JP2010160007A

JP2010160007A - 鋳砂の抗折強度試験方法及びその装置

Info

Publication number: JP2010160007A
Application number: JP2009001350A
Authority: JP
Inventors: Mitsunobu Mobara; 光伸茂原; Akinari Nakano; 彰也中野
Original assignee: Toyota Motor Corp; Ryoei Engineering Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Ryoei Engineering Co Ltd
Priority date: 2009-01-07
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2010-07-22

Abstract

【課題】焼成テストピースの抗折強度を正確に測定することができる鋳砂の抗折強度試験方法及びその装置を目的とするものである
【解決手段】鋳砂をシャッタ21により仕切られる定容積筒22に投入し、シャッタ21を開放してその下方に形成された延長筒23内を自由落下させて焼成加熱型30のキャビティ内に充填し、焼成加熱型30を加熱して焼成テストピースPを作成し、この焼成テストピースPを焼成加熱型30から離型し、抗折強度試験機5に移送して抗折強度を測定する鋳砂の抗折強度試験方法及び、筒状体の途中をシャッタ21で区分し、その上方を定容積筒22とし、その下方を延長筒23とし鋳砂を自由落下させて焼成加熱型30のキャビティ内に充填する型込め機構2と、焼成加熱型30で作成された焼成テストピースPを抗折強度試験機5に移送する移送機構4と、焼成テストピースPの抗折強度を測定する抗折強度試験機5とからなる鋳砂の抗折強度試験装置。
【選択図】図１

Description

本発明はアルミダイカスト成形に用いられる鋳型や中子を作成する鋳砂の強度測定を行なう鋳砂の抗折強度試験方法及びその装置に関するものである。

従来、鋳型材料の強度を検査する装置として、加圧スタンプにより圧縮して製作された焼成テストピースの見掛け密度を、焼成テストピースの重量に基づいて決定したうえ、支持体に置かれている焼成テストピースを加圧手段により加圧し、剪断強度を圧力測定装置により検出する装置がある（例えば、特許文献１参照）。

しかし、見掛け密度を重量測定により得るため重量測定をする装置が必要となるうえに、測定ステップが必要となるため処理に時間がかかるという問題がある。また、剪断強度を測定する焼成テストピースの温度は管理されていないため、正確な剪断強度が得られないという問題がある。

特開平７−２０９１５６号公報

本発明は焼成テストピースの抗折強度を正確に測定することができる鋳砂の抗折強度試験方法及びその装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、鋳砂をシャッタにより仕切られる定容積筒に投入したうえ、シャッタを開放してその下方に形成された延長筒内を自由落下させて焼成加熱型のキャビティ内に充填し、焼成加熱型を加熱して焼成テストピースを作成し、次にこの焼成テストピースを焼成加熱型から離型し、抗折強度試験機に移送して抗折強度を測定する鋳砂の抗折強度試験方法を請求項１の発明とし、請求項１の発明において、焼成テストピースを冷風冷却後、抗折強度を測定する鋳砂の抗折強度試験方法を請求項２の発明とし、筒状体の途中をシャッタで区分し、その上方を定容積筒とし、その下方を延長筒とし鋳砂を自由落下させて焼成加熱型のキャビティ内に充填する型込め機構と、焼成加熱型で作成された焼成テストピースを抗折強度試験機に移送する移送機構と、焼成テストピースの抗折強度を測定する抗折強度試験機とからなる鋳砂の抗折強度試験装置を請求項３の発明とし、請求項３の発明において、抗折強度測定前の焼成テストピースを冷却する冷却機構を設けた焼成テストピースの抗折強度測定装置を請求項４の発明とするものである。

本発明は、鋳砂をシャッタにより仕切られる定容積筒に投入したうえ、シャッタを開放してその下方に形成された延長筒内を自由落下させて焼成加熱型のキャビティ内に充填するので、焼成加熱型に充填される鋳砂量を安定させることができる。次いで、焼成加熱型を加熱して焼成テストピースを作成し、この焼成テストピースを焼成加熱型から離型し、抗折強度試験機に移送して抗折強度を測定するから、測定データがばらつかず正確な抗折強度を測定することができる。

