(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気を用いて鋳物砂を模型板上に打ち付け高密度状態に堆積させて鋳型を造型する方法であって、
模型板上の鋳枠の真上に、
この鋳枠内に所定の鋳型を造型するのに必要な量にほぼ等しい量の鋳物砂を、前記鋳枠に対して所要の高さをおきかつ箱体内に装入して支持し、続いて、
前記鋳物砂上面を圧力0.2〜1.0ＭＰａの圧縮空気により加圧して、
水平面内で並べられて前記箱体に垂設された直径６０〜１５０ｍｍで、長さ0.5〜1.5ｍである複数本の円筒体の内部を前記鋳物砂を順次圧縮空気と一緒に通過させながら下降させるとことにより、
前記鋳物砂を２０ｍ／ｓ以上の速度に加速させた後前記模型板上に打ち付けて、
前記模型板上に前記鋳物砂を高密度状態に堆積させることを特徴とする鋳型造型方法。
【請求項２】
圧縮空気を用いて鋳物砂を模型板上に打ち付け高密度状態に堆積させて鋳型を造型する装置であって、
模型板上の鋳枠の真上にこの鋳枠に対して所要の高さをおいて配設され、前記鋳枠内に所定の鋳型を造型するのに必要な量にほぼ等しい量の鋳物砂を、収納し、かつ、鋳物砂排出用の複数個の貫通孔を底部に有する鋳物砂収納手段と、
この鋳物砂収納手段内の鋳物砂の上面に圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、
前記鋳物砂収納手段の底部に装着され、前記複数個の貫通孔をそれぞれ開閉しかつ貫通孔の真上に位置する鋳物砂のほぼ全体の自重による力だけでは開放しない複数個の開閉手段と、
前記鋳物砂収納手段の下面における前記複数個の開閉手段の真下位置に前記貫通孔に連通可能にしてそれぞれ垂設され、圧縮空気により前記貫通孔から押し出された鋳物砂に対して圧縮空気による鋳物砂の下降速度増加効果を効率良く達成させる直径６０〜１５０ｍｍで長さ0.5〜1.5ｍの複数本の円筒体と、
を備えたことを特徴とする鋳型造型装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮空気を用いて鋳物砂を模型板上に打ち付け高密度状態に堆積させて鋳型を造型する方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧縮空気を用いて鋳物砂を鋳枠内等に充填するようにした鋳型造型方法の代表例として、特公昭４４−１９５２２号で開示されるようなもの、および、特公平１−２９６１５号で開示されるようなもの、を挙げることができる。前者は、鋳枠の開口面積とほぼ同じ広さの断面積を有する筒体をスライドゲートを介して上下に仕切り、ゲートを閉じた状態でこの筒体の上部に鋳物砂を詰めた後、鋳物砂の上面に圧縮空気を吹込むとともにスライドゲートを開いて、筒体上部の鋳物砂の塊を筒体内で加速して発射し、その速度エネルギーで鋳物砂を鋳枠内に瞬時に詰めるようにしたものである。
【０００３】
また、後者は、型枠と模型板とスクイズプレートの三者で画成した空間内に鋳物砂を圧縮空気で吹込んだ後、スクイズプレートを模型板側へ移動させて鋳物砂をスクイズし固化させるようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】
しかし、前者の鋳型造型方法では、塊状の鋳物砂は、模型板に衝突しても模型板の形状に馴染まない上に特に鋳枠のコーナー部に十分に充填されず、この結果、鋳物砂を模型板の表面に対して均一な密度に充填することができず、造型された鋳型には、硬度或いは強度のばらつきが生じるなどの問題があった。また、後者の鋳型造型方法では、鋳物砂を前記空間に対して所要の鋳型硬度が得られるように高密度状態に充填することができず、この結果、鋳物砂を均一して所要の鋳型硬度に固化させるためには、スクイズ工程が不可欠であるなどの問題があった。
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、スクイズ工程を行うことなく、鋳物砂を模型板上に均一にして高密度状態に堆積させて所定の鋳型を造型することができる鋳型造型方法およびその装置を提供することにある。
【 ０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために請求項１における鋳型造型方法は、圧縮空気を用いて鋳物砂を模型板上に打ち付け高密度状態に堆積させて鋳型を造型する方法であって、
