JP5007874B2

JP5007874B2 - スラリー投入方法及びスラリー投入装置

Info

Publication number: JP5007874B2
Application number: JP2006203390A
Authority: JP
Inventors: 正志内田; 寛人佐々木; 琢磨前田; 和直花田
Original assignee: Ube Machinery Corp Ltd
Current assignee: Ube Machinery Corp Ltd
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2026-07-26
Also published as: JP2008030056A

Description

本発明は、成形機に対するスラリー（半凝固成形用金属）の投入方法及び投入装置に関するものである。

近年、固液共存状態の金属、即ち、状態図において液相線と固相線との間で液相と固相とが共存する状態の半凝固金属（以下、スラリーと称する）を材料に用いる成形技術が注目されている。例えば、レオキャスト法においては、キャビティに充填されるスラリーの温度が溶融金属と比較して低いことから金型の寿命が延び、製造コストが削減される。また、鋳造時にキャビティ内のガスがスラリーに巻き込まれる可能性が低く、さらに、キャビティに充填された後のスラリーは、凝固収縮量が溶融金属と比較して少なくなることから、エア巻き込みによる気泡や引け巣等の鋳造欠陥が発生することがなく、高い品質の製品を安定して得ることができる。ところで、このような技術を開示する特許文献１に記載のスラリー処理供給装置においては、保持炉から汲み上げられた溶融金属は、スラリー製造装置によって電磁攪拌されながらスラリー製造装置に配したステンレス製の、有底円筒状の保持容器に給湯され、さらに一定時間冷却保持された後、スラリーが得られる。そして、該保持容器を多関節ロボットアームによって操作して、該保持容器に生成されたスラリーが成形機に供給される。

特開２００６―５１５１８号公報

ところで、成形機の固定金型を保持する固定プラテンには、射出シリンダーやアキュムレータにより構成される射出ユニットを連結するための射出フレームが固定されており、射出フレームは、型締めの際の荷重や射出時の衝撃に十分耐え得るように強固な構造を有している。そして、固定プラテン及び射出フレームに囲まれた部位には、射出エリア（スラリーの投入スペース）を確保するために球面状の窪みが形成され、該窪みから水平に円筒状の射出スリーブが突出している。このような装置構成上、保持容器内のスラリーをスラリー投入口へと投入する際に、保持容器を移動させるスペースは、固定プラテン、射出フレーム及びスラリーが投入される射出スリーブ自身によって大きく制限を受けることとなる。

一方、保持容器からスラリーを射出スリーブ内へと投入する際に、保持容器内でスラリーが空気に接触して酸化が進んだスラリーの開口側端部を、プランジャチップと対面するようにすることで、スラリーの酸化部分をいわゆるビスケットに留めキャビティ内に流入することを防ぐ必要がある。この点からも、保持容器のスラリー投入口への接近経路及び接近姿勢に制限を受けることとなる。しかも、保持容器からスラリーを射出スリーブ内へと投入する際に、スラリーに大きな型崩れや破壊が生じると、スラリーの屈曲部や破損部空間に存在する空気がスラリーと共にキャビティに流入して巣を形成したり、あるいは、スラリー破損部が製品中で不連続部分を形成し、いわゆる湯境欠陥の原因となり得る。よって、射出スリーブ内に投入されたスラリーの形状が、可能な限り保持容器によって型取りされた形状を維持するように、保持容器を巧みに操作してスラリーを投入する必要があり、この点においても、保持容器を移動させるスペースは、固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブによって大きく制限を受けることが障害となっている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブによって保持容器の移動スペースが制限された成形機の射出エリアにおいて、射出スリーブ内に投入されたスラリーの形状が、可能な限り保持容器によって型取りされた形状を維持するように、スラリーを投入することを可能とし、高品質の成形品を得ることにある。

上記課題を解決するための、本発明に係るスラリー投入方法は、固定プラテン及び射出フレームに囲まれた部位に形成された窪みから水平に突出する射出スリーブの円筒壁に、上方へと開口するスラリー投入口が設けられた成形機に対し、有底円筒状の保持容器に収容されたスラリーを投入する投入方法であって、
前記保持容器の開口を上に向けて、多軸多関節ロボットのアーム先端に設けられたチャックで前記保持容器を把持し、
前記固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブを避ける接近経路で、前記保持容器を前記射出スリーブに接近させ、前記保持容器の底を射出前方へと振り上げて水平姿勢へ近づけながら、前記スラリー投入口の真上へと移動させ、
続いて、前記保持容器を射出前方へと移動させ、かつ、前記保持容器の開口が下方を向くように前記保持容器を傾斜させて、前記保持容器の開口からスラリーを前記射出スリーブ内へと滑落させ、
更に、前記固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブとの接触を避けつつ、前記保持容器の開口が下方を向く傾斜角度を増加させながら、若しくは、傾斜角度を維持したまま保持容器を斜め上方へと移動させて、前記保持容器から滑落したスラリーの全体を、前記射出スリーブ内に射出前方へと寝かせて投入した後、
前記固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブを避ける退避経路で、前記保持容器を前記射出スリーブから退避させることを特徴とするものである。

本発明によれば、多軸多関節ロボットのアーム先端に設けられたチャックで保持容器を把持し、多軸多関節ロボットにより、固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブを避ける接近経路で、保持容器を前記射出スリーブに接近させ、保持容器の底を射出前方へと振り上げて水平姿勢に近づけながら、スラリー投入口の真上へと移動させることにより、保持容器と固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブとの干渉を防ぎつつ、保持容器内でスラリーが空気に接触して酸化が進んだスラリーの開口側端部を、プランジャチップと対面する方向へと向けることができる。
続いて、保持容器を射出前方へと移動させ、かつ、保持容器の開口が下方を向くように保持容器を傾斜させて、保持容器の開口からスラリーを射出スリーブ内へと滑落させることにより、保持容器と固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブとの干渉を防ぎつつ、保持容器内でスラリーが空気に接触して酸化が進んだスラリーの開口側端部を、プランジャチップと対面する方向へと向けて滑落させることができる。

