JP2000015428A - 金属成形品の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ビレット把持手段で金属ビレットを把持する際
にこの金属ビレットに熱的影響を与えることを可及的に
阻止し、高品質な金属成形品を得ることを可能にする。 【解決手段】金属ビレット１２を配置する供給機構１４
と、この金属ビレット１２を加熱して半凝固金属ビレッ
ト１２ａを得る加熱機構１６と、前記半凝固金属ビレッ
ト１２ａから金属成形品を成形する成形機構１８と、前
記金属ビレット１２および前記半凝固金属ビレット１２
ａを把持して搬送する搬送ロボット２０と、この搬送ロ
ボット２０を構成するビレット把持手段２２の温度を検
出する温度計２４と、前記ビレット把持手段２２を冷却
する冷却機構２６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属ビレットを加
熱して半凝固金属ビレットを得た後、この半凝固金属ビ
レットから成形品を成形するための金属成形品の製造方
法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、アルミニウムやマグネシウ
ム、またはそれぞれの合金等の金属ビレットを用意し、
この金属ビレットを加熱して半凝固金属ビレットを得た
後、前記半凝固金属ビレットを成形装置の射出スリーブ
に供給して成形品を成形する作業が行われている。

【０００３】具体的には、金属ビレットが供給装置に配
置されており、把持装置によりこの金属ビレットが把持
されて加熱装置に搬送される。この加熱装置では、金属
ビレットが所定の温度に加熱されることにより、半凝固
金属ビレットが得られる。次いで、半凝固金属ビレット
が把持装置に把持されて成形装置の射出スリーブに供給
され、前記成形装置を介して所定の金属成形品が成形さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の把持
装置は、常温の金属ビレットを供給装置から加熱装置に
搬送した後、この加熱装置で相当に高温に加熱された半
凝固金属ビレットを把持して成形装置に搬送した後、前
記供給装置に移動して新たな常温の金属ビレットを把持
して前記加熱装置に搬送する作業を連続して行ってい
る。このため、把持装置は、半凝固金属ビレットを把持
することによってこの半凝固金属ビレットからの伝熱に
より加熱昇温された後、再度、金属ビレットを把持する
までの間に自然放熱がなされる。すなわち、把持装置
は、蓄熱と放熱とを交互に繰り返しており、成形（鋳
造）のショット数の増加に伴ってそれ自体の温度が上昇
してしまう。

【０００５】しかしながら、この状態で、供給装置に配
置されている常温の金属ビレットを把持装置により把持
して搬送する際、この把持装置から前記金属ビレットに
伝熱が発生し、特に、前記把持装置の温度が高くなるの
に伴って、該金属ビレットへの入熱量が増加してしま
う。このため、金属ビレットを加熱装置により加熱する
際、この金属ビレットが把持装置に接触する部分と前記
金属ビレットの内部とで温度差が生じてしまう。これに
より、加熱装置による加熱完了後に、把持装置で半凝固
金属ビレットを把持する際、この半凝固金属ビレットの
変形や前記把持装置への溶融物の付着が惹起されるとい
う問題が指摘されている。また、半凝固金属ビレットの
熱的品質が部分的に変動してしまい、成形品に欠陥が発
生するおそれもある。

【０００６】本発明はこの種の問題を解決するものであ
り、ビレット把持手段の温度を、常に、設定温度以下に
維持し、金属ビレットに熱的影響を与えることを有効に
阻止することが可能な金属成形品の製造方法および装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る金属成形品
の搬送方法および装置では、供給機構に配置された金属
ビレットがビレット把持手段により把持されて加熱機構
に搬送され、半凝固金属ビレットが得られた後、この半
凝固金属ビレットが前記ビレット把持手段で把持されて
成形機構に搬送されて所定の成形処理が施される。

【０００８】次に、ビレット把持手段の温度が検出さ
れ、このビレット把持手段が設定温度以下であれば、供
給機構に移送して新たな金属ビレットの把持作業が遂行
される一方、該ビレット把持手段が前記設定温度以上で
あれば、前記ビレット把持手段に冷却処理が施されて前
記設定温度以下に冷却された後、供給機構に移送されて
新たな金属ビレットの把持が行われる。

