(57)【要約】【課題】簡単な構造によって、注湯時には鋳砂の圧密強化を上下の全域に亘って図ることができながら発生したガスを吸引除去でき、且つ、解枠時には鋳砂の上下に亘って全体を効率よく流動化させること。【解決手段】鋳枠の下部に流路部が設けられてエア流路が形成され、該エア流路に減圧手段とエア供給手段を連設し、前記鋳枠の鋳砂を、圧密強化、攪拌、流動させるように構成した消失模型鋳造装置であって、前記流路部から上方に向けて少なくとも１本の吸引パイプが連接され、且つ、前記吸引パイプからガスの吸引排出を許容する逆止弁を設けてある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消失模型が鋳枠に設置され、該鋳枠の下部に流路部機能を有する流路部が設けられてエア流路が形成され、該エア流路に減圧手段が連結され、注湯時に前記鋳枠を減圧して発生ガスの吸引と鋳枠内の鋳砂の圧密強化を図るようにし、且つ、前記流路部に圧縮エアを注入するエア供給手段を連設し、前記鋳枠の鋳砂を攪拌、流動させるように構成した消失模型鋳造装置であって、
前記流路部から上方に向けて少なくとも１本の吸引パイプが連接されると共に該吸引パイプの軸線方向において所定位置には複数の吸引孔が穿孔されており、且つ、
前記エア供給手段による前記流路部から該吸引パイプへの圧縮エアの圧入を阻止し、前記減圧手段による前記流路部を介しての前記吸引パイプからガスの吸引排出を許容する逆止弁を設けてある、
ことを特徴とする消失模型鋳造装置。
【請求項２】
前記逆止弁が前記吸引パイプの下端部近傍位置に設けられていることを特徴とする請求項１の消失模型鋳造装置。
【請求項３】
前記吸引パイプが複数本設けられ、これらの吸引パイプが集合管を介して前記流路部に接続され、前記逆止弁が、前記集合管に１個設けられていることを特徴とする請求項１の消失模型鋳造装置。
【請求項４】
前記吸引パイプが鋳枠の４隅の近傍位置に夫々配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の消失模型鋳造装置。
【請求項５】
前記吸引パイプの少なくとも前記吸引口がメッシュで被覆されていること特徴とする請求項１乃至請求項４の消失模型鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、消失模型鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来において、消失模型を使用する消失模型鋳造法においては、一般に次のような工程で作業が行われる。
先ず、鋳物製品に対応する消失模型は、発泡スチロールで成型されるものであるが、これは、予備発泡機を用いて原料ビーズを発泡させ、成型機を用いて成型し、その後に塗布がなされ、乾燥されることで完成される。
この消失模型を、鋳枠に床砂を入れた状態で設置し、鋳砂を投入して振動テーブルで鋳砂を固めて行く。この振動テーブルとしては、種々の形態の装置が汎用されている。【０００３】  図７は、完成された状態の鋳枠の縦断側面図である。
１は、鋳枠（フラスコ）であり、２はノーバインダーの鋳砂、３は、消失模型であり、４は、セキ鉢を示す。また、５は、鋳砂２の上に被せられたビニールシートであり、減圧効果を発揮させるためのものである。６は、減圧を行うために鋳枠１の底部に設けられたダクト状（矩形断面）の流路部であり、７は、この流路部６を保護するエキスバンドである。前記流路部６は、エア流路１３を形成しており、これがバキュームホース８を介して鋳枠１の外部の減圧手段９、即ち、例えば、真空ポンプに接続される。【０００４】  このように、消失模型鋳造法においては、注湯時に減圧手段９を用いて鋳枠１を減圧するが、その理由は、注湯に伴って発泡模型が燃えることで大量のガスを発生するので、これを吸引排気させること、また、注湯に際して、ノーバインダーの鋳砂２が振動テーブルで圧密充填された状態を維持させ、型崩れしないようにするためである。【０００５】  このような消失模型鋳造法としては、古くから種々提案されており、例えば、次の技術が挙げられる。
