JP2008302394A - 金型鋳造製品の振動式分離方法およびその装置 - Google Patents

金型鋳造製品の振動式分離方法およびその装置 Download PDF

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Abstract

【課題】成形金型に対応した面倒な切断刃型を使わずに、また作業者の手作業やロボット等によらずに、低コストで安全且つ効率的に鋳造製品部分を取り出す。
【解決手段】振動中心軸4を中心に振動可能としたコ字形状の振動作用子22と、該振動作用子22の背面側にアーム状に延設した梃子端23に連繋し、梃子端23を規制するスプリング24による復帰付勢力によって振動作用子22全体を強制振動可能とした加振装置31とを有する振動機構部21を設ける。また、振動作用子22のコ字形部前部には支持ロッド11aを昇降自在とするシリンダー機構部11と、製品Pを密着保持するチャック部12とから製品保持機構部13を設ける。金型鋳造によって成形した湯口方案部分P2を製品保持機構部13によって挟持し、製品Pの固有振動数に対応した振動作用子22の振動によって堰S部位を切断し、鋳造製品部分P1を取り出す。
【選択図】図3

Description

本発明は、ダイカストや射出成形によって発生した金型鋳造製品における鋳造製品部分と湯口方案部分とを連続している堰部位を切断し、鋳造製品部分のみを分離して取り出し、製品としての体裁を整えるようにするための金型鋳造製品の振動式分離方法およびその装置に関する。
ダイカストマシンを使っての金型鋳造において、ノズルから供給された金属溶融材料は湯口、湯道等の流路を経て堰から所定の金型内に給湯される。このとき、金型の合わせ面や摺動面等の隙間には意図せずに溶融材料が流れ込んでバリが発生し、また、成形後に金型から取り出すときには、凝固した鋳造製品部分と流路内で凝固している湯口方案部分とが一体となった状態となっている。
また、ダイカストや射出成形の場合には、金型内の空気を逃がすために、エアベントとして金型の隙間を利用することもある。特に、熱間鍛造や一部の砂型鋳造やダイカストのように、意識的にバリを発生させて溶融材料の流動を助長させ、金型内への材料充満を促す所謂オーバーフローを目的としたものもある。このような場合には、バリの厚さや寸法も巨大なため、後工程の切断刃型を使ったプレス打抜き、切削加工、ロボット等によってバリ取りが行われる。
ダイカスト鋳造によって鋳造品を製造する場合、前記した湯口、湯道、堰の流路を経ることで溶融材料を供給するから、製品凝固後ではこれらの流路で凝固化している湯口方案部分と製品部分とが一体となっているのは避けられず、製品部分と湯口方案部分とを分離する必要がある。このため、例えば特許文献1に開示されているように、鋳造製品部分に堰を介して連続している湯口方案部分に、打撃面が錐体状となっているハンマーの傾斜部を衝突させるように打撃して与える衝撃力によって湯口方案部分を堰にて破断し、鋳造製品部分を分離する鋳物の堰折り装置がある。
また、具体的なプレス打抜き、切削加工によるバリ取り技術としては、例えば、特許文献2に開示されているように、イジェクト手段により鋳造物が押し出される際に、バリがトリミング刃に当接して該バリを鋳造金型において分離除去するものとした鋳造方法および鋳造装置があり、あるいは特許文献3に開示されているように、ゲート切断用中子を反対方向に移動させてゲート部で固化した溶湯をキャビティ内の固化溶湯から分離切断するダイカスト機がある。
実開平5−5263号公報 特開2005−944号公報 特開平7−256424号公報
しかしながら、従来のように切断刃型を使ったプレス打抜きを使用する場合には、製品の成形金型に対応した切断刃型をわざわざ作製しなければならず非常に面倒であって且つコスト高となると共に、他の成形金型によって製造された製品のバリ取りには対応できないのであった。
