JP3154178B2 - 鋳物の砂落し方法とその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、鋳物の砂落しの
関するもので、鋳物に付与される振動の性質に特徴を持
たせて、鋳物砂の砂落しを効果的に行うものである。

【０００２】

【従来の技術】本願の発明に最も近いと思われる先行技
術は、実願昭６３−８８０５９号（実開平２−１１６５
９号）のマイクロフィルムに開示されている。これの要
点を図５にしたがって説明すると、静止部材１上に弾性
体２を介してフレーム３が固定され、斜め向きに配置さ
れた板ばね４、４の下端がフレーム３に結合され、板ば
ね４、４の上端が搬送コンベアー５の下面に結合されて
いる。搬送コンベアー５は長尺な板材で作られており、
断面がコの字型で上方に開放した状態になっている。搬
送コンベアー５には搬送性のある振動が付与されてお
り、そのために振動手段６が採用されている。すなわ
ち、フレーム３に固定したブラケット７に支持軸８を取
り付け、この軸８に回転板９が固定されている。フレー
ム３上に結合した電動モータ１０と回転板９との間にベ
ルト１１が掛け渡してあり、伝導ロッド１２の一端が偏
心軸１３に連結され、同ロッド１２の他端は固定軸１４
に連結されている。そして、固定軸１４は搬送コンベア
ー５の下面に溶接したブラケット１５に取り付けられて
いる。

【０００３】電動モータ１０で回転板９が回転させられ
ると、偏心軸１３と伝導ロッド１２によって搬送コンベ
アー５は図の左右方向に振動させられる。このときに板
ばね４、４が倒れる方向と起立する方向に撓み、倒れる
方向のときには搬送コンベアー５が右方へ沈み込むよう
な動きとなり、起立する方向のときには搬送コンベアー
５が左方へ上昇するような動きとなる。したがって、搬
送コンベアー５上の鋳物１６は板ばね４、４が起立する
ときの運動成分によって図の左方へ送られるのである。

【０００４】上側の静止部材１にはハンマー１７が固定
され、その作動ロッド１８の先端にたがね１９が固定さ
れている。搬送コンベアー５の搬送振動で次々と鋳物１
６が送られてくるとハンマー１７が鋳物１６を叩いて砂
落しを行っている。そして、搬送コンベアー５上で鋳物
が振動させられるので、鋳物１６に残留している砂が振
り落とされるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとしている問題点】搬送コンベアー
５上の鋳物１６は、ただ振動で移動させられているだけ
であるから、この振動自体が十分に活用されていない。
すなわち、鋳物１６の窪み内で固形状になっている砂や
中子などを積極的に崩壊させて、鋳物から分離させるこ
とに直接的に活用されていないのである。また、搬送コ
ンベアー５上の鋳物１６をハンマー１７で叩くと、板ば
ね４、４が撓むので鋳物１６に付与される衝撃力が緩慢
になり、砂落ちが十分になされないのである。さらに重
要な問題として、振動の方向が直線的であるので、入り
組んだ鋳物形状であるときには、金属面からの砂の剥離
や崩壊が不十分になるのである。

