JPH0677804B2 - 減圧充填鋳造設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は消失性模型を利用した充填鋳造法に使用される
減圧充填鋳造設備に関する。

（従来技術） 消失性模型を利用した充填鋳造法は、プレス用金型や大
型機械の治具等を製造するのに使用されているが、その
多くは手込めによる造型が主体であるため、生産性が極
めて悪かった。

そこでこれに対処するため、造型プロセスを減圧充填鋳
造法によって行なうことが既に提案されている（特開昭
46−54578号公報、特開昭44−77771号公報参照）。この
減圧充填鋳造法は、従来の充填鋳造法に比較して造型性
及び鋳型ばらし工程における後処理性が著しく向上して
いる。

（発明が解決しようとする問題点） 前述のように減圧充填鋳造法は、造型性及び後処理性に
おいて優れているが、この減圧充填鋳造法を考慮に入れ
た鋳造プロセス全体の自動化が行なわれていないため、
生産性や鋳造品質に問題があった（従来の単なる充填鋳
造法を利用した鋳造プロセスの一部を自動化することは
既に提案されている「特開昭50−156448号公報参
照」）。

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、生産性と鋳造品質を向上させることが可能な減圧充
填鋳造設備を得ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、消失性模型を鋳枠内の流動砂中に埋設させ、
消失性模型と流動砂との抵抗に対するフィードバック機
能を備えた造型セットロボットと、鋳造品を取り出す取
出しロボットと、該両方のロボットの動きと連動して、
加圧供給のタイミングを設定する加圧システムに接続さ
れた加圧流動機構と、該加圧流動機構と減圧機構とを備
えた鋳枠と、前記造型セットロボットにより模型が埋設
させられた鋳枠を移送する自動搬送コンベアラインと、
該コンベアライン上の鋳枠内を前記減圧機構を介して、
所定の減圧度で所定時間減圧状態に保持する減圧システ
ムおよび該鋳枠の上面にフィルムを被せて鋳枠の上面を
密閉にするためのフィルムセット装置と、該コンベアラ
インと同期して該コンベアライン上の鋳枠に自動注湯を
行う注湯ロボットとを備えていることを特徴とするもの
である。

（作用） このように構成することにより本発明は次の通りの作用
がある。すなわち、消失性模型を鋳枠内の流動砂中に埋
設させ、消失性模型と流動砂との抵抗に対するフィード
バック機能を備えた造型セットロボットを設けたので、
例えば流動砂との間の抵抗などで、複雑な形状の消失性
模型の変形や損傷が起こらないようにして、流動砂の中
に消失性模型をセットすることができ、ロボットによる
消失性模型の自動セットが可能になる。

そして、造型セットロボットおよび鋳造品を取り出す取
出しロボットの両方のロボットの動きと連動して、加圧
供給のタイミングを設定する加圧システムに接続された
加圧流動機構と、該加圧流動機構と減圧機構とを備えた
鋳枠を設けたので、造型セットロボットによる鋳枠内へ
の消失模型のセットに際して、鋳枠内の砂は必ず流動状
態にあり、上記フィードバック機能との関連で、消失性
模型の変形や損傷を確実に防止し、ロボットによる消失
性模型のセットが可能になると共に、鋳造取り出しの際
においても鋳枠内の砂は必ず流動状態にあり、鋳物製品
と砂との分離をロボットの簡単な動作で行うことが可能
になる。

また、自動搬送コンベアラインに鋳枠の上面にフィルム
を被せて鋳枠の上面を密閉にするためのフィルムセット
装置を設けたので、注湯時における鋳枠内の減圧度を正
確に維持して砂を固定化し、品質のよい鋳造品を得るこ
とが可能になる。

このようにして、流動砂内への消失性模型の安定したセ
ットおよび鋳造品と砂との分離をロボットで行い、か
つ、鋳枠にフィルムをフィルムセット装置により被せる
工程を自動化し、これとの対応において、前記造型セッ
トロボットにより模型が埋設させられた鋳枠を移送する
自動搬送コンベアラインと、該コンベアライン上の鋳枠
内を前記減圧機構を介して、所定の減圧度で所定時間減
圧状態に保持する減圧システムおよび該コンベアライン
と同期して該コンベアライン上の鋳枠に自動注湯を行う
注湯ロボットとを設けたので、消失性模型の鋳枠内への
安定したセットから鋳造品の取り出しまでのすべての工
程を自動化することが可能になる。

