JP2023009523A - Temperature control method and molding apparatus - Google Patents

Abstract

To provide a temperature control method and a molding apparatus that can prevent the sintering of material in a mold from being insufficient.SOLUTION: A molding apparatus 100 comprises a pot 110 on which an injection port 111 is installed, a knead part 120 that generates knead sand 23 for which a binder, a surface-active agent, and sand are kneaded inside the pot 110, a pressurization part 130 that applies a pressing force to the knead sand 23 in the pot 110 so that the knead sand 23 can fill the interior of a mold 200 through the injection port 111, and a temperature control device 160 that controls the temperature of the mold 200. The temperature control device 160 conducts temperature control by setting the setting temperature of the mold 200 to a second temperature higher than a first temperature until the number of molding from the launch of the molding apparatus 100 reaches a prescribed time, and provided under the condition that the number of molding has reached the prescribed time, conducts the temperature control by setting the setting temperature of the mold 200 to the first temperature.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本開示は、温度制御方法および成型装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to temperature control methods and molding apparatuses.

発泡砂を用いて中子の造型を行う技術が知られている。特許文献１は、発泡砂を金型に充填して固化させた後、押出ピンを用いて円滑に金型から離型する技術を開示している。 A technique of molding a core using foamed sand is known. Patent Literature 1 discloses a technique of filling a mold with foamed sand and solidifying it, and then smoothly releasing the sand from the mold using an extrusion pin.

特開２０１３－１５１００８号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2013-151008

環境温度が低いときには、成型品の材料の温度も低くなってしまう。このような場合、材料が金型内で十分に焼成されず、成型品が金型に張り付くおそれがあるという問題があった。 When the environmental temperature is low, the temperature of the material of the molded product is also low. In such a case, there is a problem that the material is not sufficiently baked in the mold, and the molded product may stick to the mold.

本開示は、このような問題を解決するためになされたものであり、金型内において材料の焼結が十分に行われないことを防ぐことが可能な温度制御方法および成型装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve such problems, and provides a temperature control method and molding apparatus capable of preventing insufficient sintering of materials in a mold. With the goal.

本実施の形態における温度制御方法は、
金型と、
射出口が設けられた釜と、
前記釜の内部で、バインダ、界面活性剤、および砂を混錬した混錬砂を生成する混錬部と、
前記混錬砂が前記射出口を通って前記金型内部を充填するように、前記釜内の前記混錬砂を押圧する加圧部と、
を有する成型装置における温度制御方法であって、
前記成型装置を起動してからの成型回数が所定回数を経過するまでは、前記金型の設定温度を第１の温度よりも高い第２の温度に設定して温度制御するステップと、
前記成型回数が前記所定回数を経過したことを条件として、前記金型の設定温度を前記第１の温度に設定して温度制御するステップと、を含む。 The temperature control method in this embodiment is
a mold;
a kettle provided with an injection port;
a kneading unit for producing kneaded sand by kneading a binder, a surfactant, and sand inside the cauldron;
a pressure unit that presses the kneaded sand in the pot so that the kneaded sand passes through the injection port and fills the inside of the mold;
A temperature control method in a molding apparatus having
a step of temperature control by setting the set temperature of the mold to a second temperature higher than the first temperature until the number of times of molding has passed a predetermined number of times after the molding apparatus is started;
and controlling the temperature by setting the set temperature of the mold to the first temperature on condition that the number of times of molding has passed the predetermined number of times.

本実施の形態における成型装置は、
射出口が設けられた釜と、
前記釜の内部でバインダ、界面活性剤、および砂を混錬した混錬砂を生成する混錬部と、
前記混錬砂が前記射出口を通って金型内部を充填するように、前記釜内の前記混錬砂を押圧する加圧部と、
前記金型の温度を制御する温度制御部と、
を備え、
前記温度制御部は、
成型回数が所定回数を経過するまでは、前記金型の設定温度を第１の温度よりも高い第２の温度に設定して温度制御し、
前記成型回数が前記所定回数を経過したことを条件として、前記金型の設定温度を前記第１の温度に設定して温度制御する。 The molding apparatus in this embodiment is
a kettle provided with an injection port;
a kneading unit that kneads a binder, a surfactant, and sand to produce kneaded sand inside the cauldron;
a pressure unit that presses the kneaded sand in the pot so that the kneaded sand passes through the injection port and fills the inside of the mold;
a temperature control unit that controls the temperature of the mold;
with
The temperature control unit
until the number of times of molding has passed a predetermined number of times, temperature control is performed by setting the preset temperature of the mold to a second temperature higher than the first temperature;
Under the condition that the number of times of molding has passed the predetermined number of times, the temperature is controlled by setting the set temperature of the mold to the first temperature.

本開示により、金型内において材料の焼結が十分に行われないことを防ぐことが可能な温度制御方法および成型装置を提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a temperature control method and molding apparatus capable of preventing insufficient sintering of materials in a mold.

中子の張り付き不良が発生した状態を模式的に示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing a state in which sticking failure of the core occurs. 中子が正常に取り出されている状態を模式的に示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing a state in which the core is normally taken out; 混錬砂の生成に用いられる砂の温度と、設備の周辺の雰囲気温度との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the temperature of sand used for producing kneaded sand and the ambient temperature around the equipment. 混錬砂の温度と、成型時間との間の関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the temperature of kneaded sand and molding time. 中子の張り付き不良に関して発明者が行った検討の流れを模式的に示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram schematically showing the flow of studies conducted by the inventors regarding poor sticking of the core. ホッパーに収容された砂の温度の時間変化を示すグラフである。4 is a graph showing temporal changes in temperature of sand stored in a hopper. 実施形態１にかかる成型装置の構成を概略的に示す模式図である。1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of a molding apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施形態１にかかる温度制御方法の流れを概略的に示す模式図である。1 is a schematic diagram schematically showing the flow of a temperature control method according to Embodiment 1; FIG. 夏場と冬場における混錬砂の温度の時間変化を示すグラフである。4 is a graph showing temporal changes in temperature of kneaded sand in summer and winter.

