JP2565352B2 - シェル鋳型の製造方法 - Google Patents

シェル鋳型の製造方法

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JP2565352B2 JP62248459A JP24845987A JP2565352B2 JP 2565352 B2 JP2565352 B2 JP 2565352B2 JP 62248459 A JP62248459 A JP 62248459A JP 24845987 A JP24845987 A JP 24845987A JP 2565352 B2 JP2565352 B2 JP 2565352B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、上下1対の半割状シェル鋳型素材を組合せ
てボンディングするためのシェル鋳型の製造方法に関す
る。
〔従来技術〕
従来、自動車用エンジンのカムシャフトや排気マニホ
ールドなどを鋳造する為のシェル鋳型を製造する場合、
ダンプボックス造型機で造型された上下1対の半割状シ
ェル鋳型素材のうちの下型シェル鋳型素材(以下、下型
という)には冷し金や中子等をセットし、次に下型シェ
ル鋳型素材には接着剤を塗布し、上型シェル鋳型素材
(以下、上型という)と下型を組合せてボンディング装
置で押圧して接着するというボンディングステージを経
て製造され、接着剤の塗布工程と押圧工程を除いては大
部分の工程が手作業によって行なわれている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記の従来技術によれば手作業で下型に冷し金等をセ
ットした後、その下型に接着剤の塗布を行なっており、
接着剤の塗布が終了するまでかなりの時間がかかりボン
ディングステージのサイクルタイムが長くなるうえ、更
に、ダンプボックス造型機での造型からボンディングま
での時間が長くなるので、上型・下型とも造型後の加熱
状態から温度低下し、熱硬化性接着剤の接着力が低下す
るという問題がある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係るシェル鋳型の製造方法は、上下1対の半
割状シェル鋳型素材を組合せてボンディングする為のボ
ンディング装置のボンディングヘッドの下方にボンディ
ングステーションを設けるとともに、ボンディングステ
ーションの一側方にセットステーションをまた他側方に
塗布ステーションを設け、セットステーションに1対の
シェル鋳型素材を並列状に配設後、上記セットステーシ
ョンで下型シェル鋳型素材に冷し金等をセットすると
き、上型シェル鋳型素材を塗布ステーションへ移動させ
て上型シェル鋳型素材に接着剤を塗布し、次に上型シェ
ル鋳型素材をセットステーションへ移動させて上型シェ
ル鋳型素材を下型シェル鋳型素材に組合わせ、次に、上
記1対の組合わされたシェル鋳型素材をボンディングス
テーションへ移動させて両シェル鋳型素材をボンディン
グヘッドで押圧するものである。
〔作用〕
本発明に係るシェル鋳型の製造方法においては、セッ
トステーションに上型シェル鋳型素材と下型シェル鋳型
素材を並列状に配設し、下型シェル鋳型素材には冷し金
をセットする作業を行なうとともに上型シェル鋳型素材
を塗布ステーションに移動させこれに接着剤を塗布する
作業を同時に行なわせる。次に上型シェル鋳型素材を再
びセットステーションに移動し、上型シェル鋳型素材を
下型シェル鋳型素材の上に反転状に載置させ両鋳型素材
を組合せる。この組合せが完了後両鋳型素材をボベンデ
ィングステーションへ移動させ、このボンディングステ
ーションでボンディングヘッドにより一定時間押圧す
る。
このように、下型シェル鋳型素材への冷し金等のセッ
トと、上型シェル鋳型素材への接着剤塗布とを並行的に
行うので、接着剤塗布に要する時間だけサイクルタイム
が短縮される。
こうして、サイクルタイムが短縮されるので、両シェ
ル鋳型素材の造型からボンディングまでの温度低下が小
さくなり、熱硬化性接着剤の接着力が向上する。
〔発明の効果〕 本発明に係るシェル鋳型の製造方法によれば、ボンデ
