JP5913487B2 - 自動鋳造装置における溶湯の振動給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばアルミニウム合金等による鋳造製品を製造するダイカストマシンを使った自動鋳造成形において、溶融保持炉からラドルで汲み上げた溶湯をダイカストマシンの射出スリーブ内に供給して鋳造成形するに際し、溶湯が充分に微細化された組織となるようにした自動鋳造装置における溶湯の振動給湯装置に関する。

従来、自動鋳造装置におけるダイカストマシンは、固定ダイプレートに設けた固定金型と、可動ダイプレートに設けた可動金型とを備えることで成り、これらの固定金型と可動金型とを突合わせ、その間に供給される溶湯または溶湯を低粘性の半凝固組織状となした半凝固スラリ等によって両金型内の形状に応じた形態に成形して所定の鋳造品となす。また、固定金型側には射出スリーブが設けられ、該射出スリーブ内で、先端に射出チップを備えたプランジャが前後にスライドすることで、突合わされた両金型内に上記した溶湯または半凝固スラリ等が射出されるものとなっている。

すなわち、溶湯は、所定温度の溶融保持炉から例えば自動給湯装置で操作されるラドルによって汲み上げられ、射出スリーブの末端側上部に設けた投入口を経て当該射出スリーブ内に投入され、射出スリーブ内を前後にスライド移動するプランジャによって射出されて両金型の中に供給される。そして、互いに突合わされている固定金型、可動金型それぞれの内部形状に応じた形態に溶湯が型締めされた後、冷却されて所定の鋳造成形品が形成される。

このような鋳造成形に際し、ラドル内の溶湯が射出スリーブの投入口を経て所定の落差でもって投入されると、当該溶湯は投入口直下の射出スリーブ内底面上で冷却されて半凝固状態となる。このとき射出スリーブ内への溶湯の充填率が約１０％の場合では、射出スリーブ内底面からの溶湯堆積層が小さく当該内底面に対する接触割合が大きいため微細化組織となる核の成長が増強される可能性がある。

しかし、大型のダイカストマシンの射出スリーブでは、溶湯が約４０％以上の充填率となるから、投入当初の溶湯は射出スリーブの投入口直下の内底面上で冷やされるが、その上に溶湯が順次投入されて徐々に堆積進行すると溶湯堆積層の上側の溶湯は下側の溶湯によって充分に冷やされることがなくなり、微細化組織の成長が遅くなる。

そこで、射出スリーブ内に溶湯が順次投入されてゆく中で、投入口直下の内底面上での溶湯堆積層が大きくなるのを防止するため、投入口が斜め上側に位置するように射出スリーブ全体を約３０°程度だけ傾斜させて溶湯の堆積増加を防止できるようにすれば、最初に冷えた溶湯は先端側に流動し、その後に投入されてくる溶湯は射出スリーブの投入口直下の内底面上で冷やされつつ先端側に流動するという動作が繰り返される。これにより微細化組織の成長が良好となる。

ただ、従来の大型のダイカストマシンにおいて射出スリーブ全体を約３０°程度だけ傾斜させるのは非常に困難である。これを解決するために、射出スリーブの投入口に約３０°程度だけ傾斜させた樋状の投入シュータを設けることが本発明者自身によって検討された。すなわち、この投入シュータ全体を約３０°程度だけ傾斜させておけば、当該投入シュータにおいて連続投入され冷やされた溶湯は順次剥離されて射出スリーブ内に効率良く投入させることができるものとなる。特に、溶湯が例えばアルミニウム・シリコン・マグネシウム系のＡＣ４Ｃ等のアルミニウム合金の場合は、射出スリーブの投入口に、斜向した樋状の投入シュータを設け、この投入シュータに溶湯を所定の落差でもって落とすだけで溶湯の微細化組織の成長が可能である。

特になし

しかし、上記したような斜向した樋状の投入シュータを射出スリーブの投入口に設けてもなお前述したように射出スリーブ内への溶湯の充填率が大きい場合には、順次投入される溶湯の堆積進行を抑制することができず、溶湯は充分に冷却されない虞があった。

