JP2003326352A - Ultrasonic forming device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融した熱可塑性
樹脂や金属溶湯あるいは粉末を含有する複合スラリーを
成形材料とする成形品を製造する成形装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molding apparatus for manufacturing a molded article using a composite slurry containing a molten thermoplastic resin, molten metal or powder as a molding material.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、溶融した熱可塑性樹脂や金属溶湯
あるいは粉末を含有する複合スラリーを成形材料とする
成形品を成形する方法として、特開２０００−２３８０
４１号公報に記載されている成形方法が提案されてい
る。この成形方法は、大きな加圧力を不要として薄肉あ
るいは中小型の成形品を成形できるようにした方法であ
る。具体的には、超音波振動が印加されて加振されてい
る上型の型面に液状の成形材料を接触させて上型の型面
に成形材料を付着させ、加振を維持しながら上型を下型
と型合わせし、上型と下型とにより付着している成形材
料を成形する方法である。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for molding a molded article using a composite slurry containing a molten thermoplastic resin, molten metal or powder, as a molding material, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-2380.
The molding method described in Japanese Patent No. 41 has been proposed. This molding method is a method capable of molding a thin-walled product or a small or medium-sized molded product without requiring a large pressing force. Specifically, the liquid molding material is brought into contact with the mold surface of the upper mold that is being vibrated by applying ultrasonic vibration, and the molding material is attached to the mold surface of the upper mold to maintain the vibration. In this method, the mold is matched with the lower mold, and the molding material adhered by the upper mold and the lower mold is molded.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の公報に
開示されている成形装置は、溶湯が入れられたるつぼを
トラバーサの駆動により移動させている。るつぼを移動
させることは、湯こぼれの原因となる。However, in the forming apparatus disclosed in the above publication, the crucible containing the molten metal is moved by driving the traverser. Moving the crucible causes spillage.
【０００４】また、従来の成形装置は、超音波振動子を
空冷し、さらにホーンを水冷している。冷却する理由
は、溶湯は非常に高温であって、超音波振動子は非常に
熱に弱いためである。このように、従来は、ホーンを水
冷により冷却している。しかし、ホーンは高温である上
型やるつぼの上部に位置しており、水漏れした場合に非
常に危険となる。さらに、冷却用の水によって超音波振
動エネルギーが奪われることになる。そのため、発生さ
せた超音波振動エネルギーのより効率的な利用が求めら
れていた。In the conventional molding apparatus, the ultrasonic vibrator is air-cooled and the horn is water-cooled. The reason for cooling is that the molten metal has a very high temperature and the ultrasonic transducer is very sensitive to heat. As described above, conventionally, the horn is cooled by water cooling. However, the horn is located above the upper mold and crucible, which are hot, and is very dangerous in the event of water leakage. Further, the ultrasonic vibration energy is taken away by the cooling water. Therefore, more efficient use of the generated ultrasonic vibration energy has been required.
【０００５】さらに、通常、上型はるつぼ内の溶湯の温
度より低温であるため、上型をるつぼに入れたとき、上
型の周囲の溶湯の温度は低下する。そのため、溶湯の再
溶融が必要となり、成形のサイクルタイムを延ばすおそ
れがあった。溶湯の再溶融を行わなければ、上型に成形
材が固着することになるためである。Further, since the temperature of the molten metal in the upper mold is usually lower than that of the molten metal in the crucible, the temperature of the molten metal around the upper mold is lowered when the upper mold is put in the crucible. Therefore, it is necessary to remelt the molten metal, which may extend the cycle time of molding. This is because the molding material will adhere to the upper mold unless the molten metal is remelted.
【０００６】本発明は、このような事情に鑑みて為され
たものであり、安全性を向上させ、超音波振動エネルギ
ーの効率的な利用が可能であり、さらにサイクルタイム
の延長を抑制することが可能な超音波成形装置を提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, improves safety, enables efficient use of ultrasonic vibration energy, and suppresses extension of cycle time. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic molding device capable of performing the above.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者はこの
課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、
新たな構成の超音波成形装置を思いつき、本発明を完成
するに至った。Therefore, the present inventor has diligently studied to solve this problem, and as a result of repeated trial and error,
The present invention was completed by coming up with an ultrasonic forming device having a new structure.
