(57)【要約】【課題】ワーク３２、３２…の製品３２ａ、３２ａ…以外の鋳物３２ｂ、３２ｂ…を小さな破片４３、４３…として効率よく回収する。【解決手段】切断装置５０は、往復動自在なアーム５１と、アーム５１に取り付けられている２枚の四角形のカッター５２、５２と、アーム５１の駆動装置５３とを備えており、鋳造装置２０は、湯４４の注湯装置２３と、切断装置５０と、注湯装置２３と切断装置５０と同期して砂型３０、３０…を搬送する搬送装置２２とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動自在なアームと、該アームに取り付けられているカッターと、前記アームの駆動装置とを備えてなり、前記カッターは、ワークの製品以外の鋳物を砂型に注湯後、湯の凝固前に切断することを特徴とする鋳物の切断装置。
【請求項２】
注湯装置と、請求項１記載の切断装置と、前記注湯装置と前記切断装置と同期して砂型を搬送する搬送装置とを備えてなり、前記搬送装置は、前記注湯装置で注湯済の砂型を前記切断装置へ順次搬送し、前記切断装置は、ワークの製品以外の鋳物を砂型に注湯後、湯の凝固前に切断することを特徴とする鋳造装置。
【請求項３】
注湯後に所定時間を経過した砂型に対して、前記切断装置を停止させることを特徴とする請求項２記載の鋳造装置。
【請求項４】
前記切断装置は、前記搬送装置の前後方向に移動することを特徴とする請求項２または請求項３記載の鋳造装置
【請求項５】
前記切断装置は、前記搬送装置の左右方向に移動することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載の鋳造装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鋳造工程を効率的にするために有用なワークの製品以外の鋳物の切断装置と、切断装置を備えた鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造は、湯４４と呼ばれる溶融金属を鋳型３１に注入（以下注湯という）して凝固させ、鋳型３１どおりの形状の金属固体を製造する加工方法で、複雑な形状の鋳物と呼ばれる製品３２ａ、３２ａ…を作ることができる（図４または、たとえば、http://www.jspmi.or.jp/system/file/3/883/N04-03.pdf）。砂３３、３３…を圧縮して固めた合わせ面の内部に鋳型３１を形成した砂型３０、３０…を使用する自動化された大量生産が可能な鋳造設備は、複数のバッチ式の溶融炉１１、１１…と連続的に稼働する鋳造装置２０を一部に含む鋳物成形ラインとを一般的に組み合わせており、鋳物成形ラインの造型機２１が形成した砂型３０、３０…を搬送装置２２によって連続的に間欠搬送して注湯装置２３へ送り、注湯装置２３が１バッチ分の湯４４を砂型３０、３０…に注湯する間に次のバッチの金属を溶融して注湯装置２３へ順次供給するという方法によって、鋳物成形ラインを連続的に生産可能にしている。
【０００３】
主成分を鉄とする鋳物の原材料４０は、市中から仕入れするいわゆるスクラップと呼ばれる鉄片４１、４１…、製鉄所から仕入れする鉄分純度の高い銑鉄４２、４２…と、鋳物成形ラインの稼働とともに発生するワーク３２の製品３２ａ、３２ａ…以外の鋳物３２ｂ、３２ｂ…の小さな破片４３、４３…を回収したものであり、所定量ずつ混合されてバッチ式の溶融炉１１、１１に投入されている。また、破片４３、４３…とは、ワーク３２、３２…から製品３２ａ、３２ａ…を切り取ったワーク３２、３２…の残りの鋳物３２ｂ、３２ｂ…であって、最初に、砂型３０、３０…を鋳物成形ラインの下工程にある解枠装置２４で落下させて砂型３０、３０…からワーク３２、３２…を取り出し、さらに製品３２ａ、３２ａ…を下工程にある堰折工程２５でワーク３２、３２…から切り取って製品成形ライン２７へ送るとともに、鋳物３２ｂ、３２ｂ…を別途回収して下工程のクラッシャー２６と呼ばれる装置によって、折損させて破片４３、４３…となったものである（たとえば、http://www.sintokogio.net/chuzo/ziko/plant/index.html）。溶融炉１１、１１…は、熱源として電気を使用するものがあり、定格の溶融量は、熱源サイズと容量とによって溶融可能な重量を基準に換算されて決められている。したがって、溶融炉１１、１１…は、１バッチごとの供給する原材料４０の重量を溶融炉１１の内部の密度を高めて定格に近づけることによって、鋳物成形ラインを連続的に安定して効率的に稼働させることができる。そのため、原材料４０をかさばらないように小さくすることは、鋳物成形ラインを管理する上で極めて重要な課題となっている。
