JP6601508B2 - 鋳型造型機、砂充填圧縮ユニット及び鋳型造型方法 - Google Patents

Description

本開示は、鋳枠内に充填された鋳型砂をスクイズして鋳型を造型する鋳型造型機、砂充填圧縮ユニット及び鋳型造型方法に関する。

従来、エアレーションにより鋳枠内に鋳型砂を充填し、該充填された鋳型砂をスクイズして鋳型を造型する鋳型造型機は公知にされている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１４９１号公報

しかし、特許文献１の装置は、スクイズボード（蓋部材）に砂充填ノズルが形成されている（特許文献１の図５参照）。このため、スクイズボードへのスクイズフットの配置が制限されるという問題がある。スクイズボードへのスクイズフットの配置が制限された場合、パターンプレートの形状によってはスクイズフットの効果が十分に発揮できないおそれがある。本技術分野では、優れた鋳型を造型する鋳型造型機、砂充填圧縮ユニット及び鋳型造型方法が望まれている。

本発明の一側面に係る鋳型造型機は、搬入された鋳枠及びパターンプレートを用いて鋳型を造型する鋳型造型機であって、鋳枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する盛枠と、盛枠内に入出可能なスクイズボード、及び、スクイズボードを貫通し、スクイズボードに対して昇降可能な複数のスクイズフットを有するスクイズヘッド機構と、鋳枠、盛枠、スクイズヘッド機構及びパターンプレートにより形成された造型空間に鋳型砂を充填する少なくとも１つの砂充填口を有する砂充填ホッパと、盛枠の側部に設けられ、砂充填口と造型空間とを連通可能とする砂充填ノズルと、を備える。

本発明の他の側面に係る鋳型造型機は、搬入された鋳枠及びパターンプレートを用いて鋳型を造型する鋳型造型機であって、鋳枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する盛枠と、盛枠の上方に配置され、盛枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する充填枠と、充填枠内に入出可能なスクイズボード、及び、スクイズボードを貫通し、スクイズボードに対して昇降可能な複数のスクイズフットを有するスクイズヘッド機構と、鋳枠、盛枠、充填枠、スクイズヘッド機構及びパターンプレートにより形成された造型空間に鋳型砂を充填する少なくとも１つの砂充填口を有する砂充填ホッパと、充填枠の側部に設けられ、砂充填口と造型空間とを連通可能とする砂充填ノズルと、を備える。

本発明の一側面又は他の側面に係る鋳型造型機によれば、造型空間に連通する砂充填ノズルが盛枠又は充填枠に形成され、造型空間の側方から鋳型砂が充填される。このため、この鋳型造型機は、砂充填ノズルの配置を考慮することなく全体として均一な圧縮をするという観点で決定されたスクイズフットのレイアウトを採用することができる。このため、この鋳型造型機は、優れた鋳型を造型することができる。

一実施形態において、砂充填ノズルは、入口から出口へ向かうにしたがって低くなるように傾斜した内部流路を有してもよい。この場合、鋳型砂が斜め上方から供給されるため、パターンプレートの凹凸に対応して下降したスクイズフットに鋳型砂が衝突することを避けることでき、結果として鋳型砂の充填性を向上させることができる。

一実施形態において、砂充填ノズルは、天井面の傾斜角度が底面の傾斜角度より大きい内部流路を有してもよい。この場合、砂充填ノズル内の鋳型砂に横方向からのスクイズ力がかかりにくいため、砂充填ノズル内の鋳型砂がより圧縮されにくい。よって、砂詰まりの発生を抑制することができる。

一実施形態において、少なくとも１つの砂充填口は、傾斜した底面を有してもよい。この場合、鋳型砂が砂充填ノズルへ供給されやすくなる。

一実施形態において、少なくとも１つの砂充填口は、その表面が超高分子量ポリエチレンで形成された底面を有してもよい。この場合、鋳型砂が底面に付着及び堆積することを抑制することができる。

一実施形態において、砂充填ホッパは、その下位部が二股のシュートで構成されてもよい。この場合、二方向から砂充填をすることができるため、一方向から砂充填をする場合と比べて鋳型砂を均一に充填させることができる。

一実施形態において、砂充填ホッパは、その下位部が二股のシュートで構成され、盛枠は、シュートの間に配置されてもよい。この場合、装置をコンパクトに構成することができる。

一実施形態において、盛枠は、シュートに固定されていてもよい。この場合、盛枠と砂充填ホッパの駆動機構を共通化することができる。

一実施形態において、砂充填ホッパは、その下位部が二股のシュートで構成され、充填枠は、シュートの間に配置されてもよい。この場合、装置をコンパクトに構成することができる。

一実施形態において、充填枠は、シュートに固定されていてもよい。この場合、充填枠と砂充填ホッパの駆動機構を共通化することができる。

一実施形態において、スクイズヘッド機構は、シュートの間に配置されてもよい。この場合、装置をコンパクトに構成することができる。

一実施形態において、鋳型造型機は、パターンプレートの外周を包囲し、上下摺動する枠状フレームを備え、造型空間は、その一部が枠状フレームにより形成されてもよい。この場合、パターンプレート側からの追加的なスクイズが可能になるため、鋳型外周部の強度が上がり、均一な鋳型強度を得ることができる。

