(57)【要約】  本発明は、溶融金属、特に溶融軽金属合金から、鋳物（Ｍ）を連続的に製造する生産ラインに関する。前記ラインは、鋳型中子を製造する中子製造ユニット（２）、中子パッケージとして形成された鋳型（Ｇ）を組み立てる型組み立てユニット（３）、鋳型（Ｇ）に溶融金属を注入する鋳込みユニット、各鋳型（Ｇ）にいれられた溶融金属を冷却する冷却ユニット（５ａ）および、鋳型を破壊して鋳物から鋳型を除去する型除去ユニット（５ｂ）を有している。この種の生産ラインは、高負荷に耐えられる複雑な形状の鋳物、特にエンジンブロック、を経済的にかつ弾力的に生産することを可能にする。これを達成するために、次々と連続する機能ユニット(２−５ａ)が各搬送ユニット（１２，１９）により直接相互に連結され、生産ライン（１）が出来上がった鋳物（Ｍ）を放出する速度は、中子製造ユニット（２）が製造した鋳型中子を送り出す速度に依存する。
2007514549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中子を製造する中子製造ユニット（２）、中子パッケージとして形成された鋳型（Ｇ）を組立てる型組立ユニット（３）、金属溶湯を鋳型（Ｇ）に注ぎ込む鋳込ユニット、鋳型（Ｇ）の中に入れられたその時々の金属溶湯を冷却する冷却ユニット（５ａ）、及び、鋳型（Ｇ）を破壊して鋳物（Ｍ）から除去する型除去ユニット（５ｂ）を含む複数の機能ユニットを有し、金属溶湯、特に軽金属溶湯から鋳物を連続的流れの中で製造する生産ラインであって、相前後して連なる各機能ユニット（２〜５ａ）が各搬送装置（１２、１９）によって互いに直結されており、生産ライン（１）が出来上がった鋳物（Ｍ）を放出する周期が、中子製造ユニット（２）が自ら製作した中子を送り出す周期によって決められていることを特徴とする生産ライン。
【請求項２】
前記中子製造ユニット（２）が、出来上がった中子を型組立装置（３）に引渡す引渡しステーション、及び、中子打ち込み工具を引渡しステーションから中子打ち込みステーションに送り、そこから再び前記引渡しステーションに戻す形の循環搬送を行う搬送装置（７）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の生産ライン。
【請求項３】
前記搬送装置（７）がコンベヤとして形成されており、前記コンベヤに沿って１つを超える硬化ステーションが配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の生産ライン。
【請求項４】
前記中子製造ユニット（２）が、中子の製造に必要とされる製品別の中子工具を自動的に組替える装置を備え、この組替えの行われる周期が、前記中子製造ユニット（２）が自ら製作した中子を送り出す周期と結び付けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の生産ライン。
【請求項５】
前記型組立ユニット（３）が、前記中子製造装置から送り出された出来上がった中子を引取る引渡しステーション、及び、製作すべき鋳型（Ｇ）を順次、組立ステーション（９〜１１）へ搬送する搬送装置（１２）を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の生産ライン。
【請求項６】
前記型組立ユニット（３）が１つを超す組立ステーションを有し、前記搬送装置（１２）が、その時々に製作すべき鋳型（Ｇ）を順次、組立ステーションへ搬送することを特徴とする、請求項５に記載の生産ライン。
【請求項７】
鋳物（Ｍ）に鋳込まれるべき構造要素を加熱する加熱装置を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の生産ライン。
【請求項８】
前記加熱装置が鋳込ユニット（４）に一体化されており、搬送された鋳型（Ｇ）が、この中に挿入され、鋳込まれる鋳型エレメントと共に加熱装置を同期で通過することを特徴とする、請求項７に記載の生産ライン。
【請求項９】
加熱装置が誘導方式で働くことを特徴とする、請求項７又は８に記載の生産ライン。
【請求項１０】
