(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上鋳型及び下鋳型を同時に造型する鋳型造型機に対して、垂直面内で旋回移動されて接近及び離反可能であり、且つそれらの鋳型をそれぞれ保持するように２つの鋳枠を有する鋳枠ユニットであって、
各々が鋳型が造型される開口を規定すると共に、この開口内へ鋳物砂を供給する少なくとも１つの供給口を有する２つの本体と、
これら２つの本体の中心線上に位置して相対向して設けられ、且つ一つの前記鋳枠を他の鋳枠へ一体的に連結して、これら２つの前記鋳枠を相互に近接及び離隔可能に両端支持するように適合された一対の連結棹に対して、２つの前記鋳枠を装着するように前記本体にそれぞれ一体的に設けられた２つの装着部材とを備えると共に、
前記本体又は前記装着部材が、前記鋳枠の外部のアクチュエータからの力が前記鋳枠へ伝わるように、そのアクチュエータと係合可能な係合部材を有する鋳枠ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の鋳枠ユニットを用いて無枠式造型機で鋳型を造型する方法であって、
前記鋳枠ユニットを形成する１対の鋳枠の前記開口に前記１対の圧縮部材をそれぞれ挿入することにより、１対の造型空間を画成する造型空間画成段階と、
この１対の造型空間内に前記供給口を通じて鋳物砂を充填する充填段階と、
前記充填された鋳物砂を前記圧縮部材により圧縮して２個の半割鋳型を造型する圧縮段階とを含む方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、前記造型空間画成段階がなされる位置と前記充填段階がなされる位置との間で前記鋳枠ユニットを移動させる移動段階を含む方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記圧縮段階は、前記鋳枠ユニットが移動する経路においてなされる方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記鋳枠ユニットが移動する経路においてなされる前記圧縮段階は、前記鋳枠ユニットが移動する前になされる方法。
【請求項６】
請求項２乃至５の何れか一項に記載の方法において、前記圧縮段階の後に、前記鋳枠ユニット内の１対の半割鋳型を、中子を収める位置へ移動させる段階を更に含む方法。
【請求項７】
請求項２乃至５の何れか一項に記載の方法において、前記圧縮段階の後に、前記鋳枠ユニット内の１対の半割鋳型を、抜型位置に移動させる段階を更に含む方法。
【請求項８】
請求項３乃至７の何れか一項に記載の方法において、前記無枠式造型機が、
前記造型空間規定段階がなされる位置と前記充填段階がなされる位置との間で前記鋳枠ユニットを移動させる回転フレームと、
前記１対の圧縮部材をそれぞれ駆動させる１対の駆動手段とを含む方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記１対の駆動手段が前記回転フレームと一体的に移動する方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法において、前記１対の駆動手段が固定位置にある方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法において、前記１対の駆動手段の一方は前記回転フレームと一体的に移動し、他方は固定位置にある方法。
【請求項１２】
請求項２乃至１１の何れか一項に記載の方法において、前記造型空間画成段階は、前記１対の造型空間を同時に画成する方法。
【請求項１３】
請求項２乃至１１の何れか一項に記載の方法において、前記造型空間画成段階は、前記１対の造型空間をそれぞれ別のタイミングで画成する方法。
【請求項１４】
請求項２乃至１１の何れか一項に記載の方法において、前記造型空間画成段階は、前記充填段階に先立って完了する方法。
【請求項１５】
請求項２乃至１１の何れか一項に記載の方法において、前記充填段階において更なる造型空間画成段階が少なくとも一回なされる方法。
【請求項１６】
請求項２乃至１１の何れか一項に記載の方法において、前記半割鋳型を鋳枠から抜き出す前に、注湯する方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の鋳枠ユニットを二つ用いて、枠付鋳型造型機により鋳型を造型する方法であって、
前記鋳型造型機において上部と下部との二つの前記鋳枠ユニットによって前記模型定盤を挟持すると共に前記上部及び下部鋳枠における前記模型定盤が無いそれぞれの開口部に上部及び下部圧縮部材をそれぞれ挿入して上下二つの造型空間を画成する段階と、
前記上部及び下部鋳枠並びに前記模型定盤を垂直状態にし、且つ前記砂供給口を上方に移動させる段階と、
前記砂供給口から前記造型空間の各々に鋳物砂を充填する段階と、
前記上部鋳枠及び模型定盤を水平状態に戻しながら前記上部及び下部圧縮部材を更に挿入させて、前記造型空間内の鋳物砂をそれぞれ圧縮する工程と、
前記模型定盤を前記上部及び下部鋳枠から分離して前記鋳型造型機から搬出する段階と、前記上部及び下部鋳枠を重ね合せて製品キャビティを画成する段階と、