ィング装置のボンディングステーションの一側方にセッ
トステーションを、また他側方に塗布ステーションを設
け、セットステーションでの下型シェル鋳型素材への冷
し金等のセットと塗布ステーションでの上型シェル鋳型
素材への接着剤の塗布を併行して行なわせることによ
り、造型後の上型シェル鋳型素材と下型シェル鋳型素材
とを組合せるボンディングステージでのサイクルタイム
を短縮出来る。加えて、接着剤の接着力を向上させてシ
ェル鋳型の品質を高めることが出来る。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。
最初に、本発明に係るシェル鋳型の製造方法に供する
ボンディング装置について説明する。
このボンディング装置は、自動車用カムシャフトなど
のシェル鋳型を製造するために、ダンプボックス造型機
で造型された上下1対の半割状シェル鋳型素材に冷し金
等をセットし、その割り面に接着剤を塗布し、上下の鋳
型素材を組合わせてボンディングする装置であり、上記
の製造工程を1台の装置で自動的に行なえるように次の
ように種々の機構を組込んだものである。
上記ボンディング装置1は、第1図に示すように、4
本のメインコラム2aを備えフロア3上に立設されたメイ
ンフレーム2と、メインフレーム2の頂部に配設された
エアシリンダ4と、メインフレーム2のテーブル5上に
載置された上下のシェル鋳型素材40・32(以下、上型4
0、下型32という)を夫々載置させるための下型可動台
6及び上型用可動台7と、両可動台6・7を夫々左右に
移動させるためにテーブル5の下方に左右向きに配設さ
れた2個のエアシリンダ8・9と、メインフレーム2内
の上部に配設されたエアシリンダ4によって昇降駆動さ
れるボンディングヘッド10と、メインフレーム2に立設
された門形のサブフレーム11と、このサブフレーム11の
右側のコラム11aに配設された接着剤を塗布する塗布ユ
ニット12と、操作盤13と、メインフレーム2の左方のフ
ロア3上に配設されたロボット14などを備えている。
上記メインフレーム2の右側の前後のメインコラム2a
の下部の右側には張出しフレーム15が設けられ、この張
出フレーム15の右端上面にはブラケット16が略中央部よ
り前方寄りに立設され、また前後のメインコラム2aの下
部において連結材17が後側の左右のメインコラム2aから
前側に張出すように付設され、この連結材17は前後のメ
インコラム2a間の略中央部付近まで張出している。前後
のこの連結材17の略中央部上にはブラケット16より後方
に位置するブラケット18が立設され、上記の2個のエア
シリンダ8・9はこれらのブラケット16・18に左右向き
にトラニオン支持され、第1エアシリンダ8はピストン
ロッド8aを右向きにまた第2エアシリンダ9のピストン
ロッド9aは左向きにして夫々配設されている。
この第1エアシリンダ8の上方にはメインコラム2aの
略中段にメインフレーム2の左右に張出すテーブル5が
固着され、このテーブル5には平面視長方形の下型用可
動台6が左側にまた上型用可動台7が右側に夫々載置さ
れ、夫々の可動台6・7はテーブル5上に左右方向に凹
設された案内溝(図示略)に案内されて左右に移動で
き、また夫々の可動台6・7の下面にはベース5の底壁
に設けられた左右方向のスリット(図示略)を挿通して
ブラケット8b・9bが垂設され、下型用可動台6のブラケ
ット9bは第2エアシリンダ9のピストンロッド9aの先端
に連結され、上型用可動台7のブラケット8bはテーブル
5下方の棒材8cに固着され、この棒材8cの右端はブラケ
ット8dで第1エアシリンダ8のピストンロッド8aの先端
に連結されている。
上記下型用可動台6と上型用可動台7は、夫々第2エ
アシリンダ9と第1エアシリンダ8の伸縮運動によって
水平移動され、第2エアシリンダ9のピストンロッド9a
がフルストローク伸長され且つ第1エアシリンダ8のピ
ストンロッド8aが縮退されると、下型用可動台6はセッ
トステーション19における左限位置にまた上型用可動台
7は下型用可動台6の右隣りの左限位置に位置し、この
状態から第1エアシリンダ8を伸長させると上型用可動
