(57)【要約】【課題】高密度で高品質な鋳型を比較的短時間で造型する方法を提供する。【解決手段】鋳型造型方法は、自硬性樹脂が混練された鋳物砂２０の収容部２と造型対象としての鋳型に対応する形状の砂充填空間４３とを連通する状態にする工程と、この工程に続いて、砂充填空間４３内を減圧するとともに、収容部２内の鋳物砂２０を加熱した圧縮空気で加圧することにより砂充填空間４３内に導入させる工程とを含む。【選択図】図１
2014104481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自硬性樹脂が混練された鋳物砂の収容部と造型対象としての鋳型に対応する形状の砂充填空間とを連通する状態にする工程と、
この工程に続いて、前記砂充填空間内を減圧するとともに、前記収容部内の鋳物砂を加熱した圧縮空気で加圧することにより前記砂充填空間内に導入させる工程とを含む、ことを特徴とする鋳型造型方法。
【請求項２】
自硬性樹脂が混練された鋳物砂を収容する収容部と、
造型対象としての鋳型に対応する形状の砂充填空間を形成する中子型と、
前記砂充填空間と前記収容部とを連通する通路を開閉するためのシャッターと、
前記砂充填空間を減圧するための減圧手段と、
前記収容部内の鋳物砂に圧縮空気を当てることで当該鋳物砂を加圧するための加圧手段と、
前記圧縮空気を加熱する加熱手段と、
前記シャッター、前記減圧手段ならびに前記加圧手段の動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記シャッターを開放する工程と、
この工程に続いて、前記減圧手段で前記砂充填空間を減圧するとともに、前記加圧手段および前記加熱手段で加熱した圧縮空気を前記収容部内に導入することにより当該収容部内の鋳物砂を加圧して前記砂充填空間に導入させる工程とを実行する、ことを特徴とする鋳型造型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳物砂を固めて鋳型を造型する方法ならびに装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、「ガス硬化性の鋳物砂をブローヘッドの収容部内に収容しておき、その収容部内への加圧気体の供給により、前記鋳物砂をブローノズルを介して成形型のキャビティ内に吹き込み充填し、その後、前記キャビティ内に硬化ガスを導入して、該キャビティ内に充填された鋳物砂を硬化させることで、鋳型を造型する」ということが記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、「中子キャビティ内にガス硬化鋳物砂を充填する工程と、前記中子キャビティ内を減圧する工程と、減圧された中子キャビティ内にその上部から空気を所定の昇圧速度で導入して前記ガス硬化鋳物砂の上面に加圧力を作用させて充填密度を高める工程前記中子キャビティ内に硬化ガスを導入してガス硬化鋳物砂を硬化させる工程とを具備する」ということが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４９３５２号公報
【特許文献２】特開平９−１４１３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１，２に係る従来例では、特に、キャビティの形状が複雑な場合に前記キャビティ内の隅々に鋳物砂を行き届かせることが難しくなるなど、充填不良を起こす可能性があることが懸念される。
【０００６】
このような事情に鑑み、本発明は、高密度で高品質な鋳型を比較的短時間で造型する方法ならびに装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る鋳型造型方法は、自硬性樹脂（例えばフラン樹脂、アルカリフェノール樹脂）が混練された鋳物砂の収容部と造型対象としての鋳型に対応する形状の砂充填空間とを連通する状態にする工程と、この工程に続いて、前記砂充填空間内を減圧するとともに、前記収容部内の鋳物砂を加熱した圧縮空気で加圧することにより前記砂充填空間内に導入させる工程とを含む、ことを特徴としている。
【０００８】
なお、自硬性樹脂で混練された鋳物砂は、一般に知られているように、粘性を持つ状態になっていて、所定温度（例えば２５℃±α）未満の低温域では硬化速度が遅くなり、前記所定温度以上になると硬化速度が早くなる。
【０００９】
