型砂的壓縮方法及其裝置的制作方法

專利名稱：型砂的壓縮方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及一種鑄型造型，更為詳細地說，涉及對充填于造型空間的型砂進行壓縮的方法及其裝置。另外，本發明涉及對鑄型進行拔模的方法。
過去，在帶下部輔助框的狀態下的壓實造型已為公知技術。在該壓實造型中，將型砂充填到由砂箱、模型、及下部輔助框限定的造型空間，然后，利用分別由缸驅動的上部壓頭和下部壓頭對造型空間內的型砂進行壓縮。在用于該造型的拔模方法中，先使下部壓頭下降，從鑄型拔取模型，并且，使上部壓頭上升。接著，由固定和解除機構解除砂箱的固定，由輸送裝置將完成造型的砂箱送到下一工序。拔模在下部壓頭的缸伸長的狀態下進行。
然而，在該拔模方法中，當從鑄型拔取模型時，存在拔模精度較差的問題。為此，鑄表面產生損壞，從而導致鑄件缺陷。
其它現有的拔模方法一般也使用缸，在該缸的伸長狀態下拔模。在該場合，跟隨缸的導向銷的剛性不足可能導致拔模不良。然而，具有足夠剛性的導向銷的直徑非常大，價格昂貴。
在砂箱內對砂型進行造型的現有造型裝置在將砂箱和余砂框重合到模板的上部形成的空間中充填型砂，刮平該充填的型砂后，由平板狀的壓實板或分塊方式的壓實觸頭進行壓縮。
然而，型砂的刮平帶來較多的散落砂。另外，在使用平板狀的壓實板的型砂壓縮中，在模板的模型高的部分與低的部分壓縮不均勻，特別是模型較低的部分的壓縮不夠。另外，在由分塊方式的壓實觸頭壓縮型砂的方式中，由于造型的砂型的上面平坦，所以，造型后必須切削凹凸面，型砂浪費較多。
本發明的另一目的在于提供一種在從鑄型拔取模板時拔模精度優良的拔模方法。
本發明的另一目的在于提供一種鑄型的造型方法及其裝置，鑄型的造型方法及其裝置可大幅度減少散落砂和切削砂的發生，同時，可使型砂的壓縮在鑄型全體均勻，可確保足夠的剛性，拔模精度優良，并且可降低成本。
按照本發明的1個方面，提供一種將型砂充填到用于對鑄型進行造型的造型空間內將其壓縮的裝置。
該裝置包含具有模型的模板、可圍住該模板升降的下部輔助框、可升降地配置于該下部輔助框上方并圍住上述模型的砂箱、可升降地配置于該砂箱上方的余砂框、及可升降地配置于上述砂箱的上方并且下部可自由進入到上述余砂框內的壓縮器，以對造型空間進行限定。該裝置還包含用于將型砂充填到造型空間內的機構。
上述壓縮器首先至少在上述下部輔助框不能下降的狀態下下降，對上述造型空間內的型砂進行壓縮(1次壓縮)。在該1次壓縮之后，上述壓縮器在上述余砂框、上述下部輔助框、及上述砂箱可下降的狀態下下降，進一步對上述造型空間的型砂進行壓縮(2次壓縮)。
2次壓縮的壓縮力最好比1次壓縮的壓縮力大。
上述壓縮器也可為多塊方式的壓實觸頭。
本發明的拔模方法對由這樣的方法造型的鑄型進行拔模，即，造型時，由水平固定并且具有模型的模板、可圍住該模板升降的下部輔助框、可升降地配置于該下部輔助框上方并圍住上述模型的砂箱、可升降地配置于該砂箱上方的余砂框、及安裝于上述砂箱上方的可升降的支承機構并且下部可自由進入到上述余砂框內的壓縮器對造型空間進行限定，由上述壓縮器對充填到該造型空間內的型砂進行第1壓縮和第2壓縮這樣2個階段的壓縮。
該拔模方法包含分離階段和提升階段，在該分離階段，以設定速度使上述下部輔助框上升，通過上述余砂框對上述支承機構朝上加力，同時，使已完成上述鑄型造型的砂箱與上述壓縮器和上述余砂框一體上升，從上述模板分離，在該提升階段，將該分離了的上述砂箱提起。
該方法也可適用于利用松砂充填造型的鑄型。
在本說明書中，“松砂”指為了充填到上述造型空間內，由壓縮空氣流使型砂流動化。另外，“松砂充填”指由更強的壓縮空氣流將由松砂流動化了的型砂充填到造型空間內。
本發明對鑄型進行造型的裝置包含實質上為矩形橫斷面的機座和立設于該機座上的至少3根桿狀機構。至少3根的桿狀機構中的至少2根為分別具有活塞桿的朝上缸。至少3根的桿狀機構的前端(包含2根朝上缸的活塞桿的前端)安裝有可由上述朝上缸的驅動自由升降的支承機構。在該支承機構支承儲存型砂的砂斗。該砂斗具有由壓縮空氣流使儲存的型砂進行松砂的松砂機構和由更強的壓縮空氣噴射該進行了松砂的型砂的多個射砂頭。在該砂斗下端的上述射砂頭的近旁安裝多塊式壓實觸頭。裝置還包含可圍住上述射砂頭和壓實觸頭升降的余砂框和送入/送出機構。余砂框具有排出從上述射砂頭與型砂一起射出的壓縮空氣的排出口。送入/送出機構包含分別支承具有模型的模板的一對模板托架，相對與上述機座上的上述余砂框相配的位置，交替地將上述一對模板托架的一方和另一方送入和送出。
從上述射砂頭射出的型砂充填到由上述模板、上述余砂框、及上述壓實觸頭限定的造型空間，由上述壓實觸頭壓縮。
2根上述朝上缸也可配置于上述機座上的一方的對角線的角部。在該場合，也可在上述機座上的另一方的對角線上的角部同樣地配置2根朝上缸，采用4根朝上缸作為上述桿狀機構。或者，也可在另一方的對角線上的角部配置可分別上下滑動地嵌合導向銷的一對支架。
上述桿狀機構也可為以三角形配置于上述機座上的3根上述朝上缸。在該場合，上述送入/送出機構也可為轉臺，該轉臺以構成三角形的頂部的缸為回轉軸在水平面內回轉。
在所有實施形式中，也可使用能夠相互獨立地升降的多個壓實觸頭作為對型砂進行壓縮的壓縮器。另外，該多個壓實觸頭的下端構成的壓實面也可在造型空間形成時具有凹凸狀的輪廓，在壓縮結束時具有平坦的輪廓。


