(57)【要約】【課題】内部空洞に充填される鋳物砂の挙動を観察することが可能な鋳物砂の充填挙動の可視化装置を提供する。【解決手段】内部が空洞であって、鋳物砂７の中に埋められる外箱２と、外箱２内に配置されて、一端が外箱２の外部に連通する中空の筒状部材３と、外箱２内に配置されて、筒状部材３の外部から筒状部材３を撮影するカメラ４と、鋳物砂７に振動を付加する振動テーブル５と、を有する。筒状部材３の長手方向は、水平方向に平行であるか、水平方向に対して所定角度傾いており、筒状部材３の少なくともカメラ４に対向する面を含む部材が、透明な材料からなり、カメラ４は、筒状部材３の内部を内部空洞として撮影する。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡模型の表面に塗型剤を塗布してなる鋳型を鋳物砂の中に埋めた後に、前記鋳型内に金属の溶湯を注ぎ込み、前記発泡模型を消失させて前記溶湯と置換することで、内部空洞を有する鋳物を鋳造する消失模型鋳造法において、前記内部空洞に充填される前記鋳物砂の挙動を可視化する鋳物砂の充填挙動の可視化装置であって、
内部が空洞であって、前記鋳物砂の中に埋められる外箱と、
前記外箱内に配置されて、一端が前記外箱の外部に連通する中空の筒状部材と、
前記外箱内に配置されて、前記筒状部材の外部から前記筒状部材を撮影する撮影装置と、
前記鋳物砂に振動を付加する振動付加装置と、
を有し、
前記筒状部材の長手方向は、水平方向に平行であるか、前記水平方向に対して所定角度傾いており、
前記筒状部材の少なくとも前記撮影装置に対向する面を含む部材が、透明な材料からなり、
前記撮影装置は、前記筒状部材の内部を前記内部空洞として撮影することを特徴とする鋳物砂の充填挙動の可視化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消失模型鋳造法において、内部空洞に充填される鋳物砂の挙動を可視化する鋳物砂の充填挙動の可視化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
消失模型鋳造法は、発泡模型の表面に塗型剤を塗布してなる鋳型を鋳物砂の中に埋めた後に、鋳型内に金属の溶湯を注ぎ込み、発泡模型を消失させて溶湯と置換することで、鋳物を鋳造する方法である。
【０００３】
消失模型鋳造法では、鋳枠内の鋳物砂に振動を付加することにより、鋳物砂中に設置された鋳型の内部空洞に鋳物砂を充填する。そのため、振動により流動する鋳物砂の挙動が重要となる。
【０００４】
そこで、特許文献１〜３には、粉体を包含した装置の一部を透明材料として、内部の粉体の挙動を直接観察する手法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献４には、水中カメラを構成する正面カメラ部の正面撮影窓部を覆って透明な中空ケースを取り付け、中空ケースの内部を透明液体で充填した状態にして、中空ケースの先端面を水中の対象物に接触または近接させて、水中カメラにより撮影した画像をモニタに表示することが開示されている。
【０００６】
また、特許文献５には、排水管の本管内を検査する管内検査装置であって、本管内の流体と撮像装置を隔離する、透明部材からなる隔離部材を備えたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１２２８３１号公報
【特許文献２】特開２００５−２４１７７９号公報
【特許文献３】特開２０１３−１９９４９７号公報
【特許文献４】特開２０１２−１７２４７２号公報
【特許文献５】特開２０１７−５４０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜３では、粉体の外観しか観察することはできず、粉体層内部の様子を直接観察することはできない。そのため、これらの技術を用いても、鋳物砂が内部空洞に充填される様子を観察することはできない。
【０００９】
また、特許文献４，５の手法は、流体内部の様子を観察するものであって、これらの技術を消失模型鋳造法のような鋳造分野に転用した事例は見当たらない。
【００１０】
