JP5884904B2 - 中子砂充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、中子造型機において中子型に中子砂を充填する中子砂充填方法に関する。

従来、中子型の上方にブローヘッドを配置して該中子型の上方から下方の中子型に向かって中子砂を吹き込む、いわゆるトップブロー式の中子造型機が用いられている（例えば、特許文献１）。トップブロー式の中子造型機は、中子型の上方にブローヘッドが配置され、更にその上に中子砂ホッパが配置されるため、装置の背丈が高くなり、装置が大型化してしまう。

特公昭４７−０１３１７９号公報

装置の背丈をできるだけ低くし、装置を小型化するために、中子型の下方にブローヘッドを配置して該中子型の下方から上方の中子型に向かって中子砂を吹き込む、いわゆるアンダーブロー式の中子造型機の使用が考えられる。

本発明の目的は、上方に位置する中子型に向かって下方から中子砂を吹き込むアンダーブロー式を採用した場合において、中子型に中子砂を良好に充填することができ、それにより中子の製造効率の向上に寄与する中子砂充填方法を提供することを目的とする。

ところで、アンダーブロー式の中子造型機の場合、中子型に中子砂を充填するために、中子型の下方に配置されたブローヘッド内にエアレーションエアを導入して、中子砂を十分に浮遊流動化させた状態とする工程と、ブローヘッド内に圧縮エアを導入してブローヘッドの上方に位置する中子型のキャビティに向かって中子砂を吹き込む工程とが行われる。しかしながら、本発明者らが鋭意研究を行ったところ、ブローヘッド内へのエアの供給状況によっては、中子砂の中子型への充填が良好に行えない場合があることが判明した。例えば、製造された中子に中子砂の充填密度の低い部分が存在してしまったり、製造された中子の表面に皺が発生してしまったり、といった充填不良が生じうる。そこで、本研究者らがさらなる検討を行ったところ、ブローヘッド内の圧力に着目し、当該圧力に応じたエアの供給制御を行うことにより、中子型に中子砂を良好に充填することができることを見出だした。

すなわち、本発明の一側面に係る中子砂充填方法は、砂吹き込み室と砂貯留室とを有するブローヘッドから中子型のキャビティ内に中子砂を充填する中子砂充填方法であって、ブローヘッドが中子型の下方に位置すると共に、ブローヘッドと中子型とが連通された状態で、エアレーションエア供給手段が砂吹き込み室内にエアレーションエアを供給し、砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させる第１の工程と、第１の工程の後に、砂吹き込み室内の圧力が第１の圧力に到達した場合には、制御部からの指示に基づいて圧縮エア供給手段が砂貯留室内に圧縮エアを供給し、浮遊流動化した砂吹き込み室内の中子砂を中子型のキャビティ内に充填させる第２の工程と、第２の工程の後に、砂吹き込み室内及び砂貯留室内の圧力に基づいて制御部が中子砂のキャビティ内への充填が完了したか否かを判断し、充填が完了した場合には、制御部からの指示に基づいてエアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させる第３の工程と、第３の工程の後に、砂吹き込み室内の圧縮エアを排気する第４の工程とを含む。

本発明の一側面に係る中子砂充填方法では、砂吹き込み室内の圧力が第１の圧力に到達した場合に、制御部からの指示に基づいて圧縮エア供給手段が砂貯留室内に圧縮エアを供給し、浮遊流動化した砂吹き込み室内の中子砂を中子型のキャビティ内に充填させる。そのため、砂吹き込み室内の中子砂が浮遊流動化した時点で、速やかに圧縮エア供給手段を動作させ、中子砂を短時間に中子型のキャビティ内に充填できる。本発明の一側面に係る中子砂充填方法では、砂吹き込み室内の圧力及び砂貯留室内の圧力に基づいて制御部が中子砂のキャビティ内への充填が完了したか否かを判断し、充填が完了した場合に、制御部からの指示に基づいてエアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させる。そのため、中子砂が中子型のキャビティ内に充填されたかどうかを、圧力を測定することで検出できる。以上のように、ブローヘッド内の圧力に応じたエアの供給制御を行うことで、中子砂を十分に浮遊流動化させつつ中子砂を中子型のキャビティ内へ充填させることと、充填を適切に完了させることとを共に実現できる。その結果、中子型に中子砂を良好に充填することができ、それにより中子の製造効率の向上を図ることができる。なお、砂吹き込み室内の圧力が第１の圧力に到達したかの判断は、砂吹き込み室内の圧力を測定して判断してもよいし、第１の圧力に到達したことを示す所定の時間が経過したか否かによって判断してもよい。

第１の圧力は、中子砂を浮遊流動化させ且つキャビティ内に中子砂を吹き込むために適した状態にすることができる圧力であってもよい。この場合、砂吹き込み室内の圧力と第１の圧力とを比較することにより、砂吹き込み室内の中子砂が浮遊流動化され且つキャビティ内に中子砂を吹き込むために適した状態であるか否かを検知することができる。 第１の圧力は、例えば０．０１ＭＰａ〜０．１ＭＰａから選択してもよい。

第３の工程では、砂吹き込み室内の圧力及び砂貯留室内の圧力が、第２の圧力に到達した否かを制御部が判断してもよい。この場合、砂吹き込み室内の圧力及び砂貯留室内の圧力と第２の圧力とを比較することで、中子砂が中子型のキャビティ内に充填されているかどうかを検知することができる。

第３の工程では、砂吹き込み室内の圧力及び砂貯留室内の圧力が第２の圧力以上であるという第１の条件と、砂貯留室内の圧力と砂吹き込み室内の圧力との差圧が第３の圧力以下であるという第２の条件とが満たされているか否かを制御部が判断してもよい。この場合、中子型のキャビティ内が中子砂で充填されていくと、砂吹き込み室内の圧力が上昇して砂貯留室内の圧力に近づき、差圧が減少する。そのため、この差圧に基づく第２の条件を満たしているか否かを判断することにより、中子砂の中子型のキャビティ内への中子砂の充填完了を自動的に判断できる。第３の圧力は、例えば０．００２ＭＰａ〜０．０１５ＭＰａの範囲から選択してもよい。

第３の工程では、第１の条件と第２の条件とが共に満たされた後、所定の第１の時間の間、エアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段の動作を継続させ、その後、エアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させてもよい。この場合、第１の条件と第２の条件とが共に満たされた後、エアレーションエアと圧縮エアの供給を所定の時間継続することで、中子型のキャビティ内に充填された中子砂の状態を安定させることができる。第１の時間は例えば０．３秒〜１秒の範囲から選択してもよい。

第２の圧力は、第１の圧力よりも高く、且つ、圧縮エア供給手段から供給される圧縮エアの圧力の７５％〜８０％の圧力に設定されていてもよい。この場合、砂吹き込み室内および砂吹き込み室内の圧力を計測して第２の圧力と比較することにより、砂吹き込み室及び砂貯留室に確実に圧縮エアが供給される。そのため、中子型のキャビティに中子砂を必要十分に吹き込むことができる。

制御部は、第２の条件が満たされているか否かを所定の第２の時間内における差圧の平均値により評価してもよい。この場合、圧力センサにノイズが生じても第２の条件を満たしているか否かの判断を精度よく行うことができる。第２の時間は例えば０．０５秒〜０．１秒の範囲から選択してもよい。

