型芯造型方法以及型芯造型装置

摘要

在使型芯盒一边以其轴为中心旋转一边从型芯起模时，使自硬砂的硬化时间、起模时产生于型芯与型芯盒之间的摩擦力、以及起模时的型芯的强度恰当化。

权利要求

1.一种型芯造型方法，在该型芯造型方法中，使用型芯盒造型出具有扭曲形状的型芯，所述型芯造型方法的特征在于，所述型芯造型方法包括：

硬化工序，在该硬化工序中，在将所述型芯盒配置于框内之后，将混合砂、树脂以及硬化剂而成的自硬砂向所述框内填满并使之硬化；以及起模工序，在该起模工序中，使所述型芯盒一边以其轴为中心旋转一边从所述自硬砂硬化而成的所述型芯起模，在所述起模工序中，使所述自硬砂的硬化时间、起模时产生于所述型芯与所述型芯盒之间的摩擦力、以及起模时的所述型芯的强度恰当化，一边使因起模时所述型芯与所述型芯盒的摩擦而产生的、与扭矩对应的力矩M满足以下的关系，一边从所述型芯起模所述型芯盒，2

0＜M＝kσπDL/2≤Tmax，

在此，k是摩擦系数，D是具有与所述型芯盒和所述型芯的接触面积相同的接触面积的圆柱的直径，L是所述圆柱的长度，σ是产生于所述型芯的每单位面积的应力，Tmax是在能够从所述型芯起模所述型芯盒的情况下起模时产生的最大扭矩。

2.根据权利要求1所述的型芯造型方法，其特征在于，一边使起模时产生于所述型芯的每单位面积的应力σ满足以下的关系，一边从所述型芯起模所述型芯盒，

0＜σ＝2hTmax/πD2L≤σmin，在此，h是系数，Tmax是在能够从所述型芯起模所述型芯盒的情况下起模时产生的最大扭矩，D是具有与所述型芯盒和所述型芯的接触面积相同的接触面积的圆柱的直径，L是所述圆柱的长度，σmin是起模时的所述型芯的最小压缩强度。

3.根据权利要求1所述的型芯造型方法，其特征在于，所述砂是形状为多边形或者球状且粒度为AFS130以下的新砂或者再生砂。

4.根据权利要求1所述的型芯造型方法，其特征在于，所述树脂是含有糠醇的氧化硬化性的呋喃树脂，且相对于所述砂的添加量为0.8％。

5.根据权利要求4所述的型芯造型方法，其特征在于，所述硬化剂是混合二甲苯磺酸系硬化剂以及硫酸系硬化剂而成的硬化剂，且相对于所述树脂的添加量为40％。

6.一种型芯造型装置，其进行权利要求1所述的型芯造型方法，所述型芯造型装置的特征在于，

所述型芯造型装置具有：

所述框，在所述框的内部配置所述型芯盒，并且在所述框的内部填满所述自硬砂；以及旋转驱动装置，其通过使所述型芯盒以其轴为中心旋转，由此从所述自硬砂硬化而成的所述型芯起模所述型芯盒。

7.根据权利要求6所述的型芯造型装置，其特征在于，所述旋转驱动装置的最大扭矩Tmoter满足以下的关系，kσπD2L/2≤Tmax≤Tmoter，在此，k是摩擦系数，D是具有与所述型芯盒和所述型芯的接触面积相同的接触面积的圆柱的直径，L是所述圆柱的长度，σ是产生于所述型芯的每单位面积的应力，Tmax是在能够从所述型芯起模所述型芯盒的情况下起模时产生的最大扭矩。

8.根据权利要求6或7所述的型芯造型装置，其特征在于，所述型芯造型装置还具有使所述旋转驱动装置的旋转轴与所述型芯盒的中心轴一致的调整机构。

9.根据权利要求6所述的型芯造型装置，其特征在于，所述型芯盒以其轴向为水平的方式配置在所述框内，在所述框的上部设有用于投入所述自硬砂的开口。

说明书

型芯造型方法以及型芯造型装置

技术领域

[0001] 本发明涉及型芯造型方法以及型芯造型装置，其中，使用型芯盒造型出螺旋压缩机的阳转子、阴转子这样的具有扭曲形状的产品的铸造所需的复杂形状的型芯(砂型)。

背景技术

[0002] 例如，对于螺旋压缩机的阳转子、阴转子这样的具有扭曲形状的产品，一般来说，大多情况下，通过在对例如圆筒状构件进行切削加工之后，使用专用的加工工具来加工扭曲形状部分，由此进行制造。但是，在这样的制造方法中，存在加工量较大、加工时间增长的问题。因此，为了缩短加工时间，公知有如下方法：铸造制造近净形(near net-shape)化(通过减小加工量而接近最终产品形状)的铸件并对其进行精加工。

