(57)【要約】【課題】金型のノズル挿入口に不要な固形部分を形成することなく、中子を造型する方法を提供する。【解決手段】鋳物砂と溶解性バインダーの混合物を原料とする中子を造型する方法であり、挿入工程、充填工程、通風工程、抜出工程を有する。挿入工程は、中子の金型に形成されているノズル挿入口にノズルを挿入する。充填工程は、ノズルを介して金型に懸濁させた前記混合物を充填する。通風工程は、ノズル内の混合物が流動性を失うまでノズルにエアを供給する。抜出工程は、ノズル内に混合物を付着させたままノズルを金型から抜き出す工程。通風工程を実施することによって流動性を失った混合物はノズル内壁に付着する。その後に実施する抜出工程によって、ノズル内に混合物を付着させたままノズルをノズル挿入口から抜き出すことができる。ノズル挿入口に混合物を残すことなく、金型に混合物を充填することができる。その結果、中子を金型から外し易くなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳物砂と溶解性バインダーの混合物を原料とする中子を造型する方法であり、
中子の金型に形成されているノズル挿入口にノズルを挿入する挿入工程と、
ノズルを介して金型に懸濁させた前記混合物を充填する充填工程と、
ノズル内の混合物が流動性を失うまでノズルにエアを供給する通風工程と、
ノズル内に混合物を付着させたままノズルを金型から抜き出す抜出工程と、
を備えることを特徴とする中子造型方法。
【請求項２】
通風工程と抜出工程の間に、懸濁させた混合物をノズルへ供給するバルブを閉鎖する閉鎖工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の中子造型方法。
【請求項３】
抜出工程に続いて、金型のノズル挿入口から押圧部材を挿入してノズル挿入口に面している混合物表面を押圧整形する押圧工程を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の中子造型方法。
【請求項４】
鋳物砂と溶解性バインダーの混合物を原料とする中子を造型する装置であり、
中子の金型内へ懸濁させた前記混合物を供給するノズルと、
ノズル内の混合物が流動性を失うまでノズルにエアを供給するエア供給手段と、
ノズル内に混合物を付着させたままノズルを金型から抜き出すアクチュエータを備えていることを特徴とする中子造型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造に用いられる中子の造型方法と中子の造型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳物品を成形する際に用いられる中子は、鋳物砂と溶解性バインダーの混合物から作られる。鋳物砂は、天然の砂であってもよいが、粒子状の人工砂が使われることもある。溶解性バインダーとしては、水溶性無機バインダーを用いる。
中子を造型する方法のひとつに、中子型に液状の混合物を充填し、これを加熱・固化して造型する方法が知られている。液状の混合物を充填するために、中子型にノズルを挿入する。このノズルを通して液状の混合物を中子型へ充填したのち、ノズルを抜き出す。中子型内の液状の混合物を加熱・固化して中子を造型する。そのような中子の造型方法は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２３３０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
中子型のノズル挿入口は、中子型の内外に通じているため筒状である。中子型に液状の混合物を充填した時点では、ノズル挿入口の筒内に余剰の混合物が残留している。その状態で混合物を固化すると、ノズル挿入口の筒内に、本来の中子には不要な部分が形成されてしまう。そうすると、中子を金型から外し難くなってしまう。ノズル挿入口に不要な固形部分を形成することのない技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
