JP2021146378A - 鋳型造型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】射出釜の圧力変動を抑えた鋳型造型装置を提供する。【解決手段】本発明の一形態の鋳型造型装置（１）は、射出釜（２）と、蓋部材（６０）と、射出釜（２）内の発泡混練物を圧縮空気により押圧して射出口から射出させる射出用空気供給部（６５ｂ）とを備え、蓋部材（６０）には、前記押圧の際に流体の圧入により変形して射出釜（２）内の内周面に密着するシール体（６１）が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、発泡混練物を加熱された金型のキャビティに圧入充填して鋳型を造型する鋳型造型装置に関する。

近年、鋳造後の崩壊性が良いとして、粒子状骨材の粘結剤として水溶性バインダを用い、且つ加熱により水分を蒸発させて水溶性バインダを硬化させ、これにより鋳型を造型することが提案されている。

例えば、特許文献１には、そのような鋳型の材料となる発泡混合物を製造して、当該発泡混合物を金型のキャビティに空気によって射出する鋳型造型装置が開示されている。特許文献１の鋳型造型装置は、底に充填孔が貫通形成された槽と、充填孔を開閉する止栓機構と、槽における開口部の側を密閉状に閉塞する蓋部材とを備えている。更に、鋳型造型装置は、下部に攪拌羽根が設けられた攪拌機構と、発泡混合物を充填孔から金型のキャビティに充填させる場合に圧縮空気を槽の内部に供給する圧縮空気供給機構とを備えている。

特開２０１８−１９２５１２号公報

特許文献１に記載の鋳型造型装置においては、蓋部材を装着して槽を閉塞する際、および、蓋部材を抜取して開放する際に蓋部材の周面に設けられたシール体が槽の内周面上を摺動することになる。このため、シール体に摩耗による劣化が生じ易いという問題があった。シール体に摩耗による劣化が生じ易いことは、例えば、メンテナンス工数の増加に繋がる。

本発明の一態様は、上記の問題に鑑みてされたものであり、蓋部材の周面に設けられたシール体に摩耗による劣化が生じ難い鋳型造型装置を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る鋳型造型装置は、発泡混練物を収納する射出釜と、前記射出釜の上部に設けられた開口を開閉可能な蓋部材と、前記射出釜内に空気を供給することにより前記発泡混練物を前記射出釜に設けられた射出口から射出させる空気供給部と、を備え、前記蓋部材の周面には、流体の供給により膨張して前記射出釜の内周面に密着するシール体が設けられ、前記シール体は、前記流体の供給が解除されたとき前記射出釜の内周面から離間する。

前記の構成によれば、前記流体の供給を解除してシール体を離間させることによって、蓋部材を装着して射出釜を閉塞する際、および、蓋部材を抜取して開放する際にシール体が射出釜の内周面上を摺動することを回避することができる。これにより、シール体に摩耗による劣化が生じることを防止できる。

また、シール体を膨張させることによって射出釜の上部開口を封止する構成となっているため、射出釜と蓋部材との芯出し精度を緩和して適切な密閉が可能である。

また、射出釜の摩耗を考慮する必要がなくなるため、射出釜にアクリル等の透明素材の使用が可能となり、混練時および射出時の発泡混練物の挙動や、シール体による封止具合の目視が可能である。

また、仮にシール体が蓋部材の装着時および抜取時に射出釜の内周面上を摺動すれば、射出釜に装着する際に射出釜内の圧力の変動することが懸念される。しかしながら、前記の構成によれば、蓋部材を上下動する際にシール体が射出釜の内周面から離間するため、そのような変動が生じず、良好な鋳型造型をおこなうことができる。

また、本発明の一態様に係る鋳型造型装置は、前記の構成において、前記射出釜は、前記射出口が設けられた下側部と、前記下側部に対向配置された上側部と、前記下側部と前記上側部との間に配設された透明材料からなる側方部と、前記側方部の外側に設けられた、前記下側部と前記上側部とを連結する複数の支柱部と、を有する構成であってもよい。

前記の構成によれば、射出釜の剛性を、下側部、上側部および支柱部によって確保できる。そのため、射出釜の側方部の厚さを内圧に耐えられる程度に比較的薄く実現できる。

また、透明材料によって射出釜を構成すれば、金属から射出釜を構成した場合に比べ、部品重量を軽減することができて、メンテナンス作業の安全性が向上するほか、混練前または混練後に投入された各種材料の計量をおこなう際に精度よく計量をおこなうことができる。また、透明材料によって射出釜を構成すれば、造型終了後の清掃作業においても、目視確認が可能となることで作業性が向上し、残留する発泡混練物を無くし、綺麗に清掃することができる。

また、本発明の一態様に係る鋳型造型装置は、前記の構成において、前記シール体は、前記射出釜の内周面に向けて凸曲面の断面を有するシール部と、当該シール部の両端に設けられた取付部とを有し、前記周面には、前記シール部の凸部分側を露出させて当該露出させた部分以外を配置させるとともに、前記取付部に当接して前記取付部が前記射出釜の内周面側へ移動しないように規制する凹部が設けられた構成であってもよい。