本発明の目的は、内部空洞に充填される鋳物砂の挙動を観察することが可能な鋳物砂の充填挙動の可視化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、発泡模型の表面に塗型剤を塗布してなる鋳型を鋳物砂の中に埋めた後に、前記鋳型内に金属の溶湯を注ぎ込み、前記発泡模型を消失させて前記溶湯と置換することで、内部空洞を有する鋳物を鋳造する消失模型鋳造法において、前記内部空洞に充填される前記鋳物砂の挙動を可視化する鋳物砂の充填挙動の可視化装置であって、内部が空洞であって、前記鋳物砂の中に埋められる外箱と、前記外箱内に配置されて、一端が前記外箱の外部に連通する中空の筒状部材と、前記外箱内に配置されて、前記筒状部材の外部から前記筒状部材を撮影する撮影装置と、前記鋳物砂に振動を付加する振動付加装置と、を有し、前記筒状部材の長手方向は、水平方向に平行であるか、前記水平方向に対して所定角度傾いており、前記筒状部材の少なくとも前記撮影装置に対向する面を含む部材が、透明な材料からなり、前記撮影装置は、前記筒状部材の内部を前記内部空洞として撮影することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、筒状部材の内部が、鋳物砂が充填される内部空洞である。外箱を鋳物砂の中に埋め、鋳物砂に振動を付加すると、筒状部材の内部に鋳物砂が流れ込み、筒状部材の内部が鋳物砂で充填されていく。その様子を撮影装置で撮影することで、内部空洞に充填される鋳物砂の挙動を観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】可視化装置の上面図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＡ−Ａ断面図である。
【図１Ｃ】図１ＡのＢ−Ｂ断面図である。
【図２Ａ】外箱を加振する様子を示す側面断面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＣ−Ｃ断面図である。
【図３】カメラが撮影した画像を示す図である。
【図４Ａ】変形例における可視化装置の上面図である。
【図４Ｂ】図４ＡのＤ−Ｄ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
（消失模型鋳造法）
本発明の実施形態による鋳物砂の充填挙動の可視化装置（可視化装置）は、消失模型鋳造法において、内部空洞に充填される鋳物砂の挙動を可視化するものである。
【００１６】
本実施形態において、消失模型鋳造法は、発泡模型の表面に塗型剤を塗布してなる鋳型を鋳物砂（乾燥砂）の中に埋めた後に、鋳型内に金属の溶湯を注ぎ込み、発泡模型を消失させて溶湯と置換することで、内部空洞を備えた金属の鋳物を鋳造する方法である。
【００１７】
消失模型鋳造法は、金属を溶解して溶湯とする溶解工程と、発泡模型を成形する成形工程と、発泡模型の表面に塗型剤を塗布して鋳型とする塗布工程と、を有している。さらに、消失模型鋳造方法は、鋳型を鋳物砂の中に埋めて鋳型の隅々にまで鋳物砂を充填する造型工程と、鋳型内に金属の溶湯（溶融金属）を注ぎ込むことで、発泡模型を溶かして溶湯と置換する鋳込工程と、鋳型内に注ぎ込んだ溶湯を冷却して鋳物にする冷却工程と、鋳物と鋳物砂とを分離する分離工程と、を有している。
【００１８】
溶湯にする金属としては、ねずみ鋳鉄（ＪＩＳ−ＦＣ２５０）や球状黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ−ＦＣＤ４５０）などを用いることができる。また、発泡模型としては、発泡スチロールなどの発泡樹脂を用いることができる。また、塗型剤としては、シリカ系骨材の塗型剤などを用いることができる。また、鋳物砂としては、ＳｉＯ2を主成分とする「けい砂」や、ジルコン砂、クロマイト砂、合成セラミック砂などを用いることができる。なお、鋳物砂に粘結剤や硬化剤を添加してもよい。
【００１９】
（可視化装置）
可視化装置１は、上面図である図１Ａ、図１ＡのＡ−Ａ断面図である図１Ｂ、および、図１ＡのＢ−Ｂ断面図である図１Ｃに示すように、外箱２と、筒状部材３と、カメラ（撮影装置）４と、を有している。
【００２０】
