JP2004283867A - 鋳造品の仕上げ装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】鋳造品の仕上げ加工を単一の仕上げ装置によって一貫して行う。
【解決手段】バリ取り手段３０は、ワーク受け台２０がシリンダヘッド１０を固定保持した状態で水平方向に位置決めされると、プレス刃３６に対して垂直方向の移動量を与えてバリを剪断除去する。また、堰凝固部切断手段４０は、ワーク受け台２０がシリンダヘッド１０を固定保持した状態で回転ユニット２５によって旋回され、垂直方向に位置決めされると、堰凝固部の切断を実施する。このとき、加工具４３は制御装置４４に位置制御されているので、堰凝固部１３を正確に切断除去することができる。さらに、バリ取り手段３０がプレス刃３６に加えて、エアハンマを備えることにより、砂落とし、バリ取り、堰凝固部切断という３つの工程を単一の装置によって一貫して行うことが可能となる。
【選択図】 図４
【解決手段】バリ取り手段３０は、ワーク受け台２０がシリンダヘッド１０を固定保持した状態で水平方向に位置決めされると、プレス刃３６に対して垂直方向の移動量を与えてバリを剪断除去する。また、堰凝固部切断手段４０は、ワーク受け台２０がシリンダヘッド１０を固定保持した状態で回転ユニット２５によって旋回され、垂直方向に位置決めされると、堰凝固部の切断を実施する。このとき、加工具４３は制御装置４４に位置制御されているので、堰凝固部１３を正確に切断除去することができる。さらに、バリ取り手段３０がプレス刃３６に加えて、エアハンマを備えることにより、砂落とし、バリ取り、堰凝固部切断という３つの工程を単一の装置によって一貫して行うことが可能となる。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造品の仕上げ装置及び方法、特に、鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断と、鋳造型から取り出した鋳造品に残留付着する鋳型砂の砂落としを行う鋳造品の仕上げ装置及び方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
砂型や金型等を使用して鋳造される鋳造品の表面には、バリや堰凝固部という不要な部分が存在し、また、鋳型から取り出した状態では、その表面や内面に鋳型砂が残留付着している。そこで、従来から、砂落とし装置、バリ取り装置、堰凝固部切断装置等の仕上げ装置を工場内に設置し、各装置で鋳造品の仕上げ加工を行うことによって鋳造品の製品化を行っていた。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、従来の鋳造品の仕上げ装置に関する技術が示されている。すなわち、鋳造品の荒バリ取り機、砂落とし機、堰切断機、ＮＣバリ取り機が適宜の間隔をおいて順次配置され、これら設備の中間位置に鋳造品の搬送移替装置を設けたことを特徴とする鋳造品の仕上げ装置に関する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１０７８４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術で例示されている鋳造品の仕上げ装置には、以下のような問題がある。従来の技術で示されている一般的な鋳造品の仕上げ装置が採用している設備構成では、砂落とし、バリ取り、堰凝固部切断等の各工程で専用の加工設備を設置しなければならない。また、鋳造品を各設備に移動するために、上記特許文献１で示されているような搬送移替装置やローダー等の搬送装置を設けなければならない。そのため、各装置の設置自由度がなく、しかも大きな設置スペースが必要であるとともに装置も大型化し、製造コストの上昇や投資金額の増加を招いていた。また、鋳造品の搬送や移し替えに時間がかかり、鋳造品の仕上げ加工のタイムサイクル短縮による製造コストの削減も困難な状況であった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、鋳造型から取り出した鋳造品に残留付着する鋳型砂の砂落としと、鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断を、単一の仕上げ装置によって一貫して行うことができる鋳造品の仕上げ装置及び方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題を解決するために、本発明に係る鋳造品の仕上げ装置は、鋳造品をワーククランプによって固定保持して位置決めを行うワーク受け台と、駆動機構によって垂直方向に昇降するプレス刃を備え、鋳造品にプレス刃を押圧することによって鋳造品に存在するバリを剪断除去するバリ取り手段と、制御装置によって位置制御される加工具を備え、この加工具によって鋳造品の堰凝固部を切断する堰凝固部切断手段とを有しており、鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断を、単一の仕上げ装置によって一貫して行うことを特徴としている。この本発明に係る鋳造品の仕上げ装置が備えるワーク受け台は、回転ユニットを備え、回転ユニットを軸中心として略９０度の範囲で旋回し、鋳造品を固定保持した状態で水平方向及び垂直方向にワーク受け台を位置決めし、ワーク受け台が水平方向に位置決めされるときには、バリ取り手段によって鋳造品のバリを剪断除去し、ワーク受け台が垂直方向に位置決めされるときには、堰凝固部切断手段によって鋳造品の堰凝固部を切断することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る鋳造品の仕上げ装置が備えるワーク受け台は、水平方向に位置決めされるときに、バリ取り手段からの垂直方向の圧力が加わるワーク受け台を支持してワーク受け台の位置変動を防止するプレス反力受けと、垂直方向に位置決めされるときに、堰凝固部切断手段からの圧力が加わるワーク受け台を支持してワーク受け台の位置変動を防止する基準ブロックとを備えることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明に係る鋳造品の仕上げ装置が備えるバリ取り手段は、鋳造品の砂落としを行うエアハンマを備