台7は塗布ステーション20における右限位置になり、更
に第2エアシリンダ9を縮退させると下型用可動台6は
メインフレーム2内のボンディングヘッド10の下方のボ
ンディングステーション21に切換えられるようになって
いる。
上記ボンディングヘッド10について説明すると、メイ
ンフレーム2の頂部の略中央部に押圧用のエアシリンダ
4が倒立状に装着され、メインフレーム2の頂部をエア
シリンダ4のピストンロッド4aが挿通し、このピストン
ロッド4aの下端には円柱状のヘッドブロック4bが固着さ
れている。また左右のメインコラム2aの内側には2対の
ガイド部材22がメインフレーム2の頂部から下方に向け
て付設され、このガイド部材22に左右の側端を係合させ
た平面視長方形の可動板23が上下摺動自在に配設され、
この可動板23の上面の略中央部にヘッドブロック4bが固
着され、これにより可動板23はエアシリンダ4により昇
降駆動されるようになっている。更に、この可動板23の
下面には前後左右対称的に筒状のヘッドホルダ24が所定
の間隔を置いて複数行・複数列垂設され、このヘッドホ
ルダ24の内部には圧縮コイルバネ(図示略)が設けら
れ、この各ヘッドホルダ24にボンディングヘッド10が装
着され、このボンディングヘッド10は下方に弾性付勢さ
れ脱落しないように係止されるようになっている。
上記塗布ユニット12について説明すると、上記サブフ
レーム11の前後のコラム11aの右側部にはテーブル5の
前後の幅と同等の長さのガイドレール25がブラケット11
bを介して前後方向に向けて水平に付設され、このガイ
ドレール25に係合させて第1キャリジ26が前後に移動で
きるように配設され、この第1キャリジ26の右側面から
右方へアーム27が突設され、このアーム27の前面にはガ
イドレール25と同様のガイドレール28が固着され、この
ガイドレール28に係合させて第2キャリジ29が左右に移
動できるように配設されている。この第2キャリジ29の
前面にはエアシリンダ30が下向きに付設され、このエア
シリンダ30のピストンロッド30aの下端には接着剤供給
用の塗布ノズル31が下向きに固着され、塗布ノズル31の
右側部に接続されたホース31aを介して図示外の接着剤
供給装置から熱硬化性の接着剤が供給されると、塗布ノ
ズル31内の供給口(図示外)を通って接着剤が塗布ノズ
ル31の下端から滴下するようになっている。
上記第1キャリッジ26は、図示外の第1駆動機構で前
後に駆動され、また第2キャリッジ29は図示外の第2駆
動機構で左右に駆動され、上記第1及び第2駆動機構は
マイクロコンピュータを有するコントロールユニットで
制御され、予めティーチングによりコントロールユニッ
トに入力された上型40の係合溝(後述)に関する位置情
報に基いて、第1及び第2駆動機構及びエアシリンダ30
及び接着材供給装置を制御することにより上型40の係合
溝に塗布ノズル31で自動的に接着剤を塗布し得るように
なっている。
上記ロボット14は、図示外のダンプボックス造型機で
造型された上型40と下型32とを夫々上型用可動台7と下
型用可動台6上へ載置させたり、下型32に冷し金等をセ
ットしたり、下型32に上型40を重ね合せたり、更にボン
ディングされた上型40と下型32とからなるシェル鋳型を
搬出したりするための5軸の多関節ロボットである。
上記操作盤13はボンディング装置1の運転操作を行な
うためのもので、門形のサブフレーム11の左側コラム11
bの下端に吊設されている。
本実施例におけるシェル鋳型は自動車用エンジンのカ
ムシャフトを鋳造する鋳型であり、このシェル鋳型は予
め造型ステーションにおいて造型された上下1対の半割
状のシェル鋳型40・32(上型40と下型32)とを後述の製
造方法で組合せることにより製造される。
例えば、下型32について説明すると、第2図に示すよ
うにカムシャフトの半割形状のキャビディ33と、このキ
ャビティ33に溶湯を導くための湯道34と、カム型部35を
冷却するために埋設される冷し金36と、割り面37上に凹
設したキャビテイ33や湯道34を囲むように配設された係
合突部38が設けられており、厚さ10mm程度のシェル状成
