(57)【要約】【課題】生型砂によって造型され、円筒状鋳物を成形する鋳型４１が、抜型時に損壊することを防止する。【解決手段】複数の円筒状模型３が間隔をおいて立設された金型１に鋳枠をセットし、鋳枠内に生型砂を投入し、鋳枠内の生型砂を固めて鋳型４１を成形した後、鋳型４１に円筒状模型３の底からエア圧を加えながら抜型する。【選択図】図１０
2015188894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状鋳物を成形する鋳型の造型方法であって、
複数の円筒状模型が間隔をおいて立設された金型に鋳枠をセットする工程と、
上記鋳枠内に生型砂を投入する工程と、
上記鋳枠内の生型砂を固めて鋳型を成形する工程と、
上記鋳型に上記円筒状模型の底からエア圧を加えながら抜型する工程とを備えていることを特徴とする鋳造用鋳型の造型方法。
【請求項２】
請求項１において、
上記生型砂を固めて鋳型を成形する工程にスクイズ方式を採用し、上記生型砂のスクイズ時に上記円筒状模型のまわりから金型下方へエアを抜くことを特徴とする鋳造用鋳型の造型方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
上記生型砂の投入前に、上記金型に離型剤を噴霧して塗布することを特徴とする鋳造用鋳型の造型方法。
【請求項４】
円筒状鋳物を成形する鋳型の造型装置であって、
模型支持台に複数の円筒状模型が間隔をおいて立設された金型と、該金型にセットされる鋳枠と、該鋳枠内に生型砂を投入する生型砂投入手段と、該鋳枠内の生型砂を固めて鋳型を成形するスクイズ装置とを備え、
上記円筒状模型の底に、抜型時に上記鋳型に下からエア圧を加えるためのエア噴出口が開口していることを特徴とする鋳造用鋳型の造型装置。
【請求項５】
請求項４において、
上記模型支持台には、上記鋳型に抜型方向に延びるガイド穴を形成する複数の柱状のガイド部材が立設され、該ガイド部材の抜け勾配が上記円筒状模型の抜け勾配よりも小さくされ、又は該ガイド部材の抜け勾配がゼロにされていることを特徴とする鋳造用鋳型の造型装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５において、
上記模型支持台の上記円筒状模型まわりには、上記生型砂を固めて鋳型を成形するときにエアを抜くベントホールが設けられていることを特徴とする鋳造用鋳型の造型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋳造用鋳型の造型方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に鋳型（主型又は中子）の造型は、模型の製作、該模型を用いた鋳型の成形、鋳型の抜型という手順で行なわれる。この造型技術に関し、特許文献１には、コールドボックス法による中子の造型において、中子型内に中子砂を充填し、次にアミンガスを吹き込んで中子を成形した後、型開きして押出ピンによって中子を抜型することが記載されている。この文献には、さらに、抜型時に押出ピンの側面に開口させたスリットから圧縮エアを噴出させて押出ピンの周囲に付着している砂や樹脂粒を吹き飛ばすことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１５９２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のコールドボックス法の場合は、アミンガスの吹き込みによって砂を樹脂で結合させるから、得られる鋳型は曲げ強度や圧壊強度が高い。そのため、鋳型を押出ピンによって抜型しても、鋳型の損壊を招くことは少ない。
【０００５】
これに対して、本発明は生型砂によって鋳型を成形することを前提とする。この生型砂による鋳型の造型では、鋳枠をレベリングシリンダ等で受けた状態で金型（模型）を下降させることによって、鋳型を金型から鋳枠側に抜型する。
【０００６】
しかし、生型砂によって成形された鋳型は、その強度や硬さがコールドボックス法等の有機系粘結剤（樹脂）を用いた鋳型に比べて低い。そのため、鋳型が金型による抜型抵抗によって破壊して金型側と鋳枠型に分断されやすい。これに対して、押出ピンによって抜型をアシストすることが考えられるが、生型砂の場合は鋳型の強度・硬さが低いことから、鋳型の押出ピン当接部に窪みができ、さらには鋳型が崩壊するという問題がある。