圖1為示出適用本發明裝置的第1實施形式的示意縱斷面圖。
圖2-圖6為用于說明圖1的裝置的動作的示意縱斷面圖。
圖2示出限定用于對鑄型進行造型的造型空間的階段。
圖3示出將型砂充填到造型空間內的階段。
圖4示出對造型空間內的型砂進行1次壓縮的階段。
圖5示出對造型空間內的型砂進行第2壓縮的階段。
圖6示出從模板分離鑄型的階段。
圖7為示出應用了本發明的裝置的第2實施形式的示意縱斷面圖。
圖8為說明圖7裝置的動作的示意縱斷面圖，示出用于對鑄型進行造型的造型空間受到限定的階段。
圖9為說明圖7裝置的動作的示意縱斷面圖，示出型砂的松砂充填狀態。
圖10為說明圖7裝置的動作的示意縱斷面圖，示出對造型空間內的型砂進行1次壓縮的階段。
圖11為說明圖7裝置的動作的示意縱斷面圖，示出對造型空間內的型砂進行2次壓縮的階段。
圖12為說明圖7裝置的動作的示意縱斷面圖，示出鑄型的拔模和型砂的補充階段。
圖13為說明圖7裝置的動作的示意縱斷面圖，示出更換模型的階段。
圖14為示出另一模板托架的示意縱斷面圖。
圖15為示出應用了本發明裝置的第3實施形式的示意縱斷面圖。
圖16為說明圖15的裝置的動作的示意縱斷面圖，示出用于對鑄型進行造型的造型空間受到限定的階段。
圖17為說明圖15裝置的動作的示意縱斷面圖，示出將型砂松砂充填到造型空間內的階段。
圖18為說明圖15裝置的動作的示意縱斷面圖，示出對造型空間內的型砂進行1次壓縮的階段。
圖19為說明圖15裝置的動作的示意縱斷面圖，示出對造型空間內的型砂進行1次壓縮的階段。
圖20為說明圖15裝置的動作的示意縱斷面圖，示出鑄型的拔模和型砂的補充階段。
圖21為說明圖15裝置的動作的示意縱斷面圖，示出更換模型的階段。
圖22為示出圖15的A-A向視放大圖。
圖23為示出第3實施形式的裝置的1個變型例的橫斷面圖，為將4根的缸配置成矩形的例子。
圖24為示出第3實施形式的裝置的另一變型例的橫斷面圖，為將3根的缸配置成三角形的例子。
圖25為示出應用本發明裝置的第4實施形式的示意縱斷面圖。
圖26為與圖25同樣的圖，示出用于對鑄型進行造型的造型空間進行限定的階段。
在機座2的近旁由符號8示出用于進行模型更換的機構8。該更換機構在圖1的例子中為以主缸4的一方(圖1的左側)的軸為中心地朝左右延伸的轉臺8。轉臺8的中央可回轉地配合到左側缸4的下部，以該缸4為回轉軸間歇地被驅動著進行水平回轉。作為模型更換機構，也可用朝裝置的前后方向往復進行直線移動的線性往復運動臺代替轉臺8。
在該轉臺8的兩端部，以由多個彈簧例如板簧(圖中未示出)抬起5mm左右的狀態支承大體水平地載置有模板10a、10b(上下模板)的模板托架12a、12b。因此，在機座2上，模板托架與機座2之間具有5mm左右的間隙。
這些模板10a、10b由轉臺8的回轉交替地相對機座2的中央上部送入和送出。在模板10a、10b的上面埋設通氣塞(圖中未示出)。
在模板托架12a、12b的模板10a、10b的四角外側的對應位置，分別埋設朝上的拔模升降缸14a、14b，在其前端分別連接可圍住模板10a、10b外周上下滑動的下部輔助框16a、16b。該下部輔助框16a、16b在拔模升降缸14a、14b處于最大伸長狀態時如圖1所示那樣從模板10a、10b的分型面稍朝上方凸出，當處于最大收縮狀態時(例如圖5所示那樣)與模板10a、10b的分型面大體成為同一面。另外，拔模升降缸14a(或14b)具有抬起下部輔助框16a(或16b)和帶有鑄型的砂箱18進行拔模的力，但沒有使主缸4上升的力。
在砂箱18的上方重合余砂框20，該余砂框20在上部穿設有與排氣控制腔室(圖中未示出)連通的通氣孔32(圖2)。支承余砂框20的方式將在各實施形式的說明中進行說明。在余砂框20的上方可升降地配置壓縮機構22，該壓縮機構22的下部可上下自由滑動地貫裝到余砂框20。
壓縮機構22包含在支架6的中央部貫通其中地固定的砂斗34、安裝于該砂斗34下面的全體由符號36示出的壓縮器、及使該壓縮器36對型砂進行壓縮地升降的升降機構38。
砂斗34的上部構成砂儲存室34a，下部構成貫穿安裝于余砂框20的多個射砂頭(圖1中未示出)。在砂斗34的上部設置由可自由滑動的滑動砂閘板40開閉的開口42。打開該滑動砂閘板40時，由公知裝置通過開口42將砂導入到砂斗34。
在這里，參照圖1-圖6說明應用了本發明的鑄型造型裝置的第1實施形式。
首先，說明由符號100示出的鑄型造型裝置的砂箱18的支承方式。砂箱18由輸送裝置24沿朝裝置100的前后方向(相對圖1的紙面垂直的方向)延伸的路徑移動。該輸送裝置24通過分別在安裝于升降支架6的相向一對垂直構件26沿前后方向(相對圖1紙面直交的方向)隔開適當間隔地軸支多個帶凸緣的滾輪28構成。
下面，說明鑄型造型裝置100的余砂框20的支承方式。在壓縮機構22的兩側安裝一對朝下的余砂框用缸30。余砂框用缸30的活塞桿的前端連接于余砂框20，由余砂框用缸30的作動使余砂框20升降。
下面說明鑄型造型裝置100采用的壓縮器36。該實施形式的壓縮器36的一例包含多個長方體狀的壓實觸頭36a，為將對型砂進行壓縮的部分分成多個的多塊方式。也可作為其替代，使用對型砂壓縮的部分為一體的單一的壓縮器。或者，也可在壓縮器的背面設置壓力流體作用的柔性膜，提高其柔性。這些壓縮器36的設計由于為本技術領域技術人員所熟知，所以不進行詳細說明。
