JP7310666B2 - 中子成形装置 - Google Patents

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Description

本発明は、中子成形装置に関する。
特許文献1は、射出口を複数有しており発泡混合剤を収容する収容槽と、収容槽の射出口から発泡混合剤が導入されるランナーを射出口と対応して複数有しており導入された発泡混合剤を所定形状の鋳型に成形するキャビティを形成する成形型と、収容槽内の発泡混合剤を加圧して成形型のランナーを介してキャビティ内に射出させる加圧手段とを備え鋳型造形装置を開示している。
特開2015-85351号公報
上記特許文献1の構成では、発泡混合剤が直接キャビティの内面に衝突し、発泡混合剤のバインダが濃縮硬化した状態で付着することがあった。
本発明の目的は、キャビティの内面に発泡混合剤のバインダが濃縮硬化した状態で付着するのを抑制する技術を提供することにある。
少なくとも1つの中子本体と巾木を含む中子を成形する中子成形装置であって、前記中子に対して相補的なキャビティと、前記キャビティに連通するランナーと、を有する成形型と、前記成形型の前記ランナーに発泡混合剤を供給する材料供給手段と、を備え、前記キャビティは、前記少なくとも1つの中子本体に対応する少なくとも1つの第1キャビティ部と、前記少なくとも1つの第1キャビティ部と前記ランナーの間に形成されており、前記巾木に対応する第2キャビティ部と、を含み、前記発泡混合剤を前記ランナーを介して前記キャビティに供給すると、前記発泡混合剤は前記第2キャビティ部を介して前記少なくとも1つの第1キャビティ部に供給されるように構成されており、前記第2キャビティ部には、前記キャビティに供給された前記発泡混合剤が前記少なくとも1つの第1キャビティ部に到達するよりも先に衝突可能な少なくとも1つの衝突部が形成されている、中子成形装置が提供される。以上の構成によれば、前記キャビティに供給された前記発泡混合剤が前記少なくとも1つの第1キャビティ部に直接衝突することがないので、前記少なくとも1つの第1キャビティ部の内面に前記発泡混合剤のバインダが濃縮硬化した状態で付着することを抑制できる。
前記少なくとも1つの衝突部は、前記ランナーの吐出口の近傍に配置されている。以上の構成によれば、前記キャビティに供給された前記発泡混合剤が前記少なくとも1つの第1キャビティ部に到達するよりも先に前記少なくとも1つの衝突部に確実に衝突させることができる。
前記ランナーの吐出方向に沿って、前記少なくとも1つの衝突部と前記少なくとも1つの第1キャビティ部がこの記載順に整列している。以上の構成によれば、より確実に、前記キャビティに供給された前記発泡混合剤が前記少なくとも1つの第1キャビティ部に直接衝突することがない。
前記少なくとも1つの衝突部は、前記第2キャビティ部の対向する2つの内面の少なくとも何れか一方から他方に向かって突出するように形成されている。以上の構成によれば、前記少なくとも1つの衝突部を簡素な構成で実現できる。
前記成形型を加熱する少なくとも1つの加熱部と、前記少なくとも1つの加熱部を制御する制御部と、前記少なくとも1つの衝突部に配置され、前記少なくとも1つの衝突部の温度を測定する測定部と、を備え、前記制御部は、前記測定部の測定結果に基づいて前記少なくとも1つの加熱部を制御する。以上の構成によれば、前記少なくとも1つの加熱部の制御を最適化できる。
前記制御部は、前記発泡混合剤が前記キャビティに供給されたことによる前記少なくとも1つの衝突部の温度低下を緩和するように、前記測定部の測定結果に基づいて前記少なくとも1つの加熱部を制御する。以上の構成によれば、前記少なくとも1つの衝突部の温度低下が緩和される。
前記少なくとも1つの衝突部は、前記少なくとも1つの衝突部に衝突した前記発泡混合剤が前記ランナーの吐出口に向かって跳ね返るように形成されている。以上の構成によれば、前記キャビティに供給された前記発泡混合剤が前記少なくとも1つの衝突部に衝突する勢いが抑制されるので、前記少なくとも1つの衝突部に前記発泡混合剤のバインダが濃縮硬化した状態で付着することを抑制できる。