【０００７】
特に、円筒状鋳物を成形する鋳型の造型においては、模型が円筒状になり、配列の効率の低下や加工取り代の増大を防ぐために、その抜き勾配を大きくすることができず、抜型抵抗が大きくなる。その結果、円筒状模型の上端において鋳型が破断し易い。
【０００８】
そこで、本発明は、生型砂によって造型された鋳型が抜型時に損壊することを防止する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、鋳型の抜型をエアでアシストするようにした。
【００１０】
ここに提示する鋳型の造型方法は、
複数の円筒状模型が間隔をおいて立設された金型に鋳枠をセットする工程と、
上記鋳枠内に生型砂を投入する工程と、
上記鋳枠内の生型砂を固めて鋳型を成形する工程と、
上記鋳型に上記円筒状模型の底からエア圧を加えながら抜型する工程とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
この造型方法によれば、円筒状模型の底から鋳型に加えられるエア圧によって鋳型が抜型方向の力を受ける。この場合、鋳型の一部を局部的に押圧する押出ピンとは違って、エア圧が円筒状模型内の鋳型柱状部の下面全体に加わる。また、エアが鋳型柱状部の砂粒間を抜けながら上昇していくため、当該鋳型柱状部は、その下面にエア圧を受けるだけでなく、その内部では流気による力（内部を上昇するエアが砂粒に当たって上方へ押す力）も受ける。つまり、鋳型柱状部全体が抜型方向に推進力を受けることになる。さらに、エアは円筒状模型の内面と鋳型柱状部の間に流入することによって、抜型抵抗を低下させる。よって、抜型がスムースになり、鋳型の破断や崩壊を招きにくい。
【００１２】
上記造型方法に係る発明の好ましい態様は、上記生型砂を固めて鋳型を成形する工程にスクイズ方式を採用し、上記生型砂のスクイズ時に上記円筒状模型のまわりから金型下方へエアを排出させることを特徴とする。これにより、鋳型の圧縮成形が容易になる。
【００１３】
上記造型方法に係る発明の好ましい態様は、上記生型砂の投入前に、上記金型に離型剤を噴霧して塗布することを特徴とする。これにより、鋳型の抜型が容易になる。
【００１４】
また、ここに提示する円筒状鋳物を成形する鋳型の造型装置は、上記造型方法に係る発明の実施に直接使用する装置であって、
模型支持台上に複数の円筒状模型が間隔をおいて立設された金型と、該金型にセットされる鋳枠と、該鋳枠内に生型砂を投入する生型砂投入手段と、該鋳枠内の生型砂を固めて鋳型を成形するスクイズ装置とを備え、
上記円筒状模型の底に、抜型時に上記鋳型に下からエア圧を加えるためのエア噴出口が開口していることを特徴とする。
【００１５】
この造型装置によれば、上記造型方法を実施して所期の効果を上げることができる。
【００１６】
上記造型装置に係る発明の好ましい態様は、上記模型支持台には、上記鋳型に抜型方向に延びるガイド穴を形成する複数の筒状又は柱状のガイド部材が立設され、該ガイド部材の抜け勾配が上記円筒状模型の抜け勾配よりも小さくされ、又は該ガイド部材の抜け勾配がゼロにされていることを特徴とする。
【００１７】
上述の如く、生型砂によって得られる鋳型は強度や硬さが低いため、上記エアアシストによって抜型自体が円滑になっても、抜型時に鋳型と金型の相対位置が抜型方向と直交方向に振れると、鋳型が模型との衝突によって損壊する懸念がある。特に、抜型が進んで鋳型と円筒状模型の間に隙間ができたときに、鋳型が金型に対して横ぶれすることが問題となる。
【００１８】
そこで、金型にガイド部材を設け、該ガイド部材によって鋳型にガイド穴が形成されるようにし、鋳型の抜型が進んで上記隙間を生じても、ガイド部材とガイド穴の間には隙間が殆ど又は実質的に生じないようにした。よって、鋳型の横ぶれがガイド部材によって防止されるため、鋳型の破壊が避けられる。この場合、ガイド部材の抜け勾配が円筒状模型の抜け勾配よりも小さくされ、又はガイド部材の抜け勾配がゼロにされているから、このガイド部材が抜型のガイドとして有効に働くことになる。ガイド部材は、円筒状模型と同じ長さに、又は円筒状模型よりも長くすることが好ましい。
