(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-21
(45)【発行日】2024-08-29
(54)【発明の名称】堰折り装置
(51)【国際特許分類】
B22D 31/00 20060101AFI20240822BHJP
【ＦＩ】
B22D31/00 Z
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2020016350
(22)【出願日】2020-02-03
(65)【公開番号】P2021122832
(43)【公開日】2021-08-30
【審査請求日】2023-01-06
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】518402370
【氏名又は名称】株式会社クローラル
(74)【代理人】
【識別番号】110000464
【氏名又は名称】弁理士法人いしい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】和田 泰秀
【審査官】池田 安希子
(56)【参考文献】
【文献】実開昭４８－０１６０１２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２００９－０１２０１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－１９３２６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５４－０４０２３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】登録実用新案第３０３６１４１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】登録実用新案第３２１４０２７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１８－０５８１２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公昭４７－０３９５５２（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開昭５９－１６８８７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３０４３５０（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２２Ｄ ２９／００ － ３１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋳造成形品から不要部を分離除去するための堰折り装置であって、電動モータと、前記電動モータの動力を減速する減速機構と、前記電動モータから前記減速機構を経由した回転運動を前記鋳造成形品に対する往復運動に変換するスライダクランク機構と、前記スライダクランク機構の往復運動に連動したトグル機構の作用にて開閉動する一対の鋏片を有するニッパー体とを備えており、
前記ニッパー体は、前記スライダクランク機構の往動に伴う前記トグル機構の作用にて前記両鋏片を閉じ動させ、前記鋳造成形品から前記不要部を破断させる、
堰折り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鋳造成形品から不要部を分離除去するための堰折り装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、鋳造成形品からランナー（湯道）やゲート（湯口）といった不要部を分離除去するための堰折り装置としては、打撃ロッド付きのエアシリンダ（空圧式シリンダ）を有するものが広く普及している（例えば特許文献１及び２等参照）。
【0003】
この種の堰折り装置による堰折り作業は次のように行われる。すなわち、エアシリンダの打撃ロッドを削岩機のように高速で上下動させて、鋳造成形品の不要部に繰り返し衝突させる。その結果、衝突の速度や衝撃によって不要部が堰部分から破断して（叩き折られて）、鋳造成形品が製品部と不要部とに分離される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】実用新案登録第３０３６１４１号公報