[0003] 然而，铸造近净形化的铸件所需的、用于造型具有扭曲形状的型芯的型芯盒有时具有与从型芯起模的方向(例如轴向、径向)正交地突出的部分。在这样的情况下，若不使型芯盒或者型芯变形则难以将型芯盒从型芯起模。

[0004] 因此，在专利文献1中公开了一种多重螺纹元件的铸造方法，其中，将型芯盒例如分割成两个而作为分割型芯盒，使用这些分割型芯盒分别造型出分割型芯，从而能够使分割型芯盒从分割型芯容易起模。各分割型芯盒分别具有螺纹部，该螺纹部包括牙顶等径部以及槽侧梯度部，该牙顶等径部以螺纹牙外径将轴作为中心而大致相同的方式设置于螺纹牙的牙顶，该槽侧梯度部形成于螺纹槽，以轴为中心设定有规定的脱模坡度。若一边将分割型芯盒拉向轴向的一侧一边施加旋转力，则分割型芯盒的牙顶等径部在对应的分割型芯的槽部中滑动，发挥引导作用，分割型芯盒容易从分割型芯起模。

[0005] 在先技术文献

[0006] 专利文献

[0007] 专利文献1：日本特开2004-351446号公报

[0008] 发明要解决的课题

[0009] 然而，在专利文献1中，因将螺纹槽的轴作为中心而设置的脱模坡度、在轴向上导入分型面的合模时的错位，不得不增大加工量。因此，阻碍了铸件的近净形化。

[0010] 假设在型芯盒上不设置脱模坡度、分型面的情况下，由于型芯盒与型芯的接触面积增大，起模时的摩擦力增大，因此可以预料到难以使型芯盒从型芯起模。

[0011] 另外，在通常广泛用作型芯的材料的自硬砂中，由于砂彼此的结合所必需的粘结剂即树脂与作为硬化催化剂的硬化剂发生不可逆的脱水缩合反应，因此伴随着时间流逝，自硬砂进行硬化、收缩。因此，当自硬砂硬化、收缩时，在上述之外，起模时的摩擦力进一步增大，预料到更加难以进行型芯盒的起模。

[0012] 另外，为了将型芯作为铸模用于铸造中，需要使型芯在型芯盒的起模时不会发生崩坏。

发明内容

[0013] 本发明的目的在于提供能够减少铸件的加工量而使铸件近净形化的型芯造型方法以及型芯造型装置。

[0014] 用于解决课题的手段

[0015] 本发明的型芯造型方法使用型芯盒造型出具有扭曲形状的型芯，其特征在于，包括：硬化工序，在该硬化工序中，在将所述型芯盒配置于框内之后，将混合砂、树脂以及硬化剂而成的自硬砂向所述框内填满并使之硬化；以及起模工序，在该起模工序中，使所述型芯盒一边以其轴为中心旋转一边从所述自硬砂硬化而成的所述型芯起模，在所述起模工序中，使所述自硬砂的硬化时间、起模时产生于所述型芯与所述型芯盒之间的摩擦力、以及起模时的所述型芯的强度恰当化。

[0016] 另外，本发明的型芯造型装置是进行所述的型芯造型方法的型芯造型装置，其特征在于，具有：所述框，在所述框的内部配置所述型芯盒，并且在所述框的内部填满所述自硬砂；以及旋转驱动装置，其通过使所述型芯盒以其轴为中心旋转，由此从所述自硬砂硬化而成的所述型芯起模所述型芯盒。

[0017] 发明效果

[0018] 根据本发明的型芯造型方法，在起模工序中，使自硬砂的硬化时间、起模时产生于型芯与型芯盒之间的摩擦力、以及起模时的型芯的强度恰当化。若自硬砂的硬化时间过短，则起模时的型芯的强度不足，型芯在起模时崩坏。相反，若自硬砂的硬化时间过长，则起模时产生于型芯与型芯盒之间的摩擦力过大，无法从型芯起模型芯盒。因此，通过使自硬砂的硬化时间、起模时产生于型芯与型芯盒之间的摩擦力、以及起模时的型芯的强度恰当化，能够在不使型芯崩坏的情况下，一边使型芯盒以其轴为中心进行旋转一边从型芯起模。由此，能够使用不具有脱模坡度、分型面的型芯盒来造型一体型的型芯。由此，能够减少铸件的加工量，故而能够使铸件近净形化。在此，自硬砂的硬化时间是指从砂、树脂与硬化剂的混合结束起经过的时间。