前記の構成によれば、前記蓋部材の前記周面に設けられた凹部から露出したシール部の凸部分が前記流体の供給により変形して射出釜の内周面に密着し、前記流体の供給が解除されると当該凸部分が射出釜の内周面から離間する。このようにシール部が変形しても取付部に凹部が当接しているため、シール体が前記蓋部材から脱落することはなく、良好なシール性を実現できる。

また、本発明の一態様に係る鋳型造型装置は、前記の構成において、前記シール部の両端に設けられた前記取付部の間には、前記取付部間の距離を所定の長さに維持するためのスペーサーが設けられた構成であってもよい。

前記の構成によれば、前記取付部同士が近接する方向に過度に変形することを防ぐことができる。これにより、前記シール体が前記凹部から脱落することや位置ずれすることを防ぐことができるため、前記シール部に必要な膨らみは確保しつつも、組付け性も向上した前記シール体を実現することができる。

また、本発明の一態様に係る鋳型造型装置は、前記の構成において、前記シール体は、ゴム製であり、前記スペーサーは、前記シール体よりも硬い材料からなる構成であってもよい。

前記の構成によれば、ゴムによって前記シール体を構成するため、弾性変形しやすく、前記膨張を容易に制御することができる。また、このように弾性変形しやすい材料から前記シール体を構成している場合であっても、前記取付部間にスペーサーを配設していることにより、これら前記取付部の位置ずれを抑制することができる。

本発明の一態様によれば、蓋部材の周面が射出釜内において摺動せず、メンテナンス工数を削減させた鋳型造型装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る鋳型造型装置の射出釜周辺の斜視図である。 図１に示す鋳型造型装置の射出釜周辺の断面図である。 図１に示す鋳型造型装置のシール体を示す断面図である。 図３に示すシール体の変形例を示す。 図１に示す鋳型造型装置の動作の一例について模式的に示す図である。 図１に示す鋳型造型装置の動作の一例について模式的に示す図である。

以下、本発明の一実施形態の鋳型造型装置について、詳細に説明する。

（１）鋳型造型装置１の全体構成
図１は、本実施形態の鋳型造型装置１の射出釜周辺の構成の斜視図である。また、図２は、図１に示す切断線Ａ−Ａ´において鋳型造型装置１を切断した様子を示す矢視断面図である。鋳型造型装置１は、金型のキャビティに材料を圧入充填して鋳型を造型するプロセスにおいて用いることができる。なかでも、粒子状骨材、水溶性バインダ、界面活性剤および水を攪拌して得た発泡混練物を鋳型の材料として用いて、中子を造型するプロセスにおいて好適に用いることができる。

鋳型造型装置１は、図１に示すように、発泡混練物を収納する射出釜２と、射出釜２の上部に設けられた開口を開閉可能な蓋部材６０と、射出釜２内に空気を供給することにより発泡混練物を射出釜２の下端部に設けられた射出口２０から射出させる射出用空気供給部６５ｂ（図３）とを備えている。更に鋳型造型装置１は、蓋部材６０の周面６０ａに、流体の供給により膨張して射出釜２の内周面に密着するシール体６１（例えばインフレーションシール）が設けられ、シール体６１は、流体の供給が解除されたとき射出釜２の内周面から離間する構成である。射出用空気供給部６５ｂから供給されるのは、例えば圧縮空気であるが、圧縮されていない空気であってもよい。

鋳型造型装置１は、更に図１に示すように、撹拌機構５と、シール用空気供給部６５ａ（図２および図３）と、上下駆動機構３と、連結部４とを含む。また、鋳型造型装置１は、図２に示すように、射出釜２の射出口２０を閉塞する止栓機構７を更に備えている。また、後述する図５（ｉｉｉ）に示すように、鋳型造型装置１は更に、射出口２０から射出された発泡混練物を受ける金型１１を備えている。

（２）鋳型造型装置１の各構成の詳細
射出釜２は、各種材料（鋳型材料）を混練して発泡混練物を生成するための容器であり、且つ、生成した発泡混練物を射出するまで収納するための容器である。射出釜２は、射出口２０が設けられた下側部２１と、下側部２１に対向配置された上側部２２と、下側部２１と上側部２２との間に配設された透明材料から構成された側方部２３と、を有する。側方部２３は筒型状であり、下端側の開口が下側部２１によって封止されていることにより、下側部２１が釜底となって内部に発泡混練物を収容できる。図１に示すように、射出釜２は、側方部２３の外側に、下側部２１と上側部２２とを連結する支柱部２４が複数設けられている。

下側部２１は、図２に示すように、側方部２３の外径近傍から側方に突出した形状を有した下フランジ２５と、下フランジ２５の下に射出プレート体２６とを有している。下フランジ２５には、側方部２３の外径よりも僅かに大きい開口径を有する開口部２５ａが設けられており、当該開口部２５ａに側方部２３の下端が嵌合することによって、側方部２３と連結する。射出プレート体２６は、下フランジ２５の下面に連結しており、上面の一部の領域が、釜内面に向かって露出している。この露出した部分が、射出釜２の釜底の上面を構成する。射出口２０は、射出プレート体２６に設けられた貫通孔であり、例えば図１に示すように３つ設けられている。射出口２０の数はこれに限定されない。各射出口２０には、発泡混練物が漏れ出ないようにする弁構造体が設けられても良い。弁構造体は、例えば、ゴム製の周知の弁構造体でも良い。