【文献】実用新案登録第３２１４０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、従来の堰折り装置では、エアシリンダの打撃ロッドを削岩機のように高速で上下動させて、鋳造成形品の不要部に繰り返し衝突させるため、堰折り作業時の不快な打撃音（騒音）が極めて大きく、作業環境を悪化させているという問題があった。
【0006】
また、打撃ロッドの高速上下動による打撃エネルギーは、不要部を破断させるだけでなく打撃音を発生させるから、前記従来の堰折り装置では、堰折り作業時の打撃音が大きい分だけ打撃エネルギーの損失が大きくなり、打撃エネルギーを不要部の破断に有効に利用できていないという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、上記のような現状を検討して改善を施した堰折り装置を提供することを技術的課題としている。
【0008】
本発明は、鋳造成形品から不要部を分離除去するための堰折り装置であって、電動モータと、前記電動モータの動力を減速する減速機構と、前記電動モータから前記減速機構を経由した回転運動を前記鋳造成形品に対する往復運動に変換するスライダクランク機構と、前記スライダクランク機構の往復運動に連動したトグル機構の作用にて開閉動する一対の鋏片を有するニッパー体とを備えており、前記ニッパー体は、前記スライダクランク機構の往動に伴う前記トグル機構の作用にて前記両鋏片を閉じ動させ、前記鋳造成形品から前記不要部を破断させるというものである。
【0009】
【0010】
【0011】
【発明の効果】
【0012】
本発明によると、ニッパー体での閉じ動作にて不要部を堰部分から破断できるから、従来技術のようにニッパー体で瞬間的な衝撃を繰り返し加える必要がなく、堰折り作業時の不快な騒音を著しく小さくでき、作業環境の改善を図れる。また、堰折り作業時の騒音が小さくなるので、押圧エネルギーが騒音として消費されるのを格段に抑制でき、押圧エネルギーを不要部の破断に効率よく利用できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】第１実施形態における堰折り装置の側面図である。
【図2】待機状態にある堰折り装置の正面概略図である。
【図3】中途状態にある堰折り装置の正面概略図である。
【図4】突出状態にある堰折り装置の正面概略図である。
【図5】第２実施形態における堰折り装置の側面図である。
【図6】開き状態にある堰折り装置の平面概略図である。
【図7】中途状態にある堰折り装置の平面概略図である。
【図8】閉じ状態にある堰折り装置の平面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
次に、本発明を具体化した実施形態を図面に基づき説明する。
【0015】
以下の説明では方向特定のために「前後」「左右」の文言を使用するが、第１実施形態では、スライダクランク機構１２と対峙する図２の状態を正面視とし、これを基準に前後方向と左右方向とを規定している。また、第２実施形態では、スライダクランク機構１２と対峙する図３の状態を平面視とし、ニッパー体２３の突出方向を前方向として、これらを基準に前後方向と左右方向とを規定している。
【0016】
ただし、第１及び第２実施形態のどちらにおいても、これらの用語は説明の便宜上用いたものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【0017】
図１～図４は、堰折り装置１０の第１実施形態を示している。第１実施形態の堰折り装置１０は、鋳造成形品Ａから不要部Ｃを分離除去するためのものであり、電動式の回転駆動源である電動モータ１１と、電動モータ１１による回転運動を鋳造成形品Ａに対する往復運動に変換する変換機構としてのスライダクランク機構１２と、スライダクランク機構１２の往動に基づき押圧作動して鋳造成形品Ａから不要部Ｃを破断させる破断体としての押圧ロッド１３とを備えている。
【0018】
第１実施形態では、工場等の建屋内に設置した機枠台１の前面側に、スライダクランク機構１２を収容する本体ケース２が設けられている。本体ケース２は、上下に長い略箱状に構成されていて、機枠台１の上面よりも上方に突出している。本体ケース２の背面板３には、機枠台１上方の突出部分に、電動モータ１１が取り付けられている。電動モータ１１における出力軸１１ｂの前端（突出端）側は、本体ケース２の背面板３を貫通して、本体ケース２の内部に突出している。
