JP2010082690A - ビレット搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送中のビレットの酸化を抑制でき、容器の蓋の開閉の手間を省略でき、かつ、搬送中のビレットの熱が奪われにくいビレット搬送装置を提供する。
【解決手段】ビレット搬送装置１は、搬送装置本体である搬送ロボット２と、エアカーテン生成手段３とを備えている。搬送ロボット２は、ビレットを把持する把持部であるロボットハンド４を有する。搬送ロボット２は、加熱装置から成型装置へビレットを搬送する。エアカーテン生成手段３は、ビレットを取り囲むように不活性ガスを吹き出してビレットを外気から遮断するエアカーテンを生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビレット搬送装置に関する。

従来より、半溶融ダイキャスト成型などの成型を行う場合、素材であるビレットを加熱炉で所定温度まで加熱した後、ロボットハンドなどを用いて、加熱後の半溶融状態のビレットを加熱炉から取り出して成型装置の入口であるダイキャスト給湯口へ搬送する。

ここで、ビレット加熱時には、加熱炉内部において不活性ガス雰囲気下で加熱を行なうが、加熱が完了したビレットを成型装置のダイキャスト給湯口に投入するときに、搬送途中でビレットが大気に接触することにより酸化してしまうという問題がある。酸化により生じたビレット表面の酸化スケールは、成型時に成型品内部に巻き込まれ、成型品の内部欠損の原因となる。

また、ビレットの加熱についての酸化防止の関連技術として、特許文献１に記載されているように、容器に入れた素材の加熱を非酸化性雰囲気中で行なったり、大気雰囲気中で加熱する場合は蓋付きで行なうことが考案されている。
特開平６−１９８４１３号公報

上記のように、加熱炉から成型装置へ加熱されたビレットを搬送するときに、搬送途中でビレットが大気に接触することにより酸化してしまうという問題を解決する効果的な手段がいまだ開発されていないのが現状である。

また、特許文献１に記載されているような蓋付きの容器にビレットを入れて加熱炉から成型装置へ搬送することにより、搬送時のビレットの酸化を抑えることも考えられる。しかし、この場合、加熱炉からビレットを取り出した直後にビレットが大気に触れないように容器の蓋を閉じ、蓋を閉じた状態で容器を搬送し、その後、成型装置のダイキャスト給湯口の直前で、容器の蓋を開ける作業が必要であり、容器の蓋の開閉に非常に手間がかかる。

さらに、加熱炉から成型装置までの区間を搬送用のダクトで覆い、大気から隔離した状態でダクト内部を加熱後のビレットを搬送させる方法も考えられるが、ビレットがダクト内壁に接触することにより、ビレットの熱がダクトへ奪われて温度が低下するおそれがある。半溶融ダイキャスト成型の場合、ビレットの加熱温度管理幅が狭いので、ビレットの温度が所定温度をわずかでも下回ると成型不良の可能性が高くなる。

本発明の課題は、搬送中のビレットの酸化を抑制でき、容器の蓋の開閉の手間を省略でき、かつ、搬送中のビレットの熱が奪われにくいビレット搬送装置を提供することにある。

第１発明のビレット搬送装置は、搬送装置本体と、エアカーテン生成手段とを備えている。搬送装置本体は、ビレットを把持する把持部を有する。搬送装置本体は、加熱装置から成型装置へビレットを搬送する。エアカーテン生成手段は、ビレットを取り囲むように不活性ガスを吹き出してビレットを外気から遮断するエアカーテンを生成する。

ここでは、ビレット搬送装置がエアカーテン生成部を備えているので、搬送装置本体によってビレットを加熱装置から成型装置へビレットを搬送する間、エアカーテン生成部によって生成されたエアカーテンがビレットを取り囲むように不活性ガスを吹き出してビレットを外気から遮断すること可能である。

第２発明のビレット搬送装置は、第１発明のビレット搬送装置であって、把持部は、ビレットを載せたトレイを介して、ビレットを把持する。搬送装置本体は、加熱装置から成型装置へビレットをトレイに載せた状態で搬送する。

ここでは、搬送装置本体が加熱装置から成型装置へビレットをトレイに載せた状態で搬送するので、搬送中のビレットは、トレイに接触しているのみであり、熱が奪われにくい。

第３発明のビレット搬送装置は、第１発明または第２発明のビレット搬送装置であって、エアカーテン生成手段は、ビレットに不活性ガスが当たらないように、ビレットへ向かう方向よりも外側に不活性ガスを吹き出す。

