(57)【要約】【課題】溶湯から球状化した初晶を含む均一な組織を有する成形に適した半溶融金属を得て、この半溶融金属状態の成形材料を、例えば、ダイカストマシン等の射出スリーブへ、自動的かつ連続的、迅速に、かつ円滑に、形くずれを起こすことなく収納することのできる半溶融金属供給装置を提供する。【解決手段】保持容器内の半溶融金属を一旦受け取って横型射出スリーブ内に供給するための半凝固金属の供給装置であって、軸心方向に２分割されて半径方向に開閉自在な略半円筒体を有する半溶融金属ホルダーと、該半溶融金属ホルダーを開閉駆動機構部を介して開放するための開閉シリンダと、該保持容器から該半溶融金属を受け取る後退限位置から該半溶融金属を該半溶融金属ホルダーから横型射出スリーブ内に装填する前進限位置間を前後進する延伸自在な移動ロッドとから構成した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持容器内の半溶融金属を一旦受け取って横型射出スリーブ内に供給するための半溶融金属の供給装置であって、軸心方向に２分割されて半径方向に開閉自在な略半円筒体を有する半溶融金属ホルダーと、該半溶融金属ホルダーを開閉駆動機構部を介して開放するための開閉シリンダと、該保持容器から該半溶融金属を受け取る後退限位置から該半溶融金属を該半溶融金属ホルダーから横型射出スリーブ内に装填する前進限位置間を前後進する延伸自在な移動ロッドとから構成したことを特徴とする半溶融金属供給装置。
【請求項２】
半溶融金属を内蔵した保持容器を半溶融金属ホルダー上で反転しながら截頭円錐形状をした半溶融金属の小径部側を金型側に位置させた状態で載置した後、該半溶融金属ホルダーを横型射出スリーブ上部の供給口上に位置させて該半溶融金属ホルダーを開放し、半溶融金属を横型射出スリーブに供給するようにした半溶融金属の供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半溶融金属を横型射出スリーブに供給するための半溶融金属供給装置および供給方法に関するものである。
【０００２】
従来、半溶融金属の成形を竪鋳込み型の射出装置を用いて行われていた。ところが、竪鋳込み型の射出装置を用いて半溶融金属の成形を行う場合、多数個（例えば４個）取りにも限界があり、８〜１２個取りを旨とする多量生産によるコストダウンの効果が得られがたいといった問題があった。
この問題を解決するために、多数個取りの可能な横鋳込み型の射出装置を採用したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２８６６６３号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら多数個取りを行う横鋳込み型の射出装置を採用した場合、狭い場所で半溶融金属を射出スリーブに円滑に収納する必要があり、円滑かつ短時間に収納できない場合には、収納時に形くずれを起こして、射出時のトラブルとなったり、表面の凝固層が厚くなり成形品中へ混入してしまい、不良の原因となる。
【０００５】
すなわち、保持容器に入った半溶融金属を保持容器を傾けてダイカストマシンの横型射出スリーブの供給口へ落とし込む場合には、入れ始めてから射出開始までの時間がかかり半溶融金属表面の液相率が低下して該表面に厚い凝固層ができ、これら凝固層が射出時に成形品内に混入するため、製品の機械的性質が低下するといった問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、球状化した初晶を含む均一な組織を有する成形に適した半溶融金属を液体（溶湯）から得て、この半溶融金属状態の成形材料を、例えば、ダイカストマシン等の射出スリーブへ、自動的かつ連続的、迅速に、かつ円滑に、形くずれを起こすことなく収納することのできる半溶融金属供給装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解決するために、第１の発明では、保持容器内の半溶融金属を一旦受け取って横型射出スリーブ内に供給するための半溶融金属の供給装置であって、軸心方向に２分割されて半径方向に開閉自在な略半円筒体を有する半溶融金属ホルダーと、該半溶融金属ホルダーを開閉駆動機構部を介して開放するための開閉シリンダと、該保持容器から該半溶融金属を受け取る後退限位置から該半溶融金属を該半溶融金属ホルダーから横型射出スリーブ内に装填する前進限位置間を前後進する延伸自在な移動ロッドとから構成した。