本発明の他の側面に係る中子砂充填方法は、中子砂を中子型の下方から吹き込んで充填するアンダーブロー式の中子砂充填装置を用いた中子造型機における中子砂充填方法であって、中子砂充填装置は、中子砂を充填するキャビティを有する中子型と、キャビティ内に中子砂を吹き込む砂吹き込み室と、砂吹き込み室に供給する中子砂を貯留すると共に砂吹き込み室に連通された砂貯留室とを有するブローヘッドと、砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させるためのエアレーションエアを砂吹き込み室に供給するエアレーションエア供給手段と、砂貯留室に圧縮エアを供給する圧縮エア供給手段と、砂吹き込み室内に残存する圧縮エアを排気する排気弁と、砂吹き込み室内の圧力Ｐｆを測定する第１の圧力センサと、砂貯留室内の圧力Ｐｃを測定する第２の圧力センサと、第１及び第２の圧力センサからの信号に基づいて、エアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段及び排気弁の各動作を制御する制御部とを備えており、中子砂充填方法は、ブローヘッドが中子型の下方に位置すると共に、ブローヘッドと中子型とが連通された状態で、エアレーションエア供給手段が砂吹き込み室内にエアレーションエアを供給し、砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させる第１の工程と、第１の工程の後に、第１の圧力センサにより測定される砂吹き込み室の圧力Ｐｆが第１の圧力Ｐ１に到達したか否かを制御部が判断して、第１の圧力Ｐ１に到達した場合には、制御部からの指示に基づいて圧縮エア供給手段が砂貯留室内に圧縮エアを供給し、浮遊流動化した砂吹き込み室内の中子砂を中子型のキャビティ内に充填させる第２の工程と、第２の工程の後に、砂吹き込み室内の圧力Ｐｆ及び砂貯留室内の圧力Ｐｃが、第１の圧力Ｐ１よりも高い第２の圧力Ｐ２以上であるという第１の条件と、砂貯留室内の圧力Ｐｃと砂吹き込み室内の圧力Ｐｆとの差圧ΔＰ＝Ｐｃ−Ｐｆが第３の圧力Ｐ３以下であるという第２の条件とが満たされているか否かを制御部が判断して、第１及び第２の条件が共に満たされている場合には、制御部からの指示に基づいてエアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させる第３の工程と、第３の工程の後に、制御部が排気弁に指示して排気弁を開放させ、砂吹き込み室内の圧縮エアを排気する第４の工程とを含む。

本発明の他の側面に係る中子砂充填方法では、砂吹き込み室内の圧力Ｐｆが第１の圧力Ｐ１に到達した場合に、制御部からの指示に基づいて圧縮エア供給手段が砂貯留室内に圧縮エアを供給し、浮遊流動化した砂吹き込み室内の中子砂を中子型のキャビティ内に充填させる。そのため、砂吹き込み室内の中子砂が浮遊流動化した時点で、速やかに圧縮エア供給手段を動作させ、中子砂を短時間に中子型のキャビティ内に充填できる。本発明の他の側面に係る中子砂充填方法では、砂吹き込み室内の圧力Ｐｆ及び砂貯留室Ｐｃ内の圧力が第２の圧力Ｐ２以上であるという第１の条件と、砂貯留室内の圧力Ｐｃと砂吹き込み室内の圧力Ｐｆとの差圧ΔＰ＝Ｐｃ−Ｐｆが第３の圧力Ｐ３以下であるという第２の条件とが満たされた場合に、制御部からの指示に基づいてエアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させる。そのため、中子砂が中子型のキャビティ内に充填されたかどうかを、圧力を測定することで検出できる。また中子型のキャビティ内が中子砂で充填されていくと、砂吹き込み室Ｐｆ内の圧力が上昇して砂貯留室Ｐｃ内の圧力に近づき、差圧ΔＰが減少する。そのため、この差圧ΔＰに基づく第２の条件を満たしているか否かを判断することにより、中子型のキャビティ内への中子砂の充填完了を自動的に判断できる。以上のように、ブローヘッド内の圧力に応じたエアの供給制御を行うことで、中子砂を十分に浮遊流動化させつつ中子砂を中子型のキャビティ内へ充填させることと、中子砂の充填を適切に完了させることとを共に実現できる。その結果、中子型に中子砂を良好に充填することができ、それにより中子の製造効率の向上を図ることができる。

第１の圧力Ｐ１は、中子砂を浮遊流動化させ且つキャビティ内に中子砂を吹き込むために適した状態にすることができる圧力であってもよい。この場合、砂吹き込み室内の圧力と第１の圧力Ｐ１とを比較することにより、砂吹き込み室内の中子砂が浮遊流動化され且つキャビティ内に中子砂を吹き込むために適した状態であるか否かを検知することができる。第１の圧力Ｐ１は、例えば０．０１ＭＰａ〜０．１ＭＰａの範囲から選択してもよい。第３の圧力は、例えば０．００２ＭＰａ〜０．０１５ＭＰａの範囲から選択してもよい。

第２の圧力Ｐ２は、圧縮エア供給手段から供給される圧縮エアの圧力の７５％〜８０％の圧力に設定されていてもよい。この場合、砂吹き込み室内および砂吹き込み室内の圧力を計測して第２の圧力と比較することにより、砂吹き込み室及び砂貯留室に確実に圧縮エアが供給される。そのため、中子型のキャビティに中子砂を必要十分に吹き込むことができる。

制御部は、第２の条件が満たされているか否かを所定時間内における差圧ΔＰの平均値により評価してもよい。この場合、圧力センサにノイズが生じても第２の条件を満たしているか否かの判断を精度よく行うことができる。制御部は、第２の条件が満たされているか否かを例えば０．０５秒〜０．１秒間における差圧ΔＰの平均値により評価してもよい。

第３の工程では、第１の条件と第２の条件とが共に満たされた後、所定の時間Ｔ１の間、エアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段の動作を継続させ、その後、エアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させてもよい。この場合、第１の条件と第２の条件とが共に満たされた後、エアレーションエアと圧縮エアの供給を所定の時間継続することで、中子型のキャビティ内に充填された中子砂の状態を安定させることができる。所定の時間Ｔ１は、例えば０．３秒〜１秒の範囲から選択してもよい。

制御部は、第１の工程が開始してから所定の時間Ｔ３が経過するまでに第１〜第４のそれぞれの工程が終了したか否かを判断し、第１〜第４のそれぞれの工程が終了する前に所定の時間Ｔ３が到来した場合には、中子砂充填装置の動作を停止させてもよい。この場合、圧縮空気の供給不足や、ブローヘッドからの圧縮空気の漏れなどの異常が発生したと判断して、自動的に中子砂充填装置の動作を停止できる。

本発明の他の側面に係る中子砂充填方法は、中子砂を中子型の下方から吹き込んで充填するアンダーブロー式の中子砂充填装置を用いた中子造型機における中子砂充填方法であって、中子砂充填装置は、中子砂を充填するキャビティを有する中子型と、キャビティ内に中子砂を吹き込む砂吹き込み室と、砂吹き込み室に供給する中子砂を貯留すると共に砂吹き込み室に連通された砂貯留室とを有するブローヘッドと、砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させるためのエアレーションエアを砂吹き込み室に供給するエアレーションエア供給手段と、砂貯留室に圧縮エアを供給する圧縮エア供給手段と、砂吹き込み室内に残存する圧縮エアを排気する排気弁と、砂吹き込み室内の圧力Ｐｆを測定する第１の圧力センサと、砂貯留室内の圧力Ｐｃを測定する第２の圧力センサと、第１及び第２の圧力センサからの信号に基づいて、エアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段及び排気弁の各動作を制御する制御部とを備えており、中子砂充填方法は、ブローヘッドが中子型の下方に位置すると共に、ブローヘッドと中子型とが連通された状態で、エアレーションエア供給手段が砂吹き込み室内にエアレーションエアを供給し、砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させる第１の工程と、第１の工程の後に、第１の圧力センサにより測定される砂吹き込み室の圧力Ｐｆが第１の圧力Ｐ１に到達したことを示す所定の時間が経過したか否かを制御部が判断して、所定の時間が到来した場合には、制御部からの指示に基づいて圧縮エア供給手段が砂貯留室内に圧縮エアを供給し、浮遊流動化した砂吹き込み室内の中子砂を中子型のキャビティ内に充填させる第２の工程と、第２の工程の後に、砂吹き込み室内の圧力Ｐｆ及び砂貯留室内の圧力Ｐｃが、第１の圧力Ｐ１よりも高い第２の圧力Ｐ２以上であるという第１の条件と、砂貯留室内の圧力Ｐｃと砂吹き込み室内の圧力Ｐｆとの差圧ΔＰ＝Ｐｃ−Ｐｆが第３の圧力Ｐ３以下であるという第２の条件とが満たされているか否かを制御部が判断して、第１及び第２の条件が共に満たされている場合には、制御部からの指示に基づいてエアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させる第３の工程と、第３の工程の後に、制御部が排気弁に指示して排気弁を開放させ、砂吹き込み室内の圧縮エアを排気する第４の工程とを含む。