【００１９】
上記造型装置に係る発明の好ましい態様は、上記模型支持台の上記円筒状模型まわりに、上記生型砂を固めて鋳型を成形するときにエアを抜くベントホールが設けられていることを特徴とする。これにより、スクイズによる鋳型の成形が容易になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、円筒状模型の底から鋳型にエア圧を加えながら抜型するようにしたから、円筒状模型内の鋳型柱状部全体に抜型方向の力を与えることができ、しかも、エアによる抜型抵抗を低下させることができるから、生型砂による鋳型を壊さずに抜型することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】鋳型造型装置の正面図。
【図２】金型の斜視図。
【図３】円筒状模型の平面図。
【図４】金型の平面図。
【図５】円筒状模型底部を示す斜視図。
【図６】離型剤塗布装置を示す正面図。
【図７】金型に生型砂を投入した状態での鋳型造型装置の正面図。
【図８】スクイズ時の鋳型造型装置の正面図。
【図９】抜型時の鋳型造型装置の正面図。
【図１０】抜型のエアアシスト状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２３】
本実施形態は、円筒状鋳物としてエンジンのシリンダライナを成形する鋳型の造型方法及び装置に関する。鋳型の造型には生型砂（けい砂などを骨材とし、粘結剤として粘土(ベントナイト)を用いた鋳物砂）を使用する。
【００２４】
（鋳型造型装置）
図１において、１はシリンダライナ成形用の下型を造型するための下金型、２はシリンダライナ成形用の上型（湯道等）を造型するための上金型である。下金型１には複数のシリンダライナ模型（以下、「ライナ模型」という。）３が設けられている。金型１，２はボルスター４の上に並べて保持され、ボルスター４はリフトテーブル５に支持され、リフトテーブル５は枠セットシリンダ６によって昇降する。金型１，２は、予めボルスター４にセットされた状態で、搬送手段によって造型ステーションのリフトテーブル５の上に搬送されて、リフトテーブル５に保持される。
【００２５】
ボルスター４の上方には、下型用鋳枠７及び上型用鋳枠８をローラ９で順次搬送してボルスター４の上に位置付ける鋳枠搬送装置１１が設けられている。鋳枠搬送装置１１の上方には、鋳枠７に載せられる下型用盛枠１２及び鋳枠８に載せられる上型用盛枠１３がフレーム１４に支持されて設けられている。盛枠フレーム１４は枠受け１５で受けられている。また、鋳枠搬送装置１１には、後述する鋳枠下降時に鋳枠７，８の四隅を受けて水平になるように支持するレベリングシリンダ１６が設けられている。
【００２６】
盛枠フレーム１４の上方には、各々スクイズシリンダ（図示省略）によって昇降する下型用スクイズボード１７及び上型用スクイズボード１８を備えたスクイズヘッド１９と、生型砂投入手段としての下型用ルーバーホッバー２１及び上型用ルーバーホッパー２２とが、鋳枠搬送方向と直交する方向に並べて設けられている。スクイズヘッド１９とルーバーホッパー２１，２２は一体となって、シャトル装置（図示省略）によって当該直交方向に進退し、この進退により、各々が金型１，２の上方に選択的に位置付けられる。
【００２７】
下金型１にはライナ模型毎に抜型をエアアシストするためのエア供給管２０が接続されている。ボルスタ４内にもエア供給管２０が設置されており、下金型１をボルスタ４に積載するだけで、下金型底面とボルスター上面に設置された継手によって接続される。ボルスタ４とリフトテーブル５間も、同様の継手が配置されており、ボルスター４がリフトテーブル５に保持されることでエア供給管２０が接続される。各エア供給管２０は造形装置外まで延びており、ライナ模型毎に設けたエア圧を調節するレギュレータ２３及びライナ模型毎に設けたエアの供給・停止を操作する操作手段としての電磁弁２４を介してエア源に接続されている。この電磁弁２４は、リフトテーブル５の高さを検知する制御装置によって、抜型時に操作される。
【００２８】
