JPWO2019239733A1 - 鋳型造型装置及び鋳型造型装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な鋳型強度を有する鋳型を継続して造型することができる鋳型造型装置及び鋳型造型装置の制御方法を提供する。【解決手段】パターンプレート１０５とスクイズフット１１３とのいずれか一方又は双方の表面、又はパターンプレート１０５とスクイズボード３００とのいずれか一方又は双方の表面に加わる鋳型砂Ｓの圧力を計測する造型センサー２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃと、前記造型センサー２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃの出力に基づいて鋳型造型装置の動作を制御する制御装置２Ｂとを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、鋳造ラインにおいて用いられる鋳型造型装置及び鋳型造型装置の制御方法に関する。

一般的な鋳造工程は、砂処理工程、鋳型造型工程、中子設置工程、注湯工程、冷却搬送工程、後処理工程を有し、これらの各工程には、これらの工程順に、砂処理装置、鋳型造型装置、中子設置装置、注湯装置、冷却搬送装置、後処理装置が備えられる。
この発明は、鋳型造型工程に備えられる鋳型造型装置についての発明である。
鋳型造型装置は、パターンプレートと鋳枠とで画成された空間に鋳型砂を充填し、それを圧縮して鋳型を造型する。
造型された鋳型は、各種仕様に適合していることが必要であるが、特に所定の鋳型強度を備えていることが必要である。

従来、造型された鋳型の強度を測定する装置としては、特許文献１に開示されたように、鋳型造型機から連続的に送り出されてくる鋳型の強度を力センサーにより測定し、この測定結果と予め設定した設定強度とを演算、比較して鋳型の良否を判別するものが知られている。
特許文献２には、鋳型造型中に鋳型造型機のパターンプレートの表面にかかる鋳型砂の圧力を検出する鋳型造型機が開示されている。この装置では、鋳型造型ごとに、検出された鋳型砂の圧力をそれと密接な相関関係を持つ鋳型の硬度に変換して表示している。

特開平７−２３２２３５号公報 実開昭６１−９２４３９号公報

しかしながら、上記特許文献１の装置では、鋳型強度を測定している時点で鋳型はすでに造型済みであり、この時点の良否判定により、次工程に不良品を送り出すことは防止されるが、良否判定の結果を造型途中や次のサイクルの鋳型の造型に活かすことができないという問題がある。
また上記特許文献２の鋳型造型装置においても、パターンプレートの表面にかかる鋳型砂の圧力から変換された鋳型硬度がわかるので、造型された鋳型の良、不良の判定は可能であるが、鋳型はすでに造型された後であり、上記の装置と同様、良否判定の結果を造型途中や次のサイクルの鋳型の造型に活かすことができないという問題がある。
したがって、上記いずれの装置も、必要な鋳型強度を有する鋳型を継続して造型することが困難であるという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するため、必要な鋳型強度を有する鋳型を継続して造型することができる鋳型造型装置及び鋳型造型装置の制御方法を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、本発明は、パターンプレートとスクイズフットとのいずれか一方又は双方の表面、又はパターンプレートとスクイズボードとのいずれか一方又は双方の表面に加わる鋳型砂の圧力を計測する造型センサーと、前記造型センサーの出力に基づいて鋳型造型装置の動作を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、造型中の鋳型砂の圧力を直接測定し、その測定値に基づいて鋳型造型装置の動作を制御するので、安定して必要な強度の鋳型を連続的に造型することができる。また、強度不足または強度のばらつきなどで不良鋳型が発生した場合でも、すぐに次の造型サイクルに対策を打つことができる。

本発明の一態様では、前記造型センサーの出力に基づいて鋳型強度を算出する強度算出部をさらに備え、該強度算出部の出力に基づいて鋳型造型装置の動作を制御することを特徴とする。

本発明の一態様では、前記造型センサーは、前記パターンプレートとスクイズフットとのいずれか一方又は双方の表面、又はパターンプレートとスクイズボードとのいずれか一方又は双方の表面に複数設けられていることを特徴とする。
この一態様では、複数の造型センサーから鋳型強度が算出されるので鋳型強度測定の精度を向上することができる。

本発明の一態様では、前記制御装置は、前記造型センサーの出力に基づいてスクイズ圧力を制御する第１の制御部を備えることを特徴とする。
この一態様では、スクイズ圧力を制御するので、必要な強度を有する鋳型を安定的、連続的に造型することができる。この場合、リアルタイムおよび次のサイクルへのスクイズ圧力制御の変更などを迅速に適用することができる。

本発明の一態様では、前記制御装置は、前記造型センサーの出力に基づいてエアレーション圧力を制御する第２の制御部を備えることを特徴とする。
この一態様では、エアレーション圧力を制御するので、必要な強度を有する鋳型を安定的、連続的に造型することができる。この場合、リアルタイムおよび次のサイクルへのエアレーション圧力制御の変更などを迅速に適用することができる。

本発明の一態様では、前記制御装置は、前記造型センサーの出力に基づいてエアレーション時間を制御する第３の制御部を備えることを特徴とする。
この一態様では、エアレーション時間を制御するので、必要な強度を有する鋳型を安定的、連続的に造型することができる。この場合、リアルタイムおよび次のサイクルへのエアレーション時間制御の変更などを迅速に適用することができる。

本発明の一態様では、前記制御装置は、前記造型センサーの出力に基づいてスクイズフット又はスクイズボードのセット位置を制御する第４の制御部を備えることを特徴とする。
この一態様では、スクイズフット又はスクイズボードのセット位置を制御するので、必要な強度を有する鋳型を安定的、連続的に造型することができる。この場合、リアルタイムおよび次のサイクルへのセット位置制御の変更などを迅速に適用することができる。

本発明の一態様では、前記制御装置は、前記造型センサーの出力に基づいてレベリングフレームを制御する第５の制御部を備えることを特徴とする。
この一態様では、レベリングフレームを制御するので、必要な強度を有する鋳型を安定的、連続的に造型することができる。この場合、リアルタイムおよび次のサイクルへのレベリングフレーム制御の変更などを迅速に適用することができる。

