JP2976545B2 - 充填鋳造法における造型方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、消失性の模型を使用
した充填鋳造法においてその鋳型の造型方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】発泡ポリスチレン等の素材よりなる消失
性の模型を鋳型砂中に埋設し、この模型を鋳型砂の中か
ら抜き取ることなく、そのまま溶湯を鋳込む充填鋳造法
は公知である。この充填鋳造法は、鋳型を上型と下型と
に分割して模型を抜き取る方法と比較して種々の特色を
有し、特に量産品の鋳造に広く採用されている。そして
この充填鋳造法においては、模型さえ制作できれば原則
としていかなる形状の製品でも鋳造できるわけである。
ただ模型が鋳型砂に適性に保持されていなければ精度の
よい鋳物を鋳造することは困難である。つまり充填鋳造
法においては、その造型方法が重要となる。

【０００３】そこで、これまでも種々の造型方法が提案
されており、その一例として実公昭６４−３５８７号公
報に開示されている技術を挙げることができる。この公
報の造型方法は、鋳枠の内部に予め鋳型砂を満たしてお
き、そこに圧縮空気を送り込んで鋳型砂を流動させなが
ら消失性の模型を鋳枠内に入れ、この鋳型砂中に模型を
埋設させる。そして砂の流動を止めた後、鋳枠に振動を
加えながらこの鋳枠内を間欠的に減圧して鋳型砂の充填
密度を高めている。図４に、前記鋳枠に振動を加えなが
らこの鋳枠内を間欠的に減圧する工程の概略が示されて
いる。この図４において鋳枠１０は振動テーブル３４の
上に載せられて振動が加えられ、かつ鋳枠１０内の鋳型
砂５０は減圧装置３２により吸引されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記公報の造型方法に
おいては、図４から明らかなように消失性模型２０の全
体を埋設させるのに充分な量の鋳型砂５０を振動させ、
同時に間欠的な減圧によって鋳型砂５０に吸引力を与え
ているため、模型２０にかなり大きな荷重が加わること
がある。したがって模型２０の形状によっては、その一
部が図４で示されているように歪んだり、あるいは損傷
したりするおそれがある。このような事態が生じた場合
は、当然のことながら高品質の鋳物の製造は期待できな
いこととなる。この発明の技術的課題は、消失性の模型
の強度を上げることなく、造型時における模型の歪みや
損傷を防止し、かつこの模型を適性に位置決めできる充
填鋳造法における造型方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の充填鋳造法にお
ける造型方法は、造型時に消失性の模型に加わる荷重
を、すでに鋳枠内に入れられている鋳型砂で支えること
を特徴とする。詳しくは鋳枠の内部で消失性の模型を鋳
型砂中に埋設させ、この模型の占有部にそのまま溶湯を
鋳込む充填鋳造法における造型方法であって、前記鋳枠
内に前記模型を入れる際にその位置決めに必要な量の鋳
型砂を前もって鋳枠内に入れておき、この鋳枠内に圧縮
空気を送り込んで前記鋳型砂を流動させながら模型の一
部を鋳型砂中に埋設させる。この圧縮空気の送り込みを
止めた後に鋳枠に振動を加えて鋳型砂を固化させること
で模型を位置決めする。引き続き鋳枠に振動を加えなが
ら鋳枠内に新たな鋳型砂を徐々に投入して模型全体を鋳
型砂中に埋設させる。

【０００６】

【作用】本発明によれば、予め鋳枠の内部に入れた鋳型
砂により消失性の模型を支えて位置決めした後、新たな
鋳型砂を徐々に投入するものであるから、この投入され
る鋳型砂によって模型に加わる荷重は、すでに充填密度
が高くなっている前記位置決め用の鋳型砂で受けられ
る。したがって模型の歪みや損傷が防止される。また特
殊な治具を使用することなく模型を適性に位置決めで
き、また鋳型砂の充填性もよくなる。