前記少なくとも1つの衝突部は、前記ランナーの前記吐出口に対向する対向面を有し、前記対向面は、前記ランナーの前記吐出口から離れる方向に凹んでいる。以上の構成によれば、前記発泡混合剤が前記ランナーの前記吐出口に向かって跳ね返る機能を有する前記少なくとも1つの衝突部を簡素な構成で実現できる。
前記少なくとも1つの第1キャビティ部は、複数の第1キャビティ部を含む。
前記少なくとも1つの衝突部は、複数の衝突部を含み、前記複数の衝突部は、前記複数の第1キャビティ部に対応するように互いに離れて形成されている。以上の構成によれば、前記複数の第1キャビティ部に適切に前記発泡混合剤を供給することができる。
本発明によれば、前記少なくとも1つの第1キャビティ部の内面に前記発泡混合剤のバインダが濃縮硬化した状態で付着することを抑制できる。
中子成形装置の正面図である。但し、説明の便宜上、成形型を構成する可動型を描いていない。(第1実施形態) 中子の正面図である。(第1実施形態) 成形型の側面断面図である。(第1実施形態) 成形型の部分正面図である。但し、説明の便宜上、成形型を構成する可動型を描いていない。(第2実施形態) 成形型の部分正面図である。但し、説明の便宜上、成形型を構成する可動型を描いていない。(第3実施形態)
(第1実施形態)
以下、図1から図3を参照して、第1実施形態を説明する。
図1には、中子成形装置1を示している。図2には、中子成形装置1により成形された中子2を示している。
例えばシリンダーブロックのようにアンダーカットを有する鋳造品を鋳造する際に用いられる鋳型は、固定型と移動型に加えてアンダーカットに対応した中木を含む。図2に示すように中子2は、複数の中子本体3と巾木4を含み得る。各中子本体3は、シリンダーブロックが有するアンダーカットを形成するための部分であって、対応するアンダーカットと相補的な形状を有する。中子2は、複数の中子本体3を含むことに代えて、1つのみの中子本体3を含み得る。巾木4は、複数の中子本体3を固定型又は移動型に連結するための部分である。即ち、巾木4を固定型又は移動型に取り付けることで、複数の中子本体3は固定型又は移動型によって支持される。図2に例示する中子2は、角柱状に延びる巾木4から複数の中子本体3が同一方向に向かって互いに離れて棒状に突出するように構成されている。しかしながら、中子2の形状は図2のものに限定されない。
上述したように中子2は、鋳造品を鋳造するための鋳型の一部として用いられる。従って、中子2は、鋳型と称することもできる。これに対し、中子2そのものを成形するための型は、鋳造品を鋳造するための鋳型と区別すべく本明細書では一貫して成形型と称する。
図1に戻り、中子成形装置1は、中子2を成形するための装置である。中子成形装置1は、成形型5と材料供給手段6を含む。
材料供給手段6は、収容槽7と加圧手段8を含む。
収容槽7は、底板9と筒状の側壁10を含む有底円筒形状を有し、発泡混合剤11を収容可能に構成されている。底板9には、2つの吐出口9aが形成されている。各吐出口9aには、射出ノズル12が取り付けられている。
ここで、発泡混合剤11について説明する。発泡混合剤11は、粒子状骨材と水溶性バインダ、水、その他の添加物を撹拌して成るものであって、例えば230から300度程度に加熱することにより熱硬化する性質を有する。粒子状骨材は典型的には珪砂である。水溶性バインダはいわゆる粘結剤であって、例えば、クレー類、セメント、水ガラスなどの無機物、フェノール樹脂、フラン樹脂などの有機物である。
加圧手段8は、収容槽7に収容された発泡混合剤11を加圧することで発泡混合剤11を各吐出口9aから射出するためのものである。加圧手段8は、収容槽7内に収容されるピストン13と、油圧シリンダ14と、油圧シリンダ14によって進退駆動されると共にピストン13に連結されたロッド15と、から構成される。
