(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記砂吹き込み室の上端に付属されたプレートに穿設された砂吹き込み孔の下端に砂吹き込みノズルを前記プレートの下端から突出させて配設した請求項1又は2のいずれかに記載の中子造型機における中子砂充填装置。
前記砂送りエアー供給部の作動圧力が、前記エアレーションエアー供給部及び前記圧縮エアー供給部の作動圧力より高くされている請求項4記載の中子造型機における中子砂充填方法。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、特許文献1のようなトップブロー式の中子造型機の場合、中子型の上方にブローヘッドが配置され、さらにその上に中子砂ホッパが配置されるため、装置の背丈が高くなり、装置が大型化してしまうという問題がある。このため、装置の背丈をできるだけ低くし、装置を小型化しようとすると、中子型の下方にブローヘッドを配置して該中子型の下方から上方の中子型に向かって中子砂を吹き込む、いわゆるアンダーブロー式の中子造型機を採用することが考えられる。しかし、該アンダーブロー式の中子造型機の場合、中子型の下方から上方の中子型に向かって中子砂を吹き込むから、重力に逆らった吹き込みになる。このため、トップブロー式の中子造型機に比べて中子砂の充填性が劣るという問題がある。
【0005】
本技術分野では、装置を小型化することができると共に中子砂の充填性を良くすることができる中子造型機における中子砂充填装置及び中子砂充填方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一側面に係る中子砂充填装置は、中子型の下方から上方の中子型に向かって中子砂を吹き込むアンダーブロー式の中子造型機における中子砂充填装置であって、前記中子型と、該中子型に対して相対的に昇降可能に該中子型の下方に配設されると共に、互いに連通する砂吹き込み室と砂貯留室に区切られたブローヘッドと、前記砂吹き込み室に連通されると共に該砂吹き込み室内の中子砂を前記中子型に吹き込むための圧縮エアーを該砂吹き込み室内に供給する圧縮エアー供給部と、前記砂吹き込み室に連通されると共に該砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させるエアレーションエアーを該砂吹き込み室内に供給するエアレーションエアー供給部と、前記砂吹き込み室に連通されると共に該砂吹き込み室内に残存する圧縮エアーを排気する排気部と、前記砂貯留室に連通されると共に該砂貯留室内の中子砂を前記砂吹き込み室に送り込むための圧縮エアーを該砂貯留室内に供給する砂送りエアー供給部と、を具備する。
【0007】
一実施形態においては、前記砂吹き込み室に前記ブローヘッド内の圧力を測定する圧力センサを装着してもよい。
【0008】
一実施形態においては、前記砂吹き込み室の上端に付属されたプレートに穿設された砂吹き込み孔の下端に砂吹き込みノズルを前記プレートの下端から突出させて配設してもよい。
【0009】
また本発明の別の側面に係る中子砂充填方法は、請求項1記載の中子造型機における中子砂充填装置を用いた中子造型機における中子砂充填方法であって、前記中子型と前記砂吹き込み室を密着させる工程と、前記エアレーションエアー供給部を作動させ、前記砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させる工程と、前記圧縮エアー供給部を作動させ、前記砂吹き込み室内の中子砂を前記中子型に吹き込む工程と、前記砂送りエアー供給部を作動させ、前記砂貯留室内の中子砂を前記砂吹き込み室に送り込む工程と、前記エアレーションエアー供給部と前記圧縮エアー供給部の作動を停止させる工程と、前記排気部を作動させ、前記砂吹き込み室内に残存する圧縮エアーを排気する工程と、前記砂送りエアー供給部の作動を停止させる工程と、を有する。
