JP5919360B1

JP5919360B1 - 自動鋳造装置における半凝固スラリ投入機構

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Publication number: JP5919360B1
Application number: JP2014233193A
Authority: JP
Inventors: 池田　孝史; 孝史池田
Original assignee: 有限会社ティミス
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2034-11-18
Also published as: JP2016097405A

Abstract

【課題】射出スリーブの強度を損なわない程度の大きさの投入口を通じて、半凝固スラリを射出スリーブ内に確実に投入できるようにする。【解決手段】射出スリーブ１２内でのプランジャ１７のスライド移動で、互いに突合わす固定金型、可動金型それぞれの内部形状に応じた形態に半凝固スラリＦを型締め成形するダイカストマシンと、該ダイカストマシンの固定金型側に配置した射出スリーブ１２内に、例えばカップ５内の半凝固スラリＦを投入する移動機構部とを備え、移動機構部によって射出スリーブ１２内に投入する半凝固スラリＦを、当該射出スリーブ１２の投入口１２Ａに対して斜向状となって連通配置した投入シュータ３１を通して当該射出スリーブ１２内に供給できるようにする。投入シュータ３１は、射出スリーブ１２の投入口１２Ａから上方側へ退避可能となるよう跳ね上げ退避機構部３２を備える。【選択図】図３

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、例えば電磁撹拌装置によって低粘性半凝固組織状と成した半凝固スラリをダイカストマシンの射出スリーブ内にスムーズに投入できるようにした自動鋳造装置における半凝固スラリ投入機構に関する。

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。

上記した射出スリーブの例えば射出方向の末端側上部には、上記した溶湯または半凝固スラリ等を投入するための投入口が開口形成されている。上記した半凝固スラリの場合は、例えばロボットアームのチャック部によって、当該半凝固スラリを直接把持したり、あるいは半凝固スラリを収容したカップを把持したりして上記投入口位置まで移動させ、当該投入口を経て射出スリーブ内に半凝固スラリを投入供給するようになっている。

特になし

しかしながら、従来においては、射出スリーブ自体の強度が脆弱とならないようにするために、射出スリーブに開口形成してある投入口の開口径は必要以上には大きくせず、円柱状である半凝固スラリの直径に略対応させてはいても、当該半凝固スラリの長さサイズに対応していなかった。そのため、上記投入口を経て半凝固スラリが投入されるに際し、当該半凝固スラリが開口を経て射出スリーブに沿って投入される場合はともかく、射出スリーブに沿わずに投入されることで投入口において横転されずに起立した状態となって係止されてしまうことがあった。そうすると、突き合わされた固定金型、可動金型相互間への供給が不可能となり、ダイカストマシンによる鋳造自動化が困難なものとなる。

特に、射出スリーブの内空間サイズに対応すべく半凝固スラリの長さが半凝固スラリの直径の約３倍に設定されている場合、このような半凝固スラリを射出スリーブ内に確実に投入するには半凝固スラリの長さサイズに応じて投入口の開口径を大きくする必要がある。特に、射出スリーブの内空間サイズに対応すべく半凝固スラリの長さは半凝固スラリの直径の約３倍に設定されることになる。このように長い半凝固スラリに対応して投入口の開口径を大きく形成してしまうと、射出スリーブ自体の強度が脆弱なものになってしまうという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、射出スリーブの強度を損なわない程度の大きさの投入口を通じて、半凝固スラリをダイカストマシンの射出スリーブ内に投入シュータを通じて確実に投入させることができ、また半凝固スラリに代えて溶湯を供給する場合にはこの投入シュータを退避させて邪魔にならないようにした自動鋳造装置における半凝固スラリ投入機構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、射出スリーブ１２内をプランジャ１７がスライド移動することで供給される半凝固スラリＦを、互いに突合わされる固定金型１５、可動金型１４それぞれの内部形状に応じた形態に型締め成形するダイカストマシン１１と、該ダイカストマシン１１の固定金型１５側に配置されている射出スリーブ１２内に、半凝固スラリＦを投入させる移動機構部８とを備えた自動鋳造装置における半凝固スラリ投入機構であって、前記移動機構部８によって射出スリーブ１２内に投入される半凝固スラリＦは、当該射出スリーブ１２の投入口１２Ａに対して斜向状となって連通配置された円筒状の投入シュータ３１を通して当該射出スリーブ１２内に供給されるようにしてあって、投入シュータ３１は、射出スリーブ１２上方に配した不動の支点３３の廻りに起伏方向に揺動自在と成したＬ字状のフラップ３４を備えた跳ね上げ退避機構部３２における当該フラップ３４のＬ字一端側外面に傾斜状に支持されていると共に、射出スリーブ１２の投入口１２Ａから上方側へ退避可能となるようにしてあり，また、投入シュータ３１の先端開口部は円筒軸方向に対して約３０°で傾いた角度に切断されていて、射出スリーブ１２周面の投入口１２Ａ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してあることを特徴とする。