なお、図１では、便宜上、造型装置外のエア供給管２０を１本線で描き、レギュレータ２３及び電磁弁２４を一つずつ描いているが、図２に示すようにライナ模型３が２０個設けられているケースでは、２０本のエア供給管２０が配管され、各エア供給管２０毎にレギュレータ２３及び電磁弁２４が１つずつ設けられる。それら複数の電磁弁２４に対してエア源から延びるエア供給管が分岐して接続されている。後述の図７〜図９においてもエア供給系統については図１と同様に簡略的に描いている。
【００２９】
図２に示すように、下金型１では、模型支持台２５に複数の有底円筒状のライナ模型３が前後及び左右に間隔をおいて立設されている。さらに、模型支持台２５の四隅には抜型をガイドするための有底円筒状のガイドロッド２６が立設されている。ライナ模型３の抜き勾配は０．１度程度にされ、ガイドロッド２６の抜き勾配は０度にされている。
【００３０】
図３に示すように、ライナ模型３の外周面にはライナ長手方向に延びる多数の凸条３０が周方向に間隔をおいて形成されている。この凸条３０はシリンダライナとシリンダブロック本体の結合強度を高めるためのものである。なお、図３を除く他の図では、ライナ模型３の凸条３０の図示を省略し、或いは簡略的に描いている。
【００３１】
図４（平面図）に示すように、各ライナ模型３の底の中心位置にはエア噴出口２７が開口している。すなわち、図５に示すように、ライナ模型３の底壁にエア噴出口２７を有するエア孔２９が形成されている。模型支持台２５には、ライナ模型３のエア孔２９に連続するエア孔３１が形成されていて、このエア孔３１に上述のエア供給管２０からエアが供給されるエア供給管２０が接続されている。なお、図５に示すように、エア孔２９に複数のスリットを有する部材２７Ａを嵌めてスリット状のエア噴出口２７を形成することが好ましく、その場合、砂がエア孔２９内に充填される量が低減できるメリットがある。
【００３２】
図４に示すように、模型支持台２５における各ライナ模型３及び各ガイドロッド２６のまわりには、スクイズ時に生型砂からエアを金型下方へ抜くベントホール３６が設けられている。図５に示すように、ベントホール３６は、エア噴出口２７と同じく、複数のスリットを有するスリット部材３６Ａによってスリット状に形成することが好ましい。図示は省略するが、上金型２にもスクイズ時に生型砂からエアを金型外へ抜くベントホールが設けられている。
【００３３】
図６に示すように、離型剤塗布ステーションには、水平に延びる離型剤供給管３７が下金型１の上方を横移動するように設けられている。離型剤供給管３７には、複数の離型剤噴霧ノズル３８が、離型剤が下金型１のライナ模型３及びガイドロッド２６（なお、図６ではガイドロッド２６の図示を省略している。）各々の内周面、外周面及び底面、並びに模型支持台２５の上面に余すところなく付着するように、噴口の向きを適宜変えて設けられている。この場合、主としてライナ模型３及びガイドロッド２６各々の内周面に離型剤を付着させるノズル３８は噴口が鉛直方向に向けられ、主としてライナ模型３及びガイドロッド２６各々の外周面に離型剤を付着させるノズル３８は噴口が斜め下方に向けられている。離型剤としては、水ベースのＯ／Ｗ型エマルションが好ましい。
【００３４】
（鋳型造型方法）
金型１，２は、搬送手段によって造型ステーションのボルスター４の上に搬送されて、ボルスター４に保持された後、２サイクルに１回程度、複数の離型剤噴霧ノズル３８により離型剤が塗布される。
【００３５】
図７に示すように、ボルスター４に保持された金型１，２の上方に鋳枠７，８を位置付け、その上方にルーバーホッパー２１，２２を位置付ける。枠セットシリンダ６によってリフトテーブル５を上昇させることにより、ボルスター４に保持された金型１，２を上昇させる。この金型１，２の上昇により、鋳枠７，８が金型１，２の上に載って鋳枠搬送装置１１のローラ９から持ち上げられ、さらに、盛枠１２，１３が鋳枠７，８の上に載ってフレーム１４と共に枠受け１５から持ち上げられる。この金型１，２の上昇により、金型１，２が鋳枠７，８及び盛枠１２，１３を挟んでルーバーホッパー２１，２２に圧着した状態（鋳枠セット状態）になる。その状態でルーバーホッパー２１，２２から金型１，２の上に生型砂３９を投入する。リフトテーブル５の上昇によって鋳枠７，８を鋳枠搬送装置１１のローラ９から持ち上げた後は、レベリングシリンダ１６を上昇状態にしておく。