在這里，說明從圖1所示狀態將型砂充填到規定的鑄型造型空間并進行壓縮的順序。首先，由壓縮器36的升降機構38使多個壓實觸頭36a升降，在這些壓實觸頭36a構成的壓縮面與朝著其下方的模板10a的模型部之間形成所需間隙。此時，壓實觸頭群36a的下部構成的壓實面的形狀(輪廓)形成為凹凸形狀，該凹凸形狀與朝著其下方的模板10a的凹凸形狀相匹配。
與此同時，使拔模升降缸14a進行伸長動作，形成為下部輔助框16a上升的狀態。拔模升降缸14a形成的下部輔助框16a的高度位置(從模板10a的分型面凸出)和上述圖中未示出的彈簧形成的模板托架12a的高度位置(機座2的約5mm上方)與上述相同。
在該狀態下，如圖2所示，使主缸4收縮規定長度，使升降支架6、壓縮機構22等下降，在下部輔助框16a載置砂箱18，接著，使余砂框用缸30進行伸長動作，將余砂框20重合到砂箱18，限定造型空間。
接著，如圖3所示，將壓縮機構22的砂斗34內的型砂吹入充填到造型空間。接著，在主缸4收縮時，通過使得不能從其驅動流體(典型情況下為油)的排出側排出驅動流體而使下部輔助框16a不能下降，而且使得在余砂框用缸30收縮時可從油排出側排油，從而使余砂框20可相對砂斗34的下部等上升。在該狀態下，如圖4所示，使拔模升降缸14a收縮作動，通過升降支架6使壓縮機構22下降適當距離。這樣，對造型空間的型砂進行壓縮(1次壓縮)。在該場合，最好基本上所有壓實觸頭36a由型砂的反力返回到大體相同的高度水平，使這些壓實觸頭36a的壓實面下降到與砂箱18上面水平大體一致的高度。即，當壓縮結束時，壓實面平坦。
接著，使得在主缸4收縮時可從油排出側排油，使下部輔助框16a可下降，在該狀態下，如圖5所示，進一步使拔模升降缸14a進行收縮作動，使壓縮機構22、砂箱18、及余砂框20進一步下降。此時，下部輔助框16a通過砂箱18、余砂框20和余砂框用缸30推下，與此相隨，型砂與砂箱18成一體地下降，被推壓到模板1。結果，型砂進一步受到壓縮(2次壓縮)。在該場合，砂箱18內的型砂的下面(配合面)最好與砂箱18的下面水平大體一致。另外，第2壓縮階段的壓力雖可與第1壓縮階段的壓力為相同程度，但最好比其高，這樣更有效。
型砂的壓縮完成后，使得在余砂框用缸30伸長時不能從油排出側排油，在該狀態下，如圖6所示，一邊使主缸4進行伸長動作，一邊使拔模升降缸14a進行伸長動作，從而使壓縮機構22和余砂框20上升。接著，將包含已造型的鑄型的砂箱18接合到多個帶凸緣的滾輪28，將其提起，從模板10a分離。之后，使轉臺8進行180度水平回轉，從而將別的模板10b移動到壓縮機構22。由此結束1個循環。在這里，通過將別的空砂箱18送入到輸送裝置24上，可反復進行參照圖1-圖6說明的循環。
如上述說明的那樣，按照本實施形式，不用設置凹坑所需的模板升降用的大型流體缸，即可將充填到鑄型造型空間內的型砂大體沿全體壓縮到所需硬度。
下面，參照圖7-圖14說明本發明第2實施形式。該實施形式的余砂框20連接在安裝于壓縮機構22兩側的一對朝下余砂框用缸30的活塞桿前端，可由余砂框用缸30的驅動升降。另外，該實施形式的壓縮器36使用多塊方式的壓實觸頭36a。砂箱18由與第1實施形式同樣的輸送裝置24朝裝置110的前后方向移動。
如圖7所示，在全體由符號110示出的鑄型造型裝置的砂斗34的下端，將多個射砂頭44配置于壓實觸頭36a的周圍。這些射砂頭44在壓實觸頭36a處于上升位置時，使壓實觸頭36a的下端面與射砂頭44的下端面處于相同高度水平。
在砂斗34的砂儲存室34a的上側部連通壓縮空氣導入管46。在該導入管46從壓縮空氣源通過管(都未在圖中示出)導入較低壓力的第1壓縮空氣，該較低壓力的第1壓縮空氣用于通過射砂頭44將砂儲存室34a內的型砂充填到造型空間。
在砂斗34的砂儲存室34a的下部周側與下部內部，設置多個空氣噴射腔室48，該多個空氣噴射腔室48用于噴射較低壓力的第2壓縮空氣，使型砂懸浮或流動化(在這里稱為“松砂”)，這些空氣噴射腔室48通過1個閥連通到壓縮空氣源。
導入管46形成的第1壓縮空氣和空氣噴射腔室48形成的第2壓縮空氣壓力分別最好為0.05-0.18MPa。
下面，說明鑄型造型裝置110的作動。如圖7所示，在砂斗34內充填型砂S，壓實觸頭群36a下面構成的壓實觸頭面的形狀構成為與下方的模板10a的凹凸形狀匹配的凹凸狀。將空的砂箱18送入到輸送裝置24。此時，模板托架12b和下部輔助框16a的高度位置與在第1實施形式中參照圖1進行的說明同樣地設定。
在該狀態下，使滑動砂閘板40作動，關閉開口42，之后，使余砂框用缸30進行伸長作動，使余砂框20下降，推壓并緊密接合于砂箱18的上面。同時，使主缸4進行收縮拉回作動，將砂箱20推壓到在模板10a外周朝上方凸出的下部輔助框16a上，反抗上述圖中未示出的彈簧將模板托架12a壓下，壓接到機座2(圖8)。此時，模板10a、下部輔助框16a、砂箱18、余砂框20、及壓實觸頭群36a限定造型空間。限定該造型空間的上面的壓實觸頭群36a形成的下端面(壓實面)構成與朝著其下的模板1a的凹凸形狀匹配的凹凸形狀。
接著，通過閥(圖中未示出)從導入管46將第1壓縮空氣(充填用空氣)供給到砂儲存室34a，通過射砂頭44將型砂S充填到造型空間。在進行該充填的同時，從多個空氣噴射腔室48將第2壓縮空氣(松砂用空氣)噴射到砂斗34的砂儲存室34a內，對砂儲存室34a內的型砂S進行松砂(在這里稱“松砂充填”)(圖9)。該松砂充填時的壓縮空氣從余砂框20的通氣孔32和/或模板1a的上述通氣塞(圖中未示出)排氣。也可通過由上述排氣控制腔室(圖中未示出)對從通氣孔32的排氣量進行控制，從而控制模板1a的通氣塞的排氣量。這樣，可部分地調整造型空間的模板1a的復雜形狀部的型砂充填密度。
