JP5403429B2 - 鋳出しマーク付鋳鉄管およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、受口の端面に鋳出しマークを有する鋳出しマーク付鋳鉄管とその製造方法に関する。

鋳鉄管を遠心鋳造する際には、図５に示すように、鋳型１４の開口部にフランジ１２を有する中子１１を装着し、鋳型１４を軸心回りに回転させながら溶湯を注湯して、鋳型１４の内周面と中子１１の外周面との間に、鋳鉄管１の受口２を形成している。このとき、形成される受口２の端面２ａに当接される中子１１のフランジ面１２ａには、製品の規格等を表す文字（数字を含む）や図形等からなる凸のマークを受口２の端面２ａに鋳出すために、マークの鏡像となる凹の鏡像マークが付与されることが多い。

従来、このような鋳鉄管を遠心鋳造する中子のフランジ面に鏡像マークを付与する際には、砂型の中子を造形する型のフランジを形成する部位を、鏡像マークを形成するための凸の元祖マークを設けたマークプレートとして分割形成するか、中子を造形する型のフランジを形成する部位に、凸の元祖マークを設けたマークプレートを挿入するかして、中子の造形時に鏡像マークを付与する方法が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

前記鋳鉄管の遠心鋳造には、溶湯を注湯する鋳型を砂型として、その外周から空冷する空冷式砂型遠心鋳造と、鋳型を金型として、その外周から水冷する水冷式金型遠心鋳造とがあり、水冷式金型遠心鋳造では、鋳型の段取り時間も含めて１分程度の短いサイクル時間で遠心鋳造が行われることがある。また、砂型の中子は、いずれの遠心鋳造でも鋳造サイクル毎に新たなものが段取りされる。

特開平９−１０８９０号公報

近年、製造された鋳鉄管の製造履歴をトレースできるように、製造月日や製造番号等を表す個別のマークを鋳鉄管に鋳出すことが要求されている。特許文献１に記載された、マークプレートを用いて中子の造形時に鏡像マークを付与する従来の中子のフランジ面への鏡像マークの付与方法は、多数の中子に同じ鏡像マークを付与して、各鋳鉄管に同じマークを鋳出す場合には好適であるが、近年要求されているように、鋳鉄管に個別のマークを鋳出す場合には、対応が困難な問題がある。

そこで、本発明の課題は、鋳出しマーク付鋳鉄管に、個別のマークを容易に鋳出すことができるようにすることである。

上記の課題を解決するために、本発明は、回転する鋳型内に溶湯を注湯する遠心鋳造で製造され、中子のフランジ面に付与された凹の鏡像マークによって、受口の端面に凸のマークが鋳出される鋳出しマーク付鋳鉄管の製造方法において、前記中子のフランジ面の凹の鏡像マークを、前記中子の造形後に、フランジ面に彫り込みを入れて付与する方法を採用した。

すなわち、受口の端面にマークを鋳出すための中子のフランジ面の凹の鏡像マークを、中子の造形後に、フランジ面に彫り込みを入れて付与することにより、鋳出しマーク付鋳鉄管に、個別のマークを容易に鋳出すことができるようにした。

前記遠心鋳造は、前記鋳型を金型として、その外周から水冷する水冷式金型遠心鋳造とすることができる。

前記マークは、前記遠心鋳造の１サイクル毎に連続した異なる製造番号を含むものとすることができる。

前記鏡像マークを、前記フランジ面に逐次彫り込みを入れるマーカを有するマーキング装置によって付与することにより、鏡像マークをフランジ面に迅速に付与することができ、鋳造のサイクル時間が短い水冷式金型遠心鋳造であっても、短い段取り時間に間に合わせることができる。なお、フランジ面に逐次彫り込みを入れるマーカとしては、マーキング端子をエア圧で突き出すもの、レーザビームを照射するもの、エンドミルで切削するもの等を挙げることができる。

前記マーキング装置を、前記鋳鉄管のマークの形態を指示するマーキング情報に基づいて、前記中子のフランジ面に逐次彫り込みを入れるマーカの作動を数値制御するものとすることにより、迅速かつ正確に、個別のマークの鏡像マークをフランジ面に付与することができる。

