(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材を冷却媒体に浸漬して当該素材を低温域に冷却した後にプレス成形を行う低温成形加工における素材の冷却方法であって、
複数の素材を保持自在な軸が回転自在に、かつ、鉛直方向に沿って配置されるとともに前記冷却媒体が充填された冷却タンク内に、前記軸に保持されるように前記素材を投入する工程と、
前記軸を回転することによって、前記軸に保持された前記複数の素材を前記冷却媒体の中に浸漬させながら回転移動させる工程と、
低温域に冷却された前記素材を前記軸から取り出す工程と、を有し、
前記素材を投入する際には前記素材の上端部が前記冷却媒体の液面よりも上側に臨んだ状態で前記素材を前記軸に保持し、前記軸の回転に伴って前記素材の前記上端部を前記冷却媒体の中に浸漬させ、その後の前記軸のさらなる回転に伴って前記素材の前記上端部を前記冷却媒体の液面よりも上側に臨ませ、前記素材を取り出す際には前記軸に保持された前記素材の前記上端部が前記冷却媒体の液面よりも上側に臨んだ状態にする、低温成形加工における素材冷却方法。
【請求項２】
前記素材を保持するための複数個の治具が前記軸を中心にして放射状に配置されるように前記軸に取り付けられ、
前記素材を投入する際には、前記素材は、前記治具を介して、前記軸に保持されることを特徴とする請求項１に記載の低温成形加工における素材冷却方法。
【請求項３】
前記複数個の治具のすべてに前記素材が保持されている状態では、前記素材を取り出した一の治具に、次の素材が保持されることを特徴とする請求項２に記載の低温成形加工における素材冷却方法。
【請求項４】
素材を冷却媒体に浸漬して当該素材を低温域に冷却した後にプレス成形を行う低温成形加工における素材冷却装置であって、
前記冷却媒体が充填された冷却タンクと、
前記冷却タンク内に鉛直方向に沿って配置され、複数の素材を保持自在な回転自在な軸と、
前記軸に保持されるように前記素材を前記冷却タンク内に投入する投入手段と、
前記軸を回転駆動することによって、前記軸に保持された前記複数の素材を前記冷却媒体の中に浸漬させながら回転移動させる駆動手段と、
低温域に冷却された前記素材を前記軸から取り出す取り出し手段と、
前記素材を投入する位置において前記軸に保持された前記素材の上端部を前記冷却媒体の液面よりも上側に臨んだ状態とし、前記軸の回転に伴って前記素材の前記上端部を前記冷却媒体の中に浸漬させる第１の変位手段と、
前記軸の回転に伴って前記素材の前記上端部を前記冷却媒体の液面よりも上側に臨ませ、前記素材を取り出す位置において前記軸に保持された前記素材の前記上端部を前記冷却媒体の液面よりも上側に臨んだ状態にする第２の変位手段と、を有してなる低温成形加工における素材冷却装置。
【請求項５】
前記軸を中心にして放射状に配置されるように前記軸に取り付けられ、前記素材を保持するための複数個の治具をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の低温成形加工における素材冷却装置。
【請求項６】
前記投入手段および前記取り出し手段は、共通のロボットから構成されていることを特徴とする請求項４に記載の低温成形加工における素材冷却装置。
【請求項７】
前記取り出し手段は、前記軸から取り出した素材をそのままプレス成形装置にセットすることを特徴とする請求項４に記載の低温成形加工における素材冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温成形加工における素材冷却方法、および低温成形加工における素材冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
素材を液体窒素または液体ヘリウムなどの冷却媒体に浸漬し、当該素材を約−５０℃〜−１９６℃の低温域に冷却した後に、プレス成形を行う低温成形加工が知られている。アルミニウム板またはアルミニウム合金板などの素材を成形加工するに際して、低温成形加工を適用することによって、鋼板なみに成形性が向上することが知られている（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献２には、素材を低温域に冷却するために、ローラコンベアを用いて、素材を冷却媒体に浸漬させながら移動させる素材冷却装置が記載されている。