前記製品キャビティに注湯する注湯手段へ前記上部及び下部鋳枠ユニットを移送し、この注湯後の前記上部及び下部鋳枠ユニットを、その鋳型ばらしをなす鋳型ばらし手段へ移送して鋳型ばらしをなす段階と、
鋳型をばらした前記上部及び下部鋳枠ユニットを前記枠付造型機へ回送する段階とを含む方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、前記枠付造型機は、
前記模型定盤を前記上部鋳枠と前記下部鋳枠との間に対して搬入及び搬出させる第一の搬送手段と、
前記上部圧縮部材及び下部圧縮部材を有し、且つ前記上部鋳枠及び下部鋳枠並びに前記模型定盤が垂直状態になる位置と水平状態になる位置との間を垂直面内で正逆回転可能に支持した圧縮手段と、
この圧縮手段を正逆回転させる回転駆動手段と、
この回転駆動手段の駆動によって、垂直状態にある前記上部及び下部鋳枠に対して前記砂供給口から鋳物砂を充填する充填手段と、
前記上部及び下部鋳枠ユニットを前記圧縮手段に対して搬入及び搬出させ、且つ前記上部鋳枠を昇降させる第二の搬送手段とを備える方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、前記上部及び下部鋳枠ユニットによって前記模型定盤を挟持した状態で、前記上部圧縮部材及び下部圧縮部材は、前記上部及び下部鋳枠における前記模型定盤とは反対側の対応する前記開口部に対して挿抜自在である方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳物砂によって鋳型を造型する造型機における鋳枠及びそれを用いた鋳型造型方法に関する。【０００２】
背景技術
例えば出願人に譲渡された特開平７−１６７０５号公報（１９９３年７月２日出願）に記載されたように、抜枠造型機は公知である。このような造型機には、上部鋳枠と下部鋳枠との１対の鋳枠から造型済み鋳型を抜型した後に、必要に応じて鋳型の側面にきせ枠を被せて注湯する抜枠造型方法が適用される。【０００３】
同公報に記載されるように、従来の造型機の鋳枠においては、上部鋳枠と下部鋳枠とが片持ち支持されており、各々の一方の側面側のみにより結合可能とされている。このため、上部鋳枠と下部鋳枠との間には、それらを重ね合わせた時点では鋳枠を結合する側の反対側で隙間を生じ、抜型時には鋳枠結合側で隙間を生じてしまう。その結果、鋳型面が鋳枠合わせ面と平行にならないため、型ずれが発生する。これは鋳型抜型時に鋳型が模型に対して垂直に抜型されないので型落ちするなどの不具合を生じ易くさせる。【０００４】
また鋳型を内在する上部鋳枠と下部鋳枠とは、特に鋳型合わせ装置によって重ね合せているが、実際には精度高く重ね合わせるのが困難である。【０００５】
発明の概要
従って本発明は、型ずれや型落ちを抑制する鋳枠及びそれを用いた鋳型造型方法を提供することを目的とする。【０００６】
本発明は鋳物砂を保持するための鋳枠を提供し、この鋳枠は、
鋳型が造型される開口を規定すると共に、この開口内へ鋳物砂を供給する少なくとも１つの供給口を有する本体と、
一つの鋳枠を他の鋳枠へ一体的に連結して相互に近接及び離隔可能に支持するように適合された複数の連結棹に対して、この鋳枠を装着するように本体に設けられた装着部材とを備える。【０００７】
本発明によれば、１対の鋳枠は単体の鋳枠ユニットを形成する。その一方の鋳枠と他方の鋳枠とは互いに同一の形状を有してもよく、異なる形状を有してもよい。【０００８】
本発明の鋳枠からなる鋳枠ユニットは、模型定盤が上面と下面との両面に模型を持つならば、無枠式造型機で用いてもよい。【０００９】
従って本発明は、上述の鋳枠ユニットを用いて無枠式造型機で鋳型を造型する方法も提供する。この方法は、
鋳枠ユニットを形成する１対の鋳枠の開口に１対の圧縮部材をそれぞれ挿入することにより、１対の造型空間を画成する造型空間画成段階と、
この１対の造型空間内に供給口を通じて鋳物砂を充填する充填段階と、
充填された鋳物砂を前記圧縮部材により圧縮して２個の半割鋳型を造型する圧縮段階とを含む。【００１０】
好ましくは、造型空間規定段階がなされる位置と充填段階がなされる位置との間で鋳枠ユニットを移動させる移動段階を含む。この場合、圧縮段階は、鋳枠ユニットが移動する経路においてなすことができる。更に、圧縮段階の後に、鋳枠ユニット内の１対の半割鋳型を、中子を収める位置へ移動させることができる。【００１１】
本発明の造型方法が適用される無枠式造型機は、造型空間規定段階がなされる位置と充填段階がなされる位置との間で鋳枠ユニットを移動させる回転フレームと、１対の圧縮部材をそれぞれ駆動させる１対の駆動手段とを含むことが好ましい。この場合、駆動手段は、回転フレームと一体的に移動させるようにしてもよいが、固定位置においてもよい。後者の場合は回転フレームの剛性を最小にできる。或いは、１対の駆動手段の一方は回転フレームと一体的に移動し、他方は固定位置においてもよい。この場合は回転フレームの剛性を小さくすることができる。【００１２】
造型空間画成段階は、１対の造型空間を同時に画成してもよい。これは上部鋳型と下部鋳型との高さが同じである場合に適する。【００１３】