【０００８】
第２の発明では、半溶融金属を内蔵した保持容器を半溶融金属ホルダー上で反転しながら截頭円錐形状をした半溶融金属の小径部側を金型側に位置させた状態で載置した後、該半溶融金属ホルダーを横型射出スリーブ上部の供給口上に位置させて該半溶融金属ホルダーを開放し、半溶融金属を横型射出スリーブに供給するようにした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる半溶融金属供給装置の具体的な実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る半溶融金属供給装置の平面図、図２は半溶融金属供給装置の本体部の正面図、図３は半溶融金属供給装置の本体部の平面図、図４は半溶融金属を保持容器から半溶融金属ホルダーへ移送する場合の説明図、図５は半溶融金属を半溶融金属ホルダーから射出スリーブへ移送する場合の説明図、図６は半溶融金属を半溶融金属ホルダーから射出スリーブへ移送するために移動ロッドを伸張させた場合の平面図、図７は射出スリーブ内に載置された半溶融金属を金型キャビティに送給する前の説明図、図８は半溶融金属の製造から成形までの全体製造工程図である。
【００１０】
図８を用いて半溶融金属の製造から成形までの全体製造工程図を説明する。
【００１１】
まず、図８に示す工程［１］において、ラドル５０内に入れられた完全液体である金属（溶湯５１）を、工程［２］において、保持容器（セラミック塗布金属製容器）５２内に注湯されて蓄えられていく溶湯５１に浸漬型加振治具５３により振動を付与して、溶湯５１の液相線温度に対する過熱度を５０℃未満、好ましくは３０℃未満に保持して、保持容器５２内に注ぐことにより結晶核（あるいは微細結晶）を含む液相線直上、直下のアルミニウム合金、すなわち、半溶融金属５６を得る。
【００１２】
次に、工程［３］において、アルミニウム合金を、０．０１℃／ｓ〜３．０℃／ｓの平均冷却速度で冷却し加圧成形直前まで保持し、微細な初晶を該合金液中に晶出させる工程において、加熱用コイル５８を用いた誘導加熱により保持容器５２内の合金の各部の温度を、遅くとも成形する時までに所定の液相率を示す目標成形温度範囲内（目標成形温度に対して−５℃〜＋５℃の範囲内）に収めるように温度調整する。この場合、保持容器５２内で降温する金属の代表温度が注湯直後から目標成形温度に対して１０℃以上低下しない段階までに所定量の電流を流すために、誘導装置５８の出力は小さくてもよい。
【００１３】
冷却にあたっては、保持容器５２の外部から保持容器５２に向けて空気を噴射する。必要に応じて上部、下部を断熱材で保温もしくは加熱した保持容器５２において半溶融状態で保持し、導入された結晶核から微細な球状（非デンドライト状）の初晶を生成させる（工程［３］−ａ、［３］−ｂ）。
【００１４】
このようにして得られた所定の液相率を有するアルミニウム合金を、工程［３］−ｃでは、図示を省略したロボットで保持容器５２を把持して図４に示すように半溶融金属供給装置１を構成する半溶融金属ホルダー３上で反転して天地を逆にした後、半溶融金属５６の表面に生成した酸化物の混入を防ぐために、保持容器５２内で上部側に位置していた表面部をプランジャチップ６６側に位置するように載置する（図４）。
【００１５】
次いで、半溶融金属供給装置１を横型射出スリーブ５の供給口２３に位置させた状態（図５（１））で、引続いて軸心方向に２分割されて半径方向に開閉自在な略半円筒体を有する半溶融金属ホルダー３を八の字状に開放して半溶融金属５６を半溶融金属ホルダー３側から横型射出スリーブ５側に挿入（図５（２））するのである。
