鋳型造型方法及びその装置
【課題】簡単な構成により、厚い部分と薄い部分とが混在する鋳型を造型する場合でも、鋳物砂の充填性を向上させて硬化処理された鋳型の品質を保つ。
【解決手段】鋳物砂４１を収容するブローヘッドの下部に配設され、キャビティ３６内に鋳物砂４１を吹き込み充填する複数のブローノズルを、常開式ブローノズル７と開閉式ブローノズル８とで構成する。開閉式ブローノズル８を弾性変形可能な弾性材料で構成されたノズル本体８ａと、ノズル本体８ａに配置され、開口部８ｂを開閉する遮断球８ｃとで構成する。常開式ブローノズル７を成形型３５の充填孔３８に接続して常開式ブローノズル７のみから鋳物砂４１をキャビティ３６内に吹き込み、次にブローヘッド１と成形型３５とを接近方向に相対移動させ、成形型３５の充填孔３８周りに設けた当接部３９をノズル本体８ａと接触させ、ノズル本体８ａを変形させて遮断球８ｃを開状態とし、開閉式ブローノズル８から鋳物砂４１をキャビティ３６内に吹き込む。
【解決手段】鋳物砂４１を収容するブローヘッドの下部に配設され、キャビティ３６内に鋳物砂４１を吹き込み充填する複数のブローノズルを、常開式ブローノズル７と開閉式ブローノズル８とで構成する。開閉式ブローノズル８を弾性変形可能な弾性材料で構成されたノズル本体８ａと、ノズル本体８ａに配置され、開口部８ｂを開閉する遮断球８ｃとで構成する。常開式ブローノズル７を成形型３５の充填孔３８に接続して常開式ブローノズル７のみから鋳物砂４１をキャビティ３６内に吹き込み、次にブローヘッド１と成形型３５とを接近方向に相対移動させ、成形型３５の充填孔３８周りに設けた当接部３９をノズル本体８ａと接触させ、ノズル本体８ａを変形させて遮断球８ｃを開状態とし、開閉式ブローノズル８から鋳物砂４１をキャビティ３６内に吹き込む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込み充填して鋳型を造型する鋳型造型方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、成形型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込み充填して鋳型を造型する鋳型造型方法は知られているが、通常、ブロータンクの複数の吹き込みノズルから一度に成形型のキャビティ内に鋳物砂が吹き込み充填される。このため、吹き込みノズルから鋳物砂と共に勢いよく吹き込まれた空気が排気通路（エアベント）から抜けきらずに他の吹き込みノズルを通ってブロータンク内に逆流することがある。特に厚い部分と薄い部分とが混在する鋳型を造型する際には、厚い部分と鋳物砂が行き渡り難い薄い部分とで充填のタイミングが異なり、キャビティ内の空気がエアベントから抜けきらずに鋳物砂の充填が充分に行われない場合がある。このため、硬化処理された鋳型の品質が低下するという問題がある。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１には、ブロータンクの複数の吹き込みノズル内に移動シリンダで作動する突き棒を配置し、この突き棒で吹き込みノズルを開閉して吹き込み時期を変更して鋳物砂の充填率を向上させようとしたものが開示されている。
【特許文献１】特開平７−１４４２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のような鋳型造型方法を行おうとすると、ブロータンクの周辺に複数の移動シリンダを設けなければならず、構造が複雑となり、製造コスト及びランニングコストの面で実現が難しいという問題がある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成により、厚い部分と薄い部分とが混在する鋳型を造型する場合でも、鋳物砂の充填性を向上させて硬化処理された鋳型の品質を保つことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、この発明では、ブローノズルの構成に工夫を加えることにより、複数の吹き込みノズルから鋳物砂を吹き込むタイミングを調整するようにした。
【０００７】
具体的には、第１の発明では、成形型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込み充填して鋳型を造型する鋳型造型方法を前提とする。
【０００８】
そして、上記鋳型造型方法は、
上記鋳物砂を収容するブローヘッドの下部に、常開式ブローノズルと、弾性変形可能な弾性材料で構成されたノズル本体及び該ノズル本体に配置され、該ノズル本体の開口部を開閉する球体を有する開閉式ブローノズルとで構成された複数のブローノズルを配設する準備工程と、
上記常開式ブローノズルを成形型の充填孔に接続して該常開式ブローノズルのみから鋳物砂をキャビティ内に吹き込む第１吹き込み工程と、
上記第１吹き込み工程の後、ブローヘッドと成形型とを接近方向に相対移動させ、成形型の充填孔周りに設けた当接部を上記ノズル本体と接触させ、該ノズル本体を変形させて上記球体を開状態とし、開閉式ブローノズルから鋳物砂をキャビティ内に吹き込む第２吹き込み工程と、を含む構成とする。
【０００９】
上記の構成によると、まず、常開式ブローノズルを成形型の充填孔に接続して該常開式ブローノズルのみから鋳物砂を該鋳物砂が行き渡り易いキャビティの比較的厚い部分に吹き込んで充填する。この際、適宜、エアベントからエアが排気される。次いで、ブローヘッドと成形型とを接近方向に相対移動させ、成形型の充填孔周りに設けた当接部をノズル本体と接触させてノズル本体を変形させる。すると、ノズル本体の開口部を開閉する球体が開状態となり、開閉式ブローノズルから鋳物砂がキャビティ内に吹き込まれ、適宜、エアベントからエアが排気されながら、キャビティにおける鋳物砂が行き渡り難い部分が鋳物砂で充填される。このように、常開式ブローノズルと開閉式ブローノズルとで鋳物砂の充填のタイミングをずらすことで、厚い部分と薄い部分とが混在する鋳型を造型する場合でも、キャビティ内の空気がエアベントから確実に抜け出すので、鋳物砂の充填が充分に行われ、硬化処理された鋳型の品質が低下することはない。
