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JP3161682B2 - 鋳物砂の最適コンパクタビリティの決定方法及びそれを用いた鋳物砂の調整方法及びその装置 - Google Patents

鋳物砂の最適コンパクタビリティの決定方法及びそれを用いた鋳物砂の調整方法及びその装置

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JP3161682B2
JP3161682B2 JP19601795A JP19601795A JP3161682B2 JP 3161682 B2 JP3161682 B2 JP 3161682B2 JP 19601795 A JP19601795 A JP 19601795A JP 19601795 A JP19601795 A JP 19601795A JP 3161682 B2 JP3161682 B2 JP 3161682B2
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  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋳物砂の調整方法、と
りわけ鋳物砂の最適コンパクタビリティ(以下「CB」
という。)を決定し、それに応じて鋳物砂を調整する方
法及びその装置に関する。
【0002】
【従来技術と問題点】従来、混練バッチ単位についての
鋳物砂の調整のため、CBを制御することは公知である
(たとえば特公平3−76710号公報)。この方法
は、混練バッチ単位において、ベントナイト、新砂、微
粉などの添加量を一定として、水添加により鋳物砂のC
Bを所定の目標値に制御する方法である。しかし、制御
目標値である鋳物砂のCBは、経験的に設定されている
だけであり、鋳物砂の最適CBを決定する方法はなかっ
た。一方、長期にわたる鋳物砂の調整のため、ベントナ
イト、新砂、微粉などの添加量を調整する方法がある。
この方法は、時間あるいは日単位で通気度、抗圧力、活
性粘土分、全粘土分などを測定し、ベントナイト等の添
加量を調整する方法である。これは、鋳物砂が混練、造
型、注湯、ばらし、回収という循環系の中で、鋳物製品
重量、鋳物製品形状、サンドメタル比などにより熱影響
を受けたり、鋳物製品と共に付着物として循環系外に持
ち出されたり、あるいは集塵ダストとして廃棄される結
果、鋳物砂の粒度分布、粘土分など鋳物砂の性状が変化
するため、これらを一定に保つため行うものである。し
かし、このような長期にわたる鋳物砂を調整する方法で
は、鋳型の変形の特性をほとんど考慮したものではなか
った。すなわち、鋳型の変形は、鋳型の搬送中や注湯、
さらに重りの荷重により生じる。そして、この鋳型の変
形は、現在、業界で強く要望されている鋳物製品の精度
の向上あるいは薄肉化などに影響する。しかし、従来の
長期的な鋳物砂の調整方法では、これらの鋳型の変形と
の関連を考慮していなかった。ましてや長期にわたる鋳
物砂の調整をCBと結びつけることは全く考えられてい
なかった。従って、従来は、バッチ単位でも長期的にも
CBの目標値についての最適化を試みたことがなかっ
た。本発明はこのような現状に鑑みなされたものであ
り、鋳物砂の調整方法において鋳型の変形特性に結びつ
けた鋳物砂の最適CBの決定方法及びその方法を用いた
装置を提供することを目的とする。
【0003】
【問題解決のための手段】上記の目的を達成するために
本発明における鋳物砂の最適コンパクタビリティの決定
方法は、鋳物砂のコンパクタビリティをコンパクタビリ
ティ計測手段により計測するとともに該コンパクタビリ
ティに対応する試料鋳型の圧縮変形量を圧縮変形量計測
手段により計測する工程と、該工程を少なくとも3回以
上繰り返す工程と、前記試料鋳型の圧縮変形量が最小と
なる最適コンパクタビリティを演算手段により演算する
工程と、を具備したことを特徴とする。
【0004】
【作用】本発明は上記のような解決手段を用いることに
より、実際の鋳型の圧縮変形量が最小の鋳物砂の最適C
Bを決定できる。
【0005】ここで、どのように本発明に到ったかを述
べる。発明者は、上述したような状況の中で、鋳型特性
として圧縮変形量を選択し、この圧縮変形量をCBと結
びつけることを思いついた。つまり、試料鋳型を作成
し、この試料鋳型の圧縮変形量により、実際の鋳型の変
形が最小となる場合を推定する。そして、この圧縮変形
量が最小になる試料鋳型を鋳物砂の代表特性に置き換え
る。逆に、鋳物砂の代表特性を制御することにより、変
形量が最小の鋳型を作ることができると考えたわけであ
る。ところで、鋳物砂の代表特性には、粒度指数、全粘
土分あるいは累積混練(イグロス)などがある。しか
し、混練単位で圧縮変形量と粒度指数、全粘土分あるい
は累積混練の関係を把握することは困難であった。そこ
で、混練単位でCBの制御は比較的容易であるため、C
