JPH0822454B2 - 鋳型の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋳型の製造方法、詳しくは鋳物砂に鋳物砂
用粘結剤及び硬化触媒を供給してこれらの混合物を混練
する工程を含む鋳型の製造方法に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来より、鋳型の製造方法として、鋳物砂に鋳物砂用
粘結剤及び硬化触媒を供給してこれらの混合物を混練す
る工程を含む鋳型の製造方法が広く採用されている。

上記方法において、粘結剤の硬化反応速度は、主とし
て作業時における上記混合物の温度に依存し、温度が高
い程速い。従って、上記温度に応じて適量の硬化触媒を
供給することが鋳型製造の上で重要であり、従来、硬化
触媒の供給に際しては、硬化触媒供給用ポンプのモータ
の作動時間を規定することによりその供給量の制御が行
われていた。

しかしながら、モータの作動時間により硬化触媒の供
給量を制御する場合には、上記混合物の混練をバッチ式
で行わざるを得ないため、連続的な混練工程の実現が困
難であるという問題があった。

従って、本発明の目的は、鋳型の製造法における原料
混合物（鋳物砂、粘結剤及び硬化触媒）の混練工程を連
続的に実施することのできる鋳型の製造方法を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、次の鋳型の製造方法を提供することによっ
て上記の目的を達成したものである。

鋳物砂に鋳物砂用粘結剤及び硬化触媒を供給してこれ
らの混合物を混練する工程を含む鋳型の製造方法におい
て、 鋳物砂又はその近傍の温度を温度センサにより感知
し、その感知温度を電圧信号又は電流信号に変換して温
度調節部に入力すると共に、硬化触媒の種類及び硬化速
度の設定により決まる基準温度を電圧信号に変換して上
記温度調節部に入力し、 上記温度調節部において、該温度調節部に警報出力装
置が接続されており、上記温度センサが設定温度範囲を
越えた温度を感知した場合は、該温度調節部に接続され
た警報出力装置が硬化触媒の種類の切り換えの信号又は
警報の発生の信号を出力し、また、入力された上記感知
温度と上記基準温度とを比較してその温度差を連続的に
電流信号に変換してプロセスコントローラに入力し、 上記プロセスコントローラにおいて、入力された電流
信号を硬化触媒供給用ポンプのモータの負荷を制御する
のに最適な電圧信号に変換してサイリスタインバータに
入力し、 上記サイリスタインバータにおいて、入力された電圧
信号に応じて周波数を連続的に変化させて硬化触媒供給
用ポンプのモータの回転速度を制御する、 ことにより硬化触媒の供給を行うことを特徴とする鋳
型の製造方法。

〔実施例〕

以下、本発明の鋳型の製造方法を、その実施に用いら
れる好ましい硬化触媒供給装置と共に説明する。

先ず、上記硬化触媒供給装置の一例を図面に基づいて
説明する。

第１図は、本発明方法の実施に適用して好適な硬化触
媒供給装置（図示せず）の制御機構を示すブロック図で
ある。

第１図において、１は温度センサであり、該温度セン
サ１は温度調節部２に接続されており、該温度調節部２
は、制御基準出力部３、プロセスコントローラ４及び警
報出力装置７にそれぞれ接続されている。また、上記プ
ロセスコントローラ４はサイリスタインバータ５に、更
に該サイリスタインバータ５は硬化触媒供給用ポンプ６
に接続されている。そして、この制御機構は、上記温度
センサ１からの温度情報に基づいて上記ポンプ６の回転
速度を適切に制御することが可能なように構成されてい
るものである。

次に、上記制御機構を構成する上記の構成要素１〜７
について更に具体的に説明する。

温度センサ１は、鋳物砂の温度を感知（測定）し、そ
の感知温度を電圧信号又は電流信号に変換して電気信号
として温度調節部２へ入力する機能を備えているもので
ある。この温度センサ１としては、測温抵抗体（例:Pt1
00オーム）又は熱電対（例：クロメル・アルメル、鉄・
コンスタンタン）等の、−10℃〜50℃の範囲を正確に測
定できるセンサであれば特に制限されない。尚、鋳物砂
の温度感知は、該鋳物砂を直接感知する場合に限らず、
その近傍の温度を感知して鋳物砂の温度を感知する間接
的感知によってもよい。

