(57)【要約】【課題】粘結剤の混合率が低下しても迅速に対処することのできる鋳型製造システム等を提供する。【解決手段】サンドストレージ１から供給される鋳物砂に活性粘土を加えて混練させる混練機２，３と、混練機２で混練された鋳物砂で主型を造型する造型機５，５と、混練機３で混練された鋳物砂で中子１０を成型する成型機６，６とを備え、この成型機６，６で成型された中子１０と造型機５，５で造型された主型８とから鋳型１１を製造し、この鋳型１１に注湯して鋳物を成形した後、鋳型１１を壊して成形された鋳物を取り出すとともに壊した鋳型１１を鋳物砂にしてサンドストレージ１へ戻す鋳型製造システムであって、中子１０の引張破断荷重を測定する引張破断荷重測定装置２０を設け、測定した引張破断荷重から鋳物砂に対する混合率を求め、この混合率が所定混合率になるように鋳物砂に加える粘結剤の量を調整する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンドストレージから供給される鋳物砂に粘結剤を加えて混練させる第１，第２混練機と、第１混練機で粘結剤が混練された鋳物砂で主型を造型する造型機と、第２混練機で粘結剤が混練された鋳物砂で中子を成型する成型機とを備え、この成型機で成型された中子と造型機で造型された主型とから鋳型を製造し、この鋳型に注湯して鋳物を成形した後、前記鋳型を壊して成形された鋳物を取り出すとともにその壊した鋳型の戻砂を鋳物砂にして前記サンドストレージへ戻す鋳型製造システムであって、
前記鋳型の一部分の引張破断荷重から前記粘結剤の鋳物砂に対する混合率を求め、この混合率が所定混合率になるように鋳物砂に加える粘結剤の量を調整することを特徴とする鋳型製造システム。
【請求項２】
前記一部分が中子であることを特徴とする請求項１に記載の鋳型製造システム。
【請求項３】
前記粘結剤が活性粘土であることを特徴とする請求項１に記載の鋳型製造システム。
【請求項４】
鋳型に使用される中子の一端にフランジを形成し、このフランジ側を上にするとともにそのフランジを支持台の上に引っかけて中子を垂下した状態にし、この中子を上から下方へ押圧して中子の引張破断荷重を測定することを特徴とする中子の引張破断荷重測定方法。
【請求項５】
前記中子の一端面に下方へ延びた凹部を形成し、この凹部に砂を入れ、この砂の上からロードセルで押圧して中子の引張破断荷重を測定することを特徴とする請求項４の中子の引張破断荷重測定方法。
【請求項６】
前記凹部は下方へ行くにしたがって径が小さくなっていくことを特徴とする請求項５の引張破断荷重測定方法。
【請求項７】
前記フランジの付け根の部分の中子にくびれを設けたことを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１つに記載の中子の引張破断荷重測定方法。
【請求項８】
鋳型の一部分の引張破断荷重から鋳物砂に対する粘結剤の混合率を評価することを特徴とする混合率の評価方法。
【請求項９】
前記一部分が鋳型の中子であることを特徴とする請求項８に記載の混合率の評価方法。
【請求項１０】
前記粘結剤が活性粘土であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の混合率の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鋳型を製造する鋳型製造システムと、その鋳型の中子の引張破断荷重を測定する引張破断荷重測定方法と、その鋳型の鋳物砂に対する粘着剤の混合率を評価する混合率の評価方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、鋳物砂に活性粘土を加えて混練させる混練機と、混練された鋳物砂で主型を造型する造型機と、その混練された鋳物砂で中子を成型する成型機とを備え、この成型機で成型された中子と造型機で造型された主型とから鋳型を製造し、この鋳型に注湯して鋳物を成形した後、前記鋳型を壊して成形された鋳物を取り出すとともに壊した鋳型を鋳物砂にして混練機へ送る鋳型製造システムが知られている。
【０００３】