本発明の一態様では、前記制御装置は、前記造型センサーの出力に基づいてスクイズフットを制御する第６の制御部を備えることを特徴とする。
この一態様では、スクイズフットを制御するので、必要な強度を有する鋳型を安定的、連続的に造型することができる。この場合、リアルタイムおよび次のサイクルへのスクイズフット制御の変更などを迅速に適用することができる。

本発明の一態様では、前記造型センサーは、前記パターンプレートの製品部の形状に合わせて選択されることを特徴とする。
この一態様では、製品部の形状に合わせて鋳型強度測定に最適な造型センサーを選択できるので、鋳型強度測定の精度を向上することができる。

本発明の一態様では、前記造型センサーの出力が必要な出力値に達していない場合に、必要な出力が得られない原因と対策を表示する表示装置を備えることを特徴とする。
この一態様では、不良鋳型発生をすぐに作業者に知らせることができるので、不良鋳型を連続して造型することなく、鋳型造型装置への不良鋳型対策をタイミングよく行うことができる。

本発明の一態様では、前記造型センサーの出力が予め定められた値以上のばらつきを有する場合に、前記制御装置による鋳型造型装置の制御に代えて、エアレーションノズルのつまり、エアレーションフィルターのつまり、または、鋳型砂ホッパ内の砂の偏りについて警告表示をする表示装置を備えることを特徴とする。
この一態様では、不良鋳型発生時に、原因となる項目をすぐに作業者に知らせることができるので、鋳型造型装置への点検を迅速に行うことができる。

また、本発明は、鋳型造型装置の制御方法であって、パターンプレートとスクイズフットとのいずれか一方又は双方の表面、又はパターンプレートとスクイズボードとのいずれか一方又は双方の表面に加わる鋳型砂の圧力を計測し、前記計測の結果に基づいて鋳型造型装置の動作を制御する、ことを特徴とする。
本発明によれば、上記と同様に、造型中の鋳型砂の圧力を直接測定し、その測定値に基づいて鋳型造型装置の動作を制御するので、安定して必要な強度の鋳型を連続的に造型することができる。また、強度不足または強度のばらつきなどで不良鋳型が発生した場合でも、すぐに次の造型サイクルに対策を打つことができる。

本発明の一態様では、前記圧力に基づいて鋳型強度を算出することをさらに含み、該鋳型強度に基づいて鋳型造型装置の動作を制御することを特徴とする。

本発明によれば、鋳型造型中の鋳型砂の圧力、若しくはその圧力から算出された鋳型強度に基づいて鋳型造型装置を制御するので必要な鋳型強度を有する鋳型を継続して造型することができる。

本発明の第１の実施形態における鋳型造型装置の縦断面図である。 上記第１の実施形態において、鋳型造型空間を画成させた状態を示す縦断面図である。 上記第１の実施形態において、鋳型砂が充填されたのち、鋳型砂のスクイズ状態を示す縦断面図である。 パターンプレート（ａ）およびスクイズフット（ｂ）へのセンサーの取り付け位置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図２のＰ１−Ｐ１断面線視図である。 上記の実施形態における鋳型造型装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。 上記の実施形態における鋳型造型装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態における鋳型造型装置の縦断面図である。 パターンプレート（ａ）およびスクイズボード（ｂ）へのセンサーの取り付け位置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図７のＰ２−Ｐ２断面線視図である。 パターンプレート（ａ）およびスクイズフット（ｂ）へのセンサーの取り付け位置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図２のＰ１−Ｐ１断面線視図である。 パターンプレート（ａ）およびスクイズフット（ｂ）へのセンサーの取り付け位置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図２のＰ１−Ｐ１断面線視図である。 パターンプレート（ａ）およびスクイズフット（ｂ）へのセンサーの取り付け位置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図２のＰ１−Ｐ１断面線視図である。 パターンプレート（ａ）およびスクイズボード（ｂ）へのセンサーの取り付け位置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図７のＰ２−Ｐ２断面線視図である。 パターンプレート（ａ）およびスクイズボード（ｂ）へのセンサーの取り付け位置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図７のＰ２−Ｐ２断面線視図である。 パターンプレート（ａ）およびスクイズボード（ｂ）へのセンサーの取り付け位置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図７のＰ２−Ｐ２断面線視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明による鋳型造型装置１００の縦断面図である。この図において、造型基盤１０１上の左右両側に枠セットシリンダ１０２、１０２が上向きにして立設されており、該枠セットシリンダ１０２、１０２のピストンロッド１０２Ａ、１０２Ａ先端間には昇降支持フレーム１０３が架設されている。即ち、枠セットシリンダ１０２、１０２は造型基盤１０１側を縮引端として上向きにして立設されている。

前記枠セットシリンダ１０２、１０２のうちの一方（図１で左側）下位にはパターン交換装置１０４の中心部が水平平面内で回転可能にして支持されており、該パターン交換装置１０４の両端部には、パターンプレート１０５、１０５Ａ（上下パターンプレート）を載置したパターンキャリア１０６、１０６Ａが図示されないスプリングにより５ｍｍ程度持ち上げられた状態でセットされ、該パターンプレート１０５、１０５Ａを前記造型基盤１０１の中央上部に交互に搬入出させるようにされている。

前記パターンキャリア１０６、１０６Ａにおけるパターンプレート１０５、１０５Ａの四隅外側位置下方には、抜上げシリンダ１０７、１０７Ａが上向きにして造型基盤１０１に埋設されていて、その先端はパターンキャリア１０６、１０６Ａ内のピン１２４、１２４Ａを押圧することができる。また、前記パターンプレート１０５、１０５Ａの外周を包囲して上下摺動する枠状のレベリングフレーム１０８、１０８Ａが支持されている。なおレベリングフレーム１０８、１０８Ａは、抜上げシリンダ１０７、１０７Ａの伸長端でパターンプレート１０５、１０５Ａの見切り面から若干上方に突出（図２参照）され、縮引端でパターンプレート１０５、１０５Ａの見切り面とほぼ同一面（図３参照）になるようにされている。また、抜上げシリンダ１０７、１０７Ａは、レベリングフレーム１０８と鋳型の入った枠部材としての鋳枠１２０を持ち上げて抜型する出力を持つが、この出力は、枠セットシリンダ１０２、１０２を上昇させる出力はない。さらに、パターンキャリア１０６には、図示されないクランプ部材が設けられており、造型基盤１０１には該クランプ部材をクランプする図示されないクランプ装置が設けられている。パターンキャリア１０６の造型基盤１０１上への圧着は、該クランプ装置により前記クランプ部材を引っ張ってクランプすることにより成される。

