サンドカッター装置及び鋳型造型装置
【課題】鋳型の高さに合わせてカッター部材の位置が自動で調整され、鋳型上の砂塊を削り取り平滑にするサンドカッター装置及び鋳型造型装置を提供する。
【解決手段】鋳型上に積もるように形成された砂塊を削り取り鋳型背面を平滑にするサンドカッター装置５０において、固定部と、前記鋳型に対して近接離間する方向に移動可能な可動部と、前記可動部に設けられるカッター部材５３と、前記可動部に設けられ、前記鋳型に対する前記カッター部材の高さ位置を調整する調整ローラ５４と、前記固定部に設けられ、前記カッター部材に衝突することにより崩された砂塊を掻き取るスクレーパ部材５５とを有する。
【解決手段】鋳型上に積もるように形成された砂塊を削り取り鋳型背面を平滑にするサンドカッター装置５０において、固定部と、前記鋳型に対して近接離間する方向に移動可能な可動部と、前記可動部に設けられるカッター部材５３と、前記可動部に設けられ、前記鋳型に対する前記カッター部材の高さ位置を調整する調整ローラ５４と、前記固定部に設けられ、前記カッター部材に衝突することにより崩された砂塊を掻き取るスクレーパ部材５５とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳型上の砂塊を削り取り平滑にするサンドカッター装置及びこれを用いた鋳型造型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋳型の表面を削り取り平滑にするサンドカッター装置として、カッター部材の位置が固定されており鋳型の高さが変化しても一定の高さで削り取る装置や、金枠（鋳枠）の枠端面を基準にした調整ローラで追従する装置が用いられている（特許文献１参照）。
これらのサンドカッター装置は上下鋳型若しくは下鋳型のみの背面を平坦にするものである。上鋳型をカットする場合、上鋳型の背面に湯コボレ防止用の溝を鋳型造型時に成型しているときに、鋳型高さが高くなった場合に、この湯コボレ防止用の溝の部分までカットしてしまうという問題があった。上鋳型の背面をカットしない場合はノズル内の砂を背面に排出するとその砂が上鋳型の背面に残り、鋳型の浮き上がりを防止するための重りを載せる際に重りが鋳型と密着しなかったり、排出砂が崩れて鋳型内に侵入したりするといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３０４６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、鋳型の高さに合わせてカッター部材の位置が自動で調整され、鋳型上の砂塊を削り取り平滑にするサンドカッター装置及び鋳型造型装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るサンドカッター装置は、鋳型上に積もるように形成された砂塊を削り取り鋳型背面を平滑にするサンドカッター装置において、固定部と、前記鋳型に対して近接離間する方向に移動可能な可動部と、前記可動部に設けられるカッター部材と、前記可動部に設けられ、前記鋳型に対する前記カッター部材の高さ位置を調整する調整ローラと、前記固定部に設けられ、前記カッター部材に衝突することにより崩された砂塊を掻き取るスクレーパ部材とを有する。
【０００６】
また、本発明に係る鋳型造型装置は、上述のサンドカッター装置を備えるとともに、さらに、造型空間に鋳型砂を充填するサンドタンクと、前記サンドタンク内の鋳型砂を前記造型空間に導く砂充填用ノズルと、前記造型空間内に充填された鋳型砂を圧縮するスクイズ手段とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、鋳型の高さに合わせてカッター部材の位置が自動で調整され、鋳型上の砂塊を削り取り、鋳型背面を平滑にすることを実現する。また、本発明は、砂充填ノズルから鋳型背面に排出される砂塊のみを削り取ることを実現する。よって、本発明は、鋳型の高さが変化しても上鋳型の背面の湯コボレ防止用の溝を削り取ってしまうことを防止して良好な鋳型を得ることを実現し、このサンドカッター装置により背面を平滑にされた鋳型によれば適切な鋳造を行うことを実現する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明が適用された鋳型造型装置の造型動作の開始前の状態（原位置の状態）を示す縦断面図である。
【図２】鋳型造型装置の造型空間を形成し該空間に砂を充填した状態を示す縦断面図である。
【図３】鋳型造型装置のスクイズ状態を示す縦断面図である。
【図４】鋳型造型装置の抜型後の原位置に復帰する状態を示す縦断面図である。
【図５】鋳型造型装置における、スクイズ後にサンドタンク内面に設けられたフィルタからエアを噴出させることで、砂充填用ノズル内の出口付近に圧縮された砂塊を排出していることを示す要部断面図である。
【図６】鋳型造型装置における、図５に示す状態から更に抜型が行われ、その後原位置に復帰する動作が行われることを示す要部断面図である。
【図７】鋳型造型装置を構成する砂充填用ノズルの出口通路について詳細に説明するための図である。（Ａ）は、図１〜図６に示す例における砂充填用ノズルの出口通路の拡大断面図である。（Ｂ）は、砂充填用ノズルの変形例を示す図であり、内側壁面がストレートで外側壁面が傾斜されている例の出口通路の拡大断面図である。（Ｃ）は、砂充填用ノズルの他の変形例を示す図であり、ストレートの壁部を有する例の出口通路の拡大断面図である。（Ｄ）は、砂充填用ノズルのさらに他の変形例を示す拡大断面図である。
【図８】鋳型造型装置により、圧縮された鋳型砂上に砂充填用ノズル内の砂塊が排出された状態を鋳枠とともに示す平面図である。
【図９】鋳型造型装置に用いられるサンドカッター装置を示す側面図である。
【図１０】サンドカッター装置の砂掻き動作中の状態を示す側面図である。
【図１１】サンドカッター装置の図１０に対応する状態を示す図１０のＡ−Ａ矢視図である。
【図１２】サンドカッター装置の図９に対応する状態を示す図９のＢ−Ｂ矢視図である。
【図１３】サンドカッター装置の鋳型造型装置への取り付け位置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明において、枠部材とは、造型される鋳型が鋳枠付きの場合には鋳枠であり、また、鋳枠無しの場合には型枠を意味する。また、造型される鋳型は、鋳枠付きの場合と、鋳型砂が型枠内で圧縮成形された後型枠から抜き出された鋳枠無しの場合とを含むものとする。さらに、本発明においてスクイズ手段としては、各種の構造のものがあって、鋳型砂を圧縮する部分が一体的なもの、複数に分割されたもの、さらに背面に圧力流体が作用する可撓性膜を備えて柔軟性を高めたものがある。また、鋳型を造型する空間の容積を調整する工程の後に該造型空間に鋳型砂を充填するようにしてもよく、このようにすることで、容易に圧縮条件を決定できる。
【００１０】
以下、〔１．〕で鋳型造型装置及び鋳型造型方法について説明し、次いで〔２．〕でこの鋳型造型装置に用いられるのに適したサンドカッター装置について説明する。
【００１１】
〔１．鋳型造型装置及び鋳型造型方法〕
まず、本発明を適用した鋳型造型装置１とこの装置による鋳型造型方法について、図１〜図８を参照して説明する。図１〜図４は、鋳型造型装置１の「原位置」、「エアレーション及び砂充填」、「スクイズ」、「原位置に復帰する動作」の状態を示す図である。また、図５及び図６は、図３の状態と、図４の状態との間の各状態を詳細に説明するための要部断面図である。
【００１２】
図１〜図４に示すように、鋳型造型装置１は、エアを噴出させるエア噴出孔が設けられたフィルタ２を内面に有し、少なくとも模型板（パターンプレート）３及び枠部材としての鋳枠４によって形成された造型空間５に鋳型砂６を充填するサンドタンク７と、サンドタンク７の下端に一体に設けられ、サンドタンク７内の鋳型砂６を造型空間５に導く砂充填用ノズル８と、サンドタンク７の下端に設けられるとともに砂充填用ノズル８に隣接して設けられ、造型空間５内に充填された鋳型砂６を圧縮するスクイズ手段としてのセグメント方式のスクイズフット９とを備える。
【００１３】
また、鋳型造型装置１は、造型基盤１１を備えている。この造型基盤１１には、複数の枠セットシリンダ１２が上向きに立ち上がるように設けられている。また、この枠セットシリンダ１２のピストンロッド１２ａ先端間には、昇降支持フレーム１０が架設されている。すなわち、枠セットシリンダ１２は、造型基盤１１側を縮引端として上向きにして立設されている。
【００１４】
複数の枠セットシリンダ１２のうちの一つの下方には、パターン交換装置１３の中心部が水平平面内で回転可能に支持されている。このパターン交換装置１３の両端部には、上述の模型板３を載置したパターンキャリア１４が図示されないスプリングにより５ｍｍ程度持ち上げられた状態でセットされ、模型板３を造型基盤１１の中央上部に交互に搬入出させるようにされている。