【０００４】
しかし、鉄片４１、４１…と銑鉄４２、４２…とは、仕入れの段階で形状を管理できるが、破片４３、４３…は、鋳物３２ｂ、３２ｂ…の折損したものであり、具体的には、砂型３０、３０…に設けられている鋳造時に必要な鋳型３１の湯口３１ｂ1、３１ｂ1…、横の湯道３１ｂ2、３１ｂ2…、縦の湯道３１ｂ3、３１ｂ3…、堰３１ｂ4、３１ｂ4…、押し湯３１ｂ5、３１ｂ5…、板堰３１ｂ6、３１ｂ6…に原材料４０が溶融され湯４４として注湯され凝固した鋳物３２ｂ、３２ｂ…が折損したものである（図３（Ａ）（Ｂ））。ここで、押し湯３１ｂ5は、押し湯３１ｂ5に溜まっている湯４４が製品３２ａの凝固時の収縮分を補給するという機能を有しており、凝固後、板堰３１ｂ6は、縦の湯道３１ｂ3との湯４４の補給が途切れるように狭く設計されているため、凝固すると孔が生じて脆くなっている。したがって、板堰３１ｂ6を設けている縦の湯道３１ｂ3は、解枠時の落下や搬送途中の落下による衝撃によって容易に折損し十分に小さな破片４３、４３…となる。一方、湯口３１ｂ1と接続している横の湯道３１ｂ2、３１ｂ2は、湯４４の流動性を保持するように太く設計されており、凝固後も強靭であり折損が困難なため、クラッシャー２６によって破片４３、４３…にすることが一般的となっている。また、前記クラッシャー２６以外にも、鋳物３２ｂ、３２ｂ…を破片４３、４３…にするために、鋳造品の湯道の切断装置（特許文献１）や鋳造成形における余剰材の切り離し方法と該方法に用いる鋳造装置（特許文献２）が知られている。なお、ここでいうワーク３２、３２…とは、鋳型３１に対応する製品３２ａ、３２ａ…が切り取られる前の鋳物であり、製品３２ａ、３２ａ…とは、鋳造時にのみ必要な鋳物３２ｂ、３２ｂ…を除去して製品成形ライン２７に渡す鋳物である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６３７８６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３４４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる従来技術によるときは、鋳物３２ｂ、３２ｂ…を破片４３、４３…にして溶融炉１１、１１…に投入するという目的のためだけに、別途専用の設備を設ける必要性が生じたり、または、複雑な構造の専用金型を製作する必要性が生じたりするが、どちらも高価であるとともに汎用性に乏しいという問題があった。
【０００７】
また、一般的に据え付けられているクラッシャー２６は、鋳物３２ｂ、３２ｂ…を消耗品の固い板に衝突させて発生する衝撃によって脆性破壊させるものであり、引っ張り強度が低いねずみ鋳鉄品（ＦＣ）を折損することは容易であるが、強靭なダクタイル鋳鉄品（ＦＣＤ）を折損することが困難であるという性能的な問題と、同時に、クラッシャー自体が高価であり、消耗品の定期的な交換といったメンテナンスと、それに伴うランニングコストとが過大な負担になっているという極めて大きな経済的な問題とを有していた。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、鋳物３２ｂ、３２ｂ…を凝固前に容易に効果的に切断することができる簡易な構造の切断装置と、汎用的で大量生産型の鋳造装置に切断装置を設けることによって、鋳物３２ｂ、３２ｂ…を凝固前に切断し、鋳物３２ｂ、３２ｂ…を搬送中の落下によって容易に折損させ破片４３、４３…として回収を可能とする簡易で効率的な鋳造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するためのこの出願に係る第１発明（請求項１に係る発明をいう、以下同じ）の構成は、往復動自在なアームと、アームに取り付けられているカッターと、アームの駆動装置とを備えてなり、カッターは、ワークの製品以外の鋳物を砂型に注湯後、湯の凝固前に切断することをその要旨とする。