前記昇降支持フレーム１０３には、上端にスライドゲート１０９により開閉される砂投入口１１０を設けると共に上側部に図示されない切り替え弁を介して低圧エアーを導入する給気管１１１を連通させ、かつ下位周側及び下位内部に図示されない１個の切り替え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チャンバー（図示せず）を備えた砂ホッパ１１２が吊設されている。なお多数のエアー噴出チャンバーからは低圧エアーが砂ホッパ１１２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。さらに砂ホッパ１１２の下端には、スクイズ手段としてのセグメント方式のスクイズフット１１３、１１３と該スクイズフット１１３、１１３の周囲に砂充填用ノズル１１４、１１４が配設されている。

セグメント方式のスクイズフット１１３、１１３は、セグメントシリンダによって上下動される。
スクイズフットの制御方式は、セグメント方式とプリセット方式がある。セグメント方式とは、スクイズ動作中にスクイズフットを上昇下降共に制御可能な方式である。プリセット方式とは、スクイズ動作中にスクイズフットを上昇にのみ制御可能な方式である。どちらの方式も、スクイズ動作前（砂を充填する前）に模型の高さに応じてそれに対向するスクイズフットを上下に位置させ、スクイズ動作中移動させることによって、砂を充填する際の鋳型砂Ｓの高さを調整し、砂の圧縮率を一定とし鋳型の圧縮強度を均一にするものである。どちらの方式を採用するかは、鋳型や製造者の任意によるものである。一般的に、セグメント方式のスクイズフットを使用すると使用した部分の鋳型強度は上がり、一方でプリセット方式のスクイズフットを使用すると使用した部分の鋳型強度は下がる。

また前記セグメント方式のスクイズフット１１３、１１３及び砂充填用ノズル１１４、１１４の群の外側を上下動可能にして包囲すると共に上位に図示されない排気制御チャンバーに通じるベントホール１１５、１１５を穿孔した盛枠１１６が、前記砂ホッパ１１２の下側部において下向きにして設けられた盛枠シリンダ１１７、１１７に連結して配置されている。さらに前記昇降支持フレーム１０３における砂ホッパ１１２の左右外側位置には、前記セグメント方式のスクイズフット１１３、１１３の下方位置まで伸びるフレーム１１８、１１８を介して鋳枠１２０の搬入出コンベヤ１１９が吊設されている。

図１に示すように、パターンプレート１０５、およびスクイズフット１１３、１１３‥の鋳型砂Ｓが接する表面には、これらの表面に加わる鋳型砂Ｓの圧力を計測する造型センサー２０１Ａ、２０１Ｂ、が設けられている。なお、図１〜図３に示したセンサー２０１Ａ、２０１Ｂは模式的な概念図であり、実際のセンサーの配置は、図４に示されている。図４（ａ）には、パターンプレート１０５に設けられた造型センサー２０１Ａの詳細が示されている。図４（ｂ）は、図２のＰ１−Ｐ１断面矢線視であり、この図には、スクイズフット１１３、１１３‥に設けられた造型センサー２０１Ｂの詳細が、示されている。
図４（ａ）に示したように、造型センサー２０１Ａは、パターンプレート１０５の外周部に配置されたセンサー（１）〜（１０）と、模型（製品部）１０５−１の周囲に配置されたセンサー（１１）〜（１８）とからなっている。またパターンプレート１０５の上方に位置するスクイズフット１１３、１１３‥には、図４（ｂ）に示されるように、パターンプレート１０５に設けられたセンサー（１）〜（１８）のそれぞれに対向させて１８個のセンサーが設けられている。
これらのパターンプレート１０５及びスクイズフット１１３、１１３‥の各センサー（１）〜（１８）の出力は、センサー（１）〜（１０）の出力がパターンプレートの外周部の出力として、センサー（１１）〜（１８）の出力が製品部の出力として、センサー（１）〜（１８）の出力がパターンプレート全体の出力として、また、センサー（１）〜（１８）の出力が各センサー（１）〜（１８）のばらつきの出力として、図１に示す強度算出部２Ａに送られる。強度算出部２Ａの出力は、制御装置２Ｂ及び表示装置２Ｃに送られるようになっている。

次に、このように構成された装置の動作を説明する。図１の状態は、砂ホッパ１１２内に鋳型砂Ｓが投入され、かつ搬入出コンベヤ１１９に空の鋳枠１２０が搬入された状態にある。なお、パターンキャリア１０６は図示されないスプリングにより５ｍｍ程度持ち上げられた状態でパターン交換装置１０４上にセットされて造型基盤１０１との間に５ｍｍ程度の隙間がある。次いで、図２に示すように、セグメント方式のスクイズフット１１３、１１３全体が下方のパターンプレート１０５の凹凸に相対して凹凸を形成する。ここで、レベリングフレーム１０８は抜上げシリンダ１０７、１０７Ａによりパターンプレート１０５の見切面から上方に突出された状態にある。そして、パターンキャリア１０６を図示されないクランプ装置で造型基盤１０１上に圧着する。

次いで、スライドゲート１０９を作動させて砂投入口１１０を閉じた後、盛枠シリンダ１１７、１１７が伸長作動して盛枠１１６を下降させて鋳枠１２０の上面に押し付け密着させると共に枠セットシリンダ１０２、１０２が縮引作動して鋳枠１２０がパターンプレート１０５の外周で上方に突出されているレベリングフレーム１０８上に押し付けられる。

