(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂中子が充填され排砂口を有する鋳造製品粗材を所定の衝撃力で打撃する打撃工程と、
前記打撃工程後において、鋳造製品粗材に予め設定した所定量の中子砂を残留・保持した状態で、鋳造製品粗材に振動を加えて加振する加振工程と、を有することを特徴とする中子砂落とし方法。
【請求項２】
前記鋳造製品粗材の中子砂の残留・保持は、鋳造製品粗材の排砂口から排出される中子砂を再度鋳造製品粗材の中に戻すことによりなされることを特徴とする請求項１に記載の中子砂落とし方法。
【請求項３】
前記鋳造製品粗材の中子砂の残留・保持は、鋳造製品粗材の排砂口から排出される中子砂を再度鋳造製品粗材の中に戻すと共に鋳造製品粗材の排砂口を閉じることによりなされることを特徴とする請求項１に記載の中子砂落とし方法。
【請求項４】
前記鋳造製品粗材の中子砂の残留・保持は、加振工程Ｓ３を開始する時点で排砂口を閉じることによりなされることを特徴とする請求項１に記載の中子砂落とし方法。
【請求項５】
前記鋳造製品粗材の中子砂の残留・保持は、鋳造製品粗材の排砂口から排出される中子砂が予め設定した量に達した段階で、排砂口を閉じることによりなされることを特徴とする請求項１に記載の中子砂落とし方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中子砂落とし方法に関し、特に、打撃や振動等の機械的な外力を加えて中子砂を落とす中子砂落とし方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から鋳造品内の中子砂落とし方法として、打撃や振動等の機械的な外力を加えて鋳造品内の中子砂を落とすことが行われている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、中子砂の中空部に金属片を挿入し、打撃や振動等の機械的な外力を加えて、金属片を中子砂の中空部で振動させて中子砂を崩壊させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８６６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例では、中子砂の中空部に金属片を挿入し、金属片を砂中子の中空部で振動させて中子砂を崩壊させるものである。このため、中子砂を再利用するために、中子の崩壊後に中子砂から異物である金属片を分離する作業を必要とし、作業工程が増加する不具合があった。また、鋳造品内に異物である金属片が残ることもあり、製品品質を低下させる虞がある。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、異物を混入させることなく中子砂を微細化するに好適な中子砂落とし方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、砂中子が充填され排砂口を有する鋳造製品粗材を所定の衝撃力で打撃する打撃工程と、前記打撃工程後において、鋳造製品粗材に予め設定した所定量の中子砂を残留・保持した状態で、鋳造製品粗材に振動を加えて加振する加振工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、本発明では、加振工程の全課程において中子砂同士の摩擦を確保することができ、加振工程の終了時に小さな中子砂の塊が残ることなく、中子砂を微細化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態を示す中子砂落とし装置の概略構成図。
【図２】中子砂落とし方法の工程を示す工程図。
【図３】開閉蓋装置の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図４】中子砂の残量及び排出量の変化を示すタイムチャート。
