(57)【要約】【課題】加熱シリンダ内で円柱状の金属材料を溶融化する金属溶融化メカニズムを備えた溶融金属成形装置において、円柱状の金属材料を、変形の虞なく、１つずつ確実に加熱シリンダの後端側に供給できるようにすること。【解決手段】加熱シリンダの後端側から該加熱シリンダ内に、予備加熱された円柱状の金属材料を順次供給して、直動体により金属材料を加熱シリンダの前端側に順次押し込むと共に、加熱シリンダに装着されたヒータからの加熱によって、金属材料を、加熱シリンダの後端側から前端側に行くにしたがって徐々に溶融化するようにした溶融金属成形装置において、予備加熱室に貯えられた円柱状の金属材料を１つずつ取り出して、加熱シリンダの後端側に持ち運ぶ多関節ロボットを設け、円柱状の金属材料が加熱シリンダ内に押し込まれる途中まで、多関節ロボットのチャック手段により金属材料を保持する。【選択図】図１
2007105755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱シリンダの後端側から該加熱シリンダ内に、予備加熱された円柱状の金属材料を順次供給して、直動体により前記金属材料を前記加熱シリンダの前端側に順次押し込むと共に、加熱シリンダに装着されたヒータからの加熱によって、前記金属材料を、前記加熱シリンダの後端側から前端側に行くにしたがって徐々に溶融化するようにした溶融金属成形装置において、
予備加熱室に貯えられた前記円柱状の金属材料を１つずつ取り出して、前記加熱シリンダの後端側に持ち運ぶ多関節ロボットを設けたことを特徴とする溶融金属成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の溶融金属成形装置において、
前記円柱状の金属材料を挟持する前記多関節ロボットのチャック手段のチャック力は、無段階に制御可能であることを特徴とする溶融金属成形装置。
【請求項３】
請求項２に記載の溶融金属成形装置において、
前記多関節ロボットのチャック手段は、前記円柱状の金属材料が前記加熱シリンダ内に押し込まれる途中まで、前記円柱状の金属材料を保持していることを特徴とする溶融金属成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属（金属溶湯）を金型のキャビティ内に射出・充填する溶融金属成形装置に係り、特に、加熱シリンダ内で金属材料を溶融化する金属溶融化メカニズムを備えた溶融金属成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融金属材料を金型のキャビティ内に射出・充填して製品を得る溶融金属成形装置としては、金属材料（例えば、Ａｌ合金、Ｍｇ合金など）を溶融する溶解炉（るつぼ）を備え、この溶解炉で溶融した金属材料を１ショット毎にラドルで計量して汲み上げ、汲み上げた溶融金属（金属溶湯）を射出スリーブ内に注ぎ込んで、これを射出プランジャの高速前進によって金型のキャビティ内に射出・充填するようにした、コールドチャンバー式のダイカストマシンが良く知られている。このコールドチャンバー式の溶融金属成形装置（ダイカストマシン）においては、溶解炉で溶融した金属材料（溶融金属）をラドルで汲み上げて搬送するようにしているので、装置全体が大掛かりなものとなり、また、ラドルで汲み上げて搬送する際に、溶融金属の空気と触れる面が酸化したり、温度が下がったりすることから、製品品質の向上には一定の限界がある。
【０００３】
そこで、金属材料を溶融するのに、溶解炉を用いずに、射出スリーブを兼ねる加熱シリンダによって、金属材料を溶融するようにした溶融金属成形装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
図１０は、特許文献１に示された技術と略同等の構成をとる溶融金属成形装置を示す説明図である。図１０において、１０１は加熱シリンダ、１０２は加熱シリンダ１０１の前端に設けられたノズル（ホットランナノズル）、１０３は、加熱シリンダ１０１の外周およびノズル１０２の外周にそれぞれ巻装されたバンドヒータ、１０４は、図示せぬ金型によって形づくられ、ノズル１０３の先端と連通するキャビティ、１０５は、加熱シリンダ１０１の後端に設けられた酸化皮膜剥ぎ取り部（ダイス部）、１０６は、加熱シリンダ１０１の後端寄りの位置に設けられ、開放位置をとった際には加熱シリンダ１０１の内部を真空ポンプ１０７と連通させる開閉弁、１０７は、開閉弁１０６内の中空部と連通され、加熱シリンダ１０１の内部を真空（真空に近い状態）にするための真空ポンプ、１０８は、加熱シリンダ１０１内の真空度をチェックするためのゲージ、１０９はエア源、１１０は、エア源１０９からのエア圧により開閉弁１０６を開閉制御する電磁弁、１１１は、加熱シリンダ１０１の後端の開口と対向するように配置された材料受け取り部、１１２は、図示せぬ油圧シリンダにより駆動され、材料受け取り部１１１内および加熱シリンダ１０１内を前後進可能なピストン体である。
