(57)【要約】      （修正有）【課題】スリーブ５中の正規の位置へ確実且つ容易に半凝固金属スラリー材料Ｐ‘を供給することが可能な半凝固金属スラリー材料供給装置、供給方法、成形装置、成形方法を提供すること。【解決手段】上向き状態の有底容器２に溶融容態の金属材料Ｓを注湯し、有底容器２を支持した支持台３により金属材料が半凝固金属スラリー材料Ｐ’となったときに有底容器２を横向きに方向転換し、その横向き状態の有底容器２を底部２ａと胴部２ｂとに分割離脱させると同時に半凝固金属スラリー材料Ｐ’を内包した胴部２ｂを横向きのまま支持アーム４で保持して胴部２ｂを射出成形機用のスリーブ５に設けられた材料セット位置へと移動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上向き状態のときに溶融状態の金属材料が注湯される有底容器と、溶融状態の金属材料が固液共存状態となったときに前記有底容器を支持したまま横向きに方向転換する支持台と、横向き状態の前記有底容器を底部と胴部とに分割離脱させたうえで前記胴部を横向きのまま支持する支持アームと、該支持アームを保持して固液共存状態の金属材料を内包した前記胴部を射出成形機用のスリーブに設けられた材料セット位置へと移動する移動機とを備えていることを特徴とする半凝固金属スラリー材料供給装置。
【請求項２】
底部と胴部とに分割可能な有底容器本体と、前記胴部に設けられた取手部とを備えていることを特徴とする半凝固金属スラリー材料供給装置用有底容器。
【請求項３】
上向き状態の有底容器に溶融容態の金属材料を注湯する注湯ステップと、前記有底容器を支持した支持台により金属材料が固液共存状態となったときに前記有底容器を横向きに方向転換する方向転換ステップと、横向き状態の前記有底容器を底部と胴部とに分割離脱させると同時に分割後の固液共存状態の金属材料を内包した前記胴部を横向きのまま支持アームで保持して前記胴部を射出成形機用のスリーブに設けられた材料セット位置へと移動機で移動する移動ステップとを備えていることを特徴とする半凝固金属スラリー材料供給方法。
【請求項４】
上向き状態のときに溶融状態の金属材料が注湯される有底容器と、溶融状態の金属材料が固液共存状態となったときに前記有底容器を支持したまま横向きに方向転換する支持台と、横向き状態の前記有底容器を底部と胴部とに分割離脱させたうえで固液共存状態の金属材料を内包した前記胴部を横向きのまま支持する支持アームと、該支持アームを保持して前記胴部を移動する移動機と、該移動機で移動された前記胴部がセットされる射出成形機用スリーブと、該射出成形機用スリーブにセットされた前記胴部に内包された固液共存状態の金属材料を押し出す押出機と、該押出機により押し出された固液共存状態の金属材料を所定形状に成形する射出成形金型とを備えていることを特徴とする成形装置。
【請求項５】
上向き状態の有底容器に溶融容態の金属材料を注湯する注湯ステップと、前記有底容器を支持した支持台により金属材料が固液共存状態となったときに前記有底容器を横向きに方向転換する方向転換ステップと、横向き状態の前記有底容器を底部と胴部とに分割離脱させると同時に分割後の固液共存状態の金属材料を内包した前記胴部を横向きのまま支持アームで保持して前記胴部を移動機で移動する移動ステップと、前記移動機で移動された前記胴部を射出成形機用スリーブにセットするセットステップと、前記射出成形機用スリーブにセットされた前記胴部に内包された固液共存状態の金属材料を射出成形金型内へと供給するために押出機で押し出す押出ステップとを備えていることを特徴とする成形方法。
【請求項６】
上向き状態のときに溶融状態の金属材料が注湯される有底容器と、溶融状態の金属材料が固液共存状態となったときに前記有底容器を支持したまま横向きに方向転換する支持台と、横向き状態の前記有底容器を底部と胴部とに分割離脱させたうえで前記胴部を前記底部側を下向きとした斜め状態のまま支持する支持アームと、該支持アームを保持して固液共存状態の金属材料を内包した前記胴部を射出成形機用のスリーブ上で斜め上方へ移動した際に胴部内の固液共存状態の金属材料を突出すための突出装置を備えていることを特徴とする半凝固金属スラリー材料供給装置。
【請求項７】
上向き状態の有底容器に溶融容態の金属材料を注湯する注湯ステップと、前記有底容器を支持した支持台により金属材料が固液共存状態となったときに前記有底容器を横向きに方向転換する方向転換ステップと、横向き状態の前記有底容器を底部と胴部とに分割離脱させると同時に分割後の固液共存状態の金属材料を内包した前記胴部を前記底部側を下向きとした斜め状態のまま支持アームで保持して前記胴部を射出成形機用のスリーブ上で斜め上方へ移動した際に胴部内の固液共存状態の金属材料を備え付けられている突出装置で突出し、スリーブ中に落下させることによりスラリーをスリーブへと供給することを特徴とする半凝固金属スラリー材料供給方法。
【請求項８】
