(57)【要約】【課題】水平割り金型を反転させずに排砂し、その後、排砂穴を閉じて復元造型する。【解決手段】下型１２の下部に金型開口１７を設け、シャッター１５により開閉する。シャッター１５は、凹部２０を設けた第１造型面２１と平坦な第２造型面２２を備え、反転可能になっている。まず、第１造型面２１で金型開口１７を塞いでキャビティ内の中子砂３０を焼成し、シャッター１５を後退させて凹部２０内に形成された排砂チップ３７を分離することにより形成される排砂穴３３から未焼成砂を排砂する。その後シャッター１５を反転させて排砂チップ３７を廃棄すると同時に第２造型面２２を上面としてから前進させて排砂穴３３を第２造型面２２で塞ぎ、排砂穴３３を埋めた未焼成砂を硬化させて開口の無い底部３５を形成する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性の中子砂が充填されるキャビティが設けられた金型と、このキャビティ内にて中子砂の焼成により外形部が硬化して造型される中間中子（３６）に設けられ、内部の未焼成砂を排砂することにより中空部を形成するための排砂穴を開閉するシャッターとを備え、
前記排砂穴を前記シャッターで閉じて前記排砂穴を埋めた未焼成砂を焼成することにより前記排砂穴が閉止された中空砂中子（３８）が造型される中空砂中子の造型装置において、
前記金型（１０ａ）は、上下方向に分割された上型（１１）と下型（１２）を備えた水平割り金型であり、
前記下型（１２）の下部に前記キャビティと連通する金型開口（１７）が設けられ、
前記シャッター（１５）は、前記金型開口（１７）を開閉するとともに、閉じたとき前記金型開口（１７）を介して前記キャビティに連通する凹部（２０）を設けた第１造型面（２１）と、
前記排砂穴（３３）を塞いで前記閉止をするための閉塞面を有する第２造型面（２２）とを備えることを特徴とする中空砂中子の造型装置。
【請求項２】
前記シャッター（１５）は、上下の一方の面に前記第１造型面（２１）を設け、他方の面に前記第２造型面（２２）を設けたことを特徴とする請求項１に記載した中空砂中子の造型装置。
【請求項３】
前記シャッター（１５）を開閉するシャッター開閉機構（１６）を備え、
このシャッター開閉機構（１６）は、前記シャッター（１５）を前記金型開口（１７）に対して進退させる進退機構と、
前記シャッター（１５）を上下反転させる反転機構とを備えることを特徴とする請求項２に記載した中空砂中子の造型装置。
【請求項４】
前記シャッター（１５）が反転して前記第１造型面（２１）が下方を向いたとき、前記第１造型面（２１）に形成された前記凹部（２０）は、下方に開放され、かつ下方へ向かって拡開するテーパー形状をなすことを特徴とする請求項３に記載した中空砂中子の造型装置。
【請求項５】
前記シャッターは、表面（４１ａ）を前記第１造型面とした第１シャッター（４１）と、
表面（４２ａ）を前記第２造型面とした第２シャッター（４２）と、
前記第１シャッター（４１）の下に重ねられる第３シャッター（４３）とを備え、
前記第１シャッター（４１）と前記第２シャッター（４２）は開閉方向へ一列に並ぶように配置され、
前記第１造型面に設けられる前記凹部は、前記第１シャッター（４１）を貫通して前記金型開口（１７）へ連通可能であって前記第３シャッター（４３）で一端開口部を開閉される貫通穴（４５）であることを特徴とする請求項１に記載した中空砂中子の造型装置。
【請求項６】
中子砂が吹き込まれた前記金型（１０ａ）に間欠で振動を加える振動装置（１４）を、前記金型（１０ａ）の前記金型開口（１７）近傍に備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載した中空砂中子の造型装置。
【請求項７】
前記第１造型面（２１）の前記凹部（２０）内には、中子砂が焼成された排砂チップ（３７）が前記中間中子（３６）と一体に形成され、
この排砂チップ（３７）は、前記第１造型面（２１）が前記金型開口（１７）を開く前記シャッター（１５）の移動で前記中間中子（３６）と分離され、前記中間中子（３６）に前記排砂穴（３３）が形成されることを特徴とする請求項１に記載した中空砂中子の造型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は中空砂中子の造型装置に係り、特に水平割り金型にて成形する場合に好適なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
中空砂中子の造型方法として、例えば、垂直割り金型を用い、キャビティ内部に熱硬化性の中子砂を吹込口から充填して加熱し、中子砂の焼成により外形部が硬化した中間中子を造型する。この段階の中間中子は内部に未焼成砂が充填されている状態である。続いて、金型を反転して吹込口を排砂穴とし、ここから未焼成砂を排出することにより、内部に中空部が形成された中間中子を形成する。この段階の中間中子は排砂穴が塞がれていない。その後、未焼成砂の排出完了直前に排砂穴へヒータープレートを当接して閉じ、排出されずに金型内へ残った若干量の未焼成砂を排砂穴へ入れ、これを加熱したヒータープレート上で硬化させることにより排砂穴を閉じて密閉された中空部を有する中空砂中子を完成させることからなる、２段階の焼成工程を要するものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３９９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来方法は、金型が垂直割り金型すなわち左右方向へ開閉する型式であったため、金型を反転させて排砂することが可能であり、専用の排砂穴を設けず、吹込口を排砂穴に兼用していた。
