JP2015027684A - ダイカスト鋳造品の後処理方法及びダイカスト鋳造設備 - Google Patents

Abstract

【課題】設備コストの高騰を招くことなく、ダイカスト鋳造品の後処理のサイクルタイムを短縮する。
【解決手段】ダイカスト鋳造機２からロボットアーム１で鋳造品Ｗを取り出すステップと、ロボットアーム１で、冷却水槽１０に設けられたワークセット部２０に鋳造品Ｗをセットするステップと、ロボットアーム１で他工程を行っている間に、回転駆動部３０でワークセット部２０を駆動することにより、鋳造品Ｗの冷却水槽１０への浸漬、冷却水槽１０からの取り出し、及び、上下反転による水切りを行うステップと、ロボットアーム１でワークセット部２０から鋳造品Ｗを受け取るステップと、ロボットアーム１で保持された鋳造品Ｗの不要部分を除去するステップと、ロボットアーム１で鋳造品Ｗをコンベア６に払い出すステップとを順に経て行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、ダイカスト鋳造品の後処理方法及びダイカスト鋳造設備に関する。

ダイカスト鋳造機から取り出した鋳造品は、冷却された後、不要部分が除去され、コンベアに払い出される。このような鋳造品の冷却や不要部分の除去等の後処理は、ロボットアームを用いて行われることが多い（例えば特許文献１参照）。具体的には、ロボットアームの周りを囲むように、ダイカスト鋳造機、冷却水槽、不要部除去装置、コンベア等が配置され、ロボットアームで鋳造品を順に移動させて後処理が行われる。

例えばエンジンのシリンダブロックは、ダイカスト鋳造機で鋳造された後、以下のような手順で後処理が施される（図５参照）。
（１）ロボットアームで、鋳造機からシリンダブロックを取り出す。
（２）ロボットアームで、シリンダブロックを冷却水槽に浸漬する。
（３）シリンダブロックを冷却している間に、ロボットアームで他工程を行う（鋳造機への潤滑剤の塗布やシリンダライナーのセット等）。
（４）ロボットアームで、シリンダブロックを冷却水槽から取り出す。
（５）ロボットアームで、シリンダブロックを上下反転させて水切りを行う。
（６）ロボットアームで保持したシリンダブロックの不要部分を切断除去する。
（７）ロボットアームで、シリンダブロックをコンベアに払い出す。

特開２００１−３４７３６２号公報

シリンダブロック等のダイカスト鋳造品は、生産性のさらなる向上が求められており、これに伴って鋳造後の後処理のサイクルタイムの短縮が求められている。しかし、上記の（１）〜（７）の工程は、全てロボットアームの動作の速度に依存しており、各工程の時間を短縮することは難しい。例えば、ロボットアームを複数台設置すれば、鋳造品の後処理のサイクルタイムを短縮することはできるが、この場合、設備コストが大幅に高くなってしまう。

本発明が解決しようとする課題は、設備コストの高騰を招くことなく、ダイカスト鋳造品の後処理のサイクルタイムを短縮することにある。

上記の後処理工程では、工程（２）で鋳造品が冷却水槽に浸漬されてから、工程（４）で鋳造品が冷却水槽から取り出されるまでの間、鋳造品の冷却が行われている。鋳造品の冷却は、後工程での作業者による鋳造品の取り扱い性を向上させること、及び、鋳造品の硬度を高めること（焼き入れのような効果）を主な目的としている。これらの目的を達成可能な範囲で鋳造品の冷却時間を短くすれば、サイクルタイムを短縮できるとも思われる。しかし、上記の後処理方法では、鋳造品の冷却時間を利用して、ロボットアームにより、鋳造機への潤滑剤の塗布やシリンダライナーのセット等の他工程が行われる｛上記工程（３）｝。従って、ロボットアームによる他工程が終了するまでは、鋳造品を冷却水槽から取り出すことはできないため、冷却時間の短縮によるサイクルタイムの短縮はできない。