この構成では、収容部内の粘性を有する鋳物砂に予熱を与えながら、当該鋳物砂を減圧吸引力と加圧押し込み力とでもって前記砂充填空間に強制的に導入させるようにしている。これにより、前記砂充填空間内の隅々にまで鋳物砂を速やかに行き届かせることが可能になるとともに、前記砂充填空間内での鋳物砂の充填効率を可及的に高めることが可能になる。なお、前記予熱は砂充填空間内に充填される鋳物砂を固めるのに要する時間を短縮するうえで有利になる。そのため、たとえ前記砂充填空間の形状が複雑であっても、高密度で高品質な鋳型を比較的短時間で造型することが可能になる。
【００１０】
本発明に係る鋳型造型装置は、自硬性樹脂が混練された鋳物砂を収容する収容部と、造型対象としての鋳型に対応する形状の砂充填空間を形成する中子型と、前記砂充填空間と前記収容部とを連通する通路を開閉するためのシャッターと、前記砂充填空間を減圧するための減圧手段と、前記収容部内の鋳物砂に圧縮空気を当てることで当該鋳物砂を加圧するための加圧手段と、前記圧縮空気を加熱する加熱手段と、前記シャッター、前記減圧手段ならびに前記加圧手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記シャッターを開放する工程と、この工程に続いて、前記減圧手段で前記砂充填空間を減圧するとともに、前記加圧手段および前記加熱手段で加熱した圧縮空気を前記収容部内に導入することにより当該収容部内の鋳物砂を加圧して前記砂充填空間に導入させる工程とを実行する、ことを特徴としている。
【００１１】
この構成では、前記砂充填空間内を減圧しながら、前記収容部内の鋳物砂を加熱した圧縮空気で加圧して前記砂充填空間内に導入させることができる。
【００１２】
これにより、前記砂充填空間内の隅々にまで鋳物砂を速やかに行き届かせることが可能になるとともに、前記砂充填空間内での鋳物砂の充填効率を可及的に高めることが可能になる。そのため、たとえ前記砂充填空間の形状が複雑であっても、高密度で高品質な鋳型を比較的短時間で造型することが可能になる。
【００１３】
好ましくは、前記鋳型造型装置に備える加熱手段は、温風発生器とされる。このように、加熱手段を特定した場合、比較的簡易かつ安価に入手することが可能になることが明らかになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る鋳型造型方法および鋳型造型装置は、高密度で高品質な鋳型を比較的短時間で造型することが可能になる。特に、前記砂充填空間の形状つまり造型対象となる鋳型の形状が複雑であっても、高密度で高品質な鋳型を比較的短時間で造型することが可能になるなど、信頼性の向上に貢献できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る鋳型造型装置の一実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】図１の上枠を下降させた状態を示す図である。
【図３】図１の砂充填空間の作る金型を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１から図３に、本発明の一実施形態を示している。図中、１は鋳型造型装置の全体を示している。
【００１８】
鋳型造型装置１は、主として、収容部２、鋳枠３、中子型４、減圧手段５、加圧手段６、加熱手段７、制御手段８などを備えている。
【００１９】
収容部２は、鋳物砂２０を収容する容器であり、下向きに細くなる円錐形状に形成されている。この収容部２は、鋳枠３の上に昇降可能に対向配置される上枠１１に一体的に取り付けられている。
【００２０】
この上枠１１を図示省略の昇降装置によって昇降させると、それと一体に収容部２が昇降されるようになる。そして、収容部２の下端開口は、シャッター１２を介して上枠１１の貫通孔１１ａに連通されるようになっている。
【００２１】
このシャッター１２は、図示省略の開閉装置によって開閉駆動されるようになっている。このシャッター１２を開放すると、収容部２の下端開口と上枠１１の貫通孔１１ａとが連通する状態になるから、収容部２内の鋳物砂２０が貫通孔１１ａを通じて下側に自重落下するようになる。また、シャッター１２を閉塞すると、収容部２の下端開口と上枠１１の貫通孔１１ａとが非連通状態になる。
【００２２】
鋳枠３は、機台１３の上に搭載されている。中子型４は、鋳枠３の内部に組み込まれている。この鋳枠３の上壁には、上枠１１の貫通孔１１ａに連通する貫通孔３ａが設けられている。
【００２３】
この中子型４は、図３に示すように、上型４１と、下型４２とを組み合わせた構成であり、それらを組み合わせたときに砂充填空間（キャビティとも言う）４３が形成される。砂充填空間４３の形状が、鋳型造型装置１により造型する鋳型（主型、中子）の形状とされる。