前記マーキング装置は、前記鋳鉄管を遠心鋳造する作業場に配置するとよい。通常、中子の造形と鋳造作業は別の場所で行っているが、マーキング装置を遠心鋳造の作業場に配置することにより、中子の段取りを迅速に行うことができるとともに、中子の造形から遠心鋳造までのいずれかの工程で中子に不良が発生したり、鋳造に用いられる順番が入れ替わったりしたときでも、遠心鋳造される各鋳鉄管に製造番号を含む個別のマークを誤りなく鋳出すことができる。

前記マーキング装置のマーカを、マーキング装置の本体の下側から前記中子側の前方へ水平に延び、水平面内で前後左右に駆動されるアームの先端に、前記本体の前方へ突出させて設けることにより、マーキング装置のマーカ以外の部位が中子と干渉しないようにし、砂型で形成される中子の損傷による重大な鋳造不良を防止することができる。

前記マーキング装置のマーカを、エア圧でマーキング端子を下方へ突き出して、前記中子のフランジ面に逐次彫り込みを入れるものとすることにより、マーキング装置をコンパクトなものとすることができる。

前記マーカのマーキング端子を、前記中子のフランジ面に対して、中子側の前方へ斜めに突き出すことにより、マーキング端子の支持筒が中子の胴部と干渉しないように、中子の胴部と近接するフランジ面の内周部まで鏡像マークを付与することができ、鏡像マークの付与位置の自由度を大きくすることができる。

また、本発明は、遠心鋳造で製造され、中子のフランジ面に付与された凹の鏡像マークによって、受口の端面に凸のマークが鋳出される鋳出しマーク付鋳鉄管において、上述したいずれかの製造方法で製造したものとする構成を採用した。

本発明に係る鋳出しマーク付鋳鉄管の製造方法は、受口の端面にマークを鋳出すための中子のフランジ面の凹の鏡像マークを、中子の造形後に、フランジ面に彫り込みを入れて付与するようにしたので、鋳出しマーク付鋳鉄管に、個別のマークを容易に鋳出すことができる。

また、本発明に係る鋳出しマーク付鋳鉄管は、上述したいずれかの製造方法で製造したので、個別のマークを容易に鋳出すことができる。

本発明に係る鋳出しマーク付鋳鉄管の遠心鋳造に用いられる中子に鏡像マークを付与するマーキング装置を示す側面図 図１の平面図 図１のマーカのマーキング端子を拡大して示す切欠き斜視図 （ａ）は図１のマーキング装置で中子のフランジ面に付与した鏡像マークを示す平面図、（ｂ）は（ａ）の鏡像マークで鋳鉄管の受口の端面に鋳出されたマークを示す平面図 鋳鉄管を遠心鋳造する状態を示す一部省略縦断面図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１および図２は、本発明に係る鋳出しマーク付鋳鉄管の遠心鋳造に用いられる中子１１のフランジ１２の胴部１３側を向くフランジ面１２ａに、後述する鋳鉄管１の受口２の端面２ａに凸のマークＭを鋳出すための凹の鏡像マークＫを付与するマーキング装置２０を示す。図示は省略するが、このマーキング装置２０は、鋳鉄管１を遠心鋳造する作業場に配置され、胴部１３を縦向きにして置き台１５に載せられた中子１１の上向きのフランジ面１２ａに逐次彫り込みを入れるように、鏡像マークＫを付与する。なお、中子１１は、遠心鋳造の作業場とは別の場所で造形されるとともに、鋳造時の強度の確保と、鋳造される鋳鉄管１の砂噛み防止のための塗型剤を表面に塗布されて、遠心鋳造に用いられる。

前記マーキング装置２０は、基台２１上で前後方向に進退するフレーム２２に、上下方向に昇降する本体２３を取り付け、本体２３の下側から中子１１側の前方へ水平に延びるアーム２４ａの先端に、本体２３よりも少し前方へ突出するように設けたマーカ２４の支持筒２４ｂに、後述するフランジ面１２ａに彫り込みを入れるマーキング端子２５を支持して、本体２３に内蔵されたコントローラと２次元の直線駆動装置（図示省略）によって、マーカ２４のアーム２４ａを水平面内で前後左右に駆動するものである。

