JP2015202518A - 円筒状鋳造品内部の砂除去方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】枠バラシすることなく、円筒状鋳造品１からその筒内の砂を除去する。
【解決手段】鋳造品１を含む砂型３を鋳造品の軸方向が鉛直になるようにし、ドリルを回転させながら下降させることによって、砂型３に鋳造品１の筒内を通る孔７を穿ち、回転軸１２に可撓性ジョイント１３で連結された打撃用ロッド１４を砂型３の孔７に差し入れ、回転軸１２を回転させたときに可撓性ジョイント１４が撓んで打撃用ジョイント１４が振り回されることを利用して、鋳造品１の筒内の砂を打ち砕く。
【選択図】図３

Description

本発明は、円筒状鋳造品内部の砂除去方法及び装置に関する。

砂型鋳造では、鋳造品を含む砂型を鋳枠ごと台車に載せ、所定時間を経過した時点で台車を外してパンチアウトすることにより鋳枠から砂型を抜き、砂が付着した鋳造品をオシレートコンベヤに載せて砂を落とすという手法が一般にとられている。

しかし、円筒状の鋳造品の場合、その筒内の砂は鋳造品自体でまわりから保持された状態になっているため、オシレートコンベヤに載せても落ちにくく、崩壊性の悪い生砂型だと、より顕著になる。ショットブラストで砂落としを行なう方法もあるが、複数の鋳造品に対して同時にショットブラストするときは、鋳造品同士の衝突によって、鋳造品の損傷を招き易くなる。バレル研磨法においても、ショットブラストと同じく、鋳造品の損傷を招き易い。

円筒状鋳造品をその外側から治具で保持してショットブラストすることにより、鋳造品同士の衝突を避けることも考えられるが、鋳造品の治具で保持された部分にはショット球が当たらず、当該部分の砂が落ちないことに加えて、鋳造品の位置決めや保持治具の耐久性やショット球の飛散等に、相当の配慮が必要になる。また、鋳造品の筒内に多量の砂が残っているから、ショット球に対する砂の混入量が多くなり、事後の砂分離処理が面倒になる。

これに対して、特許文献１には、パイプ状鋳造品を支持台に保持し、ワイヤロープをモータで回転させながらシリンダによって前進させることにより、そのワイヤロープを鋳造品の内部に進入させて該内部の砂を落とすことが記載されている。このように、鋳造品の筒内の砂を落とすことができるならば、開口した筒孔を利用して鋳造品をハンガーに掛け、その状態でショットブラストすることも可能になる。

実開昭５８−８９１６６号公報

しかし、特許文献１に記載された砂落とし方法では、枠バラシ（型バラシ）によって鋳造品を砂型から取り出し、しかる後に鋳造品を支持台にセットする必要があり、鋳造品内部の砂落としのための準備作業に時間がかかる。特に多数個取りの場合、枠バラシによって個々の鋳造品をばらばらにし、しかる後に鋳造品を１個ずつ取り上げて支持台にセットする必要があり、生産ラインにおけるタクトタイムの設定が難しくなる。

そこで、本発明は、枠バラシすることなく、円筒状鋳造品からその筒内の固まった砂を短時間に除去することができるようにする。

本発明は、上記課題を解決するために、砂型に鋳造品の筒内を通る孔を穿ち、この孔に打撃用ロッドを挿入して鋳造品筒内の砂を打ち砕いて除去するようにした。以下、具体的に説明する。

