特許 7258096 材料投入装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-06

(45)【発行日】2023-04-14

(54)【発明の名称】材料投入装置

(51)【国際特許分類】

   B22D 17/28 20060101AFI20230407BHJP

   F27D 3/04 20060101ALI20230407BHJP

【ＦＩ】

B22D17/28 A

F27D3/04

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021158730

(22)【出願日】2021-09-29

【審査請求日】2022-05-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000006943

【氏名又は名称】リョービ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003742

【氏名又は名称】弁理士法人海田国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100128749

【弁理士】

【氏名又は名称】海田 浩明

(72)【発明者】

【氏名】福岡 茂樹

【審査官】池ノ谷 秀行

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００５／００１１５９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００１－１９１１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－００１５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６９３３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｄ １７／００－１７／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

材料を載置する載置面を有するとともに当該載置面上を前記材料が移動するステージ部と、
前記ステージ部の載置面に対して鉛直上方に向けて複数の前記材料を積み重ねた状態で保持する保持筒と、
前記保持筒に保持された複数の前記材料のうち、前記ステージ部の載置面上に位置する最下段の材料に対し、前記ステージ部の載置面に対して水平方向に向けて突き出し力を与えるハンマーと、
前記ハンマーが、前記ステージ部の載置面に対して水平方向に向けた突き出し動作と引き戻し動作を行うための駆動力を及ぼす駆動部と、
を備えることで、
前記ステージ部の載置面に対して鉛直上方に向けて積み重ねられた複数の前記材料を溶解炉に順次投入する材料投入装置であって、
前記ハンマーは、当該ハンマーの前方上部であって、突き出し動作の進行方向前方に向けて突出する突出部を有し、
前記保持筒の下方であって、前記材料の突き出し方向とは逆方向の位置に、前記材料の後方への移動を阻止するストッパーピンを設けたことを特徴とする材料投入装置。

【請求項2】

請求項１に記載の材料投入装置において、
前記ハンマーの上面は、当該ハンマーの突き出し動作の進行方向前方に向かうにつれて下方に向かう傾斜面を有することを特徴とする材料投入装置。

【請求項3】

請求項２に記載の材料投入装置において、
前記ステージ部における少なくとも前記材料を載置する載置面と、前記ハンマーにおける少なくとも前記傾斜面とが、前記材料よりも摩擦係数の低い低摩擦係数部材で形成され、
前記低摩擦係数部材は、エンジニアリングプラスチック又はステンレス鋼であることを特徴とする材料投入装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、材料投入装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

開閉可能な一対の金型内に形成されたキャビティ内に融解した金属溶湯を射出注入し、当該金属溶湯を冷却硬化させることでダイカスト製品を成形するダイカスト法が公知である。この種のダイカスト法では、融解した金属溶湯を溶解炉で保持しておき、この溶解炉からキャビティに向けて金属溶湯が供給されることとなるが、金属溶湯の品質を向上させるために、溶解炉中の融解した金属溶湯に対して各種の材料を添加することが行われている。

【0003】

例えば、金属溶湯がアルミニウム合金の溶湯の場合には、ストロンチウムを添加することが行われる。アルミニウム合金の溶湯にストロンチウムを添加することで、溶湯が冷却硬化した際にアルミの組織が微細化し、硬くて延びのあるアルミニウム合金を得ることができる。ただし、ストロンチウムは、溶解炉で保持している状態ではアルミ中で酸化して減耗してしまうので、アルミニウム合金の溶湯に対して継続的に添加する必要がある。

【0004】

そこで、ダイカスト法の分野では、溶解炉中の金属溶湯に対して各種の材料を継続的に順次投入する装置が求められる。従来公知の材料投入装置としては、例えば、下記特許文献１に記載のものが存在している。下記特許文献１に開示された材料投入装置では、ブロック状の材料を押出シリンダで水平に押し出すことで、溶解炉に材料を投入する機構が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００２－２２４８１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上掲した特許文献１に代表される従来の材料投入装置には、材料を溶解炉に対して確実に投入する点において改善の余地が残されていた。例えば、複数の材料が鉛直上方に向けて積み重ねられた状態の場合、押出シリンダで材料を水平に押し出す機構では、材料の詰まり等が発生する虞がある。また、材料が複雑な形状の場合などでは、溶解炉に向けて材料を安定して突き出すことが困難な場合がある。

【0007】

本発明は、上述した従来技術に存在する課題に鑑みて成されたものであって、その目的は、材料を溶解炉に対して確実に投入することができる材料投入装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

