JP2010036248A - 充填物振動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳型や模型などの形状、重量などが変わっても、すべての負荷に対して迅速かつ容易に効果的な振動を発生させることができるだけでなく、長期にわたって良好に利用することができる充填物振動装置を提供すること。
【解決手段】充填物４００が充填される収容部２００を支持する基台１０と、充填物４００を前記基台１０を介して振動させる三つのモータ２０，３０，４０とを備え、前記三つのモータ２０，３０，４０が、互いに水平方向に配置された二つの基準モータ３０，４０と、前記二つの基準モータ３０，４０の間で、前記基準モータ３０，４０の軸心を結ぶ線から偏位した位置に軸心を有する偏位配置モータ２０とからなり、それぞれのモータ２０，３０，４０の回転軸２１，３１，４１を、前記二つの基準モータ３０，４０の配列方向と水平面上において交差する方向に向けて互いに平行に配していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋳物の鋳造に際して、鋳型又は模型を含む収容部内の充填物を振動させる充填物振動装置に関する。

従来、鋳型又は模型を収容する収容部に充填物を充填していくときに、収容部を介して充填物を振動させる種々の充填物振動装置が利用されている。充填物を振動させるのは、以下の理由によるものである。すなわち、収容部に上方から充填物を充填する場合において、収容部内の鋳型又は模型に側方に向けられた凹部が形成されていると、その凹部の奥にまで充填物を送り込むことができない場合がある。そこで、凹部の奥にまでしっかりと充填物が充填されるように、充填物を振動させることにより当該充填物が側方に向かって移動し易くなるようにしている。
これら充填物振動装置の中には、回転軸が水平方向に向けられた一対の水平用モータと、回転軸が斜め上下方向に向けられた一対の傾斜用モータとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この充填物振動装置によれば、水平用モータを駆動することにより、上下方向成分の振動を発生させ、傾斜用モータを回転駆動することにより、横方向成分の振動を発生させることができる。

また、他の充填物振動装置として、回転軸が水平方向に向けられた一対の水平用モータを備え、互いの水平用モータの位相差が常に一定になるように同期させたものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
この充填物振動装置によれば、水平用モータの位相差を一定に維持しつつ回転駆動することにより、長円の楕円振動を発生させることができる。
特開平８−７１７００号公報 特開平９−２２５５８６号公報

しかしながら、上記のような特許文献１に記載の充填物振動装置では、水平用モータを駆動すると、傾斜用モータの回転軸がスラスト方向に振動してしまい、その回転軸を支持するベアリングの耐久力が低下してしまうという問題がある。
一方、上記のような特許文献２に記載の充填物振動装置では、回転軸のスラスト方向の振動を抑えることはできるものの、すべての負荷に対して、一様で有効な長円の楕円振動を発生させるために、２軸の距離や、モータの加振力、収容部全体の重心の調整など、種々の設定が非常に困難になってしまうという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、鋳型や模型などの形状、重量などが変わっても、すべての負荷に対して迅速かつ容易に効果的な振動を発生させることができるだけでなく、長期にわたって良好に利用することができる充填物振動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、鋳物の鋳造に際して、鋳型又は模型を含む収容部に収容された充填物を振動させる充填物振動装置であって、前記収容部を支持する基台と、前記基台に設けられて、前記収容部に充填された充填物を、前記基台を介して振動させる三つのモータとを備え、前記三つのモータが、水平面上において互いに平行に配置された軸心を有する二つの基準モータと、前記二つの基準モータの間において前記二つの基準モータの軸心に平行に配置され、かつ前記二つの基準モータの軸心を結ぶ線から偏位した位置に配置された軸心を有する偏位配置モータとからなっていることを特徴とする。

この発明においては、三つのモータが選択的に駆動されることにより、基台を介して充填物が上下方向に振動するだけでなく、左右方向にも振動する。すなわち、上下方向の振動だけでなく、左右方向の成分を含む振動がラジアル方向に発生する。
これにより、楕円振動などよりも、負荷に対する影響を小さくすることができ、効果的な振動を容易に発生させることができる。また、振動がラジアル方向であるため、回転軸を回転可能に支持する軸受に過大な負担を与えることを防止することができる。

