(57)【要約】【課題】金型内に配置される中子から発生するガスを排気する排気経路内に強固に付着したヤニを容易に剥離・除去することが可能なヤニ除去方法及びヤニ除去用治具を提供することを課題とする。【解決手段】金型１の内部に配置されたシェル中子５から発生するガスを金型１の外部に排気するタイトプラグ１０の内周面に付着したヤニを除去するヤニ除去工程Ｓ０１であって、燃焼炎３１を噴出する予熱バーナー３０を用いて、タイトプラグ１０の内部に燃焼炎３１を導入し、タイトプラグ１０の内周面に付着したヤニを燃焼させて炭化させるヤニ炭化工程Ｓ０２を含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型の内部に配置された中子から発生するガスを前記金型の外部に排気する排気経路の内周面に付着したヤニを除去するヤニ除去方法であって、
燃焼炎を噴出する燃焼装置を用いて、前記排気経路の内部に前記燃焼炎を導入し、前記排気経路の内周面に付着したヤニを燃焼させて炭化させるヤニ炭化工程を含むことを特徴とするヤニ除去方法。
【請求項２】
前記燃焼装置は、成型時に前記金型を予熱する予熱用のバーナーであり、
前記ヤニ炭化工程は、前記予熱用バーナーによる予熱工程に含まれる請求項１に記載のヤニ除去方法。
【請求項３】
金型の内部に配置された中子から発生するガスを前記金型の外部に排気する排気経路の内周面に付着したヤニを除去する際に用いられるヤニ除去用治具であって、
前記排気経路の内径より小さい外径を有し、前記ヤニを除去する際に前記排気経路内に当該排気経路との間に隙間を空けて挿入される挿入部と、
前記挿入部に連設され、前記挿入部と連結される側と反対側の外径が前記排気経路の内径より大きい錐台形形状を有する錘台形部と、
前記挿入部から前記錐台形部にかけて設けられ、前記錐台形部側から燃焼装置の燃焼炎を前記排気経路内部に導入する導入経路と、を具備することを特徴とするヤニ除去用治具。
【請求項４】
前記錐台形部における前記挿入部と連結される側と反対側の端部から、前記挿入部側へ折り返すように延設され、前記排気経路の内径より大きい外径を有するヤニ受け部をさらに具備する請求項３に記載のヤニ除去用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヤニ除去方法及びヤニ除去用治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋳造分野では、金型内にシェル中子を納めた状態で金型内に溶湯を供給することにより、アンダーカット部、中空部等を有する鋳物を成型する技術が広く用いられている。シェル中子は、砂、塩類等の紛粒体を樹脂製の有機系バインダ（レジンバインダ）で固めて所定の形状に成形されている。
鋳造の際の加熱によって樹脂が燃焼／熱分解して気化し、ヤニを含むガスが発生する。このように発生したガスを金型外部へ排出するために、金型のシェル中子が配置される部分と金型外部とを連通する排気経路が設けられている。
【０００３】
しかし、排気経路の金型外部側は金型内部に比べて温度が低く、排気経路内の係る部分において、気化したガスが液化・固化し、ヤニとして排気経路内壁に固着する。
所定回数連続して鋳造を行う場合、このように排気経路内に固着したヤニが再加熱されて液化し、金型に落下し成型不良となる、若しくは排気経路の詰まりによるガス抜け不良となる不具合が発生してしまう。
【０００４】
以上のような理由から、所定回数鋳造を行った後は、金型及び排気経路をブラシ等により清掃し、ヤニを剥離・除去していた。
例えば、特許文献１は、排気経路の内周面と所定の隙間を形成しつつ当該排気経路に挿入される溶湯侵入防止ピンの外周面に複数の羽根を設け、当該溶湯侵入防止ピンを回転させるヤニ除去方法を開示している。これによれば、排気経路の内周面に付着したヤニを羽根の回転により剥離・除去できる。
しかしながら、所定回数の鋳造の繰り返しによって、上述のように液化・固化が繰り返されたヤニは、排気経路に強固に付着しているとともに強力な粘性を有するため、物理的な力で十分な程度に剥離・除去することは困難であった。
