JPH078411B2 - 鋳型材料の圧密法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、鋳型材料表面に直接に載り最大20m/sのスト
ローク速度に加速される加圧プレートによって鋳型材料
（特に、型砂）を圧密する方法に関する。

［従来の技術］ 鋳型材料の圧密技術は、近年、飛躍的に進歩し、例え
ば、鋳物工場の作業条件（特に、環境条件）が著しく改
善された。即ち、以前に慣行の振盪操作および加圧振盪
操作は、騒音発生が著しいため、この代わりに、空気圧
作動式成形機（例えば、射出機）を使用して、空気圧で
加速せる鋳型材料を原型および原型支持プレートで制動
することにより前圧密を行う方式がますます採られてい
る。この場合、一般に、原型輪郭に十分に倣った形状を
得るために機械的補足プレス操作が必要である。

最近、鋳型材料を成形箱に充填し、次いで、急激なガス
圧衝撃を加える形式の純粋な空気圧式圧密法が開発され
た。この場合、高圧の圧縮ガスまたは爆発時に生ずるガ
ス状の燃焼混合物を利用する。この方法によれば、従来
法に比いて、成形費を著しく低減でき、大半の原型につ
いて成形品質を向上できるが、他の若干の原型について
は、予期されない問題点が生ずる。更に、この方法によ
っては、型背面が十分に圧密されず比較的柔かいので、
湯口を直接に成形することは不可能である。この種の鋳
物（例えば、ノジュラー鋳鉄、鋳鋼）の場合、硬い型背
面が望ましく、更に、鋳造時の負荷が大きいので、全体
的に大きな硬さが望ましく、従って、既述の如く、型を
機械的に補足プレスする必要があり、作製費が高くな
る。上記の圧密法については、総括して、成形費は、従
来の圧密法に比して低減されるが、実際の用途が制限さ
れると言える。

更に、加圧機構（例えば、加圧プレート、加圧ラム、
膜、etc.）にガス圧を加えることは、すでに以前から公
知であるが、この方法は、公知の液圧式または空気圧式
加圧法よりも優れた圧密効果を有していないので、これ
まで実用されていない。

更に、鋳型材料上に自由な状態で載るプレートを衝撃パ
ルスにより加速することも公知である（“Litejnoe Pro
izvodstvo in Deutsch"1963年、３月号p.6〜９）。この
いわゆる“高速プレス”は、爆薬に点火してシリンダ内
の衝撃ピストンを急激に加速し、加圧プレートに衝突さ
せ、ピストンの運動エネルギをプレートに与えることに
よって、行われる。この場合、加圧プレートは、衝撃の
瞬間に、最大速度に急激に加速され、圧密ストローク
中、鋳型材料粒子の内部摩擦によって制動されて停止さ
れる。制動の時間的経過は、加圧プレートの弾性特性お
よび鋳型材料の減衰特性に強く依存する。鋳型材料の性
質は、実際に認められる如く、変動し、鋳型材料の高さ
は、原型の高さに依存して異なるので、圧密効果に差が
生ずる。更に、圧密効果は、衝撃波の重量によって妨害
される。軸線方向衝撃波の生成を避けるため、衝撃ピス
トンの駆動ガスを、加圧プレートに作用する前に、排気
口を介して放圧させて無圧力とする必要がある。更に、
文献には、型背面は、極めて大きい初期加速度にもとづ
き、明らかに、過度に強く圧密され、従って、放圧後、
型が“跳反”するので、型背面の範囲には、偏平化およ
び亀裂が現れ、鋳型材料粒子が破壊されると記載されて
いる。この方法は、これまで、実験室規模で実施されて
いるにすぎないと思われる。この理由は、上記の欠点に
あるのみならず、更に、成形箱が通常の高さであり、圧
密ストロークが対応して大きい場合には、対応するエネ
ルギを含む爆発力の大きい爆薬を使用しなければなら
ず、従って、安全工学的に危険性が大きいと言うことに
ある。この動的プレスの利点は、達成可能な型の硬さが
大きい点にある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、均一で再現性の良い圧密を行い得るよ
う上述の方法を改良することにある。

［問題点を解決するための手段］ この目的は、冒頭に述べた方法において、本発明にもと
づき、加圧プレートを、全ストローク時間の50％以下の
始動段階において最大ストロークまで漸次的に加速し、
次の定常段階においてほぼ一定のストローク速度で駆動
し、全ストローク時間の30％以下の終了段階において漸
次的に減速することによって達成される。

