(57)【要約】【課題】本発明は、予め形成された線材を切断装置に供給することにより、一定形状でバラツキが少ない原料チップを高い生産性で得ることを目的とする。【解決手段】本発明による金属射出成形用原料チップの製造方法及び装置は、線材(20)を加圧された供給ローラ(33)によって設定速度で切断装置(31)に供給し、この切断装置(31)に設けられた回転刃(7)と固定刃(7a)により、この線材(20)を所望長さに切断して原料チップ(32)を得る方法と構成である。【選択図】図１
2005205447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低融点合金の線材(20)から金属射出成形に用いる原料チップ(32)を製造する金属射出成形用原料チップの製造方法において、
前記線材(20)を加圧された供給ローラ(33)によって設定速度で切断装置(31)に供給し、前記設定速度で回転し、前記切断装置(31)に設けられた回転刃(7)と固定刃(7a)により、前記線材(20)を所望長さに切断して前記原料チップ(32)を得ることを特徴とする金属射出成形用原料チップの製造方法。
【請求項２】
前記線材(20)を蛇行させつつ前記切断装置(31)に供給することを特徴とする請求項１記載の金属射出成形用原料チップの製造方法。
【請求項３】
前記線材(20)に加工歪を与えるために前記線材(20)を屈曲させることを特徴とする請求項１記載の金属射出成形用原料チップの製造方法。
【請求項４】
前記線材(20)の表面を塑性変形させつつ前記切断装置(31)に供給することを特徴とする請求項１記載の金属射出成形用原料チップの製造方法。
【請求項５】
前記原料チップ(32)のサイズは、０．１ｍｍ≦Ｄ≦０．８ｈ、０．５Ｄ≦Ｌ≦１０Ｄ（原料チップの素材線材長手方向の寸法をＬ、線材(20)の直径ないし切断面の外接円の直径をＤ、ｈは射出成形機のスクリュのフライト高さ）となるような回転刃の回転速度及び供給時の送り速度で切断することを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の金属射出成形用原料チップ製造方法。
【請求項６】
低融点合金の線材(20)から金属射出成形に用いる原料チップ(32)を製造する金属射出成形用原料チップの製造装置において、
前記線材(20)を加圧された供給ローラ(33)によって設定速度で切断装置(31)に供給し、前記設定速度で回転し、前記切断装置(31)に設けられた回転刃(7)と固定刃(7a)により、前記線材(20)を所望長さに切断して前記原料チップ(32)を得るように構成したことを特徴とする金属射出成形用原料チップの製造装置。
【請求項７】
前記線材(20)を蛇行させつつ前記切断装置(31)に供給する蛇行機構(42)を有することを特徴とする請求項６記載の金属射出成形用原料チップの製造装置。
【請求項８】
前記線材(20)に加工歪を与えるため線材(20)を屈曲させる線材屈曲機構(50)を有することを特徴とする請求項６記載の金属射出成形用原料チップの製造装置。
【請求項９】
前記線材(20)の表面を塑性変形させつつ前記切断装置(31)に供給するための線材塑性変形機構(60)を有することを特徴とする請求項６記載の金属射出成形用原料チップの製造装置。
【請求項１０】
前記原料チップ(32)のサイズは、０．１ｍｍ≦Ｄ≦０．８ｈ、０．５Ｄ≦Ｌ≦１０Ｄ（原料チップの素材線材長手方向の寸法をＬ、線材(20)の直径ないし切断面の外接円の直径をＤ、ｈは射出成形機のスクリュのフライト高さ）となるような回転刃の回転速度及び供給時の送り速度で切断することを特徴とする請求項６ないし９の何れかに記載の金属射出成形用原料チップ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属射出成形用原料チップの製造方法及び装置に関し、特に、予め形成された線材を切断装置に供給することにより、一定形状で寸法のバラツキが少ない原料チップを高い生産性で得るための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低融点合金から金属射出成形の原料チップを製造する方法として、インゴットないしスクラップなどの塊状原料を、そのまま切断、破砕する方法、溶融してから破砕する方法、溶融、押出してから切断する方法がある。