実施形態にいたる検討
まず、本願の発明者が行った検討内容について説明する。無機中子造型プロセスでは、まず、中子の材料である砂、水、界面活性剤、バインダ、液状発泡剤が、所定の割合で混合される。これにより、ムース状の混錬砂が生成される。そして、混錬砂が高温（２００℃～３００℃程度）の金型に射出され、焼成されることで、固体の中子が製造される。 Investigation leading to the embodiment First, the details of the investigation conducted by the inventor of the present application will be described. In the inorganic core molding process, first, sand, water, surfactant, binder, and liquid foaming agent, which are materials for the core, are mixed in a predetermined ratio. As a result, mousse-like kneaded sand is produced. Then, the kneaded sand is injected into a mold at a high temperature (approximately 200° C. to 300° C.) and fired to produce a solid core.

ここで、金型の充填性がよいと、中子や、金型から排出されたバインダが金型に張り付くおそれがある。図１は、バインダおよび中子が金型に張り付いた状態を模式的に示す概略図である。ピン１１により、中子１３が、金型１２から取り出されている。バインダ１４ａは、中子１３に付着している。しかし、中子１３ａが、金型１２に張り付いている。また、バインダ１４ｂが、金型１２に張り付いている。中子および排出されたバインダの強度が、離型抵抗よりも小さいため、このような製造不良が生じている。 Here, if the filling property of the mold is good, there is a possibility that the core and the binder ejected from the mold will stick to the mold. FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a state in which the binder and the core are attached to the mold. A core 13 is removed from the mold 12 by the pin 11 . The binder 14 a adheres to the core 13 . However, the core 13a sticks to the mold 12.例文帳に追加Also, the binder 14b is attached to the mold 12. As shown in FIG. Such manufacturing defects occur because the strength of the core and the ejected binder is less than the release resistance.

図２は、中子が正常に取り出されている状態を模式的に示す概略図である。中子１３およびバインダ１４が、金型１２に張り付いていない。離型抵抗が、中子および排出されたバインダの強度よりも小さい場合、中子の張り付き不良は生じない。 FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing a state in which the core is normally taken out. The core 13 and the binder 14 are not attached to the mold 12. - 特許庁If the mold release resistance is smaller than the strength of the core and the discharged binder, the sticking failure of the core does not occur.

中子の張り付き不良が生じると、中子の一部が欠けてしまうという問題がある。また、金型の内部に残った中子を除去する必要があり、製造設備の稼動を阻害してしまうという問題がある。例えば、次の射出成型に備えて、金型の清掃作業を行う必要がある。対策として無機中子用の専用の離型剤を塗布することができるが、中子の張り付き不良を完全に抑えることは困難である。 If the sticking failure of the core occurs, there is a problem that a part of the core is chipped off. In addition, it is necessary to remove the core remaining inside the mold, which poses a problem of impeding the operation of the manufacturing equipment. For example, the mold needs to be cleaned in preparation for the next injection molding. As a countermeasure, it is possible to apply a mold release agent exclusively for inorganic cores, but it is difficult to completely prevent core sticking defects.

発明者は、図１に示す張り付き不良の原因について検討を行った。張り付き不良の原因としては、（１）バインダの添加割合が低いこと（２）金型の内部や、金型内のガス抜き用穴に異物が詰まっていること（３）金型の勾配設計が不適切なため、離型抵抗が大きいこと（４）焼成時間が短いこと等が考えられる。 The inventor investigated the cause of the sticking failure shown in FIG. The causes of poor sticking are (1) low binder content, (2) clogging of the inside of the mold and gas venting holes in the mold, and (3) improper design of the mold gradient. Because it is unsuitable, it is considered that the release resistance is large, (4) the baking time is short, and the like.

しかし、製造不良が冬場に多く発生していることから、発明者は、気温的な要因があると考えた。混錬に使用される砂は、成型（造型）を行う設備に一定量貯蔵されている。砂の温度は、設備周辺の気温に依存することがわかっている。図３は、混錬に使用される砂（つまり、材料である砂）の温度と、設備の周辺の雰囲気温度（気温）との関係を示すグラフである。横軸は設備の周辺の雰囲気温度を示している。縦軸は材料である砂の温度を表している。砂の温度と雰囲気温度との間には、強い正の相関関係（決定係数Ｒ^２＝０．９４４６）がある。 However, since many manufacturing defects occurred in winter, the inventor thought that there was a temperature factor. A certain amount of sand used for kneading is stored in equipment for molding (molding). It is known that the sand temperature depends on the air temperature around the facility. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the temperature of sand used for kneading (that is, sand as a material) and the ambient temperature (air temperature) around the equipment. The horizontal axis indicates the ambient temperature around the facility. The vertical axis represents the temperature of the material sand. There is a strong positive correlation (coefficient of determination R ² =0.9446) between sand temperature and ambient temperature.

また、これに伴って、夏場と冬場で混錬砂の温度が大きくことなることが解析された。図４は、混錬砂の温度と、成型時間との間の関係を示すグラフである。混錬砂は釜に収容されており、釜は成型時に金型によって加熱される。左側の縦軸は、金型の温度を表している。右側の縦軸は、釜に収容された混錬砂の温度を示している。横軸は成型時間を表しているが、グラフの左側と右側とで日付が異なっている。左側（０秒～４０００秒）は、冬場に含まれる２０２０年の２月１３日の測定結果を表している。右側（４０００秒から８０００秒）は、夏場に含まれる２０２０年６月１４日の測定結果を表している。０秒は２０２０年２月１３日の成型開始時に対応しており、４０００秒は２０２０年６月１４日の成型開始時に対応している。 It was also analyzed that the temperature of the kneaded sand was significantly different between summer and winter. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the temperature of kneaded sand and molding time. The kneaded sand is contained in a kettle, and the kettle is heated by a mold during molding. The vertical axis on the left represents the temperature of the mold. The vertical axis on the right side indicates the temperature of the kneaded sand contained in the kettle. The horizontal axis represents the molding time, but the date differs between the left side and the right side of the graph. The left side (0 seconds to 4000 seconds) represents the measurement results on February 13, 2020, which is included in the winter season. The right side (4000 seconds to 8000 seconds) represents the measurement results on June 14, 2020, which is included in the summer season. 0 seconds corresponds to the start of molding on February 13, 2020, and 4000 seconds corresponds to the start of molding on June 14, 2020.

