粉体塗型剤塗布装置
【課題】閉じられた状態の金型の内型面で囲まれたキャビティが屈曲していても、その内型面に対して、粉体塗型剤を吹き込み、優れた密着性の、均一かつ膜強度の高い塗膜を形成すること。
【解決手段】金型内の屈曲したキャビティ形状に沿って、塗型ノズル１２を支える円筒状中空フレキシブル部材からなるチューブ１７をワイヤ４３、４４によって屈曲させて、塗型ノズル１２が金型の内型面に当たらないように、塗型ノズル１２をキャビティ内に進行させる。この塗型ノズル１２の進行中に、粉体塗型剤６０を塗型ノズル１２から回転中のデフレクタ１１に吐出し、デフレクタ１１によって偏向された粉体塗型剤６０を内型面に塗布する。
【解決手段】金型内の屈曲したキャビティ形状に沿って、塗型ノズル１２を支える円筒状中空フレキシブル部材からなるチューブ１７をワイヤ４３、４４によって屈曲させて、塗型ノズル１２が金型の内型面に当たらないように、塗型ノズル１２をキャビティ内に進行させる。この塗型ノズル１２の進行中に、粉体塗型剤６０を塗型ノズル１２から回転中のデフレクタ１１に吐出し、デフレクタ１１によって偏向された粉体塗型剤６０を内型面に塗布する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中子造型用金型（特に、シェル中子造型用金型）を閉じた状態のまま、同金型の内型面に、粉体塗型剤をＫＹ法によって塗布する粉体塗型剤塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、中子造型用金型を閉じた状態のまま、ガン（本明細書では、一般的なガン（銃）の形態に特に限ることなく、塗型剤を吐出することが可能なノズルを含む吐出手段を広義に指す。以下同様。）の粉体塗型剤の吐出先にデフレクタを設けたノズルから同金型の内型面に対して略垂直に粉体塗型剤を吹き付けることで好適な塗膜が得られるＫＹ法による塗布について開示する。（「ＫＹ法」は、スプレー塗型とシェルモールド造型法とを組み合わせて成る、（株）小松製作所により提示された方法である。[特許文献２]参照。）
【０００３】
しかし、特許文献１（特に第５図参照）に示す方法によれば、内型面によって形成されるキャビティが一箇所以上、屈曲しているような複雑構造を持つ内型の場合、粉体塗型剤が、塗布ノズルから内型面に対して略垂直に吹き付けることが難しくなり、優れた密着性の均一な塗膜が内型面に形成されなかった。
そこで、中子製造現場では、金型を開いた状態とし、金型の内型面の双方に対し略垂直に、粉体塗型剤を手動でガンによって吹き付け、中子を造型せざるを得なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−６４４５２号公報
【特許文献２】特公昭５１−４３８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、優れた密着性の均一な塗膜が得られ、かつ、その膜強度も高くなり、さらには中子造型作業の省力化及び環境安全化も図れる等、多くの有益な効果が得られるため、金型の内型面の形状が複雑構造であっても、金型を閉じた状態で、内型面に対して略垂直に自動でガンから粉体塗型剤を吹き込むようにしたいとの要請が依然としてあった。
【０００６】
そこで、本発明は、中子造型用金型内の内型面の形状が、金型内のキャビティが一箇所以上屈曲している複雑なものであっても、金型を閉じた状態で、金型の内型面全体に優れた密着性の、均一かつ膜強度の高い塗膜を形成することができる粉体塗型剤塗布装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の態様）
以下、発明の態様を示し、それらについて説明する。なお、（１）項、（２）項、（３）項、（４）項及び（５）項が、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４及び請求項５に対応する。
【０００８】
（１） 閉じられた状態の中子造型用金型の内型面に、ガンからの粉体塗型剤を塗布する粉体塗型剤塗布装置であって、前記ガンからの前記粉体塗型剤を吐出することができる粉体塗型剤供給用チューブと、該粉体塗型剤供給用チューブの周囲に配置され、かつ三次元に屈曲可能な円筒状中空フレキシブル部材とを含む塗型ノズルと、前記円筒状中空フレキシブル部材の屈曲すべき箇所に、第１のワイヤの末端を固定し、その屈曲箇所の該円筒状中空フレキシブル部材の径方向の対向部のいずれかの箇所に、第２のワイヤの末端を固定し、第１のワイヤの張力を維持しながら、第２のワイヤを引っ張ることによって、前記塗型ノズルを屈曲することができるワイヤ駆動部を含む屈曲手段と、前記塗型ノズルの先端に配置され、かつ、前記粉体塗型剤供給用チューブの開口から吐出した前記粉体塗型剤の吐出方向を、前記内型の面に対して略垂直に前記粉体塗型剤が当たるように偏向かつ回転可能なデフレクタとを備えていることを特徴とする粉体塗型剤塗布装置。
【０００９】
本項によれば、中子造型用金型を閉じた状態で、金型内に形成されるキャビティが屈曲している複雑構造であっても、その屈曲したキャビティに沿って、屈曲手段によって、塗型ノズルを屈曲させることができ、かつ、塗型ノズルの先端部に設けられた回転可能なデフレクタから、粉体塗型剤をキャビティ面（内型面）に略垂直に吹き込むことができる。
これにより、従来は中子造型用金型を開いた状態で、手動で粉体塗型剤をキャビティ面（内型面）に略垂直に吹き込んでいた作業が省力化され、密着性の優れた均一性のある、そして膜強度の高い中子造型用塗膜を形成することができる。このことは、ひいては、造型された中子に金属を鋳込んで作製される鋳造品の表面粗さも小さく抑えることを可能とする。
【００１０】
（２） 前記円筒状中空フレキシブル部材の屈曲すべき箇所に、第１のワイヤの末端を固定し、その屈曲箇所の、前記円筒状中空フレキシブル部材の径方向の対向部であって粉体塗型剤が供給される下流のいずれかの箇所に、第２のワイヤの末端を固定することを特徴とする（１）に記載の粉体塗型剤塗布装置。
本項によれば、前記円筒状中空フレキシブル部材が、第１のワイヤの末端を固定し、その屈曲箇所の、前記円筒状中空フレキシブル部材の径方向の対向部であって粉体塗型剤が供給される下流のいずれかの箇所に、第２のワイヤの末端を固定しているため、両ワイヤを、後述のエアシリンダ又はモータ電動機のような動力手段を用いて、適宜引っ張ることによって、当該塗型ノズルを、所望の位置において任意の角度で屈曲させることができる。
【００１１】
（３） 前記デフレクタは、円錐体であり、円錐形状の対称軸が、モータ軸に結合されており、かつ、前記粉体塗型剤供給用チューブの中心軸に略一致するように配置されていることを特徴とする（１）項又は（２）項に記載の粉体塗型剤塗布装置。
本項は、（１）項又は（２）項のデフレクタ構造を例示する。当該デフレクタは円錐体であり、さらに好適には正円錐体である。回転中、偏心すると、回転動作が不安定になり、粉体塗型剤の吐出方向も安定しないからである。また、正円錐体にすると、回転中、風圧を受けにくく、無用な負荷を受けることがないためである。
【００１２】
（４） 前記デフレクタは、円錐体形状であり、円錐体形状の対称軸が、モータ軸に結合されており、かつ、前記粉体塗型剤供給用チューブの中心軸に略一致するように配置され、かつ、前記円錐体形状の底面が前記中心軸を対称軸とした半ドーナツ状曲面を形成していることを特徴とする（１）又は（２）に記載の粉体塗型剤塗布装置。
【００１３】
本項は、（１）項又は（２）項の他のデフレクタ構造を例示する。当該デフレクタは円錐体形状の底面が前記中心軸を対称軸とした半ドーナツ状曲面を形成している。そのため、対称軸（回転軸）に対して垂直方向に粉体塗型剤が吐出するのに対し、該垂直方向から曲がるようにして粉体塗型剤を内型面に対して吹き込むことができる。内型面が一定角度のジグザグ状に形成されているような複雑な面の場合に有効である。