上向き状態の有底容器に溶融容態の金属材料を注湯する注湯ステップと、前記有底容器を支持した支持台により金属材料が固液共存状態となったときに前記有底容器を横向きに方向転換する方向転換ステップと、横向き状態の前記有底容器を底部と胴部とに分割離脱させると同時に分割後の固液共存状態の金属材料を内包した前記胴部を前記底部側を下向きとした斜め状態のまま支持アームで保持した分割保持ステップと、前記胴部の上側から材料セット位置へと固液共存状態の金属材料を強制的に押し出す押出ステップとを備えていることを特徴とする半凝固金属スラリー材料供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固液共存状態としたうえでダイキャスト等の射出成形するための金属材料供給装置、金属材料供給装置に用いられる有底容器、金属材料供給装置を用いた金属材料供給方法、金属材料供給装置を具備した成形装置、この成形装置を用いた成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開平９−８７７６８号公報
【０００３】
固液共存状態の金属材料、すなわち半溶融あるいは半凝固金属スラリーは、通常、半凝固成形法（Ｒｅｏｃａｓｔｉｎｇ）および半溶融成形法（Ｔｈｉｘｏｃａｓｔｉｎｇ）などの複合加工法の中間品である。そして、半凝固領域の温度で液相と球状の結晶粒とが適切な割合で混在した状態でチクソトロピー（Ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｉｃ）性により小さな力によっても変形が可能であり、かつ流動性に優れて液相のように成形加工が容易な状態の金属材料である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
半凝固成形法は、完全に凝固されずに所定の粘性を有するスラリーを鋳造あるいは鍛造でビレットや最終成形品を製造する加工法である。
そして、このような半凝固金属スラリー材料を用いた成形法は、鋳造や溶湯鍛造など溶融金属を利用する一般的な成形方法に比べて色々な長所を有している。例えば、これら半凝固あるいは半溶融成形法で使用する半溶融・半凝固金属スラリーは溶融金属より低温で流動性を有するので、このスラリーに露出されるダイの温度を溶融金属の場合よりさらに低めることができ、これによりダイの寿命が延びるなどの利点も有している。
【０００５】
従来から、溶融状態の金属材料を固液共存状態としてある程度の保形性を具備させたうえで射出成形する成形装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このような成形装置では、溶融状態の金属材料が有底円筒形状の容器内に注湯され、図３（ａ）に示すように、容器２内の金属材料を固液共存状態としたうえで容器２を下向きにして半凝固金属スラリー材料Ｐ’を射出成形機のスリーブ５中に落下供給している。
供給後は、半凝固金属スラリー材料Ｐ’をスリーブ５中の正規の位置（すなわち水平な位置）に配置した後、押出機であるプランジャー６を駆動させて成形が行われる。
【０００６】
しかるに、従来の技術においては、容器２からの半凝固金属スラリー材料の脱離が必ずしも良好ではない。例えば、大量生産の場合、プランジャーの駆動は適宜に設定された一定時間ごとに行われるが、半凝固金属スラリー材料Ｐ’の容器２からの脱離に時間がかかると、図３（ｂ）に示すように、半凝固金属スラリー材料Ｐ’がスリーブ５中に水平に配置される前にプランジャー６が駆動してしまう場合が生じる。すなわち、半凝固金属スラリー材料Ｐ’が例えば斜めになったままの状態でプランジャー６が駆動し、スリーブ５との間で半凝固金属スラリー材料Ｐを挟み込み、半凝固金属スラリー材料を分断してしまうという問題が発生した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するため、容器から半凝固金属スラリー材料を容易に取り出すことが可能であり、取り出し後の半凝固金属スラリー材料をスリーブ中の正規の位置に確実に配置することが可能な半凝固金属スラリー材料供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
その目的を達成するため、請求項１に記載の半凝固金属スラリー材料供給装置は、上向き状態のときに溶融状態の金属材料が注湯される有底容器と、溶融状態の金属材料が固液共存状態となったときに前記有底容器を支持したまま横向きに方向転換する支持台と、横向き状態の前記有底容器を底部と胴部とに分割離脱させたうえで前記胴部を横向きのまま支持する支持アームと、該支持アームを保持して固液共存状態の金属材料を内包した前記胴部を射出成形機用のスリーブに設けられた材料セット位置へと移動する移動機とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の半凝固金属スラリー材料供給装置用有底容器は、底部と胴部とに分割可能な有底容器本体と、前記胴部に設けられた取手部とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の半凝固金属スラリー材料供給方法は、上向き状態の有底容器に溶融容態の金属材料を注湯する注湯ステップと、前記有底容器を支持した支持