【０００５】
図１０に示す構成において、図１０の（ａ）に示すように、まず、材料受け取り部１１１の上方に設けられて、所定長の円柱状の金属材料１１３を縦方向一列で収納した図示せぬ予備加熱装置から、予備加熱された所定長の円柱状の金属材料１１３が、材料受け取り部１１１に１つずつ落下・供給される。このとき、加熱シリンダ１０１およびノズル１０２内には、ピストン体１１２により先に加熱シリンダ１０１内に押し込められた金属材料１１３が前端側から所定量だけ詰まっており、加熱シリンダ１０１内の後端寄りの位置からノズル１０２に行くにしたがって、金属材料１１３は徐々に溶融化されており、ノズル１０２内では金属材料１１３は完全に溶融化された状態にある。また、このとき、開閉弁１０６は閉鎖状態にある。
【０００６】
次に、図１０の（ｂ）に示すように、ピストン体１１２を低速で前進させて、金属材料１１３を材料受け取り部１１１から加熱シリンダ１０１の後端側に押し込み、この押し込みの際に、酸化皮膜剥ぎ取り部１０５によって金属材料１１３の外周の酸化皮膜を剥ぎ取る。金属材料１１３が材料受け取り部１１１から加熱シリンダ１０１内に一部入り込むと、加熱シリンダ１０１の後端の開口は金属材料１１３により閉塞されるので、この状態で、一旦、ピストン体１１２の前進を停止させる。そして、電磁弁１１０によって開閉弁１０６を開放位置に切り換えて、加熱シリンダ１０１の内部と真空ポンプ１０７とを連通させて、真空ポンプ１０７により加熱シリンダ１０１の内部を真空引きする。
【０００７】
加熱シリンダ１０１の内部が真空引きされた後、図１０の（ｃ）に示すように、電磁弁１１０によって開閉弁１０６を閉鎖位置に切り換えて、次に、ピストン体１１２を高速で前進させる。これにより、ピストン体１１２に押されて加熱シリンダ１０１内に新たに装填された金属材料１１３が、前の金属材料１１３を順次、前方側に押圧し、この押圧によって、図１０の（ｄ）に示すように、ノズル１０２内の溶融した金属材料（金属溶湯）１１３がキャビティ１０４へ急速に射出開始される。
【０００８】
そして、図１０の（ｅ）に示すように、キャビティ１０４内に金属材料１１３が完全に行き渡って射出（射出・充填）が完了すると、ピストン体１１２が金属材料１１３から受ける圧力が所定値まで上がって、この圧力検出を契機にして、ピストン体１１２の前進は停止される。
【０００９】
キャビティ１０４内への金属材料１１３の射出が完了すると、キャビティ１０４内の金属材料１１３は金型から熱を奪われることにより、急速に冷却・固化される。この冷却工程では、ノズル１０２に巻装されたバンドヒータ１０３による加熱制御を中断することで、ノズル１０２内の先端側の金属材料１１３も冷却・固化され、これによって、ノズル１０２の先端側が固化した金属材料１１３によってシール（封止）される。射出の完了後には、図１０の（ｆ）に示すように、ピストン体１１２は、新たな金属材料１１３を材料受け取り部１１１に落下・供給可能とする位置まで、後退駆動される。また、冷却・固化工程が完了すると、型開きが行われ、固化した製品（鋳造品）は、ノズル１０２側の金属材料と切り離されて（このとき、切り離しを容易にするため、型開きの前にノズル１０２が加熱される）、図示せぬ可動側金型と一体となって、図示せぬ固定側金型から分離される。そして、型開きの完了後、または、型開きの途上において、図示せぬエジックト機構による製品の可動側金型からの突き出し、および、図示せぬロボットによる製品の取り出しが行われる。
【特許文献１】特開２００４−１４８３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図１０を用いて上述した溶融金属成形装置は、射出スリーブを兼ねる加熱シリンダ１０１によって金属材料を溶融して、加熱シリンダ先端のノズル１０２から溶融金属（金属溶湯）を、直接金型のキャビティ内に射出・充填するようにしているので、溶解炉で溶融した金属材料を１ショット毎にラドルで計量して汲み上げて射出スリーブ内に注ぎ込む構成をとるダイカストマシンに比べると、大きな溶解炉を必要としないので、装置全体を比較的にコンパクトにまとめることができる。また、溶融金属が空気と触れる虞が少ないので、溶融金属が酸化する虞が少ないとされている。
【００１１】