【0010】
一実施形態においては、前記エアレーションエアー供給部、前記圧縮エアー供給部及び前記砂送りエアー供給部の作動圧力が同一圧力であってもよい。
【0011】
一実施形態においては、前記砂送りエアー供給部の作動圧力が、前記エアレーションエアー供給部及び前記圧縮エアー供給部の作動圧力より高くされていてもよい。
【発明の効果】
【0012】
本発明の一側面に係る中子砂充填装置は、中子型の下方から上方の中子型に向かって中子砂を吹き込むアンダーブロー式の中子造型機における中子砂充填装置であって、前記中子型と、該中子型に対して相対的に昇降可能に該中子型の下方に配設されると共に、互いに連通する砂吹き込み室と砂貯留室に区切られたブローヘッドと、前記砂吹き込み室に連通されると共に該砂吹き込み室内の中子砂を前記中子型に吹き込むための圧縮エアーを該砂吹き込み室内に供給する圧縮エアー供給部と、前記砂吹き込み室に連通されると共に該砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させるエアレーションエアーを該砂吹き込み室内に供給するエアレーションエアー供給部と、前記砂吹き込み室に連通されると共に該砂吹き込み室内に残存する圧縮エアーを排気する排気部と、前記砂貯留室に連通されると共に該砂貯留室内の中子砂を前記砂吹き込み室に送り込むための圧縮エアーを該砂貯留室内に供給する砂送りエアー供給部と、を具備するようにしたから、装置を小型化することができると共に中子砂の充填性を良くすることができる等種々の効果がある。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。本実施形態では、中子造型機として、熱した金型にレジンコーテッドサンドを吹き込み充填し、シェル中子を造型するシェル中子造型機を用いた例を示す。また本実施形態は、中子型の下方から上方の中子型に向かって中子砂を吹き込むアンダーブロー式の中子造型機を用いた例を示す。なお図面は、主に中子造型機における中子砂充填装置を示している。このため中子砂充填装置以外の中子造型機の構成要素については図示を省略している。
【0015】
図1において、型合せされた中子型1(本実施形態では金型)の下方には、該中子型1に対して相対的に昇降可能にされたブローヘッド2が配設されている。なお該ブローヘッド2は図示されない昇降シリンダに連結されており、本実施形態では、所定位置に配置された中子型1に対してブローヘッド2が昇降するようになっている。
【0016】
なお該ブローヘッド2は中間位置に設けられた仕切り板3により、隣接する砂吹き込み室4と砂貯留室5の2室に区切られている。これにより、吹き込み室4と砂貯留室5とは、略水平方向に配置される。そして、該砂吹き込み室4の上端には、前記中子型1と密着するプレート4aが付属されており、該プレート4aには、該砂吹き込み室4内の中子砂(図示省略)を前記中子型1のキャビティ1aに吹き込むための砂吹き込み孔4bが穿設されている。なお前記中子型1には、該キャビティ1aに連通する図示されないベントホールが穿設されている。
【0017】
また前記仕切り板3の下位両端には、開口部3a(
図2参照)が設けられており、前記砂吹き込み室4と砂貯留室5は該開口部3aを介して互いに連通されている。また前記砂貯留室5は
図3に示すように、二股状にされており、左室5aと右室5bに分かれているが、該左室5aと右室5bは上位部で連通されている。なお該左室5aと右室5bは底面の一部が傾斜面(
図1参照)にされている。また該砂貯留室5の天井板5dの上面は、前記砂吹き込み室4におけるプレート4aの上面よりも低い位置にされている。
【0018】