図４には、金型の温度変化を示す曲線と、混錬砂の温度変化を示す曲線とが示されている。金型の温度は、夏場も冬場もほぼ変わらない。一方、０秒における混錬砂の温度と、４０００秒における混錬砂の温度とを比較すると、混錬砂の温度は、夏場と冬場とで２０℃程度異なることがわかる。混錬砂の温度は、成型の開始時点において最も低く、成型時間の増加に伴って増加している。 FIG. 4 shows a curve showing the temperature change of the mold and a curve showing the temperature change of the kneaded sand. The temperature of the mold is almost the same in both summer and winter. On the other hand, when comparing the temperature of the kneaded sand at 0 seconds and the temperature of the kneaded sand at 4000 seconds, it can be seen that the temperature of the kneaded sand differs by about 20° C. between summer and winter. The temperature of the kneaded sand is lowest at the beginning of molding and increases as molding time increases.

図３および図４から、発明者は、冬場における混錬砂の温度の低下が不良の原因であると考えた。図５は、発明者による検討の流れを模式的に示す概略図である。まず、発明者は、不良原因が冬場における砂、または副資材の温度低下によるものと考えた（Ｓ１）。そして、発明者は、砂と副資材との重量比を検討し（Ｓ２）、製造不良の主要因は砂の温度低下によるものと考えた。 From FIGS. 3 and 4, the inventor considered that the cause of the failure was the decrease in the temperature of the kneaded sand in winter. FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing the flow of investigation by the inventor. First, the inventor thought that the cause of the defect was a drop in the temperature of the sand or secondary materials in winter (S1). Then, the inventor examined the weight ratio of the sand and the auxiliary material (S2), and considered that the main cause of the manufacturing defect was the temperature drop of the sand.

そこで、発明者は、材料である砂自体の温度を従来よりも上げることを検討した（Ｓ３）。発明者は、砂を直接加熱する方法（以下、Ａ案と称される）を検討し（Ｓ４）、収容装置を介して砂を加熱する方法（以下、Ｂ案と称される）を検討した（Ｓ５）。 Therefore, the inventor considered raising the temperature of the sand itself, which is the material, more than before (S3). The inventor studied a method of directly heating sand (hereinafter referred to as plan A) (S4), and a method of heating sand via a storage device (hereinafter referred to as plan B). (S5).

Ａ案を検討したところ、砂の熱伝導係数が低いことにより、砂全体を加熱することが難しく効果が低いことが判明した。さらに、砂に再生砂が含まれている場合、砂に含まれる水分が放出され、バインダの縮合反応によって砂が固まる（ブロッキング）ことが判明した。砂が固まると、砂の流動性が低下し、製造時に問題となる可能性がある。 When Plan A was examined, it was found that due to the low thermal conductivity coefficient of sand, it was difficult to heat the entire sand and the effect was low. Furthermore, it has been found that when the sand contains recycled sand, the water contained in the sand is released and the sand hardens (blocks) due to the condensation reaction of the binder. As the sand hardens, it becomes less fluid, which can be a problem during manufacturing.

Ｂ案を検討したところ、収容装置（ホッパーとも称される）の加熱に要する熱量が大きく非効率であることが判明した。図６は、ホッパーに収容された砂の温度の時間変化を示すグラフである。図６には、電熱シートでホッパーを外側から加熱したときのシート温度、ホッパーの温度、および砂の温度が示されている。ホッパーは、１３Ｋｇの砂を収容可能なものを使用した。縦軸は温度を表している。横軸は、収容装置に電熱シートを貼り付けてからの経過時間を表している。ホッパーの温度や砂の温度は、ほとんど増加していないことがわかる。 When Plan B was examined, it was found that the amount of heat required to heat the storage device (also called a hopper) was large and inefficient. FIG. 6 is a graph showing changes over time in the temperature of sand contained in a hopper. FIG. 6 shows the sheet temperature, the hopper temperature, and the sand temperature when the hopper is heated from the outside by the electric heating sheet. A hopper capable of accommodating 13 kg of sand was used. The vertical axis represents temperature. The horizontal axis represents the elapsed time after the electric heating sheet was attached to the storage device. It can be seen that the hopper temperature and sand temperature hardly increased.

したがって、発明者は、Ａ案およびＢ案は有効でないと判断した。図５に戻って、次に、金型の温度を従来よりも上げる方法（以下、Ｃ案と称される）が検討された（Ｓ６）。また、成型品の焼成時間を従来（夏場）よりも長くすることが検討された（Ｓ７）。 Therefore, the inventor determined that Plan A and Plan B were not effective. Returning to FIG. 5, next, a method of raising the temperature of the mold to a higher temperature than before (hereinafter referred to as plan C) was examined (S6). In addition, it was considered to lengthen the baking time of the molded product compared to the conventional one (in summer) (S7).

Ｃ案を検討したところ、砂の温度が低い状態では不良確率が下がるが、全体的に製造不良が増加してしまうことが判明した。具体的には、成型品の表面の面粗度の悪化（以下、シワ不良とも称される）や、金型が充填されないことによる製造不良（以下、詰まり不良とも称される）が発生した。これは、金型の温度を上げることにより、混錬砂の流動性が悪化することが原因と考えられる。また、Ｓ７では、成型時間が長くなってしまうことから、工程の制約上適用できないケースがあることが判明した。 As a result of studying Plan C, it was found that the probability of defects decreased when the temperature of the sand was low, but the number of manufacturing defects increased as a whole. Specifically, deterioration of the surface roughness of the surface of the molded product (hereinafter also referred to as wrinkle defect) and manufacturing defect due to failure to fill the mold (hereinafter also referred to as clogging defect) occurred. The reason for this is considered to be that the fluidity of the kneaded sand is deteriorated by raising the temperature of the mold. In addition, it was found that there are cases in which S7 cannot be applied due to process restrictions because the molding time is lengthened.

