JP3226150B2 - 中子造型方法及び装置 - Google Patents

中子造型方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、空気圧を利用して中子の
造型をする方法及び装置に関する。
【0002】
【従来技術】従来、ブロ−イング、吸引充填など中子キ
ャビティに鋳物砂を充填し中子を造型する方法が数多く
提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、中子は複雑な
形状のものが多く、これらの中子キャビティに効率よく
鋳物砂を充填し中子を造型する方法が望まれている。
【0004】
【目的】本発明の目的は、中子が複雑な形状でも、中子
キャビティに鋳物砂を効率的に充填し中子を造型する方
法及び装置を提案することである。
【0005】
【問題解決のための手段】上記の目的を達成するために
本発明における中子造型方法は、中子鋳型造型用の鋳物
砂を中子キャビティに充填して中子を造型する中子造型
方法において、該中子鋳型の造型に必要な鋳物砂の全重
量を少なくとも2分割した鋳物砂の第1回目の投入量を
計量するとともに中子キャビティ7に投入する工程と、
該投入鋳物砂の上から空気を複数回昇圧速度30〜50
0kg/cm2/secで急速に導入する工程と、前記第1
回目の投入量の残部の鋳物砂を前記中子キャビティに追
加投入しその上から空気を複数回昇圧速度30〜500
kg/cm2/secで急速に導入する工程を1回以上繰り
返すことを特徴とする。
【0006】本発明は、空気による鋳物砂の充填過程を
鋭意検討することによりなされたものである。まず、な
ぜ、鋳物砂を分割して中子キャビティに入れた後、空気
を複数回導入するかについて説明する。第1投入量を中
子キャビティに投入する。このとき鋳物砂は空気導入口
と中子キャビティ間を閉鎖している。そして、鋳物砂に
1回目の急速な空気の導入により横方向に移動させ、空
気導入口と中子キャビティ間の閉鎖を解除する。図1
は、このときの様子を示す模式図である。図1におい
て、投入された鋳物砂は上方から導入された空気により
キャビティ凹みに横又は上方に移動していく(矢印参
照)。ここで鋳物砂の上方から導入した空気は、キャビ
ティ容積(断面積)の大きさに比例してその方向に多く
が流れる。そして、空気の導入により中子キャビティの
容積の大きい方向に向かって鋳物砂が圧縮される。従っ
て、鋳物砂の表面形状も空気の流れとほぼ垂直となり全
体では図1のように曲面となる。そして、もう一度空気
を導入する。この2回目の急速な空気の導入により空気
のエネルギは鋳物砂に作用し中子キャビティの横及び上
に鋳物砂を充填移動させる。このため本発明の場合は横
方向及び上方向への鋳物砂の充填移動が可能になる。
【0007】本発明の充填過程は以下のように説明でき
る。図2において、に示すように第1投入量を中子キ
ャビティに投入する。このとき鋳物砂は空気導入口と中
子キャビティ間を閉鎖している。に示すように鋳物砂
を急速な空気の導入により横方向に移動させる。そし
て、もう一度空気を導入し充填を密にする。ついで、
に示すように再び鋳物砂を投入し空気導入口と中子キャ
ビティ間を閉鎖する。に示すように鋳物砂を急速な空
気の導入により鋳物砂を中子キャビティの横及び上に移
動させて充填する。さらに、もう一度空気を導入し充填
を密にする。鋳物砂をに示すように投入して空気を導
入し、に示すように全体的に充填が完了する。
【0008】なぜ、中子造型に用いられる鋳物砂を分割
して中子キャビティに入れるかについて説明する。中子
キャビティの複雑な部分には鋳物砂の棚吊り現象が生
じ、この現象は一度に投入する鋳物砂が多く鋳物砂の高
さが高いほど生じやすい。そこで鋳物砂の量を減らして
いく。
【0009】このように、鋳物砂は一度に多くを投入し
ないで、鋳物砂層の厚さにして、小物では2〜10c
m、大物では5〜30cmづつ層状に入れて圧縮するこ
とにより充填性を向上させるのである。このような考え
は、鋳物砂を少しづつ投入して、エアハンマで造型する
ことにたとえられよう。
【0010】
【発明の実施の形態1】以下本発明の実施の形態を図面
にもとづいて詳しく説明する。図3において、上部ホッ
パ−1には鋳物砂2を計量する鋳物砂計量手段3aと鋳