【００１０】
第２発明（請求項２に係る発明をいう、以下同じ）の構成は、注湯装置と、第１発明の切断装置と、注湯装置と切断装置と同期して砂型を搬送する搬送装置とを備えてなり、搬送装置は、注湯装置で注湯済の砂型を切断装置へ順次搬送し、切断装置は、ワークの製品以外の鋳物を砂型に注湯後、湯の凝固前に切断することをその要旨とする。
【００１１】
なお、注湯後に所定時間を経過した砂型に対して、切断装置を停止させてもよい。
【００１２】
また、切断装置は、搬送装置の前後方向に移動することができる。
【００１３】
ここで、切断装置は、搬送装置の左右方向に移動してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
かかる第１発明の構成によるときは、ワークは、溶融した金属が凝固前に流動性を減少しつつ柔らかくなっており、注湯から所定の時間の範囲であれば、製品を破損させることなく、製品以外の鋳物を固いカッターで容易に切断することができる。このとき、凝固中の鋳物は、切断後に再度つながっても、つながった部分が十分に脆くなっており、落下の衝撃で容易に折損するため破片にすることができる。
【００１５】
かかる第２発明の構成によるときは、鋳造装置に注湯装置と切断装置とを組み込み、切断装置が注湯装置と同期して作動する。したがって、鋳造装置は、所定の時間の範囲で切断作業を行うという制御を確実に行えるとともに、鋳造装置自体をコンパクトにすることができる。また、大量生産が可能な鋳造設備は、大きな負担となっていたクラッシャーを不要にすることができる。
【００１６】
注湯後に所定時間を経過した砂型に対して切断装置を停止させることは、切断装置のカッターが凝固して固くなった金属を切断する動作を避けることができるため、カッターの破損や製品の破損を防ぐとともに、鋳造装置と切断装置とを保護することができる。また、温度を測定する制御と比較してもセンサーを不要とする簡単な制御で足りる。
【００１７】
切断装置は、搬送装置の前後方向に移動することによって、砂型の厚みが変動しても、砂型の合わせ面の位置を切断装置の正面にするという調整ができるため、確実に製品以外の鋳物を切断することができる。
【００１８】
切断装置は、搬送装置の左右方向に移動することによって、砂型の湯口の位置が変動しても、カッターの位置を調整することができるため、確実に製品以外の鋳物の任意の場所を切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】全体構成図
【図２】要部説明図
【図３】要部斜視説明図
【図４】全体構成図
【図５】要部説明図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
縦型の砂型３０、３０…を成形する造型機２１と同期して連動する大量生産型の鋳造設備での実施例を説明する（図１）。砂型３０、３０…は、前後方向の前側の垂直面３０ａ、３０ａ…と後側の垂直面３０ｂ、３０ｂ…に鋳型３１の半対が形成されており、２枚の砂型３０、３０…の前側の垂直面３０ａ、３０ａ…と後側の垂直面３０ｂ、３０ｂ…とを合わせることによって、鋳型３１が砂型３０、３０…の合わせ面に一対形成される。砂型３０、３０…は、鋳型３１に対応する金型を変更しても基本的に厚み、横巾、高さのサイズが同一であり、１個の砂型３０に対する製品数は、金型サイズに応じて決められている。ただし、製品数にかかわらず鋳型３１の基本的な構造は、同一となっている（図３（Ａ）、（Ｂ））。すなわち、砂型３０、３０の合わせ面の上部中央部には、湯口３１ｂ1が上面を開放して設けられており、上部から注湯可能となっている。湯口３１ｂ1の下部は、巾方向の両端部に向かって水平な横の湯道３１ｂ2、３１ｂ2が形成されており、両端部で下方に向かって垂直方向に伸びる縦の湯道３１ｂ3、３１ｂ3が形成されている。各製品３２ａに対応する各鋳型３１ａは、縦の湯道３１ｂ3、３１ｂ3に堰３１ｂ4、３１ｂ4…を介して接続されおり、そのうちの１箇所には、板堰３１ｂ6と押し湯３１ｂ5とを介して縦の湯道３１ｂ3に接続されている。
【００２２】