まとめると、Ａ案では砂のブロッキングが生じ、成型装置の稼動を阻害してしまうという問題がある。Ｂ案では、砂の温度の上昇を、要求される限られた時間内で達成することができない、または膨大な熱量が必要になるという問題がある。Ｃ案では、張り付き不良以外の製造不良が発生してしまうという問題がある。したがって、張り付き不良を減らすためには、Ａ案、Ｂ案、およびＣ案以外の方法が必要となる。本願の発明者は、以上の検討に基づき、実施形態にかかる発明に想到した。 In summary, plan A has a problem that sand blocking occurs and operation of the molding apparatus is hindered. In plan B, there is a problem that the sand temperature cannot be raised within the required limited time, or a huge amount of heat is required. In plan C, there is a problem that manufacturing defects other than sticking defects occur. Therefore, in order to reduce sticking defects, a method other than Plans A, B, and C is required. The inventors of the present application arrived at the invention according to the embodiment based on the above studies.

実施形態１
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。 Embodiment 1
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the invention according to the scope of claims is not limited to the following embodiments. Moreover, not all the configurations described in the embodiments are essential as means for solving the problems.

以下、図面を参照して実施形態１にかかる成型装置について説明する。図７は、実施形態１にかかる成型装置１００の構成を概略的に示す模式図である。図７では、説明の明確化のため、ＸＹＺの３次元直交座標系を示している。尚、Ｚ方向が鉛直方向であり、高さ方向とも称される。Ｘ方向およびＹ方向が水平方向であり、それぞれ横方向、縦方向とも称される。 A molding apparatus according to the first embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 7 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the molding apparatus 100 according to the first embodiment. FIG. 7 shows an XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system for clarity of explanation. Note that the Z direction is the vertical direction and is also called the height direction. The X direction and the Y direction are horizontal directions, and are also referred to as the horizontal direction and the vertical direction, respectively.

成型装置１００は、金型２００を用いて成型品を製造する装置であり、具体的には砂中子の製造装置である。金型２００は、内部にキャビティ２１０を有している。金型２００は、固定型と可動型とで構成されていてもよい。 The molding apparatus 100 is an apparatus for manufacturing a molded product using a mold 200, and more specifically, is an apparatus for manufacturing sand cores. The mold 200 has a cavity 210 inside. The mold 200 may be composed of a fixed mold and a movable mold.

成型装置１００は、釜１１０と、混錬部１２０と、加圧部１３０と、ヒータ１４０と、制御装置１５０と、温度制御装置１６０とを備えている。図中の矢印は、釜１１０がＹ軸正方向および負方向に移動可能であることを表している。釜１１０は、成型に使用する混錬砂を収容する収容装置である。混錬砂は、発泡砂とも称される。また、釜１１０は、槽とも称される。釜１１０は、例えばステンレス等の金属材料で構成されていてもよい。釜１１０は、Ｙ軸負方向側において、混錬砂を生成するための容器として用いられる。釜１１０は、Ｙ軸正方向側において、混錬砂を射出するためのシリンダとして用いられる。釜１１０は、駆動機構（不図示）に連結されており、Ｙ方向およびＺ方向に移動できる。駆動機構（不図示）は、例えば駆動シリンダであってもよい。 The molding apparatus 100 includes a kettle 110 , a kneading section 120 , a pressure section 130 , a heater 140 , a control device 150 and a temperature control device 160 . Arrows in the drawing indicate that the hook 110 can move in the positive and negative directions of the Y-axis. The cauldron 110 is a storage device that stores kneaded sand used for molding. Kneaded sand is also called foamed sand. The cauldron 110 is also called a tank. The kettle 110 may be made of a metal material such as stainless steel. The kettle 110 is used as a container for producing kneaded sand on the Y-axis negative direction side. The kettle 110 is used as a cylinder for injecting kneaded sand on the positive side of the Y axis. The hook 110 is connected to a drive mechanism (not shown) and can move in the Y and Z directions. The drive mechanism (not shown) may be, for example, a drive cylinder.

釜１１０は、開口部を備えている。開口部は、Ｙ軸負方向側において混錬砂の材料である砂２１および副資材２２を投入するために用いられる。副資材２２は、バインダおよび界面活性剤を含んでいる。バインダは、水ガラスであってもよい。砂２１は、再生砂を含んでいてもよい。再生砂とは、中子を再利用処理することで生成される砂である。成型装置１００は、砂２１を直接加熱しないため、上述したブロッキングの問題を発生させない。 The kettle 110 has an opening. The opening is used to put in sand 21 and secondary material 22, which are materials of kneaded sand, on the Y-axis negative direction side. The secondary material 22 contains a binder and a surfactant. The binder may be water glass. The sand 21 may contain recycled sand. Recycled sand is sand produced by reusing cores. Since the molding apparatus 100 does not heat the sand 21 directly, it does not suffer from the blocking problem described above.

釜１１０は、射出口１１１が設けられている。射出口１１１は、Ｙ軸正方向側において混錬砂を射出するために用いられる。射出口１１１は、釜１１０内の混錬砂が加圧されていない場合には混錬砂を通過させないように構成されていてもよい。釜１１０は、Ｙ軸正方向側において、金型２００によって昇温される。射出口１１１が釜１１０の底面に設けられることにより、釜１１０はより適切に加熱され得る。 The pot 110 is provided with an injection port 111 . The injection port 111 is used to inject kneaded sand on the Y-axis positive direction side. The injection port 111 may be configured not to pass the kneaded sand in the kiln 110 when the kneaded sand is not pressurized. The pot 110 is heated by the mold 200 on the Y-axis positive direction side. By providing the injection port 111 on the bottom surface of the pot 110, the pot 110 can be heated more appropriately.