しかしながら、図１０を用いて上述した溶融金属成形装置では、円柱状の金属材料１１３を、材料受け取り部１１１の上方に設けられた予備加熱装置から材料受け取り部１１１に、１つずつ落下・供給するようにしているので、供給される金属材料１１３が変形する懸念があり、変形を生じると加熱シリンダ１０１への押し込みに支障が出る虞があり、また、落下音によって、溶融金属成形装置の使用者側に、ラフな供給手法をとっているのではないかとの不安感を与える。さらに、円柱状の金属材料１１３を１つずつ落下させる仕組みを巧妙に構築しないと、複数の円柱状の金属材料１１３が連続して落下する懸念がある。さらにまた、材料受け取り部１１１の上方に、多数個の円柱状の金属材料１１３を縦方向一列で収納した予備加熱装置を設けているので、この予備加熱装置の高さが嵩張り、予備加熱装置の上方から円柱状の金属材料１１３を補充する作業性が悪いという問題もある。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、加熱シリンダ内で円柱状の金属材料を溶融化する金属溶融化メカニズムを備えた溶融金属成形装置において、円柱状の金属材料を、変形の虞なく、１つずつ確実に加熱シリンダの後端側に供給できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記した目的を達成するため、加熱シリンダの後端側から該加熱シリンダ内に、予備加熱された円柱状の金属材料を順次供給して、直動体により金属材料を加熱シリンダの前端側に順次押し込むと共に、加熱シリンダに装着されたヒータからの加熱によって、金属材料を、加熱シリンダの後端側から前端側に行くにしたがって徐々に溶融化するようにした溶融金属成形装置において、
予備加熱室に貯えられた円柱状の金属材料を１つずつ取り出して、加熱シリンダの後端側に持ち運ぶ多関節ロボットを設け、該多関節ロボットのチャック手段のチャック力を無段階に制御可能として、円柱状の金属材料が加熱シリンダ内に押し込まれる途中まで、多関節ロボットのチャック手段により金属材料を保持するように、構成する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、多関節ロボットによって予備加熱室に貯えられた円柱状の金属材料を１つずつ取り出して、加熱シリンダの後端側まで持ち運ぶので、円柱状の金属材料を１つずつを確実に、かつ、損傷や変形させることなくソフトに搬送することができる。また、予備加熱室を床面もしくは床面に近い位置に配置できるので、予備加熱室への円柱状の金属材料の補充も、容易・確実に行える。また、円柱状の金属材料が加熱シリンダ内に押し込まれる途中まで、多関節ロボットのチャック手段により金属材料を保持するので、加熱シリンダの後端側に材料受け取り部を設ける必要がなくなり、かつ、多関節ロボットにより金属材料の保持・位置決めを行うので、円柱状の金属材料を加熱シリンダ内へ押し込む際の、金属材料の位置決め精度が良好に維持され、金属材料の加熱シリンダ内への押し込みもスムーズに行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１〜図９は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）による溶融金属成形装置（以下、マシンと記す）に係り、図１は、本実施形態のマシンの要部構成を示す斜視図、図２は、図１から一部の部材を取り去った状態の斜視図である。なお、図１、図２おいては、型開閉系ユニットは固定ダイプレートを除いてその図示を割愛してある。
【００１６】
図１、図２おいて、１は、マシンの下部骨格を構築するフレーム、２は、フレーム１上に設けられた溶融系ユニット、３は、フレーム１上に設けられた射出系ユニット、４は、フレーム１上に設けられた多関節ロボット、５は、床面上に直接または図示せぬ台座部材を介して床面上に配置され、多数個の円柱状の金属材料６が収納された予備加熱室（図示では、小さめに描いてあるが、実際には多数個の円柱状の金属材料が収納可能な大型のものとされる）、７は、フレーム１上に設けられた固定ダイプレート、８は、フレーム１上に配置されると共にその内部に射出シリンダ用孔２２ａ及び油圧回路用孔を穿設した油圧シリンダブロック９上に、設けられた高速射出用アキュームレータである。
【００１７】
本実施形態のマシンにおいては、多関節ロボット４により予備加熱室５から１つずつ取り出されて溶融系ユニット２に供給された金属材料６は、溶融系メカニズム２において溶融化され、この溶融化された金属材料は溶融系メカニズム２から射出系ユニット３に供給され、射出系ユニット３から溶融化された金属材料が金型内に射出・充填されるようになっている。すなわち、本実施形態のマシンは、溶融系ユニット２から射出系ユニット３に溶融金属を供給して、射出系ユニット３により溶融金属を金型内に射出・充填するコールドチャンバー式の溶融金属の成形（鋳造）を行う構成をとっている。このような方式にする利点については、後述する。
【００１８】
