JP4437025B2

JP4437025B2 - 鋳物工場並びに鋳物工場におけるプラントレイアウト方法

Info

Publication number: JP4437025B2
Application number: JP2003346654A
Authority: JP
Inventors: 毅伊藤
Original assignee: I'TEC FM CO., LTD.
Current assignee: I'TEC FM CO., LTD.
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2023-10-06
Also published as: US20050072552A1; JP2005111499A

Description

本発明は、鋳物工場並びに鋳物工場におけるプラントレイアウト方法、即ち、自硬性鋳造を行なう鋳物工場における鋳造機器等のプラントを鋳造作業に用いられる金枠、主型模型、中子模型等の治具及び鋳型の移送の便及び効率を考慮して最適位置に配置するための鋳物工場並びに鋳物工場におけるプラントレイアウト方法に関するものである。

一般的な構成の自硬性鋳物工場においては、鋳造作業に際し、屋外に設けられる金枠置き場に保管されている金枠、別建屋に収納されている主型模型及び中子模型等を、生産指令に従ってトラック、フォークリフト、天井クレーン等によって工場内に搬入し、主型模型に金枠をセットし、そこにミキサーで混練した自硬性砂を充填し、硬化後天井クレーンで吊上げて、型抜き、塗型、乾燥、中子セット、型合わせ等の作業を経て完成鋳型とし、注湯場においてこの完成鋳型を並べて注湯作業を行なっている。

その場合中子は、別の場所で中子模型を使って造型され、硬化後、塗型、乾燥処理され、主型鋳型にセットされる。注湯後の鋳型はそのまま放冷され、鋳物の冷却後解枠場にて鋳物、金枠、鋳物砂が天井クレーンを利用して作業者により分離され、鋳物は表面研掃、手入れ、検査等を経て最終商品として出荷される。使用後の金枠、主型模型、中子模型は、再度所定の場所にトラック、フォークリフト、天井クレーン等で移送返却される。鋳物砂は、回収再生処理後、再びミキサーへ搬送される。

このような従来方法における工程間の物流搬送には非常に多くの工数が必要となるため、生産効率は著しく低いものとなる。このような生産体制は、平面的作業面積を大きく使用し、物流運搬工程が極めて多くなるため、作業者生産効率は月間約３〜８トン／人に過ぎず、金枠、模型置き場を含む月当たり面積生産性は約５０ｋｇ／ｍ^２にしか達しないという状況にある。また、作業場が拡大するに伴ない、埃、熱気等が分散し、工場全体の作業環境を損なっているという問題もある。

以上のような状況から、鋳物工場内の複雑な物流運搬工程を単純化し、且つ、各工程間の治具、部材等の移送距離を最短化し、更に、天井クレーン等に頼らない物流システムを構築することにより、鋳物工場の各種材料、鋳型、治具等の保管、供給、収納エリアと鋳型製作場、溶解、注湯、解枠場等の作業エリアの直結を図り、作業者当たりの生産性、工場内面積生産性の大幅増加、作業環境の改善、多品種、多材質、少量生産の効率化を図ることが要請されているところ、本発明はこのような要請に応え得る鋳物工場並びに鋳物工場におけるプラントレイアウト方法を提供することを課題とする。

本発明は、少なくとも主型模型、中子模型及び中子、注湯前及び注湯後の完成鋳型を収納する収納部を有するスタッカークレーン付き立体倉庫を工場内中央部に設置し、前記立体倉庫の一外側面に沿って鋳型製作用エリアを配置し、前記立体倉庫の反対側外側面に沿って、溶解、注湯、冷却、解枠及び研掃を含む鋳造作業を行うための鋳造プロセスエリアを配置し、前記鋳型製作用エリアにおいて、前記立体倉庫から供給される前記主型模型を用いて完成鋳型を製作することを可能にしたことを特徴とする鋳物工場、並びに、鋳物工場におけるプラントレイアウト方法、を以て上記課題を解決した。

好ましくは、前記鋳型製作用エリア、及び／又は、前記鋳造プロセスエリアを２層構造とし、その上層部分を主型模型、中子模型及び中子の製作用エリアとし、前記立体倉庫上層部より直接、搬送パレット上に置かれた主型模型、中子模型、並びに、中子用搬送パレット等の出し入れを可能にする。