図3に示すように、成形型5は、固定型16と可動型17を含む。図1では、説明の便宜上、紙面手前側の可動型17を図示していない。図1に示すように、成形型5は、中子2に対して相補的な2つのキャビティ20と、2つのランナー21を有する。一方のキャビティ20が一方のランナー21と連通し、他方のキャビティ20が他方のランナー21と連通している。各ランナー21は、各射出ノズル12と連通している。このように、成形型5は、キャビティ20とランナー21をそれぞれ2つずつ有することで、2つの中子2を同時に成形可能に構成されている。2つのキャビティ20及び2つのランナー21は、同一の形状であるから、以下、一方のキャビティ20及び一方のランナー21についてのみ説明し、他方の構成については説明を省略する。
図3に示すように、固定型16と可動型17の衝合面22(割面)は、加圧手段8による加圧方向に対して平行となっている。即ち、衝合面22は、ランナー21の吐出方向に対して平行である。
図1に戻り、キャビティ20は、複数の中子本体3に対応する複数の第1キャビティ部25と、巾木4に対応する第2キャビティ部26と、を含む。
第2キャビティ部26は、複数の第1キャビティ部25とランナー21の間に形成されている。従って、発泡混合剤11をランナー21を介してキャビティ20に供給すると、発泡混合剤11は第2キャビティ部26を介して複数の第1キャビティ部25に供給されるように構成されている。
本実施形態において、複数の第1キャビティ部25のうち最もランナー21に近くに形成される第1キャビティ部25である第1キャビティ部25Pは、ランナー21の吐出方向に形成されている。即ち、ランナー21と第1キャビティ部25Pは、一直線上に形成されている。換言すれば、第1キャビティ部25Pは、ランナー21の中心軸の延長線上に形成されている。従って、ランナー21から吐出された発泡混合剤11は、勢いよく第1キャビティ部25Pに供給され、第1キャビティ部25Pの内面に衝突することになる。
本願発明者は、鋭意研究の末、上記の衝突により、第1キャビティ部25Pの内面にシミ付きが発生するという知見を得た。ここで、シミ付きとは、発泡混合剤11を構成する水溶性バインダが、濃縮硬化した状態で第1キャビティ部25Pの内面に付着することを意味する。このシミ付きは、種々の問題を招く。即ち、例えば、成形された中子2を成形型5から取り出す際には、離型不良により中子2が損傷する。また、中子2を成形型5から取り出した際に中子2の表面に濃縮硬化したバインダが付着する場合があり、この場合、中子2を用いて鋳造品を鋳造する際にバインダ起因のガスが発生し、鋳造欠陥を招く虞がある。
そこで、本実施形態では、第2キャビティ部26に、キャビティ20に供給された発泡混合剤11が第1キャビティ部25Pに到達するよりも先に衝突可能な衝突部30が形成されている。衝突部30は、ランナー21の吐出口21aの近傍に配置されている。詳しくは、ランナー21の吐出方向に沿って、衝突部30と第1キャビティ部25Pがこの記載順に整列している。図3に示すように、衝突部30は、固定型側衝突部30aと可動型側衝突部30bで構成されている。固定型16は、成形型5の型締め方向で第2キャビティ部26を区画する固定型側区画面16aを有する。固定型側区画面16aは、可動型17を向く面である。可動型17は、成形型5の型締め方向で第2キャビティ部26を区画する可動型側区画面17aを有する。可動型側区画面17aは、固定型16を向く面である。固定型側区画面16aと可動型側区画面17aは、成形型5の型締め方向において互いに対向する面である。固定型側衝突部30aは、固定型側区画面16aから可動型側区画面17aに向かって突出している。固定型側衝突部30aは、抜き勾配を考慮して、可動型側区画面17aに向かって若干先細るように突出している。可動型側衝突部30bは、可動型側区画面17aから固定型側区画面16aに向かって突出している。可動型側衝突部30bは、抜き勾配を考慮して、固定型側区画面16aに向かって若干先細るように突出している。そして、図3に示す成形型5の型締め状態において、固定型側衝突部30aと可動型側衝突部30bは、成形型5の型締め方向において突き合わされている。これにより、衝突部30は、成形型5の型締め状態において固定型側区画面16aと可動型側区画面17aを連結するように固定型側区画面16aと可動型側区画面17aの間で柱状に延びている。なお、衝突部30の形状は限定されず、例えば、成形型5の型締め状態において固定型側衝突部30aと可動型側衝突部30bの間に隙間があってもよいし、固定型側衝突部30a又は可動型側衝突部30bの何れかを省略してもよい。
