WO2023195200A1 - 電動式スクイズ装置 - Google Patents

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WO2023195200A1
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electric
pressure
frame
swing arm
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Inventor
幸一 下村
大輔 船木
諭三 金平
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メタルエンジニアリング株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C15/00—Moulding machines characterised by the compacting mechanism; Accessories therefor
    • B22C15/02—Compacting by pressing devices only
    • B22C15/06—Compacting by pressing devices only involving mechanical gearings, e.g. crank gears
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C15/00—Moulding machines characterised by the compacting mechanism; Accessories therefor
    • B22C15/02—Compacting by pressing devices only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/02—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by lever mechanism

Definitions

  • the present invention relates to an electric squeeze device that compresses molding sand filled in a flask from above to form a mold.
  • a squeeze device that creates a mold by compressing molding sand filled in a flask from above requires high pressure when squeezing the molding sand.
  • a hydraulic pump unit equipped with a hydraulic pump, a pressure control valve, a direction switching valve, etc. is used as a power source for generating this pressurizing force.
  • a hydraulic pump unit equipped with a hydraulic pump, a pressure control valve, a direction switching valve, etc.
  • the apparatus becomes larger and the amount of power used increases because the hydraulic pump is constantly operated during the molding operation.
  • an electric squeeze device that uses an electric motor to generate pressurizing force may be used instead of the hydraulic pump unit.
  • Patent Document 1 An example of an electric squeeze device is the one shown in Patent Document 1 mentioned above.
  • the squeeze device described in Patent Document 1 converts the rotational motion of an electric motor into linear motion by a rotational motion conversion means using a ball screw mechanism.
  • the ball screw mechanism is composed of precision parts, and if it is installed in a foundry, there is a concern that it may malfunction due to the influence of dust, causing troublesome maintenance management.
  • a configuration using a crankshaft is also considered as another configuration for converting the rotational motion of the electric motor into linear motion (see, for example, Patent Document 2 mentioned above).
  • the stroke amount of the connecting rod that moves linearly is determined by the amount of eccentricity of the rotating crankshaft. Therefore, as the height of the flask increases, the amount of packed sand increases and the compression stroke also increases.
  • the present invention aims to provide an electric squeeze device that is constructed of simple parts and that allows maintenance management and stroke amount changes to be easily performed.
  • the electric squeeze device is defined as follows. That is, An electric squeeze device that compresses molding sand filled in a casting flask from above to form a mold, a squeeze frame that applies pressure to the foundry sand; a swinging arm located above the squeeze frame and reciprocating at a predetermined angle with respect to the center of rotation; a link whose one end side is connected to a position at a rotation radius A from the rotation center of the swing arm, and whose other end side is connected to the squeeze frame; a driven gear formed along a virtual arc with a rotation radius B from the rotation center of the swing arm; a driving gear meshing with the driven gear; an electric motor that rotationally drives the drive gear; Equipped with By rotating the electric motor in forward and reverse directions, the squeeze frame is moved up and down via the swing arm and the link, and the dimension of the rotation radius B is set larger than the dimension
  • the electric squeeze device of the first aspect stipulated in this way uses an electric motor instead of a hydraulic pump unit as a power source for generating pressurizing force, and also uses an electric motor interposed between the electric motor and the squeeze frame.
  • This electric squeeze device is composed of simple parts without using a ball screw or the like, and can reduce troublesome maintenance management.
  • the change in stroke can be easily accommodated by changing the amount of movement of the driven gear that meshes with the drive gear. be able to.
  • the driven gear may be a rack-shaped gear whose meshing portion is curved in an arc
  • the drive gear may be a pinion gear (second aspect).
  • the third aspect of the invention is defined as follows. That is, In the electric squeeze device specified in the first aspect or the second aspect, a connecting portion of the swing arm with the link is located closer to the driven gear than the center of rotation. According to the electric squeeze device of the third aspect defined in this way, the dimensional ratio of the rotation radius B to the rotation radius A can be increased without increasing the installation space of the device, and the size ratio of the rotation radius B to the rotation radius A can be increased. The downward pressing force applied can be further increased.
  • the fourth or fifth aspect of the invention is defined as follows. That is, In the first or second aspect corresponding to the fourth aspect, or in the third aspect corresponding to the fifth aspect, in a prescribed electric squeeze device, the squeeze frame is fitted into a cylinder portion formed in the squeeze frame. , a squeeze foot that can move forward and backward in a direction toward and away from the foundry sand; When the squeeze foot pressurizes the foundry sand, the back pressure acting on the rear end side of the squeeze foot is detected, and if the back pressure exceeds a predetermined threshold, a back pressure adjusting means for discharging oil and reducing the pressure to the threshold value; It also has the following.
  • the back pressure acting on the rear end side of the squeeze foot is adjusted by the back pressure adjusting means, and the pressurizing force applied to the foundry sand is adjusted. It can be maintained at a predetermined value.
  • the sixth or seventh aspect of the invention is defined as follows. That is, in a fourth aspect corresponding to the sixth aspect or a fifth aspect corresponding to the seventh aspect, in a prescribed electric squeeze device, the value of the back pressure corresponding to the target pressing force is set as the threshold value. is set, When the squeeze frame is lowered with a pressure higher than the target pressure, the squeeze foot after contacting the molding sand retreats toward the cylinder portion, and the pressure applied to the molding sand increases to the target pressure. It is controlled so that the pressure is applied.
  • the target pressing force can be maintained on the foundry sand for a predetermined period of time during the downward movement of the squeeze frame.
  • FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of an electric squeeze device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 1;
  • FIG. 2 is a sectional view taken along arrow III-III in FIG. 1;
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of an operation procedure during molding in the electric squeeze device of FIG. 1.
  • FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram following FIG. 4 and shows the electric squeeze device in a pressurized state.
  • FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of an electric squeeze device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing the electric squeeze device of FIG. 6 in a pressurized state.
  • the electric squeeze device 1 includes a squeeze table 4 that supports a flask 23 and the like, a squeeze frame 5 that applies pressure to molding sand S in the flask 23, and a swing arm located above the squeeze frame 5. 7, a link 8 disposed between the squeeze frame 5 and the swing arm 7, a pinion gear 10 that swings the swing arm 7, an electric motor 12 that rotationally drives the pinion gear 10, an electric motor 12, etc. and a control section C that controls the operation of the casting flask 23, which compresses the molding sand S filled in the flask 23 from above to form a mold.
  • the shapes of the molds to be molded include a model plate 21 which is a rectangular plate, a model 22 attached to the upper surface of the model plate 21, and a shape corresponding to the outer shape of the model plate 21 and a surrounding area of the model 22. It is defined by a surrounding casting flask 23 and a filling frame 25 superimposed on the upper end of the casting flask 23. That is, a molding space KS corresponding to the shape of the mold is formed inside the mold frame K assembled with these members, and molding sand S is poured into this molding space KS.
  • the formwork K and the molding sand S introduced therein are supported by a squeeze table 4 via a carrier plate 14 that moves in a direction perpendicular to the plane of the paper in which FIG. 1 is written.
  • the amount of molding sand S to be charged into the mold K is increased by the amount of the filling frame 25 stacked on the molding flask 23, but after that, the molding sand S is pressurized and the amount of molding sand S is The foundry sand S is compressed to a volume that fits approximately within the flask 23, and a compacted mold is formed.
  • the squeeze frame 5 is a member for applying pressure to the molding sand S introduced into the molding space KS, and is disposed opposite the squeeze table 4.
  • the squeeze frame 5 is vertically slidable along a sliding guide 17 attached to a column 16 that constitutes a part of the device frame, and is linked via a connecting shaft 48 attached to the upper part. 8 and is relatively rotatably connected to the lower end portion 8b of 8.
  • the squeeze foot 32 On the lower surface side of the squeeze frame 5, a plurality of squeeze feet 32 with their tips facing the molding space KS are vertically installed so as to be movable forward and backward.
  • the squeeze foot 32 is a member that includes a foot piston portion 33 on the rear end side and a pressure head 34 on the front end side. ing.
  • the cylinder section 27 is filled with oil, and when the squeeze foot 32 pressurizes the foundry sand S with the pressurizing head 34 at its tip, the pressurizing force is applied to the hydraulic pressure inside the cylinder section 27 (i.e., the foot piston section 33).
  • a plurality of cylinder portions 27 are formed in the squeeze frame 5. These cylinder parts 27 are connected to each other through a communication hole 28 formed at the upper end thereof, and the same hydraulic pressure acts on all the cylinder parts 27. Therefore, uniform pressing force is generated in all the squeeze feet 32 that fit into the cylinder portion 27. As shown in FIGS. 1 and 3, the squeeze feet 32 configured in this way are arranged in parallel in the front-back and left-right directions so as to cover almost the entire area of the molding space KS in the flask 23, and The molding sand S charged into the frame 23 can be evenly pressurized.
  • 36 is a back pressure adjusting means for adjusting the back pressure acting on the foot piston portion 33.
  • the back pressure adjustment means 36 includes an oil passage 37 that communicates with the cylinder portion 27, a pressure sensor 38 that is provided on the oil passage 37 to detect the pressure, and a pressure control valve 39 that discharges oil in the oil passage 37 to the outside. , and a control section C to which these pressure sensors 38 and pressure control valves 39 are connected.
  • the pressure sensor 38 detects the back pressure acting on the rear end side of the squeeze foot 32, and the detected back pressure is adjusted to a predetermined threshold value.
  • the oil can be discharged from the oil passage 37 communicating with the cylinder portion 27 to reduce the back pressure to a set threshold value.
  • a hydraulic pump 41 is disposed at the end portion of the oil passage 37 via a check valve 40.
  • the hydraulic pump 41 is used to return the squeeze foot 32, which has retreated toward the cylinder portion 27, to the forward end, which is the initial position, in the operation of pressurizing the foundry sand S, which will be described later, and its discharge pressure is 1 MPa.
  • the pressure is said to be moderately low.
  • the swing arm 7 is a member that is located above the squeeze frame 5 and reciprocates around the rotation center O at a predetermined angle. As shown in FIGS. 1 and 2, a fixed shaft 43 is attached so as to straddle two side plates 19, 19 extending further upward from an upper plate 18 fixed to the upper end of the column 16, and the swing arm 7 is It is connected to the fixed shaft 43 so as to be swingable.
  • the swing arm 7 includes a first extending portion 44 that extends in the radial direction through the center of rotation O, and a second extending portion that extends in the circumferential direction from the end of the first extending portion 44. 45.
  • the center of rotation O of the swing arm 7 is shifted to the right in the figure from an axis P that extends vertically through the center of the squeeze frame 5 in the left-right direction.
  • a connecting shaft 47 is attached to the tip of the first extending portion 44 that intersects with the axis P, at a rotation radius A from the rotation center O, and the upper end 8a of the link 8 is attached to the connecting shaft 47. Connected for relative rotation.
  • the upper end portion 8a of the link 8 connected in this way moves along a locus with a rotation radius A when the swing arm 7 swings.
  • the pinion gear 10 as a driving gear and the rack gear 49 as a driven gear constitute a power transmission mechanism for transmitting the driving force of the electric motor 12 to the swing arm 7.
