JPS6360045A - フロ−トモ−ルデイングによる充填鋳造装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は模型の装入時に砂等の型材料を流動化させ、減
圧状態の下で鋳造を行うフロートモールディングによる
充填鋳造装置に関する。

（従来の技術） 一般にこの柚の装置は、けい砂等の型材料が収容される
鋳枠と、鋳枠の底部に圧縮空気を導入するための壁間を
形成すべく鋳枠の底面から間隔をおいて配置された多数
の気孔を有する焼結金属からなる底板とを有し、ガス化
する消失性の模型は底板上の型材料に装入されるのであ
るが、この模型の装入時に圧縮空気が鋳枠の底部から導
入され、焼結金属の気孔を通って型材料内に流入するこ
とにより、型材料を流動化させる（例えば特公昭５１−
２５４０２号公報参照）。

このように型材料ｊｊ：流動化させる理由は、模し 型の装入時に、剛性のない模型が損傷Ｉあるいはひずみ
が発生することを防止することにあるが、この流動状態
は鋳枠の形状や機構、加圧条件などによって異なり、よ
り具体的には鋳枠の精度、焼結金属の気孔率、圧縮空気
の圧力のばらつき、さらには型材料の量などのばらつき
によって異なり、流動状態にばらつきが発生するが、こ
のばらつきは模型の損傷やひずみの発生を招き、鋳造品
質に大きな影響を与えるため、流動特性を把握すること
が流動Ｉ―の性能同上にとってきわめて重要である。

そこで従来では、流動層内に導圧管を挿入し、該導圧管
の上端に取付けたセンサで検出した圧力変動を電気的信
号に変換した後、電磁オシログラフで記録することによ
り、流動状態を定量評価することが行われている（特公
昭６０−１３７４５号公報参照）。

（発明が解決しようきする問題点） 実際にフロートモールディングにより鋳造を行うに際し
ては、流動特性を把握し、これによって流動状態を制御
することが重要である。そこで上記従来例の圧力センサ
を利用して流動状態を制御することも考えられるが、圧
力センサでは流動状態の倣妙な差を検出できない、とい
う欠点がある。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
ばらつきのない一定した流動状態を得ることができるフ
ロートモールディングによる充＃３鋳造装置を提供する
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、消失性の模型を装入する型材料に埋入される
検出部材と、該検出部材のひずみを検出するひずみゲー
ジと、該ひずみゲージの検出信号に応じて前記型材料の
流動化状態を制御する制御装置とを有している。

（作用） 型材料に圧縮空気を導入すると、型材料は流動化するこ
とになり、そして流動状態が変化すると、検出部材がひ
ずみ、このひずみがひずみゲージによって検出され、こ
の検出信号に応じて流動状態が制御される。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。第
１図において１は鋳枠であって、この鋳枠１の底部には
、底面から間隔をおいて多数の気孔を有する焼結金属か
らなる底板２が設置さね、鋳枠１を上下に仕切って２つ
の室を形成している。上方の室には非粘結砂等の型材料
３が収容され、また下方の室には後述するように圧縮空
気が導入される。型材料６には、その流動化時に検出部
材４が挿入される。検出部材４は型材料３の流動中に０
〜５００マイクロストレイン程度のひずみを生ずる弾性
領域の広い鋼板またはりん肯銅板からなり、この検出部
材４にはひずみゲージ５が取付けられている。６はひず
みゲージ５を支持する支持部材である。ひずみゲージ５
には設定器７とパワーアンプ８とが接続され、パワーア
ンプ８からの信号は電空比例弁９に供給される。他方鋳
枠１の下方の室には、図示しない圧縮空気供給源に接続
された管路１０が接続され、この管路１０には上流側か
ら順にミストセパレータ１１、電空比例弁１２およびエ
アーフィルタ１３が介装されている。