物砂投入手段3bを兼ねたベルトフィ−ダ3が設けられ
て、時間のセットにより1回目の投入量である第1投入
量、第2回目の投入量である第2投入量を設定すること
ができる。ベルトフィ−ダ3の走行端3cの下部には、
鋳物砂投入口4が設けられ、該鋳物砂投入口4には開閉
可能なゲ−ト5が設けられ、該鋳物砂投入口4の下部に
連通して設けた導入管6及び該導入管6を介して連通さ
れる中子キャビティ7を密封することができる。また、
中子キャビティ7は中子箱8により画成され、該中子箱
8は昇降可能なテ−ブル9の上に載置されている。ま
た、導入管6の途中には、空気吸引管10が設けられ、
該空気吸引管10は空気吸入バルブ11を介して真空ポ
ンプ12に連通している。一方、前記導入管6の途中に
は、空気導入管13が設けられ、該空気導入管13は空
気導入バルブ14を介して圧縮空気タンク15に連通し
ている。すなわち、導入管6は砂投入と空気導入の共通
の入口となっている。
【0011】以下、このように構成された中子造型装置
の作用を述べる。図3において、時間のセットにより、
中子鋳型の造型に必要な鋳物砂2の全重量を少なくとも
2分割し、鋳物砂2の第1投入量、第2投入量を設定す
る。小物用の中子では2〜3に分割し、大物では3〜1
0回に鋳物砂を分割する。また、複雑な形状の中子では
簡単なものより分割数を増加させる。次にゲ−ト5が開
かれた後ベルトフィ−ダ3により計量された第1投入量
は、重力により、ベルトフィ−ダ3上から砂投入口4お
よび導入管6を通って中子キャビティ7に直接落下す
る。この際中子キャビティ7と空気導入管13の出口と
の間が閉鎖された状態になる。第1回目の鋳物砂2の投
入が終わると、ゲ−ト5が閉まり、空気吸入バルブ11
が開かれ真空ポンプ12から中子キャビティ7中の空気
を吸引する。中子キャビティ7の圧力が真空度100〜
3Torrになったら空気吸入バルブ11を閉じる。次
いで空気導入バルブ14を開き、第1回目の圧縮空気を
昇圧速度を30〜500kg/cm2/secにして圧縮空
気タンクから導入する。この空気導入により上記閉鎖が
解かれる。このとき、圧縮空気は2回または3回圧縮空
気を導入するのが好適である。すなわち、鋳物砂2を投
入した減圧の状態の中子キャビティ7に圧縮圧縮空気を
導入するのである。そして、空気導入バルブ14を閉
じ、再びゲ−ト5を開く。続いて、第2回投入量の鋳物
砂2をベルトフィ−ダ3から前記中子キャビティ7に投
入し、ゲ−ト5を閉じ、中子キャビティ7中の空気を吸
引し、2回目の投入量に対して圧縮空気を昇圧速度を3
0〜500kg/cm2/secにして導入する。このよう
な工程を分割した投入量が終了するまで続けて行い、中
子キャビティ7が充填され中子が造型される。その後、
テ−ブル9が下降して中子は型抜きされる。
【0012】
【発明の実施の形態2】以下本発明の別の実施の形態を
図面にもとづいて詳しく説明する。図4において、空気
の導入及びガスジェネレ−タ16に通じるガッシング板
17を除いて上記実施の形態1と同様である。本形態の
空気の導入は、導入管6の途中に空気導入管13が設け
られ、該空気導入管13は空気導入バルブ14を介して
大気に連通させることにより行われることが特徴であ
る。すなわち、鋳物砂2を投入した減圧の状態の中子キ
ャビティ7に大気圧の空気を導入するのである。
【0013】以下、このように構成された中子造型装置
の作用を述べる。作用は前記実施の形態1と同様であ
る。ただし、第1回目の鋳物砂の投入が終わると、ゲ−
トが閉まり、空気吸入バルブ11が開かれ真空ポンプ1
2から中子キャビティ7中の空気を吸引する。中子キャ
ビティ7の圧力が真空度100〜3Torrになったら
空気吸入バルブ11を閉じる。次いで空気導入バルブ1
4を開き大気を導入する点が異なっているだけである。
そして、2回目の鋳物砂を投入してその上から空気を複
数回急速に導入する。尚、鋳物砂を鋳枠内に投入し、そ
の成形スペ−スを約0.2バ−ルまで排気し、次いで、
高圧空気を急激に作用させ鋳型を造型することは公知で
ある(特公表昭58−500474号)。
【0014】
【発明の実施の形態3】本発明の第3の実施の形態は、
図3に示す第1の実施の形態と同じ装置で実現できる。
ただし、第1回目の鋳物砂2の投入が終わった後、中子
キャビティ7中の空気を吸引しないで、すぐに空気導入