ここでは、エアカーテン生成手段がビレットに不活性ガスが当たらないようにビレットへ向かう方向よりも外側に不活性ガスを吹き出すので、ビレットの温度低下を抑えることが可能である。

第４発明のビレット搬送装置は、第１発明から第３発明のいずれかのビレット搬送装置であって、エアカーテン生成手段は、把持部の付近に配置されている。エアカーテン生成手段は、不活性ガスを吹き出すノズルを有する。ノズルは、把持部の移動に伴って移動することが可能である。

ここでは、エアカーテン生成手段のノズルが把持部の移動に伴って移動するので、搬送中のビレットを常時エアカーテンで外気から遮断することが可能である。

第５発明のビレット搬送装置は、第４発明のビレット搬送装置であって、ノズルが、ビレットの周囲を円形に取り囲むように配置されている。ノズルは、円弧状断面の吹出口を有する複数の円弧状ノズルである。

ここでは、ノズルが、ビレットの周囲を円形に取り囲むように配置され、円弧状断面の吹出口を有する複数の円弧状ノズルであるので、ビレットを取り囲む最小限の広さのエアカーテンを生成することが可能であり、不活性ガスの消費を抑えることが可能である。

第６発明のビレット搬送装置は、第４発明のビレット搬送装置であって、ノズルは、ビレットの周囲を多角形に取り囲むように配置されている。ノズルは、矩形断面の吹出口を有する複数の平ノズルである。

ここでは、ノズルが、ビレットの周囲を多角形に取り囲むように配置され、矩形断面の吹出口を有する複数の平ノズルであるので、ビレットを取り囲む最小限の広さのエアカーテンを生成することが可能であり、不活性ガスの消費を抑えることが可能である。

第７発明のビレット搬送装置は、第１発明から第６発明のいずれかのビレット搬送装置であって、不活性ガスは、窒素ガスである。

ここでは、不活性ガスが窒素ガスであるので、不活性ガスの中でもとくに安価かつ安全である。

第８発明のビレット搬送装置は、第１発明から第６発明のいずれかのビレット搬送装置であって、不活性ガスは、加熱装置又はその他の加熱手段から発生する既燃ガスである。

ここでは、不活性ガスが加熱装置又はその他の加熱手段から発生する既燃ガスであるので、購入費用をかけずに大量に入手することが可能である。

第１発明によれば、搬送中のビレットの酸化を抑制できる。また、容器の蓋の開閉の手間を省略でき、短時間でビレットの搬送が可能である。しかも、搬送中におけるビレットの熱損失を抑えることが可能である。

第２発明によれば、搬送中のビレットからの熱が奪われにくいという利点がある。

第３発明によれば、ビレットの温度低下を抑えることができる。

第４発明によれば、搬送中のビレットを常時エアカーテンで外気から遮断することが可能である。

第５発明によれば、ビレットを取り囲む最小限の広さのエアカーテンを生成することが可能であり、不活性ガスの消費を抑えることができる。

第６発明によれば、ビレットを取り囲む最小限の広さのエアカーテンを生成することが可能であり、不活性ガスの消費を抑えることができる。

第７発明によれば、不活性ガスの中でもとくに安価かつ安全である。

第８発明によれば、購入費用をかけずに大量に入手することができる。

つぎに本発明のビレット搬送装置の実施形態を図面を参照しながら説明する。

＜ビレット搬送装置１の構成＞
図１〜５に示されるビレット搬送装置１は、搬送装置本体である搬送ロボット２と、エアカーテン生成部３とを備えている。

搬送ロボット２は、半溶融ダイキャスト成型の素材であるビレットＢを把持するロボットハンド４を有する。ロボットハンド４は、ビレットＢを載せたトレイ５の突起５ａを上下から把持する（図３参照）。ここで、ロボットハンド４は、本発明の把持部である。

誘導加熱炉Ｆでは、ビレットＢは、トレイ５に載せた状態で半溶融状態まで加熱される。搬送ロボット２は、加熱後のビレットＢを載せたトレイ５を、誘導加熱炉Ｆから成型装置Ｍのダイキャスト給湯口Ｓへ搬送する。

成型装置Ｍでは、半溶融状態まで加熱されたビレットＢがダイキャスト給湯口Ｓへ投入された後、プランジャーＰによって成形型Ｄ内部の空間部のキャビティＶへ圧入されることにより、所定形状の成型品が製造される。

