JP3148170B2 - 鋳型振動機及びその駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳物砂を収容した
鋳型枠に振動を与え、鋳型枠内部の鋳物砂を締め固める
鋳型振動機に関し、特に焼失模型鋳造等において、鋳物
砂を任意な方向に流動させ鋳型模型の隅々まで鋳物砂を
流入させ固めることができる鋳型振動機に関する。ま
た、この鋳型振動機を簡易に駆動できる駆動方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】焼失模型鋳造は、発泡スチロール等によ
り鋳型模型を成形し、この鋳型模型を鋳型枠内で上方か
ら投入した鋳物砂で埋め、そして鋳物砂に湯道等を成形
した後、湯口から溶湯を注ぎ、鋳型模型に等しい形状に
鋳物製品を製造する鋳造法である。このようにして焼失
模型鋳造により製造される鋳物製品は、鋳型模型の表面
に鋳物砂が密着するほど形状精度が高くなり、良好な鋳
物製品が得られることから、各種の方法を用いて鋳型枠
内の鋳物砂を強く固め、鋳型模型の表面に鋳物砂を密着
させていた。

【０００３】従来鋳物砂を強く固める手段として、振動
機が知られている。振動機は例えば、摺動自在に設置し
た振動板に油圧式のピストンシリンダ機構を取り付けた
ものがあり、内部に鋳型模型を埋めた鋳型枠をこの振動
板に固定してピストンシリンダ機構を作動させて鋳型枠
内の鋳物砂に往復振動を与えて鋳物砂を締めて鋳型模型
の表面に密着させていた。そして更に、振動台の下部に
取り付けられた油圧ピストンを作動させて、鋳型枠を上
下方向に振動させて鋳物砂を強固に固めていた。

【０００４】また、回転軸に偏心重りを固定した振動モ
ータを用いた振動機も知られており、これは振動モータ
を振動板の側方や下部に配置し、振動モータによって振
動板に振動を与え、振動板に固定した鋳型枠を振動させ
て鋳型枠内部の鋳物砂を固めるようにした振動機であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鋳物す
る製品の形状が複雑な場合には、鋳型模型の細部まで鋳
物砂が入り込みにくく、鋳物砂と鋳型模型との間に隙間
が発生してしまうという問題があった。振動機で与えら
れる振動は往復運動であることから、振動機で鋳物砂を
流動化させても、振動方向に沿った方向にしか鋳物砂が
移動しない。そこで、内部に中空部分を有するような場
合、中空部分の開口部が振動方向と平行な場合には鋳物
砂が開口部から空洞部の内部に入り込むが、振動機の振
動方向と直交して開口している開口部には、内部には鋳
物砂が入り込まず、空洞部内に鋳物砂を充填させること
ができないという問題があった。

【０００６】そこで、所望の方向から振動を加えるた
め、鋳型枠の取り付け方向を振動板の上で変更させるこ
とを行うこともあるが、大型のものでは鋳物砂を含めた
鋳型枠の重量が数トンから数十トンになり、鋳型枠を適
宜任意な方向に鋳型製造中に変更することは容易にでき
なかった。

【０００７】また、ピストンシリンダ機構を用いて上下
方向に振動を発生させる振動機においては、振動によっ
て鋳物砂を固め、十分な強度を得ることができるが、上
下方向に鋳物砂を振動させるのみであるので、横方向に
開口した空洞部においては、内部の鋳物砂が縦方向に締
まるのみで開口部から内部に鋳物砂が補充されることが
なく、空洞部の内側に空隙が発生してしまうことがあっ
た。

【０００８】更に、振動モータを用いた振動機では、重
量が数トンから数十トンになる鋳型枠を振動させるに
は、非常に大きな出力の振動モータが必要となり、取り
付けられる振動モータが非常に大型となってしまい振動
機として構成するには実用的でなくなってしまってい
た。

【０００９】本発明では上記課題を解決し、鋳物製品の
形状が複雑であっても、鋳型模型の隅々まで確実に鋳物
砂を入り込ませ、鋳物砂を強固に固めて高い精度の製品
を鋳造することができる鋳型振動機を提供し、また振動
機の作動の処理を簡易にできる駆動方法を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するため、次のように鋳型振動機を形成した。すな
わち、基盤上方に振動板を上下前後左右に移動自在に取
り付け、これら基盤と振動板に、油圧シリンダ等アクチ
ュエータの取り付け部を互いに１８０度反転させた正三
角形状に設け、かかる取り付け部に６本のアクチュエー
タを順次連続して対称に、かつ基盤に対して４５度の角
度で、かつ弾性をもって連結し、更にアクチュエータの
端部と各取り付け台との連結をボルトの締結等による固
着によって連結することとした。