本発明においては、主型模型及び主型、中子模型及び中子等の収納倉庫を立体倉庫として一体化して工場内中央部に配置し、その周囲に鋳型製造場、中子製造場、主型模型及び中子模型製作手入れ場、溶解、注湯、鋳型内鋳物冷却、解枠場等を配列するため、総合的鋳造工場としての機械設備配列が実現され、殊に自硬性鋳物工場の大幅な生産性増加を図ることができ、多品種多材質で少ロットの鋳物の生産効率を向上させ、工場面積生産性の増加による大幅な生産コストの削減を図ることができ、更に、鋳造プロセスエリアが鋳型製造エリア等と分離されているために、工場内作業環境を良化し得る効果がある。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面に依拠して説明する。図１乃至図３は、本発明に係る方法によるプラントレイアウトの例を示す工場の配置図である。図示した例ではその一部が２層構造となっており、図１はその１階部分の配置例を示し、図２はその２階部分の配置例を示している。なお、この鋳物工場においては、全ての生産指令が、工場のコンピュータ生産管理システムによって制御される。

本発明に係る方法は、工場内フロアの中央部に立体倉庫１を据え置くことを基本とする。ここで用いる立体倉庫１は、格納部を縦横に並設した２列の収納棚２、３と、コンピュータ制御されて収納棚２、３に沿って垂直方向及び水平方向に移動し、収納物の出し入れ及び移送を行なうスタッカークレーン４、４ａとから成る。

収納棚２、３の各収納部には、治具や鋳型等が収納されるが、それらの収納個所の割当ては、収納物の種類に応じて適宜行なう。通例、完成鋳型や注湯済完成鋳型のような重量物は棚の下層部にし、主型模型、中子模型、中子等の軽量物は棚の上層部にする。そして、収納棚２、３間に設置されるスタッカークレーン４を軽量物用とし、収納棚３の外側に設置されるスタッカークレーン４ａを重量物用とする。

図示した例では、一方の収納棚２の全部及び他方の収納棚３の上層部を軽量の主型模型、中子模型、中子等の収納部とし、他方の収納棚３の下層部を重量のある注湯前後の完成鋳型収納部７としてある。

主型模型、中子模型、中子、完成鋳型等は、全て専用の搬送パレット上に載せられた状態で収納棚２、３へ収納され、また、搬送パレットに載せられたまま移送される。

一方の収納棚２の外側は鋳型製作用エリア１０とし、他方の収納棚３の外側は鋳造プロセスエリア１１とする。

鋳型製作用エリア１０は２層構造とし、その１階には、収納棚２に沿って順に、空の金枠置き場１２、主型造型場１３、中子セット場１４、及び、型合わせ場１５を設置する。また、その上層には、中子造型場１６及び主型模型・中子模型造型場１７を設置する（図２参照）。

主型造型場１３は、主型模型の上に金枠を置き、砂を詰めて上下の主型を製作する作業エリアである。この作業のために、金枠セット区画２０〜２２、模型準備区画２３〜２６、砂入造型区画２７、自硬性砂硬化のための硬化区画２８〜３０、型抜き区画３１、塗型区画３２並びに乾燥区画３３を配設する。

この主型造型場１３においては、主型模型収納部５から模型準備区画２３〜２６に供給される主型模型が、台車３５等を用いて金枠セット区画２０〜２２に移送される。金枠セット区画２０〜２２においては、主型模型上への金枠のセッティングが行なわれ、金枠がセットされた主型模型は、砂入造型区画２７へと送られる。

砂入造型区画２７においては、金枠内に自硬性樹脂を粘着剤にした自硬性砂が均一に詰め込まれ、その後、硬化区画２８〜３０に移されて硬化を待つ。硬化後、型抜き区画３１において反転型抜きされ、抜き取られた鋳型は、塗型区画３２にて耐熱性塗布剤を塗布され、次いで、乾燥区画３３で乾燥される。かくして、上下の主型鋳型が製造される。

