JP2005334889A - 鋳物の取り出し方法及び定盤 - Google Patents

Abstract

【課題】低強度な砂鋳型に対しても適用可能であり、且つ、砂落としに際して鋳物を傷付ける虞のない砂鋳型からの鋳物の取り出し方法と、その際に用いる定盤とを提供する。
【解決手段】水平なパレット１上に枠付き砂鋳型Ｍを造型し、それに注湯する。パレット１の横に、砂通し可能に構成された定盤２を配置し、注湯後の枠付き砂鋳型Ｍをパレット１上から定盤２上に水平スライドさせて移し替える。その後で砂鋳型Ｍから枠Ｆを取り除く。そして、定盤２上の砂鋳型Ｍに対して機械的又は物理的な刺激（例えば振動の付与や投射材の投射）を与えて砂鋳型Ｍを崩壊させると共に、定盤２に鋳型砂を通過させて鋳物Ｃと分離する。定盤２は、その上面が砂鋳型Ｍの載置面２ａとして構成され、定盤本体には上面側から下面側に向けて鋳型砂を通過させるための開口部２ｂが形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、枠付き砂鋳型から鋳物を取り出す方法と、その方法の実施に使用するところの鋳物の砂落とし及び搬送用の定盤とに関する。

砂型造型法で造られた鋳型（「砂鋳型」又は単に「砂型」と呼ばれる）に溶融金属を注湯した後には、何らかの手段で鋳型を崩壊させて鋳物を取り出している（いわゆるバラシや砂落とし）。バラシや砂落としの方法としては、シェイカで鋳型に振動を与える方法の他に、投射材を投射する方法が提案されている（特許文献１）。特許文献１によれば、鋳物砂（鋳型砂）に特殊な粘結剤を添加して圧縮強度を５．０ＭＰａ／ｃｍ²以上とした圧縮強度の高い鋳型が、注湯後バラシ前に、籠状の懸吊手段に載せられた状態でレールから吊るされる。籠状の懸吊手段は投射材が通過可能となっており、吊り下げ状態の鋳型に対して投射材（例えば直径が１〜２ｍｍの鋳鋼又は鋳鉄）を投射することで、鋳型が崩壊すると共に鋳物の表面から砂が払い落とされる。

特許文献１の方法では、鋳型の表面に投射材が直接接触する必要があるため、籠状の懸吊手段に鋳型を載せる際には、鋳型の型崩れを防止するための金枠等の付加物は予め取り除いておかなければならない。即ち、枠付き鋳型から枠を取り除く工程が先にあり、その後に鋳型だけを籠状の懸吊手段に載せてレールから吊り下げる工程があり、これらの準備が整った後、投射材の投射工程に移行する。この方法では、鋳型の圧縮強度が非常に高い場合を想定しているため、砂型造型時に必要であった金枠等の付加物を外した後の鋳型を、籠状の懸吊手段に載せるために少々乱暴に扱ったとしても、その載せ替え過程で鋳型が崩壊するようなことはまず起きない。

しかしながら、圧縮強度が低い鋳型（例えば圧縮強度が０．１〜０．２ＭＰａ／ｃｍ²程度の生砂鋳型等）の場合には、金枠を外した後で籠状の懸吊手段に載せようとすると、その載せ替え過程で鋳型が崩れるという不都合を生じ得る。このような事態は、鋳型のバラシや砂落としを自動化する上で大きな障害となる（実際問題、予期せぬ型崩れにも対応可能な自動設備を構築することには大変な困難を伴う）。つまるところ、特許文献１の投射材を用いた鋳物の取り出し方法は、その文献自体に述べられているように、圧縮強度が５．０ＭＰａ／ｃｍ²以上の鋳型に対してしか適用することができない。