また、本発明は、前記二つの基準モータを回転駆動して、前記基台を介して前記充填物を上下方向に震動させる上下振動モードと、前記二つの基準モータの一方のモータと前記偏位配置モータとを回転駆動して、前記基台を介して前記充填物を一の傾斜方向に振動させる第一の傾斜振動モードと、前記二つの基準モータの他方のモータと前記偏位配置モータとを回転駆動して、前記基台を介して前記充填物を他の傾斜方向に振動させる第二の傾斜振動モードとを切り替える制御部を備えることを特徴とする。

この発明においては、制御部が、上下振動モードに切り替えることにより、充填物が上下方向に振動し、第一の傾斜振動モードに切り替えることにより、充填物が一の傾斜方向に振動し、さらに、第二の傾斜振動モードに切り替えることにより、充填物が他の傾斜方向に振動する。
これにより、上下及び左右成分の振動を確実に発生させることができる。

また、本発明は、前記制御部が、前記上下振動モード、前記第一の傾斜振動モード、及び前記第二の傾斜振動モードにおいて、互いのモータを反対方向に回転駆動することを特徴とする。

この発明においては、互いのモータが反対方向に回転駆動されることにより、上下振動及び傾斜振動が直線的に生じる。
これにより、効果的な振動を容易に発生させることができる。

また、本発明は、前記第一の傾斜振動モードにおいて生じる一の傾斜方向の水平線に対する傾斜角度と、前記第二の傾斜振動モードにおいて生じる他の傾斜方向の水平線に対する傾斜角度とが４５度超から９０度未満になるように設定されていることを特徴とする。

この発明においては、第一の傾斜振動モード及び第２の傾斜振動モードにおいて、一の傾斜方向の傾斜角度と、他の傾斜方向の傾斜角度とが４５度超から９０度未満になる。すなわち、傾斜角度が４５°を超えることから、左右方向の振動成分よりも上下方向の振動成分の方が大きくなり、充填物の左右方向の移動が抑えられる。
したがって、左右方向に向けられた凹部などの奥に充填物が充填された場合に、その充填物が凹部の奥から外方に戻されてしまうことを抑制することができ、充填物を高精度に充填することができる。

本発明によれば、基台に支持される収容部の形状、重量などが変わることにより負荷が変わることになっても、すべての負荷に対して迅速かつ容易に効果的な振動を発生させることができるだけでなく、長期にわたって良好に使用することができる。

（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施形態における充填物振動装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態としての充填物振動装置を示したものである。
充填物振動装置１は、鋳物の製造に際して充填物を振動させるための装置である。
最初に、本発明に係る充填物振動装置１において利用される枠体（収容部）２００について説明する。
枠体２００は、矩形箱型に形成された本体部２０１を備えている。
本体部２０１は、中空状に形成されている。
また、本体部２０１の中には、不図示の固定部によって固定された模型３００が配置されている。
模型３００は、樹脂からなるものである。また、模型３００には、左右方向（水平方向）に没する凹部３００ａ，３００ｂが形成されている。なお、模型３００は、鋳物と同じ形状であり、鋳物に応じて種々の形状のものが配置される。
また、本体部２０１の中には、模型３００が固定された状態で、充填物である鋳物砂４００が充填されるようになっている。

次に、本発明に係る充填物振動装置１について説明する。
充填物振動装置１は、枠体２００を支持する基台１０と、三つのモータ２０，３０，４０と、これら三つのモータ２０，３０，４０を基台１０に取り付けるための取付部５０ａ，５０ｂ，５０ｃとを備えている。また、充填物振動装置１は、モータ２０，３０，４０を制御する制御部６０と、制御部６０に接続された操作部７０とを備えている。

基台１０は、矩形板状の基板部１１と、この基板部１１の裏面側に設けられた複数の脚部１２とを備えている。
基板部１１の表面側には、枠体２００が載置されて固定されるようになっている。
また、基板部１１と脚部１２とは、不図示の弾性部材を介して連結されており、弾性部材が弾性変形することにより、脚部１２に対して基板部１１の振動が許容されるようになっている。