また、請求項２のように、焼成テストピースを冷風冷却後、抗折強度を測定することにより、焼成テストピースの温度変動による抗折強度のばらつきをなくし、精度の高い測定値を得ることができる。

本発明の好ましい実施の形態を示す平面図である。型込め機構を示す側面図である。同じく正面図である。同じく平面図である。焼成機構を示す側面図である。同じく平面図である。移送機構の側面図である。同じく平面図である。抗折強度試験機を示す正面図である。同じく側面図である。

次に、本発明の好ましい実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
１は鋳砂から焼成テストピースＰを焼成して抗折強度を測定する抗折強度試験装置であり、該抗折強度試験装置１は図1に示されるように、鋳砂を焼成型３０に投入する型込め機構２と、焼成テストピースＰを焼成する焼成型３０と、作成された焼成テストピースＰを抗折強度試験機５に移送する移送機構４と、焼成テストピースＰの抗折強度を測定する抗折強度試験機５とからなる。

前記型込め機構２は図２、３、４に示されるように、鋳砂のローダ２０と、該ローダ２０を鋳砂供給領域から焼成加熱型３０の鋳砂投入領域間で往復動させる横行用シリンダ２０ａと、ローダ２０の下面を焼成加熱型３０に当接させる昇降用シリンダ２０ｂとからなる。前記ローダ２０は筒状体の途中をシャッタ２１により区分し、鋳砂の定容積筒２２と、定容積筒２２の先方部に延長筒２３を設けたものであり、該延長筒２３の長さに基づいて自由落下距離が設定され、充填される鋳砂量を安定させることができる。また、定容積筒２２の容積はキャビティの容積より大としている。２４ａは焼成加熱型３０の砂投入口３０ａに臨む延長筒２３の排出口である。

また、図３に示されるように、型込め機構２のフレームにはシュータ２４から供給されて溢れた鋳砂を、ローダ２０が移動する際に上面から掻き落とすスクレーパ２５が取り付けられている。２６はローダ２０のガイドロッド、２７はスクレーパ２５により掻き落とされた鋳砂を回収する回収ホッパである。

さらに、シャッタ２１は図２に示されるように、断面Ｌ形として水平な遮蔽板２１ａと垂直な係止板２１ｂとからなり、遮蔽板２１ａは貯留部２２の底部を開閉自在とし、垂直な係止板２１ｂは外部に張出されて、鋳砂投入領域に達すると後記するシャッタ開閉板２８と係止されるようになっている。シャッタ開閉板２８は縦方向にシャッタ２１を係止する隙間が形成された二股状のもので、鋳砂投入領域にローダ２０が移動することにより、シャッタ２１の係止板２１ｂは二股状の隙間に差込まれるので、開閉用シリンダ２８ａを作動させることによりシャッタ開閉板２８は前後動してシャッタ２１を開閉する。２９は充填器２０から供給されて焼成型３０の上面に溢れている鋳砂を掻き落とすとともに、キャビティ内に鋳砂を押し込み密度を均一にするスクレーパである。

また、３は焼成テストピースＰを焼成する焼成機構であり、該焼成機構３は図５、６に示されるように、固定の雌型と可動の雄型とからなる焼成加熱型３０と、型締めシリンダ３１と、焼成加熱型３０の雌型側を上向きに回転させるクランク機構３２ａと、該クランク機構３２ａを作動させる駆動用シリンダ３２とからなる。焼成加熱型３０には縦細長方体よりなるキャビティが並設され、焼成テストピースＰ（縦細板）を２枚焼成できるようになっている。

焼成加熱型３０には型締め状態で開口される砂投入口３０ａが並設されている。また、焼成加熱型３０は焼成後、型締めシリンダ３１により型開きされた後、駆動用シリンダ３２によって作動されるクランク機構３２ａによりキャビティが上向きとなるように雌型が回転され、焼成テストピースＰが上向きに露呈されるようになっている。３３は焼成加熱型３０より焼成テストピースＰを離型させるとともに焼成加熱型３０上方に焼成テストピースＰを浮動させる離型ピンである。３４は可動型のガイドロッドである。