ここに提示する円筒状鋳造品内部の砂除去方法は、砂型で鋳造された円筒状の鋳造品からその筒内の砂を除去する方法であって、
上記鋳造品を含む砂型をその鋳造品の軸方向が鉛直になるようにして砂型穿孔装置の下方に位置付け、上記砂型に孔を穿つ穿孔工程と、
穿孔後の上記砂型を筒内砂破砕装置の下方に位置付け、上記鋳造品の筒内の砂を破砕して除去する砂除去工程とを備え、
上記砂型穿孔装置は、穿孔用ドリルを備え、
上記穿孔工程では、上記ドリルを回転させながら下降させることによって、上記砂型に上記鋳造品の筒内を通る孔を穿ち、
上記筒内砂破砕装置は、鉛直に設けられた回転軸に可撓性ジョイントによって連結され、上記回転軸が回転するとき上記可撓性ジョイントの撓みによって振り回された状態になる打撃用のロッドを備え、
上記砂除去工程では、上記砂型の孔に上記ロッドを差し入れ、上記回転軸を回転させて上記ロッドを振り回すことにより、上記鋳造品の筒内の砂を打ち砕いて除去することを特徴とする。

また、ここに提示する円筒状鋳造品内部の砂除去装置は、砂型で鋳造された円筒状の鋳造品からその筒内の砂を除去する装置であって、
上記鋳造品を含む砂型をその鋳造品の軸方向が鉛直になるように支持して搬送する搬送装置と、
砂型穿孔用の鉛直に設けられたドリルと、該ドリルを回転させる駆動手段と、該ドリルを昇降させる昇降手段とを備え、上記搬送装置により上記鋳造品を含む砂型が上記ドリルの下方に位置付けられたときに、上記砂型に上記鋳造品の筒内を通る孔が穿たれるように上記ドリルを回転させながら下降させる砂型穿孔装置と、
鉛直に設けられた回転軸に可撓性ジョイントによって連結され、該回転軸が回転するとき上記可撓性ジョイントの撓みによって振り回された状態になる打撃用のロッドと、上記回転軸を回転させる駆動手段と、上記回転軸を昇降させる昇降手段とを備え、上記搬送装置により上記砂型が上記筒内砂破砕装置の下方に位置付けられたときに、上記ロッドを下降させて上記砂型の孔に差し入れ、上記鋳造品の筒内の砂が打ち砕かれるように、上記回転軸を回転させて上記ロッドを振り回す筒内砂破砕装置とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、砂型をばらすことなく、ドリルによる穿孔と打撃用ロッドによる内側からの打撃によって鋳造品筒内の砂を除去することができる。また、砂型を砂型穿孔装置及び筒内砂破砕装置の下方に順次位置付け、ドリルによる穿孔と打撃用ロッドによる内側からの打撃で鋳造品筒内の砂を除去するという手法であるから、比較的短時間に砂を除去することができる。しかも、当該手法によれば、鋳造品の外周面を傷つけることが避けられる。また、可撓性ジョイントを利用して打撃用ロッドを振り回すようにしたから、砂を打ち砕くための装置構成が簡単になる。

特に、多数個取りにおいても、砂型における各鋳造品の鋳造位置に対応するように複数のドリル及び打撃用ロッドを配置すれば、砂型全体を移動させるだけで、各鋳造品筒内の砂を除去することができ、短時間処理に有利になる。

本発明の好ましい態様は、上記砂型は鋳枠付き砂型であり、上記砂除去工程の後に枠バラシを行なうことを特徴とする。

この態様によれば、砂型を鋳枠でサポートした状態で鋳造品筒内の砂を除去することになる。よって、ドリル及び打撃用ロッドによって鋳造品筒内の砂を除去するときに、砂型全体が崩壊することが避けられ、作業安全性の確保及び筒内砂の確実な除去に有利になる。

本発明の好ましい態様は、上記砂除去工程を上記鋳造品の温度がＡ１変態点に到達する前に終了させることを特徴とする。

すなわち、鋳鉄の場合、鋳造品が急冷されてＡ１変態点通過速度が過度に速くなると、脆い白銑組織になりやすい。白銑化を避けるためには枠内冷却によって徐冷する必要がある。一方、枠内冷却によって冷却速度が遅くなると、フェライトの析出量が多くなるため、得られる鋳造品の強度が低くなる。その対策として、パーライト安定化元素である銅、錫、マンガン等を添加する手法がとられているが、それら元素の添加はコストの面で不利になる。