え、駆動機構によって垂直方向に昇降するエアハンマが鋳造品に打撃を与えることにより、鋳造型から取り出した鋳造品に残留付着する鋳型砂の砂落としと、鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断を、単一の仕上げ装置によって一貫して行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る鋳造品の仕上げ方法は、鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断を、連続した仕上げ工程によって一貫して行う鋳造品の仕上げ方法であって、ワーク受け台が備えるワーククランプによって鋳造品を固定保持し、ワーク受け台を水平方向に位置決めする第１工程と、駆動機構によって垂直方向に昇降するプレス刃を水平方向に位置決めされたワーク受け台に固定保持される鋳造品に押圧し、鋳造品のバリを剪断除去する第２工程と、ワーク受け台の備える回転ユニットがワーク受け台を略９０度旋回し、ワーク受け台を垂直方向に位置決めする第３工程と、制御装置によって位置制御される加工具を移動し、垂直方向に位置決めされたワーク受け台に固定保持される鋳造品の堰凝固部を切断する第４工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る鋳造品の仕上げ方法における第２工程は、さらに、駆動機構によって垂直方向に昇降するエアハンマが鋳造品に打撃を与えることによって鋳造品の砂落としを行う工程を含み、鋳造型から取り出した鋳造品に残留付着する鋳型砂の砂落としと、鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断を、単一の仕上げ装置によって一貫して行うことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態について図を用いて説明する。なお、本実施の形態では、仕上げ加工の対象となる鋳造品がアルミニウム合金で鋳造されたシリンダヘッドである場合を例示している。
【００１３】
まず、図１〜３を用いて、加工対象となるシリンダヘッド１０について説明する。図１は、砂落とし工程においてシリンダヘッドに対して行われるエアハンマの打撃位置１１を示す図である。砂型から取り出した鋳造品には、表面及び内面に鋳型砂が残留し付着している。したがって、図１で示すエアハンマ打撃位置１１にエアハンマからの打撃を与えることによって、シリンダヘッド１０表面及び内面に残留付着している鋳型砂が除去されることになる。
【００１４】
図２は、鋳造型から取り出した状態におけるシリンダヘッド１０のバリ１２の発生状況を示す図である。鋳造が終了して鋳型から取り出した状態のシリンダヘッド１０には、その鋳造工程で形成されるバリ１２が存在している。このバリ１２は、プレス刃によって剪断除去されることになる。
【００１５】
図３は、鋳造型から取り出した状態におけるシリンダヘッド１０の堰凝固部１３の発生状況を示す図である。堰凝固部１３は、シリンダヘッド１０の形状を形作る主型にアルミニウム合金の溶湯を導くための流路として鋳型に設けられるものであり、鋳造方案を作成する際には、最も効率よく鋳造が実施できるよう配置されるものである。この堰凝固部１３は、鋳造品には不可避的に存在するものであり、加工具によって切断除去されることになる。
【００１６】
以上のように鋳造品を仕上げ加工するためには、従来、砂落とし、バリ取り、堰凝固部切断という工程ごとに専用の装置を配置して加工を行っていた。しかし、本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置によれば、単一の仕上げ装置によって一貫して仕上げ加工を実施することができる。以下、本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置について詳細に説明する。
【００１７】
実施の形態１
本実施の形態では、バリ取り、堰凝固部切断という２つの工程を１つの装置で実施する鋳造品の仕上げ装置を例示している。図４は、本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置の装置構成を説明するための図である。本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置は、大きく分類して、ワーク受け台２０、バリ取り手段３０、堰凝固部切断手段４０から構成されている。
【００１８】
ワーク受け台２０は、加工対象となるシリンダヘッド１０をワーククランプ２１によって固定保持している。このワーククランプ２１の作用位置１５は、シリンダヘッド１０の形状を考慮した上で、最も安定する位置１５に実施されている（図３参照）。さらに、ワーク受け台２０は、プレス受け治具２２を備えており、被加工物であるシリンダヘッド１０を配置し、位置決めを行うために設けられている。このプレス受け治具２２は、被加工物を固定するための受け台の役割を担っている。
【００１９】
次に、回転ユニット２５は、ワーク受け台２０を略９０度の範囲で旋回させ、ワーク受け台２０を水平方向及び垂直方向に位置決めするために設けられるものである。この回転ユニット２５は、ワーク受け台２０を正確に位置決めするために、その取付構造は自由度を持たせたものとなっている。したがって、回転ユニット２５は、外部からの大きな圧力に対して耐え得る構造とはなっていない。ここで重要な役割を果たすのが、プレス反力受け２３と基準ブロック２４である。すなわち、プレス反力受け２３と基準ブロック２４は、バリ取り手段３０及び堰凝固部切断手段４０からワーク受け台２０に加えられる圧力を全て引き受け、回転ユニット２５等他の装置に圧力を及ぼすことがないので、単一の装置によって２つの工程を実施することが可能となるのである。なお、回転ユニット２５は、ワーク受け台２０をプレス反力受け２３あるいは基準ブロック２４に位置決めした後、その自由度を持たせた取付構造によってバリ取り手段３０及び堰凝固部切断手段４０からの圧力が及ばない位置までフローティング機構等によって退避できるようになっている。
【００２０】
