JPH11197792A - 半凝固金属の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】所望のスラリーを経済的に製造するとともに、
前記スラリーを容易かつ確実に排出することを可能にす
る。 【解決手段】所定量の溶湯１２を保持する分割型の断熱
性るつぼ１８ａ、１８ｂと、前記るつぼ１８ａ、１８ｂ
内の前記溶湯１２を冷却する冷し金５６と、前記冷し金
５６を該溶湯１２中で撹拌駆動する駆動機構５８と、前
記るつぼ１８ａ、１８ｂ内で前記溶湯１２が冷却および
撹拌されて半凝固金属２２が得られた後、該るつぼ１８
ａ、１８ｂを開閉駆動して前記半凝固金属２２を落下排
出するための開閉機構７５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属から所定
のスラリーを得るための半凝固金属の製造装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、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を使用し、成形
用に１ショット分の半凝固金属、すなわち、スラリーを
製造する作業が行われている。スラリーを使用した成形
作業では、特に成形品の表面精度に優れる等の利点があ
ることが知られている。この種のスラリーを製造するた
めに、例えば、チクソキャスト法およびレオキャスト法
が広く採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
チクソキャスト法では、専用のビレットおよび再加熱装
置が必要となっている。このため、材料コストおよび設
備コストが相当に高騰するとともに、製造作業全体が煩
雑であるという問題が指摘されている。

【０００４】一方、上記のレオキャスト法は、連続バッ
チ方式により大量製造を行うものであり、その冷却は、
水冷された冷却部に溶湯を接触させながら排出すること
により行われている。このため、スラリーの温度が冷却
の始めと終わりとでは異なってしまい、前記スラリーの
温度管理が精密に遂行されないという問題がある。

【０００５】さらにまた、製造されたスラリーを成形機
内に供給する際には、通常、このスラリーを収容する容
器を鉛直方向に反転させている。ところが、容器内のス
ラリーの温度、この容器の形状、または前記スラリーの
重量等に起因して該容器内のスラリー全量を排出するこ
とが困難となっている。これにより、容器内にスラリー
の残留物が発生してしまい、前記スラリーの供給重量に
ばらつきが生ずるとともに、前記容器内で新たに製造さ
れるスラリーに悪影響を及ぼすという問題が指摘されて
いる。

【０００６】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、所望のスラリーを経済的に製造するとともに、前
記スラリーを容易かつ確実に排出することが可能な半凝
固金属の製造装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明に係る半凝固金属の製造装置では、所定量
の溶融金属が分割型の断熱性るつぼに供給された後、前
記断熱性るつぼ内の前記溶融金属が、冷却部材を介して
冷却および撹拌されて半凝固金属が製造される。次い
で、断熱性るつぼが開閉機構を介して開閉駆動されるこ
とにより、この断熱性るつぼ内の半凝固金属がその自重
で落下して該断熱性るつぼ内から排出される。

【０００８】このため、冷却の指向性を可及的に阻止し
て全体的に均一かつ確実にスラリー化した所望の半凝固
金属を得ることができるとともに、前記半凝固金属を断
熱性るつぼから円滑かつ確実に排出することが可能にな
る。

【０００９】また、開閉機構が、それぞれの断熱性るつ
ぼの側面に設けられた係止手段に着脱自在に係合する複
数のアーム部材を備え、前記複数のアーム部材が進退手
段または揺動手段を介して互いに近接および離間する方
向に変位することにより、前記断熱性るつぼ内の半凝固
金属が落下排出される。従って、簡単な構成で、断熱性
るつぼ内の半凝固金属全量を確実に排出することができ
る。

【００１０】さらにまた、断熱性るつぼを互いに密着し
た状態で収容するとともに、この断熱性るつぼ内を保温
するためのヒータが設けられた分割型のるつぼ受台を備
えている。これにより、断熱性るつぼ内の半凝固金属を
所望の温度に有効に維持することができ、この半凝固金
属を再加熱する必要がなく、しかもるつぼ受台に対する
前記断熱性るつぼの着脱が容易かつ円滑に遂行可能にな
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
に係る半凝固金属の製造装置１０の概略斜視説明図であ
る。