【０００９】このように、ビレット把持手段は、供給機
構で常温の金属ビレットを把持する際に、常に、設定温
度以下に維持されており、前記金属ビレットに部分的な
温度差が惹起されることがない。これにより、半凝固金
属ビレットは、全体的に均一な温度に加熱されることに
なり、特に外周部（接触部）の固相率のばらつきが減少
して、ビレット把持手段により把持される際の変形を有
効に阻止することができる。しかも、成形装置に投入さ
れる半凝固金属ビレットの各部位の温度にばらつきが生
じることがなく、成形される金属成形品の品質を良好に
維持することが可能になる。

【００１０】ここで、冷却機構は、ビレット把持手段を
構成する把持部材の内面に冷却媒体、例えば、空気を供
給するノズル部材を備えている。従って、ノズル部材か
ら把持部材の内面に冷却空気が噴射されることにより、
前記把持部材を有効に冷却するとともに、該把持部材の
付着物、例えば、塵埃や溶融物を確実に除去することが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
金属成形品の製造装置１０の概略斜視説明図であり、図
２は、前記製造装置１０の概略平面説明図である。

【００１２】製造装置１０は、金属ビレット１２を配置
する供給機構１４と、前記金属ビレット１２を加熱して
半凝固金属ビレット１２ａを得る加熱機構１６と、前記
半凝固金属ビレット１２ａから金属成形品を成形する成
形機構１８と、前記金属ビレット１２を前記供給機構１
４から前記加熱機構１６に搬送するとともに、前記半凝
固金属ビレット１２ａを前記加熱機構１６から前記成形
機構１８に搬送する搬送ロボット（搬送機構）２０と、
前記搬送ロボット２０のビレット把持手段２２の温度を
検出する温度計（温度検出機構）２４と、前記温度計２
４により検出された前記ビレット把持手段２２の温度が
設定温度（例えば、４００℃）以上である際に、該ビレ
ット把持手段２２に冷却処理を施すための冷却機構２６
とを備える。

【００１３】供給機構１４に配置される金属ビレット１
２は、アルミニウム、その合金、マグネシウム、または
その合金等からなり、常温状態で複数個配置されてい
る。加熱機構１６は、複数個の金属ビレット１２を収容
し、矢印方向に回転しながら前記金属ビレット１２に高
周波焼入れ処理を施すことにより、各金属ビレット１２
を半凝固状態（スラリー状態）に加熱する。成形機構１
８は、図示しないキャビティに連通する射出スリーブ２
８を備えており、この射出スリーブ２８の上面にビレッ
ト投入口３０が形成されている。

【００１４】搬送ロボット２０は、基台３１に対して旋
回自在な旋回本体部３２を備え、この旋回本体部３２に
設けられた多関節型アーム３４の先端には、ビレット把
持手段２２が開閉自在に装着されている。図１および図
３に示すように、このビレット把持手段２２は、断面略
半円状の一対の把持部材３６ａ、３６ｂを有し、前記把
持部材３６ａ、３６ｂの内面３８ａ、３８ｂで金属ビレ
ット１２および半凝固金属ビレット１２ａを直接把持す
る。

【００１５】冷却機構２６は、図３に示すように、把持
部材３６ａ、３６ｂの内面３８ａ、３８ｂ内に配置され
る本体部４０を備え、この本体部４０の周面には、複数
のエア吹き出し孔４２が形成される。本体部４０には、
管路４４を介して図示しない冷却媒体供給源、例えば、
エア供給源が接続されるとともに、前記管路４４の途上
に電磁バルブ４６が介装される。この電磁バルブ４６は
可変絞り弁を構成しており、本体部４０側に供給される
空気の流量を制御する。本体部４０の外周部に温度計２
４が装着され、把持部材３６ａ、３６ｂの内面３８ａ、
３８ｂの温度を非接触で検出する。

【００１６】温度計２４および電磁バルブ４６は、冷却
機構コントローラ４８に接続されるとともに、この冷却
機構コントローラ４８は、ロボットコントローラ５０に
接続されている。なお、温度計２４は、本体部４０に装
着される場合の他、把持部材３６ａ、３６ｂに埋め込ん
でもよく、あるいは外付けの温度計により前記把持部材
３６ａ、３６ｂの内面３８ａ、３８ｂの温度を検出して
もよい。

