JPH11291015A - 給湯方法および給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短時間で確実に正確な給湯量
の供給ができ、かつ、鋳造作業終了後は、給湯用ラドル
内の溶湯を全て排出することができて鋳造作業終了後の
メンテ作業が容易に行なえる給湯方法および給湯装置を
提供する。 【解決手段】 金型装置の金型キャビティへ
溶融金属である溶湯を射出する射出スリーブへ溶湯を供
給する傾動・移送手段を備えた給湯装置であって、該給
湯装置の給湯用ラドルは、上部が拡径をなし下部が縮径
をなしていて内部に溶湯を貯溜する外筒と、該外筒の上
部開口部にシール材を介して載設される蓋板と、該外筒
の水平底面の周縁部に穿孔した溶湯の吸入・排出兼用の
溶湯孔と、該溶湯孔の下方向に延在し外径が該外筒の下
部の内径よりも小さな導管とで形成され、該溶湯孔の上
部に一定の間隙を介して該水平底面に平行な遮断板を該
外筒の内周側壁に固設するとともに、該溶湯孔の穿設位
置の反対側となる該遮断板の端面と該外筒の内周側壁と
の間には溶湯が通過する溶湯通路を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合
金、マグネシウム合金、亜鉛合金等の軽金属の溶融金属
である溶湯を、鋳造機の射出スリーブに給湯する給湯方
法および給湯装置に係り、特に、酸化物で汚染されない
清浄な溶湯を短時間で精度よく射出スリーブへ給湯でき
る給湯方法および給湯装置を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルミニウム合金、マグネシウム
合金、亜鉛合金等の軽金属の溶融金属である溶湯を、鋳
造機の射出スリーブに給湯する場合は、たとえば、ダイ
カストマシンの近傍に専用の保持炉を設置し、この保持
炉からラドル（とりべ）により、一定量の溶湯を汲み取
り計量、搬送、注湯を行なう方法が実用化の主流をなし
ている。

【０００３】すなわち、 図４〜図６に示すように、上部を密閉したラドル３
の底面部に溶湯出入口６を設け、ラドル３の内部を開閉
弁を介して大気または真空装置に連通させ、ラドル３の
下部を保持炉Ｆ内の溶湯Ｍに浸漬し、ラドル３内に溶湯
Ｍを取り込んだ後、開閉弁を閉じて外気と遮断し、ラド
ル３内の溶湯Ｍを排出するときは開閉弁を開いて底面部
の溶湯出入口６から落下させる方法（実開昭５５−５５
２５６号公報）や、 図７に示すように、ラドル３の下端部に設けた溶湯
出入口６を弁棒４により開閉自在とするラドル３を用
い、ラドル３内に溶湯を取り込み、溶湯出入口６を閉じ
た状態で射出スリーブＳ内にラドル下部を挿入して溶湯
の排出を開始し、ラドル３から排出され射出スリーブＳ
内へ移された溶湯の湯面がラドル３の溶湯出入口６より
高くなってからラドル３を上昇させ始め、溶湯の排出状
態に対応させてラドル３を上昇させ、溶湯出入口６が常
に射出スリーブＳ内の溶湯の湯面部にあるような状態で
給湯する給湯方法（特公平２−５４１８３号公報）等が
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな給湯方法では、以下に説明するような問題がある。 （１）の給湯方法については、 ａ．図４〜図６に示すように、ラドルの下部の吸引口部
の長さが短いため、竪鋳込型の竪型射出スリーブに注湯
する際、射出スリーブの上部から注ぎ込むようになり落
下高さが高いため、酸化物の発生や溶湯内への空気の巻
き込みを惹起し、不純物を含んだ清浄でない溶湯を金型
キャビティ内へ供給することになる。 ｂ．溶湯の出入口が絞られた形状の場合は、溶湯は表面
張力でラドルからの流出が防がれるが、表面張力に限界
があって穴径を大きくできないので、溶湯の吸入や排出
に時間がかかる。 ｃ．溶湯の出入口部に多孔板を設けた構造の場合は、大
口径の出入口に対応できるが、表面張力に耐えて溶湯が
流出しないようにするためには、かなり細かな孔としな
ければならず、注湯の際にこの細かな孔が通過抵抗とな
って前記ａ．と同様に、溶湯を短時間に排出できない。

