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JP2854793B2 - 溶湯ポンプ装置及び溶湯鋳造装置 - Google Patents
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JP2854793B2 - 溶湯ポンプ装置及び溶湯鋳造装置 - Google Patents

溶湯ポンプ装置及び溶湯鋳造装置

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JP2854793B2
JP2854793B2 JP5330156A JP33015693A JP2854793B2 JP 2854793 B2 JP2854793 B2 JP 2854793B2 JP 5330156 A JP5330156 A JP 5330156A JP 33015693 A JP33015693 A JP 33015693A JP 2854793 B2 JP2854793 B2 JP 2854793B2
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    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D2003/0034Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities
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    • F27D2003/0056Means to move molten metal, e.g. electromagnetic pump through a syphon in a vacuum chamber, e.g. involving aspiration or pressure on the bath

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋳造機械、例えば金型
鋳造機械、鋳造モールド等への金属溶湯供給用として特
に有用な溶湯ポンプに関する。
【0002】
【従来技術及び問題点】ダイカスト機械及びそのプロセ
スは、周知の如く、金属、合金の大量生産用として広く
使用されている。一般的に、ダイカスト機械は、固定金
型と可動金型を備えており、これらの金型の間に形成さ
れたキャビティの中に溶湯チャージを導入するもので、
溶湯が凝固して型鋳造品が形成される。固定金型には、
垂直又は水平なショットスリーブが接続されている。ス
リーブは開口部を有しており、該開口部を通じて、鋳造
すべき溶湯金属のチャージが、ショットスリーブ内に配
備されたプランジャーの前方に導入される。溶湯金属チ
ャージがショットスリーブの中に導入されると、プラン
ジャーは金型に向かってショトスリーブの中を前進す
る。溶湯チャージは、金型キャビティとショットスリー
ブに連通する湯道又は堰を通じて、金型キャビティの中
に導入される。金属溶湯が金型キャビティの中で凝固し
た後、可動金型を固定金型から分離することにより、型
鋳造品を取り出すことができる。次に、金型を閉じて、
別の金属溶湯チャージを金型キャビティに導入して、型
鋳造品がさらに作られる。このサイクルを繰り返すこと
によって、型鋳造品が大量に作られる。
【0003】典型的な大量生産方式のダイカスト作業で
は、溶解炉から適当な量(チャージ)の溶湯金属が加熱さ
れた溶湯移送用ラドル(ladle)に入れられ、ラドルはシ
ョットスリーブの所まで移動し、ここで溶湯金属チャー
ジがショットスリーブに注がれ、前述したようにプラン
ジャーの動きによって溶湯は金型キャビティの中に導入
される。このようにして、溶湯金属のチャージはショッ
トスリーブに順次供給される。
【0004】溶湯金属チャージを順次ショットスリーブ
に導入するのに溶湯移送用ラドルを使用すると、時間が
かかる。生産を維持するためには、溶解炉とダイカスト
機械のショットスリーブとの間で、溶湯移送用ラドルの
移動を連続的に行なう必要がある。その上、溶湯金属チ
ャージの温度は、炉からショットスリーブへの移動中、
かなり低下する。このため、その温度低下分を見込ん
で、溶解炉の溶湯温度は、必要以上に高く維持せねばな
らない。溶湯温度が高くなると、溶湯チャージが、ショ
ットスリーブ、プランジャー及び金型に供給されたと
き、それらに対する熱衝撃が大きくなる不都合がある。
【0005】さらにまた、溶解炉からショットスリーブ
までのラドルの移動中、溶湯金属は外気及び空気中の外
部物質と接触する。このため、ラドル内の溶湯中の酸化
物その他介在物、ドロス、スラッジの含有レベルは高く
なり、得られる鋳造製品の品質に悪影響を及ぼす。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改良
された溶湯ポンプ装置を提供することにあり、該溶湯ポ
ンプ装置は、ポンプケーシング即ちハウジングと、ピス
トンと、溶湯用入口/出口流量制御弁を有しており、該
制御弁は溶湯槽内の溶湯に浸漬可能であり、制御された
量の溶湯を溶湯槽から溶湯鋳造機械まで供給するのに有
用であり、溶湯移送用ラドルを溶解炉と鋳造機械までの
間を連続的に移動させることによって生ずる前記不具合
を解消させることができる。
【0007】本発明の他の目的は、ポンプ要素を溶湯槽