本発明の他の側面に係る中子砂充填方法では、砂吹き込み室内の圧力Ｐｆが第１の圧力Ｐ１に到達したことを示す所定の時間が経過した場合に、制御部からの指示に基づいて圧縮エア供給手段が砂貯留室内に圧縮エアを供給し、浮遊流動化した砂吹き込み室内の中子砂を中子型のキャビティ内に充填させる。そのため、砂吹き込み室内の中子砂が浮遊流動化した時点で、速やかに圧縮エア供給手段を動作させ、中子砂を短時間に中子型のキャビティ内に充填できる。本発明の他の側面に係る中子砂充填方法では、砂吹き込み室内の圧力Ｐｆ及び砂貯留室Ｐｃ内の圧力が第２の圧力Ｐ２以上であるという第１の条件と、砂貯留室内の圧力Ｐｃと砂吹き込み室内の圧力Ｐｆとの差圧ΔＰ＝Ｐｃ−Ｐｆが第３の圧力Ｐ３以下であるという第２の条件とが満たされた場合に、制御部からの指示に基づいてエアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させる。そのため、中子砂が中子型のキャビティ内に充填されたかどうかを、圧力を測定することで検出できる。また中子型のキャビティ内が中子砂で充填されていくと、砂吹き込み室Ｐｆ内の圧力が上昇して砂貯留室Ｐｃ内の圧力に近づき、差圧ΔＰが減少する。そのため、この差圧ΔＰに基づく第２の条件を満たしているか否かを判断することにより、中子型のキャビティ内への中子砂の充填完了を自動的に判断できる。以上のように、ブローヘッド内の圧力に応じたエアの供給制御を行うことで、中子砂を十分に浮遊流動化させつつ中子砂を中子型のキャビティ内へ充填させることと、中子砂の充填を適切に完了させることとを共に実現できる。その結果、中子型に中子砂を良好に充填することができ、それにより中子の製造効率の向上を図ることができる。

本発明の他の側面に係る中子製造方法は、砂吹き込み室と砂貯留室とを有するブローヘッドから中子型のキャビティ内に中子砂を充填することで中子を製造する中子製造方法であって、ブローヘッドが中子型の下方に位置すると共に、ブローヘッドと中子型とが連通された状態で、エアレーションエア供給手段が砂吹き込み室内にエアレーションエアを供給し、砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させる第１の工程と、第１の工程の後に、砂吹き込み室内の圧力が第１の圧力に到達した場合には、制御部からの指示に基づいて圧縮エア供給手段が砂貯留室内に圧縮エアを供給し、浮遊流動化した砂吹き込み室内の中子砂を中子型のキャビティ内に充填させる第２の工程と、第２の工程の後に、砂吹き込み室内及び砂貯留室内の圧力に基づいて制御部が中子砂のキャビティ内への充填が完了したか否かを判断し、充填が完了砂吹き込み室内の圧力及び砂貯留室内の圧力が、第１の圧力よりも高い第２の圧力に到達したか否かを制御部が判断して、第２の圧力に到達した場合には、制御部からの指示に基づいてエアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させる第３の工程と、第３の工程の後に、砂吹き込み室内の圧縮エアを排気する第４の工程と、中子型のキャビティ内の中子砂を固化して中子を造型する第５の工程とを含む。

本発明の他の側面に係る中子製造方法では、砂吹き込み室内の圧力が第１の圧力に到達した場合に、制御部からの指示に基づいて圧縮エア供給手段が砂貯留室内に圧縮エアを供給し、浮遊流動化した砂吹き込み室内の中子砂を中子型のキャビティ内に充填させる。そのため、砂吹き込み室内の中子砂が浮遊流動化した時点で、速やかに圧縮エア供給手段を動作させ、中子砂を短時間に中子型のキャビティ内に充填できる。本発明の他の側面に係る中子製造方法では、砂吹き込み室内の圧力及び砂貯留室内の圧力に基づいて制御部が中子砂のキャビティ内への充填が完了したか否かを判断し、充填が完了した場合に、制御部からの指示に基づいてエアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させる。そのため、中子砂が中子型のキャビティ内に充填されたかどうかを、圧力を測定することで検出できる。以上のように、ブローヘッド内の圧力に応じたエアの供給制御を行うことで、中子砂を十分に浮遊流動化させつつ中子砂を中子型のキャビティ内へ充填させることと、充填を適切に完了させることとを共に実現できる。その結果、中子型に中子砂を良好に充填することができ、それにより中子の製造効率の向上を図ることができる。

本発明の他の側面に係る中子製造方法は、中子砂を中子型の下方から吹き込んで充填するアンダーブロー式の中子砂充填装置を用いた中子造型機における中子砂充填方法であって、中子砂充填装置は、中子砂を充填するキャビティを有する中子型と、キャビティ内に中子砂を吹き込む砂吹き込み室と、砂吹き込み室に供給する中子砂を貯留すると共に砂吹き込み室に連通された砂貯留室とを有するブローヘッドと、砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させるためのエアレーションエアを砂吹き込み室に供給するエアレーションエア供給手段と、砂貯留室に圧縮エアを供給する圧縮エア供給手段と、砂吹き込み室内に残存する圧縮エアを排気する排気弁と、砂吹き込み室内の圧力Ｐｆを測定する第１の圧力センサと、砂貯留室内の圧力Ｐｃを測定する第２の圧力センサと、第１及び第２の圧力センサからの信号に基づいて、エアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段及び排気弁の各動作を制御する制御部とを備えており、中子砂充填方法は、ブローヘッドが中子型の下方に位置すると共に、ブローヘッドと中子型とが連通された状態で、エアレーションエア供給手段が砂吹き込み室内にエアレーションエアを供給し、砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させる第１の工程と、第１の工程の後に、第１の圧力センサにより測定される砂吹き込み室の圧力Ｐｆが第１の圧力Ｐ１に到達したか否かを制御部が判断して、第１の圧力Ｐ１に到達した場合には、制御部からの指示に基づいて圧縮エア供給手段が砂貯留室内に圧縮エアし、浮遊流動化した砂吹き込み室内の中子砂を中子型のキャビティ内に充填させる第２の工程と、第２の工程の後に、砂吹き込み室内の圧力Ｐｆ及び砂貯留室内の圧力Ｐｃが、第１の圧力Ｐ１よりも高い第２の圧力Ｐ２以上であるという第１の条件と、砂貯留室内の圧力Ｐｃと砂吹き込み室内の圧力Ｐｆとの差圧ΔＰ＝Ｐｃ−Ｐｆが第３の圧力Ｐ３以下であるという第２の条件とが満たされているか否かを制御部が判断して、第１及び第２の条件が共に満たされている場合には、制御部からの指示に基づいてエアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させる第３の工程と、第３の工程の後に、制御部が排気弁に指示して排気弁を開放させ、砂吹き込み室内の圧縮エアを排気する第４の工程と、中子型のキャビティ内の中子砂を固化して中子を造型する第５の工程とを含む。