一実施形態において、スクイズヘッド機構は２本の枠セットシリンダで支持されており、該スクイズヘッド機構が下降して枠セット工程及びスクイズ工程を行う構成としてもよい。また、一実施形態において、砂充填ホッパは、枠セットシリンダのピストンロッドの上端間に架設された昇降支持フレームに装着された複数の昇降シリンダに連結されていてもよい。

本発明の他の側面に係る砂充填圧縮ユニットは、搬入された鋳枠及びパターンプレートを用いて鋳型を造型する鋳型造型機に用いられ、造型空間に鋳型砂を充填する砂充填圧縮ユニットであって、鋳枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する盛枠と、盛枠内に入出可能なスクイズボード、及び、スクイズボードを貫通し、スクイズボードに対して昇降可能な複数のスクイズフットを有するスクイズヘッド機構と、鋳枠、盛枠、スクイズヘッド機構及びパターンプレートにより形成された造型空間に鋳型砂を充填する少なくとも１つの砂充填口を有する砂充填ホッパと、盛枠の側部に設けられ、砂充填口と造型空間とを連通可能とする砂充填ノズルと、を備える。

本発明の他の側面に係る砂充填圧縮ユニットは、搬入された鋳枠及びパターンプレートを用いて鋳型を造型する鋳型造型機に用いられ、造型空間に鋳型砂を充填する砂充填圧縮ユニットであって、鋳枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する盛枠と、盛枠の上方に配置され、盛枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する充填枠と、充填枠内に入出可能なスクイズボード、及び、スクイズボードを貫通し、スクイズボードに対して昇降可能な複数のスクイズフットを有するスクイズヘッド機構と、鋳枠、盛枠、充填枠、スクイズヘッド機構及びパターンプレートにより形成された造型空間に鋳型砂を充填する少なくとも１つの砂充填口を有する砂充填ホッパと、充填枠の側部に設けられ、砂充填口と造型空間とを連通可能とする砂充填ノズルと、を備える。

本発明の他の側面に係る鋳型造型方法は、鋳型造型機に搬入された鋳枠及びパターンプレートを用いて鋳型を造型する鋳型造型方法であって、鋳枠と、鋳枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する盛枠と、盛枠内に入出可能なスクイズボード、及び、スクイズボードを貫通し、スクイズボードに対して昇降可能な複数のスクイズフットを有するスクイズヘッド機構と、パターンプレートとを用いて造型空間を形成する工程と、盛枠の側部に設けられ、鋳型砂を貯留する砂充填ホッパに設けられた少なくとも１つの砂充填口と造型空間とを連通可能とする砂充填ノズルを用いて、造型空間に鋳型砂を充填する工程と、を備える。

本発明の他の側面に係る鋳型造型方法は、鋳型造型機に搬入された鋳枠及びパターンプレートを用いて鋳型を造型する鋳型造型方法であって、鋳枠と、鋳枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する盛枠と、盛枠の上方に配置され、盛枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する充填枠と、充填枠内に入出可能なスクイズボード、及び、スクイズボードを貫通し、スクイズボードに対して昇降可能な複数のスクイズフットを有するスクイズヘッド機構と、パターンプレートとを用いて造型空間を形成する工程と、充填枠の側部に設けられ、鋳型砂を貯留する砂充填ホッパに設けられた少なくとも１つの砂充填口と造型空間とを連通可能とする砂充填ノズルを用いて、造型空間に鋳型砂を充填する工程と、を備える。

上述した砂充填圧縮ユニット及び鋳型造型方法によれば、上述した鋳型造型機と同一の効果を奏する。

本発明の種々の側面によれば、優れた鋳型を造型する鋳型造型機、砂充填圧縮ユニット及び鋳型造型方法を提供することができる。

実施形態の鋳型造型機のスタート前の状態（原位置）を示す縦断面図である。 造型空間が形成された状態を示す鋳型造型機の縦断面図である。 鋳型造型方法のフローチャートである。 鋳型砂のエアレーション充填状態を示す鋳型造型機の縦断面図である。 鋳型砂の一次スクイズ状態を示す鋳型造型機の縦断面図である。 鋳型砂の二次スクイズ状態を示す鋳型造型機の縦断面図である。 造型鋳型の抜型及び鋳型砂の補給状態を示す鋳型造型機の縦断面図である。 パターンプレート（パターンキャリア）が入れ替えられた状態を示す鋳型造型機の縦断面図である。 図２における左側の砂充填ノズル及び砂充填口を拡大した縦断面図である。 枠状フレームの別の実施形態を示す部分拡大縦断面図である。 造型空間が形成された別の実施形態を示す部分拡大縦断面図である。

以下、本実施形態に係る鋳型造型機を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態の鋳型造型機１００のスタート前の状態（原位置）を示す縦断面図である。図２は、造型空間が形成された状態を示す鋳型造型機１００の縦断面図である。鋳型造型機１００は、搬入された鋳枠及びパターンプレートを用いて鋳型を造型する造型機である。