【００１２】製造装置１０は、アルミニウム、その合
金、マグネシウム、またはその合金等の溶融金属からな
る溶湯１２を保持する溶湯保持炉１４と、この溶湯保持
炉１４内から所定量（１ショット分）の溶湯１２を汲み
出す溶湯汲み出しロボット１６と、前記溶湯汲み出しロ
ボット１６により汲み出された該溶湯１２が給湯される
分割型の断熱性るつぼ１８ａ、１８ｂと、前記るつぼ１
８ａ、１８ｂを配置して該るつぼ１８ａ、１８ｂ内の溶
湯１２を冷却および撹拌する撹拌機２０と、前記るつぼ
１８ａ、１８ｂ内で所望のスラリー状態になった半凝固
金属２２を成形機２４の図示しないキャビテイに連通す
るスラリー投入口２６に供給する供給ロボット２８とを
備える。

【００１３】溶湯汲み出しロボット１６は、支柱３０上
に旋回自在に設けられるアーム３２を備え、このアーム
３２の先端にラドル３４が傾動可能に装着される。

【００１４】図１および図２に示すように、るつぼ１８
ａ、１８ｂは、有底円筒体を直径方向に２分割して構成
されており、それぞれの外周部には、係止手段を構成す
る対をなす鈎状突起部３６ａ、３６ｂと対をなす溝部３
８ａ、３８ｂとが軸方向に直線状に配設されている。る
つぼ１８ａ、１８ｂの合わせ面には、液密性を維持する
ために耐熱パッキン４０が介装されている。

【００１５】撹拌機２０は、るつぼ１８ａ、１８ｂが収
容される分割型のるつぼ受台４２ａ、４２ｂを備え、こ
のるつぼ受台４２ａ、４２ｂは、有底円筒体を直径方向
に２分割して構成されており、それぞれの下端側角部が
支点４４ａ、４４ｂを介して設置面４６に対し揺動自在
に支持される。るつぼ受台４２ａ、４２ｂの側部には、
シリンダ４８ａ、４８ｂから延在するロッド５０ａ、５
０ｂが連結される一方、前記シリンダ４８ａ、４８ｂが
設置面４６に対して傾動自在である。るつぼ受台４２
ａ、４２ｂが閉動された際にこれらの中に凹部５２が一
体的に構成されるとともに、前記凹部５２を周回してヒ
ータ５４ａ、５４ｂが埋設されている。

【００１６】るつぼ受台４２ａ、４２ｂの上方には、撹
拌機能を兼ねた冷し金（冷却部材）５６が駆動機構５８
に対してセラミック製カプラ５９を介し取り外し可能に
配置される。冷し金５６は、溶湯１２として使用され
る、例えば、アルミニウム溶湯の溶湯温度で溶けない材
質、例えば、銅やステンレス等により構成されている。
この冷し金５６の外形は、円柱形状に設定されるととも
に、下方に向かって抜き勾配を有している。

【００１７】冷し金５６は、溶湯１２の撹拌および冷却
を行う毎（１ショット毎）に、前記駆動機構５８から取
り外されて冷し金処理装置に送られる。図３に示すよう
に、冷し金処理装置は、駆動機構５８から離脱された冷
し金５６を冷却油等の冷却媒体により冷却するための冷
却槽６２と、冷却処理後の前記冷し金５６にエアブロー
を行ってその表面からアルミニウム凝固物を除去するた
めのエアブロー手段６４と、エアブロー処理後の前記冷
し金５６をセラミック材のコーティング液内に浸漬させ
るコーティング槽６６と、コーティング処理後の該冷し
金５６をヒータ６８により乾燥させる乾燥手段７０とを
備える。

