JP2006075849A - 鋳造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全体の設備コストを上昇させることなく、ラドルに生じる溶融金属由来の酸化皮膜を容易かつ確実に除去することが可能な鋳造装置を提供する。
【解決手段】上型２１と下型２２からなる鋳型２と、鋳型に供給する溶融金属を貯溜するラドル３と、を具備し、かつ、鋳型が閉じる動作に連動して、ラドルが溶融金属を鋳型に供給可能な姿勢をとり、鋳型が開く動作に連動して、ラドルの開口部を鋳型の外部に向けた姿勢をとるように鋳造装置１を構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属材料の鋳造に用いられる鋳造装置に関する。
より詳細には、鋳造装置の鋳型に供給する溶融金属を貯溜するラドルに生じる溶融金属由来の酸化皮膜を容易かつ確実に除去し、鋳造品に該酸化皮膜が混入することを防止する技術に関する。

金属材料の鋳造において、鋳造装置の鋳型に供給する溶融金属を貯溜するラドルに生じる溶融金属由来の酸化皮膜を確実に除去することは、鋳造品の品質向上を図る上で重要である。
これは、酸化皮膜が鋳造品に混入する（巻き込まれる）と、鋳造品の表面に噛み込み湯境や亀裂を生じ、あるいは鋳造品の内部に分散して鋳造品の機械強度の低下の原因となるからである。特に、鋳造品の内部に分散した酸化皮膜は検査により検出することが困難であるため、鋳造の段階でラドルに生じる酸化皮膜を確実に除去することが要求される。

従来、ラドルに生じる溶融金属由来の酸化皮膜を除去する方法としては、（１）手作業でラドルから酸化皮膜を取り出す、（２）ラドルに空気を噴射して酸化皮膜を吹き飛ばす、（３）ラドルを鋳型と別体とし、外部アクチュエータによりラドルを反転させてラドルから酸化皮膜を除去する、といった方法が知られている。例えば、特許文献１から特許文献４までに記載の如くである。
特開平９−１９２８１７号公報 特開平１１−７７２７８号公報 特開平８−２３８５５９号公報 特開平６−３４４１０９号公報

しかし、上記（１）手作業でラドルから酸化皮膜を取り出す方法は、安全性や生産性の観点から、自動ラインでの適用に制限がある。

また、上記（２）ラドルに空気を噴射して酸化皮膜を吹き飛ばす方法は、酸化皮膜が周囲に飛散し、酸化皮膜を全て回収することが困難である。そのため、飛散した酸化皮膜が鋳造装置やその他の設備の動作部に噛み込んで動作不良の原因となる、あるいは鋳型の内部空間（キャビティ）に入り込んで鋳造品に混入する、といった問題がある。

さらに、上記（３）ラドルを鋳型と別体とし、外部アクチュエータによりラドルを反転させてラドルから酸化皮膜を除去する方法は、通常の鋳造装置（鋳型＋鋳型の開閉を行うアクチュエータ）に、追加的にラドルを反転させる外部アクチュエータを設ける必要がある。そのため、装置全体が複雑化・大型化するとともに製造コストの上昇を招く。

本発明は以上の如き状況に鑑み、全体の設備コストを上昇させることなく、ラドルに生じる酸化皮膜を容易かつ確実に除去することが可能な鋳造装置を提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、少なくとも上型と下型とを具備する鋳型と、鋳型に供給する溶融金属を貯溜するラドルと、を具備する鋳造装置において、
鋳型が閉じる動作に連動して、ラドルが溶融金属を鋳型に供給可能な姿勢をとり、
鋳型が開く動作に連動して、ラドルの開口部を鋳型の外部に向けた姿勢をとるものである。

請求項２においては、上型に設けられ、ラドルを回動可能に枢支するための枢支部材と、
下型に設けられ、鋳型が閉じた状態のときに、溶融金属を鋳型に供給可能な姿勢でラドルを支持する支持部材と、
を具備するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、全体の設備コストを上昇させることなく、ラドルに生じる酸化皮膜を容易かつ確実に除去することが可能である。

請求項２においては、専用のアクチュエータを設けることなく、鋳型の開閉動作に連動してラドルを回動させ、溶融金属を鋳型に供給可能な姿勢と、開口部を外部に向けた姿勢と、をとることが可能である。

以下では図１から図３を用いて、本発明の鋳造装置の実施の一形態である鋳造装置１の全体構成を説明する。
なお、以下の説明では、便宜上図１の矢印Ａの方向を「前方」とする。

鋳造装置１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる鋳造品を鋳造する装置である。ここで「鋳造品」とは、鋳造装置により鋳造される部品等を指す。
なお、本発明は他の溶融金属（例えば銅、銅合金、鋳鉄等）からなる鋳造品を鋳造するための鋳造装置にも適用可能であり、本発明の適用範囲が本実施例の如くアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる鋳造品を鋳造する鋳造装置に限定されるものではない。

