JP2008229633A - Supply method and apparatus for semi-solid metal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半凝固金属の供給方法および供給装置に関する。 The present invention relates to a semi-solid metal supply method and supply device.
従来より、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溶融状態の金属を冷却して、固液共存状態の半凝固金属(スラリー)を製造し、この半凝固金属を用いて金属成形品を製造する方法がある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a molten metal such as aluminum, magnesium, or an alloy thereof is cooled to produce a semi-solid metal (slurry) in a solid-liquid coexistence state, and a metal molded product is produced using the semi-solid metal. There exists a method (for example, refer patent document 1).
特許文献1に示された方法によれば、開口部が形成された射出スリーブと、射出スリーブ内部を進退可能に設けられたプランジャと、を備える成形装置を用いる。具体的には、まず、半凝固金属を開口部から射出スリーブに供給する。次に、プランジャにより、射出スリーブに供給された半凝固金属を押し出して、射出スリーブに接続された金型内に射出する。次に、金型内に射出された半凝固金属を冷却して、半凝固金属を凝固させる。以上により、金型の内部の形状に応じた金属成形品を製造できる。
ところで、上述の半凝固金属は、溶融状態の金属と比べて、粘性が高いため、現状の形状を維持しようとする力が大きい。このため、プランジャにより半凝固金属を押し出す際に押圧力を加えると、この半凝固金属には、現状の形状を維持しようとして、押圧力の向きと反対の向きに応力が加わる。よって、半凝固金属は、押圧力および応力で挟まれるため、大きく変形して、射出スリーブの開口部から外部に飛び出す場合があった。その結果、飛び出した半凝固金属を除去する工程が必要となり、製造工程を効率化できないという課題があった。 By the way, since the above-mentioned semi-solid metal has a higher viscosity than a molten metal, the force for maintaining the current shape is large. For this reason, when a pressing force is applied when the semi-solid metal is pushed out by the plunger, stress is applied to the semi-solid metal in a direction opposite to the direction of the pressing force in an attempt to maintain the current shape. Accordingly, since the semi-solid metal is sandwiched between the pressing force and the stress, the semi-solid metal may be greatly deformed and jump out to the outside from the opening of the injection sleeve. As a result, there is a problem that a process for removing the protruding semi-solid metal is necessary, and the manufacturing process cannot be made efficient.
本発明は、半凝固金属の飛び出しを防止できる半凝固金属の供給方法および供給装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the supply method and supply apparatus of a semi-solid metal which can prevent a semi-solid metal from jumping out.
本発明の半凝固金属の供給方法は、開口部が形成された射出スリーブと、当該射出スリーブ内部を進退可能に設けられたプランジャと、を有する成形装置に、半凝固金属を供給する半凝固金属の供給方法であって、筒形状の容器の内部で溶融金属から前記半凝固金属を製造する第1工程と、前記容器の先端を前記射出スリーブの開口部に所定角度で挿入して、前記容器に収容された半凝固金属を前記射出スリーブの内部に供給する第2工程と、を備え、前記第2工程では、前記半凝固金属を前記開口部よりも前記プランジャの進行方向側に吐出することを特徴とする。 The semi-solid metal supply method of the present invention is a semi-solid metal that supplies a semi-solid metal to a molding apparatus having an injection sleeve having an opening and a plunger provided to be able to advance and retreat inside the injection sleeve. A first step of producing the semi-solid metal from a molten metal inside a cylindrical container, and inserting the tip of the container into the opening of the injection sleeve at a predetermined angle, And a second step of supplying the semi-solid metal contained in the injection sleeve to the inside of the injection sleeve, and in the second step, the semi-solid metal is discharged from the opening in the direction of travel of the plunger. It is characterized by.
この発明によれば、容器の先端を射出スリーブの開口部に所定角度で挿入し、この容器の先端を介して、半凝固金属を開口部よりもプランジャの進行方向側に吐出させる。このため、プランジャで半凝固金属を押し出しても、この半凝固金属が開口部から飛び出すのを防止できる。 According to this invention, the tip of the container is inserted into the opening of the injection sleeve at a predetermined angle, and the semi-solid metal is discharged from the opening toward the direction of travel of the plunger through the tip of the container. For this reason, even if the semi-solid metal is pushed out by the plunger, the semi-solid metal can be prevented from jumping out of the opening.