【００１７】このように構成される製造装置１０の動作
について、本実施形態に係る製造方法との関連で、図４
に示すフローチャートを参照して以下に説明する。

【００１８】先ず、搬送ロボット２０が駆動され、アー
ム３４および旋回本体部３２が駆動されてビレット把持
手段２２が供給機構１４上に移送され、把持部材３６
ａ、３６ｂにより前記供給機構１４上の一つの金属ビレ
ット１２が把持される。搬送ロボット２０の作用下に、
ビレット把持手段２２に把持されている金属ビレット１
２が供給機構１４から加熱機構１６側に移送され（ステ
ップＳＴ１）、この加熱機構１６に前記金属ビレット１
２が配置される。

【００１９】加熱機構１６では、金属ビレット１２が矢
印方向に移動されながら高周波焼入れ処理が施される。
これにより、金属ビレット１２が所望のスラリー状態に
なって、半凝固金属ビレット１２ａが得られる（ステッ
プＳＴ２）。

【００２０】次いで、搬送ロボット２０を構成するビレ
ット把持手段２２が加熱機構１６で加熱されて得られた
半凝固金属ビレット１２を把持し、成形機構１８を構成
する射出スリーブ２８のビレット投入口３０に前記半凝
固金属ビレット１２ａを投入する（ステップＳＴ３）。
このビレット投入口３０から射出スリーブ２８が投入さ
れた半凝固金属ビレット１２ａは、成形機構１８の作用
下に所定の成形処理が施されて金属成形品が成形される
（ステップＳＴ４）。

【００２１】成形機構１８に半凝固金属ビレット１２ａ
を投入した搬送ロボット２０は、冷却機構２６側に移動
してビレット把持手段２２を構成する把持部材３６ａ、
３６ｂ内にこの冷却機構２６を構成する本体部４０を挿
入する。本体部４０には、温度計２４が装着されてお
り、この温度計２４によって把持部材３６ａ、３６ｂの
内面３８ａ、３８ｂの温度が検出される。そして、内面
３８ａ、３８ｂの温度が設定温度以下、例えば、４００
℃以下であれば（ステップＳＴ５中、ＹＥＳ）、ステッ
プＳＴ６に進んでビレット把持手段２２が供給機構１４
側に移動し、新たな金属ビレット１２の搬送処理が行わ
れる。

【００２２】一方、ステップＳＴ５において、内面３８
ａ、３８ｂの温度が設定温度以上であると判断される
と、ステップＳＴ７に進んで冷却機構２６が駆動され
る。冷却機構２６では、冷却機構コントローラ４８を介
して電磁バルブ４６が駆動され、管路４４から本体部４
０に対して所定量の冷却媒体、例えば、空気が導入さ
れ、この本体部４０の外周面に形成された複数のエア吹
き出し孔４２から把持部材３６ａ、３６ｂの内面３８
ａ、３８ｂに空気が噴射される。このため、内面３８
ａ、３８ｂは、空冷により温度が急激に低下するととも
に、これに付着している塵埃等の不純物が確実に除去さ
れる。

【００２３】内面３８ａ、３８ｂの温度が設定温度以下
となった際（ステップＳＴ８中、ＹＥＳ）、ステップＳ
Ｔ６に進んでビレット把持手段２２が供給機構１４側に
移送される。供給機構１４上に配置された金属ビレット
１２が全て、あるいは、設定数だけ処理されるまで、上
記の処理が連続して行われる（ステップＳＴ９）。

【００２４】この場合、本実施形態では、ビレット把持
手段２２が常温の金属ビレット１２を供給機構１４から
加熱機構１６に搬送する作業と、半凝固金属ビレット１
２ａを前記加熱機構１６から成形機構１８に搬送する作
業とを交互に繰り返すとともに、このビレット把持手段
２２の温度が温度計２４により検出され、前記ビレット
把持手段２２が設定温度以上となった際に、冷却機構２
６を駆動して該ビレット把持手段２２に冷却処理を施し
ている。

【００２５】このため、図５に示すように、相当に高温
の半凝固金属ビレット１２ａを把持して加熱機構１６か
ら成形機構１８に移送することによりビレット把持手段
２２が加熱昇温されても、前記ビレット把持手段２２
は、冷却機構２６の作用下に設定温度以下に確実に冷却
された状態で、供給機構１４上の金属ビレット１２を把
持することができる。これにより、従来の自然冷却によ
る場合のように、相当に高温な状態のビレット把持手段
２２で常温の金属ビレット１２を把持することがなく、
この金属ビレット１２の外周部の温度が中央部等の他の
部分の温度と異なることがない。従って、金属ビレット
１２の外周部の固相率のばらつきを低減してビレット把
持手段２２による把持時に前記金属ビレット１２に変形
が発生することを有効に阻止することができる。