【００１０】
第２の発明では、成形型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込み充填して鋳型を造型する鋳型造型装置を前提とする。
【００１１】
そして、上記鋳型造型装置は、
上記鋳物砂を収容するブローヘッドと、
上記ブローヘッドの下部に配設され、キャビティ内に鋳物砂を吹き込み充填する複数のブローノズルと、
上記ブローヘッド内に鋳物砂吹き込み時の加圧気体を供給する加圧気体供給装置と、
上記成形型とブローヘッドとを接近方向及び離間方向に相対移動させる移動装置とを備え、
上記複数のブローノズルは、常開式ブローノズルと開閉式ブローノズルとで構成され、
上記開閉式ブローノズルは、弾性変形可能な弾性材料で構成されたノズル本体と、該ノズル本体に配置され、該ノズル本体の開口部を開閉する球体とから構成され、
成形型における開閉式ブローノズルに対応する充填孔の周りには、ノズル本体と接触し該ノズル本体を変形させて球体を開状態とする当接部が形成され、
上記常開式ブローノズルを上記充填孔に接続して該常開式ブローノズルのみから鋳物砂をキャビティ内に吹き込み、
次いで、ブローヘッドと成形型とを接近方向に相対移動させ、上記当接部をノズル本体と接触させ、該ノズル本体を変形させて上記球体を開状態とし、開閉式ブローノズルから鋳物砂をキャビティ内に吹き込む制御手段をさらに備える構成とする。
【００１２】
上記の構成によると、加圧気体供給装置により、ローヘッド内に鋳物砂吹き込み時の加圧気体が供給され、制御手段により、移動装置が駆動されて成形型とブローヘッドとが接近方向に相対移動され、常開式ブローノズルが成形型の充填孔に接続されて該常開式ブローノズルのみから鋳物砂を該鋳物砂が行き渡り易いキャビティの比較的厚い部分に吹き込んで充填する。この際、適宜、エアベントからエアが排気される。次いで、制御手段により、移動装置が駆動されてブローヘッドと成形型とが接近方向に相対移動され、成形型の充填孔周りに設けた当接部とノズル本体とが接触しノズル本体が変形する。すると、ノズル本体の開口部を開閉する球体が開状態となり、開閉式ブローノズルから鋳物砂がキャビティ内に吹き込まれ、適宜、エアベントからエアが排気されながら、キャビティにおける鋳物砂が行き渡り難い部分が鋳物砂で充填される。このように、常開式ブローノズルと開閉式ブローノズルとで鋳物砂の充填のタイミングをずらすことで、厚い部分と薄い部分とが混在する鋳型を造型する場合でも、キャビティ内の空気がエアベントから確実に抜け出すので、鋳物砂の充填が充分に行われ、硬化処理された鋳型の品質が低下することはない。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、ブローヘッドと成形型とを接近方向に相対移動させることで、常開式ブローノズルと開閉式ブローノズルとを２段階で開いて鋳物砂をキャビティ内に吹き込むようにしたことにより、簡単な構成により、厚い部分と薄い部分とが混在する鋳型を造型する場合でも、鋳物砂の充填性を向上させて硬化処理された鋳型の品質を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
−鋳型造型装置の構成−
図１は、本発明の実施形態にかかる鋳型造型装置５０を概略的に示し、この鋳型造型装置５０は、コールドボックス鋳型造型装置であって、ガス硬化性の鋳物砂４１を収容する密閉状の収容部２を有するブローヘッド１を備えている。上記鋳物砂４１は、フェノール樹脂及びポリイソシアネート化合物からなる粘結剤と溶剤とを含み、砂表面が該粘結剤及び溶剤により覆われてなる。上記粘結剤のフェノール樹脂は、ベンジルエーテル基をその分子内に有するフェノール、ノボラック又はこれらから誘導される樹脂である。上記ポリイソシアネート化合物は、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等である。また、上記溶剤は、脂肪族炭化水素系、脂環式炭化水素系、芳香族炭化水素系、ハロゲン化炭化水素系、ケトン系、エステル系、エーテル系、アルコール系等の有機溶剤の単独又は混合したものからなる。
【００１６】
上記鋳物砂４１は、上記収容部２の上側に配設した混練部３から収容部２へと供給される。すなわち、混練部３には、上記粘結剤、溶剤及び砂が投入され、これらが均一に混練されて、上記の如く砂表面が粘結剤及び溶剤により覆われてなる鋳物砂４１となる。そして、収容部２と混練部３との間には、シャッター駆動機構６により開閉されるシャッター５が配設されており、このシャッター駆動機構６は、制御手段としてのコントローラ３１によって作動制御される。上記シャッター５がシャッター駆動機構６により開かれると、鋳物砂４１が混練部３から自重で落下して収容部２に供給されることになる。
【００１７】
上記ブローヘッド１の下面には、中空のノズル取付部２ａが突出して形成されている。このノズル取付部２ａに上記収容部２内の鋳物砂４１を吹き出すための複数のブローノズル７，８が装着されるようになっている。一方、本鋳型造型装置５０の下側には、上型３５ａ及び下型３５ｂを有する成形型３５が設けられている。上型３５ａにおけるノズル取付部２ａに対応する部分には、底部３８ａが若干狭まった充填孔３８が形成されている。この充填孔３８にノズル取付部２ａが挿通されると、ブローノズル７，８は、成形型３５で形成されたキャビティ３６に臨むようになっている。このブローノズル７，８から吹き出された鋳物砂４１がキャビティ３６内に充填されて、本鋳型造型装置５０により造型する鋳型の形状とされる。本鋳型造型装置５０により造型する鋳型としては、シリンダブロックやシリンダヘッドの鋳型、シリンダヘッドのウォータジャケット用中子等が挙げられる。