他方で、砂鋳型のバラシ後、鋳物の冷却及び鋳物と砂との分離（即ち砂落とし）を同時に行い且つ大量の鋳物を連続処理することを可能とする冷却・砂落とし装置（一般にドラムクーラーと呼ばれる）が知られている（例えば特許文献２参照）。かかるドラムクーラーでは、そのドラム内に鋳物を収容した状態でドラム自体を回転させるため、鋳物同士の衝突やドラム内での転がり衝撃により、鋳物に傷が付いて不良品化し易いという問題があった。このため、鋳物を傷付けることなく砂落としを効率的に行うことができる鋳物の取り出しシステムが待ち望まれていた。

特開２００３−１７０２６８号公報 特開平４−１６７９６０号公報

本発明の目的は、低強度な砂鋳型に対しても適用可能であり、且つ、砂落としに際して鋳物を傷付ける虞のない砂鋳型からの鋳物の取り出し方法を提供することにある。また、その取り出し方法の実施に使用するに好ましい定盤を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、枠付き砂鋳型から鋳物を取り出す方法であって、注湯後の枠付き砂鋳型を砂通し可能に構成された定盤上に移し替えた後、砂鋳型から枠を取り除き、その後に、定盤上の砂鋳型に対して機械的又は物理的な刺激を与えて砂鋳型を崩壊させると共に定盤に鋳型砂を通過させて鋳物と分離することを特徴とする枠付き砂鋳型からの鋳物の取り出し方法である。

この方法によれば、注湯後の枠付き砂鋳型を砂通し可能に構成された定盤上に移し替えたあとで砂鋳型から枠が取り除かれる。つまり、移し替え時にはまだ枠が砂鋳型に付いている。このため、低強度の砂鋳型であったとしても、枠の保形作用により移し替え過程で砂鋳型が崩壊する心配が無く、砂鋳型の取り扱いが容易になる。また、砂鋳型を定盤に載せたままの状態で機械的又は物理的な刺激を与えて砂鋳型の崩壊及び鋳型砂の分離（即ち砂落とし）を行うことができるため、製品である鋳物自体が他の何かに衝突することが無い。このため、砂落とし過程で鋳物が損傷するのを防止して、不良品の発生を極力回避することができる。

請求項２の発明は、砂鋳型の周囲を枠で囲った枠付き砂鋳型から鋳物を取り出す方法であって、水平なパレット上に造型された枠付き砂鋳型に注湯する注湯工程と、前記パレットの横に砂通し可能に構成された定盤を配置すると共に、注湯後の枠付き砂鋳型を前記パレット上から定盤上に水平スライドさせて移し替える移し替え工程と、前記移し替え完了後に、砂鋳型を上から押さえつつその周囲の枠だけを垂直方向に取り外す枠外し工程と、前記枠外し完了後に、定盤上の砂鋳型に対して機械的又は物理的な刺激を与えて砂鋳型を崩壊させると共に定盤に鋳型砂を通過させて鋳物と分離する砂落とし工程とを備えることを特徴とする枠付き砂鋳型からの鋳物の取り出し方法である。

請求項２の方法によれば、請求項１の方法と同様の作用効果を奏する。それに加えて、枠付き砂鋳型のパレット上から定盤上への移し替えは水平スライドによるため、砂鋳型の周囲を囲んでいる枠の保形作用がスライド中も有効に発揮される。また、枠外し操作は砂鋳型を上から押さえながら枠だけを垂直方向に取り外すという手順によるため、枠外し操作自体が刺激となって砂鋳型がその場で不用意に又は必要以上に崩壊してしまう不都合を回避できる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の枠付き砂鋳型からの鋳物の取り出し方法において、前記機械的又は物理的な刺激は、振動の付与又は投射材の投射による刺激であることを特徴とする。振動の付与や投射材の投射による刺激は、定盤上の砂鋳型を効率的に崩壊させるのみならず、崩壊過程で定盤上に露出した鋳物を傷付ける虞がない。

