(57)【要約】【課題】移動中の材料漏れを防ぎ、且つ射出される材料の流動性悪化を防ぐことが可能な中子造型装置を提供する。【解決手段】中子造型装置１は、混練槽１０と、混練槽１０内で中子の原材料Ｓｏを混練して混合物Ｓを得る混練手段１１と、混練手段１１を混練槽１０内から後退させた状態で混合物Ｓを上部から押圧することで、混合物Ｓを混練槽１０から造型金型２内に圧入させる押圧手段１５と、を備える。中子造型装置１は、混練槽１０の底部に、混合物Ｓを射出させるための射出孔１２を有し、射出孔１２に、スリットが入った弾性体プレート（例えば弾性体プレート１３）が配設され、少なくとも混合物Ｓが得られた後であって、混合物Ｓの押圧が開始される前までの間、上記弾性体プレートが実質的に変形しない状態を保ち、混合物Ｓの押圧が開始されると、上記弾性体プレートが変形して上記スリットが開き、混合物Ｓが上記スリットから射出される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中子の原材料を混練するための混練槽と、
前記混練槽内で前記原材料を混練して混合物を得る混練手段と、
前記混練手段を前記混練槽内から後退させた状態で前記混合物を上部から押圧することで、前記混合物を前記混練槽から造型金型内に圧入させる押圧手段と、
を備えた中子造型装置であって、
前記混練槽の底部に、前記混合物を射出させるための射出孔を有し、
前記射出孔に、スリットが入った弾性体プレートが配設され、
少なくとも前記混合物が得られた後であって、前記押圧手段による前記混合物の押圧が開始される前までの間、前記弾性体プレートが実質的に変形しない状態を保ち、
前記押圧手段による前記混合物の押圧が開始されると、前記弾性体プレートが変形して前記スリットが開き、前記混合物が前記スリットから射出される、
中子造型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中子造型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、鋳型造型装置において、底板に射出孔が透設され、粒子状骨材、水溶性バインダ、及び水を撹拌する撹拌槽としての機能と、撹拌して得た発泡混合物を圧入するときの圧入筒としての機能と、を併せ持つ混合物収納手段を設け、さらに射出孔を閉鎖可能な栓手段を設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００５／０８９９８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の鋳型造型装置では、混練工程が終わると、栓手段による閉鎖を取りやめて造型金型の真上へと混合物収納手段を移動させるが、その移動の最中に射出孔から混合物が漏れることがある。そこで、発明者は、中子を造型するに際して、このような漏れを防ぐために射出孔に金網を敷設することを考えた。
【０００５】
しかしながら、混合物の流動性の高さから金網の網目を狭くせざるを得ず、射出孔にこのような金網を敷設した構造では、射出時において混合物（混練した発泡砂）が金網を通過する際に消泡して流動性が失われ、造型金型内部の砂回りが不良となるおそれがある。よって、移動中の材料漏れと射出される材料（上記混合物）の流動性悪化の双方を防ぐ構造を持った中子造型装置が望まれる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、移動中の材料漏れを防ぎ、且つ射出される材料の流動性悪化を防ぐことが可能な中子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】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
中子の原材料を混練するための混練槽と、
前記混練槽内で前記原材料を混練して混合物を得る混練手段と、
前記混練手段を前記混練槽内から後退させた状態で前記混合物を上部から押圧することで、前記混合物を前記混練槽から造型金型内に圧入させる押圧手段と、
を備えた中子造型装置であって、
前記混練槽の底部に、前記混合物を射出させるための射出孔を有し、
前記射出孔に、スリットが入った弾性体プレートが配設され、
少なくとも前記混合物が得られた後であって、前記押圧手段による前記混合物の押圧が開始される前までの間、前記弾性体プレートが実質的に変形しない状態を保ち、
