(57)【要約】【課題】中子を製造するために要する全サイクルタイムを短縮することにより、中子の生産性を高めると共に、中子を生産するために消費する可燃ガスの量を減少し、それに伴う二酸化炭素の発生量を減少させることを目的とする。【解決手段】ホッパ２の円錐部２ｂにおいて予熱したＲＣＳを加熱室３ａに供給し、加熱室３ａの中を下方から上方に流れる熱風により、加熱室３ａ内のＲＣＳを機械的に攪拌しながら加熱し、ＲＣＳの砂粒の表面に被覆した樹脂を軟化させて軟化ＲＣＳとし、加熱室３ａからブローヘッド４に軟化ＲＣＳを供給し、ブローヘッド４の中において上部攪拌機構６や下部攪拌機構７により軟化ＲＣＳを機械的に攪拌しながら貯え、その後軟化ＲＣＳを金型５に吹き込む構成とする。また、各駆動源としてサーボモータ等を使用し、加速及び減速時の加速度を適正に制御することにより高速化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂の表面に樹脂を被覆した砂粒体である、レジンコーテッドサンド（以下単に「ＲＣＳ」という。）を所定の焼成温度に加熱した金型に吹き込み、前記金型の中でＲＣＳを焼成させることにより鋳型を製造するシェルモールド成型方法であって、
前記金型に吹き込む前の前記ＲＣＳを加熱室に供給し、重力方向下方から上方に向けて前記加熱室の中に熱風を通過させることにより、前記加熱室の中の前記ＲＣＳを加熱して、前記樹脂を軟化させた状態（以下単に「軟化ＲＣＳ」という。）にする工程と、前記軟化ＲＣＳをブローヘッドに供給する工程と、前記ブローヘッドの中において前記軟化ＲＣＳを機械的に攪拌しながら貯える工程と、前記ブローヘッドに貯えた前記軟化ＲＣＳを金型に吹き込む工程を有することを特徴とするシェルモールド成型方法。
【請求項２】
請求項１に記載したシェルモールド成型方法であって、加熱室の中に熱風を通過させる工程が、ヒータによって発生させた熱風を前記加熱室に送風する工程であるものとし、前記加熱室の中の温度が所望の温度に達した場合に、前記加熱室に送風する前記熱風の風量を下げ、さらに、前記加熱室の中の温度が所望の温度を維持している場合に、前記ヒータを切る工程を有することを特徴とするシェルモールド成型方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載したシェルモールド成型方法であって、加熱室の中のＲＣＳを機械的に攪拌しながら熱風を通過させて、前記ＲＣＳを加熱する工程を有することを特徴とするシェルモールド成型方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載したシェルモールド成型方法であって、加熱室に供給する前のＲＣＳを、樹脂が軟化しない温度まで予熱する工程を有することを特徴とするシェルモールド成型方法。
【請求項５】
請求項４に記載したシェルモールド成型方法であって、加熱室に供給する前のＲＣＳを機械的に攪拌しながら、樹脂が軟化しない温度まで予熱する工程を有することを特徴とするシェルモールド成型方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載したシェルモールド成型方法であって、ブローヘッドの吹出口をシャッタにより塞ぐ工程を設け、前記ブローヘッドの吹出口を前記シャッタにより塞いだ状態として、前記ブローヘッドの中において軟化ＲＣＳを機械的に攪拌しながら貯える工程としたことを特徴とするシェルモールド成型方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載したシェルモールド成型方法であって、ブローヘッドの中に加熱した圧縮空気を吹き込みつつ、前記ブローヘッドの中において軟化ＲＣＳを機械的に攪拌しながら貯える工程としたことを特徴とするシェルモールド成型方法。
【請求項８】
送風機を有するＲＣＳ加熱器であって、前記送風機から加熱室に風を送る送風筒の途中にヒータを取り付け、前記ヒータにより風を熱風にした状態で、前記加熱室を重力方向下方から上方に向けて前記熱風を通過させ、通過した後の風を排風筒を経由して集塵機に送風する構成とし、
また、前記ホッパから前記加熱室にＲＣＳを供給するためのＲＣＳ流入口を設け、前記加熱室内の温度を測定するための温度センサを設け、さらに加熱室内のＲＣＳを機械的に攪拌するための、加熱室攪拌機構を有することを特徴とするＲＣＳ加熱器。
【請求項９】
請求項８に記載したＲＣＳ加熱器とホッパとからなるＲＣＳ加熱機構であって、前記ホッパにヒータを取り付けたことを特徴とするＲＣＳ加熱機構。
【請求項１０】
請求項９に記載したＲＣＳ加熱機構であって、ホッパに貯めたＲＣＳを機械的に攪拌するための、ホッパ攪拌機構を有することを特徴とするＲＣＳ加熱機構。