混錬部１２０は、駆動機構（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向に移動可能である。混錬部１２０は、釜１１０の開口部を通って、釜１１０の内部に入ることができる。混錬部１２０は、釜１１０の内部で、砂２１および副資材２２（バインダ、界面活性剤）を混錬した混錬砂２３を生成する。混錬部１２０は、具体的には撹拌子１２１と、軸体１２２とで構成される。 The kneading section 120 is connected to a drive mechanism (not shown) and is movable in the Z-axis direction. The kneading section 120 can enter the interior of the kettle 110 through the opening of the kettle 110 . The kneading unit 120 produces kneaded sand 23 by kneading the sand 21 and secondary materials 22 (binder, surfactant) inside the kettle 110 . The kneading section 120 is specifically composed of a stirrer 121 and a shaft 122 .

加圧部１３０は、駆動機構（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向に移動可能である。加圧部１３０は、釜１１０の開口部を通って、釜１１０の内部に入ることができる。加圧部１３０は、釜１１０の内部でＺ軸方向に移動できる。加圧部１３０は、具体的には圧入プランジャであってもよい。加圧部１３０は、金型２００の上方に設けられている。 The pressure unit 130 is connected to a drive mechanism (not shown) and is movable in the Z-axis direction. The pressurizing part 130 can enter the interior of the pot 110 through the opening of the pot 110 . The pressurizing part 130 can move in the Z-axis direction inside the pot 110 . The pressure member 130 may specifically be a press-fit plunger. The pressurizing part 130 is provided above the mold 200 .

加圧部１３０は、釜１１０の内部でＺ軸負方向に移動し、釜１１０の内部の混錬砂２３を押圧する。これにより、混錬砂２３が、射出口１１１から射出され、金型２００の内部のキャビティ２１０を充填する。なお、射出口１１１とキャビティ２１０とが連通しているものとする。以下では、キャビティ２１０を充填する動作を、ショットと称する場合がある。１ショットは成型品１個の製造に対応している。ショット数は成型回数に対応している。 The pressurizing part 130 moves in the Z-axis negative direction inside the pot 110 and presses the kneaded sand 23 inside the pot 110 . Thereby, the kneaded sand 23 is injected from the injection port 111 and fills the cavity 210 inside the mold 200 . It is assumed that the injection port 111 and the cavity 210 are in communication. Below, the operation of filling the cavity 210 may be referred to as a shot. One shot corresponds to the production of one molded product. The number of shots corresponds to the number of moldings.

ヒータ１４０は、金型２００に取り付けられている。ヒータ１４０は、後述する温度制御装置１６０の制御に応じて金型２００を加熱する。キャビティ２１０に充填された混錬砂が一定時間加熱され、砂中子が成型される。 A heater 140 is attached to the mold 200 . The heater 140 heats the mold 200 under the control of the temperature control device 160, which will be described later. The kneaded sand filled in the cavity 210 is heated for a certain period of time to mold the sand core.

制御装置１５０は、上述した駆動機構（不図示）を制御し、成型装置１００の成型回数を管理する。制御装置１５０は、プロセッサ、メモリを含んでいる。制御装置１５０は、駆動機構（不図示）を制御することにより、成型装置１００に成型動作を行わせる。成型動作は、混錬部１２０による混錬動作と、加圧部１３０による加圧動作とを含んでいる。混錬動作と加圧動作とを順次繰り返すことにより、複数の成型品が製造される。以下では、成型動作について具体的に説明する。 The control device 150 controls the drive mechanism (not shown) described above and manages the number of moldings of the molding device 100 . Controller 150 includes a processor and memory. The control device 150 causes the molding device 100 to perform a molding operation by controlling a driving mechanism (not shown). The molding operation includes a kneading operation by kneading section 120 and a pressurizing operation by pressurizing section 130 . A plurality of molded products are manufactured by sequentially repeating the kneading operation and the pressurizing operation. The molding operation will be specifically described below.

まず、混錬部１２０が、釜１１０の内部に入っているものとする。ここで、成型品１個分の成型材料（砂２１および副資材２２）が、釜１１０に投入される。制御装置１５０は、混錬部１２０を動作させ、釜１１０内で混錬砂２３を生成する。 First, it is assumed that the kneading section 120 is inside the kettle 110 . Here, molding materials (sand 21 and sub-materials 22) for one molded product are put into the cauldron 110. As shown in FIG. The control device 150 operates the kneading section 120 to produce kneaded sand 23 in the cauldron 110 .

次に、制御装置１５０は、混錬部１２０をＺ軸正方向に退避させ、釜１１０をＹ軸正方向側に移動させる。加圧部１３０が、Ｚ軸正方向に退避しているものとする。制御装置１５０は、釜１１０の射出口１１１と金型２００のキャビティ２１０とが連通するように、釜１１０の位置を制御する。なお、金型２００は温度制御されており、釜１１０は、金型２００から熱を受け始める。 Next, the control device 150 retracts the kneading section 120 in the positive Z-axis direction, and moves the pot 110 in the positive Y-axis direction. Assume that the pressurizing unit 130 is retracted in the Z-axis positive direction. The control device 150 controls the position of the pot 110 so that the injection port 111 of the pot 110 and the cavity 210 of the mold 200 communicate with each other. Note that the mold 200 is temperature-controlled, and the pot 110 begins to receive heat from the mold 200 .

次に、制御装置１５０は、加圧部１３０をＺ軸負方向に移動させ、金型２００のキャビティ２１０に混錬砂２３を充填する。キャビティ２１０に混錬砂２３を充填した後、制御装置１５０は、加圧部１３０をＺ軸正方向に退避させ、釜１１０をＹ軸負方向側に移動させる。そして、再び、成型品１個分の砂２１および副資材２２が釜１１０に投入される。以上の動作を繰り返すことにより、複数の成型品が製造される。 Next, the control device 150 moves the pressurizing part 130 in the Z-axis negative direction to fill the kneaded sand 23 into the cavity 210 of the mold 200 . After filling the kneaded sand 23 into the cavity 210, the control device 150 retracts the pressure unit 130 in the positive direction of the Z-axis and moves the pot 110 in the negative direction of the Y-axis. Then, the sand 21 for one molding and the auxiliary material 22 are put into the cauldron 110 again. By repeating the above operations, a plurality of molded products are manufactured.