造型空間画成段階は、１対の造型空間をそれぞれ別のタイミングで画成してもよい。これは上部鋳型と下部鋳型との高さが異なる場合に適する。【００１４】
造型空間画成段階は、充填段階に先立って完了させてもよい。これにより造型速度を速めることができる。【００１５】
例えば、造型空間画成段階が一回のみでは充填が不充分になる場合には、充填段階において更なる造型空間画成段階を少なくとも一回なしてもよい。これにより、充填の改善を図ることができる。【００１６】
更に本発明は、上述の鋳枠ユニットを用いて枠付造型機により鋳型を造型する方法も提供する。この方法は、
鋳型造型機において上部及び下部鋳枠ユニットによって模型定盤を挟持すると共に上部及び下部鋳枠における模型定盤が無いそれぞれの開口部に上部及び下部圧縮部材をそれぞれ挿入して上下二つの造型空間を画成する段階と、
上部及び下部鋳枠並びに模型定盤を垂直状態にし、且つ砂供給口を上方に移動させる段階と、
砂供給口から造型空間の各々に鋳物砂を充填する段階と、
上部鋳枠及び模型定盤を水平状態に戻しながら上部及び下部圧縮部材を更に挿入させて、造型空間内の鋳物砂をそれぞれ圧縮する段階と、
模型定盤を前記上部及び下部鋳枠から分離して鋳型造型機から搬出する段階と、
上部及び下部鋳枠を重ね合せて製品キャビティを画成する段階と、
製品キャビティに注湯する注湯手段へ上部及び下部鋳枠ユニットを移送し、この注湯後の上部及び下部鋳枠ユニットを、その鋳型ばらしをなす鋳型ばらし手段へ移送して鋳型ばらしをなす段階と、
鋳型をばらした上部及び下部鋳枠ユニットを枠付造型機へ回送する段階とを含む。【００１７】
本発明の各実施形態において好ましい鋳物砂は、ベンナイトを粘結剤とする生型砂である。【００１８】
本発明の上述及び他の目的と特徴は、添付図面を参照して説明する以下の好適実施形態により一層明らかになろう。
【実施形態の詳細な説明】
【００１９】
図１は本発明に係る鋳枠Ｆを示す。図においては２つの鋳枠Ｆを重ね合わせて示しており、係合部材２ａは上側の鋳枠Ｆに、係合部材３ａは下側の鋳枠Ｆに設けられている。他の構成については上側の鋳枠と下側の鋳枠とで同様である。
【００２０】
鋳枠Ｆは、開口を規定する周壁部（本体）を有し、その一辺には開口内へ鋳物砂を充填するための少なくとも１つの砂供給口１０１を設けてある。鋳枠Ｆの周壁部の対向する１対の側壁の外面には、フランジ（装着部材）１０２が設けられている。１対のフランジ１０２の各々には一つの貫通孔１０３が穿孔されており、鋳枠Ｆの開口を挟んで１対の貫通孔１０３が対向している。
【００２１】
フランジ１０２は鋳枠Ｆの本体と一体的に鋳造成型してもよく、或いは本体とは別個に製作して、この本体に対して機械的に取り付け可能な構造としてもよい。例えば既存の鋳枠を本体として用い、この本体に対してフランジ１０２を取り付けても本発明の鋳枠Ｆを構成することができる。この場合、鋳枠Ｆの係合部材２ａ，３ａはフランジ１０２と一体成型することが好ましい。係合部材２ａ，３ａの機能については後述する。
【００２２】
図２及び図３に示すように、鋳枠ユニットは、それぞれ本発明の鋳枠Ｆと同様な構成である上部鋳枠１０４及び下部鋳枠１０５を含む。但し、上部鋳枠１０４と下部鋳枠１０５とは必ずしも同一形状とする必要はなく、互いに異なる形状としてもよい。上部鋳枠１０４及び下部鋳枠１０５の各々の貫通孔１０３には、上部鋳枠１０４と下部鋳枠１０５とを一体的に結合するための連結棹１０６が摺動可能に嵌合されている。実際の造型時には、上部鋳枠１０４及び下部鋳枠１０５は連結棹１０６に案内されて昇降し、上部鋳枠１０４と下部鋳枠１０５との間にマッチプレート１０７を挟持して造型準備がなされる。
【００２３】
本発明による鋳枠ひいては鋳枠ユニットは、鋳型造型後に抜枠をなす無枠式造型機（抜枠造型機）にも適用でき、枠付造型機、即ち鋳型造型後に抜枠をなさずに鋳枠内に鋳型を残したまま鋳造ラインへ送り出す造型機にも適用可能である。
【００２４】
図４、図５及び図６は、図２及び図３に示す鋳枠ユニットが適用される無枠式造型機の一例を示す。無枠式造型機においては、直方体状の機台１の内部空間に造型空間画成ステーションＰ、砂入れステーションＳ、中子入れ・抜型ステーションＷが集約されている。鋳枠ユニットは、これら各ステーションに移動可能とされており、造型機の所定位置に機械的に恒常的に固定されるものではない。
【００２５】
造型空間画成ステーションＰには、側壁に砂供給口をそれぞれ有する二対の上部及び下部鋳枠２，３が配置されている。この造型空間画成ステーションＰは、二対の上部及び下部鋳枠２，３のうちの１対における上部鋳枠２と下部鋳枠３との間にマッチプレート５を入出可能に配設する搬入機構４と、スクイーズ機構９とを備えている。上部鋳枠２、下部鋳枠３、及びマッチプレート５は、上述の上部鋳枠１０４、下部鋳枠１０５、及びマッチプレート１０７と同様であり、鋳枠ユニットを形成している。
【００２６】