【特許文献１】特開平５−３３９６６８号公報
【特許文献２】特開平８−１５０４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、コンベア式の素材冷却装置は、装置の設置スペースが大きくなってしまい、また、量産速度に見合った速度で素材を冷却することも困難である。
【０００５】
本発明の目的は、設置スペースの省スペース化を図りつつ量産速度に見合った速度で素材を冷却することが可能な、低温成形加工における素材冷却方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する請求項１に記載の本発明は、素材を冷却媒体に浸漬して当該素材を低温域に冷却した後にプレス成形を行う低温成形加工における素材の冷却方法であって、
複数の素材を保持自在な軸が回転自在に、かつ、鉛直方向に沿って配置されるとともに前記冷却媒体が充填された冷却タンク内に、前記軸に保持されるように前記素材を投入する工程と、
前記軸を回転することによって、前記軸に保持された前記複数の素材を前記冷却媒体の中に浸漬させながら回転移動させる工程と、
低温域に冷却された前記素材を前記軸から取り出す工程と、を有し、
前記素材を投入する際には前記素材の上端部が前記冷却媒体の液面よりも上側に臨んだ状態で前記素材を前記軸に保持し、前記軸の回転に伴って前記素材の前記上端部を前記冷却媒体の中に浸漬させ、その後の前記軸のさらなる回転に伴って前記素材の前記上端部を前記冷却媒体の液面よりも上側に臨ませ、前記素材を取り出す際には前記軸に保持された前記素材の前記上端部が前記冷却媒体の液面よりも上側に臨んだ状態にする、低温成形加工における素材冷却方法である。
【０００７】
また、請求項４に記載の本発明は、素材を冷却媒体に浸漬して当該素材を低温域に冷却した後にプレス成形を行う低温成形加工における素材冷却装置であって、
前記冷却媒体が充填された冷却タンクと、
前記冷却タンク内に鉛直方向に沿って配置され、複数の素材を保持自在な回転自在な軸と、
前記軸に保持されるように前記素材を前記冷却タンク内に投入する投入手段と、
前記軸を回転駆動することによって、前記軸に保持された前記複数の素材を前記冷却媒体の中に浸漬させながら回転移動させる駆動手段と、
低温域に冷却された前記素材を前記軸から取り出す取り出し手段と、
前記素材を投入する位置において前記軸に保持された前記素材の上端部を前記冷却媒体の液面よりも上側に臨んだ状態とし、前記軸の回転に伴って前記素材の前記上端部を前記冷却媒体の中に浸漬させる第１の変位手段と、
前記軸の回転に伴って前記素材の前記上端部を前記冷却媒体の液面よりも上側に臨ませ、前記素材を取り出す位置において前記軸に保持された前記素材の前記上端部を前記冷却媒体の液面よりも上側に臨んだ状態にする第２の変位手段と、を有してなる低温成形加工における素材冷却装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、軸を回転することによって、軸に保持された複数の素材を冷却媒体の中に浸漬させながら回転移動させていることから、設置スペースの省スペース化を図りつつ量産速度に見合った速度で素材を冷却することが可能となる。素材冷却装置の小型化を通して、設備費を低減することができ、設備レイアウトの自由度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
図１は、本発明を適用した低温成形加工装置１０を示す概略平面図、図２は、図１に示される素材冷却装置３０の要部を示す斜視図、図３は、素材冷却装置３０の冷却タンク５０を示す平面図、図４（Ａ）（Ｂ）は、素材冷却装置３０におけるセット治具９０および回転軸６０をそれぞれ示す斜視図、図４（Ｃ）は、回転軸６０に取り付けられたセット治具９０に素材１１を保持した状態を示す平面図、図５は、素材１１を投入する位置および素材１１を取り出す位置において、素材１１の一部が冷却媒体１２の液面１２ａよりも上側に臨んでいる状態の説明に使用する概念図である。
【００１１】