内に浸漬可能な耐溶湯性セラミック材料から構成し、所
定量の溶湯を鋳造機械に供給するためのポンプ装置とし
て、長期間に亘って使用できる溶湯ポンプ装置を提供す
ることにある。
【0008】本発明が更に目的とするのは、所定量の溶
湯が、溶湯ポンプ装置によって、溶湯槽から溶湯供給管
を通じて鋳造機械に直接送り出される溶湯鋳造装置を提
供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属又は合金
の溶湯を、溶解炉等の溶湯槽から鋳造機械に供給するの
に有用な溶湯ポンプ装置を提供するものである。本発明
の溶湯ポンプ装置はポンプケーシング手段を具え、該ポ
ンプケーシング手段は、溶湯入口、溶湯出口及びピスト
ン収容孔を有し、溶湯に浸漬可能な溶湯ポンプチャンバ
ーを含む溶湯入口ケーシングと、前記溶湯ポンプチャン
バーの溶湯出口に連通し、溶湯入口ケーシングの上に配
備された溶湯出口ケーシングを具えている。ピストン手
段は、溶湯ポンプチャンバーに連通するケーシングの中
孔に配備される。ピストン手段は、ポンプチャンバーに
関して可動なピストンポンプ部を有しており、吸込工程
で溶湯入口から溶湯をチャンバー内に引き入れ、吐出行
程で溶湯出口から溶湯をチャンバーの外へ送り出す。装
置は、溶湯に浸漬可能で、溶湯入口に関して可動な弁部
を有する溶湯入口弁手段を備えており、ピストンポンプ
部が吸込行程のとき、溶湯入口が開き、吐出行程のと
き、溶湯入口が閉じるようにしている。溶湯出口弁手段
は、溶湯に浸漬可能で、溶湯出口に関して可動な弁部を
有しており、ピストンポンプ部が吸込行程にあるとき、
溶湯出口が閉じ、吐出行程にあるとき、溶湯出口が開く
ようにしている。
【0010】本発明の一実施例において、溶湯ポンプ装
置は、溶湯槽の上に設置可能な支持手段を有している。
ケーシング手段、ピストン手段、溶湯入口弁手段及び溶
湯出口弁手段は、支持手段の上に支持され、ポンプチャ
ンバー、ピストンポンプ部、溶湯入口弁部及び溶湯出口
弁部が溶湯槽内の溶湯中に浸漬されるようにしている。
ケーシング手段、ピストン手段、溶湯入口弁手段及び溶
湯出口弁手段の浸漬部は、溶湯による腐食に対して抵抗
性を有する耐溶湯性のセラミック材料から構成される。
【0011】本発明の他の実施例において、ピストン手
段及び溶湯入口弁手段を移動させるための流体式その他
のアクチュエータ手段が、溶湯の上方の支持手段に支持
される。
【0012】本発明のさらに他の実施例において、ポン
プケーシング手段は、内部にポンプチャンバーを有する
溶湯入口ケーシングと、該溶湯入口ケーシングに固定さ
れてピストンを受ける孔を有するケーシングスリーブを
備えている。ケーシングスリーブは、溶湯に浸漬される
溶湯入口ケーシングを位置決めできるようにするため、
支持手段の下方で支持される。ケーシング手段は、溶湯
出口を介してポンプチャンバーに連通した溶湯通路を有
する溶湯出口ケーシングと、溶湯出口ケーシングに固定
され、溶湯に浸漬される出口ケーシングを位置決めでき
るようにするために支持手段の下方に支持されたケーシ
ングスリーブを備えている。
【0013】本発明はまた、溶湯ポンプ装置により、溶
湯槽からの所定量の溶湯を、溶湯ポンプ装置と溶湯鋳造
機械に跨がる供給導管を通じて溶湯鋳造機械に供給する
溶湯鋳造装置を提供するものである。
【0014】前述した本発明の目的及び利点は、添付の
図面に基づく以下の詳細な説明によってより一層明らか
になるであろう。
【0015】
【実施例の説明】図1に、本発明の一実施例にかかる溶
湯鋳造装置(10)を示している。溶湯鋳造装置(10)は、溶
湯鋳造機械(12)を含んでいる。図示の溶湯鋳造機械(12)
は、ダイカスト機械(ダイキャストマシン)(13)であり、
ショットスリーブ(14)が、湯道(15a)を通じて、固定金
型(16)と可動金型(18)との間に形成された金型キャビテ
ィ(15)に連通しており、該キャビティ内で溶湯(例え
ば、アルミ溶湯)チャージが次々とダイカスト鋳造され
る。図示のショットスリーブ(14)は垂直な向きである
が、水平又はその他の向きも可能である。ダイカスト機
械(13)には、所定量の溶湯(例えば、アルミ溶湯)Mが、
加熱炉の槽(溶湯を収容する槽)(20)から、本発明の溶湯
ポンプ装置(30)により供給される。溶湯Mは、溶湯ポン
プ装置(30)によって、炉槽(20)から、炉槽(20)とダイカ
スト機械(13)の間に設けられた供給導管(22)を通じて、
ダイカスト機械(13)に供給される。供給導管(22)は耐溶
湯性のセラミックをライニング又はコーティングした管
であって、ショットスリーブ(14)の溶湯入口ポート(14
a)と溶湯ポンプ装置(30)の溶湯出口ポート(90a)に連通
している。導管(22)は、図1に示すように、適当な連結
部材(23)を用いてショットスリーブ(14)に接続される。
プランジャー(17)がショットスリーブ(14)の中を前進す
ると、ショットスリーブ(14)内の溶湯Mのチャージが、
金型(16)(18)の間に形成される金型キャビティ(15)の中
に強制的に送り込まれる。
【0016】図1に示すダイカスト機械(13)は、溶湯鋳
造機械の単なる例示であって、本発明の溶湯鋳造機械を
ダイカスト機械に限定するものでなく、鋳造モールド等
のようにその他の溶湯鋳造機械を用いることもできる。
【0017】さらに、本発明の溶湯ポンプ装置(30)は、
溶湯Mの溶湯鋳造機械(12)への供給用として使用されて
いるが、例えば、溶湯処理作業において溶湯Mを一方の