接著，使主缸4進一步進行收縮拉回作動，從而一邊使余砂框用缸30收縮拉回，一邊使升降支架6和由其支承的構件下降，對型砂S進行壓縮直到壓實觸頭群36a的下面全體變平坦(1次壓實)。同時，使滑動砂閘板40進行相反動作，開放開口42(圖10)。1次壓實期間中的主缸4的收縮拉回作動繼續到壓實壓力達到1次壓實的設定壓力為止。壓實壓力達到1次壓實的設定壓力可例如使用壓力傳感器(圖中未示出)直接檢測，或者，也可利用檢測主缸4的編碼器位置到達1次壓實設定位置這一狀態的編碼傳感器(圖中未示出)間接地檢測。
接著，將拔模升降缸14a的工作流體切換到釋放狀態，同時，由比1次壓實更高的壓力使第1缸4進行收縮拉回作動，從而使砂箱18、余砂框20、及壓實觸頭群36a一體下降，對造型空間內的型砂S全體進行壓縮(2次壓實)。此時，下部輔助框16a由拔模升降缸14a的收縮拉回而下降，成為與模板10a的分型面大體相同的水平(圖11)。如在下部輔助框16a到達下降端的時刻壓實壓力未到達2次壓實的設定壓力，一邊使余砂框用缸30進行收縮拉回作動，一邊進一步使主缸4進行收縮拉回作動，進一步進行壓實。
接著，當壓實壓力達到2次壓實的設定壓力時，壓實穩定定時器進行工作，在規定時間維持壓實。此時，為了對應下部輔助框16a未到達下降端的場合，使余砂框用缸30進行伸長作動，使余砂框20下降，壓下砂箱18直到下部輔助框16a到達下降端。這樣，可使砂箱18的下面和鑄型下面每次大體為同一面。
下面說明對這樣完成鑄型造型的砂箱18進行拔模的階段。主缸4在對型砂的2次壓實結束時處于收縮拉回位置。另外，拔模升降缸14a處于收縮拉回位置。在這里，使主缸4低速上升，同時，以不低于該主缸4的速度使拔模升降缸14a上升。拔模升降缸14a的速度可通過對流體回路加上流體壓而進行調整。
在這里，拔模升降缸14a的輸出具有將下部輔助框16a和帶鑄型的砂箱18抬起的拔模的力，但沒有使主缸4上升的力。另一方面，余砂框用缸30由工作流體約束。為此，隨著主缸4的上升，壓實觸頭36a和余砂框20成一體地上升。同時，由于以不低于主缸4的速度使拔模升降缸14a上升，所以，由拔模升降缸14a的伸長作動以通過下部輔助框16a壓接的狀態使砂箱18和余砂框20一體上升，從模板10a分離。
在現有的拔模方法中，在下部壓頭的缸的伸長狀態下拔模，但在不使用下部壓頭的本實施形式中，主缸4的活塞桿4a按最大收縮拉回狀態拔模。因此，與使用下部壓頭的現有方法相比，主缸4可獲得充分的導向長度和強度，獲得高拔模精度。為了進一步提高拔模精度，最好主缸4的輸出大，缸徑也大。
造型后的鑄型與砂箱18一起從停止狀態稍上升一些地拔模。之后，余砂框20和壓實觸頭群36a成一體地上升。在其途中，對鑄型進行造型后的砂箱18由輸送裝置24提起，從模板1a完全分離。然后，向砂斗34內補給型砂S(圖12)。
接著，由輸送裝置24將已對鑄型進行了造型的砂箱18送出，而且將空的砂箱18送入。與此同時，使轉臺8回轉180度，替換模板10a和模板10b。然后，使壓實觸頭群36a形成的壓實面成為模板10b的凹凸形狀地使壓實觸頭群36a作動(圖13)。接著，對模板10b反復進行上述階段。
在該實施形式中，不實施預備壓縮。然而，也可根據需要，在砂斗34的下端設置回轉閘、壓縮空氣導入口等，進行可由氣流加壓對型砂S進行預備壓縮的設計。
另外，在本實施形式中，圍住模板10a、10b外周地上下滑動的框狀的下部輔助框16a、16b由朝上地埋設于模板托架12a、12b上的模板10a、10b四角外側位置的拔模升降缸14a和14b支承。也可作為其替代，如圖14所示那樣使用模板托架12a、12b(在圖14中由12a表示)。
如圖14所示，在模板托架12a的四角插通用于將下部輔助框16a的底面水平地抬起的銷50。在與該4根銷50對應的機座2上的4個部位，設置使銷50上升移動的與拔模升降缸同樣的朝上缸52。因此，下部輔助框16a通過貫通模板托架12a的銷50由缸52支承。
缸52的前端在完全收縮拉回狀態下不能到達模板托架12a的下面。缸52可兼用作模型更換機構8的兩端部的上下模板托架的拔模升降缸。因此，如在機座2上設置4根缸52，則沒有必要在各模板托架設置拔模升降缸14a、14b，可使模板托架的構成簡化。
另外，由于可減少拔模升降所需缸的數量，所以，特別是缸52為流體缸時，其工作流體的回路構成變得簡單，維護檢修也容易進行。
在該場合，拔模也是在主缸4的活塞桿4a最大收縮拉回的狀態下進行，所以可獲得高的拔模精度。
當然應使得在移動模型更換機構8時模型更換機構8與缸52不干涉。
最好在多個銷50設置某種落下防止機構，例如使銷50與下部輔助框16a連接的機構。
另外，為了使模板托架12a壓接到機座2上，在模板托架12a設置第1夾緊構件(圖中未示出)，在機座2設置第2夾緊構件(圖中未示出)，該第2夾緊構件拉緊第1夾緊構件進行夾緊，將模板托架12a壓接到機座2。
下面參照圖15-圖22說明本發明的第3實施形式。如圖15所示，全體由符號120示出的鑄型造型裝置采用分塊方式的壓實觸頭群36a作為壓縮器36。在壓實觸頭群36a的周圍，配置射砂頭44。
