JPH1128560A - 給湯装置および給湯方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 射出スリーブの溶湯受入口に溶湯を注湯する
給湯用ラドルであって、移送途中のラドルからの漏出が
なく、ラドル内部の酸化物の発生を防止した給湯用ラド
ルを提供する。 【解決手段】 給湯用ラドルは、溶湯を貯蔵する貯湯室
と、該貯湯室の内径よりも小さな内径を有する導管とで
形成され、該導管の下端部側面に少なくとも一つ以上の
溶湯導入用の透孔を穿設するとともに、該導管下端部開
口部を閉塞し該透孔の高さ位置よりも高い側壁を有する
閉塞板を設け、該貯湯室の上部開口部をシール材を介し
て被覆する蓋板を設けるとともに、該蓋板を貫通して該
貯湯室内の気体を吸引する吸引管を該貯湯室に接続し、
該吸引間途中に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、該給湯用ラドルと該傾動・移送手
段との間に該給湯用ラドルの重量を測定する重量検知手
段を備えたものである。

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
やマグネシウム合金などの溶融金属をダイカストマシン
等の射出スリーブに給湯する給湯用ラドルを有する給湯
装置およびこの給湯用ラドルを使用した給湯方法に係
り、特に、酸化物の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用ラドルや給湯
方法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
合金等の軽合金の溶融金属の溶湯をダイカストマシン等
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
らレードル（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
おり、たとえば、特公昭６０−２５２２０号公報に詳述
されている。

【０００３】しかしながら、上記のようなレードルを使
用する給湯方法では、次のような欠点がある。 （１）計量・搬送・注湯中に、溶湯が外気に曝され、酸
化が進行するとともに、溶湯温度の低下を招く。 （２）射出スリーブの上部開口部より溶湯を注湯するた
め、溶湯の落下距離により空気の巻き込みを生じるとと
もに、泡立ちが起こり溶湯の清浄度が低下する。また、
ダイカストマシン近くに大容量の保持炉を上部が開口し
たまま設置し、給湯作業が間欠的に行なわれるため、周
囲への熱放散が大きく作業環境の悪化を招くばかりでな
く、熱効率の低下を招来していた。このため、密閉式で
熱放散が少なく、かつ、一定の給湯量を能率良く射出ス
リーブへ供給できる溶融金属の給湯装置を開発する様々
な試みがなされるようになった。

【０００４】たとえば、 図４〜図６に示すように、上部を密閉したラドルの
底面部に溶湯の出入口を設け、ラドルの内部を開閉弁を
介して大気または真空装置に連通させ、ラドルの下部を
溶湯内に浸漬し、ラドル内に溶湯を取り込んだ後、開閉
弁を閉じて外気と遮断し、ラドル内の溶湯を排出すると
きは開閉弁を開いて底面部の出入口から落下させる方法
（実開昭５５−５５２５６号公報）や、 図７に示すように、下端部に設けた溶湯口を開閉自
在なラドル内の溶湯を取り込み、溶湯口を閉じた状態で
射出スリーブ内にラドル下部を挿入して排出を開始し、
ラドルから排出され射出スリーブ内へ移された溶湯上面
がラドル溶湯口より高くなってからラドルを上昇させ始
め、溶湯の排出状態に対応させてラドルを上昇させ、溶
湯口が常に射出スリーブ内の溶湯の上面部にあるような
状態で給湯する給湯方法（特公平２−５４１８３号公
報）等がある。

【０００５】

【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．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
の発生や空気の溶湯内へ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．図４（明細書添付の第１図）のような溶湯の出入口
が絞られた形状の場合、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．図５（明細書添付の第２図）および図６（明細書添
付の第３図）に示すような溶湯の出入口部に多孔板を設
けた構造は、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ａ．と同様に、溶湯を短時間に排出
できない。

【０００６】（２）の給湯方法については、 ａ．ラドル内に溶湯を導き入れるとき、弁棒を上昇させ
て導入口を開き保持炉の溶湯内にラドルを沈め、所望の
給湯量になったとき弁棒を下げて導入口を閉じラドルの
移送動作に移るが、ラドル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内に落下混入し溶湯の清浄度を低
下させる。 ｂ．ラドルの搬送途中に、弁棒とラドルの弁座面のシー
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。