しかし、水平割り金型すなわち金型を上下方向へ開閉する型式では、大きな金型開閉機構が上下方向に設けられるため、これを反転させることはできない。また、反転させることを前提としている上記特許文献１記載のシャッター構造を組み合わせても意味が無く、仮に組み合わせても金型を反転せずに中空砂中子を造型することはできない。
そこで、本願は水平割り金型を用いた有利な中空中子の造型装置の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため本願発明に係る中空砂中子の造型装置は、
熱硬化性の中子砂が充填されるキャビティが設けられた金型と、このキャビティ内にて中子砂の焼成により外形部が硬化して造型される中間中子（３６）に設けられ、内部の未焼成砂を排砂することにより中空部を形成するための排砂穴を開閉するシャッターとを備え、
前記排砂穴を前記シャッターで閉じて前記排砂穴を埋めた未焼成砂を焼成することにより前記排砂穴が閉止された中空砂中子（３８）が造型される中空砂中子の造型装置において、
前記金型（１０ａ）は、上下方向に分割された上型（１１）と下型（１２）を備えた水平割り金型であり、
前記下型（１２）の下部に前記キャビティと連通する金型開口（１７）が設けられ、
前記シャッター（１５）は、前記金型開口（１７）を開閉するとともに、閉じたとき前記金型開口（１７）を介して前記キャビティに連通する凹部（２０）を設けた第１造型面（２１）と、
前記排砂穴（３３）を塞いで前記閉止をするための閉塞面を有する第２造型面（２２）とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
このようにすると、下型下部に設けられた金型開口をシャッターの第１造型面で覆い、金型開口を介してキャビティと第１造型面の凹部とを連通させた状態で、金型及びシャッターを加熱すると、金型内に吹き込まれた中子砂が硬化して中子の外形部を形成した中間中子を造型する。このとき中間中子の一部は金型開口から第１造型面の凹部内へ入り込み、この部分はシャッターを開いたとき、シャッターの移動と一緒に移動して中間中子から分離され、これにより中間中子には排砂穴が形成され、この排砂穴から未焼成砂が排砂されて中間中子内に中空部が形成される。ただし、この中空部は排砂穴により開放されている。
そこで、排砂完了の前にシャッターの第２造型面で排砂穴を覆うと、その閉塞面で排砂穴が閉じられる。これにより、中間中子内に残存した未焼成砂が排砂穴を埋め、さらに加熱されたシャッターにより硬化して、排砂穴を閉じた閉止部となり、中空部を密閉する底部を形成する。その結果、中間中子は密閉されて開口のない中空砂中子となる。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明によれば、第１造型面と第２造型面を有するシャッターを備えたので、まず第１造型面で金型開口を閉じて中間中子を造型する第１段階の造型をおこなう。このとき、中間中子の一部が金型開口に連通する凹部内へ入り込んで突出形成され、その後、金型開口を開くシャッターの移動で凹部内へ突出形成された部分が中間中子から分離されて中間中子に排砂穴が形成されるので、この排砂穴から未焼成砂を排砂することで中空部を有する中間中子を造型することができる。
また、第２造型面で排砂穴を閉じて閉止することにより開口部のない底部を形成して密閉された中空砂中子とする第２段階の造型をすることができる。
これにより、金型の反転をせずに、第１段階の造型と第２段階の造型を連続しておこなうことができる。
したがって、シャッターにより、金型開口の開閉、排砂穴の形成及び排砂穴の閉止を連続しておこなうことができ、反転や回転ができない上下水平割りの金型を用いても、有利に中空砂中子を造型できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施例に係る中空砂中子造型装置の正面図
【図２】上記中空砂中子造型装置の平面図
【図３】上記装置における金型の断面図
【図４】上記金型における下型のキャビティ部分を示す拡大平面図
【図５】上記装置におけるシャッター開閉機構の斜視図
【図６】上記装置で形成される中間中子と完成した中空砂中子の各断面図
【図７】上記装置におけるシャッターの動作を説明する図
【図８】第１実施例における中空砂中子の造型工程を説明する図
【図９】別実施例に係る拡大部分断面図
【図１０】別実施例に係るシャッター開閉機構の斜視図
【図１１】別実施例に係る中空砂中子の造型工程を説明する図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面に基づいて、中空形状に鋳造されるオイルジャケットの中空砂中子を形成する造型装置として構成された一実施形態を説明する。
図１〜８は第１実施例を示す。図１は、中空砂中子造型装置の正面図、図２は同造型装置の平面図、図３は中空砂中子を造型する金型の断面図、図４は下型のキャビティ部分を示す拡大平面図、図５はシャッター開閉機構の斜視図である。以下の説明において、上下の各方向は図１における図面の上下方向と一致している。
これらの図において、中空砂中子造型装置１０は、金型１０ａ、シャッター１５及びシャッター開閉機構１６を備える。
【００１０】
金型１０ａは上型１１と下型１２に上下分割され、割り面が水平な水平割り構造になっており、下型１２の底部にはシャッター１５で開閉される金型開口１７が設けられている。
シャッター１５は下型１２の側方に配置されたシャッター開閉機構１６により進退して金型開口１７を開閉するようになっている。シャッター１５が下型１２側へ移動することを前進、逆方向へ移動することを後退という。図１における実線で示すシャッター１５の位置は後退位置であり、仮想線で示す位置は前進位置である。
【００１１】
