JPH01155187A - 材料押込み装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、例えばるつぼ式高周波誘導炉のるつぼの如
く、上面側から固体材料を装入するようにした各種容器
において、芸人材料を容器内部（底部）へ押込むための
材料押込装置に関するものである。

従来の技術 るつぼ式高周波誘導炉は、従来から各種金属材料の溶解
に使用されており、最近ではアルミ屑の再溶解にも使用
されるようになっている。

ところでるつぼ式高周波誘導炉の如く、上面が開放され
た炉内に上方から溶解すべき材料を装入するようにした
溶解炉の場合、装入した溶解材料が炉内上部で対向する
炉壁間にブリッジ状に引掛った状態、すなわち所謂「棚
吊り現象」が発生して、装入した溶解材料が炉内Ｈａ中
に浸漬されず、その材料が溶解されなくなる事態が生じ
ることがある。特にアルミ屑の如く、切削屑やその他の
不規則な形状、寸法の板層などをブロック状にソフトプ
レスした屑材料（以下これを屑ブロックと記す）を溶解
材料として用いる場合、その屑ブロックの周囲には屈曲
した切屑の一部や細長い板などが突出しているため、屑
ブロックの相互間でからみ合いが生じて棚吊り現象が発
生し易い。このように溶解材料として屑ブロックを用い
た場合の棚帛り現象のＩＦ、生の状況の一例を第４図に
示す。第４図において１８は例えばるつぼ残高周波誘導
炉１７のるつぼであり、７は棚吊り状態となった屑ブロ
ックを、また１９はるつは１８内の金属溶湯を示す。

一方上述のような棚吊り現象が生じない場合でも、屑ブ
ロックはその嵩比重が著しく小さいため、炉内の湯面上
に浮いた状態となって溶湯中へ溶は込みにくいのが通常
である。また屑ブロックが温血付近で溶解する際には酸
化物や窒化物が多量に発生ずるから、湯面上には多量の
スラグが浮遊しているのが通常であり、このことも屑ブ
ロックの溶は込みを阻害する要因となっていた。そして
特に高周波誘導炉においては誘導磁束によろうず電流に
よって加熱されるが、屑ブロックはこのうず電流が流れ
にくく、そのため前述のように湯面上に浮いた状態では
溶解が速やかに進行しない。また高周波誘導炉は低周波
誘導炉と比較して溶瀾攪拌力が小さく、このことも湯面
上に浮いた屑ブロック等の溶解材料の溶は込みを遅くす
る一因どなっていた。

なおまた、前述のように棚吊り現象が光生ずれば、湯面
付近のスラグ付看部に局部発熱が発生して炉材の損傷が
激しくなり、炉材の短野命化を招く問題もある。

以上のような問題を解決するためには、るつぼ残高周波
誘導炉等の炉内にその上面側から屑ブロックなどの溶解
材料を装入した際に、その溶解月利を上方から溶潟内へ
押込むようにすれば良い。

この押込み作業は従来一般に作業員が人力で行なってい
たが、炉の付近の作業環境は高温で劣悪であり、かつ押
込み作業には重労働を要するとともに安全性の問題があ
り、そこで押込み作業を機械化、自動化することが強く
望まれている。

ところで既に特公昭６１−５５９５号公報には、溶解材
料をは械的に押込むようにした誘導溶解炉が提案されて
いる。この公報記載の誘導溶解炉は、第５図に示すよう
に、溶解炉１を構成しているるつぼ２の上部間口上に、
溶解材料を押込むための押込み円柱３を配設しておき、
その上部から流体圧シリンダ４によって押込み円柱３を
押し下げるようになし、かつ押込み円柱３の動きに応動
してシリンダ４の動作を制御するリミットスイッチ５．
６を設けたものである。

発明が解決すべき問題点 前述の特公昭６１−５５９５号公報記載の装置において
は、アルミ屑等をソフトプレスした屑ブロックを溶解材
料として用いた場合、次のような問題がある。

すなわち、屑ブロックは大きなサイコロ状をなしている
から、これを装入した場合には第６図に示すように装入
した多数の屑ブロック７の上面は均一な面とならず、大
きな凹凸が生じている。そのため押込み円柱３の下面（
押込み面＞３８は、その全体が均一に芸人材料に接する
ことは稀で、実際には第６図に示しているように下面３
ａの一部が局部的に屑ブロック７に接することが多い。