本発明の他の側面に係る中子製造方法では、砂吹き込み室内の圧力Ｐｆが第１の圧力Ｐ１に到達した場合に、制御部からの指示に基づいて圧縮エア供給手段が砂貯留室内に圧縮エアを供給し、浮遊流動化した砂吹き込み室内の中子砂を中子型のキャビティ内に充填させる。そのため、砂吹き込み室内の中子砂が浮遊流動化した時点で、速やかに圧縮エア供給手段を動作させ、中子砂を短時間に中子型のキャビティ内に充填できる。本発明の他の側面に係る中子製造方法では、砂吹き込み室内の圧力Ｐｆ及び砂貯留室Ｐｃ内の圧力が第２の圧力Ｐ２以上であるという第１の条件と、砂貯留室内の圧力Ｐｃと砂吹き込み室内の圧力Ｐｆとの差圧ΔＰ＝Ｐｃ−Ｐｆが第３の圧力Ｐ３以下であるという第２の条件とが満たされた場合に、制御部からの指示に基づいてエアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させる。そのため、中子砂が中子型のキャビティ内に充填されたかどうかを、圧力を測定することで検出できる。また中子型のキャビティ内が中子砂で充填されていくと、砂吹き込み室Ｐｆ内の圧力が上昇して砂貯留室Ｐｃ内の圧力に近づき、差圧ΔＰが減少する。そのため、この差圧ΔＰに基づく第２の条件を満たしているか否かを判断することにより、中子型のキャビティ内への中子砂の充填完了を自動的に判断できる。以上のように、ブローヘッド内の圧力に応じたエアの供給制御を行うことで、中子砂を十分に浮遊流動化させつつ中子砂を中子型のキャビティ内へ充填させることと、中子砂の充填を適切に完了させることとを共に実現できる。その結果、中子型に中子砂を良好に充填することができ、それにより中子の製造効率の向上を図ることができる。

本発明の他の側面に係る中子製造方法は、中子砂を中子型の下方から吹き込んで充填するアンダーブロー式の中子砂充填装置を用いた中子造型機における中子砂充填方法であって、中子砂充填装置は、中子砂を充填するキャビティを有する中子型と、キャビティ内に中子砂を吹き込む砂吹き込み室と、砂吹き込み室に供給する中子砂を貯留すると共に砂吹き込み室に連通された砂貯留室とを有するブローヘッドと、砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させるためのエアレーションエアを砂吹き込み室に供給するエアレーションエア供給手段と、砂貯留室に圧縮エアを供給する圧縮エア供給手段と、砂吹き込み室内に残存する圧縮エアを排気する排気弁と、砂吹き込み室内の圧力Ｐｆを測定する第１の圧力センサと、砂貯留室内の圧力Ｐｃを測定する第２の圧力センサと、第１及び第２の圧力センサからの信号に基づいて、エアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段及び排気弁の各動作を制御する制御部とを備えており、中子砂充填方法は、ブローヘッドが中子型の下方に位置すると共に、ブローヘッドと中子型とが連通された状態で、エアレーションエア供給手段が砂吹き込み室内にエアレーションエアを供給し、砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させる第１の工程と、第１の工程の後に、第１の圧力センサにより測定される砂吹き込み室の圧力Ｐｆが第１の圧力Ｐ１に到達したことを示す所定の時間が経過したか否かを制御部が判断して、所定の時間が到来した場合には、制御部からの指示に基づいて圧縮エア供給手段が砂貯留室内に圧縮エアを供給し、浮遊流動化した砂吹き込み室内の中子砂を中子型のキャビティ内に充填させる第２の工程と、第２の工程の後に、砂吹き込み室内の圧力Ｐｆ及び砂貯留室内の圧力Ｐｃが、第１の圧力Ｐ１よりも高い第２の圧力Ｐ２以上であるという第１の条件と、砂貯留室内の圧力Ｐｃと砂吹き込み室内の圧力Ｐｆとの差圧ΔＰ＝Ｐｃ−Ｐｆが第３の圧力Ｐ３以下であるという第２の条件とが満たされているか否かを制御部が判断して、第１及び第２の条件が共に満たされている場合には、制御部からの指示に基づいてエアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させる第３の工程と、第３の工程の後に、制御部が排気弁に指示して排気弁を開放させ、砂吹き込み室内の圧縮エアを排気する第４の工程と、中子型のキャビティ内の中子砂を固化して中子を造型する第５の工程とを含む。

本発明の他の側面に係る中子製造方法では、砂吹き込み室内の圧力Ｐｆが第１の圧力Ｐ１に到達したことを示す所定の時間が経過した場合に、制御部からの指示に基づいて圧縮エア供給手段が砂貯留室内に圧縮エアを供給し、浮遊流動化した砂吹き込み室内の中子砂を中子型のキャビティ内に充填させる。そのため、砂吹き込み室内の中子砂が浮遊流動化した時点で、速やかに圧縮エア供給手段を動作させ、中子砂を短時間に中子型のキャビティ内に充填できる。本発明の他の側面に係る中子製造方法では、砂吹き込み室内の圧力Ｐｆ及び砂貯留室Ｐｃ内の圧力が第２の圧力Ｐ２以上であるという第１の条件と、砂貯留室内の圧力Ｐｃと砂吹き込み室内の圧力Ｐｆとの差圧ΔＰ＝Ｐｃ−Ｐｆが第３の圧力Ｐ３以下であるという第２の条件とが満たされた場合に、制御部からの指示に基づいてエアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させる。そのため、中子砂が中子型のキャビティ内に充填されたかどうかを、圧力を測定することで検出できる。また中子型のキャビティ内が中子砂で充填されていくと、砂吹き込み室Ｐｆ内の圧力が上昇して砂貯留室Ｐｃ内の圧力に近づき、差圧ΔＰが減少する。そのため、この差圧ΔＰに基づく第２の条件を満たしているか否かを判断することにより、中子型のキャビティ内への中子砂の充填完了を自動的に判断できる。以上のように、ブローヘッド内の圧力に応じたエアの供給制御を行うことで、中子砂を十分に浮遊流動化させつつ中子砂を中子型のキャビティ内へ充填させることと、中子砂の充填を適切に完了させることとを共に実現できる。その結果、中子型に中子砂を良好に充填することができ、それにより中子の製造効率の向上を図ることができる。

本発明によれば、上方に位置する中子型に向かって中子砂を吹き込むアンダーブロー式を採用した場合において、中子型に中子砂を良好に充填することができ、それにより中子の製造効率の向上に寄与する中子砂充填方法及び中子製造方法を提供できる。

図１は、本発明の中子砂充填方法を用いる中子砂充填装置の構造を示す断面説明図である。 図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面説明図である。 図３は、図１におけるＢ−Ｂ矢視説明図である。 図４は、図１におけるＣ−Ｃ矢視説明図である。 図５は、本発明の中子砂充填方法の工程を示す説明図である。 図６は、エアレーションエア供給手段、圧縮エア供給手段及び排気弁の作動タイミングを示す説明図である。

本実施形態に係る中子砂充填方法及び中子製造方法について、図を参照して説明する。本実施形態において中子造型機とは、金型に中子砂を吹き込んで中子（主型を造型する場合は、主型も含まれる。）を造型（製造）するものをいい、例えば、シェルマシン、コ−ルドボックス造型機、生型中子造型機等をいう。本実施形態では、中子造型機として、熱した金型にレジンコーテッドサンドを吹き込み充填し、シェル中子を造型するシェル中子造型機を用いた例を示す。また、中子砂充填装置は、中子型の下方から上方の中子型に向かって中子砂を吹き込むアンダーブロー式の中子砂充填装置である。図では、主に中子造型機における中子砂充填装置を示しており、中子砂充填装置以外の中子造型機の構成要素については適宜図示を省略している。