【請求項１１】
ＲＣＳを貯え、貯えたＲＣＳを金型に吹き込むブローヘッドであって、前記貯えたＲＣＳを機械的に攪拌するための、攪拌機構を有することを特徴とするブローヘッド。
【請求項１２】
請求項１１に記載したブローヘッドであって、金型にＲＣＳを吹き込む口である吹出口にシャッター機構を設けたことを特徴とするブローヘッド。
【請求項１３】
請求項１１又は請求項１２のいずれかに記載したブローヘッドであって、上部攪拌機構と下部攪拌機構の２つの攪拌機構を有することを特徴とするブローヘッド。
【請求項１４】
請求項１３に記載したブローヘッドであって、上部攪拌機構は複数の攪拌棒を有するものとし、前記攪拌棒の中に圧縮空気を通す棒管路を設け、また前記棒管路からブローヘッド内に向けて複数の棒噴出口を設け、一方、下部攪拌機構は軸を有するものとし、前記軸の中に圧縮空気を通す軸管路を設け、また前記軸管路からブローヘッド内に向けて複数の軸噴出口を設け、さらに、前記棒管路及び前記軸管路に加熱した圧縮空気を供給する構成としたことを特徴とするブローヘッド。
【請求項１５】
請求項１１〜請求項１４のいずれかに記載したブローヘッドであって、サーボモータの駆動により前記ブローヘッドを移動させる構成の、ヘッド駆動機構を有することを特徴とするブローヘッド。
【請求項１６】
請求項９又は請求項１０のいずれかに記載したＲＣＳ加熱機構と、請求項１１〜請求項１５のいずれかに記載したブローヘッドの組合せであって、ＲＣＳ加熱機構はＲＣＳを排出する口である排出口を有するものとし、前記排出口と前記ブローヘッドのＲＣＳ流入部との間にゲート機構を設けたことを特徴とするＲＣＳ加熱機構とブローヘッドの組合せ。
【請求項１７】
所定の温度に加熱可能な金型と、請求項１６に記載したＲＣＳ加熱機構とブローヘッドの組合せを有することを特徴とするシェルモールド成型機。
【請求項１８】
請求項１７に記載したシェルモールド成型機であって、金型は固定側金型と移動側金型とからなるものとし、金型を上下反転させる金型反転機構、前記移動側金型を水平方向に移動させる金型移動機構、及び前記移動側金型を転倒させる金型転倒機構を有するものとし、前記金型反転機構及び前記金型移動機構のいずれについても、サーボモータにより駆動する構成であることを特徴とするシェルモールド成型機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳物の製造に使用される鋳型であって、特に中子の生産に使用されることの多いシェルモールド成型に係わり、熱効率の向上及びサイクルタイムの短縮という効果が得られる、シェルモールド成型方法及びシェルモールド成型機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シェルモールド成型では、レジンコーテッドサンド（以下単に「ＲＣＳ」という。）を所定の焼成温度に加熱した金型に吹き込み、金型の中でＲＣＳを焼成させることにより鋳型を製造している。
本願出願人は、金型を所定の焼成温度たる摂氏約２７０〜３００度に加熱してＲＣＳを焼成しているが、金型を加熱するために消費する熱量のうち、ＲＣＳの焼成に寄与するのは６〜２０％にすぎず、９４〜８０％の熱量は大気に放熱している。
そして多くのシェルモールド成型においては、金型の加熱にガス燃料を使用しているが、地球の温暖化を防止したり環境を保全する観点から、可燃ガスの燃焼による二酸化炭素の発生量を減少させる要請もあった。
そこで、金型に吹き込む前のＲＣＳを予め加熱することにより、金型によるＲＣＳの焼成時間を短縮し、単位時間当たりのシェルモールド鋳型の生産量を向上させることを目的とし、これに付随する効果として、シェルモールド鋳型１個当たりに消費する熱エネルギを減少させ、さらに、シェルモールド鋳型１個当たりに消費する、可燃ガスの減少及び発生する二酸化炭素の減少、という成果を得るために本願発明を行ったものである。
【０００３】
ＲＣＳは砂粒の表面にフェノールレジンなどの樹脂を被覆した砂粒体であり、摂氏約８０度になると樹脂の軟化が始まり、軟化した樹脂が接着（以下単に「融着」という。）して砂粒がかたまり塊状化する。
従来、ＲＣＳを流動させながら、ＲＣＳを摂氏７０〜８０度まで加熱する発明があった（例えば、特許文献１参照。）。またＲＣＳを浮遊状態にして、ＲＣＳを摂氏８０〜１２０度まで加熱する発明（例えば、特許文献２参照。）もあった。
しかし、以上に記載した発明は、いずれもＲＣＳを貯めるホッパの中に熱交換用の配管を設け、前記配管の中に高温の油などの熱媒を流すことにより、ホッパに貯めたＲＣＳの温度を上げる構成であった。かかる構成では、熱媒からＲＣＳへの熱交換の効率が悪く、熱エネルギーを無駄に消費する問題があった。