液状の混合物を型に充填するため、ノズル挿入口は金型の上方に設ける必要がある。ノズル挿入口から液状の混合物を除去することは困難である。しかし、混合物から流動性がなくなるまで水分を除去してしまえば、ノズル内に混合物を付着させることができる。その状態でノズルを抜き出せば、ノズル内の混合物をノズルと一緒にノズル挿入口から除去できる。
【０００６】
本発明は、鋳物砂と溶解性バインダーの混合物を原料とする中子を造型する方法に具現化できる。この方法は、次の工程を備える。
（１）中子の金型に形成されているノズル挿入口にノズルを挿入する挿入工程。
（２）ノズルを介して金型に懸濁させた前記混合物を充填する充填工程。
（３）ノズル内の混合物が流動性を失うまでノズルにエアを供給する通風工程。
（４）ノズル内に混合物を付着させたままノズルを金型から抜き出す抜出工程。
通風工程を実施することによって流動性を失った混合物はノズル内壁に付着する。その後に実施する抜出工程によって、ノズル内に混合物を付着させたままノズルをノズル挿入口から抜き出すことができる。ノズル挿入口に混合物を残すことなく、金型に混合物を充填することができる。その結果、中子を金型から外し易くなる。
「流動性を失うまで」とは、ノズル内の混合物が、ノズル内壁に付着して落下しない程度のゲル状になるまでを意味する。「混合物が湿砂状になるまで」と換言してもよい。
【０００７】
通風工程と抜出工程の間に、懸濁させた混合物をノズルへ供給するバルブを閉鎖する閉鎖工程を備えることが好ましい。
バルブを閉鎖することで、バルブより上部の混合物がノズル内の混合物へ圧力を加えることを防止できる。抜出工程においてノズル内の混合物が落下することを防止できる。
【０００８】
抜出工程に続いて、金型のノズル挿入口から押圧部材を挿入してノズル挿入口に面している混合物表面を押圧整形する押圧工程を備えているとよい。
押圧工程を実施することによって、完成した中子の表面にノズル挿入口の跡が残ることがない。
【０００９】
本発明は、鋳物砂と溶解性バインダーの混合物を原料とする中子を造型する装置に具現化することもできる。その装置は、中子の金型内へ懸濁させた混合物を供給するノズルと、ノズル内の混合物が流動性を失うまでノズルにエアを供給するエア供給手段と、ノズル内に混合物を付着させたままノズルを金型から抜き出すアクチュエータを備えている。
上記の中子造型装置によって、金型のノズル挿入口に不要な部分を形成することなく、中子を造型できる。
【００１０】
金型に充填した混合物を加熱・固化する際に、ノズル挿入口から熱風を送り込む方法が採用されることがある。本発明の方法、装置を利用すると、ノズル挿入口に不要な混合物を残すことがない。従って、ノズル挿入口から熱風を送り込む際に、不要な混合物に邪魔されることなく金型のキャビティ内の混合物へ直接に熱風を送り込むことができる。キャビティ内の混合物を効率よく固化することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、金型のノズル挿入口に不要な混合物を残さずに、金型に混合物を充填することができる。その結果、中子を金型から外し易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施例の中子形成方法、中子形成装置の特徴を列記する。
（１）ノズルは、金型に挿入されるとその先端が金型キャビティ面の一部を画定する。
（２）抜出工程の後に（或いは、押圧工程の後に）、ノズル挿入口から熱風を送り込んで混合物を固化する固化工程を備える。
【実施例】
【００１３】
図１に、中子造型装置１００の模式図を示す。以下では、中子造型装置１００を単に装置１００と称する。この装置１００は、混合物Ｓを金型１２のキャビティ１４に充填したのちに固化することで、中子を造型する装置である。混合物Ｓは、鋳物砂と水溶性無機バインダーの混合物である。
装置１００は、スラリー容器２０を備えている。混合物Ｓを懸濁させた懸濁体（スラリー）が、スラリー容器２０に収納されている。スラリー容器２０は、アクチュエータ２２に支持されている。アクチュエータ２２は、モータとリニアガイド（不図示）から構成されており、スラリー容器２０を上下に動かすことができる。