前記押圧手段による前記混合物の押圧が開始されると、前記弾性体プレートが変形して前記スリットが開き、前記混合物が前記スリットから射出される、
中子造型装置である。
【０００８】
この一態様に係る中子造型装置によれば、底部に形成された射出孔に、スリットが入った弾性体プレートが配設され、原材料の混合物を造型金型内に圧入するに際してスリットが開くため、（１）装置の移動中はスリットが閉じて材料漏れを防ぐことが可能になり、且つ（２）射出時はスリットが開いて材料の流動性の悪化を防ぐことが可能になる。よって、この一態様によれば、移動中の材料漏れを防ぎ、且つ射出される材料の流動性悪化を防ぐことが可能な中子造型装置を提供することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、移動中の材料漏れを防ぎ、且つ射出される材料の流動性悪化を防ぐことが可能な中子造型装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る中子造型機の一構成例を示す概略断面図である。
【図２】図１の中子造型機における混練装置として機能する部分を示す概略断面図である。
【図３】図１の中子造型機における混練槽の移動時の様子を示す概略断面図である。
【図４】図１の中子造型機における射出装置として機能する部分を示す概略断面図である。
【図５】図１〜図４における混練槽の射出孔に配設される弾性体プレートの一例を示す図である。
【図６】図５の弾性体プレートが変形した様子を示す図である。
【図７】図５の弾性体プレートの混練時の様子を示す断面図である。
【図８】図５の弾性体プレートの移動時の様子を示す断面図である。
【図９】図５の弾性体プレートの射出時の様子を示す断面図である。
【図１０】図１〜図４における混練槽の射出孔に配設可能な弾性体プレートの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る中子造型装置（中子造型機）について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る中子造型機の一構成例を示す概略断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る中子造型機１は、混練槽１０、混練手段１１、及び押圧手段１５を備える。混練槽１０及び混練手段１１は、混練装置として機能させるために設けられ、押圧手段１５は、混練槽１０とともに、射出装置として機能させるために設けられる。
【００１３】
次に、図２〜図５を参照しながら、中子造型機１の各構成要素について具体的に説明する。図２は中子造型機１における混練装置として機能する部分を示す概略断面図、図３は中子造型機１における混練槽の移動時の様子を示す概略断面図、図４は中子造型機１における射出装置として機能する部分を示す概略断面図である。
【００１４】
図２に示すように、混練槽１０は、その上部に開口部を有する容器（釜）であり、中子の原材料（中子材料）Ｓｏを混練するために用いられる。混練槽１０は、混練のために中子材料Ｓｏの撹拌を行う槽であり、撹拌槽と称することもできる。中子材料Ｓｏとしては、粒子状骨材、水、水溶性の無機バインダ、及び界面活性剤を用いることができるが、これに限ったものではない。例えば、無機バインダの代わりに有機バインダを使用することもできる。但し、無機バインダを使用して造型する中子（無機中子）の方が硬化時、崩壊時などにおける臭いやＣＯ２排出量等の点で好ましいと言える。
【００１５】
混練手段１１は、混練槽１０内で中子材料Ｓｏを混練して混合物Ｓ（図３参照）を得る手段である。混合物Ｓは、中子材料Ｓｏとして粒子状骨材と上述のようなその他の副資材を混練した発泡砂であり、発泡砂あるいは混練砂と称することもできる。混練手段１１は、回転モータ（図示せず）及び混練羽根１１ａを有する。混練羽根１１ａは、混練槽１０の開口部から挿入され、回転モータにより回転軸１１ｂを中心に回転するメッシュ状の撹拌部材である。また、中子造型機１は、混練羽根１１ａを混練槽１０の開口部を通じて出し入れするために、混練羽根１１ａを昇降させる昇降機構（図示せず）を備える。
【００１６】