【００１５】
尚、ここでは、所謂レベリングフレームを設けないものとして説明したが、２次圧縮や、より高品質な抜型を可能とするためにパターンキャリア１４にレベリングフレームを設けてもよい。
【００１６】
昇降支持フレーム１０には、上述したサンドタンク７が吊設されている。このサンドタンクの上端には、スライドゲート１５により開閉される砂投入口１６が設けられている。また、上述したようにサンドタンク７の内面の略全面には、エア噴出用のフィルタ２が設けられている。このフィルタ２は、１０μｍ〜８０μｍ程度の孔が全面にわたって多数設けられた多孔質体であり、例えば焼結された超高分子量ポリエチレンよりなる。このフィルタ２とサンドタンク７の内面との間には中空室１７が形成され、この中空室１７には、上部側エア通路１８及び下部側エア通路１９を介して連通される図示しない外部エア供給部から０．０５ＭＰａ〜０．１８ＭＰａの低圧エアが供給される。このように構成されるサンドタンク７は、フィルタ２に設けられた複数の孔から低圧エアが噴出されることにより鋳型砂６を浮遊流動化させ、浮遊流動化させながら造型空間５に鋳型砂６を充填する。
【００１７】
また、このサンドタンク７の下端には、スクイズフット９が設けられ、このスクイズフット９の外側に砂充填用ノズル８が配置される。この砂充填用ノズル８は、例えばサンドタンク７の本体部分から下方側に向かうにつれて二股状に分岐されたノズルとして形成される。鋳型造型装置１を構成する砂充填用ノズルは、これに限られるものではなく、三股状やその他の形状であってもよい。上述のスクイズフット９及び砂充填用ノズル８は、模型板３、鋳枠４や後述の盛枠２１とともに造型空間を形成することとなる。そして、このように同一平面内であるとともに造型空間を構成するスクイズフット９及び砂充填用ノズル８を有することにより、砂充填と圧縮に必要な構成を１箇所に持つことで所謂１ステーション方式とすることができ、換言すると砂充填や圧縮に必要な構成を出し入れするシャトル機構を必要にすることがないとともに装置全体の小型化を実現する。
【００１８】
サンドタンク７の下方であって砂充填用ノズル８やスクイズフット９より外側には、上下動可能に包囲する盛枠２１が設けられている。この盛枠２１には図示されない排気制御チャンバに通じるベントホールが穿設されている。盛枠２１は、昇降支持フレーム１０に下向きに設けられた盛枠シリンダ２２に連結され、盛枠シリンダ２２により上下動される。
【００１９】
また、昇降支持フレーム１０には、サンドタンク７の外側に位置して下方側に設けられたフレーム２３が設けられ、このフレーム２３を介して鋳枠４を搬入出する搬入出コンベヤ２４が吊設されている。搬入出コンベヤ２４は、例えばローラコンベヤにより構成されている。
【００２０】
以上のような鋳型造型装置１は、スクイズ手段による圧縮を行った後に、図５に示すように、サンドタンク７と造型空間内のスクイズ（圧縮）された鋳型砂６との間に後述するように隙間を設けるとともに、サンドタンク７内面に設けられたフィルタ２からエアを噴出させることで、砂充填用ノズル８内の出口付近の砂を排出する。ここで、サンドタンク７と圧縮された鋳型砂６ｘ（以下、この圧縮された鋳型砂６ｘを「鋳型６ｘ」ともいう。）との間の隙間を空けるとは、具体的には、盛枠２１で鋳枠４を下向きに抑えながら、枠セットシリンダ１２によりサンドタンク７を上昇させることにより行う。これにより、圧縮の際に砂充填用ノズル８内の出口付近に圧縮された砂塊６ｙを排出でき、これにより、鋳型の不良を防止して、次回の充填が良好となり、すなわち、造型不良の無い鋳型を得ることを実現する。尚、ここでは、上部側エア通路１８及び下部側エア通路１９からフィルタ２全面にエアを噴出させるものとするが、下部側エア通路１９を介して下部のフィルタ２のみからエアを噴出させるようにしてもよい。また、この圧縮後にフィルタ２からエアを噴出させることで、砂充填用ノズル８内の出口付近の砂を排出する動作は、抜型前に行われる。これにより、装置が安定した状態で砂塊を排出できるので、砂塊６ｙを排出するとともに排出する砂を最小限に抑えることができ、砂が排出されすぎることを防止できる。すなわち、図６に示すような抜型中に砂塊の排出を行うような手法も考えられるが、抜型中はサンドタンク７も相応のスピードで上昇しており、この影響により砂が排出され過ぎる可能性もあるが、上述のような抜型前のタイミングで行うことで、必要最小限な砂塊のみ排出することを実現する。
【００２１】
また、ここで説明する鋳型造型装置１においては、砂充填用ノズル８内の出口通路８ａは、少なくとも出口付近において通路断面積が増加するようにサンドタンク底部７ａに形成されており、より具体的には、図７（Ａ）に示すように、出口側において、通路断面積が増加するように形成された断面テーパ状の壁部８ｂと、その壁部８ｂより上側（タンク内側）に通路断面積が減少するように形成された断面テーパ状の壁部８ｃとを有している。ここで、増加、減少とは、それぞれ出口に向かうにつれて断面積が増加、減少することを示す。また、このサンドタンク底部７ａは、例えばスクイズフット９を収納可能なボード状に構成されるスクイズ手段であり、スクイズフット９とともに鋳型砂６をスクイズするスクイズ手段として機能することができる。
【００２２】
尚、鋳型造型装置１を構成する砂充填用ノズルの出口通路はこれに限られるものではない。例えば、図７（Ｂ）に示すように、出口側において、通路断面積が増加するように形成された断面テーパ状の壁部３１ｂと、上述の壁部８ｃと同様の構成を有する３１ｃとを有しているような出口通路３１ａであってもよい。この断面テーパ状の壁部３１ｂは、内側の壁面が水平面に対して直角であり、外側の壁面のみ斜面状とされている。また、図７（Ｃ）に示すように、出口側において、通路断面積が変化しない所謂ストレート状の壁部３２ｂと、上述の壁部８ｃと同様の構成を有する壁部３２ｃとを有しているような出口通路３２ａであってもよい。さらに、図７（Ｄ）に示すように、出口側に向けて通路断面積が減少するように形成された断面テーパ状の壁部３３ｂのみからなる出口通路３３ａであってもよい。
【００２３】
ここで、図１〜図６や図７（Ａ）を用いて説明した下側に向かって狭くなる方向のテーパ状の壁部８ｃと、下側に向かって広がる方向のテーパ状の壁部８ｂとが連続して設けられて出口通路８ａが形成されていることにより、ノズル形状も下向きに細くなっている場合に比べて、砂塊の確実な排出と、砂が排出され過ぎることを防止できる。
【００２４】
また、上述の鋳型造型装置１において、図８に示すように水平面内において正方形又は長方形の形状とされる前記圧縮された鋳型砂６ｘ上に、該圧縮された鋳型砂の対向する一対の辺のそれぞれに沿うように直線状に盛られた状態となるように、砂充填用ノズル８は、出口付近の砂塊６ｙを排出させる点にも特徴を有する。換言すると、砂充填用ノズル８から排出される砂塊６ｙを含んだ砂は、砂充填用ノズル８内の出口部分の水平面内断面形状と同様の形状に積もるものであり、それぞれ平行な直線状に盛られた状態となっている。尚、図８では、鋳枠４により圧縮される鋳型砂６ｘが長方形の例で且つ長辺である一対の辺に沿うように砂充填用ノズル８が設けられている例を一例として示しているが、短辺である一対の辺に沿うように構成してもよく、さらに、鋳枠が正方形であってもよい。このように、圧縮された鋳型砂６ｘの模型板３と接した面と反対側の面（背面）上に砂充填用ノズル内の出口付近の砂が排出されることにより、鋳枠４が搬出される際に、この不要な砂塊６ｙも排出できるので効率が良い。
【００２５】
次に、以上のような鋳型造型装置１を用いた鋳型造型方法について説明する。該鋳型造型方法では、図１で示す原位置から、図２に示すようにエアレーション砂充填し、図３に示すように圧縮し、図４に示すように抜型動作を行うものである。以下詳細に説明する。
【００２６】
図１の状態は、サンドタンク７に鋳型砂６が投入され、かつ搬入出コンベヤ２４に空の鋳枠４が搬入された状態である。尚、パターンキャリア１４は、図示されないスプリングにより数ｍｍ程度持ち上げられた状態でパターン交換装置１３上にセットされ造型基盤１１との間に隙間がある。次いで、セグメント方式のスクイズフット９全体が下方の模型板３の凹凸に相対して凹凸を形成する。そして、パターンキャリア１４を図示しないクランプ装置により造型基盤１１に圧着する。
【００２７】
この状態でスライドゲート１５を作動させて砂投入口１６を閉じた後、盛枠シリンダ２２が伸長作動して盛枠２１を下降させて鋳枠４の上面に押し付け密着させるとともに、枠セットシリンダ１２が縮引作動して鋳枠４が模型板３の外周で密着し、造型空間５を形成した状態となる。
【００２８】