  • a pinion gear 10 serving as a drive gear is connected to an output shaft 12a of an electric motor 12.
  • the rack-shaped gear 49 that meshes with the pinion gear 10 is formed on the second extending portion 45 of the swing arm 7, and its meshing portion is arc-shaped along a virtual arc with a rotation radius B from the rotation center O. It's curved. Specifically, a plurality of pins constituting the meshing portion are arranged in series along a virtual arc with a rotation radius B.
  • the rack-shaped gear 49 and the swing arm 7 that mesh with the pinion gear 10 are moved along a virtual arc with a rotation radius B.
  • the rack gear 49, the pinion gear 10, and the electric motor 12 are provided on the front surface 45a side and the rear surface 45b side of the second extension part 45, respectively, as shown in FIG.
  • the swing arm 7 swings around the rotation center O, and the first extension portion 44 of the swing arm 7 swings.
  • the squeeze frame 5 moves up and down in the vertical direction via the connected links 8.
  • the swinging angle of the swinging arm 7 to produce a predetermined lifting stroke on the squeeze frame 5 is set within a range of, for example, 50 degrees or less in order to avoid a large diagonal load caused by the link 8 to the squeeze frame 5. This is desirable.
  • the downward pressing force applied to the squeeze frame 5 varies depending on the driving force of the electric motor 12 as well as the ratio between the rotation radius A and the rotation radius B in the swing arm 7.
  • the dimension of the rotation radius B is set larger than the dimension of the rotation radius A, and the downward pressing force applied to the squeeze frame 5 is increased.
  • a servo motor is used as the electric motor 12.
  • the electric motor 12 When swinging the swing arm 7 using the two electric motors 12, it is desirable to drive one of the two electric motors as a master and the other as a slave in order to control these electric motors 12 synchronously. Note that, depending on the case, it is also possible to use an inverter-controlled motor as these electric motors 12.
  • the molding procedure in the electric squeeze device 1 will be explained using FIGS. 1, 4, and 5.
  • the back pressure corresponding to the pressing force (target pressing force) required to compress the foundry sand S during molding is preset and registered in the control unit C as a threshold value of the back pressure adjusting means 36.
  • the electric motor 12 is rotationally driven, the downward pressing force applied to the squeeze frame 5 via the swing arm 7 is higher than the target pressing force.
  • the electric motor 12 is driven to move the swing arm 7 via the pinion gear 10 and the rack gear 49.
  • the squeeze frame 5 starts to descend.
  • the tip of the squeeze foot 32 comes into contact with the upper surface of the molding sand S.
  • the squeeze foot 32 retreats toward the cylinder section 27, as shown in FIG. 32) increases.
  • the pressure sensor 38 detects that the back pressure has reached a preset threshold
  • the pressure control valve 39 opens and oil is released from the oil passage 37, reducing the back pressure to the preset threshold. (After falling to the threshold value, the pressure control valve 39 is closed).
  • the threshold value target pressure
  • the target pressure more specifically, the target pressure or A pressure close to that pressure is maintained for a predetermined period of time, and a mold in which the foundry sand S is compacted is manufactured.
  • the time period during which the target pressurizing force is maintained is controlled by the control section C.
  • each squeeze foot 32 presses the molding sand S with the same pressing force, but as shown in FIG. In areas where the molding sand S is shallow and the model 22 is not placed and the depth of the molding sand S is deep, the squeeze foot 32 pushes deeper. Therefore, the positions of the respective squeeze feet 32 will be different after the pressurizing operation is completed.
  • the electric motor 12 is rotated in the reverse direction to raise the squeeze frame 5. Subsequently, the flask 23 is raised by conventional means (not shown), and the mold and the flask 23 are separated (released).
  • the squeeze foot 32 that has retreated toward the cylinder section 27 due to the pressurizing operation is returned to its original position shown in FIG. 1 by starting the hydraulic pump 41 and increasing the pressure inside the cylinder section 27.
  • the above-described series of operations are performed under the control of the control section C.
  • the electric motor 12 is used instead of the hydraulic pump unit as a power source for generating pressurizing force, and the electric motor 12 and the squeeze frame 5
  • the radius of rotation B of the swing arm 7 interposed between the swing arm 7 and the rotation radius B is larger than the radius of rotation A (based on the lever principle)
  • the downward pressing force applied to the squeeze frame 5 is increased. It is being
  • This electric squeeze device 1 is composed of simple parts without using a ball screw or the like, and can reduce troublesome maintenance management.
  • the electric squeeze device 1 of the present embodiment includes a squeeze foot 32 that fits into the cylinder portion 27 formed in the squeeze frame 5 and is movable toward and away from the molding sand S;
  • a squeeze foot 32 that fits into the cylinder portion 27 formed in the squeeze frame 5 and is movable toward and away from the molding sand S;
  • the back pressure acting on the rear end side of the squeeze foot 32 is detected, and if the back pressure exceeds a predetermined threshold value, oil is discharged from the oil passage 37 communicating with the cylinder part 27 to reach the threshold value.
  • a back pressure adjusting means 36 is provided to reduce the pressure so that the pressure is reduced.
  • the back pressure acting on the rear end side of the squeeze foot 32 is adjusted by the back pressure adjusting means 36, and the pressing force applied to the foundry sand S can be maintained at a predetermined value. can.
  • the value of back pressure corresponding to the target pressure force is set as a threshold value, and when the squeeze frame 5 is lowered with a pressure higher than the target pressure force, the molding sand After coming into contact with S, the squeeze foot 32 retreats toward the cylinder portion 27, and the pressure applied to the molding sand S is controlled by the back pressure adjustment means 36 so that it becomes the target pressure. Therefore, during the downward movement of the squeeze frame 5, the target pressing force can be maintained on the foundry sand S for a predetermined period of time.
