JPH05508111A - 鋳造鋳型あるいは鋳型部品の連続製作方法およびその方法の実施のための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 鋳造鋳型あるいは鋳型部品の連続製作方法およびその方法の実施のための装置 技術分野 本発明は鋳物用鋳型あるいは鋳型部品の連続的製作方法に関するものであり、前 記方法は請求の範囲第１項の前文に開示した種類のものである。

背景の技術 この公知の方法による鋳物用鋳型あるいは鋳型部品を製作する場合は、製作され る鋳型あるいは鋳型部品のあるパラメータあるいは品質の変動によって若干の問 題が発生する０例えば、締固めの度合に左右されるそれらの硬さ、あるいは締固 め操作が実施される鋳型空隙部の壁の最終的な相対的位置に左右される決定的方 向のそれらの線寸法のようなパラメータである。多くの場合、これらの変動は、 これらによって厳しい問題が起るのを防止できるような十分早期段階においては 検知されない。

したがって、鋳型あるいは鋳型部品は硬すぎたり緻密すぎたりして、そのだの部 分的に鋳物から鋳型を分離することが困難になったり、部分的には鋳造作業時に 発生するガスの逃げを困難にし、したがって、鋳物中に気孔を発生せしめること になろう、また他方では、鋳型あるいは鋳型部品は脆すぎたり軟すぎたりして、 この場合これらのものは鋳湯が受口へ鋳込まれる衝撃に耐えることができなくな るだろう。

もし余りにも多くの鋳型の線寸法が、その最適値からの上下の差が余りにも大き すぎると言はれている場合は、樋の位置決めをある最適寸法で決めることになる 自動鋳込装置においては鋳造場を通りぬける鋳型用の受口が、鋳造樋に対して著 しくずれて、溶融金属が鋳込む鋳型の受口に的中しないで、これを外れて流れる ことになるという危険性がある。

発明の開示 当初言及したような、これにより上記の欠点を低減あるいは排除できる方法を提 供するのが本発明の目的でありかつ、本目的は請求の範囲第１項の特徴表示条項 に開示したように実施して果される。このようにして以前に公知のこの種の方法 の場合に比べて、変動が実際起きる時より、より早い瞬間に、かつ、その瞬間に かなり接近して、変動が検知される。

本発明はまた、本発明の方法を実施するための装置にも関するものである。この 装置は請求の範囲第６項の前文に開示のような種類のものであり、かつ、本発明 によれば、本装置はまた本請求の範囲の第６項の特徴表示の条項に開示の特徴も 顕示している。

本発明による方法と装置の有利な実施態様は、その効果については、本明細書の 下記の詳報部分に説明されているが、請求の範囲第２〜５項及び第９〜１１項、 及び第７゜８項及び第１２〜１６項にそれぞれ開示されている。

図の筒車な説明 下記に、本発明を、付図を参考に、更に詳細に説明するが、図中、 第１図および第２図は、本発明による方法実施のための装置を線図的に示し、 第３図は、鋳型の製作と、後で、湯の鋳込み部署を通過することになる鋳型側げ たへの鋳型の配列を線図的に示しており、ローマ数字Ｉ−ＩＩＩは操作の全体の 順序を示している。

第４図−第６図は本発明による方法の３種類の模範的な実施態様に相当する実施 順序の線図を示している。

好ましい実施態様の説明 第１図に示す装置においては、補給室１は砂補給容器１ａから砂を受取るに適し ていて、鋳物砂２を一時的に貯蔵するため使用される。実際の型込め操作の際、 加圧空気を、空気通路３を通して砂２の上の空間へ供給するが、これらの通路は 、一部は合衆国特許明細書第４７９１９７４　（Ｌａｒｓｅｎ）号に説明のよう にして、一部は、特に本発明を参考として、更に詳しく下に説明するような方法 で、タイマー兼コントローラー６ｂによって制御できるようにした弁６ａを経て 圧搾空気槽６に接続されている。出口４が、補給室１の下部を鋳型室８に接続し ている。

