JP6665935B2 - 鋳型造型方法 - Google Patents

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Description

本発明は、鋳枠内に充填された鋳物砂をスクイズして鋳型を造型する鋳型造型方法に関する。
従来、鋳型の密度をほぼ均一にするために、鋳型の造型空間を形成する際、模型部の高さが高い部分ではスクイズフットを下降させて圧縮される鋳物砂の量を少なくし、模型部の高さが低い部分では、スクイズフットは上昇したままで、圧縮される鋳物砂の量を多くすることは公知にされている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、上述の方法では、模型部が見切り面に対して凸型の場合は効果があるが、模型部が見切り面に対して凹型（ポケット形状等）の場合は効果が少ないという問題があった。
本発明は、上記の問題に鑑みて成されたもので、模型部が見切り面に対して凹型の箇所であっても部分的に鋳型の密度を高くすることができ、鋳型の密度をほぼ均一にすることができる鋳型造型方法を提供することを目的とする。
特開２００１−３８４５１号公報
上記の目的を達成するために本発明の鋳型造型方法は、鋳枠及びパターンプレートを用いて鋳物砂で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て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、前記鋳物砂を貯留する砂充填ホッパ内の前記鋳物砂を前記造型空間に充填する工程と、前記スクイズヘッド機構を下降させて前記鋳物砂をスクイズする工程と、を有し、前記スクイズする工程の開始と同時、もしくは、前記スクイズする工程の途中に、前記パターンプレートに形成された模型凹部に対向する前記スクイズフットを下降させることを特徴とする。
また本発明の鋳型造型方法は、前記パターンプレートに形成された模型凹部に対向する前記スクイズフットを下降させる作動圧力は、所望の圧力に変更可能にされていることを特徴とする。
さらに本発明の鋳型造型方法は、前記スクイズする工程において前記鋳物砂をスクイズするスクイズ圧力を測定し、該測定されたスクイズ圧力が予め設定された圧力に到達したとき、前記パターンプレートに形成された模型凹部に対向する前記スクイズフットの下降を開始させることを特徴とする。
さらに本発明の鋳型造型方法は、前記スクイズする工程において前記鋳物砂をスクイズするスクイズヘッド機構の下降距離を測定し、該測定された下降距離が予め設定された距離に到達したとき、前記パターンプレートに形成された模型凹部に対向する前記スクイズフットの下降を開始させることを特徴とする。
さらに本発明の鋳型造型方法は、前記造型空間を形成する工程において、前記パターンプレートに形成された模型凸部に対向する前記スクイズフットを下降させ、その後、前記充填する工程を実施することを特徴とする。
さらに本発明の鋳型造型方法は、前記充填する工程の後に、前記パターンプレートに形成された模型凸部に対向する前記スクイズフットを上昇させた後、もしくは、上昇させながら前記スクイズする工程を実施することを特徴とする。
さらに本発明の鋳型造型方法は、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、その一部が該枠状フレームにより形成されることを特徴とする。
本発明は、鋳枠及びパターンプレートを用いて鋳物砂で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て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、前記鋳物砂を貯留する砂充填ホッパ内の前記鋳物砂を前記造型空間に充填する工程と、前記スクイズヘッド機構を下降させて前記鋳物砂をスクイズする工程と、を有し、前記スクイズする工程の開始と同時、もしくは、前記スクイズする工程の途中に、前記パターンプレートに形成された模型凹部に対向する前記スクイズフットを下降させるようにしたから、模型部が見切り面に対して凹型の箇所であっても部分的に鋳型の密度を高くすることができ、鋳型の密度をほぼ均一にすることができる等種々の効果がある。