【特許文献１】特開２００７−１３６４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、金型内に配置される中子から発生するガスを排気する排気経路内に強固に付着したヤニを容易に剥離・除去することが可能なヤニ除去方法及びヤニ除去用治具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載のヤニ除去方法は、金型の内部に配置された中子から発生するガスを前記金型の外部に排気する排気経路の内周面に付着したヤニを除去するヤニ除去方法であって、燃焼炎を噴出する燃焼装置を用いて、前記排気経路の内部に前記燃焼炎を導入し、前記排気経路の内周面に付着したヤニを燃焼させて炭化させるヤニ炭化工程を含む。
【０００７】
請求項２に記載のように、ヤニ除去方法において、前記燃焼装置は、成型時に前記金型を予熱する予熱用のバーナーであり、前記ヤニ炭化工程は、前記予熱用バーナーによる予熱工程に含まれることが好ましい。
【０００８】
請求項３に記載のヤニ除去用治具は、金型の内部に配置された中子から発生するガスを前記金型の外部に排気する排気経路の内周面に付着したヤニを除去する際に用いられるヤニ除去用治具であって、前記排気経路の内径より小さい外径を有し、前記ヤニを除去する際に前記排気経路内に当該排気経路との間に隙間を空けて挿入される挿入部と、前記挿入部に連設され、前記挿入部と連結される側と反対側の外径が前記排気経路の内径より大きい錐台形形状を有する錘台形部と、前記挿入部から前記錐台形部にかけて設けられ、前記錐台形部側から燃焼装置の燃焼炎を前記排気経路内部に導入する導入経路と、を具備する。
【０００９】
請求項４に記載のように、ヤニ除去用治具は、前記錐台形部における前記挿入部と連結される側と反対側の端部から、前記挿入部側へ折り返すように延設され、前記排気経路の内径より大きい外径を有するヤニ受け部をさらに具備することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、金型内に配置される中子から発生するガスを排気する排気経路内に強固に付着したヤニを容易に剥離・除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、図１及び図２を参照して、本発明に係るヤニ除去用治具２０を用いてヤニ除去を施す金型１について説明する。
図１に示すように、金型１は、上型２と下型３とを具備する鋳造用金型である。金型１は、上型２と下型３との間に形成されるキャビティ４内にシェル中子５を配置した状態で溶湯６を供給することにより、中空部７を有する鋳物８を成型する。下型３には、キャビティ４内に溶湯６を注入するための適宜の開口部が設けられている。
【００１２】
シェル中子５は、鋳物８に中空部７を形成するための部材である。シェル中子５は、珪砂をフェノール樹脂で固めて所定の形状に成形されている。
なお、シェル中子５はこれに限定されず、砂、セラミックス、又は塩類等の粉粒体を適宜のレジンバインダで固めて所定の形状に成形されているものであれば良い。
【００１３】
図１に示すように、上型２のシェル中子５が配置される箇所には、キャビティ４内と金型１の外部とを連通する排気経路であるタイトプラグ１０が挿入されている。このタイトプラグ１０は、上型２の内側から外側に向けて突出して設けられている。
型締めに際して、タイトプラグ１０の下端面とシェル中子５とが当接した状態となるようにシェル中子５が配置される。このように、タイトプラグ１０は、シェル中子５からのガス（より厳密には、シェル中子５の樹脂の気化により発生するガス）を金型１の外部へ排出するための部材である。
【００１４】
図２に示すように、金型１を用いた鋳造工程Ｓ１０は、以下に示す（ａ）〜（ｄ）の工程を含み、この鋳造工程Ｓ１０が繰り返し行われる。
