JPS60145245A - 鋳型造型装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋳型造型装置に関する。

最近の鋳型造型装置、特に量産鋳物用の造型装置に対し
ては、製品の寸法精度向上、生産性向上（造型速度の上
昇）、作業環境の改善（騒音対策）等の要求が厳しくな
ｐつつある。

従来の鋳型造型機の加圧機構を、第１図に示す。尚、図
中の各記号は、次の通シである。

０１・・・上部加圧シリンダー　０２・・・上部加圧ヘ
ッド０３・・・上部加圧セグメント　０４・・・模　型
０５・・・下部フレーム　０６・・・鋳　枠０７・・・
模型取付台　０８・・・ジョルト機構部０９・・・上部
フレーム　１０・・・鋳　物　砂１１・・・給排油孔　
１２・・・給排油孔第１図に示す造型機では、模型０４
を載置した模型取付台０７の上に鋳枠０６を置き、中へ
鋳物砂１０を投入した後、上部加圧シリンダー０１によ
シ上部加圧ヘッド０２を降下させ、上部加圧セグメント
０３によシ鋳物砂１０を加圧すると共に、付設のジョル
ト機構０８によシ、模型取付台０７．模型０４．鋳枠０
６及び鋳物１ｔｊＰ１Ｄを振動させて、鋳物砂１０を充
填する。

更に、上部加圧ヘッド０２中に付設するシリンダーによ
シ、上部加圧セグメント０５を降下させ、模型形状に応
じた充填を行なう。

このように、第１図に示す造型機では、鋳型の上部（模
型面の反対側）からのみ加圧する構造であシ、又、上部
加圧セグメントも分割数が少なく、個々のセグメントが
大きい。したがって、下記のような欠点があった。

（１）模型面及び見切面（Ｂ）（定盤面）の充填を密に
するため、加圧力の伝達ロス（砂粒同志の摩擦、枠壁面
との摩擦等に起因）を見越して、加圧力を大きくする。

このため、油圧装置の大型化、エネルギーの損失をもた
らす。

（２）枠壁面、見切面及び高部（ポケット）の充填不良
となる（第１図の枠壁面Ａ、見切面Ｂ。

高部Ｃを参照）。

（３）　充填を余多必要としない鋳型上部の充填が過剰
となる。このため、通気度不良による鋳造欠陥、鋳型解
枠時の砂の崩壊性が不良となる。

これらの欠点を防止するため、通常、ジョルト機構を付
設し、造型時に振動を与えてぃ゛る。

しかし、これによって、更に下記のような欠点が生じて
いる。

（１）　ジョルト機構付加による防振対策として、装置
基礎の大型化を余儀なくされる。

（２）ショルトによる枠位置決め用ピン・ブツシュの摩
耗が促進する。このため、製品寸法精度の低下をきたす
。

（３）　ジョルト時の騒音にょシ、作業環境の悪化をも
たらす。

上記の欠点を改善するため、本発明者等は、鋳型の下面
（模型面及び見切面）からも加圧する、第２図に示すよ
うな両面加圧造型法及び装置を先に出願した（ｆＰ願昭
第５３−９７０１２号、同５３−９７０．１５号、同５
３−１３０８６０号明細書を参照。これによって、枠壁
面。

見切面（含模型面）−の充填は改善され、振動騒音は非
常に少なくなった。第２図に於ける、各記号は次の通シ
である。

〇１・・・上部加圧シリンター　０２・・・上部加圧ヘ
ッド０３・・・上部加圧セグメント　０４・・・模　型
０５・・・下部フレーム　０６・・・鋳　枠０７・・・
模型取付台　０９・・・上部フレーム１０・・・鋳　物
　砂　１１・・・給排油孔１２・・・給排油孔　１３・
・・上部増し枠１４・・・下部増し枠　１５・・・鋳枠
及ヒ増し枠固定装置 １６・・・下ｍ加圧ヘッド　１７・・・下部加圧シリン
ダー第２図に示す両面加圧造型装置では、模型口４を載
置した模型取付台０７を、下部加圧ヘッド１６に設置す
る。この模型取付台０７と、下部加圧ヘッド１６は、下
部増し枠１４の内部に下部加圧シリンダー１７によって
押し込まれるようになっている０次に、下部フレーム０
５の上に下部増し枠１４．鋳枠０６．上部増し枠１３の
願に設置し、内部に鋳物砂１ｏを投入する。

鋳型は、鋳物砂１０を圧縮（機械的につき固めて体積を
小さくする）して、強度を発生させて造型する。従って
、上部増し枠１３は、上部から加圧する場合に、鋳物砂
１ｏの圧縮分だけ余分に鋳物砂を必要とし、そのための
スペースである。また、下部増し枠１４は、同様に下部
からの圧縮に必要な余分の鋳物砂１ｏを投入するスペー
スである。

