JP2000280064A - 半溶融金属製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融状態の液相金属と固体状態の
固相金属とが混在する固液共存状態の半溶融金属を製造
するロータリー式半溶融金属製造装置の、耐久性と生産
性を向上させる。 【解決手段】 溶湯カップ内に貯溜された溶湯を
冷却するための冷却ユニットを昇降させるエアーシリン
ダと、溶湯カップ内に貯溜された溶湯を加熱する高周波
加熱装置へ溶湯カップを出し入れするために溶湯カップ
を昇降させるエアーシリンダとを、ロータリーテーブル
と共に回転しない固定部材に配設して、冷却ユニットへ
供給する駆動用圧縮空気、高周波加熱装置へ供給する電
力および制御用電気信号をロータリージョイントやスリ
ップリングを用いることなく伝達できるようにすると共
に、冷却ユニットと高周波加熱装置とを別置きにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融状態の液相金
属と固体状態の固相金属とが混在する固液共存状態の半
溶融金属をダイカスト成形機の射出スリーブに装填して
鋳造する、いわゆるレオキャスト鋳造法における半溶融
金属製造装置、特に、ロータリーテーブル上面を等間隔
に分割する位置に複数個の溶湯カップを配置し、鋳造シ
ョット毎にロータリーテーブルを一定の角度分だけ回転
させながら、各作業ステーションで注湯、冷却、加熱等
の各作業を順次行なって、最終作業ステーションにおけ
る溶湯カップ内の溶湯が固液共存状態となる目標の成形
温度範囲内に収めるように温度調整するロータリーテー
ブル式の半溶融金属製造装置に係わり、溶湯カップ内の
溶湯を固液共存状態となる目標の成形温度範囲内に収め
るように温度調整するため、冷却ユニットにより溶湯カ
ップの外周面に空気を噴射して溶湯カップ内の溶湯を冷
却すると共に、高周波加熱装置により高周波誘導加熱を
行なうようにした半溶融金属製造装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】レオキャスト鋳造法は従来の鋳造法に比
べて鋳造欠陥が少なく成形サイクルが短い鋳造成形を可
能にするが、そのためには射出スリーブに装填する半溶
融金属の金属組織を微細かつ均一に管理することが不可
欠である。すなわち、レオキャスト鋳造法は半溶融金属
製造装置の適否が鋳造性能に密接に影響を及ぼす鋳造法
であり、半溶融金属製造装置には溶湯カップ内に注湯さ
れた溶湯を均一に冷却しながら球状に近い微細な結晶を
安定して生成させ所定の固相率に調整することが求めら
れる。

【０００３】このため、種々の半溶融金属製造装置が検
討され、例えば特開平１０−２１１５６５号公報には、
鋳造ショット毎にロータリーテーブルを一定の角度分だ
け回転させながら、各作業ステーションで冷却、加熱の
各作業を順次行なって、最終作業ステーションにおける
溶湯カップ内の溶湯が固液共存状態となる目標の成形温
度範囲内に収めるように温度調整するロータリーテーブ
ル式の半溶融金属製造装置が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平１０−２１
１５６５号公報の図１３に示された半溶融金属製造装置
においては、溶湯を注がれた溶湯カップが、複数個の冷
却作業ステーションおよび加熱作業ステーションへと順
次移動させられるようになっているが、溶湯カップの外
周面に空気を噴射して溶湯カップ内の溶湯を冷却するた
めの冷却ユニットおよび溶湯カップ内の溶湯を誘導加熱
するための高周波加熱装置を各作業ステーションそれぞ
れに配設する必要があり、冷却ユニットと高周波加熱装
置とを一体的に組込んだ複雑な構造は故障頻度を増大さ
せる要因となるばかりでなく保守作業に多大な工数を必
要とし、レオキャスト鋳造の生産性を阻害するという問
題があった。さらに、冷却ユニットおよび高周波加熱装
置が溶湯カップと共に鋳造中連続して回転し続けるよう
にするためには、冷却ユニットへ空気供給するためのロ
ータリージョイントおよび高周波加熱装置へ電力供給す
るためのスリップリングが不可欠であり、これらの摺動
部摩耗に起因する故障には多大な経費と修理作業が必要
であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】こうした従来の半溶融金
属製造装置の課題を解決するために、本発明の第１の発
明においては、溶融状態の液相金属と固体状態の固相金
属とが混在する固液共存状態の半溶融金属を製造する半
溶融金属製造装置であって、複数に区画した作業ステー
ションを鋳造ショット毎に一定の角度分だけ順次回転移
動するロータリーテーブルと、該ロータリーテーブルの
上面を等間隔に分割する位置に配設された複数個のカッ
プホルダと、給湯装置によって溶湯を注湯された溶湯カ
ップの上端部を閉塞可能な下端面側に開口凹部を有する
カップ蓋と、前記カップホルダに装填された溶湯カップ
の外周面に向けて冷却流体を噴出させる複数の噴出孔を
有し下方に延伸してなる複数本のノズルバーとで構成さ
れる冷却ユニットと、該冷却ユニットを昇降可能な第１
の昇降手段と、前記溶湯カップ内の金属を高周波誘導加
熱により均一な温度に加熱する高周波加熱装置と、前記
カップホルダに装填された前記溶湯カップを下方より押
し上げて昇降させ前記高周波加熱装置に出し入れ可能な
第２の昇降手段と、該第２の昇降手段と同調させて前記
溶湯カップを前記高周波加熱装置内に挿抜可能な第３の
昇降手段を設けた。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の実施
例を詳細に説明する。図１〜図４は本発明の実施例に係
り、図１は半溶融金属製造装置の平面図、図２は半溶融
金属製造装置の正面図、図３は図２中のｃ−ｃ矢視側か
ら見たテーブルユニットの平面図、図４は加熱準備状態
における加熱ユニットの正面図、図５は加熱中における
加熱ユニットの正面図、図６は冷却中における冷却装置
の正面図である。