このような状態で押込み円柱３に下方への押込み力をシ
リンダ４によって与えた場合、押込み円柱３の下部には
矢印Ｂで示すように傾こうとし、それに伴なって押込み
円柱３の下部には水平方向Ａへ逃げようとする力が加わ
る。ところが第５図に示す装置では、押込み円柱３の軸
心がシリンダ４の軸心に一致していなければならず、か
つシリンダ４自体は固定されているから、矢印Ａの方向
へ押込み円柱３が逃げることができず、そのためシリン
ダ４に無理な力が加わって、シリンダ４に故障を発生さ
せたり、また前述の力によってロンドや接続部分が曲が
ったりして円滑な昇降が困難となり易い問題があり、そ
のため繁雑な昇降を繰返さなければならない実操業にＪ
３いては、長期間安定して作動させることができず、実
操業には不適当とならざるを得ないのである。またその
ほか・シリンダにより押込み力を与えるようにした前記
装置では、充分な押込み力を与えるためにはシリンダ等
が大型化せざるを得ない問題もある。

この発明は以上の事情を背頑としてなされｌζもので、
屑ブロックのような芸人材料に対しても、礪械的に無理
な力が加わることなく、長期間安定して芸人材料の押込
みを行なうことができ、これによって棚吊り現象等によ
り芸人材料が溶解しなかったりあるいは溶解が遅くなっ
たりすることを有効に防止し、かつ装置的にもコンパク
ト化し得るようにした材料押込み装置を提供覆ることを
目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この発明は、上面が開放された容器内に装入した材料を
上方から押込むための材料押込み装置において、軸中心
に回動可能に支持された垂直な支柱の上部に、その側方
へ延出するアームを固設し、かつそのアームの先端には
、前記材料を容器内部へ押込むための押圧体を、ピニオ
ンおよびラックを介して昇降可能に支持させ、前記アー
ムもしくは支柱には、前記ピニオンを回転させて押圧体
を昇降させるための昇降用回転駆動源を設置し、さらに
支柱にはこれを回転させてアームを旋回させるための旋
回駆動機構を連結し、しかもその旋回駆動機構には、ｌ
１ｉｊ記押圧体にアームを旋回させる方向のトルクが加
わった状態でアームの旋回を許容する滑りｉｎが設けら
れていることを特徴とするものである。

ここで、前記昇降用回転駆動源としては、エアーモータ
を使用することが望ましい。

作　　　用 この発明の材料押込み装置においては、昇降用回転駆動
源を作動させれば、その回転力がピニオンおよびラック
によって直線運動に変換されて押圧体を昇降させる。一
方、旋回駆動機構を作ｖノさせれば、支柱が軸中心に回
動してアームを旋回させることができる。すなわち支柱
の軸心位置を中心としてアームの先端に支持された抑圧
体を旋回させることができる。したがって例えばるつぼ
式高周波誘導炉のるつぼの如く、材料を装入する対象と
なる容器の上方に押圧体が位置していない状態（待避位
置にある状態）で容器内に材料の装入などを行ない、押
圧体をその上昇端まで上昇させている状態でアームを旋
回させて押圧体を容器の上方に位置させ、次いで昇降用
回転駆動源を作動させて押圧体を下降させれば、その抑
圧体が容器内の芸人材料を押圧してこれを内部へ押込む
ことができる。材料押込後には昇降用駆動源を反対方向
へ作動させて押圧体を上昇させ、その後旋回駆動機構を
動作させてアームを旋回させ、押圧体を初期位置へ戻せ
ば良い。

このように材料押込み時以外は抑圧体が容器の上方に位
置していないように待避させることができるため、材料
装入時において抑圧体が妨げとなって装入作業に制約を
ＪＨ＜ことがなく、また容器が金属溶解炉である場合の
種々の付帯作業、例えばスラグ除去作業等も押圧体が邪
魔となることなく容易に行なうことが可能となる。