また前記仕切り板3の下位中央には開口部3bが設けられており、該開口部3bの外側には、前記砂吹き込み室4内の中子砂を前記中子型1に吹き込むための圧縮エアーを該砂吹き込み室4内に供給する圧縮エアー供給部6が連結されている。該圧縮エアー供給部6における圧縮エアー導入管6bは該開口部3bを介して前記砂吹き込み室4に連通されている。なお該圧縮エアー導入管6bの先端には青銅(ブロンズ)の焼結体6aが装着されている。また該圧縮エアー導入管6bは前記砂貯留室5における左室5aと右室5bの間、即ち、二股の間に配置されている(
図3、
図4参照)。また該圧縮エアー導入管6bの基端は図示されない開閉弁を介して圧縮空気源(図示せず)に連通されている。
【0019】
また前記砂吹き込み室4の側壁には、前記砂吹き込み室4内の中子砂を浮遊流動化させるエアレーションエアーを該砂吹き込み室4内に供給するエアレーションエアー供給部7が装着されている。なお該エアレーションエアー供給部7の先端には青銅(ブロンズ)の焼結体(図示せず)が装着されており、該エアレーションエアー供給部7は該焼結体を介して前記砂吹き込み室4に連通されている。また該エアレーションエアー供給部7の基端は図示されない開閉弁を介して圧縮空気源(図示せず)に連通されている。
【0020】
そして、前記砂吹き込み室4の側壁における前記エアレーションエアー供給部7の上方には、前記砂吹き込み室4内に残存する圧縮エアーを排気する排気部8が装着されている。なお該排気部8の先端には青銅(ブロンズ)の焼結体(図示せず)が装着されており、該排気部8は該焼結体を介して前記砂吹き込み室4に連通されている。また該排気部8の基端は図示されない開閉弁に連通されている。
【0021】
そして、前記砂吹き込み室4の側壁における前記エアレーションエアー供給部7の下方には、前記ブローヘッド2内の圧力を測定する圧力センサ9が装着されている。また前記砂貯留室5における左室5aと右室5bの各々の側壁の上位部には、前記砂貯留室5内の中子砂を前記砂吹き込み室4に送り込むための圧縮エアーを該砂貯留室5内に供給する砂送りエアー供給部10が装着されている。なお該砂送りエアー供給部10の先端には青銅(ブロンズ)の焼結体(図示せず)が装着されており、該砂送りエアー供給部10は該焼結体を介して前記砂貯留室5に連通されている。また該砂送りエアー供給部10の基端は図示されない開閉弁を介して圧縮空気源(図示せず)に連通されている。
【0022】
また前記砂貯留室5の上端には、板材5cが付属されており、該砂貯留室5の天井板5d及び該板材5cには、砂入れ孔5eが穿設されている。そして、前記板材5cの上方には、通し孔11aが穿設されたフランジ11が配設されており、該フランジ11の上端には、該通し孔11aと連通する砂供給管12が固着されている。なお該砂供給管12は図示されない砂供給ホースを介して砂ホッパ(図示せず)に連通されている。
【0023】
そして、前記板材5cとフランジ11との間には、連通孔13aが穿設された開閉ゲート13が配設されており、該開閉ゲート13は図示されないシリンダにより開閉される(左右に動く)ようになっている。なお前記図示されない昇降シリンダにより前記ブローヘッド2が下降した場合、該板材5c、開閉ゲート13、フランジ11及び砂供給管12は共に下降する。
【0024】
このように構成された中子造型機における中子砂充填装置の作動について説明する。
図5は、中子砂充填装置の動作(中子砂充填方法)を示すフローチャートである。
図5に示すように、最初に中子型1と砂吹き込み室4とを密着させる工程を行う(S10)。まず、型合せされた中子型1が所定位置に配置される。そして、図示されないシリンダにより開閉ゲート13が閉じられる。その後、図示されない昇降シリンダによりブローヘッド2を上昇させ、
図1の状態にされる。なお
図1の状態では、中子型1とプレート4aは密着している。また砂入れ孔5eは開閉ゲート13で塞がれており、ブローヘッド2内は密閉空間にされている。また砂吹き込み室4内と砂貯留室5内には各々、必要量の中子砂(図示省略)が入っている。
