JP4292582B2 - 鋳型の造型方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋳枠付の状態で造型及び注湯を行う鋳型を造型する方法に関する。特に、鋳枠がパスラインから搬入され、砂充填後圧縮され、分離され、パスラインに搬出される鋳型の造型方法に関する。

従来、鋳枠付の状態で造型及び注湯を行う鋳型を造型する鋳型造型設備では、鋳枠の砂充填と圧縮を空間的に離れたステーションで行うことが公知である（例えば、特許文献１参照）。この鋳型造型設備では、鋳枠の砂充填と他の鋳枠の圧縮とが同時に実施できるので、設備の生産効率は相応に高くなる。

特開平３−３５８４２号公報（第１〜２頁、第１図）

しかしながら、この鋳型造型設備では各鋳枠が、移送装置内に配置された模型板保持体により供給路から上方へ送られ、充填補助枠を連行しながら充填ステーションへ達し、充填後に降下し、移送装置により突固め装置の下へ送られ、ついでこの装置内へ上行し、圧縮されるという工程が必要である。

このため、充填ステーションと圧縮ステーションが必要になり、鋳枠が両ステーション間を移動する時間及びエネルギーが必要になる。また、アクチュエータの数を多く設ける必要があり、装置が複雑になり、装置がきわめて高価になる。

また、圧縮工程においては、圧縮用のアクチュエータの作動ストロ−クの確保のため、スペースが下方に必要であり、ピットを深く掘る必要がある。したがって、ピット工事などの施工時間及び据付時間が長く掛かる。

さらに、模型板搬出入装置には、圧縮用のアクチュエータが付属されていて模型板搬出入装置などが複雑になる。

そこで、本発明は、前述の問題に鑑みて成されたものである。造型方法に関する本発明の目的は、鋳枠付の状態で造型及び注湯を行う鋳型を造型する方法において、鋳枠の移動を可及的に少なくして造型タイムサイクルを短くすると共に、消費エネルギーを削減する造型方法を提供することにある。

さらに、本発明は、このよう造型方法において、鋳型の品質をより良くすることを目的としている。

本発明の鋳型の造型方法は、鋳枠付の状態で造型及び注湯を行う鋳型を充填圧縮ステーションにおいて、複数のスクイズフット、砂吹込みノズル、鋳物砂を貯留する砂吹込み筒および盛枠を具備する昇降可能な充填圧縮装置を用いて造型する方法であって、パスラインを移動する各鋳枠が、充填圧縮ステーションに達する工程と、水平面内でのみ移送可能に移送装置内に配置される模型板キャリア及び模型板を前記充填圧縮ステーションに移送する工程と、前記充填圧縮ステーションにおいて下降する充填圧縮装置の盛枠を鋳枠の上部に枠合わせさせた状態で鋳枠を模型板上に載置する工程と、前記砂吹込みノズルから鋳枠に鋳物砂を自由落下により供給する工程と、前記複数のスクイズフットを作動させて下方にある模型板の上面凹凸形状に相対させた凹凸形状に形成させて砂充填空間を形成する工程と、前記砂吹込みノズルから砂充填空間に鋳物砂を圧縮空気により吹込み充填する工程と、前記スクイズフットによる鋳物砂の圧縮を該スクイズフットの凹凸形状から平坦になるまで続ける工程と、前記充填圧縮装置及び盛枠の上昇により造型された枠付砂鋳型が模型板キャリア及び模型板と分離される工程と、枠付砂鋳型がパスラインに搬出されると共に充填圧縮装置及び盛枠が上昇して原位置に達する工程と、を含むことを特徴としている。

なお、本発明において、鋳枠付の状態で造型及び注湯を行う鋳型を造型する方法とは、通常の枠付造型する方法などをいう。また、パスラインとは、鋳枠が移送される通路をいう。

また、充填圧縮ステーションとは、充填と圧縮機能が同じ機械の空間で行われるステーションをいう。また、本発明における圧縮には、空気流による圧縮及びスクイズによる圧縮がある。