【００１６】
横型射出スリーブ５に円柱形をした半溶融金属５を挿入した後、プランジャチップ６６を前進限位置まで前進させて、半溶融金属５を可動金型６０と固定金型６２とで形成された金型キャビティ６４内に加圧装填して成形し、成形品を得る。
【００１７】
まず、図７を用いて半溶融金属５２の成形装置７０の全体構成を説明する。図７の成形装置７０は、横型締横鋳込み式のダイカストマシンであり、その主要構成は、大別すると、射出装置７０ａと金型装置７０ｂと図示を省略した型締装置（金型装置７０ｂの左側に設けられている）とで構成される。
【００１８】
射出装置７０ａは、軸芯が水平な横型射出スリーブ５および射出シリンダ（図示略）からなり、ピストンロッド９の先端部にはプランジャチップ６６が固着されている。金型装置７０ｂは固定金型６２と、型締装置によって前後進自在な可動金型６０とからなり、可動金型６０と固定金型６２さの分割面には、金型キャビティ６４が形成されている。なお、符号１１は金型キャビティ６４の入口に設けられた凝固層トラップ器具１１であり、固定金型６２側の金型キャビティ６４の入口に設けてある。この凝固層トラップ器具１１内に配設されたランナ部１３は横型射出スリーブ５の内径より小さくすることにより、半溶融金属５６を金型キャビティ６４に充填する場合に、恣意的に流動抵抗を大きくして半溶融金属５６の表面に生成した凝固層が捕獲され易いようになっている。
【００１９】
次に、半溶融金属５６を横型射出スリーブ５に装填する場合の本発明の半溶融金属供給装置１について述べる。
【００２０】
図１〜図５を用いて半溶融金属供給装置１の構成を詳細に説明する。半溶融金属供給装置１は高低の調整が自由な支持部７の上部に固着されている。半溶融金属供給装置１は、本体部１４と移動機構部１６とで構成されている。まず、本体部１４は半溶融金属ホルダー３と、この半溶融金属ホルダー３（３ａ、３ｂ）を半径方向に開閉する開閉シリンダ１５（１５ａ、１５ｂ）と、開閉駆動機構部１９とで構成されている。
【００２１】
また、移動機構部１６は、移動ロッド１７と移動ロッド用シリンダ１８とで構成されている。移動ロッド１７は移動ロッド用シリンダ１８内に挿通されたまま、保持容器５２から半溶融金属５６を受け取る後退限位置から、半溶融金属５６を半溶融金属ホルダー３から横型射出スリーブ５内に装填する前進限位置間を前後進するように延伸自在となっている。
【００２２】
まず、半溶融金属ホルダー３について述べる。半溶融金属ホルダー３はセラミック等の保温材で製作されており、半溶融金属５６を保持容器５２から受け取って上面に載置した後、横型射出スリーブ５へ供給する手段として使用するものである。その断面形状は略半円筒体をなし、さらに軸心方向に左右一対に２分割されて略１／４半円筒体を有する左側半溶融金属ホルダー３ａと右側半溶融金属ホルダー３ｂで半径方向に開閉自在に構成されている。この２分割された両者の分割面２１は、開閉動作に伴って接離するようになっている。半溶融金属ホルダー３に用いられる材質には、ＢＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、ＳｉＮが考えられる。
【００２３】
次に、開閉駆動機構部１９について述べる。この開閉駆動機構部１９は、シリンダ１５（１５ａ１、１５ａ２、１５ｂ１、１５ｂ２）、反転アーム２５、カムブロック２７、係止ブロック２９、支持板３１、係合部材３３、挿通軸３５、主軸３７から構成されている。
【００２４】
ここでは、半溶融金属ホルダー３ａ、３ｂは分割面２１を中心にして左右対称であり、同一構造をなすために、右側半溶融金属ホルダー３ｂに係合した右側半溶融金属ホルダー用開閉シリンダ１５ｂ１、１５ｂ２を用いた開閉駆動機構部１９を代表して説明する。
【００２５】