本発明は、上記の点に着目してなされたものであり、具体的には、ダイカスト鋳造機で鋳造した鋳造品の後処理を行うための方法であって、ロボットアームで、ダイカスト鋳造機から鋳造品を取り出すステップと、前記ロボットアームで、冷却水槽を有する冷却装置に前記鋳造品をセットするステップと、前記ロボットアームで他工程を行っている間に、前記冷却装置に設けられた駆動手段を駆動することにより、前記鋳造品の前記冷却水槽への浸漬、前記冷却水槽からの取り出し、及び、上下反転による水切りを行うステップと、前記ロボットアームで前記冷却装置から前記鋳造品を受け取るステップと、前記ロボットアームで保持された前記鋳造品の不要部分を除去するステップと、前記ロボットアームで前記鋳造品を搬送手段に払い出すステップとを順に経て行うものである。

また、本発明は、ダイカスト鋳造機と、冷却装置と、不要部除去装置と、搬送手段と、ロボットアームとを備え、前記ロボットアームにより、前記ダイカスト鋳造機から取り出した鋳造品を、前記冷却装置、前記不要部除去装置、及び前記搬送手段に移動可能であるダイカスト鋳造設備であって、前記冷却装置が、冷却水槽と、ワークセット部と、前記ワークセット部を駆動する駆動手段とを備え、前記駆動手段が、前記ワークセット部にセットした前記鋳造品の前記冷却水槽への浸漬、前記冷却水槽からの取り出し、及び、上下反転による水切りを行うものである。

尚、「鋳造品を上下反転させる」とは、上方（斜め上方を含む）を向いていた面が下方（斜め下方を含む）を向くように鋳造品を自転させることを言い、必ずしも鋳造品を１８０°自転させる場合に限られない。

上記のように、本発明では、冷却装置に駆動手段を設けた。これにより、ロボットアームで他工程を行っている間に、駆動手段により鋳造品を駆動することで、鋳造品の冷却水槽への浸漬、冷却水槽からの取り出し、及び、上下反転による水切りを行うことができる。従って、ロボットアームが他工程を終えて冷却装置から鋳造品を受け取るときには、既に鋳造品の冷却水槽からの取り出し及び水切りが完了しているため、ロボットアームでこれらの工程を行う時間を省略でき、その分サイクルタイムを短縮することができる。

ダイカスト鋳造設備を模式的に示す平面図である。 上記ダイカスト鋳造設備の冷却装置の断面図である。 図２の冷却装置をＩＩＩ方向から見た断面図である。 本発明の実施形態に係るダイカスト鋳造品の後処理工程の手順を示す図である。 従来のダイカスト鋳造品の後処理工程の手順を示す図である。

図１に示す鋳造設備は、ロボットアーム１の周りを囲むようにして、ダイカスト鋳造機２、不要部除去装置３、冷却装置４、シリンダライナー置き場５、及び搬送手段としてのコンベア６が配置されている。

ロボットアーム１は、鋳造品Ｗを保持する保持部（図示省略）を有し、保持部で保持した鋳造品Ｗを、任意の３次元位置に、任意の姿勢（角度）で配置することができる。尚、図１には、ロボットアーム１の保持部の可動範囲を鎖線で示す。

ダイカスト鋳造機２は、溶湯で鋳造品Ｗをダイカスト鋳造するものであり、本実施形態では、鋳造品Ｗがシリンダブロックである場合を示す。具体的には、ダイカスト鋳造機２のキャビティ内の所定位置にシリンダライナー（図示省略）を配置した状態で、アルミ溶湯をキャビティに射出してシリンダライナーをアルミで鋳包むことにより、シリンダブロックが形成される。

不要部除去装置３は、鋳造後の鋳造品Ｗに設けられる不要部分（ゲートやランナ内のアルミ溶湯が固化したもの）を、製品部分から切断除去するものである。不要部除去装置３による不要部分の切断除去は、ロボットアーム１の保持部で鋳造品Ｗを保持した状態で行われる。

冷却装置４は、図２及び図３に示すように、内部に冷却水を貯留する冷却水槽１０と、鋳造品Ｗがセットされるワークセット部２０と、ワークセット部２０を駆動する駆動手段としての回転駆動部３０とを備える。