この出願は、日本国で２０１６年７月２０日に出願された特願２０１６−１４２４５２号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。
また、本発明は以下の詳細な説明により更に完全に理解できるであろう。しかしながら、詳細な説明および特定の実施例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、当業者にとって明らかだからである。
出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
本明細書あるいは請求の範囲の記載において、名詞及び同様な指示語の使用は、特に指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、単数および複数の両方を含むものと解釈すべきである。本明細書中で提供されたいずれの例示または例示的な用語（例えば、「等」）の使用も、単に本発明を説明し易くするという意図であるに過ぎず、特に請求の範囲に記載しない限り本発明の範囲に制限を加えるものではない。
本発明の実施形態を示す概要構成断面図であって、造型空間が形成された状態を示す図である。 模型凸部に対向するスクイズフットを所定の位置まで下降させた状態を示す概要構成断面図である。 鋳物砂のエアレーション充填状態を示す概要構成断面図である。 模型凸部に対向するスクイズフットを上昇端まで上昇させた状態を示す概要構成断面図である。 鋳物砂のスクイズが完了した状態を示す概要構成断面図である。 鋳型が造型された鋳枠を示す断面図である。 別のパターンキャリアを用いた場合の造型空間が形成された状態を示す概要構成断面図である。
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。本実施形態では鋳型造型装置として、上下鋳型を交互に上下鋳枠に造型する枠付鋳型造型装置を用いた例を示す。図１は本発明の実施形態を示す概要構成断面図であり、主に鋳型造型装置における砂充填部及びスクイズ部を示している。このため、砂充填部及びスクイズ部以外の鋳型造型装置の構成要素については図示を省略している。
図１において、パターンキャリア１には上鋳枠用のパターンプレート（模型板）２が、その外周を包囲された状態で着脱可能に装着されている。パターンキャリア１上（パターンプレート２上）には、鋳枠３が載置されている。鋳枠３は図示されない搬入出コンベヤにより装置内に搬入もしくは装置外に搬出されるようになっている。また、鋳枠３は図示されない鋳枠昇降手段により昇降されるようになっている。
鋳枠３上には、鋳枠３の上開口部３ａと接続可能な下開口部４ａを有する盛枠４が押し付け密着されている。盛枠４は図示されない盛枠昇降手段により昇降されるようになっている。盛枠４には図示されないエンコーダが取り付けられており、該盛枠４の昇降距離は、このエンコーダにより測定することができる。なお図１は、鋳枠３の上開口部３ａと盛枠４の下開口部４ａが接続（連通）された状態を示している。
盛枠４には、鋳物砂（本実施形態では生型砂）Ｓを貯留する砂充填ホッパ５の下端が挿入される。スクイズヘッド機構６が砂充填ホッパ５の下端に装着され、盛枠４内に挿入されている。スクイズヘッド機構６は、盛枠４内で昇降移動可能なスクイズボード７、及び、スクイズボード７を貫通してスクイズボード７に対して昇降可能なセグメント方式の複数のスクイズフット８を有している。該複数のスクイズフット８は、本実施形態では油圧（油圧シリンダによる昇降方式）により作動するようになっている。
砂充填ホッパ５は、上端にスライドゲート９により開閉される砂投入口１０が設けられていると共に上位部に開閉弁１１を介して低圧エアー（例えば、０．０５〜０．１８ＭＰａ）を導入する給気管１２が連通されている。砂充填ホッパ５の下位部は二股のシュート１３で構成されている。砂充填ホッパ５の内面には、図示されない開閉弁を介して図示されない圧縮空気源に連通する多数のエアー噴出口１４が配設されている。
多数のエアー噴出口１４からは低圧エアー（例えば、０．０５〜０．１８ＭＰａ）が砂充填ホッパ５内に噴出されて鋳物砂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５におけるシュート１３の最下位部には、鋳物砂Ｓをシュート１３から下方に送る砂充填口１５が設けられている。