エアカーテン生成部３は、ビレットＢを取り囲むように不活性ガスを吹き出してビレットＢを外気から遮断するエアカーテンＣ（図１参照）を生成する。なお、本発明のエアカーテン生成部３は、ビレットＢの酸化を抑制する不活性ガスを吹き出して不活性ガスのカーテンを生成することにより、ビレットＢを外気から遮断するものであり、大気中の空気や酸素を吹き出すものではない。

エアカーテン生成部３は、図１〜５に示されるように、不活性ガスを吹き出す複数のノズル６を有する。複数のノズル６は、ロボットアーム７先端のロボットハンド４の付近に配置されている。ノズル６は、ロボットハンド４の移動に伴って移動することが可能である。

図１に示されるように、複数のノズル６の吹出口６ａは、ロボットハンド４の延びる方向へ向いており、ロボットハンド４に把持されたビレットＢおよびトレイ５を搬送している間は常時エアカーテンＣで外気から遮断することが可能である。

具体的には、誘導加熱炉Ｆの出口ｆ１のシャッターｆ２が開く前からエアカーテンＣを生成しておくことにより、出口ｆ１から出た直後のビレットＢおよびトレイ５も、エアカーテンＣで外気から遮断される。また、ロボットアーム７が誘導加熱炉Ｆから成型装置Ｍのダイキャスト給湯口Ｓへ旋回する間も、ロボットハンド４に把持されたビレットＢおよびトレイ５は、ノズル６がロボットハンド４の移動に伴って移動することにより、エアカーテンＣで外気から遮断される。そして、成型装置Ｍのダイキャスト給湯口Ｓへ投入されるビレットＢも、ロボットハンド４が回転駆動することによってトレイ５からダイキャスト給湯口Ｓへ落下する間も、ビレットＢおよびトレイ５がエアカーテンＣで外気から遮断された状態になっている。ビレットＢがダイキャスト給湯口Ｓへ投入された後は、ダイキャスト給湯口Ｓを迅速に閉鎖すれば、ビレットＢの酸化は抑制される。

ここで、図５に示されるように、本実施形態の複数のノズル６は、ビレットＢの周囲を円形に取り囲むように配置され、円弧状断面の吹出口を有する複数の円弧状のノズルである。このため、ビレットＢおよびトレイ５を取り囲む最小限の広さのエアカーテンＣを生成することが可能であり、不活性ガスの消費を抑えることが可能である。

エアカーテン生成部３のノズル６は、加熱されたビレットＢに不活性ガスが当たってビレットＢの温度を下げないように、ビレットＢへ向かう方向よりも外側に不活性ガスを吹き出す。

ノズル６から噴出される不活性ガスは、窒素ガスである。窒素ガスは、不活性ガスの中でも安価かつ安全であるので、とくに好ましい。窒素ガスは、図１に示されるように、ガスボンベ８からガスホース９を介してノズル６へ供給される。

以上のような構成により、搬送ロボット２によってビレットＢを誘導加熱炉Ｆから成型装置Ｍへビレットを搬送する途中では、エアカーテン生成部３によって生成されたエアカーテンＣがビレットＢを取り囲むように不活性ガスを吹き出してビレットＢを外気から遮断することが可能である。

＜特徴＞
（１）
本実施形態のビレット搬送装置１では、エアカーテン生成部３を備えているので、搬送ロボット２によってビレットＢを誘導加熱炉Ｆから成型装置Ｍへビレットを搬送する間、エアカーテン生成部３によって生成されたエアカーテンＣがビレットＢを取り囲むように不活性ガスを吹き出してビレットＢを外気から遮断すること可能である。

具体的には、ビレットＢの搬送工程に使用するロボットハンド４に取り付けたノズル６より不活性ガスを噴出し、エアカーテンＣを生成することにより外気から加熱されたビレットＢを遮断して酸化を防止することが可能である。

したがって、本実施形態のビレット搬送装置１を用いることにより、誘導加熱炉Ｆの中を不活性ガス雰囲気にすると同時に搬送工程もエアカーテンＣによって大気からシールドすることにより、酸化皮膜が生成されない状態のビレットＢをダイキャスト成型用の成型装置Ｍに供給することができ、酸化皮膜による内部欠損の無い成型が可能になる。したがって、高品質の成型品を得ることが可能である。