【0025】
次に、
図1の状態において、図示されない開閉弁を開き、エアレーションエアー供給部7を作動させる(S12)。そうすると、該エアレーションエアー供給部7の先端に装着された焼結体から圧縮エアー(即ち、エアレーションエアー)が噴出され、砂吹き込み室4内の中子砂が浮遊流動化される。そして、所定時間経過後、図示されない開閉弁を開き、圧縮エアー供給部6を作動させる(S14)。そうすると、圧縮エアー導入管6bの先端に装着された焼結体6aから圧縮エアーが噴出され、砂吹き込み室4内の中子砂が砂吹き込み孔4bを介して中子型1のキャビティ1aに吹き込まれる。この際、中子砂と共にキャビティ1a内に吹き込まれた圧縮エアーは、前記図示されないベントホールから排気される。
【0026】
そして、所定時間経過後、図示されない開閉弁を開き、砂送りエアー供給部10を作動させる(S16)。そうすると、該砂送りエアー供給部10の先端に装着された焼結体から圧縮エアー(即ち、砂送りエアー)が噴出され、砂貯留室5内の中子砂が砂吹き込み室4に送り込まれる。そして、砂送りエアー供給部10の作動開始から所定時間経過後、図示されない開閉弁を閉じ、エアレーションエアー供給部7と圧縮エアー供給部6の作動を停止させる(S18)。この際、砂吹き込み室4内及び砂貯留室5内の中子砂には、中子型1のキャビティ1a内へ移動しようとする圧力が作用するため、キャビティ1a内に充填された中子砂が落下しなくなる。
【0027】
そして、エアレーションエアー供給部7と圧縮エアー供給部6の作動停止から所定時間経過後、図示されない開閉弁を開き、排気部8を作動させる(S20)。そうすると、砂吹き込み室4内に残存する圧縮エアーが排気される。この際、砂送りエアー供給部10からの圧縮エアーが排気部8から排気されるというエアーの流れができるため、その流れにのって砂貯留室5内の中子砂が砂吹き込み室4内に移動し、該砂吹き込み室4内が中子砂で充満される。
【0028】
そして、排気部8の作動開始から所定時間経過後、図示されない開閉弁を閉じ、砂送りエアー供給部10の作動を停止させる(S22)。その後、ブローヘッド2内の圧力がゼロであることを圧力センサ9が測定したら、図示されない昇降シリンダによりブローヘッド2を下降させ、中子型1とブローヘッド2を分離する(S24)。そして、排気部8に連通されている図示されない開閉弁を閉じる。
【0029】
そして、中子型1が別の位置に水平移動された後、型開きが行われ、中子が取り出される。そして、図示されないシリンダにより開閉ゲート13が開かれる。これにより、前記砂ホッパ内の中子砂が砂供給管12、通し孔11a、連通孔13a及び砂入れ孔5eを通って砂貯留室5内に供給される(S26)。
【0030】
なお上述の実施形態では、エアレーションエアー供給部7、圧縮エアー供給部6及び砂送りエアー供給部10の作動圧力は同一圧力である。該同一圧力であると、エアーの消費量を少なくすることができるという利点がある。
【0031】
一実施形態では、このように、エアレーションエアー供給部7、圧縮エアー供給部6及び砂送りエアー供給部10の作動圧力を同一圧力にしたが、これに限定されるものではなく、砂送りエアー供給部10の作動圧力を、エアレーションエアー供給部7及び圧縮エアー供給部6の作動圧力より高くするようにしてもよい。この場合、砂送りエアー供給部10の作動圧力と、エアレーションエアー供給部7及び圧縮エアー供給部6の作動圧力との圧力差により、砂貯留室5内の中子砂がスムーズ且つ連続的に砂吹き込み室4に送り込まれるという利点がある。また、この場合、砂送りエアー供給部10の作動圧力が、エアレーションエアー供給部7及び圧縮エアー供給部6の作動圧力より高ければよく、エアレーションエアー供給部7と圧縮エアー供給部6の作動圧力は同一圧力であっても、同一圧力でなくても、どちらでもよい。