続いてバリ取り手段３０について説明する。バリ取り手段３０は、門型の柱３１によって支えられており、プレスアクチュエータ３２、プレス治具３３、押し出しアクチュエータ３４、押し出しピン３５、プレス刃３６から構成されている。プレスアクチュエータ３２は、バリ取り手段３０が備える押し出しピン３５及びプレス刃３６に対して垂直方向の昇降動作を付与しており、このプレスアクチュエータ３２が加える垂直方向の圧力によって加工が行われる。なお、押し出しピン３５はシリンダヘッド１０を押さえて固定する役割を果たすものであり、押し出しピン３５に備わる押し出しアクチュエータ３４によって圧力を調整している。押し出しピン３５が作用する位置１４はシリンダヘッド１０の形状を考慮した上で、シリンダヘッド１０が最も安定する位置１４となっている（図１、２参照）。
【００２１】
プレス治具３３は、プレスアクチュエータ３２の垂直方向の変位をプレス刃３６に伝達するものであり、この垂直方向の移動量を得たプレス刃３６は、シリンダヘッド１０に押圧され、シリンダヘッド１０に存在するバリ１２を剪断除去することになる。
【００２２】
次に、堰凝固部切断手段４０は、加工軸モータ４１が備えるスピンドル４２の先端に取り付けられた加工具４３とこれらを位置制御するための制御装置４４から構成されている。ワーク受け台２０がシリンダヘッド１０を固定保持した状態で回転ユニット２５によって垂直方向に旋回され、基準ブロック２４によって垂直方向に位置決めされると、堰凝固部切断手段４０による堰凝固部１３の切断が行われる。すなわち、加工軸モータ４１によって回転力を得た加工具４３は、制御装置４４に位置制御され、シリンダヘッド１０に存在する堰凝固部１３を正確に切断除去することができる。堰凝固部切断手段４０は、加工具４３による堰凝固部１３の切断時に発生する切粉の飛散を防止するために、その周囲をカバー４５で覆うことが好ましい。
【００２３】
なお、本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置は、バリ取り手段３０によって剪断除去されたバリ１２と堰凝固部切断手段４０によって切断された堰凝固部１３及び仕上げ加工時に発生する切粉を回収するために回収装置４６を備えており、メンテナンス性に優れた構造となっている。
【００２４】
本実施の形態で最も特徴的なことは、上述した通り、本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置が、プレス反力受け２３、基準ブロック２４、回転ユニット２５を備えていることにある。これらを備えることによって、バリ取り、堰凝固部切断という２つの工程を１つの装置で実施することが可能となっている。
【００２５】
プレス反力受け２３は、バリ取り手段３０から受ける垂直方向の圧力を受け、他の装置に対してこの圧力の影響を及ぼさないようにする役割を果たしている。このプレス反力受け２３には、高速度工具鋼等の高強度かつ耐摩耗性に優れた材料が採用されている。
【００２６】
基準ブロック２４についてもプレス反力受け２３と同様に圧力を受けて他の装置に圧力の影響を及ぼさないようにするためのものである。この基準ブロック２４は、堰凝固部切断手段４０から堰凝固部１３の切断時に加わる圧力を受けるためのものである。基準ブロック２４の材質についても、プレス反力受け２３と同様に、高速度工具鋼等の高強度かつ耐摩耗性に優れた材料を採用することが好ましい。
【００２７】
次に、図５〜１１を用いて、本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置における一連の作動状況を説明する。
【００２８】
（１）鋳造型から取り出したシリンダヘッド１０は、ロボットアーム５０によってワーク受け台２０に搬送される。搬送されたシリンダヘッド１０は、ワーククランプ２１によってワーククランプ作用位置１５で固定保持され、プレス受け治具２２によって最適な位置に位置決めされる（図５）。
【００２９】
（２）位置決めされたシリンダヘッド１０に対してバリ取り手段３０のプレス刃３６が押圧され、シリンダヘッド１０に存在するバリ１２が剪断除去される。このとき、バリ取り手段３０が備える押し出しピン３５もシリンダヘッド１０を押圧してシリンダヘッド１０の位置変動を防止するので、安定してバリ取り加工を行うことが可能となる（図６）。
【００３０】
（３）バリ取り加工を終えたプレス刃３６及び押し出しピン３５は、初期位置に退避する（図７）。
【００３１】
（４）バリ取り加工が終了し、バリ取り手段３０が初期位置に退避したことを確認すると、回転ユニット２５が駆動してプレス受け治具２２を略９０度旋回し、ワーク受け台２０を垂直方向に位置決めする（図８）。
【００３２】
（５）ワーク受け台２０が垂直方向に位置決めされたことを確認すると、制御装置４４によって位置制御された加工具４３が移動して、正確に堰凝固部１３を切断する（図９）。
【００３３】
（６）堰凝固部１３の切断が完了すると、回転ユニット２５はプレス受け治具２２を先程とは逆方向に旋回し、ワーク受け台２０を水平方向に位置決めする（図１０）。
【００３４】
（７）ワーク受け台２０が水平方向に位置決めされたことを確認すると、加工具４３は初期位置に退避する。この一連の動作によってシリンダヘッド１０の仕上げ加工が完了する。その後、ワーククランプ２１の拘束を解かれたシリンダヘッド１０は、ロボットアーム５０によって搬出され、次工程へと送られる（図１１）。
【００３５】
以上の一連の動作によって、バリ取り、堰凝固部切断という２つの工程を１つの装置で実施することが可能となるのである。
【００３６】
実施の形態２
本実施の形態について、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置の装置構成を説明するための図である。本実施の形態では、砂落とし、バリ取り、堰凝固部切断という３つの工程を１つの装置で実施する鋳造品の仕上げ装置を例示している。なお、前述した実施の形態１に示した部材と同一又は類似する部材には、同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態で特徴的なことは、バリ取り手段３０がプレス刃３６に加えて、エアハンマ５１を備えていることである。このエアハンマ５１を備えることにより、バリ取り、堰凝固部切断という工程に加えて、シリンダヘッド１０の砂落としを行う工程も、本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置によって一貫して行うことが可能である。