また、充填圧縮装置とは、充填と圧縮ができる装置をいう。盛枠とは、造型補助枠である。

また、充填圧縮装置による圧縮工程の前に、空気圧による予備圧縮する工程を含むのが好ましい。

また、前記空気圧による予備圧縮する工程が、充填されている鋳物砂の上部に衝撃的に作用させる衝撃加圧による空気圧による予備圧縮する工程であるのが好ましい。

また、前記空気圧による予備圧縮する工程が、鋳物砂を上方から下方に貫流して、鋳物砂の全体が均一にする流気加圧により予備圧縮する工程であるのが好ましい。

また、少なくとも空気圧による予備圧縮時に模型板の空気ベントから空気を排出するのが好ましい。

また、鋳物砂が圧縮される工程において、設定圧縮力に達した後、一定時間設定圧縮力を保持して鋳型内の空気を排出するのが好ましい。

本発明によれば、充填と圧縮とのあいだの左右空間の鋳枠の移動はないため、造型タイムサイクルを短くすると共に、消費エネルギーを削減することができる。また、空気圧による予備圧縮する工程により、または鋳物砂が圧縮される工程において、設定圧縮力に達した後、一定時間設定圧縮力を保持して鋳型内の空気を排出することにより、良質な鋳型を造型することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。図１は、鋳型造型ラインの造型装置付近の概要を示す。図１(a)は正面図、図１(b)は側面図を示す。図１において、鋳枠Ｆは、パスライン１の上を移動して、造型、注湯、バラシの工程を循環して行うようになっている。そして、鋳枠Ｆは、鋳型の造型装置２の位置で、充填圧縮ステーション３に達する。充填圧縮ステーション３においては上昇下降可能な充填圧縮装置４が設けられている。さらに、水平面内でのみ移送可能に移送装置５内に模型板キャリア６が設けられている。造型後には、枠付砂鋳型７がパスライン１に搬出され、注湯装置（図示せず）により注湯工程に移動する。
なお、水平面内でのみ移送可能に移送装置内に配置される模型板キャリアとは、模型板を載置するキャリアであり、移送装置内で、水平面内で移動可能なものである。移送装置とは、たとえば、回転テーブルや往復運動機構をいう。この移送装置で、模型板の交換が行われる。

図１および図２において上部に模型１１Ａを取り付けた模型板１１が模型板キャリア６に載置されて配置され、二種類（上型、下型）の模型板１１を交互に図２の位置に搬入出されるようになっている。また、模型板１１には、模型１１Ａ及び上下に貫通するベントホール（図示せず）が複数穿ってある。

図２において、前記模型板１１が搬入される位置の上方には、上端部にスライドゲ−ト１２により開閉される砂投入口１３を設けた砂シュート１４を備え、かつ上側部に圧縮空気源（図示せず）に切替弁１５を介して連通する供給管１６を備えると共に、下端部に複数の砂排出口１７、１７を穿った底板カバー１８を設けた砂吹込み筒１９が本体シリンダ２０、２０を介して制御昇降可能にして配設されている。これにより、鋳物砂供給手段が構成される。前記砂吹込み筒１９の底板カバー１８の左右端下部には取付フレーム２１、２１が固着吊設されており、該取付フレーム２１、２１の下端内側面には鋳枠Ｆを搬入出させるローラ２２、２２が対向させて取付けられていて、鋳枠Ｆは前記模型板１１の上方に対応して配置されている。

以下、図３、図４および図５を加えて説明する。前記砂吹込み筒１９の下部には、前記鋳枠Ｆに対応する盛枠２３が枠シリンダ２４、２４により制御昇降可能にして吊設されていると共に、その内側部には圧縮空気の給排気により昇降停止制御可能にされた複数のスクイズフット２５が吊設されている。すなわち、図３において、第１エア孔２５Ａ、２５Ａに圧縮空気を供給すると共に、第２エア孔２５Ｂ、２５Ｂからエア排気をすることにより、スクイズフット２５、２５を下降させ（図３における中央部のスクイズフット参照）、反対に第２エア孔２５Ｂ、２５Ｂに圧縮空気を供給すると共に、第１エア孔２５Ａ、２５Ａからエア排気をすることによりスクイズフット２５、２５を上昇させる（図３における左右側のスクイズフット参照）ことができるようになっており、スクイズフット２５を下降中間位置で停止させることもできる構成にされている。

さらに前記底板カバー１８の砂排出口１７に連通して砂吹込みノズル２６が、その下端面を前記スクイズフット２５が上昇端位置に上昇された際の下端面と同じレベルになるようにしてスクイズフット２５、２５の間位置（スクイズフット２５、２５に包囲される位置）に配設されており、該砂吹込みノズル２６のブロー口２６Ａは図４に示すように該砂吹込みノズル２６の下端側面に開口して設けられている。また、前記砂吹込み筒１９の下部には、図４、５に示すように前記盛枠２３の開口に昇降挿入可能な大きさにされると共に、前記複数のスクイズフット２５及び砂吹込みノズル２６を相対的に昇降可能に貫通させた蓋部材２７が蓋シリンダ２８、２８により昇降可能に吊設されている。また、該蓋部材２７は、下降されることにより前記砂吹込みノズル２６の下端側面に開口するブロー口２６Ａを塞ぐように構成されている。