【０００６】

【問題を解決するための手段とその作用】本発明は、以
上に述べた問題点を解決するとともに、鋳物の形状等に
応じた振動方向の選定によって、より有利な効果をもた
らすものであり、請求項１の発明は、支持部材に鋳物を
固定し、この支持部材に円弧振動と上下振動とが合成さ
れた複合振動を付与することを特徴とする方法で、この
ような複合振動によって、複雑な形状の鋳物空間内に詰
まっている鋳物砂を、積極的に崩壊させて排出してい
る。また、支持部材に鋳物を固定しておきこの状態で支
持部材を振動させることによって、鋳物に対して振動が
強く伝達されることとなって、鋳物から砂を分離させる
運動成分が強力に得られる。請求項２の発明は、請求項
１において、複合振動中またはその前後にハンマーで鋳
物を叩くことを特徴とするもので、請求項１の作用に加
えて、鋳物をハンマーで叩く方法であるから、砂の分離
が衝撃的な運動エネルギーによって行われる。特に、支
持部材に付与する複合振動は周波数が高くて振幅が小さ
いいわゆる微振動であり、それに対してハンマーでの叩
きは周波数は低いが１回あたりの叩き衝撃は著しく高い
ものであり、このような振動の性質の組み合わせによっ
て、砂の崩壊と分離を支持部材の振動で行わせ、鋳物に
強く付着している砂はハンマーの強い衝撃力で鋳物から
分離させるのである。請求項３の発明は、請求項１また
は請求項２において、鋳物の開口部に臨んでいる鋳物砂
を棒状の部材で崩壊させて鋳物内部の鋳物砂を振動や衝
撃で崩壊しやすくしたことを特徴とする方法で、開口部
およびその近傍に固まっている鋳物砂を棒状の部材で突
き崩すものであり、こうすることによって内部の鋳物砂
の崩壊性もよくなっている。このように開口部とその奥
の鋳物砂が棒状の部材で崩壊されると、その付近の砂の
塊が鋳物の金属内壁に繰り返して衝突するために、より
一層崩壊が促進される。請求項４の発明は、鋳物が固定
される支持部材と、支持部材に円弧振動と上下振動とが
合成された複合振動を付与する振動手段とを有する装置
であり、請求項１の作用を行わせている。請求項５の発
明は、請求項４において、鋳物を叩くハンマー手段が設
置されていることを特徴とする装置であり、請求項２の
作用を行わせている。請求項６の発明は、請求項４また
は請求項５において、鋳物の開口部に臨んでいる鋳物砂
を棒状の部材で崩壊させるように構成したことを特徴と
する装置であり、請求項３の作用を行わせている。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１から図４に示した発明の実施
形態について説明すると、静止部材２０上に弾性ゴム２
１を介して鉄製の基板２２が支持され、その上方に支持
部材である鉄製の受け板２３が配置されている。支持部
材２３と基板２２との間には支持部材２３を振動させる
振動手段２４が配置されている。この振動手段２４は、
円弧方向の振動と上下方向の振動とが合成された複合振
動を発生させるものである。斜め方向に傾斜させて配置
した鋼板製の板ばね２５は、図１や図２から明らかなよ
うに合計４本設置されている。各板ばね２５の下端は結
合ブラケット２６を介して基板２２に結合され、上端は
結合ブラケット２６を介して受け板２３の下面に結合さ
れている。実際には、受け板２３の下面に鉄片３０が固
定され、それに形成した結合ブラケット２６に板バネ２
５の上端部が固定されている。この結合ブラケット２６
は、詳細は図示を省略しているが、ブロック状の鉄片を
基板２２に溶接し、板ばね２５にボルトを貫通させて結
合ブラケット２６にねじ止めしたものである。

【０００８】受け板２３を下方に引き下げるために電磁
石２７が設置してあり、電磁コイル２８の中に鉄芯２９
が配置され、それと対をなす前述の鉄片３０が受け板２
３の下面に固定され、鉄芯２９との間に所定の隙間が設
定されている。後述のハンマー手段が受け板２３に対し
て間接的に結合されていることによって、ハンマー手段
の作動が前記の隙間に影響しないようになっている。も
し、ハンマー手段が基板２２または静止部材２０（図３
参照）に対して間接的に結合されている場合には、ハン
マー手段の叩きによる反力が受け板２３を押し下げるこ
とになるので、前記隙間を大きく設定しておく必要があ
る。そして、支持部材２３に付与する振動は周波数が高
くて振幅が小さないわゆる微振動的な領域であり、例え
ば、振幅は０．２ｍｍ、周波数は毎秒６０回である。

【０００９】板ばね２５は、図２を時計方向回りで見る
と、各板ばね２５は高い方から低い方へ順次同様な傾斜
をしている。したがって、鉄片３０が電磁石で下方に引
き下げられると、４本の板ばね２５が一斉に撓まされて
円弧を描いた変位をする。このような作動によって受け
板２３は下方に沈み込みながら円弧運動を行う。そし
て、電磁石の吸引力が解除されると、板ばね２５の弾性
力で今度は受け板２３が上昇しながら逆方向の円弧運動
を行う。この作動が微振動的になされることによって、
鋳物砂の排出がなされる。すなわち、沈み込みのときに
は砂と鋳物金属とが離れる現象なので、砂は円弧方向に
変位しないが、上昇のときには砂を持ち上げながら円弧
方向に変位させる現象となり、このような沈み込みと上
昇の繰り返しで円弧振動と上下振動が複合された振動で
後述のような砂の排出がなされる。

【００１０】支持部材２３上に固定される鋳物は、符号
３１で示されている。鋳物３１の種類は色々あるが、こ
こでは気筒容量１８００ｃｃ内燃機関のアルミニウム製
シリンダヘッドを例にとっている。受け板２３に支柱３
２が溶接され、これに回動可能な状態で固定アーム３３
が取り付けられ、このアーム３３にねじ込んだ固定ボル
ト３４を鋳物３１に締め付けて、鋳物３１が受け板２３
上に固定される。なお、支柱や固定アームは少なくとも
２組設置するのが適正である。図１では１組だけ図示し
てある。ここでは鋳物の固定機構を固定ボルト方式のも
のを例示したが、他の固定機構として、エアシリンダの
出力で固定アームが鋳物をクランプするような形式にし
てもよい。