【００１４】
（５） 前記デフレクタは、回転軸付きプロペラ体であり、該回転軸が、モータ軸に結合されており、かつ、前記粉体塗型剤供給用チューブの中心軸に略一致するように配置されていることを特徴とする（１）項又は（２）項に記載の粉体塗型剤塗布装置。
【００１５】
本項は、（１）項又は（２）項の他のデフレクタ構造を例示する。当該デフレクタは回転軸付きプロペラ体である。そのため、粉体塗型剤の吐出対象が、前記粉体塗型剤供給用チューブの中心軸の前方にある場合に好適なものである。デフレクタが回転軸付きプロペラ体であると、粉体塗型剤を、同中心軸に沿った方向を中心として広がるように（輻輳的に）、内型面に吹き込むことができるからである。
なお、当該デフレクタは、（３）項、（４）項又は（５）項のものに限られず、当業者によって適宜改変が可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、閉じられた状態の金型内のキャビティが屈曲していても、そのキャビティ面（内型面）に対して粉体塗型剤を吹き込むことができ、もって、優れた密着性の均一かつ膜強度が高い塗膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る粉体塗型剤塗布装置のシステムの全体を説明するための概略図である。
【図２】デフレクタ付きノズル機構に含まれる蛇腹状チューブを説明する図である。
【図３】図２（ｃ）の蛇腹状チューブに、テフロン（登録商標）製スリーブを被せた図である。
【図４】金型内のキャビティが屈曲している場合であっても、本発明に係る粉体塗型剤塗布装置が好適に使用されることを示す図である。
【図５】図４の一部の鳥瞰図であって、粉体塗型剤が屈曲先の内型面に塗布される様子を示す図である。
【図６】（ａ）は比較例によって造型された中子の写真、（ｂ）は実施例によって造型された中子を写した写真である。
【図７】（ａ）は比較例によって造型された中子に金属を鋳込んで得られた鋳物品の写真、（ｂ）は実施例によって造型された中子に金属を鋳込んで得られた鋳物品の写真である。
【図８】（ａ）は、比較例によって造型された中子に金属を鋳込んで得られた鋳物品と、この従来法の鋳物品をホーニング加工した鋳物品と、実施例によって造型された中子に金属を鋳込んで得られた鋳物品との面粗度を比較するグラフである。（ｂ）は、同比較例と、同実施例の鋳物品のそれぞれに流体を流したときの流量係数を示すグラフである。
【図９】正円錐体のデフレクタと粉体塗型剤の吐出方向を示す断面図である。
【図１０】正円錐体の底面に半ドーナツ状の凹部が形成されたデフレクタと粉体塗型剤の吐出方向を示す断面図である。
【図１１】プロペラ体のデフレクタと粉体塗型剤の吐出方向を示す断面図である（風が前方に吹くようにプロペラが回転する場合）。
【図１２】プロペラ体のデフレクタと粉体塗型剤の吐出方向を示す断面図である（図１１の場合とプロペラの回転を反対向きにした場合）。
【図１３】塗型ノズルに、クーラントライナーを適用した場合の変形例を示す概略図である。
【図１４】塗型ノズル（特に先端部）に、スプリング部材を適用した場合の変形例を示す概略立面図である。
【図１５】塗型ノズルに、スプリング部材を内挿した可撓性チューブを適用した場合の変形例を示す概略立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図１を参照しながら、本発明に係る粉体塗型剤塗布装置の好適実施形態（以下「本実施形態」という）を、塗布方式が静電塗布（静電塗装）の場合を代表例として説明する。ただし、本実施形態は、静電塗布に限られず、スプレー塗布も適用が可能である。例えば、スプレー塗布を採用した場合には、下記の静電式粉体塗型供給機構５０の代わりに、空気圧による吹き付け塗装機構を具備させればよく、係る場合には静電気を付与する装置や手段を要しない。
【００１９】
図１は、粉体塗型剤塗布装置１００のシステム全体の概略を示す。図１に示されるように、粉体塗型剤塗布装置１００のシステムは、デフレクタ付きノズル機構１０、ノズル先端回転機構２０、リニア駆動機構３０、塗型ノズル屈曲機構４０、及び静電式粉体塗型供給機構５０を具備する。
デフレクタ付きノズル機構１０は、モータ２１によって駆動される回転軸１３に一体結合されたデフレクタ１１と、1箇所以上で屈曲可能な塗型ノズル１２とを含む。デフレクタ１１は、好適には正円錐体であり、回転軸１３と正円錐体の中心軸とは同一軸上にある。
【００２０】
ノズル先端回転機構２０は、モータ２１と、このモータ２１の回転軸に配置されたカップリング部材２３を介して、チューブ内でモータ２１の回転動作を伝達できるワイヤ２３とを備えている。このワイヤ２３は、上記の塗型ノズル１２の中央の開口を通って、デフレクタ１１の回転軸１３と結合している。
【００２１】
リニア駆動機構３０は、静電ガン５１の、粉体塗型剤の吐出部５１Ａの延長部である支持体５１Ｓの延長線に沿って、矢印３２Ａ、３２Ｂの方向に塗型ノズル１２をリニア駆動できるエアシリンダユニット３１を含む。また、リニア駆動機構３０によって、図４で示す金型６０、６１のキャビティ５８に塗型ノズル１２を挿入する角度を、０度から４５度の範囲で可変でき、また挿入位置を、金型６０、６１の分割面５９に対して平行に移動させながら調整することもできる。さらに、金型６０、６１のキャビティ５８の形状により、挿入長さの調整も可能である。以上の駆動・調整は、エアシリンダに加えられる圧縮エアによって行われる。この圧縮エアの量（若しくはエア圧）を調整することによって、塗型ノズル１２の移動速度（駆動速度）を可変することもできる。
【００２２】
塗型ノズル屈曲機構４０は、２個のエアシリンダ４１、４２を含み、エアシリンダ４１、４２の駆動部には、２本のワイヤ４３、４４の端部が固定されている。ワイヤ４３、４４は、チューブ状の塗型ノズル１２の内側に隣接して延在する蛇腹状チューブ１７（上記（１）項の「粉体塗型剤供給用チューブの周囲に配置され、かつ、三次元に屈曲可能な円筒状中空フレキシブル部材」の好適部材の一態様）に沿って形成された溝であって、ワイヤがスナップ嵌め可能な溝を通り、その先端が後述のスリット（図２の参照符号１５）に固定されている。本実施形態は、屈曲箇所が１つの場合を例示するが、屈曲箇所が２つ以上の場合には、さらに、２個のエアシリンダと２本のワイヤとをワンセット単位で追加するようにする。
なお、本実施形態では、粉塵が蛇腹状チューブ１７に付着して屈曲がスムーズに行われなくなることを防ぐために、又は、ワイヤが溝から外れることを防止するために、スリーブ１８を設けている（但し屈曲動作自体にはスリーブ１８は寄与しないため必須ではない）。
【００２３】
静電式粉体塗型供給機構５０は、静電ガン５１と、エア圧制御部５２と、粉体塗型剤収納部５３と、電圧制御部５４とを含む。静電ガン５１と、エア圧制御部５２及び粉体塗型剤収納部５３とは、チューブ部材５５、５６によって接続されており、さらに、静電ガン５１と、電圧制御部５４とは、リード線（導線）５７によって通電可能に接続されている。電圧制御部５４は、静電ガン５１から吐出する粉体塗型剤に電荷を与えるための印加電圧を可変・制御する。
【００２４】
次に、粉体塗型剤塗布装置１００のシステムが、図４に示された一対の金型６０、６１の内型の面に粉体塗型剤を静電塗布し、ＫＹ法による中子造型を行うときの、同システムの作用を説明する。
【００２５】
まず、一対の金型６０、６１（参照番号５９は両金型の分割面を指す）を閉じ、金型６０、６１の間に造型すべき中子の外形に対応した内型の面又はキャビティを形成する。そして、粉体塗型剤が正に、金型が負に帯電するように電圧制御部５４から電圧を供給する。
