(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型造型機の砂吹き込み装置において、
ブローヘッドの鋳物砂投入口面上に周設する成形パッキンと、
該鋳物砂投入口面上の該成形パッキンの上方に位置し、該成形パッキンを上方から圧接することでブローヘッド内部を密封可能なシャッターと、
鋳物砂投入口の開口位置と閉口位置の間の該シャッターの移動を制御するシャッター移動制御手段と、
該成形パッキンに対して該シャッターの圧接および離間の制御を行うシャッター圧接制御手段とを備え、
前記シャッターは、その一部に、前記鋳物砂投入口に対応したサイズ及び形状の開口部を有し、該開口部が前記鋳物砂投入口の真上に位置した時が前記開口位置であり、該開口部以外の部分が前記鋳物砂投入口の全体を覆う時が前記閉口位置であるように構成され、
前記シャッター圧接制御手段は、前記シャッターが前記開口位置にある時には、前記シャッターにおける前記開口部の周りの周縁部分を前記成形パッキンに対して圧接し、前記シャッターが前記閉口位置にある時には、前記シャッターにおける前記開口部以外の部分を前記成形パッキンに対して圧接する制御を行うことを特徴とする鋳型造型機の砂吹き込み装置。
【請求項２】
前記シャッター移動制御手段が、前記シャッターを前記鋳物砂投入口面に対して平行にスライドさせるよう誘導支持するガイドレールと、そのスライド駆動を行うシリンダとで構成され、
前記シャッター圧接制御手段が、該ガイドレールを該鋳物砂投入口面に対しての圧接・離間方向に滑動駆動を行うシリンダで構成されることを特徴とする請求項１記載の鋳型造型機の砂吹き込み装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コールドボックス法による鋳造用砂中子の造型機における砂吹き込み装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より鋳造用の砂中子を造型する方法の一つとしてレジンコーテッドサンドを使用したコールドボックス造型法がある。
【０００３】
これは、原砂にフェノール樹脂とポリイソシアネートの２つのレジン（樹脂）を均一に混練したものからなるレジンコーテッドサンド（以下鋳物砂という）をエア圧により金型内に吹き込み、触媒ガスを通気して化学反応を促進させることで固化・造型を行うといった方法である。
【０００４】
この造型方法は他の方法であるシェルモールド法と比較して常温での造型が可能であるといった利点がある一方、２つの樹脂を混合した時点より自発的に化学反応が進んで固化することから金型への吹き込みに対する可使時間が制限されるといったデメリットがあった。この可使時間は常温・常湿の環境下においては約２時間程度となるが、高温・高湿の環境下では化学反応が早まり、特に高湿・水気には敏感に反応して急速に固化するものとなる。また混練状態（固化過程）においてのレジンコーテッドサンドの表面には粘着性が生じるため、その間装置内における付着を防ぐために迅速な処理が必要となり、取り扱いが非常に面倒であるといった問題があった。
【０００５】
ここで図３は上記コールドボックス造型法に基づく従来の鋳型（砂中子）造型機のうち鋳物砂を金型内に吹き込む砂吹き込み装置部分１の断面図である。
【０００６】
この図を参照して該中子造型機の基本作動を説明すると、まず前工程のサンドミキサー（不図示）で混練し投入された鋳物砂がホッパ２を経てバタフライ弁３を開くことでブローヘッド４のスリーブ５内に投入され、砂容量計測用検知機にて容量を確認した後、圧力タンク６からスリーブ５に吹き込み、その圧力により吹き込みノズル８を通して鋳物砂を金型９内に充填し、数秒後に排気弁を開いて大気開放することで吹き込み動作を完了させる構成となる。
【０００７】
そして最終的に鋳物砂を投入する金型９がその内部への吹き込み必要量に適合するようブローヘッド４の許容量を設定する必要があるところ、従来の鋳型造型機は汎用品を使用して構成するものであるため、製造者側が設定したその許容量と金型９への吹き込み必要量とを適合させることは難しく、さらに前工程のサンドミキサーの混練能力と、鋳物砂の可使時間と吹き込み工程のサイクルタイムとの整合を図るために、ホッパが鋳物砂を一時的に貯留するバッファとして設置されるものとなる。