【０００８】すなわち、本発明の超音波成形装置は、下
型と、下型駆動機構と、上型と、上型駆動機構と、超音
波振動発振器と、溶湯保持炉と、を有する。ここで、下
型駆動機構は、下型を水平方向へ移動可能とするもので
ある。例えば、ボールネジやシリンダ等を設け、モータ
や油圧等により駆動させるものである。なお、下型の移
動をガイドする案内ガイドは、直線であってもよいし、
曲線であってもよい。上型駆動機構は、上型を下型の上
方から下方まで昇降可能とするものである。超音波振動
発振器は、超音波振動子を振動させるものである。この
振動は上型を上下方向に振動させるものである。なお、
超音波振動子は上型に取付けられている。この超音波振
動子の取付け位置は、上型の上方であってもよいし、下
方その他何れの位置であってもよい。溶湯保持炉は、上
型の昇降軸線上で下型の下方、すなわち上型の真下に固
定されている。なお、溶湯保持炉には、溶融した熱可塑
性樹脂やアルミ等の金属溶湯等を入れるものである。That is, the ultrasonic forming apparatus of the present invention has a lower die, a lower die drive mechanism, an upper die, an upper die drive mechanism, an ultrasonic vibration oscillator, and a molten metal holding furnace. Here, the lower die drive mechanism is capable of moving the lower die in the horizontal direction. For example, a ball screw, a cylinder or the like is provided and driven by a motor or hydraulic pressure. The guide for guiding the movement of the lower mold may be a straight line,
It may be a curve. The upper mold drive mechanism is capable of moving the upper mold up and down from above the lower mold. The ultrasonic vibration oscillator vibrates the ultrasonic vibrator. This vibration vibrates the upper mold in the vertical direction. In addition,
The ultrasonic transducer is attached to the upper die. The mounting position of this ultrasonic transducer may be above the upper mold, below the mold, or at any other position. The molten metal holding furnace is fixed below the lower mold, that is, directly below the upper mold, on the lifting axis of the upper mold. The molten metal holding furnace contains molten thermoplastic resin and molten metal such as aluminum.
【０００９】つまり、溶湯保持炉を固定し、下型のみを
移動させるため、溶湯保持炉から湯こぼれを起こすおそ
れがなく安全性が向上する。さらに、水平方向への移動
は下型のみであるため、成形装置の小型化が可能とな
る。That is, since the molten metal holding furnace is fixed and only the lower mold is moved, there is no risk of spilling from the molten metal holding furnace and the safety is improved. Further, since only the lower die moves in the horizontal direction, the molding apparatus can be downsized.
【００１０】また、上型と超音波振動子との間に配置さ
れた複数のフィンを有する断熱部材を備えるようにして
もよい。なお、この場合、超音波振動子は上型の上方に
取付けられる。例えば、断熱部材とは、円柱形状であっ
て、周囲に多数のフィンを有するものである。溶湯保持
炉内の溶湯は、非常に高温であり、さらに、溶湯を付着
させる上型も高温となる。しかし、超音波振動子は、高
温には弱いため、超音波振動子近傍の温度を低下させる
必要がある。Further, a heat insulating member having a plurality of fins arranged between the upper die and the ultrasonic transducer may be provided. In this case, the ultrasonic transducer is attached above the upper die. For example, the heat insulating member has a columnar shape and has many fins around it. The temperature of the molten metal in the molten metal holding furnace is very high, and the temperature of the upper mold to which the molten metal is attached is also high. However, since the ultrasonic vibrator is weak against high temperature, it is necessary to lower the temperature near the ultrasonic vibrator.
【００１１】つまり、上型と超音波振動子との間に断熱
部材を設けることで、溶湯や上型等の熱が超音波振動子
に伝わらないようにすることができる。また、従来冷却
に使用していた水を使用しないため、水漏れのおそれが
なく、安全性が向上する。さらに、冷却用の水により奪
われていた振動エネルギーが奪われなくなるため、効率
的に上型を振動させることができる。That is, by providing a heat insulating member between the upper die and the ultrasonic transducer, it is possible to prevent heat of the molten metal or the upper die from being transferred to the ultrasonic transducer. In addition, since water that has been used for cooling in the past is not used, there is no risk of water leakage and safety is improved. Furthermore, since the vibration energy that has been taken away by the cooling water is not taken away, the upper mold can be efficiently vibrated.
【００１２】また、断熱部材の周囲へ冷却空気を注ぎ込
む冷却空気注入手段を有するようにしてもよい。これに
より、断熱部材の周囲の空気が冷却されるため、溶湯や
上型等の熱が超音波振動子により伝わらないようにする
ことができる。A cooling air injecting means for injecting cooling air into the periphery of the heat insulating member may be provided. As a result, the air around the heat insulating member is cooled, so that the heat of the molten metal or the upper die can be prevented from being transmitted by the ultrasonic transducer.