スクイーズ機構９には、１対の上部鋳枠２と下部鋳枠３との間にマッチプレート５が挟持された状態で、上部鋳枠２及び下部鋳枠３におけるマッチプレート５が位置する側の反対側の各開口に対して、上部スクイーズプレート６及び下部スクイーズプレート７をそれぞれ挿抜可能に設けてある。またスクイーズ機構９は、機台１に設けた支持軸８を中心として垂直面内で正逆回動可能に支持されている。その回動範囲は、マッチプレート５を挟持した１対の上部鋳枠２及び下部鋳枠３が垂直姿勢になる位置と、水平姿勢になる位置との間である。造型空間画成ステーションＰには、スクイーズ機構９を正逆回転駆動させるための横向きのシリンダ１０も備えてある。
【００２７】
砂入れステーションＳは、シリンダ１０の伸長作動により垂直状態にある１対の上部及び下部鋳枠２，３に対して砂供給口から鋳物砂を充填する砂充填機構１１を有する。
【００２８】
中子入れ・抜型ステーションＷは、重ね合わせられて水平状態にあり、上下の半割鋳型を内在する１対の上及び下部鋳枠２，３から上下の半割鋳型を抜き出す鋳型抜出し機構１２と、１対の上部及び下部鋳枠２，３が水平状態にあるスクイーズ機構９と鋳型抜出し機構１２との間を、１対ずつ上下に連なって水平に並ぶ水平状態の二対の上部及び下部鋳枠２，３を交互に間欠的に旋回させ、且つ上部鋳枠２を係止して昇降可能な鋳枠旋回機構１３とを備えている。
【００２９】
二対の上部及び下部鋳枠２，３の各対は、図４に示すように、上部鋳枠２の前後外側面に摺動自在に垂設した１対の連結棹１４の間に下部鋳枠４を摺動自在に架装し、更に下部鋳枠４を１対の連結棹１４の下端位置で係止するようになっており、造型時に搬入されるマッチプレートと共に鋳枠ユニットを構成する。
【００３０】
上述の係合部材２ａ，３ａは、例えば上部鋳枠２の両側面の中央部（２ａ）と、スクイーズ機構９側に位置しているときの下部鋳枠３の両側面の一端（３ａ）とにそれぞれ設けられており、鋳枠旋回機構１３に保持可能とされている。図示の例では、この係合部材２ａ，３ａは孔を有する凸部であり、例えば、その孔に挿通されたピン（図示せず）を介して鋳枠旋回機構１３の後述する上部及び下部係止部材３７，３９に連結される。係合部材２ａ及び３ａは上部及び下部係止部材３７及び３９に連結可能又は着脱可能であれば、その形状は任意であるので、凸部に代えて例えば凹部としてもよい。また係合部材２ａ，３ａはフランジ１０２（図１）に設けてもよいが、鋳枠の本体に設けてもよい。
【００３１】
マッチプレート５の搬送機構４は、図４に示すように、スクイーズ機構９の支持軸８に環装したリング部材１５と、砂充填機構１１に枢支し且つピストンロッドの先端をリング部材１５の一部に回動自在に連接したシリンダ１６と、基端がリング部材１５に固着した片持ち構造の１対のアーム１７とからなる。シリンダ１６の伸縮作動により１対のアーム１７が上下方向に回動して、スクイーズ機構９における水平状態の上部鋳枠２と下部鋳枠３との間にマッチプレート５を搬入及び搬出させる。
【００３２】
スクイーズ機構９においては、図４に示すように、機台１の上部の中央に装着した支持軸８に回転フレーム１８が中心付近にて垂直面内で正逆回転自在に枢支して設けてあり、この回転フレーム１８の右側面には上下方向へ延びる１対の案内ロッド１９が前後方向へ所要の間隔をおいて装着してある。この１対の案内ロッド１９の間において、その上部には逆Ｌ字状の上部昇降フレーム２０が、下部にはＬ字状の下部昇降フレーム２１が、それぞれ一体的に設けたホルダーを介して摺動自在に架装してある。これら上部及び下部昇降フレーム２０及び２１は、回転フレーム１８に装着した上向きシリンダ２２及び下向きシリンダ２３の伸縮作動により相互に接近及び離反する。
【００３３】
上部昇降フレーム２０には上部スクイーズプレート６を進退させる複数のシリンダ２４が、下部昇降フレーム２１には下部スクイーズプレート７を進退させる複数のシリンダ２５がそれぞれ装着してある。上部及び下部昇降フレーム２０及び２１の各々の水平状上面は、上部及び下部鋳枠２及び３をそれぞれ押圧可能な大きさを有している。
【００３４】
本実施形態においては、スクイーズプレート（圧縮部材）６，７を駆動させるシリンダ（駆動手段）は、回転フレーム１８と一体的に移動させるようにしてある。これに代えて、シリンダは固定位置においてもよく、スクイーズプレート６，７の何れか一方のためのシリンダを回転フレーム１８と一体的に移動させ、他方を固定位置においてもよい。
【００３５】
機台１の天井部に（図示では左寄り位置で）装着された砂充填機構１１は、２個のエアレーションタンク２７を有し、上部鋳枠２と下部鋳枠３とにそれぞれ独立に鋳物砂を低圧の圧縮空気で浮遊又は流動化させながら充填（エアレーション充填）する。
【００３６】
尚、低圧圧縮空気を用いて鋳物砂を浮遊又は流動化させるエアレーション充填は、例えば本願の出願人に譲渡された米国特許Ｕ．Ｓ６，７４９，００３Ｂ２号に記載されている。低圧圧縮空気の圧力の大きさは、０．０５Mpa乃至０．１８Mpaの範囲が好ましいことも判明している。但し、本発明に適用される充填法はエアレーション充填に限定されるものではない。例えば、より高圧の圧縮空気を用いるブロー充填を適用してもよく、それに減圧を併用してもよい。
【００３７】
