JP3944512B2 - ダイカスト合金の投入方法とその投入装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばアルミニウム合金、アルミニウム鍛造品、アルミニウム押出成形品、鋳造品等のダイカストマシンによる成形自動化設備において、特に、半凝固合金状態である半凝固スラリー状の合金をダイカストマシンに供給するためのダイカスト合金の投入方法とその投入装置に関するものである。

従来、ダイカストマシンは、図７に示すように、固定金型５を有する固定ダイプレート６と、可動金型４を有する可動ダイプレート３とを備え、これら固定金型５と可動金型４とが合わさることで両金型４，５内の形状に応じた形態に半凝固スラリー状の合金２によって所定の成形品が成形されるのである。このとき、半凝固スラリー状の合金２は、図９（ａ）に示すように、半凝固スラリー形成用カップ１内にて予め成形されるのであり、この合金２は、図８に示すように、固定台プレート側から固定金型５に貫入したスリーブ７の末端側上部に有る注湯口（投入口）７Ａから投入されてから、スリーブ７内を前後にスライド移動する射出チップ８によって押し出されて両金型４，５の中に供給される。このような投入方法は、従来のレオキャスト法による投入と同様に一般的な投入方法なのである。
特になし

しかしながら、従来の投入方法では、図９（ｂ）に示すように、半凝固スラリー状の合金２の取り出しに際し、合金２がカップ１内から落下しなかったり、あるいは図９（ｃ）に示すように、スリーブ７の末端側上部に有る注湯口から半凝固スラリー状の合金２が投入されるに際し、当該合金２がスリーブ７に沿って横転されないで起立した状態となってスリーブ７内に正確に投入されず、固定金型５、可動金型４それぞれの中への射出チップ８による供給が不可能となったりする等して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、半凝固スラリー状の合金のスリーブの末端側上部の注湯口（投入口）からの投入を固定金型側からの投入に変更し、また半凝固スラリー状の合金の半凝固スラリー形成用カップ内からの落下動作と、当該合金の固定金型側からの投入動作とをそれぞれ分離することによりダイカストマシンによる成形が確実に自動化できるようにしたダイカスト合金の投入方法とその投入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、本発明に係るダイカスト合金の投入方法にあっては、固定金型５、可動金型４それぞれを互いに突き合わせてから、固定金型５に貫入配置したスリーブ７内に、半凝固スラリー形成用カップ１から取り出された半凝固スラリー状の合金２が供給され、当該スリーブ７内を射出チップ８がスライド移動することで、固定金型５、可動金型４それぞれの内部形状に応じた形態に半凝固スラリー状の合金２が型締め成形されるダイカスト合金の投入方法であって、固定金型５に可動金型４が突合わされる前に、半凝固スラリー形成用カップ１から取り出し可能となった半凝固スラリー状の合金２を、可動金型４と突合う固定金型５の突合面側におけるスリーブ７先端口側から挿入するものとしてある。
また、このダイカスト投入方法を実施するための本発明に係るダイカスト投入装置にあっては、互いに突合わせ可能とした固定金型５、可動金型４それぞれと、固定金型５に貫入配置され且つ内部で射出チップ８がスライド移動可能としたスリーブ７とを備え、半凝固スラリー形成用カップ１から取り出された半凝固スラリー状の合金２がスリーブ７内に供給され、当該スリーブ７内を射出チップ８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５、可動金型４それぞれの内部形状に応じた形態に半凝固スラリー状の合金２が型締め成形されるダイカストマシンを備えたダイカスト合金の投入装置であって、可動金型４と突合う固定金型５の突合面側におけるスリーブ７先端口側に、半凝固スラリー形成用カップ１から取り出された半凝固スラリー状の合金２を挿入する挿入手段（１０，１２、１４）を備えたものとしてある。
挿入手段（１０，１２，１４）は、半凝固スラリー形成用カップ１から所定の位置に取り出された半凝固スラリー状の合金２を挟持して固定金型５の突合面側におけるスリーブ７先端口側に挿入し、また取り出すようエアシリンダー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機構部１０をロボットアーム１１先端に備えた挿入・取出用ロボット１２によるものとすることができる。
挿入・取出用ロボット１２は、ロボットアーム１１先端におけるチャック機構部１０の取付部と反対する側に、合金２を支持し且つ半凝固スラリー形成用カップ１内へ当該合金２を投入するラドル９を付設して成るものとできる。
固定金型５の突合面側におけるスリーブ７先端口側には、半凝固スラリー状の合金２を支持して挿入可能とする受け部１３を付設したものとすることができる。
受け部１３は、スリーブ７先端口側で昇降可能なシリンダー式昇降手段１４によって支持されているものとできる。
スリーブ７は、セラミック、鋳物、銅合金等の低硬度材質によって形成されているものとできる。
スリーブ７は、合金２を可動金型４に当るまで押し込む必要性が無い部分に対応した長さだけ短く、すなわち押し込む長さに対応した長さとしたものとできる。