【００１８】
図２及び図３に示すように、上記複数のブローノズル７，８は、常開式ブローノズル７と開閉式ブローノズル８とで構成されている。例えば、上記鋳型における薄肉形状部で鋳物砂４１が充填され難い箇所に開閉式ブローノズル８が配置され、他の比較的厚肉な部分に常開式ブローノズル７が配置されている。図では、常開式ブローノズル７と開閉式ブローノズル８とが１つずつ現れているが、いずれも複数個設けられていてもよい。
【００１９】
開閉式ブローノズル８は、弾性変形可能な弾性材料で構成されたノズル本体８ａと、該ノズル本体８ａに配置され、該ノズル本体８ａの開口部８ｂを開閉する遮断球８ｃとから構成されている。すなわち、ノズル本体８ａは、先端に向かって細い中空のゴム製品で構成され、先端部に円形の開口部８ｂが形成されている。遮断球８ｃは、開口部８ｂを下にしたときに、ノズル本体８ａの中間部に位置し、その外周面で開口部８ｂの周縁全体と接触し、かつ加圧エアによって遮断球８ｃが開口部８ｂから押し出されないような大きさとなっている。
【００２０】
常開式ブローノズル７は、上記ノズル本体８ａと同様のノズル本体７ａを有し、遮断球８ｃは設けられない構成となっている。
【００２１】
図６に拡大して示すように、上記充填孔３８は、平面視で円形に形成され、底部３８ａも平面視で円形に形成されている。これらは、楕円形や多角形でも構わない。この底部３８ａよりも若干上方の充填孔３８の周りには、ノズル本体８ａの外周と接触し、このノズル本体８ａを変形させ、遮断球８ｃと開口部８ｂの周縁との間に隙間を形成させて遮断球８ｃを開状態とする当接部３９が形成されている。この当接部３９は、対向する位置に充填孔３８を形成する内面から突出した部分で形成されている。この形状は、ノズル本体８ａの外周と接触したときに、遮断球８ｃを開状態として鋳物砂４１を通過し易くすると共に、ノズル本体８ａが変形しすぎてその耐久性を悪化させない形状であれば、特に限定されない。例えば、図６のような扇形から中心側の三角形を取り除いたような形状であれば、ノズル本体８ａの耐久性を低下させることなく、繰り返し遮断球８ｃを開状態又は閉状態に切換可能とすることができる。
【００２２】
上記ブローヘッド１における収容部２を構成する側壁面の上部には、加圧気体としての加圧エアを収容部２内に供給するためのエア供給口１ａが設けられている。このエア供給口１ａは、上記コントローラ３１によって作動制御される電磁弁１１を介してエアタンク１２と接続されており、このエアタンク１２内には、工場エアがレギュレータ（図示せず）により一定圧力（０．２ＭＰａ〜１ＭＰａ程度）とされた状態で供給されて、上記加圧エアとして貯蔵されている。そして、電磁弁１１が作動すると、エアタンク１２内の加圧エアが収容部２内に供給され、これにより、収容部２内の鋳物砂４１が上記ブローノズル７，８を介して成形型３５のキャビティ３６内に吹き込み充填されることになる。このことで、電磁弁１１、エアタンク１２及びコントローラ３１は、収容部２内に加圧気体を供給する加圧気体供給装置を構成する。なお、鋳物砂４１と共にキャビティ３６内に吹き込まれた加圧エアは、下型３５ｂの下部に適宜複数設けたエアベント３７よりキャビティ３６外へと抜け出るようになっている。
【００２３】
鋳型造型装置５０は、上記成形型３５とブローヘッド１とを接近方向及び離間方向に相対移動させる移動装置としての下側及び上側シリンダ４２，４３を備えている。具体的には、成形型３５及びブローヘッド１は、図示しない垂直軸に沿ってそれぞれ上下方向にスライド移動可能に構成されている。成形型３５は、下側昇降シリンダ４２によって、上下に昇降可能に構成されると共に、ブローヘッド１は、上側昇降シリンダ４３によって、上下に昇降可能に構成されている。下側及び上側シリンダ４２，４３は、コントローラ３１によって制御されるようになっている。なお、成形型３５及びブローヘッド１のいずれか一方のみを昇降可能に構成してもよい。
【００２４】
上記ブローヘッド１の収容部２内の下部には、収容部２内の鋳物砂４１を撹拌する撹拌部材２１が設けられている。この撹拌部材２１は、鋳物砂４１をほぐすものであって、上下方向に延びかつ回転可能に支持された回転軸２１ａと、この回転軸２１ａの下端部に固定されかつ水平方向に延びる基板２１ｂと、この基板２１ｂ上に設けられた複数の撹拌棒２１ｃとからなっている。上記回転軸２１ａの上端部は、撹拌部材駆動手段２２と連結されている。この撹拌部材駆動手段２２は、駆動モータ２２ａと、この駆動モータ２２ａの回転軸と上記回転軸２１ａとを連結する、例えば曲げ自在なワイヤ等からなる連結部材２２ｃと、駆動モータ２２ａを駆動するための駆動回路（図示せず）等を有している。この駆動回路には、駆動モータ２２ａに流れる電流値を検出する電流検出部２２ｂが設けられている。駆動モータ２２ａは、上記コントローラ３１によって作動制御される。
【００２５】
上記コントローラ３１により、上記下側及び上側シリンダ４２，４３を上下に昇降させるタイミングを調整することにより、常開式ブローノズル７と開閉式ブローノズル８とから２段階で鋳物砂４１をキャビティ３６内に吹き込むように構成されている。
【００２６】
−鋳型の造型方法−
次に上記鋳型造型装置５０により鋳型を造型する方法を説明する。
【００２７】
最初にブローヘッド１の下部にブローノズル７，８が配設された鋳型造型装置５０に成形型３５をセットしておき（準備工程）、スイッチ操作等によって鋳型造型装置５０を作動させる。すると、コントローラ３１から指令が出され、収容部２内に所定量の溶剤が補充され（溶剤補充工程）、その後、撹拌部材２１の基板２１ｂが回転軸２１ａ周りに回転し、その基板２１ｂ上に設けられた複数の撹拌棒２１ｃによって、収容部２内の鋳物砂４１が撹拌されてほぐされる（撹拌工程）。このとき、粘結剤、溶剤（上記補充分を含む）及び砂が均一に混ぜられる。
【００２８】
