JP2009039777A - 中子造型方法及び中子造型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単独でエアーの吹込み等が可能なブローヘッドにより、各ヘッド部への充填不足を解消しつつエアーの干渉等も防止して、品質的に均一な複数個の中子を効率的に造型し得る中子造型方法及び中子造型装置を提供する。
【解決手段】サンドホッパーの各ホッパー部内の砂をブローヘッドの複数に区画された各ヘッド部内に砂供給位置で供給し、このブローヘッドを砂吹込み位置まで移動させ、該位置で各ヘッド部に対応して設けたエアー供給手段のエアーにより、各ヘッド部内の砂を上下の金型で形成される複数個の中子キャビティ内にそれぞれ吹込んで充填し、その後焼成して複数個の中子を造型することを特徴とする。前記エアーの各ヘッド部内への吹込みは、複数のヘッド部が同時とならないように所定の時間差をもって行われ、また、前記焼成は、各ヘッド部に対するエアーの吹込みと排気に対応して行われる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、鋳造で使用される鋳型としての中子を造型するための中子造型方法及び中子造型装置に関する。

従来、中子を造型する際に使用される中子造型装置としては、例えば特許文献１に開示されている。この中子造型装置は、コラムの上部に配置されたサンドホッパーと、このサンドホッパーの下部に水平方向に移動可能に配置されたブローノズルを有するブローヘッドと、コラムの内部下方に配置されその上面に中子キャビティを画成する上金型と下金型が配置された昇降テーブルと、前記ブローヘッド内の砂を空気導入口から中子キャビティ内に吹込むエアータンク等を有している。

そして、サンドホッパーの底部に設けた砂排出口から該ホッパー内の砂をブローヘッド内に供給した後に、このブローヘッドを昇降テーブルの位置まで移動させ、エアータンク内の所定圧のエアーをエアー導入口からブローヘッド内に吹込んで該ブローヘッド内の砂を前記中子キャビティ内に充填し、その後焼成等することによりキャビティ形状に対応した中子が造型されるようになっている。
特開平９−１４１３８９号公報

しかしながら、このような中子造型装置においては、サンドホッパー内に１種類の砂を収容すると共にブローヘッド内の砂を中子キャビティ内に吹込むエアー導入口が１つであるため、例えばブローヘッドを二分割状態とし２つのヘッド部を画成して中子を２個取りする場合に、エアー導入口に対するブローヘッドの容積が大きく空気圧が分散される。その結果、各ヘッド部への砂の充填不足が発生し易く、均一な品質の中子の造型が難しい。そこで、この砂の充填不足を補うために、空気圧を高くする方法も考えられるが、この場合は、金型の摩耗を早めることになって、空気圧の値に自ずと限度がある。また、サンドホッパーに１種類の砂が収容される構造であるため、造型装置で使用される砂が特定されて、異なる砂の同時使用が困難になる等、造型装置の汎用性が劣る。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、単独でエアーの吹込み等が可能なブローヘッドにより、各ヘッド部への充填不足を解消しつつエアーの干渉等も防止して、品質的に均一な複数個の中子を効率的に造型し得る中子造型方法及び中子造型装置を提供することにある。また、他の目的は、前記目的に加え、サンドホッパー内に複数種の砂を収容できて、造型装置の汎用性を向上させ得る中子造型方法及び中子造型装置を提供することにある。

かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の中子造型方法は、サンドホッパー内の砂をブローヘッドの複数に区画された各ヘッド部内に砂供給位置で供給し、このブローヘッドを砂吹込み位置まで移動させ、該位置で各ヘッド部に対応して設けたエアー供給手段のエアーにより、各ヘッド部内の砂を上下の金型で形成される複数個の中子キャビティ内にそれぞれ吹込んで充填し、その後焼成して複数個の中子を造型することを特徴とする。

そして、前記エアーの各ヘッド部内への吹込みは、請求項２に記載のように、複数のヘッド部が同時とならないように所定の時間差をもって行われることが好ましく、また、前記焼成は、請求項３に記載の発明のように、各ヘッド部に対するエアーの吹込みと排気に対応して行われることが好ましい。

また、請求項４に記載の中子造型装置は、所定の砂が収容されるサンドホッパーと、該サンドホッパー内の砂が砂供給位置で複数に区画された各ヘッド部内に供給されるブローヘッドと、該ブローヘッドの各ヘッド部内の砂を吹込み位置で、そのエアーにより各ヘッド部に対応して設けた上下の金型で形成される複数個の中子キャビティ内にそれぞれ吹込んで充填するエアー供給手段と、を備えることを特徴とする。