反転型抜きされた主型模型は、再度金枠セット区画２０〜２２に移送され、金枠をセットされて砂入造型区画２７に送られる。あるいは、金枠をセットされることなく、立体倉庫１の模型準備区画２３〜２６に戻され、立体倉庫１の主型模型収納部５へ収納される。

中子セット場１４は、主型鋳型に中子をセットする作業エリアである。この作業のために、立体倉庫１の中子収納部６から中子の供給を受ける中子供給ステーション３５〜３８と、中子の鋳型へのセッティングを行なうための中子セットステーション３９〜４２を配設する。

この中子セット場１４においては、中子セットステーション３９〜４２において、台車４３を介して乾燥区画３３から送られてくる上型及び／又は下型に、中子供給ステーション３５〜３８に用意されている中子がセットされる。

型合わせ場１５は中子セット場１４に隣接させて設け、そこに自動鋳型被せ機を設置する。この型合わせ場１５においては、自動鋳型被せ機により、下型に、台車４３を介して中子セットステーション３９〜４２から送られてくる主型鋳型（上型）を被せることにより、鋳型の組み立てがなされ、完成鋳型が製作される。このとき、上型鋳型の搬送パレットは、コンベア６２を介し、収納棚２の下部に敷設されたコンベア７３により運ばれ、台車３５によって再度型抜き区画３１に供給される。

以上のようなレイアウトの鋳型製作用エリア１０の上に、中子造型場１６及び主型模型・中子模型造型場１７を配置した上層階４４を設け、それらに対応する収納棚２の上下層及び収納棚３の上層部分に、それぞれ中子及び中子模型収納部４５と主型模型収納部４７とを確保する。上述したように、これらの収納部に収納される主型模型、中子模型及び中子は、何れも常時搬送パレット上に載った状態で収納される。

中子造型場１６においては、立体倉庫１の中子模型受渡部４６から搬送パレットに載った中子模型が取り出され、中子模型供給区画４８に供給される。そして、隣接する中子砂入造型区画４９で自硬性砂が充填され、次いで硬化区画５０に移されて硬化を待つ。

硬化後、型抜き区画５１において型抜きされ、使用済みの中子模型は、スタッカークレーン４によって立体倉庫１の受渡部５２から使用済模型収納部に戻される。中子は、搬送パレット受渡部５３から供給される空の搬送パレットに載せられ、塗型区画５４において塗型された後、乾燥区画５５で乾燥され、そのまま収納棚２、３の上層部の中子受渡部５６を経て収納される。

鋳造プロセスエリア１１には、型合わせ場１５に連設される注湯ライン１８と、解枠場１９とを設置する。完成鋳型は、ローラー６１及びスタッカークレーン４ａ等を介して収納棚３下層の完成鋳型収納部７に送られ、そこにおいて保管され、生産指令による呼出しを待つ。

生産指令に基き、溶解材質に適合する完成鋳型の呼び出しがあると、対応する完成鋳型が完成鋳型収納部７からスタッカークレーン４ａにて注湯区画６３〜６４に搬出供給され、そこにおいて型内に、溶解区画６５から供給される溶湯が注入される。注湯後の鋳型は、それぞれの鋳型内冷却時間立体倉庫１の完成鋳型収納部７に収納され、冷却を待つ。

冷却後鋳型はコンベア５７を介して解枠場１９に送られ、そこにおいて鋳物、搬送パレット、金枠及び鋳物砂に分離される。金枠は、清掃後コンベア６７〜７０により金枠置き場１２に搬送され、無人クレーン等により、それぞれ種類ごとに所定位置に戻される。また、搬送パレットは、コンベア６７、６８を経由してコンベア６９に戻り、収納棚３の下部に敷設されたコンベア７２を経て、台車３５で反転型抜き区画３１に移送される。

一方鋳物は、ショットブラスト等によって表面研削され、手入れ、検査等を経て、最終製品として出荷される。砂は砂処理区画７１において再生処理され、再度、主型ミキサー並びに中子ミキサーに搬送される。また、リターン材は溶解区画６５に戻される。

上記実施形態においては、鋳型製作用エリアのみを２層構造としているが、逆に鋳造プロセスエリアの方を２層構造としてもよい。その場合は、収納棚２の上層部の構成が、収納棚３の上層部の構成と入れ替わる。また、上記両エリア共に２層構造とし、上記２階部分の構成を適宜分配することもできる。