更に、固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブとの接触を避けつつ、保持容器の開口が下方を向く傾斜角度を増加させながら、若しくは、傾斜角度を維持したまま保持容器を斜め上方へと移動させて、保持容器から滑落したスラリーの全体を、射出スリーブ内に射出前方へと寝かせて投入することで、保持容器と固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブとの干渉を防ぎつつ、スラリーを変形させる力がスラリーに加えられることを防ぎ、射出スリーブ内に投入されたスラリーの形状が、可能な限り保持容器によって型取りされた形状を維持するように、スラリーの投入を行うことができる。
その後、固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブを避ける退避経路で、保持容器を射出スリーブから退避させることで、保持容器と固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブとの干渉を防ぎつつ、保持容器を射出スリーブから退避させ、射出工程へと移行することができる。

又、本発明において、前記保持容器を射出前方へと移動させ、かつ、前記保持容器の開口が下方を向くように前記保持容器を傾斜させて、前記保持容器の開口からスラリーを前記射出スリーブ内へと滑り出させる際に、前記保持容器を前記スラリー投入口から前記射出スリーブ内部へと進入させ、前記保持容器の開口側周縁部を可能な限り前記射出スリーブの内壁底面に接近させた後、前記保持容器の開口が下方を向くように前記保持容器を傾斜させることにより、前記保持容器の開口からスラリーを滑落させて、前記スラリー上端部を前記射出スリーブの内壁底面に着地させつつ、可能な限り前記射出スリーブ内で前記保持容器を射出前方へと移動させて、前記スラリーの全体を前記射出スリーブの内壁底面へと引き出すことが望ましい。
本発明によれば、保持容器の開口からスラリーを射出スリーブ内へと滑落させて、スラリーの開口側端部が射出スリーブの内壁底面に接触する際の、保持容器と射出スリーブとの高低差を可能な限り少なくすることができるので、スラリーの開口側端部が射出スリーブの内壁底面に接触する際の、スラリーが受ける衝撃を可能な限り減少させることができる。又、可能な限り射出スリーブ内で保持容器を射出前方へと移動させることで、射出スリーブの内壁底面に一部を接触させたスラリーを、射出スリーブ内で射出前方へと移動する保持容器から、保持容器によって型取りされた形状を維持するように引き出し、スラリーの変形を可能な限り防ぎつつ、スラリーの全体を射出スリーブ内において射出前方へと寝かせることができる。

又、本発明において、前記保持容器の開口を上に向けて、多軸多関節ロボットのアーム先端に設けられたチャックで前記保持容器を把持する際に、前記多軸多関節ロボットのアーム先端に設けられた前記チャックの回転制御に係る回転軸の軸線に対し、前記保持容器を把持した状態での前記保持容器の中心軸が、半径方向外側にオフセットするチャック形状を有するチャックにより、前記保持容器を把持することが望ましい。
この構成によれば、保持容器を射出スリーブに接近させ、保持容器の底を射出前方へと振り上げて水平姿勢に近づけながら、スラリー投入口の真上へと移動させ、更に、保持容器を傾斜させて、保持容器の開口からスラリーを射出スリーブ内へと滑落させる際に、射出スリーブの軸上からオフセットした位置に、多軸多関節ロボットのアーム先端に設けられたチャック開閉用シリンダーユニットが位置することとなり、保持容器の開口を下方に傾斜させてスラリーを滑落させる動きをする際に、チャック開閉用シリンダーユニットと射出スリーブとの干渉を回避しつつスリーブに接近させることが可能となる。

又、上記課題を解決するための、本発明に係るスラリー投入装置は、固定プラテン及び射出フレームに囲まれた部位に形成された窪みから水平に突出する射出スリーブの円筒壁に、上方へと開口するスラリー投入口が設けられた成形機に対し、有底円筒状の保持容器に収容されたスラリーを投入する投入装置であって、アーム先端に、チャックが設けられた多軸多関節ロボットと、前記保持容器の開口を上に向けて、前記チャックで前記保持容器を把持し、前記固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブを避ける接近経路で、前記保持容器を前記射出スリーブに接近させ、前記保持容器の底を射出前方へと振り上げて水平姿勢へ近づけながら、前記スラリー投入口の真上へと移動させ、続いて、前記保持容器を射出前方へと移動させ、かつ、前記保持容器の開口が下方を向くように前記保持容器を傾斜させて、前記保持容器の開口からスラリーを前記射出スリーブ内へと滑落させ、更に、前記固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブとの接触を避けつつ、前記保持容器の開口が下方を向く傾斜角度を増加させながら、若しくは、傾斜角度を維持したまま保持容器を斜め上方へと移動させ、前記保持容器から滑落したスラリーの全体を、前記射出スリーブ内に射出前方へと寝かせて投入した後、前記固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブを避ける退避経路で、前記保持容器を前記射出スリーブから退避させる制御ロジックを含む、前記多軸多関節ロボットの制御手段とを備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、多軸多関節ロボットのアーム先端に設けられたチャックで保持容器を把持し、多軸多関節ロボットにより、固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブによって制限を受けたスペースを、固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブを避ける接近経路で、保持容器を前記射出スリーブに接近させ、保持容器の底を射出前方へと振り上げて水平姿勢に近づけながら、スラリー投入口の真上へと移動させることにより、保持容器と固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブとの干渉を防ぎつつ、保持容器内でスラリーが空気に接触して酸化が進んだスラリーの開口側端部を、プランジャチップと対面する方向へと向けることができる。
続いて、保持容器を射出前方へと移動させ、かつ、保持容器の開口が下方を向くように保持容器を傾斜させて、保持容器の開口からスラリーを射出スリーブ内へと滑落させることにより、保持容器と固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブとの干渉を防ぎつつ、保持容器内でスラリーが空気に接触して酸化が進んだスラリーの開口側端部を、プランジャチップと対面する方向へと向けて滑落させることができる。

