JP3967787B2

JP3967787B2 - 鋳物の砂落し方法及び同装置

Info

Publication number: JP3967787B2
Application number: JP31922396A
Authority: JP
Inventors: 政男園部
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2016-11-29
Also published as: JPH10156516A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空部分を有する鋳物の製造に適した鋳物の砂落し方法及び同装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、鋳造においては、鋳型、中子を構成する砂や含有不純物が鋳物（以下、ワークという）の表面や中空部の壁面に焼き付くなどして付着することが多く、そのため砂落しの工程を設けてこのような付着物を除去することが行われている。
【０００３】
砂落し工程では、ワークに振動を与えて付着物を振るい落したり、あるいはワークを更に焼入れする等、所定の熱処理を施すことによって付着物を除去することが一般に行われているが、このような各種処理でも除去することができない付着物については、作業者が専用の工具を用いてこれを中空部に挿入しながら掻き落すことにより付着物を除去するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、中空部分を有するワーク、例えば、ウォータジャケットを具備するエンジンのシリンダヘッド等のワークでは、砂等の付着状況を外部から確認することが難しい場合が多く、また、確認できても工具を用いて除去するのに過大な労力や時間を要する場合が多い。
【０００５】
そのため、付着物が充分に除去されないままで製品化されたり、あるいは、付着物を充分に除去するために砂落しの工程に時間を費やすことにより作業効率を著しく低下させるといった事態を招いている。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、より完全に、しかも効率良く鋳物の中空部分に付着した砂等の付着物を除去することができる鋳物の砂落し方法及び同装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、ワークの中空部において壁面に付着した砂などの付着物を除去する方法であって、上記中空部に多数の粒状体を導入してこの中空部を封鎖した後、ワークを、その角度を変えながら振動させるようにしたものである（請求項１）。
【０００８】
このようにすれば、粒状体がワークの壁面全体に十分に接触して中空部内の付着物が効果的に掻き落される。
【０００９】
特に、請求項１記載の方法において、上記中空部に通路を介して接続される吸引手段を設け、ワーク振動中、若しくは振動後に吸引手段を作動させるようにすれば（請求項２）、掻き落された付着物を効率良くワークの外に排出することが可能となる。
【００１０】
また、請求項１又は２記載の方法において、上記中空部に通路を介して接続される空気供給手段を設け、ワークの中空部への粒状体導入後に空気供給手段を作動させるようにすれば（請求項３）、粒状体を撹拌して中空部の隅々まで行き渡らせることができ、また、中空部に粒状体が詰まることを効果的に防止することが可能となる。
【００１２】
また、本発明は、ワークの中空部において壁面に付着した砂などの付着物を除去する装置であって、上記中空部に通じる開口部を塞ぐようにワークを保持するワーク保持部と、このワーク保持部に設けられた収容部に収容される多数の粒状体と、この収容部とワーク保持部に保持されたワークの中空部とを連通する連通路と、この連通路を封鎖する封鎖手段と、ワーク保持部を回転させる手段と、ワーク保持部を振動させる手段とを有し、収容部及び通路は、ワークが所定角度で保持されたときに粒状体をワークの中空部に導入し又は中空部にある粒状体を収容部に導入するようにしたものである（請求項４）。
【００１３】
