JP2940337B2 - 中子砂の砂落し方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中空鋳物を製造するに
際して、鋳型から取り出された鋳造品の中空部から中子
砂を除去するのに利用される中子砂の砂落し方法と当該
砂落し方法を実施するに適した中子砂の砂落し装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】中空部を有する鋳物の製造に際しては、
例えばシェルモールド法によって造型した中子を鋳型内
の所定の位置にあらかじめセットしたうえで注湯し、凝
固・放熱後の鋳造品から前記シェルモールド中子を除去
するようにしている。

【０００３】すなわち、従来の鋳造ラインにおいては、
例えば金型から取出した鋳造品をまずコンベアに載置し
て次工程である砂落し工程に搬送し、コンベアによる搬
送中に１００℃以下に冷却された鋳造品をノックアウト
砂出し装置に掛け、ノックアウト砂出し装置のバイブレ
ータによる激しい振動と衝撃によって鋳造品の中空部に
嵌合している中子を破砕し、中子砂を鋳造品の中空部か
ら排出するようにしていた。 なお、前記ノックアウト
砂出し装置によってもなお中子砂が残存しているような
場合には、作業員のハンマリング作業によって手直しす
るようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の砂落し方法においては、鋳造品の冷却のための
時間と長いコンベアが必要なため、工場内の占有面積が
大きく、工程内の仕掛在庫が増えると共に、搬送中にお
ける鋳造品からの放熱およびノックアウト砂出し装置か
ら発生する騒音，振動，粉塵によって工場建屋内の環境
が劣化するという問題がある。 また、ハンマーなどの
工具による手直し作業は作業者の肉体的負担が大きく作
業者に歓迎されないという問題点があって、これら問題
点の解消が鋳造工場の作業環境を改善し、工程を合理化
して生産性を向上させるうえでの課題となっていた。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、従来の砂落し方法における上
記課題に着目してなされたもので、鋳造品を放熱させる
必要がなく、鋳造品の中空部内の中子を速やかに破砕し
て、該中空部から中子砂を迅速且つ容易に除去すること
のできる中子砂の砂落し方法および装置を提供すること
を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる中子砂の
砂落し方法は、中空のシェル砂製中子を用いて鋳造した
のち、高温状態の鋳造品の前記中子の中空部に注水し、
このときの爆発的沸騰により生ずる水蒸気によって前記
中子を崩壊させ、中子砂を除去する構成としたことを特
徴としており、当該砂落し方法の一実施態様としては前
記鋳造品の温度が３５０〜５００℃である時に注水を開
始するとともに、前記中子の中空部に５秒以内で水を満
たし、当該鋳造品の温度が１００℃以下に低下する以前
に注水を停止することが望ましく、本発明に係わる中子
砂の砂落し装置は、鋳型から取出された高温の鋳造品を
把持する把持手段と、前記把持手段により把持された鋳
造品を移動させる搬送手段と、前記鋳造品の中子中空部
に注水する注水ノズルと、前記鋳造品の外面に水を噴射
するシャワーノズルを具備する構成としたことを特徴と
しており、中子砂の砂落し方法および装置における上記
構成を前述した従来の課題を解決するための手段として
いる。

【０００７】本発明に係わる中子砂の砂落し方法におい
て、鋳造後鋳型から取出された鋳造品の中子中空部に注
水するときの鋳造品の温度としては３５０℃〜５００℃
の範囲が望ましく、注水速度については、前記中子の中
空部に５秒以内で水を満たすようにすることが望まし
い。 すなわち、鋳造品の温度が３５０℃未満の場合に
は、中空中子の内部から浸入した水が鋳造品に触れて気
化したとしても爆発的な沸騰とはなりにくいので前記中
子を破砕するに十分なエネルギーが得られず、鋳造品の
温度が５００℃を超えたときには、鋳造品の強度が低い
ことと沸騰のエネルギーが過大となることから場合によ
っては鋳造品自体に変形や破損が生じることがあること
による。 また、注水速度が遅い場合には、中子の中空
部に注ぎ込まれた水が中空部の底部のみで沸騰し、中空
部全体での激しい沸騰が生じる前に、鋳造品の有する熱
エネルギーが消費されてしまい、中子の崩壊が全体に及
ばなくなることによる。

【０００８】さらに、注水を停止するタイミングについ
ては、鋳造品の温度が１００℃以下に低下する以前が望
ましい。 これは、次工程に搬出する鋳造品の温度は低
いことが望ましいが、１００℃未満となってもなお注水
した場合には、鋳造品に付着した水分によって崩壊した
中子砂が鋳造品に固着してしまうことによる。