スラリー容器２０の上方には、ファン２８が取り付けられている。ファン２８は、熱風（エア）をスラリー容器２０内へ送り込む。
スラリー容器２０の下側には、バルブ２４とノズル２６が取り付けられている。バルブ２４を開放すると、スラリー容器２０内の混合物Ｓがノズル２６へ供給される。供給された混合物Ｓは、ノズル２６の先端から吐出する。バルブ２４を開放すると同時にファン２８を作動すると、ファン２８によって送り込まれるエアの圧力により、ノズル２６の先端から混合物Ｓを勢い良く吐出させることができる。
【００１４】
スラリー容器２０の下方に、中子の金型１２が配置されている。金型１２は、上型１２ａと下型１２ｂからなる。上型１２ａと下型１２ｂが組み合わさって、その内部にキャビティ１４が形成される。
上型１２ａには、ノズル挿入口１８が設けられている。ノズル挿入口１８は、キャビティ１４と金型１２の外側を繋ぐ通路である。アクチュエータ２２によってスラリー容器２０を降下させると、ノズル２６がノズル挿入口１８に挿入される。
下型１２ｂには、ベント１６が設けられている。ベント１６は、混合物Ｓを構成する鋳物砂の径よりも小さい網目の網を備えた通気孔である。気体と液体はベント１６を通過できるが、鋳物砂はベント１６を通過できない。
【００１５】
装置１００はまた、押圧ピン３０と熱風供給装置３２を備えている。押圧ピン３０、熱風供給装置３２は、金型１２のノズル挿入口１８に挿入される。図１では、押圧ピン３０、熱風供給装置３２のうち、ノズル挿入口１８に挿入される部分のみ図示しており、その他の部分は図示を省略している。押圧ピン３０、熱風供給装置３２の機能については後述する。
【００１６】
図２〜図６を参照して、装置１００の動作、すなわち、中子の造型方法を説明する。なお、図２〜５では、図１に示した部品を図示していない。説明に不要な部品は図示を省略している。
（１）挿入工程（図２参照）
まず、アクチュエータ２２を駆動して、スラリー容器２０を降下する。図２の矢印Ａ１が、スラリー容器２０の移動方向を示している。そうして、スラリー容器２０のノズル２６を金型１２のノズル挿入口１８に挿入する。スラリー容器２０には、懸濁させた混合物が
このとき、図２に示すように、上型１２ａの内壁上面と、ノズル２６の先端面が、同一の平面を形成する。すなわち、ノズル２６の先端がキャビティ１４の一部を画定する。
（２）充填工程（図３）
バルブ２４を開くとともに、ファン２８を作動する。ファンが送り込むエアによって、混合物Ｓがノズル２６を通ってキャビティ１４へ充填される。このとき、ファンによってスラリー容器２０に送り込まれたエアは、混合物Ｓとともにキャビティ１４へ送られる。
キャビティ１４が混合物Ｓで満たされるとき、ノズル２６も混合物Ｓで満たされている。このときの混合物Ｓはまだ懸濁状であり、高い流動性を有している。
（３）通風工程（図３）
キャビティ１４が混合物Ｓで充填された以降も、ファン２８によってエアを送り続ける。図３の矢印Ａ２は、エアの流れる向きを示している。エアは、ノズル２６を通過してキャビティ１４に達し、そこからベント１６を通って金型１２外へ排出する。エアを送り続けることによって、混合物Ｓ中の水分が蒸発していくとともに、流動性が低下していく。ノズル２６内の混合物Ｓが流動性を失うまでエアを送り続ける。別言すれば、ノズル２６内の混合物Ｓが湿砂状になるまでエアを送り続ける。流動性を失うと、混合物Ｓはその粘性によってノズル２６の内壁に付着する。
（４）閉鎖工程（図３）
混合物Ｓが流動性を失った時点でファン２８を停止する。そして、バルブ２４を閉鎖する。なお、図３は、バルブ２４を開放した状態を図示しており、バルブ２４を閉鎖した状態は示していない。バルブ２４を閉鎖した状態は、図１、２に図示されている。バルブ２４を閉鎖すると、ノズル２６内の混合物Ｓが、スラリー容器２０内に残った混合物Ｓと分離される。
（５）抜出工程（図４）