この装置によれば、請求項１に記載の方法を自動的に実施することが可能となる。すなわち、ワーク保持部にワークを載置保持し、ワーク保持部を回転させてワークを所定角度に保持することにより粒状体をワークの中空部内に導入し、ワーク保持部とワークを一体に振動させることにより粒状体をワーク壁面に衝突させて中空部内の付着物を掻き落すことができる。また、作業終了後は、ワーク保持部を回転させてワークをもとの角度に保持することにより粒状体を中空部から収容部内に導入して収容することができる。
【００１４】
特に、請求項４記載の装置において、上記ワーク保持部にワークが保持された状態でワークの上記中空部に連通する通路を設け、この通路を吸引手段に接続するとともに、この通路への上記粒状体の侵入を阻止するフィルタを設けるようにすれば（請求項５）、粒状体により掻き落された付着物を効率良くワークの外に排出することが可能となる。
【００１５】
また、請求項４又は５記載の装置において、上記ワーク保持部にワークが保持された状態でワークの中空部に連通する通路を設け、この通路を空気供給手段に接続するようにすれば（請求項６）、空気を中空部に吹き込んで粒状体を撹拌させながら中空部の隅々まで行き渡らせることができ、また、中空部内に粒状体が詰まることを効果的に防止することが可能となる。さらに、粒状体を収容部に戻す際には、収容部への粒状体の導入を促すことができ、粒状体がワーク内に残留するのを効果的に防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１７】
図１及び図２は、本発明に係る砂落し装置の一例を示している。この図に示すように、砂落し装置は基台１を有しており、この基台１上に相対向する一対の側板２と、この側板２間に配設されるメインフレーム３とを備えている。
【００１８】
メインフレーム３は、図１に示すように平面視でコ字型に形成されており、その両端に突設された支持軸（図示せず）を介して側板２に回転可能に支持されている。そして、側板２に取付けられたエアシリンダ等かなるロータリーアクチュエータ４に各支持軸が連結されることにより、このアクチュエータ４の作動に応じて上記支持軸回りにメインフレーム３が正逆回転させられるように構成されている。
【００１９】
メインフレーム３には、ワーク保持部を構成するサブフレーム５及びホルダー６が設けられている。
【００２０】
サブフレーム５は、メインフレーム３に取付けられた一対のエアシリンダ７の出力軸に連結されており、これらエアシリンダ７を介してメインフレーム３に取付けられている。エアシリンダ７は、例えば、エア圧の給排を極短時間で切り替えるように構成されており、これによりエアシリンダ７が作動するとメインフレーム３が振動させられるようになっている。
【００２１】
サブフレーム５の上面にはワーク載置面８が一体に設けられ、ここにワークが位置決めされた状態で載置、保持されるようになっている。具体的には、ワーク載置面８に保持ブロック１０が設けられ、この保持ブロック１０に形成された型内にワークの一部（後記ポート部Ｓｃ）が嵌め合わせられることによってワークが位置決めされるようになっている。
【００２２】
一方、ホルダー６は、サブフレーム５の上方に配設され、サブフレーム５に取付けられたエアシリンダ９の出力軸に連結されている。そして、このエアシリンダ９の作動に応じてサブフレーム５に最も接近する作動位置と、最も離間する解除位置とに亘ってホルダー６が上下方向に変位するように構成されている。すなわち、サブフレーム５の上記ワーク載置面８にワークを載置した状態でホルダー６が作動位置に変位させられると、ワークがサブフレーム５とホルダー６との間に挟まれて保持され、逆にホルダー６が解除位置に変位させられると、サブフレーム５へのワークの載置、あるいは取り出しが可能となるようになっている。
【００２３】
ここで、ワークは、例えば２サイクルエンジンのシリンダヘッドＳであって、下方、すなわちシリンダブロックへの取付け面側を塞ぐようにワーク載置面８上に載置されるようになっている。シリンダヘッドＳには、図４に示すように、その内部にウォータジャケット（中空部）Ｓａが形成されており、このウォータジャケットＳａが部分的に下面側に開口して外部と連通しているとともに、上方及び側方に延びるポート部Ｓｂ及びＳｃを介して上方及び側方外部と連通している。
【００２４】