ここで、芸人材料が屑ブロックのような大きなものであ
る場合には、既に第６図について説明したように抑圧体
の下面すなわち押圧面の全体が芸人材料に均一に当接せ
ず、その一部のみが局部的に装入材料に接して、抑圧体
の先端が傾こうとする力が生じ、それに伴って矢印へ方
向へ逃げようとする力が押圧体に作用づるが、この発明
の装置の場合前記旋回駆動Ｉａｌ１４にすべり機構が設
けられているため、そのすべりによって押圧体が逃げる
ことができ、そのため矢印へ方向への力のうちすべり方
向（旋回方向）の成分が吸収されてラック−ごニオン等
に無理な力が加わることがない。また、ラック−ピニオ
ンにおけるピニオンは、押圧体が若干傾こうとしても（
すなわちラックが傾こうとしても）、その傾きを許容し
たままラックとの噛合い状態を保持できるから、押圧体
の傾き方向の力によってもラック−ピニオン機構がｊｌ
Ａ（Ｂ　”ｊるおそれも極めて少ない。

なお、昇降用回転駆動源を特にエアーモータで構成した
場合には、エアーによるクツション効果を有するため、
押圧体の下降に対して大きな抵抗があった場合に回転駆
動源に無理がかからず、したがって回転駆動源の故障が
少なくなるとともにその長寿命化を図ることができる。

また昇降用回転駆動源にエアーモータを用いれば、押圧
体による押圧力を容易に調整することができる。

実　　施　　例 第１図〜第３図に、この発明の材料押込み装置をるつぼ
式高周波誘導炉に適用した一実施例を示す。

第１図において、固定された基台１０には、垂直な支柱
１１が軸中心に回動可能に支持されており、この支柱１
１の上端部には、明方へ水平に延出するアーム１２が取
付けられている。このアーム１２の先端には、ピニオン
１３およびラック１４を介して昇降可能に押圧体１５が
支持されている。すなわちアーム１２の先端部に上記ピ
ニオン１３が水平な軸線を中心として回転自在に設けら
れるとともに、そのピニオン１３と噛合うラック１４が
アーム１２の先端のガイド部材例えばガイドローラ１６
により昇降可能に支持され、かつラック１４の下部に押
圧体１５が取付けられている。

押圧体１５は、例えばるつぼ式高周波誘導炉１７のるつ
ぼ１８内に装入された溶解材料、例えばアルミ屑等をブ
ロック状にソフトプレスした材料（屑ブロック）７を上
方から押圧して、るつぼ１８内の金属溶湯、例えばＡｌ
溶渇１９中に押込むためのものであり、ステンレス鋼等
の金属材料あるいはセラミック等の耐熱性を有する材料
によって作られ、かつその下面すなわち材料押圧面１５
Ａは、中央部が最も突出しかつその周囲に若干のテーパ
ーを持たせた形状、すなわち頂角の大きい円錐面をなす
ように作られている。またこの押圧体１５は、前記セラ
ミック１４の下端に対して容易に者脱可能となるように
ピン２０によって取付けられている。

前記アーム１２の上面には、押圧体１５を昇降させるた
めの昇降用回転駆動源として、エアーモータ２１が載置
固定されている。このエアーモータ２１の回転駆動軸２
１ａは、同じくアーム１２上に載置固定された減速１２
２の入力軸２２ａに連結されており、この減速■２２の
出力軸２２ｂはチェーン２３を介して前記ピニオン１３
に連結されている。また減速１２２の出力軸２２ｂは、
別のチェーン２４を介してストローク検出装置２５にも
連結されている。このストローク検出装置２５は、後述
するように押圧体１５の昇降ストロークを検出するため
のものである。