溶湯槽から他方の溶湯槽に運ぶ場合にも同様に使用する
ことができる。
【0018】さらに、本発明の溶湯ポンプ装置は、高腐
食性の金属及び金属合金を鋳造機械に送り込むのに特に
有用であるけれども、その他の流動体又は流動性溶湯を
送り込むのに使用することもできる。
【0019】本発明の一実施例に係る溶湯ポンプ装置(3
0)を図2乃至図4に示している。溶湯供給装置(30)は、
支持手段(40)を備えており、該支持手段は板状の支持部
材(42)が炉槽(20)(図1参照)の上表面(20a)の上に配備
されている。支持部材(40)の下側から溶湯ポンプのケー
シング即ちハウジング手段(44)、ピストン手段(46)、溶
湯入口弁手段(48)及び溶湯出口弁手段(50)が吊るされて
おり、これらは、制御された量の溶湯Mを炉槽(20)から
ダイカスト機械(13)に送り込む溶湯ポンプの要素を構成
している。ケーシング即ちハウジング手段(44)、ピスト
ン手段(46)、溶湯入口弁手段(48)及び溶湯出口弁手段(5
0)は、図1及び図2に最も良く示されるように、その下
部が炉槽(20)内の溶湯Mに浸漬する(即ち、溶湯の上レ
ベルL以下となる)ように吊るされている。その結果、
ケーシング手段(44)、ピストン手段(46)、溶湯入口弁手
段(48)及び溶湯出口弁手段(50)の少なくとも下部の材料
は、溶湯供給装置(30)のポンプ圧力、浸漬時間その他の
使用条件において、高い腐食性の溶湯Mに対して耐食性
を有するセラミック材料から構成する。例えば、図1に
示す鋳造装置を用いてアルミ溶湯のチャージを順次ダイ
カストする際、セラミック材料は寸法的に安定で、溶湯
アルミニウムに対して非濡れ性(non-wetted)であらねば
ならない。また、1250〜1350oF(676〜732℃)の溶湯温度
及び20psiの溶湯ポンプ圧力条件の下で、少なくとも10
0,000ダイカストサイクル(つまり、溶湯100,000チャー
ジ)程度は、実質的に腐食/品質劣化を起こさずに使用
できるものでなければならない。例えば、KN-101(株式
会社クボタ製)として市販されている窒化珪素(Si3N4)の
材料を用いて、ケーシング手段(44)、ピストン手段(4
6)、溶湯入口弁手段(48)、溶湯出口弁手段(50)及び導管
(22)を作ることができる。この材料はアルミ溶湯の金型
鋳造において、前述の性能を発揮することができる。ア
ルミ溶湯に浸漬して、アルミ溶湯を送り込むために使用
されるポンプ部品用のその他のセラミック材料として、
窒化ホウ素(BN)、窒化珪素(Si3N4)−窒化ホウ素(BN)の
複合物、硼化チタン(TiB2)等を挙げることができる。
【0020】図2において、ケーシング手段(44)、ピス
トン手段(46)、溶湯入口弁手段(48)及び溶湯出口弁手段
(50)は、セラミック材料からなる一体構造を示している
が、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、
ケーシング手段(44)、ピストン手段(46)、溶湯入口弁手
段(48)及び溶湯出口弁手段(50)のうち、溶湯Mに浸漬さ
れる下部だけを耐溶湯性のセラミック材料から形成し、
それら要素のうち、溶湯レベルLよりも上になる部分
は、耐熱金属又は合金等のように他の適当な材料から作
ることもできる。さらにまた、ケーシング手段(44)、ピ
ストン手段(46)、溶湯入口弁手段(48)及び溶湯出口弁手
段(50)のうち、溶湯Mに浸漬される下部は、金属又は合
金材料の上に、溶湯供給装置(30)の苛酷な条件下で溶湯
Mに対して抵抗性を有する適当な耐溶湯性セラミック材
料(例えば、アルミ溶湯に対しては窒化珪素)のコーティ
ングを施すこともできる。ケーシング手段(44)、ピスト
ン手段(46)、溶湯入口弁手段(48)及び溶湯出口弁手段(5
0)の溶湯Mに浸漬される下部は、溶湯供給装置(30)の苛
酷な条件下で溶湯Mに対して抵抗性を有するものであれ
ば、全ての手段に同じセラミック材料を使用し若しくは
同じセラミック材料のコーティングを施すこともできる
し、又は一部の手段に異なる種類のセラミック材料を使
用し、若しくは異種セラミック材料のコーティングを施
すこともできる。
【0021】一実施例として図示したケーシング手段(4
4)は、垂直向きのセラミックケーシング(54)を有するセ
ラミック製の溶湯入口ケーシング(52)と、セラミック製
の溶湯出口ケーシング(55)から構成される。溶湯入口ケ
ーシング(52)内の細長い溶湯ポンプチャンバー(60)は、
一方の端部近傍に溶湯入口(62)、他方の端部近傍に溶湯
出口(64)を有している。チャンバー(60)の開口両端部(6
0a)(60b)には、夫々、セラミックプラグ(66)(68)が接合
され、密封されている。プラグ(66)(68)の溶湯入口ケー
シング(52)への接合は、ガラス粉末接合法により行なわ
れ、プラグ(66)(68)と入口ケーシング(52)との間にガラ
ス粉末を装填して加熱すると、ガラス粉末が溶けて拡散
接合される。接合部は溶湯Mの温度に耐えることができ
る。
【0022】セラミックのケーシングスリーブ(54)に
は、ピストン手段(46)を収容する孔(72)が形成される。
ピストンスリーブ(54)の最下端部(54a)は、溶湯入口ケ
ーシング(52)の開口部(52a)に嵌め込まれる。下端部(54
a)は、ネジ止めにより、又は前述したガラス粉末接合技
術を用いて、開口部(52a)に密封接合される。
