JPH0675765B2 - 汲湯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （１）産業上の利用分野 本発明は、溶湯保持炉内に保持された溶湯を汲上げるた
めの取鍋が、該溶湯保持炉の湯面よりも上方に待機した
汲湯準備姿勢と前記溶湯内に突入して溶湯を汲む下方の
汲湯姿勢との間で回動可能にしてロボットのアームに取
付けられる汲湯装置に関する。

（２）従来の技術 従来、かかる汲湯装置では、たとえば特公昭46-39233号
公報で開示されるように、取鍋をその汲湯準備姿勢から
汲湯姿勢に単純に回動させることにより、溶湯保持炉の
溶湯を取鍋で汲上げるようにしている。

（３）発明が解決しようとする課題 ところで、溶湯保持炉では湯面が大気に曝されているの
で、湯面には溶湯の酸化による滓が浮いており、上記従
来のもののように取鍋を汲湯準備姿勢から汲湯姿勢へと
単純に回動すると、湯面に浮いていた滓も取鍋内に取り
込まれてしまい、そのまま鋳型に注湯すると介在物を含
んだ鋳造品ができることになり、鋳造品の品質が劣るこ
とになる。

そこで、特公昭43-3693号公報に開示されるように、取
鍋を汲湯準備姿勢から汲湯姿勢へと回動する際に、該取
鍋に一体化されたスラグ除けで湯面の滓を掻き分けるよ
うにしたものもある。しかるにこのものではスラグ除け
が取鍋と一体に回動するので、湯面の滓がスラグ除けに
よって溶湯内に押込まれ、溶湯品質を悪化させてしま
う。しかも取鍋にスラグ除けが一体化されていることに
より、取鍋およびスラグ除けの全体形状が複雑となるだ
けでなく、取鍋およびスラグ除けのいずれか一方のみが
破損したり、機能が損なわれた場合にも一体での交換が
必要であり、高コスト化を招くことになる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ロ
ボットによる溶湯保持炉からの汲湯時に、上記問題を解
決した構成で、湯面に浮かんだ滓を排除して清浄な溶湯
のみを効率よく汲み上げるようにし、ロボットの作業効
率を高めつつ品質向上に寄与し得るようにした汲湯装置
を提供することを目的とする。

B.発明の構成 （１）課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明によれば、汲湯準備
姿勢にある取鍋よりも下方に突出するスキム板が、取鍋
を汲湯姿勢に回動させるに先立って該取鍋を汲湯準備姿
勢としたままでのアームの水平移動に伴う湯面の滓掻き
作動を可能として、滓掻き作動方向に沿う前記取鍋の前
方側でアームに固着される。

（２）作用 上記構成によれば、取鍋を汲湯準備姿勢とした状態でス
キム板を溶湯保持炉の溶湯内に突入させ、その状態でア
ームを水平方向に作動させることより湯面に浮かんだ滓
をスキム板で押し退け、その位置でアームを停止したま
ま取鍋を汲湯準備姿勢から汲湯姿勢へと回動すれば、清
浄となった部分で滓を含まない清浄な溶湯の汲上げがで
きる。

（３）実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明する。

先ず第１図において、ロボット１のアーム７には取鍋２
が傾動可能に支持されており、該ロボット１は、アルミ
ニウム合金等の溶湯を保持する溶湯保持炉３から取鍋２
により溶湯を汲上げるとともに鋳型4₁，4₂；4₃，4₄に前
記取鍋２から溶湯を注湯すべく作動する。

ロボット１は、鉛直軸線まわりの回動および昇降作動を
可能として固定の基台５上に配設されたロボット本体６
と、該ロボット本体６に前記鉛直軸線と直交する水平方
向に移動可能にして支承されるアーム７とを備える。

第２図および第３図を併せて参照して、アーム７の先端
には下方に延びる支持腕８が固定されており、この支持
腕８の下端部に前記アーム７の長手方向と平行な軸線ま
わりの傾動作動を可能として取鍋２が支持される。すな
わち支持腕８の下端部には、前記アーム７の長手方向と
平行な軸線を有する回動軸９が軸線まわりに回動自在に
支承されており、ロボット本体６とは反対側で回動軸９
の端部に固着された金属製ブラケツト10にセラミックス
から成る取鍋２が取付けられる。