前記支柱１１は、その下部に連結された旋回駆動ｔ［２
６によって軸中心に回動して、アーム１２を旋回させる
ように構成されている。この旋回駆動ｆｉ１２６は、第
３図に模式的に示すように、駆動源としてのモータ２７
と、そのモータ２７の回転駆動軸に連結された減速傭２
８と、この減速１２８の出力軸に連結された傘歯車２９
．３０と、傘歯車３０に連結されたすべり機＠３１を介
して連結された小スプロケット３２と、支柱１１の下部
に同軸状に固定された大スプロケット３３と、曲記小ス
プロケット３２Ｊ′３よび大スプロケット３３に巻掛け
られたチェーン３４とによって構成されている。ここで
前記すべりぼ構３１は、スプリング等によって圧接力を
与えられた摩擦板などからなるもの、例えばトルクリミ
ッタと称されるものであれば良く、要は従動側のアーム
１２および支柱１１の側からある程度以上のアーム旋回
方向のトルクが与えられた時にアーム１２、支柱１１の
旋回、回動を許容するように構成されていれば良い。

以上のような実施例の材料押込み装置の動作、使用方法
を次に説明する。

先ず初期状態では押圧体１５は第１図に示すように上昇
端の位置にあり、またアーム１２は第２図の仮想線で示
す位置、すなわち待避位置にあるものとする。

この初期状態から旋回駆ｖＪ■溝２６のモータ２７を駆
動させれば、モータ２７による回転駆動力が城速闘２８
、傘歯車２９．３０、すべりｔｆ３１＠３１、小スプロ
ケット３２、チェーン３４、大スプロケット３３を介し
て支柱１１に伝達され、支柱１１が軸中心に回動し、こ
れに伴ってアーム１２が旋回する。そして第２図の実線
で示すようにア−ム１２の先端の押圧体１５がるつぼ式
高周波誘導炉１７のるつぼ１８の上方に至れば、モータ
２７の回転を停止させ、支柱１１、アーム１２を停止さ
せる。

次いで昇降用回転駆動源としてのエアーモータ２１を駆
動させる。エアーモータ２１の回転駆動力は減速は２２
およびチェーン２３を介してピニオン１３に伝達され、
ピニオン１３と噛合うラック１４が下降して、そのラッ
ク１４の下端の押圧体１５も下降する。そして第１図の
仮想線で示すように、るつぼ１８内の溶解材料、例えば
屑ブロック７を押圧して、これを金属溶湯例えばＡｌ溶
潟１９中に押込む。なおこζで、るつぼ１８に対する屑
ブロック７等の溶解材料の装入は、押圧体１５が上昇端
にある間、あるいはその前の待避位置にある間に行なっ
ておくものとする。

前述のように抑圧体１５の抑圧によって屑ブロック７を
押込む際には、既に述べたように不均一な凹凸によって
押圧体１５の下面の一部が局部的に屑ブロック７に接し
、押圧体１５に傾く方向への力が作用して、押圧体１５
が水平方向へ逃げようとするが、旋回駆動機構２６には
すべりａ栴３１が設けられているから、すべり機構３１
におけるずべりによって第２図の矢印Ｃに示すようにア
ーム１２が小角度旋回し、これによって前述の逃げに対
応することができる。また実施例では、押圧体１５がラ
ック１４の下端にピン２０によって取付けられているた
め、押圧体１５は多少は傾動することができ、しかもラ
ック１４はピニオン１３に対して若干傾動しても噛合い
状態を保つことができる。ざらに昇降用回転駆動源とし
てはエアーモータ２１が用いられており、このエアーモ
ータ２１はエアーによるクツション効果を有づるため、
押圧体１５の下降（押圧）に対して大きな抵抗が急激に
加わった場合にも無理が加わることはない。またこのよ
うにエアーモータ２１を用いているため、押付は力はエ
アー供給圧力によって調整することができる。

上述のようにして屑ブロック７等の溶解材料を押圧体１
５により押圧することによって、仮に棚吊り現象が発生
していてもそれを解消して溶解材料をるつぼ１８内の金
属溶湯１９中に押込み、溶解材料をすみやかに溶解させ
ることができる。

その後は、昇降用回転駆動源としてのエアーモータ２１
を反対方向へ駆動させて、押圧体１５を上昇させ、さら
に必要に応じて旋回駆ｖＪ橢構２６によりアーム１２を
旋回させて待避位置に戻せば良い。