參照示出圖15的斷面的圖22可看出，在本實施形式中，與第1和第2實施形式同樣的2根主缸4和分別插通有導向銷74的2根導向銷支架72配置于矩形斷面的機座22上。即，當從上方觀看機座22時，在機座2的左上角和其對角線上的右下角設置與第1和第2實施形式同樣的主缸4。另外，在機座2的右上角和其對角線上的左下角設置插通有導向銷74的導向銷支架72。因此，在本實施形式中，安裝支架6固定于主缸4的活塞桿4a和導向銷74的前端。
裝置120的模型更換機構8使用可由執行機構(圖中未示出)沿機座2前后方向(與圖17的紙面直交的方向)進行往復直線運動的線性往復移動臺，由它替代第1和第2實施形式的轉臺。
位于該模型更換機構8兩端部的模板托架12a、12b對模板10a、10b的支承方式與第1和第2實施形式相同。由模型更換機構8的直線移動，模板托架12a、12b可交替地將模板10a、10b送入到機座2上部中央(參照圖22)。
裝置120的其它構成與第2實施形式相同。該裝置120也與第2實施形式相同，可進行初期設定(圖15)、模板托架12a在機座2的壓接(圖16)、松砂充填(圖17)、1次壓實(圖18)、2次壓實(圖19)、拔模(圖20)、模板10a和10b的交換(圖21)、及這些階段的反復。但是，在這些階段，導向銷74相應于主缸4的收縮拉回和伸長作動上下移動。另外，模板10a和10b的交換由模型更換機構8的直線驅動實施。
在本實施形式中，造型后獲得的鑄型與第2實施形式同樣，與砂箱18一起從停止狀態稍上升，進行微速拔模，由于在主缸4的活塞桿4a最大收縮拉回的狀態下拔模，所以，可獲得高拔模精度。另外，由于每1根主缸4的輸出可較小，所以，主缸4的直徑可較小，活塞桿4a的直徑可增大。為此，適合于主缸4的設置場所較窄的場合。
在將模板10a、10b與別的模板交換的場合，由適當的模板托架送入送出裝置(圖中未示出)先從模型更換機構8將載置了模板10a、10b的模板托架12a、12b送出，將模板10a、10b與別的模板交換。之后，由模板托架送入送出裝置將載置了該別的模板的模板托架12a、12b送入，設定于模型更換機構8。
下面說明本發明第3實施形式的幾個變型例。如圖15-圖23所示，在機座2上的一方的對角線上的2角配置一對主缸4，在另一方的對角上配置一對導向銷74。也可作為其替代，如圖23中以橫斷面示出的那樣，在機座2上的對角線上的所有4角配置4根主缸4，廢除導向銷74。
或者，也可如圖24中以橫斷面圖示出的那樣，采用三角形配置，在機座2上的左側配置1根主缸4，在右側配置2根主缸4。在該場合，模型更換機構8也可為將左側的主缸4為回轉中心軸的轉臺方式，由此代替直線移動方式。
在第3實施形式及其變型例中，可與第2實施形式同樣地改變第2壓縮空氣的噴射調整、壓力的調整。
另外，在第3實施形式及其變型例中，使下部輔助框16a、16b上下滑動的拔模升降缸14a、14b內裝于模板托架12a、12b。作為其替代，也可將與拔模升降缸14a、14b同樣的要素內裝到模型更換機構8。這一點例如可由在第2實施形式中參照圖14說明的設計加以實現。
圖25和圖26示出本發明的第4實施形式。在全體由符號130示出的鑄型造型裝置中，作為壓縮器36采用分塊方式的壓實觸頭群36a。在該壓實觸頭群36a的周圍配置多個砂充填用射砂頭54。鑄型造型裝置120的余砂框20的支承方式將在后面說明。
在模板托架12a、12b和機座2分別設置第1和第2夾緊構件(都未在圖中示出)，由第2夾緊構件拉緊第1夾緊構件，從而將模板托架12a、12b壓接到基座1。
在砂斗34的砂儲存室34a的上側部，連通導入管46。在該導入管46從壓縮空氣源通過管(都未在圖中示出)導入較低壓力的第1壓縮空氣，該較低壓力的第1壓縮空氣用于通過射砂頭54將砂儲存室34a內的型砂S充填到造型空間。
在砂斗34的砂儲存室34a的下部周側與下部內部，分別設置多個第1和第2空氣噴射腔室56和58，該多個第1和第2空氣噴射腔室56和58用于分別噴射較低壓力的第2壓縮空氣，使型砂懸浮或流動化(在這里稱為“松砂”)。這些多個第1和第2空氣噴射腔室56和58分別通過共用的閥連通到壓縮空氣源(都未在圖中示出)。也可出于相互獨立地調整第1和第2空氣噴射腔室56和58分別噴射的第2壓縮空氣的壓力的目的，作為共用的閥的替代，通過各自的閥將這些腔室56和58連通到壓縮空氣源。
由導入管56獲得的第1壓縮空氣和由第1和第2空氣噴射腔室56和58獲得的第2壓縮空氣的壓力最好分別為0.05-0.18MPa。
下面，說明鑄型造型裝置130的砂箱18和余砂框20的支承方式。包圍壓實觸頭群36a和射砂頭54的余砂框20連接到配置于余砂框20兩側近旁的一對朝上余砂框用缸60，取代上述實施形式的余砂框用缸30。在余砂框用缸60的兩側近旁，配置吊設于升降支架6的輸送裝置升降用的一對朝下流體缸62。在流體缸62的下端連接具有滾輪66的、砂箱18的送入送出輸送裝置64。在該送入送出輸送裝置64的上端安裝朝上的余砂框用缸60的下端。另外，下部輔助框16a連接于一對朝下的下部輔助框用缸68，送入送出輸送裝置64的下端部連接于下部輔助用缸68。在各主缸4將具有活塞桿70a的止動缸70安裝于裝置130的內面側。該止動缸70可為流體缸，也可為電動缸或氣動缸。