（ａ）固定型として構成される下型３の所定位置にシェル中子５を配置し、（ｂ）可動型として構成される上型２を移動させて型締めし、（ｃ）上型２と下型３との間に形成されるキャビティ４内（より厳密には、キャビティ４内のシェル中子５を除いた空間内）に溶湯６を充填し、（ｄ）所定時間経過後に上型２を移動させて型開きし、鋳物８を取り出し、鋳物８からシェル中子５を取り出す。
【００１５】
以上のような鋳造工程Ｓ１０において、高温状態でキャビティ４内に供給される溶湯６にシェル中子５が接触するため、シェル中子５の温度が上昇して、シェル中子５に含まれる樹脂が燃焼又は熱分解し、ヤニを含むガスが発生する。
このようにシェル中子５から発生したガスは、タイトプラグ１０を通り、金型１の外部へ排出される。しかし、タイトプラグ１０における上型２より外側に突出した部分は、金型１内部より温度が低くなっているため、タイトプラグ１０の中途部にて前記ガスが冷却されて、ガス中に含まれるヤニが液化し、タイトプラグ１０の内周面に付着して残留する。このように残留したヤニはさらに冷却されて固化してタイトプラグ１０の内周面に強固に付着する、若しくは、液化したヤニと固化したヤニとが混在した状態で、タイトプラグ１０の内周面に強固に付着する。  このため、鋳造工程Ｓ１０が所定回数繰り返された後、タイトプラグ１０の内周面に付着したヤニを除去するヤニ除去工程Ｓ０１が行われ、金型１に設けられるタイトプラグ１０が清掃される。
【００１６】
ヤニ除去工程Ｓ０１では、以下に示すヤニ除去用治具２０が用いられる。
図３に示すように、ヤニ除去用治具２０は、挿入部２１、円錐部２２、導入経路２３、ヤニ受け部２４を具備し、裾広がり形状を有する。なお、図３における上側をヤニ除去用治具２０の上側として以下の説明を行う。
【００１７】
挿入部２１は、円筒形状を有する部位であり、ヤニ除去用治具２０の上端部に設けられている。挿入部２１の外径はタイトプラグ１０の内径より小さく設定されている。ヤニ除去工程Ｓ０１において、挿入部２１の外周面とタイトプラグ１０の内周面との間に隙間を設けた状態で、挿入部２１がタイトプラグ１０内に挿入される。
なお、挿入部２１の形状は円筒形状に限定されず、上方側の外径が下方側の外径より小さい円錐台形状でも良く、所定の剛性を担保しつつ、タイトプラグ１０との間に形成する隙間を炭化したヤニの一部が通過可能な形状であれば良い。
【００１８】
円錐部２２は、中空の円錐台形状を有する部位である。円錐部２２の上端部の外径は、挿入部２１の外径と同一に設定され、円錐部２２の上端部において円錐部２２と挿入部２１とが連結されている。つまり、ヤニ除去用治具２０の上端部から見て挿入部２１に連続して設けられている。
円錐部２２は上方側から下方側へ向けて拡径する裾広がり形状を有する。円錐部２２は、全部位において所定の肉厚を有し、中空状に形成される円錐部２２の内部空間は、上方側から下方側に向けて広くなる裾広がり形状を有する。
なお、中空の円錐台形状を有する円錐部２２の代わりに、中空の三角錘台形状又は多角錘台形状を有する部位としても良く、挿入部２１と連結可能であり、かつ、下方側が上方側より大きい内部空間を有する中空の錐台形状を有する部位であれば良い。
また、挿入部２１と円錐部２２とは一体的に設けられているが、別部材として溶接等によって連結する構成としても良い。
【００１９】
導入経路２３は、円筒形状を有する挿入部２１の内部空間と、中空の円錐台形状を有する円錐部２２の内部空間とによって形成される連通路である。つまり、導入経路２３は下方側が広く、上方側が狭い裾広がり形状を有する。この導入経路２３により、ヤニ除去用治具２０の下側と上側とが直線状に連通されている。
なお、導入経路２３は、円錐部２２の内部空間と挿入部２１の内部空間とによって形成されているが、これに限定されず、裾広がり形状を有し、かつ、ヤニ除去用治具２０の下側と上側とを連通させるものであれば良い。また、導入経路２３は、その内部に燃焼装置の燃焼炎を導入するため、ヤニ除去用治具２０の下側から上側に向けて略一直線状に設けられていることが望ましい。