【0019】
第１実施形態の電動モータ１１は、モータ単体に減速機構１１ａを内装した構造（いわゆるギヤードモータ）のものであり、モータ単体以上の低速高トルクの出力を発揮することが可能になっている。なお、電動モータ１１は、ステッピングモータやサーボモータ等、種々の電動式のモータを採用できる。また、電動モータ１１は、一方向にのみ回転するタイプでもよいし、正逆回転可能なタイプでも構わない。
【0020】
変換機構としてのスライダクランク機構１２は前述の通り、本体ケース２の内部に収容されていて、電動モータ１１における出力軸１１ｂの前端側に一体回転するように取り付けられた回転円盤１４と、本体ケース２内で上下往復動可能に構成された上下長手の往復アーム１６と、回転円盤１４と往復アーム１６の上端側とをつなぐ変換アーム１５とを有している。
【0021】
第１実施形態では、回転円盤１４に第１中継ピン１５ａが前向き突設されている。第１中継ピン１５ａの前端側には、軸受（図示省略）を介して変換アーム１５の基端側が回動可能に取り付けられている。変換アーム１５の先端側には、軸受（図示省略）を介して第２中継ピン１５ｂが前向き突出の姿勢で回転可能に取り付けられている。第２中継ピン１５ｂの前端側には、往復アーム１６の上端側が固定されている。
【0022】
本体ケース２における背面板３の前面（内面）側には、往復アーム１６と平行状に延びる上下長手の案内レール１７が設けられている。案内レール１７には、スライダ１８が上下スライド可能に装着されている。スライダ１８は、一体的に上下スライドするように往復アーム１６の中途部に連結されている。従って、往復アーム１６は、常にスライダ１８と共に案内レール１７に沿って上下往復動する。
【0023】
往復アーム１６の上端側には、破断体である上下長手の押圧ロッド１３の上端側が取り付けられていて、スライダクランク機構１２の往復運動、すなわち往復アーム１６の上下往復動に連動して上下往復動するように構成されている。押圧ロッド１３の大半部分は、本体ケース２を貫通して外部（本体ケース２の下方）に突出している。
【0024】
なお、詳細な図示は省略するが、堰折り装置１０には、押圧ロッド１３の位置を検出する位置検出センサを備えるのが好ましい。位置検出センサとしては、例えば往復アーム１６が待機位置若しくは突出位置にあるのを検出するリミットスイッチや、回転円盤１４の回転角度を検出するロータリエンコーダ等を採用できる。
【0025】
第１実施形態において、鋳造成形品Ａから不要部Ｃを分離除去する作業は、例えば次のような手順で行われる。すなわち、まずはロボットアーム（図示省略）で堰折り装置１０の下方まで鋳造成形品Ａを搬送し、クランプ装置（図示省略）によって鋳造成形品Ａの製品部Ｂを挟持して、堰折り装置１０における押圧ロッド１３の直下に不要部Ｃが位置するように鋳造成形品Ａを固定する（図２参照）。
【0026】
鋳造成形品Ａのセッティングが終了してから、電動モータ１１を駆動させ、減速機構１１ａを介しての低速高トルクの出力によって、出力軸１１ｂひいてはこれに固定された回転円盤１４を回転させる。そうすると、回転円盤１４の第１中継ピン１５ａに基端側を回動可能に取り付けられた変換アーム１５が、出力軸１１ｂ回りを公転しつつ第１中継ピン１５ａ回りに自転する。そして、変換アーム１５の公転及び自転によって、変換アーム１５の先端側に第２中継ピン１５ｂを介して回動可能に取り付けられた往復アーム１６がスライダ１８と共に案内レール１７に沿って下降動し、往復アーム１６の下降動に伴い押圧ロッド１３が鋳造成形品Ａの不要部Ｃに向けて下降動する（図３参照）。
【0027】
電動モータ１１の駆動によって回転円盤１４を図２の待機状態から図３の中途状態あたりまで１／４周程度回転させると、押圧ロッド１３の先端（下端）側が鋳造成形品Ａの不要部Ｃに当接する。この場合、押圧ロッド１３の先端側を、不要部Ｃのうち堰部分Ｄから離れた作用部分Ｘに当接させる。作用部分Ｘは、不要部Ｃを構成する湯道でもよいし、押湯でもよいし、湯口であってもよい。回転円盤１４の回転を図４の突出状態にまでさらに進めていくと、押圧ロッド１３の先端側が不要部Ｃを下向きに押圧して、これによって生ずる曲げモーメントによる応力が不要部Ｃのうち断面積の最も小さな箇所である堰部分Ｄに集中して作用し、不要部Ｃが堰部分Ｄから破断する。換言すると、不要部Ｃのうち堰部分Ｄから離れた作用部分Ｘに押圧ロッド１３の先端側を当てて下向きに押圧させることによって、曲げモーメントによる応力が断面積の最も小さい堰部分Ｄに集中的に加わり、堰部分Ｄが破断するのである。