【０００７】図２に示すように、本半溶融金属製造装置
１００を大別すると、区画された８箇所の作業ステーシ
ョン（図１中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈで示
す）を鋳造ショット毎に１／８回転ずつ順次時計方向に
回転移動し、所定の位置に停止可能に水平且つ回転自在
に設けられたロータリーテーブル１と、該ロータリーテ
ーブル１上に等間隔に配設された溶湯カップ２３とを主
体とするテーブルユニット８０と、図１中のＣ、Ｄ、
Ｅ、Ｆ、Ｇの５箇所の作業ステーションにわたって前記
テーブルユニット８０の上方に配設された冷却装置４０
と、図１中のＨで示す作業ステーションに配設された加
熱ユニット６０とで構成されており、各作業ステーショ
ンで注湯、冷却、加熱等の各作業を順次行なって、図１
中のＡで示す作業ステーションにおける溶湯カップ２３
内の溶湯が固液共存状態となる目標の成形温度範囲内に
収めるように温度調整するようになっている。

【０００８】まず、半溶融金属製造装置１００のテーブ
ルユニット８０細部の構成を説明する。図２に示すよう
に、テーブルユニット８０には、メインフレーム７およ
び支柱８が床面に基礎ボルト止めされて立設されてお
り、メインフレーム７および支柱８からブラケット５、
ブラケット６を介してベースプレート４が水平に配設さ
れ、ベースプレート４の上方にはテーブル回転装置３に
より回転駆動させられる円板状のロータリーテーブル１
が水平且つ回転自在に設けられている。さらに、図３に
示すように前記ロータリーテーブル１上面の同心円上を
等間隔に８分割する各位置には、図示しない給湯装置に
よって溶湯を注湯されるカップ状の溶湯カップ２３およ
び該溶湯カップ２３の下方に配設されるカップ受座２４
をその内周面に装填・位置決めすると共に、冷却装置４
０から噴出される流体を通過させるための切欠を胴部に
有する円筒状のカップホルダ２２が配設されている。

【０００９】次に、前記冷却装置４０細部の構成を説明
する。冷却装置４０には、図１中のＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ
で示す作業ステーションに合計５個の冷却ユニット（４
０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆおよび４０ｇ）が配設さ
れており、図２に示すようにそれぞれの冷却ユニットに
は、下端面側に開口する凹部２６ａを有するカップ蓋２
６が配設されると共に、多数の流体噴出孔を内側に向け
て穿孔した３個のノズルバー４１が垂直に配設されてい
る。前記メインフレーム７および支柱８の上端面には上
部フレーム９が水平に載設されており、該上部フレーム
９の中央部には冷却装置４０を昇降駆動するための第１
の昇降手段であるエアーシリンダ４２が下向きに配設さ
れている。各冷却ユニットは前記エアーシリンダ４２の
ピストンロッド４２ａ先端部に係合されたブラケット４
３を介して断面Ｌ字型のブラケット４４の水平部に接続
されている。前記ブラケット４４の垂直部の背面にはガ
イドレール４５が設けてあり、図２に示す上部フレーム
９に縦方向に固定されたリニアベアリング４６と前記ガ
イドレール４５が上下摺動時において離脱不可能に係合
されている。前記エアーシリンダ４２の伸縮によって、
前記ブラケット４４の水平部外端部側に設けられた冷却
ユニットは、前記カップホルダ２２を塞ぐ位置（図６）
と離れた位置（図２）の間を昇降可能となっている。