この場合、前記容器の先端側に樋を設け、前記第2工程では、前記樋の先端を前記開口部に所定角度で挿入して、前記半凝固金属を当該樋の先端から吐出させることが好ましい。 In this case, it is preferable that a heel is provided on the tip side of the container, and in the second step, the tip of the heel is inserted into the opening at a predetermined angle, and the semi-solid metal is discharged from the tip of the heel. .
この発明によれば、容器の先端側に樋を設け、半凝固金属を樋の先端から吐出させるので、半凝固金属の流速を上昇させて、半凝固金属を射出スリーブの内部に円滑に供給できる。 According to the present invention, since the scissors are provided on the tip side of the container and the semi-solid metal is discharged from the tip of the scissors, the flow rate of the semi-solid metal can be increased and the semi-solid metal can be smoothly supplied to the inside of the injection sleeve. .
この場合、前記樋を前記容器に着脱自在とすることがさらに好ましい。 In this case, it is more preferable that the basket is detachable from the container.
容器の内部で溶融金属から半凝固金属を製造する際、容器に溶融金属を投入し、撹拌する必要がある。しかしながら、容器に樋を設けると、樋の先端から撹拌棒を挿入して撹拌させることになるため、溶融金属を均一に撹拌することが困難となる。
そこで、この発明によれば、樋を容器に着脱自在とするので、溶融金属を撹拌する際に樋が邪魔にならず、溶融金属を均一に撹拌できる。
When producing a semi-solid metal from molten metal inside the container, it is necessary to put the molten metal into the container and stir it. However, if a vessel is provided with a bowl, a stirring rod is inserted from the tip of the bowl and stirred, so that it is difficult to uniformly stir the molten metal.
Therefore, according to the present invention, since the scissors can be attached to and detached from the container, the scissors do not get in the way when stirring the molten metal, and the molten metal can be uniformly stirred.
本発明の半凝固金属の供給装置は、開口部が形成された射出スリーブと、当該射出スリーブ内部を進退可能に設けられたプランジャと、を有する成形装置に、半凝固金属を供給する半凝固金属の供給装置であって、前記半凝固金属が収容された筒形状の容器と、前記容器を把持して移動する搬送アームと、前記搬送アームを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記容器の先端を前記射出スリーブの開口部に所定角度で挿入して、前記容器に収容された半凝固金属を前記開口部よりも前記プランジャの進行方向側に吐出させることを特徴とする。 A semi-solid metal supply device according to the present invention is a semi-solid metal that supplies a semi-solid metal to a molding device having an injection sleeve having an opening and a plunger provided to be able to advance and retreat inside the injection sleeve. A cylindrical container in which the semi-solid metal is accommodated, a transfer arm that grips and moves the container, and a control device that controls the transfer arm. The tip of the container is inserted into the opening portion of the injection sleeve at a predetermined angle, and the semi-solid metal accommodated in the container is discharged from the opening portion toward the advancing direction side of the plunger.
この発明によれば、上述の効果と同様の効果がある。 According to the present invention, there are effects similar to those described above.
この場合、前記搬送アームは、前記容器に接続可能な樋を有し、前記制御装置は、前記樋を前記容器に接続し、当該樋の先端を前記開口部に所定角度で挿入して、前記半凝固金属を当該樋の先端から吐出させることが好ましい。 In this case, the transfer arm has a hook that can be connected to the container, and the control device connects the hook to the container, inserts the tip of the hook into the opening at a predetermined angle, and It is preferable to discharge the semi-solid metal from the tip of the ridge.
この発明によれば、搬送アームで容器を把持することで樋を容器に接続できるから、上述の効果と同様の効果がある。 According to this invention, since the bag can be connected to the container by gripping the container with the transfer arm, the same effect as described above can be obtained.
この場合、前記樋は、溝状とすることがさらに好ましい。 In this case, it is more preferable that the ridges have a groove shape.