【００３８】
すなわち、図１２で例示しているように、プレス刃３６の設置位置にエアハンマ５１を取り付け、水平方向に位置決めされたシリンダヘッド１０に対して垂直方向に打撃を加えることにより、砂落としを行うことが可能となる。この工程についてもプレス刃３６の場合と同様に、押し出しピン３５がシリンダヘッド１０の形状を考慮した最適な位置１４に作用しているので、シリンダヘッド１０が固定保持され、砂落としが確実に行われることになる。これにより、砂落とし、バリ取り、堰凝固部切断という３つの工程を１つの装置で実施することが可能となるのである。エアハンマ５１の取り付け方法については、プレス刃３６とは別の取り付け装置を設けて連続して砂落としとバリ取りが実施できる方法やプレス刃３６と共用の取り付け装置を用いて型替えを行う方法など、周知な技術を用いることが可能である。
【００３９】
また、図１３に示すように、堰凝固部切断手段４０に前記加工具４３に加えて、同様に別加工軸モータ４７にて駆動するエンドミル等の加工具４８を設け、前記プレス刃３６でのバリ取りが困難なバリの除去を行わせるようにしても良い。
【００４０】
さらに、図１４に示すように、バリ取り手段３０にインデックステーブル３７を設置し、このインデックステーブル３７にエンドミル等の加工具３８を配してプレス刃３６で除去が困難なバリ取りを行うこと等、種々の改良を加えることもできる。
【００４１】
なお、エアハンマ打撃位置１１、押し出しピン作用位置１４、ワーククランプ作用位置１５については、シリンダヘッド１０の形状を考慮して決定されるものであり、図示した構成に限定されるものでないことは、当業者には明らかである。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、鋳造型から取り出した鋳造品に残留付着する鋳型砂の砂落としと、鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断を、単一の仕上げ装置によって一貫して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】被加工物であるシリンダヘッドとその砂落とし工程においてシリンダヘッドに対して行われるエアハンマの打撃位置を示す図である。
【図２】被加工物であるシリンダヘッドとそのシリンダヘッドを鋳造型から取り出した状態におけるバリの発生状況を示す図である。
【図３】被加工物であるシリンダヘッドとそのシリンダヘッドを鋳造型から取り出した状態における堰凝固部の発生状況を示す図である。
【図４】本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置の装置構成を説明するための図である。
【図５】本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置における一連の作動状況を説明する図である。
【図６】本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置における一連の作動状況を説明する図である。
【図７】本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置における一連の作動状況を説明する図である。
【図８】本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置における一連の作動状況を説明する図である。
【図９】本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置における一連の作動状況を説明する図である。
【図１０】本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置における一連の作動状況を説明する図である。
【図１１】本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置における一連の作動状況を説明する図である。
【図１２】別の実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置の装置構成を説明するための図である。
【図１３】別の実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置の装置構成を説明するための図である。
【図１４】別の実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置の装置構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ シリンダヘッド、１１ エアハンマ打撃位置、１２ バリ、１３ 堰凝固部、１４ 押し出しピン作用位置、１５ ワーククランプ作用位置、２０ ワーク受け台、２１ ワーククランプ、２２ プレス受け治具、２３ プレス反力受け、２４ 基準ブロック、２５ 回転ユニット、３０ バリ取り手段、３１ 柱、３２ プレスアクチュエータ、３３ プレス治具、３４ 押し出しアクチュエータ、３５ 押し出しピン、３６ プレス刃、３７ インデックステーブル、３８，４３，４８ 加工具、４０ 堰凝固部切断手段、４１ 加工軸モータ、４２ スピンドル、４４ 制御装置、４５ カバー、４６ 回収装置、４７ 別加工軸モータ、５０ ロボットアーム、５１ エアハンマ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造品の仕上げ装置及び方法、特に、鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断と、鋳造型から取り出した鋳造品に残留付着する鋳型砂の砂落としを行う鋳造品の仕上げ装置及び方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
