量注湯バルブ装置の先端に配設した短管から射
出スリーブ内へ注湯を行なう。

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装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋳造作業において鋳造品の品質を高めよ
うとするときの給湯装置の大きな役割として清浄な溶湯
を供給することにある。従来，ダイカストマシン等に用
いられている給湯装置は，溶湯保持炉から定量の溶湯を
ラドルにより汲出し射出スリーブまで搬送するものであ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，これら
の装置では，溶湯保持炉内の溶湯表面に生成した酸化膜
がラドルによる溶湯汲出し時に溶湯中へ流入して混入し
たり，あるいはラドルによる溶湯の搬送途中に溶湯表面
が空気と接触して新たに酸化膜を生成するといった問題
点があった。

【０００４】これらの問題点を解決するために樋式給湯
装置が開発されている。しかし，このような樋式給湯装
置の先端部に配設された溶湯排出部近傍には常に高温の
溶湯が保持されているため熱放散が大きくなり易く，こ
れら熱放散による溶湯の温度低下を防止するために溶湯
排出部近傍を保温すると溶湯排出部は樋式給湯装置の先
端部の下端から射出スリーブに向かって突出させること
は困難であった。

【０００５】特に，竪型鋳込ユニットにおいては射出ス
リーブが鉛直方向に位置しているため，給湯に際して溶
湯の落下高さが高いと射出スリーブ内へ注湯中に空気を
巻込み酸化物等が発生し鋳造品品質を著しく劣化させる
ことがある。樋式給湯装置から竪型鋳込ユニットへ注湯
する場合，溶湯排出部の下端底部から射出スリーブに向
かって突出していないため，自ら竪型射出スリーブに給
湯する際には溶湯の落下高さが高くなり，空気を巻込み
酸化物が発生し，鋳造品の品質を劣化させていた。

【０００６】本発明の目的は，上記従来の問題点に着目
し，竪型射出スリーブの注湯時に空気の巻込みによる酸
化物の発生を防止しつつ，鋳造品品質を向上する樋式給
湯装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明に係る樋式給湯装置は，配湯用樋の先端部に
続いて配湯用樋の先端部付近を中心として樋状箱体を揺
動自在に設け，樋状箱体の内部を密閉状態可能に設け，
配湯用樋内の溶湯通路の先端部と樋状箱体内の溶湯通路
の後端部との間に逆Ｕ字管を設け，樋状箱体の先端部に
溶湯排出用の計量注湯バルブ装置を設け，この計量注湯
バルブ下端の溶湯排出部に短管を装着した構成にする。

【０００８】

【作用】樋状箱体の先端部に設けた計量注湯バルブから
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字管のサイフォン
作用で，配湯用樋から樋状箱体内へ自動的に移動し，計
量注湯バルブ装置から射出スリーブ内へ溶湯が間欠的に
定量給湯される。さらに，計量注湯バルブ下端の溶湯排
出部に設けた短管の長さを射出スリーブ内の下降位置に
あるプランジャチップの上面の直上に位置することによ
り，射出スリーブ内への給湯中に空気の巻込みがなく溶
湯は静かに射出スリーブ内に給湯でき，空気の巻込みに
よる酸化物も発生しない。

【０００９】

【実施例】以下に，本発明に係る樋式給湯装置の具体的
実施例を図面を参照して詳細に説明する。

【００１０】図１ないし図５は本発明の方法を実施する
装置の１実施例を示すもので，図１は正面図，図２は拡
大縦断面図，図３は図２の計量注湯バルブ部の拡大図，
図４は本装置を制御する場合のブロック線図，図５は計
量注湯バルブから射出スリーブ内へ注湯する場合の射出
スリーブとプランジャチップの動作順序を示す。

【００１１】図１ないし図３において，１は無人配湯が
行な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１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。符号７０は竪型鋳込ユニット，３は垂直な射出
位置から給湯位置まで傾転可能でかつ上下方向へ移動自
在な竪型鋳込ユニット用の射出スリーブ，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，５ａはラム，５ｂ
はブロック，５ｃはブロック５ｂ内に設けたシリンダ，
６はピストンロッド，６ａは傾転シリンダである。

【００１２】樋状箱体２は，図１に示す軸受部７を中心
として，例えば水平状態と１５度持上った状態との間で
垂直方向に揺動自在に設けられている。（ただし，図２
では３４部を揺動中心部とした別の例を示している。）
８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。９は下限位置である水平位置調整用のストッ
パ，１０はフレームである。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，射出スリーブ３の注湯口３ａ直上
に計量注湯バルブ装置１３が，また，配湯用樋１側には
逆Ｕ字管１４が設けられている。樋部１１は，溶湯１５
ａ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。