以上のように構成された本発明に係るダイカスト合金の投入方法にあって、半凝固スラリー形成用カップ１から取り出し可能となった半凝固スラリー状の合金２は、可動金型４と突合う固定金型５の突合面側におけるスリーブ７先端口側から挿入され、当該固定金型５に可動金型４が突合わされると同時に当該スリーブ７内で射出チップ８が前進方向へスライド移動することで合金２が型締め成形される。
一方、本発明に係るダイカスト合金の投入装置にあって、挿入手段（１０，１２，１４）は、固定金型５に可動金型４が突合わされる前の型開き状態で、固定金型５の突合面側におけるスリーブ７先端口側に、半凝固スラリー形成用カップ１から取り出された半凝固スラリー状の合金２を挿入させる。
挿入・取出用ロボット１２のラドル９は合金２を支持し、半凝固スラリー形成用カップ１内へ当該合金２を投入させると共に、チャック機構部１０は、半凝固スラリー形成用カップ１から所定の位置に取り出された半凝固スラリー状の合金２を挟持して固定金型５の突合面側に挿入させる。また取り出し用のロボットによっても所定位置に投入させる。
シリンダー式昇降手段１４は、受け部１３をスリーブ７先端口側へ上昇進出させてから、半凝固スラリー状の合金２をスリーブ７先端口側に挿入させ、合金２挿入後には、受け部１３を両金型４，５の下方側へ下降退避させる。
セラミック、鋳物、銅合金等の低硬度材質によって形成されているスリーブ７は、スライド移動する射出チップ８に対する潤滑性を付与可能にさせる。
長さの短いスリーブ７は、合金２を可動金型４に当るまで押し込む必要性が無くなるのに対応して、射出チップ８の動作ストロークを短くさせる。

本発明によれば、半凝固スラリー状の合金２のスリーブ７の末端側上部の投入口（注湯口）からの投入を固定金型５側からの投入に変更し、また半凝固スラリー状の合金２の半凝固スラリー形成用カップ１内からの落下動作と、当該合金２の固定金型５側からの投入動作とをそれぞれ分離することによりダイカストマシンＰによる成形が確実に自動化できる。

すなわちこれは、本発明に係るダイカスト合金の投入方法が、固定金型５に可動金型４が突合わされる前に、半凝固スラリー形成用カップ１から取り出し可能となった半凝固スラリー状の合金２を、可動金型４と突合う固定金型５の突合面側におけるスリーブ７先端口側から挿入するものとしたからであり、これにより、スリーブ７内での射出ストロークを短くできると共に、半凝固スラリー状の合金２特有の表面酸化膜部の製品側への進入を防止することができる。また、短いスリーブ７の内部は均等に温度上昇するため、従来のような高硬度のスリーブ７材質が不要となる等の利点が得られ、しかも今まで半凝固鋳造が実用化できなかったシステムの普及が可能となり、また鋳造性の安定化を図ることができる。