また、混練槽１０の底部には、後述する混合物Ｓの造型金型２への圧入の際に混合物Ｓを射出させるための射出孔１２を有している。また、射出孔１２は、下方から栓１４により封止することが可能になっている。栓１４はゴム製とするが、金属製などであってもよい。栓１４による封止は、混練手段１１により混練槽１０内で中子材料Ｓｏが混練される混練工程において実施される。詳細は後述するが、射出孔１２にはスリットが入った弾性体プレート１３が配設されている。栓１４による封止は、実際には、弾性体プレート１３を変形させた状態でスリットを塞ぐことでなされる。
【００１７】
また、中子造型機１では、混練工程の終了後に、図１において点線の横矢印で示したように混練槽１０を造型金型２の設置場所まで移動させるが、この移動のための移動機構（図示せず）を備える。この移動時には、図３に示すように混練羽根１１ａは取り出され、栓１４は取り外される。
【００１８】
図１及び図４に示す押圧手段１５は、射出工程において、混合物Ｓを上部から押圧する手段である。射出工程は、混練槽１０が造型金型の設置場所に移動された状態で混合物Ｓを射出孔１２から射出させる工程である。押圧手段１５は、混練槽１０を圧入筒（シリンダ）として機能させるとともに、混練槽１０の内径と同径の押圧面を持ったピストン（射出ピストン）１５ａを有する。押圧手段１５は、射出ピストン１５ａでの押圧により、混合物Ｓを混練槽１０から造型金型２内に圧入させる。そのため、射出孔１２の位置及び形状は、造型金型２における混合物Ｓの流入口の位置及び形状に合わせておく。造型金型２は、造型したい中子の形状に合わせたキャビティＣを形成するための型２１，２２を有する。
【００１９】
このように、混練槽１０は、中子の原料を混練するための釜としての機能のほかに、中子材料Ｓｏを混練して得た混合物Ｓを造型金型２内に圧入するシリンダとしての機能も併せ持つ。つまり、中子造型機１は、混練槽としての機能及びシリンダとしての機能を併せ持ち、中子材料Ｓｏを混練し、混練して得た混合物Ｓを造型金型２内に圧入する装置である。
【００２０】
次に、図５〜図９を併せて参照しながら、本実施形態に係る主たる特徴の一つである弾性体プレート１３について説明する。図５（ａ）は弾性体プレート１３の一例を示す上面図で、図５（ｂ）はその側面図である。図６（ａ）は図５（ａ）の弾性体プレート１３が変形した様子を示す上面図で、図６（ｂ）はその概略側面図である。また、図７、図８、図９はそれぞれ、図５（ａ），（ｂ）の弾性体プレート１３の混練時、移動時、射出時の様子を示す断面図である。
【００２１】
図５（ａ），（ｂ）で示すように、弾性体プレート１３は、スリット１３ａが入ったゴム製のプレートであり、その弾性によりスリット１３ａの形状（スリット１３ａによる開口形状）を変化させることができる。スリット１３ａは、非変形時において十字状のスリットである。弾性体プレート１３は、上述したように射出孔１２に配設されており、例えば混練槽１０の底部において射出孔１２を塞ぐように保持されている。弾性体プレート１３の外形は、射出孔１２に配設できるような形状であればよい。
【００２２】
このような弾性体プレート１３における形状の変化について工程毎に説明する。
まず、混練工程では、混練槽１０内にその開口部から混練羽根１１ａが挿入され、射出孔１２には中子材料Ｓｏの漏れを防ぐために下方から栓１４が挿入される。実際には、射出孔１２には弾性体プレート１３が配設されているため、図７に示すように、栓１４は下方からスリット１３ａに挿入され、スリット１３ａがその分だけ変形して広がる。これにより、射出孔１２が封止された状態となる。なお、栓１４は、弾性体プレート１３を変形させない状態でスリット１３ａを塞ぐような形状とすることもできる。混練工程の終了後、混練羽根１１ａは混練槽１０内から取り出され、栓１４は取り外される。
【００２３】
移動工程では、混練槽１０が造型金型２の設置場所まで移動される。上述のように移動前には栓１４が取り外され、混練羽根１１ａも取り外される。これにより、移動工程では、弾性体プレート１３は栓１４によってスリット１３ａが広げられることがなく、弾性体プレート１３には混練羽根１１ａの回転による余計な圧力がかからず混合物Ｓの重量だけがかかる。よって、移動中、弾性体プレート１３は図５及び図８に示すように元の状態（非変形の状態）となっている。なお、移動前に混練羽根１１ａが取り出されることを前提に説明したが、混練羽根１１ａは少なくとも射出工程の開始前に取り出されていればよく、例えば移動経路の途中で混練羽根１１ａが取り出されるようにしてもよい。同様に、栓１４は少なくとも射出工程の開始前に取り外されていればよく、例えば移動経路の途中で栓１４を取り外すようにしてもよい。