そして、シリンダヘッドＳがワーク載置面８上に載置された状態では、側方に延びるポート部Ｓｃが上記保持ブロック１０に形成された型内に嵌め合わせられてシリンダヘッドＳが位置決めされ、さらにホルダー６が作動位置に変位させられると、同図に示すように、ホルダー６の下面に設けられた押え部１１，１２が各ポートＳｂ、Ｓｃを介してシリンダヘッドＳに当接し、これによってシリンダヘッドＳがサブフレーム５及びホルダー６によって挟み付けられる。この際、シリンダヘッドＳのポート部Ｓｂには押え部１２が当接し、これによりポート部Ｓｂの開口部が押え部１２により塞がれる。また、ポート部Ｓｃには押え部１１が当接し、これに形成された型内にポート部Ｓｃが嵌め合わされるとともに、押え部１１及び上記保持ブロック１０によりポート部Ｓｃが挟み込まれてポート部Ｓｃの開口部が塞がれるようになっている。
【００２５】
上記サブフレーム５には、また、ワーク載置面８の下方に左右一対のタンク（収容部）１３が設けられ、このタンク１３とワーク載置面８の表面側とが連通路５ａにより連通されている。そして、シリンダヘッドＳがワーク載置面８に載置保持された状態では、図４に示すようにシリンダヘッドＳのウォータジャケットＳａとタンク１３とが連通路５ａを介して通じるようになっている。
【００２６】
タンク１３には、多数の粒状体１６、本実施形態では、鋼線を短く切断したものが収納されているとともに、その底部にはピストン１４が配設されている。そして、エアシリンダ１５の作動によりこのピストン１４が上記タンク１３への開口部近傍に至って連通路５ａを封鎖する、具体的には、タンク１３の上端部に適度のすき間を残した状態でタンク１３と連通路５ａとを遮断する封鎖位置（同図の一点鎖線に示す位置）と、タンク１３の底面にある退避位置とにわって変位するようになっている。
【００２７】
サブフレーム５には、図外のバルブ部材を介して空気供給手段及び真空吸引手段に接続されるクリーナーダクト１７が設けられ、このクリーナーダクト１７が図７に示すように上記サブフレーム５に接続されてサブフレーム５に一体に形成された通路１８に連通している。この通路１８は、上述のようにピストン１４が封鎖位置に配置されたときに形成されるタンク１３上端のすき間に開口するように形成されているとともに、その開口部近傍には通路１８への粒状体１６の侵入を阻止するためのフィルタ１８ａが配設されている。そして、砂落し装置の作動時には、上記バルブ部材が適宜切り替えられることによりウォータジャケットＳａに対する空気供給、あるいは吸引がクリーナーダクト１７、通路１８及び上記連通路５ａを介して行われるようになっている。
【００２８】
また、上記ホルダー６には、図外のバルブ部材を介して空気供給手段に接続されるエアブローダクト１９が設けられ、このエアブローダクト１９が上記ホルダー６に接続されてホルダー６に一体に形成された通路２０に連通している。この通路２０は、上記押え部１２の下面に開口している。そして、砂落し装置の作動時には、エアブローダクト１９及び通路２０を介してポート部ＳｂからウォータジャケットＳａに対する空気供給が行われるようになっている。
【００２９】
ところで、上述のような砂落し装置には、図示を省略するがマイクロコンピュータを構成要素とするコントローラが設けられており、上記アクチュエータ４等は全てこのコントローラに電気的に接続されて統括的に制御されるようになっている。そして、この装置による砂落し作業では、作業者がシリンダヘッドＳをワーク載置面８にセットして作業開始を指示する動作スイッチを操作することにより、上記コントローラにより各アクチュエータ４等が自動制御されて以下に説明するようなシリンダヘッドＳの砂落し動作が行われるようになっている。
【００３０】
ここで、上記砂落し装置による動作制御の一例について図４〜図７を用いつつ図３のタイミングチャートに基づいて説明する。
【００３１】
まず、ワーク載置面８が略水平となるようにメインフレーム３が保持され、ホルダー６が解除位置に保持された砂落し装置の初期状態で、作業者によりシリンダヘッドＳがワーク載置面８にセットされる。なお、この初期状態では、ピストン１４は退避位置に保持されており、また、クリーナーダクト１７及びエアブローダクト１９を介しての空気供給、あるいは吸引は一切停止されている。
【００３２】