【００２０】
ヤニ受け部２４は、円錐部２２の外周面に沿って落下するものを受け止める部位であり、円錐部２２の下端部から上方かつ側方に向けて折り返すように設けられている。
なお、ヤニ受け部２４の上方及び側方への延出長さは、挿入部２１とタイトプラグ１０との隙間から円錐部２２の外周面に沿って落下する炭化ヤニをこぼさない程度の長さに設定されている。
【００２１】
以下では、図４〜図６を参照して、タイトプラグ１０の内周面に付着したヤニを除去するヤニ除去工程Ｓ０１について説明する。図４に示すように、ヤニ除去工程Ｓ０１は、ヤニを炭化させるヤニ炭化工程Ｓ０２と、炭化させたヤニを剥離して除去する除去工程Ｓ０３とを含む。
また、ヤニ炭化工程Ｓ０２は、予熱工程Ｓ２０に含まれる。この予熱工程Ｓ２０は、金型１を用いた鋳造工程Ｓ１０の前段階として、予熱バーナー３０を用いて金型１のキャビティ４内を所定温度まで昇温させる工程である。
【００２２】
図５に示すように、ヤニ炭化工程Ｓ０２では、金型１が型開きした状態で、ヤニ除去用治具２０を用いて、予熱バーナー３０の噴出口から噴出する燃焼炎３１をタイトプラグ１０の内部に導入し、燃焼炎３１をタイトプラグ１０の内周面に付着したヤニに接触させることによってヤニを燃焼させて炭化させる、若しくは、燃焼炎３１によるタイトプラグ１０内部の温度上昇によってヤニを燃焼させて炭化させる。
図６に示すように、除去工程Ｓ０３では、金属製の研磨ブラシ４０をタイトプラグ１０の内周面に接触させて研磨することにより、炭化されたヤニを内周面から剥離して、タイトプラグ１０内から除去する。
【００２３】
ヤニ炭化工程Ｓ０２では、鋳物８を成型する際における金型１の予熱時に使用する予熱バーナー３０を用いる。この予熱バーナー３０における燃焼炎３１の噴出口とヤニ除去用治具２０の円錐部２２の中心部との位置が略一致するように、予熱バーナー３０及びヤニ除去用治具２０が配置される。ヤニ除去用治具２０の挿入部２１は、タイトプラグ１０の内周面と所定の隙間を設けつつ、タイトプラグ１０内に挿入される。
ヤニ除去用治具２０の配置が完了すると、予熱バーナー３０による燃焼を開始する。この燃焼炎３１は、円錐部２２の内部空間に集約され、導入経路２３を通じてタイトプラグ１０内に導入される。タイトプラグ１０内に導入された燃焼炎３１は、ヤニを直接炙り、ヤニを燃焼させて炭化させるとともに、タイトプラグ１０の内周面を炙り、タイトプラグ１０内の温度を上昇させてヤニを燃焼・炭化させる。
【００２４】
このとき、予熱バーナー３０による燃焼は、金型１を予熱する予熱工程Ｓ２０に寄与するため、金型１の全体又は大部分を所定の温度以上（例えば４５０℃〜５００℃程度）となるまで続けられる。この予熱工程Ｓ２０によって、タイトプラグ１０内の温度がヤニの炭化温度以上、又はヤニの元となる樹脂の気化温度以上（例えば、３００℃以上）となる。
これにより、タイトプラグ１０の内周面に強固に付着したヤニが十分に炭化される。この炭化ヤニの一部は、タイトプラグ１０の内周面から剥がれ落ち、自然落下し、タイトプラグ１０と挿入部２１との隙間を通り、円錐部２２の外周面に沿ってヤニ受け部２４によって受けられる。
【００２５】
また、予熱バーナー３０による燃焼炎は、円錐部２２の内側空間の円錐台形形状により導入経路２３内に集約される。これにより、予熱バーナー３０から噴出する燃焼炎３１がタイトプラグ１０に直接当たることに起因する摩耗、疲労等がなく、タイトプラグ１０の使用寿命を縮めることがない。
また、予熱バーナー３０の燃焼炎により炭化されてタイトプラグ１０の内周面から落下したヤニの一部は、ヤニ除去用治具２０の挿入部２１とタイトプラグ１０との隙間を抜けてヤニ除去用治具２０のヤニ受け部２４にて回収されるため、下型３に落下することがなく、係る炭化ヤニによるゴミ不良を抑制できる。他方、挿入部２１とタイトプラグ１０の内周面との隙間を通過しない炭化ヤニは、挿入部２１の上面で受けられ、タイトプラグ１０内に残るため、下型３に落下することがない。