【図５】鋳造後の鋳造製品粗材に含まれる砂中子の状態を示す説明図。
【図６】打撃工程により破砕された中子砂の状態を説明する説明図。
【図７】加振工程による中子砂の状態を説明する説明図。
【図８】鋳造製品粗材中に所定量の中子砂を確保する別の方法を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の中子砂落とし方法を一実施形態に基づいて説明する。図１は本発明を適用した中子砂落とし方法を実施するための中子砂落とし装置１の概略図である。
【００１１】
図１において、中子砂落とし装置１は、砂中子３を内部に備える鋳造製品粗材２をクランプして支持すると共に鋳造製品粗材２に振動による外力を加える加振装置４と、クランプされた鋳造製品粗材２に打撃による外力を加えるハンマ装置５と、を備える。
【００１２】
ハンマ装置５は、鋳造製品粗材２に打撃による打撃外力を加えるエアハンマ５１と、エアハンマ５１に接続してエアハンマ５１に加圧エアを供給する空気圧源５２と、空気圧源５２とエアハンマ５１とを接続する管路中に配置された電磁開閉弁５３と、からなる。ハンマ装置５は、空気圧源５２からの加圧エアを電磁開閉弁５３を介してエアハンマ５１に供給することにより、エアハンマ５１を作動させて、鋳造製品粗材２に打撃による衝撃を加える、通常使用させているものである。
【００１３】
加振装置４は、鋳造製品粗材２を上下面からクランプして支持するクランプアーム４１と、クランプアーム４１を介して鋳造製品粗材２に矢印方向の加振力を付与する図示しない振動モータを内蔵した本体４２と、を備える。この加振装置４は、振動モータを作動させることによりクランプアーム４１を振動させて、支持している鋳造製品粗材２に対して振動による外力を加える通常使用されているものである。この加振装置４には、クランプアーム４１に設置されて鋳造製品粗材２の排砂口２１を開閉する開閉蓋装置６を備える。開閉蓋装置６は、アクチュエータ６１により蓋部材６２を進出させることにより鋳造製品粗材２の排砂口２１を閉じることができ、蓋部材６２を後退させることにより鋳造製品粗材２の排砂口２１を開くことができる。
【００１４】
一般に、アルミニウム合金などの鋳造において、鋳造製品内部に中空部を成形する方法として砂中子３が使用されている。砂中子３は、中子砂を粘結剤により固めることで成形され、鋳型内にセットされ、鋳型内に溶湯を注湯して鋳造を行い、鋳造後に、砂中子３は鋳物と共に鋳型から取出される。鋳物内部に残っている砂中子３は、一般的に、鋳物に打撃・振動などの機械的外力を加えることにより、その形状を崩壊させて中子砂とし、鋳物内部から開口部（排砂口２１）を通して鋳物外部へ排出される。
【００１５】
図２は本実施形態による中子砂落とし方法による砂落とし工程を示す。この砂落とし工程は、ワークセット工程Ｓ１、打撃工程Ｓ２、加振工程Ｓ３、排出工程Ｓ４、ワークリセット工程Ｓ５、からなる。ワークセット工程Ｓ１は、鋳造製品粗材２を加振装置４のクランプアーム４１により上下面からクランプして支持する。打撃工程Ｓ２は、クランプした鋳造製品粗材２に対してハンマ装置５のエアハンマ５１を作動させて打撃外力を反復的に作用させる。加振工程Ｓ３は、開閉蓋装置６による遮断動作により中子砂を所定量確保した状態の鋳造製品粗材２に対して加振装置４より振動外力を所定時間作用させる。排出工程Ｓ４は、開閉蓋装置６の開放による粒状となった中子砂を排出させる。ワークリセット工程Ｓ５は、中子砂が排出された鋳造製品粗材２を加振装置４からアンクランプして搬出する、ようにしている。
【００１６】
鋳造製品粗材２に残留する中子砂の残量は、排砂口２１から排出された中子砂の排出量を、砂中子３を構成する中子砂の全量から差し引くことにより、推定することができる。なお、鋳造製品粗材２に残留する中子砂の残量は、加振装置４による加振入力に対する反力を測定することや鋳造製品粗材２自体の重量を測定することによっても推定することができる。