切断、破砕による方法としては、特許文献１などがある。
図７に示すものは、特許文献１により提案されているものであり、チップ製造装置の構造を示したものである。図７において、１はチップ製造装置、２は回転刃７を内部に有するチャンバ、２Ａはチャンバ底面に位置する粗面板、３はチャンバ上部の位置する上部カバーである。チップ１３の素材である１次破砕物２０は、チャンバ２の上部カバー３の上部に位置する投入ホッパー５より投入される。投入ホッパー５の内部には、１次破砕物２０が飛散するのを防ぐために、下がり板状の飛散防止板４が設けられている。回転軸８は基台１６に取り付けられたモータ１７と一対のプーリ１８、１９とベルト１７Ａにより回転する。６は回転刃７とロータ７が取り付けられている回転軸８の軸受けである。この回転軸８の上部には、冷却羽根９が取り付けられ、自身の回転により強制排気が生じ、チャンバ２内の冷却と、１次破砕物２０がチャンバ２内で回転刃７により切削されて生じたチップ１３と粉体１５を、スクリーン１１を通過してチャンバ２外に排出する。チャンバ２外に排出されたチップ１３は、チップ取り出し口１２より回収される。粉体１５は、強制排気とともに排出口１４から排出される。
【０００３】
また、溶融、破砕による方法として、特許文献２及び特許文献３がある。これらの方法は、溶解した原料を、表面に凹部を有する冷却ロール上で凝固させて破砕することにより、凹部に対応した形状のチップを得る方法である。
また、溶融、押出しによる方法として、特許文献４、特許文献５及び特許文献６がある。これらの方法は、溶解した原料をノズルがダイスなどに押出して、一定長さに切断することでチップを得る方法である。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３３２７９号公報
【特許文献２】特開２０００−２１２６０７号公報
【特許文献３】特開２００３−５１４６６８号公報
【特許文献４】特開平１１−１２３３７号公報
【特許文献５】特開平１１−１２３５０２号公報
【特許文献６】特開２００２−６６６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の金属射出成形用原料チップの製造方法及び装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、原料をそのまま切断、破砕する方法は、溶解行程が不要であるため、装置のコストやエネルギーの低減、スラッジなどの処理が不要になるという利点があるが、生産性が低く、チップの形状にバラツキが大きい。また、破砕工具に焼き付きやすいアルミニウム合金などを、この方法でチッピングしても射出成形の原料として最適な形状につくることができず、薄い箔状になってしまう。
なお、射出成形の原料は、スクリュフィーダで安定供給できることが求められる。すなわち、原料供給部で閉塞を生じず、スクリュとシリンダ間のクリアランスに入り込まないことなどである。このような特性を有する形状として、球体、円筒形、直方体などで、大きさのバラツキが少ないものが適する。粉末や箔体、大きさのバラツキが大きいものは、スクリュで安定供給ができないので、成形機の原料として不向きである。
溶解してから切断する方法は、生産性が高くチップ形状のバラツキが小さいものの、溶解行程を有するために、装置が大型、高コストとなる。また、溶湯から直接チップを作成すると、加工歪がほとんど加えられないため、半溶融温度領域で粗大な初晶粒が生成され、半溶融成形で金型に半溶融スラリーを流し込んだときに成形性が悪くなり、良品が成形できない可能性がある。さらに、チップ形状は冷却ロールの表面形状によって決定されるために、運転中のチップ形状の迅速な変更は難しい。
押出してから切断する方法は、チップの長さを制御することは容易であるが、溶解行程を有するために前者と同じく高コストや粗大な初晶粒が生成される問題点を有する。