この発明によれば、樋を溝状としたので、樋が筒状の場合と比べて、容器内部に大気が円滑に流入しやすく、半凝固金属を容器から円滑に吐出できる。 According to the present invention, since the ridge is formed in a groove shape, the atmosphere can easily flow into the container more smoothly than in the case where the ridge is cylindrical, and the semi-solid metal can be discharged smoothly from the container.
本発明によれば、容器の先端を射出スリーブの開口部に所定角度で挿入し、この容器の先端を介して、半凝固金属を開口部よりもプランジャの進行方向側に吐出させる。このため、プランジャで半凝固金属を押し出しても、この半凝固金属が開口部から飛び出すのを防止できる。 According to the present invention, the tip of the container is inserted into the opening of the injection sleeve at a predetermined angle, and the semi-solid metal is discharged from the opening toward the direction of travel of the plunger through the tip of the container. For this reason, even if the semi-solid metal is pushed out by the plunger, the semi-solid metal can be prevented from jumping out of the opening.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る供給装置10と、供給装置10により半凝固金属が供給される成形装置30と、を示す斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a
成形装置30は、円筒状の射出スリーブ31と、射出スリーブ31内部を進退可能に設けられたプランジャ32と、を備える。
射出スリーブ31は、図示しない金型に接続される。この射出スリーブ31の上面には、開口部31Aが形成されている。
The
The
この成形装置30は、開口部から半凝固金属が供給されると、プランジャ32を前進させて、射出スリーブの先端から金型内に半凝固金属を射出する。
When the semi-solid metal is supplied from the opening, the
供給装置10は、筒形状のるつぼ11と、このるつぼ11を把持して移動する搬送アーム13と、搬送アーム13を制御する制御装置14と、を備える。なお図1では、円筒形状のるつぼ11を図示しているが、角筒形状のるつぼであってもかまわない。円筒形状であれば、製作も簡単で、るつぼ11の内壁に沿うように冷し金121(図3参照)でるつぼ11内に貯留する溶湯を撹拌しやすい。
The
搬送アーム13は、全容を図示しない多関節ロボットの可動アームであり、該多関節ロボットは6軸の可動軸を備えたものであり、アーム137およびハンド136を備える。
ハンド136は、ロッド138を介してアーム137に対して相対的にロッド138を中心にして回動し、またはロッド138の基端側を基点として相対的に揺動する。このハンド136には、上半分が開放する樋131が設けられる。
なお、上述では一例として、6軸の多関節ロボットの例を示したが、移動手段が、直交する3軸、すなわちX軸−Y軸−Z軸を移動する移動ユニットを備え、その先端に前記回動、揺動する機能を持ったロッドを備え、ロッドの先端側にハンド136を有するものでもかまわない。
The
The
In the above description, an example of a six-axis articulated robot is shown as an example. However, the moving means includes a moving unit that moves in three orthogonal axes, that is, the X-axis-Y-axis-Z-axis. A rod having a function of turning and swinging may be provided, and a
図2は、樋131の斜視図である。
樋131は、溝状の樋本体132と、この樋本体132の先端に設けられた溝状の先端部134と、を備える。
FIG. 2 is a perspective view of the
The
先端部134の内径は、樋本体132の内径よりも小さくなっている。この樋本体132と先端部134との間は、テーパ部133となっている。
この樋131は、るつぼ11に着脱自在であり、ハンド136でるつぼ11を把持すると、るつぼ11に装着される。
The inner diameter of the
The
るつぼ11には、半凝固金属が収容される。この半凝固金属は、撹拌機12を用いて、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溶融金属からなる溶湯から製造される。なお、半凝固金属を製造する製造ラインに備える前記るつぼ11は、成形装置30の1ショット分の溶融金属が供給される有底の断熱性のるつぼである。
The crucible 11 contains semi-solid metal. This semi-solid metal is produced from a molten metal made of a molten metal such as aluminum, magnesium, or an alloy of each of them using the
