JP2954296B2 - 自硬性鋳型造型機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は自硬性鋳型造型機に係り、特に自硬性鋳物砂
の鋳枠内への充填操作の自動化が有利に図られ得、優れ
た品質の鋳型を高い生産性をもって造型することの出来
る自硬性鋳型造型機に関するものである。

（背景技術） 従来から、鋳造用鋳型の一種として、適当な粘結剤
（硬化剤）を砂に添加、混練せしめてなる自硬性鋳物砂
を用い、乾燥工程を経ることなく、かかる自硬性鋳物砂
自体の反応によって硬化せしめた、所謂自硬性鋳型が知
られている。

ところで、このような自硬性鋳型を造型するに際して
は、通常、自硬性鋳物砂を混練しつつ、かかる鋳物砂を
所定の鋳枠内に連続的に充填せしめるようにした鋳型造
型機が用いられることとなる。より具体的には、そのよ
うな鋳型造型機としては、例えば、鉛直方向に延びる第
一の旋回軸回りに回転可能に支持された一段目の回転ア
ームの先端部に対して、二段目の回転アームが、鉛直方
向に延びる第二の旋回軸回りに回転可能に取り付けられ
ると共に、それら一段目及び二段目の回転アームに搬送
路が設けられ、該搬送路によって自硬性鋳物砂を二段目
の回転アームの先端部側に移送せしめて、その先端部に
設けた吐出口から、該吐出口の下方に配置した鋳枠内に
一定量で吐出させるようにした構造のものが、従来から
知られている。即ち、かかる構造の鋳型造型機において
は、一段目及び二段目の回転アームを第一及び第二の旋
回軸回りに回転作動せしめることにより、吐出口を鋳枠
上において任意の位置に移動させることができるのであ
り、それ故、かかる吐出口からの鋳物砂の吐出時に、該
吐出口を移動させることにより、鋳物砂を鋳枠内の全体
に亘って適当にばらまいて、充填することができるので
ある。

そして、自硬性鋳型の造型に際しては、鋳枠内への鋳
物砂の充填操作（ばらまき方）が適当でないと、目的と
する鋳型の強度や形状等の品質が充分に得られず、その
充填操作には、経験に基づく熟練が要求されることとな
るところから、従来では、このような鋳型造型機を用い
て造型するに際して、その吐出口の鋳枠上における移動
が、一般に、人手による手動操作により行なわれてい
る。

ところが、このように鋳枠内への鋳物砂の充填操作を
手動によって行なうことは、作業者に対する労力負担が
極めて大きいと共に、生産効率および生産コストの向上
が難しいという問題を内在することとなり、また、それ
に加えて、鋳枠内への鋳物砂の充填操作に関する熟練技
術者の数が少ないために、生産量にも限界があったので
ある。

なお、最近では、鋳枠内に充填された鋳物砂の高さを
検出するセンサを備え、かかる鋳枠内における鋳物砂の
高さが一定となるように、鋳物砂の吐出口を、多段にセ
ットしたリミットスイッチ等にて制御して、鋳枠上を移
動せしめることにより、鋳物砂を鋳枠内に充填するよう
にした、無人自動型の鋳型造型機も提案されているが、
かかる造型機では、鋳枠内にセットされたパターン（模
型）形状に関係なく、鋳物砂が一定の砂高さで型込めさ
れることとなるために、その締固め後における鋳型硬度
や砂高さが部分的に不均一となってしまい、得られる鋳
型の品質が極めて悪いといった大きな問題を有していた
のである。

（解決課題） ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景とし
て為されたものであって、その解決課題とするところ
は、自硬性鋳物砂の鋳枠内への充填操作の自動化を、鋳
型品質の低下等の問題を伴うことなく、極めて有利に且
つ簡略な構造をもって実現せしめ得る、自硬性鋳型造型
機を提供することにある。