［作 用］ 本発明に係る方法によれば、第１に、加圧プレートおよ
び鋳型材料の初期加速は穏かに行われ、従って、型背面
の範囲の過大な圧密は避けられる。圧密は、上記の始動
段階後、最大ストロークが達成されてほぼ一定に保持さ
れる主段階において継続して行われ、鋳型材料は、その
全高さにわたって漸増的に圧密される。即ち、単なる衝
撃圧密とは異なり、圧密圧力が、速度推移にもとづき、
より長時間にわたって保持され、終了段階において始め
て漸次的に消失される。この圧力条件によって、鋳型材
料の全高さにわたって均一な型硬さが得られる。型硬さ
の絶対値は、最大ストローク速度を調節して選択するこ
とができる。

特に上述の方法と組合せて適用するが、純粋なガス圧圧
密法または衝撃圧密法にも適用できる本発明に係る別の
解決法では、加圧プレートのストローク速度は、鋳型材
料の高さに逆比例するよう選択する。

即ち、予想に反して、低い型の場合、高い型の場合と同
様に良好な圧密を行うには、より高いストローク速度が
必要であると言うことが判った。

ストローク速度は、高さが200mm以下の型については20
〜12m/sとするのが有利であり、高さが200〜400mmの型
については12〜7m/sとするのが有利であり、高さが400m
mよりも大きい型については７〜2m/sとするのが有利で
ある。かくして、鋳型材料の高さまたは作製される型の
高さに依存する圧密度を再現性よく達成できる。

本発明の好ましい実施例では、加圧プレートは、予圧さ
れた弾性的駆動機構によって、好ましくは、閉じた高圧
ガス容積の形の気体バネによって駆動する。従って、高
圧ガス容積によって作られた駆動力は、直接、加圧プレ
ートに伝達され、この種の先行技術における如く、加圧
プレートで制動される衝撃ピストンの加速度に変換され
ることはない。本発明に係わる直接的駆動によって、圧
密結果を再現よく与える所望のストローク速度推移を達
成できる。

駆動ガスが、常、駆動系内に、保持されるよう、放圧
後、高圧ガスを再圧縮すれば有利である。慣行の高圧ガ
ス圧密法とは異なり、圧密サイクル毎に新しい高圧ガス
を使用する必要はなく、爆発法とは異なり、排ガスの除
去および換気の必要がないと云う大きな経済的利点が得
られる。

本発明の別の特徴にもとづき、加圧プレートの最大スト
ローク速度は、ガス圧の大きさによって調節し、ガス圧
の経時的低下、即ち、加圧プレートのストローク速度の
時間的推移は、対向液圧によって制御する。ガス圧の大
きさは、最大ストローク速度を決定し、鋳型材料の高さ
およびまたは所望の圧密度に対応して調節する。この場
合、所望の圧密度が高ければ高い程、且つまた、鋳型材
料の高さが低ければ低い程、ガス圧を高くしなければな
らないという法則に従わなければならない。対向液圧に
よって、僅かな装置技術的経費で、加圧プレートを加速
推移または減速推移を決定するガス圧の経時的低下を制
御できる。

１つの実施例にもとづき、圧力低下の推移に伴いオン・
オフされる１つまたは複数の高圧ガス充填空間（即ち、
蓄圧器）を本来の高圧ガス充填空間（即ち、蓄圧器）に
接続することによって、速度推移の別の制御法が得られ
る。かくして、例えば、本来の蓄圧器が小さくとも、よ
り長い時間またはより大きいストロークにわたって最大
ストロークを保持できる。このように複数の蓄圧器を直
列に接続したことによって、各蓄圧器のオン・オフによ
り簡単に制御を行うことができる。

本発明の別の実施例では、最終段階において、加圧プレ
ートを気体バネの駆動力から切離し、加圧プレートの質
量慣性に対抗する鋳型材料の抵抗によって最終位置に達
するまで加圧プレートを制動する。

空気圧駆動機構の代わりに、加圧プレートを電磁的に駆
動することによって、本発明に係る方法を実施できる。
この種の駆動方式を使用すれば、迅速な加速および大き
な速度を達成できる。速度推移の制御のため、加圧プレ
ートの運動路に沿って、強さを制御できる磁場を作用さ
せることができる。なお、気体バネに代り、さらに機械
的スプリングその他の予圧された弾性的駆動機構を用い
ても同様なストローク駆動を達成することができ、ある
いはさらに、これらを適宜組合せて用いることもでき
る。

本発明の実施のため、本発明は、公知の態様で、原型支
持プレートと、充填フレームを含み鋳型材料を受容する
成形箱と、成形箱の上方に配置した加圧プレートと、加
圧プレートに係合させてあって鋳型材料を圧密するため
充填フレーム内に加圧プレートを挿入する駆動機構とか
ら成る装置から出発する。この種の公知の装置は、例え
ば、液圧駆動機構により静的プレスを行う場合に使用さ
れる。