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半凝固スラリ投入機構にあって、投入シュータ３１は、射出スリーブ１２の投入口１２Ａに対して斜め方向から滑るようにして半凝固スラリＦを投入口１２Ａを経てガイド投入させ、射出スリーブ１２内に半凝固スラリＦを供給させる。
また、跳ね上げ退避機構部３２は、投入シュータ３１を使用しない場合、例えば半凝固スラリＦを使用せずにラドル４から溶湯Ｓを投入口１２Ａに直接落下させて投入する場合等には、投入シュータ３１を投入口１２Ａに対する斜向配置状態から上方側に跳ね上げ退避させる。

本発明によれば、長い半凝固スラリＦに対応して投入口１２Ａの開口径を大きく形成しなくても、半凝固スラリＦをダイカストマシン１１の射出スリーブ１２内に確実に投入させることができ、しかも、投入口１２Ａを必要以上に大きくしなくて良いから、射出スリーブ１２の強度を損なわないものとすることができる。

すなわち、これは本発明に係る自動鋳造装置の半凝固スラリ投入機構が、移動機構部８によって射出スリーブ１２内に投入される半凝固スラリＦを、射出スリーブ１２の投入口１２Ａに対して斜向状となって連通配置された投入シュータ３１を通して当該射出スリーブ１２内に供給させるので、射出スリーブ１２の強度を損なわない程度の大きさの投入口１２Ａで、半凝固スラリＦを射出スリーブ１２内にスムーズ且つ確実に供給することができる。特に、固形の半凝固スラリＦを投入する場合、上記斜向状となった投入シュータ３１は、射出スリーブ１２における投入口１２Ａが比較的に大きな半凝固スラリＦに比し小さくても斜めから投入することで、それがスムーズになる。

また、投入シュータ３１は、射出スリーブ１２の投入口１２Ａから上方側へ退避可能となるよう跳ね上げ退避機構部３２を備えたので、投入シュータ３１を使用しない場合、例えば半凝固スラリＦを使用せずにラドル４から溶湯Ｓを投入口１２Ａに直接落下させて投入する場合等には、投入シュータ３１を斜向配置状態から上方側に跳ね上げ退避させておくことで、投入シュータ３１によって邪魔されずに溶湯を供給することができる。

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自動鋳造装置の全体構成を示す斜視図である。同じく投入シュータの跳ね上げ退避機構部示す斜視図である。同じく半凝固スラリが投入されるときの投入シュータの斜視図である。同じく半凝固スラリが投入されるときの要部断面図である。同じく自動鋳造装置の動作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、図において示される符号１は、ダイカスト製品を鋳造成形する自動鋳造装置を構成する溶融保持炉であり、図１に示すように、ヒータＨが巻装された樽型坩堝状の容器によって形成され、例えばアルミニウム合金等を溶融して所定温度の溶湯Ｓとなすよう保持可能とする温度調整部２を備えている。温度調整部２は、溶融保持炉１内の例えばアルミニウム合金等を溶融した溶湯Ｓを例えば６４０±５℃の略均一の温度に保持する。また、溶融保持炉１の近傍には、溶湯Ｓをラドル４によって汲み上げるための自動給湯装置３が設置されている。