【０００７】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る給湯用ラドルを
有する給湯装置や給湯方法を提供しようと意図してい
る。

【０００８】

【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、本発明の給湯装置は、金型装置の金型キャビティ
へ溶融金属の溶湯を射出する射出スリーブへ溶湯を供給
する給湯装置であって、該給湯装置の給湯用ラドルは、
溶湯を貯蔵する貯湯室と、該貯湯室の下面に連通して接
続され該貯湯室の下方に垂下し該貯湯室の内径よりも小
さな内径を有する導管とで形成され、該導管の下端部側
面に少なくとも一つ以上の溶湯導入用の透孔を穿設する
とともに、該導管下端部開口部を閉塞し該透孔の高さ位
置よりも高い側壁を有する閉塞板を設け、該貯湯室の上
部開口部をシール材を介して被覆する蓋板を設けるとと
もに、該蓋板を貫通して該貯湯室内の気体を吸引する吸
引管を該貯湯室に接続し、かつ、該吸引管に連結された
真空吸引装置を備えるとともに、該吸引間途中に不活性
ガス供給装置に連結される不活性ガス供給管を接続し、
給湯用ラドルの傾動・移送手段を備えるとともに、該給
湯用ラドルと該傾動・移送手段との間に該給湯用ラドル
の重量を測定する重量検知手段を備えた構成とした。

【０００９】また、第２の発明では、第１の発明におけ
る重量検知手段を、ロードセルもしくはマグネセルとし
た。

【００１０】さらに、第３の発明における給湯方法は、
第１や第２の発明の給湯装置において、給湯用ラドルを
堰板上端が保持炉の溶湯液面よりも低くなるように保持
炉内に移送して浸漬し、真空吸引装置を駆動して導管の
透孔を経由して保持炉内溶湯を貯湯室内に真空吸引し、
重量検知手段の計測値が所定の重量に達したときに真空
吸引動作を停止してその状態を保持しつつ該給湯用ラド
ルを射出スリーブ設置位置まで移送し、傾転させた射出
スリーブ内へ導管を挿入した後に、不活性ガスを該給湯
用ラドル内へ注入加圧して該給湯用ラドル内の溶湯を該
射出スリーブへ排出するようにした。

【００１１】

【発明の実施の形態】第１の発明では、金型装置の金型
キャビティへ溶融金属の溶湯を射出する射出スリーブへ
溶湯を供給する給湯装置であって、該給湯装置の給湯用
ラドルは、溶湯を貯蔵する貯湯室と、該貯湯室の下面に
連通して接続され該貯湯室の下方に垂下し該貯湯室の内
径よりも小さな内径を有する導管とで形成され、該導管
の下端部側面に少なくとも一つ以上の溶湯導入用の透孔
を穿設するとともに、該導管下端部開口部を閉塞し該透
孔の高さ位置よりも高い側壁を有する閉塞板を設け、該
貯湯室の上部開口部をシール材を介して被覆する蓋板を
設けるとともに、該蓋板を貫通して該貯湯室内の気体を
吸引する吸引管を該貯湯室に接続し、かつ、該吸引管に
連結された真空吸引装置を備えるとともに、該吸引間途
中に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、給湯用ラドルの傾動・移送手段を備えるとと
もに、該給湯用ラドルと該傾動・移送手段との間に該給
湯用ラドルの重量を測定する重量検知手段を備えた構成
としたため、給湯用ラドル内への溶湯の取り込み量を重
量検知手段で正確に制御でき、溶湯取り込みが完了した
後、射出スリーブ位置までの移送に際して、導管側壁
（堰板）内に溜まった溶湯に大気圧が作用し、ラドル内
の溶湯が途中でラドルから漏出することがない。また、
導管の内径を従来技術のものよりも大きくできるから、
射出スリーブへ短時間で注湯できる。また、導管の下端
部先端のみ保持炉の溶湯に浸漬しラドル本体（貯湯室）
を溶湯内に浸漬する必要はないから、ラドル本体（貯湯
室）外周面に溶湯の付着がなく付着溶湯の酸化物を最小
に止めることができるので、射出スリーブへの注湯する
溶湯の清浄度が高い。射出スリーブへの給湯用ラドル内
の溶湯の排出には、不活性ガスを注入し加圧して行なう
ので貯湯室内の溶湯の酸化が防止され、酸化物を含まな
い清浄な溶湯を供給出来る。