下面，說明裝置130的作動。如圖25所示，在砂斗34中裝入型砂S，壓實觸頭群36a構成的壓實面的形狀構成與朝著其下方的模板10a的凹凸形狀匹配的凹凸形狀。另外，在輸送裝置64送入空的砂箱18。該砂箱18由余砂框20和輸送裝置64具有的滾輪66夾持以約束其移動，由不將砂箱18抬起的壓力使下部輔助框用缸68進行收縮拉回作動，將下部輔助框16a的上面推壓到砂箱18的下面。另外，止動缸對70處于伸長到伸長端的狀態。另外，模板托架12a在與機座2之間構成5mm左右的間隙地由多個彈簧(圖中未示出)抬起5mm左右的狀態下設定于轉臺8上。
在該狀態下，使滑動砂閘板40作動，關閉開口42，然后，如上述那樣由機座2的第2夾緊構件拉緊模板10a的第1夾緊構件，從而反抗彈簧(圖中未示出)將模板10a壓下，壓接到基座1。
之后，在由輸送裝置用缸62通過輸送裝置64約束上述受到約束的砂箱18和升降支架6的動作的狀態下，使主缸4進行收縮拉回動作，設定砂箱18。
此時，在由模板10a、下部輔助框16a、砂箱18、余砂框20、壓實觸頭群36a限定的造型空間中，壓實觸頭群36a構成的壓實面形成與朝著其下方的模板10a的凹凸形狀匹配的凹凸形狀。
該砂箱的設定持續到輸送裝置64接觸到止動缸70的活塞桿70a的前端為止。然而，在進行該接觸的時刻，如砂斗34、壓實觸頭群36a、及射砂頭54未到達設定位置，則由輸送裝置用缸62解除受到約束的砂箱18和升降支架6的動作約束，一邊使輸送裝置用缸62進行收縮拉回動作，一邊進一步使主缸4進行收縮拉回作動。此時，輸送裝置用缸62和主缸4的收縮拉回作動持續進行到砂斗34、壓實觸頭36a、及充填噴嘴44到達設定位置為止。設定位置考慮到模板10a的形狀等設定適當最佳位置。
接著，從第1和第2空氣噴射腔室56和58向砂斗34內噴射第2壓縮空氣，使砂斗34內的型砂S流動化(松砂)。在該型砂S的松砂過程中，通過閥(圖中未示出)從導入管46將第1壓縮空氣供給到砂斗34，通過射砂頭44將型砂S充填(松砂充填)到造型空間。該松砂充填時的壓縮空氣從通氣孔32和/或模板10a的通氣孔(圖中未示出)排氣。由排氣控制腔室(圖中未示出)控制通氣孔32的排氣量，也可從控制模板10a控制通氣孔的排氣量。這樣，可局部地調整造型空間的模板10a的復雜形狀部的型砂S的充填密度。
接著，使主缸4進一步進行收縮拉回作動，一邊使輸送裝置用缸62收縮拉回，一邊使升降支架6和由其支承的構件下降，對型砂S進行壓縮(1次壓實)直到壓實觸頭群36a的壓實面全面變得平坦。同時，使滑動砂閘板40進行相反作動，開放開口42。
1次壓實期間中的主缸4的收縮拉回作動持續到壓實壓力達到1次壓實設定壓力為止。壓實壓力達到1次壓實的設定壓力這一狀態可例如利用壓力傳感器(圖中未示出)直接檢測出。或者，也可利用檢測主缸4的編碼器位置到達1次壓實設定位置這一狀態的編碼傳感器(圖中未示出)間接地檢測。
接著，由輸送裝置用缸62通過輸送裝置64對上述受到約束的砂箱18和升降支架6的動作進行約束，在該狀態下，將止動缸70的工作流體切換到釋放狀態。與此同時，由比1次壓實高的壓力使主缸4進行收縮拉回作動，一邊使止動缸70進行收縮拉回作動，一邊使壓實觸頭群36a、余砂框20、砂箱18、下部輔助框16a、輸送裝置64、及輸送裝置用缸62朝模板10a一體下降，對型砂S全體進行壓縮(2次壓實)。此時，下部輔助框16a由于止動缸70的收縮拉回而下降，下部輔助框16a的上面成為與模板10a的分型面大體相同的水平(圖26)。
如在止動缸70到達下降端的時刻壓實壓力未到達2次壓實的設定壓力，則由輸送裝置用缸62解除上述受到約束的砂箱18和升降支架6的動作約束，一邊使輸送裝置用缸62進行收縮拉回作動，一邊進一步使主缸4進行收縮拉回作動，從而進一步進行壓實。
接著，當壓實壓力達到2次壓實的設定壓力時，壓實穩定定時器進行工作，在規定時間維持壓實。此時，為了對應止動缸70未到達下降端的場合，使余砂框用缸60進行伸長作動，使余砂框20、輸送裝置64下降，壓下砂箱18直到止動缸70到達下降端。這樣，可使砂箱18的下面和鑄型下面每次大體為同一面。
接著，在約束砂箱18的動作的狀態下，由輸送裝置用缸62通過輸送裝置64對上述砂箱18和升降支架6的動作進行約束，使主缸4進行伸長作動，從而拔模。此時，壓實觸頭群36a、余砂框20、砂箱18、輸送裝置64、及輸送裝置用缸62一體上升。此時，與它們成一體地或單獨地使下部輔助框16a也上升。在這里，當使下部輔助框16a一體上升時，對下部輔助框16a作用不能將砂箱18抬起的壓力。
之后，進行了鑄型造型的砂箱18與壓實觸頭群36a、余砂框20、砂箱18、輸送裝置64、及輸送裝置用缸62一體上升，從模板10a完全分離，同時將型砂S補充到砂斗34內。
此時，造型獲得的鑄型與砂箱18一起從停止狀態稍上升，進行微速拔模，同時，在主缸4的活塞桿4a最大收縮拉回的狀態下拔模，所以，可獲得高拔模精度。
接著，由余砂框用缸60的伸長作動解除對鑄型造型后的砂箱18的約束狀態，同時，由下部輔助框用缸68的伸長作動，使下部輔助框16a下降。之后，將進行了鑄型造型的砂箱18通過輸送裝置64送出，送入空的砂箱18，同時，轉臺8由執行機構(圖中未示出)回轉180度，交換模板10a和模板10b。然后，為了使壓實觸頭群36a形成的壓實面與模板10b的凹凸形狀匹配，使壓實觸頭群36a作動。接著，對模板10b反復進行上述作動。