また、ハンマー等による堰折りの場合には、ハンマーその他の中間滑節部分にハンマーによる衝撃を緩和するための緩衝部材を介在させなければならず、かえってハンマー自体に重量的な負荷が掛かり、しかも構造も複雑なものとなる。
さらに、製品部分と湯口方案部分との分離が困難であったり、製品部分周囲の自動バリ取りができなかったりする場合は手作業による堰折りやオーバーフローカット等のバリ取りが行われるため、製品の量産化に伴ってかなりの作業人員を要するものとなる。すると、人件費が嵩むと同時に、堰折り・バリ取り作業での怪我も絶えないものとなるという諸々の問題点を有していた。
そこで、本発明は叙上のような従来存した諸事情に鑑み創出されたもので、従来のように成形金型に対応した面倒な堰分離用の切断刃型を使わずに、また作業者の手作業やハンマー打撃等によらずに、低コストで安全且つ効率的に堰部位での分離作業が行えるものとし、さらに打撃部位を緩衝させる複雑、面倒な緩衝部材を設けるという煩雑な構成とする必要が無いものとした金型鋳造製品の振動式分離方法およびその装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するため、本発明に係る金型鋳造製品の振動式分離方法にあっては、金型鋳造によって成形された、堰Sによって連続している鋳造製品部分P1、湯口方案部分P2を含む製品Pの湯口方案部分P2を挟持配置させ、製品Pの湯口方案部分P2を製品Pの固有振動数に対応する振動数で強制振動させることによって堰S部位で切断し、鋳造製品部分P1と湯口方案部分P2とを分離することを特徴とする。
一方、本発明に係る金型鋳造製品の振動式分離装置にあっては、振動中心軸4を中心として振動可能とした振動作用子22と、該振動作用子22の背面側にアーム状に延設された梃子端23に連繋されていて、振動作用子22全体を強制振動可能とした加振装置31とを有してなる振動機構部21を備えると共に、振動作用子22の一端側には、金型鋳造によって成形された製品Pを保持する製品保持機構部13を設け、製品の固有振動数に対応した振動機構部21による振動作用子22の振動によって製品Pの鋳造製品部分P1と湯口方案部分P2とを連続させている堰S部分を切断し、鋳造製品部分P1と湯口方案部分P2とを分離するようにしたことを特徴とする。
振動機構部21の加振装置31は、偏心回転する偏心回転板33を振動作用子22の梃子端23に嵌め入れて成るものとすることができる。また、加振装置31は、振動作用子22の梃子端23側で回転可能に枢着されたベアリング29と、該ベアリング29に当接配置されるようモーターMの出力軸32に偏心させて嵌着された偏心回転板33とを備えてなるものとすることができる。更に、この加振装置31には、梃子端23を規制し、復帰付勢させるスプリング24を付設してあるものとすることができる。
製品保持機構部13は、振動作用子22の一端側に支持ロッド12を昇降自在とするシリンダー機構部11を備え、該支持ロッド12に対向して製品Pを密着保持するチャック部13を備えて成るものとすることができる。
以上のように構成された本発明に係る金型鋳造製品の振動式分離方法にあって、製品Pの、例えば湯口方案部分P2を挟持配置させておいてから、当該湯口方案部分P2を超振動で、例えば製品Pの固有振動数に対応する振動数で強制振動させることによって、製品Pの振動を共鳴増幅させ、その結果、製品Pにおける鋳造製品部分P1と湯口方案部分P2との堰S部分に撓み応力が集中されるものとなって、当該堰S部位を切断させる。
一方、本発明に係る金型鋳造製品の振動式分離装置にあって、振動機構部21は、加振装置31による振動駆動によって振動作用子22を強制的に超振動的に振動させ、この伝達された振動が製品Pの固有振動数と共鳴することで振動振幅を増幅させるものとなり、これにより鋳造製品部分P1と湯口方案部分P2との堰S部位に撓み応力を集中させ、他部位に比し脆弱な堰S部位を破断し、鋳造製品部分P1と湯口方案部分P2とを分離させる。