また、上記温度調節部２は、上記温度センサ１から入
力される上記電気信号としての感知温度と、後述の制御
基準出力部３から入力される電圧信号としての基準温度
とを比較し、その温度差の情報を電流信号に変換してプ
ロセスコントローラ４に入力可能な機能を備えているも
のである。この温度調節部２としては、上記基準温度と
鋳物砂の実際の測定温度とを比較しながら、その演算結
果を、例えば４〜20mAの直流の電流信号に変換する機能
を備えているものであれば、特に制限されない。また、
例えば、上記温度調節部２としては、温度センサが感知
した温度の単位時間当たりの平均値を算出し、上記基準
温度と比較してその差に応じて出力可能な比例動作機
能、入力が曲線的に変化した場合に微分動作を行い曲率
を補正し、最小二乗法により直線近似を行って上記比例
動作機能を補足することが可能な微分動作機能、更には
単位時間当たりの残留偏差を０とする積分動作を行って
上記比例及び微分の両動作機能を補足することが可能な
積分動作機能を備えていることが望ましい。

上記制御基準出力部３は、上記温度調節部２へ電圧信
号としての基準温度を入力する機能を備えているもので
ある。この基準温度は、使用する硬化触媒の種類及び設
定する硬化速度等により決定され、また電圧信号として
は、特に制限されないが、例えば０〜5Vの範囲の直流電
圧を利用できる。

また、上記プロセスコントローラ４は、上記温度調節
部２から入力れさる上記温度差に対応する電流信号を、
硬化触媒供給用ポンプ６のモータの負荷を制御するのに
最適な電圧信号（制御信号）に変換し、該電圧信号をサ
イリスタインバータ５に入力する機能を備えているもの
である。上記の最適な電圧信号としては、例えば０〜10
Vの範囲の直流電圧を挙げることができる。

そして、上記サイリスタインバータ５は、入力される
上記電圧信号に応じて周波数を連続的に変化させ、次に
説明する硬化触媒供給用ポンプ６のモータの回転速度を
制御する機能を備えているものである。モータとして
は、例えば三相誘導電動機、同期電動機を挙げることが
できる。

また、硬化触媒供給用ポンプ６は、鋳物砂に硬化触媒
を供給するために用いられるポンプであり、上記サイリ
スタインバータ５から入力される周波数の電力によりそ
の回転速度が適切に制御されるものである。硬化触媒供
給用ポンプ６としては、プランジャーポンプ、ダイヤフ
ラムポンプ、ギャポンプ及びトコロイドポンプ等の定量
ポンプを用いることができる。

従って、上述の硬化触媒供給装置を用いることによ
り、鋳型の製造に供される鋳物砂の温度を、温度センサ
１で感知することにより、該感知温度と触媒の種類及び
設定する硬化速度等の作業条件とを比較し、それに見合
った速度にモータの回転数を自動的に制御することによ
り、適切な量の硬化触媒をミキサー（図示せず）中の上
記鋳物砂に供給することを自動的に行うことが可能とな
る。

上記温度調節部２には、第１図に示すように、次に説
明する警報出力装置７が接続されている。

上記警報出力装置７は、温度センサ１が感知する温
度、或いは硬化触媒の供給量が、設定されている温度範
囲或いは供給量の範囲を逸脱する場合に、警報を発する
か又は硬化触媒の種類を切り換える等の動作を可能にす
る機能を備えているものである。この警報出力装置７に
おける動作態様を具体的に示したのが第２図（ａ）及び
（ｂ）である。即ち、第２図（ａ）には、一種類の触媒
を使用し、鋳物砂の温度が高くなる程硬化触媒の供給量
を減らし、該鋳物砂の温度が、製造される鋳型の性能維
持等の条件から硬化触媒の供給量をそれ以上減量するこ
とができない上限温度に達したところで警報を発し、逆
に鋳物砂の温度が下がる場合には硬化触媒をそれ以上増
量することができない下限温度に達したところで同様に
警報を発する態様を示す。また、第２図（ｂ）には、強
弱二種類の硬化触媒を切り換え使用する場合の態様が示
してある。即ち、当初鋳物砂の温度が高く次第に下降し
ていく場合には、弱い触媒に対応する直線Ａに従い供給
する触媒を増量していき、その温度が下限温度に達した
ところで強い触媒に切り換え、次いで直線Ｂに従い触媒
を増量し、その後も鋳物砂の温度が下降して該直線Ｂに
おける下限温度に達したところで警報を発する。逆に、
当初鋳物砂の温度が低く次第に上昇していく場合には、
強い触媒に対応する直線Ｂに従い供給する触媒を減量し
ていき、その温度が上限温度に達してところで上記の弱
い触媒に切り換え、次いで直線Ａに従って触媒量を減量
し、その後も鋳物砂の温度が上昇して該直線Ａの上限に
達したところで警報を発する。