前記フレーム２２は、基台２１に設けられた一対の水平なガイドレール２６ａにガイド部材２７ａで案内されるとともに、水平なねじ軸２８ａにナット（図示省略）で螺合されており、ねじ軸２８ａをハンドル２９ａで回転させることにより、前方の中子１１に対する本体２３の前後方向の位置決めがされる。また、本体２３は、フレーム２２に設けられた垂直なガイドレール２６ｂにガイド部材２７ｂで案内されるとともに、垂直なねじ軸２８ｂにナット（図示省略）で螺合され、ねじ軸２８ｂをハンドル２９ｂで回転させることにより、下方のフランジ面１２ａに対する上下方向の位置決めをされる。

このように、中子１１のフランジ面１２ａに対する本体２３の前後方向と上下方向の位置決めをしたのち、本体２３に内蔵されたコントローラにコンピュータ（図示省略）から入力される鋳鉄管１のマークＭの形態を指示するマーキング情報に基づいて、マーカ２４のアーム２４ａが２次元の直線駆動装置でフランジ面１２ａに前後左右方向に駆動されるとともに、後述するように、マーキング端子２５がエア圧で下方へ突き出され、中子１１のフランジ面１２ａに所定の個別の鏡像マークＫが付与される。

図１および図３に示すように、前記マーカ２４のマーキング端子２５は、中子１１の胴部１３と近接するフランジ面１２ａの内周部に鏡像マークＫを付与するときに、支持筒２４ｂが胴部１３と干渉しないように、下方のフランジ面１２ａに対して斜め前方へ突き出すようになっている。したがって、マーキング位置が中子１１の胴部１３に近いフランジ面１２ａの内周部であっても、マーキング端子２５以外の部分が砂型とされた中子１１に接触することはなく、安全に鏡像マークＫを付与することができる。

図３に拡大して示すように、前記マーカ２４の支持筒２４ｂに支持されたマーキング端子２５は、支持筒２４ｂの内径面に摺接する頭部２５ａを設けられるとともに、頭部２５ａの下側にコイルばね２４ｃを装着されており、頭部２５ａにエア圧が負荷されたときに、支持筒２４ｂの下端に達して、尖った先端が下方へ突き出し、支持筒２４ｂ内のエアが流出してエア圧が下がると元に戻る。マーキング端子２５は２００〜３００回／秒程度の高サイクルで下方への突き出しを繰り返し、フランジ面１２ａには、マーキング端子２５の各突き出しによるドット状の彫り込みを連ねた鏡像マークＫが付与される。

図４（ａ）は、前記マーキング装置２０によって中子１１のフランジ面１２ａに付与された凹の鏡像マークＫの例を示す。この鏡像マークＫは、数字を反転した鏡像文字とされ、フランジ面１２ａの内周部に、８つの鏡像文字が円弧に沿って配列されている。

図５は、上述した鏡像マークＫをフランジ面１２ａに付与した中子１１を、水冷式金型遠心鋳造の金型とされた鋳型１４の開口部に装着し、軸心回りに回転する鋳型１４内に溶湯を注湯して遠心鋳造して、鋳型１４の内周面と中子１１の外周面との間に、鋳鉄管１の受口２を形成する状態を示す。図示は省略するが、鋳型１４は外周から水冷されるようになっている。形成される受口２の端面２ａには、鏡像マークＫを付与された中子１１のフランジ面１２ａが当接され、受口２の端面２ａにマークＭが鋳出される。

図４（ｂ）は、前記鏡像マークＫによって鋳鉄管１の受口２の端面２ａに鋳出された凸のマークＭの例を示す。このマークＭは、鋳鉄管１の製造月日と製造番号を表す４桁ずつの数字で形成されている。この製造番号を含むマークＭを各鋳鉄管１に鋳出すとき、前記マーキング情報をコントローラに出力するコンピュータには、手入力または上位コンピュータからの入力によって、最初に鋳造される鋳鉄管１の製造番号が入力され、入力された製造番号をコントローラに出力する。こののち、各中子１１への鏡像マークＫの付与が完了する毎に、コントローラからコンピュータに付与完了信号が発信され、コンピュータは、この付与完了信号を受信する毎に、製造番号を１ずつ増加させて、順次鋳造される鋳鉄管１の製造番号をコントローラに出力するようになっている。なお、コンピュータは日付認識機能を有しており、日付が変わったときに製造月日を変更するとともに、前日の最後の製造番号をクリアする。