【００１１】受け板２３に弾性ゴム３５を介して門型の
フレーム３６が結合され、その上部にハンマー手段３７
が固定されている。ハンマー手段３５は連続的にインパ
クト出力がなされるもので、圧縮空気で作動する。その
出力軸３８の先端にたがね３９が固定され、それが鋳物
３１の一部を連続的に叩くようになっている。この鋳物
３１はシリンダヘッドなので、鋳造時の押し湯部分（図
示していない）にたがねを合致させるのが鋳物３１の製
品部を傷めないようにする意味で好適である。弾性ゴム
３５はハンマー手段３７と受け板２３の間のいずれかの
箇所であればよく、したがって、たとえばハンマー手段
３７とフレーム３６との間であってもよい。また、ハン
マー手段３７は受け板２３に対して間接的に結合されて
いればよく、こうすることによってハンマー手段の衝撃
反力が受け板２３で受止められることになる。ハンマー
手段の振動は、支持部材の振動とは異なり、例えば、周
波数は毎秒３０回であり、ハンマーの振動ストロークー
の長さは強い衝撃エネルギーを得るために１０ｍｍに設
定されていて、支持部材２３に付与される振動とは性質
が異なっている。

【００１２】以上に説明した実施形態の作用を説明する
と、シリンダヘッド３１を受け板２３上に載置してから
固定アーム３３を回動させて、ボルト３４をシリンダヘ
ッドに対して締め付けて鋳物３１の固定が完了する。そ
の後、振動手段２４を作動させると、前述のような円弧
振動と上下振動との複合振動ががシリンダヘッド３１に
作用させられるので、シリンダヘッド３１のウオータジ
ャケットを形成する中子などが崩壊し始めて、砂が排出
されて行く。この振動と同時にまたは前後にハンマー手
段３７によって衝撃的な振動が強力に鋳物３１に対して
付加されるので、中子などの鋳物砂は確実に崩壊して鋳
物の外部へ排出される。鋳物３１の表面部にこびりつい
ている砂も上記の２種類の振動によって、確実に分離さ
せられる。このようにして受け板２３上に落下した砂
は、振動手段２４の搬送性によって周辺に落下して行
く。

【００１３】振動の性質から観察すると、支持部材に付
与される微振動的なものは振動数が多いので、連続的な
振動を単位時間当たりにより多く鋳物に付与し、したが
って、この振動特性で崩壊し鋳物壁から分離されるもの
は完全に排出される。しかし、鋳物の壁面に固くこびり
ついているような砂はハンマー手段による高い衝撃力で
分離させられる。もちろん、この強い衝撃力は支持部材
の微振動に複合されて効果的な砂落としに寄与してい
る。シリンダヘッドのような鋳物であると、ウオータジ
ャケットや吸・排気ポートの空間が前後左右・上下にわ
たって複雑に入り込んでいるので、鋳物３１に付与する
振動の形態は、前述の複合振動が適している。このよう
な複合振動は、直線的な往復振動よりも円弧成分と上下
成分とを含んでいるので、鋳物砂に付与される力の方向
成分は多方向の成分を有しており、鋳物砂を金属面から
剥離させたり、剥離した砂の塊を微細化するのに有効に
作用している。

【００１４】ハンマー手段３７の叩き反力は、フレーム
３６から弾性ゴム３５を介して受け板２３に伝達され、
過度な衝撃反力は弾性ゴム３５の変形で吸収されて、応
力集中箇所の破損を防止している。

【００１５】次に、装置構造としては図示のとおりであ
るが、さらに他の実施形態を説明する。すなわち、支持
部材２３の振動は最初のうちは行わないで、ハンマー手
段３７だけで鋳物３１に叩き衝撃を付与して、固形状の
中子などを崩壊させつつ鋳物壁から分離させてからハン
マー手段３７の衝撃作動を停止させ、その後、支持部材
２３の搬送性のある振動を発生させることにより、鋳物
内部でさらさらになった砂を鋳物３１の開口部から排出
させるのである。また、ハンマー手段３７の振動は止め
ないでハンマー手段３７が一定時間作動してから、支持
部材２３の振動を重複させることも可能である。あるい
は、支持部材２３の振動を先行させ、それを一旦停止し
てからハンマー手段３７を作動させ、さらにその後再び
支持部材２３を振動させてもよい。以上のような作動に
よる砂落とし方法においては、ハンマー手段の衝撃作用
が砂の崩壊や分離を主として行い、支持部材の振動で砂
の排出が行われるという両振動の関係となるのであり、
中子が固い状態で鋳物内に残留している場合に効果的で
ある。すなわち、強いハンマー衝撃で先ず固形状の砂を
崩壊させてから、支持部材で砂の排出を行うものであ
り、特に固い塊の状態で砂が鋳物に付着している時に有
利となる。