第４図ないし第６図において、取鍋２は、熱伝導率の低
いセラミックスたとえばチタン酸アルミニウムの型成形
により形成されるものであり、前記アーム７に傾動可能
に支持した状態での傾動軸線を含む平面L-Lに関して左
右対称に形成される。すなわち取鍋２は、その側壁によ
り規定される有底の凹所11が横断面形状をほぼ菱形とす
るとともに底に向かう程狭小となるようにして型成形さ
れ、前記平面L-Lに関して左右対称であることから前記
凹所11の開口端の左右両端部はそれぞれ注湯口11a,11b
となり得るように先狭まりに形成される。しかも取鍋２
の外面および内面は、局部的な放熱を抑制するとともに
凹所11内に保持される溶湯の流れを掻き乱すことを防止
するために、複数の平面の連結部がなだらかに彎曲する
ように形成される。特に、取鍋２の前記注湯口11a,11b
に対応する部分2a,2bは、注湯作業を途中で打ち切った
際の湯切れを良くするために、曲率半径を側壁の肉厚よ
りも小さくして彎曲成形される。

この取鍋２の左右方向中央部で一方の側壁には、ブラケ
ツト10に取付けるための取付部12が突設される。すなわ
ち該取付部12は、前記平面L-L内で、凹所11の開口端面
に面一に連なる第１平坦面12aと、第１平坦面12aに直角
に連なる第２平坦面12bと、第２平坦面12bに直角に連な
る第３平坦面12cとを外面に形成するようにして取鍋２
の側壁から突設される。しかも該取付部12を補強すべ
く、ブラケツト10に取付けたときに該取付部12に作用す
る荷重に対して有効に補強作用を果たす方向すなわち第
５図の上下方向に延びるリブ13が、第３平坦面12cに連
なるようにして取鍋２の側壁から突設される。

一方、前記取鍋２を取付けるべきブラケツト10は、回動
軸９の軸線に直交する方向に長い平板状であって一端が
前記回動軸９の端部に固着される支持板部10aと、該支
持板部10aの中間部に直角に固設される第１フランジ部1
0bと、前記支持板部10aの他端を直角に屈曲して第１フ
ランジ部10bと平行に形成される第２フランジ部10cとを
備える。而して、このブラケツト10は、支持板部10aを
前記取付部12の第２平坦面12bに、第１フランジ部10bを
第１平坦面12aに、また第２フランジ部10cを第３平坦面
12cにそれぞれ対向させ得るように形成されるものであ
り、そのように対向させた状態で、たとえばセラミック
ペーパー等から成る緩衝材16を相互間に介在させながら
ブラケツト10に取付部12すなわち取鍋２が取付けられ
る。

取鍋２は、ブラケツト10に係合、固着される複数のねじ
部材15が耐熱接着剤たとえば炉材を介して取鍋２にねじ
込まれることによりブラケツト10に取付られる。すなわ
ちブラケツト10の取付部12には、その第１平坦面12aに
開口するたとえば単一の取付穴14と、第２図平坦面12b
に開口する複数たとえば４つの取付穴14とが穿設されて
おり、それらの取付穴14内に耐熱接着剤を充填した状態
で、ブラケツト10の支持板部10aおよび第１フランジ部1
0bに挿通されたタッピングねじ等のねじ部材15がそれら
の頭部を支持板部10aおよび第１フランジ部10bの外面に
係止するまで各取付穴14にねじ込まれ、各ねじ部材15の
頭部はブラケツト10に溶接、固着される。

しかも緩衝材16は、前記各ねじ部材15の軸方向に沿って
取鍋２およびブラケツト10間に介装されるものであり、
ブラケツト10の第１フランジ部10bおよび取付部12の第
１平坦面12a間、ならびにブラケツト10の支持板部10aお
よび取付部12の第２平坦面12b間にそれぞれ介在せしめ
られる。

支持腕８の下端において取鍋２の取付け位置とは直交す
る両側面には、取鍋２の幅よりも大きな幅を有するスキ
ム板18が固着される。このスキム板18は、溶湯保持炉３
内の溶湯表面に浮かんだ滓を除去すべく、溶湯内に没
入、浸漬されるものであり、支持腕８の下端よりも下方
に突出するようにして支持腕８に固着される。

また支持腕８には、溶湯保持炉３内の溶湯表面を検知す
るための湯面センサ19が先端を下方に向けて取付けられ
る。而して該湯面センサ19は、溶湯保持炉３の上方で支
持腕８が降下したときに前記スキム板18が溶湯中に没入
した後、支持腕８が湯面に接触する前に先端を湯面に接
触させるようにて支持腕８に取付けられるものである。
しかも湯面センサ19の先端は、湯面に接触した際に付着
した溶湯を滴下させ易くするために先端に向けて小径と
なる円錐台状に形成される。