次に、フィルタ２に設けられた多数の孔から低圧エアをサンドタンク７内に噴出させてサンドタンク７内の鋳型砂６を浮遊流動化させながら、図２に示すように、鋳枠４、模型板３、盛枠２１、スクイズフット９、サンドタンク７の下面等で形成された造型空間５に鋳型砂６をエアレーション充填する。この際、エアレーション充填時の低圧エアは、盛枠２１や模型板３に設けられた図示されないベントホールから排気される。この際、ベントホールからの排気量を制御することができ、これにより、鋳型砂の充填密度を部分的に調整することができる。
【００２９】
次に枠セットシリンダ１２をさらに縮引作動して盛枠シリンダ２２を縮引させながら昇降支持フレーム１０及びこれに支持されている部材を下降させてゆき、セグメント方式のスクイズフット９下面全体が平坦になるまで鋳型砂６を圧縮する。このようなスクイズ動作が行われると図３のような状態となる。
【００３０】
この鋳型造型方法においては、図３に示したスクイズ状態から図４に示す抜型状態に移る前に、図５及び図６の状態を経ている。すなわち、スクイズ終了後、盛枠２１で鋳枠４を下側に抑えた状態で、サンドタンク７を上昇させて、サンドタンク７とスクイズされた鋳型砂６ｘとの間に隙間を設けながら、フィルタ２からエアを噴出させることで、図５に示すように、砂充填用ノズル８内の出口付近の砂塊６ｙを排出する。具体的に、盛枠２１で鋳枠４を下側に押さえた状態でサンドタンク７を上昇させるため、盛枠シリンダ２２を伸長させながら枠セットシリンダ１２を伸長させている。
【００３１】
図５に示すように砂塊６ｙを排出した後に、図６に示すように抜型を行う。サンドタンク７を上昇させながら、鋳枠４を搬入出コンベヤ２４で持ち上げることにより、鋳枠４内の圧縮された鋳型砂６ｘを模型板３から抜型する。そして、図１の原位置に戻るように、図４に示すようにサンドタンク７や搬入出コンベヤ２４が上昇される。この原位置に戻るように、各部材が上下動する動作を原位置復帰動作という。原位置復帰動作が完了すると、スライドゲート１５を作動させて砂投入口１６が開かれ、サンドタンク７内の砂が補充される。
【００３２】
次に、鋳型造型済み鋳枠４が搬入出コンベヤ２４を介して水平方向に搬出され、空の鋳枠４が搬入されるとともに、パターン交換装置１３が１８０度回転されて模型板３が外部にあるものと入れ替えられ、上述の作動を繰り返し行う。
【００３３】
以上のように、鋳型造型装置１を用いた鋳型造型方法は、少なくとも模型板３及び鋳枠４によって形成された造型空間５に、エアを噴出させるエア噴出孔が設けられたフィルタ２を内面に有するサンドタンク７の下端に一体に設けられる砂充填用ノズル８を介して、該フィルタ２からエアを噴出させながら該サンドタンク７内の鋳型砂６を充填し、サンドタンク７の下端に設けられるとともに砂充填用ノズル８に隣接して設けられるスクイズ手段としてのスクイズフット９により、造型空間５内に充填された鋳型砂６を圧縮し、サンドタンク７と造型空間５内の圧縮された鋳型砂６ｘとの間に隙間を設けるとともに、フィルタ２からエアを噴出させることで、砂充填用ノズル８内の出口付近の砂を排出する点に特徴を有し、このような特徴により、砂充填用ノズル内の出口付近に圧縮された砂塊を排出することにより、鋳型の不良を防止して、良好な鋳型を得ることを実現する。
【００３４】
また、このような鋳型造型方法において、鋳型造型装置１を構成する砂充填用ノズル８部分の出口通路８ａが、少なくとも出口付近において通路断面積が増加するように形成され、すなわち図７（Ａ）に示す壁部８ｂ，３１ｂ等を有していることにより、砂充填用ノズル内の出口付近に圧縮された砂塊を排出しやすい構成であるので、砂塊を適切に排出し、鋳型の不良を防止して、良好な鋳型を得ることを実現する。
【００３５】
また、上述の鋳型造型方法において、フィルタ２からエアを噴出させた後に、抜型が行われることにより、サンドタンク７内の砂が安定した状態で砂塊を排出できるので、排出する砂を最小限に抑えた状態で砂塊６ｙを排出することができ、砂が排出されすぎることを防止できる。
【００３６】
また、上述の鋳型造型方法において、水平面内において正方形又は長方形の形状とされる前記圧縮された鋳型砂上に、該圧縮された鋳型砂の対向する一対の辺のそれぞれに沿うように直線状に盛られた状態となるように前記砂充填用ノズル内の出口付近の砂が排出されるので、砂塊を効率よく適切に排出することを実現する。
【００３７】
以上のように鋳型造型装置１及びこれを用いた鋳型造型方法は、スクイズ手段による圧縮を行った後に、サンドタンク７内面に設けられたフィルタ２からエアを噴出させることで、砂充填用ノズル８内の出口付近に圧縮された砂塊を排出することにより、鋳型の不良を防止して、良好な鋳型を得ることを実現する。
【００３８】
このように、当該装置及び方法は、スクイズ完了後に圧縮されたノズル内の砂を短時間のエアレーションで排出する工程を入れることで、鋳型の充填不足を解消することができる。また、当該装置及び方法は、エア圧力が低いのでエア消費量が少なく、工程も短時間ででき、さらに、鋳型の背面に圧縮砂が排出され周囲に砂を飛散させず、また、ノズル内形状が圧縮砂を排出しやすい形状になっており、また、圧縮された砂塊以外の砂をサンドタンク７内から極力排出しない。
【００３９】
さらに、当該装置及び方法は、特許第３８０２３５８号公報等に記載された装置等と同様に、エアレーション砂充填方式を採用し、且つ、同じ位置で砂充填と圧縮を行うという利点を得るとともに、かかる方式における従来の問題点である圧縮時の圧力が高くなった場合にノズル内の砂塊が次回の砂充填不良の原因となることを防止して、良好な鋳型を得ることをも実現するものである。
【００４０】
〔２．サンドカッター装置〕
次に、上述した鋳型造型装置等に用いられるのに適したサンドカッター装置５０について、図９〜図１３を参照して説明する。
【００４１】
ここで説明するサンドカッター装置５０は、例えば図１３に示すように鋳型造型装置１に固定されているとともに、該鋳型造型装置に設けられた搬送手段（搬入出コンベヤ２４）により搬送される鋳型６ｘから砂塊６ｙを削り取るものである。また、搬送手段により搬送される鋳型６ｘは、上述した鋳型造型装置１で説明したように鋳枠４内に鋳型砂６がスクイズされてなるものであり、すなわち鋳枠４とともに搬送される枠付鋳型であり、この枠付鋳型の背面を平滑にする例を挙げて説明するが、このサンドカッター装置５０は、鋳枠無しの鋳型に対しても適用可能である。
【００４２】
サンドカッター装置５０は、図９〜図１２に示すように、固定部としての固定ブラケット５１と、可動部としての回動ブラケット５２と、カッター部材５３と、調整ローラ５４と、スクレーパ部材５５と、ストッパ部材５６と、付勢手段５７とを備える。
【００４３】
固定ブラケット５１は、鋳枠（金枠）４の搬送方向に直行する方向に掛け渡されたフレーム６０に取り付けられている。このフレーム６０は、上述した鋳型造型装置１のフレーム部材と一体に固定された部材である。固定ブラケット５１及びサンドカッター装置５０は、フレーム６０に取り付けられることで、鋳型４を搬送する搬送手段である搬入出コンベヤ２４の上方に配置される。
【００４４】
回動ブラケット５２は、鋳型に対して近接離間する方向に移動可能な部材である。回動ブラケット５２は、固定部である固定ブラケット５１とピン５８で接合され、固定ブラケット５１に対して回動可能とされる。それとともに、回動ブラケット５２は、回動ブラケット５２の回動先端５２ａに設けられたカッター部材５３が鋳型に近接する方向に付勢手段５７により付勢されている。付勢手段５７は、例えばスプリングからなり、その一端が固定ブラケット５１に取り付けられている。付勢手段５７の他の一端は、回動ブラケット５２の接合部５２ｂを挟んで回動先端５２ａと反対側の取付端５２ｃに取り付けられ、この取付端５２ｃを引張する力により、カッター部材５３が取り付けられた回動先端５２ａを鋳型に近接する方向に付勢する。
【００４５】
カッター部材５３は、上述のように回動ブラケット５２の回動先端５２ａに取り付けられている。カッター部材５３は、板状であり、厚さ方向が枠付鋳型の搬送方向に直行するように配置されている。カッター部材５３は、板状部材を上述のように配置させることにより、図１１に示すように圧縮され硬くなった砂塊６ｙを、砕き易い方向から衝突し、崩して細かくする。ここで、カッター部材は、板状に限られるものではなく、衝突方向の先端が先細り状に形成されていてもよい。また、カッター部材は、板状部材の衝突先端にアングル部材（山形鋼）を組み合わせ、このアングル部材の角で砂塊を崩すように構成してもよい。
【００４６】
また、カッター部材５３は、例えば図８に示すような水平面内において正方形又は長方形の形状とされる鋳型６ｘ上に、該鋳型６ｘの対向する一対の辺のそれぞれに沿うように直線状に盛られた状態とされた砂塊６ｙのそれぞれに対応するように配置されている。具体的には、カッター部材５３は、砂塊６ｙに対応して一対に設けられ、鋳枠４の幅より狭い幅（砂塊６ｙの中心位置間と同じ幅）を有して２箇所に配置されている。