この種の装置は、本発明にもとづき、高圧ガスを含み、
加圧プレートに接続した駆動ピストンによって１つの境
壁を構成した蓄圧器を駆動機構として使用し、駆動ピス
トンの逆の側に対向液圧負荷を作用させることを特徴と
する。対向液圧負荷は、加圧プレートのストローク速度
の所望の推移に対応して、液圧チャンバから流出する液
圧媒体の速度によって消失させることができる。この場
合、20m/sの最大ストローク速度を得るには、流出速度
を10m/sよりも小さい範囲に設定する必要がある。

別の実施例にもとづき、全ストロークおよび圧力が鋳型
材料の高さに適合するよう高圧ガス蓄圧器の容積を設定
できる。更に、少くとも１つの外部のオン・オフ自在の
高圧ガス蓄圧器に本来の高圧ガス蓄圧器を接続すること
によって、全ストロークにわたって圧力推移を制御でき
る。

特許請求の範囲第15〜17項および第20〜27項に、駆動系
および制御機構の別の実施例を示した。

別の実施例にもとづき、加圧プレートは、駆動ピストン
に軸線方向へある程度摺動可能なよう係合させる。かく
して、ガス容積の放圧時、直接、加圧プレートを駆動で
き、放圧後、加圧プレートの運動エネルギにもとづき、
加圧プレートを更に駆動して、終了段階において残りの
圧密を行うことができる。

別の実施例では、原型の輪郭に対応する形状に加圧プレ
ートを構成する。鋳型材料の全高さにわたって原型の当
該の高さに関係なく均一な圧密を行い得るよう、特に、
原型の低い輪郭に対応する加圧プレートの範囲に隆起を
設けることができる。

加圧プレートの重量は、鋳型材料の高さまたは重量に逆
比例するよう選択するのが好ましい。原型輪郭による鋳
型材料の衝撃制動によって行われる圧密には、鋳型材料
および加圧プレートの被制動重量が重要である。重量の
逆比例にもとづき、鋳型材料の高さが低い場合、鋳型材
料の小さい重量の代わりに加圧プレートの逆比例的に大
きい重量が作用し、鋳型材料の高さが低い場合に意図す
るストローク速度の増大との共働作用によって、比較的
大きい圧密衝撃が得られ、対応して、大きな圧密度が達
成される。

更に、加圧プレートの重量と鋳型材料の重量との比を1:
1〜1:10の範囲に設定すれば有利である。更に、加圧プ
レートの重量を選択して、ストローク速度および速度推
移を簡単に制御できる。駆動力が同一の条件において、
加圧プレートの重量が小さい場合、ストロークを増加し
て始動段階を短縮できる。

本発明の方法を実施するため駆動力を電磁的に作成する
場合、本方法を実施するのに適した装置は、駆動機構
が、軸線方向へ順次に配置した複数の電磁コイルから成
り、加圧プレートに、上記コイル内に突出するコイルコ
アが設けてあることを特徴とする。かくして、所望の速
度推移に対応して加圧プレートを加速できる。

場合によっては、各コイルの電源強度を制御してストロ
ーク速度およびその時間的推移を制御できる。

コイルコアをコイルの内部に遊動状態に配設し、調心・
保持コイルによって上方の出発位置に保持すれば有利で
ある。

図示の実施例を参照して以下に本発明を詳細に説明す
る。

［実施例］ 第１図のストローク／時間グラフにおいて、いわゆる
“高速プレス”として公知の先行技術にもとづく加圧プ
レートの衝撃加速運動の推移を曲線ａで示した。この曲
線から明らかな如く、ストロークは、スタート時は非常
に速いがその後全範囲にわたって徐々に減少して終点に
達する。本発明に係る方法における加圧プレート８の推
移を曲線ｂに示した。この場合、加圧プレートは、ま
ず、低速で始動し、主段階においてほぼ一定の速度で駆
動され、次いで、終了段階において漸次的に制動され
る。この場合、始動段階は、全ストローク時間の約10〜
50％を占め、一方、終了段階は、全ストローク時間の最
大30％（好ましくは、10〜20％）である。

第２図のグラフに、公知の方法および本発明に係る方法
における加圧プレートの速度推移を示した。曲線ａに示
した公知の方法の場合、ストローク速度は、衝撃ピスト
ンの衝突時点（時間＝０）に最大値を取り、次いで、よ
り大きい範囲にわたって連続的に線形に減少し、終了段
階において漸減する。一方、曲線ｂに示した本発明の場
合は、速度は、最大ストローク速度に達するまでゆっく
り且つ漸次的に増加し、次いで、より大きい範囲、即
ち、主段階においてほぼ一定に推移し、次いで、終了段
階において比較的急激に漸次的に減速される。この場
合、最大ストローク速度は、鋳型材料の高さおよび所望
の圧密度に適合される。