また、これら全てに共通する問題点として、装置が大型、高価であり、運転するのに必要な原料の最低量も大きいために、試作や研究に供するための小バッチ、多種チップの製造には不向きである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による金属射出成形用原料チップの製造方法は、低融点合金の線材から金属射出成形に用いる原料チップを製造する金属射出成形用原料チップの製造方法において、前記線材を加圧された供給ローラによって設定速度で切断装置に供給し、前記設定速度で回転し、前記切断装置に設けられた回転刃と固定刃により、前記線材を所望長さに切断して前記原料チップを得る方法であり、また、前記線材を蛇行させつつ前記切断装置に供給する方法であり、また、前記線材に加工歪を与えるために前記線材を屈曲させる方法であり、また、前記線材の表面を塑性変形させつつ前記切断装置に供給する方法であり、また、前記原料チップのサイズは、０．１ｍｍ≦Ｄ≦０．８ｈ、０．５Ｄ≦Ｌ≦１０Ｄ（原料チップの素材線材長手方向の寸法をＬ、線材の直径ないし切断面の外接円の直径をＤ、ｈは射出成形機のスクリュのフライト高さ）となるような回転刃の回転速度及び供給時の送り速度で切断する方法であり、また、低融点合金の線材から金属射出成形に用いる原料チップを製造する金属射出成形用原料チップの製造装置において、前記線材を加圧された供給ローラによって設定速度で切断装置に供給し、前記設定速度で回転し、前記切断装置に設けられた回転刃と固定刃により、前記線材を所望長さに切断して前記原料チップを得るようにした構成であり、また、前記線材を蛇行させつつ前記切断装置に供給する蛇行機構を有する構成であり、また、前記線材に加工歪を与えるため線材を屈曲させる線材屈曲機構を有する構成であり、また、前記線材の表面を塑性変形させつつ前記切断装置に供給するための線材塑性変形機構を有する構成であり、また、前記原料チップのサイズは、０．１ｍｍ≦Ｄ≦０．８ｈ、０．５Ｄ≦Ｌ≦１０Ｄ（原料チップの素材線材長手方向の寸法をＬ、線材の直径ないし切断面の外接円の直径をＤ、ｈは射出成形機のスクリュのフライト高さ）となるような回転刃の回転速度及び供給時の送り速度で切断するようにした構成である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による金属射出成形用原料チップの製造方法及び装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
(1)  本発明によれば、原料として線材を用いて、これを一定速度で供給しながら、一定の回転速度を有する回転刃で切断するように構成したため、一定形状で寸法のバラツキが少ないチップを高い生産性で製造することができる。
(2)  チップの形状は、線材の供給速度と回転刃の回転速度で決定されるために、運転中に形状を変更することが容易である。そのため、大きい成形機では大きいチップ、小さい成形機では小さいチップを使用することが可能となり、成形時の計量安定性が向上する。
(3)  溶解行程を持たず、また塊状の原料を破砕する必要が無いために、本発明による装置は、従来のものと比較して、小型で安価、消費エネルギーを低く設定することができる。
(4)  小型であるために、運転に必要な原料の量が少ない。
(5)  従来の装置の原料として利用されるインゴットは、少量を安価に入手することが難しいが、本発明では、入手性が良く少量を安価で購入できる線材を、原料にすることができる。
(6)  インゴットを破砕する場合よりも粉塵の発生量が大幅に削減できる。そのため、粉塵爆発の心配が無く、粉塵を回収する集塵装置も大掛かりな装置は必要なくなる。
(7)  溶湯から直接チップを作成すると、加工歪がほとんど加えられないため、半溶融温度領域で粗大な初晶粒が生成され、半溶融成形で金型に半溶融スラリーを流し込んだときに成形性が悪くなり、良品が成形できない可能性があるが、線材を切断したチップはインゴットを破砕したチップと同じように加工ひずみが加えられているので、半溶融温度領域で加工歪からの再結晶による微細な初晶粒を生成することができ、半溶融スラリーの流動性が良くなる。また、本発明で原料として用いられる線材は、小さな荷重で塑性変形を生じるために、加工歪を加えることが容易である。従って、切断前に線材を塑性変形する機能を組み込むことで、半溶融温度領域でチップから生成される初晶粒をさらに微細にして、半溶融スラリーの流動性を向上させることができる。