砂型や金型等を使用して鋳造される鋳造品の表面には、バリや堰凝固部という不要な部分が存在し、また、鋳型から取り出した状態では、その表面や内面に鋳型砂が残留付着している。そこで、従来から、砂落とし装置、バリ取り装置、堰凝固部切断装置等の仕上げ装置を工場内に設置し、各装置で鋳造品の仕上げ加工を行うことによって鋳造品の製品化を行っていた。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、従来の鋳造品の仕上げ装置に関する技術が示されている。すなわち、鋳造品の荒バリ取り機、砂落とし機、堰切断機、ＮＣバリ取り機が適宜の間隔をおいて順次配置され、これら設備の中間位置に鋳造品の搬送移替装置を設けたことを特徴とする鋳造品の仕上げ装置に関する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１０７８４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術で例示されている鋳造品の仕上げ装置には、以下のような問題がある。従来の技術で示されている一般的な鋳造品の仕上げ装置が採用している設備構成では、砂落とし、バリ取り、堰凝固部切断等の各工程で専用の加工設備を設置しなければならない。また、鋳造品を各設備に移動するために、上記特許文献１で示されているような搬送移替装置やローダー等の搬送装置を設けなければならない。そのため、各装置の設置自由度がなく、しかも大きな設置スペースが必要であるとともに装置も大型化し、製造コストの上昇や投資金額の増加を招いていた。また、鋳造品の搬送や移し替えに時間がかかり、鋳造品の仕上げ加工のタイムサイクル短縮による製造コストの削減も困難な状況であった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、鋳造型から取り出した鋳造品に残留付着する鋳型砂の砂落としと、鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断を、単一の仕上げ装置によって一貫して行うことができる鋳造品の仕上げ装置及び方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題を解決するために、本発明に係る鋳造品の仕上げ装置は、鋳造品をワーククランプによって固定保持して位置決めを行うワーク受け台と、駆動機構によって垂直方向に昇降するプレス刃を備え、鋳造品にプレス刃を押圧することによって鋳造品に存在するバリを剪断除去するバリ取り手段と、制御装置によって位置制御される加工具を備え、この加工具によって鋳造品の堰凝固部を切断する堰凝固部切断手段とを有しており、鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断を、単一の仕上げ装置によって一貫して行うことを特徴としている。この本発明に係る鋳造品の仕上げ装置が備えるワーク受け台は、回転ユニットを備え、回転ユニットを軸中心として略９０度の範囲で旋回し、鋳造品を固定保持した状態で水平方向及び垂直方向にワーク受け台を位置決めし、ワーク受け台が水平方向に位置決めされるときには、バリ取り手段によって鋳造品のバリを剪断除去し、ワーク受け台が垂直方向に位置決めされるときには、堰凝固部切断手段によって鋳造品の堰凝固部を切断することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る鋳造品の仕上げ装置が備えるワーク受け台は、水平方向に位置決めされるときに、バリ取り手段からの垂直方向の圧力が加わるワーク受け台を支持してワーク受け台の位置変動を防止するプレス反力受けと、垂直方向に位置決めされるときに、堰凝固部切断手段からの圧力が加わるワーク受け台を支持してワーク受け台の位置変動を防止する基準ブロックとを備えることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明に係る鋳造品の仕上げ装置が備えるバリ取り手段は、鋳造品の砂落としを行うエアハンマを備え、駆動機構によって垂直方向に昇降するエアハンマが鋳造品に打撃を与えることにより、鋳造型から取り出した鋳造品に残留付着する鋳型砂の砂落としと、鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断を、単一の仕上げ装置によって一貫して行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る鋳造品の仕上げ方法は、鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断を、連続した仕上げ工程によって一貫して行う鋳造品の仕上げ方法であって、ワーク受け台が備えるワーククランプによって鋳造品を固定保持し、ワーク受け台を水平方向に位置決めする第１工程と、駆動機構によって垂直方向に昇降するプレス刃を水平方向に位置決めされたワーク受け台に固定保持される鋳造品に押圧し、鋳造品のバリを剪断除去する第２工程と、ワーク受け台の備える回転ユニットがワーク受け台を略９０度旋回し、ワーク受け台を垂直方向に位置決めする第３工程と、制御装置によって位置制御される加工具を移動し、垂直方向に位置決めされたワーク受け台に固定保持される鋳造品の堰凝固部を切断する第４工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る鋳造品の仕上げ方法における第２工程は、さらに、駆動機構によって垂直方向に昇降するエアハンマが鋳造品に打撃を与えることによって鋳造品の砂落としを行う工程を含み、鋳造型から取り出した鋳造品に残留付着する鋳型砂の砂落としと、鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断を、単一の仕上げ装置によって一貫して行うことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態について図を用いて説明する。なお、本実施の形態では、仕上げ加工の対象となる鋳造品がアルミニウム合金で鋳造されたシリンダヘッドである場合を例示している。
【００１３】
まず、図１〜３を用いて、加工対象となるシリンダヘッド１０について説明する。図１は、砂落とし工程においてシリンダヘッドに対して行われるエアハンマの打撃位置１１を示す図である。砂型から取り出した鋳造品には、表面及び内面に鋳型砂が残留し付着している。したがって、図１で示すエアハンマ打撃位置１１にエアハンマからの打撃を与えることによって、シリンダヘッド１０表面及び内面に残留付着している鋳型砂が除去されることになる。