  • the electric squeeze device 1B includes a squeeze table 4, a squeeze frame 5, a swing arm 7B, a link 8, a pinion gear 10, an electric motor 12, and a control section C.
  • the molding sand S filled in the flask 23 is compressed from above to form a mold.
  • the components that are common to the configuration of the electric squeeze device 1 according to the first embodiment are indicated using the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted.
  • the squeeze frame 5 is lowered by driving the electric motor 12 and swinging the swinging arm 7B around the rotation center O (clockwise).
  • the molding sand S can be compressed with a predetermined pressure.
  • the size ratio of the rotation radius B can be increased, and the downward pressing force applied to the squeeze frame 5 can be further increased.
  • the molding sand is pressed from above the model to compact it, which is the so-called “back squeeze”, but the present invention is not limited thereto.
  • a "preliminary squeeze” in which the molding sand is preliminarily pressed from above the model with a force smaller than the back squeeze
  • a so-called “model surface squeeze” in which the model surface is raised relative to the molding sand, and It can also be used for the three-stage squeeze of "the back book squeeze”.

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Abstract

簡素な部品で構成され、保全管理やストローク量の変更を容易に行うことが可能な電動式スクイズ装置を提供する。　電動式スクイズ装置１は、鋳物砂Ｓに加圧力を付与するスクイズフレーム５と、スクイズフレーム５の上方側に位置して、回転中心Ｏに対して所定の角度で往復動する揺動アーム７と、揺動アーム７の回転中心Ｏから回転半径Ａの位置に一端側が連結され、他端側がスクイズフレーム５に連結されたリンク８と、揺動アーム７の回転中心Ｏから回転半径Ｂの仮想円弧に沿って形成された従動ギヤ４９と、従動ギヤ４９と噛合する駆動ギヤ１０と、駆動ギヤ１０を回転駆動させる電動モーター１２と、を備えている。電動式スクイズ装置１は、電動モーター１２を正逆回転させることで揺動アーム７およびリンク８を介してスクイズフレーム５を上下動させるとともに、回転半径Ｂの寸法が回転半径Ａの寸法よりも大きく設定され、スクイズフレーム５に付与される下向きの加圧力が高められている。

Description

電動式スクイズ装置
　本発明は、鋳枠内に充填された鋳物砂を上方向から圧縮して鋳型を造型する電動式スクイズ装置に関する。
　鋳枠内に充填された鋳物砂を上方向から圧縮して鋳型を造型するスクイズ装置においては、鋳物砂をスクイズする際に高い加圧力を必要とする。この加圧力を発生させるための動力源として、油圧ポンプ、圧力制御弁、方向切換え弁等を積載した油圧ポンプユニットが用いられている。しかしながら、油圧ポンプユニットを用いた場合、装置が大型化するとともに、造型動作中は常時油圧ポンプを運転させるため、使用電力量が嵩んでしまう。このような問題を解決するため、油圧ポンプユニットに代えて、電動モーターを用いて加圧力を発生させる電動式のスクイズ装置が用いられる場合もある。
特開平８－１６４４４４号公報 特開２００４－１７０８９号公報
　電動式のスクイズ装置としては、例えば上記特許文献１に示されたものがある。この特許文献１に記載されたスクイズ装置は、電動モーターの回転運動を、ボールネジ機構を用いた回転運動変換手段により直線運動に変換する。しかしながら、ボールネジ機構は精密な部品で構成されており、鋳物工場内に設けられた場合には粉塵の影響による不具合が懸念され、保全管理上の煩わしさが生じてしまう。
　また、電動モーターの回転運動を直線運動に変換する他の構成としてクランク軸を用いる構成も考えられる（例えば上記特許文献２参照）。しかしながら、クランク軸を用いた場合、直線運動するコンロッドのストローク量は、回転するクランク軸の偏心量によって規定されてしまう。そのため、鋳枠高さが高くなると盛砂量が増え、圧縮ストロークも増加する。圧縮ストロークを増加させるためには、クランク軸の偏心量を大きくする必要があり、クランク軸の回転トルクも大きくしなければならず、クランク軸を回転させる電動モータの出力が増大するという問題があった。