[0019] 另外，根据本发明的型芯造型装置，利用旋转驱动装置使型芯盒以其轴为中心旋转。在利用手动作业使型芯盒旋转的情况下，型芯盒的轴容易倾斜，每单位面积的应力、拔出扭矩容易变化，因此无法稳定地造型出型芯。因此，通过利用旋转驱动装置使型芯盒旋转，能够抑制型芯盒的轴倾斜的情况。由此，能够使每单位面积的应力、拔出扭矩恒定，故而能够稳定地从型芯起模型芯盒。

附图说明

[0020] 图1是示出起模试验时的结构的图。

[0021] 图2是示出硬化时间与最大扭矩的关系的图。

[0022] 图3是示出硬化时间与压缩强度的关系的图。

[0023] 图4是示出因自硬砂的硬化而产生的每单位面积的推断摩擦力与最大扭矩的关系的图。

[0024] 图5是示出起模时产生的每单位面积的推断摩擦力与平均压缩强度的关系的图。

[0025] 图6是示出型芯造型装置的结构的侧视图。

[0026] 图7是框的剖视图。

[0027] 图8是架台以及框的侧视图。

[0028] 图9是示出马达的滑动移动的图。

[0029] 图10是示出型芯造型装置的结构的侧视图。

[0030] 图11是图10的XI-XI剖视图。

具体实施方式

[0031] 以下，参照附图对本发明的理想的实施方式进行说明。

[0032] [第一实施方式]

[0033] (型芯造型方法)

[0034] 本发明的第一实施方式的型芯造型方法是使用型芯盒造型出例如螺旋压缩机的阳转子、阴转子这样的具有扭曲形状的产品的铸造所需的复杂形状的型芯(砂型)的方法。该型芯造型方法具有硬化工序和起模工序。

[0035] (硬化工序)

[0036] 硬化工序是在将型芯盒配置于框内之后，将混合砂、树脂以及硬化剂而成的自硬砂向框内填满并使之硬化的工序。自硬砂中使用的砂是形状为多边形状或者球状、粒度为AFS(American Foundry Society)130以下的新砂或者再生砂。另外，作为粘结剂使用于自硬砂的树脂是含有糠醇的氧化硬化性的呋喃树脂，相对于砂的添加量为0.8％。另外，作为硬化催化剂使用于自硬砂的硬化剂是混合二甲苯磺酸系硬化剂以及硫酸系硬化剂而成的呋喃树脂用的硬化剂，相对于呋喃树脂的添加量为40％。通过将这样的砂或树脂、硬化剂使用于自硬砂，能够理想地造型出型芯。

[0037] 作为砂、树脂以及硬化剂的混合，优选首先将砂与硬化剂混合，之后添加树脂并进一步混合。混合中能够理想使用通用的家庭用搅拌器。通过利用家庭用搅拌器将砂与硬化剂混合45秒，之后添加树脂进一步混合45秒，从而形成自硬砂。将该自硬砂向内部配置有具有扭曲形状的金属制的型芯盒的木制的框内填满。此时，一边对自硬砂施振一边沿型芯盒的轴向将自硬砂向框内填满。通过使树脂与硬化剂进行不可逆的脱水缩合反应，从而伴随着时间流逝而使自硬砂硬化、收缩。

[0038] (起模工序)

[0039] 起模工序是使型芯盒一边以其轴为中心旋转一边从自硬砂硬化而形成的型芯起模的工序。在经过规定的硬化时间之后，利用扳手等抓住型芯盒的端部，使型芯盒一边以其轴为中心旋转一边从型芯起模。在此，硬化时间是从砂、树脂以及硬化剂的混合结束起经过的时间。

[0040] 在此，若自硬砂的硬化时间过短，则起模时的型芯的强度不足，起模时型芯崩坏。相反，若自硬砂的硬化时间过长，则起模时在型芯与型芯盒之间产生的摩擦力变得过大，难以使型芯盒从型芯起模。因此，在从型芯起模型芯盒时，使自硬砂的硬化时间、起模时产生于型芯与型芯盒之间的摩擦力、以及起模时的型芯的强度恰当化。

[0041] 具体来说，作为起模时产生于型芯与型芯盒之间的摩擦力，使起模时因型芯与型芯盒的摩擦而产生的、与扭矩对应的力矩M恰当化。使力矩M满足以下的式(1)的关系，并从型芯起模型芯盒。

[0042] 0＜M＝kσπD2L/2≤Tmax…式(1)