【0028】
つまり、従来技術のように押圧ロッド１３の下端側を高速上下動にて不要部Ｃに繰り返し衝突させなくても、押圧ロッド１３での一回の押圧動作によって不要部Ｃが堰部分Ｄから破断して、鋳造成形品Ａを製品部Ｂと不要部Ｃとに分離できるのである。
【0029】
なお、回転円盤１４を図２の待機状態から半周回転させると、押圧ロッド１３は図４の突出状態まで下降動する。回転円盤１４が残りの半周だけ回転すると、押圧ロッド１３は図４の突出状態から上昇動して図２の待機状態まで戻ることになる。また、第１実施形態では、クランプ装置（図示省略）によって鋳造成形品Ａの不要部Ｃを挟持し、堰折り装置１０の押圧ロッド１３で製品部Ｂを押圧して堰部分Ｄを破断させ、鋳造成形品Ａを製品部Ｂと不要部Ｃとに分離するようにしてもよい。
【0030】
上記説明から分かるように、第１実施形態の堰折り装置１０によって堰折り作業を実行すると、押圧ロッド１３での一回の押圧動作によって不要部Ｃを堰部分Ｄから破断できるから、従来技術のように押圧ロッド１３で瞬間的な衝撃を繰り返し加える必要がなく、堰折り作業時の不快な騒音を著しく小さくでき、作業環境の改善を図れる（作業環境を良好にできる）。
【0031】
また、第１実施形態の堰折り装置１０によると、堰折り作業時の騒音が小さくなるので、押圧エネルギーが騒音として消費されるのを格段に抑制でき、押圧エネルギーを不要部Ｃの破断に効率よく利用できる。さらに、モータ単体に減速機構１１ａを内装した電動モータ１１を採用しているから、モータ単体以上の低速高トルクの回転動力をスライダクランク機構１２によって往復運動に変換でき、押圧ロッド１３を介して高い押圧力を不要部Ｃに付与できる利点もある。
【0032】
図５～図８は、堰折り装置２０の第２実施形態を示している。第２実施形態の堰折り装置２０は、破断体を第１実施形態の押圧ロッド１３からニッパー体２３に変更した場合の例である。ここで、第２実施形態以降の実施形態において、構成及び作用が第１実施形態と同様なものには、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0033】
第２実施形態の堰折り装置２０は前述の通り、破断体を第１実施形態の押圧ロッド１３からニッパー体２３に変更したものであり、電動モータ１１と、スライダクランク機構１２と、破断体としてのニッパー体２３とを備えている。
【0034】
この場合、図５に示すように、工場等の建屋内に設置した機枠台５の上面側に、スライダクランク機構１２を収容する本体ケース６が設けられている。本体ケース６は、前後に長い略箱状に構成されていて、機枠台２の後部よりも後方に突出している。本体ケース６の下面板７には、機枠台５後方の突出部分に、電動モータ１１が取り付けられている。電動モータ１１における出力軸１１ｂの前端（突出端）側は、本体ケース６の下面板７を貫通して、本体ケース６の内部に突出している。
【0035】
本体ケース６の前部側には、略箱状のカバー体８が取り付けられている。カバー体８には、スライダクランク機構１２の往復運動（前後動）に連動して開閉動する左右一対の鋏片２４を有するニッパー体２３が配置されている。ニッパー体２３における各鋏片２４の前部側は、内側に押刃が設けられた刃部２５に構成されている。カバー体８の前部から、左右の鋏片２４の刃部２５が前向きに突出している。
【0036】
各鋏片２４の前後中途部は、カバー体８内部に固定された縦向きの枢支ピン２６によって回動可能に支持されている。左右一対の鋏片２４は、それぞれ対応する枢支ピン２６回りに回動して、各刃部２５を接離させるように開閉動可能な構成になっている。
【0037】