Bを鋳物砂の代表特性とし、鋳型の圧縮変形量を間接に
制御することを思いついた。
【0006】しかし、これまで、鋳型の圧縮変形量がC
Bとどんな相関関係にあるかは明らかではなかった。発
明者はこの点につき実験を繰り返し、図1に示すような
関係があることを発見した。試料鋳型に一定圧縮荷重を
かけた場合におけるCBと歪み量の関係を図1に示す。
回収砂A,B及び新砂の混練では、それぞれCBと圧縮
変形量の関係が異なり、また、回収砂、A,B,新砂の
順に圧縮変形量が最小になるCBが小さくなっている。
さらに、砂の種類がA,B,新砂と異なっても、圧縮変
形量は、通常使用されるCBの範囲では常に下に凸の関
係がある。従って、圧縮変形量を最小にするためには、
CBをその圧縮変形量が最小になる値に制御すればよ
い。以上述べたように、本発明は、一定圧縮荷重をかけ
た場合におけるCBと歪み量の関係を発見し、この関係
をCB制御に応用し最適な鋳物砂を調整するものであ
る。
【0007】
【実施例1】以下本発明の実施例を図面にもとづいて詳
しく説明する。図2は本発明を実施するための構成例を
示したものである。混練機1の側面にはサンプリング手
段2が設けられている。このサンプリング手段2によ
り、混練中の鋳物砂3を採取する。このサンプリング手
段2の下部には、鋳物砂性状計測手段30が設けられ、
この鋳物砂性状計測手段30は、鋳物砂3のCB計測手
段4と鋳物砂3により成形された試料鋳型10の圧縮変
形量を計測する圧縮変形量計測手段5とを兼ねている。
該CB計測手段4と該圧縮変形量計測手段5は、電気的
にそれぞれ記憶手段6に接続されている。さらに、該記
憶手段6は電気的に演算手段7が接続されており、この
演算手段7はCB制御手段8に電気的に接続されてい
る。
【0008】以下、各手段を詳細に述べる。CB計測手
段4は試験筒9に定量の鋳物砂3を計量、投入し、この
鋳物砂3を圧縮した場合に鋳物砂3が沈んだ割合を計測
するものである。具体的にはサ−ボモ−タ11に取り付
けられたエンコ−ダ13により、その沈み量を計測す
る。このCB計測手段4は、例えば、特公平1−158
25号公報により公知である。試料鋳型の圧縮変形量計
測手段5は、以下の手段からなる。試験筒9に定量の鋳
物砂3を計量し、この鋳物砂3を圧縮して例えば円柱形
の試料鋳型10を作る。試料鋳型10の大きさは50φ
50hとした。次にこの試料鋳型10を上下から、圧縮
し、この時の圧縮変形量を計測する。具体的には、サー
ボモータ11で速度及びトルク制御をしながらロ−ドセ
ル12で荷重を抗圧力として計測し、エンコーダ13で
試料鋳型10の歪み量を計測する。この圧縮変形量計測
手段5は、例えば、実開平5−71752号公報により
公知である装置の上部にロ−ドセル12を取り付けたも
のである。
【0009】記憶手段6及び演算手段7は、マイクロコ
ンピュータを用いた。CB制御手段8は、混練機1によ
り鋳物砂3の混練が開始されると、その鋳物砂3の性状
が自動計測装置により測定され、その測定結果が制御手
段に送られて混練中の鋳物砂3がCB目標値に達するの
に必要な注水量が算出され、それに応じて水タンク又は
給水管から注水をするものである。CB制御手段8は、
例えば、実公昭63−34775号公報により公知であ
る。
【0010】上記のように構成された装置の動作につい
て述べる。サンプリング手段2は、混練機1の側面に設
置され、スプリング2aにより鋳物砂3をほぐしながら
採取する。この鋳物砂3をCB計測手段4に投入し、C
Bを計測し、同じCBの鋳物砂3を鋳型の圧縮変形量計
測手段5に投入し試料鋳型10を作成し抗圧力及び歪み
量を計測する。ついで、CB、抗圧力及び歪み量のデー
タを記憶手段6に記憶する。この工程を3回以上繰り返
した後、CB、抗圧力および歪み量のデータを記憶手段
6から読み出し、一定圧縮荷重下におけるCB及び歪み
量を演算手段7により算出する。さらに演算手段7によ
り、一定圧縮荷重下における歪み量が最低となるCBを
算出し、CBと歪み量の関係を求め、歪み量が最低にな
るCBを求める。この算出には、例えば最小二乗法が用
いられる。そして、一定圧縮荷重下における歪み量が最
低となるCBをCB目標値に置換する手段により、CB
目標値を求める。求めたCB目標値を使い、CB制御手
段8により、その鋳物砂の圧縮変形量を最小にする鋳型
特性にすべく混練中の鋳物砂3に対する注水量を制御す
る。以上のように、本発明により、鋳型特性のひとつで
ある圧縮変形量を鋳物砂のCBにより監視し、圧縮変形
量が最小となる最適CBを決定する方法を提供すること
ができる。
【0011】本実施例では、砂調整ラインの中に組み込
んだ方法を明らかにしたが、本発明に係る装置は、砂調
整ラインから離れてたところに、たとえば実験室に設置
し、そこで鋳物砂の最適CBを決定し、その値をCB目
標値に置換してCB制御手段8を運転してもよい。
【0012】さらに、砂調整ラインにおけるCB目標値