(8)  アルミニウム合金のように、粘りやすく工具に焼きつきやすい材料では、インゴットを旋盤などで破砕する方法でチップを作ろうとしても、回転刃のトルク不足で機械が停止したり、刃にアルミが焼きつくなどの問題でチップを作ることが困難であるが、本方法のように線材を切断する場合は、切断のためのトルクも小さくてすむし、焼きつきもほとんど生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、予め形成された線材を切断装置に供給することにより、一定形状で寸法のバラツキが少ない原料チップを高い生産性で得ることを目的とする。
【０００９】
以下、図面と共に本発明による金属射出成形用原料チップの製造方法及び装置の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明する。
図１において、符号３０で示されるものは、原料である線材を一定の速度で供給する供給装置であり、２０は原料素材として用いられ、押出し法などで作られた低融点合金の線材であり、必要な原料チップのサイズに合わせた直径の線材を使用するが、好ましくは０．５〜４ｍｍが望ましい。３１は供給された線材２０を一定の長さで切断して、チップ１３に加工する切断装置である。３２は線材２０が回転刃７と固定刃７ａによって、切断された原料チップである。３３は線材２０を回転刃方向に設定された速度で供給するための供給ローラで、線材２０を一定圧力で挟み込みながら送っている。３４は図示されない回転モータから回転軸を介して回転力が与えられ、設定された回転速度で回転する回転板であり、７は回転板６に複数枚取り付けられた回転刃、７ａは装置に固定され、回転刃と対向する位置にある固定刃である。３５は回転刃７、固定刃７ａを冷却するための冷却噴射ノズルである。
【００１０】
前記供給装置３０は、一定の回転速度で回転する一対の加圧状の供給ローラ３３によって、線材２０を一定の速度で供給する。この供給速度を安定させるために、供給ローラ３３の表面は滑り止めを目的とした模様が刻まれ、ばね、アクチュエータなど図示しない手段により、一定荷重で加圧することができる。また、供給ローラ３３の駆動、滑り止め模様、加圧は片側のローラのみでよい。
前記切断装置３１は、一定の回転速度で回転する回転板３４に固定された複数の回転刃７と、前記固定刃７ａで線材２０を切断する。回転刃７が等間隔に配置されていれば、線材２０の供給速度と、回転板３４の回転速度を一定に保つことで、形状のバラツキの少ない原料チップ３２を効率的に製造することができる。
また、運転中に冷却材噴射ノズル３５より、回転刃７、固定刃７ａに冷却材を噴射することができる。この冷却材により回転刃７、固定刃７ａの温度上昇と線材２０の焼きつきを低減することで、回転刃７、固定刃７ａの負荷を低減し安定した運転を行うことができる。
尚、図２は、線材２０が切断される状態を示している。
【００１１】
図３は、図１における線材２０を上下に２本並べて供給する状態を示しており、２本の線材２０が同時に切断されて原料チップ３２が２個ずつ得られる。
【００１２】
図４は、図１で示した装置に、線材保持ガイド４０と蛇行用アクチュエータ４１からなる蛇行機構４２を追加したものである。この線材保持ガイド４０により、線材２０は線材の長手方向以外の動きを制限されている。この線材保持ガイド４０を、蛇行用アクチュエータ４１により供給ローラ３３の軸方向に動かすことで、線材２０が一定速度で回転する回転板３４に固定された回転刃７と固定刃７ａによって切断される際に、線材２０があたる刃の位置が移動する。このことにより、回転刃７と固定刃７ａの刃先にかかる負荷が分散されて、回転刃７と固定刃７ａの寿命が向上する。
【００１３】
図５は、図１で示した供給装置３０において、線材２０を屈曲させて塑性変形を起こさせることを目的として、３個以上の供給ローラ３３を千鳥足状に配列した線材屈曲機構５０を採用したものである。供給速度を安定させるために、供給ローラ３３の表面は滑り止めを目的とした模様が刻まれ、ばね、アクチュエータなど適当な手段により、一定荷重で加圧することができる。線材２０が、千鳥足状に配置された供給ローラ３３によって屈曲されて塑性変形を生じることで、半溶融領域において原料チップの流動性を向上させる初晶粒の微細化の要因となる加工歪を、線材２０に導入することができる。