次に、図１の矢印３２Ａの向きに、リニア駆動機構３０に含まれるエアシリンダ３１を駆動させて、塗型ノズル１２を真直ぐにしたまま、塗型ノズル１２を、図４のキャビティ５８の直進部１２Ｌに沿って進行させながら、粉体塗型剤の吹き込みを始動する。なお、粉体塗型剤の吹き込み前に、金型６０、６１の内型面に離型剤をあらかじめ塗布しておくようにしてもよい。
【００２６】
図４で図示されたようなキャビティ５８は、先端付近（奥付近）で屈曲箇所１２Ｂがあり、このまま進行すると、デフレクタ１１がキャビティ５８面と衝突してしまう。これを防ぐため、塗型ノズル屈曲機構４０のエアシリンダ４１、４２のそれぞれに接続されたワイヤ４３、４４を、エアシリンダ４１、４２により引っ張る遠隔操作を行い、先端部分の屈曲したキャビティ５８の形状に沿うように、塗型ノズル１２を屈曲させる。このとき、さらにデフレクタ１１が先に進行しキャビティ５８面と衝突することを防ぐために、エアシリンダ４１、４２に予めリミッタを設定することが好ましい。
この塗型ノズル１２の屈曲動作に関しては、蛇腹状チューブ１７の構造・動作を説明の中心として後述する。
【００２７】
さらに、電圧制御部５７によって正に帯電され、かつ、エア圧制御部５２によってエア圧によって加速された粉体塗型剤７０が静電ガン５１から符号１９の方向に向かうように、デフレクタ１１の面に向けて吐出する。それと同時に、ノズル先端回転機構２０のモータ２１を回転させてデフレクタ１１を回転させる。これにより、図５に示すように、粉体塗型剤を、デフレクタ１１の回転軸１３に対して垂直方向に吐出することができ、内型面６２、６３に対して垂直に粉体塗型剤を吹き込むことができる。その結果、本実施形態によれば、図４のような屈曲した箇所１２Ｂの奥の内型面６２、６３に対しても、粉体塗型剤を優れた密着性で均一にその膜強度も高くなるように塗布することができる。
なお、デフレクタ１１の回転軸の延長線が突き当たる内型面の正面部分５８Ｆは、キャビティ面としては使用せず、一般に、いわゆる「巾木」用に使用され、中子を金型にセットするときの座部となる。よって、正面部分５８Ｆに対する塗型剤の塗膜品質は問われないし、塗型剤が正面部分５８Ｆに全く塗布されなくてもよい。仮に、当該塗膜品質が問われるときは、ディフレクタ１１の形状や型構造を改変して対応することができる。また、内型面の正面部分５８Ｆ（巾木に相当する部分）には、図示しないが、塗型剤の吹き付けの際（塗型剤の塗布中）、キャビティ内で塗型剤が舞い上がるのを抑制すべく、噴霧状の塗型剤を外部に適宜逃がす貫通口を、正面部分５８Ｆの部位に設けておくこともできる。
【００２８】
さらに、エアシリンダユニット３１によって、塗型ノズル１２を矢印３２Ｂの方に徐々に移動させる。このとき、同時に、エアシリンダ４１、４４の駆動により、塗布ノズル１２を徐々に真直ぐにする。このようにして、塗布ノズル１２を金型６０、６１のキャビティから抜くようにする。
このようにして、本実施形態によれば、キャビティが屈曲しているような複雑な構造の内型面に対して、金型を閉じた状態のまま、粉体塗型剤を全体にわたり、優れた密着性で均一に吹き込み、塗布することができる。この後、分割面１１を境界として金型６０、６１を開くことで、造型された中子を得ることができる。
【００２９】
ここで、さらに、塗型ノズル１２（塗型ノズル屈曲機構４０）の、屈曲のメカニズムについて、主に図２、図３を参照しながら、詳述する。
塗型ノズル１２（図１参照）は、三層構造からなる。この三層構造は、最外層がテフロン（登録商標）製樹脂のスリーブ（図３の参照符号１８）、中間層が蛇腹状チューブ（図２の参照符号１７）、最内層が粉体塗型剤が送られる粉体塗型剤用チューブ（同図の参照符号１６）からなる。最内層の粉体塗型剤用チューブは、フッ素ゴム製のチューブを用いることが好ましい。
【００３０】
中間層の蛇腹状チューブ１７は、図２（ａ）〜（ｃ）で示されるように、その周面が凹部１７Ａ、凸部１７Ｂからなる凹凸状（襞状）になっており、一定の凹凸パターンの連続構造を含む。図示しないが、凸部１７Ｂには、図２（ｂ）で示すように、塗型ノズル１２の長尺方向に沿って、ワイヤ４３、４４をスナップ嵌め可能な（好ましくは断面が鍵穴型の）極小幅の溝（不図示）が長尺方向に沿って直線状に形成されている。そして、ワイヤ４３、４４のそれぞれ末端には、チューブ溝の極小径よりも大きな豆粒状の係止部材１５Ａ、１５Ｂが設けられている。そして、図２（ｂ）に示すように、まず屈曲させたい箇所に、係止部材１５Ｂを配置し、ワイヤ４３をチューブ溝に対してスナップ嵌めし、次に、上記の極小径の直径方向の対向側であって、例えば、ノズル吐出口１９寄りの位置に係止部材１５Ａを配置し、同様にワイヤ４４をチューブ溝にスナップ嵌めする。
【００３１】
この状態で、エアシリンダ４２が、係止部材１５Ｂの位置が移動しないようにワイヤ４４にかかる張力を維持し、一方、ワイヤ４３については、エアシリンダ４１によってエアシリンダ４１側に引っ張るようにする。そうすると、蛇腹状チューブ１７は、係止部材１５Ｂの配置箇所が屈曲の起点となり、図２（ｃ）のように、紙面の上側に反るように屈曲する。この後、エアシリンダ４１、４２の駆動を停止した後も、蛇腹状チューブ１７は当該屈曲状態のままに固定され、図３に示されるような屈曲状態を維持するようになる。
【００３２】
このようにして、金型６０、６１の組み合わせによって形成されているキャビティの屈曲状態と略一致するように、図４の屈曲部１２Ｂに入るところから徐々に屈曲するように、塗型ノズル１２を屈曲・制御する（このとき、好ましくは、図示しない記憶手段によって、この屈曲・制御に係る動作を記憶する）。これにより、同図に示すように、奥の深いキャビティ箇所の内型の面６２、６３（図５参照）に対しても、粉体塗型剤を吹き込むことができ、好適な中子造型を達成することができる。
【００３３】
そして、塗型粉体剤の吐出とデフレクタ１１の回転を停止してから、好ましくは、記憶手段によって記憶された屈曲制御の動作を逆に辿るようにエアシリンダ４１、４２及びワイヤ４３、４４に制御して、塗型ノズル１２を、金型６０、６１のキャビティから内型面に衝突することなく抜いてゆく。塗型ノズル１２を金型６０、６１のキャビティに挿入した後、塗型ノズル１２を金型６０、６１のキャビティから抜くときに、塗型粉体剤の吐出を金型６０、６１のの内型面に対して行い、塗布作業を完了させるようにしてもよい。
【００３４】
このようにして、本実施形態によれば、屈曲したキャビティを含む中子造型用金型の内型面であっても、同金型を閉じた状態で、内型面全体にわたり、内型面に垂直に粉体塗型剤を吹き込むことができ、もって、密着性の優れた均一かつ膜強度の高い塗膜を形成することができる。
また、同塗膜の膜厚及び／又は膜強度を、静電粉体塗布供給機構５０からの粉体塗型剤の供給量とエア圧、粉体ノズル１２のエアシリンダ３１の移動速度、及び、デフレクタ１３の回転速度によって制御することができる。
【００３５】
[比較例・実施例]
比較例では、金型を開いた状態で、静電塗布によって、手動によって静電ガンを用いて金型の内型面に粉体塗型剤を塗布し、図６（ａ）の写真で観察される中子を得た。一方、実施例では、金型を閉じた状態で、本実施形態に係る粉体塗型剤塗布装置のシステムによる静電塗布によって、金型の内型面に粉体塗型剤を塗布し、図６（ｂ）の写真で観察される中子を得た。
【００３６】
図６（ａ）、（ｂ）とも、金型は、エンジン周りのＩＮポート（以下、単に「ＩＮポート」という）に係る鋳物品であって、キャビティ形状が屈曲しているものを用いた。なお、図６（ａ）、（ｂ）の写真から分かるように、当該金型は、キャビティ形状が紙面に沿って外側の方に屈曲しているものであった。
【００３７】
上記得られた中子の上から、同一条件で、溶解金属を鋳込み、それぞれ図７（ａ）、（ｂ）に示す写真で観察されるＩＮポート用鋳物品（半製品）を得た。