この金型１０ａ内に造型される中子は、図６に示すように、第１段階の造型により形成される中間中子３６と、第２段階の造型により形成される完成された中空砂中子３８からなる。それぞれは中実の薄肉部３２と中空の厚肉部３４を一体に備える。薄肉部３２は、図示しないオイルジャケットの本体部における中空部を形成し、厚肉部３４はオイルジャケットへ一体に設けられるチェーンケースの中空部を形成する。なお、薄肉及び厚肉とは、中子の外形形状における各部の大きさを相対的に表現したものである。
【００１２】
図６は（ａ）に中間中子３６の断面を示す。中間中子３６は中子砂が焼成されて硬化した外形部を有するが、まだ内部に未焼成砂が充填されている排砂前のものから、排砂により中空部が形成されるが、まだ排砂穴が塞がれず、中空部が開放された排砂後の状態までを含む。中間中子３６は仮に排砂が完了しても、中空部３４ａが排砂穴３３により開放されるため、この排砂穴３３を第２段階の造型により塞がれなければならず、造型途中の中子である。
【００１３】
排砂穴３３の周囲には、厚肉部３４の底部における一部をなす周辺部３３ａが形成されている。排砂穴３３を形成することにより、ここから厚肉部３４内における未焼成砂３０ａが排出され、厚肉部３４内に中空部３４ａが形成される。図示状態は、未焼成砂３０ａが排砂穴３３から排出されている状態であり、この排出により中空部３４ａが拡大しつつある状態を示す。
【００１４】
図６の（ｂ）は中空砂中子３８の断面を示す。この中空砂中子３８は底部３５により中空部３４ａが密閉されている。底部３５は排砂穴３３を閉じた閉止部３３ｂが周辺部３３ａと一体化することにより、開口のないものとして形成されている。
なお、図示状態では、閉止部３３ｂと周辺部３３ａ等の厚肉部３４とはハッチングを異ならせているが、これは閉止部３３ｂを明示するための便宜的なものであり、実際は厚肉部３４の一部として同じハッチングで示すべき部分である。同様に、排砂穴３３も実線で示してあるが、これも便宜的なものであり、実際には閉止部３３ｂの形成により消滅して見えない線である。また、図７〜９及び１１も同様に表示してある。
【００１５】
底部３５の形成は、中間工程で排砂の必要から設けられた排砂穴３３により中空部３４ａが密閉されない不完全な中空状態となったものを、その後に閉止部３３ｂで排砂穴３３を閉じることにより完全に密閉された中空構造に戻すものであり、この意味で排砂穴３３を閉じることを中空形状の復元という。
【００１６】
以下、金型１０ａ及びシャッター１５の構造について図３を中心に説明する。上型１１は図示しない開閉機構により、上下方向へ移動し、下降して閉じたときは下型１２に重なり、内部に閉空間をなすキャビティ１９を形成する。
キャビティ１９は、中空砂中子３８（中間中子３６）の薄肉部３２を形成する薄肉造型部１９ａと、厚肉部３４を形成する厚肉造型部１９ｂを一体に備える。
薄肉造型部１９ａは、図３における上下方向幅が相対的に小さい空間である。厚肉造型部１９ｂは、図の下方へ拡大した空間により上下方向幅が相対的に大きくなっている空間である。
【００１７】
上型１１は下方へ開放された上凹部１１ａを備える。下型１２は上方へ開放された下凹部を備え、この下凹部は浅い凹部１２ａ及び深い凹部１２ｂを備える。上凹部１１ａの一部と浅い凹部１２ａにより薄肉造型部１９ａを形成し、上凹部１１ａの他の一部と深い凹部１２ｂとにより厚肉造型部１９ｂを形成する。
厚肉造型部１９ｂを形成する深い凹部１２ｂは、図３に示す断面において、下方へ延出する下すぼまりのテーパー穴形状をなし、その下端は下型１２の底部にて下方へ開口する金型開口１７（図４参照）を備えている。金型開口１７はキャビティ１９と連通している。
【００１８】
金型開口１７は下型１２の下方を進退するシャッター１５で開閉される。シャッター１５がシャッター開閉機構１６（図１）により前進（矢示Ｃ方向）して、前進位置（図示状態）になると、シャッター１５が金型開口１７を閉じるようになっている。逆に、この位置からシャッター１５が後退（矢示Ａ方向）すると、金型開口１７を開放する。
【００１９】
シャッター１５は、金型開口１７に対応する凹部２０が形成された第１造型面２１と、その反対側の面である第２造型面２２を有する。
凹部２０は、金型開口１７を介してキャビティ１９と連通し、内部に排砂チップ３７（図６の（ａ）参照）を形成する。排砂チップ３７は中間中子３６の一部（厚肉部３４の底の一部）が凹部２０内へ一体に突出形成される部分でもあり、凹部２０を埋めたものに相当する外観形状をなし、その後この排砂チップ３７を除去することにより、厚肉部３４の底部に排砂穴３３（同上）が形成される。排砂穴３３は金型開口１７の内側に形成される。
【００２０】
第２造型面２２は、金型開口１７と排砂穴３３を覆い、排砂穴３３を塞いだ底部３５（図６の（ｂ）参照）を形成する閉塞面をなすためのものであり、この例では平坦面になっている。  
シャッター１５は１８０°回転して上下反転可能であり、第１造型面２１及び第２造型面２２のいずれも金型開口１７を閉じることができるようになっている。
【００２１】
上型１１の上部には吹込口１１ｂが上下方向へ長く設けられている。吹込口１１ｂは金型開口１７と別に設けられ、その下端部はキャビティ１９に連通し、上端は上型１１の上方に置かれたブローヘッド１３に連通している。このブローヘッド１３から中子砂３０が吹込口１１ｂを通してキャビティ１９内へ吹き込まれる。このとき、金型開口１７は予めシャッター１５の第１造型面２１で閉じられた状態になっている。なお、必要により、中子砂３０のうち、ブローヘッド１３内にあるものを生砂といい、キャビティ１９内へ充填されているがまだ焼成されていないものを特に未焼成砂３０ａということにする。
【００２２】
キャビティ１９内へ充填された未焼成砂３０ａの焼成は、上型１１、下型１２及びシャッター１５を所定温度にして未焼成砂３０ａを一定時間加熱することにより、キャビティ１９に臨む金型等の内表面へ所定肉厚に硬化させることによりおこなわれ、キャビティ１９内に薄肉部３２及び厚肉部３４が形成される。金型及びシャッター１５の加熱は、中子砂の充填前に予め所定温度となるようにされることが好ましい。