【００１３】また、断熱部材は、熱伝導率の低い材料か
らなるようにしてもよい。例えば、チタン等を用いる。
ここで、超音波振動子が発生した振動を上型に伝達させ
るため、上型と超音波振動子とは、ブースター等を介し
て結合されている。すなわち、上型の熱がブースター等
を経由して超音波振動子へ伝わることになる。しかし、
上型と超音波振動子との間にある断熱部材を熱伝導率の
低い材料とすることで、内部から伝わる熱を遮断するこ
とができる。すなわち、超音波振動子に上型の熱を伝わ
らないようにすることができる。The heat insulating member may be made of a material having a low thermal conductivity. For example, titanium or the like is used.
Here, in order to transmit the vibration generated by the ultrasonic vibrator to the upper mold, the upper mold and the ultrasonic vibrator are coupled via a booster or the like. That is, the heat of the upper die is transmitted to the ultrasonic transducer via the booster or the like. But,
By using a material having a low thermal conductivity for the heat insulating member between the upper die and the ultrasonic vibrator, it is possible to block the heat transmitted from the inside. That is, it is possible to prevent the upper mold heat from being transmitted to the ultrasonic vibrator.
【００１４】また、本発明の超音波成形装置は、さら
に、上型加熱器を有するようにしてもよい。ここで、上
型加熱器は、上型を周囲から加熱するものである。これ
により、上型が溶湯保持炉の外にある場合に、上型を加
熱することができる。つまり、上型をある程度高温に維
持することができるため、溶湯の再溶融の時間が減少す
る。その結果、溶湯の再溶融によるサイクルタイムの延
長を防止することができる。The ultrasonic molding apparatus of the present invention may further include an upper die heater. Here, the upper die heater heats the upper die from the surroundings. Thereby, when the upper mold is outside the molten metal holding furnace, the upper mold can be heated. That is, since the upper mold can be maintained at a high temperature to some extent, the time for remelting the molten metal is reduced. As a result, extension of the cycle time due to remelting of the molten metal can be prevented.
【００１５】さらに、上型が溶湯保持炉から取出された
後、上型と下型との型合わせを行うまでの間、上型に付
着した溶湯が冷却されることなく高温状態を維持でき
る。また、上型に付着した溶湯が高温状態を維持できる
ことは、上型への溶湯付着量のバラツキの発生を抑制す
ることにもつながる。Further, after the upper mold is taken out of the molten metal holding furnace, the molten metal attached to the upper mold can be maintained at a high temperature without being cooled until the upper mold and the lower mold are matched with each other. In addition, the fact that the molten metal attached to the upper die can maintain a high temperature state also leads to the suppression of the occurrence of variations in the amount of molten metal attached to the upper die.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】次に、実施形態を挙げ、本発明を
より詳しく説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments.
【００１７】本発明の超音波成形装置を図面を参照して
説明する。図１は正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断
面図である。図１および図２に示すように、超音波成形
装置は、大きく分類すると、下型部分と、上型部分と、
溶湯保持炉とから構成される。The ultrasonic forming apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a front view, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the ultrasonic molding apparatus is roughly classified into a lower mold portion, an upper mold portion,
It consists of a molten metal holding furnace.
【００１８】下型部分は、基台フレーム１と、下型テー
ブル３と、下型４と、下型駆動機構５と、下型案内ガイ
ド（図示せず）と、上型用位置決めピン６とからなる。
基台フレーム１は、中央付近に穴が設けられている。こ
の基台フレーム１上に、一対の直線レールである下型案
内ガイド（図示せず）が水平方向に設けられている。こ
の下型案内ガイド上に、下型４を載置した下型テーブル
３が移動可能に配置されている。この下型テーブル３の
移動は、下型駆動機構５により行われる。下型駆動機構
５は、モータ７と、２つのアーム８、９とからなる。一
方のアーム８の一端はモータ７の回転軸に固定されてお
り、他端は他方のアーム９の一端と回転可能に連結され
ている。他方のアーム９の他端は下型テーブル３に回転
可能に連結されている。なお、下型駆動機構５のモータ
７は基台フレーム１上に固定されている。そして、上型
用位置決めピン６は、下型テーブル３上で下型４の周囲
に複数設置されている。この上型用位置決めピン６は、
後述する上型１１と下型４との型合わせの際に、上型１
１の昇降移動をガイドするものである。The lower mold part includes a base frame 1, a lower mold table 3, a lower mold 4, a lower mold drive mechanism 5, a lower mold guide (not shown), and an upper mold positioning pin 6. Consists of.