第３図に、装置に関する解決法の実施例を示した。昇降
自在のプレート１には、原型２と、原型を囲み充填フレ
ーム４を被せた成形箱３とが載っている。成形箱３およ
び充填フレーム４には、公知の如く、圧密前に鋳型材料
（例えば、結合材としてベントナイトを添加した型砂
５）を充填する。

この成形ユニットの上方には、本質的に加圧シリンダ７
と加圧プレート８とから成る概ね６で示した圧密ユニッ
トが配設してある。図示の実施例の場合、加圧プレート
８は、下方へ湾曲した周縁部8aを有し、案内ロッド９に
よって圧密ユニット６の位置不動部分6aに案内してあ
る。加圧プレート８は、更に、中心の突起8bによって頚
軸10に沿って案内してあり、上記頚軸上を軸線方向へ移
動できる。この場合、案内突起10の端部に設けてあって
加圧プレート８の凹み12aの底面12と共働するフランジ1
1がストッパとして役立つ。

案内頚軸10は、駆動ピストン15のピストンロッド13に設
けてある。駆動ピストン15およびピストンロッド13に
は、円筒形中空スペース14が設けてある。ピストンロッ
ド13およびピストン15は、ガス蓄圧器として役立つ円筒
形チャンバ16の下部境壁をなす。ガス蓄圧器16の容積の
上部境壁は、ピストン15の円筒形スペース14に突出する
突起18を備えた調節ピストン17から構成してある。調節
ピストン17は、更に、開口20を介して液圧負荷を受ける
高圧チャンバ19を固定する。ピストン17には、更に、加
圧シリンダ７の上蓋を貫通する操作ロッド21が係合して
いる。

駆動ピストン15、ピストンロッド13、加圧シリンダ７お
よびシリンダの下蓋は、流出口としても役立つ接続部23
を介して作動油を供給できる液圧チャンバ22を形成す
る。

ガス蓄圧器16は、接続部24を介して、漏れ空気の補充に
役立つあるいは全ストロークを変更するためのオン・オ
フ自在のガス容積として役立つ容積一定の１つまたは複
数の別のガス蓄圧器に接続することができる。駆動ピス
トン15の上方のガス圧は50〜200barであり、一方、液圧
チャンバ22は、ピストンの面積比に応じて100〜350bar
の作動圧を有する液圧系に接続してある。

第３図に、圧密ストロークを行う前の出発位置を示し
た。加圧プレート８は、あらかじめ、成形箱３および充
填フレーム４とともに原型支持プレート１を上部位置に
上昇させて充填鋳型材料の表面に接触させる。この場
合、加圧プレートは、中心突起8bの上端面25がピストン
ロッド13のストッパディスク26に当接するまで、案内頚
軸10に沿って案内される。駆動ピストン15には、円筒形
スペース16内のガス圧と液圧チャンバ22内の対向液圧と
が加えられる。

液圧チャンバ22内の液圧を解放すると、ピストンロッド
13を有する駆動ピストン15、加圧プレートおよび充填鋳
型材料５が、原型12の方向へ加速される。流出口23の断
面積は、２〜20m/sのピストン速度を達成するため流出
速度が常に10m/sよりも大きくなるよう、設計してあ
る。ガス蓄圧器16のガス圧の経時的減少、駆動ピストン
15の有効面積、ピストン重量、加圧プレート８の重量、
作動液流量、成形箱の面積および圧密ストロークの大き
さが、圧密速度を決定し、従って、圧密結果を決定す
る。最大約100mmの複数の流出口23によって、短時間
で、最大40m/sの流出速度の達成できる。この制御機構
の詳細は、以下で、第５図を参照して説明する。

駆動ピストン15は、最終位置に達する前に制動される。
このため、ピストンロッド13の上端には円すい形拡張部
13aが設けてある。更に、シリンダ７の下端には、ピス
トンロッド13が貫通する開口7bを有する減衰リング7aが
挿入してある。ピストンロッド13と開口7bの壁との間の
環状スペースの断面積は、流出口23の断面積よりも大き
い。ピストンロッド13の拡張部13aが開口7bに突出し始
めると直ちに、上記開口の断面積が漸次的に狭くなり、
従って、作動液が絞られ、結局、駆動ピストンが停止す
る。

加圧プレート８は案内頚軸10に沿ってある程度摺動きる
ので、第３図の27に示した如く、可動なストローク範囲
が可能である。従って、鋳型材料の諸性質の変動および
これに伴う圧密ストロークの差異を自動的に補償でき
る。即ち、駆動ピストン15が最終位置に達すると、加圧
プレート８は、その質量慣性にもとづき、鋳型材料粒子
のなお残存する流動能によって決まる最終位置まで更に
駆動され、更に、型背面に補足的圧密作用を加える。