下側部２１は、２枚構造になっており或る程度の厚さを確保することができ、射出釜２の剛性の向上に寄与する。下フランジ２５および射出プレート体２６は、耐アルカリ性および混練砂剥離性の優れた材料から構成することが好ましく、例えば、ステンレス等の金属、あるいはＰＴＦＥ等のフッ素樹脂等から構成することができる。これらを金属により構成すればより一層の剛性向上を実現することができる。下フランジ２５と射出プレート体２６とは同一材料であっても異なる材料であってもよい。

上側部２２は、図１および図２に示すように、側方部２３の外径近傍から側方に突出した形状を有した上フランジ２７を有する。上フランジ２７には、図２に示すように、側方部２３の外径よりも僅かに大きい開口径を有する開口部２７ａが設けられており、当該開口部２７ａに側方部２３の上端が嵌合することによって、側方部２３と連結する。上フランジ２７は、ステンレス等の金属、あるいはＰＴＦＥ等のフッ素樹脂から構成することができる。ただし、金属に限定されるものではない。上フランジ２７は、或る程度の厚さを有していることにより、射出釜２の剛性の向上に寄与する。更にこれらを金属により構成すればより一層の剛性向上を実現することができる。

上側部２２は、更に、上フランジ２７の上面に連結されたクランプブッシュ２８を有する。クランプブッシュ２８は、射出釜２の中心軸を挟んで対向する２箇所に設けられており、その各々には、後述するクランプピン４３が挿入される穴２８ａが設けられている。クランプブッシュ２８は、後述するクランプピン４３とともに連結部４を構成する。クランプブッシュ２８は、上フランジ２７と同一材料から構成してもよく、別材料から構成してもよい。

支柱部２４は、図１に示すように、下側部２１と上側部２２に連結されている。支柱部２４も、下側部２１および上側部２２と同様に、金属から構成することが好ましい。これにより、支柱部２４も、下側部２１および上側部２２と併せて、射出釜２の剛性向上に寄与することができる。また、支柱部２４は、下側部２１と上側部２２との離間距離を、所定距離で維持する。また、本実施形態では、支柱部２４は、側方部２３の外周にそって等間隔に計４本設けられている。なお、支柱部２４の設置数は、４本に限定されるものではない。

側方部２３は、下側部２１と上側部２２とに固定されており、発泡混練物を収容する釜の側面部分を構成している。側方部２３は、透明材料から構成されている。これにより、射出釜２の内部の様子を良好に観察することができる。観察することにより、混練の程度、容量を確認でき、射出釜２の清掃時に除去されるべき付着物の有無および清掃時に当該付着物の残留の有無も確認できる。更に、後述するシール体６１によるシールの具合も確認することができる。透明材料としては、透明性を有する熱可塑性樹脂（いわゆるプラスチック）を用いることができ、なかでも、アクリル樹脂、ポリカーボネート、塩化ビニル、ポリスチレン等の硬質プラスチックからなる群から選択されることが好ましい。

側方部２３は、収容した発泡混練物の重さ、および圧入充填の際の圧力に耐え得る強度を有していればよい。射出釜２の剛性は、下側部２１、上側部２２および支柱部２４によって確保できるため、側方部２３の厚さを内圧に耐えられる程度に比較的薄く実現できる。

撹拌機構５は、射出釜２に供給された各種材料を混練する。撹拌機構５は、図２に示すように、撹拌羽根５１と、撹拌軸５３と、撹拌モータ５５とを有している。撹拌軸５３は、鉛直方向に配置される。撹拌羽根５１は、撹拌軸５３の下端に設けられる。撹拌軸５３には、撹拌モータ５５が連結される。撹拌モータ５５の駆動により、撹拌羽根５１は回転される。撹拌機構５は、撹拌羽根５１により、射出釜２内の各種材料を混練する。射出釜２の内部への各種材料（粒子状骨材、水溶性バインダ、界面活性剤および水）の投入は、例えば図示しない各々の供給機構からおこなわれる。

この各種材料としては、例えば、粒子状骨材としての人工砂（例えばエスパール）、水溶性バインダとしての珪酸ナトリウム、界面活性剤としてのアニオン界面活性剤、および水が挙げられる。これらに限定されるものではなく、他の添加物等を含んでもよい。

蓋部材６０は、射出釜２の上側部２２の側の開口の内周面に対向する周面６０ａを有しており、この周面６０ａにシール体６１が設けられている。

シール体６１は、蓋部材６０の中心部から周面６０ａに向かう放射方向（径方向）に変形することができる。シール体６１を径方向に変形させると、シール体６１の先端が射出釜２の内周面に密着して、射出釜２の上部の開口を密閉することができる。換言すれば、シール体６１が変形する前は、シール体６１と射出釜２の内周面との間に隙間ができている状態である。シール体６１の変形は、シール体６１に設けられた中空部分に対する、シール用空気供給部６５ａによる空気の圧送によっておこなわれる。蓋部材６０が射出釜２の上部の開口を閉じてシール体６１を射出釜２の内周面に密着させれば、射出釜２内が密閉された状態となる。この状態において、射出用空気供給部６５ｂによって射出釜２内に空気を圧送すれば、射出釜２内の発泡混練物が圧縮空気によって押圧されて射出口２０から射出される。