請求項４の発明は、少なくとも鋳物の砂落とし及び搬送に使用される定盤であって、定盤本体の上面が鋳物を包含する砂鋳型の載置面として構成され、定盤本体には、その上面側から下面側に向けて鋳型砂を通過させるための開口部が形成されていることを特徴とする定盤である。この定盤によれば、上記枠付き砂鋳型からの鋳物の取り出し方法を効率的に実施することが可能になる。

請求項１〜３に記載の枠付き砂鋳型からの鋳物の取り出し方法によれば、枠付き砂鋳型を定盤上に移し替える過程では、枠の保形作用により砂鋳型が崩壊する心配が無く砂鋳型の取り扱いが容易になるため、低強度の砂鋳型に対してもこの方法を適用することができる。また、砂鋳型を定盤に載せたままの状態で機械的又は物理的な刺激を与えて砂鋳型の崩壊及び鋳型砂の分離を行うことができるため、製品である鋳物が他の何かに衝突して傷付く虞がない。

請求項４に記載の定盤によれば、前記枠付き砂鋳型からの鋳物の取り出し方法を効率的に実施可能となる。また、鋳物からの砂落としと、鋳物の搬送との両用に使えるため、鋳物工場内での鋳物に対する一連の処理を円滑化することができる。

以下に本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。枠付き砂鋳型から鋳物を取り出す方法の実施にあたっては、鋳物工場内に備え付けられた各種の設備や備品が使用される。必要な設備又は備品の具体例としては、図１〜図６に示すように、注湯時等に枠付き砂鋳型を載せるパレット１、鋳物の砂落とし及び搬送に使用する定盤２、枠付き砂鋳型を水平スライドさせるための油圧シリンダ機構３、枠取り外し機構（４，５）、振動付与機構６、投射手段７、及び、定盤２を搬送するためのコンベア８があげられる。

鋳物の砂落とし及び搬送用の定盤２に関しては、顕著な特徴がある。即ち図１及び図２（Ａ）に示すように、定盤２は平面視矩形状をなす板状本体からなり、その上面２ａが鋳物を包含する砂鋳型Ｍの載置面として構成されている。定盤２の縦、横、高さ（厚さ）の各寸法は、砂鋳型Ｍの寸法や重量に応じて設定される。定盤２は、金属、セラミックスあるいは高剛性で高耐熱性のプラスチックから作られている。更に図２（Ａ）に示すように、定盤本体には、その上面側から下面側に向けて鋳型砂を通過させるための溝２ｂが複数条貫通形成されている。定盤２において鋳型砂を通過させるための開口部は、上記溝２ｂに限定されず、例えば図２（Ｂ）に示すように、上下に貫通する複数の孔２ｃを縦及び横に格子状に配列してもよい。尚、孔２ｃの形状は四角形でも丸形でもいずれでもよい。開口部（２ｂ，２ｃ）の本質は、砂鋳型の崩壊時に生じた鋳型砂を円滑に通過させることができる形状と大きさを備える点にある。

次に、鋳物工場内で枠付き砂鋳型Ｍから鋳物Ｃを取り出す方法の一例を説明する。先ず図１（Ａ）に示すように、水平なパレット１上には、金枠Ｆで周囲を囲われた砂鋳型Ｍが造型される。この砂鋳型Ｍは、一般的な鋳型砂であるけい砂にベントナイト等の粘結剤を適量添加したものを固めたいわゆる生砂鋳型であり、その強度は０．１〜０．２ＭＰａ／ｃｍ²程度である。金枠Ｆは、造型後においても砂鋳型Ｍの保形に貢献する。この金枠Ｆ付き砂鋳型Ｍに対しては、常法に従い溶融金属（溶湯）が注湯される。