圧密速度が大きい場合は、鋳型材料円柱体の内部および
加圧プレート８の下方に空気が封入されることがあるの
で、成形欠陥を避けるため、加圧プレート８にはスリッ
ト、穴またはノズル28が設けてある。

ガス蓄圧器16の容積は、重量節減のために設けた円筒形
状中空スペース14の容積も含めて、調節ピストン17によ
って調節できる。かくして、駆動ピストンの出発圧力お
よび初期加速度を変更できる。最終圧は、ピストンスト
ローク一定の場合、調節ピストン17の位置に関係なく一
定となる。しかしながら、既述の如く、加速の時間的推
移は、接続部24を介して外部の蓄圧器を接続することに
よって変更できる。この補助蓄圧器も、駆動ピストン15
のもどり時、作動媒体によって圧縮されて出発圧にもど
る。

第４図に、例えば、異種の原型ジオメトリ（形状、寸
法）に適合させるため、圧密ストロークを調節できる実
施例を示した。液圧シリンダ22の下部には、第３図の位
置不動の減衰リング7aの代わりに、加圧シリンダ７との
間に環状スペース30が生ずるような外周面の一部を凹ま
せた減衰スリーブ29が設けてある。減衰スリーブ29に
は、更に、液圧チャンバと接続部23とを連通させるため
の複数の開口31が設けてある。減衰スリーブ29は、接続
部32を介してスリーブ下面に作用する液圧によって軸線
方向へ上昇さて、調節することができる。一方、スリー
ブの下降は、液圧チャンバ22内の作動液体によって行
う。この場合、減衰スリーブ29のストローク長さは、圧
密ストロークの約20〜30％に定める。駆動ピストン15の
減衰位置を上記の如く変更する代わりに、第３図に27で
示した自由ストロークの任意の部分を駆動ピストン15の
自由送り33に利用して、駆動ピストン15が全ストローク
を行った場合も加圧プレート８の僅かなストロークが可
能なよう、駆動ピストン15の減衰位置を対応する昇降ユ
ニットによって調節することもできる。この実施例な場
合は特に、衝突時の騒音を避けるため、加圧プレート８
の中心突起8bの端面25に弾性当接リング34を設置すれば
有利である。

高さ差が大きい原型を使用する場合、部分的に、圧接ス
トロークを変化させる必要がある。この変更は、原型輪
郭に適合した補助部材を加圧プレート８に取付けること
によって行う。この場合、鋳型材料に帰因して圧密スト
ロークが変動した際に補助部材を別個に調節駆動できる
よう、上記補助部材を軸線方向へ可動に加圧プレート８
に案内すれば有利である。第４図に、下面36が境界面37
の下方まで達するような大きな球状原型のためのこの種
の補助圧密部材35を示した。補助部材35は、直立ボルト
38によって加圧プレート８に８の孔に案内して上下方向
に可動に取付けてある。補助部材35は、出発位置では、
原型支持プレート１のストローク運動にもとづき、加圧
プレート８の下面に当接せしめられる。次の圧密工程に
おいて、まず、補助部材35の下方の鋳型材料が加速さ
れ、次いで、加圧プレートの残余の下面が、鋳型材料背
面に当接する。次いで、鋳型材料全体が更に加速され
る。駆動ピストン15が最終位置に達すると、加圧プレー
ト８および補助部材35が、質量慣性にもとづき、相互に
無関係に且つ鋳型材料の部分に達成された圧密度に依存
して当該の最終位置に更に駆動される。

第６図に、より大きな成形箱に特に適した実施例を示し
た。この場合、共通の支持部材39に、それぞれ加圧プレ
ート８を有する２つの圧密ユニット６が設けてある。こ
の場合、各加圧プレート８は、成形箱３または充填フレ
ーム４の断面積の約1/2を被う。双方の圧密ユニット６
の圧密ストロークは、同時に開始することができるが、
正確に同期させる必要はない。しかしながら、加圧シリ
ンダ７の液圧チャンバ22からの液圧媒体の流出を制御す
る切換機構を並列に配置し、切換機構の前に圧力補償管
路を設けるのが合目的的である。第６図の実施例は、成
形箱の上型および下型を一つの作業工程で同時に作製す
る場合にも使用できる。