以下、蓋部材６０の周面６０ａの構成について、図３を用いて詳述する。図３は、図１に示すＢ−Ｂ´断面図であり、蓋部材６０の周面６０ａ近傍の拡大断面図である。

蓋部材６０の周面６０ａには、蓋部材６０の周方向に沿って、シール体６１を配置させる凹部６０ｂが設けられている。シール体６１は、射出釜２の内周面に向けて凸曲面の断面を有するシール部６１ａと、当該シール部６１ａの両端に設けられた取付部６１ｂ，６１ｃとを有する。取付部６１ｂ、６１ｃは、当該シール部６１ａの上下方向の両端に設けられている。凹部６０ｂは、シール部６１ａの凸部分側を露出させて当該露出させた部分以外を配置させるとともに、前記取付部６１ｂ，６１ｃに当接して取付部６１ｂ，６１ｃが前記射出釜２の内周面側へ移動しないように規制する。換言すると、凹部６０ｂは、シール体６１の当該露出させた部分以外を内部に収納するよう配置させる。シール部６１ａは、断面視において、蓋部材６０の径方向（図３中の矢印方向）に凸となっている円弧型形状を有している。取付部６１ｂ，６１ｃは、シール部６１ａの両端に設けられたフランジであると換言することができる。シール体６１は、周面６０ａの凹部６０ｂに、シール部６１ａの円弧になっている先端部分が露出するように、当該先端部分以外の部分を配置させる。凹部６０ｂには、取付部６１ｂ，６１ｃに対応する鉛直方向に拡径している拡径部６０ｃが設けられており、拡径部６０ｃに取付部６１ｂ，６１ｃが隙間を有して嵌まっている。凹部６０ｂの底に当たる位置には、蓋部材６０内に設けられた流路６２の一端を構成する開口６２ａが設けられている。流路６２の他端には、シール用空気供給部６５ａが連結しており、当該他端から開口６２ａに向かって空気が供給されたり当該供給が解除されたりする。開口６２ａから、当該開口６２ａと円弧型形状のシール部６１ａの内側の中空部分に空気が供給されると、シール部６１ａが先端において膨張し、蓋部材６０の径方向に変形するかたちとなる。また、蓋部材６０の凹部６０ｂが拡径されてない部分（凹部６０ｂの周面６０ａ側の部分）は、換言すると、上下方向に立ち上がった壁部６０１ａ，６０２ａが全周にわたって形成されているともいえる。壁部６０１ａ，６０２ａが設けられていることにより、シール体６１の取付部６１ｂ、６１ｃは、射出釜２の内周面側へ移動しない。

シール体６１の内側の中空部分への空気の供給が停止されると、シール部６１ａがもとの状態（膨張前の状態）に戻る。すなわち、拡径していた蓋部材６０のシール体６１部分が縮径する。換言すると、シール体６１は、空気の供給が解除されたとき射出釜の内周面から離間された状態である。

シール体６１は、射出釜２から発泡混練物を射出する工程において射出釜２を密閉封止するために変形（膨張）する。また、混練時にも変形（膨張）して射出釜２を密閉する。混練時にも密閉する理由は、混練による射出釜２のぐらつきを抑制するためである。後述するように混練時には射出釜２は止栓プレート７ｂに載った状態であるが、撹拌羽根５１が撹拌すると、その振動で射出釜２がぐらつく可能性がある。そこで、上側部においてシール体６１を膨張して射出釜２に密着させることでぐらつきを抑制できる。

シール体６１は、射出時および混練時以外は射出釜２の内周面に接触しない。射出釜２を密閉するために蓋部材６０を上方から降ろして周面６０ａを射出釜２の内周面の所定位置に対向させるまでは、シール体６１は内周面に非接触状態である。すなわち、シール体６１が射出釜２の内周面に摺動することはない。密閉していた状態から蓋部材６０を外すときも、同様にシール体６１が射出釜２の内周面上を摺動することはない。

このように、シール体６１が射出釜２の内周面に対して摺動する構成となっていないため、摺動に伴うシール体６１および射出釜２への傷の発生が無く、劣化しにくい鋳型造型装置１を実現している。

また、このようなシール体６１を有した蓋部材６０を用いることにより、蓋部材６０を射出釜２の上端側に配置する際に、蓋部材６０を高い精度で芯出しする必要がない。これは、蓋部材６０がシール体６１を膨張させて拡径する構成であるためである。蓋部材６０の周面６０ａと射出釜２の内周面との離間距離が周方向の位置において差があってもシール体６１の膨張により相殺でき、射出釜２の開口の全周を適切に封止することができる。