制御装置１５０は、成型装置１００の起動後の成型品の製造回数（成型回数）を管理している。制御装置１５０は、例えば、起動直後の製造回数を０とし、１サイクル分の動作を完了したときに製造回数をカウントアップしてもよい。制御装置１５０は、後述する温度制御装置１６０に成型回数を出力してもよい。 The control device 150 manages the number of times the molded product is manufactured (the number of times of molding) after the molding apparatus 100 is started. For example, the control device 150 may set the number of manufacturing times to 0 immediately after startup, and count up the number of manufacturing times when the operation for one cycle is completed. The control device 150 may output the number of times of molding to the temperature control device 160, which will be described later.

温度制御装置１６０は、ヒータ１４０の温度を制御する。温度制御装置１６０は、プロセッサ、メモリを含んでいてもよい。温度制御装置１６０は、温度制御部とも称される。温度制御装置１６０は、例えば、温度調節計であってもよい。ただし、温度調節計は、１つの温度設定だけでなく、２つの温度設定が可能であるものとする。 Temperature control device 160 controls the temperature of heater 140 . Temperature controller 160 may include a processor and memory. Temperature controller 160 is also referred to as a temperature controller. Temperature control device 160 may be, for example, a temperature controller. However, the temperature controller is assumed to be capable of not only one temperature setting but also two temperature settings.

温度制御装置１６０は、制御装置１５０が管理する成型回数に基づいて温度制御を行う。温度制御装置１６０は、成型装置１００を起動してからの成型回数が所定回数を経過するまでは金型２００の設定温度を第１温度よりも高い第２温度に設定して温度制御する。第１温度は、例えば、通常の設定温度（例えば、夏場の設定温度）である。第２温度は、第１温度よりも１０℃高い温度と、第１温度よりも２０℃高い温度との間に含まれていてもよい。これにより、夏場と冬場の気温の差に対処することができる。そして、温度制御装置１６０は、成型装置１００を起動してからの成型回数が所定回数を経過したことを条件として、金型２００の設定温度を第１温度に設定して温度制御する。所定回数は、５回と１０回との間に含まれていてもよい。 The temperature control device 160 performs temperature control based on the number of times of molding managed by the control device 150 . The temperature control device 160 controls the temperature by setting the preset temperature of the mold 200 to a second temperature higher than the first temperature until the number of times of molding after the molding apparatus 100 is started passes a predetermined number of times. The first temperature is, for example, a normal set temperature (for example, a summer set temperature). The second temperature may be included between a temperature 10° C. higher than the first temperature and a temperature 20° C. higher than the first temperature. This makes it possible to cope with the temperature difference between summer and winter. Then, the temperature control device 160 controls the temperature by setting the set temperature of the mold 200 to the first temperature on the condition that the number of times of molding after the molding apparatus 100 is started has passed a predetermined number of times. The predetermined number of times may be included between 5 and 10 times.

図８は、温度制御方法の流れを概略的に示す模式図である。横方向は時間を表しており、右側ほど遅い時間を表している。縦方向は温度を表しており、上側ほど高い温度を表している。第１温度は、例えば、通常の成型に用いられる温度（通常温度とも称される）に設定される。また、第２温度は、第１温度よりも１０℃から２０℃程度高い温度に設定される。 FIG. 8 is a schematic diagram schematically showing the flow of the temperature control method. The horizontal direction represents time, and the right side represents later time. The vertical direction represents the temperature, and the higher the temperature, the higher the temperature. The first temperature is set, for example, to a temperature used for normal molding (also referred to as normal temperature). In addition, the second temperature is set to a temperature higher than the first temperature by about 10°C to 20°C.

図８を参照して、実施形態１にかかる温度制御方法について説明する。まず、成型装置１００を起動してからの成型回数が所定回数（例えば、５ショット）を経過するまでは、金型２００の設定温度を第２温度にして温度制御する（Ｓ１０１）。金型２００の温度が第２温度に設定される期間を、第１期間と称する。例えば、最初の連続５ショットでは、金型２００は第２温度で温度制御（温度調節）される。 A temperature control method according to the first embodiment will be described with reference to FIG. First, the set temperature of the mold 200 is set to the second temperature until the number of times of molding after the molding apparatus 100 is activated reaches a predetermined number (for example, 5 shots) (S101). A period during which the temperature of the mold 200 is set to the second temperature is referred to as a first period. For example, in the first five consecutive shots, the mold 200 is temperature controlled (temperature adjusted) at the second temperature.

そして、成型装置１００を起動してからの成型回数が所定回数（例えば、５ショット）を経過したことを条件として、金型２００の設定温度を第１温度に設定して温度制御する（Ｓ１０２）。金型２００の温度が第１温度に設定される期間を、第２期間と称する。ここで、金型２００の設定温度は、第２温度から第１温度に自動的に切り替わる。例えば、５ショット目以降では、金型２００は第１温度に温度制御される。 Then, on the condition that the number of times of molding after starting the molding apparatus 100 has passed a predetermined number of times (for example, 5 shots), the set temperature of the mold 200 is set to the first temperature and the temperature is controlled (S102). . A period during which the temperature of the mold 200 is set to the first temperature is referred to as a second period. Here, the set temperature of the mold 200 is automatically switched from the second temperature to the first temperature. For example, after the fifth shot, the mold 200 is temperature-controlled to the first temperature.