【００１４】
図２は、鋳造型から取り出した状態におけるシリンダヘッド１０のバリ１２の発生状況を示す図である。鋳造が終了して鋳型から取り出した状態のシリンダヘッド１０には、その鋳造工程で形成されるバリ１２が存在している。このバリ１２は、プレス刃によって剪断除去されることになる。
【００１５】
図３は、鋳造型から取り出した状態におけるシリンダヘッド１０の堰凝固部１３の発生状況を示す図である。堰凝固部１３は、シリンダヘッド１０の形状を形作る主型にアルミニウム合金の溶湯を導くための流路として鋳型に設けられるものであり、鋳造方案を作成する際には、最も効率よく鋳造が実施できるよう配置されるものである。この堰凝固部１３は、鋳造品には不可避的に存在するものであり、加工具によって切断除去されることになる。
【００１６】
以上のように鋳造品を仕上げ加工するためには、従来、砂落とし、バリ取り、堰凝固部切断という工程ごとに専用の装置を配置して加工を行っていた。しかし、本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置によれば、単一の仕上げ装置によって一貫して仕上げ加工を実施することができる。以下、本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置について詳細に説明する。
【００１７】
実施の形態１
本実施の形態では、バリ取り、堰凝固部切断という２つの工程を１つの装置で実施する鋳造品の仕上げ装置を例示している。図４は、本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置の装置構成を説明するための図である。本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置は、大きく分類して、ワーク受け台２０、バリ取り手段３０、堰凝固部切断手段４０から構成されている。
【００１８】
ワーク受け台２０は、加工対象となるシリンダヘッド１０をワーククランプ２１によって固定保持している。このワーククランプ２１の作用位置１５は、シリンダヘッド１０の形状を考慮した上で、最も安定する位置１５に実施されている（図３参照）。さらに、ワーク受け台２０は、プレス受け治具２２を備えており、被加工物であるシリンダヘッド１０を配置し、位置決めを行うために設けられている。このプレス受け治具２２は、被加工物を固定するための受け台の役割を担っている。
【００１９】
次に、回転ユニット２５は、ワーク受け台２０を略９０度の範囲で旋回させ、ワーク受け台２０を水平方向及び垂直方向に位置決めするために設けられるものである。この回転ユニット２５は、ワーク受け台２０を正確に位置決めするために、その取付構造は自由度を持たせたものとなっている。したがって、回転ユニット２５は、外部からの大きな圧力に対して耐え得る構造とはなっていない。ここで重要な役割を果たすのが、プレス反力受け２３と基準ブロック２４である。すなわち、プレス反力受け２３と基準ブロック２４は、バリ取り手段３０及び堰凝固部切断手段４０からワーク受け台２０に加えられる圧力を全て引き受け、回転ユニット２５等他の装置に圧力を及ぼすことがないので、単一の装置によって２つの工程を実施することが可能となるのである。なお、回転ユニット２５は、ワーク受け台２０をプレス反力受け２３あるいは基準ブロック２４に位置決めした後、その自由度を持たせた取付構造によってバリ取り手段３０及び堰凝固部切断手段４０からの圧力が及ばない位置までフローティング機構等によって退避できるようになっている。
【００２０】
続いてバリ取り手段３０について説明する。バリ取り手段３０は、門型の柱３１によって支えられており、プレスアクチュエータ３２、プレス治具３３、押し出しアクチュエータ３４、押し出しピン３５、プレス刃３６から構成されている。プレスアクチュエータ３２は、バリ取り手段３０が備える押し出しピン３５及びプレス刃３６に対して垂直方向の昇降動作を付与しており、このプレスアクチュエータ３２が加える垂直方向の圧力によって加工が行われる。なお、押し出しピン３５はシリンダヘッド１０を押さえて固定する役割を果たすものであり、押し出しピン３５に備わる押し出しアクチュエータ３４によって圧力を調整している。押し出しピン３５が作用する位置１４はシリンダヘッド１０の形状を考慮した上で、シリンダヘッド１０が最も安定する位置１４となっている（図１、２参照）。
【００２１】
プレス治具３３は、プレスアクチュエータ３２の垂直方向の変位をプレス刃３６に伝達するものであり、この垂直方向の移動量を得たプレス刃３６は、シリンダヘッド１０に押圧され、シリンダヘッド１０に存在するバリ１２を剪断除去することになる。
【００２２】
次に、堰凝固部切断手段４０は、加工軸モータ４１が備えるスピンドル４２の先端に取り付けられた加工具４３とこれらを位置制御するための制御装置４４から構成されている。ワーク受け台２０がシリンダヘッド１０を固定保持した状態で回転ユニット２５によって垂直方向に旋回され、基準ブロック２４によって垂直方向に位置決めされると、堰凝固部切断手段４０による堰凝固部１３の切断が行われる。すなわち、加工軸モータ４１によって回転力を得た加工具４３は、制御装置４４に位置制御され、シリンダヘッド１０に存在する堰凝固部１３を正確に切断除去することができる。堰凝固部切断手段４０は、加工具４３による堰凝固部１３の切断時に発生する切粉の飛散を防止するために、その周囲をカバー４５で覆うことが好ましい。
【００２３】
なお、本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置は、バリ取り手段３０によって剪断除去されたバリ１２と堰凝固部切断手段４０によって切断された堰凝固部１３及び仕上げ加工時に発生する切粉を回収するために回収装置４６を備えており、メンテナンス性に優れた構造となっている。
【００２４】
本実施の形態で最も特徴的なことは、上述した通り、本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置が、プレス反力受け２３、基準ブロック２４、回転ユニット２５を備えていることにある。これらを備えることによって、バリ取り、堰凝固部切断という２つの工程を１つの装置で実施することが可能となっている。