このとき、薄肉造型部１９ａは、上凹部１１ａと浅い凹部１２ａの各表面が比較的接近しているため、薄肉造型部１９ａに充填された中子砂は大部分が焼成され、この例では薄肉造型部１９ａが中実部分になる。
【００２３】
一方、厚肉部３４は厚肉造型部１９ｂの内側に形成されるが、厚肉造型部１９ｂは、その内部に充填された中子砂のうち、金型等の内面に沿う表面側は、一定時間の加熱により焼成されるものの、これより内側（芯部側）は焼成されず、未焼成砂３０ａとして硬化されないまま残る。したがって、その後、シャッター１５を開いて金型開口１７を開放すると、同時に厚肉部３４の底部に形成される排砂穴３３から未焼成砂３０ａが外部へ排出される排砂がおこなわれ、厚肉部３４内が中空になる（図６の（ａ）参照）。
この排砂時には金型開口１７近傍に設けられたバイブレータ１４（図１参照）を作動させて未焼成砂３０ａの排出を促すようになっている。
【００２４】
図４に示すように、下型１２は平面視で、浅い凹部１２ａが略長方形をなし、その長辺方向一端部におけるシャッター開閉機構１６（図１）側に深い凹部１２ｂが連続して設けられている。また、浅い凹部１２ａ及び深い凹部１２ｂの底部には複数の押し出しピン１８が設けられている（符号指示は一部のみ）。このうち符号を付けて示した２つの押し出しピン１８は、金型開口１７の近傍に位置し、仮に、シャッター１５が押し出しピン１８の位置まで前進する構造であれば、これと押し出しピン１８が干渉するため、押し出しピン１８の設置が困難になる。しかし、この位置の押し出しピン１８は、離型時の品質維持に極めて重要であり、押し出しピン１８の設置位置変更は難しくなる。
【００２５】
本例におけるシャッター１５は、前進位置を押し出しピン１８の手前までとすることができる構造とし、シャッター１５以外のシャッター開閉機構１６を下型１２の外側方に配置することにより、シャッター１５及びシャッター開閉機構１６が押し出しピン１８と干渉しないようにし、押し出しピン１８を最適位置に設置可能になっている。
なお、図４に示す平面視では、金型開口１７の内側にシャッター１５の第１造型面２１に開口する凹部２０が見えている。凹部２０の開口縁部は、金型開口１７の内側に一回り小さなほぼ相似形状をなし、金型開口１７の下端と凹部２０の開口上縁部との間には所定の間隔がある。
【００２６】
以下、シャッター開閉機構１６を詳細に説明する。
図５に示すように、シャッター１５は、シャッターヘッド２３により、スプライン軸２４の先端へ取付けられ、スプライン軸２４と一体に進退移動可能となっている。
また、シャッター１５は、反転アクチュエータ２６の作動により回転するスプライン軸２４と一体に、その軸線回りに回転可能になっている。
【００２７】
この例におけるスプライン軸２４は、断面が六角形の六角スプライン軸である。但し、複数のスプライン溝を長さ方向へ平行に形成したものでもよい。
このスプライン軸２４は外筒２５により軸方向へ進退自在に支持され、図示しないシリンダ装置により進退駆動される。
外筒２５及び反転アクチュエータ２６は、一対の平行する枠２９に支持されている。この枠２９は、先端を下型１２へ取付けられ、下型１２から側方へ延出している（図２参照）。
【００２８】
図１に示すように、シャッター１５は、スプライン軸２４の進退により、金型開口１７直下となる前進位置と、下型１２の下から外側方へ出た後退位置との間を進退移動する。この進退移動を駆動するシリンダは、図示しない制御手段により制御される。
なお、シャッター１５を進退させるためのスプライン軸機構は、ボールネジ・ナット機構等に代えてもよい。
下型１２の金型開口１７近傍には、シャッターヘッド２３が進入する凹部１２ｃが形成され、シャッター１５が金型開口１７を閉めるタイミングで、シャッターヘッド２３が凹部１２ｃの側壁へ当接することにより、シャッター１５が前進位置にて位置決めされる。
【００２９】
図５及び図１に示すように、外筒２５には、スプライン軸２４における断面形状の輪郭形状（六角）及びその大きさと略一致し、かつスプライン軸２４が貫通する六角穴２５ａが設けられている。
このため、スプライン軸２４は、外筒２５に対して一体回転可能かつ軸方向へ摺動自在となる。また、外筒２５が反転アクチュエータ２６により回転すると、外筒２５と一体に回転する。
【００３０】
反転アクチュエータ２６はモータ２７と駆動ギヤ２８を備え、駆動ギヤ２８が外筒２５の一端に設けられた外歯ギヤ２５ｂ（図１）と噛み合っている。
モータ２７により駆動ギヤ２８を回転させると、外歯ギヤ２５ｂと一体の外筒２５が回転し、スプライン軸２４をその軸線回りに一体に回転させる。
【００３１】
スプライン軸２４の回転により、シャッター１５も一体に回転する。そこで、シャッター１５が１８０°回転したとき、モータ２７を停止して外筒２５の回転を止めると、シャッター１５は上下反転した状態になる。
駆動ギヤ２８の回転は、反転アクチュエータ２６に設けられている図示しない制御手段により制御される。
【００３２】
次に、中間中子３６と中空砂中子３８の構造、及びシャッター１５の使用方法について説明する。
シャッター１５は、第１造型面２１を用いて中間中子３６を形成する第１段階の造型をおこない、その後、シャッター１５を反転させた第２造型面２２を用いて中空砂中子３８を形成する第２段階の造型を行う。
【００３３】
図７はシャッター１５の第１造型面２１及び第２造型面２２の使用方法を説明する図であり、（ａ）（ｂ）（ｃ）に第１造型面２１を用いた第１段階の造型、（ｄ）（ｅ）（ｆ）に第２造型面２２を用いた第２段階の造型を示す。（ａ）及び（ｄ）は深い凹部１２ｂ及び金型開口１７近傍部を拡大した図、（ｂ）及び（ｅ）はシャッター１５の拡大断面図、（ｃ）及び（ｆ）は排砂穴３３近傍の拡大断面図である。