次に、多数のエアー噴出チャンバーから低圧エアーを砂ホッパ１１２内に噴出させて砂ホッパ１１２内の鋳型砂Ｓを浮遊流動化させるエアレーションをさせながら図示されない切り替え弁を介して給気管１１１から低圧エアーを砂ホッパ１１２に供給して鋳型砂Ｓを低圧エアーにより造型空間に砂充填用ノズル１１４、１１４を介してエアレーション充填する。

次に、図３に示すように、枠セットシリンダ１０２、１０２がさらに縮引作動して盛枠シリンダ１１７、１１７を縮引させながら昇降支持フレーム１０３及びこれに支持されている部材を下降させてゆき、セグメント方式のスクイズフット１１３、１１３下面全体が平坦になるまで鋳型砂Ｓの第１圧縮工程としての１次スクイズをすると共にスライドゲート１０９を逆作動させて砂投入口１１０を開放する。

次に、抜上げシリンダ１０７、１０７Ａの油をリリーフする状態に切り替えると共に枠セットシリンダ１０２、１０２が１次スクイズより高い圧力で縮引作動をすることにより、鋳枠１２０、盛枠１１６、及びスクイズフット１１３、１１３が一体となって下降し鋳型砂Ｓ全体を第２圧縮工程としての２次スクイズをする。これによりレベリングフレーム１０８は抜上げシリンダ１０７、１０７Ａの縮引によりピン１２４、１２４Ａを介して下降されてパターンプレート１０５の見切面とほぼ同一レベルにされる。

この時、レベリングフレーム１０８が下降端に到達していない場合には、見切り面補正を行う。これは、盛枠シリンダ１１７、１１７を伸長作動させて盛枠１１６を下降させレベリングフレーム１０８が下降端に到達するまで鋳枠１２０を押し下げることによってなされ、これにより鋳枠１２０の下面と鋳型下面を毎回ほぼ同一面にすることができる。

このようにして造型した鋳型造型済み鋳枠１２０を抜型するには、枠セットシリンダ１０２、１０２を低速度で上昇させると共に枠セットシリンダ１０２、１０２よりも遅くならない速度で抜上げシリンダ１０７，１０７Ａを上昇させる。
ここで、枠セットシリンダ１０２、１０２の上昇と共にスクイズフット１１３、１１３及び盛枠１１６は一体となって上昇し、同時に、枠セットシリンダ１０２、１０２よりも遅くならない速度で抜上げシリンダ１０７，１０７Ａを上昇させようとしているため、抜上げシリンダ１０７、１０７Ａの伸長作動によりレベリングフレーム１０８を介して鋳枠１２０を、盛枠１１６に圧着させて一体的に上昇させることにより、パターンプレート１０５から分離する。

その後、盛枠１１６及びセグメント方式のスクイズフット１１３、１１３は一体となって上昇されてゆき、その途中において鋳型造型済み鋳枠１２０は搬入出コンベヤ１１９により掬い上げられてパターンプレート１０５から完全に分離されると共に鋳型砂Ｓが砂ホッパ１１２内に補給される。

次に鋳型造型済み鋳枠１２０が搬入出コンベヤ１１９を介して搬出され、空の鋳枠１２０が搬入されると共にパターン交換装置１０４が１８０度回転されてパターンプレート１０５とパターンプレート１０５Ａとを入替え、上記の動作を繰り返し行う。

強度算出部２Ａは、上記の鋳型造型装置１００の動作において、センサー（１）〜（１８）の出力を鋳型強度に変換してその結果を制御装置２Ｂに供給する。この強度算出部２Ａからは、センサー（１）〜（１０）の出力が鋳型外周部の強度Ａとして、センサー（１１）〜（１８）の出力が鋳型製品部の強度Ｂとして、センサー（１）〜（１８）の出力が鋳型全体の強度Ｃとして、センサー（１）〜（１８）の出力が鋳型各部の強度のばらつきＤとして算出される。

制御装置２Ｂは、第１〜第６の制御部２０２〜２０７を備えており、これらの制御部２０２〜２０７は、造型センサー（１）〜（１８）の出力に基づいて鋳型造型装置各部を制御する。ここにおいて、造型センサー（１）〜（１８）の出力値は、圧力値であっても良いし圧力値を変換して得られる鋳型強度値であってもよい。以降、造型センサー（１）〜（１８）の出力値が圧力値を変換して得られる鋳型強度値の場合を記載する。
この場合、鋳型造型装置１００においては、センサー（１）〜（１８）及び強度算出部２Ａの出力をもって算出された鋳型各部の強度が規定範囲に入らない原因が、（ａ）エアレーション圧力、（ｂ）エアレーション時間、（ｃ）ボードセット位置、（ｄ）スクイズ圧力、（ｅ）セグメント/プリセットの使用/不使用、（ｆ）セグメント/プリセットの動作タイミング、（ｇ）レベリングフレームの動作タイミング、であることを学習しておき、各センサー（１）〜（１８）の出力に基づいて、（ａ）エアレーション圧力、（ｂ）エアレーション時間、（ｃ）ボードセット位置、（ｄ）スクイズ圧力、（ｅ）セグメント/プリセットの使用/不使用、（ｆ）セグメント/プリセットの動作タイミング、（ｇ）レベリングフレームの動作タイミング、にフィードバックをかけて鋳型各部に必要な強度が得られるようにする。
ボードセット位置とはスクイズ動作前（砂を充填する前）のスクイズフットセット位置またはスクイズボードセット位置のことである。ボードセット位置を調整することで、鋳型の厚みを調整できる。