シリンダヘッドＳがワーク載置面８にセットされ、作業者により作動スイッチがオンされると、本装置が作動して砂落し動作が開始される。
【００３３】
作動スイッチがオンされると（ｔ１時点）、まずエアシリンダ９が作動し、解除位置にあるホルダー６が作動位置に変位させられて、ワーク載置面８に載置されたシリンダヘッドＳが図４に示すようにサブフレーム５及びホルダー６により上下に挾持された状態で保持される。
【００３４】
そして、ｔ２時点から上記アクチュエータ４が作動し、メインフレーム３が反転方向（図４の矢印方向）に１８０°回転させられるとともに、これと同じタイミングで上記エアシリンダ７が作動してメインフレーム３が振動させられる。これによりタンク１３内に収納されている粒状体１６が連通路５ａを介して徐々にシリンダヘッドＳのウォータジャケットＳａ内に導入されることになる。そして、このように粒状体１６が導入されながらシリンダヘッドＳが振動させられることにより、ウォータジャケットＳａ内で粒状体１６が激しく壁面に接触させられてウォータジャケットＳａ内に付着した砂等の付着物が除去されることになる。
【００３５】
また、ｔ２時点から、一定の停止時間を挟んで上記クリーナーダクト１７を介しての空気供給と吸引とが交互に行われるとともに、この空気供給期間に対応してエアブローダクト１９を介しての空気供給が行われる。すなわち、シリンダヘッドＳが振動させられつつ、シリンダヘッドＳ内への空気の吹き込みと吸い出しとが交互に行われることによりタンク１３からシリンダヘッドＳ内への粒状体１６の導入が促されるとともに、ウォータジャケットＳａ内で積極的に粒状体１６が撹拌され、これによってウォータジャケットＳａ内での粒状体１６の詰りが防止されてウォータジャケットＳａの隅々まで粒状体１６が導入される。また、クリーナーダクト１７を介して負圧が供給される際には、ウォータジャケットＳａにおいて除去された付着物が吸引され、例えば、クリーナーダクト１７の途中に設けられた図外の集塵フィルタによって収集されるようになっている。
【００３６】
メインフレーム３が完全に反転させられると、ｔ３時点から上記エアシリンダ１５が作動し、図５に示すようにピストン１４が封鎖位置に変位させられる。これによりタンク１３内の粒状体１６が残らずシリンダヘッドＳ内に導入されるとともに、連通路５ａとタンク１３とが遮断されてシリンダヘッドＳ内からタンク１３内への粒状体１６の導入（戻り）が阻止される。
【００３７】
そして、ｔ４時点からアクチュエータ４が作動し、メインフレーム３が正転方向（図５の矢印方向）に９０°回転させられ、これにより図６，７に示すようにシリンダヘッドＳが起立姿勢に保持された状態で振動させられる。
【００３８】
こうして所定時間シリンダヘッドＳが振動させられると、ｔ５時点からアクチュエータ４が作動してメインフレーム３が正転方向にさらに９０°回転させられてメインフレーム３が初期位置にリセットされるとともに、上記エアシリンダ１５が作動してピストン１４が閉鎖位置から退避位置にリセットされる。これによりシリンダヘッドＳ内の粒状体１６が連通路５ａを介してタンク１３内に導入されることになる。この際、シリンダヘッドＳが振動させられているため、シリンダヘッドＳからタンク１３への粒状体１６の導入が促される。なお、メインフレーム３が回転させられている最中には、図３に示すように、クリーナーダクト１７を介しての吸引が行われており、これによりウォータジャケットＳａ内で除去されて粒状体１６に混入している付着物がクリーナーダクト１７を介して収集される。
【００３９】
そして、所定の時間が経過したｔ６時点で、上記エアシリンダ７が停止してメインフレーム３が静止させられるとともに、上記エアシリンダ９が作動してホルダー６が解除位置に変位させられる。これによりシリンダヘッドＳのワーク載置面８からの取出しが可能となって本装置によるメインフレーム３の砂落し動作が終了する。なお、ピストン１４が完全に退避位置にリセットされた後、エアシリンダ７が停止させられるまでの間は、上記クリーナーダクト１７及びエアブローダクト１９を介して交互にシリンダヘッドＳ内に空気が吹き込まれ、これによりウォータジャケットＳａ内に残っている粒状体１６をシリンダヘッドＳの外に吹き出すようになっている。
【００４０】