【００１４】
図６は、図１で示した供給装置３０において、線材２０の表面を塑性変形させることを目的として、供給ローラ３３の表面に滑り止めをかねた模様をつけたものである。供給速度を安定させるために、供給ローラ３３は、ばね、アクチュエータなど適当な手段により、一定荷重で加圧することができる。線材２０が、供給ローラ３３の表面に刻まれた模様によって塑性変形を生じることで、半溶融領域において原料チップの流動性を向上させる初晶粒の微細化の要因となる加工歪を、線材２０に導入することができる。尚、この模様をつけた各供給ローラ３３によって線材塑性変形機構６０を構成している。
【実施例】
【００１５】
図１に示す装置を用いて、線材からチップの加工試作を行った。使用した線材は、低融点合金であるアルミニウム合金の中強度材として一般的なＡ５０５２を用いた。線材の径は２ｍｍで、調質記号は加工効果有を示すＨである。切断装置の回転板には、４枚の固定刃を等間隔に取り付けた。回転刃の素材はＳＵＳ４４０Ｃで、固定刃の刃先は超硬合金を使用した。回転板の回転速度を１０００ｒｐｍに設定して、線材の送り速度を０．１、０．２、０．３（ｍ／ｓ）の条件で評価を行った。得られたチップの形状にバラツキは少なく、長さを測定したところ、それぞれ１．５、３．０、４．５ｍｍであり、チップの長さと線材の送り速度が対応していることが確認された。
次に、複数の線材を、並列に供給ローラにセットして評価したところ、一本の線材と同じ運転条件で支障が無いことが確認された。従って、この装置の生産性は、複数の線材を使用することにより、線材の本数に比例して増加する。
【００１６】
前述の場合、チップの径が０．１ｍｍよりも小さい場合、スクリュとシリンダ間のクリアランスに入り込み、チップの径が射出成形機スクリュのフライト高さに対して過大であれば、シリンダ内にチップを供給することができない。また、チップ長さが径に対して過小であれば、線材の単位長さあたりの切断回数が増加するために、切断工具の負荷が増大し、チップ長さが径に対して過大であれば、シリンダ内部で容易に変形して閉塞状態となる。これらの理由により本発明で製造されるチップのサイズを０．１ｍｍ≦Ｄ≦０．８ｈ、０．５Ｄ≦Ｌ≦１０Ｄ（原料チップの素材線材長手方向の寸法をＬ、線材２０の直径ないし切断面の外接円の直径をＤとする。ｈは射出成形機スクリュのフライト高さ）に限定するものであり、この条件となるような回転刃の回転速度及び供給時の送り速度で切断するものである。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は、金属射出に用いるチップを作るだけではなく、例えば、硬質樹脂のストランドの切断、各種電子部品の切断等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による金属射出成形用原料チップの製造方法及び装置を示す構成図である。
【図２】図１の要部の側面図である。
【図３】図１の複数の線材を切断する状態を示す構成図である。
【図４】図１の装置の他の形態を示す構成図である。
【図５】図１の装置の他の形態を示す構成図である。
【図６】図１の装置の他の形態を示す構成図である。
【図７】従来方法及び装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００１９】
７    回転刃
７ａ    固定刃
２０    線材
３０    供給装置
３１    切断装置
３２    原料チップ
３３    供給ローラ
３４    回転板
３５    冷却材噴射ノズル
４２    蛇行機構
５０    線材屈曲機構
６０    線材塑性変形機構
【図１】
2005205447.tif 000003
【図２】
2005205447.tif 000004
【図３】
2005205447.tif 000005
【図４】
2005205447.tif 000006
【図５】
2005205447.tif 000007
【図６】
2005205447.tif 000008
【図７】
2005205447.tif 000009