これに対して、上記態様によれば、鋳造品筒内の砂の除去をＡ１変態点到達前に終了させる。筒内砂の除去によって、鋳造品はその内周面が大気に晒されるため、枠内冷却でありながら、Ａ１変態点通過速度が適度に速くなる。その結果、鋳造品はパーライト組織になりやすく、強度の向上に有利になる。従って、パーライト安定化元素の添加量を減らすことができ、ひいてはパーライト安定化の添加量を零にすることも可能になり、コスト的に有利になる。

本発明の好ましい態様では上記鋳造品がエンジンのシリンダライナである。

本発明によれば、円筒状鋳造品を含む砂型を、鋳造品の軸方向を鉛直にした状態で砂型穿孔装置の下方に位置付け、ドリルを回転させながら下降させることによって、砂型に鋳造品の筒内を通る孔を穿ち、穿孔後の砂型を筒内砂破砕装置の下方に位置付け、砂型の孔に打撃用ロッドを差し入れ、可撓性ジョイントの撓みを利用して打撃用ロッドを振り回すことにより、鋳造品の筒内の砂を打ち砕いて除去するようにしたから、砂型をばらすことなく、鋳造品筒内の砂を短時間で除去することができ、しかも、鋳造品の外周面を傷つけることがなく、生産性の向上に有利になる。

特に、多数個取りにおいても、砂型における各鋳造品の鋳造位置に対応するように複数のドリル及び打撃用ロッドを配置しておけば、砂型全体を移動させるだけで、各鋳造品筒内の砂を除去することができ、短時間処理に有利になる。

鋳造品としてのエンジンのシリンダライナの平面図。 砂型に孔を穿つ工程を説明する一部断面にした正面図。 鋳造品筒内の砂を除去する工程を説明する一部断面にした正面図。 鋳鉄溶湯の冷却曲線を模式的に示す図。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

本実施形態は、円筒状鋳造品としての図１に示すエンジンのシリンダライナ１の砂落としに関する。このシリンダライナ（以下、「鋳造品」という。）１の外周面には軸方向（筒長手方向）に延びる多数の凸条２が周方向に間隔をおいて形成されている。この凸条２はシリンダライナとシリンダブロック本体の結合強度を高めるためのものである。

鋳造品１の鋳造には鋳鉄が用いられ、例えば、炭素当量（ＣＥ）が３．８以上４．３以下である鋳鉄が用いられる。

図２に示すように、鋳造品１を含む砂型３は、鋳枠４が設けられた状態で、砂型搬送装置としての台車５に載せられる。当該砂型３は、台車５によって穿孔ステーションに搬送され、砂型３に孔を穿つ砂型穿孔装置６の下方に位置付けられる。砂型３は鋳造品１の軸方向が鉛直になるように台車５に支持される。砂型３は多数個取りの砂型であり、鋳造品１に対応する複数のキャビティが縦横に間隔をおいて形成されている。なお、図２では湯口、湯道及び堰の図示を省略している。この図示省略については後述の図３も同様である。

砂型穿孔装置６は、砂型３に各鋳造品１の筒内を通る孔７を穿つ複数の穿孔用ドリル８と、これらドリル８を回転させる駆動ユニット９と、ドリル８を駆動ユニット９と共に昇降させる昇降ユニット１０とを備えている。各ドリル８は、鉛直に設けられ、砂型３における各鋳造品キャビティの中心位置（鋳造品１の筒中心位置）に対応させて配置されている。

図３に示すように、ドリル８による穿孔後の砂型３は、台車５に載せられた状態で破砕ステーションに搬送され、鋳造品１の筒内の砂を破砕する筒内砂破砕装置１１の下方に位置付けられる。