型品である。尚、上型40は下型32と同様の構造のもので
あるが、上側40の割り面には下型32の係合突部38に係合
する係合溝が設けられている。
この上型40と下型32は、造型ステージにおいてダンプ
ボックス造型機で造型され、このダンプボックス造型機
は鋳型素材の凹凸部の反転形状を有する金型を加熱し、
その金型上に熱硬化性フェノール樹脂などで被覆したコ
ーテッドサンドを均一に堆積させ、一定時間加熱保持す
ることにより樹脂を溶融硬化させて金型と反転形状のシ
ェル鋳型素材を成型するものである。
上記冷し金36は、鋳造時にカム部分を、急冷すること
によりチル組織化して耐摩耗性を向上させようとするも
のである。尚、第2図では冷し金36は半割状のものを埋
設しているが、カム部分の外周を覆うために環状の冷し
金が用いられることもある。
また上型40と下型32をセットするシェルホルダ39上に
は圧縮コイルスプリングで付勢された支持ピン41aを有
するホルダーヘッド41が所定間隔あけて複数行・複数列
立設され、ホルダーヘッド41の上端部を上型40・下型32
の外面平坦部に当接させ弾性支持するようになってい
る。
上記造型ステージにおいて製作された上型40と下型32
とは、加熱状態にあるうちに造型ステージの近くのボン
ディングステージへ搬送され、ボンディングステージに
おいて本願特有の製造方法によって上型40と下型32とが
組合わされてシェル鋳型となる。
以下、上記ボンディングステージにおいて上記ボンデ
ィング装置1を用いて上型40と下型32などからシェル鋳
型を製造する製造方法について説明する。
先ず、準備工程において、第1エアシリンダ8のピス
トンロッド8aを縮退させ、また第2エアシリンダ9のピ
ストンロッド9aをフルストローク伸長させて下型用可動
台6と上型用可動台7をセットステーション19に移動さ
せる。更にエアシリンダ4とエアシリンダ30のピストン
ロッド4a・30aを縮退させボンディングヘッド10並びに
塗布ノズル31を待機位置に移動させておき、また2個の
シェルホルダ39の底面を下にして両可動台6・7上に載
置しておく。
第1工程において、上型40をロボット14で挟持し、割
面37を上にし且つ長手方向を前後に向けて上型用可動台
7上のシェルホルダ39に載置させ、この上型40と左右対
称的に下型32を下型用可動台6のシェルホルダ39に載置
させる。
第2工程において、第1エアシリンダ8のピストンロ
ッド8aをフルストローク伸長させて上型用可動台6を第
1図に仮想線で示すように塗布ステーション20に移動さ
せ、待機位置にある塗布ノズル31の下方に上型40を停止
させる。この塗布ステーション20では上型40の係合溝内
に接着剤を塗布する。即ち、上型40の停止に応じてコン
トロールユニットによる塗布ユニット12の制御が開始さ
れ、エアシリンダ30を下方へ駆動して、塗布ノズル31を
所定の位置まで下降させ、接着剤供給装置を作動させて
接着剤を塗布ノズル31に供給し、接着剤を係合溝に滴下
させながら、第1キャリッジ26と第2キャリッジ29を移
動させ、所定の塗布を終えるとエアシリンダ30のピスト
ンロッド30aを縮退させて塗布ノズル31を上昇させると
ともに接着剤の供給を停止させる。
更に、上型40の接着剤塗布作業と並行して、セットス
テーション19では下型32に冷し金36をセットする。即
ち、ロボット14が図示外の部品台から冷し金36を挟持搬
出し、この冷し金36を下型32の所定の位置にセットす
る。
第3工程において、塗布ステーション20にて上型40へ
の接着剤の塗布が終了した段階で、第1エアシリンダ8
のピストンロッド8aを縮退させ、上型用可動台7を左方
へ移動させてセットステーション19の下型用可動台6の
右隣に配設させ、冷し金36がセットされた下型32と接着
剤が塗布された寿得型40とを隣接状態にする。
第4工程において、ロボット14を作動させ、そのハン
ドで上型40を挟持して持ち上げ、上型40の割面が下型32
の割面と重なるように上型40の左端を中心として反時計
方向に反転させ、下型32の係合部38と上型40の係合溝を
係合させて上型40と下型32を組合せる。下型用可動台6