図１を参照して、低温成形加工装置１０は、多数の板状の素材１１を収納したスタッカ２０と、スタッカ２０から供給された素材１１を冷却媒体１２に浸漬させて当該素材１１を約−５０℃〜−１９６℃の低温域に冷却する素材冷却装置３０と、冷却された素材１１をプレス成形するプレス装置４０と、を有している。素材１１は、例えば、アルミニウム板、アルミニウム合金板などであり、プレス成形品としては、例えば、ドアインナパネルを挙げることができる。素材１１の板厚は、適宜選択できるが、例えば、１ｍｍである。冷却媒体１２は、例えば、液体窒素、液体ヘリウムなどである。
【００１２】
前記スタッカ２０は、例えば、多数の素材１１が積層されたリフタテーブル２１と、リフタテーブル２１上の素材１１を１枚ごと取り出す図示しない搬送装置と、搬送装置によって取り出した素材１１が載置される載置台２２と、を有している。搬送装置は、例えば、ロボットから構成され、アームの先端には、素材１１を１枚ごと保持するための保持具が設けられている。保持具は、バキュームカップや、クランプ装置などから構成されている。載置台２２に載置された素材１１が１枚ずつ素材冷却装置３０に供給される。
【００１３】
前記プレス装置４０は、相対的に接近離反移動自在な上下型を有し、下型４１の成形面の上に、低温域に冷却された素材１１が搬入される。
【００１４】
図１〜図５を参照して、素材冷却装置３０は、概説すれば、液体窒素１２が充填された冷却タンク５０と、冷却タンク５０内に配置され複数の素材１１を保持自在な回転自在な回転軸６０（軸に相当する）と、回転軸６０に保持されるように素材１１を冷却タンク５０内に投入する投入ユニット７０（投入手段に相当する）と、回転軸６０を回転駆動することによって回転軸６０に保持された複数の素材１１を液体窒素１２の中に浸漬させながら回転移動させる駆動ユニット８０（駆動手段に相当する）と、低温域に冷却された素材１１を回転軸６０から取り出す取り出しユニット７１（取り出し手段に相当する）と、を有している。素材冷却装置３０は、素材１１を保持するための複数個のセット治具９０（治具に相当する）をさらに有している。複数個のセット治具９０は、回転軸６０を中心にして放射状に配置されるように回転軸６０に取り付けられている。
【００１５】
なお、図１などに示される符号「Ｔ１」は、投入ユニット７０が載置台２２上の素材１１を取り出す位置を示し、符号「Ｔ２」は、投入ユニット７０が素材１１を投入する位置を示している。また、符号「Ｔ３」は、取り出しユニット７１が素材１１を取り出す位置を示し、符号「Ｔ４」は、取り出しユニット７１が下型４１の成形面の上に素材１１を載置する位置を示している。
【００１６】
以下、素材冷却装置３０の構成を詳述する。
【００１７】
前記冷却タンク５０は、円筒形状を有し、その外周面には断熱材が取り付けられている。冷却タンク５０に隣接して、液体窒素１２を貯蔵した貯蔵タンク５１が設けられている。冷却タンク５０と貯蔵タンク５１とは、配管５２を介して接続されている。配管５２の途上には、貯蔵タンク５１内の液体窒素１２を冷却タンク５０に供給する図示しないポンプが設けられている。冷却タンク５０内の液体窒素１２の充填量は、素材１１の全体を浸漬させるのに十分な量とされている。液体窒素１２は、冷却タンク５０内の液面１２ａを一定に維持するように、貯蔵タンク５１から随時補給される。冷却タンク５０の上面には蓋部材５３が取り付けられている（図３参照）。蓋部材５３には、素材１１を冷却タンク５０内に投入したり、素材１１を回転軸６０から取り出したりするために、素材１１が通過する窓部５４が開口されている。本実施形態では、素材投入位置Ｔ２と、素材取出位置Ｔ３とが近接しているので、１個の窓部５４のみを形成してある。なお、投入用の窓部と、取り出し用の窓部とを別個独立に形成することもできる。
【００１８】
前記回転軸６０は、冷却タンク５０内に回転自在に支持され、複数の素材１１を周方向に沿って等間隔に保持している。図示する実施形態では、回転軸６０は、鉛直方向に沿って配置されている。したがって、素材１１のそれぞれは、鉛直方向に沿うように回転軸６０に保持されている。
【００１９】
前記駆動ユニット８０は、回転軸６０に接続されて当該回転軸６０を回転駆動するモータや減速機などから構成されている。駆動ユニット８０により回転軸６０を回転駆動することによって、回転軸６０に保持された複数の素材１１は、液体窒素１２の中に浸漬されながら連続的に回転移動する。回転軸６０の回転速度つまり各素材１１の回転移動速度は、低温成形の特性を十分に得るための適正な冷却時間を確保する観点から決定されている。適正な冷却時間は、素材１１の大きさや厚みによって適宜設定することができるが、例えば、３分以上に設定することが好ましい。