続いて、コントローラ３１の指令により、エアタンク１２の加圧エアが収容部２内に供給され、これにより、収容部２内の鋳物砂４１が、ブローノズル７，８を介して成形型３５のキャビティ３６内に吹き込み充填される（吹き込み充填工程）。
【００２９】
この吹き込み充填工程は、以下の２つの工程に分割されている。まず、下側昇降シリンダ４２を伸ばして成形型３５を上昇させ、又は、上側昇降シリンダ４３を伸ばしてブローヘッド１を下降させることにより、常開式ブローノズル７を成形型３５の充填孔３８に接続して常開式ブローノズル７のみから鋳物砂４１を比較的厚肉形状部のキャビティ３６内に吹き込む（第１吹き込み工程）。この際、適宜、エアベント３７からエアが排気される。一方、開閉式ブローノズル８においては、成形型３５の充填孔３８周りに設けた当接部３９とノズル本体８ａとは接触せず、開口部８ｂの周縁と遮断球８ｃ外周とは密着しているので、遮断球８ｃは閉状態となる。このため、開閉式ブローノズル８からは、鋳物砂４１がキャビティ３６内に吹き込まれることはない。
【００３０】
次いで、下側昇降シリンダ４２又は上側昇降シリンダ４３を若干伸ばしてブローヘッド１と成形型３５とを接近方向に若干相対移動させる。すると、当接部３９とノズル本体８ａとが接触し、ノズル本体８ａが変形する。このことで、開口部８ｂの周縁と遮断球８ｃ外周との間に隙間ができて、遮断球８ｃが開状態となる。すると、鋳物砂４１が未だ行き渡っていない薄肉形状部のキャビティ３６内に開閉式ブローノズル８から鋳物砂４１が吹き込まれる（第２吹き込み工程）。この際にも、適宜、エアベント３７からエアが排気されながら、キャビティ３６内が鋳物砂４１で充填される。このことで、キャビティ３６内の空気がエアベント３７から確実に抜け出すので、鋳物砂４１の充填が充分に行われ、硬化処理された鋳型の品質が低下することはない。
【００３１】
上記吹き込み充填工程の後は、本実施形態では、上記成形型３５を、該成形型３５のキャビティ３６内に硬化ガスを導入するために別途に設けた不図示の硬化ガス導入装置のところまで移動させて該硬化ガス導入装置にセットする。そして、この硬化ガス導入装置により、キャビティ３６内に硬化ガス（例えばトリエチルアミンガス）を導入することで、該キャビティ３６内に充填された鋳物砂４１を硬化させ（硬化工程）、こうして品質の良好な鋳型の造型が完成する。
【００３２】
なお、各吹き込み充填工程の後、鋳物砂４１の量が所定量よりも少なくなった場合には、シャッター駆動機構６の作動によってシャッター５が開状態となって鋳物砂４１が混練部３から収容部２へ供給される。
【００３３】
−実施形態の効果−
したがって、本実施形態にかかる鋳型造型方法及び鋳型造型装置５０によると、ブローヘッド１と成形型３５とを接近方向に相対移動させることで、常開式ブローノズル７と開閉式ブローノズル８とを２段階で開いて鋳物砂４１をキャビティ３６内に吹き込むようにしたことにより、簡単な構成により、厚い部分と薄い部分とが混在する鋳型を造型する場合でも、鋳物砂４１の充填性を向上させて硬化処理された鋳型の品質を保つことができる。
【００３４】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態にかかる鋳型造型装置を示す概略構成図である。
【図２】第１吹き込み工程における成形型及びその周辺を拡大して示す断面図である。
【図３】第２吹き込み工程における図２相当図である。
【図４】第１吹き込み工程における開閉式ブローノズル及びその周辺を拡大して示す断面図である。
【図５】第２吹き込み工程における図４相当図である。
【図６】充填孔の当接部を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ ブローヘッド
７ 常開式ブローノズル
８ 開閉式ブローノズル
８ａ ノズル本体
８ｂ 開口部
８ｃ 遮断球（球体）
１１ 電磁弁（加圧気体供給装置）
１２ エアタンク（加圧気体供給装置）
３１ コントローラ（制御手段、加圧気体供給装置）
３５ 成形型
３６ キャビティ
３８ 充填孔
３９ 当接部
４１ 鋳物砂
４２ 下側昇降シリンダ（移動装置）
４３ 上側昇降シリンダ（移動装置）
５０ 鋳型造型装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込み充填して鋳型を造型する鋳型造型方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、成形型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込み充填して鋳型を造型する鋳型造型方法は知られているが、通常、ブロータンクの複数の吹き込みノズルから一度に成形型のキャビティ内に鋳物砂が吹き込み充填される。このため、吹き込みノズルから鋳物砂と共に勢いよく吹き込まれた空気が排気通路（エアベント）から抜けきらずに他の吹き込みノズルを通ってブロータンク内に逆流することがある。特に厚い部分と薄い部分とが混在する鋳型を造型する際には、厚い部分と鋳物砂が行き渡り難い薄い部分とで充填のタイミングが異なり、キャビティ内の空気がエアベントから抜けきらずに鋳物砂の充填が充分に行われない場合がある。このため、硬化処理された鋳型の品質が低下するという問題がある。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１には、ブロータンクの複数の吹き込みノズル内に移動シリンダで作動する突き棒を配置し、この突き棒で吹き込みノズルを開閉して吹き込み時期を変更して鋳物砂の充填率を向上させようとしたものが開示されている。