【００１１】本発明の振動機によれば、基盤と振動板の
間にアクチュエータをいわゆる６軸構造に配置して振動
板を支持させたことから、各アクチュエータを制御する
ことにより振動板を任意な位置に移動でき、しかも、各
取り付け部においてアクチュエータの端部が固定されて
いることからアクチュエータの作動によって振動板に振
動を発生させた場合でもクリアランスによるガタ付きが
なく、所望の変位と方向の振動を正確に発生させること
ができる。

【００１２】これにより、振動板に固定した鋳型枠を任
意に振動させることができ、鋳型枠内の鋳物砂を鋳型模
型の表面に密着させることができる。又、振動機の駆動
方法を次ぎのように構成した。すなわち、振動板のＸ、
Ｙ、Ｚの各軸方向成分の単位移動量当たりの各アクチュ
エータの作動量の係数を求め、この係数を用いて各アク
チュエータの作動量を求めることとした。具体的には、
振動板のＸ軸方向の単位移動量に対する各アクチュエー
タの作動量から、単位移動量に対する作動量の係数を求
める。同様にＹ、Ｚの各軸方向の単位移動量と各アクチ
ュエータの作動量との係数を求める。求められた各軸方
向ごとの各アクチュエータの係数は、処理装置に記憶さ
せておく。

【００１３】振動板を振動させるには、振動量を、Ｘ、
Ｙ、Ｚの各軸方向成分に分離し、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸方向
毎に各アクチュエータの作動量を係数から算出する。そ
して、アクチュエータ毎にＸ、Ｙ、Ｚの各軸方向成分の
作動量を合成して、全アクチュエータの作動量を求め、
求めた作動量でアクチュエータを作動させて、振動板を
駆動する。

【００１４】このようにして振動板の駆動量を計算する
ことにより、簡易な計算によって各アクチュエータの作
動量が求められ、小さな処理装置で振動板を所望の状態
に振動させることができる。係数を求める際、振動板は
常に水平であり、又各取り付け点は自由に回動するもの
と仮定し、基準の位置から単位量移動した状態のアクチ
ュエータの長さと基準状態の長さの差を求め、そして、
その差と単位量との比から係数を求める。その際、２乗
以上の微少項は省略してもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる鋳型枠振動
機の実施の一形態について説明する。

【００１６】図１は振動機２の側面を示す図であり、振
動機２は図１に示すように、基盤４と、基盤４上の振動
板６と、基盤４と振動板６の間に設けられた６本の油圧
シリンダ８と、振動板６を支持する支持柱１０等から構
成されている。

【００１７】基盤４は鉄製の平板で、図２に示すように
四隅に支持柱１０がそれぞれ立てられており、上面には
取り付け台１４が３個所正三角形状に配置してある。支
持柱１０の上部には図３に示すように空気クッション１
２が設けてあり、空気クッション１２上に振動板６が上
下動、および前後左右の任意な方向に移動可能に支持さ
れている。空気クッション１２には、コンプレッサ（図
示せず）が接続してあり、振動板６を支持するに十分な
所定の圧力の空気がコンプレッサから供給される。

【００１８】振動板６は、基盤４と同様鉄製の平板であ
り、上述したように基盤４の上方に支持柱１０によって
基盤４と平行に設けられている。振動板６の上面には、
図１に示すように固定金具７がスライド可能に設置され
ており、又下面には基盤４の取り付け台１４と同様取り
付け台１６が正三角形状に、かつ基盤４の取り付け台１
４の配置に対して１８０度反転させた位置に設けてあ
る。したがって、各取り付け台１４，１６は、上面から
見ると図２に示すように正六角形を形成するように配置
してある。

【００１９】これら取り付け台１４等には、１箇所の取
り付け台に対して油圧シリンダ８が各２本ずつ均等に、
かつ油圧シリンダ８と振動板６とがなす角度が４５度と
なるように取り付けられている。

【００２０】油圧シリンダ８は、図１に示すように中央
にピストン部９を有し、ピストン部９からシリンダロッ
ド１１を斜め上方に進出自在に突出させ、又シリンダロ
ッド１１の他方側にはシリンダロッド１１とほぼ同じ径
の支持部１３が取り付けられている。支持部１３の端部
は、基盤４に設けられた取り付け台１４にボルトにより
固定してあり、又シリンダロッド１１の端部は、振動板
６の取り付け台１６に支持部１３と同様ボルトにより固
定してあり、このようにして６本の油圧シリンダ８が基
盤４と振動板６との間に均等に取り付けられている。

【００２１】油圧シリンダ８のピストン部９は、制御弁
を介して油圧ポンプ（いずれも図示せず）に接続してあ
り、制御弁の操作により、油圧ポンプからの作動油が流
入出しシリンダロッド１１が適宜作動される。その作動
量は、多くても数ｍｍである。１５は、作動油のアキュ
ムレータである。