また、加熱して樹脂を軟化させた状態のＲＣＳ（以下単に「軟化ＲＣＳ」という。）を直ちに金型に吹き込むのではなく、軟化ＲＣＳをブローヘッドに一旦貯えた後に、軟化ＲＣＳを金型に吹き込む実験を行ったところ、ブローヘッドの中でＲＣＳが融着し塊状化してしまい、金型へのＲＣＳの吹き込みを阻害する問題が生じた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７４４９８号公報
【特許文献２】特開２００９−２６９０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、鋳型を製造するために要する全サイクルタイムを短縮することにある。主として、金型によるＲＣＳの燃焼時間を短縮することにより、金型にＲＣＳを吹き込んでから金型を離型させる迄の時間であるキュアータイムを短縮し、さらには、全サイクルタイムからキュアータイムを除いたドライサイクルタイムを短縮する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
金型に吹き込む前のＲＣＳを加熱室に供給し、重力方向下方から上方に向けて加熱室の中に熱風を通過させることにより、加熱室の中のＲＣＳを加熱して軟化ＲＣＳとし、軟化ＲＣＳをブローヘッドに供給し、ブローヘッドの中において軟化ＲＣＳを機械的に攪拌しながら貯え、その後、軟化ＲＣＳを金型に吹き込む構成とする。
また、ブローヘッドを移動させるヘッド駆動機構、金型を上下反転させる金型反転機構、移動側金型の金型移動機構などをサーボモータを使用して駆動し、加速時や減速時の加速度を適正に制御することにより、高速反転や高速移動を可能にする。
【発明の効果】
【０００７】
加熱室の中を下方から上方に流れる熱風は、ＲＣＳを流動化又は浮遊化させ、熱風がＲＣＳの砂粒間を流れるため、熱風とＲＣＳの砂粒との間で直接熱交換が行われて、エネルギー効率の高いＲＣＳの加熱が可能になった。
また、ブローヘッドの中において軟化ＲＣＳを機械的に攪拌しながら貯える構成にしたため、ブローヘッドの中で軟化ＲＣＳが融着し塊状化することがなく、金型への軟化ＲＣＳの吹き込みを阻害する問題がなくなった。
金型に吹き込む前に、ＲＣＳを加熱して軟化ＲＣＳとしたので、金型におけるＲＣＳの焼成時間を短縮し、キュアータイムを短縮することができた。
また、ブローヘッドや移動側金型の移動及び金型の反転などをサーボモータを使用して駆動することにより、高速移動や高速反転が可能になったので、ドライサイクルタイムを短縮することができた。
さらに全サイクルタイムを短縮することにより、シェルモールド鋳型の生産性の向上、シェルモールド鋳型１個あたりに消費するエネルギ資源の減少、及び二酸化炭素の発生量を減少させる効果を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ＲＣＳ加熱機構及びブローヘッドの構成を表す正面視断面図である。
【図２】シェルモールド成型機の構成を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ＲＣＳを所定の焼成温度に加熱した金型に吹き込み、金型の中でＲＣＳを焼成させることにより鋳型を製造するシェルモールド成型方法であって、金型に吹き込む前のＲＣＳを加熱室に供給し、重力方向下方から上方に向けて加熱室の中に熱風を通過させることにより、加熱室の中のＲＣＳを摂氏８０〜１００度に加熱して軟化ＲＣＳにする工程と、軟化ＲＣＳをブローヘッドに供給する工程と、ブローヘッドの中において軟化ＲＣＳを機械的に攪拌しながら貯える工程と、ブローヘッドに貯えた軟化ＲＣＳを金型に吹き込む工程を有するシェルモールド成型方法とする。
加熱室の下方から上方に向けて熱風を流す構成にすると、ＲＣＳの砂粒が舞い上がりＲＣＳは流動化又は浮遊状態となり、熱風はＲＣＳの砂粒間を流れ、熱風とＲＣＳの砂粒との間で直接熱交換がなされるため、時間的にも熱エネルギー的にも効率的な熱交換が可能になるため好ましい。さらに、加熱室の中において熱風の流れをかき乱す構成にすると、より効率的な熱交換が可能になるため好ましい。
【００１０】
シェルモールド成型方法であって、加熱室の中に熱風を通過させる工程が、ヒータによって発生させた熱風を加熱室に送風する工程であるものとし、加熱室の中の温度が所望の温度に達した場合に、加熱室に送風する熱風の風量を下げ、さらに、加熱室の中の温度が所望の温度を維持している場合に、ヒータを切る工程を有するシェルモールド成型方法とする。
空気を加熱して熱風を得る方法には、ガスなどの気体燃料を燃やす方法や、灯油などの液体燃料を燃やす方法がありこだわるものではないが、ヒータによって熱風を得る方法は制御が容易で好ましいからである。