【特許文献１】特開平６−１１４４９６。
【特許文献２】特開平８−１６８５。
【０００６】  上述した消失模型鋳造法において、鋳枠１を減圧しながら注湯すると、消失模型３を燃やしながら湯が進入して行き、この際発生するガスが減圧手段９により吸引せられる。
このようにすることで、注湯は旨く行い得るが、解枠は、湯が凝固した時に、鋳枠１を、クレーン（或いは自動反転機）を用いて反転させるという厄介な方法を採って行わざるを得なかった。
このような方法によると、大量の粉塵と熱風が発生すると共に鋳物製品に接する鋳砂が４００℃乃至５００℃という高温のまま排出されることになり、事後処理に困るため、混合ドラム等を用いて冷たい砂と混合して冷却しなければならない。また、粉塵発生に対処するために、大掛かりなフードや集塵機を敷設しなければならないという問題があった。【０００７】  そこで、本発明者は、かかる現状に鑑み、消失模型鋳造における解枠作業を、大掛かりな除塵装置を敷設することなく、また、鋳枠を反転させることなく鋳物製品を簡単に取り出すことが出来ながら同時に鋳砂全体を迅速に冷却できるようにすることを考え、提案した。【０００８】  即ち、図９乃至図１１に示すように、消失模型３が鋳枠１に設置され、該鋳枠１の下部に流路部機能を有する流路部６が設けられてエア流路１３が形成され、該エア流路１３に減圧手段１０が連結され、注湯時に前記鋳枠１を減圧して発生ガスの吸引と鋳枠１内の鋳砂の圧密強化を図るようにした消失模型鋳造装置において、前記鋳枠１の下部の流路部６に圧縮エアを注入するエア供給手段１４を設け、前記鋳枠１の鋳砂２を攪拌、流動させるように構成したのである。【０００９】  これにより、消失模型鋳造における解枠作業を、大掛かりな除塵装置を敷設することなく、また、鋳枠１を反転させることなく簡単に行い得ることが出来ながら同時に圧縮エアの注入により鋳砂全体を混合攪拌し、鋳砂２を液化状態にしてその圧力を解除し、鋳物製品を楽に取り出すことができながら（クレーン使用）、同時に迅速に鋳砂２を冷却して後処理することができるという顕著な効果を奏するに至ったものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  しかし、上述の対処策により一応の目的は達成できたのであるが、注湯時の発生ガスの吸引及び鋳砂２の圧密の強化を維持するためには、上述の鋳枠１の単に下部に流路部６を設けて吸引を行う構成では、鋳枠１に深さがあること（種々の大きさがある）、また、中央位置に消失模型（これに替わる注湯された鋳物）が存在するところから、上部位置からのガスの吸引、及び上部位置の鋳砂２の圧密強化を図るには、距離が遠すぎて不十分であることが分かった。【００１１】  そこで、本発明者は、下部の流路部６から上方に延びる吸引パイプを連接することを考えた。勿論、このパイプは、中央の消失模型（これに替わる注湯された鋳物）の邪魔にならない位置、及び鋳枠の４隅は吸引作用が及び難いことを勘案して、例えば、鋳枠１の４隅に配置することを考えた（適宜の本数、位置について実施した）。