上述した実施形態では、中子のフランジ面に鏡像マークを付与するマーキング装置を、エア圧でマーキング端子を突き出してドット状の彫り込みを線状に連ねて、その線状の彫り込みでもって鏡像マークＫを形成するようにしたが、このマーキング装置は、レーザビームを照射するものやエンドミルで切削して、同様な線状の彫り込みを入れて鏡像マークＫを形成するもの等とすることもできる。

また、上述した実施形態では、鋳出しマーク付鋳鉄管を水冷式金型遠心鋳造で製造するようにしたが、本発明に係る鋳出しマーク付鋳鉄管は空冷式砂型遠心鋳造で製造することもできる。

Ｍ マーク
Ｋ 鏡像マーク
１ 鋳鉄管
２ 受口
２ａ 端面
１１ 中子
１２ フランジ
１２ａ フランジ面
１３ 胴部
１４ 鋳型
１５ 置き台
２０ マーキング装置
２１ 基台
２２ フレーム
２３ 本体
２４ マーカ
２４ａ アーム
２４ｂ 支持筒
２４ｃ コイルばね
２５ マーキング端子
２５ａ 頭部
２６ａ、２６ｂ ガイドレール
２７ａ、２７ｂ ガイド部材
２８ａ、２８ｂ ねじ軸
２９ａ、２９ｂ ハンドル

Claims (6)

1. 回転する鋳型（１４）内に溶湯を注湯する遠心鋳造で製造され、砂型からなる中子（１１）のフランジ面（１２ａ）に付与された凹の鏡像マーク（Ｋ）によって、受口（２）の端面に凸のマーク（Ｍ）が鋳出される鋳出しマーク付鋳鉄管（１）の製造方法において、
   前記遠心鋳造を、前記鋳型（１４）を金型としてその外周から水冷する水冷式金型遠心鋳造とし、
   前記中子（１１）のフランジ面（１２ａ）の凹の鏡像マーク（Ｍ）を、前記中子（１１）の造形後に、フランジ面（１２ａ）にマーキング装置（２０）のマーキング端子（２５）による線状の彫り込みを入れて付与するようにし、
   かつ、前記凸のマーク（Ｍ）を、前記遠心鋳造の１サイクル毎に連続した異なる製造番号を含むものとするとともに、前記マーキング装置（２０）を、前記鋳鉄管（１）の鏡像マーク（Ｋ）の形態を指示するマーキング情報に基づいて、前記中子（１１）のフランジ面（１２ａ）に逐次彫り込みを入れるマーキング端子（２５）の作動を数値制御するものとした鋳出しマーク付鋳鉄管の製造方法。
2. 前記マーキング装置（２０）のマーキング端子（２５）を下方に突き出して、前記中子のフランジ面（１２ａ）に逐次ドット状の彫り込みを連ねて前記線状の彫り込みを入れるものとした請求項１に記載の鋳出しマーク付鋳鉄管の製造方法。
3. 前記マーキング装置（２０）を、前記鋳鉄管（１）を遠心鋳造する作業場に配置した請求項１又は２に記載の鋳出しマーク付鋳鉄管の製造方法。
4. 前記マーキング装置（２０）のマーキング端子（２５）を、マーキング装置の本体（２３）の下側から前記中子側の前方へ水平に延び、水平面内で前後左右に駆動されるアーム（２４ａ）の先端に設けて、前記本体（２３）の前方へ突出させた請求項１乃至３のいずれかに記載の鋳出しマーク付鋳鉄管の製造方法。
5. 前記マーキング装置（２０）のマーキング端子（２５）を、前記中子（１１）のフランジ面（１２ａ）に対して、中子側の前方へ斜めに突き出すようにした請求項４に記載の鋳出しマーク付鋳鉄管の製造方法。
6. 回転する鋳型（１４）内に溶湯を注湯する遠心鋳造で製造され、中子（１１）のフランジ面（１２ａ）に付与された凹の鏡像マーク（Ｋ）よって、受口（２）の端面（２ａ）に凸のマーク（Ｍ）が鋳出される鋳出しマーク付鋳鉄管（１）において、請求項１乃至５のいずれかに記載の製造方法で製造したことを特徴とする鋳出しマーク付鋳鉄管。

Images