自動給湯装置３は、先端にラドル４が揺動可能に装着されたアーム状のラドル駆動部３Ａを備えた給湯ロボットによって構成されており、給湯ロボットの基台が溶融保持炉１の近傍に設置されている。自動給湯装置３の近傍には、半凝固スラリＦの形成用のカップ５が収容される円形竪穴状の収容部７ａと、収容部７ａ近傍のラドル内溶湯温度調整機構６とを備えた電磁撹拌装置７が設置されている。

電磁撹拌装置７は、これの上面に円形竪穴状の収容部７ａが設けられており、当該収容部７ａの内部には例えば半割楕円殻形状の耐熱性のカップ５が収容され、当該カップ５内の溶湯Ｓを電磁力によって低粘性半凝固組織状の半凝固スラリＦに成形するものである。電磁撹拌装置７の隣には、当該電磁撹拌装置７からカップ５を取出して、電磁撹拌装置７の近傍に設置したダイカストマシン１１の射出スリーブ１２内に半凝固スラリＦを供給させるための移動機構部８が設置されている。移動機構部８の隣には、空のカップ５に清掃スプレー等を塗布し、次動作のためにカップ５を準備するカップ準備装置４１、鋳造完成品を搬送するための製品コンベア５１等が設置されている。

カップ５の給湯位置において、自動給湯装置３に設けられたラドル４を使って溶融保持炉１から汲み上げられた溶湯Ｓが当該カップ５に給湯されるようになっている。電磁撹拌装置７は例えば回転方向移動磁界、軸方向移動磁界を永久磁石の回転等によって溶湯Ｓを非接触で且つその全体に亘って均一でしかも強力に撹拌するものであり、磁界発生コイルの通電時間、磁界の周波数、投入する電力等によって液相と固相との比率を自由に変更でき、例えば溶湯Ｓをナノサイズ球状結晶による断片化された低粘性の半凝固組織にすることが可能となる。

ダイカストマシン１１は、例えばアルミニウム合金等の溶融可能な合金を上記電磁撹拌装置７によって電磁撹拌して半凝固スラリＦとなって成形された後の、当該半凝固スラリＦによって所定の鋳造製品に成形するものである。すなわち、ダイカストマシン１１は、図１に示すように、固定ダイプレート１６に設けた固定金型１５と、可動ダイプレート１３に設けた可動金型１４とを備えている。固定金型１５には、固定ダイプレート１６の後端面側から当該固定金型１５の前端面に至るまで射出スリーブ１２が貫設され、当該射出スリーブ１２内部で、先端に射出チップを有するプランジャ１７がスライド移動可能となるようにしてある。

また、可動金型１４は、不図示の駆動手段によって可動ダイプレート１３と共に固定金型１５の突合面に当接される位置まで移動できるようにしてある。可動金型１４の突合面側には、型締め成形のための突起状の押込用金型が突設されており、両金型１４，１５が互いに突合わされた際には、この突起状の押込用金型１４Ａが固定金型１５の突合面における射出スリーブ１２先端口側に嵌合されるようにしてある。これら固定金型１５と可動金型１４とが合わさった後に、射出スリーブ１２内で、先端に射出チップを備えたプランジャ１７が前後にスライドすることで、半凝固スラリＦを両金型１４，１５内に射出し、冷却されることで当該両金型１４，１５の内形状に応じた形態の鋳造完成品が形成されるようにしてある。

上記した移動機構部８は、可動金型１４と突合う固定金型１５の突合面側における射出スリーブ１２先端口側に備えた投入・取出用ロボット２１を使用している。すなわち、この投入・取出用ロボット２１は、ロボットアーム２２の先端にエアシリンダで開閉駆動される一対の挟持片から構成されたチャック部２３が取付けられている。鋳造時には、半凝固スラリＦが収容された前記カップ５をチャック部２３によって把持し、上記した射出スリーブ１２に開口形成してある投入口１２Ａを経てカップ５内の半凝固スラリＦを当該射出スリーブ１２内に投入するのであり、投入後の金型１４，１５相互による成形中では一旦退避する。そして成形後で固定金型１５から可動金型１４が引き離されると、半凝固スラリＦにより成形された所定の鋳造完成品の取出し位置にロボットアーム２２の先端を進入させ、押込用金型内側からチャック部２３によって把持し、製品コンベア５１に移載するものとなっている。