【００１８】図１に示すように、供給ロボット２８は、
手首部７４を備え、この手首部７４に開閉機構７５が装
着される。開閉機構７５は、進退手段であるシリンダ７
６ａ、７６ｂを有しており、このシリンダ７６ａ、７６
ｂから互いに逆方向に延在するロッド７８ａ、７８ｂ
に、鉛直下方向に向かってアーム部材８０ａ、８０ｂの
端部が固着される。このアーム部材８０ａ、８０ｂに
は、るつぼ１８ａ、１８ｂのそれぞれの突起部３６ａ、
３６ｂに挿入して係合される一対の外側突起８２ａ、８
２ｂと、前記るつぼ１８ａ、１８ｂの溝部３８ａ、３８
ｂに嵌合する一対の内側突起８４ａ、８４ｂとが設けら
れる。

【００１９】供給ロボット２８には、開閉機構７５の下
方に位置して断熱材製の蓋部材８６が固定されている。
この蓋部材８６は、アーム部材８０ａ、８０ｂによりる
つぼ１８ａ、１８ｂが保持される際、前記るつぼ１８
ａ、１８ｂの上面に密着して該るつぼ１８ａ、１８ｂの
断熱性を確保するとともに、半凝固金属２２の漏れを阻
止する機能を有する。

【００２０】このように構成される第１の実施形態に係
る製造装置１０の動作について、以下に説明する。

【００２１】先ず、溶湯保持炉１４内でアルミニウム溶
湯である溶湯１２が６５０℃〜７００℃程度に加熱保持
された状態で、溶湯汲み出しロボット１６が駆動され
る。溶湯汲み出しロボット１６では、アーム３２の作用
下にラドル３４が溶湯保持炉１４内に挿入され、このラ
ドル３４が傾動することにより１ショット分の溶湯１２
が該ラドル３４により汲み出される。

【００２２】溶湯１２を汲み出したラドル３４は、図４
Ａに示すように、るつぼ受台４２ａ、４２ｂに収容され
て互いに密着しているるつぼ１８ａ、１８ｂ上で傾動
し、前記るつぼ１８ａ、１８ｂ内に１ショット分の溶湯
１２が注湯される。その際、るつぼ受台４２ａ、４２ｂ
は、ヒータ５４ａ、５４ｂが駆動されて予め所定の温度
（例えば、２８０℃）に維持されている。

【００２３】次いで、冷し金５６が、水分除去および冷
却条件の安定化のために予め１００℃程度に加熱保持さ
れており、前記冷し金５６が駆動機構５８を介して比較
的低速で所定方向に回転しながら、るつぼ１８ａ、１８
ｂ内の溶湯１２中に浸漬される（図４Ｂ参照）。その
後、駆動機構５８の作用下に冷し金５６が溶湯１２中で
回転速度を上げることにより、前記冷し金５６は、前記
溶湯１２を冷却しながら該溶湯１２を迅速に撹拌する。

【００２４】冷し金５６が、予め設定された時間だけ、
あるいはスラリー供給信号が入力されるまで溶湯１２の
撹拌を行った後、この冷し金５６が回転しながらるつぼ
１８ａ、１８ｂから引き上げられる。このため、るつぼ
１８ａ、１８ｂ内には、全体的に一定温度に保持された
半凝固金属２２が得られる。

【００２５】そこで、図４Ｃに示すように、供給ロボッ
ト２８が撹拌機２０を構成するるつぼ１８ａ、１８ｂ上
に対応して移動される。撹拌機２０では、駆動機構５８
が上方に待機するとともに、冷し金５６が取り外されて
おり、供給ロボット２８は、手首部７４を介してアーム
部材８０ａ、８０ｂが下方向に移動する。そして、アー
ム部材８０ａ、８０ｂのそれぞれの外側突起８２ａ、８
２ｂがるつぼ１８ａ、１８ｂの突起部３６ａ、３６ｂに
嵌合するとともに、それぞれの内側突起８４ａ、８４ｂ
が前記るつぼ１８ａ、１８ｂの溝部３８ａ、３８ｂに嵌
合する。