【０００５】（２）の給湯方法については、 ａ．ラドル３内に溶湯Ｍを導き入れるとき、図７に示す
弁棒４を上昇させて溶湯出入口６を開き保持炉の溶湯内
にラドル３を沈め、所望の給湯量になったとき弁棒４を
下げて溶湯出入口６を閉じラドルの移送動作に移るが、
ラドル３を保持炉に浸漬していたためラドル外周面に付
着した溶湯に酸化物が発生する。この酸化物が射出スリ
ーブＳ内に落下混入し溶湯の清浄度を低下させる。 ｂ．ラドル３の搬送途中に、弁棒４とラドル３の弁座面
のシール性が不完全であると溶湯が滴下し、作業環境を
汚染するとともに給湯量が不正確となる。

【０００６】本発明では、こうした欠点をなくし短時間
で確実に正確な給湯量の供給ができ、かつ、鋳造作業終
了後は、給湯用ラドル内の溶湯を全て排出することがで
きて鋳造作業終了後のメンテ作業が容易に行なえる給湯
方法および給湯装置を提供することを意図している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明においては、第１の発明では、金型装置の
金型キャビティへ溶融金属である溶湯を射出する射出ス
リーブへ溶湯を供給する給湯方法であって、内部に溶湯
を貯溜する外筒と、該外筒の上部開口部に載設される蓋
板と、該外筒の水平底面の周縁部に穿孔した溶湯の吸入
・排出兼用の溶湯孔と、該溶湯孔の上部に一定の間隙を
介して該外筒の内周側壁に固設された遮断板と、該遮断
板の周縁部で前記溶湯孔の反対側に穿孔した溶湯通路
と、前記蓋板を貫通して接続した吸引管とで形成される
給湯用ラドルを用いて、該給湯用ラドルを、前記溶湯孔
が上方になる側に射出スリーブの傾転角とほぼ同じ角度
になるまで傾転し、該給湯用ラドルを保持炉まで移送し
て該給湯用ラドルの下部を該保持炉の溶湯液面内に浸漬
し、真空吸引によって該保持炉内の溶湯を該給湯用ラド
ル内に取り込むとともに、給湯量検知手段により該給湯
用ラドル内に取り込んだ給湯量を検知し、該給湯量が設
定値に達したときに真空吸引を停止して、該給湯用ラド
ルを上昇させ、傾転した姿勢をそのままの状態に保持し
つつ該給湯用ラドルを射出スリーブ位置まで移動し、傾
転した射出スリーブ内に該給湯用ラドルの下部を挿入し
たのちに該給湯用ラドル内の溶湯を排出するようにし
た。

【０００８】また、第２の発明では、金型装置の金型キ
ャビティへ溶融金属である溶湯を射出する射出スリーブ
へ溶湯を供給する傾動・移送手段を備えた給湯装置であ
って、該給湯装置の給湯用ラドルは、上部が拡径をなし
下部が縮径をなしていて内部に溶湯を貯溜する外筒と、
該外筒の上部開口部にシール材を介して載設される蓋板
と、該外筒の水平底面の周縁部に穿孔した溶湯の吸入・
排出兼用の溶湯孔と、該溶湯孔の下方向に延在し外径が
該外筒の下部の内径よりも小さな導管とで形成され、該
溶湯孔の上部に一定の間隙を介して該水平底面に平行な
遮断板を該外筒の内周側壁に固設するとともに、該溶湯
孔の穿設位置の反対側となる該遮断板の端面と該外筒の
内周側壁との間には溶湯が通過する溶湯通路を形成し
た。

【０００９】そして、第２の発明を主体とする第３の発
明では、第２の発明の給湯装置において、給湯用ラドル
内の気体を吸引する吸引管を前記蓋板を貫通して接続
し、かつ、該吸引管に開閉弁を介在させて真空吸引装置
を接続するとともに、該吸引管途中に不活性ガス流量制
御手段を介在させて不活性ガス供給装置に連結される不
活性ガス供給管を接続した。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の実施
例を詳細に説明する。図１〜図３はいずれも本発明の実
施例に係り、図１は給湯用ラドルの全体構成図、図２は
図１のＡ〜Ａ矢視断面図、図３は給湯時の作業動作の工
程を示す説明図である。