[0043] 在此，k是摩擦系数，D是具有与型芯盒和型芯的接触面积相同的接触面积的圆柱的直径，L是圆柱的长度，σ是产生于型芯的每单位面积的应力，Tmax是在能够从型芯起模型芯盒的情况下在起模时产生的最大扭矩。

[0044] 若力矩M超过在能够从型芯起模型芯盒的情况下起模时产生的最大扭矩Tmax，则无法使型芯盒旋转，无法从型芯起模型芯盒。因此，通过使力矩M成为最大扭矩Tmax以下，并且使型芯盒以其轴为中心旋转，从而能够从型芯起模型芯盒。

[0045] 另外，作为起模时的型芯的强度，使起模时产生于型芯的每单位面积的应力(摩擦力)σ恰当化。使起模时产生于型芯的每单位面积的应力σ满足以下的式(2)的关系，并且从型芯起模型芯盒。

[0046] 0＜σ＝2hTmax/πD2L≤σmin…式(2)

[0047] 在此，h是系数，Tmax是在能够从型芯起模型芯盒的情况下起模时产生的最大扭矩，D是具有与型芯盒和型芯的接触面积相同的接触面积的圆柱的直径，L是圆柱的长度，σmin是起模时的型芯的最小压缩强度。

[0048] 若起模时产生于型芯的每单位面积的应力σ超过起模时的型芯的最小压缩强度σmin，则型芯产生崩坏。因此，通过使应力σ成为最小压缩强度σmin以下，并且使型芯盒以其轴为中心旋转，由此能够在不使型芯崩坏的情况下从型芯起模型芯盒。

[0049] 如此，在从型芯起模型芯盒时，通过使自硬砂的硬化时间、起模时产生于型芯与型芯盒之间的摩擦力、以及起模时的型芯的强度恰当化，能够在不使型芯崩坏的情况下使型芯盒一边以其轴为中心旋转一边从型芯起模。由此，能够使用不具备脱模坡度、分型面的型芯盒而制造一体型的型芯。因此，能够减少铸件的加工量，故而能够使铸件近净形化。

[0050] (起模试验)

[0051] 为了使起模时产生于型芯与型芯盒之间的摩擦力恰当化，利用图1所示的结构进行起模试验。将齿部直径120mm、长度240mm的铝制螺旋阴转子模具用作不具备脱模坡度以及分型面的具有扭曲形状的型芯盒4。将铝制的圆棒3安装于型芯盒4的螺纹部5。圆棒3在端部设置有平坦的切口部2，并且粘贴有应变仪1。

[0052] 作为自硬砂用的砂，使用形状为多边形状或者球状的再生砂(粒度AFS36.5)以及人工砂(山川工业制エスパール#25L(粒度AFS24.5)以及エスパール#100L(粒度AFS111.6))。另外，作为自硬砂用的树脂，使用呋喃树脂、即花王QUAKER制EF-5302，相对于砂的添加量为0.8％。另外，作为自硬砂用的硬化剂，使用混合二甲苯磺酸系硬化剂以及硫酸系硬化剂的硬化剂、即将花王QUAKER制TK-1以及花王QUAKER制C-21以3：1的混合比混合而成的硬化剂，相对于呋喃树脂的添加量为40％。并且，使用通用的家庭用搅拌器将砂与硬化剂混合45秒，之后添加树脂进一步混合45秒，从而形成自硬砂。然后，将型芯盒4配置在木框6内，用锤子敲击木框6的各侧面，一边对自硬砂施振一边将自硬砂沿型芯盒4的轴向朝木框6内填满。在此，利用锤子敲击木框6的各侧面的次数为10次。

[0053] 在经过规定的硬化时间后，将木框6横置，利用夹具固定于地面，将应变仪1与数据记录仪7架线连接。另外，将接触式或者非接触式的位移仪8安装于型芯盒4的端面9，并与数据记录仪7架线连接。然后，利用扳手12夹住圆棒3的切口部2，一边扭转型芯盒4一边从型芯11起模。利用应变仪1测定此时产生的扭转变形，利用与数据记录仪7连接的计算机10将其转换为扭矩。另外，利用位移仪8测定将型芯盒4从型芯11起模时产生的位移。

[0054] 在此，扭转变形通过以下的式(3)的换算式转换为扭矩T。

[0055] T＝εEZ/(1+ν)…式(3)

[0056] 在此，ε是扭转变形的测定值，E是圆棒3的杨氏模量，Z是圆棒3的剖面的极剖面系数，ν是圆棒3的泊松比。

[0057] 图2示出通过起模试验得到的硬化时间与最大扭矩的关系。在此，硬化时间是从砂、树脂以及硬化剂的混合结束起经过的时间。在硬化时间为17hr的情况下，无法从型芯11起模型芯盒4，仅能够起模约13mm，因此根据到中途为止的最大变形值来计算最大扭矩。如此可知，在硬化时间为17hr的情况下，由于无法从型芯11起模型芯盒4，因此为了能够从型2
芯11起模型芯盒4而需要5.5×10Nm以下的扭矩。