これにより、上方に延びるパイプの穿孔から吸引作用を及ぼして、鋳枠１の上部位置に対するガスの吸引、鋳砂の圧密強化を改善することができたものであるが、更に新たな問題が発生した。【００１２】  即ち、注湯時の性能が向上したのに対し、解枠時の圧縮エアの注入により鋳砂全体を混合攪拌し、鋳砂２を液化状させるときに、上記の穿孔を有するパイプが鋳枠１の鋳砂２の上面に近く位置することで、圧縮エアがこの抵抗の小さいパイプの上部の穿孔から直ぐに鋳砂の上面に逃げてしまうこととなり、本来、鋳枠１の底部から圧縮エアを噴射して、鋳砂２を底から攪拌、流動させたいところ（この底部では抵抗が大）、これが上手く機能しない事態が生じたのである。【００１３】  本発明は、かかる問題点に鑑み、簡単な構造によって、注湯時には鋳砂の圧密強化を上下の全域に亘って図ることができながら発生したガスを吸引除去でき、且つ、解枠時には鋳砂の上下に亘って全体を効率よく流動化させることができるところの消失模型鋳造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】  本発明にかかる消失模型鋳造装置は、上記課題を解決するために、消失模型が鋳枠に設置され、該鋳枠の下部に流路部機能を有する流路部が設けられてエア流路が形成され、該エア流路に減圧手段が連結され、注湯時に前記鋳枠を減圧して発生ガスの吸引と鋳枠内の鋳砂の圧密強化を図るようにし、且つ、前記鋳枠の下部に圧縮エアを注入するエア供給手段を設け、前記鋳枠の鋳砂を攪拌、流動させるように構成した消失模型鋳造装置であって、
前記流路部から上方に向けて少なくとも１本の吸引パイプが連接されると共に該吸引パイプの軸線方向において所定位置には複数の吸引孔が穿孔されており、且つ、
前記エア供給手段による前記流路部から該吸引パイプへの圧縮エアの圧入を阻止し、前記減圧手段による前記流路部を介しての前記吸引パイプからガスの吸引排出を許容する逆止弁を設けてある、
ことを特徴とする【００１５】  本発明において用いる消失模型としては、発泡スチロールが主であるが、他に、光硬化型樹脂製の消失模型であってもよく、その他、既存の消失模型は全て適用できる。
また、注入される圧縮エアについては、通常の大気の他に、窒素などの不活性ガスを混入、或いは置換するようにしてもよい。【００１６】  そして、上記逆止弁は、目的を達成できるのであれば、どのような位置に設けてもよいが、例えば、前記吸引パイプの下端部近傍位置、即ち、前記流路部に対する付け根部位の近傍を挙げることができるが、少々上方であってもよく、また、上記の複数の吸引孔の下方の吸引孔が穿孔されている位置の上方に配置されていてもよい。即ち、上方の排出抵抗の小さい位置の吸引孔から直に鋳砂の上面に圧縮エアが逃げることで鋳砂の流動が阻害されるのであるから、比較的深い位置に位置する吸引孔であれば、ここから圧縮空気を排出しても、十分鋳砂の流動に寄与できるものであり、従って、場合によっては吸引パイプの上下方向の中間位置近くに逆止弁を設けても本発明の目的（鋳砂の流動化）は達成されるものであり、前述のような機能を発揮する位置であればどこでもよい。
【発明の効果】
【００１７】  本発明の装置によれば、消失模型鋳造における解枠作業を、大掛かりな除塵装置を敷設することなく、また、鋳枠を反転させることなく簡単に行い得ることが出来ながら同時に圧縮エアの注入により鋳砂全体を混合攪拌し、鋳砂を液化状態にして鋳物製品に加わる圧力を解除し、持って、鋳物製品を楽に取り出すことができるのであるが、特に、注湯時にあっては鋳枠の略全域にわたって鋳砂の圧密強化とガスの吸引を行い得ることができながら解枠に際しては鋳砂の攪拌混合を鋳枠の全域にわたって効率よく行い得るという顕著な効果を奏するに到った。
本発明のその他の具体的な効果は、以下の記載から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  本発明の実施に際しては、前記逆止弁が前記吸引パイプの下端部近傍位置に設けられているのが好ましい。
このように、逆止弁を前記吸引パイプの下端部近傍位置に設けるだけの簡単な構造でもって、前記エア供給手段による前記流路部から該吸引パイプへの圧縮エアの圧入を阻止し、前記減圧手段による前記流路部を介しての前記吸引パイプからガスの吸引排出を許容する機能を発揮させることができ、格別の大掛かりな構造改変を行うことなく本発明を実施できる。