出口４の直上に、補給室１の下部に流動化管５が設けられており、弁５ａを介し て圧搾空気槽６に接続され、これもタイマー兼コントローラ６ｂによる制御に適 している。

操作している場合、補給室１の頂上は砂補給容器１ａに接続されていて、補給室 １の加圧空気がこの方向に洩れないようになっている（図示なし）。

圧搾空気槽６は、この槽に弁７を介して接続されている適当な源（図示せず）か ら圧搾空気を供給される。

鋳型室８は、図示のように補給室１の下にあり、模型板９と１０によって横方向 が画定されている。模型板はそれぞれ圧搾板１１と１２で支持されている。−個 のピストンのみを図示しであるピストン装置１３は２個の圧搾板１１と１２を、 かつ、従って２個の模型板９と１ｏを高圧のもとで向き合って動かすことができ るようになっている。

圧搾板１１と１２にはそれぞれ、位置センサー１１ａと１２ａが設けられており 、各圧搾板の位置をタイマー兼コントローラ６ｂに合図するようになっている。

この位置の情報ならびに、模型板９と１０の図形についての情報に基いて、後者 の情報は予め、模型板データ入カニニット６ｃに入力されているのだが、タイマ ー兼コントローラ６ｂは□第１図に示す模型板の位置においても第２図に示す位 置においても一鋳型室８に対する各種の幾何学的パラメータ例えば鋳型室の容積 および／または、仕上り鋳型がその一部を形成する鋳型側げたの長手方向に相当 する方向の線寸法を計算することができる。このような鋳型側げたの一例を線図 的に、第３図に示しであるが、これに示しである幾つかの個々の鋳型１９は密着 して配列されていて鋳型側げた２０を形成し、鋳型間の空間は鋳物空隙部２１を 構成している。

模型板９と１０はピストン装置１３に収容されたダクト１３ａと三方弁１５を介 して真空源１６または圧力源１７の何れかに接続することができる通路１４を含 んでおり、弁１５はタイマー兼コントローラ６ｂで制御される。第１図に示すピ ストンでは、補給室１から鋳型室８への砂２の注入が丁度始まったところであり 、空気通路３中の圧力は当初、比較的低く保たれている。模型板９と１０の鋳型 表面上のこみ入った模様を有する空隙部や部品に充満させる一部として、通路１ ４を経て真空を加え、この際三方弁１５は第１図に示す位置にある。この真空の 適用は、補給室１の頂上に圧力を加久る前、例えば約１．０秒早く、既に開始さ れているのが好ましい。砂２の補給室１から鋳型室８への移転は流動化ダクト５ を経て、適当な圧力下で空気を補給して容易ならしめることができ、こうして、 補給室１の下部の砂２を流動化し、かつ従って、より容易に鋳型室８へ流さしめ ることになる。流動化空気の補給は、鋳型室８の充満が完了する前に短時間中断 して、鋳型室８にはいる砂の最後の部分の“希釈”を防止するようにするのが好 ましい。

充填操作は弁６ａを閉じることにより終了するが、その後、補給室１内の圧力は 、タイマー兼コントローラ６ｂで制御される排気弁を（図示なし）通っての排気 によって降下する。

充填操作が終った後、ただし締固め操作が開始される前に、タイマー兼コントロ ーラ６ｂがこの瞬時の状態すなわち、２模型板９と１０の間にかなりの距離があ る、第１図に示す状態において、鋳型室８に関する様々な幾何学的パラメータを 計算しかつ、貯蔵するだろう。

弁６ａ閉止の前、閉止時または閉止後でもよいある適当な時点において、押込み 板１１と１２が、ある適当な水圧シリンダー（図示なし）で操作するピストン装 置１３によって向い合って移動され、このため鋳型室８の砂が、所望の密度まで 、更に圧縮される、第２図参照。