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、ダイカストマシンに射出スリーブを経て鋳造素材である溶湯を供給するに際し、溶融保持炉から溶湯を汲み上げるラドル、あるいは射出スリーブ、あるいはこの射出スリーブに連通する投入シュータ等を振動させることで、溶湯が充分に微細化された組織となるまで冷却されてダイカストマシン本体内に溶湯を円滑に供給することで、鋳造製品の品質を向上できるようにした自動鋳造装置における溶湯の振動給湯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に、本発明にあっては、その第一は、所定のダイカストマシンに鋳造素材である溶融状態の溶湯Ｓを溶融保持炉１から射出スリーブ５に投入することで供給するに際し、溶融保持炉１から溶湯Ｓを汲み上げ振動させる自動鋳造装置における溶湯の振動給湯装置であって、溶湯Ｓを汲み上げたラドル２を移動するラドル移動機構部１０と、溶湯Ｓの入ったラドル２を振動させるラドル振動機構部２０とを備えて成ることを特徴とする。
ラドル振動機構部２０は、溶融保持炉１の近傍に配された架台２１と、この架台２１上に配した振動部２３と、振動部２３上に設けたラドル載置テーブル２５とを備えることで構成することができ、振動部２３は、圧縮空気で駆動される加圧式スプリングダンパ構造２４によるエアーバイブレータを備えることで構成することができる。
ラドル移動機構部１０は、基台に設けられた多関節アームを有するロボットマシンにおけるチャックアーム１１に、開閉駆動される一対の挟持片から形成されたラドルチャック１２を設けることで構成することができる。
また、本発明の第二は、所定のダイカストマシンに鋳造素材である溶融状態の溶湯Ｓを溶融保持炉１から射出スリーブ５に投入することで供給するに際し、溶融保持炉１から溶湯Ｓを汲み上げ振動させる自動鋳造装置における溶湯の振動給湯装置であって、射出スリーブ５、あるいはこの射出スリーブ５に溶湯Ｓを投入案内するよう射出スリーブ５に開口形成してある投入口６に連通する投入シュータ７の少なくともいずれか一方に、溶湯Ｓを振動させる溶湯振動機構部４０を設けたことを特徴とする。
溶湯振動機構部４０は、圧縮空気で駆動される加圧式スプリングダンパ構造４１によるエアーバイブレータを備えることで構成することができる。

以上のように構成された本発明に係る自動鋳造装置における溶湯の振動給湯装置にあって、所定のダイカストマシンにおける射出スリーブ５、あるいはこれに連通して設けられる投入シュータ７を介してラドル２あるいはカップ８によって溶湯Ｓが供給されるとき、ラドル振動機構部２０、溶湯振動機構部４０によって振動される溶湯Ｓは、微細組織化され、更には適宜に冷却され、これによって得られる鋳造製品の品質を向上させる。
ラドル振動機構部２０は、溶融保持炉１からラドル２によって汲み上げたラドル２内の溶湯Ｓを振動させ、射出スリーブ５あるいは投入シュータ７に投入する以前に溶湯Ｓを微細組織化させ、射出スリーブ５からダイカストマシン本体内への溶湯Ｓの供給、更には型締め成形を円滑にさせる。
溶湯振動機構部４０は、溶融保持炉１からラドル２によって汲み上げ、更にはカップ８によって射出スリーブ５あるいは投入シュータ７に投入された溶湯Ｓを射出スリーブ５あるいは投入シュータ７内で振動させ、ダイカストマシン本体内に溶湯Ｓを供給する直前まで、溶湯Ｓを微細組織化させ、射出スリーブ５からダイカストマシン本体内への溶湯Ｓの供給、更にはダイカストマシンによる型締め成形を円滑にさせる。
また、ラドル振動機構部２０、溶湯振動機構部４０における加圧式スプリングダンパ構造２４，４１は、所定の振動数と振動幅とを溶湯Ｓに付与し、溶湯Ｓを微細組織化し、また冷却を適宜に促進させる。