鋳込ユニット（４）がターンテーブル（１６）を有し、これが、型組立ユニット（３）から前記鋳込ユニット（４）へ搬送されたその時々の鋳型（Ｇ）を、前記型組立ユニット（３）と前記鋳込ユニットをつなぐ搬送装置の引渡しステーションで引取り、前記鋳型を旋回運動の中で鋳込ステーション（１８）へ搬送し、前記鋳込ステーションで行われた制御下での溶湯の注型の後、鋳型を凝固位置に旋回し、さらに引渡しステーションへ搬送し、そこで、その時々の鋳型（Ｇ）を前記冷却ユニット（５）に通じる搬送装置（１９）に引渡すことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の生産ライン。
【請求項１１】
前記冷却ユニットが、鋳造熱から鋳物（Ｍ）を急冷する急冷ステーションを備えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の生産ライン。
【請求項１２】
型除去ユニット（５ｂ）が、鋳型（Ｇ）を破壊する液体ジェット装置を備えることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の生産ライン。
【請求項１３】
前記液体ジェット装置が中子を鋳物から洗い流すためのものとされていることを特徴とする、請求項１２に記載の生産ライン。
【請求項１４】
前記型除去ユニット（５ｂ）が、満たした液体の中に鋳型を入れることのできる槽を備えることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の生産ライン。
【請求項１５】
前記液体槽に、この槽の中に浸漬された鋳型（Ｇ）を移動させる移動装置が設けられていることを特徴とする、請求項１４に記載の生産ライン。
【請求項１６】
前記冷却ユニット（５ｃ）と型除去ユニット（５ｂ）が合体して１つの冷却／型除去複合ユニットを形成していることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の生産ライン。
【請求項１７】
連続的生産フローの中で下記の工程に従って金属溶湯、特に軽金属溶湯から鋳物（Ｍ）を自動的に製造する方法。
−  中子製造ユニット（２）において鋳型母材と粘結剤との混合物である鋳型材料から中子を製作する、
−  中子を型組立ユニット（３）に引渡す、
−  中子を、中子パッケージとしての形をなす鋳型（Ｇ）に組立てる、
−  鋳型（Ｇ）を鋳込ユニット（４）に引渡す、
−  金属溶湯を制御下で鋳型（Ｇ）に注型する／鋳込む、
−  金属溶湯で満たされた鋳型（Ｇ）を冷却ユニット（５ａ）に引渡す、
−  鋳型（Ｇ）の中の金属溶湯を冷却する、
−  冷却した鋳物（Ｍ）が中にある鋳型（Ｇ）を型除去ユニット（５ｂ）に引渡す、
−  型除去ユニット（５ｂ）において鋳型（Ｇ）を破壊して鋳物（Ｍ）から型を除去する、
−  鋳物を鋳造熱から急冷する、
−  出来上がった鋳物（Ｍ）を送り出す、
−ここで、出来上がった鋳物（Ｍ）を送り出す周期は、中子を送り込む周期によって決められている。
【請求項１８】
鋳型材料の粘結剤が無機粘結剤であることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
その時々の引渡しが、ユニット（２〜５ａ）からその次に続くユニット（３〜５ｂ）への搬送を含むことを特徴とする、請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２０】
鋳型（Ｇ）を冷却の途中で、冷却液で満たされた槽の中に浸漬することを特徴とする、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
鋳型（Ｇ）と冷却液の間で強力な相対運動を生じさせることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
鋳物（Ｍ）の型除去が、鋳型材料の結合剤を溶解する液体を使って行われることを特徴とする、請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記液体により溶解された鋳型材料を捕集し、調製工程に供給することを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中子を製造する中子打ち込み／硬化ユニット、中子パッケージとして形成された鋳型を組立てる型組立ユニット、金属溶湯を鋳型に注ぎ込む鋳込ユニット、鋳型の中の金属溶湯を凝固させる冷却ユニット、熱処理の意味での急冷のための冷却ユニット、及び、鋳型を破壊して鋳物から早期に除去する型除去ユニットを含む複数の機能ユニットを有して、金属溶湯、特に軽金属溶湯から鋳物を連続的流れの中で製造する生産ラインに関するものである。