【0009】

本発明に係る材料投入装置（１０）は、材料（２３）を載置する載置面（１２）を有するとともに当該載置面（１２）上を前記材料（２３）が移動するステージ部（１１）と、前記ステージ部（１１）の載置面（１２）に対して鉛直上方に向けて複数の前記材料（２３）を積み重ねた状態で保持する保持筒（２１）と、前記保持筒（２１）に保持された複数の前記材料（２３）のうち、前記ステージ部（１１）の載置面（１２）上に位置する最下段の材料（２３（２３ａ））に対し、前記ステージ部（１１）の載置面（１２）に対して水平方向に向けて突き出し力を与えるハンマー（３１）と、前記ハンマー（３１）が、前記ステージ部（１１）の載置面（１２）に対して水平方向に向けた突き出し動作と引き戻し動作を行うための駆動力を及ぼす駆動部（４１）と、を備えることで、前記ステージ部（１１）の載置面（１２）に対して鉛直上方に向けて積み重ねられた複数の前記材料（２３）を溶解炉に順次投入する材料投入装置（１０）であって、前記ハンマー（３１）は、当該ハンマー（３１）の前方上部であって、突き出し動作の進行方向前方に向けて突出する突出部（３２）を有し、前記保持筒（２１）の下方であって、前記材料（２３）の突き出し方向とは逆方向の位置に、前記材料（２３）の後方への移動を阻止するストッパーピン（５１）を設けたことを特徴とするものである。

【0010】

本発明に係る材料投入装置（１０）において、前記ハンマー（３１）の上面は、当該ハンマー（３１）の突き出し動作の進行方向前方に向かうにつれて下方に向かう傾斜面（３３）を有することが好適である。

【0011】

また、本発明に係る材料投入装置（１０）では、前記ステージ部（１１）における少なくとも前記材料（２３）を載置する載置面（１２）と、前記ハンマー（３１）における少なくとも前記傾斜面（３３）とが、前記材料（２３）よりも摩擦係数の低い低摩擦係数部材で形成され、前記低摩擦係数部材は、エンジニアリングプラスチック又はステンレス鋼であることとすることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、材料を溶解炉に対して確実に投入することができる材料投入装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態に係る材料投入装置の概略構成を模式的に示した側面図であり、特に、材料投入装置が有するハンマーが動作する前の初期状態が示されている。

【図2】本実施形態に係る材料投入装置の概略構成を模式的に示した側面図であり、特に、当該ハンマーが突き出し動作を行った状態が示されている。

【図3】比較例に係る材料投入装置を示す側面図であって、ハンマーが突き出した状態を示している。

【図4】本実施形態に係るハンマーの有意な特徴を説明するための側面図である。

【図5】比較例に係る材料投入装置を示す側面図であって、ハンマーが引き戻される状態を示している。

【図6】本実施形態に係る材料投入装置を上方側から見た場合の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0016】

図１および図２は、本実施形態に係る材料投入装置の概略構成を模式的に示した側面図である。特に、図１では、材料投入装置が有するハンマーが動作する前の初期状態が示されており、図２では、当該ハンマーが突き出し動作を行った状態が示されている。

【0017】

図１および図２によって示されるように、本実施形態に係る材料投入装置１０は、ステージ部１１と、保持筒２１と、ハンマー３１と、本発明の駆動部としてのエアシリンダー４１と、を有して構成されている。

【0018】

ステージ部１１は、本発明の材料であるストロンチウムビレット２３を載置する載置面１２を有している。この載置面１２は、ストロンチウムビレット２３が当該載置面上をスムーズに移動できるように、水平面として形成されている。

【0019】

保持筒２１は、ステージ部１１の載置面１２の上方に配置された筒状の部材である。保持筒２１は、筒状の内部に複数のストロンチウムビレット２３を積み重ねた状態で収納できるように構成されている。つまり、本実施形態の保持筒２１は、ステージ部１１の載置面１２に対して鉛直上方に向けて複数のストロンチウムビレット２３を積み重ねた状態で保持することができる。

【0020】

本発明の材料であるストロンチウムビレット２３は、円錐を底面に平行な平面で切り、小円錐の部分を除いた形状、いわゆる円錐台形状で形成された部材である。

【0021】

ハンマー３１は、保持筒２１に保持された複数のストロンチウムビレット２３のうち、ステージ部１１の載置面上に位置する最下段のストロンチウムビレット２３ａに対し、ステージ部１１の載置面に対して水平方向に向けて突き出し力を与える部材である

【0022】

エアシリンダー４１は、ハンマー３１が、ステージ部１１の載置面１２に対して水平方向に向けた突き出し動作と引き戻し動作を行うための駆動力を及ぼす駆動部として機能する部材である。つまり、エアシリンダー４１に対して動作指令を行うことで、本実施形態のハンマー３１は、ステージ部１１の載置面上に位置する最下段のストロンチウムビレット２３ａに向けた突き出し動作（図２の状態）と、引き戻し動作（図１の状態）を行うことが可能となっている。