また、このように逆止弁をパイプに敷設することは簡単な構造改変で実施可能であり、コスト低減につながる。【００１９】  また、前記吸引パイプが複数本設けられ、これらの吸引パイプが集合管を介して前記流路部に接続され、前記逆止弁が、前記集合管に１個設けられているのが好ましい。
このように、吸引パイプを複数本設ける場合に、各吸引パイプ毎に逆止弁を設けてもよいが、このような集合管を設けてそこに１個の逆止弁を設けることで、複数の吸引パイプの全てに対して逆止弁の機能を発揮させることができ、結果としてコスト低減を図ることができる。【００２０】  更に、前記吸引パイプが鋳枠の４隅の近傍位置に夫々配置されているのが好ましい。
このように、吸引パイプを鋳枠の４隅の近傍位置に配置することで、鋳枠に対して本来４隅という吸引作用が及び難い個所に対しても十分な作用が期待でき、鋳砂の圧密強化とガスの吸引排除が鋳枠の全体にわたって効率よく行い得る。【００２１】  また、前記吸引パイプの少なくとも前記吸引口がメッシュで被覆されているのが好ましい。
このように、吸引口がメッシュで被覆されていることで、鋳枠への鋳砂の投入時及び振動等による鋳砂の圧密強化時に鋳砂が吸引口から吸引パイプ内に侵入するのを防止でき、注湯時の鋳砂の圧密強化、ガスの排気を行う負圧吸引の機能が事前に損なわれてしまうという虞がない。
【実施例】
【００２２】  以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して以下詳述する。
図１は、減圧時、図２は圧送時を示す消失模型鋳造装置における鋳枠の縦断側面図であり、図において、１は、鋳枠（フラスコ）であり、２はノーバインダーの鋳砂、３は、消失模型であり、４は、セキ鉢を示す。また、５は、鋳砂２の上に被せられたビニールシートであり、減圧効果を発揮させるためのものである。尚、前記鋳枠１は、ここでは、１ｍ角×１ｍ高さのものが使用されているが、他に、２ｍ角×２ｍ高さ或いは０．５ｍ角×０．５ｍ高さのものが適宜用いられる。【００２３】  図中、２０は、鋳枠１の４隅に配置された吸引パイプであり、その長手方向の所定箇所、ここでは４箇所（又は５箇所）に吸引口２０ａが穿孔されており、その基端部は下記の流路部６につながっている。ここでは、２０ｍｍの外径の鋼管で、前記吸引口２０ａは、直径１０ｍｍとしているが、３０ｍｍ程度の外形の鋼管で、３０ｍｍ程度の直径の吸引口２０ａまで、適宜のもので実施してよい。
そして、この吸引パイプ２０の基端部の内部には、逆止弁２１が設置されており、前記吸引口２０ａから流路部６への吸引作用を許容するが、流路部６からの圧縮エアの流入は阻止するように構成されている。前記逆止弁２１としては、通常の既製のものが用いられており、ここでの詳細説明は省く。そして、この吸引パイプ２０の外側は、メッシュ２２（仮想線引き出し）で被覆されており、前記吸引口２０ａに鋳砂２が入りこんで詰まりが発生するのを防止している。【００２４】  図３及び図４に示すように、６は、減圧及び圧送を行うために鋳枠１の底部に設けられたダクト状の流路部（矩形断面で、平面視でＥの字形）である。この流路部６を保護するエキスバンド（メッシュ）７は、前記流路部６の直上に配置されているが、ここでは図示省略している（図１及び２参照）。この流路部６の側壁には、所定箇所に吸引兼排気口６ａが形成されている（Ｅの字の１列について、３個、Ｅの字の中央の部位については、両側にそれぞれ３個。しかし４箇所でもよい）。そして、鋳枠１の底部の前記流路部６へのエア供給口１８とは反対側に鋳砂２の排出口１７が設けられており、そこには栓（プラグ）が抜き差し自在に嵌合されている。