【００１７】
開閉蓋装置６は、図３に示す打撃工程Ｓ２の終了後から加振工程Ｓ３の間に作動される開閉蓋装置６の制御ルーチンにより開→閉制御され、排出工程Ｓ４の開始段階において閉→開制御される。即ち、図３に示す開閉蓋装置６の制御ルーチンにおいては、ステップＳ１１において、排出された中子砂の排出量が検出され、ステップＳ１２において、検出された中子砂の排出量が予め設定した上限量と下限量との間の量になったか否かが判定される。ステップ１２において検出された中子砂の排出量が予め設定した上限量と下限量との間の残量に達していない場合には今回の処理ステップを終了させる。また、検出された中子砂の排出量が予め設定した上限量と下限量との間の量に達した場合にはステップ１３へ進み、開閉蓋装置６を閉じて処理ステップを終了させる。
【００１８】
図４は、加振装置４のクランプアーム４１により上下面からクランプして支持した鋳造製品粗材２に対して、実施する砂落としの各工程を横軸に時間の経過と共に示す説明図である。図４では、縦軸に鋳造製品粗材２の内部に残留している中子砂の残量（上側のＡ〜Ｇ）と排出された中子砂量（下側のａ〜ｇ）とを示している。
【００１９】
加振装置４のクランプアーム４１により上下面からクランプして支持した鋳造製品粗材２は、図５に示すように、砂中子３が空間内に粘結剤により固められた状態で存在する。鋳造製品粗材２の空間内の中子砂量は、図中の時点ｔ０のＡ点で示されている。
【００２０】
打撃工程Ｓ２では、開閉蓋装置６を作動させない排砂口２１を開放した状態において、ハンマ装置５のエアハンマ５１エアハンマ５１を作動させて、鋳造製品粗材２に打撃による打撃外力を複数回にわたって加える。複数回の打撃外力が加えられると、鋳造製品粗材２の内部に設けられた砂中子３は、図６に示すように、効率的に砂中子３を比較的大きな塊に砕くことができる。
【００２１】
この打撃工程Ｓ２を終了した時点ｔ１においては、比較的大きな塊に砕かれることにより、一部の砂中子３は小粒な中子砂３１となり、排砂口２１から排出される。このため、排砂口２１から排出される中子砂量が比較的多い場合（図中の実線状態）には、中子砂３１の排出量が予め設定した上限量と下限量との間の量に達する（図中のｂ，Ｂ点）こととなる。この場合には、開閉蓋装置６が作動されて、排砂口２１が閉じられ、加振工程Ｓ３での中子砂３１の排出を遮断する。しかしながら、排砂口２１から排出される中子砂量が比較的少ない場合（図中の破線状態）には、中子砂３１の排出量が予め設定した上限量と下限量との間の量に達しない（図中のｂ’,Ｂ’点）こととなり、この場合には開閉蓋装置６は開放状態に維持される。
【００２２】
この打撃工程Ｓ２では、砕かれた比較的大きな塊は、空間内で自由に動ける状態となる。このように、砕けた塊が鋳物中空部の内で自由に動けるようになると、打撃が中子砂３１に伝わりにくくなり、大きな塊は細かくすることができず、すべての中子砂３１を打撃によって細かい中子砂３１にして排出することは難しい。
【００２３】
加振工程Ｓ３では、加振装置４の振動モータが作動され、クランプアーム４１を振動させて、支持している鋳造製品粗材２に対して振動による外力を所定時間にわたって加える。この振動を加える方法では、打撃を加える方法に比較して、鋳造製品粗材２および砂中子３に加わる加速度が小さく、鋳型から取り出されたままの砂中子３がほぼ完全に詰まった状態（図５）では、砂中子３を砕くことができない。しかしながら、本実施形態においては、鋳造製品粗材２の空間内の中子砂３１は、打撃工程Ｓ２においてある程度砕かれているため、中子砂３１の塊や中子砂３１同士の摩擦や空間を構成する鋳肌との摩擦が生じ、これらの中子砂３１の塊を徐々に小さくしてゆく。
【００２４】