スクイズボード７における複数のスクイズフット８の両外側には、鋳物砂Ｓをスクイズボード７の下方の造型空間に送る砂充填ノズル１６が形成されており、砂充填ノズル１６は砂充填口１５に連通されている。砂充填ホッパ５及びその下端に装着されたスクイズヘッド機構６は、図示されない砂充填ホッパ昇降手段（本実施形態では油圧シリンダ）により昇降されるようになっている。
また、パターンプレート２には模型凸部２ａ及び模型凹部２ｂが形成されている。本発明において、模型凸部とは模型部の高さがパターンプレート２の見切り面２ｃより高い部分のことを言い、模型凹部とは模型部の高さがパターンプレート２の見切り面２ｃより低い部分のことを言う。
このように構成されたものの作動について説明する。図１は鋳枠３、盛枠４、スクイズヘッド機構６及びパターンプレート２により造型空間が形成された状態である。次に、パターンプレート２に形成された模型凸部２ａに対向するスクイズフット８を所定の位置まで下降させ、図２の状態にされる。これにより、模型凸部２ａに対向するスクイズフット８でスクイズする鋳物砂Ｓの量を少なくすることができ、より好ましい造型空間が形成される。
次に多数のエアー噴出口１４から低圧エアーを砂充填ホッパ５内に噴出させて砂充填ホッパ５内の鋳物砂Ｓを浮遊流動化させるエアレーションを行う。エアレーションをさせながら開閉弁１１を介して給気管１２から低圧エアーを砂充填ホッパ５に供給する。低圧エアーにより鋳物砂Ｓを造型空間に、砂充填口１５及び砂充填ノズル１６を介して、図３に示すようにエアレーション充填する。この際、エアレーション充填時の低圧エアーは、盛枠４の図示されないベントホールから排気される。
次に、模型凸部２ａに対向するスクイズフット８を上昇端まで上昇させる。図４に示すように、造型空間に鋳物砂Ｓの無い空間部１７が形成される。次に、前記砂充填ホッパ昇降手段により砂充填ホッパ５及びスクイズヘッド機構６を下降させ、スクイズボード７及び複数のスクイズフット８により造型空間内の鋳物砂Ｓをスクイズする。そして、このスクイズする工程の開始と同時、もしくは、スクイズする工程の途中に、パターンプレート２に形成された模型凹部２ｂに対向するスクイズフット８を下降させ、模型凹部２ｂの鋳物砂Ｓを部分的にスクイズする（図５参照）。空間部１７はスクイズしスクイズフット８を下降させることにより消滅する。
次に、前記砂充填ホッパ昇降手段により砂充填ホッパ５及びスクイズヘッド機構６を上昇させ、鋳型が造型された鋳枠３とスクイズヘッド機構６を離隔させる。また、模型凹部２ｂに対向するスクイズフット８を上昇端まで上昇させる。さらに、前記盛枠昇降手段により盛枠４を上昇させ、該鋳枠３と盛枠４を離隔させる。次に、前記鋳枠昇降手段により該鋳枠を上昇させることにより抜型がなされ、該鋳枠３とパターンプレート２が離隔される。
次に、前記搬入出コンベヤにより、鋳型が造型された鋳枠３が搬出され、空の鋳枠３が搬入される。なお、鋳型が造型された鋳枠３は図６のようになる。次に、図示されないパターン交換装置により、パターンプレート２がパターンキャリア１と共に装置外に搬出され、図示されない下鋳枠用のパターンプレートがパターンキャリアと共に装置内に搬入される。
次に、前記鋳枠昇降手段により空の鋳枠３を下降させ、前記下鋳枠用のパターンプレート上（パターンキャリア上）に載置させる。次に、前記盛枠昇降手段により盛枠４を下降させ、鋳枠３上に押し付け密着させる。また、前記砂充填ホッパ昇降手段により砂充填ホッパ５及びスクイズヘッド機構６を下降させ、盛枠４内にスクイズヘッド機構６が挿入された状態にする。これにより、再度、造型空間が形成され、上記の作動が繰り返される。
なお本発明の実施形態では、パターンプレート２に形成された模型凹部２ｂに対向するスクイズフット８を下降させる作動圧力は、所望の圧力に変更可能にされている。本構成によれば、該作動圧力を所定の（通常の）圧力より低い圧力に設定することにより、模型凹部２ｂの抜型不良を防止できるという利点がある。
模型凹部２ｂの鋳物砂Ｓが必要以上にスクイズされ、模型凹部２ｂの垂直方向面（内周面）の抵抗が極端に増加した場合、模型凹部２ｂの抜型不良が起こることがある。このような場合は、該スクイズフット８の作動圧力を所定の圧力より低い圧力（例えば、所定の圧力の半分の圧力）に設定し、模型凹部２ｂの垂直方向面の鋳型の抜型抵抗を減少させることにより、模型凹部２ｂの抜型不良を防止することができる。