図3は、撹拌機12の斜視図である。
撹拌機12は、るつぼ11内の溶湯を冷却および撹拌するものであり、予め設定された温度になる冷し金(冷却部材)121と、冷し金121を回転駆動する回転駆動源122と、冷し金121および回転駆動源122を、水平面上を縦横無尽に移動させる、例えばX,Y軸方向に動かせる移動機構125と、を備える。すなわち冷し金121および回転駆動源122は、図示しない支承部材、具体的には直交する支承レールを備えたX,Y軸方向に動く移動ユニットや、或いは図示しない3〜6軸程度の多関節ロボット等で、支承されつつ移動する。移動機構125は、該冷し金121および回転駆動源122を水平移動する移動機構である。
FIG. 3 is a perspective view of the
The stirrer 12 cools and stirs the molten metal in the
冷し金121は、四角柱状であり、基端から先端に向かって抜き勾配を有する。また、冷し金121の外形は、角が3以上の多角形状、角が3以上の面取り多角形状、楕円形状、または複合楕円形状であってもよく、そうすることにより、溶融金属の撹拌時に渦を発生させ易く、撹拌能力を向上させることができると共に、断熱性のるつぼ内壁に結晶を生じることを防止することができる。この冷し金121は、溶湯により溶融しない材質で構成され、図示しない温度制御部により温度を制御される。
The
回転駆動源122は、回転軸123およびセラミック製カプラ124を介して、冷し金121の基端に接続され、回転軸123を中心に、冷し金121を回転駆動する。セラミック製カプラ124は、回転駆動源122に対して、冷し金121を取り外し可能に設けられる。
The
移動機構125は、冷し金121および回転駆動源122を、鉛直方向に移動させると共に、水平な平面上を図3中矢印B方向に渦巻き状に移動させる。すなわち、前記るつぼ11内に貯留された溶融金属を、該溶融金属の温度以下の所定の温度に冷却された冷し金121を介して冷却すると共に、前記冷し金121を回転させながら該冷し金121を、るつぼ11に沿うように水平方向に、るつぼ11とは離間して1ショット分の溶融金属を撹拌する。また、前記冷し金121を水平方向に渦巻き状に移動させてもかまわない。そうすることにより、冷却の指向性を可及的に阻止して溶融金属を有効的に撹拌することができる。水平方向に渦巻き状に移動させれば、なおさら冷却の指向性を可及的に阻止でき、且つ溶融金属を迅速に撹拌することができる。
The moving
以上の供給装置10を用いて、半凝固金属を射出成形する手順を説明する。
まず、るつぼ11に溶湯を供給し、撹拌機12の回転駆動源122により、予め設定された温度の冷し金121を、回転軸123を中心に比較的低速で回転させながら、移動機構125により、冷し金121および回転駆動源122を鉛直下方向に移動させて、冷し金121をるつぼ11内の溶湯に浸漬する。次に、回転駆動源122による冷し金121の回転速度を上げると共に、移動機構125により、冷し金121および回転駆動源122を渦巻き状に移動させる。これにより、溶湯は、冷却されると共に、迅速に撹拌される。
A procedure for injection-molding a semi-solid metal using the
First, the molten metal is supplied to the
次に、予め定められた期間だけ、るつぼ11に沿うように水平方向に、るつぼ11とは離間して1ショット分の撹拌を行った後、回転駆動源122により冷し金121を回転させながら、移動機構125により、冷し金121および回転駆動源122を鉛直上方向に移動させて、冷し金121をるつぼ11内の溶湯から引き上げる。これにより、るつぼ11内の溶湯は、全体的に一定温度に保持された半凝固金属となる。
Next, for a predetermined period, after stirring one shot away from the
次に、図4に示すように、図示しない多関節ロボット等の搬送アーム13のハンド136で半凝固金属が収容されたるつぼ11を把持し、るつぼ11に装着された樋131の先端部134を射出スリーブ31の開口部31Aに所定角度で挿入して、半凝固金属を射出スリーブ31内に供給する。これにより、図5に示すように、るつぼ11内の半凝固金属は、樋131の先端部134から、射出スリーブ31内の開口部31Aが形成された位置よりもプランジャ32の進行方向側、つまり図5中矢印A方向側に、吐出される。
Next, as shown in FIG. 4, the
その後、射出スリーブ31内に供給された半凝固金属は、プランジャ32により、図5中矢印A方向に押し出され、図示しない金型に射出される。
Thereafter, the semi-solid metal supplied into the
なお、溶湯から引き上げられた後の冷し金121は、まず、図示しない冷却層内に浸漬されて、冷却処理が行われる。次に、エアブロー処理が施され、冷し金121の表面に付着している半凝固金属の凝固物の除去が行われた後、表面にセラミック材がコーティングされ、図示しない乾燥手段により、乾燥処理が行われる。これにより、冷し金121の表面が溶湯と反応するのを防止すると共に、冷し金121の表面に付着する半凝固金属の凝固物の除去が容易になる。
The cooling
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(1)るつぼ11を搬送アーム13で把持して、るつぼ11に樋131を装着する。そして、樋131の先端部134を射出スリーブ31の開口部31Aに所定角度で挿入して、樋131の先端部134から、るつぼ11内の半凝固金属を、射出スリーブ31内の開口部31Aが形成された位置よりもプランジャ32の進行方向側に吐出する。このため、プランジャ32で半凝固金属を押し出しても、この半凝固金属が開口部31Aから飛び出すのを防止できる。
According to this embodiment, there are the following effects.