シール体６１は、弾性変形する材料から構成される。代表的な材料としては、引張強さ、耐摩耗性、耐薬品性に優れたゴムを採用できる。特に、芯出しの容易性の観点からすれば、膨張率が大きく、ゴム硬度が比較的低い（つまり、柔らかい）材料のほうが望ましい。ゴム硬度は、例えばＪＩＳ規格のデュロメータ タイプＡ（ショアＡ）でＡ２０〜Ａ７０のものが好ましい。弾性率（ヤング率）としては、硬度１〜６ＭＰａ程度のものを用いることが好ましい。具体例としては、シール体６１は、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、天然ゴム等から選択される一つから構成されることが好ましい。

シール体６１の取付部６１ｂ，６１ｃは、凹部６０ｂの拡径部６０ｃ内に配置されている。例えば取付部６１ｂ，６１ｃは、拡径部６０ｃに適度な隙間を有して嵌まっている。ここで、図４は図３と同じ断面視した状態のシール体６１を示している。図４では、一方の取付部６１ｂ（下側）と他方の取付部６１ｃ（上側）との間には空隙が設けられている。そのため、図４に示す態様において、空気供給によりシール体６１が膨張したときに、取付部６１ｂ、６１ｃの位置がずれてしまう可能性があり、空気供給を停止した後もシール体６１が元の状態に戻らない可能性がある。

そこで、本実施形態では、図４において空隙であった箇所に、図３に示すようにスペーサー６３を配設する。スペーサー６３は、蓋部材６０の円周方向に沿ったリング状の構造体である。スペーサー６３は、空気供給用の通気孔が設けられている。なお、スペーサー６３は、例えば、多孔質体から構成してもよい。スペーサー６３によって、シール体６１が変形する際の取付部６１ｂ，６１ｃが過度に変形して凹部６０ｂから脱落してしまうことを防止できる。また、取付部６１ｂ，６１ｃの位置がずれ、空気の供給が停止したときに、シール体６１が元の状態に戻らないことを防止できる。以上のことから、スペーサー６３を配設することにより、シールに必要な膨らみは確保しつつも、蓋部材６０への組付け性も向上したシール体６１を実現することができる。以上のようなスペーサー６３は、シール体６１よりも硬い材料から構成する。例えば、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、スチロール樹脂、ジュラコン（登録商標）樹脂等を採用することができる。なお、図４の態様も本発明の一形態の範囲に含まれる。なお、スペーサー６３は、取り付けおよび取り外しの際に、リング状の外側に向けて変形可能な材料であってもよい。

蓋部材６０は、上下２つの分割体６０１，６０２を用いて構成できる。上側の分割体６０１と下側の分割体６０２との対向面にそれぞれ窪みを設け、これらを合わせると凹部６０ｂを構成する。蓋部材６０の清掃等のメンテナンスの際には、蓋部材６０の２つの分割体６０１，６０２の間に隙間をあけることで、シール体６１およびスペーサー６３を容易に取り外すことができる。最初にシール体６１を蓋部材６０に組み付けるのも容易にできる。上側の分割体６０１は、蓋の剛性を担保するべく、鉄等の金属から構成することが好ましい。下側の分割体６０２は、射出釜２の内部に向いている面を有しており、清掃する必要が生じることを考慮して、軽量で、耐摩耗性を有する材料から構成することが好ましい。下側の分割体６０２は、一例として、フッ素樹脂から構成することができるが、これに限定されるものではない。

蓋部材６０には、撹拌羽根５１を下端に備えた撹拌軸５３が挿通する軸受６８を有した撹拌軸挿通穴６４（図２）設けられている。蓋部材６０の上下動と、撹拌軸５３および撹拌羽根５１の上下動とは、上下駆動機構３（図１）によって一体的に駆動、制御されている。

シール用空気供給部６５ａは、シール体６１の先述の中空部分に空気を供給する。具体的には、シール用空気供給部６５ａは、蓋部材６０内に設けられた流路６２の他端に接続されており、射出釜２内の発泡混練物を射出口２０から射出する工程において、シール体６１を変形させるべく、先述の中空部分に空気を供給する。これにより、射出釜２の上部の開口が閉塞されて、射出釜２内が密閉された状態となる。

シール体６１への空気の供給に関し、シール用空気供給部６５ａは、蓋部材６０に、不図示のポートおよび圧力ゲージを備え、当該ポートには、ホース、流量計および三方弁を介して圧縮空気供給装置が接続されている。この圧縮空気供給装置は、流量計、三方弁、ホースおよびポートを介して、シール体６１への圧縮空気の供給が可能とされている。圧力ゲージは、シール体６１の中空部分の圧力を測定する。

また、シール用空気供給部６５ａは、圧力ゲージ、流量計、三方弁および圧縮空気供給装置にそれぞれ接続された空気供給制御部を備えている。空気供給制御部は、圧縮空気供給装置および三方弁の各作動を制御して、シール体６１への空気の供給および供給の停止を行う。

射出用空気供給部６５ｂは、射出釜２内に空気を供給する。具体的には、射出用空気供給部６５ｂは、図３に示すように蓋部材６０に設けられた導入管６７に連結しており、導入管６７を介して、射出釜２内に空気を供給することができる。射出用空気供給部６５ｂは、後述する止栓機構７が射出釜２の射出口２０を開放させた状態で、射出釜２内に空気を供給する。このとき、シール用空気供給部６５ａは、シール体６１を膨らませて射出釜２内を密閉している。この状態において射出用空気供給部６５ｂが射出釜２内に空気を供給することにより、射出釜２内の発泡混練物が射出口２０から射出される。シール用空気供給部６５ａと、射出用空気供給部６５ｂとは、空気を供給するタイミングが異なる。なお、シール用空気供給部６５ａは、射出用空気供給部６５ｂよりも、供給する空気圧が高い。