【特許文献１】特開平７−１４４２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のような鋳型造型方法を行おうとすると、ブロータンクの周辺に複数の移動シリンダを設けなければならず、構造が複雑となり、製造コスト及びランニングコストの面で実現が難しいという問題がある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成により、厚い部分と薄い部分とが混在する鋳型を造型する場合でも、鋳物砂の充填性を向上させて硬化処理された鋳型の品質を保つことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、この発明では、ブローノズルの構成に工夫を加えることにより、複数の吹き込みノズルから鋳物砂を吹き込むタイミングを調整するようにした。
【０００７】
具体的には、第１の発明では、成形型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込み充填して鋳型を造型する鋳型造型方法を前提とする。
【０００８】
そして、上記鋳型造型方法は、
上記鋳物砂を収容するブローヘッドの下部に、常開式ブローノズルと、弾性変形可能な弾性材料で構成されたノズル本体及び該ノズル本体に配置され、該ノズル本体の開口部を開閉する球体を有する開閉式ブローノズルとで構成された複数のブローノズルを配設する準備工程と、
上記常開式ブローノズルを成形型の充填孔に接続して該常開式ブローノズルのみから鋳物砂をキャビティ内に吹き込む第１吹き込み工程と、
上記第１吹き込み工程の後、ブローヘッドと成形型とを接近方向に相対移動させ、成形型の充填孔周りに設けた当接部を上記ノズル本体と接触させ、該ノズル本体を変形させて上記球体を開状態とし、開閉式ブローノズルから鋳物砂をキャビティ内に吹き込む第２吹き込み工程と、を含む構成とする。
【０００９】
上記の構成によると、まず、常開式ブローノズルを成形型の充填孔に接続して該常開式ブローノズルのみから鋳物砂を該鋳物砂が行き渡り易いキャビティの比較的厚い部分に吹き込んで充填する。この際、適宜、エアベントからエアが排気される。次いで、ブローヘッドと成形型とを接近方向に相対移動させ、成形型の充填孔周りに設けた当接部をノズル本体と接触させてノズル本体を変形させる。すると、ノズル本体の開口部を開閉する球体が開状態となり、開閉式ブローノズルから鋳物砂がキャビティ内に吹き込まれ、適宜、エアベントからエアが排気されながら、キャビティにおける鋳物砂が行き渡り難い部分が鋳物砂で充填される。このように、常開式ブローノズルと開閉式ブローノズルとで鋳物砂の充填のタイミングをずらすことで、厚い部分と薄い部分とが混在する鋳型を造型する場合でも、キャビティ内の空気がエアベントから確実に抜け出すので、鋳物砂の充填が充分に行われ、硬化処理された鋳型の品質が低下することはない。
【００１０】
第２の発明では、成形型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込み充填して鋳型を造型する鋳型造型装置を前提とする。
【００１１】
そして、上記鋳型造型装置は、
上記鋳物砂を収容するブローヘッドと、
上記ブローヘッドの下部に配設され、キャビティ内に鋳物砂を吹き込み充填する複数のブローノズルと、
上記ブローヘッド内に鋳物砂吹き込み時の加圧気体を供給する加圧気体供給装置と、
上記成形型とブローヘッドとを接近方向及び離間方向に相対移動させる移動装置とを備え、
上記複数のブローノズルは、常開式ブローノズルと開閉式ブローノズルとで構成され、
上記開閉式ブローノズルは、弾性変形可能な弾性材料で構成されたノズル本体と、該ノズル本体に配置され、該ノズル本体の開口部を開閉する球体とから構成され、
成形型における開閉式ブローノズルに対応する充填孔の周りには、ノズル本体と接触し該ノズル本体を変形させて球体を開状態とする当接部が形成され、
上記常開式ブローノズルを上記充填孔に接続して該常開式ブローノズルのみから鋳物砂をキャビティ内に吹き込み、
次いで、ブローヘッドと成形型とを接近方向に相対移動させ、上記当接部をノズル本体と接触させ、該ノズル本体を変形させて上記球体を開状態とし、開閉式ブローノズルから鋳物砂をキャビティ内に吹き込む制御手段をさらに備える構成とする。
【００１２】
上記の構成によると、加圧気体供給装置により、ローヘッド内に鋳物砂吹き込み時の加圧気体が供給され、制御手段により、移動装置が駆動されて成形型とブローヘッドとが接近方向に相対移動され、常開式ブローノズルが成形型の充填孔に接続されて該常開式ブローノズルのみから鋳物砂を該鋳物砂が行き渡り易いキャビティの比較的厚い部分に吹き込んで充填する。この際、適宜、エアベントからエアが排気される。次いで、制御手段により、移動装置が駆動されてブローヘッドと成形型とが接近方向に相対移動され、成形型の充填孔周りに設けた当接部とノズル本体とが接触しノズル本体が変形する。すると、ノズル本体の開口部を開閉する球体が開状態となり、開閉式ブローノズルから鋳物砂がキャビティ内に吹き込まれ、適宜、エアベントからエアが排気されながら、キャビティにおける鋳物砂が行き渡り難い部分が鋳物砂で充填される。このように、常開式ブローノズルと開閉式ブローノズルとで鋳物砂の充填のタイミングをずらすことで、厚い部分と薄い部分とが混在する鋳型を造型する場合でも、キャビティ内の空気がエアベントから確実に抜け出すので、鋳物砂の充填が充分に行われ、硬化処理された鋳型の品質が低下することはない。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、ブローヘッドと成形型とを接近方向に相対移動させることで、常開式ブローノズルと開閉式ブローノズルとを２段階で開いて鋳物砂をキャビティ内に吹き込むようにしたことにより、簡単な構成により、厚い部分と薄い部分とが混在する鋳型を造型する場合でも、鋳物砂の充填性を向上させて硬化処理された鋳型の品質を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
−鋳型造型装置の構成−