再び第１図において、ロボット１のアーム７は、ロボッ
ト本体６の鉛直回動軸線を中心とする仮想円弧上に沿っ
て矢印で示すように移動可能であり、その移動経路に沿
って、溶湯保持炉３と、その溶湯保持炉３の両側に位置
する一対の鋳造機20,21とが配置され、一方の鋳造機20
には一対の鋳型4₁，4₂が並列して配設され、他方の鋳造
機21には一対の鋳型4₃，4₄が並列して配設される。これ
らの鋳型4₁，4₂；4₃，4₄はたとえばエンジンのピストン
を成形するためのものである。

また前記アーム７の移動経路に沿って、溶湯保持炉３
と、鋳造機21との間には、両鋳造機20,21との間の前記
移動経路に沿う距離を等距離とした原位置が設定されて
おり、この原位置には取鍋付着滓除去装置22が配設され
る。

第７図において、前記取鍋付着滓除去装置22は、取鍋２
を挿入し得る開口面積を有して上部が開口した箱形ケー
シング23と、該ケーシング23の上部開口端に櫛状に固着
される多数枚の可撓性除去板24とを備える。而して、各
可撓性除去板24は、シリコンゴム等の耐熱ゴムにより形
成されるものであり、取鍋２をケーシング23内に挿入す
るとき、ならびにケーシング23から抜き出すときに該取
鍋２の注湯口11a,11b付近に先端を接触させるべく、ケ
ーシング23の上端開口部両側に櫛状に並んでそれぞれ固
着される。

ロボット１に関して、上記取鍋付着滓除去装置22と反対
側には、両側の鋳造機20,21との間を等距離として押湯
切断機25が配設されており、各鋳造機20,21で鋳造され
た鋳造品は、その押湯部分を切断すべく該切断機25にそ
れぞれもたらされる。

ところで、取鍋２は、水平軸線まわりの傾動作動、昇降
作動、前記水平軸線に沿う往復移動を可能としながら、
前記取鍋付着滓除去装置22が配置されている原位置と、
両鋳造機20,21との間の移動経路に沿って移動するもの
であり、それらの作動を行なうロボット１は図示しない
制御装置により制御される。而してロボット１は、取鍋
２を両鋳造機20,21の鋳型4₁，4₂；4₃，4₄に注湯する際
のアーム７の位置すなわちアーム７の注湯位置が、第１
図の鎖線で示すように、各鋳型4₁，4₂；4₃，4₄の中心位
置よりも溶湯保持炉３側にずれるように制御されるもの
であり、その注湯位置での取鍋２の傾動作動により各鋳
型4₁，4₂；4₃，4₄への注湯が行なわれることになる。

次にこの実施例の作用について説明すると、注湯作業の
開始前に取鍋２は原位置にあり、注湯作業開始にあたっ
て先ずロボット１は取鍋２を溶湯保持炉３の直上位置に
もたらす。この際、取鍋２は内面に滓が残らないように
凹所11の開口端を下方に向けるようにした位置に回動し
ている。

第８図および第９図を参照しながら溶湯保持炉３におけ
る汲湯作動について説明すると、溶湯保持炉３の上方位
置において、湯面の上方で開口端を下向きとした反転状
態の汲湯準備姿勢にある取鍋２を支持する支持腕８は、
第８図（ａ）で示すように、スキム板18を溶湯内に没
入、浸漬させながら湯面センサ19で湯面を検知するまで
降下する。次いで、第８図（ｂ）で示すように、前記支
持腕８は湯面センサ19を湯面から離反させるべく一定距
離だけわずかに上昇する。この際、スキム板18の大部分
は溶湯内に没入、浸漬したままであり、第８図（ｃ）の
矢印で示すように、ロボット１がそのアーム７を収縮さ
せるように作動するのに応じてスキム板18は湯面に浮い
ている滓を押し退けるべく第８図（ｃ）の矢印で示す滓
掻き作動方向に作動する。而してスキム板18は、前記滓
掻き作動方向に沿う取鍋２の前方側で支持腕８に取付け
られているので、上記滓掻き作動後にアーム７を停止
し、第８図（ｄ）で示すように取鍋２を180度回動して
汲湯姿勢とすることにより、湯面を清浄とした部分で溶
湯が取鍋２内に汲まれることになり、その姿勢を保ちな
がら取鍋２を上昇させることにより溶湯保持炉３からの
汲湯作動が終了する。この際、スキム板18は湯面に浮い
ている滓を水平方向に押し退けるので、湯面上の滓が溶
湯保持炉３内の溶湯内に押し込まれることはなく、溶湯
保持炉３内の溶湯の品質が滓の混入により低下すること
はない。