移動機構部８の具体的な例としては、複数軸関節構造のロボットアーム２２を供えた投入・取出用ロボット２１を使用している。すなわち、この投入・取出用ロボット２１は、ロボットアーム２２の先端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構成されたチャック部２３が設けられ、当該チャック部２３によって前記カップ５を把持しつつ投入口１２Ａ側まで移動可能となるようにしてある。尚、投入・取出用ロボットは、複数軸関節構造のもので、設置面に据付けるベース上に、複数のアームを順次に連結すると共に、その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、手首部を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ものである。

図２乃至図４に示すように、射出スリーブ１２の投入口１２Ａ側にはその開口に直上から斜向状に当接するよう円筒状の投入シュータ３１が設けられており、チャック部２３によって把持されているカップ５内の半凝固スラリＦ、あるいはチャック部２３で直接に把持された半凝固スラリＦはこの斜向状の投入シュータ３１を通し、投入口１２Ａを経て射出スリーブ１２内に供給されるものとしてある。このとき、投入シュータ３１の先端開口部は円筒軸方向に対して約３０°だけ傾いた角度に切断されており、こうすることで射出スリーブ１２周面の投入口１２Ａ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、この投入シュータ３１自体は、跳ね上げ退避機構部３２によって射出スリーブ１２の投入口１２Ａから上方側に跳ね上げて退避できるようになっている。すなわち、跳ね上げ退避機構部３２としては、射出スリーブ１２上方に配した不動の、例えば固定ダイプレート１６裏面に固定されたベース部３５に対して支点３３の廻りに起伏方向に揺動自在と成したＬ字状のフラップ３４を備え、該フラップ３４のＬ字一端側外面に投入シュータ３１が傾斜状に支持されている。

投入シュータ３１を使用する場合には、図３に示すように、上方側への退避位置から支点３３を中心とするフラップ３４の揺動によって投入シュータ３１の斜めに切断されている先端を射出スリーブ１２の投入口１２Ａに当接させられるものとしてある。また、投入シュータ３１を使用しない場合には、支点３３を中心とした逆方向にフラップ３４を揺動させることによって、投入シュータ３１は斜向配置状態から上方側に跳ね上げ退避させられるようにしてある（図２参照）。

なお、半凝固スラリＦは、カップ５内に収容されている場合に限らず、ロボットアーム２２のチャック部２３によって直接に把持された状態で、投入シュータ３１によって投入口１２Ａを経て射出スリーブ１２内に供給することもできる。

次に、以上のように構成された実施の形態についての処理手順の一例について図４に示すフローチャートに基づき詳細に説明する。溶融保持炉１には例えばアルミニウム合金等が溶融されて所定温度、例えば６４０℃の溶湯Ｓとなって保持されている。また、電磁撹拌装置７の収容部７ａ内部には例えば半割楕円殻形状の耐熱性のカップ５が収容保持されている。

先ず、ステップＳ１で、自動給湯装置３のラドル駆動部３Ａを作動させてラドル４による溶融保持炉１の溶湯Ｓの汲み上げを行う。このとき、ラドル内溶湯温度調整機構６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４によって汲み上げられる。

ステップＳ２でラドル駆動部３Ａを作動させてラドル４を電磁撹拌装置７の収容部７ａ近傍に移動させ、そこでラドル４内の溶湯Ｓの温度がラドル温度測定部６Ａによって測定され、この温度計測情報はラドル内溶湯温度調整機構６に送られる。

ステップＳ３で電磁撹拌装置７により溶湯Ｓを半凝固スラリＦに成形する。この電磁撹拌の動作は前述したように、溶湯Ｓに回転運動を発生させるためにカップ５を収容する容器外周面に沿って設けられた回転磁界発生コイルと、溶湯Ｓに軸方向運動を発生させるためのカップ５を収容する容器外周面軸方向に沿って設けられた軸方向移動磁界発生コイルとを併用して実行される。