　本発明は以上のような事情を背景とし、簡素な部品で構成され、保全管理やストローク量の変更を容易に行うことが可能な電動式スクイズ装置を提供することを目的とするものである。
　本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明に想到した。
　この発明の第１の局面の電動式スクイズ装置は次のように規定される。即ち、
　鋳枠内に充填された鋳物砂を上方向から圧縮して鋳型を造型する電動式スクイズ装置であって、
　前記鋳物砂に加圧力を付与するスクイズフレームと、
　前記スクイズフレームの上方側に位置して、回転中心に対して所定の角度で往復動する揺動アームと、
　前記揺動アームの前記回転中心から回転半径Ａの位置に一端側が連結され、他端側が前記スクイズフレームに連結されたリンクと、
　前記揺動アームの前記回転中心から回転半径Ｂの仮想円弧に沿って形成された従動ギヤと、
　前記従動ギヤに噛合する駆動ギヤと、
　前記駆動ギヤを回転駆動させる電動モーターと、
を備え、
　前記電動モーターを正逆回転させることで前記揺動アームおよびリンクを介して前記スクイズフレームを上下動させるとともに、前記回転半径Ｂの寸法が前記回転半径Ａの寸法よりも大きく設定され、前記スクイズフレームに付与される下向きの加圧力が高められている。
　このように規定される第１の局面の電動式スクイズ装置は、加圧力を発生させるための動力源として、油圧ポンプユニットに代えて電動モーターを用いるとともに、電動モーターとスクイズフレームとの間に介在する揺動アームにおける回転半径Ｂの寸法を回転半径Ａの寸法よりも大きく設定することで（てこの原理に基づき）、スクイズフレームに付与される下向きの加圧力が高められている。この電動式スクイズ装置は、ボールネジ等を使用せず簡素な部品で構成されており、保全管理上の煩わしさを軽減することができる。また、盛砂量の増減等によりスクイズフレームの昇降ストロークを変更する必要が生じた場合であっても、駆動ギヤと噛み合っている従動ギヤの移動量を変えることでストロークの変更に容易に対応することができる。
　ここで、前記従動ギヤを、噛み合い部が円弧状に湾曲して設けられたラック状ギヤで構成し、前記駆動ギヤをピニオンギヤで構成することができる（第２の局面）。
　この発明の第３の局面は次のように規定される。即ち、
　第１の局面または第２の局面で規定の電動式スクイズ装置において、前記揺動アームにおける前記リンクとの連結部が、前記回転中心よりも前記従動ギヤ側に位置している。
　このように規定される第３の局面の電動式スクイズ装置によれば、装置の設置スペースを増大させることなく、回転半径Ａに対する回転半径Ｂの寸法比を大きくすることができ、スクイズフレームに付与される下向きの加圧力を更に高めることができる。
　この発明の第４又は第５の局面は次のように規定される。即ち、
　第４の局面に対応する第１又は第２の局面、又は第５の局面に対応する第３の局面で、規定の電動式スクイズ装置において、前記スクイズフレームに形成されたシリンダ部に嵌合し、前記鋳物砂に対する接離方向に進退可能なスクイズフートと、
　前記スクイズフートが前記鋳物砂を加圧した際、前記スクイズフートの後端側に作用する背圧を検出し、前記背圧が所定の閾値を超えた場合に前記シリンダ部と連通した油路から油を排出して前記閾値となるように減圧する背圧調整手段と、
を更に備えている。
　このように規定される第４又は第５の局面の電動式スクイズ装置によれば、スクイズフートの後端側に作用する背圧が背圧調整手段によって調整され、鋳物砂に加えられる加圧力を所定の値に維持することができる。
　この発明の第６又は第７の局面は次のように規定される。即ち、
　第６の局面に対応する第４の局面、又は第７の局面に対応する第５の局面で、規定の電動式スクイズ装置において、目標加圧力に相当する前記背圧の値が、前記閾値として設定されており、
　前記目標加圧力よりも高い加圧力で前記スクイズフレームを下降させたとき、前記鋳物砂と接した後の前記スクイズフートが前記シリンダ部側に後退するとともに、前記鋳物砂への加圧力が前記目標加圧力となるように制御される。
　造型作業においては、鋳型を構成する鋳物砂の圧縮代を安定させるため、鋳物砂に対し目標加圧力を所定時間維持することが望ましい。第６又は第７の局面の電動式スクイズ装置によれば、スクイズフレームの下降動作中において、鋳物砂に対し目標加圧力を所定時間維持することができる。
本発明の第１実施形態に係る電動式スクイズ装置の縦断面図である。 図１のII－II矢視線断面図である。 図１のIII－III矢視線断面図である。 図１の電動式スクイズ装置における造型時の動作手順の説明図である。 図４に続く説明図で、加圧状態の電動式スクイズ装置を示した図である。 本発明の第２実施形態に係る電動式スクイズ装置の縦断面図である。 図６の電動式スクイズ装置を加圧状態で示した図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
　先ず、本発明の第１実施形態に係る電動式スクイズ装置１について、図１～図４を用いて説明する。電動式スクイズ装置１は、鋳枠２３等を支持するスクイズテーブル４と、鋳枠２３内の鋳物砂Ｓに加圧力を付与するスクイズフレーム５と、スクイズフレーム５の上方側に位置する揺動アーム７と、スクイズフレーム５と揺動アーム７との間に配設されたリンク８と、揺動アーム７を揺動させるピニオンギヤ１０と、ピニオンギヤ１０を回転駆動させる電動モーター１２と、電動モーター１２などの動作を制御する制御部Ｃと、を含んで構成され、鋳枠２３内に充填された鋳物砂Ｓを上方向から圧縮して鋳型を造型する。