まず、反転アーム２５と係止ブロック２９について述べる。右側半溶融金属ホルダー３ｂ外周部の側端部に矩形形状の立方体をした係止ブロック２９が固着されている。係止ブロック２９の縦軸方向の略中央部に貫通穴が穿設され、ここに挿通軸３５が挿通されている。また係止ブロック２９の外周側には逆Ｌ状の反転アーム２５の一端部が一対離間して固着してある。反転アーム２５の他端部近傍には貫通孔が穿設され、ここにカムブロック２７の挿通軸３５を貫通孔に挿通するとともに、頭部が円形形状を有したカムブロック２７を係合部材３３に開口する楕円孔４３に内在させた状態で軸着されている。なお、カムブロック２７の挿通軸３５の先端部は、反転アーム２５を挿通した後に反転アーム２５の内側からナット４０と螺合し、反転アーム２５を挟持するように配設されている。
【００２６】
一方、右側半溶融金属ホルダー用開閉シリンダ１５ｂ１、１５ｂ２は横断面が四角形を有した四角柱形状をしており、スラリー受け４７の端部に延在された支持台４５の上部に載置（図２）された後、傾転不可能に四隅をボルト（図示略）などで固着されている。右側半溶融金属ホルダー用開閉シリンダ１５ｂ１、１５ｂ２は右側半溶融金属ホルダー３ｂの開閉の駆動源をなしており、この右側半溶融金属ホルダー用開閉シリンダ１５ｂ１、１５ｂ２のロッド３９は圧縮されたエアーによって駆動され伸縮自在となっている。
【００２７】
右側半溶融金属ホルダー用開閉シリンダ１５ｂ１、１５ｂ２のロッド３９の先端部は、矩形の立方形状を有した係合部材３３の長軸側の底部に設けられたねじに螺合してあり、ロッド３９の伸縮に伴って係合部材３３は上下動可能となっている。係合部材３３の略中央部には横方向に細長い楕円形状の楕円孔４３が穿設してある。この楕円孔４３内にカムブロック２７が内在した状態で遊嵌されている。
【００２８】
支持台４５上には、係止ブロック２９の両端部を挟持するように一対の逆Ｌ字状の支持板３１が離間して固着されている。支持板３１は反転アーム２５と係止ブロック２９を収納するように配設されている。支持板３１の自由端部近傍には、貫通孔４１が穿設されており、係止ブロック２９の縦軸方向の略中央部に貫通穴と支持板３１の貫通孔４１が一致するように係合させた後、主軸３７が軸着してある。このため、ロッド３９の伸縮に伴って反転アーム２５から係止ブロック２９を介して右側半溶融金属ホルダー３ｂを開閉自在としている。
【００２９】
このように構成された半溶融金属供給装置１を用いて半溶融金属５６を成形する場合について述べる。
【００３０】
まず、図８に示すように、溶湯５１を工程［１］、工程［２］および工程［３］−ａ、工程［３］−ｂに沿って保持容器５２内に半溶融金属５６を作り出す。次いで、図示を省略したロボットで保持容器５２を把持した状態で、図４に示すように保持容器５２を▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼の順番に反転し、保持容器５２内から半溶融金属５６を排出して、半溶融金属ホルダー３（３ａ、３ｂ）の上に載置する（図４）（図５（１））。
【００３１】
この時、半溶融金属５６の向きは、截頭円錐形状をした半溶融金属５６の小径部側を先端部（金型側）した状態になっている。次いで、ピストン（図示略）に油圧または圧縮空気などを作用させて移動ロッド１７を図６の実線で示す後退限位置から破線で示す実線で示す前進限位置（半溶融金属供給装置１の半溶融金属３ａ、３ｂと横型射出スリーブ５の上方に開口する供給口２３の位置が略一致する位置）まで伸張する。
【００３２】
次いで対向した位置に配設してある左側開閉シリンダ１５ａ１、１５ａ２と、右側開閉シリンダ１５ｂ１、１５ｂ２を同調しながら各ロッド３９を上方向に伸張すると、該ロッド３９の先端部に螺合された係合部材３３も伸張する。
【００３３】
半溶融金属５６係合部材３３の伸張に伴って係合部材３３の略中央部に設けられた楕円形状の貫通孔４１に係合している円形状のカムブロック２７を介して逆Ｌ字状の反転アーム２５が上昇すると主軸３７を中心にして反転アーム２５に固着されている係止ブロック２９が傾転し、さらに係止ブロック２９に固着されている半溶融金属ホルダー３ａ、３ｂが離れて開き、半溶融金属ホルダー３ａ、３ｂ上に載置されている半溶融金属５６が供給口２３の上方部から横型射出スリーブ５に供給される（図５（２））（図７）。