図１，２に示されるように、鋳型造型機１００は、例えば基盤フレーム１を備える。基盤フレーム１には、固定ストッパ２が固定されている。基盤フレーム１と固定ストッパ２とから成る造型基盤３上の左右両側（図１参照）には、枠セットシリンダ４，４が上向きにして立設されている。枠セットシリンダ４，４のうちの一方（図１で左側）の下位には、パターン交換装置５の中心部が水平平面内で回転可能にして支持されている。パターン交換装置５の主軸（回転軸）は図１で左側の枠セットシリンダ４が兼用している。

パターン交換装置５は、パターンプレート８を搬入する装置である。パターン交換装置５は、主軸と、ターンテーブル７と、パターンキャリア６、６Ａの複数の支持ユニット（図示せず）と、を備えている。ターンテーブル７は、主軸に水平平面内で回転可能に支持されて、パターンキャリア６、６Ａを交互に造型基盤３中央上方に搬入出させる。ターンテーブル７は、アクチュエータ（図示せず）により回転する。アクチュエータは、例えば、油圧シリンダ等である。複数の支持ユニットは、ターンテーブル７におけるパターンキャリア６、６Ａの載置部に装着される。

パターンキャリア６は、枠状フレーム９と、複数のガイドピン１０と、本体フレーム１１と、付勢手段（図示せず）とを備える。枠状フレーム９は、パターンプレート８の外周を包囲して上下摺動する。複数のガイドピン１０は、枠状フレーム９の下部に連結される。本体フレーム１１は、ガイドピン１０が上下摺動可能に挿入されると共に上面にパターンプレート８を載置する。付勢手段は、その両端が枠状フレーム９と本体フレーム１１とに掛着されて、枠状フレーム９を下降させる方向に付勢力を作用させる。付勢手段は、例えば複数の引張りコイルばねである。パターンキャリア６Ａは、パターンキャリア６と同一の構成である。

造型基盤３上の中央部には、油圧シリンダ（油着シリンダ）１４が配設されている。油圧シリンダ１４は、ピストンロッドの上端に連結された係合ヘッド１３を有する。係合ヘッド１３は、パターンキャリア６、６Ａ下端中央部に形成された係合溝１２と係合する。さらに、造型基盤３上において、複数のガイドピン１０の下方には、複数の昇降シリンダ１５が配設される。昇降シリンダ１５は、ガイドピン１０を介して枠状フレーム９を昇降させる。昇降シリンダ１５のピストンロッドの上端には、ロッドヘッド１６が連結されている。

枠状フレーム９の上面は、昇降シリンダ１５の伸長端であるときに、パターンプレート８の見切り面から若干（例えば、３０ｍｍ）上方に突出する（図２参照）。枠状フレーム９の上面は、昇降シリンダ１５の縮引端であるときに、パターンプレート８の見切り面とほぼ同一面になる（図１参照）。

枠セットシリンダ４，４のピストンロッド４Ａ上端間には、昇降支持フレーム１７が架設されている。昇降支持フレーム１７には、複数の砂充填ホッパ昇降シリンダ１８が装着されている。砂充填ホッパ昇降シリンダ１８のピストンロッドの先端は砂充填ホッパ１９に連結されている。

砂充填ホッパ１９は、その内部に鋳型砂を貯留する。砂充填ホッパ１９は、上端にスライドゲート２０により開閉される砂投入口２１が設けられている。砂充填ホッパ１９は、その上位部に開閉弁２２を介して低圧エアー（例えば、０．０５〜０．１８ＭＰａ）を導入する給気管２３が連通されている。砂充填ホッパ１９の下位部は、二股のシュート２４で構成される。シュート２４の内面には、開閉弁（図示せず）を介して圧縮空気源（図示せず）に連通する複数のエアー噴出チャンバー２５，２５が配設されている。

複数のエアー噴出チャンバー２５，２５からは低圧エアー（例えば、０．０５〜０．１８ＭＰａ）が砂充填ホッパ１９内に噴出されて鋳型砂Ｓを浮遊流動化させるエアレーションを成すように構成されている。また、砂充填ホッパ１９におけるシュート２４の最下位部には砂充填口２６が設けられている。

シュート２４の下位部内側には、盛枠２７が固定されて配設されている。盛枠２７は、鋳枠３３の上開口部３３ａと接続可能な下開口部２７ｃを有する。盛枠２７の下位部（側部）には砂充填ノズル２８が形成されている。砂充填ノズル２８は、その一端が砂充填口２６に連通し、その他端が後述する造型空間に連通する。盛枠２７の内側には、スクイズヘッド機構２９が配設されている。スクイズヘッド機構２９は、盛枠２７内に入出可能なスクイズボード３０と、複数のスクイズフット３１と、を備えている。複数のスクイズフット３１は、セグメント方式であり、スクイズボード３０を貫通して装着され、スクイズボード３０に対して昇降停止制御可能である。スクイズボード３０の上端は、昇降支持フレーム１７の下端に固定されている。上述の盛枠２７は、スクイズヘッド機構２９の外周を上下動可能にして包囲している。スクイズヘッド機構２９は、砂充填ホッパ１９に包囲されている。スクイズヘッド機構２９は、砂充填ホッパ１９により少なくとも二方向から包囲されている。

昇降支持フレーム１７には、スクイズヘッド機構２９の下方位置まで伸びる搬入出フレーム３２を介して鋳枠３３の搬入出コンベヤ３４が吊設されている。搬入出コンベヤ３４によって、鋳枠３３が搬入出される。