ワークセット部２０は、鋳造品Ｗが載置されるセット台２１と、セット台２１から上方に突出した位置決めピン２２と、ワークセット部２０に鋳造品Ｗを保持する係止部２３とを備える。位置決めピン２２は、例えば鋳造品Ｗとしてのシリンダブロックのシリンダボア（シリンダライナーの内周面）に対応する位置に設けられる。図示例では、３気筒エンジンの両端のシリンダボアに対応する２箇所に位置決めピン２２が設けられる。位置決めピン２２がシリンダブロック（鋳造品Ｗ）のシリンダライナーの内周面に嵌合することで、シリンダブロックがワークセット部２０に対して位置決めされる。

係止部２３は、鋳造品Ｗを上下反転させたときにワークセット部２０から脱落しないように保持するものである。本実施形態では、係止部２３が、ワークセット部２０にセットした鋳造品Ｗの上面より少し上方に設けられ、鋳造品Ｗに上方から係合可能な位置に設けられる。係止部２３は、図示しない駆動部（エアシリンダ等）により駆動され、鋳造品Ｗに上方から係合可能な係止位置（図３の実線参照）と、鋳造品Ｗの上方から退避した退避位置（図３の点線参照）との間で移動可能とされる。

回転駆動部３０は、任意の角度で停止可能であり、例えばモータ、特にサーボモータで構成される。回転駆動部３０の回転軸３１は、冷却水槽１０の水面よりも上方に設けられ、図示例では、冷却水槽１０の上部に回転駆動部３０が設けられる。回転駆動部３０の回転軸３１とワークセット部２０のセット台２１とは、連結部４０を介して連結される。回転駆動部３０を駆動すると、ワークセット部２０が回転軸３１を中心に円弧軌跡上を移動する。回転駆動部３０の回転角を図示しない制御部で制御することで、ワークセット部２０が浸漬位置Ａ１、ワークセット位置Ａ２、及び反転位置Ａ３で停止可能とされる（図２参照）。

以下、上記の鋳造設備において、鋳造機２で鋳造した鋳造品Ｗに後処理を施す手順を説明する。本実施形態では、図４に示すロボットアーム１の動作（上段）及び冷却装置３の動作（下段）に沿って説明する。

まず、鋳造機２で鋳造品Ｗを鋳造した後、ロボットアーム１で鋳造機２から鋳造品Ｗを取り出し、冷却装置４のワークセット部２０にセットする。このとき、ワークセット部２０は、ワークセット位置Ａ２に配置され（図２参照）、且つ、係止部２３は退避位置に配されている（図３の点線参照）。ワークセット位置Ａ２に配置されたワークセット部２０の位置決めピン２２は、セット板２１から斜め上方に向けて突出している。この位置決めピン２２に鋳造品Ｗの穴（ライナーの内周面）を嵌合させた後、係止部２３を突出させて係止位置（図３の実線参照）に配置する。この係止部２３により、セット板２１から離れる方向（位置決めピン２２との嵌合が解除される方向）の鋳造品Ｗの移動が規制される。上記のように、水面よりも上方に配された位置決めピン２２に鋳造品Ｗを嵌合させることにより、ロボットアーム１を水で濡らすことなく鋳造品Ｗをワークセット部２０にセットできるため、ロボットアーム１の早期の劣化を防止できる。

ロボットアーム１は、ワークセット部２０に鋳造品Ｗを受け渡した後、他工程を行う。本実施形態では、ライナー置き場５から次の鋳造品のためのライナーを受け取り、このライナーを、鋳造機２のキャビティ内の所定位置にセットする。

こうしてロボットアーム１が他工程を行っている間に、冷却装置４で鋳造品Ｗの冷却が行われる。具体的には、回転駆動部３０を一方（図２の反時計回り方向）に回転駆動して、ワークセット部２０を浸漬位置Ａ１に配置し、鋳造品Ｗを冷却水に浸漬する。そして、所定時間経過後、回転駆動部３０を他方（図２の時計回り方向）に回転駆動して、ワークセット部２０を反転位置Ａ３に配置する。反転位置Ａ３は、ワークセット位置Ａ２よりもさらに回転駆動部３０を他方に回転させた位置である。反転位置Ａ３では、鋳造品Ｗが、係止部２３と係合することで、ワークセット部２０から脱落することなく保持される。