又、本発明において、前記多軸多関節ロボットの制御手段は、前記保持容器を射出前方へと移動させ、かつ、前記保持容器の開口が下方を向くように前記保持容器を傾斜させて、前記保持容器の開口からスラリーを前記射出スリーブ内へと滑り出させる際に、前記保持容器を前記スラリー投入口から前記射出スリーブ内部へと進入させ、前記保持容器の開口側周縁部を可能な限り前記射出スリーブの内壁底面に接近させた後、前記保持容器の開口が下方を向くように前記保持容器を傾斜させることにより、前記保持容器の開口からスラリーを滑落させて、前記スラリー上端部を前記射出スリーブの内壁底面に着地させつつ、可能な限り前記射出スリーブ内で前記保持容器を射出前方へと移動させて、前記スラリーの全体を前記射出スリーブの内壁底面へと引き出す制御ロジックを含むことが望ましい。
本発明によれば、保持容器の開口からスラリーを射出スリーブ内へと滑落させて、スラリーの開口側端部が射出スリーブの内壁に接触する際の、保持容器と射出スリーブとの高低差を可能な限り少なくすることができるので、スラリーの開口側端部が射出スリーブの内壁に接触する際の、スラリーが受ける衝撃を可能な限り減少させることができる。又、可能な限り射出スリーブ内で保持容器を射出前方へと移動させることで、射出スリーブの内壁に一部を接触させたスラリーを、射出スリーブ内で射出前方へと移動する保持容器から、保持容器によって型取りされた形状を維持するように引き出し、スラリーの変形を可能な限り防ぎつつ、スラリーの全体を射出スリーブ内において射出前方へと寝かせることができる。

又、本発明において、前記チャックは、前記多軸多関節ロボットのアーム先端に設けられた前記チャックの回転制御に係る回転軸の軸線に対し、前記保持容器を把持した状態での前記保持容器の中心軸が、半径方向外側にオフセットするチャック形状を有していることが望ましい。
この構成によれば、保持容器を射出スリーブに接近させ、保持容器の底を射出前方へと振り上げて水平姿勢に近づけながら、スラリー投入口の真上へと移動させ、更に、保持容器を傾斜させて、保持容器の開口からスラリーを射出スリーブ内へと滑落させる際に、射出スリーブの軸上からオフセットした位置に、多軸多関節ロボットのアーム先端に設けられたチャック開閉用シリンダーユニットが位置することとなり、保持容器の開口を下方に傾斜させてスラリーを滑落させる動きをする際に、チャック開閉用シリンダーユニットと射出スリーブとの干渉を回避しながら移動させることが可能となる。

本発明はこのように構成したので、固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブによって保持容器の移動スペースが制限された成形機の射出エリアにおいて、射出スリーブ内に投入されたスラリーの形状が、可能な限り保持容器によって型取りされた形状を維持するように、スラリーを投入することが可能となる。よって、高品質の成形品を得ることが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。本発明の実施の形態に係るスラリー投入装置１は、図１に示されるスラリー製造装置に用いることが可能である。スラリー製造装置は、保持炉２によって所定温度に保持された溶融金属を、ラドル１１によって、ステンレス製の有底円筒状の保持容器３に給湯する給湯装置４と、保持容器３に給湯された溶融金属を固液共存状態のスラリーに生成するスラリー生成装置５と、保持容器３の操作（ハンドリング）を行う多軸多関節ロボット６と、スラリーが排出されて空になった保持容器３を、水槽に貯留された水に浸漬して冷却する保持容器冷却装置９と、保持容器冷却装置９によって冷却された保持容器３の内側面を洗浄すると共に該洗浄された保持容器３の内側面に離型剤を塗布する保持容器洗浄スプレー装置１０と、スラリー製造装置の主制御手段１９と、保持容器バッファー３２と、多軸多関節ロボット６に所定のハンドリングを指令する制御ロジックを含む制御手段５６とを具備するものである。そして、本発明の実施の形態に係るスラリー投入装置１は、図１に示されるスラリー製造装置の一部を成す、多軸多関節ロボット６及び制御手段５６により構成されるものである。
なお、保持炉２は、使用状況に応じて様々な形態を採るものであり、図１に示されているが、スラリー製造装置には含まれない。又、成形機７とその制御盤及び操作盤についても、同様の理由から、スラリー製造装置には含まれない。

多軸多関節ロボット６は、後述する保持容器３から成形機７の射出スリーブ７０に対するスラリーの投入作業を円滑に行うために、図２に示されるように、６軸以上の可動軸を備える多関節ロボットであることが望ましい。又、多軸多関節ロボット６のアーム先端には、保持容器３を把持するチャック５０が設けられている。チャック５０は、多軸多関節ロボット６のアーム先端に対し、図３に示されるように、チャック５０の回転制御に係る回転軸５２を介して軸着されている。チャック５０は、チャック開閉用シリンダーユニット５４によって開閉駆動されるものである。又、チャック５０は、後述する理由から、保持容器３を把持した状態での保持容器３の中心軸Ｃ３が、回転軸５２の軸線Ｃ_５２と一直線上に並ぶことなく、回転軸５２の軸線Ｃ _５２に対し、半径方向外側（図３では下側）にオフセットするようなチャック形状を有している。この、保持容器３の中心軸Ｃ３と、回転軸５２の軸線Ｃ_５２とのオフセット量は、成形機７の固定プラテン６０、射出フレーム７４、射出スリーブ７０によってスペースに制限を受ける射出エリア内で、とりわけチャック開閉用シリンダーユニット５４と射出スリーブ７２との干渉を回避しながら保持容器３を適切にハンドリング可能なオフセット量とされる。
そして、多軸多関節ロボット６と、多軸多関節ロボット６に所定のハンドリングを指令する制御ロジックを含む制御手段５６と合わせて、本発明の実施の形態に係るスラリー投入装置１が構成されている。図１の例では、制御装置５６はスラリー製造装置の主制御手段１９に入出力通信（インターフェース）ケーブルを介して接続されており、パーソナルコンピュータ等の電子計算機により構成することができる。

