JP5057244B2 - 鋳物の中子砂落し装置 - Google Patents

Description

本発明は、中子を利用した鋳造において、鋳造後に振動アクチュレータのみによって、中子に打撃と振動を与える鋳物の中子砂除去装置に関する。

製品内部に複雑形状を創生するには鋳物とくに、中子を使用することによってのみ実癌可能である。しかしながら、鋳造時の高温溶湯の影響によって崩壊しがたい中子の使用は鋳造後の除去を困難とするため、数多くの中子砂除去方法が開示されている。それらを列挙すると、大きく分けると以下の5方法にまとめられる：
外部からの直接加工作用による方法としては、ドリル切削（特許文献1参照）、パイプの上下突き刺し（特許文献2参照）、ショットブラスト（特許文献３参照）、エアブロー＋振動（特許文献４．５参照）、切削噴流の直接作用（特許文献6参照）がある。
製品への打撃方法としては、エアハンマーによるもの（特許文献7〜11参照）、カムによるもの（特許文献12参照）、打撃を2段、つまり高衝撃低振動数で崩壊後、小さな衝撃力且つ高い振動数により排出させるもの（特許文献13参照）がある。
振動によるものとしては、加振モータ（特許文献14,15）、電磁石（特許文献16,17参照）、打撃用の粒状体を封入する方法（特許文献１８参照）がある。
中子形状を維持するバインダが燃焼・分解していない場合に、単に振動を加えても中子自体に動きがなければ、中子を取り巻く鋳物と一緒に振動しているだけだし、衝撃を与えて中子に亀裂を与えて砂塊に分割しても中子は分解しない。
したがって、打撃と振動を組み合わせて、分割した砂塊同士が振動で擦り合って砂粒へ分解する方法がより望ましい（特許文献19〜２３参照）
但し、鋳物の内部形状は複雑であるため、特に深い凹部からは単純には振動移動しないため、リサージュ図形を描く円弧運動は効果的（特許文献２４）で有ることが知れており、更には単純な振動だけでなく、振動の形態を円弧振動と上下振動との複合振動とする（特許文献25）方法も考案されている。このような複雑な機構を取らずに、これらの打撃、振動機構に鋳物の回転機構を備えた装置スイングマスターがＦｉｌｌ社によって開発販売されている（非特許文献1）が、それぞれに駆動装置にアクチュレータを使用するため、装置は複雑となる。
こうした機械的効果を用いた装置以外に、水冷による水蒸気爆発（特許文献26〜28）あるいは火花放電（特許文献29、30）が開発されたが、いずれも湿式であり、砂落し後の乾燥・水処理が負担となる。

特開Ｐ２００５−３２９４１０号公報 特開平７−３１４１２４号公報 特開平６−２９７１３２号公報 特開平１１−５１５２号公報 特開平９−１６４４７１号公報 特開２０００−１０７８５５Ａ号公報 特開平９−１０８８２１号公報 特開平８−１７４１９１号公報 Ｐ２００４−３１４１３３Ａ号公報 特開平１０−２９０５５号公報 特開平11-２２６７２４/号公報 特開Ｐ２０００−１７６６３１Ａ号公報 特開平７−３１４１２５号公報 特開平５−２３８３３号公報 特開平５−５０２１２号公報 特開Ｐ２００５−２６２３１４Ａ号公報 特開Ｐ２００６−５５９０５Ａ号公報 特開平１０−１５６５１６号公報 特開Ｐ２０００−３０１３１７Ａ号公報 特開Ｐ２０００−３４３２０６Ａ号公報 特開Ｐ２００３−３０５５６０Ａ号公報 特開ＷＯ２００４／０８２８７０号公報 特Ｐ３０５６５２６号公報 特開２００４−３３７８７６号公報 特開Ｐ２０００−１９７９６２Ａ号公報 特開平６−２６２３３８号公報 特開平６−２６２３３９号公報 特開平６−２６２３４０号公報 特開昭62-055945 特開平01−041432 Foundry M&T、Ｖｏｌ．133(2005)Ｎｏ．1

打撃と振動、更に回転を行う中子除去装置は装置が複雑で、しかも製品を直接打撃するため製品に打痕不良を発生するなどの課題がある。
それに対して、本発明は上記の問題を解決するために成されたものであり、基本的にはユーラスモータの振動で錘を駆動し、かつ製品を固定している冶具を打撃し、しかもアクチュレータの数を減少することによって、簡便かつ容易に中子の砂落としすることを目的としている。