そして、前記サンドホッパーは、請求項５に記載の発明のように、その内部に前記ブローヘッドの各ヘッド部に対応して複数に区画された複数のホッパー部を有することが好ましく、また、前記エアー供給手段は、請求項６に記載の発明のように、ブローヘッドの各ヘッド部に設けたエアー導入口と、該エアー導入口に導入管を介してそれぞれ接続されたエアータンクと、を有することが好ましい。

本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、サンドホッパー内の砂がブローヘッドの複数に区画された各ヘッド部内に供給されると共に、各ヘッド部に対応して設けたエアー供給手段のエアーにより、各ヘッド部内の砂が複数個の中子キャビティ内にそれぞれ吹込まれて充填されるため、エアーの各ヘッド部内への吹込みや排気を単独で行うことができ、各中子キャビティ内への砂の充填不足を解消しつつ、エアー漏れ等による各ヘッド部や中子キャビティ間の干渉も防止できて、品質的に均一な複数個の中子を効率的に造型することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、エアーの各ヘッド部内への吹込みが互いに同時とならないように所定の時間差をもって行われるため、各ヘッド部間等のエアーの干渉を一層確実に防止することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、焼成が各ヘッド部に対するエアーの吹込みと排気に対応して行われるため、各ヘッド部に対応した各中子キャビティの焼成時間を任意に設定できて、複数個の中子を一層効率的に造型することができる。

また、請求項４に記載の中子造型装置によれば、サンドホッパー内の砂が供給される複数に区画された各ヘッド部を有するブローヘッドと、各ヘッド部内の砂を複数個の中子キャビティ内にそれぞれ吹込んで充填するエアー供給手段を備えるため、エアーの各ヘッド部内への吹込みや排気を単独で行うことができ、各中子キャビティ内への砂の充填不足を解消しつつ、エアー漏れ等による各ヘッド部や中子キャビティ間の干渉も防止できて、品質的に均一な複数個の中子を効率的に造型することができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果に加え、サンドホッパーがブローヘッドの各ヘッド部に対応して複数に区画された複数のホッパー部を有するため、各ホッパー部に異なる砂を収容して異なる中子を造型できる等、造型装置の汎用性を向上させることができる。

また、請求項６に記載の発明によれば、請求項４または５に記載の発明の効果に加え、エアー供給手段が、ブローヘッドの各ヘッド部に設けたエアー導入口と、この各エアー導入口に導入管を介してそれぞれ接続されたエアータンクを有するため、エアー導入口を介して各ヘッド部内にエアーを単独で良好に供給できて、各ヘッド部内の砂の充填不足等をより確実に解消することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図８は、本発明に係る中子造型装置の一実施形態を示し、図１がその全体形状を示す正面図、図２がその要部の背面図、図３が図２の側面図、図４及び図５がサンドホッパー及びブローヘッドの平面図、図６が該造型装置を使用した中子造型方法の一例を示す工程図、図７及び図８がその説明図である。

図１に示すように、中子造型装置１は、コラム２の上部に配置されたサンドホッパー３と、このサンドホッパー３の下方に水平方向に移動可能に配置されたブローヘッド４と、このブローヘッド４内にエアーを吹込むエアー供給手段５と、このエアー供給手段５の下方に配置された上金型６及び下金型７等を備えている。

前記サンドホッパー３は、平面視円形の上面が開口した略円錐形状に形成され、図２及び図４に示すように、その内部の直径位置に仕切り板８が固定されることにより、２個のホッパー部３ａ、３ｂが区画形成され、各ホッパー部３ａ、３ｂの底壁には円形の砂排出口９ａ、９ｂが設けられている。この砂排出口９ａ、９ｂは、シャッター１０（図１参照）の水平方向の移動により開閉されるようになっている。そして、このサンドホッパー３の各ホッパー部３ａ、３ｂ内には、その上面の開口から、ＲＣＳ（レジンコートサンド）等の砂Ｓが所定量投入されて収容（貯留）されるようになっている。

前記ブローヘッド４は、図２及び図５に示すように、それぞれ平面視略長方形の筒状に形成された２個のヘッド部４ａ、４ｂを有し、各ヘッド部４ａ、４ｂの上面壁には前記サンドホッパー３の砂排出口９ａ、９ｂに対応して円形の後述するエアー導入口としても機能する開口１１ａ、１１ｂが設けられている。また、このブローヘッド４は、その上部がコラム２の上部に設けたレール１２にシリンダー１３（図１参照）の作動によって、後述する砂供給位置Ｓ１から砂吹込み位置Ｓ２まで水平方向に移動可能に配設されている。