【0023】ケーシングスリーブ(54)は、その上端部近
傍位置で支持部材(40)の下側から支持されている。具体
的には、スリーブの周辺リブ(54b)が金属(例えば、イン
コネル750)フランジ又はカラー(80)の間にクランプさ
れ、ネジ(82)によって金属フランジ又はカラー(84)に締
結されている。フランジ又はカラー(84)は、図2に最も
良く示されるように、ネジ(86)によって支持部材(40)に
締結される。カラー(80)(84)は、溶湯レベルLよりも上
に位置しており、カラー(84)は支持部材(40)の適当な開
口部に嵌められている。これによって、溶湯入口ケーシ
ング(52)とピストンスリーブ(54)の下部は、槽(20)内の
溶湯レベルLよりも下に吊るされる。溶湯入口ケーシン
グ(52)の溶湯入口(62)は、溶湯Mの中に浸るように位置
することが望ましい。溶湯Mの中は、酸化物その他不純
物の含有量が最も少ないから、最も清浄な溶湯Mを溶湯
供給装置(30)からダイカスト機械(13)に送り込むことが
できるからである。アルミ溶湯Mの場合、酸化物その他
不純物は、溶湯の表面に浮遊するものと、溶湯の底部に
沈むものとがある。このため、溶湯入口(62)の望ましい
位置は、槽(20)内の溶湯Mが中間深さ位置のところであ
る。
【0024】金属(例えば、304ステンレス鋼)製のガ
スケット(88)がカラー(80)(84)の間に配備される。断熱
パッキン(89)が、カラー(84)と支持部材(40)の間に配備
される。
【0025】ケーシング即ちハウジング手段(44)は、セ
ラミックの溶湯出口ケーシング(55)が溶湯入口ケーシン
グ(52)の上に配備されている。具体的には、溶湯出口ケ
ーシング(55)は、前述したガラス粉末接合法により、溶
湯入口ケーシング(52)に形成された凹部(52c)の中で接
合されている。溶湯出口ケーシング(55)の溶湯通路(55
a)は、図2に示す如く、溶湯入口ケーシング(52)の溶湯
出口(64)に連通している。出口ケーシング(55)の開口端
部は、前述のガラス粉末接合法を用いて、セラミックの
プラグ(57)によって密封され、溶湯通路(55a)の端部を
閉じている。
【0026】2分割式のセラミックケーシングスリーブ
(90)が、溶湯出口ケーシング(55)上に配備されており、
下端部(92)が、ケーシングの開口部(55b)にネジ止め又
はガラス粉末接合法により接合されている。スリーブ(9
0)は、フランジ又はカラー(94)がネジ(96)によって、支
持部材(40)の下側に固定されている。金属(例えば、304
ステンレス鋼)のガスケット(98)が、カラー(94)と出口
スリーブ(90)の肩部との間に配備される。断熱パッキン
(100)が、支持部材(40)と出口スリーブ(90)の肩部との
間に配備される。
【0027】ケーシングのスリーブ(90)は、支持部材(4
2)の開口部を突き抜けて、支持部材(42)よりも上に突出
し、その端部(90a)は供給導管(22)に接続されており、
該導管を通じて、所定量の溶湯Mが、ダイカスト機械(1
3)(図1及び図4参照)のショットスリーブ(14)の中に導
入される。
【0028】セラミックのピストン手段(46)は、図2に
最も良く示されるように、ケーシングスリーブ(54)の孔
(72)の中に収容されている。ピストン手段は、下部の細
長いピストンポンプ部(110)が、溶湯レベルLよりも下
の位置で浸っており、ピストンポンプ部(110)の吸込行
程(suction stroke)の終端位置である第1の位置P1(図
2の仮想線の位置を参照)と、ピストンポンプ手段(110)
の吐出行程(pumping stroke)の終端位置である第2の位
置(図2の実線の位置を参照)との間で、孔(72)の中をチ
ャンバー(60)に対して相対移動する。ピストンポンプ部
の吸込/吐出行程は、図1に示す中央処理装置CPUによ
って調節可能である。
【0029】ピストンポンプ部(110)は、吸込/吐出行
程中における溶湯Mの吹抜け(blow-by)を防ぐために、
ピストンのスリーブ内径(72)の中にぴったり嵌まる公差
で収容されており、ピストン部(110)とケーシングスリ
ーブ(54)との間の摩擦を軽減するために、環状の逃し部
(112)を設けている。窒化珪素のピストン手段(46)を用
いてアルミ溶湯を送り込む場合、外側ピストンの直径は
(105mm−0.012mm)乃至(105mm−0.034mm)を例示すること
ができる。ピストンを収容する窒化珪素のスリーブ(54)
の内径を(105mm+0mm)乃至(105mm+0.040mm)とすること
により、20psiの溶湯ポンプ圧力での吸込/吐出行程に
おける溶湯の吹抜けを防止できる。
【0030】ピストン手段(46)は、テーパ状のシャンク
部(114)を有しており、該シャンク部は、ポンプ部(110)
から溶湯Mよりも上方に突出しており、端部にはノブ部
(116)が形成されている。ノブ部(116)はピストンホルダ
ー(118)とピストンフランジ(119)の間でクランプされ、
ネジ(120)によって締結されている。ピストンホルダー
とフランジは、クロムモリブデン鋼から作られている。
ノブ(116)とフランジ(119)との間で熱を遮断するため
に、ホルダー(118)とフランジ(120)との間には、図2に
最も良く示されるように、断熱板(121)が設けられてい
る。
【0031】フランジ(119)は浮動ジョイント(floating
joint)(122)に螺合され、該ジョイントはシャフト(12