（実施例） 以下図面に示す実施例を参照しながら本発明を説明す
る。第１図は本発明に係る減圧充填鋳造設備の全体構成
を示すもので、模型コンベア１、塗型ロボット２、塗型
乾燥炉３、造型セットロボット４、鋳枠を搬送する自動
搬送コンベアライン５、フィルムセット装置６、注湯ロ
ボット７及び取出しロボット８をその主たる構成要素と
している。

以下順次これらを詳細に説明することにする。

模型コンベア１は、第２図（ａ），（ｂ）に詳細に示す
ように、周知のパワーフリーコンベアからなり、トロリ
1aの下端部には、模型搬送治具９が取り付けられてい
る。同図中10は、方案部10aと製品部10bとからなる消失
性模型であって、方案部10aの湯道の一部をガイドする
ことによって模型搬送治具９にセットされるようになっ
ている。セットする際のトロリ1aの位置決めは、図示し
ないシリンダによってトロリ1aを固定することによって
行なわれる。

塗型ロボット２は、模型コンベア１によって搬送されて
きた消失性模型10に塗型を施すもので、第３図に示すよ
うに、腕2aの先端部には、開閉ハンド2bが取り付けられ
ており、該開閉ハンド2bには、これと連動するクランパ
2cが取り付けられている。消失性模型10は、該クランパ
2cによってクランプされた後、塗型槽11に浸漬される。
塗型槽11には、あらかじめ調合された塗型材11aが収容
されており、沈澱した塗型材11aは、モータ12によって
駆動されるファン12aにより撹拌されるようになってい
る。上記腕2aは支柱2dを中心にして旋回自在であるとと
もに該腕2aは伸縮自在となっている。さらに、クランパ
2cは開閉ハンド2bに対して回転自在となっている。この
クランパ2cの回転は浸漬後の塗型材11aのたれを消失性
模型10から振り切るために行なわれる。

上記のようにして塗型された消失性模型10は、塗型ロボ
ット２によって模型乾燥炉３が設置された乾燥コンベア
13に移送され、乾燥炉３で乾燥されることになる。この
乾燥炉３としては一般に市販されているものでよく、そ
の熱源としては、ヒータ、赤外線或いはガス等が使用さ
れ、通常40゜〜60℃に温度設定される。また乾燥コンベ
ア13は、模型コンベア１と同様のものが使用される。

上記のようにして乾燥された消失性模型10は造型セット
ロボット４の近傍まで移送される。造型セットロボット
４は第４図に示すように、本体4aに対して伸縮自在な支
柱4bと、支柱4bを中心にして回転自在なロボットアーム
4cと、ロボットアーム4cに対して伸縮自在なハンド4d
と、ハンド4dの先端部に回転自在に取り付けられたクラ
ンパ4eとからなり、クランパ4eの下方部には振動テーブ
ル14が設置されている。振動テーブル14上には鋳枠15が
載置されており、該鋳枠15には、第１図に示す砂供給ホ
ッパ16からあらかじめ適量の非粘結砂17が供給されるよ
うになっている。鋳枠15の底部には、底面から所定の間
隔をおいて流動用エレメント15aが設置されており、非
粘結砂17は該エレメント15a上に供給されるようになっ
ている。さらに該鋳枠15には、加圧バルブ15bが取り付
けられている。このバルブ15bは、造型セットロボット
４の動きと連動して加圧供給のタイミングを設定する加
圧システム18に接続されており、さらに加圧システム18
には、加圧配管19が連結されている。加圧バルブ15bか
ら鋳枠15内に加圧流体が供給されると、該加圧流体は、
流動用エレメント15aを通って該エレメント15a上の非粘
結砂17を流動させることになる。

他方造型セットロボット４は、乾燥コンベア13によって
移送されてきた消失性模型10の湯口部10aをクランプ
し、該模型10を鋳枠15の上方に位置させ、ついで該模型
10を下降させることによって加圧流体により流動させら
れている非粘結砂17中に埋没させる。埋没後、模型製品
部10bへの砂充填性を高めるために振動テーブル14を振
動させ、鋳枠15を加振することが好ましい。加振は、上
下方向だけでなく水平方向からも行なうことが好まし
く、このように２方向から加振することは特に消失性模
型が薄板形状の場合に効果がある。