図４の矢印Ａ３が示すように、アクチュエータ２２を作動させて、スラリー容器２０を上方に移動させる。別言すれば、金型１２のノズル挿入口１８からノズル２６を抜き出す。このとき、ノズル２６内（ノズル２６内でバルブ２４より下方の部分）に残っている混合物Ｓは、ノズル２６の内壁に付着しているので、ノズル２６とともにノズル挿入口１８から抜き出される。図４に示すように、ノズル２６を抜き出した後のノズル挿入口１８には、混合物Ｓが残らない。
（６）押圧工程（図５）
金型１２の上方のスラリー容器２０を水平方向に移動させ、代わりに押圧ピン３０（図１参照）を、金型１２のノズル挿入口１８から挿入する。図５の矢印Ａ４が示す方向に押圧ピン３０を押し当てることによって、ノズル挿入口１８に面している混合物Ｓの表面を押圧整形する。
（７）固化工程（図６）
ノズル挿入口１８から押圧ピン３０を抜き出し、熱風供給装置３２を挿入する。熱風供給装置３２を作動させて、キャビティ１４内に熱風を送り込む。図６の矢印Ａ５が、熱風の向きを表している。キャビティ１４に送り込まれた熱風は、ベント１６から金型１２の外部へ排出される。熱風を送ることによって、キャビティ１４内の混合物Ｓを加熱・乾燥・固化する。
最後に、上型１２ａと下型１２ｂを分離し、完成した中子（キャビティ１４内で固化した混合物Ｓ）を取り出す。
【００１７】
上記に説明した中子造型方法の利点を述べる。
キャビティ１４に懸濁させた混合物Ｓを充填した後、ノズル２６をノズル挿入口１８から抜出する前に、ノズル２６内にエアを送って混合物Ｓをノズル２６の内壁に付着させる。その後にノズル２６をノズル挿入口１８から抜出するので、ノズル挿入口１８内に混合物Ｓが残らない。その結果中子（キャビティ１４内で固化した混合物Ｓ）を金型１２から外し易くなる。
従来の技術によると、ノズル挿入口１８に混合物Ｓが残っていると、混合物Ｓを固化した際、キャビティ１４に通じているノズル挿入口１８内でも混合物Ｓが固化してしまう。ノズル挿入口１８内で固化した混合物Ｓが、完成した中子（キャビティ１４内で固化した混合物Ｓ）を金型１２から外す際の抵抗となってしまう。上記の中子造型方法によれば、ノズル挿入口１８に混合物Ｓを残さないので、金型１２から中子を外し易くなる。
抜出工程の前にバルブ２４を閉鎖するので、スラリー容器２０に残った混合物Ｓの圧力がノズル２６内の混合物Ｓに及ばない。ノズル２６を抜出する際、ノズル２６内に付着した混合物Ｓが落下し難くなる。
ノズル挿入口に不要な混合物を残すことがないので、固化工程においてノズル挿入口から熱風を送り込む際に、不要な混合物に邪魔されることなく金型のキャビティ内の混合物へ直接に熱風を送り込むことができる。キャビティ内の混合物を効率よく固化することができる。
【００１８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
混合物Ｓを構成する鋳物砂は、天然の砂でなくとも、粒子状の物質であればよい。例えば、粒子状の人工砂でよい。混合物Ｓを構成するバインダーは、水溶性無機バインダーに限られない。溶解性（液体に溶ける性質）と、乾燥すると混在する粒子同士を接着する性質を兼ね備えていればよい。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】中子造型装置の模式図である。
【図２】挿入工程を説明する図である。
【図３】充填工程、通風工程、閉鎖工程を説明する図である。
【図４】抜出工程を説明する図である。
【図５】押圧工程を説明する図である。
【図６】固化工程を説明する図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０：中子造型装置
１２：金型
１４：キャビティ
１６：ベント
１８：ノズル挿入口
２０：スラリー容器
２２：アクチュエータ
２４：バブル
２６：ノズル
２８：ファン
３０：押圧ピン
３２：熱風供給装置
【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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