【００１２】また、第２の発明では、第１の発明におけ
る重量検知手段を、ロードセルもしくはマグネセルとし
たので、比較的簡便に、かつ、正確に溶湯の重量制御が
出来る。

【００１３】さらに、第３の発明では、給湯用ラドルを
堰板上端が保持炉の溶湯液面よりも低くなるように保持
炉内に移送して浸漬し、真空吸引装置を駆動して導管の
透孔を経由して保持炉内溶湯を貯湯室内に真空吸引し、
重量検知手段の計測値が所定の重量に達したときに真空
吸引動作を停止してその状態を保持しつつ該給湯用ラド
ルを射出スリーブ設置位置まで移送し、傾転させた射出
スリーブ内へ導管を挿入した後に、不活性ガスを該給湯
用ラドル内へ注入加圧して該給湯用ラドル内の溶湯を該
射出スリーブへ排出するようにしたため、給湯用ラドル
の外側に付着する溶湯を少なくして、射出スリーブへの
円滑な給湯作業が実施されるから、酸化物の製品混入率
を低減して良好な製品の生産を実現出来る。

【００１４】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細に
ついて説明する。図１〜図３はいずれも本発明の実施例
に係り、図１は給湯ラドルの全体構成図、図２は給湯方
法を工程を示す説明図、図３は給湯量の制御を示す説明
図である。なお、図４〜図６は従来技術の実施例に係
り、図４はラドルの縦断面図、図５は他の実施例を示す
ラドルの縦断面図、図６は図５の平面図、図７は従来技
術の他の実施例に係るラドルの縦断面図である。

【００１５】図１に示すように、給湯装置１００の主体
となる給湯用ラドル１１０は、大きく分けると容器状に
形成された貯湯室１１２と、貯湯室１１２の下部中央に
接続され直径が貯湯室の内径に比べて遙かに小さい内径
を有する下方に垂下した筒状の導管１４０とよりなる。
導管１４０の下端部側方には少なくとも一つ以上の透孔
１４０ａが穿設され、導管下端部の開口部は導管１４０
の直径より一回り大きな円板または矩形の密閉蓋１５０
で覆われ、かつ、この密閉蓋１５０の周囲には、上端が
透孔１４０ａの高さ位置よりも高い側壁１６０が設けら
れ、堰板を形成している。

【００１６】一方、貯湯室１１２の上端部には、シール
材１１６を介在させて蓋板１１４が被覆されて貯湯室１
１２とボルトナット接合されるとともに、給湯用ラドル
１１０の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。さらに、蓋板１１４に蓋
板１１４を貫通する吸引口１１４ａを設けて真空吸引装
置１３０と連結され貯湯室１１２内のガスを吸引するた
めの吸引管１２０を接続し、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１７
０ａを介して不活性供給装置１８０と連結される。な
お、搬送用アーム２００は図示しない多関節ロボットに
連結される。

【００１７】搬送用アーム２００の先端部には、給湯用
ラドル１１０（貯湯室１１２および導管１４０）の重量
および給湯用ラドル内に取り込まれた溶湯重量の合計を
計測する重量検知手段２１０が設けられる。なお、貯湯
室１１２の頂部の蓋板１１４に繋がれた吸引管１２０以
降の重量に影響を排除するため、吸引管１２０の蓋板近
傍をフレキシブルな伸縮管１２０Ａとする。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１１０
を用いて、保持炉Ｆ内に貯蔵された溶融金属（溶湯）Ｍ
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。