砂充填性をさらに高めるには、鋳枠15内を減圧すること
が好ましく、鋳枠15の加振中に同時に減圧を行なうこと
により、より一層砂充填が完全となる。なお、減圧度は
400〜600mmHg程度に設定される。

上記の如く、砂充填性を高める手段として振動及び減圧
について述べたが、消失性模型10の形状がより簡単であ
る場合には、減圧を行なう必要はなく、振動だけで充分
にその目的を達することができる。

なお、造型セットロボット４は、周辺装置の動作内容及
び消失性模型10の形状に応じて選択されるもので、消失
性模型10の形状が複雑な場合には、砂の充填性や模型の
歪み等鋳造品質を考慮して、より複雑な機能、たとえ
ば、模型10セット時の複雑な動きあるいは流動砂に対す
る模型抵抗等に対処すべきフィードバック機能等を備え
たロボットが要求され、また逆に模型10の形状がより簡
素な場合等には、より簡単なロボットで代用可能であ
る。

上述のようにして模型製品部10bへの砂充填が完了した
鋳枠15は、第５図に示すように自動搬送コンベアライン
５に移送される。すなわち、砂充填が完了すると、鋳枠
昇降装置23が図示しない油圧シリンダによって下降させ
られ、鋳枠15を把持する。鋳枠15を把持した昇降装置23
は、自動搬送コンベアライン５方向に移動し、該コンベ
アライン５に鋳枠15を載置した後、上昇する。この鋳枠
15の移動の間における減圧保持は鋳枠昇降装置23に設け
られた減圧システム24によって行なわれる。この減圧シ
ステム24は、第１図に示す真空ポンプ25に接続された減
圧配管26に接続されている。このときの減圧度は、砂充
填時と同様400〜600mmHgに設定される。

鋳枠15が上記のようにして自動搬送コンベアライン５上
に移送されると、鋳枠15と減圧システム24との接続が断
たれ、代りに自動搬送コンベアライン５に設けられた減
圧システム27が鋳枠15に接続される。この減圧システム
27は、自動搬送コンベアライン５上の鋳枠15の搬送速度
に連動して減圧を保持するようになっており、またこの
減圧システム27への減圧の供給は減圧配管26から行なわ
れる。ここでの減圧度は、通常、鋳型くずれ、注湯時の
湯流れ性、塗型割れ及び鋳型強度を考慮して400〜600mH
gに設定されるが、さらに模型の形状、非粘結砂の粒度
等を考慮して最適条件が決定される。

上記のようにして鋳枠15が搬送され、フィルムセット装
置６に達すると、ここで鋳枠15の上面に非通気性のプラ
スチック樹脂からなる消失性のフィルム28が被せられる
ことになる。第６図はフィルムセット装置６を示すもの
で、シリンダ29によって昇降させられる枠体6aと、枠体
6aに横架されたフィルムガイド部材6bとを備えており、
フィルムガイド部材6bの両端には、モータ30によって駆
動される駆動ローラ31a,31bが取り付けられているとと
もに同部材6bの中央部には、フリーローラ31cが取り付
けられている。フィルム28は、フィルム供給治具32に回
転自在に取り付けられたロールフィルム33から巻き出さ
れ、上記ローラ31a,31b,31cに挾持されるようになって
いる。

自動搬送コンベアライン５によって移送されてきた鋳枠
15がフィルム28の直下に達すると、シリンダ29が作動
し、枠体6aが下降する。この下降は、フィルム28が鋳枠
15の上面に接触し、さらに上記ローラ31a,31b,31cが鋳
枠15の上面よりも下位に達するまで継続される。同図か
らあきらかなように、鋳枠15は、ロールフィルム33から
遠い側の駆動ローラ31bとフリーローラ31cとの間に位置
するようになっており、枠体6aが下降を停止したところ
では、鋳枠15とフリーローラ31cとの間のフィルムは架
台34に立設されたヒータ35に接触するようになってお
り、フィルム28はヒータ35と接触することによって切断
される。フィルム28が切断されると、駆動ローラ31a,31
bによるフィルム28のクランプが解除され、枠体6aが上
昇して元の位置に復帰する。この際、フリーローラ31c
によるフィルム28のクランプは保持されたままである。
このフィルムのセットにより、一連の造型は完了する。