前記エアー供給手段５は、図１に示すように、コラム２上もしくはコラム２外に配置された２個のエアータンク１５と、一端がエアータンク１５に接続され多端が前記ブローヘッド４の各ヘッド部４ａ、４ｂの開口１１ａ、１１ｂに接続された２個の導入管１６ａ、１６ｂ等を有している。なお、各導入管１６ａ、１６ｂのコラム２の上方には、押出しシリンダー１７ａ、１７ｂが該導入管１６ａ、１６ｂと同軸的に配置されており、この押出しシリンダー１７ａ、１７ｂが作動することにより、前記ヘッド部４ａ、４ｂがスプリング１４（図３参照）の付勢力に抗して下方に所定量押出されて移動するようになっている。

前記上金型６は、図１〜図３に示すように、その下面に中子形状に対応した２個の凹部６ａが形成されると共に、その上面側に各凹部６ａに対応した押出しピンを有する押出し板１８が上下動可能に配設されている。また、前記下金型７は、昇降テーブル１９上に配置され、その上面に中子形状に対応した２個の凹部７ａが形成されており、この凹部７ａに対応して押出しピン２０（図８−ｍ参照）がそれぞれ上下動可能に配設されている。この下金型７の凹部７ａと前記上金型６の凹部６ａとにより両金型６、７間に２個の中子キャビティが形成されるようになっている。なお、図１に示すように、昇降テーブル１９の側方には、造型された中子を排出するための移動式の排出台２１が必要に応じて配置されている。

次に、このように構成された中子造型装置１を使用した中子の具体的な造型方法の一例を、図６の工程図等に基づいて説明する。なお、中子として、自動二輪車の部品であるシリンダーヘッドを例にして説明する。図６に示す始動準備完了（Ｋ１）とは、図１に示すように、ブローヘッド４が砂供給位置Ｓ１に停止して各ヘッド部４ａ、４ｂ内に砂Ｓが供給されて、下金型７が下降位置にある状態である。この状態で、昇降テーブル１９が上昇すると下金型７が上昇（Ｋ２）して、図７（ａ）に示す状態となり、この状態で下金型７と上金型６がクランプされ、これにより両金型６、７間に前記中子キャビティが形成される。

下金型７と上金型６をクランプしたら、ブローヘッド４がレール１２に沿って吹込み位置Ｓ２まで移動（Ｋ３）して、図７（ｂ）に示す状態となり、上金型６の直上にブローヘッド４が位置した状態となる。このとき、押出し板１８はレール１２の図において右端部に位置している。次に、２個の押出しシリンダー１７ａ、１７ｂのうち一方の押出しシリンダー１７ａを作動させて、ブローヘッド４の２個のヘッド部４ａ、４ｂのうちの一方のヘッド部４ａを下降させて、このヘッド部４ａを上金型６に圧着（Ｋ４）して、図７（ｃ）に示す状態とする。この圧着により、ヘッド部４ａの開口１１ａとエアータンク１５が導入管１６ａを介して連通状態となる。なお、このとき、他方のヘッド部４ｂは、上金型６に圧着されない状態となっている。

一方のヘッド部４ａが上金型６の一方の中子キャビティ部分に圧着したら、図７（ｃ）の矢印イの如く、エアータンク１５から所定圧のエアーを導入管１６ａ及び開口１１ａを介してヘッド部４ａ内に吹込む（Ｋ５）。このエアーの吹込みにより、ヘッド部４ａ内の砂Ｓが一方の中子キャビテイ内に充填され、このヘッド部４ａへのエアーの吹込み時に、他方のヘッド部４ａが上金型６から離間していることから、上金型６の上面からエアー漏れが発生した場合であっても、このエアー漏れが他方のヘッド部４ｂに何等影響を与えることはない。そして、所定時間エアーの吹込みが終了したら、図７（ｄ）の矢印ロに示す如く、吹込んだエアーを排気して、一方の中子キャビティの焼成を開始（Ｋ６）する。

