JP3968239B2 - 中子砂の除去方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砂中子により形成された鋳造品の内部に残留する中子砂を高圧水を噴射することにより鋳造品の外部へ排出する中子砂の除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車用シリンダブロックは鋳造により製造され、特に、該シリンダブロックにウォータージャケットを形成するために砂中子が用いられる。このため、シリンダブロックを鋳造後、シリンダブロックにハンマー等で衝撃を与え、中子砂をウォータージャケット内部から外部に排出している。しかしながら、この方法では、大部分の中子砂は除去できても、ウォータージャケット内に微量の中子砂が残留してしまう。
【０００３】
このウォータージャケット内に残留した微量の中子砂を除去するために、特許第２７４７１４２号公報に開示された技術がある。この従来技術では、鋳造品の内部に残留する中子砂をシリンダに連通する複数の孔部から排出させる際に、前記複数の孔部をグループ化し、これら複数のグループを選択した上でそれぞれのグループに順次高圧水を供給する方法が採用されている。
【０００４】
しかしながら、この従来技術では、高圧水を供給するためのノズルが前記複数のグループ毎に設けられているため、必然的にノズルの本数が多くなり、装置コストが上昇するとともに、ノズルとポンプを接続する配管構成が複雑化し、さらには、高圧水の供給源であるポンプの容量を増大しなければならない等の問題がある。
【０００５】
また、該ノズルの位置は固定されているため、異なる種類のシリンダブロックから中子砂を除去する際、ノズルの位置もそれに合わせて変更する必要があり、相当に多くの時間と労力を必要とし、生産効率もさほどに向上しない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、砂中子により形成された鋳造品の内部に残留する中子砂を効率よく除去し、低コストで、且つ異なる種類の鋳造品、例えば、異なる種類のシリンダブロックにも迅速に対応することが可能な中子砂の除去方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、砂中子により形成される鋳造品の内部に残留する中子砂を前記鋳造品に設けられた複数の孔部から高圧流体を噴射することにより該鋳造品の外部へと排出する中子砂の除去方法であって、
連設された前記複数の孔部の中、少なくとも１つおきに該孔部に対して高圧流体を噴射する第１の工程と、前記第１の工程で残された孔部に対して高圧流体を噴射する第２の工程と、
を含むことを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【０００８】
前記のように、鋳造品に連設された孔部の中、少なくとも１つおきに高圧流体を噴射してその内部の中子砂を除去し、次いで残りの孔部に高圧流体を噴射すれば、短時間に略全体にわたって高圧流体による中子砂の除去が行われ、順次孔部に高圧流体を噴射する工程に比べて比較的容易に中子砂の除去工程が営まれる。
【０００９】
この場合、高圧流体を高圧水とし、またこの高圧水を円錐状に噴射すると（請求項２記載の発明）、中子砂に対して強く且つ均等に高圧水を供給して鋳造品の内部に滞留している該中子砂を除去できる。
【００１０】
さらに高圧流体の噴射方向軸線が、前記孔部に対して所定角度傾斜していたり（請求項３記載の発明）、また高圧流体を所定回転数で回転させながら噴射すると（請求項４記載の発明）、一層中子砂を除去し易い。
【００１１】
なお、鋳造品がシリンダブロックであれば（請求項５記載の発明）、経済的に該シリンダブロック内の中子砂を除去できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る中子砂の除去方法について、それを実施する装置との関係において好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１６】
図１に示されるように、本実施の形態に係る中子砂の除去装置１０は、基本的には、多関節ロボット１４と、ノズルユニット２０と、沈殿槽２３とを含み、これらの構成要素は処理室１２内に収納されている。
【００１７】
６軸の多関節ロボット１４のアーム先端には、ワークであるシリンダブロック１８を把持する把持部１６が取り付けられている。ノズルユニット２０は、処理室１２内壁の所定部位に固定された本体２０ａと、本体２０ａの先端部に取り付けられ高圧流体を噴射する噴射口２０ｂと、前記噴射口２０ｂを所定の回転数で回転させる回転機構２０ｃと、図示しない高圧ポンプ、配管等とから構成される。噴射口２０ｂは、好ましくはエアーによって回転自在である。高圧流体は高圧水であることが好ましい。
【００１８】
多関節ロボット１４およびノズルユニット２０は制御部１５と接続され、該制御部１５は多関節ロボット１４の位置、経路、速度等の制御を行うとともに、噴射口２０ｂからの高圧水の噴射量、噴射時間、噴射位置（距離、角度等）の制御を行う。
【００１９】