【００３６】
図８に示すように、不図示のシャトル装置を駆動し、ルーバーホッパー２１，２２に代えてスクイズヘッド１９のスクイズボード１７，１８を金型１，２の上方に位置付ける。スクイズボード１７，１８を下降させることにより、金型１，２の上の生型砂３９を押し固める。このとき、生型砂３９からエアが金型１，２のベントホールに抜けるため、生型砂の押し固めが円滑になる。
【００３７】
図９に示すように、生型砂３９のスクイズ完了（鋳型41，４２の成形）後、枠セットシリンダ６によってリフトテーブル５を下降させていく。リフトテーブル５の下降開始と共に、電磁弁２４を動作させて、ライナ模型３及びガイドロッド２６各々の底へのエアの供給を開始する。リフトテーブル５の下降により、盛枠１２，１３のフレーム１４が枠受け１５に載り、鋳枠７，８がレベリングシリンダ１６によって水平状態になるように受けられる。鋳枠７，８がレベリングシリンダ１６に受けられた時点から鋳型４１，４２の抜型が始まり、その時点からリフトテーブル５が少し下降した時点で、ライナ模型３及びガイドロッド２６各々の底へのエアの供給を停止する。
【００３８】
リフトテーブル５の下降が終わった後、レベリングシリンダ１６を下降状態に切換えることにより、鋳型４１，４２を鋳枠７，８と共に鋳枠搬送装置１１のローラ９に載せて次のステーションに搬送する。
【００３９】
図１０に示すように、鋳型３７の金型１からの抜型により、ライナ模型３によってシリンダライナ成形用のキャビティ４３が形成され、ガイドロッド２６によってガイド穴４４が形成される。なお、便宜上、図１０ではライナ模型３の抜き勾配を実際よりも大きくして描いている。
【００４０】
この鋳型４１の抜型時には、ライナ模型３の底のエア噴出口２７から鋳型４１に加えられるエア圧によって鋳型４１が抜型方向の力を受ける。この場合、エア圧がライナ模型３内の鋳型柱状部４１ａの下面全体に加わり、また、エアが鋳型柱状部４１ａの砂粒間を抜けながら上昇していくため、鋳型柱状部４１ａはその内部には流気による推進力も受ける、つまり、当該鋳型柱状部４１ａの全体が抜型方向にエア圧を受けることになる。さらに、エアはライナ模型３の内面と鋳型柱状部４１ａの間に流入することによって、抜型抵抗を低下させる。このため、生型砂による鋳型４１は、その強度や硬さが低いものの、抜型時に破壊することが避けられる。
【００４１】
また、金型１の四隅に抜け勾配０度のガイドロッド２６が設けられているから、このガイドロッド２６とガイド穴４４が抜型のガイドとなる。すなわち、抜型が進んで鋳型４１のキャビティ４３において鋳型４１とライナ模型３の間に隙間ができても、鋳型４１とガイドロッド２６の間には実質的な隙間を生じない。よって、鋳型４１が抜型時に金型１に対して横ぶれすることがガイドロッド２６によって防止され、鋳型４１の破壊が避けられる。
【００４２】
なお、エア供給管２０にエア供給位置と大気開放位置に切換可能な切換弁を設け、該切換弁を大気開放位置にすることによって、スクイズ時にエア噴出口２７をベントホールとして利用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１    金型
３    ライナ模型（円筒状模型）
７    鋳枠
１２    盛枠
１９    スクイズヘッド
２１    ルーバーホッパー（生型砂投入手段）
２６    ガイドロッド（ガイド部材）
２７    エア噴出口
３６    ベントホール
３９    生型砂
４１    鋳型
４３    キャビティ
４４    ガイド穴
【図１】
2015188894.tif 000003
【図２】
2015188894.tif 000004
【図３】
2015188894.tif 000005
【図４】
2015188894.tif 000006
【図５】
2015188894.tif 000007
【図６】
2015188894.tif 000008
【図７】
2015188894.tif 000009
【図８】
2015188894.tif 000010
【図９】
2015188894.tif 000011
【図１０】
2015188894.tif 000012