エアーの排気が終了したら、次に押出しシリンダー１７ａを作動させて一方のヘッド部４ａを上昇させて上金型６との圧着を解除すると共に、押出しシリンダー１７ｂを作動させて他方のヘッド部４ｂを下降させて、他方のヘッド部４ｂを上金型６に圧着（Ｋ７）して、図７（ｅ）に示す状態とする。この他方のヘッド部４ｂの上金型６への圧着により、他方のヘッド部４ｂの開口１１ｂとエアータンク１５が導入管１６ｂを介して連通状態となり、この状態で、図７（ｆ）に示すように、他方のヘッド部４ｂ内に矢印イの如くエアーを吹込む（Ｋ８）。このエアーの吹込みにより、ヘッド部４ｂ内の砂Ｓが他方の中子キャビテイ内に充填され、この充填が終了した時点で吹込んだエアーを排気し、その後、中子キャビティを焼成（Ｋ９）する。この他方のヘッド部４ｂへのエアーの吹込みも、一方のヘッド部４ａが上金型６から離間していることから、エアー漏れによる悪影響が防止される。

そして、ヘッド部４ｂの上金型６に対する圧着を解除（Ｋ１０）して図８（ｇ）に示す状態とし、この状態で、ブローヘッド４を元の位置（図１に示す位置）に復帰（Ｋ１１）させる。ブローヘッド４が初期位置に復帰したら、図８（ｈ）に示すように、両中子キャビテイを同時に焼成（Ｋ１２）し、この焼成を所定時間行って完了（Ｋ１３）したら、図８（ｉ）に示すように、上金型６上に位置している押出し板１８を下降させると共に、図８（ｋ）に示すように、昇降テーブル１９を下降させて下金型７を下降（Ｋ１４）させる。

これにより、２個の中子キャビティで造型された中子が上金型６から離れ下金型７の凹部７ａ内に位置した状態となり、この状態で図８（ｌ：Ｌの小文字）に示すように、押出しピン２０を上昇（Ｋ１５）させて上金型６から離間させると共に、図８（ｍ）に示すように、押出しピン２０を上昇させることにより、造型された中子を下金型７から離型（Ｋ１６）させ、これにより、２個の中子の造型が完了する。

つまり、この造型方法によれば、ブローヘッド４に完全に独立して作動可能な２個のヘッド部４ａ、４ｂを設けると共に、各ヘッド部４ａ、４ｂに対応してエアー導入口としての開口１１ａ、１１ｂ及び導入管１６ａ、１６ｂやエアータンク１５を設けることにより、各ヘッド部４ａ、４ｂ内の砂Ｓを上下金型６、７で形成される２個の中子キャビティ内に、エアー供給手段５により独立して吹込んで、２個の中子を略同時に造型できることになる。

このように、上記実施形態の中子造型装置１にあっては、ブローヘッド４が２個のヘッド部４ａ、４ｂを有してサンドホッパー３内の砂Ｓがそれぞれ供給されると共に、各ヘッド部４ａ、４ｂに対応してエアー供給手段５がそれぞれ設けられているため、エアーの各ヘッド部４ａ、４ｂ内への吹込みや排気を単独で行うことができて、各中子キャビティ内への砂Ｓの充填不足を解消しつつ、エアー漏れ等による各ヘッド部４ａ、４ｂや中子キャビティ間の干渉等も防止できて、品質的に均一な２個の中子を効率的に造型することができる。

特に、ブローヘッド４を区画して各ヘッド部４ａ、４ｂの容積を小さくしているため、砂吹込み時のエアー圧の分散を減少できて、充填不足を確実に解消できると共に、高いエアーの使用を避けることができて、上下金型６、７の摩耗等も防止することができる。また、エアー供給手段５が、ブローヘッド４の各ヘッド部４ａ、４ｂに設けたエアー導入口としての開口１１ａ、１１ｂと、この各開口１１ａ、１１ｂに導入管１６ａ、１６ｂを介して接続されたエアータンク１５を有するため、開口１１ａ、１１ｂ等を介して各ヘッド部４ａ、４ｂ内にエアーを単独で良好に供給できて、各ヘッド部４ａ、４ｂ内の砂Ｓの各中子キャビティ内への充填不足等を確実に防止することができる。

また、エアーの各ヘッド部４ａ、４ｂ内への吹込みが互いに同時とならないように所定の時間差をもって行われるため、各ヘッド部４ａ、４ｂ間等のエアーの干渉を確実に防止することができると共に、焼成が各ヘッド部４ａ、４ｂに対するエアーの吹込みと排気に対応して行われるため、各ヘッド部４ａ、４ｂに対応した各中子キャビティの焼成時間を任意に設定できて、２個の中子を一層効率的に造型することができる。

さらに、サンドホッパー３が各ヘッド部４ａ、４ｂに対応して区画された２個のホッパー部３ａ、３ｂを有するため、一つの大きなホッパーに比較して砂Ｓの砂排出口９ａ、９ｂからの排出をスムーズに行うことができて、同一の砂Ｓによる２個の中子の造型作業をより一層効率的に行うことができると共に、例えば各ホッパー部３ａ、３ｂに異なる砂Ｓを収容できるため、異なる形態の中子も同時に造型できる等、中子造型装置１の汎用性を向上させることができる。