[0058] (压缩试验)

[0059] 接下来，为了使起模时的型芯的强度恰当化而进行压缩试验。使用由直径30mm、长度60mm的自硬砂构成的试件，利用50kN英斯特朗(INSTRON)型万能试验机将变形速度设为-32.8×10 /sec来测定负载与位移。

[0060] 图3示出通过压缩试验得到的硬化时间与压缩强度的关系。在硬化时间为0.67hr的情况下，自硬砂崩坏，无法进行健全的造型。因此可知，为了能够一边保持型芯的形状(在不使型芯崩坏的情况下)一边从型芯起模型芯盒，需要0.1MPa以上的压缩强度。

[0061] (考察)

[0062] 起模时产生于型芯与型芯盒之间的摩擦力起因于自硬砂的硬化所带来的紧固力，假设紧固力均匀地作用于与型芯接触的型芯盒的整个表面。在此，若将型芯盒的表面积设为Ar、将产生于型芯的每单位面积的应力设为σ，则能够预料到型芯的紧固力为σAr。因该紧固力σAr在起模时产生于型芯与型芯盒之间的摩擦力是紧固力σAr与摩擦系数k相乘而得的kσAr。为了简化，考虑将型芯盒替换为具有与型芯盒的表面积Ar相等的表面积的圆柱，若将圆柱的直径设为D、将圆柱的长度设为L，则表面积Ar＝πDL。因此，起模时因型芯与型芯盒的摩擦而产生的、与扭矩对应的力矩M成为式(4)。

[0063] M＝kσπD2L/2…式(4)

[0064] 图4示出因自硬砂的硬化而产生的每单位面积的推断摩擦力与最大扭矩的关系。根据图4决定出摩擦系数k为0.04。

[0065] 若该力矩M超过在能够从型芯起模型芯盒的情况下起模时产生的最大扭矩Tmax，则无法使型芯盒旋转，无法从型芯起模型芯盒。由此，式(5)成立。

[0066] 0＜M≤Tmax…式(5)

[0067] 在该式(5)中代入式(4)，得到式(1)。根据式(1)，能够判断可否起模。

[0068] 另一方面，为了在不使型芯崩坏的情况下从型芯起模型芯盒，在型芯与型芯盒之间产生的摩擦力变得重要。为了简化，考虑将型芯盒替换为具有与型芯盒的表面积Ar相等的表面积的圆柱，若将圆柱的直径设为D、将圆柱的长度设为L，则表面积Ar＝πDL。若将在能够从型芯起模型芯盒的情况下起模时产生的最大扭矩设为Tmax、将系数设为h，则因型芯盒的旋转而产生于型芯与型芯盒之间的摩擦力为hTmax/(D/2)。因此，起模时产生于型芯的每单位面积的摩擦力(应力)σ由式(6)表示。

[0069] σ＝2hTmax/πD2L…式(6)

[0070] 图5示出起模时产生的每单位面积的推断摩擦力与平均压缩强度的关系。根据图5决定出系数h为26.5。若起模时产生于型芯的每单位面积的摩擦力(应力)σ超过起模时的型芯的最小压缩强度σmin，则在型芯中产生崩坏。由此，式(7)成立。

[0071] 0＜σ≤σmin…式(7)

[0072] 在该式(7)中代入式(6)，得到式(2)。根据式(2)能够判断，可否在不使型芯崩坏的情况下从型芯起模型芯盒。

[0073] (效果)

[0074] 如以上所述，根据本实施方式所涉及的型芯造型方法，在从型芯起模型芯盒的起模工序中，使自硬砂的硬化时间、起模时产生于型芯与型芯盒之间的摩擦力、以及起模时的型芯的强度恰当化。若自硬砂的硬化时间过短，则起模时的型芯的强度不足，起模时型芯发生崩坏。相反，若自硬砂的硬化时间过长，则起模时产生于型芯与型芯盒之间的摩擦力过大，无法从型芯起模型芯盒。因此，通过使自硬砂的硬化时间、起模时产生于型芯与型芯盒之间的摩擦力、以及起模时的型芯的强度恰当化，能够在不使型芯发生崩坏的情况下使型芯盒一边以其轴为中心旋转一边从型芯起模。由此，能够使用不具有脱模坡度、分型面的型芯盒来造型一体型的型芯。因此，能够使铸件的加工量减少，故而能够使铸件近净形化。