【００３４】
図７に示す状態からプランジャチップ６６を前進させると、半溶融金属５６はプランジャチップ６６の先端部に当接しながら前進する。半溶融金属５６が横型射出スリーブ５に供給された際に、半溶融金属５６が半溶融金属ホルダー３に引続き横型射出スリーブ５と接触した部分は冷却されて凝固層が生成する。プランジャチップ６６の前進に伴って凝固トラップ器具１１にて凝固層が捕獲される。この後、プランジャチップ６６の前進限にて半溶融金属５６は金型キャビティ６４内に充填され、製品となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明では、半溶融金属を半溶融金属ホルダーから横型射出スリーブに供給する場合に、半溶融金属が形くずれを起こすことがなく、かつ非常に短時間に供給できるため、凝固層の発生を最小限にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半溶融金属供給装置の平面図である。
【図２】本発明に係る半溶融金属供給装置の本体部の正面図である。
【図３】本発明に係る半溶融金属供給装置の本体部の平面図である。
【図４】半溶融金属を保持容器から半溶融金属ホルダーへ移送する場合の説明図である。
【図５】半溶融金属を半溶融金属ホルダーから射出スリーブへ移送する場合の説明図であり、（１）は半溶融金属ホルダーから射出スリーブへ移送する前の説明図、（２）は半溶融金属ホルダーから射出スリーブへ移送した後の説明図である。
【図６】半溶融金属を半溶融金属ホルダーから射出スリーブへ移送するために移動ロッドを伸張させた場合の平面図である。
【図７】射出スリーブ内に載置された半溶融金属を金型キャビティに送給する前の説明図である。
【図８】半溶融金属の製造から成形までの全体製造工程図である。
【符号の説明】
１      半溶融金属供給装置
３      半溶融金属ホルダー
３ａ    左側半溶融金属ホルダー
３ｂ    右側半溶融金属ホルダー
５      横型射出スリーブ
７      支持部
９      ピストンロッド
１１    凝固層トラップ器具
１３    ランナ部
１４    本体部
１５    開閉シリンダ
１５ａ    左側半溶融金属ホルダー用開閉シリンダ
１５ｂ    右側半溶融金属ホルダー用開閉シリンダ
１６      移動機構部
１７      移動ロッド
１８      移動ロッド用シリンダ
１９      開閉駆動機構部
２１      分割面
２３      供給口
２５      反転アーム
２７      カムブロック
２９      係止ブロック
３１      支持板
３３      係合部材
３５      挿通軸
３７      主軸
３９      ロッド
４０      ナット
４１      貫通孔
４３      楕円孔
４５      支持台
４７      スラリー受け
５０      ラドル
５１      溶湯
５２      保持容器
５４      浸漬型加振治具
５６      半溶融金属
５８      加熱用コイル
６０      可動金型
６２      固定金型
６４      金型キャビティ
６６      プランジャチップ
７０      成形装置
７０ａ    射出装置
７０ｂ    金型装置
【図１】
2004291025.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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【図６】
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【図７】
2004291025.tif 000009
【図８】
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