【００２５】
プレス反力受け２３は、バリ取り手段３０から受ける垂直方向の圧力を受け、他の装置に対してこの圧力の影響を及ぼさないようにする役割を果たしている。このプレス反力受け２３には、高速度工具鋼等の高強度かつ耐摩耗性に優れた材料が採用されている。
【００２６】
基準ブロック２４についてもプレス反力受け２３と同様に圧力を受けて他の装置に圧力の影響を及ぼさないようにするためのものである。この基準ブロック２４は、堰凝固部切断手段４０から堰凝固部１３の切断時に加わる圧力を受けるためのものである。基準ブロック２４の材質についても、プレス反力受け２３と同様に、高速度工具鋼等の高強度かつ耐摩耗性に優れた材料を採用することが好ましい。
【００２７】
次に、図５〜１１を用いて、本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置における一連の作動状況を説明する。
【００２８】
（１）鋳造型から取り出したシリンダヘッド１０は、ロボットアーム５０によってワーク受け台２０に搬送される。搬送されたシリンダヘッド１０は、ワーククランプ２１によってワーククランプ作用位置１５で固定保持され、プレス受け治具２２によって最適な位置に位置決めされる（図５）。
【００２９】
（２）位置決めされたシリンダヘッド１０に対してバリ取り手段３０のプレス刃３６が押圧され、シリンダヘッド１０に存在するバリ１２が剪断除去される。このとき、バリ取り手段３０が備える押し出しピン３５もシリンダヘッド１０を押圧してシリンダヘッド１０の位置変動を防止するので、安定してバリ取り加工を行うことが可能となる（図６）。
【００３０】
（３）バリ取り加工を終えたプレス刃３６及び押し出しピン３５は、初期位置に退避する（図７）。
【００３１】
（４）バリ取り加工が終了し、バリ取り手段３０が初期位置に退避したことを確認すると、回転ユニット２５が駆動してプレス受け治具２２を略９０度旋回し、ワーク受け台２０を垂直方向に位置決めする（図８）。
【００３２】
（５）ワーク受け台２０が垂直方向に位置決めされたことを確認すると、制御装置４４によって位置制御された加工具４３が移動して、正確に堰凝固部１３を切断する（図９）。
【００３３】
（６）堰凝固部１３の切断が完了すると、回転ユニット２５はプレス受け治具２２を先程とは逆方向に旋回し、ワーク受け台２０を水平方向に位置決めする（図１０）。
【００３４】
（７）ワーク受け台２０が水平方向に位置決めされたことを確認すると、加工具４３は初期位置に退避する。この一連の動作によってシリンダヘッド１０の仕上げ加工が完了する。その後、ワーククランプ２１の拘束を解かれたシリンダヘッド１０は、ロボットアーム５０によって搬出され、次工程へと送られる（図１１）。
【００３５】
以上の一連の動作によって、バリ取り、堰凝固部切断という２つの工程を１つの装置で実施することが可能となるのである。
【００３６】
実施の形態２
本実施の形態について、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置の装置構成を説明するための図である。本実施の形態では、砂落とし、バリ取り、堰凝固部切断という３つの工程を１つの装置で実施する鋳造品の仕上げ装置を例示している。なお、前述した実施の形態１に示した部材と同一又は類似する部材には、同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態で特徴的なことは、バリ取り手段３０がプレス刃３６に加えて、エアハンマ５１を備えていることである。このエアハンマ５１を備えることにより、バリ取り、堰凝固部切断という工程に加えて、シリンダヘッド１０の砂落としを行う工程も、本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置によって一貫して行うことが可能である。
【００３８】
すなわち、図１２で例示しているように、プレス刃３６の設置位置にエアハンマ５１を取り付け、水平方向に位置決めされたシリンダヘッド１０に対して垂直方向に打撃を加えることにより、砂落としを行うことが可能となる。この工程についてもプレス刃３６の場合と同様に、押し出しピン３５がシリンダヘッド１０の形状を考慮した最適な位置１４に作用しているので、シリンダヘッド１０が固定保持され、砂落としが確実に行われることになる。これにより、砂落とし、バリ取り、堰凝固部切断という３つの工程を１つの装置で実施することが可能となるのである。エアハンマ５１の取り付け方法については、プレス刃３６とは別の取り付け装置を設けて連続して砂落としとバリ取りが実施できる方法やプレス刃３６と共用の取り付け装置を用いて型替えを行う方法など、周知な技術を用いることが可能である。
【００３９】
また、図１３に示すように、堰凝固部切断手段４０に前記加工具４３に加えて、同様に別加工軸モータ４７にて駆動するエンドミル等の加工具４８を設け、前記プレス刃３６でのバリ取りが困難なバリの除去を行わせるようにしても良い。
【００４０】
さらに、図１４に示すように、バリ取り手段３０にインデックステーブル３７を設置し、このインデックステーブル３７にエンドミル等の加工具３８を配してプレス刃３６で除去が困難なバリ取りを行うこと等、種々の改良を加えることもできる。
【００４１】
なお、エアハンマ打撃位置１１、押し出しピン作用位置１４、ワーククランプ作用位置１５については、シリンダヘッド１０の形状を考慮して決定されるものであり、図示した構成に限定されるものでないことは、当業者には明らかである。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、鋳造型から取り出した鋳造品に残留付着する鋳型砂の砂落としと、鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断を、単一の仕上げ装置によって一貫して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】被加工物であるシリンダヘッドとその砂落とし工程においてシリンダヘッドに対して行われるエアハンマの打撃位置を示す図である。
【図２】被加工物であるシリンダヘッドとそのシリンダヘッドを鋳造型から取り出した状態におけるバリの発生状況を示す図である。