【００１１】図１に示すように、給湯用ラドル１００を
大きく分けると、真空吸引装置１３０および不活性ガス
供給装置１８０等の配管系統と、ラドル要部９０と、ラ
ドル要部９０全体を移送したり傾動させたりするための
搬送用アーム２００とよりなる。なお、搬送用アーム２
００は、図示しない多関節ロボットまたは専用の搬送装
置に連結されている。

【００１２】次に、ラドル要部９０の構造を詳細に説明
する。

【００１３】図１に示すように、給湯用ラドル本体は下
方向に縮径した垂直円筒容器状に形成された外筒１１０
と、外筒１１０の底面板１１０ａの周縁部に穿設した溶
湯の吸入・排出兼用の溶湯孔１１０ｂと、溶湯孔１１０
ｂの下方向に延在し底面板１１０ａに接続され直径が底
面板１１０ａの直径に比べて遙かに小さい内径を有する
垂直状態の筒状の導管１１２とよりなる。さらに、底面
板１１０ａの上部に一定の間隙を介して溶湯孔１１０ｂ
を被覆する遮断板１１４を外筒１１０の内周側壁に固設
するとともに、溶湯孔１１０ｂの穿設位置の反対側とな
る外筒１１０の内周側壁と遮断板１１４の端面の間に
は、溶湯が通過する溶湯通路１１０ｃが設けられてい
る。

【００１４】これにより、本実施例では、給湯用ラドル
１００内の溶湯排湯後の給湯用ラドル１００傾転状態に
おいて、遮断板１１４、底面板１１０ａ、外筒１１０下
端の内周側壁間（これを、「溶湯溜」という）に若干の
溶湯が残留する構成となる。溶湯溜に作用する大気圧に
より、給湯用ラドル１００内に貯溜している溶湯の漏出
を防止するので、導管１１２の口径を３０ｍｍ〜５０ｍ
ｍ以上にまで拡大することができて、溶湯の流入排出が
短時間に実施される。

【００１５】一方、外筒１１０の上端部には、蓋板用の
シール材１１７を介在させて蓋板１１８が外筒１１０の
フランジ部とボルトで接合されて被覆されるとともに、
ラドル要部９０全体を移送したり傾動させたりするため
に搬送用アーム２００と接合される。

【００１６】さらに、蓋板１１８に吸引口１１８ａを穿
孔して蓋板１１８を貫通する吸引管１２０を設け、吸引
口１１８ａは吸引管１２０および伸縮管１２０Ａを介し
て真空吸引装置１３０と連結され、吸引管１２０の途中
には開閉弁１２０ａを配設する。また、吸引管１２０は
途中で分岐され、不活性ガス供給管１７０および開閉弁
１７０ａを介して不活性ガス供給装置１８０と連結され
る。

【００１７】また、搬送用アーム２００の先端部には、
ラドル要部９０（外筒１１０、導管１１２、遮断板１１
４および蓋板１１８）の重量と給湯用ラドル１００内に
取り込まれた溶湯重量との合計重量を計測する重量検知
手段２１０が設けられる。なお、吸引管１２０以降の配
管系統の重量の影響を排除すると同時にラドル要部９０
の傾転を容易にするために、蓋板１１８と吸引管１２０
の間にフレキシブルな伸縮管１２０Ａを接続している。
なお、重量検知手段２１０として、市販のロードセルや
マグネセル等のセンサが使用される。

【００１８】このように構成された給湯用ラドル１００
を用いて、保持炉内に貯溜された溶湯を、たとえば、竪
型射出スリーブ内や横型射出スリーブ内に所要の給湯量
を注湯する給湯方法について、以下に説明する。図３
は、給湯時の作業動作の工程を説明するもので、図３
（ａ）より図３（ｅ）までの順序で、順次、給湯作業を
実施し、鋳造作業終了後は図３（ｆ）の状態にする。