このとき、振動作用子22の梃子端23側のベアリング29にスプリング24の復帰付勢力に抗して当接配置された偏心回転板33は、所定の回転数となるモーターMの出力軸32に偏心させて嵌着されているため、梃子端23を介して振動作用子22全体を振幅させ、その振幅は所定の超振動数となって、振動を効率良く発生させる。
本発明によれば、従来のように成形金型に対応した面倒な切断刃型を使わずに、また作業者の手作業やハンマー打撃によらずに、低コストで安全且つ効率的に堰S部位で鋳造製品Pの鋳造製品部分P1と湯口方案部分P2とを分離できる。また、振動を与えるときの打撃部位を緩衝させる複雑、面倒な緩衝部材を設ける必要もなく、その保守も簡単に行え、しかも製品Pにおける鋳造製品部分P1、湯口方案部分P2等の形状等による制約もなく、汎用性あるものとして実施できる利点がある。
すなわち、これは本発明に係る金型鋳造製品の振動式分離方法が、金型鋳造によって成形された製品Pを挟持配置させ、製品Pの固有振動数に対応する振動数で強制振動させることによって、鋳造製品部分P1と湯口方案部分P2とを連続させている堰S部位で切断し、分離するからであり、これにより、製作が面倒で且つ高価な切断刃型を使わずに、安全且つ効率的に製品Pにおける分離作業が行える。
一方、本発明に係る金型鋳造製品の振動式分離装置にあっては、振動中心軸4を中心として振動可能とした振動作用子22全体を強制振動可能とした加振装置31とを有してなる振動機構部21を備え、振動作用子22に設けた製品保持機構部13で挟持した製品Pの固有振動数に対応した振動機構部21による振動作用子22の振動によって製品Pの鋳造製品部分P1と湯口方案部分P2とを連続させている堰S部分を切断し、鋳造製品部分P1と湯口方案部分P2とを分離するようにしたから、製品Pの固有振動数に対応した振動機構部21による振動作用子22の振動によって鋳造製品部分P1と湯口方案部分P2とを連続させている堰S部位で切断するものとしたので、製品Pにおける鋳造製品部分P1、湯口方案部分P2それぞれを低コストで安全且つ効率的に分離できる。
そして、加振装置31は、偏心回転する偏心回転板33を振動作用子22の梃子端23に嵌め入れて成るから、偏心回転板33の偏心回転が梃子端23を介して、更にはベアリング29を介して偏心回転板33を振動させるものとなり、偏心回転速度に対応して超振動状態で振動作用子22を振動させることで、この振動作用子22の製品保持機構部13によって保持されている製品Pをも振動させる。そのため、この振動状態が製品Pにおける鋳造製品部分P1と湯口方案部分P2とを連続させている堰S部位を細かく振動させ、重量バランスの均衡を喪失させることとも相俟ち、堰S部位で破断させ、鋳造製品部分P1と湯口方案部分P2とを円滑に分離させる。
また、加振装置31には、梃子端23を規制し、復帰付勢させるスプリング24を付設してあることで、偏心回転板33による振動作用子22の振動をスプリング24の弾発力に抗して行わせ、しかもその復原によって振動作用を円滑化させ、振動作用子22自体を超振動状態で振動できるものとなる。そのため、振動作用子22全体は、これ自体に振幅の小さい安定した状態の振動を効率良く発生でき、堰S部位に対しての分断力を一層増大させる。それと共に、スプリング24の張力調整、偏心回転板33の偏心回転による振動作用子22自体の振動数の調整等によって、破断すべき製品Pの固有の振動数とのマッチングを図り得、一層円滑な分離作業を可能にする。
また、振動機構部21による振動数が製品Pの固有振動数に対応することで、振動機構部21によって振動作用子22を振動させた際には、この伝達された振動が製品Pの固有振動数と共鳴して振動振幅を超振動的に増幅させ、鋳造製品部分P1と湯口方案部分P2との間にある堰S部位に対する撓み応力の集中が効率良く行われ、低コストで安全且つ効率的に分離作業が行える。