The base frame 1 has a hole near the center. A lower die guide guide (not shown), which is a pair of linear rails, is horizontally provided on the base frame 1. A lower die table 3 on which a lower die 4 is placed is movably arranged on the lower die guide guide. The movement of the lower die table 3 is performed by the lower die drive mechanism 5. The lower die drive mechanism 5 includes a motor 7 and two arms 8 and 9. One end of one arm 8 is fixed to the rotating shaft of the motor 7, and the other end is rotatably connected to one end of the other arm 9. The other end of the other arm 9 is rotatably connected to the lower table 3. The motor 7 of the lower mold drive mechanism 5 is fixed on the base frame 1. A plurality of upper mold positioning pins 6 are installed around the lower mold 4 on the lower mold table 3. The upper die positioning pin 6 is
When the upper die 11 and the lower die 4 are matched with each other, which will be described later,
It guides the vertical movement of 1.
【００１９】上型部分は、上部フレーム２と、上型案内
ガイド（図示せず）と、上型フレーム１０と、上型１１
と、ブースター１２、１４と、空冷フィン（断熱部材）
１３と、超音波振動子１５と、超音波振動発振器１６
と、上型駆動機構１７と、上型加熱器１８とからなる。
上型フレーム２は、基台フレーム１上に固定されてい
る。上型フレーム２には、一対の直線レールである上型
案内ガイド（図示せず）が上下方向に設けられている。
この上型案内ガイド上に、上型フレーム１０が昇降可能
に取付けられている。そして、上型フレーム１０には、
上型１１と、ブースター１２、１４と、空冷フィン１３
と、超音波振動子１５とが取付けられている。具体的に
は、上型フレーム１０の２箇所の固定位置（最下部およ
び中間部）にブースター１２、１４がそれぞれ固定され
ている。そして、上型フレーム１０の最下部に固定され
たブースター１２の下側に上型１１が吊り下げられるよ
うに取付けられている。また、ブースター１２、１４間
には、空冷フィン１３が取付けられている。また、上型
フレーム１０の中間部に固定されたブースター１４の上
側には、超音波振動子１５が取付けられている。そし
て、超音波振動子１５を振動させる超音波振動発振器１
６が上部フレーム２の上部に固定されている。The upper die part includes an upper frame 2, an upper die guide (not shown), an upper die frame 10, and an upper die 11.
, Boosters 12 and 14, and air-cooled fins (heat insulating member)
13, an ultrasonic transducer 15, and an ultrasonic vibration oscillator 16
And an upper die drive mechanism 17 and an upper die heater 18.
The upper frame 2 is fixed on the base frame 1. The upper die frame 2 is provided with an upper die guide guide (not shown), which is a pair of straight rails, in the vertical direction.
The upper mold frame 10 is mounted on the upper mold guide so as to be able to move up and down. And, in the upper mold frame 10,
Upper mold 11, boosters 12 and 14, and air-cooled fins 13
And an ultrasonic transducer 15 are attached. Specifically, the boosters 12 and 14 are fixed to two fixing positions (the lowermost portion and the middle portion) of the upper mold frame 10, respectively. Then, the upper mold 11 is attached to the lower side of the booster 12 fixed to the lowermost part of the upper mold frame 10 so as to be suspended. An air cooling fin 13 is attached between the boosters 12 and 14. An ultrasonic transducer 15 is attached to the upper side of the booster 14 fixed to the intermediate portion of the upper mold frame 10. Then, the ultrasonic vibration oscillator 1 that vibrates the ultrasonic vibrator 15
6 is fixed to the upper part of the upper frame 2.
【００２０】また、上型フレーム１０を昇降は、上型駆
動機構１７により行われる。上型駆動機構１７は、モー
タ１９と、ギヤ部２０と、ピニオン部２１とからなる。
モータ１９およびギヤ部２０は、基台フレーム１に固定
されている。また、ピニオン部２１は、水平方向に回転
するようにされている。なお、上型フレーム１０はラッ
ク構造となっており、上型駆動機構１７のピニオン部２
１と係合している。The upper die frame 10 is moved up and down by the upper die drive mechanism 17. The upper die drive mechanism 17 includes a motor 19, a gear portion 20, and a pinion portion 21.
The motor 19 and the gear portion 20 are fixed to the base frame 1. Further, the pinion portion 21 is adapted to rotate in the horizontal direction. The upper die frame 10 has a rack structure, and the pinion portion 2 of the upper die drive mechanism 17 is used.
1 is engaged.