【００４７】
調整ローラ５４は、回動ブラケット５２に設けられ、鋳型に対するカッター部材５３の高さ位置を調整する。調整ローラ５４は、枠付鋳型の枠部材である鋳枠４に対する鋳型６ｘの突出量に応じてカッター部材５３の端面を鋳型背面に位置させる。具体的に、調整ローラ５４は、その最も下方側の部分が、カッター部材５３の端面と同一となるように配置されている。調整ローラ５４は、鋳型６ｘの背面に摺接しながら回転することで、鋳型６ｘに対する回動ブラケット５２の回動量、すなわちカッター部材５３の高さ位置を調整する。
【００４８】
スクレーパ部材５５は、固定部としての固定ブラケット５１に設けられ、カッター部材５３に衝突することにより崩された砂塊６ｚを掻き取る。スクレーパ部材５５は、板状であり、厚さ方向が枠付鋳型の搬送方向に平行となるように配置されている。また、スクレーパ部材５５は、カッター部材５３に対して搬送方向の後方側に設けられている。
【００４９】
カッター部材５３、調整ローラ５４、スクレーパ部材５５等を有するサンドカッター装置５０において、鋳枠４が搬入出コンベア２４上を移動するとき、調整ローラ５４に高さ位置を調整されたカッター部材５３は、砂塊６ｙを砕いて細かい砂塊６ｚの状態にする。
【００５０】
すなわち、図１０に示すように鋳型６ｘの高さが変わり、鋳枠４からの鋳型６ｘの出っ張り高さが変化すると、回動ブラケット５２に取り付けられた調整ローラ５４が鋳型の高さに追随し、鋳型６ｘの高さに合わせてカッター部材５３の高さ位置が調整される。
【００５１】
そして、カッター部材５３より後方側に設けられたスクレーパ部材５５は、この細かくされた砂塊６ｚを掻き取る。このように、サンドカッター装置５０は、鋳型造型装置１の砂充填用ノズル８から排出された砂塊６ｙをサンドカットして、鋳型６ｘの背面を平滑な状態とする。
【００５２】
サンドカッター装置５０を構成するカッター部材５３及びスクレーパ部材５５は、上述の各機能に鑑みて、以下の関係を有する点に特徴を有する。カッター部材５３は、スクレーパ部材５５より硬度が高い材料からなる。スクレーパ部材５５は、カッター部材５３より弾性が高い材料からなる。例えば、カッター部材５３は、鋼板により構成され、スクレーパ部材は、ウレタン樹脂により構成される。
【００５３】
ストッパ部材５６は、回動ブラケット５２の回動先端のカッター部材５３が取り付けられた部分が、固定ブラケット５１に対して離間する方向に移動する距離を制限する機能を有している。このストッパ部材５６は、カッター部材５３が枠部材に衝突する位置まで移動することを禁止する。換言すると、ストッパ部材５６は、ボルト状の部材からなり、回動ブラケット５２が所定の位置まで移動すると、図１２に示すようにその先端部５６ａが固定ブラケット５１と一体に設けられた当接板部材６１に当接することで、回動ブラケット５２の回動範囲を規制し、これにより、カッター部材５３が枠部材に衝突する手前の位置までしか移動しないように規制する。
【００５４】
ストッパ部材５６を有するサンドカッター装置５０においては、鋳枠４と鋳枠４の間等の調整ローラ５４の下面に触れるものがない場合には、図９及び図１２に示すように、ストッパ部材５６により鋳枠４の上端面より下に調整ローラ５４及びカッター部材５３が下がらないようになっている。
【００５５】
以上のような、サンドカッター装置５０は、少なくとも上述した固定ブラケット５１、回動ブラケット５２、カッター部材５３、調整ローラ５４、スクレーパ部材５５を備える点や、ストッパ部材５６、付勢手段５７を備える点に特徴を有し、この特長により、鋳型の高さに合わせてカッター部材５３の位置が自動で調整され、鋳型６ｘ上の砂塊６ｙを削り取り、鋳型６ｘの背面を平滑にすることを実現する。また、該サンドカッター装置５０は、砂充填用ノズル８から鋳型背面に排出される砂塊６ｙのみを削り取ることを実現する。よって、該サンドカッター装置５０は、鋳型６ｘ背面を基準にしているので、鋳枠の枠端面を基準にして調整ローラで追従する場合に比べて、鋳型の高さが変化しても上鋳型の背面の湯コボレ防止用の溝を削り取ってしまうことを防止して良好な鋳型を得ることを実現し、このサンドカッター装置により背面を平滑にされた鋳型によれば適切な鋳造を行うことを実現する。
【００５６】
また、サンドカッター装置５０は、さらに、カッター部材５３が、板状であり、厚さ方向が鋳型の搬送方向に直行するように配置され、スクレーパ部材５５が、板状であり、厚さ方向が鋳型の搬送方向に平行となるように配置される点と、カッター部材５３が、スクレーパ部材５５より硬度が高い材料からなり、スクレーパ部材５５が、カッター部材５３より弾性が高い材料からなる点に特徴を有し、カッター部材５３が砂塊６ｙを砕いて細かい砂塊６ｚにし、スクレーパ部材５５がこの細かい砂塊６ｚを掻き取ることにより、鋳型６ｘの背面を平滑にでき、適切な鋳造を行うことを実現する。
【００５７】
尚、このサンドカッター装置５０において、固定ブラケット５１、回動ブラケット５２、カッター部材５３、調整ローラ５４、スクレーパ部材５５を備える構成や、ストッパ部材５６、付勢手段５７を備える構成に特徴を有するものであり、このような構成を備えるサンドカッター装置は、鋳型４に対して可動させるように構成してもよい。
【００５８】
また、サンドカッター装置５０を備える鋳型造型装置１は、上述したように、サンドタンク７、砂充填用ノズル８、スクイズ手段としてのスクイズフット９等を備える点に特徴を有し、この砂充填用ノズル８から排出される砂塊６ｙを該サンドカッター装置５０で適切に削り取ることにより、上述の〔１．〕で説明した効果と、サンドカッター装置５０による効果とを併せ持つことにより、良好な鋳型を得ることができ、適切な鋳造を行うことを実現する。
【符号の説明】
【００５９】
１ 鋳型造型装置
２ フィルタ
３ 模型板
４ 鋳枠
５ 造型空間
６ 鋳型砂
７ サンドタンク
８ 砂充填用ノズル
９ スクイズフット
１０ 昇降支持フレーム
２４ 搬入出コンベヤ
５０ サンドカッター装置
５１ 固定ブラケット
５２ 回動ブラケット
５３ カッター部材
５４ 調整ローラ
５５ スクレーパ部材
５６ ストッパ部材
５７ 付勢手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳型上の砂塊を削り取り平滑にするサンドカッター装置及びこれを用いた鋳型造型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋳型の表面を削り取り平滑にするサンドカッター装置として、カッター部材の位置が固定されており鋳型の高さが変化しても一定の高さで削り取る装置や、金枠（鋳枠）の枠端面を基準にした調整ローラで追従する装置が用いられている（特許文献１参照）。
これらのサンドカッター装置は上下鋳型若しくは下鋳型のみの背面を平坦にするものである。上鋳型をカットする場合、上鋳型の背面に湯コボレ防止用の溝を鋳型造型時に成型しているときに、鋳型高さが高くなった場合に、この湯コボレ防止用の溝の部分までカットしてしまうという問題があった。上鋳型の背面をカットしない場合はノズル内の砂を背面に排出するとその砂が上鋳型の背面に残り、鋳型の浮き上がりを防止するための重りを載せる際に重りが鋳型と密着しなかったり、排出砂が崩れて鋳型内に侵入したりするといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３０４６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、鋳型の高さに合わせてカッター部材の位置が自動で調整され、鋳型上の砂塊を削り取り平滑にするサンドカッター装置及び鋳型造型装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るサンドカッター装置は、鋳型上に積もるように形成された砂塊を削り取り鋳型背面を平滑にするサンドカッター装置において、固定部と、前記鋳型に対して近接離間する方向に移動可能な可動部と、前記可動部に設けられるカッター部材と、前記可動部に設けられ、前記鋳型に対する前記カッター部材の高さ位置を調整する調整ローラと、前記固定部に設けられ、前記カッター部材に衝突することにより崩された砂塊を掻き取るスクレーパ部材とを有する。
【０００６】