【００１９】図２は、給湯方法の作業手順の工程を説明
するもので、工程（ａ）より工程（ｋ）までの順序で、
順次、作業を実施する。まず、工程（ａ）では、給湯用
ラドル１１０の導管１４０の下部を保持炉Ｆの溶湯液面
の中に浸漬する。浸漬する深さは、側壁１６０の上端が
液面から５０ｍｍ〜１００ｍｍ程度以下になるようにす
る。この後、真空吸引装置１３０を駆動して重量検知手
段２１０で重量を測定しつつ、給湯用ラドル１１０内に
取り込んだ溶湯重量が、所定の重量になるまで給湯用ラ
ドル１１０内のガスを吸引し、導管１４０の先端部に設
けた透孔１４０ａを経由して保持炉Ｆの溶湯を貯湯室１
１２内に取り込む。

【００２０】給湯用ラドル１１０に規定量の溶湯Ｍを取
り込んだ後、真空吸引を停止し、そのままの状態を保持
しつつ、保持炉Ｆより給湯用ラドル１１０を引き上げ
（工程（ｂ））、傾動した射出スリーブの傾斜角まで傾
転し（工程（ｃ））、密閉蓋１５０と側壁１６０で形成
された導管下部の溶湯溜に溜まった溶湯の一部を廃棄し
た後、給湯用ラドル１００を垂直状態に復帰する（工程
（ｄ））。その後、射出スリーブの位置まで給湯用ラド
ル１００を移送する（工程（ｅ））。

【００２１】次に、工程（ｆ）では、傾動した射出スリ
ーブの傾斜角に合わせて傾転し、射出スリーブの中に導
管１４０を下降する（工程（ｇ））。次に、不活性ガス
供給装置を駆動して、たとえば、窒素ガスのような不活
性ガスを不活性ガス供給管１７０および吸引管１２０を
経由して貯湯室１１２内に注入して、貯湯室１１２内部
の負圧を増圧し大気圧まであげるか、または、大気圧以
上の加圧して、給湯用ラドル１１０内の溶湯Ｍを射出ス
リーブＳ内に排出する（工程（ｈ））。

【００２２】そして、給湯用ラドル１１０内の溶湯Ｍの
排出が完了した後、給湯用ラドル１１０を射出スリーブ
Ｓより上昇させ（工程（ｉ））、給湯用ラドル１１０を
傾転状態から垂直状態に復帰させる（工程（ｊ））。こ
の状態で、前記した密閉蓋１５０と側壁１６０で形成さ
れた導管下部の溶湯溜に溶湯が少し残留した状態とな
り、貯湯室１１２および導管１４０の内面は、大気と遮
断されるから、これらの内面に付着に溶湯の酸化が防止
される。その後、給湯用ラドル１１０を再び、保持炉Ｆ
へ移送し、次のショットに備えて給湯作業を行なう（工
程（ｋ））。

【００２３】以上説明した図２の工程は、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出来る。

【００２４】以上が一連の作業工程であり、給湯用ラド
ル１１０への溶湯の取り込み量については、重量検知手
段２１０を用いて重量測定しつつ給湯用ラドル１１０内
に所定の溶湯量を取り込む。次に、射出スリーブへ注湯
する溶湯量に制御について、図３に基づいて説明する。

【００２５】図３は、給湯量の制御を示す説明図であ
り、図３（１）は溶湯用ラドル１１０の保持炉Ｆでの供
給および傾動動作が終了した状態で、工程（ｄ）に相当
する。このときの貯湯室および導管に充満する溶湯量を
Ａ、溶湯溜に溶湯量をＢとする。図３（２）は給湯完了
後の溶湯用ラドル１１０の状態を示し、工程（ｉ）に相
当する。このときの溶湯溜の溶湯量をＣとすると、１回
の給湯量Ｗは、Ａ＋Ｂ−Ｃとなる。

【００２６】Ｂ量やＣ量は、工程（ｃ）や工程（ｉ）に
おいて毎回の傾動角度が一定であれば、同一の値となる
から、測定によりあらかじめ把握しておく。一方、Ａ量
は、真空吸引により貯湯室１１２内および導管１４０内
に取り込まれる溶湯量であり、貯湯室溶湯液面レベルと
貯湯溜の側壁１６０の上端面とのレベル差と貯湯室１１
２内負圧とが一定の関係にあることから、吸引時の負圧
を制御することによりＡ量を制御可能であり、１回の給
湯量Ｗ＝Ａ＋Ｂ−Ｃを所望の値に制御することが出来
る。