【００１９】まず、給湯用ラドル１００を射出スリーブ
Ｓの傾斜角とほぼ同じ角度になるまで溶湯孔が上方にな
る側に傾転した姿勢を保持して保持炉まで移動して、導
管１１２の下部を保持炉の溶湯液面内に浸漬する。浸漬
する深さは、導管１１２の下端が溶湯Ｍの湯面から５ｍ
ｍ〜３０ｍｍ程度浸漬するようにし、底面板１１０ａが
溶湯の湯面に接しない深さとする。この後、重量検知手
段２１０で重量を測定しつつ、所定の重量に到達するま
で、真空吸引装置１３０を駆動して給湯用ラドル１００
内のガスを吸引し、導管１１２の下部開口部および底面
板１１０ａに穿設された溶湯孔１１０ｂを経由して保持
炉の溶湯Ｍを貯湯室１１０内に取り込む（図３
（ａ））。

【００２０】本実施例では、導管１１２の下部先端のみ
を保持炉の溶湯液面内に浸漬し外筒１１０を溶湯液面内
に浸漬する必要はないから、外筒１１０の外周面への溶
湯の付着がなくなるため射出スリーブＳ内への付着物の
落下混入がなくなり、射出スリーブＳへ注湯する溶湯内
の酸化物を最小に留めるので、溶湯Ｍの清浄度を高く保
持できる。

【００２１】搬送用アーム２００の先端部に設けられた
重量検知手段２１０によってラドル要部９０（外筒１１
０、導管１１２、遮断板１１４および蓋板１１８）の重
量と給湯用ラドル１００内に取り込まれた溶湯重量との
合計重量を重量検知手段２１０により計測し、この重量
計測値が所定の重量に到達したときに発する電気信号に
より真空吸引を停止して、給湯用ラドル１００を保持炉
Ｆより引き上げ、導管１１２の内部および遮断板１１４
と底面板１１０ａとの間に存在する溶湯Ｍの一部を外部
に廃棄した後、そのままの状態を保持しつつ射出スリー
ブＳに移動する（図３（ｂ））。

【００２２】なお、本実施例では、給湯用ラドル１００
内に取り込まれた溶湯量の検知手段として重量検知手段
２１０を使用したが、これに限定されるものではなく、
給湯用ラドル内または真空吸引配管系統の圧力を計測
し、計測圧力が所定の真空度に到達したことにより給湯
量を検知する等の溶湯量検知手段を使用してもよい。

【００２３】また、真空吸引により給湯用ラドル１００
内への溶湯Ｍの取り込みが完了した状態では、遮断板１
１４と水平底面１１０ａとの間に溜まった溶湯の上面に
大気圧が作用してバランスした状態であり、取り込み完
了後、射出スリーブ位置までの移送に際して、給湯用ラ
ドル１００内の溶湯が外部へ漏出することがない。

【００２４】次に、給湯用ラドル１００の下部を射出ス
リーブＳの中まで下降させ（図３（ｃ））、続いて、不
活性ガス供給用の開閉弁１７０ａを開いて、たとえば、
窒素ガスのような不活性ガスを給湯用ラドル１００内に
導入して、給湯用ラドル１００内部の圧力を大気圧まで
上げるか、または、大気圧以上に加圧して、給湯用ラド
ル１００内の溶湯Ｍを射出スリーブＳ内に排湯する（図
３（ｄ））。

【００２５】また、排湯開始と同時に給湯用ラドル１０
０を徐々に引き上げて、射出スリーブＳ内の湯面の上昇
速度と給湯用ラドル１００の上昇速度を同期させること
で溶湯の落下高さを低く一定に保ち、溶湯内への空気の
巻き込みを防止して、鋳造欠陥の無い優れた品質の成形
品が得られる。