まず、第１造型面２１を用いる場合は、（ｂ）に示すように第１造型面２１を図の上方に向けた状態（第１状態）とし、この状態で（ａ）に示すように、金型開口１７近傍の下型１２下面に第１造型面２１を当接して金型開口１７を閉じる。
【００３４】
キャビティ１９へ充填された未焼成砂３０ａは、厚肉造型部１９ｂ及び凹部２０内へも充填されるので、下型１２及びシャッター１５を加熱すると、厚肉造型部１９ｂの表面及び凹部２０の内表面に沿って硬化層３１が形成され、硬化層３１は深い凹部１２ｂに沿う厚肉部３４と、凹部２０内に形成される略カップ状断面の排砂チップ３７となる。但し、厚肉造型部１９ｂ及び凹部２０内における硬化層３１より内側部分すなわち芯部側部分の中子砂は未焼成砂３０ａのままである。
【００３５】
また、凹部２０は金型開口１７の内側に位置し、凹部２０の上端における開口面積は、金型開口１７の下端における開口面積よりも小さい（図４参照）ので、第１造型面２１上には、凹部２０の開口上縁部周囲かつ金型開口１７の内側に周辺部３３ａが底部の一部として形成される。この周辺部３３ａは、凹部２０の開口上縁部を囲み、凹部２０内にその内壁面に沿って形成される排砂チップ３７の上端部に連続する。排砂チップ３７は厚肉部３４の下端中央側において周辺部３３ａから段差状をなして下方へ突出している。凹部２０の開口上縁部における開口面積は、未焼成砂３０ａの排出を所定時間で行うに必要十分な大きさに設定されるが、比較的小さなものであり、排砂チップ３７を小さくして切断が容易になる大きさになっている。
【００３６】
そこで、シャッター１５を後退させると、排砂チップ３７の上端部が閉止部３３ｂとの接続部から切断され、厚肉部３４の下端から分離され、（ｃ）に示すように、厚肉部３４の下端には排砂穴３３が開口する。この排砂穴３３は金型開口１７の内側に形成され、厚肉部３４の内外を連通する開口をなすため、ここから厚肉部３４内の未焼成砂３０ａが排出される。また、排砂チップ３７は、上端部が周辺部３３ａと段差をなして連続し、かつ比較的小さくなっているため、シャッター１５の移動により、周辺部３３ａから容易に切断される。
【００３７】
このようにして得られたものは、図６の（ａ）に示す中間中子３６となる。この中間中子３６は、厚肉部３４に中空部３４ａが形成され、完成された中空砂中子３８（図６の（ｂ）参照）に近似したものになるが、厚肉部３４の下端から排砂チップ３７を切り離したことにより、厚肉部３４の下端に排砂穴３３が形成され、ここでのみ密閉されていない。この排砂穴３３は中空中子を用いた鋳造に際して、最終的に塞がれ、中空部を完全に密閉することが求められており、第２造型面２２で密閉することになる。
【００３８】
第２造型面２２を使用する場合は、図７の（ｃ）における排砂に続けて、図７の（ｄ）に示すように、シャッター１５の第２造型面２２で排砂穴３３を塞ぐ。このとき、図７の（ｅ）に示すように、シャッター１５を上下反転させて第２造型面２２を図の上方に向け、凹部２０を下方に向ける。この状態で、金型開口１７近傍の下型１２下面へ第２造型面２２を当接して金型開口１７及び排砂穴３３を覆い、厚肉部３４内に排砂されず若干残っていた未焼成砂３０ａが排砂穴３３へ入ってこれを埋める。
【００３９】
排砂穴３３へ入った未焼成砂３０ａは、シャッター１５及び下型１２が加熱されているため、この加熱により硬化して、排砂穴３３を塞ぐ閉止部３３ｂとなる。この閉止部３３ｂは周辺部３３ａの内周部と連続一体化するので、周辺部３３ａと閉止部３３ｂにより底部３５を形成する。その結果、（ｆ）に示すように、厚肉部３４の下端は排砂穴３３が閉じられて開口部の無い底部３５となる。
これにより、脱型した製品は、図６の（ｂ）に示す完成品の中空砂中子３８となる。
【００４０】
次に、中空砂中子の造型方法全体を説明する。図８は、各造型工程について金型又はその一部を模式的な断面で示す図である。
図８の（ａ）にキャビティ内へ中子砂を吹き込む第１工程、（ｂ）及び（ｃ）に中子砂の一部を焼成する第２工程、（ｄ）にシャッターをＡ方向に移動（後退）して排砂する第３工程、（ｅ）にシャッターを反転させて排砂チップを廃棄する第４工程、（ｆ）に排砂穴の無い底部を形成する第５工程を示す。第１工程〜第３工程が第１段階の造形に相当し、第４工程及び第５工程が第２段階の造形に相当する。
【００４１】
まず、（ａ）に示す第１工程では、上型１１と下型１２を上下方向で閉じて、内部にキャビティ１９を形成する。さらに、下型１２の下方へ第１状態のシャッター１５を前進させて、金型開口１７を第１造型面２１で塞ぐ。このとき、金型開口１７は凹部２０と連通している。
さらに、上型１１の上方にブローヘッド１３を置き、内部を吹込口１１ｂと連通させ、ブローヘッド１３内へ中子砂３０（生砂）を充填する。
この状態で、予め上型１１、下型１２、シャッター１５を所定温度に加熱しておくとともに、ブローヘッド１３から吹込口１１ｂを経てキャビティ１９内へ中子砂３０を所定量吹き込んで充填し、その後、中子砂の吹き込みを終了させる。
【００４２】
（ｂ）の第２工程では、上型１１、下型１２、シャッター１５に対する加熱を所定時間継続する。これにより、上凹部１１ａ及び浅い凹部１２ａの表面に沿って、中子砂３０の一部が所定の厚さに硬化した硬化層３１を形成する。また、シャッター１５の表面にも周辺部３３ａが形成される。さらに凹部２０内でも、その内面に沿って中子砂３０の一部が硬化することにより、上方へ開放された略カップ状の容器状をなし、上側が拡開する略円錐台形状をなす排砂チップ３７が一体に形成されている。なお、硬化層３１の内側における中子砂は未焼成砂３０ａのままであり、流動性を有している。
この工程における中子砂３０の加熱温度並びに加熱時間に関する加熱条件は、硬化層３１が所定の肉厚となるように予め設定される。
【００４３】
（ｃ）は、第２工程により形成される金型開口１７の近傍を拡大して示す図である。