以上のように、スクイズヘッド機構２９は２本の枠セットシリンダ４，４で支持されており、スクイズヘッド機構２９が下降して枠セット工程及びスクイズ工程を行うように構成されている。

また、上述した盛枠２７、スクイズヘッド機構２９、砂充填ホッパ１９及び砂充填ノズル２８によって、砂充填圧縮ユニット２００は構成される。砂充填圧縮ユニット２００は、上述した構成要素をユニット化したものであり、ユニット単位で交換可能である。

このように構成された鋳型造型機１００の作動（鋳型造型方法）について説明する。図３は、鋳型造型方法のフローチャートである。図３に示されたフローチャートは、図１の状態から開始される。図１の状態は、砂充填ホッパ１９内に鋳型砂Ｓが投入され、且つ、搬入出コンベヤ３４に空の鋳枠３３が搬入された状態にある。なお、パターンキャリア６、６Ａは、支持ユニット（図示せず）内の圧縮ばね（図示せず）により造型基盤３から５ｍｍ程度持ち上げられた状態でパターン交換装置５上にセットされている。図１は、パターンキャリア６が造型基盤３の中央上方に搬入された状態を示している。造型基盤３の固定ストッパ２上面とパターンキャリア６下面との間には５ｍｍ程度の隙間がある。

図１に示された状態において、造型空間を形成する工程である枠セット工程（Ｓ１０）が行われる。まず、油圧シリンダ１４を収縮作動させて係合ヘッド１３を下降させることにより、係合ヘッド１３とパターンキャリア６の下端中央部に形成された係合溝１２が係合される。そして、パターンキャリア６が前記図示されない圧縮ばねに抗して引き下げられ、パターンキャリア６の下面が造型基盤３の固定ストッパ２の上面に圧着される。その後、昇降シリンダ１５を伸長作動させてガイドピン１０を介して枠状フレーム９を上昇させる。これにより、枠状フレーム９の上面をパターンプレート８の見切り面から若干上方に突出させる。

なお、下から上に枠セットする造型機においては、枠セット工程開始時にパターンキャリア６をテーブルで持ち上げる。持ち上げる工程において、衝撃が発生しない様に減速工程を設けた場合、サイクル時間が長くなるおそれがある。一方、本実施形態の鋳型造型機１００では、枠セット工程の開始時に、パターンキャリア６は、油圧シリンダ１４により固定ストッパ２に圧着され、同時に上からの枠セット動作をラップさせることができる。このため、従来の下から上に枠セットする造型機に比べて、工程開始時に減速工程が無いので、減速工程に要する時間だけサイクル時間を短くすることができる。

そして、スライドゲート２０を作動させて砂投入口２１を閉じた後、枠セットシリンダ４，４が収縮作動する。これにより、鋳枠３３がパターンプレート８の外周で上方に突出されている枠状フレーム９の上面に載置される。また、砂充填ホッパ昇降シリンダ１８が伸長作動する。これにより、砂充填ホッパ１９及び盛枠２７が下降し、盛枠２７が鋳枠３３の上面に押し付けられて、密着する。さらに、スクイズフット３１が各々作動する。下方のパターンプレート８の凹凸に相対して凹凸が形成され、図２に示された状態になる。なお、この際、パターンキャリア６に載置されたパターンプレート８、枠状フレーム９、鋳枠３３、盛枠２７及びスクイズヘッド機構２９により造型空間が形成され、砂充填ノズル２８の他端が造型空間に連通される。

次に、エアレーションで鋳型砂を充填する工程であるエアレーション充填工程（Ｓ１２）を行う。図４は、鋳型砂のエアレーション充填状態を示す鋳型造型機１００の縦断面図である。まず、複数のエアー噴出チャンバー２５，２５から低圧エアーを砂充填ホッパ１９内に噴出させる。これにより、砂充填ホッパ１９内の鋳型砂Ｓが浮遊流動化する。この状態で開閉弁２２を介して給気管２３から低圧エアーを砂充填ホッパ１９に供給する。低圧エアーにより、鋳型砂Ｓが砂充填口２６及び砂充填ノズル２８を介して造型空間に充填される（エアレーション充填）。エアレーション充填時において、低圧エアーは、パターンプレート８の図示されないベントホールなどから排気される。

次に、スクイズ工程（Ｓ１４）を行う。スクイズ工程では、枠セットシリンダ４，４がさらに収縮作動する。これにより、砂充填ホッパ昇降シリンダ１８が収縮する。枠セットシリンダ４，４は、昇降支持フレーム１７及びこれに支持されている部材（スクイズヘッド機構２９、搬入出フレーム３２、搬入出コンベヤ３４など）を下降させていく。このように、スクイズフット３１下面全体が平坦になるまで、鋳型砂Ｓの一次スクイズが行われ、図５に示される状態となる。図５は、鋳型砂の一次スクイズ状態を示す鋳型造型機１００の縦断面図である。この際、枠セットシリンダ４の収縮作動は、圧力センサー（図示せず）によりスクイズ圧力が一次スクイズの設定圧力に到達するまで、又は、枠セットシリンダ４のエンコーダ位置（図示せず）が一次スクイズの設定位置に到達するまで続けられる。