[0075] 另外，使起模时因型芯与型芯盒的摩擦而产生的、与扭矩对应的力矩M满足式(1)的关系，并且从型芯起模型芯盒。若起模时因型芯与型芯盒的摩擦而产生的力矩M超过在能够从型芯起模型芯盒的情况下起模时产生的最大扭矩Tmax，则无法使型芯盒旋转，无法从型芯起模型芯盒。因此，通过使力矩M成为最大扭矩Tmax以下，并且使型芯盒以其轴为中心旋转，能够从型芯起模型芯盒。

[0076] 另外，使起模时产生于型芯的每单位面积的应力σ满足式(2)的关系，并且从型芯起模型芯盒。若起模时产生于型芯的每单位面积的应力σ超过起模时的型芯的最小压缩强度应力σmin，则型芯产生崩坏。因此，通过使应力σ为最小压缩强度应力σmin以下，并且使型芯盒以其轴心为中心旋转，能够在不使型芯崩坏的情况下从型芯起模型芯盒。

[0077] 另外，通过将形状为多边形状或者球状且粒度为AFS130以下的新砂或者再生砂应用于自硬砂，能够理想地造型出型芯。

[0078] 另外，通过相对于砂添加0.8％的含糠醇的氧化硬化性的呋喃树脂，能够适当地造型出型芯。

[0079] 另外，通过相对于呋喃树脂添加40％的混合二甲苯磺酸系硬化剂以及硫酸系硬化剂而得到的硬化剂，能够理想地造型出型芯。

[0080] [第二实施方式]

[0081] (型芯造型装置)

[0082] 接下来，对本发明的第二实施方式所涉及的型芯造型方法进行说明。需要说明的是，对与上述的结构要素相同的结构要素标注相同的附图标记并省略其说明。本实施方式的型芯造型方法与第一实施方式的型芯造型方法的不同之处在于，如示出结构的侧视图即图6所示那样，使用型芯造型装置101进行型芯造型方法。即，在第一实施方式中使用扳手12等以手动作业使型芯盒4旋转，但在本实施方式中，利用型芯造型装置101所具有的旋转驱动装置23使型芯盒4旋转。

[0083] 如图6所示，型芯造型装置101具有木制或者金属制的框21。在框21的内部配置有螺旋形状的型芯盒4，并且装满了混合砂、树脂以及硬化剂而成的自硬砂。砂、树脂以及硬化剂与第一实施方式相同。在型芯盒4的螺纹部5安装有铝制的圆棒3。框21承载在架台22上。

[0084] 在此，以如下方式向框21内投入自硬砂。如框21的剖视图即图7所示那样，首先，使配置在框21内的型芯盒4的一端4a朝上、使另一端4b朝下，将框21承载在台等之上。此时，利用板状构件30覆盖型芯盒4的另一端4b侧的开口，使得投入到框21内的自硬砂不会向下方洒落。之后，从向上方开口的型芯盒4的一端4a侧的开口向框21内投入自硬砂。然后，利用锤子敲击框21的各侧面，一边对自硬砂施振一边将自硬砂沿型芯盒4的轴向朝框21内填满。自硬砂的混合方法、混合时间与第一实施方式相同。

[0085] 如架台22以及框21的侧视图即图8所示那样，承载有框21的架台22的腿22a的长度可变。即，架台22的高度可调。腿22a的长度既能够通过千斤顶构造而伸缩，也能够通过调整与雌螺纹构件螺合的雄螺纹构件的螺合量而伸缩。架台22的高度被调节为，使得后述的马达26的旋转轴与型芯盒4的中心轴一致。

[0086] 另外，在架台22上固定有一对板构件31。板构件31沿型芯盒4的轴向设置，与框21的侧面对置配置。多个前端与框21的上端部抵接的螺钉32、以及前端与框21的下端部抵接的螺钉33沿型芯盒4的轴向与各板构件31螺合。然后，通过分别调节螺钉32以及螺钉33的螺合量，能够在一对板构件31之间左右调整框21的位置。

[0087] 另外，多个前端与框21的下表面抵接的螺钉34沿型芯盒4的轴向与架台22螺合。然后，通过分别调节螺钉34的螺合量，能够上下调整框21的位置。

[0088] 螺钉32、33、34是使马达26的旋转轴与型芯盒4的中心轴一致的调整机构。通过使马达26的旋转轴与型芯盒4的中心轴一致，在利用马达26使型芯盒4旋转时，能够使产生于型芯与型芯盒之间的摩擦力的摩擦系数k最小化。由此，能够稳定地使型芯盒4旋转，故而能够造型出无内部破损且形状的差别小的型芯11。