加熱室に供給する熱風の温度を所定の温度とし、新たにＲＣＳを加熱室に供給した場合に最大量の熱風を送風し、加熱室の中の温度が所望の温度に達した場合に熱風の送風量を下げる方法は、加熱室の温度管理が容易だからである。また、加熱室の温度が所望の温度を維持する状態となった場合は、ヒータを切ってもしばらくは加熱室の温度が下がることがなく、熱エネルギーを無駄に消費しないためヒータを切る構成にしたものである。
さらに、加熱室の中のＲＣＳを機械的に攪拌しながら、熱風を通過させてＲＣＳを加熱する工程を有するシェルモールド成型方法とすると、加熱室の中でＲＣＳが塊状化することを防ぐ効果があり、より高い温度までＲＣＳを加熱することが可能になる。
【００１１】
シェルモールド成型方法であって、樹脂が軟化しない温度である摂氏５０〜７０度まで加熱室に供給する前のＲＣＳを予熱する工程を有するシェルモールド成型方法とする。
予め予熱したＲＣＳを加熱室に供給することにより、短時間に効率よく加熱室内に供給したＲＣＳを加熱することができるからである。
また、加熱室に供給する前のＲＣＳを機械的に攪拌しながら、樹脂が軟化しない温度である摂氏５０〜７０度まで予熱する工程を設けたシェルモールド成型方法とすると、ホッパ等に貯めたＲＣＳ層の温度を均一に予熱することが可能になり好ましい。
予熱する方法としては、熱交換用の配管を設け高温の油などの熱媒を流すことにより、ホッパに貯めたＲＣＳの温度を上げる構成としたり、ホッパの外周にヒータを取り付ける方法など考えられ、特に予熱する方法についてこだわるものではない。
またシェルモールド成型方法であって、ブローヘッドの吹出口をシャッタにより塞ぐ工程を設け、ブローヘッドの吹出口をシャッタにより塞いだ状態として、ブローヘッドの中において軟化ＲＣＳを機械的に攪拌しながら貯える工程を有するシェルモールド成型方法とする。
従来のブローヘッドにおいてはＲＣＳを機械的に攪拌しないため、ブローヘッドから金型に吹き込むための開口である吹出口からＲＣＳがこぼれ落ちる問題は生じなかったが、ＲＣＳを機械的に攪拌すると、吹出口からＲＣＳがこぼれ落ちてしまう問題が生じた。このため、ＲＣＳのこぼれ落ちを防止するシャッタを設けたものである。
またシェルモールド成型方法であって、ブローヘッドの中に加熱した圧縮空気を吹き込みつつ、ブローヘッドの中において軟化ＲＣＳを機械的に攪拌しながら貯える工程を有するシェルモールド成型方法とする。
摂氏８０〜１００度に加熱した圧縮空気をブローヘッドの中に吹き込むことにより、ブローヘッドの中におけるＲＣＳの温度低下を防ぐことが可能になるからである。また、ブローヘッドの中に貯えている間に、ＲＣＳの温度をさらに高くすることが可能になるからである。
【００１２】
送風機を有するＲＣＳ加熱器であって、送風機から加熱室に風を送る送風筒の途中にヒータを取り付け、ヒータにより風を熱風にした状態で、加熱室を重力方向下方から上方に向けて前記熱風を通過させ、通過した後の風を排風筒を経由して集塵機に送風する構成とする。また、ホッパから加熱室にＲＣＳを供給するためのＲＣＳ流入口を設け、加熱室内の温度を測定するための温度センサを設け、さらに加熱室内のＲＣＳを機械的に攪拌するための、加熱室攪拌機構を有するＲＣＳ加熱器とする。
このとき、加熱室の中において熱風の流れをかき乱す構成にすると、ＲＣＳの砂粒の舞い上がり及びＲＣＳの流動化又は浮遊状態を促進し、より複雑にＲＣＳの砂粒を移動させ、効率的な熱交換が可能になるため好ましい。
加熱室内の温度を測定する温度センサを設けたのは、加熱室の中の温度が所望の温度に達した場合に熱風の送風量を下げたり、加熱室の温度が所望の温度を維持した場合は熱風用のヒーターを切るなど、加熱室内の温度を所望の温度に保つためである。
また、加熱室の中のＲＣＳを機械的に攪拌すると、加熱室の中でＲＣＳが塊状化することを防ぐ効果が得られ、加熱室攪拌装置を取り付けない場合に比べてより高い温度までＲＣＳを加熱することが可能になるからである。
また、ＲＣＳ加熱器とホッパとからなるＲＣＳ加熱機構であって、ホッパにヒータを取り付けたＲＣＳ加熱機構とする。ホッパに貯めたＲＣＳを予熱した後に加熱室に供給する構成として、短時間に効率よく加熱室内に供給したＲＣＳを加熱することが可能な、ＲＣＳ加熱機構とするためである。
また、ＲＣＳ加熱機構であって、ホッパに貯めたＲＣＳを機械的に攪拌するための、ホッパ攪拌機構を有するＲＣＳ加熱機構とする。機械的に攪拌することにより、ホッパに貯めたＲＣＳ層における温度を均一に予熱することが可能になり好ましいからである。
【００１３】
ＲＣＳを貯え、貯えたＲＣＳを金型に吹き込むブローヘッドであって、貯えたＲＣＳを機械的に攪拌するための、攪拌機構を有するブローヘッドとする。