成型装置１００は、複数の成型品を製造する際、釜１１０を金型２００に接近させることと、釜１１０を金型２００から離反させることとを繰り返す。釜１１０は金型２００への接近時に受熱するため、釜１１０に収容される混錬砂の温度は、成型回数に応じて上昇する。したがって、成型回数を温度制御の条件とすることにより、製造不良の発生を抑制できる。 The molding apparatus 100 repeats bringing the cauldron 110 closer to the mold 200 and moving the cauldron 110 away from the mold 200 when manufacturing a plurality of molded products. Since the pot 110 receives heat when approaching the mold 200, the temperature of the kneaded sand stored in the pot 110 rises according to the number of times of molding. Therefore, by using the number of times of molding as a condition for temperature control, it is possible to suppress the occurrence of manufacturing defects.

なお、釜１１０は、図７のＹ方向ではなくＺ方向に移動することも可能であり、以下では動作の具体例を説明する。釜１１０、混錬部１２０、および加圧部１３０が、Ｙ軸正方向側に位置しているものとする。まず、釜１１０がＺ軸負方向に移動し、加圧部１３０が、釜１１０内の混錬砂を押圧し、金型２００のキャビティ２１０を充填する。次に、加圧部１３０が退避し、釜１１０がＺ軸正方向に移動する。次に、混錬部１２０が、釜１１０内で混錬砂を生成する。そして、釜１１０がＺ軸負方向に移動し、射出口１１１とキャビティ２１０が連通する。その後、成型装置１００は、混錬砂をキャビティ２１０に充填する動作に戻る。 Note that the hook 110 can also move in the Z direction instead of the Y direction in FIG. 7, and a specific example of the operation will be described below. It is assumed that the pot 110, the kneading section 120, and the pressurizing section 130 are positioned on the positive Y-axis side. First, the pot 110 moves in the Z-axis negative direction, and the pressurizing part 130 presses the kneaded sand in the pot 110 to fill the cavity 210 of the mold 200 . Next, the pressure unit 130 is retracted, and the hook 110 moves in the Z-axis positive direction. Next, the kneading section 120 produces kneaded sand within the kettle 110 . Then, the pot 110 moves in the Z-axis negative direction, and the injection port 111 and the cavity 210 are communicated. After that, the molding apparatus 100 returns to the operation of filling the cavity 210 with kneaded sand.

また、成型品複数個分の材料が、釜１１０に投入されてもよい。このような場合、加圧部１３０は、金型２００を充填した後、Ｚ軸正方向側に退避する。そして、金型２００から成型品が取り出された後、再度、金型２００を充填する。このような場合も、釜１１０に収容される混錬砂の温度は、成型回数に応じて上昇することとなる。 Also, materials for a plurality of molded products may be put into the cauldron 110 . In such a case, the pressurizing part 130 retreats in the Z-axis positive direction after filling the mold 200 . After the molded product is removed from the mold 200, the mold 200 is filled again. Also in such a case, the temperature of the kneaded sand stored in the pot 110 rises according to the number of moldings.

次に、図９を参照して、温度を切り替える成型回数と、第２温度とを決定する方法について説明する。図９は、図４から金型の温度データを削除したものであり、夏場と冬場における混錬砂の温度の時間変化を示すグラフである。図４において説明した通り、右側の縦軸は混錬砂の温度を表している。また、横軸は時間を表しているが、左側と右側とで測定日付が異なっている。 Next, with reference to FIG. 9, a method for determining the number of times of molding to switch temperatures and the second temperature will be described. FIG. 9 is obtained by deleting the mold temperature data from FIG. 4, and is a graph showing temporal changes in temperature of kneaded sand in summer and winter. As explained in FIG. 4, the vertical axis on the right represents the temperature of the kneaded sand. Also, the horizontal axis represents time, but the measurement date differs between the left side and the right side.

なお、図９では、金型の温度は、従来技術にしたがって制御されている。つまり、金型の温度は通常温度に設定されており、温度の切り替え制御は行われていない。ただし、混錬砂の生成、および混錬砂の充填は、実施形態１と同様に行われているものとする。 It should be noted that in FIG. 9, the temperature of the mold is controlled according to the prior art. That is, the temperature of the mold is set to the normal temperature, and temperature switching control is not performed. However, it is assumed that the production of kneaded sand and the filling of kneaded sand are performed in the same manner as in the first embodiment.

上述の通り、Ｐ１からＰ４は２０２０年２月１３日の混錬砂の温度を表しており、Ｐ５からＰ８は２０２０年６月１４日の混錬砂の温度を表している。Ｐ１およびＰ５は、成型装置を起動した直後の混錬中の混錬砂の温度を示している。Ｐ２およびＰ６は、１ショット目の混錬砂の温度を示している。Ｐ３およびＰ７は、５ショット目の混錬砂の温度を示している。Ｐ４およびＰ８は、１０ショット目の混錬砂の温度を示している。 As described above, P1 to P4 represent the temperature of the kneaded sand on February 13, 2020, and P5 to P8 represent the temperature of the kneaded sand on June 14, 2020. P1 and P5 indicate the temperature of the kneaded sand during kneading immediately after starting the molding device. P2 and P6 indicate the temperature of the first shot kneaded sand. P3 and P7 indicate the temperature of the kneaded sand at the 5th shot. P4 and P8 indicate the temperature of the kneaded sand at the 10th shot.

Ｐ１の温度とＰ５の温度とを比較すると、混錬砂の温度は、夏場と冬場とで２０℃程度異なっていることがわかる。また、Ｐ３の温度や、Ｐ４の温度は、Ｐ５の温度に十分近いことがわかる。つまり、冬場の混錬砂の温度は、成型回数が５回から１０回程度になると、夏場における成型装置の起動直後の混錬砂の温度に近くなっている。したがって、中子の張り付き以外の不良を発生させないためには、金型の温度を、このタイミングで第１温度に設定することが好ましい可能性がある。また、混錬砂の温度が３０℃程度になる成型回数を、温度制御の切り替えの条件としてもよい。 Comparing the temperature of P1 and the temperature of P5, it can be seen that the temperature of the kneaded sand differs by about 20° C. between summer and winter. Also, it can be seen that the temperature of P3 and the temperature of P4 are sufficiently close to the temperature of P5. That is, the temperature of the kneaded sand in winter is close to the temperature of kneaded sand immediately after starting the molding apparatus in summer when the number of times of molding is about 5 to 10 times. Therefore, it may be preferable to set the temperature of the mold to the first temperature at this timing in order not to cause defects other than sticking of the core. Also, the number of times of molding at which the temperature of the kneaded sand becomes about 30° C. may be used as a condition for switching the temperature control.