次に本発明の鋳型の製造方法を、上述の硬化触媒供給
装置を用いて実施する一実施態様について詳述する。

本発明の鋳型の製造方法は、鋳物砂に鋳物砂用粘結剤
及び硬化剤を供給してこれらを混練する工程を含み、該
工程で得られる混練物を鋳枠に充填し、該混練物を硬化
させ、次いで抜型する等の一連の工程を経て鋳型を製造
するものであり、特に上記混合物を混練する混練工程に
特徴を有しているものである。上記、粘結剤及び硬化触
媒は特に制限されるものでなく、粘結剤としてはフラン
系樹脂やフェノール系樹脂等の、また硬化触媒としては
硫酸やキシレンスルホン酸等の通常用いられるものをそ
れぞれ用いることができる。

本発明方法の実施に際しては、先ず上述の制御機構を
備えた硬化触媒供給装置（図示せず）を、鋳物砂、粘結
剤及び硬化触媒を混練して鋳型製造用の混練物を調製す
るための装置であるミキサー（図示せず）に取付け、該
ミキサー内に硬化触媒を供給できるように準備して置
く。ミキサーとしては、バッチ式及び連続式の何れのミ
キサーも使用可能である。

次に、ミキサーに鋳物砂を供給し、該鋳物砂に対する
粘結剤及び硬化触媒の供給を開始する。

ミキサーに鋳物砂が供給されると、該鋳物砂の温度を
温度センサ１が感知し、その感知温度を電圧又は電流に
変換して電気信号として温度調節部２に入力する。それ
と同時に、使用する硬化触媒の種類及び設定する硬化速
度により決まる基準温度を制御基準出力部３から電圧信
号として同じく温度調節部２に入力する。

こうして上記温度調節部２に入力された上記感知温度
と上記基準温度とを比較し、その温度差を連続的に電流
信号に変換する作業を該温度調節部２で行う。

続いて、上記温度差を電流信号としてプロセスコント
ローラ４に入力し、その電流信号を硬化触媒供給用ポン
プ６のモータの負荷を制御するのに最適な電流信号に変
換する作業を該プロセスコントローラ４で行う。

次いで、上記電圧信号をサイリスタインバータ５に入
力し、その電圧信号に応じて周波数を連続的に変化させ
る作業を該サイリスタインバータ５で行う。

然る後、上記サイリスタインバータ５において変化さ
せられた周波数からなる電力を、硬化触媒供給用ポンプ
６のモータに入力し、該モータの回転速度の制御を行い
ながら、ミキサー内に適量の硬化触媒を供給し、上記鋳
物砂、粘結剤及び硬化触媒を上記ミキサー内で混練して
所望の組成からなる混練物を得る。こうして得られた混
練物により常法に従って目的する鋳型を製造する。

上記実施態様においては、上記の如く、モータの回転
速度を制御することにより、ミキサー内の鋳物砂に、そ
の温度及びその他の鋳型製造条件に応じた適量の触媒を
連続的に自動供給することが可能である。

また、上記制御基準出力部３には、使用する硬化触媒
の種類及び硬化速度等の製造条件に応じた基準温度を予
め入力しておくことが可能であり、その結果実施する製
造条件を選択することにより、その条件に適合する基準
温度を自動的に上記温度調節部２に入力することが可能
である。

従って、本発明方法の上述の実施態様によれば、バッ
チ式及び連続式の何れのミキサーを用いる場合にも、そ
れぞれ鋳物砂の温度の高低に拘らず所望の硬化速度を有
する混練物を安定して調製することが可能となる。ま
た、本発明方法は、上記のようにモータの回転速度によ
り触媒の供給量を制御するので該供給量を連続的に制御
可能であり、それ故連続式ミキサーに適用する場合は特
に有効である。