【００２６】本実施例では、給湯用ラドル１００内の溶
湯Ｍを射出スリーブＳへ注湯する際の排出速度は、不活
性ガスの流量を任意に変えて調整することができるの
で、溶湯落下の際の溶湯Ｍへの空気巻き込みを少なくで
き、射出スリーブＳ内に注湯された溶湯Ｍは酸化物や不
純物を含まない清浄な溶湯となる。不活性ガスの供給は
溶湯Ｍを射出スリーブＳ内に排湯させると同時に、給湯
用ラドル１００内を不活性ガス雰囲気に保持するので、
給湯用ラドル１００内での溶湯の酸化が防止される。

【００２７】なお、図３（ｄ）では射出スリーブＳ内に
排湯する際に、給湯用ラドル１００の下部の導管１１２
の下面を射出スリーブＳ内の溶湯Ｍの湯面から離して給
湯しているが、これに限定されるものではなく、導管１
１２の下面を溶湯Ｍの液面内に浸漬しながら、排湯開始
と同時に給湯用ラドル１００を徐々に引き上げ、射出ス
リーブＳ内の湯面の上昇速度と給湯用ラドル１００の上
昇速度を同期させて導管１１２の下面を常に溶湯Ｍの湯
面付近に位置させながら静かな注湯を行なうのがより望
ましい。

【００２８】そして、給湯用ラドル１００内の溶湯Ｍの
排湯が完了した後、射出スリーブＳ内より給湯用ラドル
１００を上昇させて抜き出し、保持炉まで移動（図３
（ｅ））して、次のショットに備えて給湯作業を行なう
（図３（ａ））。以上が給湯方法の一連の作業工程であ
る。

【００２９】本実施例では、給湯用ラドル１００内の溶
湯排湯後も給湯用ラドル１００を傾転状態に保持される
ので溶湯溜に若干の溶湯が残留し、遮断板１１４の端面
と外筒１１０下端の内周側壁との間に設けられた溶湯通
路１１０ｃは残留溶湯に浸漬されている。このため、給
湯用ラドル１００の内部が外気と遮断された状態に保持
され外気が侵入することがないので、給湯用ラドル１０
０の内部は不活性ガス雰囲気に保持される。従って、次
ショット分として給湯用ラドル１００内に真空吸引され
た溶湯の酸化はなく、清浄な溶湯を供給できる。

【００３０】一方、鋳造作業終了後は、図３（ｆ）に示
すように給湯用ラドル１００を垂直状態に戻すことによ
り、給湯用ラドル１００内の溶湯を全て排出することが
できるので、鋳造作業終了後のメンテ作業が容易に行な
える。

【００３１】なお、上記で説明した図３の工程説明図で
は、竪型射出スリーブへの給湯方法を説明しているが、
これに拘泥することなく、横型の射出スリーブへ給湯す
ることもできる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、下記の
ような優れた効果を発揮する。 （１）溶湯溜に作用する大気圧により、給湯用ラドルに
溶湯を入れた後の移送途中に給湯用ラドルから溶湯が漏
出することはない。 （２）導管口径を従来技術の数倍にすることができるの
で、給湯用ラドルの溶湯の流入・排出が短時間で実施さ
れるから、高能率である。 （３）導管下部周辺のみを保持炉に浸漬する給湯方法で
あり、給湯用ラドルの外周に溶湯が付着しない。また、
射出スリーブへの注湯完了後に溶湯溜に残存する溶湯が
あるため、給湯用ラドル内部が空気と触れることを防い
で不必要な酸化物の生成を防止できる。 （４）不活性ガス流量制御手段を装備したので、射出ス
リーブへの給湯時に射出スリーブを不活性ガス雰囲気に
して酸化を防ぐとともに、射出スリーブへの注湯速度の
調整が可能となり、空気巻き込みの無い静かな注湯が可
能となって、鋳造欠陥の無い優れた品質の鋳造品が得ら
れる。 （５）鋳造作業終了後は、給湯用ラドルを垂直状態に戻
すことにより、給湯用ラドル内の溶湯を全て排出するこ
とができるので、鋳造作業終了後のメンテ作業が容易に
行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る給湯用ラドルの全体構成図であ
る。