（解決手段） そして、かかる課題を解決するために、本発明にあっ
ては、鉛直方向に延びる第一の旋回軸回りに回転可能に
支持された一段目の回転アームの先端部に対して、二段
目の回転アームを、鉛直方向に延びる第二の旋回軸回り
に回転可能に取り付ける一方、それら一段目及び二段目
の回転アームに搬送路を設け、該搬送路を通じて自硬性
鋳物砂を、該二段目の回転アームの先端部側に移送せし
めて、その先端部に設けられた吐出口から、該吐出口の
下方に配置された鋳枠内に吐出させると共に、それら一
段目及び二段目の回転アームの第一及び第二の旋回軸回
りの回転作動に基づいて、かかる吐出口を該鋳枠上にお
いて移動せしめることにより、かかる自硬性鋳物砂を該
鋳枠内に充填するようにした自硬性鋳型造型機であっ
て、（ａ）前記一段目の回転アームを前記第一の旋回軸
回りに回転駆動せしめる第一の回転駆動手段と、（ｂ）
前記一段目の回転アームの回転量を検出する第一の回転
量検出手段と、（ｃ）前記二段目の回転アームを前記第
二の旋回軸回りに回転駆動せしめる第二の回転駆動手段
と、（ｄ）前記二段目の回転アームの回転量を検出する
第二の回転量検出手段と、（ｅ）前記自硬性鋳物砂の前
記鋳枠内への充填時における前記一段目及び二段目の回
転アームの人力によるモデル操作に際し、前記第一及び
第二の回転量検出手段からの出力信号によって、それら
一段目及び二段目の回転アームの回転形態を記憶する記
憶装置と、（ｆ）該記憶装置に予め記憶されたモデル操
作のデータに基づいて、前記自硬性鋳物砂の前記鋳枠内
への吐出時に、前記モデル操作時における自硬性鋳物砂
の鋳枠内への充填を再現するように、前記第一及び第二
の回転駆動手段の作動を制御せしめる制御装置とを、有
する自硬性鋳型造型機を、その特徴とするものである。

（作用・効果） すなわち、このような本発明に従う自硬性鋳型造型機
においては、鋳物砂の鋳枠内への充填操作を、少なくと
も一度、熟練工が吐出口を人力にて移動させて、手動操
作によって行なうことにより、同一の鋳型を造型するに
際しての、それ以降の鋳物砂の鋳枠内への充填操作が、
回転アームの回転作動の自動制御により、かかる熟練工
による鋳物砂の鋳枠内への充填を再現するようにして、
自動的に行なわれることとなるのである。

それ故、かかる自硬性鋳型造型機によれば、熟練工の
有する型込めのノウハウを充分に生かしつつ、鋳物砂の
鋳枠内への充填操作の自動化が有利に図られ得るのであ
り、それによって、優れた品質の鋳型を安定して且つ優
れた生産性をもって造型することができるのである。

（実施例） 以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本
発明の実施例について、図面を参照しつつ、詳細に説明
することとする。

先ず、第１図には、本発明に従う構造とされた自硬性
鋳型造型機の縦断面説明図が、また、第２図には、その
平面図が、それぞれ示されている。これらの図におい
て、10は、一段目の回転アームであって、その基端部側
において、第一の旋回軸16回りに回転可能に支持されて
おり、また、該一段目の回転アーム10の先端部側には、
二段目の回転アーム50が、第二の旋回軸52回りに回転可
能に取り付けられている。そして、一段目の回転アーム
10の基端部側に設けられた投入口42から投入された鋳物
砂を、一段目及び二段目の回転アーム10,50の内部を通
じて、該二段目の回転アーム50の先端部側に移送せしめ
て、そこに設けられた吐出口60から、外部に吐出するよ
うになっているのである。

より詳細には、前記一段目の回転アーム10は、中空構
造をもって形成されており、その長手方向一端側に固着
された第一の回転歯車12を介して、基台14に対して、鉛
直方向に延びる第一の旋回軸16回りに回転可能に支持せ
しめられている。なお、図中、18は、ベアリングであ
る。

また、かかる一段目の回転アーム10を支持する基台14
には、第一の回転駆動手段としての第一のサーボモータ
20が取り付けられていると共に、該第一のサーボモータ
20の回転軸が、カップリング22を介して第一のクラッチ
機構24に連結されている。そして、かかる第一のクラッ
チ機構24の出力軸に対して、第一の駆動歯車26が取り付
けられており、この第一の駆動歯車26により、上記第一
の回転歯車12に対し、第一のサーボモータ20の回転駆動
力が伝達せしめられ、以て一段目の回転アーム10が、第
一の旋回軸16回りに回転駆動せしめられるようになって
いるのである。

更にまた、この第一のクラッチ機構24における出力軸
には、タイミングベルト28によって、第一のロータリ・
エンコーダ30が接続されており、該第一のロータリ・エ
ンコーダ30によって、かかる出力軸、延いては一段目の
回転アーム10の回転量が検出され得るようになってい
る。なお、本実施例では、かかる第一のロータリ・エン
コーダ30にて、第一の回転量検出手段が構成されてい
る。