【００２５】  前記流路部６は、エア流路１３を形成しており、これがバキュームホース８を介して鋳枠１の外部の減圧手段１０（エア供給手段１４を兼ねる）、即ち、ここでは、ルーツ型ブロアに接続されている。図２において、１１は、解枠時に鋳物製品１２を取り出すクレーンのフックを示す。この減圧手段１０の能力の吸引圧は、−５０ＫＰａ前後である。【００２６】  前記バキュームホース８による配管には、切替弁としての三方弁１４、１５が設けられており、鋳込み時の吸引に際しては、三方弁１４により大気開放がなされ、圧縮エアの送付時には、三方弁１５が大気開放されるように構成されている。【００２７】  尚、本実施例では、１１ＫＷのルーツ型ブロアを用いている。このルーツ型ブロアは、消失模型、鋳造製品の条件に照らして、鋳枠その減圧とエア注入（ガス排気、鋳砂流動と冷却）の目的を達成するものが用いられる。
この１１ＫＷのルーツ型ブロアは、前記風速を発生させるに十分な風量を送ることができるものである。即ち、前記風速が１０ｍの場合に、鋳枠が１ｍの四角形であれば、１０立方メートル／分である。しかし、５〜２０ｍ立方メートル／分の能力のもので実施可能である。また、鋳枠１の鋳砂２への圧入圧力は、１５〜３０ＫＰａ（Ｐ＝１５Ｈで１ｍ高さで１５ＫＰａ、２ｍ高さでは３０ＫＰａ）である。このような風量で流動する鋳砂２として使用されているものは、平均粒度が５００μ程度であるが、比較的広い粒度分布のものが使用されている。【００２８】  注湯時に減圧手段１０を用いて鋳枠１を減圧するが、その理由は、注湯に伴って発泡模型が燃えることで大量のガスを発生するので、これを排気させること、また、注湯に際して、ノーバインダーの鋳砂２が振動テーブルで圧密充填した状態を維持させ、型崩れしないようにするためである。【００２９】  そして、本発明の解枠方法は、次のように実施される。
先ず、消失模型３を、床砂を入れた状態で鋳枠１に設置する。この鋳枠１は、底部に流路部６とこれを保護するエキスバンド７を備えたものである。この鋳枠１を、振動テーブル（図外）等で鋳砂２を充填して、消失模型３の周囲で圧密状態とする（図１参照）。しかる後、鋳枠１の上面にビニールシート５が被せられる。【００３０】  この状態で、注湯が行われるが、その際は、ルーツ型ブロアの減圧手段１０を稼動させて、切替弁としての三方弁１４が大気開放され（三方弁１５は閉鎖）、流路部６を介して鋳枠１の内部を真空にし（ビニールシート５が外気吸引を遮断）、注湯時に内部で型崩れを起こさないように鋳砂を圧密にすると共に消失模型が燃えることで発生するガスを外部に吸引、排気するのである。【００３１】  その後、５分程度経過して、湯が凝固すると、三方弁１４が閉鎖され、三方弁１４が閉鎖され、三方弁１５が大気開放され、そして、前記減圧手段１０を駆動して送風機能を発揮させ、これをエア供給手段１４として稼動させるのである。そして、鋳枠１の内部に流路部６を介して鋳枠１の下部の流路部６から上方に向けて圧縮エアを供給する。この際、前記吸引パイプ２０は、その下端部に設けた逆止弁２１により、圧縮エアの通過を阻止する。【００３２】  この際、上記ビニールシート５は予め取り除かれる。そして、この時、鋳砂２を通過するエアの流速は、１０ｍ／ｍｉｎ程度に設定されている。これにより、ノーバインダーの鋳砂２は流動し、攪拌され、鋳物で製品近辺の厚い鋳砂２と、離れた位置の比較的冷たい鋳砂２とが混合され、熱交換を起こして全体が冷却されるのであり、約１００℃程度にまで温度降下する。この温度は、風量、送風時間によるが、７０℃〜１３０℃となれば十分であり、勿論、この温度近辺であっても本発明の目的は達成できる。【００３３】  この圧縮エアを鋳砂２に吹き込むことで、鋳砂２を流動させ、迅速に温度降下を図るとについて、実験を行った結果を、図６及び図７のグラフに示す。
