JPH0445751B2 - - Google Patents

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、装入材料を容器内部
（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つている。

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ツジ状に引掛
つた状態、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溶湯中に浸漬され
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、寸法の板屑などをブロツク状に
ソフトプレスした屑材料（以下これを屑ブロツク
と記す）を溶解材料として用いる場合、その屑ブ
ロツ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、屑ブロツクの相互間で
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ツクを用いた場合
の棚吊り現象の発生の状況の一例を第４図に示
す。第４図において１８は例えばるつぼ式高周波
誘導炉１７のるつぼであり、７は棚吊り状態とな
つた屑ブロツクを、また１９はるつぼ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、屑ブロツ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つて溶湯中へ
溶け込みにくいのが通常である。また屑ブロツク
が湯面付近で溶解する際には酸化物や窒化物が多
量に発生するから、湯面上には多重のスラグが浮
遊しているのが通常であり、このことも屑ブロツ
クの溶け込みを阻害する要因となつていた。そし
て特に高周波誘導炉においては誘導磁束によるう
ず電流によつて加熱されるが、屑ブロツクはこの
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
溶湯撹拌力が小さく、このことも湯面上に浮いた
屑ブロツク等の溶解材料の溶け込みを遅くする一
因となつていた。

なおまた、前述のように棚吊り現象が発生すれ
ば、湯面付近のスラグ付着部に局部発熱が発生し
て炉材の損傷が激しくなり、炉材の短寿命化を招
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
式高周波誘導炉等の炉内にその上面側から屑ブロ
ツクなどの溶解材料を装入した際に、その溶解材
料を上方から溶湯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入力で行な
つていたが、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
材料を機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の上部開口上に、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によつて押込み円柱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ツトスイツチ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ツク
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、屑ブロツ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ツク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）３ａは、
その全体が均一に装入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３ａの一
部が局部的に屑ブロツク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によつて与えた場合、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
れに伴なつて押込み円柱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に無理な力が加わつて、シリンダ４に故
障を発生させたり、また前述の力によつてロツド
や接続部分が曲がつ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おいては、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景としてなされたも
ので、屑ブロツクのような装入材料に対しても、
機械的に無理な力が加わることなく、長期間安定
して装入材料の押込みを行なうことができ、これ
によつて棚吊り現象等により装入材料が溶解しな
かつたりあるいは溶解が遅くなつたりすることを
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することを目
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、アームの旋回の半
径方向に対し直交する方向に沿つた水平な軸線を
中心として回転するピニオンとそのピニオンに噛
合うラツ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つた状態でアーム
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
ンおよびラツクによつて直線運動に変換されて押
圧体を昇降させる。一方、旋回駆動機構を作動さ
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押圧体を旋回
させることができる。したがつて例えばるつぼ式
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、その押圧体が容器
内の装入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押圧体が容器の
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押圧体が妨げとな
つて装入作業に制約を招くことがなく、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、装入材料が屑ブロツクのような大きな
ものである場合には、既に第６図について説明し
たように押圧体の下面すなわち押圧面の全体が装
入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、押圧体の先端が傾こうとす
る力が生じ、それに伴つて矢印Ａ方向へ逃げよう
とする力が押圧体に作用するが、この発明の装置
の場合前記旋回駆動機構にすべり機構が設けられ
ているため、そのすべりによつて押圧体がアーム
とともにその旋回方向へ逃げることができ、その
ため矢印Ａ方向の力のうち、すべり方向（アーム
旋回方向）の成分の力が上述のすべりによつて吸
収される。またラツク−ピニオンにおけるピニオ
ンが、アームの旋回半径方向に対し直交する方向
に沿つた水平軸線を中心として回転するように設
けられているため、そのピニオンの軸心を基準と
してラツクが若干傾動しても（すなわち押圧体が
若干傾いても）ラツクとピニオンの噛合い状態が
保持されるから、前述の矢印Ａ方向の力のうち、
アーム旋回方向の成分の力に対してはラツク（押
圧体）が若干傾くことによつてその成分の力を緩
和することができる。

このよに、旋回駆動機構にすべり機構を設ける
とともに押圧体の昇降支持のためにラツク−ピニ
オンを用いることによつて、材料押込時に押圧体
に加わる不均等な力が吸収、緩和され、押圧体や
その支持機構、駆動機構に無理な力が加わること
が防止される。