次に、昇降シリンダ１５の作動流体をリリーフする状態に切り替える。そして、枠セットシリンダ４，４を一次スクイズより高い圧力で収縮作動させる。これにより、鋳枠３３、盛枠２７、砂充填ホッパ１９及びスクイズヘッド機構２９が一体となって下降し、鋳型砂Ｓ全体を二次スクイズする。図６は、鋳型砂の二次スクイズ状態を示す鋳型造型機１００の縦断面図である。枠状フレーム９は昇降シリンダ１５の収縮により下降し、枠状フレーム９上面とパターンプレート８の見切面とはほぼ同一の高さになる。このようにすると、鋳型外周部の強度が上がり、均一な鋳型強度を得ることができる。なお、枠状フレーム９が下降端に到達した時点でスクイズ圧力が二次スクイズの設定圧力に到達していない場合は、砂充填ホッパ昇降シリンダ１８を収縮作動させながら枠セットシリンダ４，４をさらに収縮作動させることにより、更なるスクイズが成される。

次に、スクイズ圧力が二次スクイズの設定圧力に到達すると、スクイズ安定タイマーが作動し、所定時間スクイズを保持する。この時、枠状フレーム９が下降端に到達していない場合に対応するために、砂充填ホッパ昇降シリンダ１８を伸長作動させて盛枠２７を下降させ、枠状フレーム９が下降端に到達するまで鋳枠３３を押し下げる。これにより、鋳枠３３の下面と鋳型下面とを毎回ほぼ同一面にすることができる。

次に、抜型工程（Ｓ１６）を行う。抜型工程では、昇降シリンダ１５を伸長作動させてガイドピン１０及び枠状フレーム９を介して鋳枠３３を盛枠２７に押し付けながら、枠セットシリンダ４，４が逆作動して抜型をする。この際、鋳枠３３、盛枠２７、砂充填ホッパ１９及びスクイズヘッド機構２９は一体となって上昇する。その後、鋳型を造型した鋳枠３３は、昇降シリンダ１５により、ガイドピン１０及び枠状フレーム９を介して抜き上げ支持される。そして、盛枠２７及び砂充填ホッパ１９、スクイズヘッド機構２９は、各々上昇していく。上昇の途中において、鋳型を造型した鋳枠３３は、搬入出コンベヤ３４により掬い上げられて、パターンプレート８から完全に分離される。この際、盛枠２７及び砂充填ホッパ１９は、砂充填ホッパ昇降シリンダ１８が収縮作動されることにより上昇する。そして、スライドゲート２０を逆作動させて砂投入口２１が開放された後、鋳型砂Ｓが砂充填ホッパ１９内に補給されて図７の状態になる。図７は、造型鋳型の抜型及び鋳型砂の補給状態を示す鋳型造型機１００の縦断面図である。この際、造型された鋳型は、鋳枠３３と共に停止状態から若干上昇されて抜型される。そして、枠セットシリンダ４のピストンロッド４Ａは最も収縮された状態で抜型される。これにより、高い抜型精度を実現することができる。

次に、搬入出工程（Ｓ１８）を行う。搬入出工程では、昇降シリンダ１５を収縮作動させてガイドピン１０及び枠状フレーム９を下降させる。この際、複数の引張りコイルばね（図示せず）により、枠状フレーム９が下降する方向に付勢力が作用するため、枠状フレーム９を確実に下降端まで下降させることができる。次に、油圧シリンダ１４を伸長作動させて係合ヘッド１３を上昇させることにより、支持ユニット（図示せず）内の圧縮ばね（図示せず）がパターンキャリア６を造型基盤３から５ｍｍ程度持ち上げ、造型基盤３の固定ストッパ２への圧着を解除する。

次に、鋳型を造型した鋳枠３３が搬入出コンベヤ３４を介して搬出されると共に空の鋳枠３３が搬入される。さらに、パターン交換装置５がアクチュエータ（図示せず）により作動し、パターンプレート８とパターンプレート８Ａとが入れ替えられる。図８は、パターンプレート（パターンキャリア）が入れ替えられた状態を示す鋳型造型機１００の縦断面図である。以上で鋳型造型方法の一連の工程を終了する。鋳型造型方法では、上記の作動を１サイクルとして繰り返し行う。なお、パターン交換装置５の動きとしては、ターンテーブル７の造型基盤３の外のステーションにおいて、駆動ローラ付リフタ（図示しない）により、パターンキャリア６、６Ａを持ち上げた後、左右もしくは前後方向へパターンキャリア６，６Ａを搬出入してパターンプレート８，８Ａを交換することもできる。これによれば、造型中に型交換が可能であり、インサイクル型交換が可能となる。

上述した鋳型造型機１００は、造型空間に連通する砂充填ノズル２８が盛枠２７に形成され、造型空間の側方から鋳型砂が充填される。このため、この鋳型造型機１００は、砂充填ノズル２８の配置を考慮することなく全体として均一な圧縮をするという観点で決定されたスクイズフット３１のレイアウトを採用することができる。例えば、鋳枠３３周辺にもスクイズフット３１の配置が可能になり、スクイズボード全面にわたる、より均一な鋳型強度を得ることができる。このため、この鋳型造型機１００は、優れた鋳型を造型することができる。