機械的に攪拌する構成として、軸の回りに羽根や攪拌棒を取り付けて、軸を回転させたり揺動させる構成や、円板などに複数の攪拌棒を取り付けて、円板を回転させたり揺動させる構成が考えられる。
またブローヘッドであって、金型にＲＣＳを吹き込む口である吹出口にシャッター機構を設けたブローヘッドとする。吹出口にシャッタを取り付けたのは、機械的にＲＣＳを攪拌するときに生じる、吹出口からのＲＣＳのこぼれ落ちを防止するためである。
またブローヘッドであって、上部攪拌機構と下部攪拌機構の２つの攪拌機構を有するブローヘッドとする。上部攪拌機構と下部攪拌機構の２つの攪拌機構を設けることにより、互いに攪拌方法や攪拌方向の異なる攪拌機構を設けることにより、ブローヘッドの中においてＲＣＳを一定方向に攪拌するだけでなく、複雑にＲＣＳを流動させるようにしたものである。
さらに、上部攪拌機構と下部攪拌機構の２つの攪拌機構を有するブローヘッドであって、上部攪拌機構は複数の攪拌棒を有するものとし、攪拌棒の中に圧縮空気を通す棒管路を設け、また棒管路からブローヘッド内に向けて複数の棒噴出口を設け、一方、下部攪拌機構は軸を有するものとし、軸の中に圧縮空気を通す軸管路を設け、また軸管路からブローヘッド内に向けて複数の軸噴出口を設け、さらに、棒管路及び軸管路に加熱した圧縮空気を供給する構成としたブローヘッドとする。
棒管路、棒噴出口、軸管路及び軸噴出口を設けたのは、摂氏８０〜１００度に加熱した圧縮空気を供給し、これをブローヘッドの中に吹き込むことにより、ブローヘッドの中におけるＲＣＳの温度低下を防ぐためであり、またブローヘッドに貯めたＲＣＳの温度をさらに高くするためである。
【００１４】
ブローヘッドであって、サーボモータの駆動によりブローヘッドを移動させる構成の、ヘッド駆動機構を有するブローヘッドとする。
従来はシリンダを使用してブローヘッドを移動させていたが、移動タイムの短縮のためにブローヘッドの移動速度を高速にすると、加速時及び減速時のショックが大きく制御できない問題が生じた、そこでサーボモータを使用することにより加速時及び減速時の加速度を適正に制御して、ブローヘッドの高速移動を可能にしたものである。
サーボモータによりブローヘッドを直線方向に駆動する構成としては、サーボモータで駆動するピニオンとラックの組合せを使用する構成や、ネジ付きシャフトをサーボモータで回転させることにより、ナットユニットを直線方向に移動させ、ナットユニットに取り付けたロッドを押引する装置（以下単に「電動シリンダ」という。）を使用する構成や、ボールネジをサーボモータにより回転させることにより、ボールナットを直線方向に移動させる構成などあり、駆動する構成について特にこだわるものではない。
上記したいずれかのＲＣＳ加熱機構と、上記したいずれかのブローヘッドの組合せであって、ＲＣＳ加熱機構はＲＣＳを排出する口である排出口を有するものとし、排出口とブローヘッドのＲＣＳ流入部との間にゲート機構を設けてなる、ＲＣＳ加熱機構とブローヘッドの組合せとする。
ＲＣＳ加熱機構とブローヘッドの組合せであって、その間にゲートを設けた構成は、ＲＣＳを軟化ＲＣＳとした後にこれを貯え、その後金型に吹き込むために好ましい組合せだからである。
【００１５】
所定の温度に加熱可能な金型と、上記したいずれかのＲＣＳ加熱機構と、上記したいずれかのブローヘッドを有するシェルモールド成型機とする。
本発明にかかるシェルモールド成型機の通常の構成としては、ＲＣＳ加熱機構を上部に設け、ＲＣＳ加熱機構にＲＣＳを供給するするための垂直コンベア、金型から取り出した鋳型を水平方向に移動させるコンベア、金型で硬化しなかったＲＣＳを回収するための回収ホッパ、金型のキャビティを清掃する清掃機構などを有している。
また、シェルモールド成型機であって、金型は固定側金型と移動側金型とからなるものとし、金型を上下反転させる金型反転機構、移動側金型を水平方向に移動させる金型移動機構、及び移動側金型を転倒させる金型転倒機構を有するものとし、金型反転機構及び金型移動機構のいずれについても、サーボモータにより駆動して反転又は移動させる構成のシェルモールド成型機とする。
従来はシリンダを使用して金型を上下反転させ、また移動側金型を水平移動させていたが、反転タイムや移動タイムを短縮するために、反転速度や移動速度を高速にすると、加速及び減速時のショックが大きく制御できない問題が生じた。そこでサーボモータを使用することにより加速時及び減速時の加速度を適正に制御して、金型の高速反転及び移動側金型の高速移動を可能にしたものである。
【実施例１】
【００１６】