つぎに上記構成に係る装置を使用する場合について述べ
ると、図示しない圧縮空気供給源を作動させ、管路１ａ
を介して圧縮を気を鋳枠１の下方の室に供給すると、圧
縮空気は底板２の気孔を通過して鋳枠１の上方の室に流
入し型材料３を流動化させる。ところで適正な流動状態
は模型の形状・材質によって異なるため、模型に応じた
流動状態を創出することが必要であるが、これは次のよ
うにして行う。すなわち、あらかじめ模型に応じた適正
な流動状態に対応する電圧値をひずみゲージを利用して
針側しておき、そして模型の装入の際にこの計測値を設
定器７に設定し、型材料３を流動化させる。このときの
流動状態が上記設定値に対応している場合には、ひずみ
ゲージ５は電圧信号を出力しないが、流動状態にばらつ
きが生じて上記設定値からずれた場合には、検出部材４
のたわみ址に変化が生じ、ひずみゲージ５は電圧信号を
出力する。この電圧信号はパワーアンプ８によって増幅
された後、電空比例弁９に入力する。′電空比例弁９は
電圧信」に応じて圧縮空気の圧力を制御するため、流動
状態は上記設定値に対応する一定状悪となる。

他方、型材料３への消失性模型の装入は、流動中に行わ
れ、そして装入が完了すると圧縮空気の供給は停止され
る。

第２図および第３図は消失性模型の自動装入装置を示す
もので、鋳枠１を搬送するための鋳枠搬送装置Ｒ１１の
両側には、センサ昇降装置１２と模型セットロボット１
３とが設置されている。

センサ昇降装置１２は基台１４と、基台１４上に設置さ
れたシリンダ装置１５とからなり、ピストンロッド１６
の先端部には支持杆１７が水平状態で取付けられ、支持
杆１７の先端部には支持部材６が取付けられている。前
述の如く、支持部材６は検出部材４を支持するためのも
ので、検出部材４はピストンロッド１６の上下動に応じ
て昇降する。

模型セットロボット１３は旋回自在なアーム昇降機１７
とロボットアーム１８とからなり、ロボットアーム１Ｂ
はアーム昇降機１７の昇降ロボット１９に水平状態で取
付けられ、ロボットアーム１８の先端部には模型クラン
プ治具２０が増付けられている。

つぎに上記構成に係る装置を使用する場合について述べ
ると、鋳枠１が駒枠搬送装置１１によって所定の位置に
搬送されろと、第１図で説明したと同様にして型材料３
が流動化され、この流動状態は上述の如くばらつきのな
い一定の状態に保持される。ついでピストンロッド１６
が下動し検出部材４が型材料ｓ中に埋入される。

他方模型２１は図示しない模型搬送装置によって供給さ
れ、模型クランプ治具２０にクランプされて待機状態に
ある。そして上述のようにして型材料３が流動化される
と、昇降ロッド１９が下降し模型２１が型材料３中に装
入され、模型２１が所定の位置に達した直後に、ピスト
ンロッド１６が上動しこれとともに検出部材４も上昇し
て元の位置に戻る。

なお、検出部材４の埋入位置は、できるだけ鋳枠１の中
央部であることが好ましいが、鋳枠１の周辺であっても
流動状態を充分に検出でき、。

またロボットアーム１８や模型２１との相互干渉も避け
ることができるため、鋳枠１の周辺部に埋入される。

またセンサ昇降装置１２と模型セットロボット１３とは
プログラマブルコントローラによってインタロックされ
、相互動作の確認がとれる機構となっている。

第４図は第２図および第３図に示す模型の自動装入装置
を減圧充填鋳造設備に適用した例を示すもので、この減
圧充填鋳造設備は、模型コンベア１０１、塗型ロボット
１０２、塗型乾燥炉１０３、造型セットロボット１０４
、鋳枠を搬送する自動搬送コンベアライン１０５、フィ
ルムセット装置１０６、注湯ロボット１０７及び取出し
ロボット１０８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。