さらに前記底板カバー１８における引き上げられた盛枠２３の上側部位置には圧縮空気源（図示せず）に切替弁２９、２９を介して連通する給気管３０、３０が連通されていて、該盛枠２３が上昇された際には、その連通供給口が塞がれ、盛枠２３が下降された際に開放されるようになっている。なお、図２中符号Ｓは鋳物砂である。

このように構成されたものは、図１において、鋳枠Ｆが、パスライン１の上を移動して鋳型の造型装置２内の充填圧縮ステーション３に達する。また、造型する模型１１Ａを支持した模型板キャリア６及び模型板１１は、予め、移送装置５内において水平面内で移送されて図２の位置で停止する。そして、図２において枠シリンダ２４、２４を作動させて盛枠２３を鋳枠Ｆの上部に枠合せさせた状態で取付フレーム２１、２１などを下降させ、鋳枠Ｆを模型板１１上に枠セットする。ついで、前記蓋シリンダ２８を作動して前記砂吹込みノズル２６のブロー口２６Aを開口させて該鋳枠Fに鋳物砂の自由落下による鋳物砂の供給を行う。

つぎに複数のスクイズフット２５、２５を作動させて下方にある模型板１１の上面凹凸形状に相対させた凹凸形状に全体を形成（図３参照）させて盛枠２３の上部開口に挿入させ、もって模型板１１、鋳枠Ｆ、盛枠２３、スクイズフット２５、２５、蓋部材２７などにより砂充填空間を画成し図６の状態にされる。

これにより、鋳枠Ｆが、充填圧縮ステーションにおいて下降する充填圧縮装置４と盛枠２３とにより、水平面内でのみ移送可能に移送装置内に配置される模型板キャリア６及び模型板１１ともに砂充填空間を形成する。

つぎに切替弁１５を切り替えて供給管１６から圧縮空気を砂吹込み筒１９内に供給して砂吹込みノズル２６、２６を介して鋳物砂Ｓを図７に示すように前記砂充填空間に吹込み充填する。なお、鋳物砂Ｓと共に砂充填空間に吹き込まれた圧縮空気は、模型板１１の図示されない複数のベントホール及び給気管３０、３０などを介して排気される。

つぎに蓋シリンダ２８、２８を作動させて蓋部材２７を下降させ、砂吹込みノズル２６、２６のブロー口２６Ａ、２６Ａを塞いで圧縮空気の逆流を防止させた後、切替弁２９、２９を切り替えて給気管３０、３０から圧縮空気を盛枠２３と蓋部材２７との隙間などを介して盛枠１３内の鋳物砂Ｓの上部に供給する。これにより圧縮空気は鋳物砂Ｓを上方から下方に貫流して模型板１１の図示されないベントホールから排気され、鋳物砂Ｓは全体が均一に上方から予備圧縮（流気加圧による予備圧縮）されて図８に示すように鋳物砂Ｓ上面は、スクイズフット２５、２５の下面から若干下降された状態になる。

つぎに枠シリンダ２４、２４がフリーの状態にされた後、本体シリンダ２０、２０がスクイズフット２５、２５の制御圧力よりも高い圧力によってさらに作動され砂吹込み筒１９及び取付フレーム２１、２１などをさらに下降させてゆきスクイズフット２５、２５により鋳物砂Ｓを圧縮しながらスクイズフット２５、２５が上昇端に達するまで続けられる。この結果、鋳物砂Ｓの上面は、図９に示すようにスクイズフット２５、２５の下面により平坦にされると共に前記鋳枠Ｆ及び盛枠２３内の砂厚（高さ）に応じた圧縮が成されて全体として均一圧縮が成される。

つぎに本体シリンダ２０、２０が逆作動して砂吹込み筒１９及び取付フレーム２１、２１を上昇させてゆくことにより、砂鋳型を造型した鋳枠Ｆ（枠付砂鋳型７）が盛枠２３と分離された後、ローラ２２、２２により掬い上げられて模型板１１との抜型がなされる。この間に砂吹込み筒１９には、鋳物砂Ｓが補給され再び図２の状態にされる。