本発明のＲＣＳ加熱機構とブローヘッドの組合せの実施例を図１に示し説明する。ＲＣＳ加熱機構はホッパ２とＲＣＳ加熱器３とからなるものとした。ＲＣＳ加熱器３として山川産業株式会社（尼崎市西長洲町１丁目３−２７、電話０６−４８６８−１５６０）製のＦＹ式サンドウォーマーを改良して使用した。
ホッパ２は円筒部２ａと円錐部２ｂとからなるものとし、円錐部２ｂの中央を貫通させて加熱室３ａを垂直に取り付けた。また円錐部２ｂの外面にヒータ２ｄを取り付けると共に、円錐部２ｂのＲＣＳの温度を測定するための温度センサ２ｃを設けた。
また円筒形状を有する回転ホルダ１６ａと、回転ホルダ１６ａの外側に取り付けた外羽根１６ｃと、回転ホルダ１６ａの内側に取り付けた内羽根１６ｂと、図示しない回転駆動機構とからなるホッパ攪拌機構１６を設け、回転ホルダ１６ａと共に外羽根１６ｃと内羽根１６ｂを、加熱室３ａ回りに回転させる構成とした。
ＲＣＳ加熱器３は加熱室３ａと、図示しない送風機と、加熱室３ａの下側に風を送風するための送風筒３ｂと、送風筒３ｂの途中に設けたヒータ３ｃと、加熱室３ａの上側に設けた分離室３ｇ及び排風筒３ｄ、さらに図示しない集塵機とからなるものとした。
加熱室３ａには約５ｋｇのＲＣＳを滞留させて加熱するものとし、円錐部２ｂに貯めたＲＣＳを加熱室３ａに供給するためのＲＣＳ流入口３ｆを設け、加熱室３ａの温度を測定する温度センサ３ｈを取り付けた。
さらに加熱室３ａの下側に排出口３ｅを設け、排出口３ｅにゲート９ａを取り付け、図示しないサーボモータとリンク機構により、ゲート９ａを移動させる構成のゲート機構９を設けた。
また駆動部１５ａと、垂直軸１５ｂと、垂直軸１５ｂに取り付けた羽根１５ｃとからなる加熱室攪拌機構１５を設け、垂直軸１５ｂを加熱室３ａの中心において回転させる構成とした。
【００１７】
ブローヘッド４は、上部円筒部４ｂと下部角筒部４ｃとからなるＲＣＳを貯める空間を有するものとし、約１２ｋｇのＲＣＳを貯める構成とした。さらにブローヘッド４は、上部円筒部４ｂの上に設けたＲＣＳ流入部４ｄと、上部円筒部４ｂに設けた上部攪拌機構６と、下部角筒部４ｃに設けた下部攪拌機構７及び吹出口４ａに設けたシャッタ機構８とからなるものとした。
上部攪拌機構６はＲＣＳ流入部４ｄの外周に取り付けた揺動部６ｄと、揺動部６ｄに垂直状態に取り付けたパイプからなる攪拌棒６ａであって、平面視において正方形の頂点となる各位置に設けた４本の攪拌棒６ａと、攪拌棒６ａに対して傾斜させて取り付けた複数の傾斜板６ｂと、対角位置にある攪拌棒６ａに取り付けた傾斜板６ｂ同士を繋ぐように取り付けた複数の連結板６ｃと、ＲＣＳ流入部４ｄを中心として揺動部６ｄを水平面内において揺動させる、図示しない上駆動部からなるものとした。そして、上駆動部はモータとリンク機構により揺動部６ｄを揺動させる構成とした。
また、攪拌棒６ａのパイプの穴を棒管路６ｅとし、棒管路６ｅから攪拌棒６ａの外面に貫通する多数の棒吹出口６ｆを設け、棒管路６ｅを可撓性のある配管６ｇを介して、摂氏８０〜１００度の温度に加熱した、０．５メガパスカルの圧力を有する圧縮空気供給源に接続した。
【００１８】
図１では図面が複雑となることを避けるために、対角位置にある２本の攪拌棒６ａだけを表したが、図１に表した２本の攪拌棒６ａの配置に対して、平面視において直交させて他の２本の攪拌棒６ａを配置した。このとき、他の２本の攪拌棒６ａに取り付ける傾斜板６ｂの垂直方向の位置を、図１に記載した位置に対してずらすことにより、連結板６ｃの干渉を避けると共に、上部円筒部４ｂの中央部を高さ方向においてより均等に攪拌する構成とした。
下部攪拌機構７は水平方向に取り付けたパイプからなる中心軸７ａと、中心軸７ａの外周に取り付けた羽根７ｂと、図示しない下駆動部とからなるものとし、下駆動部はモータとリンク機構により、羽根７ｂを中心軸７ａ回りに揺動させる構成とした。
また、中心軸７ａのパイプの穴を軸管路７ｃとし、軸管路７ｃから中心軸７ａの外面に貫通する多数の軸吹出口７ｄを設け、軸管路７ｃを可撓性のある配管７ｅを介して、摂氏８０〜１００度の温度に加熱した、０．５メガパスカルの圧力を有する圧縮空気供給源に接続した。
さらに、金型５にＲＣＳを吹き込む口である吹出口４ａにシャッタ８ａを取り付け、図示しないシリンダを設け、シリンダの押引力によりシャッタ８ａを移動させる構成のシャッター機構８を設けた。
【実施例２】
【００１９】
本発明のシェルモールド成型機の実施例を図２に示し説明する。シェルモールド成型機１はホッパ２とＲＣＳ加熱器３とからなるＲＣＳ加熱機構及びブローヘッド４を有するものとした。
そして、図２に実線で示した、ＲＣＳ加熱機構から軟化ＲＣＳを受け取る位置である受取位置４ｅと、一点鎖線で示した金型５に軟化ＲＣＳを吹き込む位置である吹込位置４ｆとの間を、往復移動させる図示しないヘッド駆動機構を有するものとした。ヘッド駆動機構はサーボモータと、サーボモータに取り付けたピニオンとラックの組合せによって、ブローヘッド４を直線方向に移動させる構成とした。