3)及びカップリング(125)に接続され、ストローク調節
可能なアクチュエータ(124)に連繋される。アクチュエ
ータ(124)は、溶湯Mよりも上方位置にて、支持部材(4
0)の上に周辺部がネジ(132)(図3参照)で締結された支
持フレーム(130)の頂部に配備される。支持フレーム(13
0)と支持部材(40)は、共に支持手段を構成する。ストロ
ーク調節可能なアクチュエータ(124)として、流体(エ
ヤー、油等)式アクチュエータ又は電気式アクチュエー
タを挙げることができる。ストロークのタイミングだけ
でなく、ピストンポンプ部(110)の吸込/吐出行程は、
コンピュータ処理装置CPU(図1参照)によって制御さ
れ、所望のポンプ作用によって溶湯をダイカスト機械(1
3)に送り込むことができる。即ち、所定量の溶湯Mが、
ダイカスト機械(13)の鋳造サイクルに対応して、周期的
にショットスリーブ(14)の中に送り込まれる。本発明の
実施に使用される油圧アクチュエータ(124)として、10A
2R-RFA100B125(太陽鉄工製)を挙げることができる。こ
のアクチュエータは、コンピュータ処理装置CPUにより
制御され、ダイカスト機械(13)に合わせて、所定のピス
トン行程及び行程タイミングを実行する。
【0032】図2を参照すると、セラミック製の溶湯入
口弁手段(48)と溶湯出口弁手段(50)の動作は、セラミッ
ク製の溶湯入口ケーシング(52)と関係づけられており、
溶湯Mの溶湯ポンプチャンバー(60)への流入量及び溶湯
ポンプチャンバー(60)からの流出量が制御される。溶湯
入口弁手段(48)は、溶湯に浸漬され、溶湯入口(62)に対
して相対移動可能な弁部(48a)を有しており、ピストン
手段(46)が吸込行程のとき、溶湯入口(62)が開き、吐出
行程のとき、溶湯入口(62)が閉じる。溶湯出口弁手段(5
0)は、溶湯内に浸漬されて溶湯出口(64)に相対移動可能
な弁部(50a)を有しており、ピストンポンプ部(110)が吸
込行程のとき、溶湯出口(64)が閉じ、吐出行程のとき、
溶湯出口(64)が開く。
【0033】溶湯入口弁手段(48)は、上端部(48b)が溶
湯レベルLよりも上方位置にあり、ピン(145)によって
連結部材(144)に繋がっている。なお、ピンと連結部材
はインコネル750で作られている。連結部材(144)/ピン
(145)は、浮動ジョイント(146)に接続され、該ジョイン
トには、一定ストロークのアクチュエータ(150)のシャ
フト(148)が接続されている。アクチュエータ(150)は、
ストローク調節可能なアクチュエータ(124)近傍の支持
フレーム(130)上に支持されている。溶湯出口弁手段(5
0)の上端部(50b)は、同じようにして、ピン(145)によっ
て連結部材(144)に接続され、浮動ジョイント(146)を通
じて、支持フレーム(130)に支持された別の一定ストロ
ークのアクチュエータ(150)のシャフト(148)に繋がって
いる。このようにして、溶湯入口弁手段(48)と溶湯出口
弁手段(50)は、夫々、溶湯入口(62)と溶湯出口(64)に対
して相対移動する。一定ストロークのアクチュエータ(1
50)として、流体(例えば、エヤー、油等)アクチュエー
タ又は電気アクチュエータを挙げることができる。
【0034】アクチュエータ(150)は、前述したコンピ
ュータ処理装置CPUによって制御され、ピストンポンプ
部(110)の行程に応じて、溶湯入口(62)の開/閉と、溶
湯出口の閉/開を行なうことができる。本発明を実施す
るのに使用される油圧アクチュエータ(150)として、10A
2R-RFA100B125(太陽鉄工製)を挙げることができる。
【0035】アクチュエータ(124)(150)(150)は、図2
に最も良く示されるように、支持部材(40)上の断熱板(1
80)により、下にある溶湯Mの熱から保護されている。
断熱板(182)は、下側の支持部材(42)に配備される。
【0036】ピストン手段(46)のアクチュエータ(124)
と、溶湯入口及び出口弁手段(48)(50)のアクチュエータ
(150)(150)もまた、CPUによって制御され、ダイカスト
機械(13)の鋳造サイクルに対応して、周期的に、所定量
の溶湯M(つまり、溶湯Mのチャージ)がショットスリー
ブ(14)の中に供給される。CPUは、鋳造機械(13)のコン
ピュータ処理装置(図示せず)とインターフェースするこ
とができる。
【0037】
【作用】鋳造装置(10)の動作を説明すると、供給導管(2
2)は、最初、CPUに制御された溶湯ポンプ装置(30)によ
って、溶湯Mで一杯に満たされる。次に、ダイカスト機
械(13)の動作中、溶湯ポンプ装置(30)はCPU制御によっ
て、溶湯Mのチャージが導管(22)に順次供給される。こ
のようにして、溶湯Mの等量のチャージは、ダイカスト
機械(13)の鋳造サイクルに対応して、導管(22)からショ
ットスリーブ(14)に順次移される。
【0038】溶湯ポンプ装置(30)は、ピストン手段(46)
が上部のP1位置にあるとき、入口弁手段(48)が溶湯ポ
ンプチャンバー(60)の溶湯入口(62)に対して開となり、
出口弁手段(50)が溶湯ポンプチャンバー(60)の溶湯出口
(64)に対して閉となるように制御される。これによっ
て、溶湯ポンプチャンバー(60)は溶湯Mで満たされる。
次に、入口弁手段(48)が溶湯入口(62)に対して閉じ、出
口弁手段(50)が溶湯出口(64)に対して開く。ピストン手