図1に戻り、上記の衝突部30を設けることにより、ランナー21から吐出された発泡混合剤11は、運動エネルギーを維持したまま第1キャビティ部25Pに供給されることなく、衝突部30に衝突することにより多方向に分散され、運動エネルギーの大半を失った状態で第1キャビティ部25Pに供給されることになる。これにより、発泡混合剤11が第1キャビティ部25Pの内面に勢いよく衝突することがないので、第1キャビティ部25Pの内面に対するシミ付きを効果的に抑制することができる。
なお、発泡混合剤11が第1キャビティ部25Pの内面に勢いよく衝突することがない代わりに、発泡混合剤11は衝突部30に勢いよく衝突することになる。従って、衝突部30にはシミ付きが発生する。この場合、濃縮硬化した水溶性バインダが巾木4に付着する虞がある。しかしながら、巾木4は、鋳造品を鋳造するに際し鋳造品と直接接触しない部分であるから、鋳造品の品質を低下させることはない。
ところで、図3に示すように、中子成形装置1は、更に、複数の加熱部40と制御部41、測定部42を含む。
複数の加熱部40は、固定型16及び可動型17に埋設されており、キャビティ20に供給された発泡混合剤11を熱硬化させるために、固定型16及び可動型17を加熱する。図3に示すように、複数の加熱部40は、固定型16及び可動型17を満遍なく加熱できるよう広範囲に分散配置されている。
制御部41は、複数の加熱部40へ供給する電流値を個別に制御するなどして、複数の加熱部40の発熱量を個別に制御可能に構成されている。
測定部42は、衝突部30の可動型側衝突部30bに埋設されており、可動型側衝突部30bの温度を測定し、測定結果を制御部41に出力する。測定部42は、衝突部30の固定型側衝突部30aに埋設されており、固定型側衝突部30aの温度を測定し、測定結果を制御部41に出力するようにしてもよい。
そして、制御部41は、衝突部30の測定結果に基づいて複数の加熱部40の発熱量を個別に制御するように構成されている。具体的には、衝突部30は、概ね室温とされた発泡混合剤11との衝突により固定型16や可動型17と比較して温度低下しやすい。従って、衝突部30の周辺では発泡混合剤11が熱硬化し難くなっている。そこで、制御部41は、衝突部30の温度低下を緩和するように、測定部42の測定結果に基づいて複数の加熱部40の発熱量を個別に制御する。これによれば、衝突部30が発泡混合剤11との衝突により温度低下した際に、衝突部30の近くに配置された加熱部40の発熱量が他の加熱部40の発熱量よりも多くなるので、衝突部30の温度低下が緩和されることになる。
以上に第1実施形態を説明したが、上記実施形態は、以下の特徴を有する。
中子成形装置1は、少なくとも1つの中子本体3と巾木4を含む中子2を成形する装置である。中子成形装置1は、中子2に対して相補的なキャビティ20と、キャビティ20に連通するランナー21と、を有する成形型5と、成形型5のランナー21に発泡混合剤11を供給する材料供給手段6と、を備える。キャビティ20は、第1キャビティ部25Pと、第1キャビティ部25Pとランナー21の間に形成されており、巾木4に対応する第2キャビティ部26と、を含む。発泡混合剤11をランナー21を介してキャビティ20に供給すると、発泡混合剤11は第2キャビティ部26を介して第1キャビティ部25Pに供給されるように構成されている。第2キャビティ部26には、キャビティ20に供給された発泡混合剤11が第1キャビティ部25Pに到達するよりも先に衝突可能な衝突部30が形成されている。以上の構成によれば、キャビティ20に供給された発泡混合剤11が第1キャビティ部25Pに直接衝突することがないので、第1キャビティ部25Pの内面に発泡混合剤11のバインダが濃縮硬化した状態で付着することを抑制できる。