筒内砂破砕装置１１は、回転軸１２にコイルスプリングよりなる可撓性ジョイント１３によって連結された打撃用ロッド１４と、回転軸１２を回転させる駆動ユニット１５と、回転軸１２を可撓性ジョイント１３及び打撃用ロッド１４と共に昇降させる昇降ユニット１６とを備えている。回転軸１２、可撓性ジョイント１３及び打撃用ロッド１４は互いに同軸にされて鉛直に設けられており、且つ砂型３における各鋳造品キャビティの中心位置（鋳造品１の筒中心位置）に対応させて複数配置されている。

破砕ステーションには、さらに、破砕した砂を吸引して除去する砂吸引装置１７が設けられている。砂吸引装置１７は、砂型３を上から覆うフード１８と、吸引ダクト１９と、フード１８と吸引ダクト１９を結ぶパイプ２０とを備えている。フード１８には、打撃用ロッド１４及び可撓性ジョイント１３を通す孔が開口している。砂吸引装置１７は昇降ユニット（図示省略）によって昇降するように設けられている。

＜鋳造品の筒内砂の除去方法＞
砂型３に溶湯を注入した後、鋳造品１を含む砂型３を鋳枠４と共に鋳造品１の軸方向が鉛直になるように台車５に載せて支持する。図４に示すように、鋳造品１の温度が共晶温度とＡ１変態点の中間温度になるまでに、台車５による搬送によって、鋳造品１を含む砂型３を穿孔ステーションの砂型穿孔装置６の下方に位置付ける（図２）。各鋳造品１の筒中心が各ドリル８の真下に位置するようにする。

なお、図４において、記号「Ｌ」は液体を、記号「γ」はオーステナイトを、記号「Ｇ」は黒鉛を、記号「α」はフェライトをそれぞれ意味する。

上述の如く、鋳造品１の温度が共晶温度とＡ１変態点の中間温度になった時点で、図２に示すように、ドリル８を回転させながら下降させて、砂型３に各鋳造品１の筒孔を通る孔７を穿つ（穿孔工程）。

しかる後、台車５による搬送によって、上記穿孔後の砂型３を破砕ステーションの筒内砂破砕装置１１の下方に位置付ける。砂型３の各孔７が各打撃用ロッド１４の真下に位置するようにする。次いで、砂吸引装置１７を下降させて砂型３をフード１８で覆い、さらに、打撃用ロッド１４を下降させて砂型３の孔７に差し込む。

そうして、回転軸１２を回転させる。この回転軸１２の回転に伴い、打撃用ロッド１４は可撓性ジョイント１３の撓みによって振り回された状態になる。これにより、鋳造品１の筒内の固まった砂に打撃用ロッド１４による打撃が加わる。その結果、鋳造品１の筒内の砂が打ち砕かれる。上記回転軸１２の回転を開始するときに、砂吸引装置１７を作動させ、打撃用ロッド１４で打ち砕かれる砂を吸引して除去する（砂除去工程）。

鋳造品１の筒内の砂の除去は、図４に示すように鋳造品１の温度がＡ１変態点に到達する前に終了させる。鋳造品１は、砂が除去された筒内周面が大気に晒されるため、枠内冷却でありながら、図４に破線で示すように、Ａ１変態点通過速度が適度に速くなる。図４の実線は鋳造品１の筒内の砂を除去しないときの冷却曲線である。

上述の如く、鋳造品１のＡ１変態点通過速度が適度に速くなる結果、パーライト安定化元素の量が少ない場合でも、或いは零であっても、鋳造品１はパーライト組織になりやすくなる。なお、鋳造品１の筒内の砂を除去しないケース（図４の実線）では、パーライト安定化元素量が少ない場合、フェライト組織になりやすい。

上記砂除去工程の後、鋳造品１の温度がＡ１変態点を大きく下回った時点で、枠バラシを行ない、鋳造品１を取り出す。しかる後、振動コンベヤ、或いはハンガーショットブラストによって砂落としを完了させる。筒内の砂を除去した後に枠バラシするから、鋳造品１は、その開口した筒孔にハンガーを通してショットブラストすることができる。よって、砂が落ちやすくなるとともに、鋳造品１同士の衝突による鋳造品１の外周面の凸部２の損傷も避けられる。