各鋏片２４の後部側は、上下一対のリンク片２７の前端部間に挟み付けた状態で、当該上下一対のリンク片２７に固定された縦向きの前リンクピン２８に回動可能に支持されている。左右にある上下一対のリンク片２７の後端部間には、往復アーム１６の前端側に取り付けられた延長プレート３０の前部側が挟み付けられている。この状態で、左右それぞれの上下一対のリンク片２７に固定された縦向きの後リンクピン２９に、延長プレート３０の前部側が回動可能に連結されている。延長プレート３０の後部側は、カバー体８の後部から本体ケース６内にはみ出している。なお、カバー体８における上下板の内面には、それぞれ後リンクピン２９の突出部が嵌まって後リンクピン２９を前後方向に案内する案内溝３１が形成されている。
【0038】
第２実施形態において、鋳造成形品Ａから不要部Ｃを分離除去する作業は、例えば次のような手順で行われる。すなわち、まずはロボットアーム（図示省略）で堰折り装置２０の前方まで鋳造成形品Ａを搬送し、クランプ装置（図示省略）によって鋳造成形品Ａの製品部Ｂを挟持して、ニッパー体２３における左右両鋏片２４の間に堰部分Ｄ（又は不要部Ｃ）が位置するように鋳造成形品Ａを固定する（図６参照）。
【0039】
鋳造成形品Ａのセッティングが終了してから、電動モータ１１を駆動させ、減速機構１１ａを介しての低速高トルクの出力によって、出力軸１１ｂひいてはこれに固定された回転円盤１４を回転させる。そうすると、回転円盤１４の第１中継ピン１５ａに基端側を回動可能に取り付けられた変換アーム１５が、出力軸１１ｂ回りを公転しつつ第１中継ピン１５ａ回りに自転する。そして、変換アーム１５の公転及び自転によって、変換アーム１５の先端側に第２中継ピン１５ｂを介して回動可能に取り付けられた往復アーム１６がスライダ１８と共に案内レール１７に沿って前進動し、往復アーム１６の前進動に伴い延長プレート３０及び左右両後リンクピン２９が前進動する（図７参照）。
【0040】
電動モータ１１の駆動によって回転円盤１４を図６の開き状態から図７の中途状態あたりまで１／４周程度回転させると、延長プレート３０及び左右両後リンクピン２９が前進動して、上下一対のリンク片２７を介して前リンクピン２８、ひいては左右両鋏片２４の後部側が枢支ピン２６回りの左右外向きに回動することによって、左右両鋏片２４の刃部２５が接近するように閉じ動して、鋳造成形品Ａの堰部分Ｄに当接する。回転円盤１４の回転を図８の閉じ状態にまでさらに進めていくと、左右両鋏片２４の刃部２５が閉じ切った状態になって、堰部分Ｄ（又は不要部Ｃ）が破断する（押し切られる）。
【0041】
その結果、従来技術のように押圧ロッド１３の下端側を高速上下動にて不要部Ｃに繰り返し衝突させなくても、スライダクランク機構１２（往復アーム１６）の前進動に基づくニッパー体２３の閉じ動作によって堰部分Ｄ（又は不要部Ｃ）が破断して、鋳造成形品Ａが製品部Ｂと不要部Ｃとに分離するのである。
【0042】
なお、回転円盤１４を図６の待機状態から半周回転させると、ニッパー体２３は図８の閉じ状態まで完全に閉じ動する。回転円盤１４が残りの半周だけ回転すると、ニッパー体２３は図８の閉じ状態から開き動して図６の開き状態まで戻ることになる。また、第２実施形態でも、クランプ装置（図示省略）によって鋳造成形品Ａの不要部Ｃを挟持し、ニッパー体２３で堰部分Ｄ（又は不要部Ｃ）を破断させ、鋳造成形品Ａを製品部Ｂと不要部Ｃとに分離するようにしてもよい。第２実施形態を採用した場合も、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【0043】
なお、本発明における各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば第１実施形態の堰折り装置１０を横向きにして使用しても構わないし、第２実施形態の堰折り装置２０を縦向きの姿勢に使用しても差し支えない。また、本発明に採用される変換機構は、第１及び第２実施形態のスライダクランク機構に限らず、偏心カム機構であってもよいし、ボールねじ機構であってもよい。要は、回転運動を直線往復運動に変換する機構であれば、変換機構として採用できる。
【符号の説明】
【0044】
Ａ 鋳造成形品
Ｃ 不要部
Ｄ 堰部分
１０，２０ 堰折り装置
１１ 電動モータ（回転駆動源）
１２ スライダクランク機構（変換機構）
１３ 押圧ロッド（破断体）
２３ ニッパー体（破断体）
Ｃ 不要部
Ｄ 堰部分
１０，２０ 堰折り装置
１１ 電動モータ（回転駆動源）
１２ スライダクランク機構（変換機構）
１３ 押圧ロッド（破断体）
２３ ニッパー体（破断体）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】