【００２６】しかも、ビレット把持手段２２自体の熱に
より金属ビレット１２の外周面が溶融し、その溶融物が
前記ビレット把持手段２２に付着することを有効に防止
することが可能になる。さらに、成形機構１８に投入さ
れる半凝固金属ビレット１２ａの各部位において温度の
ばらつきが生ずることがなく、前記成形機構１８によっ
て成形される金属成形品の品質を、常に、良好に維持す
ることができるという効果が得られる。

【００２７】なお、本実施形態では、冷却機構２６の冷
却媒体として空気を用いて説明したが、水冷によりビレ
ット把持手段２２を冷却するように構成してもよい。そ
の際、本体部４０には、エア吹き出し孔４２を設ける必
要がない。この場合、ドレン配管を設置する必要があ
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る金属成形品の製造方法およ
び装置では、ビレット把持手段が常温の金属ビレットと
高温の半凝固金属ビレットとを交互に把持して搬送する
とともに、このビレット把持手段の温度が検出され、必
要に応じて前記ビレット把持手段に冷却処理が施されて
いる。これにより、ビレット把持手段は、金属ビレット
を把持する際、常時、設定温度以下に維持されており、
この金属ビレットに熱的影響を与えることがなく、高品
質な金属成形品を効率的に成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る製造装置の概略斜視説
明図である。

【図２】前記製造装置の概略平面説明図である。

【図３】前記製造装置を構成する冷却機構の斜視説明図
である。

【図４】本発明の製造方法を説明するフローチャートで
ある。

【図５】ビレット把持手段の温度変化を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１０…製造装置 １２…金属ビレット １２ａ…半凝固金属ビレット １４…供給機構 １６…加熱機構 １８…成形機構 ２０…搬送ロボット ２２…ビレット把持
手段 ２４…温度計 ２６…冷却機構 ３６ａ、３６ｂ…把持部材 ３８ａ、３８ｂ…内
面 ４０…本体部 ４２…吹き出し孔 ４６…電磁バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井手籠 隆 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 君島 重徳 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 溝上 清信 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】供給機構に配置された金属ビレットを、搬
   送機構を構成するビレット把持手段で把持して加熱機構
   に搬送する工程と、 前記加熱機構で加熱されて得られた半凝固金属ビレット
   を、前記ビレット把持手段で把持して成形機構に搬送す
   る工程と、 前記半凝固金属ビレットを前記成形機構に投入した後、
   前記ビレット把持手段の温度を検出する工程と、 前記ビレット把持手段が設定温度以下であれば、該ビレ
   ット把持手段を前記供給機構に移送して新たな金属ビレ
   ットを把持する工程と、 前記ビレット把持手段が前記設定温度以上であれば、該
   ビレット把持手段に冷却処理を施して前記ビレット把持
   手段を該設定温度以下に冷却した後、前記ビレット把持
   手段を前記供給機構に移送して新たな金属ビレットを把
   持する工程と、 を有することを特徴とする金属成形品の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の製造方法において、前記ビ
   レット把持手段に空気を供給して該ビレット把持手段に
   冷却処理を施すことを特徴とする金属成形品の製造方
   法。
3. 【請求項３】金属ビレットを配置する供給機構と、 前記金属ビレットを加熱して半凝固金属ビレットを得る
   加熱機構と、 前記半凝固金属ビレットから成形品を成形する成形機構
   と、 前記金属ビレットを前記供給機構から前記加熱機構に搬
   送するとともに、前記半凝固金属ビレットを前記加熱機
   構から前記成形機構に搬送する搬送機構と、 前記搬送機構を構成するビレット把持手段の温度を検出
   する温度検出機構と、 前記温度検出機構により検出された前記ビレット把持手
   段の温度が前記設定温度以上である際に、該ビレット把
   持手段に冷却処理を施して前記ビレット把持手段を該設
   定温度以下に冷却する冷却機構と、 を備えることを特徴とする金属成形品の製造装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の製造装置において、前記冷
   却機構は、前記ビレット把持手段を構成する把持部材の
   内面に冷却媒体を供給するノズル部材を備えることを特
   徴とする金属成形品の製造装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の製造装置において、前記冷
   却媒体は空気であることを特徴とする金属成形品の製造
   装置。