また、本発明に係る鋳型造型装置は、上述のサンドカッター装置を備えるとともに、さらに、造型空間に鋳型砂を充填するサンドタンクと、前記サンドタンク内の鋳型砂を前記造型空間に導く砂充填用ノズルと、前記造型空間内に充填された鋳型砂を圧縮するスクイズ手段とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、鋳型の高さに合わせてカッター部材の位置が自動で調整され、鋳型上の砂塊を削り取り、鋳型背面を平滑にすることを実現する。また、本発明は、砂充填ノズルから鋳型背面に排出される砂塊のみを削り取ることを実現する。よって、本発明は、鋳型の高さが変化しても上鋳型の背面の湯コボレ防止用の溝を削り取ってしまうことを防止して良好な鋳型を得ることを実現し、このサンドカッター装置により背面を平滑にされた鋳型によれば適切な鋳造を行うことを実現する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明が適用された鋳型造型装置の造型動作の開始前の状態（原位置の状態）を示す縦断面図である。
【図２】鋳型造型装置の造型空間を形成し該空間に砂を充填した状態を示す縦断面図である。
【図３】鋳型造型装置のスクイズ状態を示す縦断面図である。
【図４】鋳型造型装置の抜型後の原位置に復帰する状態を示す縦断面図である。
【図５】鋳型造型装置における、スクイズ後にサンドタンク内面に設けられたフィルタからエアを噴出させることで、砂充填用ノズル内の出口付近に圧縮された砂塊を排出していることを示す要部断面図である。
【図６】鋳型造型装置における、図５に示す状態から更に抜型が行われ、その後原位置に復帰する動作が行われることを示す要部断面図である。
【図７】鋳型造型装置を構成する砂充填用ノズルの出口通路について詳細に説明するための図である。（Ａ）は、図１〜図６に示す例における砂充填用ノズルの出口通路の拡大断面図である。（Ｂ）は、砂充填用ノズルの変形例を示す図であり、内側壁面がストレートで外側壁面が傾斜されている例の出口通路の拡大断面図である。（Ｃ）は、砂充填用ノズルの他の変形例を示す図であり、ストレートの壁部を有する例の出口通路の拡大断面図である。（Ｄ）は、砂充填用ノズルのさらに他の変形例を示す拡大断面図である。
【図８】鋳型造型装置により、圧縮された鋳型砂上に砂充填用ノズル内の砂塊が排出された状態を鋳枠とともに示す平面図である。
【図９】鋳型造型装置に用いられるサンドカッター装置を示す側面図である。
【図１０】サンドカッター装置の砂掻き動作中の状態を示す側面図である。
【図１１】サンドカッター装置の図１０に対応する状態を示す図１０のＡ−Ａ矢視図である。
【図１２】サンドカッター装置の図９に対応する状態を示す図９のＢ−Ｂ矢視図である。
【図１３】サンドカッター装置の鋳型造型装置への取り付け位置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明において、枠部材とは、造型される鋳型が鋳枠付きの場合には鋳枠であり、また、鋳枠無しの場合には型枠を意味する。また、造型される鋳型は、鋳枠付きの場合と、鋳型砂が型枠内で圧縮成形された後型枠から抜き出された鋳枠無しの場合とを含むものとする。さらに、本発明においてスクイズ手段としては、各種の構造のものがあって、鋳型砂を圧縮する部分が一体的なもの、複数に分割されたもの、さらに背面に圧力流体が作用する可撓性膜を備えて柔軟性を高めたものがある。また、鋳型を造型する空間の容積を調整する工程の後に該造型空間に鋳型砂を充填するようにしてもよく、このようにすることで、容易に圧縮条件を決定できる。
【００１０】
以下、〔１．〕で鋳型造型装置及び鋳型造型方法について説明し、次いで〔２．〕でこの鋳型造型装置に用いられるのに適したサンドカッター装置について説明する。
【００１１】
〔１．鋳型造型装置及び鋳型造型方法〕
まず、本発明を適用した鋳型造型装置１とこの装置による鋳型造型方法について、図１〜図８を参照して説明する。図１〜図４は、鋳型造型装置１の「原位置」、「エアレーション及び砂充填」、「スクイズ」、「原位置に復帰する動作」の状態を示す図である。また、図５及び図６は、図３の状態と、図４の状態との間の各状態を詳細に説明するための要部断面図である。
【００１２】
図１〜図４に示すように、鋳型造型装置１は、エアを噴出させるエア噴出孔が設けられたフィルタ２を内面に有し、少なくとも模型板（パターンプレート）３及び枠部材としての鋳枠４によって形成された造型空間５に鋳型砂６を充填するサンドタンク７と、サンドタンク７の下端に一体に設けられ、サンドタンク７内の鋳型砂６を造型空間５に導く砂充填用ノズル８と、サンドタンク７の下端に設けられるとともに砂充填用ノズル８に隣接して設けられ、造型空間５内に充填された鋳型砂６を圧縮するスクイズ手段としてのセグメント方式のスクイズフット９とを備える。
【００１３】
また、鋳型造型装置１は、造型基盤１１を備えている。この造型基盤１１には、複数の枠セットシリンダ１２が上向きに立ち上がるように設けられている。また、この枠セットシリンダ１２のピストンロッド１２ａ先端間には、昇降支持フレーム１０が架設されている。すなわち、枠セットシリンダ１２は、造型基盤１１側を縮引端として上向きにして立設されている。
【００１４】
複数の枠セットシリンダ１２のうちの一つの下方には、パターン交換装置１３の中心部が水平平面内で回転可能に支持されている。このパターン交換装置１３の両端部には、上述の模型板３を載置したパターンキャリア１４が図示されないスプリングにより５ｍｍ程度持ち上げられた状態でセットされ、模型板３を造型基盤１１の中央上部に交互に搬入出させるようにされている。
【００１５】
尚、ここでは、所謂レベリングフレームを設けないものとして説明したが、２次圧縮や、より高品質な抜型を可能とするためにパターンキャリア１４にレベリングフレームを設けてもよい。
【００１６】
昇降支持フレーム１０には、上述したサンドタンク７が吊設されている。このサンドタンクの上端には、スライドゲート１５により開閉される砂投入口１６が設けられている。また、上述したようにサンドタンク７の内面の略全面には、エア噴出用のフィルタ２が設けられている。このフィルタ２は、１０μｍ〜８０μｍ程度の孔が全面にわたって多数設けられた多孔質体であり、例えば焼結された超高分子量ポリエチレンよりなる。このフィルタ２とサンドタンク７の内面との間には中空室１７が形成され、この中空室１７には、上部側エア通路１８及び下部側エア通路１９を介して連通される図示しない外部エア供給部から０．０５ＭＰａ〜０．１８ＭＰａの低圧エアが供給される。このように構成されるサンドタンク７は、フィルタ２に設けられた複数の孔から低圧エアが噴出されることにより鋳型砂６を浮遊流動化させ、浮遊流動化させながら造型空間５に鋳型砂６を充填する。
【００１７】
また、このサンドタンク７の下端には、スクイズフット９が設けられ、このスクイズフット９の外側に砂充填用ノズル８が配置される。この砂充填用ノズル８は、例えばサンドタンク７の本体部分から下方側に向かうにつれて二股状に分岐されたノズルとして形成される。鋳型造型装置１を構成する砂充填用ノズルは、これに限られるものではなく、三股状やその他の形状であってもよい。上述のスクイズフット９及び砂充填用ノズル８は、模型板３、鋳枠４や後述の盛枠２１とともに造型空間を形成することとなる。そして、このように同一平面内であるとともに造型空間を構成するスクイズフット９及び砂充填用ノズル８を有することにより、砂充填と圧縮に必要な構成を１箇所に持つことで所謂１ステーション方式とすることができ、換言すると砂充填や圧縮に必要な構成を出し入れするシャトル機構を必要にすることがないとともに装置全体の小型化を実現する。
【００１８】
サンドタンク７の下方であって砂充填用ノズル８やスクイズフット９より外側には、上下動可能に包囲する盛枠２１が設けられている。この盛枠２１には図示されない排気制御チャンバに通じるベントホールが穿設されている。盛枠２１は、昇降支持フレーム１０に下向きに設けられた盛枠シリンダ２２に連結され、盛枠シリンダ２２により上下動される。
【００１９】
また、昇降支持フレーム１０には、サンドタンク７の外側に位置して下方側に設けられたフレーム２３が設けられ、このフレーム２３を介して鋳枠４を搬入出する搬入出コンベヤ２４が吊設されている。搬入出コンベヤ２４は、例えばローラコンベヤにより構成されている。
【００２０】
以上のような鋳型造型装置１は、スクイズ手段による圧縮を行った後に、図５に示すように、サンドタンク７と造型空間内のスクイズ（圧縮）された鋳型砂６との間に後述するように隙間を設けるとともに、サンドタンク７内面に設けられたフィルタ２からエアを噴出させることで、砂充填用ノズル８内の出口付近の砂を排出する。ここで、サンドタンク７と圧縮された鋳型砂６ｘ（以下、この圧縮された鋳型砂６ｘを「鋳型６ｘ」ともいう。）との間の隙間を空けるとは、具体的には、盛枠２１で鋳枠４を下向きに抑えながら、枠セットシリンダ１２によりサンドタンク７を上昇させることにより行う。これにより、圧縮の際に砂充填用ノズル８内の出口付近に圧縮された砂塊６ｙを排出でき、これにより、鋳型の不良を防止して、次回の充填が良好となり、すなわち、造型不良の無い鋳型を得ることを実現する。尚、ここでは、上部側エア通路１８及び下部側エア通路１９からフィルタ２全面にエアを噴出させるものとするが、下部側エア通路１９を介して下部のフィルタ２のみからエアを噴出させるようにしてもよい。また、この圧縮後にフィルタ２からエアを噴出させることで、砂充填用ノズル８内の出口付近の砂を排出する動作は、抜型前に行われる。これにより、装置が安定した状態で砂塊を排出できるので、砂塊６ｙを排出するとともに排出する砂を最小限に抑えることができ、砂が排出されすぎることを防止できる。すなわち、図６に示すような抜型中に砂塊の排出を行うような手法も考えられるが、抜型中はサンドタンク７も相応のスピードで上昇しており、この影響により砂が排出され過ぎる可能性もあるが、上述のような抜型前のタイミングで行うことで、必要最小限な砂塊のみ排出することを実現する。