この加振工程Ｓ３において、開閉蓋装置６を作動させないで排砂口２１を開放した状態とする場合には、中子砂３１の排出が進行して、鋳造製品粗材２内部に残る中子砂３１の残量が少量になる。こうなると、中子砂３１同士の摩擦がなくなり、図中の残量が破線Ｂ−Ｇに示すように、小さな中子砂３１の塊が残ってしまうという不具合が生ずる。
【００２５】
しかしながら、本実施形態においては、図４の実線Ｂ−Ｃで示すように、開閉蓋装置６により排砂口２１が閉じられていることにより、中子砂３１の残量が予め設定した所定残量に設定される。
【００２６】
また、加振工程Ｓ３の開始時における中子砂３１の残量がＢ’で開閉蓋装置６が開放状態に維持され、排砂口２１が開いている状態で加振工程Ｓ３が実行されると、粒状となった中子砂３１が排砂口２１から排出される。なお、上記のように、加振開始時の中子砂３１の残量が点Ｂ’と多い場合においても、排砂口２１が開放された状態のままでいると、中子砂３１の排出が進行してしまう。そうすると、鋳造製品粗材２内部に残る中子砂３１の残量が少量になり、中子砂３１同士の摩擦がなくなり、図中の残量が破線Ｂ’−Ｅ’−Ｇに示すように、小さな中子砂３１の塊が残ってしまうという不具合が生ずる。
【００２７】
しかしながら、本実施形態においては、時間の経過により予め設定した上限量と下限量との間の排出量に達した時点ｔ３（図中のｅ，Ｅ点）で、開閉蓋装置６により排砂口２１が閉じられて排出が遮断される。結果として、破線Ｂ’−Ｅ−Ｃで示すように、中子砂３１の残量が予め設定した所定残量に設定される。
【００２８】
また、加振工程Ｓ３の開始時における中子砂３１の残量がＢ’の状態で開閉蓋装置６が開放状態に維持され、排砂口２１が開いている状態で加振工程Ｓ３が開始されると、微細化された中子砂３１の排出が急速に進む場合がある。このような場合には、排出が検出された中子砂量が所定量の上限を超えて排出され（点ｅ’Ｅ'、時点ｔ２）、その後の時点ｔ２において開閉蓋装置６が閉じられることがある。このように、過度に中子砂３１が排出された場合には、過度に排出された中子砂３１を鋳造製品粗材２の空間内に戻して（点Ｆ）、中子砂３１の残量が予め設定した所定残量とする（Ｂ’−Ｅ’−Ｆ−Ｃ）。
【００２９】
以上のように、本実施形態においては、加振工程Ｓ３における鋳造製品粗材２の空間内の中子砂３１の残量は、予め設定した所定残量を確保するようにしている。このため、加振工程Ｓ３の全課程において中子砂３１同士の摩擦を確保することができ、加振工程Ｓ３の終了時に小さな中子砂３１の塊が残ってしまうという不具合を生ずることなく、中子砂３１を微細化することができる。前記した予め設定した所定残量は、鋳造製品粗材２内の鋳造後における中子砂３の当初重量の１０％を下回ると殆ど中子砂が抜けてこなくなるので１０％以上が好ましい。この予め設定した所定残量は、３０％以上だと中子砂同士の摩擦を十分確保することができるのでより好ましい。この予め設定した所定残量の適正値は、ワーク（中子部分）形状により異なるため、予め実験により求める。
【００３０】
排出工程Ｓ４（時点ｔ４−ｔ５）では、開閉蓋装置６が開放され、鋳造製品粗材２の空間内の中子砂３１が排砂口２１を経由して排出される。鋳造製品粗材２の空間内の中子砂３１は、その残量が所定残量に確保された状態で振動が加えられていることにより、充分に微細化されている。このため、中子砂３１は排砂口２１に詰まることなく円滑に鋳造製品粗材２の空間内から排出させることができる（図中の点Ｃ−Ｄ）。中子砂３１の排出が完了（時点ｔ５）しても、鋳造製品粗材２の空間内には、微細な中子砂が僅かに残る場合がある。このような微細な中子砂３１は、エアブローにより鋳造製品粗材２の空間内から外部へ排出させることができる。
【００３１】
ワークリセット工程においては、中子砂３１が排出された鋳造製品粗材２を加振装置４からアンクランプして搬出する。
【００３２】