横力コンベア１０１は、゛第５図（ａ）　、　（ｂ）に
詳細に示すように、周矧のパワーフリーコンベアからな
り、トロリ１０１ａの下端部には、模型搬送治具１０９
が取り付けられている。同図中１１０は、方案部１１０
ａと製品部１１０ｂとからなる消失性模型であって、方
案部１１０ａの湯道の一部をガイドすること（こよって
模型搬送治具１０９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１０１ａの位１１ｉｆｆｌめは、
図示しないシリンダによってトロリ１０１ａを固定する
ことによって行なわれる。

塗型ロボット１０２は、模型コンベア１０１によって搬
送されてきた消失性模型１１０に塗型を施すもので、第
６図に示すように、腕１０２ａの先端部には、開閉ハン
ド１０２ｂ　が取り付けられており、該開閉ハンド１０
２ｂには、これと連動するクランパ１０２Ｃが取り付け
られている。消失性模型１１０は、該クランパ１０２Ｃ
によってクランプされた後、塗型槽１１１に浸漬される
。塗型ＰＢ１１１には、あらかじめ調合された塗型材１
１１ａが収容されており、沈澱した塗型材１１１ａは、
モータ１１２によって駆動されろファン１１２ａにより
攪拌されるようになっている。上記腕１０２ａは支柱１
０２ｄを中心にして旋回自在であるとともに該腕１０２
ａは伸縮自在となっている。さらに、クランパ１０２Ｃ
は開閉ハンド１０２ｂ　に対して回転自在となっている
。このクランパ１０２Ｃの回転は浸漬後の塗型材１１１
ａのだれを消失性模型１１０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１１０は、塗型
ロボット１０２によって模型乾燥炉１０３が設置された
乾燥コンベア１１３に移送され、乾燥炉１０３で乾燥さ
れることになる。この乾燥炉１０３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１１３は、模型コンベ
ア１０１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１１０は第２図
および第３図に示す造型セットロボット１０４の近傍ま
で移送される。

模型セットロボット１０４は、乾燥コンベア１１３によ
って移送されてきた消失性模型１１０の湯口部１１０ａ
をクランプし、該模型１１０を鋳枠１１５の上方に位置
させ、ついで該模型１１０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１１７中に埋
没させる。埋没後、模型製品部１１０ｂへの砂充填性を
高めるために撮動テーブル１１４を撮動させ、鋳枠１１
５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ｌこは、鋳枠１１５内を減圧す
ることが好ましく、鋳枠１１５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４００〜６００ｍＨｇ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１１０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、撮動だけで
充分にその目的を達することができる。

なお、模型セットロボット１０４は、周辺装置の動作内
容及び消失性模型１１０の形状ｌこ応じて選択されるも
ので、消失性模型１１０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、たとえは、模型１１０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
１１０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１１０ｂへの砂充填が完了
した鋳枠１１５は、第８図に示すように自動搬送コンベ
アライン１１５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１２３が図示しない油圧シリンダ
によって下降させられ、鋳枠１１５を把持する。鋳枠１
１５を把持した昇降装置１２３は、自動搬送コンベアラ
イン１０５方向に移動し、該コンベアライン１０５に鋳
枠１１５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１２３に設けられ
た減圧システム１２４によって行なわれる。

この減圧システム１２４は、第４図に示す真空ポンプ１
２５に接続された減圧配管１２６に接続されている。こ
のときの減圧度は、砂充填時と同様４００５６００關Ｈ
ｇに設定される。

−忰１１５が上記のようにして自動搬送コンベアライン
１０５上に移送されると、鋳枠１１５と減圧システム１
２４との接続が断たれ、代りに自動搬送コンベアライン
１０５に設けられた減圧システム１２７が鋳枠１１５に
接続される。この減圧システム１２７は、自動搬送コン
ベアライン１０５上の鋳枠１１５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１２７への減圧の供給は減圧配管１２６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４００〜６ｏｏｍ
Ｈｇに設定されるが、さらに模型の形状、非粘結砂の粗
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１１５が搬送され、フィルムセッ
ト装置１０６に達すると、ここで鋳枠１１５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１
２８が被せられることになる。