【０００２】
本発明はまた、先ず中子を製造し、次にこの中子から中子パッケージの形をなす鋳型を形成した上で、金属溶湯から鋳物を連続的な流れの中で製造する方法に関するものである。かかる鋳型に金属溶湯が鋳込まれる。続いて、鋳型の中の溶湯を、少なくとも鋳物が十分に安定した形状に凝固するまで制御下で冷却する。その上で、鋳型を破壊し、そこから鋳物を取出すことができる。鋳物の熱処理は、鋳造熱から直接の急冷によって行われる。
【０００３】
先に挙げた種類の生産ライン及び方法は、普通、鋳物を大量に一貫生産する場合に採用される。そこで例えば、出願人の場合は、述べた方法で自動化された流れの中でエンジンブロックを大量の個数鋳造する生産ラインを操業する。公知の生産ラインでは、そのために多数の中子打ち込み機が直線的につなぎ合わされている。そのために必要な中子打ち込み機の数は、特定のエンジンブロック１種類分の中子パッケージ一式のためにそれぞれ使える工具セットの数に相当する。
【０００４】
打ち込まれ、硬化し終わった中子は取出パレットを介して取り出され、中子打ち込み機に平行に設置された組立ベルトの上で次々と１つの中子パッケージに組立てられていく。このような生産ラインの経済性を保証するためには、６０秒未満のサイクル時間を相応の自動化費用によって守らなければならない。
【０００５】
中子製造用の鋳型材料として、公知の生産ラインでは、公知の有機結合剤と同じく従来の型砂との混合物が使用される。この鋳型材料は、反応ガスを使ったガス処理により有機結合剤の硬化を促すいわゆる“コールドボックス法”で固化される。出来上がった中子を鋳型に組立て、ガス抜きのために貯蔵スペースで中間貯蔵し、続いて、鋳込ユニットにおいて機械的に締合わせ、鋳込む。
【０００６】
金属溶湯を注ぎ込んだ後、それぞれの鋳型は凝固位置に運ばれ、そこを起点として鋳物別に緊張した状態において１５分超の時間、冷却セクションに通過する。凝固後、鋳型をパレットに載せ、熱処理炉の中に入れる。この炉の中で鋳物（エンジンブロック）は数時間続くプロセスにおいて熱で砂出しされ、溶体化処理される。
【０００７】
熱で砂出しすると、鋳型の有機結合剤は、使用した合金の固相温度を辛うじて下回る鋳物温度で分解され、その結果、砂型は粗い破片に砕けることになる。さらなる加熱装置、機械式の搬送装置、ふるい、費用のかさむサンドクーラ、およびバンカの使用を経て、再び微粒のリサイクル砂が中子製造場に供給される。時間のかかる熱プロセスであることから、大量の砂と長い搬送路が不可欠である。
【０００８】
ＤＥ４０１６１１２Ｃ２から更に、複数の機能ユニットを中間コンベヤによって生産ラインにつないだ形の自動化された鋳造設備が知られている。
【０００９】
先に挙げた種類の従来の生産ラインは、確かにエンジンブロックを大量の個数、高いコスト効率で製造するのを可能にするが、反面、少量生産しようとするとき、又は、鋳造すべき部品の型を頻繁に組替えするとき、特に顕著となる操業上の欠点を併せ持っている。このように、中子製造のためには、相当数の機械と工具が必要とされる結果、かなりの技術的な手間がかかることになる。多数の複雑な機械ユニットを６０秒未満のサイクル時間の制約の中で運転することは、型組替えの結果必要となる工具組替えの際、必然的に長いセットアップ時間と手間のかかる組立て作業を伴う結果、一層、効率を損なわせることになる。こうした損失は、元々、従来の生産ラインのフレキシビリティの低さから生じる。なぜなら、変化する操業条件又は多様化する型の種類に速やかに適応したくても、高い装備コストや、新製品の場合の追加投資コストがそれを妨げているからである。各製品に対して全部の装置が短いサイクル時間を実現可能なように設計されなければならないのである。
【００１０】
有機結合剤で結合した中子の使用は、更に、中子の製作に使われた工具を定期的に中子製造場の外で洗浄しなければならないという問題をもたらす。また、“コールドボックス法”における中子の硬化及び熱による燃焼の際に発生するガスを捕集、浄化するために、費用のかかる排気設備も必要である。このガスは加えて、要員に相応の負荷をかけることになる。鋳造プロセスにおいて、ガスを出すコールドボックス中子により鋳物欠陥の生じることがある。