このようにしてアーム７の一定距離の水平移動後に取鍋
２を回動することにより清浄な溶湯を汲み上げることが
でき、ロボット１の作業効率を向上することができる。

上記溶湯保持炉３から溶湯汲上げ時に、湯面センサ19は
湯面を接触検知したときに直ちに上昇せしめられるの
で、溶湯中への浸漬時間を最小に抑え、耐久性を向上す
ることができる。しかも湯面センサ19の上昇距離は一定
であるので、溶湯を汲み上げるべく汲湯準備姿勢で待機
している取鍋２の回動軸線から湯面までの距離を常に一
定とし、取鍋２による溶湯汲上げ量を常にほぼ一定とす
ることができる。

ところで、取鍋２を第８図（ｃ）で示した上方の反転姿
勢から180度回動するにあたっては、取鍋２の左右両側
にある注湯口11a,11bのいずれか一方から取鍋２内に溶
湯が汲まれ、いずれか他方は溶湯内に入ることはない。
しかも汲湯作動終了後に、各鋳型4₁，4₂；4₃，4₄まで取
鍋２を移動させる間に、両注湯口11a,11bのうち溶湯内
に没入した方には溶湯の酸化による薄膜状酸化物が付着
し易いので、溶湯内に没入した方の注湯口から注湯する
と上記酸化物が各鋳型4₁，4₂；4₃，4₄内に入ってしまう
おそれがある。そこで、汲湯時の取鍋２の反転方向は、
次の注湯作動時に注湯口11a,11bのいずれを用いるかに
応じて、注湯時には用いない方の注湯口が溶湯内に没入
するように定められる。すなわち鋳型4₁，4₂への注湯時
には、注湯口11aが用いられるので鋳型4₁，4₂に注湯す
べく汲湯する際には注湯口11bが溶湯内に没入するよう
に取鍋２の回動方向が定められ、鋳型4₃，4₄への注湯時
には注湯口11bが用いられるので鋳型4₃，4₄に注湯すべ
く汲湯する際には注湯口11aが溶湯内に突入するように
取鍋２の回動方向が定められている。

溶湯を汲み上げた取鍋２は、次に鋳造機20における鋳型
4₁の上方位置にもたらされる。この際、ロボット１のア
ーム７は、該アーム７の移動経路に沿って鋳型4₁の中心
位置よりも溶湯保持炉３側にずれた位置にあり、取鍋２
をその注湯口11aから注湯するように傾動することによ
り鋳型4₁への所要量の注湯が行なわれる。次いでアーム
７は、鋳型4₂の中心位置よりも溶湯保持炉３側にずれた
位置に移動し、その状態で取鍋２をその注湯口11aから
注湯するように傾動することにより鋳型4₂への所要量の
注湯が行なわれる。

この注湯時には、上述で述べたように、スキム板18の働
きにより清浄な湯面から溶湯を汲み上げたのに加えて、
注湯口11aに酸化物が付着していないので、異物が鋳型4
₁，4₂内に侵入することはなく、良質の鋳造品を得るこ
とが可能となる。

鋳型4₁，4₂への注湯作動終了後、ロボット１は取鍋２を
原位置にある取鍋付着滓除去装置22にもたらす。而して
第７図（ａ）で示すように、取鍋２をケーシング23内に
挿入するように支持腕８が降下すると、注湯口11a,11b
付近で取鍋２の外面に付着していた酸化物が多数枚の除
去板24で剥ぎ取られる。しかも取鍋２がそれらの除去板
24を通過したとき各除去板24が弾発的に復元する際に、
各除去板24に付着した上記酸化物が飛ばされることにな
る。

ケーシング23内に挿入された取鍋２は、第７図（ｂ）で
示すように反転され、さらに第７図（ｃ）で示すように
上昇せしめられる。この上昇時にも取鍋２は多数枚の除
去板24を通過することになり、それらの除去板24により
注湯口11a,11b付近に付着していた酸化物が効率的に除
去されることになる。

このようにして鋳型4₁，4₂に注湯するための一連の作動
が終了するが、引き続いて、鋳造機21の鋳型4₃，4₄に注
湯するための作動が開始される。而して鋳型4₃，4₄に注
湯するための作動は、取鍋２の溶湯保持炉３からの汲湯
時の回動方向、ならびに鋳型4₂，4₃への注湯時の取鍋２
の傾動方向が鋳型4₁，4₂への注湯時とは逆であるたけ
で、他の作動は上述の鋳型4₁，4₂への注湯のための作動
と基本的に同一である。