なお、上記実施形態においては、中子を２個取りする場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、例えば４個取り等の複数個取りにも適用することができる。このうち、４個取りの場合のサンドホッパー３やブローヘッド４の形状は、例えば図９及び図１０に示すように、４個のホッパー部３ａ〜３ｄやヘッド部４ａ〜４ｄを有するように形成される。また、上記実施形態においては、中子キャビティが２個の同一形態のシリンダーヘッドである場合について説明したが、本発明は、各ヘッド部４ａ、４ｂに対してサンドホッパー３及びエアー供給手段５がそれぞれ独立して設けられていることから、前述したように、例えば特性の異なる砂で同一形状のシリンダーヘッドの中子を造型したり、あるいは同一の砂で異なる形状のシリンダーヘッドを造型する場合に使用することも可能である。

さらに、上記実施形態においては、エアー供給手段５に２個のエアータンク１５を使用したが、例えば１個のエアータンク１５のエアーを電磁弁や切換弁によって切り換えながら、ブローヘッド４の各ヘッド部４ａ、４ｂに吹込む構成を採用することもできる。また、上記実施形態における、装置全体の部品配置等の形態、サンドホッパー３やブローヘッド４自体の形状等は一例であって、例えばサンドホッパー３として平面視方形状を使用する等、本発明に係る各発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することができる。

本発明は、シリンダーヘッド等の自動車部品用の中子に限らず、他の全ての製品の各種部品用の中子にも利用できる。

本発明に係る中子造型装置の一実施形態を示す正面図 同その要部の背面図 同その側面図 同サンドホッパーの平面図 同ブローヘッドの平面図 同該造型装置を使用した中子造型方法の一例を示す工程図 同その説明図 同他の説明図 同サンドホッパーとブローヘッドの変形例を示す平面図 同サンドホッパーとブローヘッドの他の変形例を示す平面図

符号の説明

１・・・中子造型装置、２・・・コラム、３・・・サンドホッパー、３ａ〜３ｄ・・・ホッパー部、４・・・ブローヘッド、４ａ〜４ｄ・・・ヘッド部、５・・・エアー供給手段、６・・・上金型、６ａ・・・凹部、７・・・下金型、７ａ・・・凹部、９ａ、９ｂ・・・砂排出口、１１ａ、１１ｂ・・・開口（エアー導入口）、１２・・・レール、１７ａ、１７ｂ・・・押出しシリンダー、１８・・・押出し板、１９・・・昇降テーブル、２０・・・押出しピン、Ｓ・・・砂、Ｓ１・・・砂供給位置、Ｓ２・・・砂吹込み位置。

Claims (6)

1. サンドホッパー内の砂をブローヘッドの複数に区画された各ヘッド部内に砂供給位置で供給し、このブローヘッドを砂吹込み位置まで移動させ、該位置で各ヘッド部に対応して設けたエアー供給手段のエアーにより、各ヘッド部内の砂を上下の金型で形成される複数個の中子キャビティ内にそれぞれ吹込んで充填し、その後焼成して複数個の中子を造型することを特徴とする中子造型方法。
2. 前記エアーの各ヘッド部内への吹込みは、複数のヘッド部が同時とならないように所定の時間差をもって行われることを特徴とする請求項１に記載の中子造型方法。
3. 前記焼成は、各ヘッド部に対するエアーの吹込みと排気に対応して行われることを特徴とする請求項１または２に記載の中子造型方法。
4. 所定の砂が収容されるサンドホッパーと、該サンドホッパー内の砂が砂供給位置で複数に区画された各ヘッド部内に供給されるブローヘッドと、該ブローヘッドの各ヘッド部内の砂を、吹込み位置でそのエアーにより各ヘッド部に対応して設けた上下の金型で形成される複数個の中子キャビティ内にそれぞれ吹込んで充填するエアー供給手段と、を備えることを特徴とする中子造型装置。
5. 前記サンドホッパーは、その内部に前記ブローヘッドの各ヘッド部に対応して複数に区画された複数のホッパー部を有することを特徴とする請求項４に記載の中子造型装置。
6. 前記エアー供給手段は、ブローヘッドの各ヘッド部に設けたエアー導入口と、該各エアー導入口に導入管を介してそれぞれ接続されたエアータンクと、を有することを特徴とする請求項４または５に記載の中子造型装置。

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