一方、本発明に係るダイカスト合金の投入装置にあっては、可動金型４と突合う固定金型５の突合面側におけるスリーブ７先端口側に、半凝固スラリー形成用カップ１から取り出された半凝固スラリー状の合金２を挿入する挿入手段（１０，１２，１４）を備えたので、従来における半凝固スラリー状の合金２のスリーブ７の末端側上部の投入口（注湯口）からの投入を固定金型５側からの投入に容易に変更でき、また半凝固スラリー状の合金２の半凝固スラリー形成用カップ１内からの落下動作と、当該合金２の固定金型５側からの投入動作とをそれぞれ容易に分離することができ、ダイカストマシンＰによる成形が確実に自動化できる。

挿入手段（１０，１２，１４）は、半凝固スラリー形成用カップ１から所定の位置に取り出された半凝固スラリー状の合金２を挟持して固定金型５の突合面側におけるスリーブ７先端口側に挿入し、また取り出すようエアシリンダー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機構部１０をロボットアーム１１先端に備えた挿入・取出用ロボット１２によるので、従来のような特別な移送機構を設置することなく、半凝固スラリー状の合金２をダイカストマシンの固定金型５の突合面側におけるスリーブ７先端口側へまで容易に運ぶことが可能となり、設備コストの節減を図ることができると共に、設置スペースを小さくすることもできる。また、挿入専用機、取出専用機のいずれによっても、また両作動を兼用する挿入・取出機によっても投入可能であるから、至便性を向上させることができる。

挿入・取出用ロボット１２は、ロボットアーム１１先端におけるチャック機構部１０の取付部と反対する側に、合金２を支持し且つ半凝固スラリー形成用カップ１内へ当該合金２を投入するラドル９を付設して成るので、合金２を受領（受け取り）支持する作業と、半凝固スラリー形成用カップ１内へ当該合金２を投入する作業と、半凝固スラリー状の合金２を掴んで固定金型５の突合面側におけるスリーブ７先端口側に運ぶ作業との自動化システムを容易に構築することができる。

固定金型５の突合面側におけるスリーブ７先端口側には、半凝固スラリー状の合金２を支持して挿入可能とする受け部１３を付設したので、半凝固スラリー状の合金２をスリーブ７先端口側に確実に挿入させることができる。

受け部１３は、スリーブ７先端口側で昇降可能なシリンダー式昇降手段１４によって支持されているので、受け部１３をスリーブ７先端口側へ上昇進出させてから、半凝固スラリー状の合金２をスリーブ７先端口側に容易に挿入させることができ、また合金２挿入後には、受け部１３を両金型４，５の下方側へ下降退避させることで両金型４，５同士の接合に対し障害とならず、型締め作業を容易に行うことができる。

スリーブ７は、セラミック、鋳物、銅合金等の低硬度材質によって形成されているので、スライド移動する射出チップ８に対する潤滑性を付与することができる。すなわち、従来のスリーブ７材質は高硬度に焼き入れした部材であったのに対して、熱の衝撃が少なくなるため、スリーブ７の材質はセラミック、鋳物、銅合金等を採用できることにより潤滑性を向上することが可能となる。

スリーブ７は、合金２を可動金型４に当るまで押し込む必要性が無い部分に対応した長さだけ短くしたので、射出チップ８の動作ストロークを短くすることができる。

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と、図において示される符号Ｐは、アルミニウム合金等の溶解可能な合金を不図示の半凝固成形装置にて半凝固スラリー状の合金２にされた後の、当該合金２を鋳造成形するためのダイカストマシンである。そして、該ダイカストマシンＰは、図１、図２に示すように、互いに突合わせ可能とした金属製の固定金型５、可動金型４それぞれと、固定金型５に貫入配置され且つ内部で前後方向に射出チップ８がスライド移動可能としたスリーブ７とを備えて構成されている。

また、半凝固スラリー形成用カップ１から取り出された半凝固スラリー状の合金２がスリーブ７内に供給され、当該スリーブ７内を射出チップ８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５、可動金型４それぞれの内部形状に応じた形態に半凝固スラリー状の合金２が型締め成形されるようにしてある。