上記の締固め操作が完了した時、かつ、押込み板１１と１２が、まだこれらの位 置を占めている間に、タイマー兼コントローラ６ｂは上記の計算操作を反復する が、今回、計算し、貯蔵するパラメータは鋳型室８の新しい状態に関するもので あり、すなわち、容積も、上記の線寸法も、鋳型室８の砂の締固め度に従って、 ある程度縮少されている一般に締固め操作の前と後に選定されおよび／または計 算された一連のパラメータはそれぞれ“Ｐｌ”及び“Ｐ２“と命名しかつ、容積 と線寸法すなわち“厚さ”は、それぞれ“■１”と“Ｖ２”及び”Ｔ＋”と“Ｔ ２”と命名できよう、　その最も一般的な形では、本発明による方法は第４図に 示す作動順序線図に示すようにして実施することができる。簡単には、この方法 は下記のように説明することができよう。

１、固めの準備、 ２・その固め前の、鋳型室の幾何学的パラメータ（第１図）の検知。

３、締固めの実施、 ４、その締固め後の状態（第２図）の鋳型室の幾何学的パラメータの検知。

５．２と４の結果からの締固め操作または、その結果のパラメータの検知、およ び、”理想的な”締固め操作のパラメータとの比較。

６．５の比較の結果に基く、“理想”により近付くという見地からの開始条件の 調整（上記１の）。

７、次に製作する鋳型についての１〜６の反復。

第４図の順序線図は読めば分ることだから、この一般的な形の方法をこれ以上説 明する必要はないと考えられる。

ダクト１３ａと通路１４は、後で、鋳型または鋳型部品１９から模型板９とＩＱ を解放するために圧力源１７から加圧空気を補給するために使用することができ るが、これらは、自動鋳造プラントでは適当な方法で使用することができる。

タイマー兼コントローラ６ｂは補給室１の圧力や、ダクト５を通る流動化空気の 補給や、ダクト１３ａや通路１４を通る真空付与を望み通りに調節し、ならびに 、本発明の方法の実施に必要な計算操作及び、第３図に示すような鋳型側げたの 形成の制御のようなすべての他の操作及び、第４図〜第６図の作動順序線図に述 べる各種の操作を実施せしめるに適した方法で構成することができる。

第１図と第２図に示すようにタイマー兼コントローラ６ｂは、ユニット６ｂの適 当な圧力センサーへ、補給室１から圧力を伝達する管であればよい感知導管１８ または、補給室１の圧力センサー（図示せず）をユニット６ｂの適当な部品に接 続する電気ケーブルを用いて、補給室ｌの頂上の圧力を感知するに適している。

タイマー兼コントローラ６ｂは、しかし、適当なインターフェイスと、インプッ トとアウトプットと監視装置とを有する１個ないし数個のマイクロプロセッサ− を含んでいて、各種の模型板について最適結果を得るに必要なように、開、閉ル ープ制御を採用して、各場合で要求される圧力と真空の何れかの、時間機能及び その他の制御機能を果すことを容易ならしめろようなユニットであることが好ま しい。

第５図と第６図に示す作動順序線図は、本発明による、特定パラメータを制御す る方法の使用について例示している。すなわち、 □第５図には製作した鋳型の締固め度を決定する締固め率 □第６図には第３図に示す鋳型側げた２ｏの長手方向に相当する方向の鋳型の線 寸法。

これらの両パラメータの内、締固め率は適当な密度の鋳型の製作に重要であり、 従って、締固めが余りにもゆるい鋳型は、鋳造前の取扱いの際、あるいは鋳造操 作自体の際、簡単に破損し、従って、欠陥鋳物の原因となるか、あるいは−更に 困ったことに□、湯が間違った道を通って装置を壊すことになり、一方、締固め すぎた鋳型はガスの通気性が低下するだろうし、その結果、いわゆる鋳込ガスが 鋳物内に捕捉されしたがって、鋳物が多孔質で、したがって弱くなるという危険 が生じる。