上記の目的を達成するために本発明における鋳物の中子砂落し装置は、ベース上に空気バネを介して載置された、中子鋳包み鋳物載置用テーブルに吊下された振動手段を備えた振動ユニットと、前記中子鋳包み鋳物を固定すると共に、振動によって上下運動する錘をその上部面上に載置した冶具とを有するものであって、前記振動ユニットの振動によって誘起される前記錘の自由落下衝撃によって前記中子鋳包み鋳物中の中子砂を分割・剥離・砂粒化除去することを特徴とする。
また、前記錘が前記中子鋳包み鋳物載置用テーブル上に載置されたことを特徴とする。
さらに、残留した中子砂を排出するために、装置全体が回転できるように構成したことを特徴とする。
あるいは、残留した中子砂を排出するために、中子鋳包み鋳物を載置したテーブル上の振動波形がリサージュ図形とするように波形制御する制御手段を更に有すること特徴とする。
さらに、自由振動する錘部分を消音壁で覆ったことを特徴とする。

本発明によれば、鋳物に打痕を与えることなく、衝撃による中子の破壊と破壊した中子同士の振動による友摺りにより均一な中子砂の剥離分離が可能であると共に、アクチェエ−タは一つで済み、装置の構造が簡単になるという利点がある。

また、本発明は、前記テーブル上の冶具を介して自由振動による錘の移動によって衝撃も与えることができる。エアやカムなどのアクチュレータを使用していないので、錘は任意の場所に取り付け可能で、装置仕様を変更することなく多種多様な製品形状に応じて、対応が可能という利点がある。
さらに、本発明は、装置自体を回転することができる。これにより鋳物内部の中子砂の排出を容易にするという利点がある。
また、本発明は、前記アクチュエ−タの制御によって、振動波形がリサージュ図形であることができる。これにより中子砂の動きを制御できるという利点がある。
また、本発明は、自由振動する錘部分を消音壁で覆うことにより衝撃音を緩和することができる。これにより騒音低減という利点がある。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。本発明は、ベース上に空気バネを介して載置された、中子鋳包み鋳物載置用テーブルに吊下された振動手段を備えた振動ユニットと、前記中子鋳包み鋳物を固定すると共に、振動によって上下運動する錘をその上部面上に載置した冶具とを有するものであって、前記振動ユニットの振動によって誘起される前記錘の自由落下衝撃によって前記中子鋳包み鋳物中の中子砂を分割・剥離・砂粒化除去することを特徴とする。
また、前記錘が前記中子鋳包み鋳物載置用テーブル上に載置されたことを特徴とする。
さらに、残留した中子砂を排出するために、装置全体が回転できるように構成したことを特徴とする。
あるいは、残留した中子砂を排出するために、中子鋳包み鋳物を載置したテーブル上の振動波形がリサージュ図形であること特徴とする。
さらに、自由振動する錘部分を消音壁で覆ったことを特徴とする。

また、本発明において、アクチュエ−タとは、アンバランスウエイト式振動装置であるユーラスモータおよび、もしくは波形制御の可能なモータである。
支持部材は振動に耐えられる剛性構造が必要だが、鋳物との間には弾性体を介したりあるいは鋳物形状に即した冶具を備える事も可能である。

また、本発明における中子砂は、その種類を問わないが、砂型鋳造、金型鋳造に使用されるもの、特に非鉄合金鋳物用に特に好適である。例えば、澱粉のような多糖類系の低温分解性の水溶性バインダを粘結剤とする中子に好適である。

以下、実施例に基づき発明を説明する。図１、2及び図3は、本発明の実施例に用いる中子砂落し装置の概略正面の一例である。図１において錘１は、冶具を介して直接鋳物に衝撃を与える方式で、図2において錘は冶具台（テーブル）に取り付けられており、鋳物に直接打撃を与えないが、衝撃自体は伝わる構造である。図3は錘部分を消音壁で覆った構造である。

図1は、自由錘を載置した中子砂落し装置の正面図で、ベース１の上に空気バネ2を介してテーブル3が載置され、そのテーブル3に振動手段4が垂下されている。テーブル上に上部に穴のあいた冶具台11を置き、その上に中子9を鋳包んだ鋳物8を中子の巾木部分が冶具台11穴に接するように載置し、更に必要に応じて介在冶具5bを介して、錘6付きストッパ付き軸7付き冶具5をさらに載置、クランプ5aで固定する。錘６には中心部に孔があり、その孔径はストッパ付き軸径よりも若干大きめである。空気バネ2は空気減衰型あるいはベロ−ズ・タイヤ・鼓型防振ゴムで、通常エアライドと呼ばれているエアダンパである。これにより、振動手段4による振動効果はベース1に伝わらず、環境に著しい影響をもたらさない。