固定金型５は、固定ダイプレート６によって一体化されており、固定ダイプレート６の後端面側から当該固定金型５の前端面に至るまでスリーブ７が貫入配置され、当該スリーブ７内部で射出チップ８がスライド移動可能となるようにしてある。このスリーブ７は、例えばセラミック、鋳物、銅合金等の比較的低硬度な材質によって管状に形成されており、合金２を可動金型４に当るまで押し込む必要性の無い部分に対応した長さだけ短く、すなわち押し込む長さに対応した長さとすることで射出チップ８の動作ストロークを短くできるようにしてある。

可動金型４は、可動ダイプレート３によって一体化されており、不図示の駆動手段によって固定金型５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。また、可動金型４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４Ａが突設されており、両金型４，５が互いに突合わされた際には、この突起状の押込用金型４Ａが固定金型５の突合面におけるスリーブ７先端口側に嵌合されるようにしてある。

また、可動金型４と突合う固定金型５の突合面側におけるスリーブ７先端口側に、半凝固スラリー形成用カップ１から取り出された半凝固スラリー状の合金２を挿入するための挿入手段（１０，１２，１４）を備えている。この挿入手段（１０，１２，１４）の具体的な例としては、図５に示すように、挿入・取出用ロボット１２を使用している。すなわち、この挿入・取出用ロボット１２は、ロボットアーム１１の先端にエアシリンダー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機構部１０が取付けられている。またロボットアーム１１の同じ先端側において、このチャック機構部１０の取付部側と反対側に位置する箇所には、合金２を汲み取り且つ半凝固スラリー形成用カップ１内へ当該合金２を投入するためのラドル９が設けられている。

ラドル９は、内部に所定量の合金２を収納できる容積を有する耐熱性のカップ１からできていて、そのカップ１の開口近くの外側壁をロボットアーム１１先端の回転軸の一方側の端部に接合する状態で取付けられている。したがって、回転軸が水平状態を保って回転すると、ラドル９の開口部も回転軸を中心にして回転することができ、このため、図示を省略した半凝固成型機によって形成された半凝固スラリー状の合金２を受領（受け取り）してこれを支持するラドル９が回転することにより、ラドル９内の合金２を排出することができる。

また、チャックハンド機構は、上記回転軸に一端側が取付けられ、他端側に挟持部を備えた所定長さの取付片を有している。この挟持部は、一対となる第１の挟持片および第２の挟持片から成ると共に、これら第１の挟持片および第２の挟持片は、取付片の長手方向と直交する方向に設けられ、このうち一方の挟持片のほぼ中央位置が取付片の他端側に固定されている。そして、この挟持部は、ロボットアーム１１に沿って布設されている配管から供給される圧縮空気で駆動されるエアーシリンダーによって、一対となる第１の挟持片および第２の挟持片を開閉できるようにして半凝固スラリー状の合金２を挟持できるように構成されている。

尚、挿入・取出用ロボット１２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。また、このような挿入・取出用ロボット１２を使用する替わりに、専用投入機のチャック機構部１０であっても良い。尚、挿入専用機、取出専用機のいずれによっても、また両作動を兼用する挿入・取出機によっても投入することも可能である。

また、図３に示すように、固定金型５の突合面側におけるスリーブ７先端口の下側縁部には、半凝固スラリー状の合金２を支持して当該スリーブ７先端口からスリーブ７内に挿入可能とする略半円筒状の受け部１３を付設した専用金型１５を使用しても良い。このとき、両金型４，５が突合わされた場合に、受け部１３が可動金型４に突っ掛からないように可動金型４の突合面側の突起状の押込用金型４Ａ下側には、当該受け部１３を挿入できる程度の凹部を形成してある。