(1) The
(2)樋131がるつぼ11に着脱自在であり、半凝固金属を樋131の先端部134から吐出させるので、半凝固金属の流速を上昇させて、半凝固金属を射出スリーブ31の内部に円滑に供給できる。
(2) The
(3)樋131がるつぼ11に着脱自在であり、搬送アームで容器を把持することで樋を容器に装着する。このため、るつぼ11内の溶湯を撹拌機12により撹拌する際に、樋131をるつぼ11から脱着させることで、樋131が邪魔にならず、溶湯を均一に撹拌できる。また、るつぼ11に溶湯を供給する際に、樋131をるつぼ11から脱着させることで、樋131が邪魔にならず、溶湯を容易に供給できる。
(3) The
(4)樋131を溝状に設けたので、樋131が筒状の場合と比べて、樋131を介してるつぼ11内の半凝固金属を射出スリーブ31に供給する際に、るつぼ11内部に大気が円滑に流入して、るつぼ11から半凝固金属を円滑に吐出できる。
(4) Since the
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は、本発明に含まれるものである。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The deformation | transformation in the range which can achieve the objective of this invention, improvement, etc. are included in this invention.
上述の実施形態では、撹拌機12の冷し金121および回転駆動源122を、移動機構125により渦巻き状に移動させて、るつぼ11内の溶湯を冷却すると共に撹拌したが、これに限らない。例えば、図6に示すように、るつぼ11Aを直方体状とし、撹拌機12Aの冷し金121A、121Bおよび回転駆動源122A、122Bを、移動機構125Aによりるつぼ11Aの長手方向(図6中矢印C方向)に沿って往復移動させて、るつぼ11A内の溶湯を冷却すると共に撹拌してもよい。
In the above-described embodiment, the cooling
すなわち、回転駆動源122Aは、回転軸123Aおよびセラミック製カプラ124Aを介して、冷し金121Aの基端に接続され、回転軸123Aを中心に、冷し金121Aを回転駆動する。セラミック製カプラ124Aは、回転駆動源122Aに対して、冷し金121Aを取り外し可能に設けられる。
一方、回転駆動源122Bは、回転軸123Bおよびセラミック製カプラ124Bを介して、冷し金121Bの基端に接続され、回転軸123Bを中心に、冷し金121Bを回転駆動する。セラミック製カプラ124Bは、回転駆動源122Bに対して、冷し金121Bを取り外し可能に設けられる。
That is, the rotation drive
On the other hand, the
移動機構125Aは、冷し金121A、121Bおよび回転駆動源122A、122Bを、鉛直方向に移動させると共に、図6中矢印C方向に往復移動させる。
The moving
また、図7に示すように、撹拌機12Bの冷し金121Cおよび回転駆動源122Cを、移動機構125Bにより鉛直方向(図7中矢印D方向)に往復移動させて、るつぼ11B内の溶湯を冷却すると共に撹拌してもよい。
Further, as shown in FIG. 7, the cooling
すなわち、回転駆動源122Cは、回転軸123Cおよびセラミック製カプラ124Cを介して、冷し金121Cの基端に接続され、回転軸123Cを中心に、冷し金121Cを回転駆動する。セラミック製カプラ124Cは、回転駆動源122Cに対して、冷し金121Cを取り外し可能に設けられる。
That is, the
移動機構125Bは、冷し金121Cおよび回転駆動源122Cを、図7中矢印D方向に往復移動させる。
The moving
10 供給装置
11、11A、11B るつぼ
12、12A、12B 撹拌機
13 搬送アーム
14 制御装置
30 成形装置
31 射出スリーブ
31A 開口部
32 プランジャ
131 樋
DESCRIPTION OF
Claims (6)
筒形状の容器の内部で溶融金属から前記半凝固金属を製造する第1工程と、
前記容器の先端を前記射出スリーブの開口部に所定角度で挿入して、前記容器に収容された半凝固金属を前記射出スリーブの内部に供給する第2工程と、を備え、
前記第2工程では、前記半凝固金属を前記開口部よりも前記プランジャの進行方向側に吐出することを特徴とする半凝固金属の供給方法。 A semi-solid metal supply method for supplying a semi-solid metal to a molding apparatus having an injection sleeve having an opening formed therein and a plunger provided so as to be able to advance and retreat inside the injection sleeve,
A first step of producing the semi-solid metal from a molten metal inside a cylindrical container;