溶融系ユニット２において、１１は、成形（鋳造）運転中には固定位置をとる第１の保持プレート、１２は、同じく成形（鋳造）運転中には固定位置をとる第２の保持プレート、１３は、対向配置された第１の保持プレート１１と第２の保持プレート１２との間に架け渡らされた複数本のガイド軸、１４は、第２の保持プレート１２に搭載された金属材料押し込み用の電動サーボモータ、１５は、電動サーボモータ１４の回転を直線運動に変換するボールネジ機構、１６は、ボールネジ機構１５の直線移動部であるナット体１５ｂと一体となって前後進するロードセル１６ｂ、および、ロードセル１６ｂと一体となって前後進する押し込みプレート１６ａとで構成される直動体、１７は、その後端側を第１の保持プレート１１に固定された加熱シリンダ、１８は、メンテナンス時などに溶融系ユニット２全体を前後進させる溶融系ユニット移動用の電動サーボモータ、１９は、電動サーボモータ１８の回転を直線運動に変換して、溶融系ユニット２全体を直線移送するボールネジ機構である（図では、ボールネジ機構１９の回転部であるネジ軸のみが描かれており、ネジ軸に螺合されると共に第１、第２の保持プレート１１、１２に回転可能に保持された、ボールネジ機構１９の直線移動部であるナット体は示されていない）。
【００１９】
なお、直動体１６のロードセル１６ｂは、ナット体１５ｂと螺合されたボールネジ機構１５のネジ軸１５ａ（図６〜図９参照）が、間隙をもって挿通可能であるように中空に形成されており、このロードセル１６ｂによって金属材料の押し込み力を検出して、押し込み力のフィードバック制御を行うことが可能となっている。また、直動体１６の押し込みプレート１６ａには、押し込みプレート１６ａが後退した際に、ボールネジ機構１５のネジ軸１５ａの端部が入り込むことが可能な有底の孔が形成されている。
【００２０】
また、射出系ユニット３において、２１は、固定ダイプレート７に搭載された図示せぬ固定金型にその端部を固定された射出スリーブ、２２は、射出シリンダ用孔（２つの油室）２２ａと射出ピストン２２ｂと射出ピストンロッド２２ｃとから構成された射出シリンダ、２３は、射出シリンダ２２の射出ピストンロッド２２ｃに連結されたプランジャロッド２３ｂと、プランジャロッド２３ｂの先端に螺子締結されて射出スリーブ２１内を前後進可能なプランジャチップ２３ａとからなる、射出プランジャである。射出スリーブ２１の外周上部には、溶融金属注入口２４が穿設されており、この溶融金属注入口２４には、図６〜図９を用いて後述するように、１成形（１鋳造）サイクル毎に溶融系ユニット２から、所定量の溶融金属材料（金属溶湯）が供給される（注ぎ込まれる）ようになっている。
【００２１】
図３は、多関節ロボット４の構成を示す斜視図である。図３に示すように、多関節ロボット４は、基台３１と、基台３１上で水平方向（図中矢印Ａ方向）に回転可能な第１アーム３２と、第１アーム３２の端部で垂直方向（図中矢印Ｂ方向）に回転可能な第２アーム３３と、第２アーム３３の端部で垂直方向（図中矢印Ｃ方向）に回転可能な第３アーム３４と、第３アーム３４の端部で垂直方向（図中矢印Ｄ方向）に回転可能な第４アーム３５５と、第４アーム３５の端部で水平方向（図中矢印Ｅ方向）に回転可能な第５アーム３６と、第５アーム３６の端部に設けられて、円柱状の金属材料６を挟持可能なように開閉運動（図中矢印Ｆ方向）可能とされたチャック部３７と、各アーム３２〜３６の回転駆動源である電動サーボモータ（回転型の電動サーボモータ）３８〜４２と、チャック部３７の開閉駆動源である１対の電動リニアサーボモータ４３とを含んで構成されている。各電動サーボモータ３８〜４２および電動リニアサーボモータ４３は、溶融金属成形装置の全体制御を司る後記するシステムコントローラ５２からの指令に基づき、図示せぬモータドライバ群を介して駆動制御される。
【００２２】
図４は、多関節ロボット４のチャック部３７の構成を示す図である。図４に示すように、チャック部３７は、１対の電動リニアサーボモータ４３によって、図４中で矢印Ｆ方向にそれぞれ互いに反対方向に直線運動可能とされた１対のハンド３７ａ、３７ｂをもち、円柱状の金属材料６に対するチャック力を無段階に制御可能となっている。なお、チャック部３７の駆動源して回転型の電動サーボモータを用い、このサーボモータの回転をボールネジ機構により直線運動に変換して、１対のハンド３７ａ、３７ｂを図中矢印Ｆ方向に直線運動させるようにしてもよい。あるいはまた、１対のハンド３７ａ、３７ｂは、図４中で矢印Ｆ’方向に回動可能なような軸支構造とし、適宜のサーボモータをその回動の駆動源とする構成としてもよい。
【００２３】