【0032】
なお一実施形態では、互いに連通する砂吹き込み室4と砂貯留室5に区切られたブローヘッド2を、中子型1に対して相対的に昇降可能に該中子型1の下方に配設した構成にされている。これにより、トップブロー式の中子造型機に比べて、垂直方向の装置幅を短くすることができるため、装置を小型化することができるという効果がある。さらに、砂吹き込み室4と砂貯留室5とを略水平方向に配置しつつ、水平方向に圧縮エアー供給部6を取り付け、さらに、砂貯留室5の上端側に砂供給管12を取り付けることによって、垂直方向の装置幅をさらに短くした構成とすることができる。また一実施形態では、砂吹き込み室4に連通されると共に該砂吹き込み室4内の中子砂を中子型1に吹き込むための圧縮エアーを該砂吹き込み室4内に供給する圧縮エアー供給部6と、砂吹き込み室4に連通されると共に該砂吹き込み室4内の中子砂を浮遊流動化させるエアレーションエアーを該砂吹き込み室4内に供給するエアレーションエアー供給部7と、砂貯留室5に連通されると共に該砂貯留室5内の中子砂を砂吹き込み室4に送り込むための圧縮エアーを該砂貯留室5内に供給する砂送りエアー供給部10と、の三つのエアー供給部を具備し、各々のエアー供給部からの圧縮エアーの噴出を組み合わせて中子砂を吹き込み充填するから、アンダーブロー式の中子造型機であっても、中子砂の充填性を良くすることができるという効果がある。
【0033】
なお一実施形態では、エアレーションエアー供給部7を作動させ、所定時間経過後、圧縮エアー供給部6を作動させるようにしたが、これに限定されるものではなく、エアレーションエアー供給部7を作動させた後、圧力センサ9がブローヘッド2内の所定圧力値を測定したら圧縮エアー供給部6を作動させるようにしてもよい。なお、この場合の該ブローヘッド2内の所定圧力値は、圧縮エアー供給部6の作動圧力より低い圧力値であればよい。例えば0.01〜0.2MPaの範囲内の圧力値であればよい。
【0034】
また一実施形態では、所定位置に配置された中子型1に対してブローヘッド2が昇降するようになっているが、これに限定されるものではなく、所定位置に配置されたブローヘッド2に対して中子型1を昇降させるようにしてもよい。
【0035】
さらに一実施形態では、中子造型機として、熱した金型にレジンコーテッドサンドを吹き込み充填し、シェル中子を造型するシェル中子造型機を用いた例を示したが、これに限定されるものではなく、本発明は、常温ガス硬化法であるコールドボックス法による中子造型機の中子砂充填にも適用することができる。
【0036】
なお一実施形態では、エアレーションエアー供給部7、圧縮エアー供給部6及び砂送りエアー供給部10の作動圧力は、特定の圧力値に限定されるものではない。例えば、エアレーションエアー供給部7は0.1〜0.5MPa、圧縮エアー供給部6は0.1〜0.5MPa、砂送りエアー供給部10は0.1〜0.5MPaの作動圧力であってもよい。
【0037】
さらに一実施形態では、開閉ゲート13を図示されないシリンダにより開閉させるようにしたが、これに限定されるものではなく、開閉ゲート13をカム機構により開閉させるようにしてもよい。
【0038】
さらに一実施形態では、砂貯留室5は二股状にされて左室5aと右室5bに分かれているが、これに限定されるものではなく、該砂貯留室5は一つの部屋(一室)で構成してもよい。この場合、例えば、圧縮エアー供給部6が該砂貯留室5を貫通する構成にすればよい。
【0039】
次に上述の実施形態(以下、第1実施形態という)とは別の実施形態を第2実施形態として説明する。最初に第1実施形態との構成の相違点について説明する。第2実施形態では、
図6及び