【００２１】
また、ここで説明する鋳型造型装置１においては、砂充填用ノズル８内の出口通路８ａは、少なくとも出口付近において通路断面積が増加するようにサンドタンク底部７ａに形成されており、より具体的には、図７（Ａ）に示すように、出口側において、通路断面積が増加するように形成された断面テーパ状の壁部８ｂと、その壁部８ｂより上側（タンク内側）に通路断面積が減少するように形成された断面テーパ状の壁部８ｃとを有している。ここで、増加、減少とは、それぞれ出口に向かうにつれて断面積が増加、減少することを示す。また、このサンドタンク底部７ａは、例えばスクイズフット９を収納可能なボード状に構成されるスクイズ手段であり、スクイズフット９とともに鋳型砂６をスクイズするスクイズ手段として機能することができる。
【００２２】
尚、鋳型造型装置１を構成する砂充填用ノズルの出口通路はこれに限られるものではない。例えば、図７（Ｂ）に示すように、出口側において、通路断面積が増加するように形成された断面テーパ状の壁部３１ｂと、上述の壁部８ｃと同様の構成を有する３１ｃとを有しているような出口通路３１ａであってもよい。この断面テーパ状の壁部３１ｂは、内側の壁面が水平面に対して直角であり、外側の壁面のみ斜面状とされている。また、図７（Ｃ）に示すように、出口側において、通路断面積が変化しない所謂ストレート状の壁部３２ｂと、上述の壁部８ｃと同様の構成を有する壁部３２ｃとを有しているような出口通路３２ａであってもよい。さらに、図７（Ｄ）に示すように、出口側に向けて通路断面積が減少するように形成された断面テーパ状の壁部３３ｂのみからなる出口通路３３ａであってもよい。
【００２３】
ここで、図１〜図６や図７（Ａ）を用いて説明した下側に向かって狭くなる方向のテーパ状の壁部８ｃと、下側に向かって広がる方向のテーパ状の壁部８ｂとが連続して設けられて出口通路８ａが形成されていることにより、ノズル形状も下向きに細くなっている場合に比べて、砂塊の確実な排出と、砂が排出され過ぎることを防止できる。
【００２４】
また、上述の鋳型造型装置１において、図８に示すように水平面内において正方形又は長方形の形状とされる前記圧縮された鋳型砂６ｘ上に、該圧縮された鋳型砂の対向する一対の辺のそれぞれに沿うように直線状に盛られた状態となるように、砂充填用ノズル８は、出口付近の砂塊６ｙを排出させる点にも特徴を有する。換言すると、砂充填用ノズル８から排出される砂塊６ｙを含んだ砂は、砂充填用ノズル８内の出口部分の水平面内断面形状と同様の形状に積もるものであり、それぞれ平行な直線状に盛られた状態となっている。尚、図８では、鋳枠４により圧縮される鋳型砂６ｘが長方形の例で且つ長辺である一対の辺に沿うように砂充填用ノズル８が設けられている例を一例として示しているが、短辺である一対の辺に沿うように構成してもよく、さらに、鋳枠が正方形であってもよい。このように、圧縮された鋳型砂６ｘの模型板３と接した面と反対側の面（背面）上に砂充填用ノズル内の出口付近の砂が排出されることにより、鋳枠４が搬出される際に、この不要な砂塊６ｙも排出できるので効率が良い。
【００２５】
次に、以上のような鋳型造型装置１を用いた鋳型造型方法について説明する。該鋳型造型方法では、図１で示す原位置から、図２に示すようにエアレーション砂充填し、図３に示すように圧縮し、図４に示すように抜型動作を行うものである。以下詳細に説明する。
【００２６】
図１の状態は、サンドタンク７に鋳型砂６が投入され、かつ搬入出コンベヤ２４に空の鋳枠４が搬入された状態である。尚、パターンキャリア１４は、図示されないスプリングにより数ｍｍ程度持ち上げられた状態でパターン交換装置１３上にセットされ造型基盤１１との間に隙間がある。次いで、セグメント方式のスクイズフット９全体が下方の模型板３の凹凸に相対して凹凸を形成する。そして、パターンキャリア１４を図示しないクランプ装置により造型基盤１１に圧着する。
【００２７】
この状態でスライドゲート１５を作動させて砂投入口１６を閉じた後、盛枠シリンダ２２が伸長作動して盛枠２１を下降させて鋳枠４の上面に押し付け密着させるとともに、枠セットシリンダ１２が縮引作動して鋳枠４が模型板３の外周で密着し、造型空間５を形成した状態となる。
【００２８】
次に、フィルタ２に設けられた多数の孔から低圧エアをサンドタンク７内に噴出させてサンドタンク７内の鋳型砂６を浮遊流動化させながら、図２に示すように、鋳枠４、模型板３、盛枠２１、スクイズフット９、サンドタンク７の下面等で形成された造型空間５に鋳型砂６をエアレーション充填する。この際、エアレーション充填時の低圧エアは、盛枠２１や模型板３に設けられた図示されないベントホールから排気される。この際、ベントホールからの排気量を制御することができ、これにより、鋳型砂の充填密度を部分的に調整することができる。
【００２９】
次に枠セットシリンダ１２をさらに縮引作動して盛枠シリンダ２２を縮引させながら昇降支持フレーム１０及びこれに支持されている部材を下降させてゆき、セグメント方式のスクイズフット９下面全体が平坦になるまで鋳型砂６を圧縮する。このようなスクイズ動作が行われると図３のような状態となる。
【００３０】
この鋳型造型方法においては、図３に示したスクイズ状態から図４に示す抜型状態に移る前に、図５及び図６の状態を経ている。すなわち、スクイズ終了後、盛枠２１で鋳枠４を下側に抑えた状態で、サンドタンク７を上昇させて、サンドタンク７とスクイズされた鋳型砂６ｘとの間に隙間を設けながら、フィルタ２からエアを噴出させることで、図５に示すように、砂充填用ノズル８内の出口付近の砂塊６ｙを排出する。具体的に、盛枠２１で鋳枠４を下側に押さえた状態でサンドタンク７を上昇させるため、盛枠シリンダ２２を伸長させながら枠セットシリンダ１２を伸長させている。
【００３１】
図５に示すように砂塊６ｙを排出した後に、図６に示すように抜型を行う。サンドタンク７を上昇させながら、鋳枠４を搬入出コンベヤ２４で持ち上げることにより、鋳枠４内の圧縮された鋳型砂６ｘを模型板３から抜型する。そして、図１の原位置に戻るように、図４に示すようにサンドタンク７や搬入出コンベヤ２４が上昇される。この原位置に戻るように、各部材が上下動する動作を原位置復帰動作という。原位置復帰動作が完了すると、スライドゲート１５を作動させて砂投入口１６が開かれ、サンドタンク７内の砂が補充される。
【００３２】
次に、鋳型造型済み鋳枠４が搬入出コンベヤ２４を介して水平方向に搬出され、空の鋳枠４が搬入されるとともに、パターン交換装置１３が１８０度回転されて模型板３が外部にあるものと入れ替えられ、上述の作動を繰り返し行う。
【００３３】
以上のように、鋳型造型装置１を用いた鋳型造型方法は、少なくとも模型板３及び鋳枠４によって形成された造型空間５に、エアを噴出させるエア噴出孔が設けられたフィルタ２を内面に有するサンドタンク７の下端に一体に設けられる砂充填用ノズル８を介して、該フィルタ２からエアを噴出させながら該サンドタンク７内の鋳型砂６を充填し、サンドタンク７の下端に設けられるとともに砂充填用ノズル８に隣接して設けられるスクイズ手段としてのスクイズフット９により、造型空間５内に充填された鋳型砂６を圧縮し、サンドタンク７と造型空間５内の圧縮された鋳型砂６ｘとの間に隙間を設けるとともに、フィルタ２からエアを噴出させることで、砂充填用ノズル８内の出口付近の砂を排出する点に特徴を有し、このような特徴により、砂充填用ノズル内の出口付近に圧縮された砂塊を排出することにより、鋳型の不良を防止して、良好な鋳型を得ることを実現する。
【００３４】
また、このような鋳型造型方法において、鋳型造型装置１を構成する砂充填用ノズル８部分の出口通路８ａが、少なくとも出口付近において通路断面積が増加するように形成され、すなわち図７（Ａ）に示す壁部８ｂ，３１ｂ等を有していることにより、砂充填用ノズル内の出口付近に圧縮された砂塊を排出しやすい構成であるので、砂塊を適切に排出し、鋳型の不良を防止して、良好な鋳型を得ることを実現する。
【００３５】
また、上述の鋳型造型方法において、フィルタ２からエアを噴出させた後に、抜型が行われることにより、サンドタンク７内の砂が安定した状態で砂塊を排出できるので、排出する砂を最小限に抑えた状態で砂塊６ｙを排出することができ、砂が排出されすぎることを防止できる。