鋳物砂１０の加圧充填は、先ず、上部加圧シリンダー０
１を降下させて、上部加圧セグメント０３で鋳物砂１０
を少し加圧する０これと同時−又は少し遅れて、下部加
圧シリンダー１７によって、下部加圧ヘッド１６．模型
取付台ｏ７及び模型０４を押し上げ、鋳物砂１ｏを加圧
する。続いて、上部加圧ヘッドｏ２内に配設したシリン
ダーによル、上部加圧セグメントｏ３を降下させ、鋳物
砂１０を加圧し、造型を完了する。この場合、上下増し
枠１３．１４と鋳枠ｏ６は、固定装置１５によって固定
されている。

しかしながら、上記両面加圧造型装置でも、高部（ポケ
ット）の充填は必ずしも充分には行なわれないことがあ
る。

更に、第１図に示すように、上部加圧セグメントは、模
型の形状に応じて加圧深さが変るよウマルチヘッドタイ
プになったものが多いが、これも下記のような欠点があ
る。

（１）　セグメントの油圧系は、通常２〜３のブロック
に分割されているだけで、個々のセグメントの動き（加
圧力９時間、降下量）が完全に自由ではない。

（２）第３図に示すように、従来の上部からの加圧では
、その加圧パターンが、−斉加圧→部分加圧であるため
、−斉加圧で生じた砂の充填部分の剪断力分（’ｎ　）
だけ、部分加圧の有効加圧力が小さくなる。このため、
模型形状に応じた加圧が不充分となる。

（３）　また、第４図に示すように、従来の上部加圧セ
グメント０３は形状が大きいため、凹凸の大きな模型０
４で造型する場合、模型の高い部分（Ｐ）で加圧力を支
え（カツギ現象）。

低い高部（Ｑ）は、加圧力が伝わらず、充填が不充分と
なる。

本発明は、上記従来の鋳型造型機構の欠点を解消し、鋳
物砂の充填が均一な鋳型の造型装置を提供するものであ
る。

すなわち、本発明は、上部加圧ヘッド、複数個の上部加
圧セグメント、および下部加圧ヘッドが、加圧力、加圧
順序、上昇・下降量に関して予め決められたプログラム
によって作動するように自動制御を組込んだ鋳型造型装
置において、前記上部加圧ヘッドが前記上部加圧セグメ
ント各々の内部に挿入された先端にピストンを具備する
固定ロッドを有し、かつ前記上部加圧セグメントの各々
が可動シリンダーとしての役割をもなすように構成され
た鋳型造型装置に関する。

第５図は、本発明の鋳型造型装置の構造を示す図である
。図中の各記号は、次の通シである。

０１・・・上部加圧シリンダー　ｏ２・・・上部加圧ヘ
ッド０３・・・上部力１圧セグメント　０４・・・模　
型０５・・・下部フレーム　０６・・・鋳　枠０７・・
・模型取付台　０９・・・上部フレーム１０・・・鋳　
物　砂　１１・・・給排油孔１３・・・上部増し枠　１
４・・・下部増し枠１５・・・鋳枠及び増し枠固定装置 １６・・・下部加圧ヘッド　１７・・・下部加圧シリン
ダー第６図は、上部加圧セグメント部分の構造例を示す
図である。第６図（イ）は油圧シリンダーによシ、第６
図（ロ）はモーターによシ昇降させる例である。図中の
各記号は、次の通シである。

０２・・・上部加圧ヘッド　０５・・・上部加圧セグメ
ント１８・・・ロ　ツ　ド　１９・・・ピ　ス　ト　ン
２０・・・シリンダー　２１・・・給排油孔２２・・・
ロッド（ネジ付）２３・・・スラスト軸受２４　・・・
ネ　ジ　２５　・・・モ　−　タ　−第７図は、上部加
圧セグメントの断面形状の例を示す図である。第７図（
イ）はセグメント同志が摺動する例、第７図（ロ）はフ
ィン又はキーによって摺動する例である。図中の各記号
は、次の通りである。

０３・・・上部加圧セグメント １８又は２２・・・ロッド（ピストン又はネジ付）２６
・・・フィン又はキー 第１０図は、油圧系及び制御系の系統図を示す。図中の
各記号は、次の通シである。