以上のように、上記砂落し装置では、シリンダヘッドＳのウォータジャケットＳａに粒状体１６を導入し、シリンダヘッドＳを振動させて粒状体１６をウォータジャケットＳａ内で激しく壁面に接触させて砂等の付着物を除去するため、シリンダヘッドＳの振動と、粒状体１６の壁面への接触との双方の作用により極めて効果的に付着物を除去することができる。しかも、シリンダヘッドＳ内に粒状体１６を導入してシリンダヘッドＳを振動させ、その後、粒状体１６をシリンダヘッドＳ外部に導出するだけの極めて簡単な手法であるため、効率良く付着物を除去することができる。
【００４１】
従って、単にワークに振動を与えたり、あるいは専用の工具を中空部分に挿入して付着物を掻き落す等していた従来の方法に比べると、極めて効果的に、しかも効率良くシリンダヘッドＳ内部の砂等の付着物を除去することができる。
【００４２】
特に、上記装置では、クリーナーダクト１７及びエアブローダクト１９を介してウォータジャケットＳａに所定のタイミングで空気を吹き込み、これによりウォータジャケットＳａ内への粒状体１６の導入を促し、またウォータジャケットＳａ内で粒状体１６を積極的に撹拌するようにしているので、ウォータジャケットＳａの隅々まで充分に粒状体１６を至らせることが可能であり、さらに、シリンダヘッドＳを回転させながらシリンダヘッドＳに振動を与えるので、ウォータジャケットＳａの全壁面に粒状体１６を充分に接触させることができる。そのため、ウォータジャケットＳａ内の付着物を隅々まで確実に除去することができるという利点がある。しかも、一連の作業が終了した後も、同様にウォータジャケットＳａに空気を吹き込んで粒状体１６を外部に吹き出すようにしているので、ウォータジャケットＳａに粒状体１６が残留してトラブルを誘発するような虞れがない。
【００４３】
また、上記装置では、シリンダヘッドＳ内の付着物を粒状体１６により除去するだけではなく、除去された付着物を所定のタイミングでクリーナーダクト１７を介してシリンダヘッドＳの外に吸引して収集するようにしているので、除去した付着物が再度付着したり、粒状体１６と共にタンク１３内に収容されてしまうことを好適に防止することができるという利点もある。
【００４４】
ところで、上記実施形態の装置は、本発明に係る砂落し装置の一例であってその具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４５】
例えば、上記実施形態の装置では、クリーナーダクト１７及びエアブローダクト１９を介してシリンダヘッドＳ内に空気を吹き込むようにしているが、必ずしも双方を用いる必要はなく、エアブローダクト１９を介してのみ空気を吹き込むようにし、クリーナーダクト１７は付着物を吸引、収集するためだけに用いるように構成してもよい。但し、双方のダクト１７，１９を用いてウォータジャケットＳａの異なる方向から空気を吹き込むようにすれば、いずれか一方のダクトを用いて空気を吹き込む場合に比べると、ウォータジャケットＳａ内で粒状体１６を効果的に隅々まで至らせることができるという効果がある。
【００４６】
また、上記装置では、砂落し動作の初期段階から最終段階（図３のｔ２〜ｔ６時点）にわたって常時シリンダヘッドＳを振動させるようにしているが、この例のようにシリンダヘッドＳを常時振動させておく必要は必ずしもなく、例えば、シリンダヘッドＳを起立姿勢にしている間（図３のｔ４〜ｔ５時点）だけ、シリンダヘッドＳを振動させるようにしてもよい。但し、シリンダヘッドＳを振動させると、上述のようにタンク１３からシリンダヘッドＳ内への粒状体１６の導入あるいはシリンダヘッドＳからタンク１３への粒状体１６の収容を促したり、ウォータジャケットＳａ内で粒状体１６を撹拌させるという作用もあるので、上記実施形態の装置のように積極的にシリンダヘッドＳを振動させることも有効である。
【００４７】
さらに、上記装置では、サブフレーム５をメインフレーム３に対して一定の方向に進退させることによりシリンダヘッドＳを振動させるようにしているが、例えば、サブフレーム５を複数の方向に進退させるようにしたり、あるいは円運動を行わせるようにする等、種々の振動を行わせるように構成してもよい。
【００４８】