【００２０】
複数の素材１１のそれぞれは回転軸６０を中心に回転移動していることから、素材投入位置Ｔ２と、素材取出位置Ｔ３とを近接させることが可能となる。すなわち、素材投入位置Ｔ２から回転軸６０を中心にして１回転する直前の位置を素材取出位置Ｔ３に設定することによって、素材投入位置Ｔ２と素材取出位置Ｔ３とが近接する。このため、上述した蓋部材５３に関しては、１個の窓部５４を通して、素材１１の投入および素材１１の取り出しの両方を行うことができる。さらに、素材投入位置Ｔ２と素材取出位置Ｔ３とが近接することにより、投入ユニット７０および取り出しユニット７１を別個独立に設けるのではなく、素材１１の投入および素材１１の取り出しを１つのユニットによって行うことが可能となる。
【００２１】
そこで、本実施形態にあっては、図１に示すように、投入ユニット７０および取り出しユニット７１を、共通のロボット７２から構成してある。アーム７３の先端には、素材１１の上端部１１ａを把持自在なクランプ装置７４（図２参照）が取り付けられている。ロボット７２は、位置Ｔ１において載置台２２上の素材１１を把持し、吊り下げるように持ち上げ、位置Ｔ２において回転軸６０に保持されるように素材１１を冷却タンク５０内に投入する。このロボット７２はさらに、位置Ｔ３において低温域に冷却された素材１１を吊り下げるように持ち上げて回転軸６０から取り出し、位置Ｔ４において下型４１の成形面上の所定位置に素材１１をセットする。
【００２２】
図４（Ａ）に示すように、前記セット治具９０は、鉛直方向に沿うサイド部９１と、サイド部９１の下端に連続する下部９２とを有している。サイド部９１および下部９２のそれぞれには、Ｕ字状あるいは凹状の受け溝９３が設けられている。これら受け溝９３によって、素材１１が保持される。下部９２の下面には、冷却タンク５０の底面５０ａ上を転動するローラ９４が回転自在に取り付けられている。ローラ９４により、セット治具９０の移動ひいては素材１１の移動が円滑なものとなる。
【００２３】
図４（Ｂ）に示すように、回転軸６０の外周面には、セット治具９０のサイド部９１を摺動自在に保持するための凹溝６１が鉛直方向に沿って複数本形成されている。複数本の凹溝６１は、回転軸６０の周方向に沿って等間隔に形成されている。
【００２４】
図４（Ｃ）に示すように、各セット治具９０のサイド部９１を凹溝６１に収納することによって、複数個のセット治具９０は、回転軸６０を中心にして放射状に配置されるように回転軸６０に取り付けられる。素材１１は、回転軸６０に取り付けられたセット治具９０に保持されることによって、回転軸６０に保持されることになる。各セット治具９０は、サイド部９１が凹溝６１に案内されながら鉛直方向に沿って移動自在となっている。また、サイド部９１に形成した係合凹部９５（図４（Ａ）参照）と、凹溝６１における対向する内面に形成した係合凸部６２とが嵌まり合うことによって、回転軸６０の回転に伴ってセット治具９０が径方向にずれることを防止している。
【００２５】
回転軸６０に取り付けるセット治具９０の数つまり回転軸６０に保持される素材１１の数は適宜選択できるが、例えば、１００ｍｍ径の回転軸６０で４５枚の素材１１を保持することができる。
【００２６】
図５を参照して、本実施形態の素材冷却装置３０はさらに、素材投入位置Ｔ２において素材上端部１１ａ（素材１１の少なくとも一部に相当する）を液体窒素１２の液面１２ａよりも上側に臨ませる第１の変位手段１０１と、素材取出位置Ｔ３において素材上端部１１ａ（素材１１の少なくとも一部に相当する）を液面１２ａよりも上側に臨ませる第２の変位手段１０２と、を有している。第１の変位手段１０１は、素材上端部１１ａを、回転軸６０の回転に伴って、液体窒素１２の中に浸漬させるように構成されている。第２の変位手段１０２は、素材上端部１１ａを、回転軸６０の回転に伴って、液面１２ａよりも上側に臨ませるように構成されている。図５は、冷却タンク５０を展開して拡げた状態が概念的に示されている。
【００２７】