【０００８】
またレジン混合後の固化過程にある鋳物砂は、粘着性を有することで流動性が悪化し、その投入量が多い場合は吹き込みノズル８における詰まりを防止する目的でブローヘッド４内にスリーブ５を設ける構成となる。
【０００９】
このスリーブ５はメッシュの形態にあるスクリーンフィルタ１１を上下２カ所に設けた構成となり、鋳物砂を投入して容量を計測した後に内部でエア撹拌することで鋳物砂を離散させ、その上で吹き込みノズル８を通しての詰まりのない砂吹き込みを可能にするものである。
【００１０】
また上記バタフライ弁３は、周囲のゴム製のパッキン１３に対して流路口１４を密接に開閉することにより鋳物砂の投入とエア圧の密閉を行う構成のものである。
【００１１】
また前述したようにブローヘッド４への投入時における鋳物砂は高い粘着性を有するために流動性が悪く、ホッパ２からの砂投入量制御をバタフライ弁３の定量的な開閉操作のみで行った場合には不確定性が高いものとなるため、スリーブ５内の砂容量を計測し、その計測値をフィードバックすることで砂投入量を制御する方法が取られていた。
【００１２】
そして従来主に使用されている砂容量計測用検知器としては、検知対象物（鋳物砂）による投光部・受光部間の光の遮断を検知する光電管１５をスリーブ５側面上の鉛直方向に複数個並設することでスリーブ５内における砂の堆積高さを検知し、それにより砂容量の算出・計測を行うという構成のものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成にある従来の砂吹き込み装置においては以下のような問題点があった。
【００１４】
ホッパ２は機能上、下絞り形状であり、そして鋳物砂は粘着性を有して流動性が悪いためホッパ２内の下層部・バタフライ弁３周辺において付着・詰まりが生じ、鋳物砂の可使時間の制限から造型物品質を低下させる結果となり、また同時に、バタフライ弁３は砂かみによる動作不良・摺動部の摩耗、シール（ゴム製パッキン１３）の破損よりエア漏れが生じ、吹き込み能力の低下を引き起こしていた。
【００１５】
そしてスリーブ５においてはフィルター１１の目詰まりが避けられないため定期的な清掃、交換作業等のメンテナンスにかかる工数が大きくなり、またブローヘッド４内における充分なエア撹拌が行われず吹き込みノズル８に詰まりが生じることで上記ホッパ２やバタフライ弁３同様砂吹き込み能力に影響が及ぶものとなっていた。
【００１６】
他にも光電管式の砂容量計測用検知器においては投光部・受光部に鋳物砂が付着することで常に検知光が遮断されるため誤検知しやすいといった不具合があった。
【００１７】
よって近年上記問題点を解決するためにホッパ２およびスリーブ５を必要とせず、またバタフライ弁３にシャッター機構を使用した構成の砂吹き込み装置が提案されている。
【００１８】
まずホッパ２については、従来多様な金型９に適用するよう汎用性を重視した設定にあったため、サンドミキサーの混練能力とサイクルタイムとの整合を図るためのバッファとして必要であったところ、前工程にあるサンドミキサー混練量と後工程の特定の中子造型量に対してブローヘッド４許容範囲を設定し、専用性の高いブローヘッド４を製作・使用することでバッファとしてのホッパ２を不要とするものである。
【００１９】
次にスリーブ５については、従来砂容量計測検知器として使用していた光電管１５を超音波変位センサに代えることで削除が可能となるものである。
【００２０】
ここで超音波センサとは、発信部より発信した超音波が対象物に反射して受信部が受けるまでの時間を計測することでセンサヘッドと対象物との間の距離の測定を行うものである。これをブローヘッド４上面に設置し、これにより対象物である鋳物砂の堆積高さが測定され、それにより砂容量の計測・算出が可能となる。
【００２１】
この超音波変位センサは計測媒体に超音波を使用しているためセンサヘッドへの砂の付着に強く、また多量に砂が付着し、計測不能な場合には過電流による異常認識を備えた構成となる。
【００２２】