【００１０】続いて、前記加熱ユニット６０細部の構成
を説明する。図１中のＨで示す作業ステーションに配設
された加熱ユニット６０は、図２に示すように、下端面
側に開口した凹部２８ａを有するカップ蓋２８を備える
と共に、該カップ蓋２８を昇降駆動するための第３の昇
降手段であるエアーシリンダ６２が前記上部フレーム９
の上面に上向きに配設され、該エアーシリンダ６２のピ
ストンロッド６２ａ先端部には上向きのブラケット６６
を介してアダプターロッド６３が接続され、さらに該ア
ダプターロッド６３の昇降をガイドするブッシュ６５が
前記上部フレーム９上面に配設されている。そして、前
記カップ蓋２８がその中央空間部を昇降可能な大きさに
巻かれた加熱コイル６１ａを有する高周波加熱装置６１
が、横向きのブラケット６６を介して前記メインフレー
ム７に配設されている。一方、前記カップ受座２４およ
び溶湯カップ２３を昇降駆動する第２の昇降手段である
エアーシリンダ７２が前記メインフレーム７側面に下向
きに配設されており、該エアーシリンダ７２のピストン
ロッド７２ａ先端部には横向きのブラケット７６を介し
てアダプターロッド７３接続され、さらに該アダプター
ロッド７３の昇降をガイドするブッシュ７７が前記ベー
スプレート４下面に配設されている。そして、前記メイ
ンフレーム７に縦方向に固定されたガイドレール７５と
前記ブラケット７６に配設されたリニアベリング７４が
上下摺動時に離脱不可能に係合されている。

【００１１】上記のように構成された半溶融金属製造装
置１００の動作概要を説明する。図１中のＢで示す作業
ステーションにおいて、図示しない給湯装置により所定
量の溶湯を前記溶湯カップ２３内に注湯したのち、鋳造
ショット毎に前記テーブル回転装置３を駆動して前記ロ
ータリーテーブル１を１／８回転させて、図１中のＣ、
Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈで示す各作業ステーションに前記溶
湯カップ２３を順次移動させながら、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、
Ｇで示す各作業ステーションでは前記冷却装置４０によ
り溶湯カップ２３内の溶湯を冷却し、図１中のＨで示す
作業ステーションでは前記加熱ユニット６０により高周
波誘導加熱を行なって、溶湯カップ２３内の溶湯の温度
を調整し微細かつ均一な結晶を生成させて所定の固相率
の半溶融金属とし、図１中のＡで示す作業ステーション
において図示しないロボットに半溶融金属を受け渡すよ
うになっている。

【００１２】次に、溶湯カップ１内の溶湯を冷却する際
の前記冷却装置４０の動作内容を説明する。図２に示す
ように冷却装置４０が上昇限位置で待機している状態か
ら、前記ロータリーテーブル１を１／８回転させてロー
タリーテーブル１上に等間隔に配設された前記カップホ
ルダ２２、溶湯カップ２３およびカップ受座２４を各作
業ステーションの所定位置に移動・位置決めしたのち、
前記エアーシリンダ４２を駆動して冷却装置４０を下降
させると、図６に示すように前記カップ蓋２６の凹部２
６ａがそれぞれの溶湯カップ２３の上端面を塞ぐように
なっている。溶湯カップ２３の上端面をカップ蓋２６の
凹部２６ａで塞いだ後、各ノズルバー４１に穿孔された
流体噴出孔から内側の溶湯カップ２３の外周面に向けて
所定流量に調節された圧縮空気を噴出させて、溶湯カッ
プ２３内に貯溜されている溶湯を冷却するが、冷却中は
カップ蓋２６により溶湯カップ２３の上端面が塞がれて
いるので、熱の放散が湯面側の溶湯にだけ偏ることがな
く溶湯全体が均一に冷却されるようになっている。な
お、前記カップ蓋２６の材質として、耐熱性と保温性に
優れたセラミックを採用するのが望ましい。