基板部１１の裏面には、取付部５０ａ，５０ｂ，５０ｃを介して、三つのモータ２０，３０，４０が取り付けられている。
これら三つのモータ２０，３０，４０は、互いに水平方向に配置された二つのモータ３０，４０（基準モータ）と、これらモータ３０，４０の間の中心であって、モータ３０，４０よりも下方に配置されたモータ２０（偏位配置モータ）とからなるものである。
すなわち、三つのモータ２０，３０，４０は、図２に示すように、充填物振動装置１を正面視して、仮想的な三角形Ｔの各頂点部Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ（モータ２０，３０，４０の軸心に相当する。）に配置されている。換言すれば、モータ２０の軸心Ｔａは、モータ３０，４０の軸心Ｔｂ，Ｔｃを結ぶ線Ｔ１に対して偏位した位置に配置されている。
三角形Ｔは、三辺のうち、水平方向に延びる一辺Ｔ１を有するものである。また、頂点部Ｔａ，Ｔｂを通る辺と、水平線とのなす角θ１は、２０度に設定されており、同様に、頂点部Ｔａ，Ｔｃを通る辺と、水平線とのなす角θ２も２０度に設定されている。そして、なす角θ１，θ２が２０度に設定されていることから、後述するように、傾斜振動時の傾斜角度が７０度（図４及び図５に示すθ３，θ４）になるように設定されている。
なお、三角形Ｔは、一辺Ｔ１を底辺とする二等辺三角形であり、頂角が１４０度に設定されている。

各モータ２０，３０，４０は、不図示の軸受により回転可能に支持された回転軸２１，３１，４１と、これら回転軸２１，３１，４１に設けられた偏心錘２２，３２，４２とを備えている。
回転軸２１，３１，４１は、互いに平行に配されている。さらに、回転軸２１，３１，４１は、モータ３０，４０の配列方向Ａ（一辺Ｔ１の延びる方向）に水平面上において直交する方向に向けられている。すなわち、配列方向Ａは、図２に対して左右方向であり、回転軸２１，３１，４１は、図２に対して垂直方向に延ばされている。
このような構成のもと、回転軸２１，３１，４１を回転させると、偏心錘２２，３２，４２が回転軸２１，３１，４１を中心として回転することによって振動が生じ、その振動が基板部１１に加えられるようになっている。

また、図１に示す操作部７０は、操作者からの各種操作を受け付け、操作信号を出力する。
制御部６０は、操作部７０から出力された操作信号を読み出し、その操作信号に基づいて、各モータ２０，３０，４０を選択的に回転駆動するようになっている。すなわち、制御部６０は、モータ３０，４０のみを選択的に回転駆動する上下振動モードと、モータ２０，３０のみを選択的に回転駆動する左傾斜振動モード（第一の傾斜振動モード）と、モータ２０，４０のみを選択的に回転駆動する右傾斜振動モード（第二の傾斜振動モード）とを切り替えるようになっている。

次いで、このように構成された本実施形態における充填物振動装置１の作用について説明する。
まず、模型３００が固定された枠体２００を基板部１１の表面に載置して固定する。
そして、操作部７０を操作して、充填物振動装置１をオンするとともに、排出口５００（図３に示す。）を介して、枠体２００の中に鋳物砂４００を充填していく。
制御部６０は、操作部７０から出力された操作信号（オン信号）が入力されると、所定の時間は上下振動モードとし、所定の時間以降は、左傾斜振動モードと右傾斜振動モードとを交互に切り替える。すなわち、制御部６０は、図６に示すように、操作信号が入力されてから所定の時間は、上下振動モード用の駆動信号を出力し、それから左傾斜振動モード用の駆動信号と右傾斜振動モード用の駆動信号とを交互に出力する。
なお、各モードの設定時間や出力パターンは、鋳物に応じて適宜変更可能である。

具体的には、制御部６０は、上下振動モードの場合、図３に示すように、モータ３０，４０のみに駆動信号を出力し、モータ３０，４０のみを回転駆動する。
すると、モータ２０が停止した状態で、モータ３０，４０のみが、回転駆動され、回転軸３１，４１のみが互いに異なる回転方向に回転する。これにより、基板部１１には、上下方向ＵＤの直線的な振動が加えられ、鋳物砂４００が上下方向ＵＤに直線的に振動する。
そのため、鋳物砂４００の全体が上下にならされて、鋳物砂４００が、本体部２０１内で上下に均等に充填されていく。