【図２】図１のＡ〜Ａ矢視断面図である。

【図３】本発明の実施例に係る給湯時の作業動作の工程
を示す説明図である。

【図４】従来の実施例に係るラドルの縦断面図である。

【図５】従来の実施例に係るラドルの縦断面図である。

【図６】図５の平面図である。

【図７】従来の他の実施例に係るラドルの縦断面図であ
る。

【符号の説明】

２ プランジャチップ ３ ラドル ４ 弁棒 ６ 溶湯出入口 ９ 多孔板 ９０ ラドル要部 １００ 給湯用ラドル １１０ 外筒 １１０ａ 底面板（底板） １１０ｂ 溶湯孔 １１０ｃ 溶湯通路 １１２ 導管 １１４ 遮断板 １１７ シール材（蓋板用） １１８ 蓋板 １１８ａ 吸引口 １２０ 吸引管 １２０Ａ 伸縮管 １２０ａ 開閉弁（真空吸引用） １３０ 真空吸引装置 １７０ 不活性ガス供給管 １７０ａ 開閉弁（不活性ガス供給用） １８０ 不活性ガス供給装置 ２００ 搬送用アーム ２１０ 重量検知手段（ロードセル、マグネセル） Ｍ 溶湯（溶融金属） Ｆ 保持炉 Ｓ 射出スリーブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型装置の金型キャビティへ溶融金属で
   ある溶湯を射出する射出スリーブへ溶湯を供給する給湯
   方法であって、 内部に溶湯を貯溜する外筒と、該外筒の上部開口部に載
   設される蓋板と、該外筒の水平底面の周縁部に穿孔した
   溶湯の吸入・排出兼用の溶湯孔と、該溶湯孔の上部に一
   定の間隙を介して該外筒の内周側壁に固設された遮断板
   と、該遮断板の周縁部で前記溶湯孔の反対側に穿孔した
   溶湯通路と、前記蓋板を貫通して接続した吸引管とで形
   成される給湯用ラドルを用いて、 該給湯用ラドルを、前記溶湯孔が上方になる側に射出ス
   リーブの傾転角とほぼ同じ角度になるまで傾転し、 該給湯用ラドルを保持炉まで移送して該給湯用ラドルの
   下部を該保持炉の溶湯液面内に浸漬し、真空吸引によっ
   て該保持炉内の溶湯を該給湯用ラドル内に取り込むとと
   もに、給湯量検知手段により該給湯用ラドル内に取り込
   んだ給湯量を検知し、該給湯量が設定値に達したときに
   真空吸引を停止して、該給湯用ラドルを上昇させ、 傾転した姿勢をそのままの状態に保持しつつ該給湯用ラ
   ドルを射出スリーブ位置まで移動し、傾転した射出スリ
   ーブ内に該給湯用ラドルの下部を挿入したのちに該給湯
   用ラドル内の溶湯を排出するようにした給湯方法。
2. 【請求項２】 金型装置の金型キャビティへ溶融金属で
   ある溶湯を射出する射出スリーブへ溶湯を供給する傾動
   ・移送手段を備えた給湯装置であって、 該給湯装置の給湯用ラドルは、上部が拡径をなし下部が
   縮径をなしていて内部に溶湯を貯溜する外筒と、該外筒
   の上部開口部にシール材を介して載設される蓋板と、該
   外筒の水平底面の周縁部に穿孔した溶湯の吸入・排出兼
   用の溶湯孔と、該溶湯孔の下方向に延在し外径が該外筒
   の下部の内径よりも小さな導管とで形成され、 該溶湯孔の上部に一定の間隙を介して該水平底面に平行
   な遮断板を該外筒の内周側壁に固設するとともに、該溶
   湯孔の穿設位置の反対側となる該遮断板の端面と該外筒
   の内周側壁との間には溶湯が通過する溶湯通路を形成し
   たことを特徴とする給湯装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の給湯装置において、 給湯用ラドル内の気体を吸引する吸引管を前記蓋板を貫
   通して接続し、かつ、該吸引管に開閉弁を介在させて真
   空吸引装置を接続するとともに、該吸引管途中に不活性
   ガス流量制御手段を介在させて不活性ガス供給装置に連
   結される不活性ガス供給管を接続したことを特徴とする
   給湯装置。