【0023】

以上のような構成を備えることで、本実施形態に係る材料投入装置１０は、ステージ部１１の載置面１２に対して鉛直上方に向けて積み重ねられた複数のストロンチウムビレット２３を突き出すことで、当該ストロンチウムビレット２３を不図示の溶解炉に順次投入することができる。

【0024】

以上、本実施形態に係る材料投入装置１０の基本構成を説明した。次に、図３～図６を参照図面に加えることで、本実施形態に係る材料投入装置１０の特徴的な構成を説明する。

【0025】

ここで、図３は、比較例に係る材料投入装置を示す側面図であって、ハンマーが突き出した状態を示している。また、図４は、本実施形態に係るハンマーの有意な特徴を説明するための側面図である。さらに、図５は、比較例に係る材料投入装置を示す側面図であって、ハンマーが引き戻される状態を示している。またさらに、図６は、本実施形態に係る材料投入装置を上方側から見た場合の平面図である。

【0026】

まず、本実施形態のハンマー３１は、図１、図２および図４に示すように、当該ハンマー３１の前方上部であって、突き出し動作の進行方向前方に向けて突出する突出部３２を有している。

【0027】

ここで、図３で示す比較例のように、ハンマー１３１が側面視で四角形状をした単なる立方体形状で形成されている場合、ハンマー１３１は円錐台形状をしたストロンチウムビレット２３の下方位置を叩くことになる。この場合、ストロンチウムビレット２３は、突き出し方向の移動に際して前方向が浮き上がって保持筒２１に引っ掛かり、溶解炉に対して正常に投入されないことがあった。これは、ストロンチウムビレット２３にかかる重力に対する反発力が作用したり、あるいは、ストロンチウムビレット２３を押す力εが、ストロンチウムビレット２３の下面やステージ部１１の載置面１２の細かな凹凸などに引っ掛かることによって分散し、ストロンチウムビレット２３を上方に浮き上がらせる浮力βが生じるからであると考えられる。この現象は、特に、保持筒２１内のストロンチウムビレット２３が残り１個となったときに発生し易いということも判明している。

【0028】

次に、図４を参照して、本実施形態に係るハンマー３１の有意な特徴を説明する。なお、図４では、本実施形態のハンマー３１が実線で示されており、比較例に係る従来の立方体形状をしたハンマー１３１が破線で示されている。図４を用いることで、実線で示した突出部３２を有する本実施形態のハンマー３１の場合の作用状態と、破線で示した立方体形状をした従来のハンマー１３１の場合の作用状態を説明する。まず、図４では、ストロンチウムビレット２３に対して浮力βが発生する点を符号Ａで示してある。突出部３２を有するハンマー３１と、突出部３２を有さないハンマー１３１とでは、それぞれがストロンチウムビレット２３を叩く位置である点Ｂ_１と点Ｂ_２が示すように、本実施形態のハンマー３１の方がストロンチウムビレット２３の上方の位置（点Ｂ_１）を叩くため、Ｂ_１点又はＢ_２点とＡ点を結ぶ作用線Ｂ_１－ＡとＢ_２－Ａに関しては、作用線の傾きが角θ_１と角θ_２のように、角θ_１が角θ_２よりも大きな角度となる。そして、ストロンチウムビレット２３を押す力εに対して、作用線方向の分力である力αは、本実施形態の場合がα_１＝εｃｏｓθ_１となり、比較例の場合がα_２＝εｃｏｓθ_２となる。さらには、ストロンチウムビレット２３を浮き上がらせる浮力βに対して、ストロンチウムビレット２３を押さえ付ける反力となる力γは、本実施形態の場合がγ_１＝α_１ｓｉｎθ_１となり、比較例の場合がγ_２＝α_２ｓｉｎθ_２となる。この反力となる力γが浮力βより大きければ、ストロンチウムビレット２３は浮き上がらないが、図４で示すように、ストロンチウムビレット２３を押さえ付けるための力γについては、実線で示した突出部３２を有する本実施形態のハンマー３１の場合の方が、比較例の場合に比べて作用線Ｂ_１－Ａの傾きが大きいために、力γ_１が力γ_２よりも大きくなる。このことから、本実施形態のハンマー３１によれば、ストロンチウムビレット２３の浮き上がりを好適に防止することができるので、比較例等の従来技術に存在したストロンチウムビレット２３が保持筒２１に引っ掛かるなどといった不具合の発生を防止することが可能となる。

【0029】

また、本実施形態のハンマー３１については、図１、図２および図４に示すように、当該ハンマー３１の上面が、突き出し動作の進行方向前方に向かうにつれて下方に向かう傾斜面３３を有するように形成されており、突き出し動作から引き戻し動作に切り替わるときに、傾斜面３３に次回の突き出しが行われるストロンチウムビレット２３（２３ｂ）が載る構造となっている。