【００２６】次に、図４Ｄに示すように、シリンダ４８
ａ、４８ｂの作用下にるつぼ受台４２ａ、４２ｂが互い
に離間する方向に揺動し、凹部５２に収容保持されてい
たるつぼ１８ａ、１８ｂは、アーム部材８０ａ、８０ｂ
に保持された状態で取り出される。手首部７４が成形機
２４のスラリー投入口２６の上方に配置された後、開閉
機構７５を構成するシリンダ７６ａ、７６ｂが駆動され
てロッド７８ａ、７８ｂが互いに離間する方向に変位す
る。

【００２７】従って、ロッド７８ａ、７８ｂに固着され
ているアーム部材８０ａ、８０ｂが互いに離間する方向
に変位し、前記アーム部材８０ａ、８０ｂに保持されて
いるるつぼ１８ａ、１８ｂが互いに開放される。るつぼ
１８ａ、１８ｂ内には、半凝固金属２２が製造されてお
り、この半凝固金属２２は、前記るつぼ１８ａ、１８ｂ
が開放されることにより落下してスラリー投入口２６に
供給される（図４Ｅ参照）。成形機２４では、半凝固金
属２２を用いた成形処理が行われ、所定の成形品が得ら
れることになる。

【００２８】供給ロボット２８は、空になったるつぼ１
８ａ、１８ｂをエアブロー位置に移動してエアブロー処
理を施すことにより、このるつぼ１８ａ、１８ｂ内に残
存するアルミニウム凝固物が除去される。次いで、るつ
ぼ１８ａ、１８ｂの内部にセラミック材等によりコーテ
ィング処理が施された後、このるつぼ１８ａ、１８ｂが
るつぼ受台４２ａ、４２ｂ内に配置される。

【００２９】撹拌機２０では、溶湯１２の冷却および撹
拌を行って上方に取り出された冷し金５６が、駆動機構
５８から離脱されてロボット等により冷し金処理装置に
移送される。この冷し金処理装置では、図３に示すよう
に、冷し金５６が、先ず、冷却槽６２内に浸漬されて冷
却処理が行われた後、エアブロー手段６４を介してこの
冷し金５６の表面に付着しているアルミニウム凝固物の
除去が行われる。さらに、冷し金５６は、コーティング
槽６６内のコーティング液に浸漬されてその表面にセラ
ミック材がコーティングされる。冷し金５６の表面が溶
湯１２と反応することを防止するとともに、前記冷し金
５６の表面に付着するアルミニウム凝固物の除去が容易
に遂行されるからである。

【００３０】コーティング処理後の冷し金５６には、乾
燥手段７０を構成するヒータ６８の作用下に乾燥処理が
施されるとともに、この冷し金５６が所定の温度に加温
される。乾燥処理後の冷し金５６は、駆動機構５８に装
着されて新たな溶湯１２の冷却および撹拌作業に再使用
される。

【００３１】この場合、第１の実施形態では、るつぼ１
８ａ、１８ｂ内の溶湯１２を冷し金５６により冷却する
とともに、この冷し金５６を回転させて前記溶湯１２を
撹拌している。このため、るつぼ１８ａ、１８ｂ内で溶
湯１２の冷却に指向性が発生することがなく、全体的に
均一かつ確実にスラリー化した所望の半凝固金属２２を
迅速に得ることができる。

【００３２】さらに、半凝固金属２２が収容されている
るつぼ１８ａ、１８ｂは、開閉機構７５を構成するアー
ム部材８０ａ、８０ｂに保持されて成形機２４のスラリ
ー投入口２６上に配置された状態で、このアーム部材８
０ａ、８０ｂが互いに離間する方向に移動する。これに
より、るつぼ１８ａ、１８ｂが互いに開放され、このる
つぼ１８ａ、１８ｂ内の半凝固金属２２は、その自重に
よって前記るつぼ１８ａ、１８ｂ内から容易かつ確実に
排出される。