【００１１】
高い操業コストを伴う公知の生産ラインの更なる欠点は、熱処理と砂出しのために、鋳型の結合剤が分解されると同時に溶体化処理が行われるほど高い温度を出す、処理時間の長い炉の使用を必要とすることにある。熱処理条件の変更の柔軟性は、熱による砂出しとの絡みにより著しく制限されている。
【００１２】
純然たる熱による砂出しは、砂の粘着（差込み、有機凝縮物生成）の場合、特にエンジンブロックの内部溝において、問題ありとされている。
【００１３】
加えて、高い砂温度、多大の砂量、砂を所定の温度まで冷やす必要性などによる砂のリサイクルのための高い費用、そして、炉のための極めて大きい所要スペースなどにより、従来の生産ラインは、長時間の生産サイクルにわたって同じエンジンブロックを大量の個数生産するときしか、経済的に操業することができない。この経済性の問題に対峙して、新設計の鋳物の開発、特にエンジンブロック部門の開発、に要する時間がますます短くなり、これに呼応して型組替えがますます頻繁になっている。
【００１４】
そこで、上で述べた技術状況から出発して、軽金属、特にアルミ系合金から鋳物を製造する方法及び生産ラインであって、複雑な形の、高負荷に耐え得る鋳物、特にエンジンブロックの経済的かつ柔軟な生産を可能にするものを提供することが要求されている。
【発明の開示】
【００１５】
かかる課題は、はじめに挙げた種類の生産ライン、すなわち、本発明の、相前後して連なる機能ユニットが１つの搬送装置によって互いに直結されていて、出来上がった鋳物を生産ラインから放出する周期が、中子製造ユニットが自ら製作した中子を送り出す周期によって決められている生産ラインにより解決される。
【００１６】
相応のやり方で、上に挙げた課題は、連続的な生産フローの中で下記の工程に従って金属溶湯、特に軽金属溶湯から鋳物を製造する方法により解決される。
−  鋳型母材と結合剤との混合物である鋳型材料を中子工具の中に打ち込んで中子にする、
−  中子工具の中の中子を中子製造ユニットのステーションで硬化させる、
−  中子を型組立ユニットに引渡す、
−  中子を、中子パッケージの形をなす鋳型に組立てる、
−  鋳型を鋳込ユニットに引渡す、
−  金属溶湯を制御下で鋳型に注型する（鋳込む）、
−  鋳型を凝固位置まで旋回させる、
−  金属溶湯で満たされた鋳型を冷却ユニットに引渡す、
−  鋳型の中の金属溶湯を凝固させる、
−  中の鋳物が凝固した鋳型を型除去ユニットに引渡す、
−  型除去ユニットにおいて鋳型を破壊して鋳物を取出す、
−  鋳物を鋳造熱から急冷する、
−  出来上がった鋳物を送り出す、
−ここで、出来上がった鋳物を送り出す周期は、中子を打ち込む周期によって決められている、
−  鋳型材料を調製し、中子設備に戻す。
【００１７】
本発明は、鋳物ごとに中子製造、中子パッケージ組立て、鋳造、凝固、中子除去及び急冷の処理ステーションを連続的な流れの中で通過していくモジュラー式のプロセスチェーンを提供するものである。その工程では、個々の作業ステーションは直接に相次いで続く形で完了される。ここで言う“直接に”とは、最短の空間的距離のことではない。むしろ、本発明によれば、個々の機能ユニットを中断なく順次通過していくことが重要である。個々の作業工程が直接的に互いに連鎖した形の生産フローが進行するのである。鋳型と鋳物が、生産ラインを通して一貫した流れの中で搬送されるのである。
【００１８】
従来技術において依然回避できないような中間置場又は他の貯蔵場が、本発明の生産ラインには存在しない。これを達成するため、本発明の生産ラインでは、先ず中子を、次に鋳型を搬送する搬送路は、自明のことながら、その時々の鋳物が最短距離でそれぞれ次の作業ステーションへ搬送されるか否かに関係なく、最適の作業フローが自由に保証されるように通すことができる。
【００１９】
個々の機能ユニットが本発明のように直接的に連続していれば、中子製造場から鋳物の型除去までの鋳物製造プロセスを“ジャストインタイム”で“ワンピースフロー”として実行することが可能である。すなわち、その時々において実際に生産ラインにおいて必要とされる中子と鋳型だけを製作するのである。従来技術において回避不可能な中子又は鋳型の備蓄は不要になる。