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ヨン効果
を有するため、押圧体の下降に対して大きな抵抗
があつた場合に回転駆動源に無理がかからず、し
たがつ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１１の上端部には、側方へ水平に延
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およびラツク１
４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がアーム１２の旋回半径に対し直交する方向
に沿つた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と噛合うラツ
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
ラツク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ツク状にソフトプレスした材
料（屑ブロツク）７を上方から押圧して、るつぼ
１８内の金属溶湯、例えばAl溶湯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
あるいはセラミツク等の耐熱性を有する材料によ
つて作られ、かつその下面すなわち材料押圧面１
５Ａ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、前記セラミツク１４の下端に対して
容易に着脱可能となるようにピン２０によつて取
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２１ａは、同じくアーム１２
上に載置固定された減速機２２の入力軸２２ａに
連結されており、この減速機２２の出力軸２２ｂ
はチエーン２３を介して前記ピニオン１３に連結
されている。また減速機２２の出力軸２２ｂは、
別のチエーン２４を介してストローク検出装置２
５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
動機構２６によつて軸中心に回動して、アーム１
２を旋回させるように構成されている。この旋回
駆動機構２６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機２８と、この減速
機２８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構３１を介
して連結された小スプロケツト３２と、支柱１１
の下部に同軸状に固定された大スプロケツト３３
と、前記小スプロケツト３２および大スプロケツ
ト３３に巻掛けられたチエーン３４とによつて構
成されている。ここで前記すべり機構３１は、ス
プリング等によつて圧接力を与えられた摩擦板な
どからなるもの、例えばトルクリミツタと称され
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動機構２６のモータ２
７を駆動させれば、モータ２７による回転駆動力
が減速機２８、傘歯車２９，３０、すべり機構３
１、小スプロケツト３２、チエーン３４、大スプ
ロケツト３３を介して支柱１１に伝達され、支柱
１１が軸中心に回動し、これに伴つてアーム１２
が旋回する。そして第２図の実線で示すようにア
ーム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２
７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
力は減速機２２およびチエーン２３を介してピニ
オン１３に伝達され、ピニオン１３と噛合うラツ
ク１４が下降して、そのラツク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
ツク７を押圧して、これを金属溶湯例えばAl溶
湯１９中に押込む。なおここで、るつぼ１８に対
する屑ブロツク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
置にある間に行なつておくものとする。

前述のように押圧体１５の押圧によつて屑ブロ
ツク７を押込む際には、既に述べたように不均一
な凹凸によつて押圧体１５の下面の一部が局部的
に屑ブロツク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にはすべり機構３
１が設けられているから、すべり機構３１におけ
るすべりによつて第２図の矢印Ｃに示すようにア
ーム１２が小角度旋回し、これによつて前述の逃
げに対応することができる。また実施例では、押
圧体１５がラツク１４の下端にピン２０によつて
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、しかもラツク１４はピニオン１
３に対してその軸線を中心として若干傾動しても
噛合い状態を保つことができる。さらに昇降用回
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
シヨン効果を有するため、押圧体１５の下降（押
圧）に対して大きな抵抗が急激に加わつた場合に
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、押付け力はエア
ー供給圧力によつて調整することができる。

上述のようにして屑ブロツク７等の溶解材料を
押圧体１５により押圧することによつて、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動機構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つているため、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
となつているため、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の昇降時のストロークは、減速機
２２の出力軸２２ｂにチエーン２４を介して連結
されたストローク検出装置２５によつて検出され
るから、このストローク検出装置２５によつて押
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つたが、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、したがつ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つ
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イードバツク
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。

発明の効果 この発明の材料押込み装置によれば、アルミ屑
等をブロツ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、旋回駆動機構に設けたすべり機構によつ
て対応して水平方向へ押圧体を逃がすことがで
き、そのためピニオン−ラツク機構などに無理な
力が加わることがなく、またピニオン−ラツク機
構自体も押圧体の若干の傾きを許容することがで
き、したがつてこれらが相俟つて、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
各部の故障や損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
の対象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
旋回駆動機構を示す模式図、第４図は棚吊り現象
が発生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…屑ブロツク（装入材料）、１１…支柱、１
２…アーム、１３…ピニオン、１４…ラツク、１
５…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
（昇降用回転駆動源）、２６…旋回駆動機構、３１
…すべり機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、アームの旋回の半径方向に
   対し直交する方向に沿つた水平な軸線を中心とし
   て回転するピニオンおよびそのピニオンに噛合う
   ラツ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つ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 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。