模型板上の鋳枠の真上に、この鋳枠内に所定の鋳型を造型するのに必要な量にほぼ等しい量の鋳物砂を、前記鋳枠に対して所要の高さをおきかつ箱体内に装入して支持し、続いて、前記鋳物砂上面を圧力0.2〜1.0ＭＰａの圧縮空気により加圧して、水平面内で並べられて前記箱体に垂設され、直径６０〜１５０ｍｍで、長さ0.5〜1.5ｍである複数本の円筒体の内部を前記鋳物砂を順次圧縮空気と一緒に通過させながら下降させるとことにより、前記鋳物砂を２０ｍ／ｓ以上の速度に加速させた後前記模型板上に打ち付けて、前記模型板上に前記鋳物砂を高密度状態に堆積させることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２における鋳型造型装置は、圧縮空気を用いて鋳物砂を模型板上に打ち付け高密度状態に堆積させて鋳型を造型する装置であって、模型板上の鋳枠の真上にこの鋳枠に対して所要の高さをおいて配設され、前記鋳枠内に所定の鋳型を造型するのに必要な量にほぼ等しい量の鋳物砂を、収納し、かつ、鋳物砂排出用の複数個の貫通孔を底部に有する鋳物砂収納手段と、この鋳物砂収納手段内の鋳物砂の上面に圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、前記鋳物砂収納手段の底部に装着され、前記複数個の貫通孔をそれぞれ開閉しかつ貫通孔の真上に位置する鋳物砂のほぼ全体の自重による力だけでは開放しない複数個の開閉手段と、
前記鋳物砂収納手段の下面における前記複数個の開閉手段の真下位置に前記貫通孔に連通可能にしてそれぞれ垂設され、圧縮空気により前記貫通孔から押し出された鋳物砂に対して圧縮空気による鋳物砂の下降速度増加効果を効率良く達成させる直径６０〜１５０ｍｍで長さ0.5〜1.5ｍの複数本の円筒体と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】
請求項１の発明においては、所定位置に支持された鋳物砂の上面に圧縮空気を供給すると、鋳物砂は、複数本の筒体により水平面内で所要の数に分割された状態の下に、大きな塊になることなく順次圧縮空気中に混入されながら筒体内を所要距離下降される。その結果、鋳物砂は、所要の速度に加速された後、模型板上に打ち付けられるとともに堆積されて、模型板表面に対してほぼ均一の密度にかつ上下方向に対してもほぼ均一の密度に堆積させられることとなる。
【０００９】
ここで、鋳物砂とは、生砂、自硬性砂等をいう。そして、生砂の場合には、造型された鋳型は所要の硬さ或いは強度を有する。
【００１０】
なお、本発明は、発明者が、鋳型造型装置を具体化したときの設置のための空間や、省エネルギ化を考慮して、解れた状態の鋳物砂を１本の筒体内に収納した後、その鋳物砂を、その筒体内で圧力０．２〜１．０ＭＰａの圧縮空気により押し下げ、続いて、直径６０〜１５０ｍｍ、長さ１ｍの１本の円筒体内を所定距離落下させて加速して、模型板上に打ち付けて堆積させる実験を、いろいろ条件を変えて行い、さらに、前記筒体および前記円筒体の本数を鋳枠の開口面積に対応させて増やし、これにより、所定の鋳枠内に鋳型を造型するようにした。この結果、鋳物砂をスクイズすることなく、所要の硬度或いは強度を有する鋳型を確実に造型することができることを見つけ出した。
【００１１】
そして、筒体の横断面の全面積が鋳枠の開口面積の１０〜５０％より狭いと、鋳物砂を所要の強度に堆積させることができず、またそれより広いと、エネルギを無駄に消費することになった。
【００１２】
また、鋳物砂が模型板の表面に衝突する直前の当該鋳物砂の速度は、２０ｍ／ｓ以上である必要があり、これより遅いと、所要の鋳型硬度を得ることができなかった。
【００１３】
また、鋳物砂に供給する圧縮空気の圧力は、０．２〜１．０ＭＰａであることが望ましく、０．２〜１．０ＭＰａより低いと、所要の鋳型硬度を得ることができず、またそれより高いと、エネルギを無駄に消費することになった。
【００１４】
また、模型板にベントホールを設けると、鋳物砂の堆積性をより高めることができた。
【００１５】