段(46)はP1位置からP2位置に移動し、これによって溶
湯Mは、チャンバー(60)から溶湯出口(64)及び出口スリ
ーブ(90)を通じて導管(22)に送られる。その後、出口弁
手段(50)が溶湯出口(64)に対して閉じて、入口弁手段(4
8)が溶湯入口(62)に対して開く。ピストン手段(46)がP
2位置からP1位置に移動するにつれて、溶湯Mは槽(20)
から溶湯ポンプチャンバー(60)の中に引き込まれる。こ
の行程が繰り返されることにより、溶湯Mのチャージが
連続的に導管(22)そしてショットスリーブ(14)に送り込
まれる。
【0039】他の動作モードとして、鋳造装置(10)は、
ドレンバックモード(drain back mode)で運転すること
ができる。このモードでは、ダイカスト機械(13)の運転
中、供給導管(22)は溶湯Mで一杯にはならず、溶湯Mの
夫々のチャージがショットスリーブ(14)に導入された
後、加熱炉槽(20)に戻される。アクチュエータ(124)(15
0)(150)は、CPUによって制御することができる。例え
ば、アクチュエータ(124)によってピストンポンプ部が
P2位置まで移動し、溶湯チャージMがショットスリー
ブ(14)に導入された後、アクチュエータ(150)(150)が作
動して溶湯入口弁手段(48)が再び開き、溶湯出口弁手段
(50)が所定時間、開状態に維持される。その時間内に、
供給導管(22)内の溶湯は、チャンバー(60)を通じて、加
熱炉槽(20)の中に戻される。溶湯Mの次のチャージは、
溶湯ポンプ装置(30)のCPU制御により、ショットスリー
ブ(14)に導入され、所定量のチャージがショットスリー
ブ(14)に供給されるまで、溶湯Mが供給導管(22)を通じ
て送り込まれる。次に、溶湯ポンプ装置(30)は前述の如
くCPUによって制御され、導管(22)内の溶湯は加熱炉槽
(20)に戻される。
【0040】
【発明の効果】溶湯ポンプ装置(30)を、前述したダイカ
スト機械(13)の如き溶湯鋳造機械(12)に使用した場
合、制御された量又はチャージの溶湯Mを供給するの
に、移送時間を短縮することができる利点がある。溶湯
Mを鋳造機械(12)に供給する前、溶湯Mは常に、加
熱炉槽(20)とセラミックの供給導管(22)の中に入ってい
るから、溶湯Mの温度は、ラドルによる移送のときほど
急速に低下することはない。従って、加熱炉槽(20)内の
溶湯温度は、必要に応じて低くすることもできる。加熱
炉槽(20)内の溶湯温度が下がると、ダイカスト機械の要
素、特に金型(16)(18)に対する熱衝撃を小さくできる利
点がある。前述したように、溶湯ポンプ装置(30)によ
り、最も清浄な(最も介在物が少ない)溶湯Mが、加熱炉
槽(20)から鋳造機械(12)に送り込まれる。さらに、鋳造
機械への移送中、溶湯Mが大気に触れる程度は、従来の
ラドルによる移送の場合に比べて遥かに少ない。従っ
て、鋳造機械(12)に供給される溶湯Mは、非常に清浄
(介在物、ドロス及びスラッジ等を含まない)であり、高
品質の鋳造製品を作ることができる。
【0041】本発明を具体的な実施例について説明した
が、本発明の範囲は特許請求の範囲の記載によって定め
られるべきであって、それら実施例に限定されるもので
ない。例えば、出口弁手段及びケーシングのスリーブに
使用される材料は、セラミックに限定されるものでな
く、サーメット、金属間化合物等を使用することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であって、図2乃至図4に詳
細に示す溶湯ポンプ装置により、制御された量の溶湯を
溶湯鋳造機械に供給する溶湯鋳造装置の略説明図であ
る。
【図2】本発明の溶湯ポンプ装置の一実施例の側部断面
図である。
【図3】図2に示す溶湯ポンプ装置3−3線に沿う側面
図である。
【図4】図2に示す溶湯ポンプ装置の4−4線に沿う溶
湯出口要素の側面図であり、該要素を明瞭に示すため
に、上部の支持フレームの図示は省略している。
【符号の説明】
(10) 溶湯鋳造装置 (12) 溶湯鋳造機械 (13) ダイカスト機械 (30) 溶湯ポンプ装置 (44) ポンプケーシング手段 (46) ピストン手段 (48) 溶湯入口弁手段 (50) 溶湯出口弁手段 (124)(150) アクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドニー デビッド ラム アメリカ合衆国 47421 インディアナ, ベッドフォード,フォーティーンス ス トリート 1217 (72)発明者 土田 二朗 兵庫県尼崎市西向島町64番地 株式会社 クボタ尼崎工場内 (72)発明者 坪田 博隆 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47 号 株式会社クボタ内 (72)発明者 山口 宏 兵庫県尼崎市西向島町64番地 株式会社 クボタ尼崎工場内 (56)参考文献 特開 昭50−133930(JP,A) 特開 平5−8016(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 35/00 B22D 17/30

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶湯入口、溶湯出口及びピストン収容孔
    を有し、溶湯に浸漬可能な溶湯ポンプチャンバーを含む
    溶湯入口ケーシングと、前記溶湯ポンプチャンバーの溶