【００３６】
また、上述の鋳型造型方法において、水平面内において正方形又は長方形の形状とされる前記圧縮された鋳型砂上に、該圧縮された鋳型砂の対向する一対の辺のそれぞれに沿うように直線状に盛られた状態となるように前記砂充填用ノズル内の出口付近の砂が排出されるので、砂塊を効率よく適切に排出することを実現する。
【００３７】
以上のように鋳型造型装置１及びこれを用いた鋳型造型方法は、スクイズ手段による圧縮を行った後に、サンドタンク７内面に設けられたフィルタ２からエアを噴出させることで、砂充填用ノズル８内の出口付近に圧縮された砂塊を排出することにより、鋳型の不良を防止して、良好な鋳型を得ることを実現する。
【００３８】
このように、当該装置及び方法は、スクイズ完了後に圧縮されたノズル内の砂を短時間のエアレーションで排出する工程を入れることで、鋳型の充填不足を解消することができる。また、当該装置及び方法は、エア圧力が低いのでエア消費量が少なく、工程も短時間ででき、さらに、鋳型の背面に圧縮砂が排出され周囲に砂を飛散させず、また、ノズル内形状が圧縮砂を排出しやすい形状になっており、また、圧縮された砂塊以外の砂をサンドタンク７内から極力排出しない。
【００３９】
さらに、当該装置及び方法は、特許第３８０２３５８号公報等に記載された装置等と同様に、エアレーション砂充填方式を採用し、且つ、同じ位置で砂充填と圧縮を行うという利点を得るとともに、かかる方式における従来の問題点である圧縮時の圧力が高くなった場合にノズル内の砂塊が次回の砂充填不良の原因となることを防止して、良好な鋳型を得ることをも実現するものである。
【００４０】
〔２．サンドカッター装置〕
次に、上述した鋳型造型装置等に用いられるのに適したサンドカッター装置５０について、図９〜図１３を参照して説明する。
【００４１】
ここで説明するサンドカッター装置５０は、例えば図１３に示すように鋳型造型装置１に固定されているとともに、該鋳型造型装置に設けられた搬送手段（搬入出コンベヤ２４）により搬送される鋳型６ｘから砂塊６ｙを削り取るものである。また、搬送手段により搬送される鋳型６ｘは、上述した鋳型造型装置１で説明したように鋳枠４内に鋳型砂６がスクイズされてなるものであり、すなわち鋳枠４とともに搬送される枠付鋳型であり、この枠付鋳型の背面を平滑にする例を挙げて説明するが、このサンドカッター装置５０は、鋳枠無しの鋳型に対しても適用可能である。
【００４２】
サンドカッター装置５０は、図９〜図１２に示すように、固定部としての固定ブラケット５１と、可動部としての回動ブラケット５２と、カッター部材５３と、調整ローラ５４と、スクレーパ部材５５と、ストッパ部材５６と、付勢手段５７とを備える。
【００４３】
固定ブラケット５１は、鋳枠（金枠）４の搬送方向に直行する方向に掛け渡されたフレーム６０に取り付けられている。このフレーム６０は、上述した鋳型造型装置１のフレーム部材と一体に固定された部材である。固定ブラケット５１及びサンドカッター装置５０は、フレーム６０に取り付けられることで、鋳型４を搬送する搬送手段である搬入出コンベヤ２４の上方に配置される。
【００４４】
回動ブラケット５２は、鋳型に対して近接離間する方向に移動可能な部材である。回動ブラケット５２は、固定部である固定ブラケット５１とピン５８で接合され、固定ブラケット５１に対して回動可能とされる。それとともに、回動ブラケット５２は、回動ブラケット５２の回動先端５２ａに設けられたカッター部材５３が鋳型に近接する方向に付勢手段５７により付勢されている。付勢手段５７は、例えばスプリングからなり、その一端が固定ブラケット５１に取り付けられている。付勢手段５７の他の一端は、回動ブラケット５２の接合部５２ｂを挟んで回動先端５２ａと反対側の取付端５２ｃに取り付けられ、この取付端５２ｃを引張する力により、カッター部材５３が取り付けられた回動先端５２ａを鋳型に近接する方向に付勢する。
【００４５】
カッター部材５３は、上述のように回動ブラケット５２の回動先端５２ａに取り付けられている。カッター部材５３は、板状であり、厚さ方向が枠付鋳型の搬送方向に直行するように配置されている。カッター部材５３は、板状部材を上述のように配置させることにより、図１１に示すように圧縮され硬くなった砂塊６ｙを、砕き易い方向から衝突し、崩して細かくする。ここで、カッター部材は、板状に限られるものではなく、衝突方向の先端が先細り状に形成されていてもよい。また、カッター部材は、板状部材の衝突先端にアングル部材（山形鋼）を組み合わせ、このアングル部材の角で砂塊を崩すように構成してもよい。
【００４６】
また、カッター部材５３は、例えば図８に示すような水平面内において正方形又は長方形の形状とされる鋳型６ｘ上に、該鋳型６ｘの対向する一対の辺のそれぞれに沿うように直線状に盛られた状態とされた砂塊６ｙのそれぞれに対応するように配置されている。具体的には、カッター部材５３は、砂塊６ｙに対応して一対に設けられ、鋳枠４の幅より狭い幅（砂塊６ｙの中心位置間と同じ幅）を有して２箇所に配置されている。
【００４７】
調整ローラ５４は、回動ブラケット５２に設けられ、鋳型に対するカッター部材５３の高さ位置を調整する。調整ローラ５４は、枠付鋳型の枠部材である鋳枠４に対する鋳型６ｘの突出量に応じてカッター部材５３の端面を鋳型背面に位置させる。具体的に、調整ローラ５４は、その最も下方側の部分が、カッター部材５３の端面と同一となるように配置されている。調整ローラ５４は、鋳型６ｘの背面に摺接しながら回転することで、鋳型６ｘに対する回動ブラケット５２の回動量、すなわちカッター部材５３の高さ位置を調整する。
【００４８】
スクレーパ部材５５は、固定部としての固定ブラケット５１に設けられ、カッター部材５３に衝突することにより崩された砂塊６ｚを掻き取る。スクレーパ部材５５は、板状であり、厚さ方向が枠付鋳型の搬送方向に平行となるように配置されている。また、スクレーパ部材５５は、カッター部材５３に対して搬送方向の後方側に設けられている。
【００４９】
カッター部材５３、調整ローラ５４、スクレーパ部材５５等を有するサンドカッター装置５０において、鋳枠４が搬入出コンベア２４上を移動するとき、調整ローラ５４に高さ位置を調整されたカッター部材５３は、砂塊６ｙを砕いて細かい砂塊６ｚの状態にする。
【００５０】
すなわち、図１０に示すように鋳型６ｘの高さが変わり、鋳枠４からの鋳型６ｘの出っ張り高さが変化すると、回動ブラケット５２に取り付けられた調整ローラ５４が鋳型の高さに追随し、鋳型６ｘの高さに合わせてカッター部材５３の高さ位置が調整される。
【００５１】
そして、カッター部材５３より後方側に設けられたスクレーパ部材５５は、この細かくされた砂塊６ｚを掻き取る。このように、サンドカッター装置５０は、鋳型造型装置１の砂充填用ノズル８から排出された砂塊６ｙをサンドカットして、鋳型６ｘの背面を平滑な状態とする。
【００５２】
サンドカッター装置５０を構成するカッター部材５３及びスクレーパ部材５５は、上述の各機能に鑑みて、以下の関係を有する点に特徴を有する。カッター部材５３は、スクレーパ部材５５より硬度が高い材料からなる。スクレーパ部材５５は、カッター部材５３より弾性が高い材料からなる。例えば、カッター部材５３は、鋼板により構成され、スクレーパ部材は、ウレタン樹脂により構成される。
【００５３】
ストッパ部材５６は、回動ブラケット５２の回動先端のカッター部材５３が取り付けられた部分が、固定ブラケット５１に対して離間する方向に移動する距離を制限する機能を有している。このストッパ部材５６は、カッター部材５３が枠部材に衝突する位置まで移動することを禁止する。換言すると、ストッパ部材５６は、ボルト状の部材からなり、回動ブラケット５２が所定の位置まで移動すると、図１２に示すようにその先端部５６ａが固定ブラケット５１と一体に設けられた当接板部材６１に当接することで、回動ブラケット５２の回動範囲を規制し、これにより、カッター部材５３が枠部材に衝突する手前の位置までしか移動しないように規制する。
【００５４】
ストッパ部材５６を有するサンドカッター装置５０においては、鋳枠４と鋳枠４の間等の調整ローラ５４の下面に触れるものがない場合には、図９及び図１２に示すように、ストッパ部材５６により鋳枠４の上端面より下に調整ローラ５４及びカッター部材５３が下がらないようになっている。
【００５５】
以上のような、サンドカッター装置５０は、少なくとも上述した固定ブラケット５１、回動ブラケット５２、カッター部材５３、調整ローラ５４、スクレーパ部材５５を備える点や、ストッパ部材５６、付勢手段５７を備える点に特徴を有し、この特長により、鋳型の高さに合わせてカッター部材５３の位置が自動で調整され、鋳型６ｘ上の砂塊６ｙを削り取り、鋳型６ｘの背面を平滑にすることを実現する。また、該サンドカッター装置５０は、砂充填用ノズル８から鋳型背面に排出される砂塊６ｙのみを削り取ることを実現する。よって、該サンドカッター装置５０は、鋳型６ｘ背面を基準にしているので、鋳枠の枠端面を基準にして調整ローラで追従する場合に比べて、鋳型の高さが変化しても上鋳型の背面の湯コボレ防止用の溝を削り取ってしまうことを防止して良好な鋳型を得ることを実現し、このサンドカッター装置により背面を平滑にされた鋳型によれば適切な鋳造を行うことを実現する。