図7に示すように、砂吹き込み室4の上端に付属されたプレート4aに穿設された砂吹き込み孔4bの下端に砂吹き込みノズル14を該プレート4aの下端から突出させて配設している。なお該砂吹き込み孔4bと砂吹き込みノズル14は連通されている。この点が第1実施形態との構成の相違点である。これ以外は第1実施形態と同じ構成である。なお第1実施形態と同じ構成要素については、同一の符号で示してその説明を省略することとする。このように構成された第2実施形態の作動は第1実施形態と同じであるのでその説明を省略するが、第2実施形態では砂吹き込み室4内の中子砂が砂吹き込みノズル14及び砂吹き込み孔4bを介して中子型1のキャビティ1aに吹き込まれる。この点のみが第1実施形態とは異なる。
【0040】
次に、砂吹き込み室4の上端に付属されたプレート4aに穿設された砂吹き込み孔4bの下端に砂吹き込みノズル14を該プレート4aの下端から突出させて配設したことの作用効果について詳しく説明する。本発明の第1及び第2実施形態では、上述したように、砂吹き込み室4内の中子砂が中子型1のキャビティ1aに吹き込まれた後、エアレーションエアー供給部7、圧縮エアー供給部6及び砂送りエアー供給部10の作動が停止される。そうすると、砂吹き込み室4内の中子砂は重力落下により沈降し、砂吹き込み室4内における中子砂の上面とプレート4aの下端(下面)との間に空気層(隙間)Kができる(
図8、
図9参照)。
【0041】
図8は第1実施形態において該空気層Kができた状態を示している(符号Sは中子砂)。第1実施形態においては、この状態で次回の中子型1のキャビティ1aへの中子砂の吹き込みを行う。しかし、この際、該空気層Kの空気とともに中子砂がキャビティ1a内へ吹き込まれるため、該キャビティ1a内へ中子砂が十分に充填されない場合がある。また該空気層Kができると、その後、キャビティ1a内で固化されていない中子砂が該空気層Kのところに落下することがあり、これによりキャビティ1a内への中子砂の充填不良を引き起こすことがある。
【0042】
図9は第2実施形態において該空気層Kができた状態を示している(符号Sは中子砂)。第2実施形態においては、この状態で次回の中子型1のキャビティ1aへの中子砂の吹き込みを行う。この際、砂吹き込みノズル14の先端が中子砂に埋まった状態であるため、空気層Kの空気を中子砂に巻き込むことがなく、キャビティ1a内へ中子砂が十分に充填されるという利点がある。また該空気層Kができても、砂吹き込みノズル14の先端が常時、中子砂に埋まっている状態であるため、キャビティ1a内で固化されていない中子砂が該空気層Kのところに落下することが無い。このため、キャビティ1a内への中子砂の充填不良を防止することができるという利点がある。砂吹き込み室4の上端に付属されたプレート4aに穿設された砂吹き込み孔4bの下端に砂吹き込みノズル14を該プレート4aの下端から突出させて配設した構成にすると、上述した利点を有することができる。
【0043】
なお、第2実施形態では、砂吹き込み孔4bの内面に雌ネジを形成し、且つ、砂吹き込みノズル14の外面に雄ネジを形成し、これらを螺合することにより、砂吹き込みノズル14をプレート4aの下端から突出させて配設している。しかし、これに限定されるものではなく、砂吹き込み孔4bの下端に砂吹き込みノズル14を配設し、該砂吹き込みノズル14を溶接等でプレート4aに固着させることにより、該砂吹き込みノズル14をプレート4aの下端から突出させるようにしてもよい。
【0044】
また、第2実施形態では、砂吹き込みノズル14として円筒状のパイプを用いているが、該砂吹き込みノズル14の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、楕円状であってもよい。
【0045】
さらに第1実施形態及び第2実施形態では、砂吹き込み室4の上端に付属されたプレート4aは、砂吹き込み室4の上端から取り外し可能に構成されている。なお該プレート4aを砂吹き込み室4の上端から取り外し可能にする部としては、例えば、締結部、クランプ部等が挙げられる。