両ＩＮポート用鋳物品の内面を、比較例を指す図７（ａ）の写真と、実施例を指す図７（ｂ）の写真とで比較すると、明らかに、実施例の方が比較例より鋳物品の内面に光沢があり、すなわち、表面粗さが小さいことが分かった。これは、図６（ａ）（ｂ）の写真を観察すると分かるように実施例によって得られた中子の面、すなわち、粉体塗型剤によって形成された塗膜からなる面の表面粗さが小さかったからであり、さらに、本実施形態によって、金型の内型面に、粉体塗型剤が優れた密着性で均一かつ高い膜強度で塗布されたためである。
【００３８】
図８（ａ）は、実際に、鋳造品の表面粗さ[ポート面粗度（Ｚ）：ＩＮポートのない面の表面粗度Ｒｚ]を、表面粗さ計によって測定し、グラフにしたものである。比較例１は、図８（ａ）の左の棒グラフ（比較例１）に対応し、実施例は、図８（ａ）の右の棒グラフ（実施例）に対応している。図８（ａ）の中央の棒グラフは、比較例１の鋳造品の表面をホーニング加工したもの（比較例２とする）の表面粗さである。
【００３９】
図８（ａ）の結果から、実施例の鋳造品の表面粗さは、比較例１の、鋳造品の表面粗さの約１／７であり、かつ、比較例２のホーニング加工後の表面粗さと同等であった。この結果から、本発明に係る粉体塗型剤塗布装置１００によって、閉じた金型の内型面に、粉体塗型剤を塗布して中子を造型すれば、この中子に金属を鋳込んだ面をホーニング加工のような後加工処理（表面調整）を行う必要がないほどの、表面粗さの小さい鋳造品を作製することができることが分かった。
【００４０】
図８（ｂ）は、上記の比較例１のＩＮポート鋳造品と、上記の実施例のＩＮポート鋳造品の流量係数を比較するグラフである。比較例１の流量係数は０．５４６であったが、実施例の流量係数は０．５６５であった。流量係数が大きいほど、ＩＮポート鋳造品の中において流体がより良く流れる。本発明に係る粉体塗型剤塗布装置１００によって得られた鋳造品は、流量係数が大きいため、その表面がホーニング加工面並みになっていた。
【００４１】
これにより、本発明に係る実施例によれば、ＩＮポート鋳造品の内面の表面粗さを小さくするために従来必要であったホーニング加工並みの表面調整を省略することができ、製造工程の省力化をも図れることが分かった。
【００４２】
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、デフレクタ１１及び塗型ノズル１２に関し、以下のような変形例を採用することが可能である。
【００４３】
デフレクタ１１は、図９に示したもの以外に、例えば、図１０に示した形状Ａの底面を半ドーナツ（半円環）状にした形状のもの１１Ａや、図１１に示したプロペラのもの１１Ｂ、図１２に示したプロペラ１１Ａの回転に対し逆に回転させたプロペラ１１Ｃのいずれかを採用することもできる。上記のデフレクタ１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｃは、金型内のキャビティ形状に鑑みて、粉体ノズル１２を屈曲したときに、デフレクタ１１では粉体塗型剤が吹き込めないような内型面やデフレクタ１１の回転軸の、真正面方向の箇所へ粉体塗型剤の吹き込みに、適宜採用することができる。
【００４４】
また、蛇腹状チューブ１７は、図１３に示す市販のクーラントライナーノズルのチューブ部１７Ａ（クーラントライナー１７Ａ）を利用するようにしてもよい。この場合は、クーラントライナー１７Ａの側壁に二本のワイヤ４３、４４の端部を適宜、係止部Ｅ１、Ｅ２に固定する。そして、クーラントライナーのチューブ部１７のエアシリンダ４１、４２でワイヤ４３、４４を適宜引っ張ることで、塗型ノズル１２を好適に屈曲させる（デフレクタ１１の向きを任意に変える）ことができる。
【００４５】
また、蛇腹状チューブ１７は、代わりに図１４に示すスプリングを含む構造１６Ｓを使用するようにしてもよい。図１４に示すスプリング構造１６Ｓでは、塗型ノズル１２の先端部Ｅにスプリング部材１６Ｓを、塗型ノズル１２とスプリング部材１６Ｓとを同軸状に固着している。そして、スプリング部材１６Ｓの先端面に、該中心軸と垂直になるように、ばね径よりやや大きな径のリジッドな円板Ｄが固着されている。この円板Ｄの中心に、上記粉体塗型剤用チューブ１６を貫通させ、スプリング部材１６Ｓの先端面Ｐの中心軸に沿って貫通孔から延伸する回転軸にデフレクタ１１を設ける。また、平板Ｄには、二本のワイヤ４３、４４が、中心軸を対称軸として固定されている。この場合は、スプリング部材１６Ｓを、上記エアシリンダ４１、４２によってワイヤ４３、４４を適宜引っ張ることで、塗型ノズル１２の、特に先端部について、好適に屈曲させることができる。
【００４６】
或いは、蛇腹状チューブ１７は、図１５に示すスプリング１６Ｓを内挿した可撓性樹脂（例えばいくらかリジッドなウレタン樹脂）製の中空フレキシブル部材１６Ｕを使用するようにしてもよい。この場合には、スプリング１６Ｓを伸ばしたときにできるいずれかの隙間箇所Ｅ３、Ｅ４に、ワイヤ４３、４４の端部を固定する。この場合も、上記エアシリンダ４１、４２でワイヤ４３、４４を、同様にして適宜引っ張ることで、塗型ノズル１２を、スプリング部材１６Ｓを好適に屈曲させることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１１：デフレクタ、１５Ｂ：屈曲箇所、１７：蛇腹状チューブ（円筒状中空フレキシブル部材）、４３：第１のワイヤ、４４：第２のワイヤ、５１：静電ガン、７０：粉体塗型剤、１００：粉体塗型剤塗布装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中子造型用金型（特に、シェル中子造型用金型）を閉じた状態のまま、同金型の内型面に、粉体塗型剤をＫＹ法によって塗布する粉体塗型剤塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、中子造型用金型を閉じた状態のまま、ガン（本明細書では、一般的なガン（銃）の形態に特に限ることなく、塗型剤を吐出することが可能なノズルを含む吐出手段を広義に指す。以下同様。）の粉体塗型剤の吐出先にデフレクタを設けたノズルから同金型の内型面に対して略垂直に粉体塗型剤を吹き付けることで好適な塗膜が得られるＫＹ法による塗布について開示する。（「ＫＹ法」は、スプレー塗型とシェルモールド造型法とを組み合わせて成る、（株）小松製作所により提示された方法である。[特許文献２]参照。）
【０００３】
しかし、特許文献１（特に第５図参照）に示す方法によれば、内型面によって形成されるキャビティが一箇所以上、屈曲しているような複雑構造を持つ内型の場合、粉体塗型剤が、塗布ノズルから内型面に対して略垂直に吹き付けることが難しくなり、優れた密着性の均一な塗膜が内型面に形成されなかった。
そこで、中子製造現場では、金型を開いた状態とし、金型の内型面の双方に対し略垂直に、粉体塗型剤を手動でガンによって吹き付け、中子を造型せざるを得なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−６４４５２号公報
【特許文献２】特公昭５１−４３８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、優れた密着性の均一な塗膜が得られ、かつ、その膜強度も高くなり、さらには中子造型作業の省力化及び環境安全化も図れる等、多くの有益な効果が得られるため、金型の内型面の形状が複雑構造であっても、金型を閉じた状態で、内型面に対して略垂直に自動でガンから粉体塗型剤を吹き込むようにしたいとの要請が依然としてあった。
【０００６】