【００２４】
この造型対象としての鋳型には、例えばいろいろな機械構造部品などを製造するための鋳型が挙げられる。上型４１には、砂充填空間４３内に鋳物砂２０を供給するための導入口４１ａが設けられているとともに、砂充填空間４３内を減圧するためのベントホール４１ｂが複数（この実施形態では２つ）設けられている。
【００２５】
減圧手段５は、砂充填空間４３内の空気を吸引して減圧するものであって、真空ポンプ５１、連通パイプ５２、開閉弁５３などを備えている。
【００２６】
真空ポンプ５１は、砂充填空間４３内の空気を吸引して減圧するための吸引源である。連通パイプ５２は、真空ポンプ５１と機台１３の貫通孔１３ａとを連通連結するように設けられている。
【００２７】
開閉弁５３は、連通パイプ５２の途中に設けられて、真空ポンプ５１と砂充填空間４３とを連通する開放状態と遮断する閉塞状態とにするために設けられている。この開閉弁５３を開放すると、連通パイプ５２と、機台１３の貫通孔１３ａと、中子型４と鋳枠３との対向間のクリアランス１４と、上型４１のベントホール４１ｂとを経て、真空ポンプ５１と中子型４の砂充填空間４３とが連通することになる。そのため、開閉弁５３を開放した状態で真空ポンプ５１を作動させると、砂充填空間４３内の空気を吸引して減圧することができる。なお、機台１３の上壁には、中子型４を搭載した状態において、中子型４の底面と機台１３の上壁面とをクリアランス１４を作るための突起１３ｂが設けられている。
【００２８】
加圧手段６は、収容部２内の鋳物砂２０に圧縮空気を当てることで当該鋳物砂２０を加圧して砂充填空間４３に供給するものであって、加圧コンプレッサ６１、連通パイプ６２、開閉弁６３などを備えている。
【００２９】
加圧コンプレッサ６１は、空気を圧縮して収容部２に供給するものである。連通パイプ６２は、加圧コンプレッサ６１と収容部２とを連通連結するように設けられている。
【００３０】
開閉弁６３は、連通パイプ６２の途中に設けられて、加圧コンプレッサ６１と収容部２とを連通する開放状態と遮断する閉塞状態とにするために設けられている。この開閉弁６３を開放すると、連通パイプ６２を経て加圧コンプレッサ６１と収容部２とが連通することになる。
【００３１】
加熱手段７は、加圧コンプレッサ６１で圧縮する空気を加熱するために設けられており、例えば温風発生器とされる。
【００３２】
制御手段８は、適宜の制御プログラムに従って適宜の鋳型を造型するための各工程を実行するものであって、前記した図示省略の昇降装置および開閉装置と、減圧手段５の真空ポンプ５１および開閉弁５３と、加圧手段６の加圧コンプレッサ６１および開閉弁６３と、加熱手段７とにおける動作を少なくとも制御する。
【００３３】
この制御手段８は、一般に公知のエレクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ）とされ、内部構成を詳細に図示していないが、いずれも、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（プログラムメモリ）、ＲＡＭ（データメモリ）、バックアップＲＡＭ（不揮発性メモリ）、入出力インターフェースなどを備える。
【００３４】
ＲＯＭは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは、電源停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。ＲＯＭ、ＣＰＵ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭはバスを介して互いに接続されている。
【００３５】
この制御手段８は、シャッター１２を開放する工程と、この工程に続いて、減圧手段５で砂充填空間４３を減圧するとともに、加圧手段６および加熱手段７で加熱した圧縮空気を収容部２内に導入することにより当該収容部２内の鋳物砂２０を加圧して砂充填空間４３に導入させる工程とを実行する。
【００３６】
なお、鋳物砂２０については、例えば珪砂、離型剤（黒鉛）、自硬性樹脂などを適宜の配合で混練したもののことである。自硬性樹脂で混練された鋳物砂２０は、一般に知られているように、粘性を持つ状態になっていて、所定温度（例えば２５℃±α）未満の低温域では硬化速度が遅くなり、前記所定温度以上になると硬化速度が早くなる。
【００３７】
次に、鋳型造型装置１を用いて鋳型を造型する方法ならびに手順を説明する。
【００３８】