バルブ14を開き圧縮空気を複数回導入する点が異なっ
ている。すなわち、鋳物砂2を投入した大気圧の状態の
中子キャビティ7に圧縮空気を導入するのである。
【0015】
【発明の実施の形態4】本発明の第4の実施の形態は、
図3に示す第1の実施の形態とほぼ同じ装置で実現でき
る。ただし、中子キャビティ7の上部が鋳物砂2の硬化
用のガスジェネレ−タ−16にガッシング板17を介し
て連通している点で異なる。また、鋳物砂2としては、
ガス硬化性の鋳物砂の1種であるコ−ルドボックス用鋳
物砂を用いている。 さらに、充填が完了した後に中子
キャビティ7の上部にガッシング板17を挿入し硬化用
のガスを充填された鋳物砂2に通気して中子を硬化させ
るている。
【0016】本発明において中子鋳型とは、箱型形状の
中子箱のキャビティ空間に鋳物砂を充填し造型するもの
をいい、その実際の名称は中子、主型などその名称は問
わない。たとえば、Hプロセス用主型は本発明により造
型可能である。
【0017】本発明の第1の実施の形態においては、予
め定められた量の鋳物砂2を第1投入量として中子キャ
ビティ7に落下投入したが、導入管6に計量装置(図示
せず)を設け、鋳物砂を投入しながらその投入量を計測
してもよい。
【0018】本発明における昇圧速度は高いほどよい。
30〜500kg/cm2/secが好適である。より好ま
しくは、100kg/cm2/sec〜400kg/cm2/se
c、さらに好ましくは300kg/cm2/sec〜400k
g/cm2/secがよい。400kg/cm2/secより大
きい場合は空気導入バルブが大きくなり経済的でない。
一方、中子キャビティの真空状態は100〜3Torr
が好適であり、この範囲でも高真空であるほど好適であ
る。また、空気導入に圧縮空気を使用する場合にはその
圧力は2〜9kg/cm2が好適であり、より好ましくは4
〜9kg/cm2であり、この範囲内でも工場で一般に入手
可能な圧力であれば高いほどよい。なお、導入空気によ
る鋳物砂の充填効果は、大気圧状態の中子キャビティ7
内に圧縮空気を導入する場合も真空減圧状態の中子キャ
ビティ7内に大気圧の空気を導入の場合も、ほぼ同様で
ある。ただし、真空状態における空気の圧縮比は大気圧
に圧縮空気を加える加圧の圧縮比よりも大きいので鋳物
砂を模型の凹部の隅々まで移動させて入れる作用があ
り、真空後の空気導入の場合のほうが、より効率的に中
子を造型できる。
【0019】また、本発明において、鋳物砂2には、有
機若しくは無機粘結剤を用いた自硬性用鋳物砂、ガス硬
化用鋳物砂、ベントナイトを粘結剤とする生砂などを用
いることができる。ここで、使用する鋳物砂2の種類に
よっては上記導入空気の方式をかえることができる。た
とえば、有機粘結剤を使用した鋳物砂2の場合では減圧
後の空気導入の場合のほうが効率的である。さらに、空
気の導入は複数回が好ましい。回数が多くなるだけ空気
のエネルギにより鋳物砂が充填されるからである。
【0020】本発明の第4の実施の形態においては、鋳
物砂としてガス硬化性の鋳物砂の1種であるウレタン樹
脂を粘結剤とするコ−ルドボックス用鋳物砂を用いる
が、その他水ガラスなどのガス硬化鋳物砂であってもそ
の種類は問わない。そしてこのようなガス硬化鋳物砂に
たいして硬化用ガスが選択される。
【0021】
【発明の効果】本発明は上記の説明から明らかなよう
に、中子鋳型の造型に必要な鋳物砂の全重量を少なくと
も2分割した鋳物砂の第1回目の投入量を計量して中子
キャビティに投入する工程と、投入した鋳物砂の上から
空気を複数回急速に導入する工程と、前記第1回目の投
入量の残部の鋳物砂を前記中子キャビティに追加投入し
その上から空気を複数回急速に導入する工程を1回以上
繰り返すようにしたから、複雑な中子でも中子キャビテ
ィに鋳物砂を効率よく均一かつ高密度に充填できるため
本発明が業界に与える効果は著大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における鋳物砂の移動の様子をを示す模
式図である。
【図2】本発明における鋳物砂の充填工程を示す模式図
である。
【図3】本発明の第1の実施の形態を示す中子造型装置
の断面図である。
【図4】本発明の第4の実施の形態を示す中子造型装置
の断面図である。