外箱２は、内部が空洞である。後述するように、外箱２は、鋳物砂の中に埋められる。筒状部材３は、中空であって、外箱２内に配置されている。筒状部材３は、アクリル等の透明の材料からなり、一端が外箱２の外部に連通し、他端が外箱２内で閉口している。筒状部材３の長手方向は、水平方向に平行であるか、水平方向に対して所定角度傾いている。ここで、所定角度とは、鋳物砂が自重だけで自然に筒状部材３の内部に充填されない角度である。この筒状部材３の内部が、鋳物の内部空洞に相当する。
【００２１】
カメラ４は、外箱２内に配置されて、筒状部材３の外部から筒状部材３を撮影する。本実施形態において、カメラ４は、有線のＵＳＢカメラであり、一端部がカメラ４に接続されたケーブルの他端部は、外箱２の底面に形成された穴２ａから外箱２の外部に引き出されている。なお、カメラ４は、バッテリ駆動式のものであってもよい。
【００２２】
また、外箱２を加振する様子を示す側面断面図である図２Ａ、および、図２ＡのＣ−Ｃ断面図である図２Ｂに示すように、可視化装置１は、振動テーブル（振動付加装置）５を有している。振動テーブル５の上には、鋳枠６が載置され、鋳枠６内の鋳物砂７の層の中には、外箱２が埋められている。
【００２３】
ここで、カメラ４が駆動された後に、鋳物砂７の層の中に外箱２が埋められる。よって、外箱２が埋められ、筒状部材３の内部に自重で進入していく鋳物砂７の様子が、カメラ４で撮影される。
【００２４】
振動テーブル５は、鋳枠６を振動させることで、鋳枠６内の鋳物砂７に振動を付加する。これにより、鋳物砂７の層が流動し、筒状部材３の内部に鋳物砂７が充填されていく。この様子が、カメラ４により撮影される。カメラ４が撮影した画像を図３に示す。カメラ４が撮影した画像や映像を確認することで、内部空洞としての筒状部材３の内部に充填される鋳物砂７の挙動を観察することができる。
【００２５】
（変形例）
上記の可視化装置１では、筒状部材３は、アクリル等の透明の材料からなっている。このため、筒状部材３に対して、カメラ４が筒状部材３を撮像可能なようにその筒状部材３に向く位置に配されていれば、筒状部材３の内部を、内部空洞を有する鋳物のその内部空洞として、カメラ４が任意の位置から撮影することが可能である。しかしながら、本発明に係る鋳物砂の充填挙動の可視化装置およびその筒状部材は、上記の可視化装置１および筒状部材３に限定されるものではなく、筒状部材の少なくとも撮影装置に対向する面を含む部材が透明な材料で構成されておればよい。
【００２６】
例えば、本変形例における可視化装置１０の上面図である図４Ａ、および、図４ＡのＤ−Ｄ断面図である図４Ｂに示すように、可視化装置１０は、筒状部材８の断面が図４Ｂに示されるとおり略矩形であり、撮影装置であるカメラ４に対向する面を含む部材８ａがアクリル等の透明の材料からなり、他の部材８ｂが不透明の材料で構成されている点で、上記の可視化装置１および筒状部材３と相違する。このような可視化装置１０でも、十分に、内部空洞に充填される鋳物砂７の挙動を観察することができる。
【００２７】
（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係る可視化装置１によると、筒状部材３，８の内部が、鋳物砂７が充填される内部空洞である。外箱２を鋳物砂７の中に埋め、鋳物砂７に振動を付加すると、筒状部材３，８の内部に鋳物砂７が流れ込み、筒状部材３，８の内部が鋳物砂７で充填されていく。その様子をカメラ４で撮影することで、内部空洞に充填される鋳物砂７の挙動を観察することができる。
【００２８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２９】
１，１０  可視化装置
２  外箱
３，８  筒状部材
４  カメラ（撮影装置）
５  振動テーブル（振動付加装置）
６  鋳枠
７  鋳物砂
【図１Ａ】
2020015069.tif 000003
【図１Ｂ】
2020015069.tif 000004
【図１Ｃ】
2020015069.tif 000005
【図２Ａ】
2020015069.tif 000006
【図２Ｂ】
2020015069.tif 000007
【図３】
2020015069.tif 000008
【図４Ａ】
2020015069.tif 000009
【図４Ｂ】
2020015069.tif 000010