そこで、本発明は、中子造型用金型内の内型面の形状が、金型内のキャビティが一箇所以上屈曲している複雑なものであっても、金型を閉じた状態で、金型の内型面全体に優れた密着性の、均一かつ膜強度の高い塗膜を形成することができる粉体塗型剤塗布装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の態様）
以下、発明の態様を示し、それらについて説明する。なお、（１）項、（２）項、（３）項、（４）項及び（５）項が、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４及び請求項５に対応する。
【０００８】
（１） 閉じられた状態の中子造型用金型の内型面に、ガンからの粉体塗型剤を塗布する粉体塗型剤塗布装置であって、前記ガンからの前記粉体塗型剤を吐出することができる粉体塗型剤供給用チューブと、該粉体塗型剤供給用チューブの周囲に配置され、かつ三次元に屈曲可能な円筒状中空フレキシブル部材とを含む塗型ノズルと、前記円筒状中空フレキシブル部材の屈曲すべき箇所に、第１のワイヤの末端を固定し、その屈曲箇所の該円筒状中空フレキシブル部材の径方向の対向部のいずれかの箇所に、第２のワイヤの末端を固定し、第１のワイヤの張力を維持しながら、第２のワイヤを引っ張ることによって、前記塗型ノズルを屈曲することができるワイヤ駆動部を含む屈曲手段と、前記塗型ノズルの先端に配置され、かつ、前記粉体塗型剤供給用チューブの開口から吐出した前記粉体塗型剤の吐出方向を、前記内型の面に対して略垂直に前記粉体塗型剤が当たるように偏向かつ回転可能なデフレクタとを備えていることを特徴とする粉体塗型剤塗布装置。
【０００９】
本項によれば、中子造型用金型を閉じた状態で、金型内に形成されるキャビティが屈曲している複雑構造であっても、その屈曲したキャビティに沿って、屈曲手段によって、塗型ノズルを屈曲させることができ、かつ、塗型ノズルの先端部に設けられた回転可能なデフレクタから、粉体塗型剤をキャビティ面（内型面）に略垂直に吹き込むことができる。
これにより、従来は中子造型用金型を開いた状態で、手動で粉体塗型剤をキャビティ面（内型面）に略垂直に吹き込んでいた作業が省力化され、密着性の優れた均一性のある、そして膜強度の高い中子造型用塗膜を形成することができる。このことは、ひいては、造型された中子に金属を鋳込んで作製される鋳造品の表面粗さも小さく抑えることを可能とする。
【００１０】
（２） 前記円筒状中空フレキシブル部材の屈曲すべき箇所に、第１のワイヤの末端を固定し、その屈曲箇所の、前記円筒状中空フレキシブル部材の径方向の対向部であって粉体塗型剤が供給される下流のいずれかの箇所に、第２のワイヤの末端を固定することを特徴とする（１）に記載の粉体塗型剤塗布装置。
本項によれば、前記円筒状中空フレキシブル部材が、第１のワイヤの末端を固定し、その屈曲箇所の、前記円筒状中空フレキシブル部材の径方向の対向部であって粉体塗型剤が供給される下流のいずれかの箇所に、第２のワイヤの末端を固定しているため、両ワイヤを、後述のエアシリンダ又はモータ電動機のような動力手段を用いて、適宜引っ張ることによって、当該塗型ノズルを、所望の位置において任意の角度で屈曲させることができる。
【００１１】
（３） 前記デフレクタは、円錐体であり、円錐形状の対称軸が、モータ軸に結合されており、かつ、前記粉体塗型剤供給用チューブの中心軸に略一致するように配置されていることを特徴とする（１）項又は（２）項に記載の粉体塗型剤塗布装置。
本項は、（１）項又は（２）項のデフレクタ構造を例示する。当該デフレクタは円錐体であり、さらに好適には正円錐体である。回転中、偏心すると、回転動作が不安定になり、粉体塗型剤の吐出方向も安定しないからである。また、正円錐体にすると、回転中、風圧を受けにくく、無用な負荷を受けることがないためである。
【００１２】
（４） 前記デフレクタは、円錐体形状であり、円錐体形状の対称軸が、モータ軸に結合されており、かつ、前記粉体塗型剤供給用チューブの中心軸に略一致するように配置され、かつ、前記円錐体形状の底面が前記中心軸を対称軸とした半ドーナツ状曲面を形成していることを特徴とする（１）又は（２）に記載の粉体塗型剤塗布装置。
【００１３】
本項は、（１）項又は（２）項の他のデフレクタ構造を例示する。当該デフレクタは円錐体形状の底面が前記中心軸を対称軸とした半ドーナツ状曲面を形成している。そのため、対称軸（回転軸）に対して垂直方向に粉体塗型剤が吐出するのに対し、該垂直方向から曲がるようにして粉体塗型剤を内型面に対して吹き込むことができる。内型面が一定角度のジグザグ状に形成されているような複雑な面の場合に有効である。
【００１４】
（５） 前記デフレクタは、回転軸付きプロペラ体であり、該回転軸が、モータ軸に結合されており、かつ、前記粉体塗型剤供給用チューブの中心軸に略一致するように配置されていることを特徴とする（１）項又は（２）項に記載の粉体塗型剤塗布装置。
【００１５】
本項は、（１）項又は（２）項の他のデフレクタ構造を例示する。当該デフレクタは回転軸付きプロペラ体である。そのため、粉体塗型剤の吐出対象が、前記粉体塗型剤供給用チューブの中心軸の前方にある場合に好適なものである。デフレクタが回転軸付きプロペラ体であると、粉体塗型剤を、同中心軸に沿った方向を中心として広がるように（輻輳的に）、内型面に吹き込むことができるからである。
なお、当該デフレクタは、（３）項、（４）項又は（５）項のものに限られず、当業者によって適宜改変が可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、閉じられた状態の金型内のキャビティが屈曲していても、そのキャビティ面（内型面）に対して粉体塗型剤を吹き込むことができ、もって、優れた密着性の均一かつ膜強度が高い塗膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る粉体塗型剤塗布装置のシステムの全体を説明するための概略図である。
【図２】デフレクタ付きノズル機構に含まれる蛇腹状チューブを説明する図である。
【図３】図２（ｃ）の蛇腹状チューブに、テフロン（登録商標）製スリーブを被せた図である。
【図４】金型内のキャビティが屈曲している場合であっても、本発明に係る粉体塗型剤塗布装置が好適に使用されることを示す図である。
【図５】図４の一部の鳥瞰図であって、粉体塗型剤が屈曲先の内型面に塗布される様子を示す図である。
【図６】（ａ）は比較例によって造型された中子の写真、（ｂ）は実施例によって造型された中子を写した写真である。
【図７】（ａ）は比較例によって造型された中子に金属を鋳込んで得られた鋳物品の写真、（ｂ）は実施例によって造型された中子に金属を鋳込んで得られた鋳物品の写真である。
【図８】（ａ）は、比較例によって造型された中子に金属を鋳込んで得られた鋳物品と、この従来法の鋳物品をホーニング加工した鋳物品と、実施例によって造型された中子に金属を鋳込んで得られた鋳物品との面粗度を比較するグラフである。（ｂ）は、同比較例と、同実施例の鋳物品のそれぞれに流体を流したときの流量係数を示すグラフである。
【図９】正円錐体のデフレクタと粉体塗型剤の吐出方向を示す断面図である。
【図１０】正円錐体の底面に半ドーナツ状の凹部が形成されたデフレクタと粉体塗型剤の吐出方向を示す断面図である。
【図１１】プロペラ体のデフレクタと粉体塗型剤の吐出方向を示す断面図である（風が前方に吹くようにプロペラが回転する場合）。
【図１２】プロペラ体のデフレクタと粉体塗型剤の吐出方向を示す断面図である（図１１の場合とプロペラの回転を反対向きにした場合）。
【図１３】塗型ノズルに、クーラントライナーを適用した場合の変形例を示す概略図である。
【図１４】塗型ノズル（特に先端部）に、スプリング部材を適用した場合の変形例を示す概略立面図である。