射出用空気供給部６５ｂは、蓋部材６０に、不図示のポートおよび圧力ゲージを備え、当該ポートには、ホース、流量計および三方弁を介して圧縮空気供給装置が接続されている。この圧縮空気供給装置は、流量計、三方弁、ホースおよびポートを介して、射出釜２内への圧縮空気の供給が可能とされている。圧力ゲージは、射出釜２内の圧力を測定する。

また、射出用空気供給部６５ｂは、圧力ゲージ、流量計、三方弁および圧縮空気供給装置にそれぞれ接続された空気供給制御部を備えている。空気供給制御部は、圧縮空気供給装置および三方弁の各作動を制御する。

上下駆動機構３は、蓋部材６０を、射出釜２の深さ方向に沿って上下動させる機構である。上下駆動機構３は、射出釜２を、必要に応じて蓋部材６０と一体的に上下動させることができる。なお、上下駆動機構３は、蓋部材６０と撹拌機構５とを常に一体的に上下動させる。

上下駆動機構３は、装置上下方向を軸方向として配置されたシリンダ３０ａおよびロッド３０ｂと、上下駆動用の電動サーボモータ（不図示）とを有している。ロッド３０ｂの下端部は、蓋部材６０、撹拌機構５と接続されている。これにより、電動サーボモータが作動することにより、蓋部材６０と撹拌機構５とが一体的に射出釜２の底部に接近する方向およびその反対方向、言い換えれば装置上下方向、に移動する構成となっている。電動サーボモータは、上下動制御部（不図示）に接続されている。

連結部４は、上下駆動機構３、蓋部材６０および撹拌機構５と、射出釜２とを連結させたり、当該連結を解除したりする釜クランプ機構４０を有する。連結は、釜クランプ機構４０のクランプピン４３が、射出釜２の上側部２２の上フランジ２７に連結されたクランプブッシュ２８の穴２８ａに挿入されることによって実現される。したがって、釜クランプ機構４０およびクランプブッシュ２８によって連結部４が構成されている。連結部４の上部は、上下駆動機構３のロッド３０ｂの下端部が連結固定されており、連結部４の下部には、板状部材４ａが設けられており、板状部材４ａに蓋部材６０が連結固定されている。板状部材４ａは、図１および図２に示すように、撹拌機構５の撹拌軸５３を挟んで対向する２箇所に設けられ、それぞれに釜クランプ機構４０が連結されている。

釜クランプ機構４０は、図２に示すように、ロッド４１を有するクランプシリンダ４４と、クランプ基台４２と、クランプピン４３とを含む。釜クランプ機構４０は、蓋部材６０に固定されている板状部材４ａに連結しており、ロッド４１（図２）が板状部材４ａに軸支されている。ロッド４１の先端には、クランプ基台４２が連結しており、クランプ基台４２には、板状部材４ａに軸支されているクランプピン４３が設けられている。クランプ基台４２は、２つあり、各々に２本のクランプピン４３が平行に並んで設けられている。

各クランプピン４３の突出端は、先述の射出釜２の上側部２２の上フランジ２７に連結されたクランプブッシュ２８の穴２８ａに挿入される。クランプブッシュ２８は、釜クランプ機構４０に対応して上フランジ２７の周方向に沿って２箇所設けられており、各クランプブッシュ２８に、２つの穴２８ａが設けられている。

クランプシリンダ４４は、ロッド４１を介して、クランプ基台４２を移動させることができる。これにより、クランプ基台４２から突出しているクランプピン４３が、突出方向に沿って前進または後退し、これに伴って、穴２８ａへの挿入と当該挿入の解除（穴２８ａからの抜去）とを実現する。クランプシリンダ４４は、クランプ制御部（不図示）により、クランプピン４３を穴２８ａに挿入させたり、挿入を解除したりする。クランプピン４３が穴２８ａに挿入することにより、射出釜２と蓋部材６０とが連結した状態となる。これにより、上下駆動機構３によって蓋部材６０が上下動するとともに、射出釜２も上下動することになる。

止栓機構７は、図２に示すように、射出釜２の下側部２１の射出口２０の閉塞用として止め栓７ａを有している。止め栓７ａは、水平配置された止栓プレート７ｂから上方側に突出している。また、止栓機構７は、図示しない機構によって図２の紙面左右方向（水平方向）に移動するようになっている。

金型１１は、図５（ｉｉｉ）に示すように、鋳型造型装置１の下部側に設けられ、撹拌機構５で混練された発泡混練物を所定の形状に成形して鋳型を造型するための金型である。金型１１には、射出釜２の射出口２０に隣接配置される被充填孔１１ａが貫通形成されている。また、鋳型造型装置１は、金型１１を開くことで金型１１から鋳型を取り出すための鋳型押出機構（不図示）も備えている。