図１は、本発明の実施形態にかかる鋳型造型装置５０を概略的に示し、この鋳型造型装置５０は、コールドボックス鋳型造型装置であって、ガス硬化性の鋳物砂４１を収容する密閉状の収容部２を有するブローヘッド１を備えている。上記鋳物砂４１は、フェノール樹脂及びポリイソシアネート化合物からなる粘結剤と溶剤とを含み、砂表面が該粘結剤及び溶剤により覆われてなる。上記粘結剤のフェノール樹脂は、ベンジルエーテル基をその分子内に有するフェノール、ノボラック又はこれらから誘導される樹脂である。上記ポリイソシアネート化合物は、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等である。また、上記溶剤は、脂肪族炭化水素系、脂環式炭化水素系、芳香族炭化水素系、ハロゲン化炭化水素系、ケトン系、エステル系、エーテル系、アルコール系等の有機溶剤の単独又は混合したものからなる。
【００１６】
上記鋳物砂４１は、上記収容部２の上側に配設した混練部３から収容部２へと供給される。すなわち、混練部３には、上記粘結剤、溶剤及び砂が投入され、これらが均一に混練されて、上記の如く砂表面が粘結剤及び溶剤により覆われてなる鋳物砂４１となる。そして、収容部２と混練部３との間には、シャッター駆動機構６により開閉されるシャッター５が配設されており、このシャッター駆動機構６は、制御手段としてのコントローラ３１によって作動制御される。上記シャッター５がシャッター駆動機構６により開かれると、鋳物砂４１が混練部３から自重で落下して収容部２に供給されることになる。
【００１７】
上記ブローヘッド１の下面には、中空のノズル取付部２ａが突出して形成されている。このノズル取付部２ａに上記収容部２内の鋳物砂４１を吹き出すための複数のブローノズル７，８が装着されるようになっている。一方、本鋳型造型装置５０の下側には、上型３５ａ及び下型３５ｂを有する成形型３５が設けられている。上型３５ａにおけるノズル取付部２ａに対応する部分には、底部３８ａが若干狭まった充填孔３８が形成されている。この充填孔３８にノズル取付部２ａが挿通されると、ブローノズル７，８は、成形型３５で形成されたキャビティ３６に臨むようになっている。このブローノズル７，８から吹き出された鋳物砂４１がキャビティ３６内に充填されて、本鋳型造型装置５０により造型する鋳型の形状とされる。本鋳型造型装置５０により造型する鋳型としては、シリンダブロックやシリンダヘッドの鋳型、シリンダヘッドのウォータジャケット用中子等が挙げられる。
【００１８】
図２及び図３に示すように、上記複数のブローノズル７，８は、常開式ブローノズル７と開閉式ブローノズル８とで構成されている。例えば、上記鋳型における薄肉形状部で鋳物砂４１が充填され難い箇所に開閉式ブローノズル８が配置され、他の比較的厚肉な部分に常開式ブローノズル７が配置されている。図では、常開式ブローノズル７と開閉式ブローノズル８とが１つずつ現れているが、いずれも複数個設けられていてもよい。
【００１９】
開閉式ブローノズル８は、弾性変形可能な弾性材料で構成されたノズル本体８ａと、該ノズル本体８ａに配置され、該ノズル本体８ａの開口部８ｂを開閉する遮断球８ｃとから構成されている。すなわち、ノズル本体８ａは、先端に向かって細い中空のゴム製品で構成され、先端部に円形の開口部８ｂが形成されている。遮断球８ｃは、開口部８ｂを下にしたときに、ノズル本体８ａの中間部に位置し、その外周面で開口部８ｂの周縁全体と接触し、かつ加圧エアによって遮断球８ｃが開口部８ｂから押し出されないような大きさとなっている。
【００２０】
常開式ブローノズル７は、上記ノズル本体８ａと同様のノズル本体７ａを有し、遮断球８ｃは設けられない構成となっている。
【００２１】
図６に拡大して示すように、上記充填孔３８は、平面視で円形に形成され、底部３８ａも平面視で円形に形成されている。これらは、楕円形や多角形でも構わない。この底部３８ａよりも若干上方の充填孔３８の周りには、ノズル本体８ａの外周と接触し、このノズル本体８ａを変形させ、遮断球８ｃと開口部８ｂの周縁との間に隙間を形成させて遮断球８ｃを開状態とする当接部３９が形成されている。この当接部３９は、対向する位置に充填孔３８を形成する内面から突出した部分で形成されている。この形状は、ノズル本体８ａの外周と接触したときに、遮断球８ｃを開状態として鋳物砂４１を通過し易くすると共に、ノズル本体８ａが変形しすぎてその耐久性を悪化させない形状であれば、特に限定されない。例えば、図６のような扇形から中心側の三角形を取り除いたような形状であれば、ノズル本体８ａの耐久性を低下させることなく、繰り返し遮断球８ｃを開状態又は閉状態に切換可能とすることができる。
【００２２】
上記ブローヘッド１における収容部２を構成する側壁面の上部には、加圧気体としての加圧エアを収容部２内に供給するためのエア供給口１ａが設けられている。このエア供給口１ａは、上記コントローラ３１によって作動制御される電磁弁１１を介してエアタンク１２と接続されており、このエアタンク１２内には、工場エアがレギュレータ（図示せず）により一定圧力（０．２ＭＰａ〜１ＭＰａ程度）とされた状態で供給されて、上記加圧エアとして貯蔵されている。そして、電磁弁１１が作動すると、エアタンク１２内の加圧エアが収容部２内に供給され、これにより、収容部２内の鋳物砂４１が上記ブローノズル７，８を介して成形型３５のキャビティ３６内に吹き込み充填されることになる。このことで、電磁弁１１、エアタンク１２及びコントローラ３１は、収容部２内に加圧気体を供給する加圧気体供給装置を構成する。なお、鋳物砂４１と共にキャビティ３６内に吹き込まれた加圧エアは、下型３５ｂの下部に適宜複数設けたエアベント３７よりキャビティ３６外へと抜け出るようになっている。
【００２３】