尚、上記の課題を解決するための手段、発明の効果の項夫々において付記した符号は、図面中に記載した構成各部を示す部分との参照を容易にするために付したもので、図面中の符号によって示された構造・形状に本発明が限定されるものではない。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の一形態を説明する。図において示される符号1は、本発明に係る金型鋳造製品の振動式分離装置を構成する装置本体である。該装置本体1は、図1および図2に示すように、台座Qの上に設置された下側のベース2の一端に起立配置した正面側壁3cの左右両側に左右側壁3a,3bを起立配置させて平面から見て略コ字枠形状に形成し、該左右側壁3a,3bの上端部相互間に振動中心軸4を横架させ、該振動中心軸4には側面から見て略コ枠形状を呈する振動作用子22の上部側角部が枢着されることで、該振動作用子22が振動中心軸4を中心にして例えば上下方向で揺動可能になっている。
また、振動作用子22は、振動中心軸4を介してコ字部背面側から後方に向けてアーム状の梃子端23が延設されており、当該梃子端23は、当該梃子端23自身と例えばベース2との間に弾発的な牽引傾向に付勢されているスプリング24によってベース2側に牽引されている。そして、該スプリング24によって、後述するように振動作用子22が揺動するときに原位置に復帰させ、超振動となる振動を振動作用子22に与えるようになっている。
尚、該梃子端23には、左右側壁3a,3bの上端部相互間に架設された支持枠部25に対し調整スプリング24aを介して連繋させたものとし、スプリング24による弾発力を調整して適宜な振動数を振動作用子22に設定できるようにしている。すなわち、支持枠部25には左右一対の孔25aが穿設され、この孔25aそれぞれには支持ネジ26が進退自在に挿入され、該支持ネジ26の挿入側下端部に装着固定された円板状の受部27が梃子端23端部上側に開けられた左右一対の有底円形状の挿入穴28内に、調整スプリング24aに対する弾発力の強弱を調整できるように調整スプリング24aを圧接することで、挿入されている。
また、振動作用子22には、振動中心軸4と梃子端23のスプリング24位置との略中間に縦方向に貫通させた略矩形状の孔22aが設けられており、この孔22a内における左右に対向する内側壁面に架けて横架されることで、例えば一対のベアリング29を介して回転自在にした振動軸29aが取り付けられている。
一方、左右側壁3a,3bのいずれか一方側にはモーターMを固定配置してある。そして、該モーターMの出力軸32は側壁3a,3b相互間内に軸受を介して導入され、該出力軸32に嵌着された偏心回転板33を前記一対のベアリング29に当接させることにより偏心回転板33の偏心回転でベアリング29を介して振動軸29aを上下に振動させるようにすることで、加振装置31を構成している。
このとき偏心回転板33は、図1に示すように、出力軸32に対して約1mm程度で偏心させて嵌着されており、偏心回転板33の一方の半径aとこれに対称な180°位置における半径bとの比が例えばa:b=39mm:41mmとなるようにして、振幅幅が例えば2mm程度となるように設定してある。そして、モーターMの所定数の回転、更には減・増速機構を介した増減によって得られる振動数は、製品Pの固有振動数に対応するように、不図示の例えばインバーターを介してモーターMの回転数を可変自在に調整できるようにしている。
こうして、振動作用子22の梃子端23を規制するスプリング24による復帰付勢力と共に振動作用子22全体を強制的に振動可能とした振動機構部21が形成される。
すなわち、振動機構部21は、モーターMの回転による振動数を、製品Pの固有振動数に対応するような所定の範囲に設定することで振動作用子22に振動を発生させる。そして、この振動が、後述する製品保持機構部13によって保持されている製品Pに伝達した際には、この振動作用子22の振動が製品Pの固有振動数に共鳴して製品P自体の振動振幅が増幅されることから、鋳造製品部分P1、湯口方案部分P2とを連続させている堰S部位に対する応力集中が効率良く行われる。