台により金属材料が固液共存状態となったときに前記有底容器を横向きに方向転換する方向転換ステップと、横向き状態の前記有底容器を底部と胴部とに分割離脱させると同時に分割後の固液共存状態の金属材料を内包した前記胴部を横向きのまま支持アームで保持して前記胴部を射出成形機用のスリーブに設けられた材料セット位置へと移動機で移動する移動ステップとを備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の成形装置は、上向き状態のときに溶融状態の金属材料が注湯される有底容器と、溶融状態の金属材料が固液共存状態となったときに前記有底容器を支持したまま横向きに方向転換する支持台と、横向き状態の前記有底容器を底部と胴部とに分割離脱させたうえで固液共存状態の金属材料を内包した前記胴部を横向きのまま支持する支持アームと、該支持アームを保持して前記胴部を移動する移動機と、該移動機で移動された前記胴部がセットされる射出成形機用スリーブと、該射出成形機用スリーブにセットされた前記胴部に内包された固液共存状態の金属材料を押し出す押出機と、該押出機により押し出された固液共存状態の金属材料を所定形状に成形する射出成形金型とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の成形方法は、上向き状態の有底容器に溶融容態の金属材料を注湯する注湯ステップと、前記有底容器を支持した支持台により金属材料が固液共存状態となったときに前記有底容器を横向きに方向転換する方向転換ステップと、横向き状態の前記有底容器を底部と胴部とに分割離脱させると同時に分割後の固液共存状態の金属材料を内包した前記胴部を横向きのまま支持アームで保持して前記胴部を移動機で移動する移動ステップと、前記移動機で移動された前記胴部を射出成形機用スリーブにセットするセットステップと、前記射出成形機用スリーブにセットされた前記胴部に内包された固液共存状態の金属材料を射出成形金型内へと供給するために押出機で押し出す押出ステップとを備えていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の半凝固金属スラリー材料供給装置は、上向き状態のときに溶融状態の金属材料が注湯される有底容器と、溶融状態の金属材料が固液共存状態となったときに前記有底容器を支持したまま横向きに方向転換する支持台と、横向き状態の前記有底容器を底部と胴部とに分割離脱させたうえで前記胴部を前記底部側を下向きとした斜め状態のまま支持する支持アームと、該支持アームを保持して固液共存状態の金属材料を内包した前記胴部を射出成形機用のスリーブ上で斜め上方へ移動した際に胴部内の固液共存状態の金属材料を突出すための突出装置を備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の半凝固金属スラリー材料供給方法は、上向き状態の有底容器に溶融容態の金属材料を注湯する注湯ステップと、前記有底容器を支持した支持台により金属材料が固液共存状態となったときに前記有底容器を横向きに方向転換する方向転換ステップと、横向き状態の前記有底容器を底部と胴部とに分割離脱させると同時に分割後の固液共存状態の金属材料を内包した前記胴部を前記底部側をを下向きとした斜め状態のまま支持アームで保持して前記胴部を射出成形機用のスリーブ上で斜め上方へ移動した際に胴部内の固液共存状態の金属材料を備え付けられている突出装置で突出し、スリーブ中に落下させることによりスラリーをスリーブへと供給することを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の半凝固金属スラリー材料供給方法は、上向き状態の有底容器に溶融容態の金属材料を注湯する注湯ステップと、前記有底容器を支持した支持台により金属材料が固液共存状態となったときに前記有底容器を横向きに方向転換する方向転換ステップと、横向き状態の前記有底容器を底部と胴部とに分割離脱させると同時に分割後の固液共存状態の金属材料を内包した前記胴部を前記底部側を下向きとした斜め状態のまま支持アームで保持した分割保持ステップと、前記胴部の上側から材料セット位置へと固液共存状態の金属材料を強制的に押し出す押出ステップとを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係わる半凝固金属スラリー材料供給装置及び有底容器、供給方法並びに成形装置及び成形方法によれば、溶融状態の金属材料が注湯される有底容器が底部と胴部とに２分割可能となっており、注湯された金属材料を固液共存状態としたうえで有底容器を横向きとして金属材料を内包した胴部を押出機の正規の位置に確実かつ容易に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係わる成形装置を用いた成形手順を時系列で示した説明図である。図１（Ａ）において、１は溶融状態の金属材料を注湯する供給カップ、２は供給カップ内の溶融状態の金属材料が注湯される有底容器、３は有底容器を支持する支持台である。
【００１８】