なお、本実施形態において、キャビティ20は、複数の第1キャビティ部25を含むが、1つのみの第1キャビティ部25を含むように構成してもよい。また、本実施形態において第2キャビティ部26には衝突部30が1つのみ形成されているが、複数の衝突部30が形成されてもよい。
また、少なくとも1つの衝突部30は、ランナー21の吐出口21aの近傍に配置されている。以上の構成によれば、キャビティ20に供給された発泡混合剤11が第1キャビティ部25Pに到達するよりも先に衝突部30に確実に衝突させることができる。
また、ランナー21の吐出方向に沿って、衝突部30と第1キャビティ部25Pがこの記載順に整列している。以上の構成によれば、より確実に、キャビティ20に供給された発泡混合剤11が第1キャビティ部25Pに直接衝突することがない。
また、衝突部30は、第2キャビティ部26の対向する2つの内面(固定型側区画面16a、可動型側区画面17a)の少なくとも何れか一方から他方に向かって突出するように形成されている。以上の構成によれば、衝突部30を簡素な構成で実現できる。
また、中子成形装置1は、成形型5を加熱する複数の加熱部40と、複数の加熱部40を制御する制御部41と、衝突部30に配置され、衝突部30の温度を測定する測定部42と、を備える。制御部41は、測定部42の測定結果に基づいて複数の加熱部40を制御する。以上の構成によれば、複数の加熱部40の制御を最適化できる。なお、中子成形装置1は、複数の加熱部40を含むことに代えて、1つのみの加熱部40を含んでもよい。
また、制御部41は、発泡混合剤11がキャビティ20に供給されたことによる衝突部30の温度低下を緩和するように、測定部42の測定結果に基づいて加熱部40を制御する。以上の構成によれば、衝突部30の温度低下が緩和される。
(第2実施形態)
以下、図4を参照して、第2実施形態を説明する。以下、本実施形態が上記第1実施形態と相違する点を中心に説明し、重複する説明は省略する。
図4に示すように、本実施形態において、衝突部30は、衝突部30に衝突した発泡混合剤11がランナー21の吐出口21aに向かって跳ね返るように形成されている。以上の構成によれば、キャビティ20に供給された発泡混合剤11が衝突部30に衝突する前に衝突部30で跳ね返った発泡混合剤11と衝突するので、キャビティ20に供給された発泡混合剤11が衝突部30に衝突する勢いが抑制される。従って、衝突部30に発泡混合剤11の水溶性バインダが濃縮硬化した状態で付着することを抑制できる。
具体的には、衝突部30は、ランナー21の吐出口21aに対向する対向面50を有する。対向面50は、ランナー21の吐出口21aから離れる方向に凹んでいる。以上の構成によれば、発泡混合剤11がランナー21の吐出口21aに向かって跳ね返る機能を有する衝突部30を簡素な構成で実現できる。
(第3実施形態)
以下、図5を参照して、第3実施形態を説明する。以下、本実施形態が上記第1実施形態と相違する点を中心に説明し、重複する説明は省略する。
本実施形態では、第2キャビティ部26に複数の衝突部30が形成されている。複数の衝突部30は、複数の第1キャビティ部25に対応するように第2キャビティ部26の長手方向において互いに離れて形成されている。複数の衝突部30が複数の第1キャビティ部25に対応するとは、例えば、それぞれの個数が同じであること、複数の衝突部30と複数の第1キャビティ部25がそれぞれ一対一で対向するように配置されること、を意味する。以上の構成によれば、第2キャビティ部26において実質的に複数の吐出口が形成されることになるので、複数の第1キャビティ部25に適切に発泡混合剤11を供給することができる。即ち、本実施形態において、複数の衝突部30は、第2キャビティ部26全体における発泡混合剤11の流れを適切に制御する整流効果を発揮する。
1 中子成形装置
2 中子
3 中子本体
4 巾木
5 成形型
6 材料供給手段
7 収容槽
8 加圧手段
9 底板
9a 吐出口
10 側壁
11 発泡混合剤
12 射出ノズル
13 ピストン
14 油圧シリンダ
15 ロッド
16 固定型
16a 固定型側区画面