の決定装置は、混練機の直下ではなく、造型機の近くに
設けても良く、その位置は問わない。
【0013】なお、実際のCB制御には、最適CBを基
準として、鋳物砂の運搬時の変動を考慮して目標CBを
設定してもよい。
【0014】ここで、圧縮変形量をCBを計測した鋳物
砂3で作成した試料鋳型10の抗圧力及び歪み量から求
めたが、この方法には限定されない。
【0015】さらに、圧縮変形量を計測する試料鋳型の
形状を円柱形としたが、その形状は問わない。また、試
料鋳型の大きさも問わない。要するに、鋳型のCBとそ
れに対応した圧縮変形量が計測できれば良い。
【0016】
【発明の効果】本発明による鋳物砂の調整方法は、上記
の説明から明らかなように、実際の鋳型の圧縮変形量が
最小となる最適CBひいては鋳物砂の調整ができる。し
たがって、鋳型の移送時の鋳型変形や注湯時における鋳
型の膨張などを最小限にすることが可能となる。以上の
ように本発明が産業界に与える効果は著大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】各種鋳物砂の試料鋳型の圧縮変形量とCBとの
相関関係を示すグラフである。
【図2】本発明の実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 混練機 3 鋳物砂 4 コンパクタビリティ計測手段 5 圧縮変形量計測手段 10 試料鋳型
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−220245(JP,A) 特開 昭60−64747(JP,A) 特開 昭60−234737(JP,A) 特開 昭60−261640(JP,A) 特開 平1−278934(JP,A) 特開 平4−244961(JP,A) 実開 昭63−202453(JP,U) 特公 平1−15825(JP,B2) 特公 平3−76710(JP,B2) 特公 平4−4055(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22C 1/00 - 9/30 G01N 33/24

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳物砂のコンパクタビリティをコンパ
    クタビリティ計測手段4により計測するとともに該コン
    パクタビリティに対応する試料鋳型10の圧縮変形量を
    圧縮変形量計測手段5により計測する工程と、該工程を
    少なくとも3回以上繰り返す工程と、前記試料鋳型10
    の圧縮変形量が最小となる最適コンパクタビリティを演
    算手段7により演算する工程と、を具備したことを特徴
    とする鋳物砂の最適コンパクタビリティの決定方法。
  2. 【請求項2】 前記試料鋳型10の圧縮変形量計測手
    段5が、鋳物砂のコンパクタビリティとそれに応じたコ
    ンパクタビリティの鋳物砂で作った試料鋳型10の抗圧
    力及び歪み量を測定する工程を具備したことを特徴とす
    る請求項1記載の最適コンパクタビリティの決定方法。
  3. 【請求項3】 最適コンパクタビリティを演算手段7
    により演算する工程が、コンパクタビリティ、抗圧力及
    び歪み量の測定値を記憶手段6により記憶する工程と、
    前記記憶手段6から読み出したデ−タにより一定圧縮荷
    重下における歪み量が最低となるコンパクタビリティを
    算出する手段により算出する工程と、からなることを特
    徴とする鋳物砂の最適コンパクタビリティの決定方法。
  4. 【請求項4】 鋳物砂のコンパクタビリティ計測手段
    4と、同じコンパクタビリティの鋳物砂により成形した
    試料鋳型10の圧縮変形量計測手段5と、試料鋳型10
    の圧縮変形量が最小となる最適コンパクタビリティを演
    算する演算手段7と、を具備したことを特徴とする鋳物
    砂の最適コンパクタビリティの決定装置。
  5. 【請求項5】 混練機1に取り付けられたサンプリン
    グ手段2より混練機1内の鋳物砂3をサンプリングし、
    サンプリングした鋳物砂のコンパクタビリティを計測し
    てコンパクタビリティ目標値に注水によりコンパクタビ
    リティを制御し、鋳物砂を調整する方法において、 混練機1内で混練中の鋳物砂3のコンパクタビリティを
    計測すると共に、そのコンパクタビリティに対応する鋳
    物砂3で成形した試料鋳型10の抗圧力及び歪み量を測
    定する工程と、 該試料鋳型10の圧縮変形量が最小となる最適コンパク
    タビリティを演算手段7で演算する工程と、 該最適コンパクタビリティに応じてコンパクタビリティ
    目標値を置換する工程と、を具備したことを特徴とする
    鋳物砂の調整方法。
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