有底容器２は、図２に示すように、底部２ａと胴部２ｂとに分割された有底円筒形状を呈しており、インロー方式で結合されている。
尚、ここで用いられている底部２ａの内径と胴部２ｂの内径とは略同一であり、底部２ａと胴部２ｂとを分割したときに内包した固液共存状態の金属材料Ｐ’に引っ掛かり等が発生しないようになっている。また、底部２ａと胴部２ｂとの結合部分は底部２ａの内側に胴部２ｂの突き当て端が位置し且つその結合・離脱の容易性を確保するために胴部２ｂの突き当て端は断面先細りとなるように外周側にテーパ加工が施され、底部２ａにはその受けが可能となるようにテーパ加工が施されている。また、胴部２ｂには、アーム状の取手部２ｃが固定されている。
尚、有底容器の全体容積や内外径等は使用される金属材料の種類や成形品の大きさ用によって決定される。
【００１９】
支持台３は、固定部３ａと、この固定部３ａに軸３ｂを介して起倒可能な支持部３ｃとを備え、この支持部３ｃで底部２ａを支持している。
一方、取手部２ｃは、図１（Ｂ）に示すように、支持部３ｃを倒して有底容器２を横向きとしたときに、図１（Ｃ）に示すように、半凝固金属スラリー材料Ｐ’を胴部２ｂに内包したまま底部２ａと胴部２ｂとを分割させるためのロボットハンド等の支持アーム４に保持される。
【００２０】
尚、この支持アーム４は、図示を略するロボットアーム等の駆動装置や回転機構・伸縮機構等によって自在に変位・回転が可能となっており、基本的には既知のロボット機構が使用されている。
分割された胴部２ｂは、図１（Ｄ）に示すように、射出成形機用のスリーブ５の所定位置にセットされた後、図１（Ｅ）に示すように、その胴部２ｂに内包した固液共存状態の金属材料Ｐ’がプランジャー６によって押し出される。
これにより、図１（Ｆ）に示すように、半凝固金属スラリー材料Ｐ’が射出成形金型７内に射出され、所望の金属成形品Ｐ”が成形される。
この際、胴部２ｂに内包されていた半凝固金属スラリー材料Ｐ’は、横向きでセットされた胴部２ｂに内包したままの状態で自重に頼らずにプランジャー６によって強制的にその殆ど全てを射出成形金型７内に供給することができ、残存による無駄を防止することができる。
【００２１】
尚、半凝固金属スラリー材料Ｐ’を供給した後の胴部２ｂは、図１（Ｇ）に示すように、冷却槽８内で冷却された後、図１（Ｈ）に示すように、潤滑材塗布装置９により内周面に潤滑材を塗布した後、図１（Ｉ）に示すように、再び支持台３上の底部２ａと合体され、以下、上述した供給ルーチン並びに成形ルーチンが繰り返される。
【００２２】
ところで、上記実施の形態では、溶融状態の金属材料が固液共存状態となったときに有底容器を支持したまま横向きに方向転換した後に、横向き状態の有底容器を底部と胴部とに分割離脱させたうえで胴部を横向きのまま支持アームで支持して胴部を射出成形機用のスリーブに設けられた材料セット位置へと移動・供給したものを開示したが、例えば、図４又は図５に示すように、底部を下向きとした斜めに胴部を支持アーム４で支持し、その斜め状態のまま支持アーム４を斜め上方へ移動し、固定突出棒１０によりスラリーを突出し、スリーブ中に落下させることによりスラリーをスリーブへと供給することも可能である。
【００２３】
したがって、固液共存状態のスラリーでは、例え底部がない状態でもスラリーが落下してしまうことなくスリーブ５へと移動することができることから、図１、４、５（Ｄ），（Ｅ）で示したスリーブ５でのスラリー供給開口幅が短くても安定してスラリーをスリーブへ供給することができる。尚、上述した方式では（Ｄ）〜（Ｅ）の工程で支持アーム及び胴部２ｂを移動させるものとしたが、突出棒１１をシリンダ等で突出してスラリーをスリーブ中に落下させることも可能である。
【００２４】
ところで、図４及び図５の（Ａ）〜（Ｃ）は図１（Ａ）〜（Ｃ）と、図４及び図５の（Ｆ）〜（Ｉ）までは図１の（Ｆ）〜（Ｉ）と実質的に同一である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（Ａ）〜（Ｉ）は本発明の成形装置成形装置を用いた成形手順を時系列で示した説明図である。
【図２】本発明の有底容器の拡大断面図である。
【図３】従来例を示す断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｉ）は本発明の成形装置成形装置を用いた成形手順を時系列で示したさらに他の説明図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｉ）は本発明の成形装置成形装置を用いた成形手順を時系列で示した他の説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
２…有底容器
２ａ…底部
２ｂ…胴部
２ｃ…取手部
３…支持台
４…支持アーム
５…スリーブ
６…プランジャー
７…射出成形金型
【図１】
2006334665.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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