厚肉造型部１９ｂ内において、深い凹部１２ｂの表面に沿って形成された硬化層３１は、シャッター１５の表面において、周辺部３３ａをなし、さらに凹部２０内へ段差状に延びて排砂チップ３７となっており、深い凹部１２ｂ部分の硬化層３１は厚肉部３４をなすが、下端を排砂チップ３７で閉じられている。
この状態でシャッター１５を矢示Ａ方向へ後退させると、（ｄ）に示す第３工程となる。
【００４４】
（ｄ）に示すように、シャッター１５を後退させて金型開口１７を開放すると、排砂チップ３７はシャッター１５とともに厚肉部３４の下端部をなす周辺部３３ａから分離して移動されるため、厚肉部３４の下端部には周辺部３３ａの内側に排砂穴３３が形成され、ここを通して厚肉部３４内の未焼成砂３０ａが下方（矢示Ｄ方向）へ排砂されて、厚肉部３４が中空になる。キャビティ１９内には図６の（ａ）に示す厚肉部３４が中空の中間中子３６が造型される。
【００４５】
この排砂工程において、バイブレータ１４（図１）を作動させ、下型１２等を振動させることにより、未焼成砂のスムーズな排出を促すことができる。
バイブレータ１４の作動は所定時間継続され、（ｆ）の同５工程直前で短時間停止される。
なお、この排砂は、キャビティ１９内の未焼成砂を完全に排出せず、厚肉部３４内に若干量残存するように排砂時間を設定する。未焼成砂の残存量は図７の（ｆ）に示す中空砂中子３８の底部３５を形成するに必要十分な量であり、予め適宜に設定される。
【００４６】
（ｅ）の第４工程において、後退しているシャッター１５を矢示Ｂのようにシャッター１５の進退方向軸線（スプライン軸２４の軸線と一致）の回りに１８０°回転させると、シャッター１５は上下が反転し、第２造型面２２が上方、第１造型面２１が下方となり、凹部２０が下を向くので、排砂チップ３７は凹部２０から下方（矢示Ｄ方向）へ自然落下して廃棄される。
このとき、排砂チップ３７は側面が図示状態で下方へ拡開するテーパー状になっているため、脱型容易な形状となり、下方へスムーズに落下する。
【００４７】
続いて、反転状態のシャッター１５を矢示Ｃのように前進させ、金型開口１７及び排砂穴３３を閉じる。この閉じるタイミングは、未焼成砂が全量排出されず少なくとも排砂穴３３を埋めるに十分な量が残るように設定される。
この工程では、反転しているシャッター１５の第２造型面２２が金型開口１７及び排砂穴３３を塞いで閉じる。このとき、第２造型面２２は平坦な閉塞面のため周辺部３３ａの下面に密接して、排砂穴３３を塞ぐ。
【００４８】
さらにバイブレータ１４の作動を再開すると、中間中子３６における厚肉部３４の内側に若干量残っていた未焼成砂は、金型開口１７の内側で第２造型面２２上に排砂穴３３を埋めるように落下し、加熱されている第２造型面２２の上で硬化して閉止部３３ｂを形成する。閉止部３３ｂは周辺部３３ａと連続一体化した底部３５を形成する。
底部３５は下型１２の下面と面一となり、金型開口１７及び排砂穴３３は完全に閉じられ、排砂穴３３が塞がれ、開口のない状態に復元されたものになっている。
【００４９】
次に、本実施例の作用及び効果を説明する。
図３等に示すように、中空砂中子の造型装置１０は、金型１０ａの下部に中子砂の金型開口１７を設け、この排砂穴を開閉するシャッター１５を設けたものであり、
金型１０ａは、上下方向に分割された上型１１と下型１２を備えた水平割り金型であり、金型開口１７は下型１２の下部に設けられ、
シャッター１５は、表面に凹部２０を設け、この凹部２０を金型開口１７へ連通した状態で金型開口１７を塞ぐ第１造型面２１と、表面が金型開口１７を平面状に塞ぐ平坦面（本願発明における閉塞面の一例に相当する）を有する第２造型面２２とを備える。
【００５０】
これにより、シャッター１５の第１造型面２１で金型開口１７を閉じて中子砂３０を焼成させ、その後シャッター１５を開くことにより、凹部２０内に形成された排砂チップ３７が分離されて、金型開口１７の近傍部に排砂穴３３が開口する中間中子３６が形成され、この排砂穴３３から未焼成砂を排出することにより排砂できる。
また、シャッター１５の第２造型面２２における平坦面で金型開口１７及び排砂穴３３を閉じて排砂穴３３を埋める未焼成砂３０ａを焼成することにより閉止部３３ｂを形成し、排砂穴３３を塞いだ底部３５を形成することにより、中空部３４ａが密閉されて開口のない中空砂中子３８を造型できる。
【００５１】
したがって、シャッター１５により、金型開口１７の開閉、中間中子３６の造型、排砂穴３３の形成と排砂及び排砂穴３３の閉止部３３ｂによる閉止を連続的におこなうことができ、装置が簡単になり、かつ、排砂穴３３を形成するための特別な工程も不要になるから、金型１０ａの反転や回転が困難な上下水平割りの金型でも、金型１０ａの反転や回転をせずに、未焼成砂３０ａを排砂し、かつ排砂穴３３が閉じられた中空砂中子３８を造型できる。
【００５２】
特に、比較的小さなシャッター１５を反転させることにより、大きな金型全体を反転させずに中空砂中子３８を容易に形成することができるようになった。
そのうえ、シャッター１５の反転により同時に排砂チップ３７を廃棄できるので、排砂チップ３７の廃棄のための特別な機構や手間を不要にできる。
【００５３】
このとき、シャッター１５の上下一方の面に第１造型面２１を設け、他方の面に第２造型面２２を設けることにより、一つのシャッター１５を上下反転させて、シャッター１５の上下面で、第１造型面２１と第２造型面２２を反転使用できるので、シャッター１５の構造を簡単にし、かつコンパクトにすることができる。
【００５４】
また、上記シャッター１５を開閉するシャッター開閉機構１６が、シャッター１５を金型開口１７に対して進退させる進退機構と、シャッター１５を上下反転させる反転機構とを備えることにより、シャッター１５の開閉と反転を簡単に行えるようになる。しかも、下型１２の外側方から進退させ、かつ外側方にて反転させるようにすることで、シャッター１５の前進量を少なくし、かつシャッター開閉機構１６を下型１２の側方へ配置して、金型１０ａにおける押出しピン１８の配置に干渉しないコンパクトな設計にすることができるとともに、押出しピン１８を最適位置に配置できる。