図５は、多関節ロボット４の動作状態を示す要部斜視図であり、図５中では、多関節ロボット４を、実線と２点鎖線と１点鎖線とでそれぞれ表している。実線は、予備加熱室５から円柱状の金属材料６を取り出している姿勢を表し、２点鎖線は、円柱状の金属材料６を搬送している途上の姿勢を表し、１点鎖線は、円柱状の金属材料６を加熱シリンダ１７の後端の開口部と対向するように保持している姿勢を表している。なお、図１、図２中でも、多関節ロボット４を実線と２点鎖線と１点鎖線とでそれぞれ表しており、図１、図２中において実線と２点鎖線と１点鎖線で表している姿勢は、図５と同様である。
【００２４】
本実施形態のマシンでは、多関節ロボット４は、後記するシステムコントローラ５２からの指令に基づき、予備加熱室５から円柱状の金属材料６を１つずつ取り出し（図１、図２中の実線図示の状態）、取り出した円柱状の金属材料６を持ち運んで（図１、図２、図５中の２点鎖線の状態）、溶融系ユニット２の加熱シリンダ１７の後端の開口部に、円柱状の金属材料６の端面が正確に対向するように位置付ける（図１、図２、図５中の１点鎖線の状態）。そして、後記するシステムコントローラ５２からの指令に基づき、直動体１６が前進駆動されて、円柱状の金属材料６に直動体１６が当接すると（あるいは、円柱状の金属材料６に直動体１６が当接する手前になると）、多関節ロボット４のチャック部３７は、円柱状の金属材料６へのチャック力（挟持力）を緩めて、直動体１６による金属材料６の加熱シリンダ１７内への押し込みを許容すると共に、金属材料１６の位置・姿勢の保持を継続し、円柱状の金属材料６が加熱シリンダ１７内に所定量だけ押し込まれて、チャック部３７による金属材料６の保持を解除しても金属材料６が落下する虞がなくなった時点で、チャック部３７は円柱状の金属材料６の保持を解除する。この後、多関節ロボット４は、チャック部３７が直動体１６の前進動作を妨げないよう、チャック部３７を加熱シリンダ１７の後端から退避させる。
【００２５】
このように本実施形態では、多関節ロボット４によって予備加熱室５に貯えられた円柱状の金属材料６を１つずつ取り出して、加熱シリンダ１７の後端側まで持ち運ぶので、円柱状の金属材料６を１つずつを確実に、かつ、損傷や変形させることなくソフトに搬送することができる。また、予備加熱室５を床面もしくは床面に近い位置に配置できるので、予備加熱室５への円柱状の金属材料６の補充も、容易・確実に行える。また、円柱状の金属材料６が加熱シリンダ１７内に押し込まれる途中まで、多関節ロボット４のチャック部３７により金属材料６を保持するので、加熱シリンダ６の後端側に材料受け取り部を設ける必要がなくなり、かつ、多関節ロボット４により金属材料の保持・位置決めを行うので、円柱状の金属材料６を加熱シリンダ１７内へ押し込む際の、金属材料６の位置決め精度が良好に維持され、金属材料６の加熱シリンダ１７内への押し込みもスムーズに行うことができる。
【００２６】
図６〜図９は、本実施形態のマシンの構成を簡略化して示す図であり、図１〜図５に示した構成と同一のものには同一符号を付してある。なお、図６〜図９では、溶融系ユニット２、射出系ユニット３は、図１、図２と左右が逆に描かれている。
【００２７】
図６〜図９において、５１は、前記した電動サーボモータ１４を駆動制御するモータドライバ、５２は、マシンの全体制御を司るシステムコントローラであり、該システムコントローラ５２は、図示せぬ各種センサからの計測情報や計時情報などを参照して、予め用意された各種プログラムに基づき、マシンの各部の動作を制御する。このシステムコントローラ５２は、電動サーボモータ１４に対しては、電動サーボモータ１４に付設された図示せぬエンコーダの出力を参照しつつ、前記直動体１６を位置軸に沿った速度フィードバック制御で駆動させるように、モータドライバ５１を介して速度フィードバック制御のドライブ指令を与える。また、システムコントローラ５２は、前記多関節ロボット４に対しては、多関節ロボット４の電動サーボモータ３８〜４３に付設された図示せぬエンコーダの出力を参照しつつ、図示せぬモータドライバ群を介して、電動サーボモータ３８〜４３をそれぞれフィードバック制御で駆動制御することで、多関節ロボット４に所期の動作を実行させる。
【００２８】
５３は、電動サーボモータ１４の出力軸に固着された駆動小プーリ、５４は、電動サーボモータ１４の回転を、駆動小プーリ５３および図示せぬタイミングベルトを介して伝達される被動プーリ、１５ａは、第２の保持プレート１２に回転可能に保持され、その端部に被動プーリ８を固着した前記したボールネジ機構１５のネジ軸で、該ネジ軸１５ａに前記ナット体１５ｂが螺合されており、ナット体１５ｂの端部は前記した直動体１６に固着されている。したがって、電動サーボモータ１４の回転は、駆動小プーリ５３、図示せぬタイミングベルト、被動プーリ５４を介して、ネジ軸１５ａに伝達され、ネジ軸１５ａの回転方向に応じて、ナット体１５ｂと一体となって直動体１６が、前進駆動または後退駆動される。
【００２９】