フィルム28をセットされた鋳枠15は、さらに移送され、
注湯ロボット７の設置個所に到達すると、ここで注湯が
行なわれる。第７図は注湯ロボット７を示すもので、支
柱7aに取り付けられたアーム7bとアーム7bに対して伸縮
自在なハンド7cとハンド7cに取り付けられたトリベ7dと
からなり、自動搬送コンベアライン５に同期して一対の
溶解炉36から鋳枠15に注湯を行なう。注湯は、鋳枠15の
内部を減圧状態に保持したままで行なう。この減圧は、
製品部10bが凝固するまで続けられる。

なお、ロボットによる注湯では、微妙な注湯量のコント
ロールが困難であるため、湯口の直上に図示しない掛堰
を設置しておくことが必要である。

また、注湯の際に発生する発泡スチロールの燃焼ガスに
よる環境の問題は、図示しない集塵装置、臭気装置及び
減圧による吸引装置によって対処が可能である。

注湯後、鋳枠15の上面の周辺部に残存するフィルム28
は、第８図に示すフィルム除去装置37によって除去され
る。このフィルム除去装置37は、機枠37aと、機枠37aに
取り付けられた昇降シリンダ37bと、昇降シリンダ37bに
よって昇降させられる吸引パイプ37cとを有しており、
吸引パイプ37cの先端部にはゴム製のフィルム接触部37d
が取り付けられている。注湯後の鋳枠15がフィルム除去
装置37の設置個所に達すると、昇降シリンダ37bが作動
し、吸引パイプ37cが下降する。この時点では既に鋳枠1
5内の減圧は解除されているから、フィルム接触部37dが
フィルム28に接触した後、図示しない水平移動機構が、
吸引パイプ37cを水平方向に移動させると、残存フィル
ムは鋳枠15から除去されることになる。フィルム接触部
37dに吸引されたフィルム28はパレット38の上方まで運
ばれ、ここで吸引が解除されるため、フィルム28はパレ
ット38内に落下することになる。

フィルム28が除去された鋳枠15は、取出しロボット８が
設置された個所に到達し、ここで製品の取り出しが行な
われる。第９図は、製品取出しロボット８を示すもので
支柱8aを中心に回転自在でかつ上下動可能なアーム8a
と、アーム8aの先端部に取り付けられ、これに対して伸
縮自在なハンド8bと、ハンド8bに回転自在に取り付けら
れたクランパ8cとから構成されている。鋳枠15が当該ロ
ボット８の設置個所に到達すると、加圧システム18が鋳
枠15に接続され、鋳枠15内は加圧されることになる。こ
の加圧によって非粘結砂17は再び流動化させられるが、
この際、砂17の流動化直前にクランパ8cによって湯口部
10aをあらかじめクランプしておく。加圧流動によって
非粘結砂17が解きほぐれたところで、アーム8aが上昇
し、さらに鋳枠15の直上で製品に付着した砂を払い落す
ための動作、つまり製品を傾斜させ或いは反転させる等
の動作を行なう。

こうして鋳枠15から取り出された製品は、取出しロボッ
ト８によって第１図に示す製品パレット39に移され、さ
らにそこから後処理に送られる。

製品が取り出された鋳枠15は、さらに搬送され、第１図
に示す鋳枠反転装置40によって反転させられる。

鋳枠15の反転によって回収された非粘結砂は、ふるいに
かけられ、金属片、塗型片及び発泡スチロールの燃焼時
に砂と反応した若干の固形物が除去される。

ふるいにかけられた砂は、砂搬送コンベア41によって砂
冷却装置42に搬送され、ここで20゜〜50℃に冷却され
る。砂冷却装置42としては、冷却水管を備えた公知のサ
ンドクーラが用いられる。