【００１３】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（図２では下側）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，２５
ａ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，短管２９等から構成される。

【００１４】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重要
部である。

【００１５】シリンダ８は全体を垂直方向に揺動するも
のであり，その中心は図１に示した軸受部７位置でも良
いが，できれば図２に示した位置の揺動中心部３４が望
ましい。給湯装置である樋状箱体２と固定樋である配湯
用樋部１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ｅ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。

【００１６】図３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。

【００１７】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
動を計量弁棒２６に伝えることができる。

【００１８】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２
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，
正確な計量が行なわれるべく諸情報により制御される。

【００１９】また，弁座スリーブ２７の下部には例えば
ボルト等で着脱可能に短管２９が配設されている。この
短管２９の長さは，竪型鋳込ユニット７０を注湯状態に
セットした時，射出スリーブ３内の下降位置にあるプラ
ンジャチップ４の上面のすぐ上に位置するようになって
いる。短管２９は長時間使用可能なように例えばセラミ
ック製のものが望ましい。また，短管２９の内径は計量
弁棒２６を弁閉した時の計量弁棒２６の環状溶湯通路２
７ａの内周壁とほぼ同一径を有した構成となっている。

【００２０】次に，この実施例における作動説明を順を
追って行なう。 １．作動開始時の状態（図２参照） （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。

【００２１】（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は変わらない。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１
５ａ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。同時
に竪型鋳込ユニット７０の傾転シリンダ６ａを作動させ
竪型鋳込ユニット７０を傾転後，その位置で射出スリー
ブ３とプランジャチップ４を上昇させ短管２９の先端部
を射出スリーブ３内の下降位置にあるプランジャチップ
４の上面のすぐ上に位置させておく。

【００２２】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２６を作動させ，計量弁棒２６は上昇し，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にな
るので，シール効果はより安定状態となる。

【００２３】（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の関係で運転を行なう。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。 （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。

【００２４】３．終了時外の動作 （１）計量弁棒２６が完全閉位置とならない場合は，直
ちにリフト用のシリンダ８が作動し，θ₁ だけ揺動す
る。この場合の処置指令は程度に応じたものを出す。 （２）長期間作動停止の場合は，シリンダ８によりθ₂
まで揺動し，樋状箱体２内の残溶湯１５ａを最小とし，
逆Ｕ字管３０を上方に引抜き，内部の溶湯１５ａをＢ室
に戻し，再び樋状箱体２を水平位置に戻して，加熱電源
等を切り，停止状態とする。 （３）射出スリーブ３やプランジャチップ４等を取りか
える時や補修する場合は，樋状箱体２を水平揺動させ
て，邪魔にならない位置に移動させる。

【００２５】なお，前記実施例においては，Ｂ室からＡ
室へ溶湯を移動させるのに，吸引加圧装置３７を作用さ
せてＡ室を減圧させる方式を示したが，これは，Ｂ室を
加圧させて行なうこともできる。

【００２６】前記した計量注湯バルブ装置２３を作動さ
せる場合には，次に示すように制御する。図４におい
て，液面センサ２４と信号変換器である液面レベル信号
発生部２４ａからのレベル信号と，温度センサ２５と信
号変換器である温度信号発生部２５ａからの湯温信号は
演算器に入力される。５８はデータ設定器であり，ここ
では，例えば，製品重量や材料データ等が設定され，信
号が演算器５７に入力される。５９はサーボコントロー
ラ，６０は注湯指令信号発生部である。サーボコントロ
ーラ５９からの出力信号は，サーボモータ２３に送ら
れ，ボールねじ４４を有する駆動機構２２を介して計量
弁棒２６の上下動を行なわせる。なお，サーボモータ２
３からサーボコントローラ５９へは位置信号６１がフィ
ードバックされ，サーボコントローラ５９の内部では，
電流信号６２がフィードバックされる。

【００２７】ダイカストマシン側の注湯指令信号発生部
６０からの注湯指令により，演算器５７で予め設定，演
算され，サーボコントローラ５９を介した制御信号がサ
ーボモータ２３に出力される。サーボモータ２３は回転
をし，プーリ４５を介して軸４１を回転し，ボールねじ
４４のリードｌに相当した量だけ上方に動き，バルブは
開き状態となり，注湯する。この注湯に際しては，図５
（ａ）から図５（ｂ）に示すごとくプランジャチップ４
を最低位置まで下降させた状態のまま給湯を始め，注湯
が進むにしたがって図５（ａ）から図５（ｂ）に示すご
とく射出スリーブ３とプランジャチップ４を同時に下降
させ，図５（ｃ）の最低位置で注湯が終わるようにす
る。