（２）
しかも、ビレットＢの搬送用のトレイ５は、外気から遮断するための蓋が不要になるので、蓋の開閉等の手間を省略できる。したがって、きわめて短時間でダイキャスト給湯口Ｓに素材であるビレットＢを投入でき、温度低下をおこすことなく供給できる。

（３）
また、本実施形態のビレット搬送装置１では、ロボットハンド４は、ビレットＢを載せたトレイ５を介して、ビレットＢを把持し、搬送ロボット２は、誘導加熱炉Ｆから成型装置ＭへビレットＢをトレイ５に載せた状態で搬送する。これにより、搬送中のビレットＢは、トレイ５に最小限接触しているのみであり、周囲のダクトその他の部材に接触しないので、熱が奪われにくいという利点も有する。

すなわち、もし仮に、誘導加熱炉Ｆとダイキャスト給湯口Ｓをダクトでつないで素材であるビレットＢまたは溶融金属を給湯すれば、ダクト内部を不活性ガス雰囲気下で搬送することは容易であるが、ダクトにビレットＢの熱が奪われ温度が低下したり、ダクトに材料が溶着して詰まるという問題が考えられる。しかし、本実施形態のビレット搬送装置１を用いれば、そのような不具合無く不活性ガス雰囲気に囲まれた状態で加熱されたビレットＢの供給が可能となる。

（４）
また、本実施形態のビレット搬送装置１では、エアカーテン生成部３のノズル６は、ビレットＢに不活性ガスが当たらないように、ビレットＢへ向かう方向よりも外側に不活性ガスを吹き出すように、ノズル６の向きが調整されている。したがって、不活性ガスの気流をノズル６の調整によりビレットＢ及びトレイ５に直接当てないようにすることができ、ビレットＢの温度低下を抑えることが可能である。

（５）
また、本実施形態のビレット搬送装置１では、エアカーテン生成部３が、ロボットハンド４の付近に配置され、ロボットハンド４の移動に伴って移動することが可能な不活性ガスを吹き出すノズル６を有するので、搬送中のビレットＢを常時エアカーテンＣで外気から遮断することが可能である。

（６）
さらに、本実施形態のビレット搬送装置１では、ノズル６が、ビレットＢの周囲を円形に取り囲むように配置され、円弧状断面の吹出口６ａを有する複数の円弧状ノズルであるので、ビレットＢおよびトレイ５を取り囲む最小限の広さのエアカーテンＣを生成することが可能であり、不活性ガスの消費を抑えることが可能である。とくに、ビレットＢが円柱形状であり、トレイ５が半円形の場合には、より狭い範囲でエアカーテンＣを生成することが可能であり、不活性ガスの消費をより抑えることが可能である。

（７）
また、本実施形態では、ノズル６から噴出される不活性ガスが窒素ガスであるので、不活性ガスの中でもとくに安価かつ安全である。

＜変形例＞
（Ａ）
上記実施形態では、搬送ロボット２のロボットハンド４が、ビレットＢを載せたトレイ５を介して、ビレットＢを間接的に把持しているが、本発明はこれに限定される場合ではなく、ロボットハンド４が、ビレットＢを直接把持するようにしてもよく、この場合も、エアカーテン生成部３によって生成されたエアカーテンＣがビレットＢを取り囲むように不活性ガスを吹き出してビレットＢを外気から遮断すること可能である。但し、この場合のロボットハンドは図に示すような形状ではなく、半溶融状態の柔らかいビレットがくずれないようなハンド形状の変更も行なう。たとえば、左右からはさんでトレイからすくい取るようなハンド形状とする。

（Ｂ）
また、上記実施形態では、ノズル６の形状が、円弧形状のノズルを例にあげて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の形状を有するノズルを採用することも可能である。

例えば、変形例として、図６に示されるように偏平な矩形断面の吹出口１６ａを有する平ノズル１６を用いて、ビレットＢの周囲を多角形（例えば、四角形状）に取り囲むように配置してもよい。この場合も、ビレットＢおよびトレイ５を取り囲む最小限の広さのエアカーテンＣを生成することが可能であり、不活性ガスの消費を抑えることが可能である。

（Ｃ）
さらに、上記実施形態では、エアカーテン生成用の不活性ガスの一例として、窒素ガスを例にあげて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の不活性ガスを採用することも可能である。