また、振動作用子22の前部側のコ字部位には、鋳造製品部分P1、湯口方案部分P2が一体となっている鋳造後の製品Pを保持する製品保持機構部13が設けられている。該製品保持機構部13は、コ字部の例えば下端側には支持ロッド11aを昇降自在とする例えば油圧式もしくは圧縮エアー式等のシリンダー機構部11を設け、これに対応して振動作用子22のコ字部の上端側には、上昇した支持ロッド11aと共に製品Pを挟持するようにした密着保持するためのチャック部12を設けて成る。
このエアーシリンダー機構部11は、図3に示すように、シリンダー内にピストンが挿入され、該ピストンをシリンダー内の油圧もしくは空気圧の制御によって昇降自在としてある。そして、ピストンにはチャック部12に対向して支持ロッド11aが取り付けられており、上昇突出した支持ロッド11aの先端がシリンダー内の油圧もしくは空気圧でもって製品Pの例えば湯口方案部分P2部分を、チャック部12と共に下側からしっかりと押さえ込むものとしてある。
尚、この加振装置31は、本発明の一例にしか過ぎず、他の方式を採用しても良いことは勿論である。例えば、加振装置31自体を往復動するエアシリンダによって構成することも可能である(図示せず)。また、振動機構部21の後方へ向けて斜め下方向に傾斜した受台としてのシューターを設け、振動作用子22の振動によって堰S部位が切断されて落下した鋳造製品部分P1をこのシューターで受けて所定方向に排出できるようにしても良い(図示せず)。
これにより、不図示のダイカストマシンを使っての金型鋳造によって製造された製品Pにおける鋳造製品部分P1と湯口方案部分P2とを分離する場合には、湯口方案部分P2の一端側をロボットアーム先端のハンドチャックHによって把持しながら支持ロッド12とチャック部13との間に搬送させ、当該湯口方案部分P2を、上昇した下側の支持ロッド12と上側のチャック部13とによって挟持させておく。次いで、加振装置31のモーターMを駆動させることで、振動作用子22を超振動的に振動させると、製品Pにおける脆弱な堰S部位に応力が集中して、この堰Sにて切断され、鋳造製品部分P1を湯口方案部分P2から分離するものである。
次に、以上のように構成された最良の形態についての使用、動作の一例について説明する。例えばダイカストマシン等を使っての金型鋳造によって製造された製品Pにおいて、鋳造製品部分P1と湯口方案部分P2とを堰S部位で分離して鋳造製品部分P1を取り出すとき、先ず台座Qの上に設置された装置本体1の振動作用子22における製品保持機構部13の支持ロッド11aを下降させておく。
一方、金型から取り出された製品Pを搬送ロボットのアーム先端のハンドチャックHによって把持し、図2(a)に示すように、製品保持機構部13内に側方から搬入する。そして、図2(b)に示すように、支持ロッド11aをシリンダー機構部11によって上昇させることで、当該支持ロッド11aと上側のチャック部12とによって例えば製品Pの湯口方案部分P2を挟持した後、ハンドチャックHを約90度旋回させてから側方に退避移動させる。
次いで、図3に示すように、湯口方案部分P2を製品保持機構部13によって挟持させたままの状態でモーターMを起動して加振装置31を駆動することで、振動機構部21における振動作用子22を強制的に振動させる。そうすると、振動作用子22において、スプリング24の復帰付勢力に抗して当接配置された偏心回転板33が、所定の回転数で回転されるモーターMの出力軸32に偏心されて嵌着されているため、梃子端23を介して振動作用子22全体が振幅の小さな所定数の超振動的な振動数となって振動される。
そして、この振動が製品保持機構部13によって保持されている製品Pに伝達した際には、この振動作用子22の振動が製品Pの、例えば固有振動数に共鳴して製品P自体の振動振幅を増幅させることから、鋳造製品部分P1と湯口方案部分P2とを連続させている堰S部位に対する撓み応力の集中が効率良く行われ、肉薄な堰S部位が切断される。その結果、堰S部位で切断されることで、製品Pにおける鋳造製品部分P1が湯口方案部分P2から分離され、鋳造製品部分P1のみを取り出すことができる。