[0089] 另外，如图6所示，型芯造型装置101具有旋转驱动装置23。旋转驱动装置23具备马达26、电源27以及换流器28。马达26经由导轨25载置在架台24上。导轨25沿型芯盒4的轴向铺设在架台24上。马达26通过接头29与圆棒3连结。由此，当马达26旋转时，型芯盒4以其轴为中心旋转。需要说明的是，载置有马达26的架台24也与架台22同样地能够调节高度。

[0090] 马达26经由换流器28与电源27电连接。马达26的旋转速度通过换流器28进行调整。

[0091] 在如第一实施方式那样以手动作业使型芯盒4旋转的情况下，型芯盒4的轴容易倾斜，每单位面积的应力、拔出扭矩容易变化，因此不容易稳定地造型出型芯11。但是，通过利用马达26使型芯盒4旋转，能够抑制型芯盒4的轴倾斜。由此，能够使每单位面积的应力、拔出扭矩恒定，故而能够稳定地从型芯11起模型芯盒4。

[0092] 在此，马达26的最大扭矩Tmoter满足以下的关系。

[0093] kσπD2L/2≤Tmax≤Tmoter…式(8)

[0094] 在此，与第一实施方式相同，k是摩擦系数，D是具有与型芯盒4和型芯11的接触面积相同的接触面积的圆柱的直径，L是圆柱的长度，σ是产生于型芯11的每单位面积的应力，Tmax是在能够从型芯11起模型芯盒4的情况下起模时产生的最大扭矩。

[0095] 通过将马达26的最大扭矩Tmoter设为在能够从型芯11起模型芯盒4的情况下起模时产生的最大扭矩Tmax以上，能够理想地使型芯盒4以其轴为中心旋转。

[0096] 在此，当利用马达26使圆棒3旋转时，螺旋形状的型芯盒4想要在轴向上移动。由此，马达26、型芯11以及型芯盒4承受轴向上的力。此时，若马达26与框21的相对距离不变，则因轴向上的力而使型芯11被破坏。

[0097] 因此，如作为侧视图的图9所示那样，利用轴向上的力使马达26在导轨25上滑动移动。在本实施方式中，马达26向离开框21的方向移动。此时，利用螺钉32、33、34(参照图8)将框21固定在架台22上，使得框21不会在架台22上移动。由此，将型芯盒4向图9中右侧起模。通过使马达26相对于框21进行相对移动，能够在不使型芯11破损的情况下起模型芯盒4。

[0098] 在此，为了在型芯盒4的全长范围内从型芯11起模型芯盒4，将导轨25的长度设为马达26在型芯盒4的轴向上的长度与型芯盒4的全长之和的长度以上。

[0099] 需要说明的是，马达26也可以向靠近框21的方向滑动移动。在该情况下，将型芯盒4向图9中左侧起模。此时，使圆棒3比框21长，以便在马达26与框21抵接之前将型芯盒4的全部起模。另外，也可以通过在铺设于架台22上的导轨上载置框21而使框21滑动移动。在该情况下，马达26固定在架台24上。另外，铺设在架台22上的导轨的长度是型芯盒4的全长的2倍以上。框21进行滑动移动的方向既可以是靠近马达26的方向，也可以是远离马达26的方向。
在框21向靠近马达26的方向移动的情况下，使圆棒3比框21长，以便在框21与马达26抵接之前将型芯盒4的全部起模。

[0100] 需要说明的是，使马达26、框21滑动移动的机构不限于导轨，也可以是设置于马达26、框21的车轮。另外，马达26与圆棒3不限定于直线状连结的结构，也可以经由齿轮等连结成L字状。在该情况下，马达26固定在架台24上，框21在架台22上滑动移动。

[0101] 在这样的结构中，为了造型出型芯11，首先，如图7所示，将混合砂、树脂以及硬化剂而成的自硬砂向框21内填满。然后，如图6所示，将框21载置在架台22上，向型芯盒4的螺纹部5安装圆棒3。之后，如图8所示，通过将框21的位置沿上下左右调整而进行马达26的旋转轴与型芯盒4的中心轴的轴对准。在该轴对准中使用水准仪等。通过使螺钉32、33、34与框21抵接而将框21固定在架台22上。

[0102] 之后，如图6所示，利用接头29将马达26与圆棒3连结起来。至此的动作在恰当的自硬砂的硬化时间内进行。接下来，使马达26的最大扭矩Tmoter满足式(8)并使马达26旋转。由此，如图9所示，马达26在导轨25上滑动移动，将型芯盒4起模。

[0103] (效果)