制御対象のそれぞれの要素へのフィードバックのかけ方は、例えば、（ａ）エアレーション圧力の場合、センサーの平均値の鋳型強度が低い場合は、エアレーション圧力を上げて、エアレーション時の鋳型砂Ｓの密度を上げ、鋳型強度が高い場合は、エアレーション圧力を下げて、エアレーション時の鋳型砂Ｓの密度を下げるように制御する。
（ｂ）エアレーション時間の場合、センサーの平均値の鋳型強度が低い場合は、エアレーション時間を長くし、充填する砂の量を増やし、鋳型強度が高い場合は、エアレーション時間を短くし、充填する砂の量を減らすように制御する。
（ｃ）ボードセット位置の場合、センサーの平均値の鋳型強度が低い場合は、ボードセット位置を低めにセットし、鋳型高さを減らし、鋳型強度が高い場合は、ボードセット位置を高めにセットし、鋳型高さを増やすように制御する。
（ｄ）スクイズ圧力の場合、センサーの平均値の鋳型強度が低い場合は、スクイズ圧力を高くし、砂の圧縮比を増やし、鋳型強度が高い場合は、スクイズ圧力を低くし、砂の圧縮比を減らすように制御する。

（ｅ）セグメント/プリセットの使用/不使用の場合、センサーの鋳型強度のばらつきが大きい場合は、セグメント/プリセットを使用し、ばらつきを軽減するようにセグメントをセットし、センサーの鋳型強度のばらつきが小さい場合は、セグメント/プリセットの設定を変更しないように制御する。
（ｆ）セグメント/プリセットの動作タイミングの場合、センサーの平均値の鋳型強度が低い場合は、セグメント/プリセットの動作タイミングを遅くし、鋳型砂Ｓが十分圧縮されるようにし、鋳型強度が高い場合は、セグメント/プリセットの動作タイミングを早めて、鋳型砂Ｓの圧縮が低減されるように制御する。
（ｇ）レベリングフレームの動作タイミングの場合、センサーの平均値の鋳型強度が低い場合は、レベリングフレームの動作タイミングを早くし、鋳型砂Ｓが十分圧縮されるようにし、鋳型強度が高い場合は、レベリングフレームの動作タイミングを遅くし、鋳型砂Ｓの圧縮が低減されるように制御する。

ここに示す（ａ）〜（ｇ）の制御対象の制御方法は一例にすぎず、砂の性状や模型の形状などにより、まったく反対の制御をすることもある。たとえば、（ｆ）のセグメント/プリセットの動作タイミングは、セグメント方式かプリセット方式かのどちらを使用するか、またスクイズフットを伸ばす時か縮める時か、これらのどの組み合わせなのかによって動作タイミングを遅くするのか早くするのかは全くの反対に制御することがある。しかしながらどの制御対象であっても鋳型強度が高い場合は低くするように、低い場合は高くするように、さらにはばらつきが大きい場合はばらつきを小さくするように、ばらつきが小さければ特に動作を前回から変更しないように制御することには違いはない。

この場合、（ａ）エアレーション圧力、（ｂ）エアレーション時間、（ｃ）ボードセット位置、（ｄ）スクイズ圧力、（ｅ）セグメント/プリセットの使用/不使用、（ｆ）セグメント/プリセットの動作タイミング、（ｇ）レベリングフレームの動作タイミング、の原因に応じて、製造途中にあるサイクル内でフィードバックをかける場合と、次のサイクルでフィードバックをかける場合とが選択される。
したがって、造型センサーの計測タイミングは、造型の最中でも、造型完了時でもよく、フィードバックをかける時点に考慮して選択される。ただし造型完了時に計測する場合は、現在進行中のサイクルでのリアルタイムの対処は行わない。

上記の制御において、鋳型外周部の強度Ａの計測結果は、随時取得して、（ｇ）レベリングフレームの動作タイミングの制御に用いられる。（ｇ）レベリングフレームの動作タイミングの制御は、リアルタイムでも次のサイクルに対しても行われるが、特にリアルタイムで行うことが好ましい。
鋳型外周部の強度Ａが不足する場合には、リアルタイムに造型途中の鋳型に対して、（ｄ）スクイズ圧力を監視しながら、（ｇ）レベリングフレームの動作タイミング、に動作変更指示を行う。また、次のサイクルに対して、今回のサイクルで行った対処の結果も取り込んで、（ｇ）レベリングフレームの動作タイミング、の動作変更指示及び、当該強度不足に関係する（ａ）エアレーション圧力、（ｂ）エアレーション時間、（ｃ）ボードセット位置、（ｄ）スクイズ圧力、（ｅ）セグメント/プリセットの使用/不使用、（ｆ）セグメント/プリセットの動作タイミング、の動作変更指示を行う。

また、上記の制御において、鋳型製品部の強度Ｂの計測結果は、随時取得して（ａ）エアレーション圧力、（ｂ）エアレーション時間、（ｃ）ボードセット位置、について、次のサイクルに対する制御に用いられる。（ｄ）スクイズ圧力、（ｅ）セグメント/プリセットの使用/不使用、（ｆ）セグメント/プリセットの動作タイミング、（ｇ）レベリングフレームの動作タイミング、については、現在進行中のサイクルと次のサイクルに対する制御に用いられる。
鋳型製品部の強度Ｂが不足する場合には、リアルタイムに造型途中の鋳型に対して、（ｄ）スクイズ圧力、（ｅ）セグメント/プリセットの使用/不使用、（ｆ）セグメント/プリセットの動作タイミング、に動作変更指示を行う。また、次のサイクルに対して、今回のサイクルで行った対処の結果も取り込んで、（ｄ）スクイズ圧力、（ｅ）セグメント/プリセットの使用/不使用、（ｆ）セグメント/プリセットの動作タイミング、の動作変更指示及び、当該強度不足に関係する、（ａ）エアレーション圧力、（ｂ）エアレーション時間、（ｃ）ボードセット位置、の動作変更指示を行う。

鋳型全体の強度Ｃが不足する場合には、リアルタイムに造型途中の鋳型に対して、（ｄ）スクイズ圧力、（ｅ）セグメント/プリセットの使用/不使用、（ｆ）セグメント/プリセットの動作タイミング、（ｇ）レベリングフレームの動作タイミング、に動作変更指示を行う。また、次のサイクルに対して、今回のサイクルで行った対処の結果も取り込んで、（ｄ）スクイズ圧力、（ｅ）セグメント/プリセットの使用/不使用、（ｆ）セグメント/プリセットの動作タイミング、（ｇ）レベリングフレームの動作タイミング、の動作変更指示及び、当該強度不足に関係する、（ａ）エアレーション圧力、（ｂ）エアレーション時間、（ｃ）ボードセット位置、の動作変更指示を行う。