鋳造装置１は主に、鋳型２、ラドル３、枢支部材４、枢支軸５、湯口カップ６、支持部材７等で構成される。

鋳型２は上型２１と下型２２とを具備する。上型２１は図示せぬ開閉用アクチュエータ（油圧シリンダ）により、下型２２に接触した状態、すなわち鋳型２が閉じた状態と、下型２２から離間した状態、すなわち鋳型２が開いた状態と、の間を相対移動することが可能である。
上型２１と下型２２とが接触する面、すなわち上型２１の下面および下型２２の上面には、内部空間たるキャビティ２ａが形成される。該キャビティ２ａは、鋳型２が閉じたときに鋳造品と略同じ形状となる。
また、下型２２の上面には、キャビティ２ａと鋳型２の外部（本実施例では鋳型２の前面）とを連通する連通経路２ｂが形成される。
なお、本実施例では鋳型２は上型２１と下型２２の二つの部材からなる構成であるが、鋳造品の形状によっては三つ以上の部材からなる構成でも良い。すなわち、鋳型は少なくとも上型と下型とを具備すればよい。

ラドル３は、鋳型２（より厳密には、キャビティ２ａ）に供給するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる溶融金属を貯溜する容器である。ラドル３には開口部が一箇所設けられている。

枢支部材４・４は上型２１に設けられ、ラドル３を回動可能に枢支するための部材である。枢支部材４・４は、それぞれ上型２１の前面左右端部から前方に突出している。ラドル３の左右側面には枢支軸５・５が突設され、該枢支軸５・５の先端部がそれぞれ枢支部材４・４の前端部に回転可能に軸支される。

湯口カップ６はラドル３に貯溜された溶融金属を鋳型２（より厳密には、キャビティ２ａ）に供給する際の溶融金属の搬送経路を成す部材である。湯口カップ６は下型２２の前面（正面）かつラドル３の下方となる位置に設けられる。湯口カップ６に注ぎ込まれた溶融金属は、連通経路２ｂを経てキャビティ２ａに供給される。

支持部材７は下型２２に設けられ、鋳型２が閉じた状態（上型２１が下型２２に接触した状態）のときに、ラドル３に貯溜された溶融金属を鋳型２に供給可能な姿勢で、該ラドル３を支持する。より厳密には、本実施例の支持部材７は下型２２に設けられる湯口カップ６の前面に固設される。
支持部材７は支持ブラケット７ａ、支持ローラ７ｂ等で構成される。
支持ブラケット７ａは支持部材７の胴体を成す部材である。
支持ローラ７ｂは支持部材７においてラドル３の底部に接触する部材であり、支持ブラケット７ａの前端部に回転可能に枢支される。

以下では、図１、図４、図５、図６および図７を用いて、本実施例の鋳造装置１による鋳造作業の作業手順を説明する。

図１に示す如く、「型閉め工程」では、図示せぬ開閉用アクチュエータにより上型２１を下方に移動させ、上型２１が下型２２に接触した状態、すなわち鋳型２が閉じた状態とする。このとき、ラドル３の開口部は鋳造装置１の略後方を向いており、ラドル３は溶融金属を鋳型２に供給可能な姿勢をとっている。
型閉め工程が終了したら、「傾動注湯工程」に移行する。

図４に示す如く、「傾動注湯工程」では、図示せぬ傾動用アクチュエータ（油圧シリンダ）により鋳型２を傾動させ、該鋳型２と一体的に傾動したラドル３に溶融金属（溶湯）を注ぎ入れる。このとき、鋳型２の傾動方向は前方であって、ラドル３に貯溜された溶融金属が鋳型２に供給されないように鋳型２の傾動角度が定められる。
そして、ラドル３に溶融金属を貯溜した状態で鋳型２の姿勢を保持し、該溶融金属を鎮静させる。
傾動注湯工程が終了したら、「凝固待機工程」に移行する。

図５に示す如く、「凝固待機工程」では、図示せぬ傾動用アクチュエータ（油圧シリンダ）により鋳型２を傾動させ、鋳型２の姿勢を前記型閉め工程と略同じ姿勢に戻す。このとき、ラドル３の開口部は鋳造装置１の略後方を向いており、ラドル３に貯溜されていた溶融金属は、ラドル３の開口部から湯口カップ６に注ぎ込まれる。湯口カップ６に注ぎ込まれた溶融金属は、連通経路２ｂを経てキャビティ２ａに供給され、キャビティ２ａを満たす。
その後、キャビティ２ａを満たしている溶融金属が凝固して鋳造品１１（図６および図７に図示）が形成されるまで鋳型２の姿勢を保持する（待機する）。このとき、ラドル３の内壁面（貯溜されていた溶融金属と接触していた部分）には、溶融金属由来の酸化皮膜１０が形成される。また、連通経路２ｂおよび湯口カップ６に残っている溶融金属が凝固してバリ１２（図６および図７に図示）が形成される。
凝固待機工程が終了したら、「型開き工程」に移行する。