【０００７】

【実施例】次に本発明の一実施例を主として図１〜図３
にしたがって説明する。図１及び図２に充填鋳造法にお
ける造型方法の工程がそれぞれ構成図で示されている。
まず図１において鋳枠１０は、その移送が可能な移送装
置１８の上に載せられている。また鋳枠１０の内部は、
その下方寄りに配置された多孔質エレメント１２により
上下二室に区分され、下室は加圧・減圧室１４になって
いる。この加圧・減圧室１４のパイプ接続口１６には、
図１においては加圧装置３１からのパイプ３８が接続さ
れている。なお加圧装置３１は加圧・減圧室１４に圧縮
空気を供給できる構成となっている。

【０００８】一方、消失性の模型２０は発泡ポリスチレ
ン、発泡ポリエチレン、発泡ポリウレタン等の材料で形
成され、製品部２０ａと湯口部２０ｂとからなってい
る。図１において模型２０はセットロボット２４のクラ
ンパー３０で把持されている。このクランパー３０はア
ーム２８を通じて昇降コラム２６に支持されている。し
たがって模型２０をクランパー３０で把持したまま、図
１の仮想線で示されているように前記鋳枠１０の内部に
挿入できる。

【０００９】図２において前記鋳枠１０は振動テーブル
３４の上に載せられている。この振動テーブル３４は、
振動モータ３６の駆動により鋳枠１０に振動を加えれる
ようになっている。この振動テーブル３４の上方に配置
されているホッパー４４は、ホッパー昇降装置４０によ
って昇降動作可能に支持されているとともに、砂供給ダ
クト４２から鋳型砂が供給されるようになっている。ま
たホッパー４４はその下部において複数本のノズル４６
を備え、これらのノズル４６から鋳枠１０の内部へ鋳型
砂を投入できるようになっている。なお図２において前
記加圧・減圧室１４のパイプ接続口１６には、減圧装置
３２からのパイプ３９が接続されている。この減圧装置
３２は負圧によって前記加圧・減圧室１４を吸引できる
構成となっている。

【００１０】さて造型にあたっては、図１の工程におい
て前記鋳枠１０内に模型２０の位置決めに必要な量の鋳
型砂５０を予め入れておく。そして前述したようにセッ
トロボット２４のクランパー３０で把持されている消失
性の模型２０を鋳枠１０の内部に入れるのであるが、こ
のとき前記加圧装置３１から加圧・減圧室１４内へ圧縮
空気を連続的に送り込む。この圧縮空気は前記多孔質エ
レメント１２で分散されて鋳枠１０内に流入し、前記鋳
型砂５０を均等に流動させる。したがって鋳枠１０内に
入れられた前記模型２０の一部は、流動を続けている鋳
型砂５０の中に埋設される。

【００１１】前記圧縮空気の送り込みを止め、かつ加圧
・減圧室１４のパイプ接続口１６から加圧装置３１のパ
イプ３８を外した後、図１に示されている移送装置１８
により鋳枠１０を図２に示されている前記振動テーブル
３４の上に移す。ここで前記パイプ接続口１６に減圧装
置３２のパイプ３９を接続し、かつ振動テーブル３４を
前記振動モータ３６の駆動によって振動させる。この振
動テーブル３４の振動によって鋳枠１０に振動が加えら
れ、この振動は図３に示されている振動パターンに基づ
いて実行される。そして図３の時間Ｔ１までの振動によ
り前記鋳型砂５０の充填密度が高められて固化し、前記
模型２０が位置決めされる。

【００１２】図３における時間Ｔ１の経過後も鋳枠１０
の振動は継続したままで、図２に示されている前記ホッ
パー４４をホッパー昇降装置４０によって例えば図面の
位置まで下降させ、そのノズル４６から前記鋳枠１０の
内部へ新たな鋳型砂５０を投入する。この鋳型砂５０の
投入が進むに連れてホッパー４４をノズル４６と共に上
昇させる。このようにして前記模型２０の周りに鋳型砂
５０が徐々に投入され、図３の時間Ｔ２で模型２０の全
体が鋳型砂５０の中に埋設される。この時点で図２に示
されているシャッター４８を閉ざして鋳型砂５０の投入
を止める。