また、図４に示すように、受け部１３は、固定金型５の突合面側におけるにおけるスリーブ７先端口側で昇降可能なシリンダー式昇降手段１４によって支持されていても良い。すなわち、シリンダー式昇降手段１４は、エアーシリンダーによってピストンロッドが圧縮空気で昇降駆動されるものとしてあり、ピストンロッドの上端には前記受け部１３が取り付けられている。そして、エアーシリンダー自体は、固定金型５の突合面の下方側に配置され、受け部１３がスリーブ７先端口の下側縁部に臨む位置と、固定金型５の下方側へ退避する位置との間を自在に移動できるようにしてある。

こうして半凝固スラリー状の合金２を固定金型５のスリーブ７先端口に挿入するに際し、上記した挿入・取出用ロボット１２のチャック機構部１０によって固定金型５に直接挿入するのであるが、両金型４，５の形状や合金２の大きさ等の条件によっては、受け部１３を有する専用金型１５を使用して固定金型５に合金２を受け取るようにしたり、シリンダー式昇降手段１４を使用した受け部１３を使ってスリーブ７先端口に合金２を挿入したりすることを可能にしている。

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と、図６に示すように、アルミニウム合金等の溶解可能な溶湯合金を不図示の半凝固成形装置にて合金２にしてから挿入・取出用ロボット１２のラドル９で合金２を支持し、半凝固スラリー形成用カップ１内へ当該合金２を投入する。そして、挿入・取出用ロボット１２のチャック機構部１０によって半凝固スラリー形成用カップ１を掴んでから指定位置へ運び、当該カップ１を反転させて半凝固スラリー状の合金２を落とし出す（ステップ１）。

半凝固スラリー形成用カップ１より取り出された半凝固スラリー状の合金２を、挿入手段（１０，１２，１４）たる挿入・取出用ロボット１２のチャック機構部１０で掴む（ステップ２）。チャック機構部１０にて取り出されたスラリーは、可動金型４、固定金型５が最大限開いている状態である型開時にチャック機構部１０が固定金型５に対して進入して行き、固定金型５のスリーブ７先端口に半凝固スラリー状の合金２を挿入する（ステップ３）。

挿入が完了したら、可動ダイプレート３が固定ダイプレート６に接近移動して両金型４，５が締まり、可動金型４が半凝固スラリー状の合金２をスリーブ７内に押し込んで装填が完了する（ステップ４）。

両金型４，５が締まったらスリーブ７内で射出チップ８が前進し、当該射出チップ８によって半凝固スラリー状の合金２を後方側から押圧することで、互いに突合わされている固定金型５、可動金型４それぞれの内部形状に応じた形態に半凝固スラリー状の合金２が型締め成形されて鋳造成形が完了する（ステップ５）。

こうして本発明の挿入手段（１０，１２，１４）は、一度、半凝固スラリー状の合金２を半凝固スラリー形成用カップ１から確実に取り出しておき、これを挿入・取出用ロボット１２のチャック機構部１０によって掴んでから固定金型５のスリーブ７先端口からスリーブ７内に当該半凝固スラリー状の合金２を直接挿入することにより確実に成形することが可能となるのである。

本発明を実施するための最良の形態を示すもので、（ａ）は半凝固スラリー状の合金を半凝固スラリー形成用カップから所定の位置に取り出した状態の斜視図、（ｂ）は挿入・取出用ロボットによって半凝固スラリー状の合金を運ぶ状態の斜視図、（ｃ）は半凝固スラリー状の合金をチャック機構部によって挟持して固定金型の突合面側におけるスリーブ先端口側に挿入する状態を示す斜視図である。 同じくダイカストマシンの可動金型、固定金型それぞれによる型締めの動作を説明するもので、（ａ）は両金型同士が開いている状態の断面図、（ｂ）は両金型同士が閉じている状態の断面図である。 同じく受け部付の専用金型を示す斜視図である。 同じく受け部をシリンダー式昇降手段によってスリーブ先端口側で昇降可能とした状態の斜視図である。 同じく挿入・取出用ロボットのチャック機構部とラドルとの配置を説明する斜視図である。 同じく動作を説明するフローチャートである。 従来例におけるダイカストマシンの斜視図である。 同じく従来例におけるダイカストマシンの可動金型、固定金型それぞれによる型締めの動作を説明するもので、（ａ）は両金型同士が開いている状態の断面図、（ｂ）は両金型同士が閉じている状態の断面図である。 同じく従来例を示すもので、（ａ）は半凝固スラリー形成用カップ内にて予め成形された半凝固スラリー状の合金をスリーブの末端側上部に有る注湯口（投入口）から投入する状態を示す一部切欠斜視図、（ｂ）は半凝固スラリー形成用カップ内から半凝固スラリー状の合金が出ない状態の一部切欠斜視図、（ｃ）は半凝固スラリー状の合金がスリーブに沿って横転されないで起立した状態となってスリーブ内に正確に投入されない状態を示す一部切欠斜視図である。