図１〜図４に示すように、中子砂充填装置Ｍにおいて、型合せされた中子型１の下方には、中子型１に対して相対的に昇降可能にされたブローヘッド２が配設されている。ブローヘッド２は、図示されない昇降シリンダに連結されており、本実施形態では、所定位置に配置された中子型１に対してブローヘッド２が昇降可能に構成されている。

ブローヘッド２は中間位置に設けられた仕切り板３により、中子型１のキャビティ１ａに中子砂を吹き込んで充填するための砂吹き込み室４と、砂吹き込み室４に中子砂を供給するための砂貯留室５と、の２室に区画されている。

砂吹き込み室４の上端には、中子型１と密着するプレート４ａが付属されている。プレート４ａには、砂吹き込み室４内の中子砂Ｓを中子型１のキャビティ１ａに吹き込むための砂吹き込み孔４ｂが穿設されている。中子型１には、キャビティ１ａに連通するベントホール１ｂが穿設されている。

砂吹き込み孔４ｂの下端には、砂吹き込み室４と中子型１のキャビティ１ａとを連通する砂吹き込みノズル６が設けられている。

仕切り板３の下位中央には、開口部３ａ（図２参照）が設けられている。砂吹き込み室４と砂貯留室５は、開口部３ａを介して互いに連通されている。砂貯留室５は、底面の一部が砂吹き込み室４に向かって傾斜する傾斜面５ａ（図１参照）にされている。砂貯留室５の天井板５ｂの上面は、砂吹き込み室４におけるプレート４ａの上面よりも低い位置にされている。

砂貯留室５における傾斜面５ａの下位部には、圧縮エアを砂貯留室５内に供給する圧縮エア供給口７が、砂貯留室５に連通するように装着されている。圧縮エア供給口７の先端には、青銅（ブロンズ）からなる多孔質の焼結体７ａが装着されている。圧縮エア供給口７は、開閉弁８を介して、例えば、コンプレッサやエアタンクを備えた圧縮エア供給源１９に接続されている。本実施形態においては、圧縮エア供給口７、焼結体７ａ、開閉弁８及び圧縮エア供給源１９により、圧縮エア供給手段７Ａが構成されている。

砂吹き込み室４における側壁の上位部には、板部材４ｄを介して、エアレーションエア供給口９が砂吹き込み室４に連通するように装着されている。エアレーションエア供給口９は、砂吹き込み室４内の中子砂を浮遊流動化させるエアレーションエアを砂吹き込み室４内に供給する。エアレーションエア供給口９の先端には青銅（ブロンズ）からなる多孔質の焼結体９ａが装着されている。エアレーションエア供給口９は、エア配管１０及び開閉弁１１を介して圧縮エア供給源１９に接続されている。本実施形態においては、エアレーションエア供給口９、焼結体９ａ、エア配管１０、開閉弁１１及び圧縮エア供給源１９により、エアレーションエア供給手段９Ａが構成されている。エア配管１０の途中には、砂吹き込み室４内に残存する圧縮エアを排気する排気弁１３と接続された分岐エア配管１２が設けられている。

砂吹き込み室４において、エアレーションエア供給口９が装着されている側壁と直交する側壁の上位部には、砂吹き込み室４内の圧力を測定する第１の圧力センサ１４が装着されている。砂貯留室５における側壁の上位部には、砂貯留室５内の圧力を測定する第２の圧力センサ１５が装着されている。

砂貯留室５の上端には、板材５ｃが付属されている。砂貯留室５の天井板５ｂ及び板材５ｃには、砂入れ孔５ｄが穿設されている。板材５ｃの上方には、通し孔１６ａが穿設されたフランジ１６が配設されている。フランジ１６の上端には、通し孔１６ａと連通する砂供給管１７が固着されている。砂供給管１７は、図示しない砂供給ホースを介して、中子砂を貯留・供給する砂ホッパ（図示せず）に接続されている。

板材５ｃとフランジ１６との間には、連通孔１８ａが穿設された開閉ゲート１８が配設されている。開閉ゲート１８は、図示されないシリンダにより開閉される（左右に動く）ように構成されている。図示されない昇降シリンダによりブローヘッド２が昇降する際、板材５ｃ、開閉ゲート１８、フランジ１６及び砂供給管１７も共に昇降する。

制御装置２０は、制御部２０ａと、タイマー２０ｂと、判断部２０ｃとを有する。制御部２０ａは、中子砂充填装置Ｍの各部の動作を制御する。タイマー２０ｂは、中子砂充填装置Ｍの動作時間を計測する。判断部２０ｃは、第１の圧力センサ１４による測定圧力、第２の圧力センサ１５による測定圧力、タイマー２０ｂにより計測された時間などに基づいて判断を行い、制御部２０ａに指令信号を出力する。本実施形態において、制御装置２０は、例えばパーソナルコンピュータであってもよいし、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）や多くの他のタイプの電子式の計算・処理装置でもよい。また、タイマー２０ｂは、制御装置２０とは別に設けてもよい。

（中子砂充填装置における中子砂充填方法）
次に、中子砂充填装置Ｍにより、中子砂を中子型１のキャビティ１ａに充填する方法について図５及び図６を参照して説明する。図６において、上図はエアレーションエア供給手段９Ａ、圧縮エア供給手段７Ａ及び排気弁１３の作動タイミング（ハッチング部で作動）を示す説明図であり、下図は砂吹き込み室４及び砂貯留室５内の圧力変化を示す説明図である。

まず、後述する圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、時間Ｔ１、Ｔ３などを、制御装置２０に登録しておく。ステップＳ１では、制御部２０ａが中子砂充填装置Ｍに指示して、中子型１を所定位置に配置すると共に、図示されないシリンダにより開閉ゲート１８を閉鎖する。その後、制御部２０ａが中子砂充填装置Ｍに指示して、図示されない昇降シリンダによりブローヘッド２を上昇させ、中子型１とプレート４ａとが密着した図１の状態とする。このとき、砂入れ孔５ｄは開閉ゲート１８で塞がれており、ブローヘッド２内は密閉空間にされている。また、砂吹き込み室４内と砂貯留室５内には各々、必要量の中子砂Ｓが入っている。

続くステップＳ２では、制御部２０ａがエアレーションエア供給手段９Ａに指示して開閉弁１１を開放すると共に、タイマー２０ｂによる経過時間の計測を開始する。これにより、エアレーションエア供給口９の先端に装着された焼結体９ａから圧縮エア（エアレーションエア）が噴出され、砂吹き込み室４内の中子砂が浮遊流動化される。エアレーションエア供給手段を作動させると、図６に示すように、砂吹き込み室４に装着された第１の圧力センサ１４による測定圧力Ｐｆが上昇し、砂貯留室５に装着された第２の圧力センサ１５の測定圧力Ｐｃが追従して上昇する。

エアレーションエア供給手段９Ａが動作して開閉弁１１が開放されると、砂吹き込み室４内の中子砂が浮遊流動化されるが、一部の中子砂は、砂吹き込み室４内から中子型１のキャビティ１ａに吹き込まれる。この状態が長く続くと、中子砂が中途半端にキャビティ１ａに充填され、中子に中子砂の充填密度の低いところが発生したり、中子表面に皺が発生したりする。従って、砂吹き込み室４内の中子砂が浮遊流動化した時点で、速やかに圧縮エア供給手段７Ａを作動させ、短時間にキャビティ１ａへの充填を行ってもよい。

続くステップＳ３では、制御装置２０（制御部２０ａ）により、第１の圧力センサ１４の測定圧力Ｐｆがあらかじめ設定した第１の圧力Ｐ１に達したか否かを判断する。ここで、第１の圧力Ｐ１は、砂吹き込み室４内の中子砂が十分に浮遊流動化され、キャビティ１ａ内に中子砂を吹き込むために適した圧力であり、０．０１〜０．１ＭＰａに設定してもよく、さらには０．０３〜０．０７ＭＰａに設定してもよい。