図６図は、この方法を行った実験であり、所定の円筒状の容器に入れた鋳砂の中間部を、その上下位置の鋳砂よりも高温に加熱（１８０℃）し、しかる後に圧縮エアを、１０ｍ／ｍｉｎで下方から送り込んだものであり、その鋳砂の流動、攪拌により、冷却が迅速なものとなることが分かる。
図７は、同様の条件で鋳砂が加熱されているが、これを自然冷却したときの温度降下を示す。
両者の比較から、圧縮エアの注入による鋳砂の流動、混合による温度降下が著しいことが分かる。【００３４】  しかる後、鋳砂２が圧縮エアにより流動され、攪拌されている状態で、フック１１を用いてクレーンで鋳物製品１２を吊り下げ、鋳枠１から取り出すのである。
このように、鋳砂２が圧縮エアにより流動されている状態は、液状化の状態であり、堆積の砂圧が無いに等しく、容易に引き抜くことが可能であり、従って、従来のように鋳枠１を反転させる必要はなく、それ故、発塵も少ないのである。
また、冷却された鋳砂２は、圧縮エアが供給されている状態で、栓１８を抜かれた鋳枠１の下部の排出口１７から、外部に排出される。【００３５】  上記のように、エア注入に際し、注湯時の減圧に用いた流路をそのまま利用し、ここを通じてエアを圧入させるようにすることで、格別にエア圧送のための流路を準備、作成する必要がなく、作業が簡単で済む。
尚、本発明の実施として、減圧手段としての真空ポンプと、エア供給手段としてのブロアとを兼用利用しているが、別途に受けるようにしてもよいことは勿論である。【００３６】  図８は、上記吸引パイプ２０の別態様を示す。
ここでは、４本の吸引パイプ２０を敷設するに、それらの吸引パイプ２０のそれぞれに逆止弁２１を敷設するのではなく、これらの吸引パイプ２０を繋ぐ集合管２２を設け、その基端部に１個の逆止弁２１を設け、この後に上記流路部６に接続する形態を採っている。
このようにすることで、逆止弁２１は１個で済み、コスト低減を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】  本発明の装置は、消失模型を用いる鋳造に全て適用可能なもので、その応用範囲は広い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明にかかる消失模型鋳造装置の一工程状態の全体の概略側面図である。
【図２】本発明にかかる消失模型鋳造装置の一工程状態の全体の概略側面図である。
【図３】本発明にかかる消失模型鋳造装置の鋳枠のエキスバンドを敷設した状態の斜視図である。
【図４】本発明にかかる消失模型鋳造装置の鋳枠のエキスバンドを外した状態の平面図である。
【図５】本発明にかかる消失模型鋳造装置の吸引パイプの一部切り欠き正面図である。
【図６】本発明にかかる消失模型鋳造装置にかかわる実験例を示すグラフである。
【図７】従来技術にかかる消失模型鋳造装置にかかわる実験例を示すグラフである。
【図８】本発明にかかる消失模型鋳造装置の吸引パイプの別態様を示す斜視面図である。
【図９】従来技術を示す消失模型鋳造装置の一工程状態の全体の概略側面図である。
【図１０】従来技術を示す消失模型鋳造装置の一工程状態の全体の概略側面図である。
【図１１】従来技術を示す消失模型鋳造装置の鋳枠のエキスバンドを載せた状態の斜視図である。
【図１２】従来技術にかかる消失模型鋳造のための解枠方法を示す概略縦断側面図である。
【符号の説明】
【００３９】１：鋳枠
２：鋳砂
３：消失模型
６：流路部
１０：減圧手段
１４：エア供給手段
２０：吸引パイプ
２０ａ：吸引口
２１：逆止弁
２２：集合管
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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