【図３】被加工物であるシリンダヘッドとそのシリンダヘッドを鋳造型から取り出した状態における堰凝固部の発生状況を示す図である。
【図４】本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置の装置構成を説明するための図である。
【図５】本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置における一連の作動状況を説明する図である。
【図６】本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置における一連の作動状況を説明する図である。
【図７】本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置における一連の作動状況を説明する図である。
【図８】本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置における一連の作動状況を説明する図である。
【図９】本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置における一連の作動状況を説明する図である。
【図１０】本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置における一連の作動状況を説明する図である。
【図１１】本実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置における一連の作動状況を説明する図である。
【図１２】別の実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置の装置構成を説明するための図である。
【図１３】別の実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置の装置構成を説明するための図である。
【図１４】別の実施の形態に係る鋳造品の仕上げ装置の装置構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ シリンダヘッド、１１ エアハンマ打撃位置、１２ バリ、１３ 堰凝固部、１４ 押し出しピン作用位置、１５ ワーククランプ作用位置、２０ ワーク受け台、２１ ワーククランプ、２２ プレス受け治具、２３ プレス反力受け、２４ 基準ブロック、２５ 回転ユニット、３０ バリ取り手段、３１ 柱、３２ プレスアクチュエータ、３３ プレス治具、３４ 押し出しアクチュエータ、３５ 押し出しピン、３６ プレス刃、３７ インデックステーブル、３８，４３，４８ 加工具、４０ 堰凝固部切断手段、４１ 加工軸モータ、４２ スピンドル、４４ 制御装置、４５ カバー、４６ 回収装置、４７ 別加工軸モータ、５０ ロボットアーム、５１ エアハンマ。
Claims (5)
- 鋳造品をワーククランプによって固定保持して位置決めを行うワーク受け台と、
駆動機構によって垂直方向に昇降するプレス刃を備え、鋳造品にプレス刃を押圧することによって鋳造品に存在するバリを剪断除去するバリ取り手段と、
制御装置によって位置制御される加工具を備え、この加工具によって鋳造品の堰凝固部を切断する堰凝固部切断手段と、
を有し、
鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断を、単一の仕上げ装置によって一貫して行う鋳造品の仕上げ装置であって、
前記ワーク受け台は回転ユニットを備え、回転ユニットを軸中心として略９０度の範囲で旋回し、鋳造品を固定保持した状態で水平方向及び垂直方向にワーク受け台を位置決めし、
ワーク受け台が水平方向に位置決めされるときには、バリ取り手段によって鋳造品のバリを剪断除去し、
ワーク受け台が垂直方向に位置決めされるときには、堰凝固部切断手段によって鋳造品の堰凝固部を切断すること、
を特徴とする鋳造品の仕上げ装置。 - 請求項１に記載の鋳造品の仕上げ装置において、
前記ワーク受け台は、
水平方向に位置決めされるときに、バリ取り手段からの垂直方向の圧力が加わるワーク受け台を支持してワーク受け台の位置変動を防止するプレス反力受けと、
垂直方向に位置決めされるときに、堰凝固部切断手段からの圧力が加わるワーク受け台を支持してワーク受け台の位置変動を防止する基準ブロックと、
を備えることを特徴とする鋳造品の仕上げ装置。 - 請求項１又は２に記載の鋳造品の仕上げ装置において、
前記バリ取り手段は、鋳造品の砂落としを行うエアハンマを備え、
駆動機構によって垂直方向に昇降するエアハンマが鋳造品に打撃を与えることにより、鋳造型から取り出した鋳造品に残留付着する鋳型砂の砂落としと、鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断を、単一の仕上げ装置によって一貫して行うことを特徴とする鋳造品の仕上げ装置。 - 鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断を、連続した仕上げ工程によって一貫して行う鋳造品の仕上げ方法であって、
ワーク受け台が備えるワーククランプによって鋳造品を固定保持し、ワーク受け台を水平方向に位置決めする第１工程と、
駆動機構によって垂直方向に昇降するプレス刃を水平方向に位置決めされたワーク受け台に固定保持される鋳造品に押圧し、鋳造品のバリを剪断除去する第２工程と、
ワーク受け台の備える回転ユニットがワーク受け台を略９０度旋回し、ワーク受け台を垂直方向に位置決めする第３工程と、
制御装置によって位置制御される加工具を移動し、垂直方向に位置決めされたワーク受け台に固定保持される鋳造品の堰凝固部を切断する第４工程と、
を備えることを特徴とする鋳造品の仕上げ方法。 - 請求項４に記載の鋳造品の仕上げ方法において、
前記第２工程は、さらに、
駆動機構によって垂直方向に昇降するエアハンマが鋳造品に打撃を与えることによって鋳造品の砂落としを行う工程を含み、
鋳造型から取り出した鋳造品に残留付着する鋳型砂の砂落としと、鋳造型から取り出した鋳造品のバリ取り及び堰凝固部の切断を、単一の仕上げ装置によって一貫して行うこと、
を特徴とする鋳造品の仕上げ方法。
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