【００５５】
さらに、第１造型面２１に形成された凹部２０を、シャッター１５が反転して第１造型面２１が下方を向いたとき、下方に開放され、かつ下方へ向かって拡開するテーパー形状をなすようにすることにより、シャッター１５を第２造型面２２が上方を向くように反転させるだけで、第１造型面２１が下方を向くとともに、凹部２０も下方へ向くので、排砂チップ３７は凹部２０から自重により自然落下で廃棄される。しかも、凹部２０の壁面及びこれに沿う排砂チップ３７の側面は反転させたときに上すぼまりのテーパー状をなすので排砂チップ３７が自重でスムーズに落下する。
したがって、排砂チップ３７の廃棄に特別な工程や装置を不要にでき、排砂チップ３７の廃棄が容易になる。
【００５６】
また、金型１０ａの金型開口１７近傍にバイブレータ１４（振動装置）を設けたので、中子砂３０が吹き込まれた金型１０ａに間欠で振動を加えることができる。
したがって、一定時間焼成後に第１造型面２１を水平方向に移動させて開状態とし、金型開口１７近傍に造型された排砂穴３３から未焼成砂を排砂するとき、バイブレータ１４を作動させて振動を加えることにより排砂を促進できる。
【００５７】
また、一定時間振動したのち、反転して入れ替えた第２造型面２２によって金型開口１７及び排砂穴３３を塞ぐ前に一時的に振動を停止し、第２造型面２２で閉状態としてから再び振動させることで、中間中子３６の厚肉部３４内部に残った未焼成砂３０ａを、第２造型面２２で覆われた排砂穴３３内へ落として排砂穴３３を埋め、この状態で焼成して閉止部３３ｂとすることができるので、閉止部３３ｂで排砂穴３３を閉じた底部３５を確実に造型させることができる。
【００５８】
次に、別実施例を図９〜１１により説明する。
図９及び図１１は、前実施例と同じく金型開口１７及びシャッター機構部分の模式的拡大断面図として示す。なお、前実施例と共通部分は共通符号を用いる。
図９は、中子砂を焼成して中間中子３６を形成する第２工程を示す図８（ｂ）に相当する図である。シャッター開閉機構４０を除く金型の構造は前実施例と同様であるから説明を省略する。
【００５９】
シャッター開閉機構４０は、第１シャッター４１、第２シャッター４２、第３シャッター４３を備える。各シャッターは後述するように連動している。
前実施例に対して、第１シャッター４１の上面４１ａは第１造型面２１に相当し、凹部２０は上下方向の貫通穴である排砂チップ穴４５となっている。金型開口１７を閉じるときは、排砂チップ穴４５が金型開口１７と連通する状態で第１シャッター４１の上面４１ａが金型開口１７周囲の下型１２下面へ当接するようになっている。
第２シャッター４２の上面４２ａは第２造型面２２に相当する平坦な閉塞面をなし、この閉塞面が金型開口１７周囲の下型１２下面へ当接することにより、平坦な閉塞面が金型開口１７を覆って閉じるようになっている。
【００６０】
第１シャッター４１と第３シャッター４３は、中間中子３６（図６の（ａ）参照）を形成する工程に用いられ、第３シャッター４３は排砂チップ３７を廃棄する工程で第１シャッター４１と別に開き動作され、第２シャッター４２は底部３５を形成して中空砂中子３８（図６の（ｂ）参照）を形成する工程で用いられる。
【００６１】
図９に示す中間中子３６を形成する工程（第２工程）においては、第１シャッター４１及び第３シャッター４３で金型開口１７を閉じる。このとき、金型開口１７に連通する第１シャッター４１の排砂チップ穴４５は、第１シャッター４１の下に重なっている第３シャッター４３により閉じられている。
第２シャッター４２は連結部材４４により第１シャッター４１と一体に移動し、この工程では金型開口１７から前進方向へ離れた下型１２の下方へ移動している。なお、第１シャッター４１が金型開口１７を塞ぐ方向へ移動することを前進、逆方向を後退とし、その移動方向を前進方向及び後退方向とする。
【００６２】
深い凹部１２ｂの内側には、硬化層３１により厚肉部３４が形成され、その下端部には、周辺部３３ａを介して排砂チップ３７が連続して形成されている。周辺部３３ａは排砂チップ３７の上端開口縁部を囲み、厚肉部３４の底部の一部をなし、第３シャッター４３で閉じられた第１シャッター４１の排砂チップ穴４５内に形成された排砂チップ３７と連続している。排砂チップ３７は、金型開口１７より排砂チップ穴４５内へ入り込んだ中子砂が焼成されることにより形成され、厚肉部３４の底部の一部に一体形成される排砂チップ穴４５内へ突出する突部である。
【００６３】
したがって、第１シャッター４１と第３シャッター４３で金型開口１７を塞いでいることになり、かつ第１シャッター４１の排砂チップ穴４５を第３シャッター４３で塞ぐことにより、排砂チップ穴４５内に排砂チップ３７を形成するようになっている。
排砂チップ穴４５は、第１シャッター４１を上下に貫通する穴からなり、上面側の穴径より下面側の穴径が大きく、排砂チップ穴４５内における空間形状は、上方すぼまりの略円錐台形状をなしている。この内側に形成される排砂チップ３７も同様形状をなし、有底であるが上面が開放されるとともに中空で上方すぼまりの略円錐台形状になっている。
【００６４】
図１０はシャッター開閉機構４０を示す斜視図である。
この図に示すように、第１シャッター４１と第２シャッター４２は連結部材４４により常時所定間隔を保つように連結され、かつ第１シャッター４１はメインロッド４６で進退するようになっている。メインロッド４６はエアシリンダ（図示省略）等の適宜手段により進退される。
【００６５】
メインロッド４６には、第３シャッター４３がサブロッド４７によりスライド自在に取付けられている。サブロッド４７もエアシリンダ等の適宜手段により進退される。第３シャッター４３は前進位置で第１シャッター４１の下に重なり、その上面４３ａは排砂チップ穴４５を閉じる平板状をなしている。