【符号の説明】
2 鋳物砂 3a 鋳物砂投入手段 3b 鋳物砂計量手段 4 鋳物砂投入口 5 ゲ−ト 6 導入管 7 中子キャビティ 8 中子箱 9 テ−ブル 10 空気吸引管 11 空気吸入バルブ 12 真空ポンプ 13 空気導入管 14 空気導入バルブ 15 圧縮空気タンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−23794(JP,A) 特開 平4−253549(JP,A) 特開 平1−127136(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22C 15/28 B22C 9/10 B22C 9/12

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中子鋳型造型用の鋳物砂を中子キャビ
    ティに充填して中子を造型する中子造型方法において、 該中子鋳型の造型に必要な鋳物砂の全重量を少なくとも
    2分割した鋳物砂の第1回目の投入量を計量するととも
    に中子キャビティに投入する工程と、該投入鋳物砂の上
    から空気を複数回昇圧速度30〜500kg/cm2/se
    cで急速に導入する工程と、 前記第1回目の投入量の残部の鋳物砂を前記中子キャビ
    ティに追加投入しその上から空気を複数回昇圧速度30
    〜500kg/cm2/secで急速に導入する工程を1回
    以上繰り返すことを特徴とする中子造型方法。
  2. 【請求項2】 前記鋳物砂の投入量が各投入回ごとに
    それぞれ異なることを特徴とする請求項1記載の中子造
    型方法。
  3. 【請求項3】 前記空気の急速導入の前に前記中子キ
    ャビティを真空状態にすること特徴とする請求項1記載
    の中子造型方法。
  4. 【請求項4】 前記空気が圧縮空気であることを特徴
    とする請求項1ないし3記載の中子造型方法。
  5. 【請求項5】 前記鋳物砂がガス硬化性の鋳物砂であ
    り、前記最後の空気の急速導入の後に鋳物砂硬化用ガス
    を充填鋳物砂に通気することを特徴とする請求項1記載
    の中子造型方法。
  6. 【請求項6】 中子鋳型造型用の鋳物砂を中子キャビ
    ティに投入して空気の導入により中子を造型する中子造
    型方法において、 該中子鋳型の造型に必要な鋳物砂の全体積より少ない量
    の鋳物砂を投入して中子キャビティと前記空気導入管の
    出口との間を閉鎖する工程と、該投入鋳物砂の上から空
    気を複数回昇圧速度30〜500kg/cm2/secで急
    速に導入する工程と、前記第1回目の投入量の残部の鋳
    物砂を前記中子キャビティに追加投入して該キャビティ
    と前記空気導入管の出口との間を閉鎖する工程と、該追
    加投入鋳物砂の上から空気を複数回昇圧速度30〜50
    0kg/cm2/secで急速に導入することを特徴とする
    中子造型方法。
  7. 【請求項7】 鋳物砂2を計量して投入する鋳物砂投
    入手段3aの下部に設けられ中子キャビティ7に鋳物砂
    2を投入して中子を造型する中子造型装置において、 予め計算された鋳物砂投入量に鋳物砂を計量する鋳物砂
    計量手段3bと、 該計量された鋳物砂2を中子キャビティ7に投入する鋳
    物砂投入手段3aと、 該鋳物砂投入手段3aの下部に設けらて開閉可能なゲ−
    ト5を具備する鋳物砂投入口4と、 該鋳物砂投入口4の下部に連通された導入管6と、該導
    入管6に押圧連通される中子箱8が載置されるとともに
    前記鋳物砂投入手段3aと相対的に接近または離反可能
    に設けられたテ−ブル9と、 前記導入管6の途中に設けられ、空気吸入バルブ11を
    介して真空ポンプ12に連通する空気吸引管10と、 前記導入管6の途中に設けられ、空気導入バルブ14に
    連通する空気導入管13と、を具備したことを特徴とす
    る中子造型装置。
  8. 【請求項8】 前記空気導入管13が圧縮空気タンク
    15に連通していることを特徴とする請求項7記載の中
    子造型装置。
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