また本発明の実施形態では、スクイズヘッド機構６を下降させて鋳物砂Ｓをスクイズするスクイズ圧力を測定し、該測定されたスクイズ圧力が予め設定された圧力に到達したとき、パターンプレート２に形成された模型凹部２ｂに対向するスクイズフット８の下降を開始させるようにしている。
模型凹部２ｂに対向するスクイズフット８の下降開始のタイミングは、模型形状にもよるが、通常、早すぎると鋳物砂Ｓが圧縮されにくい。また、遅すぎると鋳物砂Ｓが既にある程度圧縮されるため、該スクイズフット８の下降による鋳物砂Ｓの圧縮が困難になる。本構成によれば、これらの問題を回避し、適切なタイミングで模型凹部２ｂに対向するスクイズフット８の下降を開始させることができるという利点がある。なお、スクイズヘッド機構６を下降させて鋳物砂Ｓをスクイズするスクイズ圧力とは、本実施形態では、該スクイズするための前記砂充填ホッパ昇降手段の下降圧力のことである。
なお本発明の実施形態では、模型凹部２ｂに対向するスクイズフット８の下降開始のタイミングを上述のようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、鋳物砂Ｓをスクイズするスクイズヘッド機構６の下降距離を測定し、該測定された下降距離が予め設定された距離に到達したとき、パターンプレート２に形成された模型凹部２ｂに対向するスクイズフット８の下降を開始させるようにしてもよい。
本構成でも、上述の問題を回避し、適切なタイミングで模型凹部２ｂに対向するスクイズフット８の下降を開始させることができるという利点がある。なお本実施形態では砂充填ホッパ５に図示されないエンコーダが取り付けられており、該スクイズヘッド機構６の下降距離は、このエンコーダにより測定することができる。
また本発明の実施形態では、造型空間を形成する際、パターンプレート２に形成された模型凸部２ａに対向するスクイズフット８を下降させ、その後、鋳物砂Ｓを造型空間に充填するようにしているが、この工程は模型の形状によっては実施しないことがあり、必須のものではない。模型凸部２ａに対向するスクイズフット８を下降させない場合は、当然、上昇させる工程は無い。
また本発明の実施形態では、鋳物砂Ｓを造型空間に充填した後に、パターンプレート２に形成された模型凸部２ａに対向するスクイズフット８を上昇させた後、スクイズヘッド機構６を下降させて鋳物砂Ｓをスクイズするようにしている。本構成によれば、図４に示すように造型空間に鋳物砂Ｓの無い空間部１７を形成することができ、模型凸部２ａ上でスクイズされる鋳物砂Ｓの量が少なくなる。そのため、模型凹部２ｂに対向するスクイズフット８を下降させる際、模型凹部２ｂ上の鋳物砂Ｓが圧縮されやすくなるという利点がある。
本実施形態では上述したように、模型凸部２ａに対向するスクイズフット８を上昇させた後、スクイズヘッド機構６を下降させて鋳物砂Ｓをスクイズす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、模型凸部２ａに対向するスクイズフット８を上昇させながらスクイズヘッド機構６を下降させて鋳物砂Ｓをスクイズするようにしてもよい。このようにすると、装置のサイクルタイムを短縮できるという利点がある。
また、パターンキャリア１は上述したものに限定されるものではない。ここでパターンキャリアの別の実施形態について説明する。図７は別のパターンキャリア１８を用いた場合の造型空間が形成された状態を示す図である。パターンキャリア１８は、パターンプレート２の外周を包囲し、上下摺動する枠状フレーム１９を備えている。枠状フレーム１９の下部には複数のガイドピン２０が連結されており、ガイドピン２０は本体フレーム２１に上下摺動可能に挿入されている。枠状フレーム１９はガイドピン２０を介して図示されない昇降シリンダにより昇降されるようになっている。なお枠状フレーム１９の上面は、該昇降シリンダの伸長端でパターンプレート２の見切り面２ｃから若干（例えば、３０ｍｍ）上方に突出され（図７参照）、収縮端でパターンプレート２の見切り面２ｃとほぼ同一面になるようにされている。