按照這樣的階段，可大幅度減少散落砂和切削砂的發生，以良好效率定量地充填型砂S。另外，可對鑄型全體實施與模板的凹凸形狀相符的壓實，造型出均勻的鑄型。
在該實施形式中，作為模型更換機構，示出了轉臺8，作為其替代，也可使用朝裝置的往里方向移動的線性移動臺。
另外，也可根據需要，在砂斗34的下端設置回轉閘、壓縮空氣導入口等，進行可由流氣加壓對型砂S進行預備壓縮的設計。
另外，在本實施形式中，從砂斗34下位周側的第1空氣腔室56和下位內部側的第2空氣腔室58雙方噴射低壓空氣，進行型砂的松砂，但也可僅從任何一方實施松砂。
權利要求
1.一種型砂壓縮裝置，將型砂充填到用于對鑄型進行造型的造型空間內并將其壓縮，其中，包含固定成水平狀的具有模型的模板，可圍住該模板升降的下部輔助框，可升降地配置于該下部輔助框上方并圍住上述模型的砂箱，可升降地配置于該砂箱上方的余砂框，可升降地配置于上述砂箱的上方并且下部可自由進入到上述余砂框內的壓縮器，以及用于將型砂充填到由這些上述模板、上述下部輔助框、上述砂箱、上述余砂框、和壓縮器限定的上述造型空間內的裝置；上述壓縮器首先可在至少上述下部輔助框不能下降的狀態下下降，以形成對上述造型空間內的型砂進行壓縮的第1次壓縮階段，并且，在該第1壓縮階段之后，可在上述余砂框、上述下部輔助框、及上述砂箱能夠下降的狀態下下降，以形成進一步對上述造型空間的型砂進行壓縮的第2壓縮階段。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于上述壓縮器形成的對上述型砂的第2壓縮階段的壓縮力比第1壓縮階段的壓縮力大。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于上述壓縮器包含可相互獨立升降的對上述型砂進行壓縮的多個壓實觸頭。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于上述多個壓實觸頭的下端構成的壓實面在造型空間形成時具有凹凸形狀的輪廓，在壓縮結束時具有平坦的輪廓。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于上述壓縮器具有在背面作用壓力流體的柔性膜。
6.一種型砂壓縮方法，由模板、下部輔助框、砂箱、余砂框、及壓縮器限定用于對鑄型進行造型的造型空間，將型砂充填到該造型空間內將其壓縮；該模板固定成水平狀并具有模型，該下部輔助框可圍住該模板地升降，該砂箱可升降地配置于該下部輔助框上方并圍住上述模型，該余砂框可升降地配置于該砂箱上方，該壓縮器可升降地配置于上述砂箱的上方并且下部可自由進入到上述余砂框內；其中，包含將型砂充填到上述造型空間內的階段、第1壓縮階段、及第2壓縮階段，在該第1壓縮階段中，至少可在上述下部輔助框不能下降的狀態下使上述壓縮器下降，對上述造型空間的型砂進行壓縮；在該第2壓縮階段，在上述余砂框、上述下部輔助框、及上述砂箱能夠下降的狀態下下降，使上述壓縮器下降，進一步對上述造型空間的型砂進行壓縮。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于上述壓縮器形成的對上述型砂的第2壓縮階段的壓縮力比第1壓縮階段的壓縮力大。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于上述壓縮器包含可相互獨立升降的對上述型砂進行壓縮的多個壓實觸頭。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于包含上述多個壓實觸頭的下端構成的壓實面在造型空間形成時形成凹凸形狀的輪廓的階段和在壓縮結束時形成平坦的輪廓的階段。
10.根據權利要求6所述的方法，其特征在于進行型砂在上述造型空間內的充填時，一邊由壓縮空氣流使應充填到上述造型空間內的型砂流動化，一邊由更強的壓縮空氣流將該流動化了的型砂充填到上述造型空間內。
11.一種拔模方法，對造型后的鑄型進行拔模，造型時，由水平固定并且具有模型的模板、可圍住該模板升降的下部輔助框、可升降地配置于該下部輔助框上方并圍住上述模型的砂箱、可升降地配置于該砂箱上方的余砂框、及安裝于上述砂箱上方的可升降的支承機構并且下部可自由進入到上述余砂框內的壓縮器對造型空間進行限定，由上述壓縮器對充填到該造型空間內的型砂進行第1壓縮和第2壓縮這樣2個階段的壓縮；其中，包含分離階段和提升階段，在該分離階段，以設定速度使上述下部輔助框上升，通過上述余砂框對上述支承機構朝上加力，同時，使已完成上述鑄型造型的砂箱與上述壓縮器和上述余砂框一體上升，從上述模板分離，在該提升階段，將該分離了的上述砂箱提起。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于上述壓縮器包含可相互獨立升降的對上述型砂進行壓縮的多個壓實觸頭。
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于包含使上述多個壓實觸頭的下端構成的壓實面在造型空間形成時形成凹凸形狀的輪廓的階段和在壓縮結束時形成平坦的輪廓的階段。