【００２０】
この“ジャストインタイム”生産を保証するために、本発明の生産プロセスの周期は、最もタイムクリティカルな製造ユニット、すなわち中子打ち込みによって決まる。硬化時間は、中子製造設備の複数のステーションに配分される。
【００２１】
このようにすれば、十分な数の中子が常に使える状態になり、随時、その中から中断なしに中子パッケージが鋳型として組立てられることが保証される。同時に、鋳込みのためにその時々に十分な量の金属溶湯が準備されており、鋳物凝固用の冷却ユニット、型除去ユニット及び焼入れユニットが、一方ではその組織の点で申し分のない鋳物を製造し、他方では鋳型からその都度屑として発生する鋳型材料を調製し、再利用に回すのに十分な能力を保持することも保証される。
【００２２】
中子製造ユニットから送り出された中子は、型組立ユニットに引き取られ、中子パッケージに組上げられる。そのとき引渡し場所にある中子がそこでワンセットになり、この中子セットからその都度、鋳型を形成する中子パッケージを特別な仕分けの手間なしに組上げることができる。こうして、費用のかかる制御装置を必要とすることなく、全自動で鋳型を組立てることができる。
【００２３】
同時に、生産ラインの個々のユニットを直接につなぎ合わせたことにより、結果的に全製造時間の短縮に寄与する最適の搬送路が確保されている。
【００２４】
本発明によれば、実に複雑な形の、高負荷に耐え得る鋳物、特にエンジンブロックを経済的に、つまり、費用のかかる装置も装備に関する手間も必要とすることなく、製造することができる。同時に、鋳型を中子パッケージとして形成することにより、中子の製作が簡単に組替え可能な中子製造設備で行われるので、製造すべき鋳物の型の組替えに迅速かつ柔軟に対応することができる。
【００２５】
本発明の特に好ましい態様では、結合剤として無機結合剤、特に水ガラス系の結合剤を使用することを見込んでいる。この種の結合剤は、熱にさらされると、硬化後の中子に高い形状安定性を与える。従って、無機結合剤の使用により、鋳型を形成する中子パッケージにおいて相当高い負荷にさらされる中子も肉薄に形成することが可能である。加えて、実地テストから、無機結合剤を使用した鋳型材料は水中で容易に分解でき、優れた崩壊特性を示すことが明らかとなった。
【００２６】
無機結合剤を使用して製造された中子から作られた中子パッケージ式鋳型は、従って、堅牢であるだけでなく、本発明の方法を実施する上で好ましいさらなる特性を有することが判る。
【００２７】
鋳造後の短い路程において水中で中子が除去され、鋳型が上述の利点を持つ肉薄の中子パッケージとして形作られるので、全体として本発明の生産ライン内に現れる中子砂量は少ない。
【００２８】
中子パッケージの保持及び搬送に必要な部品（締付具、冷やし金、冷し金セグメント、支持具、引張具など）は、容易に清掃し、再びラインに戻して使用することができる。
【００２９】
本発明が特に好適であるとされるのは、アルミ系合金からなる複雑な形のエンジンブロックの製造においてである。
【００３０】
本発明の有利な一態様は、中子製造設備が、中子打ち込みステーション、複数の硬化ステーション、及び搬送装置を備え、この搬送装置が、中子工具を、中子打ち込みステーションから硬化ステーションを経て型組立装置への引渡しステーションに送り、そこから再び打ち込みステーションに戻すような循環搬送を行うことを特徴とする。
【００３１】
このような中子製造設備では、必要な工具（数は製品によって異なる）が搬送ユニットにより作業サイクル時間内に先へ送られる。工具組替え時の搬入と搬出は、極僅かな距離の移動で足りるので、同期して行うことができる。搬送路に沿って複数の硬化ステーションが配置されているので、サイクル時間は、中子の大きさおよび結合剤の硬化挙動にほとんど左右されない。
【００３２】
本発明の特に実用に合った、自動的な生産フローを支援する更なる態様によれば、中子製造ユニットは、打ち込みステーションに、中子打ち込みに必要な、個々の工具に割当てられた打ち込みヘッドの自動組替えのための装置を備える。
【００３３】