ここで、模型３００には、水平方向に没する凹部３００ａ，３００ｂが形成されていることから、上下方向ＵＤの振動だけでは、鋳物砂４００が凹部３００ａ，３００ｂの奥にまで送られない場合がある。
そこで、制御部６０は、上下振動モードが終了すると、図４に示すように、左傾斜振動モードに切り替える。すなわち、制御部６０は、モータ２０，３０のみに駆動信号を出力し、モータ２０，３０のみを回転駆動する。
すると、モータ４０が停止した状態で、モータ２０，３０のみが回転駆動され、回転軸２１，３１のみが互いに異なる回転方向に回転する。これにより、基板部１１には、左斜め方向ＬＤ（左斜め上とその反体下の方向）の直線的な振動が加えられ、鋳物砂４００が左斜め方向ＬＤに直線的に振動する。すなわち、この振動により、鉛直方向の上下（縦）成分だけでなく、水平方向の左右（横）成分が加えられる。
そのため、鋳物砂４００の全体が、上下及び左方向にならされて、鋳物砂４００が、凹部３００ｂの奥にまで送り込まれていく。

さらに、制御部６０は、左傾斜振動モードが終了すると、図５に示すように、右傾斜振動モードに切り替える。すなわち、制御部６０は、モータ２０，４０のみに駆動信号を出力し、モータ２０，４０のみを回転駆動する。
すると、モータ３０が停止した状態で、モータ２０，４０のみが回転駆動され、回転軸２１，４１のみが互いに異なる回転方向に回転する。これにより、基板部１１には、右斜め方向ＲＤ（右斜め上とその反体下の方向）の直線的な振動が加えられ、鋳物砂４００が右斜めに直線的に振動する。この振動により、鉛直方向の上下（縦）成分だけでなく、水平方向の左右（横）成分が加えられる。
そのため、鋳物砂４００の全体が、上下及び右方向にならされて、鋳物砂４００が、凹部３００ａの奥にまで送り込まれていく。

また、左傾斜振動モード及び右傾斜振動モードのとき、なす角θ１，θ２が２０度に設定されていることから、左斜め方向ＬＤに向けられた直線と水平線とのなす角（鋭角：傾斜角度）θ３（図４に示す。）と、右斜め方向ＲＤに向けられた直線と水平線とのなす角（鋭角：傾斜角度）θ４（図５に示す。）は、それぞれ７０度（９０度−θ１，９０度−θ２）になる。
そのため、左傾斜振動モード及び右傾斜振動モードにおいて、左右方向成分よりも上下方向成分の振動が大きくなるため、凹部３００ａ，３００ｂの奥にまで送られた鋳物砂４００が外方側に戻されてしまうことを防止することができる。

これら上下振動モード、左傾斜振動モード及び右傾斜振動モードが、あらかじめ設定されたパターンに応じて切り替えられることにより、鋳物砂４００の全体が、本体部２０１内で均等に充填される。

以上より、本実施形態における充填物振動装置１によれば、三つのモータ２０，３０，４０が配置されていることから、これら三つのモータ２０，３０，４０を選択的に回転駆動することにより、上下方向ＵＤの振動だけでなく、左右方向の振動を基板部１１に加えることができる。
さらに、モータの回転方向を互いに異なるようにしていることから、直線振動を発生させることができ、楕円振動などに対して、負荷に対する影響が小さくなる。
そのため、基台１０に支持される枠体２００の形状、重量などが変わることにより負荷が変わることになっても、すべての負荷に対して迅速かつ容易に効果的な振動を発生させることができる。

また、充填物振動装置１で発生する振動は、モータ２０，３０，４０のラジアル方向に直線振動するため、モータ２０，３０，４０の回転軸受に過大な負担を与えることがなく、充填物振動装置１の耐久性を向上させることができる。
また、制御部６０が、各振動モードの切替を制御するため、簡易かつ確実に、上下左右方向の振動を基板部１１に加えることができる。
また、傾斜振動時の傾斜角度が７０度に設定されていることから、左右方向の振動成分よりも上下方向の振動成分の方が大きくなり、鋳物砂４００の左右方向の移動が抑えられる。したがって、凹部３００ａ，３００ｂなどの奥に充填物が充填された場合に、その充填物が凹部３００ａ，３００ｂの奥から外方に戻されてしまうことを抑制することができ、鋳物砂４００を高精度に充填することができる。