    湯出口に連通し、溶湯入口ケーシングの上に配備された
    溶湯出口ケーシングとを具えるポンプケーシング手段; 前記孔の中に配備されたピストン手段であって、吸込行
    程で溶湯入口から溶湯をチャンバー内に引き込み、吐出
    行程で溶湯出口から溶湯をチャンバーから送り出すこと
    ができるようにするために、溶湯に浸漬可能でチャンバ
    ーに関して可動なピストンポンプ部を有するピストン手
    段; チャンバーに関してピストンポンプ部を移動させるため
    に、ピストン手段を移動させるアクチュエータ手段; 溶湯に浸漬可能であり、ピストンポンプ部が吸込行程に
    移動すると溶湯入口が開き、ピストンポンプ部が吐出行
    程に移動すると溶湯入口が閉じるように、溶湯入口に関
    して可動な弁部を有する溶湯入口弁手段; ピストンポンプ部が吸込行程及び吐出行程へ移動する際
    の溶湯入口の開閉に合わせて、溶湯入口に関して溶湯入
    口弁手段を移動させるアクチュエータ手段; 溶湯に浸漬可能であり、ピストンポンプ部が吸込行程に
    移動すると溶湯出口が閉じ、ピストンポンプ部が吐出行
    程に移動すると溶湯出口が開くように、溶湯出口に関し
    て可動な弁部を有する溶湯出口弁手段; ピストンポンプ部が吸込行程及び吐出行程へ移動する際
    の溶湯出口の閉開に合わせて、溶湯出口に関して溶湯出
    口弁手段を移動させるアクチュエータ手段; 溶湯出口に関して溶湯出口弁手段を移動させる手段; を備えている溶湯ポンプ装置。
  2. 【請求項2】 溶湯槽の上に配置するための支持手段を
    備えており、ポンプケーシング手段、ピストン手段、溶
    湯入口弁手段及び溶湯出口弁手段は該支持手段に支持さ
    れ、溶湯ポンプチャンバー、ピストンポンプ部、溶湯入
    口弁部及び溶湯出口弁部は溶湯に浸漬される請求項1に
    記載の装置。
  3. 【請求項3】 ポンプケーシング手段、ピストン手段、
    溶湯入口弁手段及び溶湯出口弁手段のうち溶湯に浸漬す
    る部分は、溶湯による腐食に対して抵抗性を有する同一
    のセラミック材料又は異種のセラミック材料から形成さ
    れる請求項2に記載の装置。
  4. 【請求項4】 アルミ溶湯を送り出す部分に使用される
    セラミック材料は窒化珪素である請求項3に記載の装
    置。
  5. 【請求項5】 ポンプケーシング手段は、溶湯の不純物
    が最も少ない位置に溶湯入口が位置するように、支持手
    段から吊るされる請求項3に記載の装置。
  6. 【請求項6】 ピストン手段を移動させる手段、溶湯入
    口弁手段を移動させる手段、及び溶湯出口弁手段を移動
    させる手段は、溶湯の上方にて支持手段に支持される請
    求項5に記載の装置。
  7. 【請求項7】 ポンプケーシング手段は、溶湯入口ケー
    シングに固定されて、ピストンを受ける孔を内部に有す
    るケーシングスリーブを備えており、ケーシングスリー
    ブは、溶湯入口ケーシングが溶湯中に浸漬する位置に配
    置されるように、支持手段の下方で支持される請求項5
    に記載の装置。
  8. 【請求項8】 ポンプケーシング手段は、溶湯出口ケー
    シングに固定されて、溶湯出口ケーシングが溶湯中に浸
    漬する位置に配置されるように支持手段から支持される
    ケーシングスリーブを備えている請求項7に記載の装
    置。
  9. 【請求項9】 溶湯槽から溶湯を汲み出すポンプ装置で
    あって、 溶湯槽の上に配置するための支持手段;溶湯入口、溶湯出口及びピストン収容孔を有する溶湯ポ
    ンプチャンバーを含む溶湯入口ケーシングと、前記溶湯
    ポンプチャンバーの溶湯出口に連通し、溶湯入口ケーシ
    ングの上に配備された溶湯出口ケーシングとを具え、前
    溶湯ポンプチャンバーが溶湯に浸漬するように支持手
    段に支持されるポンプケーシング手段; 前記孔の中に配備されたピストン手段であって、吸込行
    程で溶湯入口から溶湯をチャンバー内に引き込み、吐出
    行程で溶湯出口から溶湯をチャンバーから送り出すこと
    ができるようにするために、溶湯に浸漬されて、かつチ
    ャンバーに関して可動なピストンポンプ部を有するピス
    トン手段; 支持手段に配備され、ピストン手段を移動させて、チャ
    ンバーに関してピストンポンプ部を移動させるアクチュ
    エータ手段; 溶湯に浸漬され、ピストンポンプ部が吸込行程に移動す
    ると溶湯入口が開き、ピストンポンプ部が吐出行程に移
    動すると溶湯入口が閉じるように、溶湯入口に関して可
    動な弁部を有する溶湯入口弁手段; 溶湯より上方の支持手段に配備され、ピストンポンプ部
    が吸込行程及び吐出行程へ移動する際の溶湯入口の開閉
    に合わせて、溶湯入口に関して溶湯入口弁手段を移動さ
    せるアクチュエータ手段; 溶湯に浸漬され、ピストンポンプ部が吸込行程に移動す
    ると溶湯出口が閉じ、ピストンポンプ部が吐出行程に移
    動すると溶湯出口が開くように、溶湯出口に関して可動
    な弁部を有する溶湯出口弁手段; 溶湯よりも上方の支持手段に配備され、ピストンポンプ
    部が吸込行程及び吐出行程へ移動する際の溶湯出口の閉
    開に合わせて、溶湯出口に関して溶湯出口弁手段を移動