【００１３】続いて、溶湯カップ１内の溶湯を加熱する
際の前記加熱ユニット６０の動作内容を説明する。図２
に示すように、前記カップ蓋２８が上昇限位置で待機す
ると共に前記アダプターロッド７３が下降限位置で待機
している状態から、前記ロータリーテーブル１を１／８
回転させて、ロータリーテーブル１上に等間隔に配設さ
れた前記カップホルダ２２、溶湯カップ２３およびカッ
プ受座２４を各作業ステーションの所定位置に移動・位
置決めしたのち、前記エアーシリンダ６２を駆動してカ
ップ蓋２８を下降させると、図４に示すようにカップ蓋
２８の凹部２８ａが溶湯カップ２３の上端面を塞ぐよう
になっている。

【００１４】溶湯カップ２３の上端面をカップ蓋２８の
凹部２８ａ塞いだ状態から、前記エアーシリンダ７２を
駆動して前記アダプターロッド７３を上昇させると、ア
ダプターロッド７３上端の係合部７３ａが前記カップ受
座２４の下端部中央に刻設された凹部に装着され、前記
カップ蓋２８とアダプターロッド７３とで溶湯カップ２
３およびカップ受座２４を挟持するようになっている。
この状態から、前記エアーシリンダ７２と前記エアーシ
リンダ６２を同調してさらに上昇駆動させ、溶湯カップ
２３およびカップ受座２４を前記カップホルダ２２の上
方に抜き出したのち、図５に示すようにカップ蓋２８、
溶湯カップ２３およびカップ受座２４を前記高周波加熱
装置６１の加熱コイル６１ａ内側に保持し、溶湯カップ
２３内の半溶融金属全体がレオキャスト鋳造に最適な温
度になるように高周波誘導加熱するようになっている。

【００１５】溶湯カップ２３内の半溶融金属全体がレオ
キャスト鋳造に最適な温度になるまで高周波誘導加熱し
たのち、前記カップ蓋２８とアダプターロッド７３とで
溶湯カップ２３およびカップ受座２４を挟持したまま前
記昇降用アクチュエータ７２と前記エアーシリンダ６２
を同調して下降駆動させ、溶湯カップ２３およびカップ
受座２４を再びカップホルダ２２内に装着させたのち、
図２に示す元の状態に復旧させるようになっている。高
周波誘導加熱の特徴として、比較的低温となる半溶融金
属の端部や縁部が中央部よりも多く加熱されるので、半
溶融金属全体の温度分布を均一にする効果が奏せられ
る。なお、溶湯カップ２３、カップ受座２４、カップ蓋
２８の材質として、耐熱性と保温性に優れ且つ高周波誘
導加熱を阻害しないセラミックを採用するのが望まし
い。

【００１６】本発明においては、各冷却ユニット４０
ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ、４０ｇおよびこれを一体
的に昇降するエアーシリンダ４２、ならびにカップ蓋２
８を昇降するエアーシリンダ６２を上部フレーム９に配
設すると共に、溶湯カップ２３およびカップ受座２４を
昇降して高周波加熱装置６１内に出し入れするエアーシ
リンダ７２をメインフレーム７に配設する構成である。
このため、冷却ユニット、高周波加熱装置およびこれら
の昇降駆動手段がロータリーテーブルと共に回転する従
来の半溶融金属製造装置では不可欠なロータリージョイ
ントやスリップリングを用いることなく、冷却用圧縮空
気、駆動用圧縮空気、高周波加熱装置へ供給する電力お
よび制御用電気信号を伝達できる。また、冷却ユニット
４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ、４０ｇを図１に示す
Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇの作業ステーションに、高周波加熱
装置６１を図１に示すＨの作業ステーションにそれぞれ
単体として配設する構成であり、従来のように冷却ユニ
ットと高周波加熱装置とを一体的に組込んだ複雑な構造
の装置を冷却作業ステーションおよび加熱作業ステーシ
ョンの全てに配設する半溶融金属製造装置よりも、故障
頻度が格段に低くしかも廉価な半溶融金属製造装置であ
る。なお、上記実施例の構成および動作の説明において
は、全体で８箇所の作業ステーションを有し、この内５
箇所を冷却作業ステーションとする半溶融金属製造装置
１００について述べたが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、全体の作業ステーション数および冷却作業
ステーション数が本実施例とは異なる半溶融金属製造装
置とすることができる。