３５は焼成機構３に付設されるレーザセンサであり、該レーザセンサ３５は図５に示されるように、焼成テストピースＰの移送機構４への移載時、焼成テストピースＰにレーザ光を斜めから照射することにより、保持板４０ａにより焼成テストピースＰが持ち上げられると、レーザ光は焼成テストピースＰの上面から端部まで自動的にスキャンして、焼成テストピースＰが保持板４０ａの所定位置に確実に保持されているかを検知できることとなる。

また、前記移送機構４は焼成加熱型３０より離型された焼成テストピースＰを抗折試験機５の試験台５ａ上に搬送するものであり、該移送機構４は図７、８に示されるように、焼成テストピースＰを保持する保持板４０ａを前後進用シリンダ４１と昇降用シリンダ４２により前後動及び昇降動自在としたヘッド４０を横行用シリンダ４３により焼成加熱型３０位置から抗折強度試験機５位置まで往復動自在とするものであり、該保持板４０ａは離型ピン３２により持ち上げられている焼成テストピースＰの下面に進入したのち上昇して並列されている各焼成テストピースＰを離型ピン３３から持ち上げるものである。

そして、焼成テストピースＰを持ち上げて保持した保持板４０ａを後退させたうえ、横行用シリンダ４３を作動させることによりヘッド４０を抗折強度試験機５位置に移動させることができる。また、抗折強度試験機５位置で前後進用シリンダ４１を作動させて保持板４０ａを試験台５ａ上方に移動させた上、下降させて焼成テストピースＰを試験台５ａ上に載置することができる。

７は焼成テストピースＰの冷却機構であり、該冷却機構７は図１０に示されるように、ノズルから冷風あるいは空気を各焼成テストピースＰに向けて送風して試験台５ａ上の焼成テストピースＰを所定温度まで冷却するものである。

抗折強度試験機５は図９、１０に示されるように、スタンドに昇降動自在に取り付けられ、試験台５ａに載置される焼成テストピースＰにゲージの圧子を降下押圧させて折損するまでの力、即ち抗折強度を測定するものであり、下降する抗折強度試験機５の圧子位置に焼成テストピースＰの中央部が位置するように試験台５ａは配置されている。また、試験台５ａは前後スライド自在として、前後の焼成テストピースＰが抗折強度試験機５の圧子位置に配置移動できるようになっている。

また、抗折強度試験機５には焼成テストピースＰに斜め上方からレーザ光を照射する図示しないレーザセンサが設けられている。該レーザセンサは斜めからレーザを照射することにより、焼成テストピースＰが試験台５ａの上方に移動する際、保持板４０ａの端部までスキャンして焼成テストピースＰが適正に試験台５ａに載置することができるかどうかを確認している。５０は抗折強度が測定されて折損された焼成テストピースＰを排出するため試験台５ａを枢動させる払出しシリンダである。

このような装置において、焼成テストピースＰの抗折強度の測定を行なうには、先ず、鋳砂供給領域に停止されている型込め機構２のシャッタ２１が閉じられている定容積筒２２にシュータ２４より鋳砂を投入する。

シュータ２４より投入されて定容積筒２２の上面に溢れた鋳砂は型込め機構２が移動する際、フレームに固定されているスクレーパ２５により掻き落とされて、型込め機構２の下方に配置されている回収ホッパ２７内に収容される。

型込め機構２のローダ２０は横行用シリンダ２０ａにより鋳砂投入領域の型締めされている焼成機構３の焼成加熱型３０上まで移動されて停止する。このときシャッタ２１の係止板２１ｂは二股状のシャッタ開閉板２８の間隙に係止される。次に、昇降用シリンダ２０ｂを作動させてローダ２０を降下させ、焼成加熱型３０の砂投入口３０ａに延長筒２３の排出口２４ａを合わせる。

そして、砂投入口３０ａと排出口２４ａとを合わせたうえ、開閉用シリンダ２８ａを作動させて係止板２１ｂに係止されているシャッタ開閉板２８を後退させてシャッタ２１を開放する。シャッタ２１に開放により定容積筒２２内に充填されている鋳砂は、延長筒２３の距離分自由落下する。この自由落下によりキャビティ内に鋳砂量を安定して充填できる。

鋳砂の充填後、型込め機構２を上昇復帰させたうえ、鋳砂供給領域までローダ２０を復帰後退させ、次回の鋳砂供給に備える。そして、焼成加熱型３０を加熱して充填された鋳砂を硬化させ、硬化後、焼成機構３の型締めシリンダ３１を作動させて焼成加熱型３０を型開きする。これと同時に横行用シリンダ４３を作動させて移送機構４の保持板４０ａを焼成加熱型３位置に移動させる。