上にはシェルホルダ39に載置された下型32の上に第1図
に仮想線で示すように上下対称的に上型40が載置される
ことになる。
第5工程において、この組合せた上型40と下型32をボ
ンディングする。即ち、第1エアシリンダ8を伸長させ
且つ第2エアシリンダ9を縮退させることにより、両可
動台6・7を右方に移動させ、上型用可動台7は塗布ス
テーション20にまた下型用可動台6は第1図に仮想線で
示すように待機状態にあるボンディングヘッド10下方の
ボンディングステーション21に夫々移動させる。このボ
ンディングステーション21では上型40と下型32とを押圧
接合するためにエアシリンダ4のピストンロッド4aを下
方へ駆動し、可動板23をガイド部材22に案内させながら
下方に移動させると、ボンディングヘッド10の下面が第
1図に仮想線で示すように上型40と当接し、上型40と下
型32とが所定時間押圧され、上型40と下型32の割り面同
士が接合されて、シェル鋳型になる。
第6工程において、エアシリンダ4の押圧を解除し、
ピストンロッド4aを縮退させるとボンディングヘッド10
は上方に移動し、更に第1エアシリンダ8を縮退させ且
つ第2エアシリンダ9を伸長させることにより両可動台
6・7は左方に移動させてセットステーション19に移
し、次にロボット14を作動させて接合された上型40と下
型32とからなるシェル鋳型を挟持して所定の位置に搬出
することによりシェル鋳型の製造が完了する。
本実施例に係るシェル鋳型の製造方法によれば、下型
32への冷し金等のセットと上型40への接着剤の塗布とを
並行的に行うのでボンディングステージにおけるサイク
ルタイムを短縮できること、サイクルタイムの短縮によ
り上型40と下型32きの温度低下を小さくして熱硬化性接
着剤の接着力を向上させ得ること、ボンディングステー
ションの両側にセットステーションと塗布ステーション
を設けるので塗布ユニット12とロボット14との相互干渉
が起らず装置の配置上有利であることと、などの効果が
得られる。
なお、前述の実施例では、ロボット14で、造型された
上型40と下型32とを夫々各可動台7・6上に載置するこ
と、下型32に冷し金等をセットすること、下型32に上型
40を重ね合せること、ボンディングされた上型40と下型
32とからなるシェル鋳型を搬出すること等を行うように
しているが、これに替えて上記の作業を手作業で行うよ
うにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例に係るもので、第1図はボンディ
ング装置の正面図、第2図は下型シェル鋳型素材とシェ
ルホルダの斜視図である。 1……ボンディング装置、10……ボンディングヘッド、
12……塗布ユニット、14……ロボット、19……セットス
テーション、20……塗布ステーション、21……ボンディ
ングステーション、32……下型シェル鋳型素材、36……
冷し金、40……上型シェル鋳型素材。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上下1対の半割状シェル鋳型素材を組合せ
    てボンディングする為のボンディング装置のボンディン
    グヘッドの下方にボンディングステーションを設けると
    ともに、ボンディングステーションの一側方にセットス
    テーションをまた他側方に塗布ステーションを設け、 セットステーションに1対のシェル鋳型素材を並列状に
    配設後、上記セットステーションで下型シェル鋳型素材
    に冷し金等をセットするとき、上型シェル鋳型素材を塗
    布ステーションへ移動させて上型シェル鋳型素材に接着
    剤を塗布し、 次に上型シェル鋳型素材をセットステーションへ移動さ
    せて上型シェル鋳型素材を下型シェル鋳型素材に組合わ
    せ、 次に、上記1対の組合わされたシェル鋳型素材をボンデ
    ィングステーションへ移動させて両シェル鋳型素材をボ
    ンディングヘッドで押圧することを特徴とするシェル鋳
    型の製造方法。
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