図６に示す如く、「型開き工程」では、図示せぬ開閉用アクチュエータにより上型２１を上方に移動させ、上型２１が下型２２から離間した状態、すなわち鋳型２が開いた状態とする。
このとき、ラドル３は上型２１とともに上方に移動するため、自重で前方に回動する。すなわち、鋳型２が開く動作に連動して、ラドル３の開口部を鋳型２の外部に向けた姿勢をとる。
なお、上型２１と下型２２との間隔が所定の間隔以上となるまでは、ラドル３の下面に支持ローラ７ｂが接触して前方への回動を規制するため、ラドル３は上型２１の上方への移動に伴い前方に徐々に回動することとなる。
型開き工程が終了したら、「鋳造品取出し工程」に移行する。

図７に示す如く、「鋳造品取出し工程」では、図示せぬ開閉用アクチュエータにより上型２１を更に上方に移動させ、鋳型２の外部に鋳造品１１を取り出す。このとき、連通経路２ｂおよび湯口カップ６に残っている溶融金属が凝固して形成されたバリ１２は鋳造品１１と一体となっており、鋳造品１１とともに鋳型２の外部に取り出された後、鋳造品１１から切り離されて除去される。
また、ラドル３の内壁面（貯溜されていた溶融金属と接触していた部分）に形成された溶融金属由来の酸化皮膜１０を除去する。このとき、ラドル３が前方に回動して開口部を外部（本実施例の場合、前方）に向けているため、容易かつ確実に除去することが可能である。
鋳造品取出し工程が終了したら、再び「型閉め工程」に移行する。型閉め工程に移行する際には、上型２１の下方への移動に伴い、ラドル３の底面が再び支持ローラ７ｂに接触し、ラドル３は徐々に後方に回動していく。

本実施例の鋳造装置１のラドル３は、鋳型２の開閉（上型２１の上方または下方への移動）と連動して、専用のアクチュエータを用いることなく溶融金属を鋳型に供給可能な姿勢と、開口部を外部に向けた姿勢と、をとることが可能である。このように構成することにより、全体の設備コストを上昇させることが無い。

本発明の鋳造装置は、鋳型の開閉動作に連動してラドルの姿勢を溶融金属を鋳型に供給可能な姿勢と、開口部を外部に向けた姿勢と、の間で変更可能であれば、鋳型が左右に開く構成であっても良く、本実施例の如く鋳型が上下に開閉する構成に限定されるものではない。

以上の如く、本実施例の鋳造装置１は、少なくとも上型２１と下型２２とを具備する鋳型２と、鋳型２に供給する溶融金属を貯溜するラドル３と、を具備する鋳造装置であって、
鋳型２が閉じる動作に連動して、ラドル３が溶融金属を鋳型２に供給可能な姿勢をとり、
鋳型２が開く動作に連動して、ラドル３の開口部を鋳型２の外部に向けた姿勢をとるものである。

このように構成することにより、全体の設備コストを上昇させることなく、ラドル３に生じる酸化皮膜を容易かつ確実に除去することが可能である。

また、本実施例の鋳造装置１は、上型２１に設けられ、ラドル３を回動可能に枢支するための枢支部材４・４と、
下型２２に設けられ、鋳型２が閉じた状態のときに、溶融金属を鋳型２に供給可能な姿勢でラドル３を支持する支持部材７と、
を具備するものである。

このように構成することにより、専用のアクチュエータを設けることなく、鋳型２の開閉動作に連動してラドル３を回動させ、溶融金属を鋳型に供給可能な姿勢と、開口部を外部に向けた姿勢と、をとることが可能である。

本発明の実施の一形態に係る鋳造装置の型閉め工程における右側面図。 本発明の実施の一形態に係る鋳造装置の型閉め工程における正面図。 本発明の実施の一形態に係る鋳造装置の型閉め工程における平面図。 本発明の実施の一形態に係る鋳造装置の傾動注湯工程における右側面図。 本発明の実施の一形態に係る鋳造装置の凝固待機工程における右側面図。 本発明の実施の一形態に係る鋳造装置の型開き工程における右側面図。 本発明の実施の一形態に係る鋳造装置の鋳造品取出し工程における右側面図。

符号の説明

１ 鋳造装置
２ 鋳型
３ ラドル
２１ 上型
２２ 下型

Claims (2)

1. 少なくとも上型と下型とを具備する鋳型と、鋳型に供給する溶融金属を貯溜するラドルと、を具備する鋳造装置において、
   鋳型が閉じる動作に連動して、ラドルが溶融金属を鋳型に供給可能な姿勢をとり、
   鋳型が開く動作に連動して、ラドルの開口部を鋳型の外部に向けた姿勢をとる、
   ことを特徴とする鋳造装置。
2. 上型に設けられ、ラドルを回動可能に枢支するための枢支部材と、
   下型に設けられ、鋳型が閉じた状態のときに、溶融金属を鋳型に供給可能な姿勢でラドルを支持する支持部材と、
   を具備することを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。

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