【００３３】従って、第１の実施形態では、るつぼ１８
ａ、１８ｂ内の半凝固金属２２の温度、このるつぼ１８
ａ、１８ｂの形状、または前記半凝固金属２２の重量等
に影響されることがなく、簡単な構成で該るつぼ１８
ａ、１８ｂ内の該半凝固金属２２全量を確実に排出する
ことが可能になる。このため、るつぼ１８ａ、１８ｂ内
に半凝固金属２２の残留物が発生して前記半凝固金属２
２の供給重量にばらつきが生ずることがなく、しかも前
記るつぼ１８ａ、１８ｂ内で新たに製造される半凝固金
属２２に悪影響を及ぼすことを有効に阻止することがで
きるという効果が得られる。

【００３４】なお、第１の実施形態では、冷し金５６の
表面に付着しているアルミニウム凝固物を除去するため
に、エアブロー手段６４を使用しているが、これに代替
して振動発生手段やサンドブラスト等を用いることがで
きる。

【００３５】図５は、本発明の第２の実施形態に係る半
凝固金属の製造装置９０の概略斜視説明図である。な
お、第１の実施形態に係る製造装置１０と同一の構成要
素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略
する。

【００３６】この製造装置９０は、分割型のるつぼ１８
ａ、１８ｂを液密に収容保持する分割型のるつぼ受台９
２ａ、９２ｂを有し前記るつぼ１８ａ、１８ｂ内に給湯
された溶湯１２を冷却および撹拌する撹拌機９６と、前
記るつぼ１８ａ、１８ｂを搬送するロボット９４とを備
える。

【００３７】ロボット９４には、開閉機構９８が装着さ
れており、この開閉機構９８を構成するシリンダ１００
ａ、１００ｂから延在するロッド１０２ａ、１０２ｂに
アーム部材１０４ａ、１０４ｂの上端部が連結される。
アーム部材１０４ａ、１０４ｂの下端側には、るつぼ１
８ａ、１８ｂの側面に係合する係止手段１０６ａ、１０
６ｂが設けられている。

【００３８】るつぼ受台９２ａは、シリンダ１０８から
延在するロッド１０８ａに連結されるとともに、滑車１
１０を介して矢印方向に進退自在であり、このるつぼ受
台９２ｂは設置面１１２に固定されている。るつぼ受台
９２ａ、９２ｂが互いに閉塞された際に、その内部に凹
部１１４が一体的に形成される。るつぼ受台９２ａ、９
２ｂ内には、それぞれヒータ１１６ａ、１１６ｂが埋設
されている（図６Ａ参照）。

【００３９】このような構成において、第２の実施形態
では、先ず、図６Ａに示すように、るつぼ受台９２ａが
るつぼ受台９２ｂから離間した状態で、るつぼ１８ａ、
１８ｂがロボット９４に把持されてこのるつぼ受台９２
ａ、９２ｂ内に挿入される。次に、シリンダ１０８の駆
動作用下に、るつぼ受台９２ａがるつぼ受台９２ｂ側に
移動して互いに閉塞され、これらの間に一体的に形成さ
れた凹部１１４にるつぼ１８ａ、１８ｂが液密に収容保
持される（図６Ｂ参照）。

【００４０】さらに、図６Ｃに示すように、るつぼ１８
ａ、１８ｂ内に溶湯汲み出しロボット１６を構成するラ
ドル３４を介して１ショット分の溶湯１２が給湯された
後、図６Ｄに示すように、撹拌機９６が駆動される。こ
の撹拌機９６では、所定温度に冷却されている冷し金５
６が溶湯１２中に浸漬された状態で、駆動機構５８を介
して回転されるとともに、必要に応じて水平方向に進退
する。これにより、るつぼ１８ａ、１８ｂ内の溶湯１２
が冷却および撹拌され、所望のスラリー状態を有する半
凝固金属２２が得られる。