また一方、このように回転可能に支持された一段目の
回転アーム10の中空内部には、該回転アーム10の長手方
向両端部に配設された端ローラ32,34間に跨って、エン
ドレス状のコンベヤベルト36が装着されており、図示し
ない駆動手段にて、駆動せしめられるようになってい
る。なお、図中、38はキャリヤローラであり、40はリタ
ーンローラである。

そして、かかる一段目の回転アーム10における基端部
側（回転軸側）には、ハウジング上面において、コンベ
ヤベルト36上に開口する投入口42が設けられており、該
投入口42を通じて、鋳物砂が、コンベヤベルト36上に投
入、載置されると共に、かかるコンベヤベルト36によっ
て、一段目の回転アーム10の先端部側に移送せしめられ
るようになっている。また、該一段目の回転アーム10に
おける先端部側には、下面に開口する送出口44が設けら
れており、コンベヤベルト36にて搬送された鋳物砂が、
この送出口44から外部に送出されるようになっている。
なお、このことから明らかなように、本実施例において
は、かかるコンベヤベルト装置によって、一段目の回転
アーム10内における搬送路が構成されているのである。

さらに、かかる送出口44が設けられた、一段目の回転
アーム10における先端部側の下面には連結筒体46が固着
されており、そして、この連結筒体46に対して、前記二
段目の回転アーム50が、その長手方向一端側に固着され
た第二の回転歯車54を介して、鉛直方向に延びる第二の
旋回軸52回りに回転可能に連結せしめられている。な
お、図中、56は、ベアリングである。

また、かかる二段目の回転アーム50を支持する一段目
の回転アーム10の先端部には、第二の回転駆動手段とし
ての第二のサーボモータ62が取り付けられていると共
に、該第二のサーボモータ62の回転軸が、カップリング
64を介して第二のクラッチ機構66に連結されている。そ
して、かかる第二のクラッチ機構66の出力軸に対して、
第二の駆動歯車68が取り付けられており、この第二の駆
動歯車68により、上記第二の回転歯車54に対し、第二の
サーボモータ62の回転駆動力が伝達せしめられ、以て二
段目の回転アーム50が、第二の旋回軸52回りに回転駆動
せしめられるようになっているのである。

更にまた、この第二のクラッチ機構66における出力軸
には、タイミングベルト70によって、第二のロータリ・
エンコーダ72が接続されており、該第二のロータリ・エ
ンコーダ72によって、かかる出力軸、延いては二段目の
回転アーム50の回転量が検出され得るようになってい
る。なお、本実施例では、かかる第二のロータリ・エン
コーダ72にて、第二の回転量検出手段が構成されてい
る。

また一方、このように回転可能に支持された二段目の
回転アーム50の内部には、該回転アーム50の長手方向に
延びる中空の搬送路74が形成されており、二段目の回転
アーム50の基端部側（第二の旋回軸52側）において、前
記一段目の回転アーム10に設けられた送出口44が、該搬
送路74内に開口せしめられていると共に、二段目の回転
アーム50の先端部側において、該搬送路74を下方に向か
って開口せしめる吐出口60が形成されている。

さらに、かかる搬送路74内には、シャフトの外周面上
に複数枚のミキサブレードが突出形成されて成るリボン
ミキサ76が、長手方向に貫通する状態で内装されてお
り、二段目の回転アーム50のハウジングから突出するシ
ャフト端部に取り付けられたプーリ80を介して、図示し
ない駆動手段により回転作動せしめられるようになって
いる。

そして、かかるリボンミキサ76の回転作動によって、
一段目の回転アーム10の送出口44から搬送路74内に送出
された鋳物砂が、混練されつつ、該搬送路74内を、二段
目の回転アーム50の先端部側に移送せしめられ、先端部
に設けられた吐出口60から下方に吐出されるようになっ
ているのである。なお、本実施例においては、かかるリ
ボンミキサ76の回転速度に応じた吐出量で、鋳物砂が吐
出口60から吐出されるようになっており、該リボンミキ
サ76の回転速度を一定とすることにより、鋳物砂が一定
量で吐出せしめられるようになっている。

すなわち、このような鋳型造型機においては、二段目
の回転アーム50の吐出口60の下方に鋳枠82を配置せしめ
て、一段目の回転アーム10内に設けられたコンベヤベル
ト36および二段目の回転アーム50内に設けられたリボン
ミキサ76を作動せしめることにより、投入口42から供給
された鋳物砂が、一段目及び二段目の回転アーム50内を
通じて、吐出口60から、かかる鋳枠82内に連続的に吐出
され得るのであり、更に、その際、第一及び第二のサー
ボモータ20,62を、適当に回転作動せしめて、一段目及
び二段目の回転アーム10,50を旋回させることにより、
かかる吐出口60が、鋳枠82上を水平面内において移動せ
しめられることとなり、以て、鋳物砂が、かかる鋳枠82
内の全体に亘って充填され得ることとなるのである。