第５図に、液圧制御系の有利な実施例を示した。接続部
23は、高圧液体循環路に設けてある。この循環路の圧力
源は、例えば、液圧ポンプ41である。液圧ポンプは、タ
ンク46から給液を受ける。高圧媒体は、高圧源41から分
配すべり弁42および逆止め弁43を介して管路44に流入
し、次いで、液圧チャンバ22の双方の接続部23に送られ
る。管路44は、制御自在の逆止め弁45を介して、タンク
46に接続し流出口48と排気口50とを有する排出タンク47
に接続してある。逆止め弁45は、制御管路49を介して分
配すべり弁42に接続してあり、従って、液圧ポンプ41か
ら給液を受けることができる。場合によっては、液圧チ
ャンバ22は、更に、管路51および微調チョーク52を介し
て管路44に接続させることができる。

分配すべり弁42の位置“B"では、液圧チャンバ22は、液
圧ポンプ41から給液を受けるので、駆動ピストン15が、
畜圧器16のガス容積を所望の最終圧に昇圧する。この場
合、制御自在な逆止め弁45は、閉鎖位置にある。加圧プ
レート８は、原型支持プレート１、成形箱３および充填
フレーム４の駆動によって、上部出発位置に駆動されて
いる。

分配すべり弁42を位置“A"に切換えれば、液圧チャンバ
22は、逆止め弁43によって液圧ポンプ41に対して閉鎖さ
れ、同時に、ポンプが、制御管路49を介して逆止め弁45
を開く。作動液体は、接続部23、管路44および開放状態
の逆止め弁45を介して、系の作動液体の全量を受容し且
つ圧力を急激に消失せしめるのに十分に大きい容積を有
する排出タンク47に急激に流入できる。この場合、駆動
ピストン15および加圧プレート８は、所望の速度で下降
して充填鋳型材料５を圧密する。

第７図に、誘導式駆動機構を有する圧密ユニット６の実
施例を示した。装置架台53には、軸線方向へ重ね合せて
設けてあって独立に励磁、制御できるコイル55、56、57
を備えたコイルコア54が設けてある。コイルパック55〜
58の上方には、更に、安定・保持コイル59が設けてあ
る。加圧プレート８は、ロッド60によってコイルコア61
に固定してある。このコアには、もどしシリンダ64の、
端部に駆動部材63を備えたピストンロッド62が貫通して
いる。

円筒形コイル55〜59は、休止状態においても運動中にも
コイルコア41を自動的に軸線方向へ向ける均一な指向性
電磁場を生ずる。圧密ストロークは、オンせるコイル55
〜58の数によって段階的に変更できる。加速推移は、コ
イルコア61に作用する界磁力によって制御され、コイル
コアの材料の飽和範囲内の寸法を定めた場合、電流強度
に依存する。即ち、圧密結果は、圧密ストロークの変更
によって変更できるのみならず、更に、コイルの電流強
度を変更することによって変更することもできる。

加圧プレート８は、圧密終了後、もどしシリンダ64によ
って出発位置にもどし、保持コイル59を賦活して固定す
る。圧密ストロークを行う前に、ピストンロッド62を第
７図の位置に引出す。

【図面の簡単な説明】

第１図は、先行技術に係る圧密法および本発明に係る圧
密法のストローク／時間グラフ、第２図は、第１図のグ
ラフから作成したストローク速度／ストローク時間グラ
フ、第３図は、本方法を実施する装置の実施例の略断面
図、第４図は、別の実施例の、第３図と同様の断面図、
第５図は、液圧制御機構の回路図、第６図は、別の実施
例の第３、４図と同様の断面図、第７図は、電磁駆動機
構を有する実施例の、第３、４図と同様の断面図であ
る。 １……原型支持プレート、２……原型、３……成形箱、
４……充填フレーム、５……鋳型材料、６……圧密ユニ
ット、７……加圧シリンダ、８……加圧プレート、15…
…駆動ピストン、16……畜圧器、22……液圧チャンバ、
41……液圧チャンバ。