なお、上記実施形態は鋳造品１がエンジンのシリンダライナであるケースであるが、本発明がシリンダライナ以外の円筒状鋳造品の砂落としにも適用できることはもちろんである。

１ 鋳造品
３ 砂型
４ 鋳枠
５ 台車（搬送装置）
６ 砂型穿孔装置
７ 孔
８ ドリル
９ 駆動ユニット（駆動手段）
１０ 昇降ユニット（昇降手段）
１１ 砂型穿孔装置
１２ 回転軸
１３ 可撓性ジョイント
１４ 打撃用ロッド
１５ 駆動ユニット（駆動手段）
１６ 昇降ユニット（昇降手段）

Claims (5)

1. 砂型で鋳造された円筒状の鋳造品からその筒内の砂を除去する方法であって、
   上記鋳造品を含む砂型をその鋳造品の軸方向が鉛直になるようにして砂型穿孔装置の下方に位置付け、上記砂型に孔を穿つ穿孔工程と、
   穿孔後の上記砂型を筒内砂破砕装置の下方に位置付け、上記鋳造品の筒内の砂を破砕して除去する砂除去工程とを備え、
   上記砂型穿孔装置は、穿孔用ドリルを備え、
   上記穿孔工程では、上記ドリルを回転させながら下降させることによって、上記砂型に上記鋳造品の筒内を通る孔を穿ち、
   上記筒内砂破砕装置は、鉛直に設けられた回転軸に可撓性ジョイントによって連結され、上記回転軸が回転するとき上記可撓性ジョイントの撓みによって振り回された状態になる打撃用のロッドを備え、
   上記砂除去工程では、上記砂型の孔に上記ロッドを差し入れ、上記回転軸を回転させて上記ロッドを振り回すことにより、上記鋳造品の筒内の砂を打ち砕いて除去することを特徴とする円筒状鋳造品内部の砂除去方法。
2. 請求項１において、
   上記砂型は鋳枠付き砂型であり、上記砂除去工程の後に枠バラシを行なうことを特徴とする円筒状鋳造品内部の砂除去方法。
3. 請求項１又は請求項２において、
   上記砂除去工程を上記鋳造品の温度がＡ１変態点に到達する前に終了させることを特徴とする円筒状鋳造品内部の砂除去方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   上記鋳造品がエンジンのシリンダライナであることを特徴とする円筒状鋳造品内部の砂除去方法。
5. 砂型で鋳造された円筒状の鋳造品からその筒内の砂を除去する装置であって、
   上記鋳造品を含む砂型をその鋳造品の軸方向が鉛直になるように支持して搬送する搬送装置と、
   砂型穿孔用の鉛直に設けられたドリルと、該ドリルを回転させる駆動手段と、該ドリルを昇降させる昇降手段とを備え、上記搬送装置により上記鋳造品を含む砂型が上記ドリルの下方に位置付けられたときに、上記砂型に上記鋳造品の筒内を通る孔が穿たれるように上記ドリルを回転させながら下降させる砂型穿孔装置と、
   鉛直に設けられた回転軸に可撓性ジョイントによって連結され、該回転軸が回転するとき上記可撓性ジョイントの撓みによって振り回された状態になる打撃用のロッドと、上記回転軸を回転させる駆動手段と、上記回転軸を昇降させる昇降手段とを備え、上記搬送装置により上記砂型が上記筒内砂破砕装置の下方に位置付けられたときに、上記ロッドを下降させて上記砂型の孔に差し入れ、上記鋳造品の筒内の砂が打ち砕かれるように、上記回転軸を回転させて上記ロッドを振り回す筒内砂破砕装置とを備えていることを特徴とする円筒状鋳造品内部の砂除去装置。

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