さらに詳しくは、冷却タンク５０の底面５０ａの一部には、底面５０ａよりも高い高さを有する膨出部１０３が設けられている。膨出部１０３の底面５０ａからの高さＨは、液体窒素１２中に浸漬している素材上端部１１ａと液面１２ａとの間の距離ｈよりも大きい寸法に設定されている（Ｈ＞ｈ）。膨出部１０３の頂面１０４は、底面５０ａと平行な平坦面に形成されている。膨出部１０３における素材１１の回転移動方向（図中左右方向）に沿う両端部は、底面５０ａに対して傾斜した傾斜面１０５ａ、１０５ｂに形成されている。膨出部１０３の頂面１０４のうち、素材１１の回転移動方向に沿う上流側（図中左側）が素材取出位置Ｔ３とされ、下流側（図中右側）が素材投入位置Ｔ２とされている。素材投入位置Ｔ２を０度とすると、回転軸６０を中心に例えば３００度回転した位置に、傾斜面１０５ａの開始点が設定されている。上記のような膨出部１０３を設けることにより、冷却タンク５０の底面５０ａは、素材１１の回転移動方向に沿って見れば、略らせん形状を有することになる。膨出部１０３に向かい合う位置に、蓋部材５３の窓部５４が設けられている。
【００２８】
回転軸６０の回転に伴って、セット治具９０は、そのローラ９４が底面５０ａ上を転動しながら、膨出部１０３に向けて回転移動する。このときは、素材上端部１１ａは液面１２ａよりも下側である。回転軸６０がさらに回転すると、セット治具９０のローラ９４が傾斜面１０５ａを経て膨出部１０３の頂面１０４に乗り上がる。これにより、素材取出位置Ｔ３において、素材上端部１１ａが液面１２ａよりも上側に臨むことになる。
【００２９】
回転軸６０がさらに回転すると、素材１１が取り出されたセット治具９０は、ローラ９４が膨出部１０３の頂面１０４に乗り上がったまま、素材投入位置Ｔ２に達する。この素材投入位置Ｔ２において素材１１を投入すると、素材上端部１１ａは液面１２ａよりも上側に臨んだままとなる。この後、回転軸６０の回転に伴って、セット治具９０のローラ９４が傾斜面１０５ｂを経て底面５０ａまで降りる。これにより、素材上端部１１ａが液体窒素１２の中に浸漬することになる。
【００３０】
このように本実施形態では、第１と第２の変位手段１０１、１０２は、膨出部１０３と、セット治具９０のローラ９４とから構成されている。なお、膨出部１０３の頂面１０４を傾斜面とし、素材取出位置Ｔ３における素材上端部１１ａの高さと、素材投入位置Ｔ２における素材上端部１１ａの高さとを異ならせてもよい。
【００３１】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００３２】
まず、搬送装置は、リフタテーブル２１上に積層された素材１１を１枚ごと取り出し、載置台２２に載置する（図１参照）。
【００３３】
素材冷却装置３０の冷却タンク５０内には、貯蔵タンク５１から供給された液体窒素１２が充填されている。冷却タンク５０内の液面１２ａを一定に維持するように、液体窒素１２が随時補給されている。
【００３４】
ロボット７２は、位置Ｔ１において、載置台２２上の素材１１をクランプ装置７４によって把持し、吊り下げるように持ち上げる。
【００３５】
ロボット７２は、素材投入位置Ｔ２において、回転軸６０に保持されるように素材１１を冷却タンク５０内に投入する。素材１１を投入する際には、素材１１は、セット治具９０を介して、回転軸６０に保持される。素材投入位置Ｔ２においてはセット治具９０のローラ９４が膨出部１０３の頂面１０４に乗り上がったままである。このため、素材１１を投入する際には、素材１１は、その上端部１１ａが液面１２ａよりも上側に臨んだ状態で、回転軸６０に保持される（図５参照）。素材１１がセット治具９０に保持されると、ロボット７２は、クランプ装置７４による素材１１の把持を解除する。
【００３６】
回転軸６０の回転に伴って、セット治具９０のローラ９４が傾斜面１０５ｂを経て底面５０ａまで降り、素材上端部１１ａも液体窒素１２の中に浸漬する。セット治具９０は、サイド部９１が回転軸６０の凹溝６１に案内されながら下降する。
【００３７】
ロボット７２は、セット治具９０の数だけ、上述した素材１１の投入動作を繰り返す。
【００３８】
回転軸６０の回転に伴って、セット治具９０は、そのローラ９４が底面５０ａ上を転動しながら、膨出部１０３に向けて回転移動する。このときは、素材上端部１１ａは液面１２ａよりも下側であり、素材１１の全体が液体窒素１２の中に浸漬している。
【００３９】