【００２１】また、上型加熱器１８は一対の加熱器から
なり、これらが上部フレーム２にそれぞれ固定されてい
る。具体的には、上型１１が最も上昇する位置から下型
テーブル３の設置位置付近までの範囲内に上型１１があ
る場合に、上型１１を周囲から加熱できるようにされて
いる。The upper die heater 18 comprises a pair of heaters, which are fixed to the upper frame 2, respectively. Specifically, when the upper die 11 is within the range from the position where the upper die 11 is most raised to the vicinity of the installation position of the lower die table 3, the upper die 11 can be heated from the surroundings.
【００２２】ここで、上型部分を構成する各部について
さらに詳述する。まず、超音波振動子１５は、例えば、
ランジュバン振動子である。具体的には、セラミック又
は水晶製の圧電素子を有するものである。この圧電素子
に、超音波振動発振器１６により出力される高周波電圧
を印加することで、超音波振動が上下方向に励起され
る。ブースター１２、１４は、振動を増幅させるもので
ある。なお、ブースター１２、１４間の距離、すなわち
上型フレーム１０の２箇所の固定位置（最下部と中間
部）間の距離は、振動の波長の整数倍となるようにして
いる。空冷フィン１３は、表面積を大きくするために円
柱形状の周りに多数のフィンが設けられており、さらに
振動を伝達することが可能な形状としている。これは、
十分に冷却を可能とすると共に、振動による空冷フィン
１３の破壊を防止するためである。この空冷フィン１３
の素材は、チタン合金等の熱伝導率の低いものを用いて
いる。また、超音波振動子１５および空冷フィン１３の
周囲からは、基台フレーム１等に設置された冷却空気注
入手段（図示せず）により冷却空気が注入されるように
されている。この冷却空気には、常温の圧縮空気を用い
ている。Here, each part constituting the upper mold part will be described in more detail. First, the ultrasonic transducer 15 is, for example,
It is a Langevin oscillator. Specifically, it has a piezoelectric element made of ceramic or quartz. By applying a high frequency voltage output from the ultrasonic vibration oscillator 16 to this piezoelectric element, ultrasonic vibration is excited in the vertical direction. The boosters 12 and 14 amplify the vibration. The distance between the boosters 12 and 14, that is, the distance between the two fixed positions (the lowermost portion and the middle portion) of the upper mold frame 10 is set to be an integral multiple of the wavelength of vibration. The air-cooled fin 13 is provided with a large number of fins around a cylindrical shape in order to increase the surface area, and further has a shape capable of transmitting vibration. this is,
This is to enable sufficient cooling and prevent the air-cooled fins 13 from being broken by vibration. This air-cooled fin 13
As the material, a material having a low thermal conductivity such as a titanium alloy is used. In addition, cooling air is injected from around the ultrasonic transducer 15 and the air cooling fins 13 by cooling air injection means (not shown) installed in the base frame 1 or the like. Compressed air at room temperature is used as the cooling air.
【００２３】そして、溶湯保持炉は、るつぼ２２と、炉
２３と、温度管理器２４とからなる。この溶湯保持炉
は、下型テーブル３の下側であって、上型１１の昇降軸
線上（上型１１の真下）に固定されている。るつぼ２２
の中には、溶融した熱可塑性樹脂や金属溶湯等が注入さ
れている。るつぼ２２の外には、るつぼ２２内の溶湯を
加熱することが可能な炉２３が設けられている。そし
て、温度管理器２４は、計測されたるつぼ２２内の溶湯
の温度と、目標温度とに応じて、炉２３の加熱を制御し
ている。The molten metal holding furnace comprises a crucible 22, a furnace 23, and a temperature controller 24. This molten metal holding furnace is fixed to the lower side of the lower die table 3 and on the vertical axis of the upper die 11 (just below the upper die 11). Crucible 22
Molten thermoplastic resin, molten metal, or the like is poured into the container. A furnace 23 capable of heating the molten metal in the crucible 22 is provided outside the crucible 22. Then, the temperature controller 24 controls heating of the furnace 23 according to the measured temperature of the molten metal in the crucible 22 and the target temperature.
【００２４】次に、超音波成形装置の動作について図１
〜３を参照して説明する。図３は、下型テーブル３を水
平方向に移動させた状態を示す図１のＡ−Ａ断面図であ
る。Next, the operation of the ultrasonic forming apparatus will be described with reference to FIG.
The description will be made with reference to FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 showing a state where the lower die table 3 is moved in the horizontal direction.