符号の説明

Ｐ…ダイカストマシン
１…半凝固スラリー形成用カップ ２…半凝固スラリー状の合金
３…可動ダイプレート ４…可動金型
４Ａ…押込用金型 ５…固定金型
６…固定ダイプレート ７…スリーブ
７Ａ…注湯口 ８…射出チップ
９…ラドル １０…チャック機構部（挿入手段）
１１…ロボットアーム １２…挿入・取出用ロボット（挿入手段）
１３…受け部 １４…シリンダー式昇降手段（挿入手段）
１５…専用金型

Claims (8)

1. 固定金型、可動金型それぞれを互いに突き合わせてから、固定金型に貫入配置したスリーブ内に、半凝固スラリー形成用カップから取り出された半凝固スラリー状の合金が供給され、当該スリーブ内を射出チップがスライド移動することで、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ー状の合金が型締め成形されるダイカスト合金の投入方法であって、固定金型に可動金型が突合わされる前に、半凝固スラリー形成用カップから取り出し可能となった半凝固スラリー状の合金を、可動金型と突合う固定金型の突合面側におけるスリーブ先端口側から挿入することを特徴としたダイカスト合金の投入方法。
2. 互いに突合わせ可能とした固定金型、可動金型それぞれと、固定金型に貫入配置され且つ内部で射出チップがスライド移動可能としたスリーブとを備え、半凝固スラリー形成用カップから取り出された半凝固スラリー状の合金がスリーブ内に供給され、当該スリーブ内を射出チップ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半凝固スラリー状の合金が型締め成形されるダイカストマシンを備えたダイカスト合金の投入装置であって、可動金型と突合う固定金型の突合面側におけるスリーブ先端口側に、半凝固スラリー形成用カップから取り出された半凝固スラリー状の合金を挿入する挿入手段を備えたことを特徴とするダイカスト合金の投入装置。
3. 挿入手段は、半凝固スラリー形成用カップから所定の位置に取り出された半凝固スラリー状の合金を挟持して固定金型の突合面側におけるスリーブ先端口側に挿入し、また成形後の成形品を取り出すようエアシリンダー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機構部をロボットアーム先端に備えた挿入・取出用ロボットによる請求項２記載のダイカスト合金の投入装置。
4. 挿入・取出用ロボットは、ロボットアーム先端におけるチャック機構部の取付部と反対する側に、合金を支持し且つ半凝固スラリー形成用カップ内へ当該合金を投入するラドルを付設して成る請求項３記載のダイカスト合金の投入装置。
5. 固定金型の突合面側におけるスリーブ先端口側には、半凝固スラリー状の合金を支持して挿入可能とする受け部を付設した請求項２乃至４記載のダイカスト合金の投入装置。
6. 受け部は、スリーブ先端口側で昇降可能なシリンダー式昇降手段によって支持されている請求項５記載のダイカスト合金の投入装置。
7. スリーブは、セラミック、鋳物、銅合金等の低硬度材質によって形成されている請求項２乃至６のいずれか記載のダイカスト合金の投入装置。
8. スリーブの長さは、合金を可動金型に当るまでの押し込む長さに対応している請求項２乃至７のいずれか記載のダイカスト合金の投入装置。

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