回転軸６０がさらに回転すると、セット治具９０のローラ９４が傾斜面１０５ａを経て膨出部１０３の頂面１０４に乗り上がる。素材１１を取り出す際には、回転軸６０に保持された素材１１は、その上端部１１ａが液面１２ａよりも上側に臨んだ状態になる。セット治具９０は、サイド部９１が回転軸６０の凹溝６１に案内されながら上昇する。
【００４０】
ロボット７２は、素材取出位置Ｔ３において、液面１２ａよりも上側に臨んだ素材上端部１１ａをクランプ装置７４によって把持し、低温域に冷却された素材１１を吊り下げるように持ち上げて回転軸６０から取り出す。
【００４１】
ロボット７２は、位置Ｔ４において、取り出した素材１１を下型４１の成形面上の所定位置にセットする。
【００４２】
そして、プレス装置４０によって、低温域に冷却した素材１１をプレス成形する。素材１１を低温成形加工することによって、鋼板なみに成形性が向上する。プレス成形が終わると、型を開いて成形品を取り出せば、一連の低温成形加工が終了する。
【００４３】
複数個のセット治具９０のすべてに素材１１が保持されている状態では、素材１１を取り出した一のセット治具９０に、次の素材１１が保持される。これにより、素材１１の投入動作を常に円滑に行うことができる。
【００４４】
コンベアによって素材を移動する形態にあっては、量産速度に見合った速度で素材を冷却するためにはローラコンベアを長くしなければならず、素材冷却装置全体の設置スペースが大きくなる。これに対して、本実施形態にあっては、回転軸６０を回転することによって、回転軸６０に保持された複数の素材１１を液体窒素１２の中に浸漬させながら回転移動させていることから、コンベア方式に比べて、設置スペースの省スペース化を図りつつ量産速度に見合った速度で素材１１を冷却することが可能となる。素材冷却装置３０の小型化を通して、設備費を低減することができ、設備レイアウトの自由度を高めることができる。さらに、小型の素材冷却装置３０によれば、既存の設備ラインに当該素材冷却装置３０を追加して設置することが容易になり、既存のプレス成形ラインを、低温成形加工ラインに容易に改変することができる。本実施形態によれば、実際の生産に対応できる５枚／分の生産速度を実現できる。
【００４５】
複数の素材１１のそれぞれは回転軸６０を中心に回転移動していることから、素材投入位置Ｔ２と、素材取出位置Ｔ３とを近接させることができ、投入ユニット７０および取り出しユニット７１を１台のロボット７２から構成することが可能となる。したがって、設置スペースの省スペース化を一層図ることができ、設備費をさらに低減することができる。
【００４６】
コンベアによって素材を移動する形態にあっては、搬送速度に限界があるので、素材を液体窒素の中から取り出してプレス装置に投入するまでに比較的長時間を要し、素材温度の上昇により低温成形加工による成形性の向上を確保できない虞がある。これに対して、本実施形態にあっては、ロボット７２が回転軸６０から取り出した素材１１をそのまま下型４１にセットしているので、素材１１の取り出しからプレス装置４０内に投入するまでに要する時間を短縮し、素材１１をより低温の状態に維持しつつプレス成形することができる。したがって、低温成形加工による成形性の向上を十分に確保することができる。
【００４７】
素材１１をセット治具９０に保持することによって、当該素材１１が回転軸６０に保持されるようにしてあるので、各素材１１を確実かつ安定して回転移動させることができる。
【００４８】
膨出部１０３とセット治具９０のローラ９４とから構成した第１と第２の変位手段１０１、１０２によって、素材投入位置Ｔ２および素材取出位置Ｔ３においては、素材上端部１１ａが液面１２ａよりも上側に臨んでいる。このため、ロボット７２のアーム７３やクランプ装置７４を液体窒素１２の中に入れることなく、素材１１を投入したり取り出したりすることができる。したがって、ロボット７２のアーム７３やクランプ装置７４を低温耐久性を考慮した材質から形成する必要がなく、一般的なステンレス材から形成することができる。
【００４９】
また、セット治具９０のローラ９４が膨出部１０３から下ったり、膨出部１０３に昇ったりするという簡易な機構によって、回転軸６０を回転駆動するだけで、素材投入位置Ｔ２において液面１２ａよりも上側に臨んでいた素材上端部１１ａを液体窒素１２の中に浸漬させたり、液体窒素１２の中に浸漬していた素材上端部１１ａを素材取出位置Ｔ３において液面１２ａよりも上側に臨ませたりすることができる。