そのため、上述したようにサンドミキサーの混練量およびブローヘッド４の許容量を特定の金型に対して専用性を持たせるよう設定したことにより横方向からのエア撹拌の必要がなくなるためスリーブ５の削除が可能となるものである。
【００２３】
そしてバタフライ弁３については、従来ホッパ２中に堆積していた鋳物砂と常に接触して堰き止める構成であり、開閉動作時にはパッキン１３と弁との間の砂かみや摺動部の摩耗を起こしやすかったところ、上記の新しく提案された構成においては、適用する特定の金型に対しての専用設計にあるため吹き込み必要量のみをブローヘッド４内に一度に投入するだけとなり、バタフライ弁３上には常に砂が堆積することがなくなりブローヘッド４内のエア圧力を密閉維持することに主に機能するものとなる。
【００２４】
このような場合例えば特開昭５５−９７８４５号や特開平８−１３２１８０号の公報に記載のあるように、迅速かつ正確な開閉が行えるよう砂ゲート弁をシャッター機構で構成することが特に有効となる。
【００２５】
しかし従来のシャッター機構を使用した場合におけるシール部材は必然的にシャッターの摺動部に設ける構成にあるため、やはりシール部材の摩耗・破損は避けられず、また従来の構造上シール部材は到達が困難な位置に設置されていたため交換作業等にかかる工数が大きくなり、従ってメンテナンス・コストの大きいものとなっていた。
【００２６】
またさらにシール部材の摩耗によりブローヘッド４内のエア漏れ・吹き込み圧の低下が生じることで砂中子造型の品質維持が困難になるといった問題があった。
【００２７】
従って以上の問題点に鑑み本発明は、シャッター機構に適合してより確実な密封が可能であり、かつシール部材に対しての摩耗が少なく交換が容易となるシール機構の提供を課題とするものとなる。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために以下のように構成する。
【００２９】
まず本発明は鋳型造型機の砂吹き込み装置に適用するものであり、ブローヘッドの鋳物砂投入口面上に周設する成形パッキンと、該鋳物砂投入口面上の該成形パッキンの上方に位置し、該成形パッキンを上方から圧接することでブローヘッド内部を密封可能なシャッターと、鋳物砂投入口の開口位置と閉口位置の間の該シャッターの移動を制御するシャッター移動制御手段と、該成形パッキンに対して該シャッターの圧接および離間の制御を行うシャッター圧接制御手段とを備え、前記シャッターは、その一部に、前記鋳物砂投入口に対応したサイズ及び形状の開口部を有し、該開口部が前記鋳物砂投入口の真上に位置した時が前記開口位置であり、該開口部以外の部分が前記鋳物砂投入口の全体を覆う時が前記閉口位置であるように構成され、前記シャッター圧接制御手段は、前記シャッターが前記開口位置にある時には、前記シャッターにおける前記開口部の周りの周縁部分を前記成形パッキンに対して圧接し、前記シャッターが前記閉口位置にある時には、前記シャッターにおける前記開口部以外の部分を前記成形パッキンに対して圧接する制御を行うよう構成する。
【００３０】
これにより、シャッターが成形パッキンを上方から圧接する際に摺接を行わずに直接鋳物砂投入口との挟持圧着を行うものとなるためシャッター機構に適合したより確実な密封が可能となり、かつシール部材に対しての摩耗が少なく交換が容易となるシール機構を構成することが可能となる。
しかも、鋳物砂吹き込み時（シャッターが閉口位置にある時）だけでなく、鋳物砂投入時（シャッターが開口位置にある時）にも、成形パッキンに対してシャッターが密着された状態となることで、シャッターとブローヘッドとの間隙に余分な鋳物砂が付着するのを防止することが可能となる。
【００３１】
また具体的な一形態として、前記シャッター移動制御手段が、前記シャッターを前記鋳物砂投入口面に対して平行にスライドさせるよう誘導支持するガイドレールと、そのスライド駆動を行うシリンダとで構成され、前記シャッター圧接制御手段が、該ガイドレールを該鋳物砂投入口面に対しての圧接・離間方向に滑動駆動を行うシリンダで構成される。
【００３２】