本発明によれば、ダイカストマシンに射出スリーブ５を経て鋳造素材である溶湯Ｓを供給するに際し、溶融保持炉１から溶湯Ｓを汲み上げるラドル２をラドル振動機構部２０にて、あるいは射出スリーブ５、あるいはこの射出スリーブ５に連通する投入シュータ７等を溶湯振動機構部４０にて振動させることで、溶湯Ｓが充分に微細化された組織となるまで冷却することができる。そのため、ダイカストマシン本体内に微細組織化された溶湯Ｓを円滑に供給でき、流動性が増加した溶湯Ｓを鋳造素材とすることによって鋳造製品の品質を向上できる。

すなわち、これは本発明が、溶湯Ｓを汲み上げたラドル２を移動するラドル移動機構部１０と、溶湯Ｓの入ったラドル２を振動させるラドル振動機構部２０とを備えて成り、また、射出スリーブ５、あるいはこの射出スリーブ５に溶湯Ｓを投入案内するよう射出スリーブ５に開口形成してある投入口６に連通する投入シュータ７の少なくともいずれか一方に、溶湯Ｓを振動させる溶湯振動機構部４０を設けて成るからである。これにより、溶湯Ｓの微細組織化、その流動性の増大、溶湯Ｓの適宜な冷却を図ることで、鋳造製品の品質等を向上できるのである。

また、ラドル振動機構部２０は、架台２１、振動部２３、ラドル載置テーブル２５を備え、振動部２３は、加圧式スプリングダンパ構造２４によるエアーバイブレータを備えるから、ラドル２内の溶湯Ｓを振動させ、射出スリーブ５あるいは投入シュータ７に投入する以前に溶湯Ｓを微細組織化させることができ、射出スリーブ５からダイカストマシン本体内への溶湯Ｓの供給、更には型締め成形を円滑にさせることができる。

溶湯振動機構部４０は、射出スリーブ５、あるいはこの射出スリーブ５に溶湯Ｓを投入案内するよう射出スリーブ５に開口形成してある投入口６に連通する投入シュータ７の少なくともいずれか一方に設けてあるから、ラドル２によって汲み上げてカップ８に収容された溶湯Ｓが射出スリーブ５あるいは投入シュータ７に投入されたときには、射出スリーブ５あるいは投入シュータ７内で振動させて、ダイカストマシン本体内に溶湯Ｓを供給する直前まで、溶湯Ｓを微細組織化させることができ、ダイカストマシン本体内への溶湯Ｓの供給を円滑にし、更には型締め成形時の微細な形状を円滑にしかも安定的に実現させることができる。

また、ラドル振動機構部２０、溶湯振動機構部４０夫々では、加圧式スプリングダンパ構造２４，４１を備えるから、所定の振動数と振動幅とを溶湯Ｓに付与でき、溶湯Ｓを微細組織化し、また冷却を適宜に促進させることができる。

尚、上記の課題を解決するための手段、発明の効果の項それぞれ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。

本発明を実施するための一形態における概要斜視図である。 同じく他の実施の形態における概要斜視図である。 同じく自動鋳造装置による各処理手順を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の一形態を詳細に説明すると、第一の実施の形態を示す図１における符号１は、所定の鋳造製品を成形する図示を省略したダイカストマシンに供給される鋳造素材である例えばアルミニウム合金等の溶湯Ｓを溶融状態に保持する溶融保持炉である。この溶融保持炉１は、不図示のヒータが内蔵されている坩堝状の容器によって形成され、ヒータ自体には温度調整部（図示せず）が設けられ、炉内溶融温度を任意の設定温度、例えばアルミニウム合金の場合では６４０±５℃の略均一の温度に保持されるようにしてある。

また、この溶融保持炉１の近傍には、溶湯Ｓを汲み上げたバケット状のラドル２を所定位置、すなわちラドル振動機構部２０の設置位置に移動するためのラドル移動機構部１０と、溶湯Ｓの入ったラドル２を所定の振動数で所定の時間だけ振動させて冷却するためのラドル振動機構部２０とが設けられており、振動冷却後の溶湯Ｓは所定のダイカストマシンに所定量で供給されるようになっている。