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳型材料表面に直接に載り最大20m/sのス
   トローク速度に加速される加圧プレートによって鋳型材
   料（特に、型砂）を圧密する方法において、加圧プレー
   トを、全ストローク時間の50％以下の始動段階において
   最大ストローク速度まで漸次的に加速し、次の定常段階
   においてほぼ一定のストローク速度で駆動し、全ストロ
   ーク時間の30％以下の終了段階において漸次的に減速す
   ることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】加圧プレートのストローク速度は、鋳型材
   料の高さに逆比例するよう選択することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】ストローク速度が、鋳型材料の高さが200m
   m以下の場合は20〜12m/sであり、鋳型材料の高さが200
   〜400mmの場合は12〜7m/sであり、鋳型材料の高さが400
   mmよりも大きい場合は７〜2m/sであることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の方法。
4. 【請求項４】予圧された弾性的駆動機構によってプレー
   トを駆動することを特徴とする特許請求の範囲第１〜３
   項の１つに記載の方法。
5. 【請求項５】前記弾性的駆動機構として高圧ガスを充填
   した密閉空間の形の気体バネを用い、放圧後、高圧ガス
   を再圧縮することを特徴とする特許請求の範囲第４項記
   載の方法。
6. 【請求項６】加圧プレートの最大ストローク速度をガス
   圧の大きさによって調節し、ガス圧の経時的低下を対向
   液圧によって調節することを特徴とする特許請求の範囲
   第１〜５項の１つに記載の方法。
7. 【請求項７】圧力低下の進行に伴いオンされる１つまた
   は複数の高圧ガス充填密閉空間に本来の高圧ガス充填密
   閉空間（気体バネ）を接続することを特徴とする特許請
   求の範囲第１〜６項の１つに記載の方法。
8. 【請求項８】ストローク運動の終了段階において、加圧
   プレートを気体バネの駆動力から切離し、加圧プレート
   の質量慣性に対抗する鋳型材料の抵抗のみによって最終
   位置に達するまで加圧プレートを制動することを特徴と
   する特許請求の範囲第１〜７項の１つに記載の方法。
9. 【請求項９】加圧プレートを電磁的に駆動することを特
   徴とする特許請求の範囲第１〜３項の１つに記載の方
   法。
10. 【請求項１０】加圧プレートの運動時に沿って、強さを
    制御できる磁場を作用させることを特徴とする特許請求
    の範囲第９項記載の方法。
11. 【請求項１１】加圧プレートによって鋳型材料（特に、
    型砂）を圧密する方法を実施する装置であって、原型支
    持プレートと、充填フレームを含み鋳型材料を受容する
    成型箱と、成型箱の上方に配置した加圧プレートと、加
    圧プレートに係合させてあって鋳型材料を圧密するため
    加圧プレートを充填フレーム内に挿入する駆動機構とか
    ら成る形式のものにおいて、高圧ガスを含み、加圧プレ
    ート（８）に接続した駆動ピストン（15）によって１つ
    の境壁を構成した蓄圧器（16）を駆動機構として使用
    し、駆動ピストン（15）の逆の側には、対向液圧負荷を
    作用させることを特徴とする装置。
12. 【請求項１２】対向液圧負荷は、加圧プレート（８）の
    ストローク速度の所望の推移に対応して、液圧チャンバ
    （22）から液圧媒体を適切な速度で流出させることによ
    り消失させ得ることを特徴とする特許請求の範囲第11項
    記載の装置。
13. 【請求項１３】液圧媒体の流出速度は制御自在であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第11項または第12項記載
    の装置。
14. 【請求項１４】液圧チャンバ（22）が、大きな流出口
    （23）を備えており、液圧チャンバ（22）の内部には、
    駆動ピストン（15）の最終位置を制御できる変位自在の
    減衰スリーブ（29）が上記流出開口の前方に配設してあ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第11〜13項の１つに
    記載の装置。
15. 【請求項１５】液圧チャンバ（22）の流出口（23）が、
    液圧媒体が10m/sよりも大きい速度で流出できるよう設
    計してあることを特徴とする特許請求の範囲第11〜14項
    の１つに記載の装置。
16. 【請求項１６】液圧チャンバ（22）の流出路が、切換要
    素（45）によって液圧循環路から切離して、断面積が比
    較的大きな管路を介して排出タンク（47）に接続させ得
    ることを特徴とする特許請求の範囲第11〜15項の１つに
    記載の装置。
17. 【請求項１７】液圧源の圧力が、100〜300barの範囲に
    あることを特徴とする特許請求の範囲第11〜16項の１つ
    に記載の装置。
18. 【請求項１８】高圧ガス蓄圧器（16）の作動圧は、容積
    を変更することにより選択できることを特徴とする特許
    請求の範囲第11〜17項の１つに記載の装置。
19. 【請求項１９】高圧ガス着圧器が、少くとも１つの外部