また、工具を自動的に清掃する装置が一体化されている。中子の破片は、搬送設備沿いの一箇所で自動的に取出すことができる。
【００３４】
型組立ユニットにおける自動的な型組立ては、出来上がった中子が直接、中子製造設備の搬送設備の引取りステーションに直接引き取られることによって容易にすることができる。
【００３５】
代表的には、本発明により配備された型組立ユニットは１つを超える組立ステーションを備え、搬送装置が、その時々に製作すべき鋳型を順次、組立ステーションへ搬送する。組立ステーションは各々、或る特定の役割を担うことができ、必要に応じて、中間置場、中子接着ステーション、ライナ供給装置、ねじ接合具などを使えるようにすることができる。
【００３６】
これは、ある一定の組立作業の流れに適合した比較的単純な自動装置を鋳型組立てのために配備することを可能にする。
【００３７】
補助の構造要素、例えばシリンダ補強品（ライナ）又は軸受ブロック補強品などを金属溶湯に鋳込もうとする場合は、生産ラインが、この鋳物に鋳込まれる構造要素を加熱する加熱装置を備えると、好ましい。その場合、目標とする生産フローの連続性のためには、加熱装置が鋳込ユニットに一体化されていて、加熱が設備サイクル時間内で行われると、好都合である。
【００３８】
加熱が制御下での注型（鋳込み）の直前に行われることで、冷却がコントロールされずに行われる危険性は最小限に抑えられる。鋳込まれる構造部品の温度を僅かなエネルギーで狙いに調整し、鋳物全体の注型および凝固の流れと同調させることができる。
【００３９】
特に、加熱装置が誘導方式で働くとき、これを簡単な方法で遂行できる。
【００４０】
鋳込ユニットを中子製造ユニットによりプリセットされた作業サイクル時間に組入れるのは、鋳込ユニットがターンテーブルを備え、これが、型組立ユニットから鋳込ユニットへ搬送されたその時々の鋳型を、型組立ユニットと鋳込ユニットをつなぐ搬送装置の引渡しステーションで引取り、この鋳型を旋回運動の中で鋳込ステーションへ搬送し、この鋳込ステーションで行われた制御下での溶湯の注型の後、鋳型を更に引渡しステーションへ搬送し、そこで、その時々の鋳型を冷却ユニットに通じる搬送装置に引渡すことによって実現できる。
【００４１】
制御下での注型は、鋳型を公知の低圧鋳造炉に結合させ、ガス圧制御下で溶湯を鋳型中空部に送り込み、湯口をふさぎ、続いて、凝固位置まで１８０°回転（ロールオーバー）させることによって行うことができる。あるいは代わりに、回転運動を注型工程の制御に利用してもよい。
【００４２】
無機結合剤を用いた中子パッケージが特に有利であるのは、結合剤が不燃性であるので、溶湯との接触の際にほとんどガスが発生しないことである。
【００４３】
必要であれば、ボア穴、軸受ブロック、材料溜りなどの領域から熱を狙い通り逃がすために、局部冷し金を配備することができる。
【００４４】
従来技術において相当の手間をかけて行うしかなかった溶体化処理は、鋳物の急冷をある一定の温度になってから開始することによって回避することができる。これを可能にするため、本発明の更なる態様では、冷却ユニットが、鋳造熱から鋳物の急冷を開始する急冷ステーションを備えることを見込んでいる。
【００４５】
凝固した鋳物からの中子除去は、従来公知の方法で液体ジェットによって行うことができる。そのため、型除去ユニットは、好ましくは、鋳型を破壊する液体ジェット装置を具備する。このような液体ジェット装置をもってすれば、鋳物の中に座る中子も洗い流すことができる。
【００４６】
また、型除去ユニットは、液体を満たすことができ、その中に鋳型をいれることのできる槽を備えてよい。鋳型を鋳物の入ったまま液体の中で移動させることで、又は、水ジェットノズルを槽の中に配置しておくことで、鋳型の崩壊を加速することができる。この目的のために、液体槽の中に浸漬された鋳型を移動させる移動装置を液体槽に設けておいてもよい。液体中で捕集された鋳型小片は、更に微粒状の鋳型材料に崩壊し、簡単な方法で液体槽から運び出すことができる。
【００４７】
鋳型を破壊し、鋳型材料を洗い流す液体としては、特に水が好適であり、これは、必要に応じて添加剤を含有してよく、鋳型材料の分解を補助的に支援するある一定の温度に加熱することができる。
【００４８】
本発明の特に実用に合った態様は、冷却ユニットと型除去ユニットが合体して１つの冷却／型除去複合ユニットに集約されていることを特徴とする。