図１に示されるように、スラリー生成装置５は、ロボットアーム６ａの操作によって保持容器３が開口を上向きに装着される保持容器収容部１２を備え、保持容器収容部１２に装着された保持容器３に、ラドル１１によって溶融金属が給湯される。そして、スラリー生成装置５は、ラドル１１によって保持容器３に溶融金属が給湯されると同時に給湯された溶融金属の電磁攪拌が開始され、給湯完了後、溶融金属の電磁攪拌が停止される。これにより、保持容器３内の溶融金属が固液共存状態のスラリーに生成される構造になっている。そして、本スラリー製造装置では、ロボットアーム６ａの操作によって保持容器３がスラリー生成装置５から取り出され、保持容器３から成形機７の射出スリーブへスラリーが直接投入（供給）される構成になっている。なお、図１に示される符号２３は、成形機７がトラブル等で停止している間に順次製造されるスラリーを廃棄するための排出バケットである。

図１に示されるように、保持容器洗浄スプレー装置１０は、洗浄ポジションP1（洗浄手段）、加熱ポジションP2、スプレーポジションP3（塗布手段）を備える。また、保持容器洗浄スプレー装置１０は、円盤状に形成されて軸心回りに旋回且つ位置決めされる旋回テーブル２４を備える。旋回テーブル２４は、円筒状に形成されて軸心（旋回軸）の回りに１２０°の角度位相で等配された３個の保持容器台を備える。そして、保持容器洗浄スプレー装置１０では、保持容器冷却装置９によって冷却された保持容器３が、ロボットアーム６ａの操作によって、洗浄ポジションP1に位置決めされた保持容器台に開口を下向きに装着され、この状態で、旋回テーブル２４を軸心回りに１２０°の角度位相づつ旋回させることにより、洗浄ポジションP1に位置する保持容器３が、加熱ポジションP2、スプレーポジションP3に順次位置決めされる構造になっている。

なお、保持容器洗浄スプレー装置１０において、まず、所定時間のエアブロー後、水スプレー及びエアブローによって所定時間だけ保持容器３が洗浄され、該洗浄後、保持容器３の温度を監視しながら、保持容器３の温度が所定温度に達するまで、エアブローによって保持容器３が冷却される。これにより、洗浄ポジションP1において処理（洗浄及び冷却）が完了した保持容器３、即ち、加熱ポジションP2によって加熱（予熱）する保持容器３の温度を安定させることができる構造になっている。そして、加熱ポジションP2では、洗浄ポジションP1によって洗浄及び冷却された保持容器３が、次のスプレーポジションP3に向けて離型剤が定着し易いように、ヒータによって所定時間だけ加熱（予熱）される。スプレーポジションP3では、加熱ポジションP2によって予熱された保持容器３の内側面に、ノズルから噴射されたＢＮ（ボロンナイトライド）等の離型剤が塗布される。ここで、スプレーポジションP3では、保持容器３の温度が温度センサによって監視され、主制御装置１９が、保持容器３の温度（温度センサの測定値）が設定温度の範囲外であると判定した場合に、該主制御装置１９によってアラームが発せられる構造になっている。

なお、図１に示される符号３２は、空の保持容器３が装着される保持容器バッファ装置であって、保持容器バッファ装置３２に載置された保持容器３が、ロボットアーム６ａによって、順次、スラリー製造装置１に順次供給される。また、P0は、スラリー生成装置５において内部にスラリーが生成された保持容器３が、ロボットアーム６ａによって移送されてホルダに装着される保持ステーションである。保持ステーションP0では、保持容器３を所定時間保持することで保持容器３内のスラリーが冷却保持され、これにより、スラリー生成装置５によって生成されたスラリーの固相率がさらに高められる。なお、保持ステーションPOは、溶融金属の種類、スラリーのサイズ、運転サイクル等によって使用の有無が選択される。また、保持容器３（保持容器）は、凹形状の底部を有する円筒形に形成され、開口周縁部や底部の板厚が、他の部分の板厚よりも薄く形成される。これにより、冷却速度が相対的に大きい保持容器３の開口周縁部や底部の熱容量が軽減され、冷却時に保持容器３全体が均一な冷却速度で冷却されて当該保持容器３の温度が均一化される構造になっている。

次に、スラリー製造方法を説明する。なお、ここでは、AC4C合金による３kgスラリー用保持容器を５０秒のサイクルで運転した例を説明する。まず、スプレーポジションP3において内側面にＢＮ（ボロンナイトライド）等の離型剤が塗布された保持容器３が、ロボットアーム６ａの操作によって、保持容器洗浄スプレー装置１０から取り出されて開口を上向きにスラリー生成装置５の保持容器収容部１２に装着される。次に、給湯装置４のラドル１１によって、保持炉２の溶融金属が所定量だけ汲み上げられて保持容器３に給湯される（給湯工程）。そして、スラリー生成装置５において、保持容器３の溶融金属が給湯と同時に電磁攪拌され、給湯完了後の冷却保持によって、保持容器３内に固液共存状態のスラリーが生成される（スラリー生成工程）。次に、保持容器３は、ロボットアーム６ａの操作によって、スラリー生成装置５からスラリー保持ステーションP0に移動され、スラリー保持ステーションP0において保持容器３内のスラリーの固相率が高められる。