【０００９】

【発明の作用】本発明に係わる中子砂の砂落し方法にお
いては、中空のシェル砂製中子を用いて鋳造された鋳造
品の温度が低下しないうちに、当該鋳造品の中空部に嵌
合する中子の中空部内に注水するようにしており、中空
中子の内面から浸入した水が鋳造品に触れ、瞬間的に気
化することによって、鋳造品の中空部と中子とのあいだ
で爆発的な沸騰が生じ、このとき発生する水蒸気によっ
て前記中子が破砕され、中子砂が当該鋳造品の中空部か
ら排出されることとなる。 このとき、ほとんど鋳造品
の中空部表面と中子とのあいだでのみ沸騰が生じるの
で、鋳造品の熱エネルギーが中子の破砕に有効に消費さ
れることになる。

【００１０】また、本発明に係わる中子砂の砂落し装置
は、金型から取出した高温の鋳造品を把持手段によって
つかみ、搬送手段によって所定の注水ステーションに搬
送したのち、注水ノズルから鋳造品の中子中空部に注水
することによって中子を破砕するとともに、必要に応じ
てシャワーノズルにより当該鋳造品の冷却および洗浄を
行い、砂落し完了後の鋳造品を前記搬送手段によって次
工程に搬出する構造となっており、本発明に係わる中子
砂の砂落し方法を円滑かつ合理的に実施するための構成
を備えている。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて具体的に説明
する。

【００１２】図１ないし図６は、本発明に係わる中子砂
の砂落し方法の一実施例を示すものであって、この実施
例では、アルミニウム合金の金型鋳造により、図１に示
す形状のインテークマニホールド１を鋳造したのち、該
インテークマニホールド１の中空部１ａから中子砂を除
去する要領について順を追って説明する。

【００１３】まず、図２に示す手順によって、インテー
クマニホールド１の中空部１ａを形成するための中子２
を制作する。

【００１４】すなわち、図２に示すように、あらかじめ
約２８０℃に加熱しておいた中子用金型２１，２２によ
って形成される金型空間２３内に、けい砂に熱硬化性フ
ェノール樹脂を被覆したシェル砂２０（コーテッドサン
ド）をブローマガジン２４を介して吹き込み、数１０秒
間保持し、前記シェル砂２０のフェノール樹脂を硬化さ
せることによって金型２１，２２と接触していた部分の
シェル砂２０を数ｍｍ厚さに結合させる。

【００１５】そして、図２（ｂ）に示すように前記金型
２１，２２を反転させ、バイブレータ２５によって振動
を与えながら未結合のシェル砂２０を排出したのち、離
型することによって、図２（ｃ）に示すように中空部２
ａを有するシェルモールド中子２が得られる。

【００１６】ついで、図３（ａ）に示すように、インテ
ークマニホールド鋳造用金型の下型２６の所定の位置に
前記中子２の幅木部２ｂ，２ｂを載置することにより当
該中子２の位置決めを行い、左右のサイド型２７，２８
をセットすることによって、型を閉じ、図３（ｂ）に示
す状態においてアルミニウム合金を注湯し、溶湯が凝固
したのち、図３（ｃ）に示すようにサイド型２７，２８
を開き、前記下型２６の押出しピン２６ａを上昇させる
ことによって、前記中子２と一体になった鋳造品３を鋳
造用金型から取出す。

【００１７】このようにして得られた鋳造品３は、図４
に示す手順によって中子２が破砕され、中子砂の砂落し
がなされる。

【００１８】すなわち、金型から取出された鋳造品３を
数分間放置して所定の温度に放熱させたのち、鋳造品取
出しロボット３０によって鋳造品３を砂落し工程の受入
れテーブル３１上に載置する。

【００１９】次に、前記受入れテーブル３１の上方に移
動させておいた砂出し装置１０の装置本体１１を降下さ
せ、装置本体１１に設けた把持アーム１２，１２（把持
手段）によって前記鋳造品３の上端部分を挟持する。

【００２０】この砂出し装置１０は、図５にも示すよう
に、図示しないレールに支持されて該レール上を図中の
左右方向に横行する搬送装置１３（搬送手段）と、該搬
送装置１３によって昇降可能に支持された前記装置本体
１１とから主に構成され、当該装置本体１１の基板１１
ａ上には前記把持アーム１２，１２を開閉駆動するクラ
ンプシリンダ１２ａを備えているとともに、前記基板１
１ａの下面側のほぼ中央部には前記把持アーム１２，１
２により保持された鋳造品３の中子中空部２ａに水を注
ぎ込むための注水ノズル１４が設けてある。

【００２１】さらに、前記装置本体１１の下端部両側に
は、シャワーノズル１５，１５が設けてあり、必要に応
じて鋳造品３の外面に水を噴射して該鋳造品３を冷却し
たり洗浄したりするようになっている。

【００２２】上記構成を有する砂出し装置１０の把持ア
ーム１２，１２により挟持された状態の鋳造品３を当該
砂出し装置１０の搬送装置１３を作動させることによっ
て持ち上げるとともに、図４中の右方に移動させて該鋳
造品３を砂落し工程の注水テーブル３２に載置する。
そして図６に示すように、鋳造品３の形状に合わせて当
該注水テーブル３２に形成したシール台３３，３３上に
クランプ治具３３ａ，３３ｂによって鋳造品３を固定す
るとともに、鋳造品３の下側開口面をシールする。