鋳型抜出し機構１２においては、上下に重なった水平状態の上部及び下部鋳枠２，３内に進入可能な抜出し板２８が、機台１の天井部に装着した下向きシリンダ２９のピストンロッドの下端に固着され、このシリンダ２９の伸縮作動により抜出し板２８が昇降するようにしてある。抜出し板２８の直下には、上部及び下部鋳枠２，３から抜き出された上下の半割鋳型を受ける鋳型受けテーブル３０が配設してある。この鋳型受けテーブル３０はシリンダ３１の伸縮作動により伸縮するパンタグラフ３２によって昇降する（図５参照）。
【００３８】
鋳枠旋回機構１３においては、高さ方向に沿って延伸する回転シャフト３３が水平回転自在に機台１に装着してある。この回転シャフト３３の上端は、機台１の天井に装着したモータ３４の出力軸に連結してあり、このモータ３４の駆動により回転シャフト３３が１８０度正逆回動するようにしてある。
【００３９】
ここで回転シャフト３３の回動範囲の１８０度とは、造型した鋳型をその造型位置から鋳枠旋回機構１３により鋳型抜出し機構１２へ移動させるための回動角度範囲の一例である。この回動角度範囲は、鋳型抜出し機構１２の設置位置に応じて定まるのであるから、１８０度に限定されるものではない。所望の回動位置に合わせて鋳型抜出し機構を設置してもよい。
【００４０】
回転シャフト３３の上部には支持部材３５が装着してある。この支持部材３５には、下方へ延出して前後方向へ所要の間隔をもって対をなす二対の案内ロッド３６が垂設してあり、これら二対の案内ロッド３６は回転シャフト３３を中心として対向している。案内ロッド３６の各対には、上部鋳枠２の係合部材２ａを係止可能な上部係止部材３７が上下方向に摺動自在に架装してある。この上部係止部材３７には、回転シャフト３３に装着した上向きシリンダ３８のピストンロットの先端が固着してあり、シリンダ３８の伸縮作動によって上部係止部材３７が昇降するようにされている。一方、二対の案内ロッド３６の下端には、２個の下部鋳枠３の係合部材３ａを係止可能な下部係止部材３９が固着してある。
【００４１】
鋳型排出装置４０は、上部及び下部鋳枠２，３内から抜き出された上下の半割鋳型を鋳型受けテーブル３０上から押し出す機能を有している。
【００４２】
本発明の鋳型造型方法によれば、先ず鋳枠ユニットの開口部に１対の圧縮部材（図４の造型機においてはスクイーズプレート６，７）を挿入して１対の鋳型造型空間を画成する。この造型空間に鋳物砂を充填する。その後、圧縮部材により鋳物砂を圧縮して２個の半割鋳型を造型する（図８）。
【００４３】
本発明の鋳型造型方法においては、造型空間を完成する位置と、この造型空間に鋳物砂を充填する位置との間で鋳枠ユニットを移動させてもよい。この場合、鋳枠ユニットが移動する経路において、造型空間に充填された鋳物砂を圧縮することができる（図９）。
【００４４】
図９に示す方法について、上述した鋳枠ユニット及び無枠式造型機を用いて、図４で示す状態から鋳枠無しの上下の半割鋳型を造型する場合を例として更に詳しく説明する。
【００４５】
先ず造型空間画成ステーションＰにおいて、搬送機構４のシリンダ１６を伸長作動させて１対のアーム１７によりマッチプレート５を水平状態の１対の上部鋳枠２と下部鋳枠３との間に搬入する。
【００４６】
次いで、スクイーズ機構９の上向きシリンダ２２及び下向きシリンダ２３を収縮作動させて上部及び下部昇降フレーム２０，２１を介して上部及び下部鋳枠２，３を相互に接近させる。このとき、上部鋳枠２と下部鋳枠３とは、マッチプレート５と共に連結棹１４により一体的に結合された鋳枠ユニットを構成している。
【００４７】
その後、上部及び下部鋳枠２，３によってマッチプレート５を挟持しながら、スクイーズ機構１０の複数のシリンダ２４，２５の各々を所要長さだけ伸長作動させる。そして上部スクイーズプレート６及び下部スクイーズプレート７をそれぞれ上部鋳枠２及び下部鋳枠３内に所要長さだけ挿入して、上下に２つの造型空間を画成しながら、シリンダ１０を伸長作動させる。更に、スクイーズ機構９を支持軸８を中心に時計方向へ回動させて、１対の上部及び下部鋳枠２，３並びにマッチプレート５を垂直状態にすると共に、砂供給口を上方へ移動させる（図４参照）。
【００４８】
上下の１対の造型空間の画成は、例えば上部鋳型と下部鋳型との高さが同じであるならば、１対の造型空間を同時に画成してもよいであろう。或いは、例えば上部鋳型と下部鋳型との高さが異なる場合には、１対の造型空間をそれぞれ別のタイミングで画成してもよい。
【００４９】
次いで、砂入れステーションＳでは、適宜な充填法、例えば低圧（大気圧より低い圧力）の圧縮空気を用いるエアレーション充填法により、砂充填機構１１により砂供給口から上下２つの造型空間へ鋳物砂を充填する。
【００５０】
続いて、造型空間画成ステーションＰにおいて、１対をなす上部及び下部鋳枠２，３並びにマッチプレート５を水平状態へ復帰させながら、上部及び下部鋳枠２及び３内にそれぞれ浸入している上部及び下部スクイーズプレート６，７を更に浸入させて、上下２つの造型空間内の鋳物砂をそれぞれスクイーズする。次いで、上向きシリンダ２２及び下向きシリンダ２３を伸長作動させて、上部昇降フレーム２０と下部昇降フレーム２１とを相互に離反させる。
【００５１】
造型空間の画成が一回のみでは鋳物砂の充填が不充分になる場合には、その改善を図るために、この鋳物砂を充填する段階において更なる造型空間画成を少なくとも一回なしてもよい。勿論、造型速度を速めるためには、造型空間の画成は、鋳物砂の充填に先立って完了させておくことが望ましい。