制御装置２０（制御部２０ａ）において、第１の圧力センサ１４の測定圧力Ｐｆが第１の圧力Ｐ１に達したと判断した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、ステップＳ４に進み、第１の圧力センサ１４の測定圧力Ｐｆが第１の圧力Ｐ１に達していないと判断した場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、制御装置（制御部２０ａ）２０により、エアレーションエア供給手段９Ａが作動してからあらかじめ設定した時間（第３の時間Ｔ３）が経過したか否かを判断する。経過時間が第３の時間Ｔ３未満である（ステップＳ１２：ＮＯ）と判断した場合には、ステップＳ３に戻る。エアレーションエア供給手段９Ａを作動させてから所定の時間（Ｔ３）の経過後も、第１の圧力センサ１４の測定圧力Ｐｆが所定の圧力（Ｐ１）に達しない場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）は、圧縮空気の供給不足や、ブローヘッド２からの圧縮空気漏れ等の異常が考えられるため、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、例えば、制御装置２０が備えたディスプレーに異常表示と警報を発して、ステップＳ８に進み、中子砂の充填動作を終了する。ここで、第３の時間Ｔ３は４〜１０秒に設定してもよい。

ステップＳ４では、制御部２０ａが圧縮エア供給手段７Ａに指示して、開閉弁８を開放する。これにより、圧縮エア供給口７の先端に装着された焼結体７ａから圧縮エアが噴出され、砂貯留室５内の中子砂が砂吹き込み室４に送り込まれる。これに伴い、砂吹き込み室４内の中子砂が砂吹き込みノズル６及び砂吹き込み孔４ｂを介して中子型１のキャビティ１ａに吹き込まれる。このとき、中子砂とともにキャビティ１ａ内に吹き込まれた圧縮エアは、ベントホール１ｂから排気される。中子砂が十分に浮遊流動化されているので、確実にキャビティ１ａに充填することができる。また、砂吹き込み室４内の中子砂が浮遊流動化した時点で、速やかに圧縮エア供給手段７Ａを作動させ短時間にキャビティ１ａへの充填を行うことができるので、安定して良品の中子を造型（製造）できる。

このときの第１の圧力センサ１４と第２の圧力センサ１５の測定圧力を見ると、図６に示すように、砂貯留室５の圧力、つまり第２の圧力センサ１５の測定圧力Ｐｃが急速に上昇し、砂吹き込み室４の圧力、つまり第１の圧力センサ１４の測定圧力Ｐｃより高くなる。

続くステップＳ５では、制御装置２０（制御部２０ａ）により、第１の圧力センサ１４の測定圧力Ｐｆ及び第２の圧力センサ１５の測定圧力Ｐｃがあらかじめ設定された第２の圧力Ｐ２に達したか否かを判断する。ここで、第２の圧力Ｐ２は、砂吹き込み室４及び砂貯留室５に確実に圧縮エアが供給され、中子型１のキャビティ１ａに中子砂が吹き込まれていることを確認するための検出圧力である。第２の圧力Ｐ２は、圧縮エア供給源１９から供給される圧縮エアの圧力の７５〜８０％程度に設定してもよい。

制御装置２０（制御部２０ａ）において、第１の圧力センサ１４の測定圧力Ｐｆ及び第２の圧力センサ１５の測定圧力Ｐｃが第２の圧力Ｐ２に達したと判断した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）には、ステップＳ６に進み、第２の圧力Ｐ２に達していないと判断した場合（ステップＳ５：ＮＯ）には、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、ステップＳ１２同様に、制御装置２０（制御部２０ａ）により第３の時間Ｔ３が経過したか否かを判断する。第３の時間Ｔ３が経過していない（ステップＳ１３：ＮＯ）と判断した場合には、ステップＳ５に戻る。第３の時間Ｔ３が経過した後も、第１の圧力センサ１４の測定圧力Ｐｆ及び第２の圧力センサ１５の測定圧力Ｐｃが第２の圧力Ｐ２に達しない場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）は、圧縮空気の供給不足や、ブローヘッド２からの圧縮空気漏れ等の異常が考えられるため、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、例えば制御装置２０が備えたディスプレーに異常表示と警報を発して、ステップＳ８に進み、中子砂の充填動作を終了する。

続くステップＳ６では、制御装置２０（制御部２０ａ）において、第１の圧力センサ１４の測定圧力Ｐｆ及び第２の圧力センサ１５の測定圧力Ｐｃの差圧ΔＰ＝Ｐｃ−Ｐｆがあらかじめ設定された第３の圧力Ｐ３以下であるか否かを判断する。第１の圧力センサ１４の測定圧力Ｐｆ及び第２の圧力センサ１５の測定圧力Ｐｃは、圧縮エア供給源１９から供給される圧縮エアの圧力、例えば、圧縮エアを供給しているエアタンクの圧力に近づくと上昇が止まる。砂貯留室５内には引き続き圧縮エアが供給されるので、ベントホール１ｂを介して排気される側の砂吹き込み室４に装着された第１の圧力センサ１４の測定圧力Ｐｆよりも、第２の圧力センサ１５の測定圧力Ｐｃが高い圧力となる。従って、第１の圧力センサ１４の測定圧力Ｐｃと第２の圧力センサ１５の測定圧力Ｐｆとの間に差圧ΔＰが生じる。中子型１のキャビティ１ａが吹き込まれた中子砂で充填され、次いでノズル６及び砂吹き込み孔４ｂも中子砂で充填されると、この間の圧縮エアの通気抵抗が増し、ベントホール１ｂからの排気量が減少する。そのため、砂吹き込み室４内の圧力が上昇して、砂貯留室５内の圧力に近づいて、差圧ΔＰが減少する。従って、この差圧ΔＰにより中子砂の充填が完了したことを検知することができる。第３の圧力Ｐ３は、０．００２ＭＰａ〜０．０１５ＭＰａに設定してもよい。差圧ΔＰの判断は微小な圧力差で行うので、圧力センサのノイズを考慮し、例えば、制御装置２０において、所定の時間（第２の時間Ｔ２）の平均値（例えば、０．０５〜０．１秒間の測定値の平均値）により評価することにより検出精度を向上させることができる。

制御装置２０（制御部２０ａ）において、差圧ΔＰが第３の圧力Ｐ３以下であると判断した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）には、ステップＳ７に進み、差圧ΔＰが第３の圧力Ｐ３以下ではないと判断した場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、ステップＳ１２同様に、制御装置２０（制御部２０ａ）により第３の時間Ｔ３が経過したか否かを判断する。第３の時間Ｔ３が経過していない（ステップＳ１４：ＮＯ）と判断した場合には、ステップＳ６に戻る。第３の時間Ｔ３経過後も、差圧ΔＰが第３の圧力Ｐ３以下にならない場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）は、圧縮空気の供給不足や、ブローヘッド２からの圧縮空気漏れ等の異常が考えられるため、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、例えば制御装置２０が備えたディスプレーに異常表示と警報を発して、ステップＳ８に進み、中子砂の充填動作を終了する。

続くステップＳ７では、差圧ΔＰが第３の圧力Ｐ３以下になってから所定時間（第１の時間Ｔ１）だけエアレーションエア供給手段９Ａ及び圧縮エア供給手段７Ａの作動を継続する。これにより、キャビティ１ａに充填された中子砂の状態を安定させることができる。ここで、Ｔ２は０．３〜１秒程度に設定してもよい。