【００２８】注湯量が一定量近くになると，サーボモー
タ２３には逆回転指令が出され，計量弁棒２６は下降
し，バルブは閉の状態となり，注湯は停止する。計量
は，この開き始めから閉完了までの時間と開き量を，溶
湯性状と設定量に応じて制御することにより行なう。射
出スリーブ３への注湯終了時には短管２９の先端は図５
（ｃ）に示すように射出スリーブ３の先端部より下方に
位置しており，このため，引続いて，竪型鋳込ユニット
７０の図示しない射出シリンダへ圧油を導いてピストン
ロッド６を下降させるとともにシリンダ５ｃ内の圧油を
排出するとブロック５ｂが下降し短管２９の先端部が射
出スリーブ３の先端部より上方に位置させる。

【００２９】次いで，図３に示す傾転状態から傾転シリ
ンダ６ａを作動させて竪型鋳込ユニット７０を垂直状態
に起立させ，ブロック５ｂのシリンダ５ｃ内へ圧油を導
入すると，ブロック５ｂが上昇して射出スリーブ３が図
示しない固定スリーブの下面へ圧接される。こうした
後，図示しない射出シリンダへ圧油を導いてピストンロ
ッド６を上昇させ，カップリング６ｂを介しプランジャ
５とプランジャチップ４が一体的に上昇させ射出スリー
ブ３内の溶湯を固定スリーブを経て金型のキャビティ内
へ射出される。

【００３０】鋳込が終了し，キャビティ内の溶湯が固
化，冷却されて製品になると，シリンダ５ｃ内の圧油を
抜いてブロック５ｂを下降させることにより射出スリー
ブ３を固定スリーブから離間させるとともに射出シリン
ダの圧油を抜いてプランジャ５を下降させる。次いで，
傾転シリンダ６ａを作動させて竪型鋳込ユニット７０を
傾転後，前述した図３に示す状態まで射出スリーブ３と
プランジャチップ４を上昇させ再度注湯を行なう。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に，本発明に係る樋式給湯装置は，配湯用樋の先端部に
続いて配湯用樋の先端部付近を中心として樋状箱体を揺
動自在に設け，樋状箱体の内部を密閉状態可能に設け，
配湯用樋内の溶湯通路の先端部と樋状箱体内の溶湯通路
の後端部との間に逆Ｕ字管を設け，樋状箱体の先端部に
溶湯排出用の計量注湯バルブ装置を設け，この計量注湯
バルブ下端の溶湯排出部に短管を装着したことにより，
竪鋳込式のダイカストマシンの射出スリーブへ溶湯を注
湯する場合，溶湯の落差がなくなり静かに溶湯が行なわ
れるので，注湯された溶湯がかき混ぜられることもな
く，かつ空気の巻込みもないため，溶湯は清浄で鋳造品
に酸化物等を巻込むことは少なく製品の品質を著しく向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための装置の１実施例を示す
正面図である。

【図２】本装置の拡大縦断面図である。

【図３】図２の計量注湯バルブ部の拡大図である。

【図４】本装置を制御する場合のブロック線図である。

【図５】計量注湯バルブから射出スリーブ内へ注湯する
場合の射出スリーブとプランジャチップの動作順序であ
る。

【符号の説明】

１ 配湯用樋 ２ 樋状箱体 ３ 射出スリーブ ４ プランジャチップ ５ プランジャ ５ａ ラム ５ｂ ブロック ５ｃ シリンダ ６ａ 傾転シリンダ ８ シリンダ １３ 計量注湯バルブ装置 １４ 逆Ｕ字管装置 １５ａ，１５ｂ 溶湯 ２１ 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 ２７ 弁座スリーブ ２８ ヒータ ２９ 短管 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 ７０ 竪型鋳込ユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配湯用樋の先端部に続いて配湯用樋の先
   端部付近を中心として樋状箱体を揺動自在に設け，樋状
   箱体の内部を密閉状態可能に設け，配湯用樋内の溶湯通
   路の先端部と樋状箱体内の溶湯通路の後端部との間に逆
   Ｕ字管を設け，樋状箱体の先端部に溶湯排出用の計量注
   湯バルブ装置を設け，この計量注湯バルブ下端の溶湯排
   出部に短管を装着したことを特徴とする樋式給湯装置。