図７に示す実施形態では、パターンキャリア１８が、パターンプレート２の外周を包囲し、上下摺動する枠状フレーム１９を備え、造型空間は、その一部が該枠状フレーム１９により形成される。本構成によれば、造型空間の鋳物砂Ｓをスクイズする際、枠状フレーム１９が下降されることにより、模型面側からのスクイズがなされるという利点がある。また、枠状フレーム１９が上昇されることにより、造型された鋳型は鋳枠３と共に停止状態から若干上昇されて抜型されるため、抜型精度が高いという利点がある。
また本発明の実施形態では、スクイズボード７における複数のスクイズフット８の両外側に砂充填ノズル１６を形成したが、これに限定されるものではない。例えば、砂充填ノズル１６を盛枠４の側部を貫通して形成するようにしてもよい。この場合、砂充填ホッパ５下位部の二股のシュート１３を盛枠４の外側に配置して該盛枠４に固定すればよい。そして、シュート１３の最下位部に設けられた砂充填口１５と盛枠４の側部に形成された砂充填ノズル１６を連通させればよい。また、スクイズヘッド機構６は、別途、アクチュエータを設けて昇降させればよい。このようにするとスクイズボード７に砂充填ノズル１６が形成されないため、スクイズボード７へのスクイズフット８の配置が制限されないという利点がある。
また本発明の実施形態では、図５に示すように、スクイズが完了した際のスクイズボード７の下面からパターンプレート２の見切り面２ｃまでの距離Ｋ１と模型凹部２ｂに対向するスクイズフット８の下面から模型凹部２ｂの底面までの距離Ｋ２が近いほど、鋳型密度が均一に近づくため、より好ましい。
以下に、本明細書および図面で用いた主な符号をまとめて示す。
２ パターンプレート
２ａ 模型凸部
２ｂ 模型凹部
３ 鋳枠
３ａ 上開口部
４ 盛枠
４ａ 下開口部
５ 砂充填ホッパ
６ スクイズヘッド機構
７ スクイズボード
８ スクイズフット
１９ 枠状フレーム
Ｓ 鋳物砂

Claims (5)

  1. 鋳枠及びパターンプレートを用いて鋳物砂で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て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、前記鋳物砂を貯留する砂充填ホッパ内の前記鋳物砂を前記造型空間に充填する工程と、前記スクイズヘッド機構を下降させて前記鋳物砂をスクイズする工程と、を有し、
    前記スクイズする工程の開始と同時、もしくは、前記スクイズする工程の途中に、前記パターンプレートに形成された模型凹部に対向する前記スクイズフットを下降させ、
    前記造型空間を形成する工程において、前記パターンプレートに形成された模型凸部に対向する前記スクイズフットを下降させ、その後、前記充填する工程を実施し、
    前記充填する工程の後に、前記パターンプレートに形成された模型凸部に対向する前記スクイズフットを上昇させた後、もしくは、上昇させながら前記スクイズする工程を実施することを特徴とする、
    鋳型造型方法。
  2. 前記パターンプレートに形成された模型凹部に対向する前記スクイズフットを下降させる作動圧力は、所望の圧力に変更可能にされていることを特徴とする、
    請求項１記載の鋳型造型方法。
  3. 前記スクイズする工程において前記鋳物砂をスクイズするスクイズ圧力を測定し、該測定されたスクイズ圧力が予め設定された圧力に到達したとき、前記パターンプレートに形成された模型凹部に対向する前記スクイズフットの下降を開始させることを特徴とする、
    請求項１又は２のいずれかに記載の鋳型造型方法。
  4. 前記スクイズする工程において前記鋳物砂をスクイズする前記スクイズヘッド機構の下降距離を測定し、該測定された下降距離が予め設定された距離に到達したとき、前記パターンプレートに形成された模型凹部に対向する前記スクイズフットの下降を開始させることを特徴とする、
    請求項１又は２のいずれかに記載の鋳型造型方法。
  5. 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、その一部が該枠状フレームにより形成されることを特徴とする、
    請求項１又は２のいずれかに記載の鋳型造型方法。
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