上記の線寸法はそれ自体、鋳型の品質とは何等関係はないが、しかし、第３図に 例示したような種類の鋳物プラントで製作された鋳型を使用する場合は極めて重 要である。

本図はとりわけ、とりべ２２で象徴的に示した自動鋳造所を示している。各鋳型 １９の有効“長さ”ないし“厚さ“Ｔが変動するとすれば、とりべ２２の下の当 該受口の位置も、変るだろうことは明白である。この問題は、湯が必ず受口に真 直に注入されることを保証するために鋳型側げた２０の長手方向に移動できるよ うにとりべまたはこれと同等のものを車の上に装着して、以前に解決されている ０重い自動鋳入装置の移動は勿論、複雑でかつ、時間がかかりかつ、従って、鋳 型の長手方向の寸法が全く変らないかまたは鋳込操作上許容できる許容度の範囲 内でほんの僅かしか変動せず、従って、大きな移動を防止しかつ、鋳造プラント からの収量をかなり増大せしめることを保証する本発明による方法に比べて金の かかる解決策である。更に、鋳込み装置の湯の水準にはもはや以前の装置の場合 なら不可避であろうかかる急激な移動が起ることはない、つまり、本発明の場合 は、とりべ２２で表示した鋳込み装置の移動量の増加はほんの僅かであるか、ま たは全くないからであり、したがって安定した鋳込操作ができ、その結果、鋳物 廃品が減少する。

また第５．６図に概説した特定方法を組合わせて、製作された鋳型が、鋳型側げ たに使用するための正しい締固め度と、正しい線寸法を有するようにすることも できる。この組合せは図面には例示されていないが、しかし自動化の技術に熟練 した者であれば、これ以上手引きをしなくともこのような組合わせを考案するこ とができるだろうし、従って、これ以上の説明は必要でないと思惟される。

各図に示す模範的な実施態様は、勿論、本発明の原理を例示することを意図する もので、本発明の範囲を制限するものではない、従って本発明の原理は、鋳型枠 を用いてまたは用いないで水平分割した鋳型の締固め度や、ある鋳型寸法を調節 するための方法ならびに装置にも適用することができる。