【００４１】次に、図６Ｅに示すように、ロボット９４
を構成するアーム部材１０４ａ、１０４ｂがるつぼ受台
９２ａ、９２ｂ内に進入してるつぼ１８ａ、１８ｂを把
持した後、シリンダ１０８の作用下に前記るつぼ受台９
２ａが開放動作する一方、前記ロボット９４が上方に移
動する（図６Ｆ参照）。ロボット９４は、るつぼ１８
ａ、１８ｂを所定のスラリー投入口２６に対応して配置
する。そして、シリンダ１００ａ、１００ｂの作用下に
アーム部材１０４ａ、１０４ｂが互いに離間する方向に
揺動することにより、るつぼ１８ａ、１８ｂが互いに開
放方向に揺動して半凝固金属２２が前記スラリー投入口
２６に落下供給される（図６Ｇ参照）。

【００４２】従って、第２の実施形態では、分割型のる
つぼ１８ａ、１８ｂを使用することにより、第１の実施
形態と同様の効果が得られることになる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る半凝固金属
の製造装置では、分割型の断熱性るつぼ内の溶融金属が
冷却部材を介して冷却および撹拌されて半凝固金属が製
造された後、前記断熱性るつぼが開閉機構を介して開閉
駆動されることにより、該断熱性るつぼ内の前記半凝固
金属がその自重で該断熱性るつぼ内から落下して排出さ
れる。このため、冷却の指向性を可及的に阻止して全体
的に均一かつ確実にスラリー化した所望の半凝固金属を
得ることができるとともに、簡単な構成で、前記半凝固
金属を断熱性るつぼ内から円滑かつ確実に排出すること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る半凝固金属の製
造装置の概略斜視説明図である。

【図２】前記第１の実施形態に係る製造装置を構成する
撹拌機の説明図である。

【図３】前記撹拌機を構成する冷し金を処理するための
冷し金処理装置の説明図である。

【図４】図４Ａ〜図４Ｅは、前記第１の実施形態に係る
製造装置の動作を示す工程図である。

【図５】本発明の第２の実施形態に係る半凝固金属の製
造装置の概略斜視説明図である。

【図６】図６Ａ〜図６Ｇは、前記第２の実施形態に係る
製造装置の動作を示す工程図である。

【符号の説明】

１０、９０…製造装置 １２…溶湯 １４…溶湯保持炉 １６…溶湯汲み出
しロボット １８ａ、１８ｂ…るつぼ ２０、９６…撹拌
機 ２２…半凝固金属 ２４…成形機 ２８…供給ロボット ４２ａ、４２ｂ…
るつぼ受台 ５４ａ、５４ｂ、６８、１１６ａ、１１６ｂ…ヒータ ５６…冷し金 ５８…駆動機構 ７５、９８…開閉機構 ８０ａ、８０ｂ、１０４ａ、１０４ｂ…アーム部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 篤 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定量の溶融金属を保持する分割型の断熱
   性るつぼと、 前記断熱性るつぼ内の前記溶融金属を所定温度に冷却す
   る冷却部材と、 前記冷却部材を該溶融金属中で撹拌駆動する駆動機構
   と、 前記断熱性るつぼ内で前記溶融金属が冷却および撹拌さ
   れて半凝固金属が得られた後、該断熱性るつぼを開閉駆
   動して前記半凝固金属を落下排出するための開閉機構
   と、 を備えることを特徴とする半凝固金属の製造装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の製造装置において、前記開
   閉機構は、前記それぞれの断熱性るつぼの側面に設けら
   れた係止手段に着脱自在に係合する複数のアーム部材
   と、前記複数のアーム部材を互いに近接および離間する
   方向に進退させる進退手段と、 を備えることを特徴とする半凝固金属の製造装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の製造装置において、前記開
   閉機構は、前記それぞれの断熱性るつぼの側面に設けら
   れた係止手段に着脱自在に係合する複数のアーム部材
   と、 前記複数のアーム部材を互いに近接および離間する方向
   に揺動させる揺動手段と、 を備えることを特徴とする半凝固金属の製造装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の製造装置において、前記断
   熱性るつぼを互いに密着した状態で収容するとともに、
   該断熱性るつぼ内を保温するためのヒータが設けられた
   分割型のるつぼ受台を備えることを特徴とする半凝固金
   属の製造装置。