【００１６】図４に示した他の実施形態を説明する。先
に説明した実施形態と同じ機能を果たす部材には同じ符
号を図４に記載して詳細な説明は省略してある。この図
のようなエンジンのシリンダヘッドであると、そのウオ
ータジャケットの開口部４０は筒状になっていてそこに
詰まっている中子の鋳物砂が、あたかも固い栓のような
状態となり、この部分に連続している内部の鋳物砂は衝
撃や振動を与えてもなかなか崩壊しないのである。そこ
で、開口部４０内の固まった砂を棒状の部材４１で突き
崩して筒状の部分の砂およびその奥の砂も崩してやる
と、鋳物内部の砂は振動や衝撃で内部移動がしやすくな
ってウオータジャケット内でがたがたと動いている間に
ばらばらと細かく崩壊させられて行くのである。

【００１７】ここで、棒状の部材としては錐のような形
態のものが激しく進退するものや、鋭い先端を有する部
材がすりこ木のような運動をしながら砂を崩す形態など
種々なものが考えられるが、ここではドリルを用いた場
合を例示している。すなわち、受け板２３に支持板４２
をしっかりと溶接し、そこに電動モータ４３を取り付
け、それによってドリル４４を回転させる。ドリル４４
を進退させるためにエアシリンダ４５が支持板４２にし
っかりと固定されている。電動モータ４３を進退可能と
するために図示していないが、スライドレールが支持板
４２上に設置してある。ドリル４４を回転させながらエ
アシリンダ４５で左方に進出させると、開口部４０内の
砂が崩される。そして、さらに奥へドリル４４が進入す
ると、その崩れ現象が開口部４０の奥までにおよぶ。こ
うすることによって、開口部４０やその近傍の内部砂が
崩壊して、振動や衝撃によって崩れやすくなるのであ
る。なお、符号４６はウオータジャケットを示してい
る。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、支持部材に固定された
鋳物が、円弧振動と上下振動との複合振動を受けるもの
であるから、鋳物内部の複雑な空間形状、たとえばシリ
ンダヘッドのウオータジャケットのような箇所の鋳物砂
であっても、円弧方向と上下方向との力成分によって種
々な方向の力が砂の塊に対して作用し、鋳物砂が確実に
金属面から剥離させられ、かつ砂の塊は十分に崩壊し、
鋳物の外部へ排出されるのである。さらに、上述のよう
な複合振動に加えてハンマー手段で鋳物に強力な衝撃力
を付与するものであるから、金属面に強固に付着してい
る鋳物砂も容易に剥離されて、粉々に粉砕されるのであ
る。このハンマー手段は、複合振動と重複させてもよい
し、複合振動の前後に作用させてもよく、この点の選定
は鋳物の形状や鋳物砂の固さなどを考慮して行い、最適
の条件で効果的に砂処理を行うことができる。鋳物の開
口部に棒状の部材を突き刺して、開口部に固まっている
砂を崩し、さらにその奥の砂をも崩すものであるから、
開口部あるいはその近傍の砂を崩壊させて、他の箇所の
砂をも連鎖的に振動や衝撃で処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す正面図である。

【図２】振動手段を示す平面図である。

【図３】ハンマーの設置形態を変えた場合の簡略的な正
面図である。

【図４】他の実施形態を示す簡略的な平面図である。

【図５】従来技術を示す側面図である。

【符号の説明】

２３ 支持部材 ３１ 鋳物 ３７ ハンマー手段 ４０ 開口部 ４１ 棒状の部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−226724（ＪＰ，Ａ) 特開2000−343206（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−126433（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−11659（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−148163（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−93061（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭44−19854（ＪＰ，Ｙ１) 特表 平５−506407（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 29/00 B22D 29/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持部材に鋳物を固定し、この支持部材
   に円弧振動と上下振動とが合成された複合振動を付与す
   ることを特徴とする鋳物の砂落し方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、複合振動中またはそ
   の前後にハンマーで鋳物を叩くことを特徴とする鋳物の
   砂落し方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、鋳物
   の開口部に臨んでいる鋳物砂を棒状の部材で崩壊させて
   鋳物内部の鋳物砂を振動や衝撃で崩壊しやすくしたこと
   を特徴とする鋳物の砂落し方法。
4. 【請求項４】 鋳物が固定される支持部材と、支持部材
   に円弧振動と上下振動とが合成された複合振動を付与す
   る振動手段とを有する鋳物の砂落し装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、鋳物を叩くハンマー
   手段が設置されていることを特徴とする鋳物の砂落し装
   置。
6. 【請求項６】 請求項４または請求項５において、鋳物
   の開口部に臨んでいる鋳物砂を棒状の部材で崩壊させる
   ように構成したことを特徴とする鋳物の砂落し装置。