なお、スラリー保持ステーションP0における冷却保持の間に、ロボットアーム６ａの操作によって、保持容器冷却装置９における冷却が完了した保持容器３が、保持容器洗浄スプレー装置１０の洗浄ポジションP1（洗浄手段）に位置決めされた保持容器台に開口を下向きに載置され、さらに、ロボットアーム６ａの操作によって、スプレーポジションP3において内側面に離型剤が塗布された保持容器３が、保持容器洗浄スプレー装置１０から取り出されて開口を上向きにスラリー生成装置５の保持容器収容部１２に装着される。次に、スラリー保持ステーションP0において冷却保持されたスラリーは、ロボットアーム６ａの操作によって、保持容器３から成形機７の射出スリーブに供給される（スラリー供給工程）。そして、スラリーが排出されて空になった保持容器３は、ロボットアーム６ａの操作によって、保持容器冷却装置９（冷却手段）の保持容器ホルダ１８に開口を上向きに装着される。

そして、保持容器ホルダ１８に装着された保持容器３は、保持容器冷却装置９にて、570〜590℃から100〜120℃まで冷却される（冷却工程）。次に、保持容器冷却装置９における冷却が完了した保持容器３は、ロボットアーム６ａの操作によって、保持容器洗浄スプレー装置１０の洗浄ポジションP1（洗浄手段）に位置決めされた保持容器台に開口を下向きに載置される。

そして、洗浄ポジションP1における処理が完了すると、旋回テーブル２４が所定方向（図１における時計回り方向）に１２０°だけ旋回され、保持容器３が洗浄ポジションP1から加熱ポジションP2へ移動される。そして、加熱ポジションP2においては、次のスプレーポジションP3（塗布手段）において保持容器の内周面に離型剤が定着し易いように、保持容器３がヒータによって所定時間だけ加熱（予熱）される。

そして、保持容器３の予熱が完了（洗浄ポジションP1における次の保持容器３の処理が完了）すると、旋回テーブル２４が所定方向（図１における時計回り方向）に１２０°だけ旋回され、最初の保持容器３が加熱ポジションP2からスプレーポジションP3へ移動される。該スプレーポジションP3においては、予熱された保持容器３の内側面にノズルから噴射された離型剤が塗布される（塗布工程）。そして、離型剤が塗布された保持容器３は、ロボットアーム６ａの操作によって、保持容器洗浄スプレー装置１０から取り出されてスラリー生成装置５の保持容器収容部１２に開口を上に向けて装着される。

続いて、本発明の実施の形態に係るスラリー投入装置１を包含するスラリー製造装置において、成形機７の射出スリーブ７０にスラリーを投入する手順を説明する。
図１に示される成形機７の固定金型５８を保持する固定プラテン６０には、射出シリンダーやアキュムレータにより構成される射出ユニットを連結するための、射出フレーム７４が固定されており、射出フレーム７４は、型締めの際の荷重に十分耐えるように強固な構造を有している。そして、固定プラテンと射出フレーム７４に囲まれた部位には、射出エリア（スラリーや溶湯等の材料を投入するためのスペース）を確保するために球面状の窪み６８が形成され、該窪みから水平に円筒状の射出スリーブ７０が突出している。そして、射出スリーブ７０の円筒壁に、上方へと開口するスラリー投入口７２が設けられている。かかる射出エリアの構造上、保持容器３内のスラリーをスラリー投入口７２へと投入する際に、保持容器３を移動させるスペースは、固定プラテン６０の窪み６８と固定プラテン６０、射出フレーム７４及びスラリーが投入される射出スリーブ７０自身とによって大きく制限を受ける。なお、図２には、ロボットチャック５０、チャック開閉用シリンダーユニット５４、及び保持容器３の移動スペースを制限する原因となっている、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０の各位置を、射出方向に対して横方向から見た状態を示している。

本発明の実施の形態に係るスラリー投入装置１を包含するスラリー製造装置は、射出スリーブ７０にスラリーを投入するに際し、制御手段５６によって多軸多関節ロボット６を制御し、保持容器３を以下のようにハンドリングすることができる。
まず、図１のスラリー保持ステーションP0において、内部のスラリーが適切な温度まで冷却された保持容器３を、その開口を上に向けて、多軸多関節ロボット６のアーム先端に設けられたチャック５０で把持する。この際、チャック５０により、保持容器３の開口側周端部を把持してもよく、こうすることによって、保持容器を可能な限り射出前方に移動させる動作において、ロボットアーム６ａと固定プラテン６０が干渉しない範囲内で保持容器３を固定プラテン６０に形成された窪み６８に最大限進入させることができる。

続いて、図５（ａ）に示されるように、保持容器３の開口を上に向けたまま、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０を避ける接近経路を通りながら、保持容器３を射出スリーブ７０に接近させる。そして、図５（ｂ）、（ｃ）に示されるように、保持容器３の底を射出前方へと振り上げて、図６（ｄ）に示されるように、保持容器３を水平姿勢に近づけながら、スラリー投入口７２の真上へと、保持容器３を移動させる。

続いて、図６（ｅ）に示されるように、保持容器３を射出前方へと移動させ、かつ、保持容器３の開口が下方を向くように保持容器３を傾斜させて、保持容器３の開口からスラリーＳを射出スリーブ７０内へと滑落させる。この際、必要に応じ、図６（ｅ）に示されるように、スラリーＳの開口側端部Ｓ_Ｏを、プランジャチップ７８の表面に当てた状態で、図６（ｆ）に示されるように、保持容器３をスラリーＳに対して後退（射出前方斜め前方へと上昇）させることで、スラリーＳの傾斜姿勢を維持したまま、保持容器３からのスラリーＳの滑落を促進させることも可能である。こうすることで、スラリーＳの全体が保持容器３から排出された後、スラリーＳが射出前方に自重で倒れ、射出スリーブ７０内でスラリーＳが寝かされた状態とすることができる。

更に、図７（ｇ）、（ｈ）に示されるように、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０と、保持容器３及び多軸多関節ロボット６のアーム６ａとの接触を避けつつ、保持容器３の開口が下方を向く傾斜角度を増加させながら、若しくは、傾斜角度を維持したまま保持容器３を斜め上方へと移動させて、保持容器３からスラリーＳの全体を滑落させ、図７（ｉ）に示されるように、保持容器３から滑落したスラリーＳの全体を、射出スリーブ７０内に，射出前方Ｆ（スリーブ７０の軸方向前方）へと寝かせて投入する。