【００１３】この新たな鋳型砂５０の投入によって模型
２０に加わる荷重のほとんどは、図１の工程で鋳枠１０
内に投入され、かつすでに固化されている前記の鋳型砂
５０で受けられ、模型２０の極端な歪みは防止される。
また模型２０の位置決めも適性な状態に保たれている。

【００１４】図３の時間Ｔ２の経過後は、時間Ｔ３まで
鋳枠１０の振動を継続しながら前記減圧装置３２によ
り、前記加圧・減圧室１４内を間欠的に吸引する。この
吸引力は前記多孔質エレメント１２を介して鋳枠１０内
の鋳型砂５０に作用する。このように鋳型砂５０に振動
を加えながら間欠的な吸引を繰り返すことで鋳型砂５０
の充填密度が一層高められる。つまり鋳型砂５０は吸引
によって固化され、吸引の停止によって開放されるとい
った状態が繰り返され、砂に流動性が与えられて前記模
型２０の隅々まで鋳型砂５０が充填されるのである。

【００１５】なお図２に示されている前記ホッパー４４
のノズル４６の本数、形状、位置及び鋳型砂５０の投入
速度などは、消失性の模型２０の形状、鋳枠１０のサイ
ズ、造形時間などに基づいて選定されるべきものであ
る。ちなみに図１及び図２で示されている形状の模型２
０の場合、前記ノズル４６は円筒形状のものを模型２０
の周りに四本配置すれば充分であった。そしてこのとき
の鋳型砂５０の毎秒当たりの投入量は１０〜２０Ｋｇが
最適であった。さらに前記減圧装置３２による吸引力、
時間及び繰り返し回数についても模型２０の形状などに
応じて決定すべきである。本実施例の場合、吸引力（負
圧力）は６７〜８０ＫＰｓ（５００〜６００ｍｍＨ
ｇ）、時間は３〜４秒が最適であった。また図２の工程
において前記振動テーブル３４の振動を開始してから位
置決め用の鋳型砂５０を固化させる時間（図３の時間Ｔ
１）、新たな鋳型砂５０の投入開始時間、その投入時
間、投入完了時間（図３の時間Ｔ２）、間欠的な吸引開
始時間、吸引時間、吸引停止時間、間欠的な吸引完了時
間（図３の時間Ｔ３）などは、前記の造型条件に基づき
全てマイクロコンピュータで制御可能である。

【００１６】

【発明の効果】本発明は造型時に消失性の模型に加わる
荷重を、すでに鋳枠内に入れられている鋳型砂で支える
ことで、消失性の模型の強度を上げることなく、造型時
における模型の歪みや損傷を防止するとともに、この模
型を適性に位置決めでき、高品質の鋳物を製造できる。

【００１７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の造型方法において消失性の模型を位
置決めしている工程の構成図である。

【図２】本実施例の造型方法において鋳枠に振動を加え
ながら鋳型砂を徐々に投入している工程の構成図であ
る。

【図３】鋳枠に振動を加える振動テーブルの振動パター
ンを表したグラフである。

【図４】従来の造型方法の概略を表した構成図である。

【符号の説明】

１０ 鋳枠 ２０ 消失性の模型 ３１ 加圧装置 ３２ 減圧装置 ３４ 振動テーブル ４４ ホッパー ５０ 鋳型砂

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳枠の内部で消失性の模型を鋳型砂中に
   埋設させ、この模型の占有部にそのまま溶湯を鋳込む充
   填鋳造法における造型方法であって、前記鋳枠内に前記
   模型を入れる際にその位置決めに必要な量の鋳型砂を前
   もって鋳枠内に入れておき、この鋳枠内に圧縮空気を送
   り込んで前記鋳型砂を流動させながら模型の一部を鋳型
   砂中に埋設させ、圧縮空気の送り込みを止めた後に鋳枠
   に振動を加えて鋳型砂を固化させることで模型を位置決
   めし、引き続き鋳枠に振動を加えながら鋳枠内に新たな
   鋳型砂を徐々に投入して模型全体を鋳型砂中に埋設させ
   ることを特徴とした充填鋳造法における造型方法。