（３）鋳型造型装置１の動作
以下に、鋳型造型装置１の動作を説明する。内部に発泡混練物が収容されている状態から説明する。図５および図６では、発泡混練物の図示を省略している。

まず、図５（ｉ）は、発泡混練物が収容されており、蓋部材６０が射出釜２の上部の開口を閉じている状態を示す。クランプピン４３は、クランプブッシュ２８の穴２８ａに挿入されており、蓋部材６０と射出釜２とが連結している。蓋部材６０に設けられたシール体６１は、射出釜２の上部の開口を密閉していない。また、止め栓７ａが射出口２０を閉塞している。

次に、射出口２０を閉塞していた止め栓７ａを外す。図５（ｉ）から連結した状態の蓋部材６０と射出釜２とが、上昇することによって、射出口２０から止め栓７ａを抜く。この状態を、図５（ｉｉ）に示す。図５（ｉｉ）の状態では、止栓機構７を水平方向に移動させて射出釜２の直下から退避させることができる。

次に、射出口２０が開放した状態の射出釜２から発泡混練物を射出する射出工程を行う。図５（ｉｉ）の状態から止め栓７ａを水平方向に移動させ、射出釜２を金型１１の上に位置するように下降させ、射出釜２の射出口２０を金型１１の被充填孔１１ａに隣接配置させる。この状態を、図５（ｉｉｉ）に示す。射出工程では、射出用空気供給部６５ｂから射出釜２内に空気が供給される。射出釜２内の発泡混練物は、射出口２０を介して、金型１１のキャビティに充填される。金型１１は、図示しない加熱手段によって加熱されており、キャビティに充填された発泡混練物は加熱硬化する。

尚、射出する前に、シール体６１が射出釜２の内周面に適切に密着しているかどうか、すなわち、射出釜２の開口を密閉できているかどうかを判定する。具体的には、シール用空気供給部６５ａからシール体６１に供給される空気の圧力を計測し、計測値が閾値を超えているか否かにより判定する。計測値が閾値以上であれば、シール体６１が射出釜２の内周面に適切に密着していることを意味する。一方で、計測値が閾値未満である場合は、シール体６１から空気漏れなどが生じている可能性を意味する。供給の開始から所定時間がたったときまで閾値未満の状態が続く場合はエラー表示される。この場合、シール体６１を点検、交換するなどのメンテナンスが行われる。

射出工程が終了すると、図５（ｉｉｉ）の状態から、射出釜２と蓋部材６０と撹拌機構５とが一体的に天頂方向に向かって再び止栓走行位置まで引き上げられる。そして、止栓機構７が射出釜２の直下に移動して図５（ｉｉ）に示すようになり、射出釜２と蓋部材６０と撹拌機構５とを下降させ、止栓７ａを射出口２０に挿入し、図５（ｉ）に示すようになる。図５（ｉ）に示す状態となった時点で、クランプピン４３をクランプブッシュ２８の穴２８ａから外し、射出釜２と、蓋部材６０および撹拌機構５との連結を解除する。金型１１は、この間に、射出釜２の直下から移動させる。これにより、射出にかかる一連の動作が終了する。なお、圧入工程において、金型１１が加熱されて発泡混練物を加熱硬化している間に、射出釜２と蓋部材６０と撹拌機構５とが一体的に天頂方向に向かって止栓走行位置まで引き上げられてもよい。

次に、射出釜２を止栓プレート７ｂに載せたまま、蓋部材６０および撹拌機構５が、材料投入位置まで上昇する。この状態を、図５（ｉｖ）に示す。この状態において、射出釜２内に、粒子状骨材、水溶性バインダ、界面活性剤および水を投入する材料投入工程を行う。投入は図示しない材料供給部から、射出釜２に設けた投入口あるいは上部の開口を介しておこなわれる。材料投入後に、材料の投入量を管理するべく、材料が投入された射出釜２の重量を計測する。計測は、止栓機構７に搭載された計量装置でおこなうことが可能である。この段階では、蓋部材６０も撹拌羽根５１も射出釜２に接触していないため、材料が投入された射出釜２の重量を正確に計測することができる。

次に、射出釜２に向かって蓋部材６０および撹拌機構５を下降させて、混練工程を行う。混練工程では、射出釜２に対する蓋部材６０および撹拌機構５の位置は、クランプピン４３がクランプブッシュ２８の穴２８ａの高さよりも下にある。この状態を、図５（ｖ）に示す。換言すると、図５（ｖ）の混練状態では、図５（ｉ）の原位置やクランプ動作中の状態よりも撹拌羽根５１が下方側に位置、すなわち釜底に近い位置にある。

次に、混練が完了すると、クランプピン４３がクランプブッシュ２８の穴２８ａの高さと等しくなる位置まで蓋部材６０および撹拌機構５を上昇させて、クランプピン４３をクランプブッシュ２８の穴２８ａに挿入する。この状態が、図５（ｉ）に示す状態である。