このような注湯装置において、アーム７の移動経路に沿
って、溶湯保持炉３と、該溶湯保持炉３の両側にそれぞ
れ位置する鋳型4₁，4₂；4₃，4₄とが配置され、傾動軸線
を含む平面L-Lに関して左右対称な形状の取鍋２が左右
いずれの側への傾動をも可能としてアーム７に支持され
るので、各鋳型4₁，4₂；4₃，4₄への注湯時にはアーム７
がそれらの鋳型4₁，4₂；4₃，4₄の中心位置から溶湯保持
炉３側にずれた位置にあればよく、アーム７すなわち取
鍋２の移動距離を短縮して効率的な注湯作業を行なうこ
とができる。しかも注湯時の傾動角度は、鋳型4₁，4₂へ
の注湯時と、鋳型4₃，4₄への注湯時とで同一であり、ロ
ボット１の制御をより単純化することができる。

またセラミックス製である取鍋２と、金属製であるブラ
ケツト10との間には、それら2,10を結合するねじ部材15
の軸線に沿って緩衝材16が介在せしめられるので、取鍋
２およびブラケツト10の熱膨張率が相互に異なっても、
ねじ部材15の取鍋２へのねじ込み部に過大な応力が発生
することを回避し、結合部でがたつきや破損が生じるこ
とを防止することができる。

さらにスキム板18は、取鍋２とは分離してアーム７に取
付けられるので、取鍋２およびスキム板18の形状をそれ
ぞれ単純化することができる。しかも消耗等により取鍋
２およびスキム板18のいずれか一方が破損したり、いず
れか一方の機能が損なわれた場合には、いずれ一方のみ
を交換すればよいので低コスト化が可能である。

C.発明の効果 以上のように本発明によれば、汲湯準備姿勢にある取鍋
よりも下方に突出するスキム板が、取鍋を汲湯姿勢に回
動させるに先立って該取鍋を汲湯準備姿勢としたままで
のアームの水平移動に伴う湯面の滓掻き作動を可能とし
て、滓掻き作動方向に沿う前記取鍋の前方側でアームに
固着されるので、取鍋を汲湯準備姿勢とした状態でアー
ムを水平移動させることによりスキム板で湯面に浮かん
だ滓を水平方向に押し退けて、湯面上の滓の溶湯内への
混入防止による溶湯品質向上に寄与しつつ、溶湯の汲湯
準備姿勢から汲湯姿勢への回動によって滓を含まない清
浄な溶湯を汲上げて鋳造品質の向上に寄与することがで
きるとともに、清浄な溶湯汲上げのためのロボットの作
業効率を向上することができる。しかも取鍋お呼びスキ
ム板を分離してそれらの形状の単純化を図ることができ
るとともに、取鍋およびスキム板のいずれか一方で破損
あるいは機能低下が生じたときにはいずれか一方のみを
交換するようにして低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は全
体平面図、第２図は第１図のII矢視拡大図、第３図は第
２図のIII矢視図、第４図ないし第６図はブラケツトお
よび取鍋の結合構造を示すもので、第４図は平面図、第
５図は第４図のV-V線断面図、第６図は第４図のVI矢視
図、第７図（ａ）〜（ｃ）は取鍋付着滓除去装置での取
鍋の作動過程を示す図、第８図（ａ）〜（ｄ）は取鍋の
汲湯作動過程を示す図、第９図は第８図（ｄ）のIX矢視
図である。 １……ロボット、２……取鍋、３……溶湯保持炉、７…
…アーム、18……スキム板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶湯保持炉（３）内に保持された溶湯を汲
   上げるための取鍋（２）が、該溶湯保持炉（３）の湯面
   よりも上方位置で待機した汲湯準備姿勢と前記溶湯内に
   突入して溶湯を汲む下方位置の汲湯姿勢との間で回動可
   能にしてロボット（１）のアーム（７）に取付けられる
   汲湯装置において、前記汲湯準備姿勢にある取鍋（２）
   よりも下方に突出するスキム板（18）が、取鍋（２）を
   汲湯姿勢に回動させるに先立って該取鍋（２）を汲湯準
   備姿勢としたままでの前記アーム（７）の水平移動に伴
   う湯面の滓掻き作動を可能として、滓掻き作動方向に沿
   う前記取鍋（２）の前方側でアーム（７）に固着される
   ことを特徴とする汲湯装置。