そこにおいて、これら一段目及び二段目の回転アーム
10,50を駆動する第一及び第二のサーボモータ20,62にお
ける、その作動制御機構の概略構成が、第３図に示され
ている。即ち、かかる作動制御機構にあっては、そのCP
Uにおいて、記憶装置86を備えており、一段目及び二段
目に回転アーム10,50の回転作動時における第一及び第
二のロータリ・エンコーダ30,72からの出力信号をパル
ス・カウンタ88,90にて計数した値により、それら一段
目及び二段目の回転アーム10,50の回転方向および速度
（回転形態）を、それぞれ、記憶し得るようになってい
る。

また、かかる第一及び第二のロータリ・エンコーダ3
0,72にあっては、それぞれ、第一及び第二のサーボモー
タ20,62に対して、第一及び第二のクラッチ機構24,66を
介して接続されていることから、それら第一及び第二の
クラッチ機構24,66による動力伝達を切った状態下にお
いて、一段目及び二段目の回転アーム10,52を、人力に
より手動操作にて回転作動せしめた際にも、それら一段
目及び二段目の回転アーム10,52の回転形態が検出さ
れ、記憶装置86に記憶されるようになっている。

そして、この記憶装置86において記憶された一段目及
び二段目の回転アーム10,50の回転形態に基づいて、鋳
物砂の鋳枠82内への充填を再現するように、制御装置84
によって、第一及び第二のサーボモータ駆動装置92,94
が制御せしめられるようになっているのである。なお、
かかる第一及び第二のサーボモータ20,62の作動時に
は、第一及び第二のロータリ・エンコーダ30,72からの
出力信号が、第一及び第二のサーボモータ駆動装置92,9
4に対して帰還せしめられて、第一及び第二のサーボモ
ータ20,62の回転形態がフィードバック制御されること
となる。

すなわち、このような作動制御機構によれば、鋳型造
型に際して、先ず、第一及び第二のクラッチ機構24,66
による動力伝達を切った状態下において、鋳物砂を投入
口42から供給し、吐出口60から吐出せしめつつ、熟練工
が、一段目及び二段目の回転アーム10,50を人力により
回転作動せしめて、かかる吐出口60を、鋳枠82上におい
て手動操作にて適当に移動させることにより、モデル操
作としての型込め作業を少なくとも一回行ない、その時
の一段目及び二段目の回転アーム10,50の回転形態を、
記憶装置86に記憶させる。

次いで、それ以降の型込め作業を際しては、第一及び
第二のクラッチ機構24,66を繋いで、鋳物砂を投入口42
から供給し、吐出口60から吐出せしめつつ、記憶装置86
に記憶されたデータに従い、制御装置にて第一及び第二
のサーボモータ20,62の作動を制御せしめて、これら第
一及び第二のサーボモータ20,62により一段目及び二段
目の回転アーム10,50を回転駆動せしめることにより行
なう。

このような操作によれば、第一及び第二のサーボモー
タ20,62にて一段目及び二段目の回転アーム10,52を回転
駆動せしめて、鋳型造型を自動的に行なうに際しても、
前記熟練工の手動操作による吐出口60の移動形態が、有
利に再現され得るのである。

そして、それ故、上述の如き自硬性鋳型造型機によれ
ば、吐出口60の移動を第一及び第二のサーボモータ20,6
2にて行なう場合にも、型込めに際しての熟練工の有す
るノウハウが有利に発揮され得ることとなって、優れた
品質の鋳型を、安定して得ることが出来るのであり、そ
れによって、鋳型造型の自動化が、極めて有利に達成さ
れ得ることとなるのである。

しかも、かかる自硬性鋳型造型機にあっては、熟練工
が有する優れた能力を利用し、それに基づいて鋳物砂の
鋳枠内への投入（充填）作業を制御するようにしたこと
により、制御機構の構成等が極めて有利に簡略化され得
ることとなったのであり、実施が容易でコスト的にも大
きな利点を有しているのである。