【００５２】
次いで、中子入れ及び抜型ステーションＷでは、鋳枠旋回機構１３のシリンダ３８を伸長作動させて、鋳物砂をスクイーズしてなる半割鋳型を内在した上部鋳枠２を上部係止部材３７により吊り上げてマッチプレート５から分離する。一方、下部鋳枠３は鋳枠旋回機構１３の下部係止部材３９上に載置する。続いて、シリンダ１６を収縮作動させて、１対のアーム１７によりマッチプレート５を上部鋳枠２と下部鋳枠３との間から搬出する。
【００５３】
次いで、鋳枠旋回機構１３のモータ３４の駆動により回転シャフト３３を所要角度範囲に亘って回動させることにより、鋳型を内在する上部及び下部鋳枠２，３を鋳型抜出し機構１２まで旋回移動させる。続いて、必要に応じて鋳型に中子を設定した後、シリンダ３８の収縮作動により鋳型を内在する上部鋳枠２を上部係止部材３７を介して下降させ、下部鋳枠３に重ね合せる。
【００５４】
次いで、鋳型抜出し機構１２のシリンダ３１の伸長作動により鋳型受けテーブル４２を上昇させて、これに下部鋳枠２を載置させる。一方、シリンダ４１の伸長動作により鋳型受けテーブル３０上に半割鋳型を内在する上部及び下部鋳枠２，３を載置する。続いて、鋳型抜出し機構１２のシリンダ２９を伸長作動させて抜出し板２８を上部鋳枠２の半割鋳型上に当接させる。その後、シリンダ４１を収縮作動させて抜出し板２８及び鋳型受けテーブル３０を相互に連動させながら下降させて、上部及び下部鋳枠２，３から半割鋳型を抜き出す。続いて、シリンダ３１を収縮作動して鋳型排出レベルまで下降させ、伸縮鋳型排出装置４０によって鋳型受けテーブル３０上の上下の半割鋳型を押し出す。
【００５５】
尚、上述した工程において、造型した半割鋳型に必要に応じて中子を嵌め込むことが望まれることもあろう。この場合には、半割鋳型を内在する上部及び下部鋳枠２，３を鋳型抜出し機構１２へ旋回移動するまでに、先行して造型した半割鋳型に中子を嵌め込んだ後、上述と同様にして、半割鋳型を内在する１対の上部及び下部鋳枠２，３を重ね合せ、半割鋳型を押し出す。
【００５６】
本実施形態においては、上部及び下部鋳枠は２対を用いたが、１対のみを用いてもよい。１対の上部及び下部鋳枠を用いる場合でも、鋳型造型空間に砂を充填する位置と鋳型造型を完成する位置の移動経路において、上部鋳枠用の第１スクイーズプレート（上部スクイーズプレート）と下部鋳枠用の第２スクイーズプレート（下部スクイーズプレート）を各々の鋳枠に対して独立して近接離反できる。これにより鋳物砂の圧縮が可能であるので、造型に要する時間を短縮できる。また、この移動経路中において上部鋳枠用の第１スクイーズプレートと下部鋳枠用の第２スクイーズプレートとを各々の鋳枠から抜き出すこともできる。これによれば、造型に要する時間を更に短縮できるので、中子を嵌め込むための作業時間も充分に確保できる。
【００５７】
また、マッチプレート５，１０７は、両面に模型を有する模型定盤であれば、その製造方法は任意である。例えば、一面のみに模型盤を有する上枠用の模型定盤と、一面のみに模型盤を有する下型用の模型定盤との背面同志を対向させて組み合わせたマッチプレートを製造若しくは再利用してもよい。
【００５８】
次に、本発明を枠付造型機に適用した実施形態について説明する。図１０に概略的に示すように、枠付造型機に基づく鋳物鋳造ラインは、枠付造型機５１、注湯ライン５２、鋳型ばらし装置５３及び鋳枠回送装置５４からなる。枠付造型機５１は鋳枠付き上部及び下部鋳型を造型する。次いで注湯ライン５２は、造型後の上部及び下部鋳型の製品キャビティ内に注湯する。鋳型ばらし装置５３は、注湯後の上部及び下部鋳枠から鋳型を押し出す。鋳枠回送装置５４は、後述の上部及び下部鋳枠ユニット４６（図１１及び１２）を鋳型ばらし装置５３から造型機５１へ回送する。
【００５９】
図１１乃至図１４に示すように、造型機５１は、内部に空間を形成した直方体状の機台１を含む。その内部空間には、側壁に砂供給口をそれぞれ有する上部鋳枠２と下部鋳枠３とを相互に接近及び離隔自在に連結した複数組の上部及び下部鋳枠ユニット４６が収容されている。これら上部鋳枠２、下部鋳枠３及び上部及び下部鋳枠ユニット４６は、上述の実施形態における上部鋳枠、下部鋳枠及び鋳枠ユニットと同様である。複数組の上部及び下部鋳枠ユニット４６のうちの１組のユニット４６の上部鋳枠２と下部鋳枠３との間には、移送機構４ａによって搬入及び搬出可能に配設された模型定盤、例えば上下両面が模型を有するマッチプレート５が配置されている。但し、模型定盤５は、マッチプレートに限定されるものではく、上面又は下面の何れか一方に模型を有するものでもよい。
【００６０】
機台１の内部空間に収容されたスクイーズ機構９は、上部鋳枠２と下部鋳枠３とによりマッチプレート５を鋏持し、上部鋳枠２及び下部鋳枠３におけるマッチプレート５とは反対側の各々の開口部に対して進入及び退出可能な上部スクイーズプレート６及び下部スクイーズプレート７を含む。また上述の実施形態と同様にスクイーズ機構９は、機台１に設けた支持軸８を含むと共に、マッチプレート５を挟持した上下の鋳枠２，３をこれらが垂直状態になる位置と水平状態になる位置との間で支持軸８を中心に垂直面内で正逆回転可能に支持している。