続くステップＳ８では、制御部２０ａがエアレーションエア供給手段９Ａ及び圧縮エア供給手段７Ａに指示して、開閉弁１１及び開閉弁８を閉鎖し、エアレーションエア供給手段９Ａ及び圧縮エア供給手段７Ａの作動を停止させる。このとき、ベントホール１ｂからの排気により、キャビティ１ａ内の圧力は、砂吹き込み室４内の圧力より低くなっている。このため、砂吹き込み室４内及び砂貯留室５内の中子砂には、中子型1のキャビティ１ａ内へ移動しようとする圧力が作用するため、キャビティ１ａ内に充填された中子砂が落下することはない。

続くステップ９では、制御部２０ａが排気弁１３に指示して、排気弁１３を開放する。これにより、砂吹き込み室４内に残存する圧縮エアが排気される。砂吹き込み室４内に残存する圧縮エアは、焼結体９ａからエアレーションエア供給口９に入り、エア配管１０、分岐エア配管１２を通って排気弁１３から排気される。このとき、砂吹き込み室４内及び砂貯留室５内に残存する圧縮エアが焼結体９ａからエアレーションエア供給口９に入っていくというエアの流れができるため、その流れにのって砂貯留室５内の中子砂が砂吹き込み室４内に移動し、砂吹き込み室４内が中子砂で充填される。

続くステップ１０では、制御装置２０（制御部２０ａ）により、第１の圧力センサ１４及び第２の圧力センサ１５の測定圧力が相対圧力（ゲージ圧）でほぼゼロであるか否かを判断する。第１の圧力センサ１４及び第２の圧力センサ１５の測定圧力がゼロであると判断した場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１１に進み、ゼロではないと判断した場合（ステップＳ１０：ＮＯ）には、ゼロになるまで待機する。

続くステップ１１では、排気弁１３を閉じて一連の中子砂充填処理を終了する。

その後、制御部２０ａが中子砂充填装置Ｍに指示して、図示されない昇降シリンダによりブローヘッド２を下降させ、中子型１とブローヘッド２を分離する。そして、制御部２０ａが中子砂充填装置Ｍに指示して、中子型１を水平移動した後に型開きを行い、製造された中子を取り出す。続いて、開閉ゲート１８が開かれ、砂ホッパ内の中子砂が砂供給管１７、通し孔１６ａ、連通孔１８ａ及び砂入れ孔５ｄを通って砂貯留室５内に供給され、次の中子砂充填処理に備えられる。

（実施形態の効果）
本発明の中子砂充填方法によれば、第１の圧力センサ１４により測定された砂吹き込み室４の圧力Ｐｆがあらかじめ設定された第１の圧力Ｐ１に到達すると、圧縮エア供給手段７Ａを作動させる工程（ステップＳ３）により、砂吹き込み室４内の中子砂が浮遊流動化した時点で、速やかに圧縮エア供給手段７Ａを作動させ短時間にキャビティ１ａへの充填を行うことができる。また、中子型を取り替えた場合、中子型のキャビティ容積が変化するので充填完了までの時間が変化するが、このような場合でも、充填不良のない良品の中子を安定して造型できる。

また、砂吹き込み室４内の圧力Ｐｆ及び砂貯留室５内の圧力Ｐｃがあらかじめ設定された第２の圧力Ｐ２以上（ステップＳ５）、かつ、砂吹き込み室４内の圧力と砂貯留室５内の圧力との差圧ΔＰ＝Ｐｃ−Ｐｆがあらかじめ設定された第３の圧力Ｐ３以下（ステップＳ６）になることで、中子型のキャビティへの中子砂の充填が完了したことを検出し、所定の時間（第１の時間Ｔ１）エアレーションエア供給手段及び圧縮エア供給手段７Ａの作動を継続させた後（ステップＳ７）、エアレーションエア供給手段９Ａ及び圧縮エア供給手段７Ａの作動を停止させることができる（ステップＳ８）。これにより、中子砂を充填する工程の時間を短縮することができるとともに、圧縮エアの使用量を低減することができる。

また、シェルモールド法では金型を加熱しているが、中子砂が充填完了した後も圧縮エアを供給すると、その圧縮エアは中子型１のキャビティ１ａを通過して排気されるため、中子型１の熱を奪い中子の焼成時間が長くなり余分な加熱エネルギーを必要としていた。しかしながら、本実施形態に係る中子砂充填方法及び中子製造方法によれば、そのような余分な加熱エネルギーをなくすことができる。

（その他の実施形態）
ステップＳ３に変えて、第１の圧力センサ１４の測定圧力Ｐｆが第１の圧力Ｐ１に到達する時間に対応する時間を求めてあらかじめ設定しておき、エアレーションエア供給手段９Ａが作動してからのタイマー２０ｂによる経過時間が当該あらかじめ設定しておいた時間に到達すると、制御部２０ａが圧縮エア供給手段７Ａに指示して、開閉弁８を開放させるようにしてもよい。これによっても、砂吹き込み室４内の中子砂が浮遊流動化した時点で、速やかに圧縮エア供給手段７Ａを作動させ短時間にキャビティ１ａへの充填を行うことができる。

１…中子型、１ａ…キャビティ、１ｂ…ベントホール、２…ブローヘッド、３…仕切り板、４…砂吹き込み室、５…砂貯留室、７Ａ…圧縮エア供給手段、８…開閉弁、９Ａ…エアレーションエア供給手段、１０…エア配管、１１…開閉弁、１３…排気弁、１４…第１の圧力センサ、１５…第２の圧力センサ、１６…フランジ、１７…砂供給管、１８…開閉ゲート、１９…圧縮エア供給源、２０…制御装置、２０ａ…制御部、２０ｂ…タイマー、２０ｃ…判断部、Ｍ…中子砂充填装置。

Claims (18)