【図１５】塗型ノズルに、スプリング部材を内挿した可撓性チューブを適用した場合の変形例を示す概略立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図１を参照しながら、本発明に係る粉体塗型剤塗布装置の好適実施形態（以下「本実施形態」という）を、塗布方式が静電塗布（静電塗装）の場合を代表例として説明する。ただし、本実施形態は、静電塗布に限られず、スプレー塗布も適用が可能である。例えば、スプレー塗布を採用した場合には、下記の静電式粉体塗型供給機構５０の代わりに、空気圧による吹き付け塗装機構を具備させればよく、係る場合には静電気を付与する装置や手段を要しない。
【００１９】
図１は、粉体塗型剤塗布装置１００のシステム全体の概略を示す。図１に示されるように、粉体塗型剤塗布装置１００のシステムは、デフレクタ付きノズル機構１０、ノズル先端回転機構２０、リニア駆動機構３０、塗型ノズル屈曲機構４０、及び静電式粉体塗型供給機構５０を具備する。
デフレクタ付きノズル機構１０は、モータ２１によって駆動される回転軸１３に一体結合されたデフレクタ１１と、1箇所以上で屈曲可能な塗型ノズル１２とを含む。デフレクタ１１は、好適には正円錐体であり、回転軸１３と正円錐体の中心軸とは同一軸上にある。
【００２０】
ノズル先端回転機構２０は、モータ２１と、このモータ２１の回転軸に配置されたカップリング部材２３を介して、チューブ内でモータ２１の回転動作を伝達できるワイヤ２３とを備えている。このワイヤ２３は、上記の塗型ノズル１２の中央の開口を通って、デフレクタ１１の回転軸１３と結合している。
【００２１】
リニア駆動機構３０は、静電ガン５１の、粉体塗型剤の吐出部５１Ａの延長部である支持体５１Ｓの延長線に沿って、矢印３２Ａ、３２Ｂの方向に塗型ノズル１２をリニア駆動できるエアシリンダユニット３１を含む。また、リニア駆動機構３０によって、図４で示す金型６０、６１のキャビティ５８に塗型ノズル１２を挿入する角度を、０度から４５度の範囲で可変でき、また挿入位置を、金型６０、６１の分割面５９に対して平行に移動させながら調整することもできる。さらに、金型６０、６１のキャビティ５８の形状により、挿入長さの調整も可能である。以上の駆動・調整は、エアシリンダに加えられる圧縮エアによって行われる。この圧縮エアの量（若しくはエア圧）を調整することによって、塗型ノズル１２の移動速度（駆動速度）を可変することもできる。
【００２２】
塗型ノズル屈曲機構４０は、２個のエアシリンダ４１、４２を含み、エアシリンダ４１、４２の駆動部には、２本のワイヤ４３、４４の端部が固定されている。ワイヤ４３、４４は、チューブ状の塗型ノズル１２の内側に隣接して延在する蛇腹状チューブ１７（上記（１）項の「粉体塗型剤供給用チューブの周囲に配置され、かつ、三次元に屈曲可能な円筒状中空フレキシブル部材」の好適部材の一態様）に沿って形成された溝であって、ワイヤがスナップ嵌め可能な溝を通り、その先端が後述のスリット（図２の参照符号１５）に固定されている。本実施形態は、屈曲箇所が１つの場合を例示するが、屈曲箇所が２つ以上の場合には、さらに、２個のエアシリンダと２本のワイヤとをワンセット単位で追加するようにする。
なお、本実施形態では、粉塵が蛇腹状チューブ１７に付着して屈曲がスムーズに行われなくなることを防ぐために、又は、ワイヤが溝から外れることを防止するために、スリーブ１８を設けている（但し屈曲動作自体にはスリーブ１８は寄与しないため必須ではない）。
【００２３】
静電式粉体塗型供給機構５０は、静電ガン５１と、エア圧制御部５２と、粉体塗型剤収納部５３と、電圧制御部５４とを含む。静電ガン５１と、エア圧制御部５２及び粉体塗型剤収納部５３とは、チューブ部材５５、５６によって接続されており、さらに、静電ガン５１と、電圧制御部５４とは、リード線（導線）５７によって通電可能に接続されている。電圧制御部５４は、静電ガン５１から吐出する粉体塗型剤に電荷を与えるための印加電圧を可変・制御する。
【００２４】
次に、粉体塗型剤塗布装置１００のシステムが、図４に示された一対の金型６０、６１の内型の面に粉体塗型剤を静電塗布し、ＫＹ法による中子造型を行うときの、同システムの作用を説明する。
【００２５】
まず、一対の金型６０、６１（参照番号５９は両金型の分割面を指す）を閉じ、金型６０、６１の間に造型すべき中子の外形に対応した内型の面又はキャビティを形成する。そして、粉体塗型剤が正に、金型が負に帯電するように電圧制御部５４から電圧を供給する。
次に、図１の矢印３２Ａの向きに、リニア駆動機構３０に含まれるエアシリンダ３１を駆動させて、塗型ノズル１２を真直ぐにしたまま、塗型ノズル１２を、図４のキャビティ５８の直進部１２Ｌに沿って進行させながら、粉体塗型剤の吹き込みを始動する。なお、粉体塗型剤の吹き込み前に、金型６０、６１の内型面に離型剤をあらかじめ塗布しておくようにしてもよい。
【００２６】
図４で図示されたようなキャビティ５８は、先端付近（奥付近）で屈曲箇所１２Ｂがあり、このまま進行すると、デフレクタ１１がキャビティ５８面と衝突してしまう。これを防ぐため、塗型ノズル屈曲機構４０のエアシリンダ４１、４２のそれぞれに接続されたワイヤ４３、４４を、エアシリンダ４１、４２により引っ張る遠隔操作を行い、先端部分の屈曲したキャビティ５８の形状に沿うように、塗型ノズル１２を屈曲させる。このとき、さらにデフレクタ１１が先に進行しキャビティ５８面と衝突することを防ぐために、エアシリンダ４１、４２に予めリミッタを設定することが好ましい。
この塗型ノズル１２の屈曲動作に関しては、蛇腹状チューブ１７の構造・動作を説明の中心として後述する。
【００２７】
さらに、電圧制御部５７によって正に帯電され、かつ、エア圧制御部５２によってエア圧によって加速された粉体塗型剤７０が静電ガン５１から符号１９の方向に向かうように、デフレクタ１１の面に向けて吐出する。それと同時に、ノズル先端回転機構２０のモータ２１を回転させてデフレクタ１１を回転させる。これにより、図５に示すように、粉体塗型剤を、デフレクタ１１の回転軸１３に対して垂直方向に吐出することができ、内型面６２、６３に対して垂直に粉体塗型剤を吹き込むことができる。その結果、本実施形態によれば、図４のような屈曲した箇所１２Ｂの奥の内型面６２、６３に対しても、粉体塗型剤を優れた密着性で均一にその膜強度も高くなるように塗布することができる。
なお、デフレクタ１１の回転軸の延長線が突き当たる内型面の正面部分５８Ｆは、キャビティ面としては使用せず、一般に、いわゆる「巾木」用に使用され、中子を金型にセットするときの座部となる。よって、正面部分５８Ｆに対する塗型剤の塗膜品質は問われないし、塗型剤が正面部分５８Ｆに全く塗布されなくてもよい。仮に、当該塗膜品質が問われるときは、ディフレクタ１１の形状や型構造を改変して対応することができる。また、内型面の正面部分５８Ｆ（巾木に相当する部分）には、図示しないが、塗型剤の吹き付けの際（塗型剤の塗布中）、キャビティ内で塗型剤が舞い上がるのを抑制すべく、噴霧状の塗型剤を外部に適宜逃がす貫通口を、正面部分５８Ｆの部位に設けておくこともできる。
【００２８】
さらに、エアシリンダユニット３１によって、塗型ノズル１２を矢印３２Ｂの方に徐々に移動させる。このとき、同時に、エアシリンダ４１、４４の駆動により、塗布ノズル１２を徐々に真直ぐにする。このようにして、塗布ノズル１２を金型６０、６１のキャビティから抜くようにする。
このようにして、本実施形態によれば、キャビティが屈曲しているような複雑な構造の内型面に対して、金型を閉じた状態のまま、粉体塗型剤を全体にわたり、優れた密着性で均一に吹き込み、塗布することができる。この後、分割面１１を境界として金型６０、６１を開くことで、造型された中子を得ることができる。
【００２９】
ここで、さらに、塗型ノズル１２（塗型ノズル屈曲機構４０）の、屈曲のメカニズムについて、主に図２、図３を参照しながら、詳述する。