その後、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０を避ける退避経路を通りながら、保持容器３を射出スリーブから退避７０させる。そして、プランジャチップ７８を前進させ、スラリーＳを金型キャビティへと充填する。
なお、図５〜図７において、符号７６で示される点は、参考として、多軸多関節ロボット６の、チャック５０の仮想の回転中心軸を示すものであるが、上記一連の動作におけるロボットアーム６ａのチャック５０の傾斜角度の動作制御は、仮想の回転中心軸７６のみに依存するものではなく、全ての軸あるいは少なくとも幾つかの軸の回転動作を適宜組合わせることによって実現されている。そして、保持容器３の傾斜動作、スラリーＳの排出動作中の保持容器３の移動は、カップの縁３ａ、例えば図３における保持容器円周のスリーブ７０に面する最底位置を中心に制御される。その理由は、保持容器３の位置の軌跡こそが、スラリーＳの排出動作のポイントを掴む上で最も重要であり、仮想の回転中心軸７６を中心とする回転制御プログラムを構築すると、動作主体であるカップ３の縁との距離的ギャップが大きいことから、教示作業（プログラミング）も困難となってしまうことによるものである。よって、通常は、カップ３の縁３ａを中心とした座標系（ツール系座標）に変換して、図５〜図７の作動制御を行っている。

上記構成を有する、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることができる。すなわち、多軸多関節ロボット６のアーム先端に設けられたチャック５０で保持容器３を把持し、多軸多関節ロボット６により、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０によって制限を受けたスペースを固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０を避ける接近経路で、保持容器３を射出スリーブ７０に接近させ（図５（ａ））、保持容器３の底を射出前方へと振り上げて水平姿勢に近づけながら、スラリー投入口７２の真上へと移動させることにより（図５（ｂ）〜図６（ｄ））、保持容器３と、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０との干渉を防ぎつつ、保持容器３内でスラリーＳが空気に接触して酸化が進んだスラリーの開口側端部Ｓ_Ｏを、プランジャチップ７８と対面する方向へと向けることができる。

続いて、保持容器３を射出前方へと移動させ、かつ、保持容器の開口が下方を向くように保持容器を傾斜させて（図６（ｅ）、（ｆ））、保持容器３の開口からスラリーＳを射出スリーブ内へと滑落させることにより、保持容器３と、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０との干渉を防ぎつつ、スラリーＳの開口側端部Ｓ_Ｏを、プランジャチップ７８と対面する方向へと向けて滑落させることができる。

更に、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０との接触を避けつつ、保持容器の開口が下方を向く傾斜角度を増加させながら、若しくは、傾斜角度を維持したまま保持容器を斜め上方へと移動させて（図７（ｇ）、（ｈ））、保持容器３から滑落したスラリーＳの全体を、射出スリーブ３内に射出前方Ｆへと寝かせて投入することで（図７（ｉ））、保持容器３と、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０との干渉を防ぎつつ、スラリーＳを変形させる力がスラリーＳに加えられることを防ぎ、射出スリーブ７０内に投入されたスラリーＳの形状が、可能な限り保持容器３によって型取りされた形状を維持するように、スラリーＳの投入を行うことができる。

その後、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０を避ける退避経路で、保持容器３を射出スリーブ７０から退避させることで、保持容器３と、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０との干渉を防ぎつつ、保持容器３を射出スリーブ７０から退避させ、射出工程へと移行することができる。従って、本発明の実施の形態によれば、スラリーＳに大きな型崩れ、折れ曲がりや破壊が生じることで、スラリーＳの屈曲部や破損部空間に存在する空気がスラリーと共にキャビティに流入して巣を形成したり、あるいは、スラリー破損部が製品中で不連続部分を形成し、いわゆる湯境欠陥の原因となることを防ぐことができ、高品質の成形品を得ることが可能となる。

又、本発明の実施の形態では、保持容器３の開口を上に向けて、多軸多関節ロボット６のアーム先端に設けられたチャック５０で保持容器３を把持する際に、保持容器３の開口側周端部を把持することにより、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０を避ける接近経路で、保持容器３を射出スリーブ７０に接近させ（図５（ａ））、保持容器３の底を射出前方へと振り上げて水平姿勢に近づけながら、スラリー投入口の真上へと移動させる際（図５（ｂ）〜図６（ｄ））の、保持容器３を可能な限り射出前方に移動させる動作において、ロボットアーム６ａと固定プラテン６０が干渉しない範囲で、保持容器３を固定プラテン６０に形成された窪み６８に最大限進入させることが可能となる。よって、保持容器３を固定プラテン６０の窪みにより深く移動させるための距離を、十分に稼ぐことができる。

又、本発明の実施の形態では、保持容器３の開口を上に向けて、多軸多関節ロボット６のアーム先端に設けられたチャック５０で保持容器３を把持する際に、多軸多関節ロボット６のアーム先端に設けられた、チャック５０の回転制御に係る回転軸（チャック５０の回転軸）５２（図３）の軸線Ｃ _５２に対し、保持容器３を把持した状態での保持容器３の中心軸が、半径方向外側にオフセットするチャック形状を有するチャック５０により、保持容器３を把持している。よって、保持容器３を射出スリーブ７０に接近させ（図５（ａ））、射出スリーブ７０の保持容器の底を射出前方へと振り上げて水平姿勢に近づけながら、スラリー投入口の真上へと移動させ（図５（ｂ）〜図６（ｄ））、更に、保持容器３を傾斜させて、保持容器の開口からスラリーを射出スリーブ内へと滑落させる際に（図７（ｇ）、（ｈ））、射出スリーブ７０の軸上からオフセットした位置に、多軸多関節ロボット６のアーム６ａ先端に設けられたチャック開閉用シリンダーユニット５４が位置することとなり、保持容器３の開口を下方に傾斜させてスラリーＳを滑落させる動きをさせる際に、チャック開閉用シリンダーユニット５４と射出スリーブ７０との干渉を回避しつつスリーブ７０に接近させることが可能となる。