また、予熱バーナー３０の噴出口と円錐部２２の中心部との位置にズレが生じた場合でも、円錐部２２の形状特性により、導入経路２３内に燃焼炎３１を導入することが可能である。これにより、予熱バーナー３０からの燃焼炎３１を十分に利用できる。
また、燃焼炎３１が小さい場合は、燃焼炎３１による高温の熱気（雰囲気）をタイトプラグ１０の内部に導入し、タイトプラグ１０内部の温度を上昇させて、ヤニを燃焼・炭化させる構成としても良い。
【００２６】
また、金型１による鋳造工程Ｓ１０の前段階である予熱工程Ｓ２０において使用される予熱バーナー３０を用いて、タイトプラグ１０内のヤニを炭化させているので、別途ガスバーナー等の燃焼装置を用意する必要がない。さらに、ヤニ除去工程Ｓ０１のヤニ炭化工程Ｓ０２と予熱バーナー３０による予熱工程Ｓ２０とを共通化できるので、鋳造工程Ｓ１０全体におけるサイクルタイムを短縮できる。
なお、予熱バーナー３０の代わりに、タイトプラグ１０内に燃焼炎を導入可能な燃焼性能を有するガスバーナー等、適宜の燃焼装置を用いる構成としても良い。この場合、ヤニ除去工程Ｓ０１を所望のタイミングにて行うことが可能となるため、鋳造工程Ｓ１０の途中にヤニだれ不良、ゴミ不良等が発生する度に、タイトプラグ１０内のヤニを除去できるので、不良品発生率を抑えることができる。
【００２７】
除去工程Ｓ０３では、予熱バーナー３０及びヤニ除去用治具２０を金型１外に取り出した後、下型３の表面を保護するシート又は平板等を下型３上に施した状態で、研磨ブラシ４０を用いてタイトプラグ１０の内周面を研磨することによって、残留している炭化ヤニを内周面から剥離し、除去する。このとき、自然落下せずに残留しているヤニは、炭化しているため、研磨ブラシ４０で軽く研磨することによって容易に剥がれ落ちる。このため、ブラシ清掃にかかる手間及び時間を短縮できる。
【００２８】
以上のように、ヤニ除去工程Ｓ０１では、ヤニ除去用治具２０を用いて、予熱バーナー３０の燃焼炎３１をタイトプラグ１０内に導入し、タイトプラグ１０の内周面に固着したヤニを燃焼させて炭化させる。このように炭化したヤニは、液体状／固体状のヤニと違い粘性が非常に小さく、脆いため、研磨ブラシ４０等を用いて軽く研磨することにより、容易にタイトプラグ１０の内周面から剥離され、除去される。
【００２９】
なお、ヤニ除去用治具２０を用いてヤニ除去を施す金型を上型２と下型３とを具備する金型１としたが、これに限定されず、移動型、移動中子等を含む金型としても良い。
また、シェル中子５の配置個数及び形状等は、金型１によって鋳造される鋳物８の形状（中空部、アンダーカット部等を有する形状）に応じて設定可能であり、シェル中子５を複数配置する場合は、タイトプラグ１０が複数配置される構成となる。このように複数配置されるタイトプラグ１０・１０・・・内のヤニを除去する際には、ヤニ除去用治具２０も複数配置する、若しくは、複数のヤニ除去用治具２０の円錐部２２又はヤニ受け部２４を互いに連結した一連のヤニ除去用治具を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】金型を示す図である。
【図２】金型による鋳造工程を示す図である。
【図３】ヤニ除去用治具を示す図である。
【図４】ヤニ除去工程を示すフロー図である。
【図５】ヤニ除去工程のヤニ炭化工程を示す図である。
【図６】ヤニ除去工程の除去工程を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１      金型
５      シェル中子（中子）
１０    タイトプラグ（排気経路）
２０    ヤニ除去用治具
２１    挿入部
２２    円錐部（錐台形部）
２３    導入経路
２４    ヤニ受け部
３０    予熱バーナー
３１    燃焼炎
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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