1. 砂吹き込み室と砂貯留室とを有するブローヘッドから中子型のキャビティ内に中子砂を充填する中子砂充填方法であって、
   前記ブローヘッドが前記中子型の下方に位置すると共に、前記ブローヘッドと前記中子型とが連通された状態で、エアレーションエア供給手段が前記砂吹き込み室内にエアレーションエアを供給し、前記砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させる第１の工程と、
   前記第１の工程の後に、前記砂吹き込み室内の圧力が第１の圧力に到達した場合には、制御部からの指示に基づいて圧縮エア供給手段が前記砂貯留室内に圧縮エアを供給し、浮遊流動化した前記砂吹き込み室内の中子砂を前記中子型の前記キャビティ内に充填させる第２の工程と、
   前記第２の工程の後に、前記砂吹き込み室内及び前記砂貯留室内の圧力に基づいて前記制御部が前記中子砂の前記キャビティ内への充填が完了したか否かを判断し、充填が完了した場合には、前記制御部からの指示に基づいて前記エアレーションエア供給手段及び前記圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させる第３の工程と、
   前記第３の工程の後に、前記砂吹き込み室内の圧縮エアを排気する第４の工程とを含む、中子砂充填方法。
2. 前記第１の圧力は０．０１ＭＰａ〜０．１ＭＰａである、請求項１に記載の中子砂充填方法。
3. 前記第３の工程では、前記砂吹き込み室内の圧力及び前記砂貯留室内の圧力が、第２の圧力に到達した否かを前記制御部が判断する、請求項１に記載の中子砂充填方法。
4. 前記第３の工程では、前記砂吹き込み室内の圧力及び前記砂貯留室内の圧力が前記第２の圧力以上であるという第１の条件と、前記砂貯留室内の圧力と前記砂吹き込み室内の圧力との差圧が第３の圧力以下であるという第２の条件とが満たされているか否かを前記制御部が判断する、請求項３に記載の中子砂充填方法。
5. 前記第３の圧力は０．００２ＭＰａ〜０．０１５ＭＰａである、請求項４に記載の中子砂充填方法。
6. 前記第３の工程では、前記第１の条件と前記第２の条件とが共に満たされた後、所定の第１の時間の間、前記エアレーションエア供給手段及び前記圧縮エア供給手段の動作を継続させ、その後、前記エアレーションエア供給手段及び前記圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させる、請求項４に記載の中子砂充填方法。
7. 前記第１の時間は０．３秒〜１秒である、請求項６に記載の中子砂充填方法。
8. 前記第２の圧力は、前記第１の圧力よりも高く、且つ、前記圧縮エア供給手段から供給される圧縮エアの圧力の７５％〜８０％の圧力に設定されている、請求項３に記載の中子砂充填方法。
9. 前記制御部は、前記第２の条件が満たされているか否かを所定の第２の時間内における前記差圧の平均値により評価する、請求項４に記載の中子砂充填方法。
10. 前記第２の時間は０．０５秒〜０．１秒である、請求項９に記載の中子砂充填方法。
11. 中子砂を中子型の下方から吹き込んで充填するアンダーブロー式の中子砂充填装置を用いた中子造型機における中子砂充填方法であって、
    前記中子砂充填装置は、
    中子砂を充填するキャビティを有する前記中子型と、
    前記キャビティ内に中子砂を吹き込む砂吹き込み室と、前記砂吹き込み室に供給する中子砂を貯留すると共に前記砂吹き込み室に連通された砂貯留室とを有するブローヘッドと、
    前記砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させるためのエアレーションエアを前記砂吹き込み室に供給するエアレーションエア供給手段と、
    前記砂貯留室に圧縮エアを供給する圧縮エア供給手段と、
    前記砂吹き込み室内に残存する圧縮エアを排気する排気弁と、
    前記砂吹き込み室内の圧力Ｐｆを測定する第１の圧力センサと、
    前記砂貯留室内の圧力Ｐｃを測定する第２の圧力センサと、
    前記第１及び第２の圧力センサからの信号に基づいて、前記エアレーションエア供給手段及び前記圧縮エア供給手段及び前記排気弁の各動作を制御する制御部とを備えており、
    前記中子砂充填方法は、
    前記ブローヘッドが前記中子型の下方に位置すると共に、前記ブローヘッドと前記中子型とが連通された状態で、前記エアレーションエア供給手段が前記砂吹き込み室内にエアレーションエアを供給し、前記砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させる第１の工程と、
    前記第１の工程の後に、前記第１の圧力センサにより測定される前記砂吹き込み室の圧力Ｐｆが第１の圧力Ｐ１に到達したか否かを前記制御部が判断して、前記第１の圧力Ｐ１に到達した場合には、前記制御部からの指示に基づいて前記圧縮エア供給手段が前記砂貯留室内に圧縮エアを供給し、浮遊流動化した前記砂吹き込み室内の中子砂を前記中子型の前記キャビティ内に充填させる第２の工程と、
    前記第２の工程の後に、前記砂吹き込み室内の圧力Ｐｆ及び前記砂貯留室内の圧力Ｐｃが、前記第１の圧力Ｐ１よりも高い第２の圧力Ｐ２以上であるという第１の条件と、前記砂貯留室内の圧力Ｐｃと前記砂吹き込み室内の圧力Ｐｆとの差圧ΔＰ＝Ｐｃ−Ｐｆが第３の圧力Ｐ３以下であるという第２の条件とが満たされているか否かを前記制御部が判断して、前記第１及び第２の条件が共に満たされている場合には、前記制御部からの指示に基づいて前記エアレーションエア供給手段及び前記圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させる第３の工程と、
    前記第３の工程の後に、前記制御部が前記排気弁に指示して前記排気弁を開放させ、前記砂吹き込み室内の圧縮エアを排気する第４の工程とを含む、中子砂充填方法。
12. 前記第１の圧力Ｐ１は０．０１ＭＰａ〜０．１ＭＰａである、請求項１１に記載の中子砂充填方法。
13. 前記第２の圧力Ｐ２は、前記圧縮エア供給手段から供給される圧縮エアの圧力の７５％〜８０％の圧力に設定されている、請求項１１に記載の中子砂充填方法。
14. 前記第３の圧力は、０．００２ＭＰａ〜０．０１５ＭＰａである、請求項１１に記載の中子砂充填方法。
15. 前記第３の工程では、前記第１の条件と前記第２の条件とが共に満たされた後、所定の時間Ｔ１の間、前記エアレーションエア供給手段及び前記圧縮エア供給手段の動作を継続させ、その後、前記エアレーションエア供給手段及び前記圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させる、請求項１１に記載の中子砂充填方法。
16. 前記所定の時間Ｔ１は０．３秒〜１秒である、請求項１５に記載の中子砂充填方法。
17. 前記制御部は、前記第１の工程が開始してから所定の時間Ｔ３が経過するまでに前記第１〜第４のそれぞれの工程が終了したか否かを判断し、前記第１〜第４のそれぞれの工程が終了する前に前記所定の時間Ｔ３が到来した場合には、前記中子砂充填装置の動作を停止させる、請求項１１に記載の中子砂充填方法。
18. 中子砂を中子型の下方から吹き込んで充填するアンダーブロー式の中子砂充填装置を用いた中子造型機における中子砂充填方法であって、
    前記中子砂充填装置は、
    中子砂を充填するキャビティを有する前記中子型と、
    前記キャビティ内に中子砂を吹き込む砂吹き込み室と、前記砂吹き込み室に供給する中子砂を貯留すると共に前記砂吹き込み室に連通された砂貯留室とを有するブローヘッドと、
    前記砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させるためのエアレーションエアを前記砂吹き込み室に供給するエアレーションエア供給手段と、
    前記砂貯留室に圧縮エアを供給する圧縮エア供給手段と、
    前記砂吹き込み室内に残存する圧縮エアを排気する排気弁と、
    前記砂吹き込み室内の圧力Ｐｆを測定する第１の圧力センサと、
    前記砂貯留室内の圧力Ｐｃを測定する第２の圧力センサと、
    前記第１及び第２の圧力センサからの信号に基づいて、前記エアレーションエア供給手段及び前記圧縮エア供給手段及び前記排気弁の各動作を制御する制御部とを備えており、
    前記中子砂充填方法は、
    前記ブローヘッドが前記中子型の下方に位置すると共に、前記ブローヘッドと前記中子型とが連通された状態で、前記エアレーションエア供給手段が前記砂吹き込み室内にエアレーションエアを供給し、前記砂吹き込み室内の中子砂を浮遊流動化させる第１の工程と、
    前記第１の工程の後に、前記第１の圧力センサにより測定される前記砂吹き込み室の圧力Ｐｆが第１の圧力Ｐ１に到達したことを示す所定の時間が経過したか否かを前記制御部が判断して、前記所定の時間が到来した場合には、前記制御部からの指示に基づいて前記圧縮エア供給手段が前記砂貯留室内に圧縮エアを供給し、浮遊流動化した前記砂吹き込み室内の中子砂を前記中子型の前記キャビティ内に充填させる第２の工程と、
    前記第２の工程の後に、前記砂吹き込み室内の圧力Ｐｆ及び前記砂貯留室内の圧力Ｐｃが、前記第１の圧力Ｐ１よりも高い第２の圧力Ｐ２以上であるという第１の条件と、前記砂貯留室内の圧力Ｐｃと前記砂吹き込み室内の圧力Ｐｆとの差圧ΔＰ＝Ｐｃ−Ｐｆが第３の圧力Ｐ３以下であるという第２の条件とが満たされているか否かを前記制御部が判断して、前記第１及び第２の条件が共に満たされている場合には、前記制御部からの指示に基づいて前記エアレーションエア供給手段及び前記圧縮エア供給手段の動作をそれぞれ停止させる第３の工程と、
    前記第３の工程の後に、前記制御部が前記排気弁に指示して前記排気弁を開放させ、前記砂吹き込み室内の圧縮エアを排気する第４の工程とを含む、中子砂充填方法。