　本実施形態では、造型される鋳型の形状が、方形状の板である模型板２１と、模型板２１の上面に取り付けられた模型２２と、模型板２１の外形に対応し模型２２の周囲を囲む鋳枠２３と、鋳枠２３の上端部に重ねられた盛枠２５と、で規定されている。即ち、これらの部材で組み立てられた型枠Ｋの内部に鋳型の形状に相当する造型空間ＫＳが形成され、かかる造型空間ＫＳに鋳物砂Ｓが投入されている。型枠Ｋおよびその内部に投入された鋳物砂Ｓは、図１が記載された紙面と直交する方向に移動するキャリアプレート１４を介してスクイズテーブル４にて支持されている。
　なお、型枠Ｋ内に投入される鋳物砂Ｓは、鋳枠２３に重ねられた盛枠２５の分だけ多く投入されるが、その後、鋳物砂Ｓが加圧されることで、投入された鋳物砂Ｓは略鋳枠２３内に収まる体積にまで圧縮され、突き固められた鋳型が造型される。
　スクイズフレーム５は、造型空間ＫＳ内に投入された鋳物砂Ｓに対して加圧力を付与するための部材で、スクイズテーブル４に対向して配置されている。このスクイズフレーム５は、装置フレームの一部を構成するコラム１６に取り付けられた摺動ガイド１７に沿って上下方向に摺動可能とされるとともに、上部に取り付けられた連結軸４８を介してリンク８の下端部８ｂに相対回転可能に連結されている。
　スクイズフレーム５の下面側には、その先端を造型空間ＫＳに向けた複数のスクイズフート３２が進退可能に垂設されている。スクイズフート３２は後端側のフートピストン部３３と先端側の加圧ヘッド３４とを備えた部材で、後端側のフートピストン部３３がスクイズフレーム５に形成されたシリンダ部２７内に収容されている。シリンダ部２７内には油が充填されており、スクイズフート３２がその先端の加圧ヘッド３４で鋳物砂Ｓを加圧する際、その加圧力は、シリンダ部２７内の油圧（即ち、フートピストン部３３に作用する背圧）により規定される。
　スクイズフレーム５には複数のシリンダ部２７が形成されている。これらシリンダ部２７はその上端部に形成された連通穴２８により相互に接続されており、全てのシリンダ部２７において同じ油圧が作用する。このためシリンダ部２７に嵌合する全てのスクイズフート３２において、均等な加圧力が生じるようになっている。このように構成されたスクイズフート３２は、図１及び図３で示すように、鋳枠２３内の造型空間ＫＳの略全域に対応するように、前後および左右方向に並列配置されており、鋳枠２３内に投入された鋳物砂Ｓを満遍なく加圧可能とされている。
　図１において、３６は、フートピストン部３３に作用する背圧を調整する背圧調整手段である。背圧調整手段３６は、シリンダ部２７と連通する油路３７と、油路３７上に設けられその圧力を検出する圧力センサ３８と、油路３７の油を外部に排出する圧力制御弁３９と、これら圧力センサ３８および圧力制御弁３９が接続された制御部Ｃと、を含んで構成されている。
　背圧調整手段３６では、スクイズフート３２が鋳物砂Ｓを加圧した際、スクイズフート３２の後端側に作用する背圧を圧力センサ３８で検出するとともに、検出された背圧が所定の閾値を超えた場合に、シリンダ部２７と連通する油路３７から油を排出して、設定された閾値まで背圧を低下させることができる。
　また、油路３７の末端部分には、逆止弁４０を介して油圧ポンプ４１が配設されている。油圧ポンプ４１は、後述する鋳物砂Ｓを加圧する動作においてシリンダ部２７側に後退したスクイズフート３２を、当初の位置である前進端にまで戻す際に使用されるもので、その吐出圧は１ＭＰａ程度の低圧とされている。
　揺動アーム７は、スクイズフレーム５の上方側に位置して、回転中心Ｏ周りに所定の角度で往復動する部材である。図１，２で示すように、コラム１６の上端に固定された上板１８から更に上方に延びる二つ側板１９，１９を跨ぐように固定軸４３が取り付けられており、揺動アーム７は、この固定軸４３に対して揺動可能に連結されている。
　揺動アーム７は、図１で示す正面視において、回転中心Ｏを通って径方向に延びる第１延出部４４と、第１延出部４４の端部から周方向に延びる第２延出部４５とを有している。揺動アーム７における回転中心Ｏは、スクイズフレーム５における左右方向の中心を通って上下方向に延びる軸線Ｐから図中右側にずれた位置とされている。そして、第１延出部４４の、軸線Ｐと交差する先端部には、回転中心Ｏから回転半径Ａの位置に連結軸４７が取り付けられ、この連結軸４７に対しリンク８の上端部８ａが相対回転可能に連結されている。このように連結されたリンク８の上端部８ａは、揺動アーム７が揺動した際、回転半径Ａの軌跡に沿って移動する。
　本実施形態では、駆動ギヤとしてのピニオンギヤ１０と従動ギヤとしてのラック状ギヤ４９が、電動モーター１２の駆動力を揺動アーム７に伝達するための動力伝達機構を構成する。駆動ギヤとしてのピニオンギヤ１０は、電動モーター１２の出力軸１２ａに接続されている。このピニオンギヤ１０と噛合するラック状ギヤ４９は、揺動アーム７の第２延出部４５に形成されており、回転中心Ｏから回転半径Ｂの仮想円弧に沿って、その噛み合い部が円弧状に湾曲している。詳しくは、噛み合い部を構成する複数のピンが、回転半径Ｂの仮想円弧に沿って連設されている。
　そして、ピニオンギヤ１０が出力軸１２ａ周りに回転すると、ピニオンギヤ１０と噛合するラック状ギヤ４９および揺動アーム７は、回転半径Ｂの仮想円弧に沿って移動せしめられる。
　なお本実施形態では、ラック状ギヤ４９、ピニオンギヤ１０および電動モーター１２は、図２で示すように、第２延出部４５の前面４５ａ側及び後面４５ｂ側のそれぞれに設けられている。