例えば、不活性ガスの変形例として、ガス炉等の加熱ガスを用いた加熱炉またはその他の作業現場に有る既存の加熱手段から燃焼時に発生する酸素を含まない既燃ガスを用いてもよい。この場合も、ビレットＢを外気から遮断する不活性ガスのエアカーテンを生成することが可能である。しかも、既燃ガスは、加熱炉またはその他の加熱手段から排出されるガスなので、購入費用をかけずに大量に入手することが可能である。

（Ｄ）
また、上記実施形態では、ノズル６がロボットハンド４の付近に配置され、ロボットハンド４の移動に伴って移動する態様を一例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明の変形例として、例えば、ノズル６の配置や不活性ガスの噴射範囲等を適宜変更することにより、ノズル６をロボットアーム７先端のロボットハンド４の付近に配置しなくても、ロボットアーム７から離れた位置に設置されたノズル６によって生成される不活性ガスのエアカーテンによって、ロボットハンド４で搬送されるビレットＢを外気から遮断することが可能である。この場合、複数のノズル６をビレットＢの搬送経路に設置したり、またはロボットハンド４とは別にノズル６を移動させる機構を設けてもよい。

（Ｅ）
また、上記実施形態では、搬送ロボット２として、ロボットアーム７が旋回することにより、ビレットＢを搬送する例が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、加熱されたビレットＢ又はトレイ５をロボットハンド４で把持して加熱装置から成型装置へ搬送できる搬送ロボット２であれば、種々の形態のものを採用することが可能である。

本発明は、加熱されたビレットを搬送するためのビレット搬送装置に適用することが可能である。

本発明の実施形態に係わるビレット搬送装置の構成図。 図１のロボットアームおよびロボットハンドの拡大図。 図１のロボットハンドおよびノズルの拡大図。 図１のロボットハンドにビレットを載せたトレイが把持された状態を示す図。 図１のロボットハンド付近に配置された複数の円弧状ノズルをノズル先端側から見た図。 本発明の変形例であって、ロボットハンド付近に配置された複数の平ノズルをノズル先端側から見た図。

符号の説明

１ ビレット搬送装置
２ 搬送ロボット
３ エアカーテン生成部（エアカーテン生成手段）
４ ロボットハンド（把持部）
５ トレイ
６、１６ ノズル
７ ロボットアーム
８ ガスボンベ
９ ガスホース
Ｂ ビレット
Ｃ エアカーテン
Ｆ 誘導加熱炉
Ｍ 成型装置
Ｓ ダイキャスト給湯口

Claims (8)

1. ビレットを把持する把持部（４）を有し、加熱装置から成型装置へビレットを搬送する搬送装置本体（２）と、
   前記ビレットを取り囲むように不活性ガスを吹き出して前記ビレットを外気から遮断するエアカーテンを生成するエアカーテン生成手段（３）と
   を備えているビレット搬送装置（１）。
2. 前記把持部（４）は、前記ビレットを載せたトレイ（５）を介して、前記ビレットを把持し、
   前記搬送装置本体（２）は、前記加熱装置から前記成型装置へ前記ビレットを前記トレイ（５）に載せた状態で搬送する、
   請求項１に記載のビレット搬送装置（１）。
3. 前記エアカーテン生成手段（３）は、前記ビレットに前記不活性ガスが当たらないように、前記ビレットへ向かう方向よりも外側に前記不活性ガスを吹き出す、
   請求項１または２に記載のビレット搬送装置（１）。
4. 前記エアカーテン生成手段（３）は、前記把持部（４）の付近に配置され、前記把持部（４）の移動に伴って移動することが可能な前記不活性ガスを吹き出すノズル（６、１６）を有する、
   請求項１から３のいずれかに記載のビレット搬送装置（１）。
5. 前記ノズル（６）は、前記ビレットの周囲を円形に取り囲むように配置され、円弧状断面の吹出口（６ａ）を有する複数の円弧状ノズルである、
   請求項４に記載のビレット搬送装置（１）。
6. 前記ノズル（１６）は、前記ビレットの周囲を多角形に取り囲むように配置され、矩形断面の吹出口（１６ａ）を有する複数の平ノズルである、
   請求項４に記載のビレット搬送装置（１）。
7. 前記不活性ガスは、窒素ガスである、
   請求項１から６のいずれかに記載のビレット搬送装置（１）。
8. 前記不活性ガスは、前記加熱装置又はその他の加熱手段から発生する既燃ガスである、
   請求項１から６のいずれかに記載のビレット搬送装置（１）。

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