    させるアクチュエータ手段; を備えている溶湯ポンプ装置。
  10. 【請求項10】 ポンプケーシング手段は、溶湯入口ケ
    ーシングにケーシングスリーブが固定されており、ケー
    シングスリーブは内部にピストンを収容する孔を有し、
    溶湯入口ケーシングが溶湯に浸漬する位置に配置される
    ように、支持手段の下方にて支持される請求項9に記載
    の装置。
  11. 【請求項11】 ポンプケーシング手段は、溶湯出口ケ
    ーシングに固定されて、溶湯出口ケーシングが溶湯中に
    浸漬する位置に配置されるように支持手段から支持され
    るケーシングスリーブを備えている請求項10に記載の
    装置。
  12. 【請求項12】 溶湯槽からアルミ溶湯を溶湯鋳造機械
    に供給する装置であって、 溶湯槽の上に配置するための支持手段;溶湯入口、溶湯出口及びピストン収容孔を有するセラミ
    ック製溶湯ポンプチャンバーを含む溶湯入口ケーシング
    と、前記溶湯ポンプチャンバーの溶湯出口に連通し、溶
    湯入口ケーシングの上に配備された溶湯出口ケーシング
    とを具え、前記 溶湯ポンプチャンバーが溶湯に浸漬され
    るように支持手段に支持されるポンプケーシング手段; 前記孔の中に配備されたピストン手段であって、溶湯に
    浸漬され、吸込行程で溶湯入口から溶湯をチャンバー内
    に引き込み、吐出行程で溶湯出口から溶湯をチャンバー
    から送り出すことができるようにするために、チャンバ
    ーに関して可動なセラミック製ピストンポンプ部を有す
    るピストン手段; 支持手段に配備され、ピストン手段を移動させて、チャ
    ンバーに関してピストンポンプ部を移動させるアクチュ
    エータ手段; 溶湯に浸漬され、ピストンポンプ部が吸込行程に移動す
    ると溶湯入口が開き、ピストンポンプ部が吐出行程に移
    動すると溶湯入口が閉じるように溶湯入口に関して可動
    なセラミック製弁部を有する溶湯入口弁手段; 溶湯より上方の支持手段に配備され、溶湯入口に関して
    溶湯入口弁手段を移動させるアクチュエータ手段; 溶湯に浸漬され、ピストンポンプ部が吸込行程に移動す
    ると溶湯出口が閉じ、ピストンポンプ部が吐出行程に移
    動すると溶湯出口が開くように溶湯出口に関して可動な
    セラミック製弁部を有する溶湯出口弁手段; 溶湯よりも上方の支持手段に配備され、溶湯出口に関し
    て溶湯出口弁手段を移動させるアクチュエータ手段; を備えている溶湯ポンプ装置。
  13. 【請求項13】 セラミック製ポンプチャンバー、セラ
    ミック製ピストンポンプ部及びセラミック製弁部は、窒
    化珪素からなる請求項12に記載の装置。
  14. 【請求項14】 溶湯鋳造機械と、溶湯槽と、該溶湯槽
    に連繋され、溶湯を溶湯槽から溶湯鋳造機械に送り込む
    請求項12に規定された溶湯ポンプ装置と、溶湯鋳造機
    械及び溶湯ポンプ装置に接続され、溶湯が流通する溶湯
    供給導管と、から構成される溶湯鋳造装置。
  15. 【請求項15】 溶湯鋳造機械と、溶湯槽と、該溶湯槽
    に連繋され、溶湯を溶湯槽から溶湯鋳造機械に送り込む
    溶湯ポンプ装置と、溶湯鋳造機械及び溶湯ポンプ装置に
    接続され、溶湯が流通する溶湯供給導管とから構成さ
    れ、溶湯ポンプ装置は請求項1に記載された装置である
    溶湯鋳造装置。
  16. 【請求項16】 溶湯入口、溶湯出口及びピストン収容
    孔を有する溶湯ポンプチャンバーを含む溶湯入口ケーシ
    ングと、前記溶湯ポンプチャンバーの溶湯出口に連通
    し、溶湯入口ケーシングの上に配備された溶湯出口ケー
    シングとを具えるポンプケーシング手段と; 前記孔の中に配備されたピストン手段であって、吸込行
    程で溶湯入口から溶湯をチャンバー内に引き込み、吐出
    行程で溶湯出口から溶湯をチャンバーから送り出すこと
    ができるようにするために、溶湯に浸漬可能でチャンバ
    ーに関して可動なピストンポンプ部を有するピストン手
    段と; 吸込及び吐出行程で、ピストンポンプ部をチャンバーに
    関して移動させるために、ピストン手段を移動させるピ
    ストンアクチュエータ手段と; 溶湯に浸漬可能で、ピストンポンプ部が吸込行程に移動
    すると溶湯入口が開き、ピストンポンプ部が吐出行程に
    移動すると溶湯入口が閉じるように溶湯入口に関して可
    動な弁部を有する溶湯入口弁手段と; 溶湯入口に関して溶湯入口弁手段を移動させる溶湯入口
    弁アクチュエータ手段と; 溶湯に浸漬可能で、ピストンポンプ部が吸込行程に移動
    すると溶湯出口が閉じ、ピストンポンプ部が吐出行程に
    移動すると溶湯出口が開くように溶湯出口に関して可動
    な弁部を有する溶湯出口弁手段と; 溶湯出口に関して溶湯出口弁手段を移動させる溶湯出口
    弁アクチュエータ手段と; チャンバーから連続的に溶湯を送り出すピストンポンプ
    部の動きに合わせて、溶湯入口と溶湯出口の開閉が行な
    われるように、ピストンアクチュエータ手段、溶湯入口
    弁アクチュエータ手段、及び溶湯出口弁アクチュエータ
    手段を制御するコンピュータ制御手段; を備えている溶湯ポンプ装置。
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