注湯から所定時間が経過して溶融金属が凝固したら、金枠Ｆ付き砂鋳型Ｍの定盤２上への移し替えを行う。その際には図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、パレット１の横に定盤２を配置すると共に、パレット１の上面と定盤２の上面とが面一となるようにレベル調節する。そして、油圧シリンダ機構３で金枠Ｆ付き砂鋳型Ｍを押し出すことにより、当該金枠Ｆ付き砂鋳型Ｍをパレット１上から定盤２上に水平スライドさせる。この砂鋳型Ｍの水平スライドは金枠Ｆ付きのまま行われるため、砂鋳型Ｍの周囲を囲んでいる枠Ｆの保形作用がスライド中も有効に発揮され、移し替え過程で砂鋳型Ｍが崩れる心配はない。油圧シリンダ機構３は金枠Ｆの側面に接触し、砂鋳型Ｍそのものには直接接触しないため、油圧シリンダ機構３が砂鋳型Ｍを過度に刺激することもない。

尚、金枠Ｆ付き砂鋳型Ｍを載せた定盤２は、鋳物工場内に敷設されたローラー式のコンベア８（図６参照）によって鋳物工場内の各作業セクションを巡回する。

上記移し替えの完了後、砂鋳型Ｍの周囲から金枠Ｆを取り除く。その際には図３に示すように、油圧式の押圧具４及び油圧式の吊り上げアーム５から構成される枠取り外し機構（４，５）が用いられる。即ち、押圧具４で砂鋳型Ｍの上面を上から下に押さえ付けた状態で、各吊り上げアーム５を金枠Ｆの一部（例えば上縁フランジ部）に引っ掛け、そのまま吊り上げアーム５で砂鋳型Ｍの周囲の金枠Ｆだけを垂直方向に抜き取る。すると、定盤２上には砂鋳型Ｍだけが取り残される。これによれば、砂鋳型Ｍは定盤２の上面２ａから離れて持ち上げられることがなく、金枠Ｆだけが垂直に抜き取られるので、枠外し操作自体が刺激となって砂鋳型Ｍがその場で不用意に又は必要以上に崩壊することがない。

金枠Ｆの取り外し完了後、砂鋳型Ｍを載せた定盤２は鋳物工場内の砂落としセクションに搬送され、そこで砂鋳型の崩壊（バラシ）及び鋳型砂の分離（砂落とし）が行われる。本実施形態では先ず図４に示すように、砂鋳型Ｍを載せた定盤２をそのまま振動付与機構６に載せ（又は作動連結し）、定盤２を介して砂鋳型Ｍに対し振動を付与する。この振動刺激により、砂鋳型Ｍを構成する砂の相互の結びつきを緩めて、砂鋳型Ｍを部分的に崩し又は崩し易くする。なお、生砂鋳型Ｍにあっては、微弱な振動刺激だけでも、ある程度崩壊する。

続いて図５に示すように、定盤２の斜め上方に投射手段７を配置し（又は投射手段７のある場所に定盤２を搬送し）、その投射手段７から、崩れかかった砂鋳型Ｍの表面に対して投射材を投射する。投射材としては、鋳鋼又は鋳鉄製の球又は粒体であってその直径又は平均粒径が１〜２ｍｍ程度のものを例示できる。投射手段７は、かかる投射材をモータ駆動力等に基づいて勢いよく射出する装置である。投射材の投射により、砂鋳型Ｍが完全に崩壊して、砂鋳型に包含されていた鋳物Ｃが露出すると共に、その鋳物Ｃの表面に付着する砂も投射材によって払い落とされる。崩壊によって生じた鋳型砂は、定盤２の溝２ｂを通過して定盤２の下側に排出される。

以上のような振動の付与及び投射材の投射といった機械的又は物理的な刺激を定盤２上の砂鋳型Ｍに与えることにより、砂鋳型Ｍを崩壊させると共に、鋳型砂を鋳物Ｃから分離して定盤２に鋳物Ｃだけを取り出すことができる（図６参照）。定盤２上に取り出された鋳物Ｃは、コンベア８によって鋳物工場内の他の作業セクションに搬送され、各種の処理（例えば冷却処理や洗浄処理）を受ける。