この鋳型製造システムでは、壊した鋳型を鋳物砂にして何度も使用するが、鋳型に溶融金属を流し込むため、その溶融金属による熱によって鋳物砂に混合されている活性粘土が減少する熱損が生じる。この熱損による活性粘土の減少により鋳型の強度が低下するため、活性粘土の混合率を監視してその混合率が低下した場合、活性粘土を混練機内に追加してその強度の低下の防止を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような鋳型製造システムにあっては、活性粘土の混合率を化学的に分析して求めていた。このため、その測定に長時間要しており、活性粘土（粘結剤）の混合率が低下しても迅速に対処することができないという問題があった。
【０００５】
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、粘結剤の混合率が低下しても迅速に対処することのできる鋳型製造システムと、粘着剤の混合率を短時間で評価することのできる混合率の評価方法と、鋳型の一部分の引張破断荷重の測定方法とを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、サンドストレージから供給される鋳物砂に粘結剤を加えて混練させる第１，第２混練機と、第１混練機で粘結剤が混練された鋳物砂で主型を造型する造型機と、第２混練機で粘結剤が混練された鋳物砂で中子を成型する成型機とを備え、この成型機で成型された中子と造型機で造型された主型とから鋳型を製造し、この鋳型に注湯して鋳物を成形した後、前記鋳型を壊して成形された鋳物を取り出すとともにその壊した鋳型の戻砂を鋳物砂にして前記サンドストレージへ戻す鋳型製造システムであって、
前記鋳型の一部分の引張破断荷重から前記粘結剤の鋳物砂に対する混合率を求め、この混合率が所定混合率になるように鋳物砂に加える粘結剤の量を調整することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、前記一部分が中子であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、前記粘結剤が活性粘土であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、鋳型に使用される中子の一端にフランジを形成し、このフランジ側を上にするとともにそのフランジを支持台の上に引っかけて中子を垂下した状態にし、この中子を上から下方へ押圧して中子の引張破断荷重を測定することを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、前記中子の一端面に下方へ延びた凹部を形成し、この凹部に砂を入れ、この砂の上からロードセルで押圧して中子の引張破断荷重を測定することを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、前記凹部は下方へ行くにしたがって径が小さくなっていくことを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、前記フランジの付け根の部分の中子にくびれを設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項８の発明は、鋳型の一部分の引張破断荷重から鋳物砂に対する粘結剤の混合率を評価することを特徴とする。
【００１４】
請求項９の発明は、前記一部分が鋳型の中子であることを特徴とする。
【００１５】
請求項１０の発明は、前記粘結剤が活性粘土であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係わる鋳型製造システムと混合率の評価方法と中子の引張破断荷重測定方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は鋳型製造システムを示したものである。図１において、１は生砂（鋳物砂）を貯えておくサンドストレージ、２はサンドストレージ１から供給される生砂と活性粘土（粘結剤）とを混練する混練機（第１混練機）、３はサンドストレージ１から供給される生砂と活性粘土（粘結剤）とを混練する混練機（第２混練機）、４は混練機２，３に活性粘土を供給する活性粘土供給装置、５は混練機２により活性粘土が混練された生砂で主型を造形する造型機、６は混練機３により活性粘土が混練された生砂で中子１０を成型する成型機である。
【００１８】
成型機６は４個の中子１０を４０秒毎に成型していくようになっており、２台設けられている。同様に、造型機５も４個の主型を４０秒毎に造型していくようになっており、２台設けられている。