[0104] 如以上所述，根据本实施方式所涉及的型芯造型装置101，利用旋转驱动装置23使型芯盒4以其轴为中心旋转。在利用手动作业使型芯盒4旋转的情况下，由于型芯盒4的轴容易倾斜，每单位面积的应力、拔出扭矩容易变化，因此不容易稳定地造型出型芯11。因此，通过利用旋转驱动装置23使型芯盒4旋转，能够抑制型芯盒4的轴倾斜。由此，能够使每单位面积的应力、拔出扭矩恒定，故而能够稳定地从型芯11起模型芯盒4。

[0105] 另外，使马达26的最大扭矩Tmoter达到在能够从型芯11起模型芯盒4的情况下起模时产生的最大扭矩Tmax以上。由此，能够使型芯盒4以其轴为中心理想旋转。

[0106] 另外，通过使马达26的旋转轴与型芯盒4的中心轴一致，能够使在型芯11与型芯盒4之间产生的摩擦力的摩擦系数k达到最小。由此，能够使型芯盒4稳定地旋转，故而能够造型出无内部破损且形状差别小的型芯11。

[0107] [第三实施方式]

[0108] (型芯造型装置)

[0109] 接下来，对本发明的第三实施方式所涉及的型芯造型方法进行说明。需要说明的是，对与上述的结构要素相同的结构要素标注相同的附图标记并省略其说明。进行本实施方式的型芯造型方法的型芯造型装置201与第二实施方式的型芯造型装置101的不同之处在于，如示出结构的侧视图即图10所示那样，在框35的上部设有用于投入自硬砂的开口35a。

[0110] 型芯盒4以其轴向为水平的方式配置在框35内，在型芯盒4的螺纹部5安装有圆棒3。在向框35内投入自硬砂之前，进行马达26的旋转轴与型芯盒4的中心轴的轴对准，马达26与圆棒3通过接头29进行连结。

[0111] 在这样的状态下，利用一对板状构件36堵塞框35的两端的开口。之后，如图10的XI-XI剖视图即图11所示那样，从上方的开口35a向框35内投入自硬砂。此时，利用锤子敲击框35的各侧面，一边对自硬砂施振一边将自硬砂沿型芯盒4的轴向朝框35内填满。

[0112] 在第二实施方式中，需要利用吊车等吊起填满自硬砂的框21并载置在架台22上。与此相对，在本实施方式中，通过从框35的上部的开口35a投入自硬砂，无需使框35移动就能够进行从自硬砂的投入至型芯盒4的起模之前的作业。由此，能够在自硬砂的投入前进行马达26与型芯盒4的轴对准，故而能够提高作业性。

[0113] 当结束填充自硬砂时，利用盖35b关闭开口35a，除去一对板状构件36。至此的动作在恰当的自硬砂的硬化时间内进行。然后，通过使马达26旋转而进行型芯盒4的起模。

[0114] (效果)

[0115] 如以上所述，根据本实施方式所涉及的型芯造型装置201，通过从框35的上部的开口35a投入自硬砂，无需使框35移动就能够进行从自硬砂的投入至型芯盒4的起模之前的作业。由此，能够在自硬砂的投入前进行马达26与型芯盒4的轴对准，故而能够提高作业性。

[0116] 以上说明了本发明的实施方式，但仅例示出具体例，没有特别限定本发明，具体结构等能够适当设计变更。另外，作为发明的实施方式所记载的作用以及效果，仅列举了由本发明产生的最理想的作用以及效果，本发明所带来的作用以及效果不限于本发明的实施方式所记载的作用以及效果。

[0117] 本申请基于2013年12月5日申请的日本专利申请2013-252259以及2014年8月25日申请的日本专利申请2014-170154主张优先权，在此作为参照而援引其内容。

[0118] 附图标记说明

[0119] 1          应变仪

[0120] 2          切口部

[0121] 3          圆棒

[0122] 4          型芯盒

[0123] 5          螺纹部

[0124] 6          木框

[0125] 7          数据记录仪

[0126] 8          位移仪

[0127] 9          端面

[0128] 10         计算机

[0129] 11         型芯

[0130] 12         扳手

[0131] 21         框

[0132] 22         架台

[0133] 23         旋转驱动装置

[0134] 24         架台

[0135] 25         导轨

[0136] 26         马达

[0137] 27         电源

[0138] 28         换流器

[0139] 29         接头

[0140] 30         板状构件

[0141] 31         板构件

[0142] 32、33、34  螺钉(调整机构)

[0143] 35         框

[0144] 35a        开口

[0145] 35b        盖

[0146] 36         板状构件

[0147] 101、201    型芯造型装置