また、制御が鋳型造型装置１００内で自動的になされる場合だけでなく、必要な強度が得られない場合の原因と対策を表示装置２Ｃに表示して、作業者により鋳型造型装置１００の設定を修正することも行う。

第１の制御部２０２は、鋳型砂Ｓを押し固めるときのスクイズ圧力を制御する。そのスクイズ圧力の制御対象は枠セットシリンダ１０２、１０２である。第２の制御部２０３と第３の制御部２０４は、それぞれ、鋳型砂Ｓを鋳型造型空間に充填する際に、鋳型砂Ｓを浮遊流動させるためのエアレーション圧力、エアレーション時間を制御する。そのエアレーション圧力やエアレーション時間を変更する制御対象は、一般的には電磁弁（図示せず）である。第４の制御部２０５は、鋳型厚みを決定するスクイズフットセット位置またはスクイズボードセット位置を制御する。そのスクイズフットセット位置またはスクイズボードセット位置を決定する制御対象は、盛枠シリンダ１１７、１１７である。第５の制御部２０６は、鋳型外周部の強度に大きく影響するレベリングフレーム１０８の動作タイミングを制御する。そのレベリングフレーム１０８の動作タイミングの制御対象は抜上げシリンダ１０７、１０７Ａである。第６の制御部２０７は、鋳型各部の強度のばらつきに寄与するスクイズフット１１３、１１３の動作を制御する。そのスクイズフット１１３、１１３の制御対象は、セグメント/プリセットシリンダ１３０である。

鋳型各部の強度のばらつきＤにおいて、規定値以上のばらつきが生じた場合には、鋳型造型装置の異常である、エアレーションノズルやフィルターのつまり、あるいは、鋳型砂ホッパ内の砂の偏り（棚つり）の可能性があるので、表示装置２Ｃに警告が表示され、各部の点検が行われる。
この場合、鋳型各部の強度のばらつきＤの可否は、例えば、標準偏差などで規定する。具体的には、図４に示されたセンサー（１）〜（１８）のセンサー出力から、強度算出部２Ａによって計算された各部の鋳型強度をＸ_１〜Ｘ_１８とするとき、標準偏差ｓを以下の式によって算出し、あらかじめ定められた規定値以下であるかどうかで判断する。

ここで、ｎはサンプル数で、この場合はｎ＝１８、Ｘａｖｇは各測定点（１）〜（１８）の鋳型強度Ｘ_ｉ（ｉ＝１〜１８）の平均値である。

鋳型各部の強度のばらつきＤの管理としては、あらかじめ定められた第１の規定値（Ｋ１）と、第１の規定値より小さい第２の規定値（Ｋ２）が用いられる。
鋳型各部の強度のばらつきＤ（ｓ）が第１の規定値より大きい場合（ｓ＞Ｋ１）には、前述したように、エアレーションノズルの詰まり、サンドタンクの棚つり、エアレーションフィルターの詰まりの点検が次のサイクルで行われる。
鋳型各部の強度のばらつきＤ（ｓ）が第１の規定値（Ｋ１）以下、第２の規定値（Ｋ２）以上である場合（Ｋ２≦ｓ≦Ｋ１）には、リアルタイムに造型途中の鋳型に対して、（ｅ）セグメント/プリセットの使用/不使用、（ｆ）セグメント/プリセットの動作タイミング、に動作変更指示を行う。また、次のサイクルに対して、今回のサイクルで行った対処の結果も取り込んで、（ｅ）セグメント/プリセットの使用/不使用、（ｆ）セグメント/プリセットの動作タイミング、の動作変更指示及び、当該不具合に関係する、（ａ）エアレーション圧力、（ｂ）エアレーション時間、（ｃ）ボードセット位置、ｄ）スクイズ圧力、（ｇ）レベリングフレームの動作タイミング、の動作変更指示を行う。

ここで鋳型砂は、混練機で所定量ごと、バッチ単位で混錬するため、同一バッチ内の砂性状は、比較的一定しているものと考えられる。そこで、造型センサーの測定値から算出される鋳型強度が規定範囲に入らない場合には、上記の制御を行った変更後の設定値によりその後の造型を行うことができ、それを１バッチ分の鋳型砂に適用することができる。
また上記の制御において、制御対象各部へのフィードバックをかける順番及び作業者による鋳型造型装置への設定の修正の順番や、一度に対処を行う項目の数は、１つずつ又は２以上をまとめて対処する等どのような対処の仕方であってもよい。

センサーをスクイズボードやスクイズフット側に取り付ける場合及びセンサーをパターンプレート側に取り付ける場合のいずれも、製品の形状に合わせて、強度算出部２Ａにより使用するセンサーと使用しないセンサーが選択される。これは、製品形状に関係ないセンサー出力は、鋳型強度の測定においてノイズとなるため、それを除去するためである。センサーの選択の仕方は、例えば、製品部近傍のセンサーは使用され、パターンから離れたセンサーは使用しないようにする等、データベース等から取り込まれる製品形状に応じて、その製品の鋳型強度を最も適確に評価できるセンサーを選択することができる。
ここにおいて、上記の一連の制御設定は、製品が変更されるなどの制御が一定にフィードバックされる前提条件が変更された場合、各制御値が初期値化され、データ収集による学習、解析が再試行される。ここで、各制御値はデータベース等に蓄積されており、製品変更などの際、各制御値がすでに蓄積されている場合には、それらが初期値として採用される。