17 可動型
17a 可動型側区画面
20 キャビティ
21 ランナー
21a 吐出口
22 衝合面
25 第1キャビティ部
25P 第1キャビティ部
26 第2キャビティ部
30 衝突部
30a 固定型側衝突部
30b 可動型側衝突部
40 加熱部
41 制御部
42 測定部
50 対向面

Claims (10)

  1. 少なくとも1つの中子本体と巾木を含む中子を成形する中子成形装置であって、
    前記中子に対して相補的なキャビティと、前記キャビティに連通するランナーと、を有する成形型と、
    前記成形型の前記ランナーに発泡混合剤を供給する材料供給手段と、
    を備え、
    前記キャビティは、前記少なくとも1つの中子本体に対応する少なくとも1つの第1キャビティ部と、前記少なくとも1つの第1キャビティ部と前記ランナーの間に形成されており、前記巾木に対応する第2キャビティ部と、を含み、
    前記発泡混合剤を前記ランナーを介して前記キャビティに供給すると、前記発泡混合剤は前記第2キャビティ部を介して前記少なくとも1つの第1キャビティ部に供給されるように構成されており、
    前記第2キャビティ部には、前記キャビティに供給された前記発泡混合剤が前記少なくとも1つの第1キャビティ部に到達するよりも先に衝突可能な少なくとも1つの衝突部が形成されている、
    中子成形装置。
  2. 請求項1に記載の中子成形装置であって、
    前記少なくとも1つの衝突部は、前記ランナーの吐出口の近傍に配置されている、
    中子成形装置。
  3. 請求項1又は2に記載の中子成形装置であって、
    前記ランナーの吐出方向に沿って、前記少なくとも1つの衝突部と前記少なくとも1つの第1キャビティ部がこの記載順に整列している、
    中子成形装置。
  4. 請求項1から3までの何れか1項に記載の中子成形装置であって、
    前記少なくとも1つの衝突部は、前記第2キャビティ部の対向する2つの内面の少なくとも何れか一方から他方に向かって突出するように形成されている、
    中子成形装置。
  5. 請求項1から4までの何れか1項に記載の中子成形装置であって、
    前記成形型を加熱する少なくとも1つの加熱部と、
    前記少なくとも1つの加熱部を制御する制御部と、
    前記少なくとも1つの衝突部に配置され、前記少なくとも1つの衝突部の温度を測定する測定部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記測定部の測定結果に基づいて前記少なくとも1つの加熱部を制御する、
    中子成形装置。
  6. 請求項5に記載の中子成形装置であって、
    前記制御部は、前記発泡混合剤が前記キャビティに供給されたことによる前記少なくとも1つの衝突部の温度低下を緩和するように、前記測定部の測定結果に基づいて前記少なくとも1つの加熱部を制御する、
    中子成形装置。
  7. 請求項1から6までの何れか1項に記載の中子成形装置であって、
    前記少なくとも1つの衝突部は、前記少なくとも1つの衝突部に衝突した前記発泡混合剤が前記ランナーの吐出口に向かって跳ね返るように形成されている、
    中子成形装置。
  8. 請求項7に記載の中子成形装置であって、
    前記少なくとも1つの衝突部は、前記ランナーの前記吐出口に対向する対向面を有し、
    前記対向面は、前記ランナーの前記吐出口から離れる方向に凹んでいる、
    中子成形装置。
  9. 請求項1から8までの何れか1項に記載の中子成形装置であって、
    前記少なくとも1つの第1キャビティ部は、複数の第1キャビティ部を含む、
    中子成形装置。
  10. 請求項9に記載の中子成形装置であって、
    前記少なくとも1つの衝突部は、複数の衝突部を含み、
    前記複数の衝突部は、前記複数の第1キャビティ部に対応するように互いに離れて形成されている、
    中子成形装置。
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