なお、上記実施形態において、鋳造製品粗材２の中子砂３１の所定量の残留・保持させる手段として、排砂口２１を開閉蓋装置６により閉じることにより所定量の残留・保持するものについて説明した。しかし、図８に示すように、開閉蓋装置６を用いないものであってもよい。即ち、図８では、鋳造製品粗材２の中子砂３１が所定量より減少された場合に、所定量より減少される度に、排出された中子砂３１を鋳造製品粗材２の中子空間に戻すようにしたものである。図示の実線例では、一回だけ時点ｔ３で戻すようにしているが、破線で示すように、複数回戻すものであってもよい。なお、戻す中子砂３１は、鋳造製品粗材２の排砂口２１から排出されたものに限定されるものでなく、例えば、中子砂３１を貯留したホッパを鋳造製品粗材２の上方に配置して、所定量より減少される毎にホッパから新たな中子砂３１を供給するようにしてもよい。
【００３３】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００３４】
（ア）砂中子３が充填され排砂口２１を有する鋳造製品粗材２を所定の衝撃力で打撃する打撃工程Ｓ２と、前記打撃工程Ｓ２後において、鋳造製品粗材２に予め設定した所定量の中子砂３１を残留・保持した状態で、鋳造製品粗材２に振動を加えて加振する加振工程Ｓ３と、を有することを特徴とする。このため、加振工程Ｓ３の全課程において中子砂３１同士の摩擦を確保することができ、加振工程Ｓ３の終了時に小さな中子砂３１の塊が残ってしまうという不具合を生ずることなく、中子砂３１を微細化することができ、円滑に鋳造製品粗材２の内部から排出することができる。
【００３５】
（イ）鋳造製品粗材２の中子砂３１の残留・保持は、鋳造製品粗材２の排砂口２１から排出される中子砂３１を再度鋳造製品粗材２の中に戻すことによりなされる。即ち、中子砂３１を鋳造製品粗材２に再度供給することで、摩擦で塊を小さくするのに必要な中子砂３１が補充され、塊となって残る中子砂３１をなくして微細化でき、円滑に鋳造製品粗材２の内部から排出することができる。
【００３６】
（ウ）鋳造製品粗材２の中子砂３１の残留・保持は、鋳造製品粗材２の排砂口２１から排出される中子砂３１を再度鋳造製品粗材２の中に戻すと共に鋳造製品粗材２の排砂口２１を閉じることによりなされる。即ち、排砂口２１から排出される中子砂３１を鋳造製品粗材２の内部に留めておくことで、供給する砂の量が少なくても、塊となって残る中子砂３１をなくして微細化でき、円滑に鋳造製品粗材２の内部から排出することができる。また、排砂口２１のサイズが大きく、供給した中子砂３１がすぐに排出されてしまう場合でも上記した効果を発揮できる。
【００３７】
（エ）鋳造製品粗材２の中子砂３１の残留・保持は、加振工程Ｓ３を開始する時点で排砂口２１を閉じることによりなされる。このため、排砂口２１から排出される中子砂３１を再度供給することなく、上記と同じ効果を得ることができる。
【００３８】
（オ）鋳造製品粗材２の中子砂３１の残留・保持は、鋳造製品粗材２の排砂口２１から排出される中子砂３１が予め設定した量に達した段階で、排砂口２１を閉じることによりなされる。このため、排砂口２１から排出される中子砂３１を再度供給することなく、上記と同じ効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  中子砂落とし装置
２  鋳造製品粗材
３  砂中子
４  加振装置
５  ハンマ装置
６  開閉蓋装置
２１  排砂口
３１  中子砂
４１  クランプアーム
４２  本体
５１  エアハンマ
５２  空気圧源
５３  電磁開閉弁
６１  アクチュエータ
６２  蓋部材
【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】
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【図８】
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