図５、図６は、上記の実施形態における鋳型造型装置のスクイズ工程におけるレベリングフレームの動作の制御を示したフローチャートである。
このフローチャートでは、鋳型砂が鋳型造型空間に充填された状態を起点としている。まずＳ６０１で、スクイズサイクルがスタートされる。図４に示された位置（１）〜（１０）のセンサーからの信号により各部の強度が強度算出部２Ａで算出され、そのデータが制御装置２Ｂの第５の制御部２０６に送られる。（Ｓ６０２）第５の制御部２０６では、あらかじめ定められたレベリングフレームスタート強度に達したかどうかが監視され、達していない場合には継続的に強度を監視続ける。（Ｓ６０３）設定された強度に達した場合は、レベリングフレームの下降をスタートし、第２次スクイズが開始される。（Ｓ６０４）第２次スクイズの終了後、造型完了時の鋳型強度が算出される。（Ｓ６０５）そのスクイズサイクルで、見切り面補正が行われているかどうか確認し、（Ｓ６０６）見切り面補正が行われた場合は、造型完了時の鋳型強度が規定範囲内かどうかチェックされる。（Ｓ６０７）規定範囲に入っている場合は、見切り面補正が行われた状況から、次のスクイズサイクルのレベリングフレームのスタート強度の設定を下げ、（Ｓ６０８）本サイクルよりレベリングフレームのスタート（レベリングフレームの動作タイミング）を早めるように設定してスクイズサイクルを終了する。（Ｓ６１１）

Ｓ６０７で、鋳型強度が規定範囲内になかった場合、強度が大きいほうに外れたのか、小さいほうに外れたのかチェックされ、（Ｓ６０９）小さいほうに外れている場合は、鋳型強度が規定範囲内に入った場合と同様に、次のスクイズサイクルのレベリングフレームのスタート強度の設定を下げ、（Ｓ６０８）本サイクルよりレベリングフレームのスタートを早めるように設定してスクイズサイクルを終了する。（Ｓ６１１）強度が大きいほうに外れた場合は、機械的不具合が発生したと判断して、表示装置２Ｃに警告を発して、スクイズサイクルを終了する。（Ｓ６１０）

Ｓ６０６で、見切り面補正が行われなかった場合は、図６のＳ７０１から処理が開始され、鋳型強度が規定範囲内かどうかチェックされ、（Ｓ７０２）規定範囲内であれば、スクイズサイクルを終了する。（Ｓ７０６）規定範囲内でない場合は、強度が大きいほうに外れたのか、小さいほうに外れたのかチェックされ、（Ｓ７０３）強度が大きいほうに外れた場合には、次サイクルのレベリングフレームのスタート強度の設定を上げ、レベリングフレームのスタートタイミングを遅らせて、サイクルを終了する。（Ｓ７０４）強度が小さいほうに外れた場合には、次サイクルのレベリングフレームのスタート強度の設定を下げ、レベリングフレームのスタートタイミングを早めて、サイクルを終了する。（Ｓ７０５）

この実施形態における鋳型造型装置１００は、上記のように鋳型各部において鋳型砂Ｓの圧力を検出し、この検出出力を鋳型各部の強度に変換し、この強度出力を鋳型造型装置１００の各部にフィードバックして、鋳型を製造するものであるから、必要な鋳型強度を有する鋳型を継続して造型することができる。
なお、本実施形態の砂入れ方法はエアレーション方式を用いているが、本発明はそれに限定されない。例えば砂入れ方法として重力落下方式を用いても良い。また、本実施形態の鋳型造型装置として例えば枠付造型装置が挙げられるが、鋳型造型装置はそれに限定されるものではなく、例えば抜枠造型装置に用いても良い。

（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態である鋳型造型装置の縦断面図である。図において、符号２５０は盛枠、２５１は鋳枠、２５２はレベリングフレーム、３００はスクイズボードである。
図７に示すように、パターンプレート１０５、およびスクイズボード３００の鋳型砂Ｓが接する表面には、これらの表面に加わる鋳型砂Ｓの圧力を計測する造型センサー２０１Ａ、２０１Ｃ、が設けられている。図７に示したセンサー２０１Ａ、２０１Ｃは模式的な概念図であり、実際のセンサーの配置は、図８に示されている。図８（ａ）には、パターンプレート１０５に設けられた造型センサー２０１Ａの詳細が示されている。図８（ｂ）は、図７のＰ２−Ｐ２断面矢線視であり、この図には、スクイズボード３００に設けられた造型センサー２０１Ｃの詳細が示されている。
この図に示す実施形態が、上記の第１の実施形態と異なる点は、スクイズ動作をおこなう要素として、スクイズボード３００を用いた点である。
この実施形態は、スクイズボード３００によりスクイズ動作を行う点以外は上記第１の実施形態と同様の動作によって鋳型造型が行われ、上記第１の実施形態と同様の作用、効果が得られる。

（変形例）
以下に造型センサー取り付けに関して、上述した実施形態の変形例を説明する。以下の変形例は、パターンプレート１０５とスクイズフット１１３、１１３‥に取り付ける造型センサーの個数の違いによる。
図９は、パターンプレート１０５に複数個の造型センサーを取り付け（図９（ａ））、スクイズフット１１３、１１３‥に１個の造型センサーを取り付けた場合（図９（ｂ））のセンサーの配置を示している。
図１０は、パターンプレート１０５に１個の造型センサーを取り付け（図１０（ａ））、スクイズフット１１３、１１３‥に複数個の造型センサーを取り付けた場合（図１０（ｂ））のセンサーの配置を示している。
図１１は、パターンプレート１０５に１個の造型センサーを取り付け（図１１（ａ））、スクイズフット１１３、１１３‥に１個の造型センサーを取り付けた場合（図１１（ｂ））のセンサーの配置を示している。
パターンプレート１０５に複数個の造型センサーを取り付け、スクイズフット１１３、１１３‥に造型センサーを取り付けない場合は、パターンプレート１０５のセンサーの配置は、図９（ａ）のようになる、このときスクイズフット１１３、１１３‥には、センサーは配置されない（図示せず）。
パターンプレート１０５に１個の造型センサーを取り付け、スクイズフット１１３、１１３‥に造型センサーを取り付けない場合は、パターンプレート１０５のセンサーの配置は、図１０（ａ）のようになる、このときスクイズフット１１３、１１３‥には、センサーは配置されない（図示せず）。
パターンプレート１０５に造型センサーを取り付けず、スクイズフット１１３、１１３‥に複数個の造型センサーを取り付る場合は、スクイズフット１１３、１１３‥のセンサーの配置は、図１０（ｂ）のようになる、このときパターンプレート１０５には、センサーは配置されない（図示せず）。
パターンプレート１０５に造型センサーを取り付けず、スクイズフット１１３、１１３‥に１個の造型センサーを取り付る場合は、スクイズフット１１３、１１３‥のセンサーの配置は、図９（ｂ）のようになる、このときパターンプレート１０５には、センサーは配置されない（図示せず）。