14.一種對鑄型進行造型的裝置，包含機座、桿狀機構、支承機構、砂斗、多塊方式的壓實觸頭、余砂框、及送入/送出機構；該機座實質上為矩形橫斷面；該桿狀機構立設于該機座上，至少為3根，其中的至少2根為分別具有活塞桿的朝上缸；該支承機構安裝于該桿狀機構的包含上述朝上缸的活塞桿的前端，可由上述朝上缸的驅動自由升降；該砂斗支承于上述支承機構，用于儲存型砂，具有由壓縮空氣流使儲存的型砂流動化的松砂機構和由更強的壓縮空氣噴射該流動化了的型砂的多個射砂頭；該多塊方式的壓實觸頭安裝在該砂斗下端的上述射砂頭的近旁，可在上述機座的上方升降；該余砂框可圍住上述射砂頭和壓實觸頭升降，同時，具有排出從上述射砂頭與型砂一起射出的壓縮空氣的排出口；該送入/送出機構包含分別支承具有模型的模板的一對模板托架，相對與上述機座上的上述余砂框匹配的位置，交替地將上述一對模板托架的一方和另一方送入和送出；從上述射砂頭射出的型砂充填到由上述模板、上述余砂框、及上述壓實觸頭限定的造型空間，由上述壓實觸頭壓縮。
15.根據權利要求14所述的裝置，其特征在于還具有設于上述模板托架上并可圍住上述模板外周自由升降的下部輔助框。
16.根據權利要求14所述的裝置，其特征在于2根上述朝上缸立設于上述機座上的一方對角線上的角部。
17.根據權利要求16所述的裝置，其特征在于在上述機座上的另一方對角線上的角部還立設有2根上述朝上缸，上述桿狀機構為4根上述朝上缸。
18.根據權利要求16所述的裝置，其特征在于作為上述桿狀機構，包含立設于上述機座上的另一方對角線上的角部并且可上下滑動地配合導銷的一對支架。
19.根據權利要求14所述的裝置，其特征在于上述桿狀機構為以三角形配置于上述機座上的3根上述朝上缸，其中的2根配置在上述機座的左右任一邊的角部。
20.根據權利要求19所述的裝置，其特征在于上述送入/送出機構為轉臺，該轉臺以余下的1根朝上缸為回轉軸在水平面內回轉。
21.根據權利要求14所述的裝置，其特征在于上述多塊方式的壓實觸頭的下端構成的壓實面在造型空間形成時具有凹凸形狀的輪廓，在壓縮結束時具有平坦的輪廓。
22.一種對鑄型進行造型的裝置，包含機座、砂斗、多塊方式的壓實觸頭、余砂框、送入/送出機構、砂箱、下部輔助框、壓縮器、及壓縮/拔模機構；該砂斗可升降地配置于該機座上，用于儲存型砂，具有由壓縮空氣流使儲存的型砂流動化的松砂機構和由更強的壓縮空氣噴射該流動化了的型砂的多個射砂頭；該多塊方式的壓實觸頭安裝在該砂斗下端的上述射砂頭的近旁，可在上述機座的上方升降；該余砂框可圍住上述射砂頭和壓實觸頭升降，同時，具有排出從上述射砂頭與型砂一起射出的壓縮空氣的排出口；該送入/送出機構包含分別支承具有模型的模板的一對模板托架，相對與上述機座上的上述余砂框匹配的位置，交替地將上述一對模板托架的一方和另一方送入和送出；該砂箱可在上述模板圍住模型升降；該下部輔助箱可圍柱上述模板的外周升降；該壓縮器使上述壓實觸頭朝上述模板下降，對從上述射砂頭射出充填到由上述模板、上述余砂框、上述砂箱、上述下部輔助框、及上述壓實觸頭限定的造型空間內的型砂進行1次壓縮；該壓縮/拔模機構使由上述余砂框、上述砂箱、上述下部輔助框、及上述壓實觸頭一體朝上述模板下降，由上述壓實觸頭對上述型砂進行2次壓縮，并且，使上述余砂框、上述砂箱、上述下部輔助框、及上述壓實觸頭一體上升，進行拔模。
23.根據權利要求22所述的裝置，其特征在于還具有維持上述鑄型的平行度地抑制砂箱的所不期望的移動的機構。
24.根據權利要求22所述的裝置，其特征在于上述多塊方式的壓實觸頭的下端構成的壓實面在造型空間形成時具有凹凸形狀的輪廓，在壓縮結束時具有平坦的輪廓。
25.一種對鑄型進行造型的方法，由水平固定并且具有模型的模板、可圍住該模板升降的下部輔助框、可升降地配置于該下部輔助框上方并圍住上述模型的砂箱、可升降地配置于該砂箱上方的余砂框、及可升降地配置于該砂箱上方并且可自由進入到上述余砂框內的多塊方式的壓實觸頭對造型空間進行限定，從充填到該造型空間內的型砂對鑄型進行造型；其中，包含充填階段、第1次壓縮階段、第2次壓縮階段、及拔模階段；在充填階段，一邊由壓縮空氣流使應充填到上述造型空間內的型砂流動化，一邊由更強的壓縮空氣流將其充填到上述造型空間內；在該第1壓縮階段，使上述壓實觸頭朝上述模板下降，由上述壓實觸頭對充填到上述造型空間的型砂進行1次壓縮；在該2次壓縮階段，使上述余砂框、上述砂箱、上述下部輔助框、及上述壓實觸頭一體朝上述模板下降，由上述壓實觸頭對上述型砂進行2次壓縮；在該拔模階段，使上述余砂框、上述砂箱、上述下部輔助框、及上述壓實觸頭一體上升，進行拔模。
26.根據權利要求25所述的方法，其特征在于上述拔模階段包含維持上述鑄型的平行度地抑制砂箱的所不期望的移動的階段。
27.根據權利要求25所述的方法，其特征在于包含將上述多塊方式的壓實觸頭的下端構成的壓實面在造型空間形成時形成為凹凸狀輪廓的階段和在壓縮結束時形成為平坦輪廓的階段。
全文摘要
一種將型砂S充填到由模板10a、下部輔助框16b、砂箱18、余砂框20、及多塊方式的壓實觸頭36a限定的造型空間內進行壓縮的方法。首先,將型砂充填到造型空間。接著,在至少下部輔助框16a不能下降的狀態下使壓實觸頭36a下降,對造型空間內的型砂S進行1次壓縮。接著,在下部輔助框16b、砂箱18、及余砂框可下降的狀態下使壓實觸頭36a下降,對鑄型造型空間內的型砂S進行2次壓縮。
文檔編號B22C15/00GK1366473SQ01800925
公開日2002年8月28日 申請日期2001年4月13日 優先權日2000年4月13日
發明者金藤公一, 平田實, 波多野豐 申請人:新東工業株式會社