A second step of inserting the tip of the container into the opening of the injection sleeve at a predetermined angle and supplying the semi-solid metal accommodated in the container to the inside of the injection sleeve, and
In the second step, the semi-solid metal is discharged toward the direction of travel of the plunger from the opening.
前記容器の先端側に樋を設け、
前記第2工程では、前記樋の先端を前記開口部に所定角度で挿入して、前記半凝固金属を当該樋の先端から吐出させることを特徴とする半凝固金属の供給方法。 The method for supplying semi-solid metal according to claim 1,
Provide a heel on the tip side of the container
In the second step, the semi-solid metal supply method is characterized in that the tip of the heel is inserted into the opening at a predetermined angle and the semi-solid metal is discharged from the tip of the heel.
前記樋を前記容器に着脱自在とすることを特徴とする半凝固金属の供給方法。 The method for supplying semi-solid metal according to claim 2,
A semi-solid metal supply method, characterized in that the basket is detachable from the container.
前記半凝固金属が収容された筒形状の容器と、
前記容器を把持して移動する搬送アームと、
前記搬送アームを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記容器の先端を前記射出スリーブの開口部に所定角度で挿入して、前記容器に収容された半凝固金属を前記開口部よりも前記プランジャの進行方向側に吐出させることを特徴とする半凝固金属の供給装置。 A semi-solid metal supply device for supplying a semi-solid metal to a molding apparatus having an injection sleeve having an opening formed therein and a plunger provided so as to be able to advance and retreat inside the injection sleeve,
A cylindrical container containing the semi-solid metal,
A transfer arm that holds and moves the container;
A control device for controlling the transfer arm,
The control device inserts the tip of the container into the opening of the injection sleeve at a predetermined angle, and causes the semi-solid metal contained in the container to be discharged from the opening toward the advancing direction of the plunger. A semi-solid metal supply device.
前記搬送アームは、前記容器に接続可能な樋を有し、
前記制御装置は、前記樋を前記容器に接続し、当該樋の先端を前記開口部に所定角度で挿入して、前記半凝固金属を当該樋の先端から吐出させることを特徴とする半凝固金属の供給装置。 The semi-solid metal supply device according to claim 4,
The transfer arm has a hook that can be connected to the container,
The control device connects the spear to the container, inserts the front end of the spear at a predetermined angle into the opening, and discharges the semi-solid metal from the front end of the spear. Feeding device.
前記樋は、溝状とすることを特徴とする半凝固金属の供給装置。 The semi-solid metal supply device according to claim 5,
The semi-solid metal supply device, wherein the ridge is groove-shaped.
Priority Applications (5)
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