【００１９】
造型機５で造型された主型８と成型機６で成型された中子１０から従来と同様にして鋳型１１を製造する。主型造形では、ベントナイト，シーコール，コーンスターチを水とともに生砂に適度に添加する。また、中子成形では残留粘土分にソルビトール（グルシトール）を水分とともに適量添加する。
【００２０】
また、図１において、２０は成型機６で成形された中子１０の引張破断荷重を測定する引張破断荷重測定装置である。この引張破断荷重測定装置２０は、図２に示すように、中央部に円形の穴２１が開いた支持台２２と、図示しないシリンダのシリンダロッド２３に取り付けられたロードセル２４と、このロードセル２４に取り付けられた押圧ロッド２５等とを備えている。
【００２１】
シリンダロッド２３は上下動するものであり、ロードセル２４はシリンダロッド２３の押圧力を検知するものである。
【００２２】
成型機６で成形される中子１０は、その一端に形成されたフランジ１１を有しており、このフランジ１１の下面の内側から中子１０にかけてくびれ１２が設けられている。また、中子１０の一端面である上面（図２において）の中央部には円形の凹部１３が形成され、この凹部１３は中子１０の下端面の近傍近くまで延びているとともに、凹部１３の径が下方にいくにしたがって小さくなっている。また、その凹部１３の最下端部（図２において）が中子１０の中心軸線と一致している。
【００２３】
次に、上記実施形態の鋳型製造システムの作用について説明する。
【００２４】
先ず、サンドストレージ１に貯えられた生砂を混練機２，３に供給する。この生砂には活性粘土が含まれているが、その混合率が所定の混合率になるように活性粘土供給装置４から活性粘土を混練機２，３に供給する。そして、混練機２，３によって生砂と活性粘土を混練する。混練機２によって活性粘土を混練した生砂を造型機５，５に供給し、この造型機５，５によって主型８を造形する。
【００２５】
他方、混練機３によって活性粘土を混練した生砂を成型機６，６に供給し、この成型機６，６によって中子１０を成型する。
【００２６】
成型機６，６によって成型された中子１０と、造型機５，５によって造形された主型８とから鋳型１１を製造する。そして、この鋳型１１に溶融金属を鋳込んで鋳物を成形する。この成形の後、鋳型１１を壊して製品を取り出すとともに、壊した鋳型１１の戻砂を鋳物砂（ライン砂）にしてサンドストレージ１へ供給する。この鋳物砂には活性粘土が含まれているが、この活性粘土は熱損によって減少しており、その混合率は低下している。
【００２７】
一方、成型機６，６によって成型された複数の中子１０の内の１つの中子１０について、引張破断荷重測定装置２０によって引張破断荷重を測定する。
【００２８】
次に、中子１０の引張破断荷重の測定方法を説明する。
【００２９】
先ず、図２に示すように、フランジ１１を上にして支持台２２の穴２１に中子１０を入れ、中子１０のフランジ１１を支持台２２の上に載置する。つまり、フランジ１１を支持台２２の上に引っかけて、中子１０を支持台２２に垂下させた状態に支持させる。
【００３０】
次に、中子１０の凹部１３に生砂１４を入れ、この後シリンダロッド２３を下降させて押圧ロッド２５で生砂１４の上から押圧して中子１０を下方へ押していく。すなわち、フランジ１１によって支持台２２に支持された中子１０を下方へ引っ張っていく状態にする。この引っ張り荷重が大きくなると中子１０のくびれ１２に破断１０Ｈが生じてくる。このときの押圧ロッド２５の押圧力、すなわち中子１０の引張破断荷重をロードセル２４によって測定する。
【００３１】
このように、中子１０にフランジ１１が設けられているので、中子１０を支持台２２に簡単にセットすることができ、そして、中子１０の凹部１３に生砂１４を入れてこの生砂１４の上から押圧ロッド２５で中子を押圧していくだけなので、その測定は至って簡単であり、中子１０の引張破断荷重を短時間で測定することができ、現実に即した中子１０の強度を測定することができる。また、凹部１３に生砂１４を入れてこの生砂１４の上から押圧ロッド２５で押圧していくので、凹部１３の内周面に均等な力を加えることができる。しかも、その凹部１３は下方に行くにしたがって径が小さくなっており、凹部１３の最下端部が中子１０の中心軸線と一致しているので、中子１０の中心部を押圧する状態となり、中子１０の引張破断荷重を正確に測定することができる。