さて、図８、図９には、本発明の実施の形態に係るスラリー投入装置１において、スラリーＳの液相比率がより高いものを投入するに適した投入手順が示されている。なお、説明の便宜上、図８、図９は、図５〜図７に対し射出エリアをより簡略化して示している。
かかる投入手順において、図１の保持ステーションP0は用いられず、保持容器収容部１２から直接的に、多軸多関節ロボット６のアーム先端に設けられたチャック５０で保持容器３を把持して、投入作業を開始する。そして、多軸多関節ロボット６により、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０によって制限を受けたスペースを、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０を避ける接近経路で、保持容器３を射出スリーブ７０に接近させる手順（図５（ａ））、及び、射出スリーブ７０の保持容器の底を射出前方へと振り上げて水平姿勢に近づけながら、スラリー投入口の真上へと移動させる手順は（図５（ｂ）〜図６（ｄ））、前述の手順と同様である。

かかる後に、保持容器３を射出前方へと移動させ、かつ、スラリーＳが滑落可能となる範囲で出来るだけ水平に近い角度で保持容器３の開口が下方を向くように保持容器を傾斜させて、保持容器３の開口からスラリーＳを射出スリーブ７０内へと滑り出させる際に、図８（ａ）に符号（i）、（ii）、 (iii)で示されるように、保持容器３をスラリー投入口７２から射出スリーブ内部へと進入させ、保持容器３の開口側周縁部を可能な限り射出スリーブ７０の内壁底面７０ａに接近させた後、図８（ｂ）に符号（iv）、（v）で示されるように、可能な限り（すなわち、射出スリーブ７０の内壁及びスラリー投入口７２に保持容器３及びチャック５０が干渉しない範囲内で）射出スリーブ７０内で保持容器３を射出前方へと移動させ、かつ、保持容器３の開口が下方を向くように保持容器３を傾斜させて、保持容器３の開口からスラリーＳを射出スリーブ７０内へと滑落させることとする。

そして、図９（ｃ）に符号（vi）で示されるように、保持容器３からスラリーＳの全体が滑落した後、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０との接触を避けつつ、保持容器３の開口が下方を向く傾斜角度を増加させながら、若しくは、傾斜角度を維持したまま保持容器を斜め上方へと移動させて、図９（ｄ）に符号（vii）、（viii）で示されるように、保持容器３を射出スリーブ７０から上昇させる。その後は、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０を避ける退避経路で、保持容器３を射出スリーブ７０から退避させることで、保持容器３と、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０との干渉を防ぎつつ、保持容器３を射出スリーブ７０から退避させ、射出工程へと移行する。

この手順によれば、保持容器３の開口からスラリーＳを射出スリーブ７０内へと滑落させて、スラリーＳの開口側端部Ｓ_Ｏが射出スリーブ７０の内壁底面７０ａに接触する際の、保持容器３と射出スリーブ７０との高低差を可能な限り少なくすることができるので、スラリーＳの開口側端部Ｓ_Ｏが射出スリーブ７０の内壁底面７０ａに接触する際の、スラリーが受ける衝撃を可能な限り減少させることができる。
又、可能な限り射出スリーブ７０内で保持容器３を射出前方へと移動させることで、射出スリーブ７０の内壁に一部を接触させたスラリーＳを、射出スリーブ７０内で射出前方へと移動する保持容器３から、保持容器３によって型取りされた形状を維持するように引き出し、スラリーＳの変形を可能な限り防ぎつつ、スラリーＳの全体を射出スリーブ７０内において射出前方Ｆへと寝かせることができる。よって、液層リッチの軟弱なスラリーであっても、スラリーＳに大きな型崩れ、折れ曲がりや破損が生じることにより、スラリーＳの屈曲部や破損部空間に存在する空気がスラリーＳと共にキャビティに流入して巣を形成したり、あるいは、スラリー破損部が製品中で不連続部分を形成し、いわゆる湯境欠陥の原因となることを防ぐことができ、高品質の成形品を得ることが可能となる。

なお、以上のごとく図５〜図７、図８及び図９で説明した射出スリーブ７０へスラリーＳを投入する際の、保持容器３のハンドリング手順を実現するための、多軸多関節ロボット６の制御ロジックは、制御手段５６に格納されている。また、かかる制御ロジックは、固定プラテン６０、射出フレーム７４及び射出スリーブ７０に対して保持容器３が干渉せず、かつ、スラリーＳが型崩れを起こすことなく保持容器３から射出スリーブ７０内へと投入されるように、作業者が、多軸多関節ロボット６のマニュアル作動ボタンを適宜操作しながら、動作工程をプログラミングすることが可能である。

本発明の実施の形態に係るスラリー投入装置を備えるスラリー製造装置と成形機と熔解炉の模式平面図である。図１の成形機において、スラリー投入装置のロボットチャック、チャック開閉用シリンダーユニット、及び保持容器の移動スペースを制限する原因となっている、固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブの各位置を、射出方向に対して横方向から見た状態を示した模式図である。図２に示された多軸多関節ロボットの、アーム先端に設けられたチャックを示す模式図である。図１に示されたスラリー投入装置と、成形機の固定プラテン近傍部分とを抽出して示した平面模式図である。本発明の実施の形態に係るスラリー投入装置によって、成形機の射出スリーブにスラリーを投入する手順を示す説明図である。図５に続き、成形機の射出スリーブにスラリーを投入する手順を示す説明図である。図６に続き、成形機の射出スリーブにスラリーを投入する手順を示す説明図である。本発明の実施の形態に係るスラリー投入装置において、液相比率の高いスラリーを、成形機の射出スリーブに投入するに適した投入手順を示す説明図である。図８に続き、液相比率の高いスラリーを、成形機の射出スリーブに投入するに適した投入手順を示す説明図である。