５５は、前記した加熱シリンダ１７の先端側に設けられ、上向き傾斜管状部と該上向き傾斜管状部に連なる下向き傾斜管状部とを備えた略「ヘ」字形のノズルである。なお、図示では割愛してあるが、加熱シリンダ１７およびノズル５５の外周には、図１０の構成と同様にバンドヒータが巻装されている。５６は、ノズル５５の先端部を内蔵し、加熱シリンダ１７からノズル５５を介して吐出される溶融金属を、射出系ユニット３の前記した射出スリーブ２１内に落下供給するための案内管、５７は、円柱状の金属材料６の表面の酸化皮膜を除去するためのダイス部よりなる酸化皮膜剥ぎ取り部（酸化被膜除去手段）である。
【００３０】
５０は、加圧した不活性ガス（例えば、窒素ガス）を加熱シリンダ１７内および案内管５６内に供給する不活性ガス供給手段であり、この不活性ガス供給手段５０はシステムコントローラ５２によって制御され、成形（鋳造）運転中には、ガス配管５８を介して、加熱シリンダ１７の後端側の外周部に設けられたガス供給口５９および案内管５６の上部に設けられたガス供給口６０を通じて、加熱シリンダ１７内および案内管５６内に、常時、所定の圧力（大気圧を十分上回る程度の圧力）に加圧された不活性ガスを供給するようになっている。
【００３１】
６１は固定金型、６２は可動金型であり、図示では割愛してあるが、固定金型６１は前記した固定ダイプレート７に搭載され、可動金型６２は前後進可能な可動ダイプレートに搭載されていて、可動金型６２は可動ダイプレートの前後進によって型締め（型閉じ）または型開きされるようになっていて、型締め完了状態では、固定金型６１と可動金型６２とによってキャビティ６３が形づくられるようになっている。
【００３２】
２４は、案内管５６の下部開口と対向するように、前記射出スリーブ２１の外周上部に穿設された前記した溶融金属注入口、２３は前記射出プランジャ、２２は前記射出シリンダであり、射出シリンダ２２は、システムコントローラ５２によって、図示せぬ制御バルブやバルブドライバを介して制御され、射出プランジャ２３（プランジャロッド２３ｂおよびプランジャチップ２３ａ）を前進または後退させるようになっている。
【００３３】
なお、図６〜図９においては、符号６により、溶融前の円柱状の金属材料、あるいは、半溶融状態の金属材料、あるいは、溶融状態の金属材料を、総括的に示してある。
【００３４】
次に、本実施形態のマシンの動作について説明する。図６〜図９に示す構成において、図６に示されるように、直動体１６が後退限位置にある際に、予備加熱室５から予備加熱された所定長の円柱状の金属材料６が、システムコントローラ５２からの指令によって、多関節ロボット４により取り出されて、この多関節ロボット４のチャック部３７に把持（挟持）された円柱状の金属材料６が、加熱シリンダ１７の後端の開口部と対向するように位置付けられる。このとき、加熱シリンダ１７およびノズル５５内には、直動体１６により先に加熱シリンダ１７内に押し込められた金属材料６が、ノズル５５の下向き傾斜管状部を除いて、前端側から所定量だけ詰まっており、加熱シリンダ１７内の後端寄りの位置からノズル５５に行くにしたがって、金属材料６は徐々に溶融化されており、ノズル５５内では金属材料６は完全に溶融化された状態にある。また、このとき、射出プランジャ２３は後退限位置にある。なお、不活性ガス供給手段５０からは、先にも述べたように、加熱シリンダ１７内および案内管５６内に、加圧された不活性ガスが常時供給されており、加熱シリンダ１７の後端の開口部内は不活性ガスで満たされている。
【００３５】
次に、システムコントローラ５２からの指令により、多関節ロボット４が円柱状の金属材料６のチャック力（挟持力）を緩めて、金属材料６を押し込み可能な状態におき（このとき、先にも述べたように、金属材料６の位置決め精度は維持されるのは言うまでもない）、また、システムコントローラ５２からの指令により、モータドライバ５１を介して電動サーボモータ１４を所定方向に回転させて、直動体１６を前進させて、図７に示すように、円柱状の金属材料６を加熱シリンダ１７の後端の開口部からに加熱シリンダ１７内に押し込む。そして、この押し込みの際に、酸化皮膜剥ぎ取り部５７によって金属材料６の酸化皮膜を剥ぎ取る。
【００３６】
円柱状の金属材料６が加熱シリンダ１７内に一部入り込むと、加熱シリンダ１７の後端の開口部は金属材料６によって閉塞され、この閉塞後も、ガス供給口５９からは不活性ガスが供給され続けているので、加熱シリンダ１７の後端側の酸化皮膜剥ぎ取り部５７と円柱状の金属材料６との間の微少な隙間から、不活性ガスが外部に漏れ出る。本実施形態のマシンでは、このように微少隙間から不活性ガスが外部に漏れ出はするものの、加熱シリンダ１７内に空気が入り込むことは全くないので、加熱シリンダ１７内の金属材料６に酸化を生じることがない。これに対して、図１０に示した従来技術では、加熱シリンダ１０１内を真空引きしているので、加熱シリンダ１０１の後端側の酸化皮膜剥ぎ取り部１０５と円柱状の金属材料１１３との間の微少隙間から、加熱シリンダ１０１内に空気が入り込むことは避けられず、この入り込んだ空気により、金属材料１１３に酸化が生じることは否めない。