平成４年９月１８日 厘

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．実質的に、鋳型砂の如き、固めて作られた粒状材からなる鋳造用鋳型または 鋳型部品を連続して製造する方法であって、製造される鋳造用鋳型または鋳型部 品の各々に対して、 ａ）前記鋳型または鋳型部品を用いて鋳造される鋳物の対応部品の形状に対応す る形状の模型を少なくとも一方の壁が担持しており、かつ少なくとも一方の壁が 他方に対して押圧される少くとも二つの壁で囲われ、前記鋳造用鋳型または鋳型 部品を締固めるようになされた鋳型空隙部に未だ締固められていない粒状材を満 たし、ｂ）前記壁を互いに押圧して、導入された前記粒状材を締固め、 ｃ）前記壁を互に離れる方向に動かし、そして、ｄ）締固められた鋳造用鋳型ま たは鋳型部品を前記鋳型空隙部から取り出す。 というａ〜ｄの段階からなる鋳造用鋳型または鋳造用鋳型部品を連続して製造す る方法において、ｅ）前記の段階ｂの前および後に、前記壁の相対的な位置が測 定され、および／または、前記の相対的な位置から、前記模型または諸模型の幾 何学的パーラメータに関連した必要なデータにより補足されて、前記鋳型空隙部 の幾何学的パラメータが計算され、前記鋳型空隙部の幾何学的パラメータは、そ れぞれ、例えばＰ１およびＰ２として貯蔵され、 ｆ）前記空陸部幾何学的パラメータＰ１およびＰ２にそれぞれ基いて、締固め操 作またはその結果のパラメータが選択または計算されて、例えばＰｃとして貯蔵 され、ｇ）かくして得られたパラメータＰｃがこのパラメータの所望の値Ｐ′ｃ と比較され、そして、もしこれらに差があるならば、次の鋳造用鋳型または鋳型 部品が製造される前に締固め操作および／またはその開始状態が前記差を減少す るように変られる。 ことを特徴とする鋳造用鋳型または、鋳型部品を連続して製造する方法。 ２．ａ）鋳型空隙部の容積が、請求の範囲第１項に述べたように段階ｂの前およ び後に、測定および／または計算されかつ、それぞれＶ１とＶ２として貯蔵され 、ｂ）かくして得られた容積値に基いて、鋳造鋳型または鋳型部品の締固め率を Ｖ１−Ｖ２／Ｖ１ として計算して、例えばＲｃとして貯蔵し、ｃ）かくして得られた締固め率Ｒｃ を当該率の所望の値Ｒ′ｃと比較し、かつ、もし計算した締固め率Ｒｃが所望の 締固め率Ｒ′ｃより大きいか小さければ、締固め圧力を、それぞれ減少するか増 加し、および／または送入する粒子材の量を、それぞれ増加するか減少してから 、次の鋳造鋳型または鋳型部品を製作する。 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 ３．ｎ個の鋳造鋳型または鋳型部品が製作された後の計算した締固め率Ｒｃと所 望の締固め率Ｒ′ｃの差を連続使用して下記の合計値を形成するが ▲数式、化学式、表等があります▼ これを送入粒子材の締固め圧力および／または量のその変化の大きさの決定のた めの基として使用し、その決定はｎ番目の鋳造鋳型または鋳型部品を製作した後 に、かつ、次の鋳型を製作する前に実施することを特徴とする請求の範囲第２項 記載の方法。 ４．前記変化を、前記合計値に比例的ならしめることを特徴とする請求の範囲第 ３項記載の方法。 ５．請求の範囲第２〜４項の任意の１項に記載されかつ、粒子材を高速度で鋳型 空隙部に注入する鋳型製作装置を使用する方法において、前記変化に、粒子材が 鋳型空隙部に注入される圧力、および／または流動化圧力、および／または真空 、および／またはこのような鋳型充填法の時間の変化も含まれることを特徴とす る方法。 ６．ａ）鋳造鋳型または鋳型部品（１９）の締固めに適し、かつ少くとも一方の 壁が他方に対して押圧されていて、少くとも一方の壁（１１，１２）が模型（９ ，１０）を担持している少くとも二つの壁（１１，１２）によって囲われ、その 模型の形は、前記鋳型または鋳型部品を用いて鋳造される鋳物の対応する形に対 応している。 