鋳型造型装置５０は、上記成形型３５とブローヘッド１とを接近方向及び離間方向に相対移動させる移動装置としての下側及び上側シリンダ４２，４３を備えている。具体的には、成形型３５及びブローヘッド１は、図示しない垂直軸に沿ってそれぞれ上下方向にスライド移動可能に構成されている。成形型３５は、下側昇降シリンダ４２によって、上下に昇降可能に構成されると共に、ブローヘッド１は、上側昇降シリンダ４３によって、上下に昇降可能に構成されている。下側及び上側シリンダ４２，４３は、コントローラ３１によって制御されるようになっている。なお、成形型３５及びブローヘッド１のいずれか一方のみを昇降可能に構成してもよい。
【００２４】
上記ブローヘッド１の収容部２内の下部には、収容部２内の鋳物砂４１を撹拌する撹拌部材２１が設けられている。この撹拌部材２１は、鋳物砂４１をほぐすものであって、上下方向に延びかつ回転可能に支持された回転軸２１ａと、この回転軸２１ａの下端部に固定されかつ水平方向に延びる基板２１ｂと、この基板２１ｂ上に設けられた複数の撹拌棒２１ｃとからなっている。上記回転軸２１ａの上端部は、撹拌部材駆動手段２２と連結されている。この撹拌部材駆動手段２２は、駆動モータ２２ａと、この駆動モータ２２ａの回転軸と上記回転軸２１ａとを連結する、例えば曲げ自在なワイヤ等からなる連結部材２２ｃと、駆動モータ２２ａを駆動するための駆動回路（図示せず）等を有している。この駆動回路には、駆動モータ２２ａに流れる電流値を検出する電流検出部２２ｂが設けられている。駆動モータ２２ａは、上記コントローラ３１によって作動制御される。
【００２５】
上記コントローラ３１により、上記下側及び上側シリンダ４２，４３を上下に昇降させるタイミングを調整することにより、常開式ブローノズル７と開閉式ブローノズル８とから２段階で鋳物砂４１をキャビティ３６内に吹き込むように構成されている。
【００２６】
−鋳型の造型方法−
次に上記鋳型造型装置５０により鋳型を造型する方法を説明する。
【００２７】
最初にブローヘッド１の下部にブローノズル７，８が配設された鋳型造型装置５０に成形型３５をセットしておき（準備工程）、スイッチ操作等によって鋳型造型装置５０を作動させる。すると、コントローラ３１から指令が出され、収容部２内に所定量の溶剤が補充され（溶剤補充工程）、その後、撹拌部材２１の基板２１ｂが回転軸２１ａ周りに回転し、その基板２１ｂ上に設けられた複数の撹拌棒２１ｃによって、収容部２内の鋳物砂４１が撹拌されてほぐされる（撹拌工程）。このとき、粘結剤、溶剤（上記補充分を含む）及び砂が均一に混ぜられる。
【００２８】
続いて、コントローラ３１の指令により、エアタンク１２の加圧エアが収容部２内に供給され、これにより、収容部２内の鋳物砂４１が、ブローノズル７，８を介して成形型３５のキャビティ３６内に吹き込み充填される（吹き込み充填工程）。
【００２９】
この吹き込み充填工程は、以下の２つの工程に分割されている。まず、下側昇降シリンダ４２を伸ばして成形型３５を上昇させ、又は、上側昇降シリンダ４３を伸ばしてブローヘッド１を下降させることにより、常開式ブローノズル７を成形型３５の充填孔３８に接続して常開式ブローノズル７のみから鋳物砂４１を比較的厚肉形状部のキャビティ３６内に吹き込む（第１吹き込み工程）。この際、適宜、エアベント３７からエアが排気される。一方、開閉式ブローノズル８においては、成形型３５の充填孔３８周りに設けた当接部３９とノズル本体８ａとは接触せず、開口部８ｂの周縁と遮断球８ｃ外周とは密着しているので、遮断球８ｃは閉状態となる。このため、開閉式ブローノズル８からは、鋳物砂４１がキャビティ３６内に吹き込まれることはない。
【００３０】
次いで、下側昇降シリンダ４２又は上側昇降シリンダ４３を若干伸ばしてブローヘッド１と成形型３５とを接近方向に若干相対移動させる。すると、当接部３９とノズル本体８ａとが接触し、ノズル本体８ａが変形する。このことで、開口部８ｂの周縁と遮断球８ｃ外周との間に隙間ができて、遮断球８ｃが開状態となる。すると、鋳物砂４１が未だ行き渡っていない薄肉形状部のキャビティ３６内に開閉式ブローノズル８から鋳物砂４１が吹き込まれる（第２吹き込み工程）。この際にも、適宜、エアベント３７からエアが排気されながら、キャビティ３６内が鋳物砂４１で充填される。このことで、キャビティ３６内の空気がエアベント３７から確実に抜け出すので、鋳物砂４１の充填が充分に行われ、硬化処理された鋳型の品質が低下することはない。
【００３１】
上記吹き込み充填工程の後は、本実施形態では、上記成形型３５を、該成形型３５のキャビティ３６内に硬化ガスを導入するために別途に設けた不図示の硬化ガス導入装置のところまで移動させて該硬化ガス導入装置にセットする。そして、この硬化ガス導入装置により、キャビティ３６内に硬化ガス（例えばトリエチルアミンガス）を導入することで、該キャビティ３６内に充填された鋳物砂４１を硬化させ（硬化工程）、こうして品質の良好な鋳型の造型が完成する。
【００３２】
なお、各吹き込み充填工程の後、鋳物砂４１の量が所定量よりも少なくなった場合には、シャッター駆動機構６の作動によってシャッター５が開状態となって鋳物砂４１が混練部３から収容部２へ供給される。
【００３３】
−実施形態の効果−
したがって、本実施形態にかかる鋳型造型方法及び鋳型造型装置５０によると、ブローヘッド１と成形型３５とを接近方向に相対移動させることで、常開式ブローノズル７と開閉式ブローノズル８とを２段階で開いて鋳物砂４１をキャビティ３６内に吹き込むようにしたことにより、簡単な構成により、厚い部分と薄い部分とが混在する鋳型を造型する場合でも、鋳物砂４１の充填性を向上させて硬化処理された鋳型の品質を保つことができる。
【００３４】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態にかかる鋳型造型装置を示す概略構成図である。
【図２】第１吹き込み工程における成形型及びその周辺を拡大して示す断面図である。
【図３】第２吹き込み工程における図２相当図である。
【図４】第１吹き込み工程における開閉式ブローノズル及びその周辺を拡大して示す断面図である。
【図５】第２吹き込み工程における図４相当図である。