【００２２】更に支持柱１０の側方には、図２に示すよ
うに昇降シリンダ１７が設置してあり、振動板６の上に
載せた鋳型枠３２（図４参照）を昇降させる。

【００２３】次に振動機２の作動について説明する。

【００２４】振動機２は、図４に示すように床下に形成
した穴４２の中に埋設してあり、基盤４を穴４２の底面
に固定し、振動板６の上面を作業場の床面と同一の高さ
に設定してある。鋳型枠の振動作業はまず、図４に示す
ように鋳型枠３２内に発泡スチロール製の鋳型模型３４
を置き、上から鋳物砂３６を鋳型枠３２内に入れる。そ
して、鋳型枠３２を振動機２の振動板６に載せ、固定金
具７によって四方から振動板６に固定する。

【００２５】振動機２のスイッチを入れ、振動を開始さ
せる。振動方向や振幅等は、鋳型枠３２内の鋳型模型３
４の形状に応じて設定する。例えば鋳型模型３４にＸ軸
方向に開口している中空部材が形成されている場合に
は、鋳物砂３６がＸ及びＺ軸方向に流動するように振動
を発生させる。すなわち、振動板６がＸ軸とＺ軸を通る
平面内で振動方向が約４５度で、加速度が０．５〜３Ｇ
となるように油圧シリンダ８を制御する。

【００２６】これにより、鋳物砂３６が斜め方向に流動
化され、Ｘ軸方向に開口している中空部分の内部に鋳物
砂が流入するとともに鋳型枠３２の縦方向、すなわちＺ
軸方向に振動が加えられ、内部の鋳物砂３６が固められ
る。

【００２７】また、Ｘ軸方向以外の方向に中空部分が開
口されている場合には、Ｙ軸方向の振動成分を加え、Ｘ
軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の合成された振動を発生させる。
これにより、鋳物砂３６をＸＹ平面内の任意の全方向に
振動させることができ、鋳型模型３４の任意の方向から
鋳物砂３６を内部に送り込み、上述したように鋳物砂を
密に固めることができる。

【００２８】次に、油圧シリンダ８の制御方法について
図５、６を用いて説明する。

【００２９】図６に油圧シリンダ８の配置を示す。油圧
シリンダ８は、８ａから８ｆまで反時計周りに６本、振
動板６に対する取り付け角度を４５度として設置してあ
る。まず、振動板６をＸ、Ｙ、Ｚの各軸方向に単位量移
動させたときの各油圧シリンダ８の作動量を求め、これ
から各軸の単位移動量に対する係数を求める。つまり単
位移動量と、振動板６を単位移動量変位させた時の各油
圧シリンダ８の伸縮値との比率を求める。

【００３０】図５に油圧シリンダ８ａ〜８ｆの係数を示
す。すなわち、Ｘ軸方向の単位移動量に対する各油圧シ
リンダ８ａ〜８ｆの係数（ｘａ〜ｘｆ）は、表の上から
ｘａ〜ｘｆの順で示してあり、油圧シリンダ８ａの係数
ｘａは、−０．３５であり、又ｘｂは０．７１等であ
る。

【００３１】同様にＹ軸方向の単位移動量に対する各油
圧シリンダ８ａ〜８ｆの係数ｙａ〜ｙｆは図５に示すと
おりであり、例えば油圧シリンダ８ａの係数ｙａは、
０．６１である。更に、Ｚ軸方向の単位移動量に対する
各油圧シリンダ８ａ〜８ｆの係数ｚａ〜ｚｆは０．７で
ある。

【００３２】このようにして、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸の単位
移動量に対する各油圧シリンダ８の作動量を単位移動量
に対する係数で求めておく。そして、振動板６の所望の
移動量をこれら各軸方向成分毎に入力すると、各軸毎の
作動量が各係数によって容易に計算でき、計算された値
は各油圧シリンダ８ａ〜８ｆ毎に加算され、各油圧シリ
ンダ８の各軸毎の作動量が算出される。その算出された
値で各油圧シリンダ８を作動することにより、振動板６
が所望の振動で駆動される。

【００３３】尚、振動機２では油圧シリンダ８のシリン
ダロッド１１と支持部１３が振動板６と基盤４のそれぞ
れに固着されているが、係数を演算するにおいては、振
動板６は、常に水平状態にあるものとし、更に各固着部
が回動自在に支持されているとして各油圧シリンダ８の
作動量を求め、演算を行なう。そして、実際の作動にお
ける固着の影響は、油圧シリンダ８の全長に対してシリ
ンダロッド１１の移動量が充分小さいことと、シリンダ
ロッド１１と支持部１３がたわむことによって吸収し、
無視することができる。