【００１７】

【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）各冷却ユニットおよびこれを一体的に昇降するエ
アーシリンダ、カップ蓋を昇降するエアーシリンダ、な
らびに溶湯カップおよびカップ受座を昇降して高周波加
熱装置内に出し入れするエアーシリンダを固定部材に配
設する構成として、冷却用圧縮空気、駆動用圧縮空気、
高周波加熱装置へ供給する電力および制御用電気信号
を、ロータリージョイントやスリップリングを用いるこ
となく伝達できるようにしたので、故障がなく耐久性に
優れた半溶融金属製造装置である。 （２）冷却ユニットと高周波加熱装置とをそれぞれ必要
な作業ステーションにのみ単体として配設する構成であ
り、故障頻度が格段に低くしかも廉価な半溶融金属製造
装置である。 （３）各冷却作業ステーションにおいては、カップ蓋下
端面の凹部で溶湯カップの上端面を塞いだのち、冷却ユ
ニットから流体を噴出させて溶湯カップ内の溶湯を冷却
するようにしたので、熱の放散が湯面側の溶湯にだけ偏
ることがなく溶湯全体が均一に冷却される。 （４）加熱作業ステーションにおいては、カップ蓋下端
面の凹部で溶湯カップの上端面を塞いだのち、溶湯カッ
プ内の溶湯を高周波加熱装置により高周波誘導加熱する
ようにしたので、比較的低温となる半溶融金属の端部や
縁部が中央部よりも多く加熱されて、半溶融金属全体の
温度分布が均一になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る半溶融金属製造装置の平
面図である。

【図２】本発明の実施例に係る半溶融金属製造装置の正
面図である。

【図３】図２中のｃ−ｃ矢視側から見たテーブルユニッ
トの平面図である。

【図４】本発明の実施例に係る加熱準備状態における加
熱ユニットの正面図である。

【図５】本発明の実施例に係る加熱中における加熱ユニ
ットの正面図である。

【図６】本発明の実施例に係る冷却中における冷却装置
の正面図である。

【符号の説明】

１ ロータリーテーブル ３ テーブル回転装置 ４ ベースプレート ５ ブラケット ６ ブラケット ７ メインフレーム ８ 支柱 ９ 上部フレーム ２２ カップホルダ ２３ 溶湯カップ ２４ カップ受座 ２６ カップ蓋 ２６ａ 凹部 ２８ カップ蓋 ２８ａ 凹部 ４０ 冷却装置 ４０ｃ 冷却ユニット ４０ｄ 冷却ユニット ４０ｅ 冷却ユニット ４０ｆ 冷却ユニット ４０ｇ 冷却ユニット ４１ ノズルバー ４２ エアーシリンダ（第１の昇降手段） ４２ａ ピストンロッド ４３ ブラケット ４４ ブラケット ４５ ガイドレール ４６ リニアベアリング ６０ 加熱ユニット ６１ 高周波加熱装置 ６１ａ 加熱コイル ６２ エアーシリンダ（第３の昇降手段） ６２ａ ピストンロッド ６３ アダプターロッド ６５ ブッシユ ６６ ブラケット ６７ ブラケット ７２ エアーシリンダ（第２の昇降手段） ７２ａ ピストンロッド ７３ アダプターロッド ７３ａ 係合部 ７４ リニアベアリング ７５ ガイドレール ７６ ブラケット ７７ ブッシユ ８０ テーブルユニット １００ 半溶融金属製造装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融状態の液相金属と固体状態の固相金
   属とが混在する固液共存状態の半溶融金属を製造する半
   溶融金属製造装置であって、 複数に区画した作業ステーションを鋳造ショット毎に一
   定の角度分だけ順次回転移動するロータリーテーブル
   と、 該ロータリーテーブルの上面を等間隔に分割する位置に
   配設された複数個のカップホルダと、 給湯装置によって溶湯を注湯された溶湯カップの上端部
   を閉塞可能な下端面側に開口凹部を有するカップ蓋と、
   前記カップホルダに装填された溶湯カップの外周面に向
   けて冷却流体を噴出させる複数の噴出孔を有し下方に延
   伸してなる複数本のノズルバーとで構成される冷却ユニ
   ットと、 該冷却ユニットを昇降可能な第１の昇降手段と、 前記溶湯カップ内の金属を高周波誘導加熱により均一な
   温度に加熱する高周波加熱装置と、 前記カップホルダに装填された前記溶湯カップを下方よ
   り押し上げて昇降させ前記高周波加熱装置に出し入れ可
   能な第２の昇降手段と、 前記第２の昇降手段と同調させて前記溶湯カップを前記
   高周波加熱装置内に挿抜可能な第３の昇降手段を設けた
   ことを特徴とする半溶融金属製造装置。