これにより、特にシール部材に対しての摩耗が少なく、密封がより確実となるシール機構を構成することが可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００３６】
図１は本発明の第１の実施形態にある鋳型造型機の砂吹き込み装置２１の平面図（図１（ａ））および側面断面図（図１（ｂ））である。この図において、まず基台となる機械本体２２にブローヘッド２３が上下方向に貫通した形で組み込まれ、従来では内部にスリーブを内設していたところ、なにも設置していない中空円筒形状にあり、底面には金型２４中への吹き込み量に対応した吹き込みノズル２５を設置し、側面には吹き込みエアの入気管２６および排気管２７が設置されている。ブローヘッド２３の上部に位置する円形の鋳物砂投入口２８の周囲には成形パッキンであるＯリング２９がその上平面に刻設された溝に容易に外れない程度に埋設してあり、そしてその上平面に圧接するシャッター３０（図１（ｂ）中斜線部）にはその開口位置にある時点で該鋳物砂投入口２８と同心・同径となる鋳物砂投入穴３１が穿設され、また開口位置においては超音波変位センサ３２がブローヘッド２３内部に向けてその下端がシャッター下面と同じ高さとなるよう挿設されている。また、該シャッター３０は鋳物砂投入穴３１と超音波センサ３２の並設方向がスライド方向となり、その方向の両側部においてそれぞれシャッター３０上下面を挟持支持するようガイドレール３３を設け、両ガイドレール３３それぞれの両端にはブローヘッド２３側部に上向きで固設された油圧シリンダ３４の滑動軸に軸止され上下方向（図中Ｖ方向）の移動が可能となる。また支持台３５に支持されてシャッター３０とほぼ同じ高さに位置する油圧シリンダ３６がシャッター３０のスライド方向（図中Ｈ方向）と平行に固設され、その滑動軸の先端が上下方向に自由度を持つジョイント部材３７を介してシャッター３０の一端と接続している。
【００３７】
そしてこのように構成された砂吹き込み装置の作動としては、まず同図に示すようなシャッター３０が閉口位置にある状態から油圧シリンダ３６の水平方向（図中右方向）の滑動により閉口位置から開口位置への水平移動が行われる。
【００３８】
その後シャッター３０が開口位置にある時点で油圧シリンダ３４の下方向の滑動によりガイドレール３３ごと鋳物砂投入口２８周囲のＯリング２９へ圧接され、シャッター３０に穿設した鋳物砂投入穴３１がブローヘッド２３上部の鋳物砂投入口２８と同径であって同心位置にあるためブローヘッド２３の上部は開放状態にあり、この開放口を通して鋳物砂の投入が行われる。
【００３９】
またこの時点でシャッター３０は鋳物砂投入口２８周囲のＯリング２９と密着している状態にあり、シャッター３０とブローヘッド２３との間隙に余分な鋳物砂の付着が避けられるものとなる。
【００４０】
そして鋳物砂投入後に油圧シリンダ３４の上方向の滑動により２つのガイドレール３３ごとシャッター３０がＯリング２９から離間され、この状態で油圧シリンダ３６の水平方向（図中左方向）の滑動により開口位置から閉口位置への水平移動が行われる。
【００４１】
その後シャッター３０が閉口位置にある時点で油圧シリンダ３４の下方向の滑動によりガイドレール３３ごとＯリング２９へ圧接されブローヘッド２３内部が密閉状態となり、この時点で超音波変位センサ３２による砂容量の検知・確認後、不図示のエアータンクより入気管２６を通じてのエア加圧および吹き込みノズル２５を介しての金型２４への吹き込み、そして排気管２７を通じての余分なエアの排出が行われて吹き込みの工程が完了するものとなる。
【００４２】
ここで従来においてはシャッターが開口位置と閉口位置の間に水平移動を行う際、ブローヘッドの鋳物砂投入口周囲のシール部材に対して摺接する動きであったところ、本発明の構成によれば上記のようにＨ方向移動の度にシャッター３０をガイドレール３３ごと上方向に移動してシール部材であるＯリング２９から離間させるため、シール部材の摩耗や砂かみによる損傷を防ぐことが可能となる。
【００４３】
また上記の水平移動時以外では常時シャッター３０をガイドレール３３ごと投入口平面に対してクランプすることによりＯリング２９に対してシャッター３０の閉口位置平面を圧接し、確実かつ強い密封が可能となると同時にＯリング２９への余分な鋳物砂の付着が避けられるものとなる。