【００２４】
このように、中子造型機１では、少なくとも混合物Ｓが得られた後（混練工程が終了した後）であって、押圧手段１５による混合物Ｓの押圧が開始される前までの間、弾性体プレート１３が実質的に変形しない状態を保つようにする。ここで、実質的に変形しないとは、混合物Ｓの漏れがない程度に変形しないことを意味する。
【００２５】
射出工程（充填工程）は、混練手段１１を混練槽１０内から後退させた状態（混練羽根１１ａを混練槽１０内から取り出した状態）で実施される。射出工程では、射出ピストン１５ａによる混合物Ｓの押圧が開始されると、射出孔１２に配設された弾性体プレート１３が図６及び図９に示すように変形してスリット１３ａが開く（広がる）。混合物Ｓは、そこから射出される。そして、射出ピストン１５ａの降下に伴い、射出された混合物Ｓは、型２１，２２により形成されたキャビティＣ内に圧入されて充填されることになる。
【００２６】
また、弾性体プレート１３の弾性率及びスリット１３ａの形状は、押圧手段１５による押圧力、射出孔１２の形状、及び中子材料Ｓｏの重量などに応じて、上述したような変形を行えるように決めておけばよい。
【００２７】
以上のように、中子造型機１は、射出孔１２にスリット１３ａの入った弾性体プレート１３が配設されている。これにより、中子造型機１は、（１）混練槽１０の移動中、スリット１３ａが閉じていることによって流動性の高い混合物（発泡砂）Ｓを物理的に保持できるため、射出孔１２からの移動中の砂漏れを防ぐことができる。さらに、中子造型機１は、（２）射出孔１２に金網のようなせん断抵抗の大きい部材を配設する場合に比べ、造型金型２内への射出時には、スリット１３ａの開口から、小さいせん断抵抗により発泡を保持した状態で造型金型２に混合物Ｓを圧入することができるため、流動性を悪化させずに混合物Ｓを造型金型２に込めることができる。即ち、本実施形態に係る中子造型機１は、移動中の材料漏れ及び射出時の流動性悪化の双方を防ぐ構造を持っていると言える。
【００２８】
次に、本実施形態における代替例及び好ましい例について説明する。
混練手段１１は、図１及び図２で示した例に限らず、他の形状の混練羽根を有するものであってもよいし、例えば、混練槽１０内で垂直方向に延在する複数の撹拌ピンとそれらを垂直方向の軸回りに回転させるベースとなる回転ベースとを有する撹拌子などとすることもできる。また、押圧手段１５は、図１及び図４で示した例に限らず、例えば圧縮空気を送る手段などとすることもできる。
【００２９】
また、混練工程の終了後、混練槽１０を移動機構により移動させた例を挙げた。但し、この移動機構の代わりに、混練槽１０を移動させずに混練工程の終了後に混練手段１１と押圧手段１５の射出ピストン１５ａとを入れ替えるように移動させる機構を設けることもできる。
【００３０】
また、混練槽１０に設けておく射出孔１２の数、形状、及び水平方向の位置については問わず、射出孔１２は、造型金型２側に設けられた混合物Ｓの流入口の数、形状、及び位置に合わせて形成されていればよい。また、複数の射出孔１２を設ける場合、複数の射出孔１２をプレート上に配設した射出プレートを、混練槽１０の底部に設けることもできる。また、複数の射出孔１２を設ける場合、栓１４として、複数の栓が設けられた栓プレートを用いることができる。また、弾性体プレート１３は、混練槽１０の底部において保持されていなくてもよく、射出孔１２の鉛直方向の途中又は射出孔１２の出口に配設しておくこともできる。
【００３１】
また、弾性体プレート１３の代わりに、図１０に示すような弾性体プレート１６を採用することもできる。図１０（ａ）は弾性体プレートの他の例を示す上面図、図１０（ｂ）はその混練時及び移動時の側面図、図１０（ｃ）はその射出時の側面図である。なお、弾性体プレート１６を備えた中子造型機について、図１等で示した中子造型機１との相違点を中心に説明するが、その他の点については中子造型機１と同様である。
【００３２】
弾性体プレート１６は、図１０（ａ）に示すように、らせん状のスリット１６ａが入った金属板（金属製のらせん状板）である。弾性体プレート１６は、弾性体プレート１３と同様に、射出時に中央部分が下がり混合物Ｓを射出できる程度の剛性を持つ。一方で、弾性体プレート１６は、弾性体プレート１３と異なり、混練時の圧力（混練時の中子材料Ｓｏの重量）に耐えて変形しないだけの剛性を持つ。
【００３３】