ステップＳ４で移動機構部８のロボットアーム２２で電磁撹拌装置７の収容部７ａからカップ５を取出す。この場合、ロボットアーム２２の先端のチャック部２３でカップ５は把持され、射出スリーブ１２の投入口１２Ａ側に斜向状となって連通配置されている投入シュータ３１の位置までカップ５が移送される。投入後には必要に応じて跳ね上げ退避機構部３２により投入シュータ３１が跳ね上げ退避される。すなわち、跳ね上げ退避機構部３２は、支点３３を中心として逆方向にフラップ３４を揺動させることによって投入シュータ３１は斜向配置状態から上方側に跳ね上げ退避させられる。

ステップＳ５でロボットアーム２２の先端のチャック部２３によって把持されているカップ５を投入シュータ３１の開口先端部に向けて傾動させ、カップ５内の半凝固スラリＦを投入シュータ３１を通して、射出スリーブ１２の投入口１２Ａを経て当該射出スリーブ１２内部に投入する。なお、このステップＳ５においては、カップ５を使わずに、半凝固スラリＦをロボットアーム２２のチャック部２３によって直接に把持して投入シュータ３１に投入することもできる。

ステップＳ６で移動機構部８のロボットアーム２２で空となったカップ５をカップ準備装置４１の位置まで移送させ、そこで清掃スプレーが塗布され、次回の使用まで保管される。

ステップＳ７でダイカストマシン１１による鋳造成形が実行される。すなわち、固定金型１５と可動金型１４とが合わさった後、先端に射出チップを備えたプランジャ１７がスライド移動することで半凝固スラリＦを両金型１４，１５内に射出し、互いに突合わされている固定金型１５、可動金型１４それぞれの内部形状に応じた形態に半凝固スラリＦが型締め成形されて冷却される。これにより、両金型１４，１５の内形状に応じた形態に半凝固スラリＦによって所定の鋳造成形品が形成される。

ステップＳ８で移動機構部８のロボットアーム２２で鋳造成形品を取出して製品コンベア５１位置まで移送し、鋳造成形品は製品コンベア５１によって所定の保管収納場所まで搬送される。その後、本フローは終了する。

Ｓ…溶湯Ｆ…半凝固スラリ
Ｈ…ヒータ
１…溶融保持炉２…温度調整部
３…自動給湯装置３Ａ…ラドル駆動部
４…ラドル５…カップ
６…ラドル内溶湯温度調整機構６Ａ…ラドル温度測定部
７…電磁撹拌装置７ａ…収容部
８…移動機構部
１１…ダイカストマシン１２…射出スリーブ
１２Ａ…投入口１３…可動ダイプレート
１４…可動金型１５…固定金型
１６…固定ダイプレート１７…プランジャ
２１…投入・取出用ロボット２２…ロボットアーム
２３…チャック部
３１…投入シュータ３２…跳ね上げ退避機構部
３３…支点３４…フラップ
３５…ベース部
４１…カップ準備装置５１…製品コンベア

Claims

射出スリーブ内をプランジャがスライド移動することで供給される半凝固スラリを、互いに突合わされる固定金型、可動金型それぞれの内部形状に応じた形態に型締め成形するダイカストマシンと、該ダイカストマシンの固定金型側に配置されている射出スリーブ内に、半凝固スラリを投入させる移動機構部とを備えた自動鋳造装置における半凝固スラリ投入機構であって、前記移動機構部によって射出スリーブ内に投入される半凝固スラリは、当該射出スリーブの投入口に対して斜向状となって連通配置された円筒状の投入シュータを通して当該射出スリーブ内に供給されるようにしてあって、投入シュータは、射出スリーブ上方に配した不動の支点の廻りに起伏方向に揺動自在と成したＬ字状のフラップを備えた跳ね上げ退避機構部における当該フラップのＬ字一端側外面に傾斜状に支持されていると共に、射出スリーブの投入口から上方側へ退避可能となるようにしてあり，また、投入シュータの先端開口部は円筒軸方向に対して約３０°で傾いた角度に切断されていて、射出スリーブ周面の投入口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してあることを特徴とする自動鋳造装置の半凝固スラリ投入機構。