また、特に、本実施例においては、一段目及び二段目
の回転アーム10,50に対する第一及び第二のサーボモー
タ20,62の駆動力の伝達を断続せしめる第一及び第二の
クラッチ機構24,66を備えているところから、一段目及
び二段目の回転アーム10,50の手動による回転操作時
に、それらのクラッチ機構24,66が切ることによって、
手動操作時における操作抵抗力が有効に軽減され得て、
良好なる操作性が発揮され得るのである。

以上、本発明の実施例について詳述してきたが、これ
は文字通りの例示であって、本発明は、かかる具体例に
のみ限定して解釈されるものではない。

例えば、前記実施例では、一段目の回転アーム10内に
おける搬送路としてベルトコンベヤ機構が、また二段目
の回転アーム50内における搬送路としてリボンミキサ機
構が、それぞれ採用されていたが、搬送路の構造はそれ
らに限定されるものではなく、また、必ずしも鋳物砂に
対する混練機能を有するものでなくても良い。

また、吐出口60から吐出される鋳物砂の吐出量を測定
するセンサ等を設けて、吐出量を制御することも可能で
ある。

さらに、一段目及び二段目の回転アームを駆動する第
一及び第二の回転駆動手段として、サーボモータ以外の
駆動手段を採用しても良い。

また、前記実施例においては、一段目及び二段目の回
転アーム10,50の手動による回転操作が容易なように、
第一及び第二のクラッチ機構24,66により、第一及び第
二のサーボモータ20,62の一段目及び二段目の回転アー
ム10,50に対する伝達機構の断続が為され得るようにさ
れていたが、一段目及び二段目の回転アーム10,50の手
動による回転操作が可能であれば、そのようなクラッチ
機構は、必ずしも設ける必要はない。

その他、一々列挙はしないが、本発明は当業者の知識
に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えて実施す
ることが可能であり、また、そのような実施態様が、本
発明の主旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内
に含まれるものであることは、言うまでもないところで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る自硬性鋳型造型機の一具体例を
示す縦断面説明図であり、第２図は、かかる自硬性鋳型
造型機の平面図である。また、第３図は、第１図に示さ
れている自硬性鋳型造型機の制御機構を説明するための
ブロック図である。 10:一段目の回転アーム 16:第一の旋回軸 20:第一のサーボモータ 24:第一のクラッチ機構 30:第一のロータリ・エンコーダ 36:コンベヤベルト、42:投入口 44:送出口 50:二段目の回転アーム 52:第二の旋回軸、60:吐出口 62:第二のサーボモータ 66:第二のクラッチ機構 72:第二のロータリ・エンコーダ 74:搬送路、76:リボンミキサ 82:鋳枠、84:制御装置 86:記憶装置 92:第一のサーボモータ駆動装置 94:第二のサーボモータ駆動装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉛直方向に延びる第一の旋回軸回りに回転
   可能に支持された一段目の回転アームの先端部に対し
   て、二段目の回転アームを、鉛直方向に延びる第二の旋
   回軸回りに回転可能に取り付ける一方、それら一段目及
   び二段目の回転アームに搬送路を設け、該搬送路を通じ
   て自硬性鋳物砂を、該二段目の回転アームの先端部側に
   移送せしめて、その先端部に設けられた吐出口から、該
   吐出口の下方に配置された鋳枠内に吐出させると共に、
   それら一段目及び二段目の回転アームの第一及び第二の
   旋回軸回りの回転作動に基づいて、かかる吐出口を該鋳
   枠上において移動せしめることにより、かかる自硬性鋳
   物砂を該鋳枠内に充填するようにした自硬性鋳型造型機
   であって、 前記一段目の回転アームを前記第一の旋回軸回りに回転
   駆動せしめる第一の回転駆動手段と、 前記一段目の回転アームの回転量を検出する第一の回転
   量検出手段と、 前記二段目の回転アームを前記第二の旋回軸回りに回転
   駆動せしめる第二の回転駆動手段と、 前記二段目の回転アームの回転量を検出する第二の回転
   量検出手段と、 前記自硬性鋳物砂の前記鋳枠内への充填時における前記
   一段目及び二段目の回転アームの人力によるモデル操作
   に際し、前記第一及び第二の回転量検出手段からの出力
   信号によって、それら一段目及び二段目の回転アームの
   回転形態を記憶する記憶装置と、 該記憶装置に予め記憶されたモデル操作のデータに基づ
   いて、前記自硬性鋳物砂の前記鋳枠内への吐出時に、前
   記モデル操作時における自硬性鋳物砂の鋳枠内への充填
   を再現するように、前記第一及び第二の回転駆動手段の
   作動を制御せしめる制御装置とを、 有することを特徴とする自硬性鋳型造型機。