切断装置５０は、往復動自在なアーム５１と、アーム５１に取り付けられている２枚の四角形のカッター５２、５２と、アーム５１の駆動装置５３とを備えている（図２）。アーム５１は、ベース５４の上面に取り付けられている軸受５５、５５によって、アーム５１に固定した軸５１ａ、５１ａを中心に搖動自在となるように支持されている。アーム５１は、レバー５６を軸５１ａ、５１ａに対してアーム５１の左右方向の反対方向にアーム５１と一体化して形成している。また、レバー５６の端部は、伸縮自在な駆動装置５３を介してベース５４に取り付けられている。２枚のカッター５２、５２は、アーム５１の先端部に軸５２ａを介してアーム５１に対して搖動自在となっているベース板５２ｂに四角形の面を軸５１ａ、５１ａと平行で下向きに所定の間隔をもって取り付けられており、駆動装置５３の伸縮によって水平面に対して上下する昇降動作によって、砂型３０、３０…の上部の巾方向に対称的に伸びている２個の横の湯道３１ｂ2、３１ｂ2に対応する鋳物３２ｂ、３２ｂを切断することができるようになっている。カッター５２、５２は、材質がダクタイル鋳鉄の薄板で、細めた先端部をチル化させて硬化させている。ここで、駆動装置５３として空圧シリンダーを使用しているが、電動モータや油圧シリンダーを使用してもよい。また、カッター５２、５２は、材質をダクタイル鋳鉄の代わりに鋼板を使用してもよく、２枚の代わりに１枚や複数枚でも構わないし、所定の間隔を調整可能にすることもできる。
【００２３】
切断装置５０は、床に固定しているベッド５７にベース５４を前後移動装置５４ａと左右移動装置５４ｂとを介して取り付けられており、搬送装置２２に対して前後方向と左右方向とに移動可能となっている（図１、図２）。なお、前後移動装置５４ａは、図示しないモータによってベース５４を移動可能にしており、左右移動装置５４ｂは、手動によってベース５４を移動可能にしている。また、ベース５４は、前後方向と左右方向とに移動して位置を調整後、図示しないブレーキによってベッド５７に固定されている。ただし、図１と図２の前後移動装置５４ａと左右移動装置５４ｂとは、模式的に示したものである。
【００２４】
鋳造装置２０は、湯４４の注湯装置２３と、切断装置５０と、注湯装置２３と切断装置５０と同期して砂型３０、３０…を搬送する搬送装置２２とを備えている（図１）。搬送装置２２は、図示しないクランプと呼ばれる装置が造型機２１で成形した砂型３０を左右方向の両側からはさみ、搬送装置２２のレール２２ａ、２２ａ…上に砂型３０の厚み方向を鋳造装置２０の前後方向で、砂型３０の横巾方向を鋳造装置２０左右方向として１列に並んでいる砂型３０、３０…に砂型３０の厚み分だけ押し当てて排出する。なお、クランプは、砂型３０をはさんで前進し、開いて後退を繰り返す。したがって、砂型３０、３０…は、垂直面３０ａ、３０ａ…と垂直面３０ｂ、３０ｂ…との密着した合わせ面の内部に鋳型３１を一対形成して砂型１個分の厚み分だけ前進と停止を交互に繰り返してレール２２ａ、２２ａ…上を滑って注湯装置２３に運ばれる。
【００２５】
注湯装置２３は、溶融炉１１、１１…から移動コンテナ１２を介して１バッチ分の湯４４を供給されており、造型機２１から搬送されて砂型３０、３０の合わせ面の位置を注湯装置２３の正面にして停止している砂型３０、３０の湯口３１ｂ1に湯４４を注湯装置２３自体を傾けることにより、注ぎ口２３ａから一定量の注湯を繰り返す。搬送装置２２は、注湯済の砂型３０、３０…を切断装置５０へ順次搬送する。
【００２６】
切断装置５０は、注湯装置２３と同期して砂型３０、３０の合わせ面の位置を正面にして停止している砂型３０の横の湯道３１ｂ2、３１ｂ2に対応する鋳物３２ｂ、３２ｂを注湯後、湯４４が鋳型３１に行き亘った後、凝固前に切断する。このとき、切断装置５０は、注湯装置２３から丁度砂型３０の８個の厚み分だけ後方に据え付けられており、１サイクルが約８秒のため、注湯から約６４秒経過後に切断している。また、注湯後に所定時間を経過した砂型３０、３０…に対して、切断装置５０を停止させるという制御が組み込まれている。ここで、所定の時間とは、湯４４が鋳型３１に行き亘る時間と、湯４４の凝固時間とが鋳型サイズや鋳鉄の種類によって変動することを基本的に考慮しつつ、さらに、鋳物３２ｂ、３２ｂの切断時に製品３２ａを破損させない程度に凝固していないことを条件として定められている。
【００２７】