【００２５】前提として、るつぼ２２の中にアルミ系合
金の溶湯を注入しておく。そして、炉２３および温度管
理器２４により、るつぼ内の溶湯の温度を約６００度で
管理しておく。また、上型加熱器１８は加熱状態にして
おき、上型１１が所定の温度となるように加熱する。さ
らに、空冷フィン１３および超音波振動子１５の周囲か
らは、冷却空気を注入した状態を維持しておく。As a premise, molten aluminum alloy is poured into the crucible 22. Then, the temperature of the molten metal in the crucible is controlled to about 600 degrees by the furnace 23 and the temperature controller 24. In addition, the upper die heater 18 is kept in a heated state, and the upper die 11 is heated to a predetermined temperature. Further, a state in which cooling air is injected from around the air cooling fin 13 and the ultrasonic transducer 15 is maintained.
【００２６】まず、図３に示すように、上型１１が最上
端に位置するときに、下型４を載置した下型テーブル３
を下型案内ガイドに沿って水平方向へ移動させる。すな
わち、下型４を上型１１の昇降軸線上（上型１１の真
下）からずらした位置に移動させる。この下型テーブル
３の移動は、モータ７を図３における反時計まわりに半
回転させることにより、モータ７に連結されたアーム
８、９を介して行うことができる。同時に、超音波振動
発振器１６が高周波電圧を印加して、超音波振動子１５
の圧電素子を振動させる。この振動がブースター１２、
１４および空冷フィン１３を介して伝達された上型１１
は、共振周波数２０ＫＨｚで上下方向に振動する。First, as shown in FIG. 3, when the upper die 11 is located at the uppermost end, the lower die table 3 on which the lower die 4 is placed.
Is moved horizontally along the lower die guide guide. That is, the lower die 4 is moved to a position displaced from the vertical axis of the upper die 11 (just below the upper die 11). The lower die table 3 can be moved by rotating the motor 7 a half turn counterclockwise in FIG. 3 through the arms 8 and 9 connected to the motor 7. At the same time, the ultrasonic vibration oscillator 16 applies a high frequency voltage to the ultrasonic vibrator 15
Vibrate the piezoelectric element. This vibration is booster 12,
14 and upper mold 11 transmitted through air-cooled fins 13
Vibrates vertically at a resonance frequency of 20 KHz.
【００２７】上型１１を上下方向に振動させた状態で、
上型１１の型合わせ面がるつぼ２２内の溶湯に浸漬する
位置まで、上型１１を下降させる。なお、上型１１を下
降させる際に、上型１１の位置が上型加熱器１８による
加熱可能範囲を超えたときには、上型加熱器１８による
加熱を停止させる。ここで、この上型１１の下降動作
は、上型駆動機構１７のモータ１９を駆動させ、ギヤ部
２０を介してピニオン部２１を回転させて行う。このピ
ニオン部２１の回転により、ピニオン部２１に係合され
たラックを構成している上型フレーム１０を下降させ
る。そして、上型１１の型合わせ面を溶湯に浸漬させた
状態で、必要であれば、溶湯保持炉の炉２３により溶湯
を再溶融する。この再溶融は、上型１１が上型加熱器１
８により加熱されているため、従来に比べて行う回数ま
たは時間が短縮できる。With the upper die 11 vibrating vertically,
The upper mold 11 is lowered to a position where the mold matching surface of the upper mold 11 is immersed in the molten metal in the crucible 22. When lowering the upper die 11, if the position of the upper die 11 exceeds the range that can be heated by the upper die heater 18, the heating by the upper die heater 18 is stopped. Here, the lowering operation of the upper die 11 is performed by driving the motor 19 of the upper die drive mechanism 17 and rotating the pinion portion 21 via the gear portion 20. The rotation of the pinion portion 21 lowers the upper mold frame 10 that constitutes the rack engaged with the pinion portion 21. Then, with the mold matching surface of the upper mold 11 being immersed in the molten metal, the molten metal is remelted by the furnace 23 of the molten metal holding furnace, if necessary. In this remelting, the upper mold 11 is the upper mold heater 1
Since it is heated by 8, the number of times or the time for performing the heating can be shortened as compared with the conventional case.
【００２８】次に、上型１１を上下方向に振動させた状
態を維持したまま、上型駆動機構１７により上型１１を
下型４の上方、すなわち図３に示す位置まで上昇させ
る。なお、特開２０００−２３８０４１公報に記載され
ているように、上型１１を振動させた状態であれば、振
動の振幅に応じて上型１１に溶湯が液状で付着した状態
を維持できる。なお、上型１１を上昇させる際に、上型
１１の位置が上型加熱器１８による加熱可能範囲内に入
ったときには、上型加熱器１８による加熱を再開させ
る。Next, the upper mold 11 is lifted by the upper mold drive mechanism 17 to a position above the lower mold 4, that is, to the position shown in FIG. 3 while keeping the upper mold 11 vibrating vertically. As described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-238041, when the upper mold 11 is vibrated, it is possible to maintain a state in which the molten metal adheres to the upper mold 11 in a liquid state according to the amplitude of the vibration. When the position of the upper die 11 is within the heating range of the upper die heater 18 when the upper die 11 is moved up, the heating by the upper die heater 18 is restarted.