【００４９】
従来技術において有機結合剤の使用が原因で生じた問題は、鋳型材料の結合剤として無機結合剤を採用することによって取り除くことができる。従来技術からそれ自体知られていたこの種の結合剤系は、熱供給によって硬化させることができ、その際に環境又は機械要員に負荷をかけるガスを発生することはない。
【００５０】
以下、本発明を、一実施例を示す図面に則して詳細に説明する。
【００５１】
図１は、アルミ合金からエンジンブロックを全自動で製造する生産ライン１を示す図解平面図である。この生産ラインは、中子を製造する中子製造ユニット２、中子パッケージとして形成された鋳型Ｇを組立てる型組立ユニット３、アルミ溶湯を鋳型Ｇに注入する鋳込ユニット４、鋳型Ｇの中に入れられた金属溶湯を凝固させる冷却ユニット５ａ、および、その時々の鋳型Ｇを破壊除去する型除去ユニット５ｂ、並びに、鋳物Ｍの急冷ユニット５ｃを有する。
【００５２】
中子製造ユニット２は、中子打ち込みステーション６及びコンベヤとして形成された搬送装置７を備える。搬送装置７は、４つのセクション７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに分割されており、これらが、平面図においてそれぞれ矩形の１辺をなすように互いに直角に配置されている。短いセクション７ａ、７ｃに平行に配置されたコンベヤ７ｅを介して、中子工具上部ＷＯをセクション７ｄへ搬送することができる。中子打ち込みステーション６は、ここで搬送装置７においてそのセクション７ａと７ｄが出会うコーナーエリアに位置決めされている。中子打ち込みステーション６において、公知の方法で、無機結合剤と石英砂又は合成砂との混合物である鋳型材料から中子が打ち込み製造される。
【００５３】
中子打ち込みステーション６には打ち込みヘッド組替装置８が設けられており、これが、中子打ち込みステーション６にその時々にセットされるうち込みヘッドを工具別に準備する。
【００５４】
中子を熱にさらすことと洗気によって硬化させるために、工具Ｗを硬化ステーションＡの中に位置決めする。セクション７ｂの中央において中子工具上部ＷＯを浮かせ、コンベヤ７ｅに引渡す。
【００５５】
続いて、型組立ユニット３に設けられた第１組立ロボット１１が、硬化ステーションＡからセクション７ｂを介して搬送されてきた中子を中子工具下部ＷＵから引取る。
【００５６】
型組立ユニット３の、引取りロボット１１に相当する更なる組立ロボット１０が、搬送装置７のセクション７ａと向かい合わせに配置されたセクション７ｃに沿って位置決めされている。型組立ユニット３の最後の組立ロボット９が、セクション７ｂと向かい合わせに配置されたセクション７ｄの搬送方向Ｆで見て始端付近に位置決めされている。搬送装置７のセクション７ｂ、７ｃ、７ｄには、このようにして、出来上がった中子を型組立ユニット３に引渡す引渡しステーションが形成されている。型組立ユニット３においてそれぞれ組立ステーションを形成する組立ロボット９〜１１は、これらに引取られた中子から中子パッケージとして形成される鋳型Ｇを組み立てる。
【００５７】
鋳型Ｇは、コンベヤとして形成された搬送装置１２を介して組立ロボット９〜１１に沿って搬送される。搬送装置１２は、直線的に走る３つのセクション１３、１４、１５を備え、そのうち、平面図で見て第１セクション１３が第２セクション１４に対して直角に、第３セクション１５も第２セクション１４に対して直角に配置されているので、セクション１３〜１５は平面図で見てＵ字形をなす。
【００５８】
搬送装置１２の第１セクション１３において、その時々の鋳型Ｇの第１中子は第１組立ロボット１１によって組立てられる。続いて、この状態で部分的に出来上がった鋳型Ｇは、搬送装置１２のセクション１４に達し、ここで組立ロボット１０、９に沿って搬送され、その時々に更なる中子が追加されていく結果、型組立ユニット３を離れる時点で鋳型は完全に出来上がっている。
【００５９】
搬送装置１２のセクション１４から鋳型Ｇはセクション１５に達し、ここからターンテーブル１６へ案内される。ターンテーブル１６は、その時々の鋳型Ｇを引取り、９０゜回転して加熱ステーション１７に送る。ここで、製造すべきエンジンブロックに鋳込まれるインサート（例えば、ライナなど）又は冷し金部品（例えば、ボア穴エリアのための黄銅スリーブなど）が誘導加熱される。