請求項７の発明においては、鋳物砂収納手段内の鋳物砂の上面に、圧縮空気供給手段により圧縮空気を供給すると、鋳物砂収納手段内の鋳物砂は、複数個の開閉手段をそれぞれ押し開き、続いて、大きな塊になることなく順次圧縮空気中に混入されながら筒体内を所要距離下降される。その結果、鋳物砂は、所要の速度に加速された後、模型板上に打ち付けられるとともに堆積されて、模型板表面に対してほぼ均一の密度にかつ上下方向に対してもほぼ均一の密度に堆積させられることとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例について図面に基づき詳細に説明する。一部断面した正面図である図１に示すように、本発明の鋳型造型装置は、鋳枠Ｆ内に所定の鋳型を造型するのに必要な量にほぼ等しい量の鋳物砂を収納する鋳物砂収納手段１と、この鋳物砂収納手段１内の鋳物砂の上面に圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段２と、前記鋳物砂収納手段１の底部に装着され、後述の複数個の貫通孔１０・１０をそれぞれ開閉しかつ貫通孔１０の真上に位置する鋳物砂のほぼ全体の自重による力だけでは開放しない複数個の開閉手段３・３と、前記鋳物砂収納手段１の下面における前記複数個の開閉手段３・３の真下位置に前記貫通孔１０に連通可能にしてそれぞれ垂設され、圧縮空気により前記貫通孔１０から押し出された鋳物砂に対して圧縮空気による鋳物砂の下降速度増加効果を効率良く達成させる所要長さの複数本の筒体４・４と、で構成してある。
【００１７】
そして、前記鋳物砂収納手段１は、図１に示すように、門型フレーム５の天井部に、ここから垂設された４本の特殊ボルト６・６および枠状の保持部材７を介して装着してあって、上下方向へ伸びる箱部材８と、図２に示すように箱部材８の空間を水平面内で碁盤の目状に仕切る横断面が格子状の仕切り部材９と、仕切り部材９で仕切られた区画内に前記貫通孔１０・１０を設けた底板１１と、で構成してある（図３参照）。そして、箱部材６と仕切り部材７とで画成する複数個の空間１２・１２の各横断面積は、鋳物砂の投入が容易なように、前記筒体４のそれより広く構成してある。また、前記各空間１２の下部の横断面積は、前記筒体４の横断面積に対応した広さに対応すべく下絞り状に構成してあり、しかも、この下部には、鋳物砂の流れを円滑にするための圧縮空気を噴出する複数のノズル（図示せず）が設けてある。
【００１８】
また、図１に示すように、前記箱部材８および仕切り部材９の上方には、箱部材８の上端開口部を気密に閉鎖可能な密閉箱状の蓋部材１４と、前記箱部材８内に鋳物砂を供給するサンドホッパ１５とが、前記鋳物砂収納手段１の前記箱部材８の真上位置に交互に移動可能にして配設してあり、前記蓋部材１４と前記サンドホッパ１５とは連結部材１６により連結してあり、さらに、蓋部材１４の左端には、前記門型フレーム５の天井上に設置された横向きシリンダ１７のピストンロッドの先端が接続してあって、これら蓋部材１４とサンドホッパ１５は、シリンダ１７の伸縮作動により、前記箱部材８の真上位置に交互に移動するようになっている。また、前記箱部材８の上端面にはシール部材（図示せず）が装着してある。
【００１９】
そして、前記蓋部材１４は、内部が図示しない可撓性ホースおよび電磁開閉弁を介して図示しない圧縮空気源に連通接続してあって、前記圧縮空気供給手段２をも構成しており、さらに、図１に示すように、蓋部材１４の底板には前記空間１２・１２への圧縮空気をそれぞれ貫流させる複数の貫通孔１８・１８が透設してある。また、前記サンドホッパ１５は、前記門型フレーム５の天井上に設置されたレール１９上にＶ溝付き車輪２０・２０を介して移動可能に配設してある。
【００２０】
また、前記開閉手段３・３のそれぞれは、図
３に示すように、一端部を片持ち支持状にして上下回動自在に支持された２枚の板部材２１・２１と、前記底板１１の下面に装着されこれら２枚の板部材２１・２１を支持する支持軸２２・２２と、板部材２１・２１を上向き状に付勢するコイルばね２３・２３とで構成してある。
【００２１】
また、前記複数本の筒体４・４は、図１に示すように、前記特殊ボルト６・６および支持板２４により保持してあり、しかも横断面が円形状の円筒部材２５・２５と、円筒部材２５・２５の下端に装着され横断面が円形状を成しかつ垂直面に対して５〜２０度、外側に開いた下広がり状を成すテーパー円筒部材２６・２６と、で構成してある。
【００２２】
また、前記筒体４・４の下部には、下絞り状の枠体を成す遮蔽部材２７が、前記特殊ボルト６・６および支持部材２８により支持されて装着してある。そして、遮蔽部材２７は側壁に排気用の開口３３を有している。
【００２３】
また、前記遮蔽部材２７の真下には前後方向へ伸びるローラーコンベヤ２９が前記門型フレーム５の下部に固定して配設してあり、ローラーコンベヤ２９の上方には定盤３０が前記門型フレーム５の下部に配設されたシリンダ３１により昇降可能にして配設してある。そして、前記定盤３０上には模型板３１が、また、模型板３１上には鋳枠Ｆがそれぞれ載置してある。