【００６１】
機台１の内部空間には、上述の実施形態と同様に、スクイーズ機構９を正逆回転させる回転駆動機構としての横向きのシリンダ１０と、このシリンダ１０の伸長作動によって垂直状態にある１対の上下の鋳枠２，３に対して上述の砂供給口から鋳物砂を吹き込む砂充填機構１１、水平状態の２組の上部及び下部鋳枠ユニット４６を交互に間欠的に旋回させ且つ上部鋳枠２を係止して昇降させる鋳枠旋回機構１３も収容されている。
【００６２】
この鋳枠旋回機構１３の右側に隣接して配置してあるのは、上述の実施形態の鋳型抜出し機構１２に代えて、上部及び下部鋳枠ユニット４６を移送させる鋳枠ユニット移送装置１２ａである。鋳枠旋回機構１３の基本的構成は上述の実施形態と同様であるが、その旋回範囲は  １対の上下の鋳枠２，３が水平状態にあるスクイーズ機構９と鋳枠ユニット移送装置１２ａとの間である。
【００６３】
図１２に示すように、複数組の上部及び下部鋳枠ユニット４６の各々の上部鋳枠２及び下部鋳枠３においては、上部鋳枠２の前後両外側面に垂設した１対の連結棹１４の間に下部鋳枠３を摺動自在に装架し、更に下部鋳枠３が１対の連結棹１４の下端位置で係止するようにしてある。上部鋳枠２の両側面の中央部と、下部鋳枠３がスクイーズ機構９側に位置するときにおける下部鋳枠３の両側面の一端には、それぞれ係合部材（図１２には示さないが、図１の２ａ及び３ａと同様であり、例えば孔を有する凸部である）を設けてある。
【００６４】
図１１を参照すると、マッチプレート５の移送機構４は、スクイーズ機構９の支持軸８に環装したリング部材１５と、このリング部材１５にピストンロッドの先端を回動自在に連接したシリンダ（図１１には図示しないが、無枠式造型機の実施形態のシリンダ１６と同様である）の伸縮作動により左右方向へ回動する片持ち構造の１対のアーム１７と、マッチプレート５を載置して左右方向へ往復動自在な吊下げ型の台車４５とからなる。
【００６５】
スクイーズ機構９においては、機台１の上部の中央に装着した支持軸８に回転フレーム１８が中心付近にて垂直面内で正逆回転自在に枢支して設けられ、この回転フレーム１８の右側面には上下方向へ延出する１対の案内ロッド１９が前後方向へ所要の間隔をおいて装着してある。この１対の案内ロッド１９の間において、その上部には逆Ｌ字状の上昇降フレーム２０が、その下部にはＬ字状の下昇降フレーム２１が、一体的に設けたホルダーを介して各々が摺動自在にして装架してあり、これら上部フレーム２０と下部下昇降フレーム２１とは、回転フレーム１８に装着した上向きシリンダ及び下向きシリンダ（図１１には示していないが、無枠式造型機の実施形態における回転フレーム１８に装着した上向きシリンダ２２と及び下向きシリンダ２３と同様である）の伸縮作動によって相互に接近及び離隔する。
【００６６】
上部昇降フレーム２０には上部スクイーズプレート６を進退させる複数のシリンダ２４が、また、下部昇降フレーム２１には下部スクイーズプレート７を進退させる複数のシリンダ２５がそれぞれ装着してある。また、上部及び下部昇降フレーム２０，２１のそれぞれの水平状の上面は上部及び下部鋳枠２及び３をそれぞれ押圧することができる大きさを有している。
【００６７】
砂充填機構１１は、上部鋳枠２と下部鋳枠３とにそれぞれ独立に鋳物砂を低圧（好ましくは０．０５Mpa乃至０．１８Mpa）の圧縮空気で浮遊又は流動化させながら充填（エアレーション充填）する例えば２つのエアレーション充填機構であることが好ましい。２つのエアレーション充填機構は、それぞれ独立に制御及び作動させてもよいが、同時に又は同一の制御により作動させることもできる。
【００６８】
依然として図１１を参照すると、鋳枠旋回機構１３には、垂直な回転シャフト３３が機台１に水平回転自在に装着してある。この回転シャフト３３の上端には、機台１の天井に装着したモータ３４の出力軸が連結してあり、そのモータ３４の駆動により回転シャフト３３が１８０度正逆回動するようにしてある。回転シャフト３３の上部には支持部材３５が装着してあり、この支持部材３５には、前後方向に所要間隔をもって対をなして下方へ延出する二対の案内ロッド３６が垂設してある。これら二対の案内ロッド３６は回転シャフト３３を中心にして左右２対向している。案内ロッド３６の各対には、上部鋳枠２の係合部材を係止可能な上部係止部材３７が案内ロッド３６に沿って上下に摺動自在に架装してある。各上部係止部材３７は、回転シャフト３３に装着した上向きシリンダ（図示せず）のピストンロットの先端に固着して、そのシリンダの伸縮作動によって昇降するようにしてある。二対の案内ロッド３６の下端には、二個の下部鋳枠３の係合部材を係止可能な下部係止部材３９が固着してある。
【００６９】
次に、枠付造型機を用いて図１０に示す状態から上部及び下部鋳型を造型して、鋳物を鋳造する手順について説明する。
【００７０】