【００６０】
ターンテーブル１６が更に９０゜回転することにより、鋳型Ｇは鋳込ユニット４の鋳込ステーション１８へ搬送される。そこで、その鋳型Ｇにアルミ溶湯が鋳込まれる。続いて、ターンテーブル１６は再び、溶湯で満たされた鋳型Ｇを引渡しステーションへ搬送し、そこで鋳型Ｇは、コンベヤとして形成された更なる搬送装置１９に引渡される。
【００６１】
冷却の間、鋳型Ｇは、冷却ユニット５ａの直線状に形成されたコンベヤ２０を介して先へ送られる。コンベヤ２０の端において、鋳型Ｇの中のアルミ溶湯の凝固は、その中で形成された鋳物Ｍが１つの定まった形を得るところまで完了する。
【００６２】
鋳型Ｇは、依然その元の形を保ったまま、同じくコンベヤとして形成され、冷却ユニット５ａの出口から、冷却ユニット５ａのコンベヤ２０に対して直角に配置された搬送装置２１を介して、型除去ユニット５ｂの引取りステーションへ搬送される。そこで、鋳型マニピュレータ（ロボット）２２がその時々の鋳型Ｇを引取り、これを水槽２３の中に浸漬する。
【００６３】
温度調節された水で満たされた水槽２３の中で鋳物を動かし、その分解が加速されるようにする。加えて、図示されていない水ジェット装置を使って鋳型Ｇを加速的に破壊し、凝固した鋳物Ｍの内部にある中子を洗い流してもよい。
【００６４】
鋳型Ｇの破片は、水槽２３で捕集され、この水槽２３の中で無機結合剤が水に溶けるので、崩壊する。その際、微粒状の鋳型母材が蓄積する。この鋳型母材を新しい無機結合剤と混合して新しい鋳型材料に調製し、再び中子製造ユニット２に供給する。
【００６５】
これに対し、無機結合剤は一部、水槽２３の中の水で溶解される。結合剤を含む水も調製工程に送られ、生産サイクルの中に戻される。
【００６６】
型除去の後、今や中子残留分が無くなった鋳物（エンジンブロック）Ｍは、コンベヤ２５を介して後処理ユニット２６に送られ、そこでバリ取りされ、鋸引きされ、必要に応じて更なる後処理工程にかけられる。
【００６７】
鋳物Ｍが生産ライン１から放出される周期は、中子製造ユニット２が製作した中子を型組立ユニット３へ送り出す周期によって決められている。ユニット２−６が直接に連結し、迅速な冷却と砂出しが冷却と直接に組合わされているため、鋳物の搬送及び、生産ライン１の個々の機能ユニット２〜６におけるその処理のために必要とされる鋳物マニピュレーター(ロボット)の数は極僅かにすぎない。このことも、本発明の生産ラインが僅かな手間と費用で比較的少量の個数の高級鋳物を特に経済的な方法で生産し得ることにつながっている。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】アルミ合金からエンジンブロックを全自動で製造する図解平面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１    生産ライン
２    中子製造ユニット
３    型組立ユニット
４    鋳込ユニット
５ａ    冷却ユニット
５ｂ    型除去ユニット
５ｃ    急冷ユニット
６    中子打ち込みステーション
７    搬送装置
７ａ〜７ｄ    搬送装置のセクション
８    打ち込みヘッド組替装置
９〜１１    組立ロボット
１２    搬送装置
１３〜１５    搬送装置１２のセクション
１６    ターンテーブル
１７    加熱ステーション（誘導方式）
１８    鋳込ユニット４の鋳込ステーション
１９    搬送装置
２０    冷却ユニット５ａのコンベヤ
２１    搬送装置
２２    型除去ユニット５ｂの鋳型マニピュレータ
２３    型除去ユニット５ｂの水槽
２４    調製ユニット
２５    コンベヤ
２６    後処理ユニット
Ｆ    搬送装置７の搬送方向
Ｇ    鋳型
Ｍ    鋳物
Ｗ    中子工具
ＷＯ    中子工具上部
ＷＵ    中子工具下部
Ａ    硬化ステーション
【図１】
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【国際調査報告】
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