また、上記装置では、鋼線を短く切断したものを粒状体１６として用いているが、鋼球を粒状体として用いるようにしてもい。要は、ワークの材質や形状に応じて、砂等の付着物を効果的に除去できるようなものを粒状体として用いるようにすればよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、中空部に多数の粒状体を導入してこの中空部を封鎖した後、ワークを、その角度を変えながら振動させて粒状体を中空部の壁面に接触させることにより、壁面に付着した砂などの付着物を除去するようにしたので、単にワークに振動を与えたり、あるいは専用の工具を中空部分に挿入して付着物を掻き落す等していた従来の方法に比べ、効果的に、しかも効率良くワークの中空部内の付着物を除去することができる。
【００５０】
特に、ワークの中空部に通路を介して接続される吸引手段を設け、ワーク振動中、若しくは振動後に吸引手段を作動させるようにすれば、除去した付着物を効率良くワークの外に排出することができる。
【００５１】
また、ワークの中空部に通路を介して接続される空気供給手段を設け、ワークの中空部への粒状体導入後に空気供給手段を作動させるようにすれば、粒状体を撹拌しながら中空部の隅々まで行き渡らせることができるので、これにより中空部内の付着物を隅々まで確実に除去することができる。また、中空部内に粒状体が詰まることを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る砂落し装置の一例を示す平面図である。
【図２】上記砂落し装置の正面図である。
【図３】上記砂落し装置の動作制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】上記砂落し装置の動作を説明する図１のＡ−Ａ断面図（メインフレームが初期位置にある状態）である。
【図５】上記砂落し装置の動作を説明する図１のＡ−Ａ断面図（メインフレームが１８０°回転させられた状態）である。
【図６】上記砂落し装置の動作を説明する図１のＡ−Ａ断面図（メインフレームが９０°回転させられた状態）である。
【図７】上記砂落し装置の動作を説明する図１のＢ−Ｂ断面図（メインフレームが９０°回転させられた状態）である。
【符号の説明】
１基台
３メインフレーム
４ロータリアクチュエータ
５サブフレーム
６ホルダー
７，９，１５エアシリンダ
８ワーク載置面
１０保持ブロック
１１，１２押え部
１３タンク
１４ピストン
１６粒状体
１７クリーナーダクト
１９エアブローダクト
Ｓシリンダヘッド
Ｓａウォータジャケット
Ｓｂ，Ｓｃポート部

Claims

ワークの中空部において壁面に付着した砂などの付着物を除去する方法であって、上記中空部に多数の粒状体を導入してこの中空部を封鎖した後、上記ワークを、その角度を変えながら振動させることを特徴とする鋳物の砂落し方法。
上記中空部に通路を介して接続される吸引手段を設け、ワーク振動中、若しくは振動後に吸引手段を作動させることを特徴とする請求項１記載の鋳物の砂落し方法。
上記中空部に通路を介して接続される空気供給手段を設け、ワークの中空部への粒状体導入後に空気供給手段を作動させることを特徴とする請求項１又は２記載の鋳物の砂落し方法。
ワークの中空部において壁面に付着した砂などの付着物を除去する装置であって、上記中空部に通じる開口部を塞ぐようにワークを保持するワーク保持部と、このワーク保持部に設けられた収容部に収容される多数の粒状体と、この収容部と上記ワーク保持部に保持されたワークの上記中空部とを連通する連通路と、上記ワーク保持部を回転させる手段と、上記ワーク保持部を振動させる手段とを有し、上記収容部及び通路は、ワークが所定角度で保持されたときに上記粒状体をワークの上記中空部に導入し又は中空部にある粒状体を収容部に導入するように構成されていることを特徴とする鋳物の砂落し装置。
上記ワーク保持部にワークが保持された状態でワークの上記中空部に連通する通路が設けられ、この通路が吸引手段に接続されるとともに、この通路への上記粒状体の侵入を阻止するフィルタが設けられていることを特徴とする請求項４記載の鋳物の砂落し装置。
上記ワーク保持部にワークが保持された状態でワークの上記中空部に連通する通路が設けられ、この通路が空気供給手段に接続されていることを特徴とする請求項４又は５記載の鋳物の砂落し装置。