【００２４】
次に、このように構成した鋳型造型装置を用いて鋳型を造型する作動について説明すると、図１に示す状態から鋳枠Ｆ内に鋳型を造型するには、まず、シリンダ３１・３１を伸長作動して模型板３２および鋳枠Ｆを上昇させ、鋳枠Ｆを遮蔽部材２７の下面に当接させる。次いで、図示しないクランプ装置を作動して、鋳物砂収納手段１の箱部材８の上端面に蓋部材１４を当接させて、箱部材８の上端を気密状に閉鎖し、続いて、図示しない電磁開閉弁を所要時間（約０．２秒）開いて蓋部材１４を介して箱部材８内に圧縮空気を供給する。
【００２５】
すると、箱部材８内の鋳物砂は、仕切り部材９により、水平面において所要の数に分割された状態の下に、まず、複数個の開閉手段３・３の板部材２１・２１をコイルばね２３・２３の力に抗して下方へ回動させ、複数個の開閉手段３・３をそれぞれ押し開き、続いて、箱部材８内を所定距離押し下げられた後、圧縮空気中に順次混入されて複数本の筒体４・４内をそれぞれ所要距離下降して加速され、この結果、鋳物砂は、模型板３２上に打ち付けられて模型板３２上に高密度に堆積させられる。この場合、筒体４・４は、下部がテーパー円筒部材２６・２６で構成してあって下広がり状を成しているため、図５に示すように、鋳物砂は、広がった状態で模型板３２上に堆積することとなる。
【００２６】
こうして、鋳枠Ｆ内が鋳物砂で一杯になると、箱部材８内は空になる。また、鋳物砂と一緒に、筒体４・４の下端から排出された圧縮空気は、遮蔽部材２７の開口３３から排出されることとなる。次いで、シリンダ３０・３０を収縮作動して鋳枠Ｆ、模型板３２等を下降させ、続いて、適宜の慣用手段により、鋳枠Ｆを上昇させて離型を行う。
【００２７】
次いで、図示しないクランプ装置を逆作動して蓋部材１４の箱部材８に対するクランプ状態を解き、続いて、シリンダ１７を収縮作動して蓋部材１４を箱部材８の真上位置から移動させるとともに、サンドホッパ１５を箱部材８の真上位置に移動させてサンドホッパ１５から所要量の鋳物砂を箱部材８内に供給する。その後、シリンダ１７を伸長作動して蓋部材１４およびサンドホッパ１５を元に戻して一サイクルを終了する。
【００２８】
なお、上記の実施例では、箱部材８内に仕切り部材９を配設してその空間を水平面内で碁盤の目状に仕切っているが、模型板３２の形状によっては仕切り部材９を省略してもよい。また、上記の実施例では、筒体４・４は、円筒状を成しているが、これに限定されるものではなく、四角筒あるいは多角筒の角筒等でよい。さらに、上記の実施例では、筒体４・４は、下部がテーパー円筒部材２６・２６で下広がり状に構成してあるが、場合によっては、このテーパー円筒部材２６・２６を省略してもよい。
【 ００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明は、模型板上の鋳枠の真上に、この鋳枠内に所定の鋳型を造型するのに必要な量にほぼ等しい量の鋳物砂を、前記鋳枠に対して所要の高さをおきかつ箱体内に装入して支持し、続いて、前記鋳物砂上面を圧力0.2〜1.0ＭＰａの圧縮空気により加圧して、水平面内で並べられて前記箱体に垂設され、直径６０〜１５０ｍｍで、長さ0.5〜1.5ｍである複数本の円筒体の内部を前記鋳物砂を順次圧縮空気と一緒に通過させながら下降させるとことにより、
前記鋳物砂を２０ｍ／ｓ以上の速度に加速させた後前記模型板上に打ち付けて、前記模型板上に前記鋳物砂を高密度状態に堆積させるようにしたから、スクイズ工程を行うことなく、鋳物砂を模型板上に均一にして高密度状態に堆積させて所定の鋳型を確実かつ容易に造型することができるなどの優れた実用的効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す一部切り欠き断面正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ部拡大詳細図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】鋳物砂を模型板上に打ち付けた時の図１のＤ−Ｄ矢視図である。
【符号の説明】
１ 鋳物砂収納手段
２ 圧縮空気供給手段
３ 開閉手段
４ 筒体
円筒部材
テーパー円筒部材
３２ 模型板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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