次に、砂充填ノズル２８及び砂充填口２６の詳細について説明する。図９は、造型空間を形成した状態を示す図２における左側の砂充填ノズル２８及び砂充填口２６を拡大した図である。なお、右側の砂充填ノズル２８及び砂充填口２６は、左右対称であるので説明を省略する。

砂充填ノズル２８は、盛枠２７に形成されている。砂充填ノズル２８は、盛枠２７の外側面２７ａに形成された入口から内側面２７ｂに形成された出口に向かうにしたがって低くなるように傾斜している。本構成によれば、パターンプレート８に対して斜め上方から鋳型砂Ｓが充填されるようになる。このため、充填される鋳型砂Ｓが、パターンプレート８の凹凸に相対して凹凸が形成されたスクイズフット３１に衝突しにくく、鋳型砂Ｓの充填性が向上するという利点がある。なお、盛枠２７内面には、交換可能な盛枠ライナを取り付けることができる。材質は全体がステンレス等の鋼材の他、ウレタン等の耐摩耗性の高い材質を利用することができる。このようにすれば、盛枠の摩耗防止を図ることができる。

さらに、砂充填ノズル２８においては、天井面２８ａの傾斜角度（本実施形態では３０度）が底面２８ｂの傾斜角度（本実施形態では１５度）より大きくなっている。本構成によれば、砂充填ノズル２８内の鋳型砂Ｓに横方向からのスクイズ力がかかりにくいため、砂充填ノズル２８内の鋳型砂Ｓが、より圧縮されにくいという利点がある。また、砂充填ノズル２８内の鋳型砂Ｓが、より落下しにくいという利点もある。

また、砂充填口２６は、傾斜した底面２６ａを有する。本構成によれば、砂充填口２６を通過する鋳型砂Ｓを砂充填ノズル２８内に導入しやすいという利点がある。なお、該底面２６ａの傾斜角度は、砂充填ノズル２８の底面２８ｂの傾斜角度より大きくなっており、本実施形態では３０度にされている。

さらに、砂充填口２６における底面２６ａの表面の材質が超高分子量ポリエチレン（例えば、作新工業株式会社製「Ｓａｘｉｎニューライト」）にされている。本構成によれば、該底面２６ａへの鋳型砂Ｓの付着を抑制し、鋳型砂Ｓの堆積を防止することができるという利点がある。なお、実施形態では、該底面２６ａの表面の材質が超高分子量ポリエチレンになるように、超高分子量ポリエチレン材料を加工したブロック部材３５をシュート２４の最下位部に配設した構成にされている。なお、実施形態では、砂充填ノズル２８は、盛枠側面に取り付けられており、交換が可能である。材質は全体が鋼材の他、全体が耐摩耗性の高い高分子ポリエチレン等の樹脂を使用する場合もある。また、一部に鋼材に耐摩耗材を溶射する場合もある。これらにより、造型性の維持管理と共にノズルの摩耗防止を図ることができる。

実施形態に係る鋳型造型機１００においては、二股のシュート２４の内側に盛枠２７が固定されている。本構成によれば、盛枠２７は砂充填ホッパ昇降シリンダ１８により砂充填ホッパ１９と一緒に昇降されるため、盛枠２７そのものを直接昇降させるアクチュエータが不要になる。このため、アクチュエータの数を減らすことができるという利点がある。

実施形態に係る鋳型造型機１００においては、パターンキャリア６が、パターンプレート８の外周を包囲して上下摺動する枠状フレーム９を備えるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、枠状フレーム９を省略するようにしてもよい。ただし、上述した実施形態に示すように、パターンキャリア６が枠状フレーム９を備え、パターンキャリア６に載置されたパターンプレート８、枠状フレーム９、鋳枠３３、盛枠２７及びスクイズヘッド機構２９により造型空間が形成されるようにすると、上述した二次スクイズ（模型面側からのスクイズ）が可能になる。

また枠状フレーム９は、上述の実施形態で示したものに限定されるものではない。次に、枠状フレームの別の実施形態について説明する。図１０は、枠状フレームの別の実施形態を示す部分拡大図で、左右対称の片側のみを示している。また枠状フレームの上面が、パターンプレート８の見切り面から３０ｍｍ上方に突出された状態を示している。

図１０に示すように、枠状フレーム３６は、内側部を着脱可能なライナ３７にしている。ライナ３７はパターンプレート８の外周を包囲して上下摺動するようになっている。ライナ３７は金属部材３８にウレタンゴム３９が固定された構成にされている。なお、図１０に示すように、ライナ３７の上端面及び内側面の材質がウレタンゴム３９にされている。本構成によれば、造型空間に鋳型砂Ｓを充填する際、鋳枠３３の下面と、ライナ３７の上端面のウレタンゴム３９が当接するため、鋳枠３３の下面と枠状フレーム３６上面のシール性が向上し、鋳型砂Ｓの吹き漏れが防止できるという利点がある。またライナ３７の内側面のウレタンゴム３９により、ライナ３７においてパターンプレート８の外周と摺動する面の耐摩耗性を向上させることができるという利点もある。なお、パターンキャリア６に、上端面及び内側面を有するライナ３７が取り付け不可能な場合には、パターンプレート８の外周のみに断面Ｉ型のライナを取り付けることができる。これにより、パターンプレート８の外周の摩耗を防ぐことも可能である。