次に、駆動用シリンダ３２を作動させてクランク機構３２ａを駆動すれば焼成加熱型３０はキャビティの開口面が上向きとなるように回転する。この状態で離型ピン３３を作動させ、板面を露呈させている焼成テストピースＰをキャビティより離型させたうえ、キャビティの上方に浮動させる。

そして、移送機構４の前後進用シリンダ４１を作動させて離型ピン３２により浮動されて２列の焼成テストピースＰの下面に保持板４０ａを差し込む。続いて、昇降用シリンダ４２を作動させて２列の焼成テストピースＰを保持板４０ａで持ち上げる。このときレーザセンサで焼成テストピースＰが保持板４０ａの所定位置に確実に保持されているかを検出する。そして、横行用シリンダ４３を作動させて焼成テストピースＰを抗折強度試験機５まで移動させ、試験台５ａ位置で停止させたうえ、昇降用シリンダ４２を作動させて試験台５ａ上に焼成テストピースＰを載置する。このとき焼成テストピースＰが所定位置に確実に載置されたかをレーザセンサで検出する。

次に、冷却機構７を作動させてノズルより試験台５ａ上に並列されている各焼成テストピースＰに冷却風を噴射して焼成テストピースＰの冷却を行なう。

焼成テストピースＰに一定時間冷却風を送風するか、焼成テストピースＰが所定温度まで冷却されたら冷却風を止めて、抗折強度試験機５を降下させて試験台５ａ上の焼成テストピースＰを圧子で加圧し、焼成テストピースＰが折損したときの圧力に基づいて抗折強度を測定するものである。

一つ目の焼成テストピースＰの抗折強度が測定されたら、試験台５ａを後退させて、未測定の焼成テストピースＰを抗折強度試験機５の測定位置に移動させる。前記と同様の測定を行った後、払出しシリンダ５０を作動させて試験台５ａを前進させたうえ、前向き傾斜させて折損した各焼成テストピースＰを払いだす。このようにして得られた抗折強度に基づいて鋳砂の良否判定を行なうものである。

１抗折強度試験装置
２型込め機構
20 ローダ
20a 横行用シリンダ
20b 昇降用シリンダ
21 シャッタ
21a 遮蔽板
21b係止板
22 定容積筒
23 延長筒
24 シュータ
24a 排出口
25 スクレーパ
26 ガイドロッド
27 回収ホッパ
28 シャッタ開閉板
28a 開閉用シリンダ
29 スクレーパ
３焼成機構
30 焼成加熱型
30a 砂投入口
31 型締めシリンダ
32 駆動用シリンダ
32a クランク機構
33 離型ピン
34 ガイドロッド
35 レーザセンサ
４移送機構
40 ヘッド
40a 保持板
41 前後進用シリンダ
42 昇降用シリンダ
43 横行用シリンダ
５抗折強度試験機
5a 試験台
50 払出しシリンダ
７冷却機構
Ｐ焼成テストピース

Claims

鋳砂をシャッタにより仕切られる定容積筒に投入したうえ、シャッタを開放してその下方に形成された延長筒内を自由落下させて焼成加熱型のキャビティ内に充填し、焼成加熱型を加熱して焼成テストピースを作成し、次にこの焼成テストピースを焼成加熱型から離型し、抗折強度試験機に移送して抗折強度を測定することを特徴とする鋳砂の抗折強度試験方法。
焼成テストピースを冷風冷却後、抗折強度を測定することを特徴とする鋳砂の抗折強度試験方法。
筒状体の途中をシャッタで区分し、その上方を定容積筒とし、その下方を延長筒とし鋳砂を自由落下させて焼成加熱型のキャビティ内に充填する型込め機構と、焼成加熱型で作成された焼成テストピースを抗折強度試験機に移送する移送機構と、焼成テストピースの抗折強度を測定する抗折強度試験機とからなる鋳砂の抗折強度試験装置。
抗折強度測定前の焼成テストピースを冷却する冷却機構を設けたことを特徴とする鋳砂の抗折強度測定装置。