【００２９】続いて、図２に示すように、下型テーブル
３を下型駆動機構５により上型１１の昇降軸線上の位置
（上型１１の真下）まで移動させる。そして、上型１１
を上下方向に振動させた状態を維持したまま、下型４か
ら所定の距離離れた位置まで上型１１を下降させる。こ
の場合、上型１１は上型位置決めピン６に案内されなが
ら下降することになる。そして、下型４から所定の距離
離れた位置に上型１１が到達すると、上型１１の振動を
停止させる。すなわち、超音波振動発振器１６による高
周波電圧の印加を停止させる。なお、下型４から所定の
距離離れた位置とは、上型１１と下型４とが接触する直
前の位置である。この状態で、上型１１をさらに下降さ
せて、下型４と型締めを行う。なお、上型１１と下型４
との型締め時には、上型１１の下降速度が零となるよう
にモータ１９を制御する。さらに、モータ１９により型
締め力は任意に変更できる。Subsequently, as shown in FIG. 2, the lower die table 3 is moved by the lower die drive mechanism 5 to a position on the elevation axis of the upper die 11 (just below the upper die 11). And the upper mold 11
The upper mold 11 is lowered to a position separated from the lower mold 4 by a predetermined distance while maintaining the state of being vertically vibrated. In this case, the upper die 11 is lowered while being guided by the upper die positioning pin 6. Then, when the upper die 11 reaches a position separated from the lower die 4 by a predetermined distance, the vibration of the upper die 11 is stopped. That is, the application of the high frequency voltage by the ultrasonic vibration oscillator 16 is stopped. The position separated from the lower mold 4 by a predetermined distance is a position immediately before the upper mold 11 and the lower mold 4 come into contact with each other. In this state, the upper mold 11 is further lowered to clamp the lower mold 4. In addition, the upper mold 11 and the lower mold 4
The motor 19 is controlled so that the lowering speed of the upper mold 11 becomes zero at the time of mold clamping. Further, the mold clamping force can be arbitrarily changed by the motor 19.
【００３０】続いて、上型１１と下型４とにより形成さ
れるキャビティー内で溶湯が凝固した後、上型駆動機構
１７により上型１１を上昇させる。そして、成形品を下
型４から離型する。Then, after the molten metal is solidified in the cavity formed by the upper die 11 and the lower die 4, the upper die 11 is moved up by the upper die driving mechanism 17. Then, the molded product is released from the lower mold 4.
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明の超音波成形装置によれば、安全
性を向上させ、超音波振動エネルギーの効率的な利用が
可能であり、サイクルタイムの延長を抑制することが可
能となる。According to the ultrasonic forming apparatus of the present invention, the safety can be improved, the ultrasonic vibration energy can be efficiently used, and the extension of the cycle time can be suppressed.
【図１】本発明の超音波成形装置を示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing an ultrasonic forming apparatus of the present invention.
【図２】本発明の超音波成形装置を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an ultrasonic molding device of the present invention.
【図３】本発明の超音波成形装置を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing an ultrasonic forming apparatus of the present invention.