以上の説明において、押圧体１５はその下面にテーパー
を有する形状となっているため、材料押込み時に付着し
た金属溶湯が容易に流れ落ちて、その除去を容易に行な
うことができ、また熱変形も生じにくい。またこの押圧
体１５は、着脱可能となっているため、その先端が消耗
あるいは変形した場合には容易に交換することができる
。さらに、押圧体１５の弁降時のストロークは、減速機
２２の出力軸２２ｂにチェーン２４を介して連結された
ストローク検出装＠２５によって検出されるから、この
ストローク検出装置２５によって抑圧体１５の上昇位置
や下降位置を制御することができる。

なお前述の実施例では特に示さなかったが、るつぼ１８
の下側にロードセルを設けておけば、押圧体１５による
材料押込み時の実押付力を検出することができ、したが
って実押付力の管理を容易に行なうことができる。例え
ばロードセルによって検出された実押付力に応じてエア
ーモータ２１への供給エアー圧力を適切な値にフィード
バック制御することができる。

なおまた、実施例では昇降用回転駆動源としてのエアー
モータ２１をアーム１２上に設けているが、支柱１１に
設置しても良いことは勿論である。

さらに、実施例ではるつぼ式高周波誘導炉のるつぼに溶
解材料を装入する場合について説明したが、その他の形
式の溶解炉や、さらには溶解炉に限らず上方から固体材
料を装入する必要のある容器には全て適用可能である。

弁明の効果 この弁明の材料押込み装置によれば、アルミ日等をブロ
ック状にソフトプレスした材料（屑ブロツク）の如く、
大きなサイコロ状材料を装入する場合に、押圧体の下面
の一部のみが局部的に材料に接して押圧体を水平方向へ
移動させる力が作用しても、旋回駆ｖＪｔＦｌ　＠に設
けたダベリ機構によって対応して水平方向へ押圧体を逃
がすことができ、そのためごニオンーラック機横などに
無理な力が加わることがなく、またピニオン−ラックＲ
４！４自体も押圧体の若干の傾きを許容することができ
、したがってこれらが相俟って、装置内の各部に無理な
力が作用することを防止でき、そのため各部の故障やａ
傷の発生を防止して、長期間の実操業に充分に耐えるこ
とができる。またこの発明の材料押込み装置は、アーム
旋回方式を適用しているため、材料押込みを行なわない
間はるつぼ等の対蒙容器の上方空間から水平方向へ離れ
た位置に押圧体を待避させておくことができ、そのため
材料押込み以外の作業に対する制約も少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の材料押込み装置を示す部
分切欠正面図、第２図は第１図の装置の平面図、第３図
は第１図の装置に用いられている旋回駆０は構を示す模
式図、１４図は棚吊り現象が弁士している状況を示す略
解図、第５図は従来の装置の一例を示す略解的な正面図
、第６図は第５図の装置の使用時の状況を示す略解図で
ある。 ７・・・屑ブロック（芸人材料）、　１１・・・支柱、
１２・・・アーム、　１３・・・ピニオン、　１４・・
・ラック、　１５・・・押圧体、　１７・・・高周波誘
導炉、１８・・・るつぼ（容器）、　１９・・・金属溶
湯、　２１・・・エアーモータ（胃降用回転駆動源）、
　２６・・・旋回駆１１１Ｉ機構、　３１・・・すべり
Ｒ構。 出願人　　スカイアルミニウム株式会社代理人　　弁理
士　　豊　１）武　久 （ばか１名） 第４図 第６図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）上面が開放された容器内に装入した材料を上方か
   ら押込むための材料押込み装置において、軸中心に回動
   可能に支持された垂直な支柱の上部に、その側方へ延出
   するアームを固設し、かつそのアームの先端には、前記
   材料を容器内部へ押込むための押圧体を、ピニオンおよ
   びラックを介して昇降可能に支持させ、前記アームもし
   くは支柱には、前記ピニオンを回転させて押圧体を昇降
   させるための昇降用回転駆動源を設置し、さらに支柱に
   はこれを回転させてアームを旋回させるための旋回駆動
   機構を連結し、しかもその旋回駆動機構には、前記押圧
   体にアームを旋回させる方向のトルクが加わった状態で
   アームの旋回を許容する滑り機構が設けられていること
   を特徴とする材料押込み装置。
2. （２）前記昇降用回転駆動源がエアーモータで構成され
   ている特許請求の範囲第１項記載の材料押込み装置。