つぎに枠付砂鋳型７が搬出されて、パスライン１の上のつぎの空の鋳枠Ｆが搬入されると共に、模型板１１も模型板キャリア６と共に搬出され、つぎの模型板１１と入替え搬入される。以下前記の作動が繰り返し行われる。

なお、前記実施の形態においては、鋳物砂Ｓの充填とスクイズフット２５、２５による鋳物砂Ｓの圧縮の間に、圧縮空気を鋳物砂Ｓに貫流させて予備圧縮（流気加圧による予備圧縮）が成されているが圧縮空気を充填されている鋳物砂Ｓの上部に衝撃的に作用させる衝撃加圧による予備圧縮ができる機構にしてもよい。なお、この場合、ベントホールは選択的に設けることができる。

さらに模型板１１の表面形状がさほど複雑でない（凹凸が低い）場合には予備圧縮を省略した造型方法及び装置機構であってもよい。

また、本発明の実施の形態では、スクイズフットの駆動は、エアになっているが、油圧若しくは電動により駆動させるようにしてもよい。

本発明を適用した鋳型造型ラインの造型装置付近の概要を示す図である。 造型装置を示す縦断面正面図である。 スクイズフット群の縦断面正面図である。 砂吹込み筒の下部部分の拡大図である。 図４におけるＡ−Ａ矢視断面図である。 砂充填空間を画成させた状態の構成を示す縦断面正面図である。 砂吹込み充填状態の構成を示す縦断面正面図である。 予備圧縮状態の構成を示す縦断面正面図である。 スクイズフットによる鋳物砂圧縮状態の構成を示す縦断面正面図である。

符号の説明

１ パスライン
２ 鋳型の造型装置
３ 充填圧縮ステーション
４ 充填圧縮装置
５ 移送装置
６ 模型板キャリア
１１ 模型板
１７ 砂排出口
１８ 底板カバー
１９ 砂吹込み筒
２１ 取付フレーム
２２ ローラ
２３ 盛枠
２５ スクイズフット
２７ 蓋部材
Ｆ 鋳枠
Ｓ 鋳物砂

Claims (6)

1. 鋳枠付の状態で造型及び注湯を行う鋳型を充填圧縮ステーションにおいて、複数のスクイズフット、鋳物砂を貯留する砂吹込み筒および盛枠を具備する昇降可能な充填圧縮装置を用いて造型する方法であって、パスラインを移動する各鋳枠が、充填圧縮ステーションに達する工程と、
   水平面内でのみ移送可能に移送装置内に配置される模型板キャリア及び模型板を前記充填圧縮ステーションに移送する工程と、
   前記充填圧縮ステーションにおいて下降する充填圧縮装置の盛枠を鋳枠の上部に枠合わせさせた状態で鋳枠を模型板上に載置する工程と、
   前記砂吹込みノズルから鋳枠に鋳物砂を自由落下により供給する工程と、
   前記複数のスクイズフットを作動させて下方にある模型板の上面凹凸形状に相対させた凹凸形状に形成させて砂充填空間を形成する工程と、
   前記砂吹込みノズルから砂充填空間に鋳物砂を圧縮空気により吹込み充填する工程と、
   前記スクイズフットによる鋳物砂の圧縮を該スクイズフットの凹凸形状から平坦になるまで続ける工程と、
   前記充填圧縮装置及び盛枠の上昇により造型された枠付砂鋳型が模型板キャリア及び模型板と分離される工程と、
   枠付砂鋳型がパスラインに搬出されると共に充填圧縮装置及び盛枠が上昇して原位置に達する工程と、を含むことを特徴とする鋳型の造型方法。
2. 充填圧縮装置による圧縮工程の前に、空気圧による予備圧縮する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の鋳型の造型方法。
3. 前記空気圧による予備圧縮する工程が、充填されている鋳物砂の上部に衝撃的に作用させる衝撃加圧による空気圧による予備圧縮する工程である請求項２記載の鋳型の造型方法。
4. 前記空気圧による予備圧縮する工程が、鋳物砂を上方から下方に貫流して、鋳物砂の全体が均一にする流気加圧により予備圧縮する工程である請求項２記載の鋳型の造型方法。
5. 少なくとも空気圧による予備圧縮時に模型板の空気ベントから空気を排出することを特徴とする請求項２、３または４記載の鋳型の造型方法。
6. 鋳物砂が圧縮される工程において、設定圧縮力に達した後、一定時間設定圧縮力を保持して鋳型内の空気を排出することを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の鋳型の造型方法。