符号の説明

１:スラリー投入装置、３：保持容器、６：多軸多関節ロボット、７：成形機、１９：主制御装置、５０：チャック、５２：回転軸、５６：制御手段、６０：固定プラテン、６８：窪み、７０：射出スリーブ、７２：スラリー投入口、７４：射出フレーム、７８：プランジャチップ、Ｓ：スラリー

Claims

固定プラテン及び射出フレームに囲まれた部位に形成された窪みから水平に突出する射出スリーブの円筒壁に、上方へと開口するスラリー投入口が設けられた成形機に対し、有底円筒状の保持容器に収容されたスラリーを投入する投入方法であって、
前記保持容器の開口を上に向けて、多軸多関節ロボットのアーム先端に設けられたチャックで前記保持容器を把持し、
前記固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブを避ける接近経路で、前記保持容器を前記射出スリーブに接近させ、前記保持容器の底を射出前方へと振り上げて水平姿勢へ近づけながら、前記スラリー投入口の真上へと移動させ、
続いて、前記保持容器を射出前方へと移動させ、かつ、前記保持容器の開口が下方を向くように前記保持容器を傾斜させて、前記保持容器の開口からスラリーを前記射出スリーブ内へと滑落させ、
更に、前記固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブとの接触を避けつつ、前記保持容器の開口が下方を向く傾斜角度を増加させながら、若しくは、傾斜角度を維持したまま保持容器を斜め上方へと移動させて、前記保持容器から滑落したスラリーの全体を、前記射出スリーブ内に射出前方へと寝かせて投入した後、
前記固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブを避ける退避経路で、前記保持容器を前記射出スリーブから退避させることを特徴とするスラリー投入方法。
前記保持容器を射出前方へと移動させ、かつ、前記保持容器の開口が下方を向くように前記保持容器を傾斜させて、前記保持容器の開口からスラリーを前記射出スリーブ内へと滑り出させる際に、
前記保持容器を前記スラリー投入口から前記射出スリーブ内部へと進入させ、前記保持容器の開口側周縁部を可能な限り前記射出スリーブの内壁底面に接近させた後、
前記保持容器の開口が下方を向くように前記保持容器を傾斜させることにより、前記保持容器の開口からスラリーを滑落させて、前記スラリー上端部を前記射出スリーブの内壁底面に着地させつつ、可能な限り前記射出スリーブ内で前記保持容器を射出前方へと移動させて、前記スラリーの全体を前記射出スリーブの内壁底面へと引き出すことを特徴とする請求項１記載のスラリー投入方法。
前記保持容器の開口を上に向けて、多軸多関節ロボットのアーム先端に設けられたチャックで前記保持容器を把持する際に、前記多軸多関節ロボットのアーム先端に設けられた前記チャックの回転制御に係る回転軸の軸線に対し、前記保持容器を把持した状態での前記保持容器の中心軸が、半径方向外側にオフセットするチャック形状を有するチャックにより、前記保持容器を把持することを特徴とする請求項１又は２記載のスラリー投入方法。
固定プラテン及び射出フレームに囲まれた部位に形成された窪みから水平に突出する射出スリーブの円筒壁に、上方へと開口するスラリー投入口が設けられた成形機に対し、有底円筒状の保持容器に収容されたスラリーを投入する投入装置であって、
アーム先端に、チャックが設けられた多軸多関節ロボットと、
前記保持容器の開口を上に向けて、前記チャックで前記保持容器を把持し、前記固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブを避ける接近経路で、前記保持容器を前記射出スリーブに接近させ、前記保持容器の底を射出前方へと振り上げて水平姿勢へ近づけながら、前記スラリー投入口の真上へと移動させ、続いて、前記保持容器を射出前方へと移動させ、かつ、前記保持容器の開口が下方を向くように前記保持容器を傾斜させて、前記保持容器の開口からスラリーを前記射出スリーブ内へと滑落させ、更に、前記固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブとの接触を避けつつ、前記保持容器の開口が下方を向く傾斜角度を増加させながら、若しくは、傾斜角度を維持したまま保持容器を斜め上方へと移動させ、前記保持容器から滑落したスラリーの全体を、前記射出スリーブ内に射出前方へと寝かせて投入した後、前記固定プラテン、射出フレーム及び射出スリーブを避ける退避経路で、前記保持容器を前記射出スリーブから退避させる制御ロジックを含む、前記多軸多関節ロボットの制御手段とを備えることを特徴とするスラリー投入装置。
前記多軸多関節ロボットの制御手段は、前記保持容器を射出前方へと移動させ、かつ、前記保持容器の開口が下方を向くように前記保持容器を傾斜させて、前記保持容器の開口からスラリーを前記射出スリーブ内へと滑り出させる際に、
前記保持容器を前記スラリー投入口から前記射出スリーブ内部へと進入させ、前記保持容器の開口側周縁部を可能な限り前記射出スリーブの内壁底面に接近させた後、
前記保持容器の開口が下方を向くように前記保持容器を傾斜させることにより、前記保持容器の開口からスラリーを滑落させて、前記スラリー上端部を前記射出スリーブの内壁底面に着地させつつ、可能な限り前記射出スリーブ内で前記保持容器を射出前方へと移動させて、前記スラリーの全体を前記射出スリーブの内壁底面へと引き出す制御ロジックを含むことを特徴とする請求項４記載のスラリー投入装置。
前記チャックは、前記多軸多関節ロボットのアーム先端に設けられた前記チャックの回転制御に係る回転軸の軸線に対し、前記保持容器を把持した状態での前記保持容器の中心軸が、半径方向外側にオフセットするチャック形状を有していることを特徴とする請求項４又は５記載のスラリー投入装置。