ウレタンゴム３９の耐熱温度は、例えば７０〜９０℃でよい。本実施形態ではウレタンゴム３９の耐熱温度は８０℃である。ただし、鋳枠３３の温度が通常より高温であることが想定される場合は、ウレタンゴム３９の耐熱温度は１１０〜１３０℃でもよい。一例としては、ウレタンゴム３９の耐熱温度は１２０℃である。

実施形態に係る鋳型造型機１００においては、超高分子量ポリエチレン材料を加工したブロック部材３５をシュート２４の最下位部に配設した構成にしているが、これに限定されるものではない。例えば、ブロック部材３５に替えてエアー噴出チャンバー２５を配設し、砂充填口２６における底面２６ａから上述した低圧エアーを噴出させるようにしてもよい。

また、実施形態に係る鋳型造型機１００においては、低圧エアーによる砂充填であるので、均一な砂充填が可能である。低圧エアーによる砂充填は、ブロー方式による砂充填（例えば、０．２〜０．５ＭＰａ）よりも低圧（例えば、０．０５〜０．１８ＭＰａ）であり、砂を低速で充填するため、模型の摩耗が少ないという特徴を有する。

ブロー方式による砂充填は、砂の充填速度が速いため、特にポケット部でブロッキング現象が発生し、砂の充填性が低下する。これに対して、本実施形態に係る鋳型造型機１００においては、電空ハイレグ弁により低圧エアーの初期段階で砂の充填速度を遅くして充填性を向上させ、途中からは圧力を高くして充填時間を短くする設定も可能である。圧力が低いままだと充填速度が遅くなり、砂の充填時間に時間がかかりサイクル時間が延びるおそれがある。高速造型を望みかつ摩耗を少なくするためには、低圧エアーの充填速度を初期は遅くして途中から充填を高速にするのがよい。

以上の実施形態に係る鋳型造型機１００においては、盛枠２７に砂充填ノズル２８が設けられている。しかし、別の実施形態では、図１１のように、盛枠２７とは別に設け、別に動作可能な充填枠ＢＦに砂充填ノズル２８を設けてもよい。このようにすると、砂充填ノズル２８を簡単な構造とすることができ交換が容易になる。なお、このようにすると、盛枠２７に低圧エアーの排気口を設けることができ（図示せず）、そこから低圧エアーを排気できるので充填がより優れたものになるなどの効果がある。また、砂充填口は、１つであってもよい。

６，６Ａ…パターンキャリア、８，８Ａ…パターンプレート、９，３６…枠状フレーム、１９…砂充填ホッパ、２４…シュート、２６…砂充填口、２６ａ…底面、２７…盛枠、２７ａ…外側面、２７ｂ…内側面、２８…砂充填ノズル、２８ａ…天井面、２８ｂ…底面、２９…スクイズヘッド機構、３３…鋳枠、３７…ライナ、３９…ウレタンゴム、１００…鋳型造型機、ＢＦ…充填枠。

Claims (16)