ｂ）粒子材（２）を前記鋳型空隙部（８）へ送入するようになした充填手順（１ ，１ａ，３，４，５，６，６ａ）および、 ｃ）前記壁（１１，１２）を向い合って抑圧するようになし、従って、鋳型空隙 部（８）へ送入された粒子材を締固める押圧手段、 を含む種類の請求の範囲第１〜５項の任意の各項記載の方法の実施のための装置 において、 ｄ）請求の範囲第１項の段階ｂの前および後に、前記壁（１１，１２）の位置を 感知するための感知手段（１１ａ，１２ａ）と、 ｅ）前記感知によって求めた値に基いて、かつ、前記壁（１１，１２）および／ または模型の形状および寸法について外部から求めた一切の必要な情報（６ｃ） に基いて、請求の範囲第１項のｅ，ｆおよびｇ項に開示の計算および制御操作の 実施に適当な制御手段（６ｂ）を特徴とする装置。 ７．前記感知手段（１１ａ，１２ａ）および制御手段（６ｂ）が、請求の範囲第 ２，３または４項に開示の方法で前記計算および制御操作を実施するに適してい ることを特徴とする請求の範囲第６項記載の装置。 ８．前記制御手段（６ｂ）が、粒子材（２）を鋳型空隙部（８）へ注入する圧力 および／または流動化圧力、および／または真空、および／またはこのような鋳 型充填操作の時間を制御するに適したことを特徴とし、前記鋳型空隙部（８）へ の粒子材の高速注入に適した砂補給手段（１，１ａ，３，４，５，６，６ｂ）を 含む請求の範囲第６〜７項記載の装置。 ９．鋳型または鋳型部品が、鋳型側げた状に、相互間に間隙がなく、相互に接近 して続いて運搬されて、鋳湯部を通過させられるようにし、湯が各鋳造空隙部へ 送入されるようにした、鋳造装置に使用するための鋳造用鋳型または鋳型部品製 作のための請求の範囲第１項に記載の方法において、前記方法が、締固めた鋳造 用鋳型または鋳型部品を前記鋳型側げたに導入するような種類のものであり、ａ ）鋳型側げたの長手方向に対応する方向の鋳型空隙部の線寸法が、請求の範囲第 １項の段階ｂの前および後に測定および／または計算されかつ、それぞれＴ１お よびＴ２として貯蔵され、かつ、 ｂ）このように求めた寸法値Ｔ２を、所望の寸法値Ｔ２と比較し、もし、寸法の 測定値または計算値Ｔ２が、前記所望値Ｔ′２より大きいか、小さければ、鋳型 空隙部の前記寸法Ｔ１を次の鋳造用鋳型または同部品の製作の前に、それぞれ、 縮小させるかあるいは、増大させることを特徴とする方法。 １０．ｎ個の鋳造用鋳型または鋳型部品が製作された後で測定または計算した寸 法値Ｔ２と所望の寸法値Ｔ′２の差を連続使用して合計値を形成し、 ▲数式、化学式、表等があります▼ これを前記寸法Ｔ１のその変化の大きさを決定する基として使用し、その決定は ｎ番目の鋳造用鋳型または鋳型部品の製作後、かつ次の鋳型の製作前に実施する ことを特徴とする請求の範囲第９項記載の方法。 １１．前記変化を前記合計値に比例せしめることを特徴とする請求の範囲第１０ 項記載の方法。 １２．鋳造用鋳型または鋳型部品を相互間に間隙をおかず一列に配置して、鋳型 側げた（２０）を構成する手段を含むか、または手段と連携させるに適した請求 の範囲第６項記載の装置において、 ａ）請求の範囲第１項の段階ｂの前と後に位置を変えることができる、前記壁（ １１，１２）の少くともその一つの位置を感知するための感知手段（１１ａ，１ ２ａ）、および、 ｂ）請求の範囲第９項のｂ項に開示の計算および制御操作を、前記感知によって 求めた値に基いて、かつ、前記壁（１１，１２）および／または模型（９，１０ ）の形状および寸法について外部から求めた一切の必要な情報（６ｃ）に基いて 実施する制御手段（６ｂ）を特徴とする装置１３．制御手段（６ｂ）が、請求の 範囲第１０項または第１１項に開示の方法で前記計算と制御を実施するに適した ことを特徴とする請求の範囲第１２項記載の装置。 １４．制御手段が、前記線寸法Ｔ１の所望の変化を達成するため締固め操作の間 、壁が移動できるように出発位置を変えるに適していることを特徴とし、前記壁 の一つを締固め操作の間、固定しておくことができるような種類の、請求の範囲 第１２項または第１３項記載の装置。 １５．制御手段が、前記線寸法Ｔ１の所望の変化を達成するため締固め操作の間 、壁が固定しているように出発位置を変るに適したことを特徴とし、前記壁の一 つを締固め操作の間、固定しておくことができるような種類の請求の範囲第１２ 項または第１３項に記載の装置。 １６．制御手段が、壁が固定しているようにかつ、前記線寸法Ｔ１の所望の変化 を達成するために締固め操作の間は壁が移動可能なように出発位置を変るに適し たことを特徴とした請求の範囲第１２項または第１３項記載のかつ、前記壁の一 つを締固め操作の間は固定しておくに適した種類の装置。