砂型３０、３０…は、砂３３、３３…を圧縮して固めて形成するため、種類や含水量による砂の性状の変化や、温度や湿度などの環境の変化によって厚みの寸法が変動する。したがって、切断装置５０は、砂型３０、３０…の累積的な厚みの変動に対して、搬送装置２２の前後方向に移動することによって、砂型の合わせ面の位置を切断装置の正面にするという調整ができるようになっている。実際には、所定の砂型３０の位置を図示しないセンサーで定期的に測定し、前後移動装置５４ａによって自動的に位置を制御している。
【００２８】
切断装置５０は、砂型３０、３０…の鋳型３１の種類によって巾方向に変動する湯口３１ｂ1の位置に対して、搬送装置２２の左右方向に移動して、カッターの位置を調整することができるようになっている（図２）。実際には、鋳型３１の種類によって左右移動装置５４ｂを手動で操作している。
【００２９】
搬送装置２２は、注湯後、鋳物３２ｂ、３２ｂを切断した砂型３０、３０…を湯４４が凝固するまで合わせ面を密着状態で送り、解枠装置２４へ運ぶ（図４）。解枠装置２４は、砂型３０、３０…を搬送装置２２から落下させ、落下の衝撃によってワーク３２、３２…と砂３３、３３…とを分離する。次のコンベヤに乗せられたワーク３２、３２…は、次工程にある堰折工程２５で、特殊な工具を使用した手作業によって堰３１ｂ4、３１ｂ4…に対応する鋳物３２ｂ、３２ｂ…を切り取ることによって製品３２ａ、３２ａ…と鋳物３２ｂ、３２ｂ…とが分けられる。製品３２ａ、３２ａ…は、砂３３、３３…を落して製品成形ライン２７へ運ばれ、鋳物３２ｂ、３２ｂ…は、クラッシャー２６がなくても落下による衝撃を伴うコンベヤへの受け渡しによって破片４３、４３…となり、そのまま鋳造設備の原材料４０として回収されている。砂３３、３３…は、回収されて造型機２１で砂型３０、３０…の成形に再使用されている。なお、図４に示されているクラッシャー２６は、不要となっている。
［他の実施の形態］
【００３０】
横型の砂型３０、３０…は、下型に上型を合わせて鋳型３１を一対成形するが、注湯後鋳型３１からのガスが抜けるときに上型を押し上げて鋳型３１がずれることを防止するために、錘３５を載せて搬送する（図５（Ａ））。したがって、切断装置５０は、搬送中に停止している砂型３０の任意の位置の鋳物３２ｂ、３２ｂ…に対応するカッター５２、５２…を鋳物３２ｂ、３２ｂ…に対応する孔３５ａ、３５ａ…を設けた錘３５に貫通させることによって、直接的に鋳物３２ｂ、３２ｂ…を切断することができる。同時に、切断装置５０は、アーム５１を搖動させる代わりに、アーム５１を駆動装置５３とリニア軸受５５ａとを使用してカッター５２、５２…を直線的に上下昇降することができる。
【００３１】
切断装置５０は、横の湯道３１ｂ2、３１ｂ2に対応する鋳物３２ｂ、３２ｂを切断する代わりに、砂型３０、３０…の側部の縦の湯道３１ｂ3に対応する鋳物３２ｂをカッター５２で切断することができる（図５（Ｂ））。また、横の湯道３１ｂ2、３１ｂ2に対応する鋳物３２ｂ、３２ｂと縦の横道３１ｂ3に対応する鋳物３２ｂとを同時に切断することもできる。ただし、図５（Ｂ）は、駆動装置５３とリニア軸受５５ａとを使用してカッター５２を左右に往復動させて縦の横道３１ｂ3に対応する鋳物３２ｂを切断している姿を示している。
【００３２】
切断装置５０は、図示しない円盤形のカッターを回転させて横の湯道３１ｂ2、３１ｂ2や縦の横道３１ｂ3を切断することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、ワークの製品以外の鋳物を小さな破片として効率よく回収する鋳物の切断装置と、それを利用する鋳造装置に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００３４】
搬送装置…２２
注湯装置…２３
砂型…３０
ワーク…３２
製品…３２ａ
製品以外の鋳物…３２ｂ
湯…４４
切断装置…５０
アーム…５１
カッター…５２
駆動装置…５３
【図１】
2013166175.tif 000003
【図２】
2013166175.tif 000004
【図３】
2013166175.tif 000005
【図４】
2013166175.tif 000006
【図５】
2013166175.tif 000007