【００４４】
また上記本発明の構成にあるシール機構（シャッター機構）はホッパを設置していないこと、およびブローヘッド２３上部の鋳物砂投入口２８とシャッター３０が離間可能であることによりシール部材（Ｏリング２９）周辺が簡便な構成にあり、そのためシール部材を交換する場合においても作業が比較的容易に行えるといった利点があるものとなる。
【００４５】
そして次に図２は本発明の第２の実施形態にある鋳型造型機の砂吹き込み装置４１の平面図（図２（ａ））および側断面図（図２（ｂ））である。
【００４６】
この図において第１実施形態との違いは、シャッター４２自体が閉口位置における平面のみで構成され、ガイドレール４３がブローヘッド４４上部範囲における直線部とその直側部に上方への湾曲部４５を有し、シャッター４２両側面を支持するローラ４６ａ、ｂを挿通させることでシャッター４２の水平移動（図中Ｓ方向）と同時に垂直方向への揺動を可能にした構成にある。
【００４７】
まず閉口位置でＯリング２９と密着した状態にあるシャッター４２を油圧シリンダ４７の滑動により開口位置へ移動（図中右方向）させ始めた時点でシャッター４２の右側のローラ４６ｂがガイドレールの湾曲部４５の誘導により上方に向かって揺動を行い、それによってシャッター４２全体がブローヘッド４４の上平面に対して傾斜姿勢となり、Ｏリング２９と緩やかな離間を行うものとなる。これによりシャッター４２の離間開口動作においてはＯリング２９に対して摺接することなく確実な離間を行うものとなり、反対に圧接閉口動作においては以上と逆の行程を行うことで適切に達成されるものとなる。
【００４８】
このように構成することにより前記第１の実施形態と比較してシャッター４２の駆動源が油圧シリンダ４７の１つのみで構成されることになり、製造コストの削減と共にメンテナンス性の向上が図られることになる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明によれば、ブローヘッドの鋳物砂投入口に対して鋳物砂投入のための開口作動およびエア密閉のための閉口作動を行うゲート機構にシャッター機構を利用した場合に適合し、より確実な密封が可能となり、かつシール部材に対しての摩耗が少なく交換が容易となるシール機構の提供が達成されるものとなる。
【００５０】
そして以上の機能によりシール部材に対する保全性が向上するためメンテナンス頻度および工数の低減が可能となり、具体的には従来のシール機構と比較して約５分の１までの低減となる。またこのことにより鋳物砂の吹き込み時においてシール部材からのエア漏れが低減されるため金型への吹き込み不良率が大幅に低減し品質維持に対する高信頼性化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にある鋳型造型機の砂吹き込み装置の平面図（ａ）および側断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の第２実施形態にある鋳型造型機の砂吹き込み装置の平面図（ａ）および側断面図（ｂ）である。
【図３】従来の構成にある鋳型造型機の砂吹き込み装置の側断面図である。
【符号の説明】
１  従来の砂吹き込み装置
２  ホッパ
３  バタフライ弁
４  ブローヘッド
５  スリーブ
１５  光電管
２１  本発明の第１実施形態の砂吹き込み装置
２３  ブローヘッド
２８  鋳物砂投入口
２９  Ｏリング
３０  シャッター
３１  鋳物砂投入穴
３２  超音波変位センサ
３３  ガイドレール
３４  油圧シリンダ（Ｖ方向）
３６  油圧シリンダ（Ｈ方向）
４１  本発明の第２実施形態の砂吹き込み装置
４２  シャッター
４３  ガイドレール
４４  ブローヘッド
４５  ガイドレール湾曲部
４７  油圧シリンダ
Ｈ  第１実施形態のシャッターの水平移動方向
Ｖ  第１実施形態のシャッターの垂直移動方向
Ｓ  第２実施形態のシャッターの移動方向
【図１】
0003607970.tif 000002
【図２】
0003607970.tif 000003
【図３】
0003607970.tif 000004