（実施形態の効果）：
注湯後の枠付き砂鋳型Ｍのパレット１上から定盤２上への移し替えは、金枠Ｆ付きのまま行われるため、低強度の砂鋳型Ｍであったとしても、金枠Ｆの保形作用により移し替え過程で砂鋳型Ｍが崩壊する心配が無く、砂鋳型Ｍの取り扱いが容易である。それ故、鋳物Ｃの取り出し操作を自動化する場合でもさほどの困難を生じない。

また、砂鋳型Ｍを定盤Ｃに載せたままの状態で機械的又は物理的な刺激を与えて砂鋳型Ｍの崩壊及び鋳型砂の分離を行うことができるため、製品である鋳物Ｃ自体が他の何かに衝突することが無い。この点は、従来のドラムクーラーでは実現し得ない本発明の利点である。このため、砂落とし過程で鋳物Ｃが損傷するのを防止できる。

（変更例）本発明の実施形態を以下のように変更してもよい。
上記実施形態では、バラシ及び砂落とし工程において、振動付与機構６による振動付与と投射手段７による投射材投射とを併用したが、いずれか一方の処理だけとしてもよい。あるいは、これらとは全く別のバラシ及び砂落とし処理を施してもよい。

（Ａ）及び（Ｂ）は、パレットから定盤への移し替え工程を示す図。 （Ａ）は定盤の平面図、（Ｂ）は定盤の別例の平面図。 砂鋳型から金枠を取り外す工程を示す図。 振動の付与による砂鋳型の崩壊工程を示す図。 投射材の投射による砂鋳型の崩壊及び砂落とし工程を示す図。 砂落とし後の鋳物の搬送状況を示す図。

符号の説明

１…パレット、２…定盤、２ａ…定盤の上面（載置面）、２ｂ…溝（開口部）、２ｃ…孔（開口部）、３…油圧シリンダ機構、４…押圧具、５…吊り上げアーム、６…振動付与機構、７…投射手段、８…コンベア、Ｆ…金枠（枠）、Ｍ…砂鋳型、Ｃ…鋳物。

Claims (4)

1. 枠付き砂鋳型から鋳物を取り出す方法であって、注湯後の枠付き砂鋳型を砂通し可能に構成された定盤上に移し替えた後、砂鋳型から枠を取り除き、その後に、定盤上の砂鋳型に対して機械的又は物理的な刺激を与えて砂鋳型を崩壊させると共に定盤に鋳型砂を通過させて鋳物と分離することを特徴とする枠付き砂鋳型からの鋳物の取り出し方法。
2. 砂鋳型の周囲を枠で囲った枠付き砂鋳型から鋳物を取り出す方法であって、
   水平なパレット上に造型された枠付き砂鋳型に注湯する注湯工程と、
   前記パレットの横に砂通し可能に構成された定盤を配置すると共に、注湯後の枠付き砂鋳型を前記パレット上から定盤上に水平スライドさせて移し替える移し替え工程と、
   前記移し替え完了後に、砂鋳型を上から押さえつつその周囲の枠だけを垂直方向に取り外す枠外し工程と、
   前記枠外し完了後に、定盤上の砂鋳型に対して機械的又は物理的な刺激を与えて砂鋳型を崩壊させると共に定盤に鋳型砂を通過させて鋳物と分離する砂落とし工程と
   を備えることを特徴とする枠付き砂鋳型からの鋳物の取り出し方法。
3. 前記機械的又は物理的な刺激は、振動の付与又は投射材の投射による刺激であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の枠付き砂鋳型からの鋳物の取り出し方法。
4. 少なくとも鋳物の砂落とし及び搬送に使用される定盤であって、定盤本体の上面が鋳物を包含する砂鋳型の載置面として構成され、定盤本体には、その上面側から下面側に向けて鋳型砂を通過させるための開口部が形成されていることを特徴とする定盤。

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