第９図はフィルムセット装置１０６を示すもので、シリ
ンダ１２９によって昇降させられる枠体１０６ａと、枠
体１０６ａに横架されたフィルムガイド部材１０６ｂと
を備えており、フィルムガイド部材１０６ｂの両端には
、モータ１６０によって駆動される。駆動ローラ１５１
ａ、１５１ｂが取り付けられているとともに同部材１０
６ｂの中央部には、フリーローラ１３１Ｃが取り付けら
れている。フィルム１２８は、フィルム供給治具１３２
に回転自在に取り付けられたロールフィルム１３５から
巻き出され、上記ローラ１３１ａ、１５１ｂ、１３１Ｃ
に挟持されるようになっている。

自動搬送コンベアライン１０５によって移送されてきた
鋳枠１１５がフィルム１２８の直下に達すると、シリン
ダ１２９が作動し、枠体１ｏ６＆が下降する。この下降
は、フィルム１２Ｂが鋳枠１１５の上面に接触し、さら
に上記ローラ１３１　＆、　１３１　ｂ。

１３１Ｃが鋳枠１０５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１１５は、
ロールフィルム１３３から遠い側の駆動ローラ１３１ｂ
とフリーローラ１３１Ｃとの間に位置するようになって
おり、枠体１０６ａが下降を停止したところでは、鋳枠
１１５とフリーローラ１６１Ｃとの間のフィルムは架台
１３４に立設されたヒータ１３５に接触するようになっ
ており、フィルム１２８はヒータ１３５と接触すること
によって切断される。フィルム１２８が切断されると、
駆動ローラ１３１ａ、１３１ｂ　によるフィルム１２８
のり→ンプが解除され、枠体１０６ａが上昇して元の位
置に復帰する。この際、フリーローラ１３１Ｃによるフ
ィルム１２８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、一連の造をは完了する。

フィルム１２８をセットされた鋳枠１１５は、さらに移
送さ着、注湯ロボット１０７の設置１ｉ個所に到達する
と、ここで注湯が行なわねる。第１０図は注湯ロボット
１０７を示すもので、支柱１０７ａに取り付けられたア
ーム１０７ｂとアーム１０７ｂに対して伸縮自在なハン
ド１０７Ｃとハンド１０７Ｃに取り付けられたトリベ１
０７ｄとからなり、自動搬送コンベアライン１５に同期
して一対の溶解炉１３６から鋳枠１１５に注湯を行なう
。注湯は、鋳枠１１５の内部を減圧状ルに保持したまま
行なう。この減圧は、製品部１１０ｂが凝固するまで続
けられる。

なお、ロボットによる注湯は、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揚種を
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１１５の上面の周辺部に残存するフィルム
１２８は、第１１図に示すフィルム除去装置１３７によ
って除去される。このフィルム除去装置１７は、機枠１
３７ａと、機枠１３７ａに取り付けられた昇降シリンダ
１３７ｂと、昇降シリンダ１３７ｂによって昇降させら
れる吸引パイプ１５７Ｃとを有しており、吸引パイプ１
６７Ｃの先端部にはゴム製のフィルム接触部１３７ｄが
取り付けられている。注湯後の鋳枠１１５がフィルム除
去装置、′１１３７の設置個所に達すると、昇降シリン
ダ１３７ｂが作動し、吸引パイプ１３７Ｃが下降する。

この時点では醍に鋳枠１１５内の減圧は解除されている
から、フィルム接触部１５７ｄがフィルム１２８に接触
した後、図示しない水平移動機Ｊが、吸引パイプ１３７
Ｃを水平方間に移ｊｉｉｊさせると、残存フィルムは鋳
枠１１５から除去されることになる。フィルム接触１（
ｉ　１３７　ｄに吸引されたフィルム１２８はパレット
１３８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１２８はパレット１３８内に落下することに
なる。