１ ・・・ 基台フレーム ２ ・・・ 上部フレーム ３ ・・・ 下型テーブル ４ ・・・ 下型 ５ ・・・ 下型駆動機構 ６ ・・・ 上型用位置決めピン ７ ・・・ モータ ８、９ ・・・ アーム １０ ・・・ 上型フレーム １１ ・・・ 上型 １２、１４ ・・・ ブースター １３ ・・・ 空冷フィン（断熱部材） １５ ・・・ 超音波振動子 １６ ・・・ 超音波振動発振器 １７ ・・・ 上型駆動機構 １８ ・・・ 上型加熱器 １９ ・・・ モータ ２０ ・・・ ギヤ部 ２１ ・・・ ピニオン部 ２２ ・・・ るつぼ（溶湯保持炉） ２３ ・・・ 炉（溶湯保持炉） ２４ ・・・ 温度管理器（溶湯保持炉） 1 ... Base frame 2 ... Upper frame 3… Lower table 4 ・ ・ ・ Lower mold 5 ... Lower drive mechanism 6 ・ ・ ・ Positioning pin for upper mold 7 ... Motor 8, 9 ... Arm 10 ... Upper frame 11 ... Upper mold 12, 14 ・ ・ ・ Booster 13 ... Air-cooled fins (heat insulating member) 15 ... Ultrasonic transducer 16 ... Ultrasonic vibration oscillator 17 ... Upper mold drive mechanism 18 ... Upper heater 19 ・ ・ ・ Motor 20 ... Gear part 21 ・ ・ ・ Pinion part 22 ... Crucible (melt holding furnace) 23 ... Furnace (molten metal holding furnace) 24 Temperature controller (melt holding furnace)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｃ 43/02 Ｂ２９Ｃ 43/02 43/36 43/36 43/52 43/52 43/56 43/56 (72)発明者 古川 雄一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 緒方 勇夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 早田 美鶴 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 恒川 好樹 愛知県名古屋市天白区久方１丁目12番地１ 豊田工業大学内 Ｆターム(参考） 4F201 BA06 BC02 BC12 BC15 BD02 BN16 BQ02 BQ09 BQ14 BQ37 BQ41 BQ44 BQ52 BQ54 BQ60 4F202 AC06 AK02 CA09 CA27 CB01 CC09 CN01 CN05 CN12 4F204 AJ12 AJ13 FA01 FN15 FN25 FQ11 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) B29C 43/02 B29C 43/02 43/36 43/36 43/52 43/52 43/56 43/56 ( 72) Inventor Yuichi Furukawa 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Automobile Co., Ltd. (72) Inventor Yuuo Ogata 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Automobile Co., Ltd. (72) Inventor Mitsuru Hayada Aichi Prefecture 1 Toyota Town, Toyota City Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Yoshiki Tsunekawa 1-12 Kuma, Tenpaku-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture F-term (Reference) 4F201 BA06 BC02 BC12 BC15 BD02 BN16 BQ02 BQ09 BQ14 BQ37 BQ41 BQ44 BQ52 BQ54 BQ60 4F202 AC06 AK02 CA09 CA27 CB01 CC09 CN01 CN05 CN12 4F204 AJ12 AJ13 FA01 FN15 FN25 FQ11
Claims (5)
けられた下型駆動機構と、上型と、該上型を該下型の上
方から下方まで昇降可能に設けられた上型駆動機構と、
該上型に取付けられた超音波振動子を振動させる超音波
振動発振器と、該上型の昇降軸線上で該下型の下方に固
定された溶湯保持炉と、を備えることを特徴とする超音
波成形装置。1. A lower die, a lower die driving mechanism provided to move the lower die in a horizontal direction, an upper die, and an upper die capable of moving up and down from above the lower die. An upper die drive mechanism,
An ultrasonic vibration oscillator for vibrating an ultrasonic vibrator attached to the upper mold, and a molten metal holding furnace fixed below the lower mold on an elevating axis of the upper mold. Sonic shaping equipment.
けられた前記超音波振動子との間に配置された複数のフ
ィンを有する断熱部材を備えることを特徴とする請求項
１記載の超音波成形装置。2. The heat insulating member having a plurality of fins arranged between the upper die and the ultrasonic transducer mounted above the upper die. Ultrasonic molding equipment.
注ぎ込む冷却空気注入手段を備えることを特徴とする請
求項２記載の超音波成形装置。3. The ultrasonic forming apparatus according to claim 2, further comprising cooling air injecting means for injecting cooling air around the heat insulating member.
なることを特徴とする請求項２または３記載の超音波成
形装置。4. The ultrasonic molding apparatus according to claim 2, wherein the heat insulating member is made of a material having a low thermal conductivity.
加熱器を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れ
かに記載の超音波成形装置。5. The ultrasonic forming apparatus according to claim 1, further comprising an upper die heater that heats the upper die from the surroundings.
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|---|---|---|---|
| JP2002135174A JP4141174B2 (en) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | Ultrasonic molding equipment |
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| JP2003326352A true JP2003326352A (en) | 2003-11-18 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104035129A (en) * | 2014-06-12 | 2014-09-10 | 北京华航无线电测量研究所 | Sealing device and sealing method with high coaxiality of geophone |
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-
2002
- 2002-05-10 JP JP2002135174A patent/JP4141174B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN104035129A (en) * | 2014-06-12 | 2014-09-10 | 北京华航无线电测量研究所 | Sealing device and sealing method with high coaxiality of geophone |
| US10407335B2 (en) | 2014-11-17 | 2019-09-10 | Corning Incorporated | Ultrasonic near field hot glass transportation and forming |
Also Published As
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| JP4141174B2 (en) | 2008-08-27 |
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