【００５０】
（参考例）
図６は、参考例に係る素材冷却装置１３０の要部を示す断面図である。図１〜図５に示される部材と共通する部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００５１】
第１の実施形態では回転軸６０を鉛直方向に沿って配置したが、図６に示すように、回転軸１６０を水平方向に沿って配置することもできる。
【００５２】
かかる構成においても、回転軸１６０を回転することによって、回転軸１６０に保持された複数の素材１１を液体窒素１２の中に浸漬させながら回転移動させていることから、コンベア方式に比べて、設置スペースの省スペース化を図りつつ量産速度に見合った速度で素材１１を冷却することが可能となる。素材冷却装置１３０の小型化を通して、設備費を低減することができ、設備レイアウトの自由度を高めることができる。また、素材投入位置Ｔ２と素材取出位置Ｔ３とを近接させることもでき、投入ユニット７０および取り出しユニット７１を１台のロボット７２から構成することが可能となる。
【００５３】
この参考例では、第１と第２の変位手段１０１、１０２は回転軸１６０そのものから構成され、素材投入位置Ｔ２および素材取出位置Ｔ３においては、素材上端部１１ａを液面１２ａよりも上側に臨ませることができる。また、回転軸１６０を回転駆動するだけで、素材投入位置Ｔ２において液面１２ａよりも上側に臨んでいた素材上端部１１ａを液体窒素１２の中に浸漬させることができ、液体窒素１２の中に浸漬していた素材上端部１１ａを素材取出位置Ｔ３において液面１２ａよりも上側に臨ませることができる。
【００５４】
セット治具９０は、回転軸１６０の回転に伴って素材１１が脱落することを防止する図示しないストッパを有している。このストッパは、素材投入位置Ｔ２および素材取出位置Ｔ３における素材１１の投入および取り出しを許容するように、素材１１の移動軌跡に干渉しない位置に退避される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明を適用した低温成形加工装置を示す概略平面図である。
【図２】図１に示される素材冷却装置の要部を示す斜視図である。
【図３】素材冷却装置の冷却タンクを示す平面図である。
【図４】図４（Ａ）（Ｂ）は、素材冷却装置におけるセット治具および回転軸をそれぞれ示す斜視図、図４（Ｃ）は、回転軸に取り付けられたセット治具に素材を保持した状態を示す平面図である。
【図５】素材を投入する位置および素材を取り出す位置において、素材の一部が冷却媒体の液面よりも上側に臨んでいる状態の説明に使用する概念図である。
【図６】参考例に係る素材冷却装置の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０      低温成形加工装置、
１１      素材、
１１ａ    上端部、
１２      液体窒素（冷却媒体）、
１２ａ    液面、
３０      素材冷却装置、
５０      冷却タンク、
５０ａ    底面、
５３      蓋部材、
５４      窓部、
６０      回転軸（軸）、
６１      凹溝、
７０      投入ユニット（投入手段）、
７１      取り出しユニット（取り出し手段）、
７２      ロボット（投入手段、取り出し手段）、
７３      アーム、
７４      クランプ装置、
８０      駆動ユニット（駆動手段）、
９０      セット治具（治具）、
９１      サイド部、
９２      下部、
９３      受け溝、
９４      ローラ、
１０１    第１の変位手段、
１０２    第２の変位手段、
１０３    膨出部、
１０４    頂面、
１０５ａ、１０５ｂ    傾斜面、
１３０    素材冷却装置、
１６０    回転軸（軸、第１と第２の変位手段）
Ｔ２      素材投入位置、
Ｔ３      素材取出位置。
【図１】
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【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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