ラドル移動機構部１０は、図示を省略した基台に設けられた多関節アームを有するロボットマシンにおけるチャックアーム１１に、例えばエアシリンダ等で開閉駆動される一対の挟持片から形成されたラドルチャック１２を設けて成り、ラドル２の側部に設けられているラドルアーム３をラドルチャック１２によって握持することでラドル２を支持し、チャックアーム１１あるいはラドルチャック１２によるラドル２に対する往復揺動する傾斜動によって溶融保持炉１内の溶湯Ｓを所定量で汲み上げるようになっている。また、所定量の溶湯Ｓを収容したままのラドル２をラドル振動機構部２０位置に移動させた後は、このラドル振動機構部２０の後述するラドル載置テーブル２５上でラドル２の握持を解放してラドル載置テーブル２５上に載置するようになっている。尚、ロボットマシンは、図示を省略したが、連結部分の軸関節によってアーム夫々が折曲・回転等の各作動を行うことで、手首部であるチャックアーム１１に所定の範囲内で三次元的な動きをさせるように制御できるようにしているものである。

ラドル振動機構部２０は、溶融保持炉１の近傍に配されていて、例えば前記溶融保持炉１の側部に棚状に連結形成した架台２１と、この架台２１上に配した振動部２３と、振動部２３上に設けたラドル載置テーブル２５とを備えて成る。

架台２１は、例えば周縁に設けた側壁によって囲繞する平面で例えば矩形状を呈する架台テーブル２２を有し、この架台テーブル２２内に振動部２３を設けてある。振動部２３は、適所に布設されている不図示の配管から供給される圧縮空気で駆動される例えば加圧式スプリングダンパ構造２４によるエアーバイブレータ等を備えて成り、この振動部２３上に設けてあるラドル載置テーブル２５に載置されるラドル２内の溶湯Ｓをエアーバイブレータによる強制振動によって充分に微細化された組織となすようにしている。ラドル載置テーブル２５は、ラドル移動機構部１０によって溶融保持炉１から移動されて持ち来されたラドル２を傾かせることなく安定した状態で載置させるように、例えば底部を囲繞させた状態で着脱自在に支持する支持枠２６を備えて成る。

そして、このラドル振動機構部２０によって振動が付与され、微細化された、半凝固状態となっている組織形態の溶湯Ｓは、ダイカストマシンにおける射出スリーブ５内に投入されるようになっており、この投入は、例えば前記したラドル移動機構部１０のラドルチャック１２が再びラドル２を握持し、射出スリーブ５に開口形成されている投入口６に移動させ、投入口６を経ることで行われる。尚、このラドル振動機構部２０からの射出スリーブ５へのラドル２の移動は、ラドル移動機構部１０によらずに、このラドル移動機構部１０とは別に構成された移動機構によることも可能である。

尚、溶湯Ｓを投入後で空になったラドル２は、ラドル移動機構部１０等によって溶融保持炉１の汲み出し口に移動されることで再度、溶湯Ｓを汲み上げるようにしている。ただ、溶湯Ｓの汲み上げ作動を１個のラドル２によって連続して繰り返すように使用せずに、複数のラドル２が用意されることで空になったラドル２は清掃、離型剤等の塗布その他の次動作の準備等のために一時的にでもその準備装置（不図示）に送られ、待機されるようにすることもできる。

また、第二の実施の形態を示す図２において、溶融保持炉１内からラドル２によって汲み上げられた溶湯Ｓは、溶融保持炉１の近傍に配置されているラドル保持機構部３０にラドル２と共に一時的に保持され、その後、溶湯Ｓが投入される射出スリーブ５、あるいはこの射出スリーブ５に溶湯Ｓを投入案内するよう射出スリーブ５に連通して配置される投入シュータ７の少なくともいずれか一方に設けた溶湯振動機構部４０によって振動されるようにしたものである。