また、図4には別の実施の形態が示されており、この実施の形態では、スプリング24の弾発力を利用した振動態様とせずに、モーターMによる出力軸32の回転が直接の振動作用となるように構成したものである。すなわち、前部に製品保持機構部13を有する側面から見て二股状の振動作用子22を振動中心軸4を中心に前後部が上下方向に揺動するように、左右側壁3a,3b相互間に横架すると共に、振動作用子22の後部、例えばそのほぼ中央位置で必要があればベアリング29を介在させて、出力軸32に偏心させて固着した偏心回転板33を嵌め合わせて、加振装置31を構成したものである。
この実施の形態によると、モーターMの回転は、偏心回転板33を偏心回転させ、この偏心回転は振動作用子22の後部を振幅させ、回転数に伴い超振動的に振動作用子22自体を振動させ、振動作用子22前部の製品保持機構部13にて保持されている製品Pに振動を与え、鋳造製品部分P1を湯口方案部分P2から分離切断する。
本発明を実施するための最良の形態における振動式分離装置の概略構成を示すもので、(a)は側面図、(b)は(a)のX−X断面図である。 同じく振動式分離装置の使用状態において、製品の搬送ロボットのハンドチャックの進入退避の一例を示すもので、(a)はハンドチャック進入時の一部切欠平面図、(b)はハンドチャック退避時の一部切欠平面図である。 同じく振動式分離装置による製品の分離状態を示す側面図である。 他の実施の形態における側面概略図である。
符号の説明
H…ハンドチャック M…モーター
P…製品 S…堰
P1…鋳造製品部分 P2…湯口方案部分
Q…台座
a,b…偏心回転板の半径
1…装置本体 2…ベース
3a,3b…左右側壁 3c…正面側壁
4…振動中心軸
11…シリンダー機構部 11a…支持ロッド
12…チャック部 13…製品保持機構部
21…振動機構部 22…振動作用子
22a…孔 23…梃子端
24…スプリング 24a…調整スプリング
25…支持枠部 25a…孔
26…支持ネジ 27…受部
28…挿入穴 29a…振動軸
29…ベアリング 31…加振装置
32…出力軸 33…偏心回転板

Claims (6)

  1. 金型鋳造によって成形された、堰によって連続している鋳造製品部分、湯口方案部分を含む製品の湯口方案部分を挟持配置させ、製品の湯口方案部分を製品の固有振動数に対応する振動数で強制振動させることによって堰部位で切断し、鋳造製品部分と湯口方案部分とを分離することを特徴とした金型鋳造製品の振動式分離方法。
  2. 振動中心軸を中心として振動可能とした振動作用子と、該振動作用子の背面側にアーム状に延設された梃子端に連繋されていて、振動作用子全体を強制振動可能とした加振装置とを有してなる振動機構部を備えると共に、振動作用子の一端側には、金型鋳造によって成形された製品を保持する製品保持機構部を設け、製品の固有振動数に対応した振動機構部による振動作用子の振動によって製品の鋳造製品部分と湯口方案部分とを連続させている堰部分を切断し、鋳造製品部分と湯口方案部分とを分離するようにしたことを特徴とする金型鋳造製品の振動式分離装置。
  3. 振動機構部の加振装置は、偏心回転する偏心回転板を振動作用子の梃子端に嵌め入れて成る請求項2記載の金型鋳造製品の振動式分離装置。
  4. 加振装置は、振動作用子の梃子端側で回転可能に枢着されたベアリングと、該ベアリングに当接配置されるようモーターの出力軸に偏心させて嵌着された偏心回転板とを備えてなる請求項2または3記載の金型鋳造製品の振動式分離装置。
  5. 加振装置には、梃子端を規制し、復帰付勢させるスプリングを付設してある請求項2乃至4のいずれか記載の金型鋳造製品の振動式分離装置。
  6. 製品保持機構部は、振動作用子の一端側に支持ロッドを昇降自在とするシリンダー機構部を備え、該支持ロッドに対向して製品を密着保持するチャック部を備えて成る請求項2乃至5のいずれか記載の金型鋳造製品の振動式分離装置。
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