【００３４】以上述べたように上記振動機２によれば、
６本の油圧シリンダ８を適宜作動させることにより、
Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸全方向に任意に、所定の振幅、周波数
をもって振動板６を作動させることができる。これによ
り、振動板６上に固定した鋳型枠３２を任意に振動させ
ることができ、複雑な形状の鋳型模型３４であっても鋳
型模型３４の隅まで均一にかつ密に鋳物砂３６を詰める
ことができる。また、油圧シリンダ８を振動板６等に対
して４５度の角度で取り付けたことから、水平方向とと
もに上下方向への振動を有効に発生させることができ
る。

【００３５】又、本発明の計算方法によれば、各油圧シ
リンダ８の作動量の計算を容易にすることができるの
で、制御用の処理装置が小型ですみ、又応答性を早くで
き、装置を小型で、しかも正確に作動する装置を提供で
きる。

【００３６】尚、上記例では、油圧シリンダ８等の取り
つけ角度を４５度としたため、図５に示す係数となった
ものであり、各油圧シリンダ８の取り付け角度が異なれ
ば上記係数もそれに応じて変動する。

【００３７】

【発明の効果】本発明の振動機によれば、６本のシリン
ダを均等に基盤と振動板との間に配置し、しかもシリン
ダの端部を基盤および振動板の双方に強固に固定したこ
とから、微少な振動を任意な方向に発生させることがで
き、鋳物砂を入れた重量の大きい鋳型枠を鋳型模型の形
状に応じて任意の方向に振動させることができ、所望の
方向に鋳物砂を流動化させて鋳型模型の隅々まで確実に
鋳物砂を詰め込むことができる。

【００３８】これにより、鋳物砂の流動化に必要とされ
る微振動を鋳型枠に任意な方向から付与し、複雑な形状
をした鋳物製品であっても、正確に、かつ所定の密度で
鋳型模型の表面に鋳物砂を固めることができ、精度の高
い鋳造製品を得ることができる。

【００３９】更に、各アクチュエータの作動量を予め求
めた係数によって算出することとしたので、計算を迅速
にでき、小型の処理装置で計算させることができ、振動
機を安価、かつ小型にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の振動機を示す側面図である。

【図２】本発明の振動機を示す平面図である。

【図３】本発明の振動機を示す斜視図である。

【図４】本発明の振動機を示す側面図である。

【図５】油圧シリンダの係数を示す図である。

【図６】振動機の油圧シリンダの構成を示す図である。

【符号の説明】

２ 振動機 ４ 基盤 ６ 振動板 ７ 固定金具 ８ 油圧シリンダ ９ ピストン部 １０ 支持柱 １１ シリンダロッド １２ 空気クッション １３ 支持部 １４、１６ 取り付け部 １５ アキュムレータ １７ 昇降シリンダ ３２ 鋳型枠 ３４ 鋳型模型 ３６ 鋳物砂 ４２ 穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 保夫 東京都小金井市緑町２−13−７ (72)発明者 重信 晃 神奈川県横浜市港北区太尾町65 (56)参考文献 特開 平５−138298（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−12067（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22C 11/00 - 25/00 B06B 1/00 - 3/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基盤上方に振動板を上下前後左右の各方
   向に移動自在に設け、 前記基盤と前記振動板のそれぞれの対向する面にアクチ
   ュエータの取り付け部を三ヶ所、正三角形状に、かつ互
   いに１８０度反転させた状態で設置し、前記基盤と前記
   振動板の間に６台のアクチュエータを、前記取り付け部
   に順次連続して所定の角度で接続し、かつ前記アクチュ
   エータの前記基盤および前記振動板に向けて延びる支持
   腕には所定の弾性力が形成してあり、更に前記支持腕を
   前記取り付け部に固着させたことを特徴とする鋳型振動
   機。
2. 【請求項２】 前記アクチュエータが油圧ピストン機構
   であることを特徴とした請求項１に記載の鋳型振動機。
3. 【請求項３】 前記振動板は空気クッションで支持され
   ていることを特徴とした請求項１又は２に記載の鋳型振
   動機。
4. 【請求項４】 前記振動板のＸ、Ｙ、Ｚの各軸方向成分
   の単位当たりの変位量に対する前記各アクチュエータの
   作動量の係数を予め求め、前記振動板の移動量を前記
   Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸方向成分に分割し、該Ｘ、Ｙ、Ｚの各
   軸方向成分に対する各アクチュエータの作動量を前記係
   数から求め、求められたＸ、Ｙ、Ｚの各軸方向成分の作
   動量を各アクチュエータ毎に合成し、合成された作動量
   で前記各アクチュエータを作動させて前記振動板を駆動
   することとした請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋳
   型振動機の駆動方法。