金型５は移動側金型５ａと固定側金型５ｂを合わせてなるものとし、図示しないガスバーナーにより常に移動側金型５ａ及び固定側金型５ｂを加熱する構成とした。また、図２に実線で示した金型５を構成する成型位置５ｃと、一点鎖線で示した転倒位置５ｄとの間を、往復移動させる図示しない金型移動機構を有するものとした。そして、金型移動機構は、サーボモータで駆動する電動シリンダによって、移動側金型５ａを直線方向に移動させる構成とした。
【００２０】
さらに、転倒位置５ｄにおいて、キャビティ面を下に向けるように移動金型５ａを転倒させる、図示しない金型転倒機構を有するものとした。金型転倒機構についてはシリンダの押引力により移動金型５ａを転倒させる構成とした。
そして、移動金型５ａから取り出した鋳型を搬送するためのコンベア１１、金型５を上下反転させる図示しない金型反転機構を設けた。金型反転機構はサーボモータで駆動して金型を上下反転させる構成とした。
また、金型５を上下反転したときに、金型５から落下するＲＣＳを回収するための回収ホッパ１２、ＲＣＳをホッパ２の上まで運ぶ垂直コンベア１０及び垂直コンベア１０で運んだＲＣＳをホッパ２に供給するシュート１４などを有するものとした。
【実施例３】
【００２１】
実施例２のシェルモールド成型機１を使用した成型方法について説明する。垂直コンベア１０によりＲＣＳを上に運び、シュート１４を経由してＲＣＳをホッパ２の中に供給する。そして、ホッパ２の円錐部２ｂに貯めたＲＣＳを、ホッパ攪拌機構１６によって機械的に攪拌しながら、ヒータ２ｄによって摂氏約６０〜７０度に温め、ＲＣＳ流入口３ｆを経由して摂氏約６０〜７０度のＲＣＳを加熱室３ａに供給する。
加熱室３ａの中には、ヒータ３ｃによって摂氏１００〜２２０度に温めた熱風が垂直方向下方から上方に向かって流れているので、加熱室３ａの中でＲＣＳは流動化又は浮遊化した状態になる。熱風の流れに乗って上昇したＲＣＳの砂粒は分離室３ｇにおいて失速して落下する。このような状態で熱風はＲＣＳの砂粒間を流れ、熱風とＲＣＳの砂粒との間で直接熱交換を行い、エネルギー効率の高いＲＣＳの加熱を行う。
さらに加熱室３ａの中のＲＣＳを、加熱室攪拌機構１５によって機械的に攪拌しながら加熱する。このため、ＲＣＳが加熱室３ａの中で塊状化することはない。
本実施例では、加熱室３ａの温度を摂氏約８５度とした。加熱室３ａの中にＲＣＳを投入したときには、熱風の送風量を最大にし、温度センサ３ｈが摂氏８５度を検出したときに熱風の送風量を下げ、温度センサ３ｈの検出温度が摂氏８５度を維持した場合は風用ヒータ３ｃを切ることにより、加熱室３ａ内の温度を摂氏８５度に保つようにした。加熱室３ａを通過した風は、分離室３ｇ及び排風筒３ｄを通って集塵機に流れる。
【００２２】
加温室３ａにおいてＲＣＳを摂氏約８５度に加熱し、ＲＣＳの砂粒の表面に被覆した樹脂を軟化させ、融着して塊状化しやすい状態となった軟化ＲＣＳを、ゲート９ａを開き、排出口３ｅ及びＲＣＳ流入部４ｄの中央開口を経由して、加温室３ａからブローヘッド４の中に供給する。
ブローヘッド４の中において上部攪拌機構６は、上駆動部によって揺動部６ｄを水平面内に揺動させる。この揺動運動によって、揺動部６ｄに垂直状態に取り付けた攪拌棒６ａ、攪拌棒６ａに対して傾斜させて取り付けた傾斜板６ｂ及び傾斜板６ｂ同士を繋ぐように取り付けた連結板６ｃが、上部円筒部４ｂの中に滞留している軟化ＲＣＳを攪拌する。
また下部攪拌機構７は、下駆動部によって羽根７ｂを中心軸７ａ回りに揺動させる。この揺動運動によって、中心軸７ａの外周に取り付けた羽根７ｂが下部角筒部４ｃの中に滞留している軟化ＲＣＳを攪拌する。
本実施例では、棒噴出口６ｆや軸噴出口７ｄから摂氏８０〜１００度の圧縮空気をブローヘッド４の中に吹き込んでいるので、長時間を経過してもブローヘッド４の中のＲＣＳの温度が下がることはなかった。
シャッタ８ａを開き、ブローヘッド４から金型５にＲＣＳを吹き込んだ後に、直ちに吹出口４ａをシャッタ８ａで塞ぐ。吹出口４ａをシャッタ８ａで塞いでいるため、機械的に軟化ＲＣＳを攪拌したときに、吹出口４ａから軟化ＲＣＳがこぼれ落ちることがない。
実施例３は中子を製造する実施例である。金型５に吹き込む軟化ＲＣＳは１回当たり３〜５ｋｇであるのに対して、ブローヘッド４の中には約１２ｋｇの軟化ＲＣＳを滞留させている。このことから、中子製造に要する全タイムサイクルの２．４〜４倍の時間、ブローヘッド４の中で軟化ＲＣＳの大半が滞留することになり、長時間の連続運転において軟化ＲＣＳが塊状化することはなかった。
【００２３】
