JP2012040588A - シェルモールド成型方法及びシェルモールド成型機 - Google Patents
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Abstract
【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
【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
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
Claims (18)
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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JP2010183798A JP2012040588A (ja) | 2010-08-19 | 2010-08-19 | シェルモールド成型方法及びシェルモールド成型機 |
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CN107398533A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-11-28 | 佳木斯大学 | 一种大长宽比缝隙式浇注系统 |
JP2020175430A (ja) * | 2019-04-22 | 2020-10-29 | パインパシフィック コーポレーション リミテッド | 鋳造用鋳型製造装置 |
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2010
- 2010-08-19 JP JP2010183798A patent/JP2012040588A/ja not_active Withdrawn
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