０２・・・上部加圧ヘッド　ｏ３・・・上部加圧セグメ
ント０４・・・模　型　ｏ５・・−下部フレーム０６・
・・鋳　枠　ｏ７・・・模型取付台１６・・・下部加圧
ヘッド　１７・・・下部加圧シリンダー１８Φ・・ロ　
ッ　ト１９・ｅ・ピ　ス　ト　ン２０・・・シリンター
３０・・・油圧ポンプ３１、３１’・・・方向切換弁 ３２、３２’・・・油圧調整弁 ３３・・・正圧調整弁　３４・・・逆　止　弁３５・・
・絞シ弁（逆止弁封）３６・・・圧力スイッチ３７・・
・リ　リ　−フ弁　３８・・・油　タ　ン　り３９・・
・圧力検出器　４ｏ・・・電　磁　弁４１・・・制御プ
ログラム 本発明による造型装置の作動を第５図乃至第１０図に従
って説明する。

（１）模型０４を載置した模型取付台０７を下部加圧ヘ
ッド１６の上面へ取シ付け、下部加圧シリンダー１７を
作動させて、模型取付台０７の上面が、下部フレーム０
５の上面と略同−になるよう調節する。

（２）次に、下部増し枠１４．鋳枠０６．上部増し枠１
３の順に、下部フレーム０５の上面に配置する。この場
合、模型取付台０７が下部増し枠１４内にスムーズに入
るようにする。

ス、下部増し枠１４は、第８図に示すように、模型取付
台０７が下部フレーム０５内の任意の位置に入シ込める
機構にした場合は、不必賛でｌ）、上部増し枠１３も本
装置の必須簀件ではない。

（３）　次に、砂投入装置（図示省略）よシ、鋳枠０６
（上・下増し枠１３Ｔ　”　）　＋模型取付台０７で形
成される空間に鋳物砂を投入する。

（４）砂投入装置が退いた後、上部加圧シリンダー０１
を作動させて、上部加圧セグメント０５の先端が鋳物砂
１０の上面に接するまで、上部加圧ヘッド０２を降下さ
せ、同時に、固定装置１５で、鋳枠０６及び上・下増し
枠１３゜１４を固定する。なお、模型固定装置１５の作
動は、上部加圧セグメント０３の作動よシ前に行なわれ
ても良い。

（５）　次に、鋳物砂１０を加圧して造型するが、これ
は予め定められたプログラムに従って行なわれる。先ず
、上部加圧ヘッド０２に内蔵したシリンダーによって上
部加圧セグメント０３を降下させ、砂厚の大きい部分か
ら、わずかな時間差をもって油圧系内の電磁弁４０が開
き、鋳物砂１０を加圧する。この時、当該セグメントシ
リンダー２０の油圧系にある方向切換弁３１は、「伸」
のコイルを励磁し、又、油圧調整弁３２は、所定の圧力
に調整されている。

（６）上部加圧セグメント０３が降下してシリンダー２
０内の油圧が立つと、特定の上部セグメントの油圧系内
の圧力を圧力検知器３９で検知する。油圧を検知する上
部セグメントの位置は、模型の形状、造型ステップ等に
よって異なシ、特定することはできない。すなわち、鋳
型の周辺に配置されたセグメントの場合、最後に作動を
開始したセグメントの場合等製造される鋳型の性質によ
って異なる。かくして、所定の圧力になった時、下部加
圧シリイ、ダー１７が作動し、下部加圧ヘッド１６が上
昇して、第９図に示すように、模型０４を載置した模型
取付台０７の上面が、下部増し枠１４の上面と略同−（
鋳枠０６内に入シ込むのは不可）になるまで（下部増し
枠１４がない場合は、下部フレーム０５の上面と略同−
となるまで）、鋳物砂１０を下部から加圧する。この時
、上部加圧セグメント０３は調整された圧力まで引続い
て加圧する。なお、模型取付台０７の上面が鋳枠０６内
に入シ込むのを不可としたのは、造型された鋳型を用い
て鋳造する場合、第１１図（イ）に示すように、溶鋼が
ｂ部から漏れるからである◇また、模型取付台０７の上
面が鋳枠０６の下面（すなわち下部増し枠１４の上面）
に達しない場合は、第１１図（ロ）に示すよう−に、ａ
部が上型の重量で変形し、また溶鋼を注入した場合、ａ
部から漏れることがある０ （７）上部加圧セグメントシリンダー２０内の圧力及び
下部加圧シリンダー１７内の圧力（又は、模型取付台０
７の位置）が所定の圧力に達すると、圧力調整弁３３は
その経路を閉じ、その結果、油の流れが停止され、油圧
ポンプ３０の吐出側の圧力が、リリーフ弁３７の設定値
と同一となシ、これを圧力スイッチ３６によって検出し
、加圧動作が完了したものとして方向切換弁３１．３１
’　の「縮」側を励磁して、全てのシリンダーを縮めて
、模型０４を抜型し、造型が終了する。