上述した動作は、射出、材料投入、計量、混練の順で動作し、このサイクルを繰り返すことができる。

尚、メンテナンスを行う場合には、図５（ｉ）に示す状態でサイクルを停止し、クランプピン４３をクランプブッシュ２８の穴２８ａから外して、射出釜２を蓋部材６０および撹拌機構５から切り離す。これにより、射出釜２は、止栓機構７の止栓プレート７ｂに載置された状態となる。この状態において、蓋部材６０および撹拌機構５を上昇させる。そして、撹拌軸５３と撹拌羽根５１とが接続している接続部分５２が、図６（ｖｉ）に示すように射出釜２の上端部の上まで上がり、接続部分５２の周辺に作業スペースが確保できた時点で、上昇を止める。

次に、接続部分５２を操作して、図６（ｖｉｉ）に示すように、撹拌軸５３から撹拌羽根５１を外し、撹拌羽根５１のみを射出釜２内に収容させる。撹拌羽根５１を収容した射出釜２は、止栓プレート７ｂに載った状態であるため、そのまま止栓プレート７ｂとともに水平方向に移動させることができる。連結部４の直下から外れた移動後の位置にて、射出釜２および撹拌羽根５１を洗浄する等のメンテナンスを実施することができる。上述のように射出釜２が蓋部材６０および撹拌機構５から切り離す構成とされているため、この鋳型造型装置１は、メンテナンス作業を格段に向上させることができる。また、上述のように撹拌羽根５１を外す構成とすれば、撹拌羽根５１の下端部を射出釜２の上端部よりも上に引き上げる必要がなく、撹拌機構５の上下動域を短く設定することができる。また、上下駆動機構３を小型化させることができる。

（４）本実施形態の作用効果
本実施形態の鋳型造型装置１によれば、シール体６１が設けられた周面６０ａを有する蓋部材６０が具備されている。射出釜の上部の開口を密閉させたい場合に、シール体６１を変形（膨張）させて、当該密閉を実現することができる。換言すれば、密閉が必要でない場合には、当該変形を起こさないようにして射出釜の内周面と、シール体６１との間に間隙を設ける状態とすることが可能である。これにより、蓋部材６０を上下動する際に、シール体６１が射出釜の内周面と摺動しない。そのため、射出釜２および蓋部材６０の双方の摺動摩擦による劣化を回避し、シール体６１の使用可能期間が長くなる。また、消耗品およびメンテナンス工数を削減できる。

また、シール体６１を膨らませて封止をおこなうため、射出釜２と蓋部材６０との芯出し精度が緩くて良い。換言すると芯出し精度を緩和しても適切な密閉が可能となる。

また、射出釜２の摩耗を考慮する必要がなくなるため、アクリル等の透明素材の使用が可能となり、混練時および射出時の発泡混練物の挙動や、シール体６１による封止具合の目視が可能である。支柱部２４が剛性を高めるので透明素材を用いても強度を保つことができ、すなわち、透明素材の厚みも比較的薄くできる。また、透明材料を射出釜２の側方部２３に用いることにより、金属に比べて重量を減らすことができる。そのため、メンテナンス作業の安全性が向上するほか、混練前あるいは混練後に投入された各種材料の計量をおこなう際に精度よく計量をおこなうことができる。また、透明材料を射出釜２の側方部２３に用いることにより、造型終了後の清掃作業においても、目視確認が可能となることで作業性が向上する。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 鋳型造型装置
２ 射出釜
５ 撹拌機構
２０ 射出口
２１ 下側部
２２ 上側部
２３ 側方部
２４ 支柱部
６０ 蓋部材
６０ａ 周面
６０ｂ 凹部
６１ シール体
６１ａ シール部
６１ｂ，６１ｃ 取付部
６３ スペーサー
６５ａ シール用空気供給部
６５ｂ 射出用空気供給部

Claims (5)

1. 発泡混練物を収納する射出釜と、
   前記射出釜の上部に設けられた開口を開閉可能な蓋部材と、
   前記射出釜内に空気を供給することにより前記発泡混練物を前記射出釜に設けられた射出口から射出させる空気供給部と、を備え、
   前記蓋部材の周面には、流体の供給により膨張して前記射出釜の内周面に密着するシール体が設けられ、
   前記シール体は、前記流体の供給が解除されたとき前記射出釜の内周面から離間する鋳型造型装置。
2. 前記射出釜は、
   前記射出口が設けられた下側部と、
   前記下側部に対向配置された上側部と、
   前記下側部と前記上側部との間に配設された透明材料からなる側方部と、
   前記側方部の外側に設けられた、前記下側部と前記上側部とを連結する複数の支柱部と、を有する請求項１に記載の鋳型造型装置。
3. 前記シール体は、前記射出釜の内周面に向けて凸曲面の断面を有するシール部と、当該シール部の両端に設けられた取付部とを有し、
   前記周面には、前記シール部の凸部分側を露出させて当該露出させた部分以外を配置させるとともに、前記取付部に当接して前記取付部が前記射出釜の内周面側へ移動しないように規制する凹部が設けられた請求項１または２に記載の鋳型造型装置。
4. 前記シール部の両端に設けられた前記取付部の間には、前記取付部間の距離を所定の長さに維持するためのスペーサーが設けられた請求項３に記載の鋳型造型装置。
5. 前記シール体は、ゴム製であり、
   前記スペーサーは、前記シール体よりも硬い材料からなる請求項４に記載の鋳型造型装置。

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