以下の変形例は、パターンプレート１０５とスクイズボード３００に取り付ける造型センサーの個数の違いによる。
図１２は、パターンプレート１０５に複数個の造型センサーを取り付け（図１２（ａ））、スクイズボード３００に１個の造型センサーを取り付けた場合（図１２（ｂ））のセンサーの配置を示している。
図１３は、パターンプレート１０５に１個の造型センサーを取り付け（図１３（ａ））、スクイズボード３００に複数個の造型センサーを取り付けた場合（図１３（ｂ））のセンサーの配置を示している。
図１４は、パターンプレート１０５に１個の造型センサーを取り付け（図１４（ａ））、スクイズボード３００に１個の造型センサーを取り付けた場合（図１４（ｂ））のセンサーの配置を示している。
パターンプレート１０５に複数個の造型センサーを取り付け、スクイズボード３００に造型センサーを取り付けない場合は、パターンプレート１０５のセンサーの配置は、図１２（ａ）のようになる、このときスクイズボード３００には、センサーは配置されない（図示せず）。
パターンプレート１０５に１個の造型センサーを取り付け、スクイズボード３００に造型センサーを取り付けない場合は、パターンプレート１０５のセンサーの配置は、図１３（ａ）のようになる、このときスクイズボード３００には、センサーは配置されない（図示せず）。
パターンプレート１０５に造型センサーを取り付けず、スクイズボード３００に複数個の造型センサーを取り付る場合は、スクイズボード３００のセンサーの配置は、図１３（ｂ）のようになる、このときパターンプレート１０５には、センサーは配置されない（図示せず）。
パターンプレート１０５に造型センサーを取り付けず、スクイズボード３００に１個の造型センサーを取り付る場合は、スクイズボード３００のセンサーの配置は、図１２（ｂ）のようになる、このときパターンプレート１０５には、センサーは配置されない（図示せず）。
上述したパターンプレート１０５とスクイズフット１１３、１１３‥またはスクイズボード３００への造型センサーの取り付けのバリエーションは、造型する鋳型の形状に基づいて、鋳型造型装置の制御の精度とコストの観点から考察されて、適宜選択することができる。

１０５、１０５Ａ パターンプレート
１１３ スクイズフット
２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃ 造型センサー
２Ａ 強度算出部
２Ｂ 制御装置
２Ｃ 表示装置
３００ スクイズボード
２０２〜２０７ 第１〜第６の制御部
１０８、１０８Ａ、２５２ レベリングフレーム
Ｓ 鋳型砂

Claims (14)

1. パターンプレートとスクイズフットとのいずれか一方又は双方の表面、又はパターンプレートとスクイズボードとのいずれか一方又は双方の表面に加わる鋳型砂の圧力を計測する造型センサーと、
   前記造型センサーの出力に基づいて鋳型造型装置の動作を制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とする鋳型造型装置。
2. 前記造型センサーの出力に基づいて鋳型強度を算出する強度算出部をさらに備え、該強度算出部の出力に基づいて鋳型造型装置の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の鋳型造型装置。
3. 前記造型センサーは、前記パターンプレートとスクイズフットとのいずれか一方又は双方の表面、又はパターンプレートとスクイズボードとのいずれか一方又は双方の表面に複数設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の鋳型造型装置。
4. 前記制御装置は、前記造型センサーの出力に基づいてスクイズ圧力を制御する第１の制御部を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の鋳型造型装置。
5. 前記制御装置は、前記造型センサーの出力に基づいてエアレーション圧力を制御する第２の制御部を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の鋳型造型装置。
6. 前記制御装置は、前記造型センサーの出力に基づいてエアレーション時間を制御する第３の制御部を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の鋳型造型装置。
7. 前記制御装置は、前記造型センサーの出力に基づいてスクイズフット又はスクイズボードのセット位置を制御する第４の制御部を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の鋳型造型装置。
8. 前記制御装置は、前記造型センサーの出力に基づいてレベリングフレームを制御する第５の制御部を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の鋳型造型装置。
9. 前記制御装置は、前記造型センサーの出力に基づいてスクイズフットを制御する第６の制御部を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の鋳型造型装置。
10. 前記造型センサーは、前記パターンプレートの製品部の形状に合わせて選択されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の鋳型造型装置。
11. 前記造型センサーの出力が必要な出力値に達していない場合に、必要な出力が得られない原因と対策を表示する表示装置を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の鋳型造型装置。
12. 前記造型センサーの出力が予め定められた値以上のばらつきを有する場合に、前記制御装置による鋳型造型装置の制御に代えて、エアレーションノズルのつまり、エアレーションフィルターのつまり、または、鋳型砂ホッパ内の砂の偏りについて警告表示をする表示装置を備えることを特徴とする請求項３から１１のいずれか１項に記載の鋳型造型装置。
13. パターンプレートとスクイズフットとのいずれか一方又は双方の表面、又はパターンプレートとスクイズボードとのいずれか一方又は双方の表面に加わる鋳型砂の圧力を計測し、
    前記計測の結果に基づいて鋳型造型装置の動作を制御する、
    ことを特徴とする鋳型造型装置の制御方法。
14. 前記圧力に基づいて鋳型強度を算出することをさらに含み、該鋳型強度に基づいて鋳型造型装置の動作を制御することを特徴とする請求項１３に記載の鋳型造型装置の制御方法。
    
    

Images