次に、本発明方法を実施した例を具体的に示す。

−実施例１− バッチ式のミキサー（30kg）に、前述の硬化触媒供給
装置を取付け、鋳物砂への粘結剤及び硬化触媒の供給
と、これらの混練とを行い混練物（混練砂）を調製し、
次いで常法に従って鋳型の製造を行った。

尚、上記硬化触媒としては、主成分がキシレンスルホ
ン酸からなる二種類の硬化触媒、即ち、キシレンスルホ
ン酸の含有量が多い強い触媒及びその含有量が少ない弱
い触媒を用い、粘結剤としては、フルフリルアルコール
を主成分とするフラン樹脂を用い、第２図（ｂ）に示し
た制御態様に従い、上記二種類の硬化触媒を温度が10〜
40℃の範囲にある鋳物砂に供給した。

本実施例１では、常に一定の硬化速度を有する混練物
を調製することができた。ここでいう硬化速度は、現象
的には鋳枠に混練物を充填してから該鋳枠より鋳型を取
り出すこと（抜型）が可能になるまでに必要とされる時
間（例:15分）として現れる。

−実施例２− 連続式のミキサー（10T/H）に、実施例１と同様に硬
化触媒供給装置を取付け、硬化触媒の供給を行った。

使用した粘結剤及び硬化触媒は、実施例１の場合と同
様である。但し、二種類の硬化触媒（鋳物砂の温度が低
温側にある場合適した触媒と、高温側にある場合に適し
た触媒）の供給は、２台の硬化触媒供給用ポンプを使用
して、自動的にその供給を切り換えられるようにして行
った。

本実施例２では、鋳物砂の温度の高低如何に拘らず、
常に一定の硬化速度を有する混練物を、しかも複数種類
の硬化速度（例えば、型抜きまでに要する時間が、10
分、20分及び60分である３種類）を有する混練物を１台
のミキサーで連続供給することができた。

以上、本発明の鋳型の製造方法について詳述してきた
が、前述の実施態様及び実施例に記載したものに限定さ
れるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変更可能であることはいうまでもない。

例えば、硬化触媒の供給量を制御する具体的態様とし
て、第１図に示した制御機構を用いる場合を説明した
が、これに限らず同様の機能を備えた他の制御機構を用
いてもよい。特に、実施例では、温度調節部２への基準
温度の信号入力を、該温度調節部２に接続されている制
御基準出力部３で行う場合を示したが、これに限るもの
でなく、基準温度の信号入力の機能を他の構成要素、例
えばプロセスコントローラ４等に併有させてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、鋳型の製造法における原料混合物
（鋳物砂、粘結剤及び硬化触媒）の混練工程を連続的に
実施することができ、鋳型製造の自動化が可能となり、
生産性の向上が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法の実施に用いられる好ましい硬化
触媒供給装置の一制御機構を示すブロック図、第２図
（ａ）及び（ｂ）は上記制御機構の制御態様の一部を示
す説明図である。 １……温度センサ ２……温度調節部 ３……制御基準出力部 ４……プロセスコントローラ ５……サイリスタインバータ ６……硬化触媒供給用ポンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳物砂に鋳物砂用粘結剤及び硬化触媒を供
   給してこれらの混合物を混練する工程を含む鋳型の製造
   方法において、 鋳物砂又はその近傍の温度を温度センサにより感知し、
   その感知温度を電圧信号又は電流信号に変換して温度調
   節部に入力すると共に、硬化触媒の種類及び硬化速度の
   設定により決まる基準温度を電圧信号に変換して上記温
   度調節部に入力し、 上記温度調節部において、該温度調節部に警報出力装置
   が接続されており、上記温度センサが設定温度範囲を越
   えた温度を感知した場合は、該温度調節部に接続された
   警報出力装置が硬化触媒の種類の切り換えの信号又は警
   報の発生の信号を出力し、また、入力された上記感知温
   度と上記基準温度とを比較してその温度差を連続的に電
   流信号に変換してプロセスコントローラに入力し、 上記プロセスコントローラにおいて、入力された電流信
   号を硬化触媒供給用ポンプのモータの負荷を制御するの
   に最適な電圧信号に変換してサイリスタインバータに入
   力し、 上記サイリスタインバータにおいて、入力された電圧信
   号に応じて周波数を連続的に変化させて硬化触媒供給用
   ポンプのモータの回転速度を制御する、 ことにより硬化触媒の供給を行うことを特徴とする鋳型
   の製造方法。