【００２７】従来技術では図４や図５に示すラドル３の
下端部の溶湯出入口６の口径が表面張力に耐えて溶湯の
流出を防ぐために、最大でも５ｍｍ〜１０ｍｍ程度に抑
えられていたため、溶湯のラドル内への流入やラドル内
からの排出に時間がかかり、能率が低く異物が詰まりや
すい等の欠点があった。しかし、本発明では、導管１４
０の下端部に密閉蓋１５０と側壁１６０からなる容器状
の溶湯溜を設けたため、導管１４０の口径を一挙に３０
ｍｍ〜５０ｍｍ以上にまで拡大することが出来て、上記
した溶湯の流入排出が短時間に実施されることになっ
た。また、本発明の給湯用ラドルおよび給湯方法は、こ
れまで述べてきた竪型射出ダイカストマシンばからでな
く、横型射出ダイカストマシンへの応用も可能である。

【００２８】

【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の溶湯が
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出来るの
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）導管下端部周辺のみを保持炉に浸漬する給湯方法
であり、貯湯室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、貯湯室内部および導管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出来る。 （４）給湯用ラドルに重量検知手段を備えたので、溶湯
重量の制御が容易に、かつ、正確に行なうことが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る給湯ラドルの全体構成図
である。

【図２】本発明の実施例に係る給湯方法を工程を示す説
明図である。

【図３】本発明の実施例に係る給湯量の制御を示す説明
図である。

【図４】従来のラドルの縦断面図である。

【図５】従来の他の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】

３ ラドル ６ 溶湯出入口 ９ 多孔板 １００ 給湯装置 １１０ 給湯用ラドル １１２ 貯湯室 １１４ 蓋板 １１４ａ 吸引口 １１６ シール材 １２０ 吸引管 １２０ａ 開閉弁 １３０ 真空吸引装置 １４０ 導管 １５０ 密閉蓋 １６０ 側壁（堰板） １７０ 不活性ガス供給管 １７０ａ 開閉弁 １８０ 不活性ガス供給装置 ２００ 搬送用アーム Ｍ 溶融金属（溶湯） Ｆ 保持炉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 檀浦 貞行 山口県宇部市大字小串字沖の山1980番地 宇部興産株式会社機械・エンジニアリング 事業本部内

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の
   溶湯を射出する射出スリーブへ溶湯を供給する給湯装置
   であって、 該給湯装置の給湯用ラドルは、溶湯を貯蔵する貯湯室
   と、該貯湯室の下面に連通して接続され該貯湯室の下方
   に垂下し該貯湯室の内径よりも小さな内径を有する導管
   とで形成され、 該導管の下端部側面に少なくとも一つ以上の溶湯導入用
   の透孔を穿設するとともに、該導管下端部開口部を閉塞
   し該透孔の高さ位置よりも高い側壁を有する閉塞板を設
   け、 該貯湯室の上部開口部をシール材を介して被覆する蓋板
   を設けるとともに、該蓋板を貫通して該貯湯室内の気体
   を吸引する吸引管を該貯湯室に接続し、かつ、該吸引管
   に連結された真空吸引装置を備えるとともに、該吸引間
   途中に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、 給湯用ラドルの傾動・移送手段を備えるとともに、該給
   湯用ラドルと該傾動・移送手段との間に該給湯用ラドル
   の重量を測定する重量検知手段を備えたことを特徴とす
   る給湯装置。
2. 【請求項２】 重量検知手段を、ロードセルもしくはマ
   グネセルとした請求項１記載の給湯装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の給湯装置
   において、給湯用ラドルを堰板上端が保持炉の溶湯液面
   よりも低くなるように保持炉内に移送して浸漬し、真空
   吸引装置を駆動して導管の透孔を経由して保持炉内溶湯
   を貯湯室内に真空吸引し、重量検知手段の計測値が所定
   の重量に達したときに真空吸引動作を停止してその状態
   を保持しつつ該給湯用ラドルを射出スリーブ設置位置ま
   で移送し、傾転させた射出スリーブ内へ導管を挿入した
   後に、不活性ガスを該給湯用ラドル内へ注入加圧して該
   給湯用ラドル内の溶湯を該射出スリーブへ排出する給湯
   方法。