なお、上記実施形態においては、モータ２０が、モータ３０，４０よりも下方に配置されるとしたが、これに限ることはなく、図７に示すように、モータ２０を、モータ３０，４０よりも上方に配置してもよい。この場合、上下振動モードの場合、モータ３０，４０を回転駆動し、左傾斜振動モードの場合、モータ２０，４０を回転駆動し、右傾斜振動モードの場合、モータ２０，３０を回転駆動することはいうまでもない。
また、鋳物砂４００を充填するとしたが、これに限ることはなく、例えば樹脂などのように、他の充填物であってもよい。

また、なす角θ１，θ２を２０度とし、なす角θ３，θ４を７０度としたが、これに限ることはなく、それら傾斜角度は適宜変更可能である。例えば、なす角θ１，θ２を０度超から４５度未満の範囲に設定することにより、なす角θ３，θ４を４５度超から９０度未満の範囲に設定することができる。特に、なす角θ１，θ２を３０度に設定することもできる。このとき、なす角θ３，θ４は、６０度になる。
また、枠体２００に充填された鋳物砂４００の重量に応じて、投入制御部が鋳物砂４００の投入量を制御するようにしてもよい。特に、模型や鋳型などの形状があらかじめ分かっている場合には、投入量のパターンをあらかじめ記憶部に記憶しておき、投入制御部が記憶部に記憶された投入量パターンにしたがって投入量を制御することにより、高精度に鋳物砂４００を充填することができる。
また、振動モードによって、モータ２０，３０，４０の回転数（周波数）を変更してもよい。例えば、制御部が、上下振動モードの場合に回転数を高くし、左傾斜振動モード及び右傾斜振動モードの場合に、回転数を低くするように切替制御を行ってもよい。
また、制御部は、モータ２０，３０，４０を互いに反対方向に回転させるとしたが、これに限ることはなく、互いに同方向に回転させてもよい。
なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。

本発明に係る充填物振動装置の実施形態を示す正面図である。 図１のモータの配置の様子を模式的に示す説明図である。 上下振動モードによりモータを駆動した様子を示す説明図である。 左傾斜振動モードによりモータを駆動した様子を示す説明図である。 右傾斜振動モードによりモータを駆動した様子を示す説明図である。 制御部の出力信号を時間軸上に示す波形図である。 モータ配置の変形例を示す正面図である。

符号の説明

１ 充填物振動装置
１０ 基台
２０ モータ（偏位配置モータ）
３０ モータ（基準モータ）
４０ モータ（基準モータ）
２１，３１，４１ 回転軸
６０ 制御部
２００ 枠体（収容部）
４００ 鋳物砂（充填物）

Claims (4)

1. 鋳物の鋳造に際して、鋳型又は模型を含む収容部に収容された充填物を振動させる充填物振動装置であって、
   前記収容部を支持する基台と、
   前記基台に設けられて、前記収容部に収容された充填物を、前記基台を介して振動させる三つのモータとを備え、
   前記三つのモータが、
   水平面上において互いに平行に配置された軸心を有する二つの基準モータと、
   前記二つの基準モータの間において前記二つの基準モータの軸心に平行に配置され、かつ前記二つの基準モータの軸心を結ぶ線から偏位した位置に配置された軸心を有する偏位配置モータとからなっていることを特徴とする充填物振動装置。
2. 前記二つの基準モータを回転駆動して、前記基台を介して前記充填物を上下方向に震動させる上下振動モードと、
   前記二つの基準モータの一方のモータと前記偏位配置モータとを回転駆動して、前記基台を介して前記充填物を一の傾斜方向に振動させる第一の傾斜振動モードと、
   前記二つの基準モータの他方のモータと前記偏位配置モータとを回転駆動して、前記基台を介して前記充填物を他の傾斜方向に振動させる第二の傾斜振動モードとを切り替える制御部を備えることを特徴とする請求項１に記載の充填物振動装置。
3. 前記制御部は、
   前記上下振動モード、前記第一の傾斜振動モード、及び前記第二の傾斜振動モードにおいて、互いのモータを反対方向に回転駆動することを特徴とする請求項２に記載の充填物振動装置。
4. 前記第一の傾斜振動モードにおいて生じる一の傾斜方向の水平線に対する傾斜角度と、前記第二の傾斜振動モードにおいて生じる他の傾斜方向の水平線に対する傾斜角度とが４５度超から９０度未満になるように設定されていることを特徴とする請求項３に記載の充填物振動装置。

Images