本発明の装置では、原則として個々のシリンダー２０は
、別の油圧経路を設ける。但し、鋳枠の周辺部を加圧す
るシリンダーについては、共用経路とすることもできる
０また、第６図（ロ）に示すように、モータ２５を使用
する場合は、全て（上部セグメント０３）スイッチの０
Ｎ−ＯＦＦで作動させ、油圧検出の代りに上部セグメン
ト０３の降下位置を検出してプログラムによ多制御する
。したがって、第１０図に於ける上部セグメント用の油
圧系は全て廃止され、スイッチと位置検出用の電気系の
みとなる。位置の検出法としては、以上の他に種々公知
の方法があシ、これを利用することもできる。

このように、従来装置の上部加圧セグメント０３け、上
部加圧ヘッド０２にシリンダ゛−を固定し、ロッドの先
端にセグメントを取付け、ロッドの昇降によって鋳物砂
を加圧する機構になっているが、シリンダーの取付、配
管等のために７］＼さくすることができなかったものが
、本発明では、ロッド１８を固定して、シリンダ゛−２
０を隣接シリンダー間で摺動するようにし、シリンダー
２０の先端をセグメント０３として鋳物砂を加圧するこ
とができる（第６図参照）０まだ、上部加圧セグメント
０５の断面形状は多角形とし、相互に摺動させる。更に
は、フィン又はキー２６を用いて摺動させることも可能
である（第７図参照）０ 以下に、本発明の鋳型造型装置による効果を説明する。

（１）上下両面から充填の必要な部分を直接加圧するた
め、摩擦による加圧ロスが少なくなシ、必要力ロ圧力が
小さくできる。又、ジョルト機構も不要となシ、これに
付随する欠点も解消する。これによ勺、装置の小型化、
騒音減少が計れる。

（２）上部加圧セグメントが、隣接同志で摺動してお互
に支え合うため、断面積が小さくでき、そのため模型の
高部（ポケット）の充填が十分性なわれ、模型形状に忠
実に充填が行なわれる。これによシ、鋳型の充填が均一
、製品の寸法精度向上、製品の軽量化を達成することが
できる。

（３）鋳物砂厚の大きい部分及び高部（ポケット）を他
の部分に先行して加圧するため、当該部分の充填が均一
に行なわれ、又、時間差を付して先行加圧するため、鋳
物砂の剪断力による加圧力のロスがなくなる。これによ
シ、鋳型の均一充填、製品の寸法精度向上、製品の軽量
化を行なうことができる。

（４）上下両面加圧は、上下からの加圧タイミングが重
要で６ｐ、プログラム制御により自動的に均一な品質の
鋳型ができる。

、４、図面の簡単な説明 第１図は、従来の鋳型造型機の加圧機構を示し、第２図
は、従来の両面加圧造型装置の構造を示す。第３図及び
第４図は、従来装置の加圧パターンを示す説明図である
０第５図は、本発明の鋳型造型装置の構造を示し、第６
図は、本発明の上部加圧セグメント部分の構造の１例を
示し、第７図は、本発明の上部加圧セグメントの断面形
状の１例を示す。第８図は、本発明装置の他の実施態様
例を示す図である０第９図は本発明における下部加圧シ
リンダーが作動した場合の状態を示す図であるＯ第１０
図は、本発明に用いる油圧系及び制御系の系統図を示す
。

第１１図は、好ましくない態様で造型された鋳型を用い
て鋳造する場合の不都合を説明するための図である。

復代理人　内　１）　明 後代理人　萩　原　亮　− 第４図 ６３９ 第 （イ） ６図 （ロ） 第 （イ〕 ３ ７図 （ロ） ％ 口 ■ 鍜 第１ １図 （イ）　）容鋼 〜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）上部加圧ヘッド、複数個の上部加圧セグメント、
   および下部加圧ヘッドが、加圧力、加圧順序、上昇・下
   降量に関して予め決められたプログラムによって作動す
   るように自動制御を組込んだ鋳型−型装置において、前
   記上部加圧ヘッドが前記上部加圧セグメント各々の内部
   に挿入された先端にピストンを具備する固定ロッドを有
   し、かつ前記上部加圧セグメントの各々が可動シリンダ
   ーとしての役割をもなすように構成された鋳型造型装置
   。
2. （２）上部加圧セグメントが隣接する他の上部加圧セグ
   メントと摺動するように構成された特許請求の範囲（１
   ）記載の装置０
3. （３）上部加圧セグメントが多角形の断面形状を有する
   特許請求の範囲（１）又は（２）記載の装置０
4. （４）上部加圧セグメントがフィン又はキーによって摺
   動するようにした特許請求の範囲（１）、（２）又は（
   ３）記載の装置。