【００３７】
円柱状の金属材料６が加熱シリンダ１７内に所定量だけ押し込まれると、システムコントローラ５２からの指令により、多関節ロボット４は金属材料６の保持を解除して、多関節ロボット４のチャック部３７は、直動体１６の前進の邪魔にならない位置に退避する。そして、システムコントローラ５２からの指令により、直動体１６がさらに前進駆動されると、これにより、直動体１６に押されて加熱シリンダ１７内に新たに装填された金属材料６が、前の金属材料６を順次、前方へ押圧し、この押圧によって、図８に示すように、ノズル５５から吐出された溶融金属６（溶融化された金属材料（金属溶湯）６）が、案内管５６を通じて、射出スリーブ２１の溶融金属注入口２４から射出スリーブ２１内に、急速に落下供給される。そして、射出スリーブ２１内に１ショット分の溶融金属６が供給された時点で、直動体１６の前進駆動は停止される。上記の射出スリーブ２１内への溶融金属６の供給は高速に行われ、これは、電動サーボモータ１４を予め定められた速度制御条件で、直動体１６がストローク（位置）に応じた速度で前進移動するように、電動サーボモータ１４を速度フィードバック制御により駆動することで行われる。このように、直動体１６の駆動源を電動サーボモータ１４とし、電動サーボモータ１４を、直動体１６のストロークに応じて速度フィードバック制御するので、直動体１６の前進位置を精緻にコントロールすることが可能となって、これにより、加熱シリンダ１７（ノズル５５）から吐出する１ショット分の溶融金属６の量を安定させることが可能となる。また、案内管５６内には、上部のガス供給口６０から加圧された不活性ガスが供給され続けており、案内管５６内には不活性ガスが満たされていると共に、案内管５６の下部から溶融金属注入口２４を通じて射出スリーブ２１内にも不活性ガスが供給されているので、射出スリーブ２１内にも不活性ガスが満たされており、上記した射出スリーブ２１内への溶融金属６の供給過程でも、金属材料に酸化が生じる虞は全くないようになっている。
【００３８】
射出スリーブ２１内に１ショット分の溶融金属６の供給が完了すると、直ちに、システムコントローラ５２からの指令により、射出シリンダ２２が駆動制御されて、これにより、射出プランジャ２３がまず低速で前進駆動されて公知のガス抜きを行った後、続いて、射出プランジャ２３が高速で前進駆動されて、これにより、射出スリーブ２１内から溶融金属６が、キャビティ６３内に急速に射出・充填される。図９は、キャビティ６３内への溶融金属６の充填完了状態を示している。なお、直動体１６は、射出スリーブ２３内への溶融金属６の供給が完了した後の適宜のタイミングで、後退駆動開始される。上記のキャビティ６内への溶融金属６の射出・充填は、コールドチャンバー式のダイカストマシンと同様の溶融金属の成形（鋳造）であるので、図１０に示した従来技術と比較すると、製品ごとに射出・充填速度やその湯道の通過面積の大きさを最適なものとすることができるので、汎用性に優れたものとなり、重量の嵩む製品も成形（鋳造）可能となる。さらに、従前から多用されているコールドチャンバー式の制御手法を採ることで、射出・充填の挙動も安定したものにできる。また、コールドチャンバー式の溶融金属の成形（鋳造）では、金型からの鋳造製品の取り出し時に、鋳造製品と連なったビスケット（図９において符号６４がビスケットを示している）も、鋳造製品と同時に取り出すので、１ショット毎に金型内に射出・充填する溶融金属６を、加熱→冷却→加熱という熱サイクルを受けない、フレッシュな（熱履歴の少ない）材料とすることができ、鋳造製品の品質向上に寄与することが可能となる。
【００３９】
これに対して、図１０に示した従来技術の溶融金属成形装置では、次のような問題がある。すなわち、図１０に示した溶融金属成形装置では、加熱シリンダ１０１の先端のノズル１０２のランド部の径は、ある程度以上細くしておかないと、ノズル１０２の金属材料１１３の溶融化や固化の応答性が悪くなるので、ノズル１０２のランド部の径はある程度以下に細くせざるを得ない。しかし、ノズル１０２のランド部の径が小さいと、次のような問題点が生じる。つまり、溶融金属の射出・充填においては、一般的に、金型のゲート部やランナ部の溶融金属の通過速度は、焼き付きや圧力損失の観点から、５５ｍ／秒以下とするのが普通で、３０〜４０ｍ／秒が好ましいといわれている。単位時間当たりの溶融金属の通過量は、ノズル１０２のランド部の径の面積と通過速度の積であり、ノズル１０２のランド部の径が小さいことと、上記したように通過速度の制限があることから、単位時間当たりの溶融金属の通過量は、言い換えれば充填量は、おのずと制限を受けるものとなる。溶融金属の成形においては、溶融金属は、キャビティ内に充填後、急速に冷却・固化するため、充填時間は０．１〜０．０５秒程度と極めて短いのが一般的である。これらのことから、図１０に示すような溶融金属成形装置は、金属の溶融能力が充分あるにもかかわらず、その成形（鋳造）可能な製品重量がおのずと制限されてしまう。この点、コールドチャンバー式のマシン（溶融金属成形装置）は、先にも述べたように、製品ごとに射出・充填速度やその湯道の通過面積の大きさを最適なものとすることができるので、汎用性に優れている。