メインロッド４６の前進・後退時には、第３シャッター４３はその前進位置（すなわち第１シャッター４１と重なった位置）にて一体に移動する。メインロッド４６の後退位置では、第３シャッター４３はさらにサブロッド４７によって後退し、第１シャッター４１から後退方向へ移動してシャッター１５を開くようになっている。
【００６６】
また、第１シャッター４１の進退位置は、最も前進した第１位置（図１１の（ａ）参照）と、半分ほど後退した中間の第２位置（図１１の（ｂ）参照）と、最も後退した第３位置（図１１の（ｃ）参照）がある。
第１位置では上下に重なる第１シャッター４１及び第３シャッター４３が金型開口１７を塞ぐ位置となり、第２位置では上下に重なる第１シャッター４１及び第３シャッター４３と、第２シャッター４２の双方とも金型開口１７を開放した位置となる。第３位置では第２シャッター４２のみが金型開口１７を塞ぎ、上下に重なる第１シャッター４１及び第３シャッター４３は下型１２から側方へ外れた位置になる。
【００６７】
次に、本実施例による中空砂中子の造型方法を説明する。
図１１は、（ａ）に厚肉部３４を含む中間中子を造型する第２工程、（ｂ）に排砂する第３工程、（ｃ）に厚肉部３４の底部３５を形成する第４工程、（ｄ）に排砂チップ３７を廃棄する第５工程を示す。なお、第１工程は中子砂の吹き込み工程であり、前実施例と同じなので説明を省略する。
【００６８】
まず（ａ）の第２工程では、第１シャッター４１が金型開口１７を塞ぎ、さらに第１シャッター４１の排砂チップ穴４５の開口下側を第３シャッター４３が塞いでいる。
このため、厚肉造型部１９ｂの内側に硬化層３１が形成されて厚肉部３４が形成され、かつ排砂チップ穴４５内に排砂チップ３７が形成され、厚肉部３４の底部には周辺部３３ａ（図９参照）を介して排砂チップ３７が連続して形成されている。
【００６９】
（ｂ）に示す第３工程では、第１シャッター４１、第２シャッター４２及び第３シャッター４３全体を一体にしてＡ矢示方向へ後退させ、第１シャッター４１を金型開口１７からずれた第２位置とし、第２シャッター４２を金型開口１７より前進側へ位置させ、金型開口１７を開放させる。この第１シャッター４１及び第３シャッター４３の後退移動により、厚肉部３４の底部では、周辺部３３ａから排砂チップ３７が切断されて排砂穴３３が形成され、この排砂穴３３から未焼成砂が矢示Ｄ方向へ自然落下して排砂され、中間中子３６（図６の（ａ）参照）が造型される。
このとき、第３シャッター４３は第１シャッター４１の下に重なった状態のままであり、排砂チップ３７は排砂チップ穴４５内に位置している。
【００７０】
（ｃ）に示す第４工程では、未焼成砂が完全に排砂されない所定状態にて、各シャッターをさらにＡ矢示方向へ後退させ、第１シャッター４１を第３位置とし、第２シャッター４２の上面４２ａにより金型開口１７及び排砂穴３３を閉じる。
これにより、厚肉部３４内に残った未焼成砂が金型開口１７内側の排砂穴３３内へ落下し、排砂穴３３を埋めて第２シャッター４２の上面４２ａ上に積み重なった状態で焼成され、硬化して排砂穴３３を塞ぐ閉止部３３ｂとなり、この閉止部３３ｂと周辺部３３ａが連続一体化して開口の無い底部３５を形成し、中空砂中子３８（図６の（ｂ）参照）が得られる。
このとき、第３シャッター４３はまだ第１シャッター４１の下に重なった状態のままであり、排砂チップ３７は排砂チップ穴４５内に位置している。
なお、バイブレータ１４による振動は、前実施例同様に同じタイミングで適用される。
【００７１】
（ｄ）の第５工程では、第３シャッター４３だけをさらにＡ矢示方向へ後退させ、第３シャッター４３を第１シャッター４１からずらすことにより排砂チップ穴４５の下方を開放する。
これにより、排砂チップ３７は排砂チップ穴４５から矢示Ｄ方向へ自重で自然落下して廃棄される。
このとき、排砂チップ穴４５は上すぼまりの略円錐台状をなす、テーパー状の穴であるため、排砂チップ３７の落下をスムーズにすることができる。
なお、この第５工程は、第４工程と独立させず第２シャッター４２で金型開口１７を閉じると同時に第３シャッター４３を後退させて排砂チップ穴４５を開くようにしてもよい。
【００７２】
このようにすると、前実施例のような反転機構を要することなくシャッター開閉機構４０を構成することができる。
したがって、シャッター開閉機構４０の駆動装置は、開閉方向へ進退するシリンダ機構のみで構成できるから、構成を簡単にすることができる。
【００７３】
なお、本願発明は実施形態に限定されず、種々に応用・変形可能である。例えば、対象とする鋳造品はオイルジャケットに限らず中空砂中子を要する他の種々な車両その他の車両部品に適用できる。
また、厚肉部３４は、必ずしも筒状の突出部であることを要さず、中空砂中子の最低部に金型開口１７を形成したものでもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０：中空砂中子造型装置、１０ａ：金型、１１：上型、１１ｂ：吹込口、１２：下型、１２ｂ：深い凹部、１５：シャッター、１６：シャッター開閉機構、１７：金型開口、１９：キャビティ、１９ｂ：厚肉造型部、２０：凹部、２１：第１造型面、２２：第２造型面、３２：薄肉部、３３：排砂穴、３３ｂ：閉止部、３４：厚肉部、３４ａ：中空部、３７：排砂チップ、４０：シャッター開閉機構、４１：第１シャッター、４２：第２シャッター、４３：第３シャッター、４４：連結部材、４５：排砂チップ穴
【図１】
2019123005.tif 000003
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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