　このように構成された本実施形態では、電動モーター１２によりピニオンギヤ１０を正逆回転させると、揺動アーム７が回転中心Ｏ周りに揺動し、揺動アーム７の第１延出部４４に連結されたリンク８を介してスクイズフレーム５が上下方向に昇降移動することとなる。スクイズフレーム５に所定の昇降ストロークを生ぜしめるための揺動アーム７の揺動角度は、スクイズフレーム５に対してリンク８による大きな斜め荷重を生じないためには、例えば５０度以下の範囲とすることが望ましい。
　スクイズフレーム５に付与される下向きの加圧力は、電動モーター１２の駆動力の他、揺動アーム７における回転半径Ａと回転半径Ｂとの比率によっても変化する。本実施形態によれば、回転半径Ｂの寸法が回転半径Ａの寸法よりも大きく設定されており、スクイズフレーム５に付与される下向きの加圧力が高められている。
　なお、本実施形態では、電動モーター１２としてサーボモーターが用いられている。二つの電動モーター１２を用いて揺動アーム７を揺動させるに際し、これら電動モーター１２を同期制御するため、二つの電動モーターの内、一方をマスタとし、他方をスレーブとして駆動させることが望ましい。なお、場合によってはこれら電動モーター１２としてインバータ制御モーターを用いることも可能である。
　次に、電動式スクイズ装置１における造型手順を、図１，４，５を用いて説明する。ここでは、造型時、鋳物砂Ｓを圧縮するのに必要とされる加圧力（目標加圧力）に対応する背圧が、背圧調整手段３６の閾値として予め制御部Ｃに設定登録されている。また、電動モーター１２を回転駆動させた際に、揺動アーム７を介してスクイズフレーム５に付与される下向き加圧力は、前記目標加圧力よりも高いものとされている。
　先ず、鋳枠２３を含む型枠Ｋがスクイズテーブル４にて支持された状態において（図１参照）、電動モーター１２を駆動させ、ピニオンギヤ１０、ラック状ギヤ４９を介して、揺動アーム７を回転中心Ｏ周りに（反時計方向に）揺動させることで、スクイズフレーム５が下降を開始する。そして、図４で示すように、スクイズフート３２の先端が鋳物砂Ｓの上面に当接する。
　スクイズフレーム５が更に下降して、スクイズフート３２で鋳物砂Ｓが加圧され始めると、図５で示すように、スクイズフート３２がシリンダ部２７側に後退し、シリンダ部２７の油圧（スクイズフート３２に作用する背圧）が上昇する。そして、背圧が予め設定された閾値に達したことが圧力センサ３８によって検出されると、圧力制御弁３９が開いて油路３７から油が放出され、設定された閾値まで背圧が低下する（閾値まで低下した後、圧力制御弁３９は閉じられる）。このように本実施形態では、スクイズフレーム５の下降動作中に、圧力センサ３８によって閾値（目標加圧力）が検出されてからは、鋳物砂に対する加圧力として目標加圧力（詳しくは目標加圧力もしくはそれに近い加圧力）が所定時間維持され、鋳物砂Ｓが突き固められた鋳型が造型される。目標加圧力が維持される時間は、制御部Ｃによって制御される。
　なお各スクイズフート３２は、同じ加圧力で鋳物砂Ｓを加圧するが、図５で示すように、模型２２が配置され鋳物砂Ｓの深さが浅くなっている箇所ではスクイズフート３２による押込みは浅く、模型２２が配置されておらず鋳物砂Ｓの深さが深くなっている箇所ではスクイズフート３２による押込みは深くなる。このため、加圧の動作が終了した後の、それぞれのスクイズフート３２の位置は異なったものとなる。
　加圧の動作が終了した後は、電動モーター１２を逆回転させてスクイズフレーム５を上昇させる。続いて図示しない慣用手段によって鋳枠２３を上昇させて、鋳型と鋳枠２３との分離（離型）が行なわれる。
　一方、加圧の動作によりシリンダ部２７側に後退したスクイズフート３２については、油圧ポンプ４１を起動させ、シリンダ部２７内の圧力を高めることで、図１で示した当初の位置に復帰させる。
　以上のような一連の動作は、制御部Ｃによる制御の下で実施される。
　以上説明したように、本実施形態の電動式スクイズ装置１によれば、加圧力を発生させるための動力源として、油圧ポンプユニットに代えて電動モーター１２を用いるとともに、電動モーター１２とスクイズフレーム５との間に介在する揺動アーム７における回転半径Ｂの寸法を回転半径Ａの寸法よりも大きく設定することで（てこの原理に基づき）、スクイズフレーム５に付与される下向きの加圧力が高められている。この電動式スクイズ装置１は、ボールネジ等を使用せず簡素な部品で構成されており、保全管理上の煩わしさを軽減することができる。
　また本実施形態の電動式スクイズ装置１は、スクイズフレーム５に形成されたシリンダ部２７に嵌合し、鋳物砂Ｓに対する接離方向に進退可能なスクイズフート３２と、スクイズフート３２が鋳物砂Ｓを加圧した際、スクイズフート３２の後端側に作用する背圧を検出し、背圧が所定の閾値を超えた場合にシリンダ部２７と連通した油路３７から油を排出して閾値となるように減圧する背圧調整手段３６と、を備えている。
　このため電動式スクイズ装置１によれば、スクイズフート３２の後端側に作用する背圧が背圧調整手段３６によって調整され、鋳物砂Ｓに加えられる加圧力を所定の値に維持することができる。
　また本実施形態の電動式スクイズ装置１は、目標加圧力に相当する背圧の値が、閾値として設定されており、目標加圧力よりも高い加圧力でスクイズフレーム５を下降させると、鋳物砂Ｓと接した後のスクイズフート３２がシリンダ部２７側に後退するとともに、鋳物砂Ｓへの加圧力が背圧調整手段３６により目標加圧力となるように制御される。
　このため、スクイズフレーム５の下降動作中において、鋳物砂Ｓに対し目標加圧力を所定時間維持することができる。
　次に、第２実施形態に係る電動式スクイズ装置１Ｂについて、図６，７を用いて説明する。
　図６で示すように、電動式スクイズ装置１Ｂは、スクイズテーブル４と、スクイズフレーム５と、揺動アーム７Ｂと、リンク８と、ピニオンギヤ１０と、電動モーター１２と、制御部Ｃと、を含んで構成され、鋳枠２３内に充填された鋳物砂Ｓを上方向から圧縮して鋳型を造型する。これらの構成各部のうち、第１実施形態に係る電動式スクイズ装置１の構成と共通する構成については同じ符号を用いて示すとともに、その説明を省略する。