【図６】充填孔の当接部を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ ブローヘッド
７ 常開式ブローノズル
８ 開閉式ブローノズル
８ａ ノズル本体
８ｂ 開口部
８ｃ 遮断球（球体）
１１ 電磁弁（加圧気体供給装置）
１２ エアタンク（加圧気体供給装置）
３１ コントローラ（制御手段、加圧気体供給装置）
３５ 成形型
３６ キャビティ
３８ 充填孔
３９ 当接部
４１ 鋳物砂
４２ 下側昇降シリンダ（移動装置）
４３ 上側昇降シリンダ（移動装置）
５０ 鋳型造型装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込み充填して鋳型を造型する鋳型造型方法において、
上記鋳物砂を収容するブローヘッドの下部に、常開式ブローノズルと、弾性変形可能な弾性材料で構成されたノズル本体及び該ノズル本体に配置され、該ノズル本体の開口部を開閉する球体を有する開閉式ブローノズルとで構成された複数のブローノズルを配設する準備工程と、
上記常開式ブローノズルを成形型の充填孔に接続して該常開式ブローノズルのみから鋳物砂をキャビティ内に吹き込む第１吹き込み工程と、
上記第１吹き込み工程の後、ブローヘッドと成形型とを接近方向に相対移動させ、成形型の充填孔周りに設けた当接部を上記ノズル本体と接触させ、該ノズル本体を変形させて上記球体を開状態とし、開閉式ブローノズルから鋳物砂をキャビティ内に吹き込む第２吹き込み工程と、を含む
ことを特徴とする鋳型造型方法。
【請求項２】
成形型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込み充填して鋳型を造型する鋳型造型装置において、
上記鋳物砂を収容するブローヘッドと、
上記ブローヘッドの下部に配設され、キャビティ内に鋳物砂を吹き込み充填する複数のブローノズルと、
上記ブローヘッド内に鋳物砂吹き込み時の加圧気体を供給する加圧気体供給装置と、
上記成形型とブローヘッドとを接近方向及び離間方向に相対移動させる移動装置とを備え、
上記複数のブローノズルは、常開式ブローノズルと開閉式ブローノズルとで構成され、
上記開閉式ブローノズルは、弾性変形可能な弾性材料で構成されたノズル本体と、該ノズル本体に配置され、該ノズル本体の開口部を開閉する球体とから構成され、
成形型における開閉式ブローノズルに対応する充填孔の周りには、上記ノズル本体と接触し該ノズル本体を変形させて球体を開状態とする当接部が形成され、
上記常開式ブローノズルを上記充填孔に接続して該常開式ブローノズルのみから鋳物砂をキャビティ内に吹き込み、
次いで、ブローヘッドと成形型とを接近方向に相対移動させ、上記当接部をノズル本体と接触させ、該ノズル本体を変形させて上記球体を開状態とし、開閉式ブローノズルから鋳物砂をキャビティ内に吹き込む制御手段をさらに備えている
ことを特徴とする鋳型造型装置。
【請求項１】
成形型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込み充填して鋳型を造型する鋳型造型方法において、
上記鋳物砂を収容するブローヘッドの下部に、常開式ブローノズルと、弾性変形可能な弾性材料で構成されたノズル本体及び該ノズル本体に配置され、該ノズル本体の開口部を開閉する球体を有する開閉式ブローノズルとで構成された複数のブローノズルを配設する準備工程と、
上記常開式ブローノズルを成形型の充填孔に接続して該常開式ブローノズルのみから鋳物砂をキャビティ内に吹き込む第１吹き込み工程と、
上記第１吹き込み工程の後、ブローヘッドと成形型とを接近方向に相対移動させ、成形型の充填孔周りに設けた当接部を上記ノズル本体と接触させ、該ノズル本体を変形させて上記球体を開状態とし、開閉式ブローノズルから鋳物砂をキャビティ内に吹き込む第２吹き込み工程と、を含む
ことを特徴とする鋳型造型方法。
【請求項２】
成形型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込み充填して鋳型を造型する鋳型造型装置において、
上記鋳物砂を収容するブローヘッドと、
上記ブローヘッドの下部に配設され、キャビティ内に鋳物砂を吹き込み充填する複数のブローノズルと、
上記ブローヘッド内に鋳物砂吹き込み時の加圧気体を供給する加圧気体供給装置と、
上記成形型とブローヘッドとを接近方向及び離間方向に相対移動させる移動装置とを備え、
上記複数のブローノズルは、常開式ブローノズルと開閉式ブローノズルとで構成され、
上記開閉式ブローノズルは、弾性変形可能な弾性材料で構成されたノズル本体と、該ノズル本体に配置され、該ノズル本体の開口部を開閉する球体とから構成され、
成形型における開閉式ブローノズルに対応する充填孔の周りには、上記ノズル本体と接触し該ノズル本体を変形させて球体を開状態とする当接部が形成され、
上記常開式ブローノズルを上記充填孔に接続して該常開式ブローノズルのみから鋳物砂をキャビティ内に吹き込み、
次いで、ブローヘッドと成形型とを接近方向に相対移動させ、上記当接部をノズル本体と接触させ、該ノズル本体を変形させて上記球体を開状態とし、開閉式ブローノズルから鋳物砂をキャビティ内に吹き込む制御手段をさらに備えている
ことを特徴とする鋳型造型装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−６８２７３（Ｐ２００８−６８２７３Ａ）
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４７２５７（Ｐ２００６−２４７２５７）
【出願日】平成１８年９月１２日（２００６．９．１２）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１２日（２００６．９．１２）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]