    のオン・オフ自在の高圧ガス蓄圧器に接続してあること
    を特徴とする特許請求の範囲第11〜18項の１つに記載の
    装置。
20. 【請求項２０】高圧ガス蓄圧器（16）が、駆動ピストン
    （15）を案内する高圧シリンダ（７）から構成してあ
    り、蓄圧器の容積は、調節ピストン（17）によって変更
    できることを特徴とする特許請求の範囲第18項または第
    19項記載の装置。
21. 【請求項２１】駆動ピストン（15）が、複動式に構成し
    てあり、一面では、高圧ガス蓄圧器（16）の可動な閉鎖
    部材を形成し、他面では、液圧チャンバ（22）の可動な
    閉鎖部材を形成することを特徴とする特許請求の範囲第
    11〜20項の１つに記載の装置。
22. 【請求項２２】駆動ピストン（15）が、高圧ガス蓄圧器
    （16）に対して開放・接続した中空部（14）を有する中
    空ピストンロッド（13）を介して加圧プレート（８）に
    結合してあり、調節ピストン（17）の円筒形突出部（1
    8）が、ピストンロッド（13）の中空部（14）内に間隙
    を置いて突出していることを特徴とする特許請求の範囲
    第11〜21項の１つに記載の装置。
23. 【請求項２３】加圧プレート（８）の出発位置では、高
    圧ガス蓄圧器（16）のガス圧が50〜200barの範囲にある
    ことを特徴とする特許請求の範囲第11〜22項の１つに記
    載の装置。
24. 【請求項２４】高圧ガス蓄圧器の容積と駆動ピストンの
    押しのけ容積との比が、少くとも5:1であることを特徴
    とする特許請求の範囲第11〜23項の１つに記載の装置。
25. 【請求項２５】液圧チャンバ（22）の少くとも２つの供
    給・排出口（23）が、それぞれ、少くとも１つの供給・
    排出管路（44）に接続してあることを特徴とする特許請
    求の範囲第11〜24項の１つに記載の装置。
26. 【請求項２６】液圧源（41）が、分配弁（42）、逆止め
    弁（43）および環状の管路（44）を介して、液圧チャン
    バ（22）の双方の供給・排出口（23）に接続してあり、
    該環状管路（44）が、制御自在の逆止め弁（45）を介し
    て排出タンク（47）に接続してあることを特徴とする特
    許請求の範囲第11〜25項の１つに記載の装置。
27. 【請求項２７】分配弁（42）が、第１位置において、液
    圧チャンバ（22）を液圧源（41）に接続し、逆止め弁
    （45）の制御管路（49）を放圧し、かくして、逆止め弁
    （45）が、環状管路（44）の圧力に抗して開き、液圧チ
    ャンバ（22）を排出タンク（47）に接続することを特徴
    とする特許請求の範囲第11〜26項の１つに記載の装置。
28. 【請求項２８】加圧プレート（８）が、駆動ピストン
    （15）に軸線方向へある程度摺動可能なよう係合させて
    あることを特徴とする特許請求の範囲第11〜26項の１つ
    に記載の装置。
29. 【請求項２９】ピストン（15）の自由端には、加圧プレ
    ート（８）を軸線方向へ可動なよう取付けた案内ロッド
    （10）が設けてあり、案内ロッド（10）には、加圧プレ
    ート（８）の軸線方向運動を限定するストッパ（11）が
    設けてあることを特徴とする特許請求の範囲第11〜28項
    の１つに記載の装置。
30. 【請求項３０】加圧プレート（８）が、原型の輪郭に対
    応する形状に構成してあることを特徴とする特許請求の
    範囲第11〜29項の１つに記載の装置。
31. 【請求項３１】加圧プレート（８）の重量が、鋳型材料
    の高さまたは重量に逆比例するよう選択してあることを
    特徴とする特許請求の範囲第11〜30項の１つに記載の装
    置。
32. 【請求項３２】加圧プレートの重量と鋳型材料の量との
    比が、1:1〜1:10の範囲にあることを特徴とする特許請
    求の範囲第11〜31項の１つに記載の装置。
33. 【請求項３３】加圧プレート（８）には、軸線方向へ摺
    動自在の補助部材（35）を取付け得ることを特徴とする
    特許請求の範囲第11〜32項の１つに記載の装置。
34. 【請求項３４】加圧プレートによって鋳型材料（特に、
    型砂）を圧密する装置であって、原型支持プレートと、
    充填フレームを含み鋳型材料を受容する成型箱と、成型
    箱の上方に配置した加圧プレートと、加圧プレートに係
    合させてあって鋳型材料を圧密するため加圧プレートを
    充填フレーム内に挿入する駆動機構とから成る形式のも
    のにおいて、駆動機構（６）が、軸線方向へ順次に配置
    した複数の電磁コイル（55〜58）から成り、加圧プレー
    ト（８）が、上記コイル内に突出するコイルコア（61）
    を有することを特徴とする装置。
35. 【請求項３５】各コイル（55〜58）の電流強度を制御で
    きることを特徴とする特許請求の範囲第34項記載の装
    置。
36. 【請求項３６】コイル（55〜58）は、それぞれ別個にオ
    ン・オフできることを特徴とする特許請求の範囲第34項
    または第35項記載の装置。
37. 【請求項３７】コイルコア（61）が、コイル（55〜58）
    の内部に遊動状態で配置してあり、調心・保持コイル
    （59）によって上方の出発位置に保持されることを特徴
    とする特許請求の範囲第34〜36項の１つに記載の装置。