すなわち、射出スリーブ５に開口形成されている投入口６に例えば先端出口を連通させる例えば樋状の投入シュータ７を、射出スリーブ５の円筒軸方向に対して例えば約３０°で傾斜した角度にして射出スリーブ５の上方に配置形成し、この投入シュータ７の上部開口を経て溶湯Ｓが投入されるようにしてあって、射出スリーブ５自体に、あるいは投入シュータ７自体に溶湯振動機構部４０を設けて成る。尚、投入シュータ７の先端開口部は円筒軸方向に対して約３０°で傾斜した角度に切断されていて、射出スリーブ５周面に開口形成した投入口６の開口法線方向に対して６０°の斜向角度となって連通されるように設定されている。

また、ラドル保持機構部３０は適当な基台上に設けられていて、図示のように例えば周縁に設けた側壁によって囲繞する平面で例えばほぼ矩形状を呈するベース盤３１内に、支持脚によって支持された枠状の支持部３２を備えて成り、この支持部３２によってラドル２が載置支持されるようにしてある。

尚、射出スリーブ５、投入シュータ７に設けられる溶湯振動機構部４０は、第一の形態におけるラドル振動機構部２０と同様に、例えば適所に布設されている不図示の配管から供給される圧縮空気で駆動される例えば加圧式スプリングダンパ構造４１によるエアーバイブレータ等を備えて成るため、その詳細な説明は省略される。

ラドル保持機構部３０によって一時的に保持されるラドル２自体は、このラドル保持機構部３０に設けたラドル振動機構部（不図示）によって振動が付与されるようにしてもよいのは勿論である。また、図示にあるように、ラドル２内に収容された溶湯Ｓは、例えばエアシリンダ等で開閉駆動される一対の挟持片から形成されたカップチャック５１を先端に有するカップ把持機構部５０によって把持されたカップ８内に収容され、カップ把持機構部５０による移動によって射出スリーブ５の投入口６を経て（図２において示される符号ａ位置参照）、あるいは投入シュータ７（図２において示される符号ｂ位置参照）及び投入口６を経て射出スリーブ５内に投入されるようになっている。

また、溶湯Ｓを収容するカップ８は複数にして用意されるのであり、収容した溶湯Ｓを射出スリーブ５あるいは投入シュータ７に投入後で空になったカップ８は清掃、離型剤等の塗布その他の次動作の準備等のために一時的にでもその準備装置（不図示）に送られ、待機されるようにすることもできる。

尚、第一あるいは第二の実施の形態において、溶融保持炉１から汲み上げた溶湯Ｓを一時的にでも収容保持するラドル２を振動させず、このラドル２自体で射出スリーブ５内に投入口６を経て溶湯Ｓを投入することも可能であり、この場合、射出スリーブ５には溶湯振動機構部４０が設けられる。要は、いずれにあっても、溶融保持炉１から汲み上げた溶湯Ｓが射出スリーブ５に投入されるに際し、ラドル２、射出スリーブ５、更には投入シュータ７等において溶湯Ｓに所定の振動を付与するようになっていればよく、それがラドル振動機構部２０、溶湯振動機構部４０であっても、これらの具体的構成は第一、第二の実施の形態に示された構成に限定されるものではない。

次に、以上のように構成された第一の実施の形態についての処理手順の一例について、第二の実施の形態についてのものと共に図３に示すフローチャートに基づき詳細に説明する。なお、溶融保持炉１には例えば上記したＡＣ４Ｃ等、その他のアルミニウム合金等を溶解して所定温度、例えば６４０℃の溶湯Ｓとなって保持されている。

先ず、ステップＳ１で、ラドル移動機構部１０を作動させてラドル２によって溶融保持炉１の溶湯Ｓの汲み上げを行う。このとき不図示の制御装置からの指令で計量、例えば４０ｇ程度で、場合によってはそれ以上の任意の大量にして計量された溶湯Ｓがラドル２によって汲み上げられる。

ステップＳ２で、同じくラドル移動機構部１０によりラドル２をラドル振動機構部２０の振動部２３に載せる。そして、ラドル振動機構部２０を作動させ、エアーバイブレータによる強制振動でラドル２を振動させる。

ステップＳ３で、上記ステップＳ２における強制振動によって、ラドル２内の溶湯Ｓは冷却しつつ充分に微細化された組織となすようにしてあり、ラドル２の内壁面から剥離可能な状態にされる。