塗型ノズル１２（図１参照）は、三層構造からなる。この三層構造は、最外層がテフロン（登録商標）製樹脂のスリーブ（図３の参照符号１８）、中間層が蛇腹状チューブ（図２の参照符号１７）、最内層が粉体塗型剤が送られる粉体塗型剤用チューブ（同図の参照符号１６）からなる。最内層の粉体塗型剤用チューブは、フッ素ゴム製のチューブを用いることが好ましい。
【００３０】
中間層の蛇腹状チューブ１７は、図２（ａ）〜（ｃ）で示されるように、その周面が凹部１７Ａ、凸部１７Ｂからなる凹凸状（襞状）になっており、一定の凹凸パターンの連続構造を含む。図示しないが、凸部１７Ｂには、図２（ｂ）で示すように、塗型ノズル１２の長尺方向に沿って、ワイヤ４３、４４をスナップ嵌め可能な（好ましくは断面が鍵穴型の）極小幅の溝（不図示）が長尺方向に沿って直線状に形成されている。そして、ワイヤ４３、４４のそれぞれ末端には、チューブ溝の極小径よりも大きな豆粒状の係止部材１５Ａ、１５Ｂが設けられている。そして、図２（ｂ）に示すように、まず屈曲させたい箇所に、係止部材１５Ｂを配置し、ワイヤ４３をチューブ溝に対してスナップ嵌めし、次に、上記の極小径の直径方向の対向側であって、例えば、ノズル吐出口１９寄りの位置に係止部材１５Ａを配置し、同様にワイヤ４４をチューブ溝にスナップ嵌めする。
【００３１】
この状態で、エアシリンダ４２が、係止部材１５Ｂの位置が移動しないようにワイヤ４４にかかる張力を維持し、一方、ワイヤ４３については、エアシリンダ４１によってエアシリンダ４１側に引っ張るようにする。そうすると、蛇腹状チューブ１７は、係止部材１５Ｂの配置箇所が屈曲の起点となり、図２（ｃ）のように、紙面の上側に反るように屈曲する。この後、エアシリンダ４１、４２の駆動を停止した後も、蛇腹状チューブ１７は当該屈曲状態のままに固定され、図３に示されるような屈曲状態を維持するようになる。
【００３２】
このようにして、金型６０、６１の組み合わせによって形成されているキャビティの屈曲状態と略一致するように、図４の屈曲部１２Ｂに入るところから徐々に屈曲するように、塗型ノズル１２を屈曲・制御する（このとき、好ましくは、図示しない記憶手段によって、この屈曲・制御に係る動作を記憶する）。これにより、同図に示すように、奥の深いキャビティ箇所の内型の面６２、６３（図５参照）に対しても、粉体塗型剤を吹き込むことができ、好適な中子造型を達成することができる。
【００３３】
そして、塗型粉体剤の吐出とデフレクタ１１の回転を停止してから、好ましくは、記憶手段によって記憶された屈曲制御の動作を逆に辿るようにエアシリンダ４１、４２及びワイヤ４３、４４に制御して、塗型ノズル１２を、金型６０、６１のキャビティから内型面に衝突することなく抜いてゆく。塗型ノズル１２を金型６０、６１のキャビティに挿入した後、塗型ノズル１２を金型６０、６１のキャビティから抜くときに、塗型粉体剤の吐出を金型６０、６１のの内型面に対して行い、塗布作業を完了させるようにしてもよい。
【００３４】
このようにして、本実施形態によれば、屈曲したキャビティを含む中子造型用金型の内型面であっても、同金型を閉じた状態で、内型面全体にわたり、内型面に垂直に粉体塗型剤を吹き込むことができ、もって、密着性の優れた均一かつ膜強度の高い塗膜を形成することができる。
また、同塗膜の膜厚及び／又は膜強度を、静電粉体塗布供給機構５０からの粉体塗型剤の供給量とエア圧、粉体ノズル１２のエアシリンダ３１の移動速度、及び、デフレクタ１３の回転速度によって制御することができる。
【００３５】
[比較例・実施例]
比較例では、金型を開いた状態で、静電塗布によって、手動によって静電ガンを用いて金型の内型面に粉体塗型剤を塗布し、図６（ａ）の写真で観察される中子を得た。一方、実施例では、金型を閉じた状態で、本実施形態に係る粉体塗型剤塗布装置のシステムによる静電塗布によって、金型の内型面に粉体塗型剤を塗布し、図６（ｂ）の写真で観察される中子を得た。
【００３６】
図６（ａ）、（ｂ）とも、金型は、エンジン周りのＩＮポート（以下、単に「ＩＮポート」という）に係る鋳物品であって、キャビティ形状が屈曲しているものを用いた。なお、図６（ａ）、（ｂ）の写真から分かるように、当該金型は、キャビティ形状が紙面に沿って外側の方に屈曲しているものであった。
【００３７】
上記得られた中子の上から、同一条件で、溶解金属を鋳込み、それぞれ図７（ａ）、（ｂ）に示す写真で観察されるＩＮポート用鋳物品（半製品）を得た。
両ＩＮポート用鋳物品の内面を、比較例を指す図７（ａ）の写真と、実施例を指す図７（ｂ）の写真とで比較すると、明らかに、実施例の方が比較例より鋳物品の内面に光沢があり、すなわち、表面粗さが小さいことが分かった。これは、図６（ａ）（ｂ）の写真を観察すると分かるように実施例によって得られた中子の面、すなわち、粉体塗型剤によって形成された塗膜からなる面の表面粗さが小さかったからであり、さらに、本実施形態によって、金型の内型面に、粉体塗型剤が優れた密着性で均一かつ高い膜強度で塗布されたためである。
【００３８】
図８（ａ）は、実際に、鋳造品の表面粗さ[ポート面粗度（Ｚ）：ＩＮポートのない面の表面粗度Ｒｚ]を、表面粗さ計によって測定し、グラフにしたものである。比較例１は、図８（ａ）の左の棒グラフ（比較例１）に対応し、実施例は、図８（ａ）の右の棒グラフ（実施例）に対応している。図８（ａ）の中央の棒グラフは、比較例１の鋳造品の表面をホーニング加工したもの（比較例２とする）の表面粗さである。
【００３９】
図８（ａ）の結果から、実施例の鋳造品の表面粗さは、比較例１の、鋳造品の表面粗さの約１／７であり、かつ、比較例２のホーニング加工後の表面粗さと同等であった。この結果から、本発明に係る粉体塗型剤塗布装置１００によって、閉じた金型の内型面に、粉体塗型剤を塗布して中子を造型すれば、この中子に金属を鋳込んだ面をホーニング加工のような後加工処理（表面調整）を行う必要がないほどの、表面粗さの小さい鋳造品を作製することができることが分かった。
【００４０】
図８（ｂ）は、上記の比較例１のＩＮポート鋳造品と、上記の実施例のＩＮポート鋳造品の流量係数を比較するグラフである。比較例１の流量係数は０．５４６であったが、実施例の流量係数は０．５６５であった。流量係数が大きいほど、ＩＮポート鋳造品の中において流体がより良く流れる。本発明に係る粉体塗型剤塗布装置１００によって得られた鋳造品は、流量係数が大きいため、その表面がホーニング加工面並みになっていた。
【００４１】
これにより、本発明に係る実施例によれば、ＩＮポート鋳造品の内面の表面粗さを小さくするために従来必要であったホーニング加工並みの表面調整を省略することができ、製造工程の省力化をも図れることが分かった。
【００４２】
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、デフレクタ１１及び塗型ノズル１２に関し、以下のような変形例を採用することが可能である。
【００４３】
デフレクタ１１は、図９に示したもの以外に、例えば、図１０に示した形状Ａの底面を半ドーナツ（半円環）状にした形状のもの１１Ａや、図１１に示したプロペラのもの１１Ｂ、図１２に示したプロペラ１１Ａの回転に対し逆に回転させたプロペラ１１Ｃのいずれかを採用することもできる。上記のデフレクタ１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｃは、金型内のキャビティ形状に鑑みて、粉体ノズル１２を屈曲したときに、デフレクタ１１では粉体塗型剤が吹き込めないような内型面やデフレクタ１１の回転軸の、真正面方向の箇所へ粉体塗型剤の吹き込みに、適宜採用することができる。
【００４４】