フィルム１２８が除去された鋳枠１１５は、取出しロボ
ット１０８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１２図は、製品取出しロボット
１０８を示すもので支柱１０８ａを中心に回転自在でか
つ上下動可能なアーム１０８ａと、アーム１０８ａの先
端部に取りつけられ、これに対して伸縮自在なハンド１
０８ｂと、ハンド１０８ｂに回転自在に取り付けられた
クランパ１０８Ｃとから構成されている。鋳枠１１５が
当該ロボット１８の設置個所に到達すると、加圧システ
ム１１８が鋳枠１１５に接続され、鋳枠１１５内は加圧
されることになる。この加圧によって非粘結砂１１７は
再び流動化させられるが、この際、砂１１７の流動化直
前にクランパ１０８Ｃによって湯口部１１０ａ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１１
７が解きぼぐれたところで、アーム１０８ａが上昇し、
ざらに鋳枠１１５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夜いは反転させる等
の動作を行なう。

こうして鋳枠１１５から取り出された製品は、取出しロ
ボット１０日によって第４図に示す製品パレット１３９
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１１５は、さらに搬送され、第
４図に示す鋳枠反転装置１４０によって反転させられる
。

鋳枠１１５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１４１によっ
て砂冷却装［１４２に搬送され、ここで２０″〜５０℃
に冷却される。砂冷却装置１４２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、パケットエレベータ１４３によって砂供
給ホッパ１１６に戻される。

ここで本発明と従来の装置とを比較するために第１３図
に従来の装置４ヲ示す。同図においてａは鋳枠、ｂは多
孔性の焼結金属板、Ｃは非粘結砂、ｄは鋳枠ａの底部に
接続され図示しない圧縮空気供給源からの圧縮空気８囲
枠ａに供給する管路、ｅは流奎計、ｆはスピードコント
ローラ、ｇは圧力ゲージ、ｈはエアレギュレータであっ
て、これらは管路ｄに介装されている。

このように従来の装置では、流動状態が圧縮空気の供給
装置にフィードバックされないので、流動状態にばらつ
きが生ずる。

本発明では、流動状態が一定になるため、鋳造後の寸法
精度が向上し、例えば従来では寸法不良が５〜１０％で
あったのが、１％以下に低減することができた。

（発明の効果） 本発明は以上から明らかなように、型材料の流動状ｉ−
ｔひずみゲージを利用することによって検出するので、
流動状態の微妙な差が検出できる。

また、ひずみゲージの検出信号に応じて流動状態を制御
するので、流動状態を一定にすることができ、したがっ
て流動化が不充分な場合および流動化が激しい場合に生
ずる模型の曲りや損傷が低減され、鋳造後の寸法精度が
著しく向上する。

さらに型材料の流動状態の制御を人手による作業から自
動化することができるので、作業能率が飛躍的に向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の略示図、 第２図は第１図の装置を利用した模型の自動装入装置の
側面図、　　６ 第３図は第２図の平面図、 第４図は第２図の装置１′ｔを減圧鋳造設備に適用した
略示図、 第５図ｔａ＋は模型コンベアの正面図、第５図（ｂ）は
同図（ａ）の側面図、 第６図は塗装ロボットの正面図。 第７図は造型セットロボットの正面図。 第８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９図はフィルムセット装置の正面図、第１０図は注湯
ロボットの斜視図、 第１１図はフィルム除去装置の正面図、第１２図は取出
しロボットの正面図。 第１３図は従来の技術に係る装置の略示図、である。 ３・・・型材料、４・・・検出部材、５・・・ひずみゲ
ージ、７・・・設定器、８・・・パワーアンプ、９・・
・電空比例弁２１・・・模型 （ほか２名） ２１図 牙２図 才４図 ｆ５図 （ｂ）　　　　　　　　　（Ｑ） 牙６図 牙８図 才９図 才１０図 牙１１　図 才１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 消失性の模型を装入する型材料に埋入される検出部材と
   、該検出部材のひずみを検出するひずみゲージと、該ひ
   ずみゲージの検出信号に応じて前記型材料の流動化状態
   を制御する制御装置とを備えていることを特徴とするフ
   ロートモールディングによる充填鋳造装置。