先ず移送機構４により台車４５を介してマッチプレート５を上部及び下部鋳枠ユニット４６の水平状態の上部鋳枠２と下部鋳枠３との間に搬入する。次いで、スクイーズ機構９の上向き及び下向きシリンダをそれぞれ収縮作動させて上部及び下部昇降フレーム２０及び２１を介して上部及び下部鋳枠２及び３を相互に接近させる。これら上部及び下部鋳枠２及び３によってマッチプレート５を挟持しながら、スクイーズ機構９の複数のシリンダ２４，２５をそれぞれ所要長さ伸長作動させて上部及び下部スクイーズプレート６及び７を上部及び下部鋳枠２及び３内に所要長さ挿入して、上部と下部との二つの造型空間を画成する。更に、シリンダ１０を伸長作動させてスクイーズ機構９を支持軸８を中心に時計方向へ回転させて１対の上部及び下部鋳枠２及び３並びにマッチプレート５を垂直状態にする。これと共に砂供給口を上方へ移動させて、砂充填機構１１の下端に当接させる（図１５参照）。
【００７１】
次いで、砂充填機構１１により砂供給口から上下二つの造型空間へ鋳物砂を充填する。続いて、１対の上部及び下部鋳枠２及び３並びにマッチプレート５を水平状態に戻しながら、上部及び下部スクイーズプレート６及び７を更に進入させて上下二つの造型空間内の鋳物砂をそれぞれ圧縮する。次いで、上向き及び下向きシリンダをそれぞれ伸長作動させて上部及び下部昇降フレーム２０及び２１を相互に離隔する。続いて、鋳枠旋回機構１３のシリンダを伸長作動させて、鋳物砂を圧縮してなる鋳型を内在した上部鋳枠２を上部係止部材３７によって吊り上げると共にマッチプレート５から分離し、下部鋳枠３を鋳枠旋回機構１３の下部係止部材３９上にそれぞれ載置させる。
【００７２】
次いで、移送機構４により台車４５を介してマッチプレート５を上部鋳枠２と下部鋳枠３との間から搬出する。続いて（必要とあれば鋳型に中子を嵌め込んだ後）、鋳型を内在する上部鋳枠２をシリンダの収縮作動により上部係止部材３７を介して下降させて、下部鋳枠３に重ね合せる。次いで、鋳枠旋回機構１３のモータ３４の駆動により回転シャフト３３を所要角度回動させて鋳型内在の上部及び下部鋳枠２及び３を鋳枠ユニット移送装置１２ａまで旋回移動させる。続いて、鋳枠回送装置５４により鋳枠ユニット移送装置１２ａを介して上部及び下部鋳枠ユニット４６を、枠付造型機５１から注湯ライン５２、鋳型ばらし装置５３へ順次送り込んだ後、造型機５１へ回送する。
【００７３】
上述の各実施形態は、本発明を例示するものであって、限定を意図するものではなく、添付の請求項に記載された本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な変更をなし得ることは明らかである。
【００７４】
例えば本発明は無枠式造型機と枠付造型機との何れにも適用できるが、これらの造型機は図示の設計に限定されるものではない。例えば造型機の圧縮部材としてはスクイーズプレート６，７を示したが、これに代えて、複数の駆動源で上下動する複数の上部及び下部スクイーズフットとしてもよい。圧縮部材の駆動源は、高い出力を得るためには油圧シリンダが適するが、所望により空気圧シリンダとしてもよい。或いは電気モータを用いてもよく、この場合は駆動流体の配管系を伴わないので造型機の設置の自由度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１は本発明に係る一つの鋳枠の平面図を示す。
【図２】図２は本発明に係る一対の鋳枠からなる鋳枠ユニットを一部破断して概略的に示す側面図である。
【図３】図３は図２と同様な図であって、上部鋳枠と下部鋳枠とによってマッチプレートを挟持した状態を示す。
【図４】図４は本発明の方法が適用される造型機の一例を示す一部切り欠き正面図である。
【図５】図５は図１のＡ-Ａ矢視図であって、鋳枠ユニットの上部鋳枠と下部鋳枠とによりマッチプレートを挟持した状態を示す。
【図６】図６は図４の造型機の平面図を示す。
【図７】図７は図４の造型機の動作を説明する図であって、鋳枠ユニットへ鋳物砂を充填する状態を示す。
【図８】図８は図４の無枠式造型機に基づく鋳造設備における本発明による鋳型造型方法を概略的に示す工程図である。
【図９】図９は図４の無枠式造型機を用いる本発明による他の鋳型造型方法を概略的に示す工程図である。
【図１０】図１０は本発明による鋳型造型方法が適用される枠付造型機に基づく鋳造設備を概略的に示す図である。
【図１１】図１１は図１０の鋳造設備における枠付造型機を示す正面図である。
【図１２】図１２は図１１の枠付造型機に用いた鋳枠ユニットの正面図である。
【図１３】図１３は図１２の鋳枠ユニットの左側面図である。
【図１４】図１４は図１２の鋳枠ユニットの右側面図である。
【図１５】図１５は図１１の造型機の動作を説明する図であって、鋳枠ユニットへ鋳物砂を充填する状態を示す。
【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】
0003966353.tif 000009
【図９】
0003966353.tif 000010
【図１０】
0003966353.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003966353.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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