移動側金型５ａと固定側金型５ｂを両方とも摂氏約２８０度に加熱し、移動側金型５ａと固定側金型５ｂを合わせた状態の金型５のキャビティの中に、ブローヘッド４から吹出口４ａを経由して軟化ＲＣＳを吹き込む。
金型５のキャビティ面に接触した軟化ＲＣＳの層は金型５の熱により硬化する。キャビティ面に接触した層のＲＣＳが硬化した後に、金型反転機構により金型５を上下反転させ、未硬化の軟化ＲＣＳを落下させ回収ホッパ１２に回収する、そして金型５を逆に反転させて元に戻した後に離型する。
離型は、移動側金型５ａを成型位置５ｃから転倒位置５ｄまで水平移動させて行う。転倒位置５ｄにおいて、キャビティ面を下に向けるように移動金型５ａを転倒させる。移動金型５ａを転倒させた状態で中子を取り出し、コンベア１１によって中子を搬送する。
その後、移動金型５ａの転倒を戻し、キャビティ面を清掃し、転倒位置５ｄから成型位置５ｃまで移動金型５ａを水平移動させて金型５を構成する。
【００２４】
中子を製造するために要する全サイクルタイムは、従来では１００秒を要していた中子について実施例３では４７秒となり、５３％の時間短縮効果が得られた。
金型にＲＣＳを吹き込んでから金型５を離型させる迄の時間であるキュアータイムは、従来では７０秒を要していたが実施例３では３０〜３５秒に短縮された。このことから、金型に吹き込む前にＲＣＳを軟化させたことによる、キュアータイムの短縮効果は５０％以上あると評価することができる。
全サイクルタイムからキュアータイムを除いたドライサイクルタイムは、従来３０秒要していたものが実施例３では１７秒に短縮された。このことから、従来シリンダを使用していたブローヘッドのヘッド駆動機構、金型を上下反転させる金型反転機構、移動側金型の金型移動機構などについて、サーボモータを使用することにより、加速及び減速時の加速度を適正に制御して、高速反転及び高速移動を可能にしたことによる、ドライサイクルタイムの短縮効果は４３％あったと評価することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明に係るシェルモールド成型方法及びシェルモールド成型機は、鋳造関連の設備機械を製造販売する産業、シェルモールド鋳型を製造する産業及び鋳造品を製造販売する産業などで利用される。
【符号の説明】
【００２６】
１  ：シェルモールド成型機      ２  ：ホッパ              ２ａ：円筒部
２ｂ：円錐部                    ２ｃ：温度センサ          ２ｄ：ヒータ
３  ：ＲＣＳ加熱器              ３ａ：加熱室              ３ｂ：送風筒
３ｃ：ヒータ                    ３ｄ：排風筒              ３ｅ：排出口
３ｆ：ＲＣＳ流入口              ３ｇ：分離室              ３ｈ：温度センサ
４  ：ブローヘッド              ４ａ：吹出口              ４ｂ：上部円筒部
４ｃ：下部角筒部                ４ｄ：ＲＣＳ流入部        ４ｅ：受取位置
４ｆ：吹込位置                  ５  ：金型                ５ａ：移動側金型
５ｂ：固定側金型                ５ｃ：成型位置            ５ｄ：転倒位置
６  ：上部攪拌機構              ６ａ：攪拌棒              ６ｂ：傾斜板
６ｃ：連結板                    ６ｄ：揺動部              ６ｅ：棒管路
６ｆ：棒吹出口                  ６ｇ：配管                ７  ：下部攪拌機構
７ａ：軸                        ７ｂ：羽根                ７ｃ：軸管路
７ｄ：軸吹出口                  ７ｅ：配管                ８  ：シャッタ機構
８ａ：シャッタ                  ９  ：ゲート機構          ９ａ：ゲート
１０  ：垂直コンベア            １１  ：コンベア          １２  ：回収ホッパ
１４  ：シュート                １５  ：加熱室攪拌機構    １５ａ：駆動部
１５ｂ：垂直軸                  １５ｃ：羽根              １６  ：ホッパ攪拌機構
１６ａ：回転ホルダ              １６ｂ：内羽根            １６ｃ：外羽根
【図１】
2012040588.tif 000003
【図２】
2012040588.tif 000004