　この電動式スクイズ装置１Ｂでは、図６で示す正面視において、揺動アーム７Ｂにおける回転中心Ｏが、スクイズフレーム５における左右方向の中心を通って上下方向に延びる軸線Ｐから図中左側にずれた位置とされている。換言すれば、揺動アーム７Ｂにおけるリンク８との連結部（連結中心Ｏ１）が、回転中心Ｏよりもラック状ギヤ４９側に位置している。
　電動式スクイズ装置１Ｂでは、図７で示すように、電動モーター１２を駆動させて、揺動アーム７Ｂを回転中心Ｏ周りに（時計方向に）揺動させることで、スクイズフレーム５が下降し、所定の加圧力で鋳物砂Ｓを圧縮することができる。
　このように構成された本実施形態の電動式スクイズ装置１Ｂによれば、図１（第１実施形態）との比較で明らかなように、装置の設置スペースを増大させることなく、回転半径Ａに対する回転半径Ｂの寸法比を大きくすることができ、スクイズフレーム５に付与される下向きの加圧力を更に高めることができる。
　以上本発明の実施形態について詳述したが、本発明はこれらの説明に何ら限定されるものではない。例えば、電動モーターの駆動力を揺動アームに伝達するための動力伝達機構については、上記実施形態のラック状ギヤとピニオンギヤとに代えて、ウォームギヤを使った機構を用いることも可能である等、特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
　また、本発明の実施形態は、模型の上方から鋳物砂を押圧することで、鋳物砂を突き固める、いわゆる「背面本スクイズ」に使用するものとしたが、これに限定されない。例えば、模型の上方から鋳物砂を背面本スクイズよりも小さな力で予備的に押圧する「予備スクイズ」、模型面を鋳物砂に対して相対的に上昇させて行う、いわゆる「模型面スクイズ」および「前記背面本スクイズ」の三段階でおこなうスクイズにも使用することができる。
　１，１Ｂ…電動式スクイズ装置
　４…スクイズテーブル
　５…スクイズフレーム
　７，７Ｂ…揺動アーム
　８…リンク
　８ａ…上端部（一端側）
　８ｂ…下端部（他端側）
　１０…ピニオンギヤ（駆動ギヤ）
　１２…電動モーター
　２３…鋳枠
　２７…シリンダ部
　３２…スクイズフート
　３３…フートピストン部
　３６…背圧調整手段
　３７…油路
　４９…ラック状ギヤ（従動ギヤ）
　Ａ，Ｂ…回転半径
　Ｏ…回転中心
　Ｓ…鋳物砂

Claims (7)

  1. 　鋳枠内に充填された鋳物砂を上方向から圧縮して鋳型を造型する電動式スクイズ装置であって、
    　前記鋳物砂に加圧力を付与するスクイズフレームと、
    　前記スクイズフレームの上方側に位置して、回転中心に対して所定の角度で往復動する揺動アームと、
    　前記揺動アームの前記回転中心から回転半径Ａの位置に一端側が連結され、他端側が前記スクイズフレームに連結されたリンクと、
    　前記揺動アームの前記回転中心から回転半径Ｂの仮想円弧に沿って形成された従動ギヤと、
    　前記従動ギヤに噛合する駆動ギヤと、
    　前記駆動ギヤを回転駆動させる電動モーターと、
    を備え、
    　前記電動モーターを正逆回転させることで前記揺動アームおよびリンクを介して前記スクイズフレームを上下動させるとともに、前記回転半径Ｂの寸法が前記回転半径Ａの寸法よりも大きく設定され、前記スクイズフレームに付与される下向きの加圧力が高められている電動式スクイズ装置。
  2. 　前記従動ギヤは噛み合い部が円弧状に湾曲して設けられたラック状ギヤで構成され、前記駆動ギヤはピニオンギヤで構成されている、請求項１に記載の電動式スクイズ装置。
  3. 　前記揺動アームにおける前記リンクとの連結部が、前記回転中心よりも前記従動ギヤ側に位置している、請求項１または請求項２に記載の電動式スクイズ装置。
  4. 　前記スクイズフレームに形成されたシリンダ部に嵌合し、前記鋳物砂に対する接離方向に進退可能なスクイズフートと、
    　前記スクイズフートが前記鋳物砂を加圧した際、前記スクイズフートの後端側に作用する背圧を検出し、前記背圧が所定の閾値を超えた場合に前記シリンダ部と連通した油路から油を排出して前記閾値となるように減圧する背圧調整手段と、
    を更に備えている、請求項１又は２に記載の電動式スクイズ装置。
  5. 　前記スクイズフレームに形成されたシリンダ部に嵌合し、前記鋳物砂に対する接離方向に進退可能なスクイズフートと、
    　前記スクイズフートが前記鋳物砂を加圧した際、前記スクイズフートの後端側に作用する背圧を検出し、前記背圧が所定の閾値を超えた場合に前記シリンダ部と連通した油路から油を排出して前記閾値となるように減圧する背圧調整手段と、
    を更に備えている、請求項３に記載の電動式スクイズ装置。
  6. 　目標加圧力に相当する前記背圧の値が、前記閾値として設定されており、
    　前記目標加圧力よりも高い加圧力で前記スクイズフレームを下降させたとき、前記鋳物砂と接した後の前記スクイズフートが前記シリンダ部側に後退するとともに、前記鋳物砂への加圧力が前記目標加圧力となるように制御される、請求項４に記載の電動式スクイズ装置。
  7. 　目標加圧力に相当する前記背圧の値が、前記閾値として設定されており、
    　前記目標加圧力よりも高い加圧力で前記スクイズフレームを下降させたとき、前記鋳物砂と接した後の前記スクイズフートが前記シリンダ部側に後退するとともに、前記鋳物砂への加圧力が前記目標加圧力となるように制御される、請求項５に記載の電動式スクイズ装置。
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