1. 搬入された鋳枠及びパターンプレートを用いて鋳型を造型する鋳型造型機であって、
   前記鋳枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する盛枠と、
   前記盛枠内に入出可能なスクイズボード、及び、前記スクイズボードを貫通し、前記スクイズボードに対して昇降可能な複数のスクイズフットを有するスクイズヘッド機構と、
   前記鋳枠、前記盛枠、前記スクイズヘッド機構及び前記パターンプレートにより形成された造型空間に鋳型砂を充填する少なくとも１つの砂充填口を有する砂充填ホッパと、
   前記盛枠の側部に設けられ、前記砂充填口と前記造型空間とを連通可能とする砂充填ノズルと、
   を備え、
   前記砂充填ホッパは、その下位部が二股のシュートで構成され、
   前記盛枠は、前記二股のシュートの内側部の空間に収容される、鋳型造型機。
2. 搬入された鋳枠及びパターンプレートを用いて鋳型を造型する鋳型造型機であって、
   前記鋳枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する盛枠と、
   前記盛枠の上方に配置され、前記盛枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する充填枠と、
   前記充填枠内及び前記盛枠内に入出可能なスクイズボード、及び、前記スクイズボードを貫通し、前記スクイズボードに対して昇降可能な複数のスクイズフットを有するスクイズヘッド機構と、
   前記鋳枠、前記盛枠、前記充填枠、前記スクイズヘッド機構及び前記パターンプレートにより形成された造型空間に鋳型砂を充填する少なくとも１つの砂充填口を有する砂充填ホッパと、
   前記充填枠の側部に設けられ、前記砂充填口と前記造型空間とを連通可能とする砂充填ノズルと、
   を備え、
   前記砂充填ホッパは、その下位部が二股のシュートで構成され、
   前記充填枠は、前記二股のシュートの内側部の空間に収容される、鋳型造型機。
3. 前記砂充填ノズルは、入口から出口へ向かうにしたがって低くなるように傾斜している請求項１又は２に記載の鋳型造型機。
4. 前記砂充填ノズルは、天井面の傾斜角度が底面の傾斜角度より大きい請求項３に記載の鋳型造型機。
5. 前記少なくとも１つの砂充填口は、傾斜した底面を有する請求項１又は２に記載の鋳型造型機。
6. 前記少なくとも１つの砂充填口は、その表面が超高分子量ポリエチレンで形成された底面を有する請求項５に記載の鋳型造型機。
7. 前記盛枠は、前記シュートに固定されている請求項１に記載の鋳型造型機。
8. 前記充填枠は、前記シュートに固定されている請求項２に記載の鋳型造型機。
9. 前記スクイズヘッド機構は、前記シュートの内側部の空間に収容される請求項１又は２に記載の鋳型造型機。
10. 前記パターンプレートの外周を包囲し、上下摺動する枠状フレームを備え、
    前記造型空間は、その一部が枠状フレームにより形成された請求項１又は２に記載の鋳型造型機。
11. 前記スクイズヘッド機構は２本の枠セットシリンダで支持されており、該スクイズヘッド機構が下降して枠セット工程及びスクイズ工程を行う請求項１又は２に記載の鋳型造型機。
12. 前記砂充填ホッパは、前記枠セットシリンダのピストンロッドの上端間に架設された昇降支持フレームに装着された複数の昇降シリンダに連結されている請求項１１に記載の鋳型造型機。
13. 搬入された鋳枠及びパターンプレートを用いて鋳型を造型する鋳型造型機に用いられ、造型空間に鋳型砂を充填する砂充填圧縮ユニットであって、
    前記鋳枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する盛枠と、
    前記盛枠内に入出可能なスクイズボード、及び、前記スクイズボードを貫通し、前記スクイズボードに対して昇降可能な複数のスクイズフットを有するスクイズヘッド機構と、
    前記鋳枠、前記盛枠、前記スクイズヘッド機構及び前記パターンプレートにより形成された前記造型空間に鋳型砂を充填する少なくとも１つの砂充填口を有する砂充填ホッパと、
    前記盛枠の側部に設けられ、前記砂充填口と前記造型空間とを連通可能とする砂充填ノズルと、
    を備え、
    前記砂充填ホッパは、その下位部が二股のシュートで構成され、
    前記盛枠は、前記二股のシュートの内側部の空間に収容される、砂充填圧縮ユニット。
14. 搬入された鋳枠及びパターンプレートを用いて鋳型を造型する鋳型造型機に用いられ、造型空間に鋳型砂を充填する砂充填圧縮ユニットであって、
    前記鋳枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する盛枠と、
    前記盛枠の上方に配置され、前記盛枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する充填枠と、
    前記充填枠内及び前記盛枠内に入出可能なスクイズボード、及び、前記スクイズボードを貫通し、前記スクイズボードに対して昇降可能な複数のスクイズフットを有するスクイズヘッド機構と、
    前記鋳枠、前記盛枠、前記充填枠、前記スクイズヘッド機構及び前記パターンプレートにより形成された造型空間に鋳型砂を充填する少なくとも１つの砂充填口を有する砂充填ホッパと、
    前記充填枠の側部に設けられ、前記砂充填口と前記造型空間とを連通可能とする砂充填ノズルと、
    を備え、
    前記砂充填ホッパは、その下位部が二股のシュートで構成され、
    前記充填枠は、前記二股のシュートの内側部の空間に収容される、砂充填圧縮ユニット。
15. 鋳型造型機に搬入された鋳枠及びパターンプレートを用いて鋳型を造型する鋳型造型方法であって、
    前記鋳枠と、前記鋳枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する盛枠と、前記盛枠内に入出可能なスクイズボード、及び、前記スクイズボードを貫通し、前記スクイズボードに対して昇降可能な複数のスクイズフットを有するスクイズヘッド機構と、前記パターンプレートとを用いて造型空間を形成する工程と、
    前記盛枠の側部に設けられ、鋳型砂を貯留する砂充填ホッパに設けられた少なくとも１つの砂充填口と前記造型空間とを連通可能とする砂充填ノズルを用いて、前記造型空間に鋳型砂を充填する工程と、
    を備え、
    前記砂充填ホッパは、その下位部が二股のシュートで構成され、
    前記盛枠は、前記二股のシュートの内側部の空間に収容される、鋳型造型方法。
16. 鋳型造型機に搬入された鋳枠及びパターンプレートを用いて鋳型を造型する鋳型造型方法であって、
    前記鋳枠と、前記鋳枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する盛枠と、前記盛枠の上方に配置され、前記盛枠の上開口部と接続可能な下開口部を有する充填枠と、前記充填枠内及び前記盛枠内に入出可能なスクイズボード、及び、前記スクイズボードを貫通し、前記スクイズボードに対して昇降可能な複数のスクイズフットを有するスクイズヘッド機構と、前記パターンプレートとを用いて造型空間を形成する工程と、
    前記充填枠の側部に設けられ、鋳型砂を貯留する砂充填ホッパに設けられた少なくとも１つの砂充填口と前記造型空間とを連通可能とする砂充填ノズルを用いて、前記造型空間に鋳型砂を充填する工程と、
    を備え、
    前記砂充填ホッパは、その下位部が二股のシュートで構成され、
    前記充填枠は、前記二股のシュートの内側部の空間に収容される、鋳型造型方法。