ステップＳ４で、ラドル移動機構部１０でラドル振動機構部２０の振動部２３からラドル２を取出し、ダイカストマシンの射出スリーブ５における投入口６にラドル２が移動され、あるいはカップ把持機構部５０によって溶湯Ｓが収容されたカップ８が投入シュータ７側あるいは射出スリーブ５の投入口６まで移動される。

ステップＳ５で、投入シュータ７に溶湯Ｓを投入させる場合には、ラドル振動機構部２０を作動させて投入シュータ７を振動させ、カップ把持機構部５０によって移動させたカップ８内の溶湯Ｓを投入シュータ７内に投入させることで、投入シュータ７、投入口６を経て射出スリーブ５内に溶湯Ｓを供給し、あるいはラドル移動機構部１０によって移動させたラドル２内の溶湯Ｓを射出スリーブ５内に投入させることで溶湯Ｓを供給する。

ステップＳ６で、ダイカストマシンによる鋳造成形が実行される。すなわち、ダイカストマシンにおける固定金型と可動金型とが合わさることで両金型内の形状に応じた形態に溶湯Ｓが成形され、これによって所定の鋳造成形品が形成される。このとき射出スリーブ５内をプランジャ９がスライド移動することで、互いに突合わされている固定金型、可動金型それぞれの内部形状に応じた形態に溶湯Ｓが型締め成形される。

ステップＳ７で、上記ステップＳ６にて型締め成形後の鋳造成形品を所定のロボットアームによる取出アーム（不図示）によって取出して製品コンベア位置まで移送し、鋳造成形品は製品コンベアによって所定の保管収納場所まで搬送される。

Ｓ…溶湯
１…溶融保持炉 ２…ラドル
３…ラドルアーム ５…射出スリーブ
６…投入口 ７…投入シュータ
８…カップ
１０…ラドル移動機構部 １１…チャックアーム
１２…ラドルチャック
２０…ラドル振動機構部 ２１…架台
２２…架台テーブル ２３…振動部
２４…スプリングダンパ構造 ２５…ラドル載置テーブル
２６…支持枠
３０…ラドル保持機構部 ３１…ベース盤
３２…支持部
４０…溶湯振動機構部 ４１…スプリングダンパ構造
５０…カップ把持機構部 ５１…カップチャック

Claims (3)

1. 所定のダイカストマシンに鋳造素材である溶融状態の溶湯を溶融保持炉から射出スリーブに投入することで供給するに際し、溶融保持炉から溶湯を汲み上げ振動させる自動鋳造装置における溶湯の振動給湯装置であって、溶湯を汲み上げたラドルを移動するラドル移動機構部と、溶湯の入ったラドルを振動させるラドル振動機構部とを備えて成り、ラドル振動機構部は、溶融保持炉の近傍に配された架台と、この架台上に配されていて、圧縮空気で駆動される加圧式スプリングダンパ構造によるエアーバイブレータを備えた振動部と、振動部上に設けたラドル載置テーブルとを備えて成ることを特徴とする自動鋳造装置における溶湯の振動給湯装置。
2. 前記ラドル移動機構部は、基台に設けられた多関節アームを有するロボットマシンにおけるチャックアームに、開閉駆動される一対の挟持片から形成されたラドルチャックを設けて成る請求項１に記載の自動鋳造装置における溶湯の振動給湯装置。
3. 所定のダイカストマシンに鋳造素材である溶融状態の溶湯を溶融保持炉から射出スリーブに投入することで供給するに際し、溶融保持炉から溶湯を汲み上げ振動させる自動鋳造装置における溶湯の振動給湯装置であって、射出スリーブ、あるいはこの射出スリーブに溶湯を投入案内するよう射出スリーブに開口形成してある投入口に連通する投入シュータの少なくともいずれか一方に、溶湯を振動させる溶湯振動機構部を設け、この溶湯振動機構部は、圧縮空気で駆動される加圧式スプリングダンパ構造によるエアーバイブレータを備えたことを特徴とする自動鋳造装置における溶湯の振動給湯装置。

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