このように、立体倉庫１を挟んで鋳型製造場の反対側に金属溶解、注湯、凝固、鋳型内鋳物冷却及び解枠の作業エリアを並設することにより、熱気等の拡散を防止することができ、また、それらの作業エリアがそれぞれ少スペースに集約されることにより、集塵や熱換気等を効率よく行なうことが可能となる。

本発明に係る方法によるプラントレイアウトの一例（１階部分）を示す平面図である。本発明に係る方法によるプラントレイアウトの一例（２階部分）を示す平面図である。本発明に係る方法によるプラントレイアウトの側面図である。

符号の説明

１立体倉庫
２、３収納棚
４、４ａスタッカークレーン
５、６主型模型及び中子収納部
７鋳型収納部
１０鋳型製作用エリア
１１鋳型プロセスエリア
１２金枠置き場
１３主型造型場
１４中子セット場
１５型合わせ場
１６中子造型場
１７主型模型・中子模型造型場
１８注湯ライン
１９解枠場
２０〜２２金枠セット区画
２３〜２６模型準備区画
２７砂入造型区画
２８〜３０硬化区画
３１型抜き区画
３２塗型区画
３３乾燥区画
３５〜３８中子供給ステーション
３９〜４２中子セットステーション
４３台車
４４上層階
４５中子及び中子模型収納部
４６中子模型受渡部
４７主型模型収納部
４８中子模型供給区画
４９中子砂入造型区画
５０中子硬化区画
５１型抜き区画
５２使用済模型収納部
５３搬送パレット供給部
５４塗型区画
５５乾燥区画
５６中子収納部
５７コンベア
６１ローラー
６３〜６４注湯ライン
６５溶解区画
６７〜７０コンベア
７１砂処理区画
７２コンベア（空の主型鋳型搬送パレット用）
７３コンベア（空の主型鋳型搬送パレット用）

Claims

少なくとも主型模型、中子模型及び中子、注湯前及び注湯後の完成鋳型を収納する収納部を有するスタッカークレーン付き立体倉庫を工場内中央部に設置し、前記立体倉庫の一外側面に沿って鋳型製作用エリアを配置し、前記立体倉庫の反対側外側面に沿って、溶解、注湯、冷却、解枠及び研掃を含む鋳造作業を行うための鋳造プロセスエリアを配置し、前記鋳型製作用エリアにおいて、前記立体倉庫から供給される前記主型模型を用いて完成鋳型を製作することを可能にすることを特徴とする鋳物工場におけるプラントレイアウト方法。
前記鋳型製作用エリア、及び／又は、前記鋳造プロセスエリアを２層構造とし、その上層部分を主型模型、中子模型及び中子の製作用エリアとすることを特徴とする請求項１に記載の鋳物工場におけるプラントレイアウト方法。
前記鋳型製作用エリアの１階は、金枠置き場、主型造型場、中子セット場及び型合わせ場とすることを特徴とする請求項２に記載の鋳物工場におけるプラントレイアウト方法。
少なくとも主型模型、中子模型及び中子、注湯前及び注湯後の完成鋳型を収納する収納部を有するスタッカークレーン付き立体倉庫を工場内中央部に設置し、前記立体倉庫の一外側面に沿って鋳型製作用エリアを配置し、前記立体倉庫の反対側外側面に沿って、溶解、注湯、冷却、解枠及び研掃を含む鋳造作業を行うための鋳造プロセスエリアを配置し、前記鋳型製作用エリアにおいて、前記立体倉庫から供給される前記主型模型を用いて完成鋳型を製作することを可能にしたことを特徴とする鋳物工場。
前記鋳型製作用エリア、及び／又は、前記鋳造プロセスエリアを２層構造とし、その上層部分を主型模型、中子模型及び中子の製作用エリアとしたことを特徴とする請求項４に記載の鋳物工場。
前記鋳型製作用エリアの１階は、金枠置き場、主型造型場、中子セット場及び型合わせ場であることを特徴とする請求項５に記載の鋳物工場。