冷却後の砂は、バケットエレベータ43によって砂供給ホ
ッパ16に戻される。

（効果） 本発明は以上から明らかな通り、消失性模型を鋳枠内の
流動砂中に埋設させる造形セットロボットに、消失性模
型と流動砂との抵抗に対するフィードバック機能を持た
せたので、例えば流動砂との間の抵抗などで、例え複雑
な形状の消失性模型であっても、その変形や損傷が起こ
らないようにして、流動砂の中に消失性模型をセットす
ることができ、これによりロボットによる消失性模型の
自動セットをすることができる。

そして、鋳枠には造型セットロボットおよび鋳造品を取
り出す取出しロボットの両方のロボットの動きと連動し
て、加圧供給のタイミングを設定する加圧システムに接
続された加圧流動機構と、減圧機構とを設けたので、造
型セットロボットによる鋳枠内への消失模型のセットに
際して、鋳枠内の砂は必ず流動状態にあり、上記フィー
ドバック機能との関連で、消失性模型の変形や損傷を確
実に防止し、品質のよい鋳物製品を得ることができる。
これにより、ロボットによる消失性模型のセットが可能
になると共に、鋳造取り出しの際においても鋳枠内の砂
は必ず流動状態にあるので、鋳物製品と砂との分離をロ
ボットの簡単な動作で行うことができ、消失性模型の鋳
枠内への安定したセットおよび鋳物製品の取り出しを自
動化することができる。

また、自動搬送コンベアラインに鋳枠の上面にフィルム
を被せて鋳枠の上面を密閉にするためのフィルムセット
装置を設けたので、注湯時における鋳枠内の減圧度を正
確に維持して砂を固定化し、品質のよい鋳造品を得るこ
とができると共に、自動化することができる。

このようにして、流動砂内への消失性模型の安定したセ
ットおよび鋳造品と砂との分離をロボットで行い、か
つ、鋳枠にフィルムをフィルムセット装置により被せる
工程を自動化し、これとの対応において、前記造型セッ
トロボットにより模型が埋設させられた鋳枠を移送する
自動搬送コンベアラインと、このコンベアライン上の鋳
枠内を前記減圧機構を介して、所定の減圧度で所定時間
減圧状態に保持する減圧システム、およびこのコンベア
ラインと同期してこのコンベアライン上の鋳枠に自動注
湯を行う注湯ロボットとを設けたので、消失性模型の鋳
枠内への安定したセットから鋳造品の取り出しまでのす
べての工程を自動化することができ、生産性の向上は勿
論のこと、安定した品質の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る設備の全体構成を示す略示平面
図、第２図（ａ）は模型コンベアの正面図、第２図
（ｂ）は同図（ａ）の側面図、第３図は塗型ロボットの
正面図、第４図は造型セットロボットの正面図、第５図
は鋳枠を自動搬送コンベアラインに移す際の説明図、第
６図はフィルムセット装置の正面図、第７図は注湯ロボ
ットの斜視図、第８図はフィルム除去装置の正面図、第
９図は取出しロボットの正面図である。 ２……塗型ロボット ４……造型セットロボット ５……自動搬送コンベアライン ７……注湯ロボット ８……取出しロボット 10……消失性模型 15……鋳枠 15b……加圧バルブ（加圧流動機構） 18……加圧システム（加圧流動機構） 19……加圧配管（加圧流動機構） 24……減圧システム（減圧機構） 26……減圧配管（減圧機構）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】消失性模型を鋳枠内の流動砂中に埋設さ
   せ、消失性模型と流動砂との抵抗に対するフィードバッ
   ク機能を備えた造型セットロボットと、鋳造品を取り出
   す取出しロボットと、該両方のロボットの動きと連動し
   て、加圧供給のタイミングを設定する加圧システムに接
   続された加圧流動機構と、該加圧流動機構と減圧機構と
   を備えた鋳枠と、前記造型セットロボットにより模型が
   埋設させられた鋳枠を移送する自動搬送コンベアライン
   と、該コンベアライン上の鋳枠内を前記減圧機構を介し
   て、所定の減圧度で所定時間減圧状態に保持する減圧シ
   ステムおよび該鋳枠の上面にフィルムを被せて鋳枠の上
   面を密閉にするためのフィルムセット装置と、該コンベ
   アラインと同期して該コンベアライン上の鋳枠に自動注
   湯を行う注湯ロボットとを備えていることを特徴とする
   減圧充填鋳造設備。