また、蛇腹状チューブ１７は、図１３に示す市販のクーラントライナーノズルのチューブ部１７Ａ（クーラントライナー１７Ａ）を利用するようにしてもよい。この場合は、クーラントライナー１７Ａの側壁に二本のワイヤ４３、４４の端部を適宜、係止部Ｅ１、Ｅ２に固定する。そして、クーラントライナーのチューブ部１７のエアシリンダ４１、４２でワイヤ４３、４４を適宜引っ張ることで、塗型ノズル１２を好適に屈曲させる（デフレクタ１１の向きを任意に変える）ことができる。
【００４５】
また、蛇腹状チューブ１７は、代わりに図１４に示すスプリングを含む構造１６Ｓを使用するようにしてもよい。図１４に示すスプリング構造１６Ｓでは、塗型ノズル１２の先端部Ｅにスプリング部材１６Ｓを、塗型ノズル１２とスプリング部材１６Ｓとを同軸状に固着している。そして、スプリング部材１６Ｓの先端面に、該中心軸と垂直になるように、ばね径よりやや大きな径のリジッドな円板Ｄが固着されている。この円板Ｄの中心に、上記粉体塗型剤用チューブ１６を貫通させ、スプリング部材１６Ｓの先端面Ｐの中心軸に沿って貫通孔から延伸する回転軸にデフレクタ１１を設ける。また、平板Ｄには、二本のワイヤ４３、４４が、中心軸を対称軸として固定されている。この場合は、スプリング部材１６Ｓを、上記エアシリンダ４１、４２によってワイヤ４３、４４を適宜引っ張ることで、塗型ノズル１２の、特に先端部について、好適に屈曲させることができる。
【００４６】
或いは、蛇腹状チューブ１７は、図１５に示すスプリング１６Ｓを内挿した可撓性樹脂（例えばいくらかリジッドなウレタン樹脂）製の中空フレキシブル部材１６Ｕを使用するようにしてもよい。この場合には、スプリング１６Ｓを伸ばしたときにできるいずれかの隙間箇所Ｅ３、Ｅ４に、ワイヤ４３、４４の端部を固定する。この場合も、上記エアシリンダ４１、４２でワイヤ４３、４４を、同様にして適宜引っ張ることで、塗型ノズル１２を、スプリング部材１６Ｓを好適に屈曲させることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１１：デフレクタ、１５Ｂ：屈曲箇所、１７：蛇腹状チューブ（円筒状中空フレキシブル部材）、４３：第１のワイヤ、４４：第２のワイヤ、５１：静電ガン、７０：粉体塗型剤、１００：粉体塗型剤塗布装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉じられた状態の中子造型用金型の内型面に、ガンからの粉体塗型剤を塗布する粉体塗型剤塗布装置であって、
前記ガンからの前記粉体塗型剤を吐出することができる粉体塗型剤供給用チューブと、該粉体塗型剤供給用チューブの周囲に配置され、かつ三次元に屈曲可能な円筒状中空フレキシブル部材と、を含む塗型ノズルと、
前記円筒状中空フレキシブル部材の屈曲すべき箇所に、第１のワイヤの末端を固定し、その屈曲箇所の、前記円筒状中空フレキシブル部材の径方向の対向部のいずれかの箇所に、第２のワイヤの末端を固定し、
第１のワイヤの張力を維持しながら、第２のワイヤを引っ張ることによって、前記塗型ノズルを屈曲することができるワイヤ駆動部を含む屈曲手段と、
前記塗型ノズルの先端に配置され、かつ、前記粉体塗型剤供給用チューブの開口から吐出した前記粉体塗型剤の吐出方向を、前記内型の面に対して略垂直に前記粉体塗型剤が当たるように偏向かつ回転可能なデフレクタと、
を備えていることを特徴とする粉体塗型剤塗布装置。
【請求項２】
前記円筒状中空フレキシブル部材の屈曲すべき箇所に、第１のワイヤの末端を固定し、その屈曲箇所の、前記円筒状中空フレキシブル部材の径方向の対向部であって粉体塗型剤が供給される下流のいずれかの箇所に、第２のワイヤの末端を固定することを特徴とする請求項１に記載の粉体塗型剤塗布装置。
【請求項３】
前記デフレクタは、円錐体であり、円錐形状の対称軸が、モータ軸に結合されており、かつ、前記粉体塗型剤供給用チューブの中心軸に略一致するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体塗型剤塗布装置。
【請求項４】
前記デフレクタは、円錐体形状であり、円錐体形状の対称軸が、モータ軸に結合されており、かつ、前記粉体塗型剤供給用チューブの中心軸に略一致するように配置され、かつ、前記円錐体形状の底面が前記中心軸を対称軸とした半円環状曲面を形成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体塗型剤塗布装置。
【請求項５】
前記デフレクタは、回転軸付きプロペラ体であり、該回転軸が、モータ軸に結合されており、かつ、前記粉体塗型剤供給用チューブの中心軸に略一致するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体塗型剤塗布装置。
【請求項１】
閉じられた状態の中子造型用金型の内型面に、ガンからの粉体塗型剤を塗布する粉体塗型剤塗布装置であって、
前記ガンからの前記粉体塗型剤を吐出することができる粉体塗型剤供給用チューブと、該粉体塗型剤供給用チューブの周囲に配置され、かつ三次元に屈曲可能な円筒状中空フレキシブル部材と、を含む塗型ノズルと、
前記円筒状中空フレキシブル部材の屈曲すべき箇所に、第１のワイヤの末端を固定し、その屈曲箇所の、前記円筒状中空フレキシブル部材の径方向の対向部のいずれかの箇所に、第２のワイヤの末端を固定し、
第１のワイヤの張力を維持しながら、第２のワイヤを引っ張ることによって、前記塗型ノズルを屈曲することができるワイヤ駆動部を含む屈曲手段と、
前記塗型ノズルの先端に配置され、かつ、前記粉体塗型剤供給用チューブの開口から吐出した前記粉体塗型剤の吐出方向を、前記内型の面に対して略垂直に前記粉体塗型剤が当たるように偏向かつ回転可能なデフレクタと、
を備えていることを特徴とする粉体塗型剤塗布装置。
【請求項２】
前記円筒状中空フレキシブル部材の屈曲すべき箇所に、第１のワイヤの末端を固定し、その屈曲箇所の、前記円筒状中空フレキシブル部材の径方向の対向部であって粉体塗型剤が供給される下流のいずれかの箇所に、第２のワイヤの末端を固定することを特徴とする請求項１に記載の粉体塗型剤塗布装置。
【請求項３】
前記デフレクタは、円錐体であり、円錐形状の対称軸が、モータ軸に結合されており、かつ、前記粉体塗型剤供給用チューブの中心軸に略一致するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体塗型剤塗布装置。
【請求項４】
前記デフレクタは、円錐体形状であり、円錐体形状の対称軸が、モータ軸に結合されており、かつ、前記粉体塗型剤供給用チューブの中心軸に略一致するように配置され、かつ、前記円錐体形状の底面が前記中心軸を対称軸とした半円環状曲面を形成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体塗型剤塗布装置。
【請求項５】
前記デフレクタは、回転軸付きプロペラ体であり、該回転軸が、モータ軸に結合されており、かつ、前記粉体塗型剤供給用チューブの中心軸に略一致するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体塗型剤塗布装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−６０１（Ｐ２０１１−６０１Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４４３１８（Ｐ２００９−１４４３１８）
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（３９３０２６２８３）株式会社松村精型 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（３９３０２６２８３）株式会社松村精型 (13)
【Ｆターム（参考）】
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