よって、図１０（ｂ）に示すように、弾性体プレート１６は、混練工程及び移動工程では変形しない。一方で、図１０（ｃ）に示すように、弾性体プレート１６は、射出工程において中央部分が下に延びてスリット１６ａが広がる（スリット１６ａによる開口部分が上下方向に広がる）。図１０（ｃ）において太線矢印で示すように、射出工程では、混合物Ｓはこの広がった部分から射出されることになる。弾性体プレート１６は、金属バネであるため、射出工程の終了後は、その弾性力で元の形状（図１０（ｂ）の状態）に戻る。
【００３４】
このように、弾性体プレート１６の弾性率及びスリット１６ａの形状は、押圧手段１５による押圧力、射出孔１２の形状、及び中子材料Ｓｏの重量などに応じて、射出時にのみスリット１６ａが下方向に広がる（射出が終了すると元に戻る）ような変形が可能なように決めておけばよい。
【００３５】
そして、ここで例示したスリット１６ａ付きの弾性体プレート１６を備えた中子造型機は、混練時にも中子材料Ｓｏが漏れないため、図１等で示した中子造型機１に比べて、栓１４を廃止してコストを低減することができる。また、この中子造型機は、中子造型機１に比べて、弾性体プレート１３のようなゴム蓋を使用しないため、耐久性を向上させることができ、保全工数を低減させることができる。
【００３６】
以上において中子造型機について説明したが、中子造型機に含まれる各構成部品は、いずれも図示するものに限ったものではなく、各構成部品について説明した機能が備わっていればよい。
【００３７】
以上に、本実施形態について説明したが、上記実施形態は、以下の特徴を有する。
即ち、上記実施形態に係る中子造型装置１は、中子の原材料Ｓｏを混練するための混練槽１０と、混練槽１０内で原材料Ｓｏを混練して混合物Ｓを得る混練手段１１と、混練手段１１を混練槽１０内から後退させた状態で混合物Ｓを上部から押圧することで、混合物Ｓを混練槽１０から造型金型２内に圧入させる押圧手段１５と、を備える。そして、中子造型装置１は、混練槽１０の底部に、混合物Ｓを射出させるための射出孔１２を有し、射出孔１２に、スリットが入った弾性体プレート（例えば、スリット１３ａが入った弾性体プレート１３、スリット１６ａが入った弾性体プレート１６等）が配設されている。中子造型装置１では、少なくとも混合物Ｓが得られた後であって、押圧手段１５による混合物Ｓの押圧が開始される前までの間、上記弾性体プレートが実質的に変形しない状態を保ち、押圧手段１５による混合物Ｓの押圧が開始されると、上記弾性体プレートが変形して上記スリットが開き、混合物Ｓが上記スリットから射出される。
【００３８】
以上の構成の中子造型装置によれば、底部に形成された射出孔に、スリットが入った弾性体プレートが配設され、原材料の混合物を造型金型内に圧入するに際してスリットが開くため、（１）装置の移動中はスリットが閉じて材料漏れを防ぐことが可能になり、且つ（２）射出時はスリットが開いて材料の流動性の悪化を防ぐことが可能になる。つまり、以上の構成の中子造型装置によれば、移動中の材料漏れを防ぎ、且つ射出される材料の流動性悪化を防ぐことが可能になる。また、この中子造型装置によれば、材料漏れが防げるため、設備故障及び清掃による稼働率低下、並びに作業環境の悪化を防ぐこともでき、且つ、材料の流動性悪化を防ぐことで、中子が充填不良になることやその面粗度が粗くなることを防止し、中子の品質を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３９】
Ｃ  キャビティ
Ｓ  混合物（混練砂）
Ｓｏ  中子の原材料（中子材料）
１  中子造型装置（中子造型機）
２  造型金型
１０  混練槽
１１  混練手段
１１ａ  混練羽根
１１ｂ  回転軸
１２  射出孔
１３  弾性体プレート
１３ａ  十字状のスリット
１４  栓
１５  押圧手段
１５ａ  射出ピストン
１６  弾性体プレート（金属製）
１６ａ  らせん状のスリット
２１，２２  型
【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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【図７】
2019072726.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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