【0030】

ここで、図５で示す比較例のように、ハンマー１３１が側面視で四角形状をした単なる立方体形状で形成されている場合、ハンマー１３１が引き戻し動作を行うとストロンチウムビレット２３がハンマー１３１に引っ張られて後方（図５の紙面左側）に向けて引きずられてしまうことになる。このように、次回の突き出しが行われるストロンチウムビレット２３（２３ｂ）が後方にずれてセットされてしまうと、次回の突き出し動作の際にスムーズな突き出し動作が出来なくなる可能性が生じてしまうこととなる。

【0031】

一方、図１、図２および図４に示す本実施形態のように、ハンマー３１の上面が、突き出し動作の進行方向前方に向かうにつれて下方に向かう傾斜面３３を有するように形成されていることで、ハンマー３１が引き戻し動作を行う際にストロンチウムビレット２３がハンマー３１に引っ張られて後方に向けて引きずられてしまうずれ量を極小化することができる。つまり、傾斜面３３を有する本実施形態のハンマー３１であれば、ストロンチウムビレット２３をステージ部１１の載置面１２上でずれることなく適切な位置にセットすることが可能となる。

【0032】

また、本実施形態に係る材料投入装置１０では、図６に示すように、保持筒２１の下方であって、ストロンチウムビレット２３の突き出し方向とは逆方向の位置に、ストロンチウムビレット２３の後方への移動を阻止するストッパーピン５１を設けることとした。ストッパーピン５１を設けることで、次回の突き出しが行われるストロンチウムビレット２３（２３ｂ，２３ｃ，・・・，２３ｎ）の設置位置を更に適切化することができるので、ストロンチウムビレット２３の安定かつ確実な突き出しが可能となる。

【0033】

さらに、本実施形態に係る材料投入装置１０では、ステージ部１１における少なくともストロンチウムビレット２３を載置する載置面１２と、ハンマー３１における少なくとも傾斜面３３とが、ストロンチウムビレット２３よりも摩擦係数の低い低摩擦係数部材で形成されることが好ましい。またさらに、ハンマー３１については、突出部３２がストロンチウムビレット２３よりも摩擦係数の低い低摩擦係数部材で形成されることが、より好ましい。この低摩擦係数部材については、例えば、エンジニアリングプラスチックやステンレス鋼などの素材を用いることができる。ストロンチウムビレット２３と接触する部位を摩擦係数の少ないエンジニアリングプラスチックやステンレス鋼などの素材とすることで、さらに安定かつ確実なストロンチウムビレット２３の突き出しが可能となるので、材料（ストロンチウムビレット２３）を溶解炉に対して確実に投入することができる材料投入装置１０を提供することができる。

【0034】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

【0035】

例えば、上述した本実施形態に係る材料投入装置１０では、ハンマー３１がストロンチウムビレット２３に対して突き出し、引き戻される動作を行う機構を備える構成例が示されていた。しかし、本発明のハンマーについては、回転動作を行ってストロンチウムビレット２３を水平方向に叩き出す機構を採用することもできる。

【0036】

また例えば、上述した本実施形態に係る材料投入装置１０では、本発明の駆動部としてエアシリンダー４１を用いた場合を例示した。しかし、本発明の駆動部については、上述した実施形態で説明したハンマー３１の動作を実現できるものであれば、どのような駆動部を用いても良い。

【0037】

また例えば、上述した本実施形態に係る材料投入装置１０では、本発明の材料としてストロンチウムを用いた場合を例示したが、本発明の材料はどの様なものであっても良い。また、その形状については、円錐台形状に限られるものではなく、上述した実施形態と同様の作用効果を得られる範囲内において、あらゆる形状を採用することができる。

【0038】

その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0039】

１０ 材料投入装置、１１ ステージ部、１２ 載置面、２１ 保持筒、２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｎ ストロンチウムビレット、３１ ハンマー、３２ 突出部、３３ 傾斜面、４１ エアシリンダー、５１ ストッパーピン、１３１ （比較例の）ハンマー。

【要約】

【課題】材料を溶解炉に対して確実に投入することができる材料投入装置を提供する。
【解決手段】材料投入装置１０は、材料２３を載置する載置面１２を有するとともに当該載置面上を材料２３が移動するステージ部１１と、ステージ部１１の載置面１２に対して鉛直上方に向けて複数の材料２３を積み重ねた状態で保持する保持筒２１と、保持筒２１に保持された複数の材料２３のうち、ステージ部１１の載置面上に位置する最下段の材料２３ａに対し、ステージ部１１の載置面１２に対して水平方向に向けて突き出し力を与えるハンマー３１と、ハンマー３１が、ステージ部１１の載置面１２に対して水平方向に向けた突き出し動作と引き戻し動作を行うための駆動力を及ぼす駆動部４１と、を備える。そして、ハンマー３１は、当該ハンマー３１の前方上部であって、突き出し動作の進行方向前方に向けて突出する突出部３２を有する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】