浸漬位置Ａ１から反転位置Ａ３までワークセット部２０を移動させることにより、鋳造品Ｗが冷却水槽１０の水面より上方に配されると共に、鋳造品Ｗが自転により上下反転する。すなわち、鋳造品Ｗが冷却水槽１０の水面よりも上方に露出した直後（ワークセット位置Ａ２付近）では、鋳造品Ｗの上面（位置決めピン２２が挿入される側と反対側の面）が斜め上方を向いているため、下面の凹部に溜まった水が落下する。そして、鋳造品Ｗが反転位置Ａ３に配された状態では、鋳造品Ｗの上面が斜め下方を向くため、上面の凹部に溜まった水が落下する。以上により、鋳造品Ｗの表面の凹部に溜まった水が落下し、鋳造品Ｗの水切りが行われる。このように、上記の冷却装置３によれば、鋳造品Ｗの冷却水槽１０への浸漬、鋳造品Ｗの冷却水槽１０からの取り出し、及び、鋳造品Ｗの上下反転による水切りを、一つの駆動手段（回転駆動部３０）で行うことができる。特に、図示例のように、冷却水槽１０の上方で鋳造品Ｗを回転させることで、鋳造品Ｗから落下した水を冷却水槽１０に戻すことができ、冷却水の再利用及び周囲の水濡れの防止を図ることができる。

鋳造品Ｗの水切りが完了したら、回転駆動部３０を一方に回転駆動して、ワークセット部２０及び鋳造品Ｗをワークセット位置Ａ２に配置すると共に、係止部２３を後退させる。そして、他工程を終えたロボットアーム１が、ワークセット部２０の鋳造品Ｗを受け取る。このとき、ロボットアーム１が受け取った鋳造品Ｗは、冷却及び水切りが完了しているため、ロボットアーム１により、冷却水槽１０からの鋳造品Ｗの取り出しや、鋳造品Ｗの反転水切り等の工程を行う必要はない。これにより、図４に示す本実施形態のロボットアームの工程は、図５に示す従来のロボットアームの工程と比べて、少なくとも反転水切り工程を省略することができるため、その分のサイクルタイムを短縮することが可能となる。

その後、ロボットアーム１で鋳造品Ｗを不要部除去装置３に搬入し、ロボットアーム１で保持した状態のまま、鋳造品Ｗの不要部分を切断除去する。こうして不要部分が除去された鋳造品Ｗがロボットアーム１でコンベア６に払い出され、次工程に搬送される。

１ ロボットアーム
２ ダイカスト鋳造機
３ 不要部除去装置
４ 冷却装置
５ ライナー置き場
６ コンベア（搬送手段）
１０ 冷却水槽
２０ ワークセット部
３０ 回転駆動部（駆動手段）
４０ 連結部
Ａ１ 浸漬位置
Ａ２ ワークセット位置
Ａ３ 反転位置
Ｗ 鋳造品

Claims (2)

1. ダイカスト鋳造機で鋳造した鋳造品の後処理を行うための方法であって、
   ロボットアームで、ダイカスト鋳造機から鋳造品を取り出すステップと、前記ロボットアームで、冷却水槽を有する冷却装置に前記鋳造品をセットするステップと、前記ロボットアームで他工程を行っている間に、前記冷却装置に設けられた駆動手段を駆動することにより、前記鋳造品の前記冷却水槽への浸漬、前記冷却水槽からの取り出し、及び、上下反転による水切りを行うステップと、前記ロボットアームで前記冷却装置から前記鋳造品を受け取るステップと、前記ロボットアームで保持された前記鋳造品の不要部分を除去するステップと、前記ロボットアームで前記鋳造品を搬送手段に払い出すステップとを順に経て行うダイカスト鋳造品の後処理方法。
2. ダイカスト鋳造機と、冷却装置と、不要部除去装置と、搬送手段と、ロボットアームとを備え、前記ロボットアームにより、前記ダイカスト鋳造機から取り出した鋳造品を、前記冷却装置、前記不要部除去装置、及び前記搬送手段に移動可能であるダイカスト鋳造設備であって、
   前記冷却装置が、冷却水槽と、ワークセット部と、前記ワークセット部を駆動する駆動手段とを備え、前記駆動手段が、前記ワークセット部にセットした前記鋳造品の前記冷却水槽への浸漬、前記冷却水槽からの取り出し、及び、上下反転による水切りを行うものであるダイカスト鋳造設備。

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