まず、準備段階として、中子型４を鋳枠３内にセットしてから、鋳物砂２０を収容した収容部２を上枠１１と共に下降させることにより、図２に示すように、上枠１１を鋳枠３の上壁に当接させる。
【００３９】
この状態において、制御手段８は、シャッター１２を開放する工程を実行する。これにより、収容部２の下端開口と上枠１１の貫通孔１１ａと鋳枠３の貫通孔３ａと上型４１の導入口４１ａとを経て収容部２と砂充填空間４３とが連通する状態になる。
【００４０】
この後、制御手段８は、減圧手段５の真空ポンプ５１を駆動して開閉弁５３を開放させるとともに、それほぼ同時に加圧手段６の加圧コンプレッサ６１と加熱手段７とを駆動して開閉弁６３を開放させる工程を実行する。これにより、砂充填空間４３内の空気が前記減圧手段５で吸引されることにより砂充填空間４３内が減圧されるとともに、前記加圧手段６で加熱された圧縮空気で収容部２内の鋳物砂２０が加圧される。
【００４１】
このように加熱手段７による熱が収容部２内の鋳物砂２０に吹き付けられることによって鋳物砂２０の温度を適宜上昇させながら、当該鋳物砂２０を前記減圧手段５による減圧吸引力と前記加圧手段６による加圧押し込み力とで砂充填空間４３内に強制的に導入させるようにしている。そのため、砂充填空間４３内の隅々に鋳物砂２０が速やかに行き届くとともに密に充填されるようになる。
【００４２】
なお、砂充填空間４３内に鋳物砂２０と共に導入された圧縮空気は、上型４１のベントホール４１ｂから鋳枠３と中子型４との間のクリアランス１４と機台１３の貫通孔１３ａと連通パイプ５２とを経て真空ポンプ５１に吸引されるので、鋳物砂２０の高密度となった状態で固められるようになる。
【００４３】
このようにして砂充填空間４３内に鋳物砂２０を充填すると、中子型４全体が鋳物砂２０の熱でもって所定温度に上昇することになるので、その温度を保った状態で所定時間放置することにより、鋳物砂２０がそれに混練している自硬性樹脂によって固まることになる。
【００４４】
以上説明したように本発明を適用した実施形態では、収容部２内の鋳物砂２０に減圧吸引力と加圧押し込み力と熱とを作用させることによって、鋳物砂２０を砂充填空間４３内に強制的に導入させるようにしている。
【００４５】
これにより、砂充填空間４３内の隅々にまで鋳物砂２０を速やかに行き届かせることが可能になるとともに、砂充填空間４３内での鋳物砂２０の充填効率を可及的に高めることが可能になる。
【００４６】
そのため、たとえ砂充填空間４３の形状が複雑であっても、高密度で高品質な鋳型を比較的短時間で造型することが可能になるなど、信頼性の向上に貢献できるようになる。
【００４７】
特に、この実施形態では、圧縮空気を加熱手段７で加熱するようにしているから、砂充填空間４３内で鋳物砂２０を固めるのに要する時間を短縮することが可能になる。
【００４８】
また、この実施形態では、従来例のように硬化ガスを使用しないので、鋳型の製造コストを低減するうえで有利になる。また、前記硬化ガスの種類によっては、人体に好ましくない影響を及ぼす成分を含むものもあるが、この実施形態では前記したような人体への影響を心配せずに済むようになる。
【００４９】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。
【００５０】
上記実施形態では、加熱手段７を温風発生器とする例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば加熱手段７を発熱器とし、この発熱器を加圧コンプレッサ６１の圧縮空気送出部またはその近傍に配置することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、鋳型を造型する方法ならびに装置に好適に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１      鋳型造型装置
２      収容部
３      鋳枠
４      中子型
４１      上型
４１ａ    上型の導入口
４１ｂ    上型のベントホール
４２      下型
４３      砂充填空間
５      減圧手段
５１      真空ポンプ
５３      開閉弁
６      加圧手段
６１      加圧コンプレッサ
６３      開閉弁
７      加熱手段
８      制御手段
１２      シャッター
２０      鋳物砂
【図１】
2014104481.tif 000003
【図２】
2014104481.tif 000004
【図３】
2014104481.tif 000005