【００５６】
また、サンドカッター装置５０は、さらに、カッター部材５３が、板状であり、厚さ方向が鋳型の搬送方向に直行するように配置され、スクレーパ部材５５が、板状であり、厚さ方向が鋳型の搬送方向に平行となるように配置される点と、カッター部材５３が、スクレーパ部材５５より硬度が高い材料からなり、スクレーパ部材５５が、カッター部材５３より弾性が高い材料からなる点に特徴を有し、カッター部材５３が砂塊６ｙを砕いて細かい砂塊６ｚにし、スクレーパ部材５５がこの細かい砂塊６ｚを掻き取ることにより、鋳型６ｘの背面を平滑にでき、適切な鋳造を行うことを実現する。
【００５７】
尚、このサンドカッター装置５０において、固定ブラケット５１、回動ブラケット５２、カッター部材５３、調整ローラ５４、スクレーパ部材５５を備える構成や、ストッパ部材５６、付勢手段５７を備える構成に特徴を有するものであり、このような構成を備えるサンドカッター装置は、鋳型４に対して可動させるように構成してもよい。
【００５８】
また、サンドカッター装置５０を備える鋳型造型装置１は、上述したように、サンドタンク７、砂充填用ノズル８、スクイズ手段としてのスクイズフット９等を備える点に特徴を有し、この砂充填用ノズル８から排出される砂塊６ｙを該サンドカッター装置５０で適切に削り取ることにより、上述の〔１．〕で説明した効果と、サンドカッター装置５０による効果とを併せ持つことにより、良好な鋳型を得ることができ、適切な鋳造を行うことを実現する。
【符号の説明】
【００５９】
１ 鋳型造型装置
２ フィルタ
３ 模型板
４ 鋳枠
５ 造型空間
６ 鋳型砂
７ サンドタンク
８ 砂充填用ノズル
９ スクイズフット
１０ 昇降支持フレーム
２４ 搬入出コンベヤ
５０ サンドカッター装置
５１ 固定ブラケット
５２ 回動ブラケット
５３ カッター部材
５４ 調整ローラ
５５ スクレーパ部材
５６ ストッパ部材
５７ 付勢手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型上に積もるように形成された砂塊を削り取り鋳型背面を平滑にするサンドカッター装置において、
固定部と、
前記鋳型に対して近接離間する方向に移動可能な可動部と、
前記可動部に設けられるカッター部材と、
前記可動部に設けられ、前記鋳型に対する前記カッター部材の高さ位置を調整する調整ローラと、
前記固定部に設けられ、前記カッター部材に衝突することにより崩された砂塊を掻き取るスクレーパ部材とを有するサンドカッター装置。
【請求項２】
当該サンドカッター装置は、鋳型造型装置に固定されているとともに、該鋳型造型装置に設けられた搬送手段により搬送される鋳型から前記砂塊を削り取ることを特徴とする請求項１記載のサンドカッター装置。
【請求項３】
前記カッター部材は、板状であり、厚さ方向が枠付鋳型の搬送方向に直行するように配置されている請求項２記載のサンドカッター装置。
【請求項４】
前記搬送手段により搬送される鋳型は、枠付鋳型であり、
前記調整ローラは、前記枠付鋳型の枠部材に対する前記鋳型の突出量に応じて前記カッター部材の端面を鋳型背面に位置させる請求項３記載のサンドカッター装置。
【請求項５】
さらに、前記可動部の前記固定部に対して離間する方向に移動する距離を制限するストッパ部材を有し、
前記ストッパ部材は、前記カッター部材が前記枠部材に衝突する位置まで移動することを禁止する請求項４記載のサンドカッター装置。
【請求項６】
前記可動部は、前記固定部とピンで接合されて前記固定部に対して回動可能とされるとともに、前記可動部の先端に設けられた前記カッター部材が前記鋳型に近接する方向に付勢手段により付勢されている請求項５記載のサンドカッター装置。
【請求項７】
前記カッター部材は、前記スクレーパ部材より硬度が高い材料からなり、
前記スクレーパ部材は、前記カッター部材より弾性が高い材料からなる請求項６記載のサンドカッター装置。
【請求項８】
前記スクレーパ部材は、板状であり、厚さ方向が枠付鋳型の搬送方向に平行となるように配置されている請求項７記載のサンドカッター装置。
【請求項９】
前記鋳型上に積もるように形成された砂塊は、水平面内において正方形又は長方形の形状とされる前記鋳型上に、該鋳型の対向する一対の辺のそれぞれに沿うように直線状に盛られた状態とされており、
前記カッター部材は、直線状に盛られた砂塊のそれぞれに対応するように配置されている請求項８記載のサンドカッター装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の内いずれか1項に記載のサンドカッター装置を備えるとともに、
さらに、造型空間に鋳型砂を充填するサンドタンクと、前記サンドタンク内の鋳型砂を前記造型空間に導く砂充填用ノズルと、前記造型空間内に充填された鋳型砂を圧縮するスクイズ手段とを備える鋳型造型装置。
【請求項１】
鋳型上に積もるように形成された砂塊を削り取り鋳型背面を平滑にするサンドカッター装置において、
固定部と、
前記鋳型に対して近接離間する方向に移動可能な可動部と、
前記可動部に設けられるカッター部材と、
前記可動部に設けられ、前記鋳型に対する前記カッター部材の高さ位置を調整する調整ローラと、
前記固定部に設けられ、前記カッター部材に衝突することにより崩された砂塊を掻き取るスクレーパ部材とを有するサンドカッター装置。
【請求項２】
当該サンドカッター装置は、鋳型造型装置に固定されているとともに、該鋳型造型装置に設けられた搬送手段により搬送される鋳型から前記砂塊を削り取ることを特徴とする請求項１記載のサンドカッター装置。
【請求項３】
前記カッター部材は、板状であり、厚さ方向が枠付鋳型の搬送方向に直行するように配置されている請求項２記載のサンドカッター装置。
【請求項４】
前記搬送手段により搬送される鋳型は、枠付鋳型であり、
前記調整ローラは、前記枠付鋳型の枠部材に対する前記鋳型の突出量に応じて前記カッター部材の端面を鋳型背面に位置させる請求項３記載のサンドカッター装置。
【請求項５】
さらに、前記可動部の前記固定部に対して離間する方向に移動する距離を制限するストッパ部材を有し、
前記ストッパ部材は、前記カッター部材が前記枠部材に衝突する位置まで移動することを禁止する請求項４記載のサンドカッター装置。
【請求項６】
前記可動部は、前記固定部とピンで接合されて前記固定部に対して回動可能とされるとともに、前記可動部の先端に設けられた前記カッター部材が前記鋳型に近接する方向に付勢手段により付勢されている請求項５記載のサンドカッター装置。
【請求項７】
前記カッター部材は、前記スクレーパ部材より硬度が高い材料からなり、
前記スクレーパ部材は、前記カッター部材より弾性が高い材料からなる請求項６記載のサンドカッター装置。
【請求項８】
前記スクレーパ部材は、板状であり、厚さ方向が枠付鋳型の搬送方向に平行となるように配置されている請求項７記載のサンドカッター装置。
【請求項９】
前記鋳型上に積もるように形成された砂塊は、水平面内において正方形又は長方形の形状とされる前記鋳型上に、該鋳型の対向する一対の辺のそれぞれに沿うように直線状に盛られた状態とされており、
前記カッター部材は、直線状に盛られた砂塊のそれぞれに対応するように配置されている請求項８記載のサンドカッター装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の内いずれか1項に記載のサンドカッター装置を備えるとともに、
さらに、造型空間に鋳型砂を充填するサンドタンクと、前記サンドタンク内の鋳型砂を前記造型空間に導く砂充填用ノズルと、前記造型空間内に充填された鋳型砂を圧縮するスクイズ手段とを備える鋳型造型装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２５５４１９（Ｐ２０１１−２５５４１９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８６０６０（Ｐ２０１０−１８６０６０）
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００１９１００９）新東工業株式会社 (474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００１９１００９）新東工業株式会社 (474)
【Ｆターム（参考）】
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