振動手段として上下方向の振動となるように調整したユーラスモータを用いた装置を使用した場合、鋳造後の総重量4.7ｋｇ、鋳物重量3.5ｋｇの水溶性澱粉を用いた中子入り直列4気筒シリンダヘッド鋳物では、解枠および堰切り落とし時の中子の残留率は79％であったが、振動周波数が20Hzの場合は53％、14Hzの場合は68％となった。さらに、これらの鋳物を装置から取り出したあとで、鋳物を回転して位置を変えながら、エアを吹き込み鋳物8内の残留中子を除去すると残留率は0.８％となり、ほぼ除去できた。このことから、打撃・振動で鋳物から剥離・分離はできたものの、単なる上下運動では内部形状の複雑の鋳物内部から完全に排出するには困難で、そのためには鋳物自体を回転させるか、あるいは振動波形を調整すべくリサージュ図形を描くように駆動することで分解した中子砂の動きを複雑化することで、鋳物外への完全な排出が可能となる。

図２は、冶具台11を省略し、錘６付きストッパ軸7が孔付き冶具5に固定された事例である。中子除去用の鋳物8はこの部分に載置され、冶具5ｂを介してクランプ5aによって固定した事例を示す。直接鋳物に打撃を加えなくても、鋳物を固定した冶具に衝撃を与えることで、衝撃は十分伝わるので、装置は実施例1に比較して、簡略化が可能となった。さらに、テーブル3に孔を設けることで孔付き冶具5を省略する事もできる。

図3は図2の装置のうち、錘６付きストッパ軸7を消音壁12で覆ったもので、消音効果が大きい。

上記の説明から明らかなように、本発明は、鋳物の中子砂落し装置において、自由に動く錘を振動テーブル上に載置して一体構造にし、また、この錘がアクチュエ−タで一体に作動させる様に構成したから、衝撃と振動を実現すると共に、構造が簡単でアクチュエ−タの数が少なくてすむ。

自由錘を載置した中子砂落し装置の正面図である。 自由錘がテーブルの両端に載置された別の中子砂落とし装置の正面図である。 自由錘が消音壁で覆われた別の中子砂落とし装置の該略正面図である。

符号の説明

1
ベース
2
空気バネ
3
テーブル
4
振動手段
5
冶具
5a クランプ
5b 介在冶具
6
錘
7
ストッパ付き軸
8
鋳物
9
中子
10
分解された中子砂
11
冶具台
12
消音壁

Claims (5)

1. ベース上に空気バネを介して載置された、中子鋳包み鋳物載置用テーブルに吊下された振動手段を備えた振動ユニットと、
   前記中子鋳包み鋳物を固定すると共に、振動によって上下運動する錘をその上部面上に載置した冶具とを有する鋳物の中子砂落し装置であって、
   前記振動ユニットの振動によって誘起される前記錘の自由落下衝撃によって
   前記中子鋳包み鋳物中の中子砂を分割・剥離・砂粒化除去することを特徴とする
   鋳物の中子砂落とし装置
2. ベース上に空気ダンパを介して載置された、中子鋳包み鋳物載置用テーブルに吊下された振動手段を備えた振動ユニットと、
   前記載置用テーブル上に載置した振動によって上下運動する錘と中子鋳包み鋳物を固定する冶具とを有する鋳物の中子砂落し装置であって、
   前記振動ユニットの振動によって誘起される前記錘の自由落下衝撃によって
   前記中子鋳包み鋳物中の中子砂を分割・剥離・砂粒化除去することを特徴とする
   鋳物の中子砂落とし装置
   
   
3. 中子砂落し装置全体が回転できるように、装置回転手段を更に備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の鋳物の中子砂落し装置。
   
   
4. テーブルの振動波形がリサージュ図形とするように波形制御する制御手段を更に有することを特徴とする請求項1から3のうちいずれか1項に記載の鋳物の中子砂落し装置
   
   
5. 前記錘部を消音壁で覆ったことを特徴とする請求項4に記載の鋳物の中子砂落し装置