本願の発明者は、実施形態１にかかる温度制御方法を、中子の成型装置に適用し、当該装置における中子の張り付き不良の発生を防ぐことに成功した。 The inventors of the present application applied the temperature control method according to the first embodiment to a core molding apparatus, and succeeded in preventing the core from sticking in the apparatus.

実施形態１にかかる温度制御方法は、所定の成型回数まで金型の温度を高く設定することにより、釜の温度および混錬砂の温度を上昇させる。これにより、成型装置起動後の製造不良を減らすことができる。また、所定の成型回数で、温度制御を切り替えることにより、その他の製造不良の発生を抑えることができる。 The temperature control method according to the first embodiment raises the temperature of the cauldron and the temperature of the kneaded sand by setting the temperature of the mold high until a predetermined number of times of molding. As a result, it is possible to reduce manufacturing defects after starting the molding apparatus. Also, by switching the temperature control at a predetermined number of times of molding, it is possible to suppress the occurrence of other manufacturing defects.

実施形態１にかかる温度制御方法は、成型される素材の温度による品質影響が大きい場合や、常温よりも高い温度域の金型で成型する工程（例えば、プレス成型、射出成型）に適用できる。また、実施形態１にかかる温度制御方法は、サイクル遅延や、成型開始後の捨て打ちが許されない場合に特に有効である。 The temperature control method according to the first embodiment can be applied to cases where the temperature of the material to be molded has a large effect on quality, or to a process of molding with a mold in a temperature range higher than room temperature (for example, press molding, injection molding). Moreover, the temperature control method according to the first embodiment is particularly effective when cycle delays and idle shots after the start of molding are not allowed.

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention.

１００ 成型装置
１１０ 釜
１１１ 射出口
１２０ 混錬部
１２１ 撹拌子
１２２ 軸体
１３０ 加圧部
１４０ ヒータ
１５０ 制御装置
１６０ 温度制御装置
２００ 金型
２１０ キャビティ
２１ 砂
２２ 副資材
２３ 混錬砂
１１ ピン
１２ 金型
１３、１３ａ 中子
１４、１４ａ、１４ｂ バインダ REFERENCE SIGNS LIST 100 Molding device 110 Pot 111 Injection port 120 Kneading unit 121 Stirrer 122 Shaft 130 Pressurizing unit 140 Heater 150 Control device 160 Temperature control device 200 Mold 210 Cavity 21 Sand 22 Secondary material 23 Kneading sand 11 Pin 12 Mold 13, 13a core 14, 14a, 14b binder

Claims (5)

金型と、
射出口が設けられた釜と、
前記釜の内部で、バインダ、界面活性剤、および砂を混錬した混錬砂を生成する混錬部と、
前記混錬砂が前記射出口を通って前記金型内部を充填するように、前記釜内の前記混錬砂を押圧する加圧部と、
を有する成型装置における温度制御方法であって、
前記成型装置を起動してからの成型回数が所定回数を経過するまでは、前記金型の設定温度を第１の温度よりも高い第２の温度に設定して温度制御するステップと、
前記成型回数が前記所定回数を経過したことを条件として、前記金型の設定温度を前記第１の温度に設定して温度制御するステップと、
を含む温度制御方法。 a mold;
a kettle provided with an injection port;
a kneading unit for producing kneaded sand by kneading a binder, a surfactant, and sand inside the cauldron;
a pressure unit that presses the kneaded sand in the pot so that the kneaded sand passes through the injection port and fills the inside of the mold;
A temperature control method in a molding apparatus having
a step of temperature control by setting the set temperature of the mold to a second temperature higher than the first temperature until the number of times of molding has passed a predetermined number of times after the molding apparatus is started;
a step of temperature control by setting the set temperature of the mold to the first temperature on condition that the number of times of molding has passed the predetermined number of times;
temperature control methods including; 前記射出口は前記釜の底面に設けられる、
請求項１に記載の温度制御方法。 The injection port is provided on the bottom of the kettle,
The temperature control method according to claim 1. 前記砂は再生砂を含む、
請求項１または２のいずれかに記載の温度制御方法。 wherein the sand comprises recycled sand;
The temperature control method according to claim 1 or 2. 前記第２の温度は、前記第１の温度よりも１０℃高い温度と、前記第１の温度よりも２０℃高い温度との間に含まれる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の温度制御方法。 the second temperature is comprised between a temperature 10° C. above the first temperature and a temperature 20° C. above the first temperature;
The temperature control method according to any one of claims 1 to 3. 射出口が設けられた釜と、
前記釜の内部でバインダ、界面活性剤、および砂を混錬した混錬砂を生成する混錬部と、
前記混錬砂が前記射出口を通って金型内部を充填するように、前記釜内の前記混錬砂を押圧する加圧部と、
前記金型の温度を制御する温度制御部と、
を備え、
前記温度制御部は、
成型回数が所定回数を経過するまでは、前記金型の設定温度を第１の温度よりも高い第２の温度に設定して温度制御し、
前記成型回数が前記所定回数を経過したことを条件として、前記金型の設定温度を前記第１の温度に設定して温度制御する、
成型装置。 a kettle provided with an injection port;
a kneading unit that kneads a binder, a surfactant, and sand to produce kneaded sand inside the cauldron;
a pressure unit that presses the kneaded sand in the pot so that the kneaded sand passes through the injection port and fills the inside of the mold;
a temperature control unit that controls the temperature of the mold;
with
The temperature control unit
until the number of times of molding has passed a predetermined number of times, temperature control is performed by setting the preset temperature of the mold to a second temperature higher than the first temperature;
On the condition that the number of times of molding has passed the predetermined number of times, temperature control is performed by setting the set temperature of the mold to the first temperature;
molding equipment.

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