ノズルユニット２０の直下に配置される沈殿槽２３は上方に拡開する受部２４を備え、噴射口２０ｂから噴射される高圧水の作用下にシリンダブロック１８から導出される中子砂と水とを受ける。受部２４で回収された中子砂と水とは、次いで、沈殿槽２３に集められる。前記沈殿槽２３では沈殿作用下に中子砂と水とを分離する。
【００２０】
処理室１２の上壁には、ノズルユニット２０の噴射口２０ｂから高圧水が噴射する際に発生する噴霧を回収するミストコレクタ２２（内部構造は図示を省略する）が設置され、一方、前記処理室１２の側壁は開口されているとともに、この開口部２５に臨むシャッタ２６が設けられている。前記シャッタ２６はシリンダ２７に直結され、該シリンダ２７の付勢作用下に前記開口部２５を開閉する。前記開口部２５の下部近傍には、載置台２８が設けられている。この載置台２８にシリンダブロック１８が載置される。
【００２１】
図２は、ワークであるシリンダブロック１８の上面図である。前記シリンダブロック１８において、シリンダ穴４０ａ〜４０ｄの周囲には図示しないウォータージャケットが形成されている。シリンダブロック１８には、前記ウォータージャケットと外部とを連通する複数の水穴、本実施の形態では、計２６個の水穴４２（１）〜４２（２６）が形成されている。
【００２２】
本実施の形態に係る中子砂の除去装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作について中子砂の除去方法との関係で図３および図４を参照しながら以下に説明する。
【００２３】
まず、中子砂の除去に先立ち、作業対象であるシリンダブロック１８が載置台２８上に載置される。次いで、ステップＳ１において、シリンダ２７が付勢されてシャッタ２６が上昇し、開口部２５を介して外部と処理室１２とが連通する。ステップＳ２において、シリンダブロック１８を把持すべく、制御部１５は多関節ロボット１４を駆動し、その把持部１６を開口部２５を介して載置台２８のシリンダブロック受け渡し位置まで移動させる。
【００２４】
ステップＳ３において、載置台２８のシリンダ受け渡し位置に到達した多関節ロボット１４の把持部１６は、シリンダブロックを把持する（図１の二点鎖線参照）。
【００２５】
ステップＳ４において、多関節ロボット１４はその把持部１６に把持されたシリンダブロック１８をノズルユニット２０の噴射口２０ｂの位置（高圧水噴射位置）まで移動させる。
【００２６】
ステップＳ５において、シリンダ２７が再び付勢されてシャッタ２６が閉じられる。次いで、ステップＳ６において、ノズルユニット２０が付勢される。すなわち、噴射口２０ｂから高圧水がシリンダブロック１８に対して勢いよく噴出する。この結果、高圧水噴射による中子砂の除去が行われる。このとき、排出された中子砂は、受部２４で水とともに回収された後、沈殿槽２３に集められ、水と砂とが沈殿分離して回収される。一方、高圧水噴射に伴い発生する噴霧はミストコレクタ２２によって回収される。
【００２７】
ここで、ステップＳ６における中子砂の除去について、図２および図４Ａ〜図４Ｄを用いて説明する。図４Ａ〜図４Ｄは、図２に示す３つの水穴４２（１）、４２（８）、４２（１２）の中子砂を高圧水によって除去する手順を説明するシリンダブロック１８の一部省略縦断面図であり、シリンダブロック１８に対してノズルユニット２０が相対的に移動している状態を示している。実際、本実施の形態ではノズルユニット２０が位置決め固定されており、一方、シリンダブロック１８は多関節ロボット１４の付勢作用下に移動する。
【００２８】
まず、位置決め固定されたノズルユニット２０の噴射口２０ｂの位置に、多関節ロボット１４の把持部１６に把持されたシリンダブロック１８の水穴４２（１）を位置決めする。この時点では、シリンダブロック１８内には、中子砂が存在している。そして、噴射口２０ｂから高圧水が噴射される（図４Ａの状態）。前記のように、水穴４２（１）から噴射される高圧水によって、中子砂が除去され空間Ｂ１が生成される（図４Ｂ参照）。次に、多関節ロボット１４が再び移動し、シリンダブロック１８の水穴４２（１２）が噴射口２０ｂに位置決めされ、噴射口２０ｂから高圧水が噴射される。噴射口２０ｂから水穴４２（１２）を介して噴射される高圧水によって中子砂が除去され、空間Ｂ２が生成される（図４Ｃ参照）。さらに、多関節ロボット１４が再び移動し、シリンダブロック１８の水穴４２（８）が噴射口２０ｂに位置決めされ、噴射口２０ｂから高圧水が噴射される。噴射口２０ｂから水穴４２（８）を介して噴射される高圧水によって中子砂が除去され、空間Ｂ３が生成される（図４Ｄ参照）。
【００２９】
以上説明したように、水穴４２（１）→水穴４２（１２）→水穴４２（８）の順番で高圧水を噴射すると、最終的には図４Ｄに示すように、空間（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）内に中子砂が残留することなく除去される。以下、残りの水穴についても同様の方法で高圧水の噴射を行うことにより、シリンダブロック１８内の中子砂は残留することなく除去される。
【００３０】
なお、図５に示すように、噴射口２０ｂからの高圧水の噴出形状を円錐状のスプレーパターンＰ１となるようにし、さらに、噴射口２０ｂを噴射方向の軸線Ｌを軸中心として矢印Ｚ方向に所定回転数で回転させながら高圧水を噴射してもよい。このような制御を行うことにより中子砂の除去効率がより一層向上する。ここで、噴射口２０ｂの回転はエアーモータを用いて高圧エアーを駆動源としてもよい。