【００３２】
中子１０の引張破断荷重の測定が終了したら、その引張破断荷重から活性粘土の混合率を求める。この求めた混合率を基にして、活性粘土供給装置４によって供給する活性粘土の量を調整する。すなわち、所定の混合率となるように活性粘土を混練機２，３に加えていく。
【００３３】
このように、中子１０の引張破断荷重から活性粘土の混合率を求めているので、従来のように化学的に分析して求める必要がなく、このためその混合率を短時間で求めることができる。このため、混合率が低下しても迅速に活性粘土の量を調整して所定の混合率に戻すことができる。つまり、迅速に対処することができる。
【００３４】
次に、引張破断荷重と活性粘土の混合率との関係について説明する。
【００３５】
活性粘土分（混合率）の状態を短時間で把握するために、ライン砂を使用した中子の破壊強度が日々少しづつ変化していることに着目して、中子の引張破断荷重と活性粘土分のデータを取ったところ、図３の表Ｉおよび図４の表ＩＩに示すように、引張破断荷重と混合率との間に相関関係があることが分かった。
【００３６】
そこで、一方の成型機６（１号機）で成型された中子（１０Ａ〜１０Ｄ）の活性粘土分（各中子１０Ａ〜１０Ｄの活性粘土分は同一）と、４つの中子（１０Ａ〜１０Ｄ）の引張破断荷重とを測定したデータを図５に示す。この図５から分かるように引張破断荷重と活性粘土分とがほぼ比例関係にあり、グラフＧ１で表すことができる。図６の表ＩＩＩは、４つ中子（１０Ａ〜１０Ｄ）の引張破断荷重を平均して表したものであり、平均引張破断荷重と活性粘土分との関係をグラフＧ２として表すことができ、グラフＧ１とグラフＧ２とがほぼ一致する。
【００３７】
また、図７の表Ｖは、上記と同様に他方の成型機６（２号機）で成型された４つの中子（１０Ａ〜１０Ｄ）の引張破断荷重と活性粘土分とのデータを示し、引張破断荷重と活性粘土分との関係をグラフＧ３で表すことができる。また、図８の表ＶＩは、２号機で成型された４つの中子（１０Ａ〜１０Ｄ）の引張破断荷重を平均して表したものであり、平均引張破断荷重と活性粘土分との関係をグラフＧ４として表すことができ、グラフＧ３とグラフＧ４とがほぼ一致する。
【００３８】
これらのことからして、成型機６で成型される中子１０の引張破断荷重と活性粘土分との関係のグラフＧ１，Ｇ３またはＧ２，Ｇ４を予め求めておけば、成型された中子１０の引張破断荷重を測定することにより、そのグラフＧからライン砂の活性粘土の混合率を求めることができる。すなわち、中子１０の引張破断荷重から鋳物砂に対する活性粘土の混合率を簡単に評価することができる。
【００３９】
上記実施形態では、活性粘土の混合率を求めるために中子１０の引張破断荷重を測定しているが、主型８の引張破断荷重を測定して活性粘土の混合率を求めてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、粘結剤の混合率が低下しても迅速に対処することができる。
【００４１】
また、鋳型の一部分の引張破断荷重を簡単に且つ短時間で測定することができる。
【００４２】
さらに、粘結剤の混合率を短時間で評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る鋳型製造システムの構成を示した概略説明図である。
【図２】中子の引張破断荷重の測定方法を示した説明図である。
【図３】中子の引張破断荷重と測定日を示した表である。
【図４】活性粘土分と測定日を示した表である。
【図５】４つの中子の引張破断荷と活性粘土分とのデータを示した表である。
【図６】平均引張破断荷と活性粘土分とのデータを示した表である。
【図７】他の４つの中子の引張破断荷と活性粘土分とのデータを示した表である。
【図８】平均引張破断荷と活性粘土分とのデータを示した表である。
【符号の説明】
１　　　　　　サンドストレージ
２　　　　　　混練機
３　　　　　　混練機
５　　　　　　造型機
６　　　　　　成型機
８　　　　　　主型
１０　　　　　　中子
１１　　　　　　鋳型
２０　　　　　　引張破断荷重測定装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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