【００２３】そして次に、鋳造品３を注水テーブル３２
上にクランプした状態で、前記注水ノズル１４から鋳造
品３の中空部に嵌合している中子２の中空部２ａ内に水
を注入する。

【００２４】中子２の中空部２ａに水が満たされてから
数秒経過すると、水が中子２を浸透して鋳造品３の中空
部表面に触れ、瞬間的に気化することによって、鋳造品
３の中空部と中子２とのあいだで爆発的な沸騰が生じ、
この水蒸気によって前記中子２が破砕される。 このと
きの鋳造品３の温度については、前述のように３５０〜
５００℃が望ましく、注水速度については、中子中空部
２ａを５秒以内で満たすようにするのが望ましい。

【００２５】次いで、激しい沸騰がやや沈静するのを待
って、注水テーブル３２のクランプ治具３３ａ，３３ｂ
を解除したのち、砂落し装置１０の装置本体１１を上昇
させ、さらに注水ノズル１４からの注水を行い、崩壊し
た中子砂を注水圧力によって洗い落とすと共に、鋳造品
３の温度がまだ高い場合には、シャワーノズル１５，１
５から鋳造品３の外面にむけて放水する。 そして、鋳
造品３の温度が１００℃以下に低下する前に、注水ノズ
ル１４およびシャワーノズル１５からの注水を停止し、
中子砂の砂落しを終了する。

【００２６】最後に、中子２が除去された鋳造品３は、
砂落し装置１０によって図４中の右方向に搬送され、コ
ンベア３４に載置されて次工程に搬出される。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる中
子砂の砂落し方法においては、高温状態の鋳造品の中子
中空部に水を注ぎ込み、このときの爆発的な沸騰によっ
て中子を崩壊させ、中子砂を除去するようにしているの
で、鋳造品の放熱のための時間やスペースが不要となっ
て生産性が向上するとともに、騒音や粉塵の発生源であ
るノックアウトマシンやハンマー等による砂落とし作業
の廃止によって作業環境が改善され、作業員の負担も軽
減されるという非常に優れた効果がもたらされる。 ま
た、中子中空部にのみ注水するようにしているので、例
えば鋳造品全体を水中に浸漬するような場合に較べ、鋳
造品の外面からの放熱が少ないので、鋳造品の有する熱
エネルギーを中子の破砕に有効に利用することができ、
熱容量の小さい小型の鋳造品や厚肉の中子にも適用する
ことができる。

【００２８】さらに、本発明に係わる中子砂の砂落し装
置は、上記構成としたことにより、本発明に係わる中子
砂の砂落し方法を円滑に実施することができ、当該砂落
し装置を使用することにより、鋳造品の受入れから次工
程への搬出までを自動操業することも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明に係わる中子砂の
砂落し方法の実施例において鋳造するインテークマニホ
ールドの形状を示す上面図および側面図である。

【図２】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は図１に示したイ
ンテークマニホールドの鋳造に用いる中子の製作手順を
示す工程図である。

【図３】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は図２に示した手
順により造型した中子を用いて図１に示したインテーク
マニホールドを鋳造する手順をしめす工程図である。

【図４】図３に示した手順により鋳造した鋳造品から中
子を除去する過程を順次示す説明図である。

【図５】図４に示した中子除去過程において中子砂の砂
落し装置による鋳造品の把持状況を詳細に示す拡大図で
ある。

【図６】図４に示した中子除去過程において中子砂の砂
落し装置による中子中空部への注水状況を詳細に示す拡
大図である。

【符号の説明】

２ 中子 ２ａ 中空部 ３ 鋳造品 １０ 砂落し装置 １２ 把持アーム（把持手段） １３ 搬送装置（搬送手段） １４ 注水ノズル １５ シャワーノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 29/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空のシェル砂製中子を用いて鋳造した
   のち、高温状態の鋳造品の前記中子の中空部に注水し、
   このときの爆発的沸騰により生ずる水蒸気によって前記
   中子を崩壊させ、中子砂を除去することを特徴とする中
   子砂の砂落し方法。
2. 【請求項２】 前記鋳造品の温度が３５０〜５００℃で
   ある時に注水を開始するとともに、前記中子の中空部に
   ５秒以内で水を満たし、当該鋳造品の温度が１００℃以
   下に低下する以前に注水を停止することを特徴とする請
   求項１記載の中子砂の砂落し方法。
3. 【請求項３】 中空のシェル砂製中子を用いて鋳造され
   た鋳造品から前記中子を除去する中子砂の砂落し装置で
   あって、 鋳型から取出された高温の鋳造品を把持する把持手段
   と、 前記把持手段により把持された前記鋳造品を移動させる
   搬送手段と、 前記鋳造品の中子中空部に注水する注水ノズルと、 前記鋳造品の外面に水を噴射するシャワーノズルを具備
   することを特徴とする中子砂の砂落し装置。