【００３１】
さらに、図６に示すように、噴射口２０ｂの軸線Ｌとシリンダブロック１８の水穴４２（１）〜４２（２６）が形成されている面とが直交する軸線Ｍを、所定角度、たとえば３０°〜４５°傾斜した状態で高圧水を噴射すると、中子砂の除去効率がより一層向上する。この場合、ノズルユニット２０は位置決め固定されているため、実際には、多関節ロボット１４の付勢作用下に、把持部１６に把持されたシリンダブロック１８を上記角度に傾斜させてもよい。
【００３２】
図３の説明に戻り、中子砂の除去が完了したシリンダブロック１８は仕上げとして、水洗浄（ステップＳ７）された後、空気乾燥（ステップＳ８）される。
【００３３】
前記工程を経て、作業が完了したシリンダブロック１８は載置台２８に返却され（ステップＳ９）、次の作業工程に供される。
【００３４】
以上説明したように、本発明の実施の形態の中子砂の除去方法および除去装置によれば、水穴４２（１）〜４２（２６）への高圧水の噴射は、まず少なくとも１つ置きに行い、すなわち、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、水穴４２（１）→水穴４２（１２）の順番で行い、その後、高圧水の噴射が完了した水穴４２（１）および４２（１２）に挟まれた水穴４２（８）について行うようにしているため、高圧水の圧力（エネルギー）は中子砂に対して均等に加わる。したがって、結果としてシリンダブロック１８内の中子砂の除去効率が向上する。
【００３５】
また、本実施の形態の中子砂の除去方法および除去装置では、１本のノズルユニット２０が計２６個の水穴４２（１）〜４２（２６）に高圧水を噴射しているため、高圧水の供給源である高圧ポンプの容量を少なくすることができる。また、ノズルユニット２０は固定されているため、ノズルユニット２０と前記高圧ポンプとを接続する配管の長さも短くて済む。
【００３６】
さらに、本実施の形態の中子砂の除去方法および除去装置によれば、ワークであるシリンダブロック１８の噴射口２０ｂの位置（高圧水噴射位置）への移動は、多関節ロボット１４を駆動させることによって行っているため、例えば、工程変更等によって異なるシリンダブロック１８から中子砂を除去処理する場合であっても、ノズルユニット２０の配置等をその都度変更する必要がなく、生産効率が大きく向上する。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、砂中子により形成された鋳造品の内部に残留した中子砂を効率よく且つ低コストで除去することができる。さらに、シリンダブロックの形状が変更された場合であっても、迅速に対応することが可能となり、且つ生産効率も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る中子砂の除去装置の正面図である。
【図２】水穴の配置を示すシリンダブロックの上面図である。
【図３】本実施の形態に係る中子砂の除去手順を説明するフローチャートである。
【図４】図４Ａ〜図４Ｄは、高圧水を噴射する水穴の順番と除去される中子砂の関係を示すシリンダブロックの一部省略縦断面図である。
【図５】噴射口から噴射される高圧水の噴射パターンを示す説明図である。
【図６】ノズルユニットとシリンダブロックとの位置関係を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１０…中子砂の除去装置 １２…処理室
１４…多関節ロボット １５…制御部
１６…把持部 １８…シリンダブロック
２０…ノズルユニット ２０ａ…本体
２０ｂ…噴射口 ２０ｃ…回転機構
２２…ミストコレクタ ２３…沈殿槽
２４…受部 ２５…開口部
２６…シャッタ ２７…シリンダ
２８…載置台 ４０ａ〜４０ｄ…シリンダ穴
４２（１）〜４２（２６）…水穴

Claims (5)

1. 砂中子により形成される鋳造品の内部に残留する中子砂を前記鋳造品に設けらた複数の孔部から高圧流体を噴射することにより該鋳造品の外部へと排出する中子砂の除去方法であって、
   連設された前記複数の孔部の中、少なくとも１つおきに該孔部に対して高圧流体を噴射する第１の工程と、前記第１の工程で残された孔部に対して高圧流体を噴射する第２の工程と、
   を含むことを特徴とする中子砂の除去方法。
2. 請求項１記載の方法において、
   前記高圧流体は高圧水であり、前記高圧水は円錐状に噴射されることを特徴とする中子砂の除去方法。
3. 請求項１または２記載の方法において、
   前記高圧流体の噴射方向軸線が、前記孔部に対して所定角度傾斜していることを特徴とする中子砂の除去方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法において、
   前記高圧流体は所定回転数で回転しながら噴射されることを特徴とする中子砂の除去方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法において、
   前記鋳造品はシリンダブロックであることを特徴とする中子砂の除去方法。

Images