【００４０】
このように、本実施形態のマシンでは、金属材料６を溶融化する加熱シリンダ１７から射出スリーブ２１内に溶融金属６を供給して、射出スリーブ２１内を前後進可能な射出プランジャ２３の前進によって、射出スリーブ２１内に供給された溶融金属６を金型内に射出・充填するコールドチャンバー式の溶融金属の成形（鋳造）を行うように構成しているので、溶解炉を用いる必要がなく、装置全体をコンパクトにできるという、加熱シリンダによって金属材料を溶融するようにした構成の利点と、汎用性に優れ、かつ、重量の嵩む製品の成形（鋳造）も可能あるという、コールドチャンバー式のダイカストマシンの利点とを、兼ね備えたマシン（溶融金属成形装置）を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る溶融金属成形装置の要部構成を示す斜視図である。
【図２】図１から一部の部材を取り去った状態の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る溶融金属成形装置における多関節ロボットを示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る溶融金属成形装置における多関節ロボットのチャック部の構成を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る溶融金属成形装置における多関節ロボットの動作状態を示す要部斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る溶融金属成形装置の要部を簡略化して示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る溶融金属成形装置の要部を簡略化して示す説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る溶融金属成形装置の要部を簡略化して示す説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る溶融金属成形装置の要部を簡略化して示す説明図である。
【図１０】従来技術による溶融金属成形装置の要部を簡略化して示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  フレーム
２  溶融系ユニット
３  射出系ユニット
４  多関節ロボット
５  予備加熱室
６  金属材料
７  固定ダイプレート
８  高速射出用アキュームレータ
９  油圧シリンダ保持フレーム
１１  第１の保持プレート
１２  第２の保持プレート
１３  ガイド軸
１４  金属材料押し込み用の電動サーボモータ
１５  ボールネジ機構
１５ａ  ネジ軸
１５ｂ  ナット体
１６  直動体
１６ａ  押し込みプレート
１６ｂ  ロードセル
１７  加熱シリンダ
１８  溶融系ユニット移動用の電動サーボモータ
１９  ボールネジ機構
２１  射出スリーブ
２２  射出シリンダ
２２ａ  射出シリンダ用孔
２２ｂ  射出ピストン
２２ｃ  射出ピストンロッド
２３  射出プランジャ
２３ａ  プランジャチップ
２３ｂ  プランジャロッド
２４  溶融金属注入口
３１  基台
３２  第１アーム
３３  第２アーム
３４  第３アーム
３５  第４アーム
３６  第５アーム
３７  チャック部
３７ａ、３７ｂ  ハンド
３８〜４２  電動サーボモータ（回転型の電動サーボモータ）
４３  電動リニアサーボモータ
５０  不活性ガス供給手段
５１  モータドライバ
５２  システムコントローラ
５３  駆動小プーリ
５４  被動プーリ
５５  ノズル
５６  案内管
５７  酸化皮膜剥ぎ取り部（酸化被膜除去手段）
５８  ガス配管
５９、６０  ガス供給口
６１  固定金型
６２  可動金型
６３  キャビティ
６４  ビスケット
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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