JP6028796B2 - 中子造型装置及び中子造型方法 - Google Patents

Description

本発明は、中子型に中子砂を充填して中子を造型する中子造型装置及び中子造型方法に関する。

従来、中子型の上方にブローヘッドを配置してブローヘッドから下方の中子型に向かって中子砂を吹き込む、所謂トップブロー式の中子造型装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、トップブロー式の中子造型装置の場合、中子型の上方にブローヘッドが配置され、さらに、このブローヘッドの上にサンドタンクが配置される。このため、装置の高さ方向の寸法が大きくなり、装置の大型化につながりうる。装置の高さ方向の寸法を小さくし、小型化するためには、中子型の下方にブローヘッドを配置し、ブローヘッドから上方の中子型に向かって中子砂を吹き込む、所謂アンダーブロー式を採用することが考えられる。しかしながら、アンダーブロー式の場合、重力に逆らって中子砂を中子型に吹き込むこととなるため、中子砂の中子型への充填性に影響を与えうる。

特公昭４７−１３１７９号公報

本発明の目的は、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であっても、中子砂を中子型に良好に充填することができる中子造型装置及び中子造型方法を提供することにある。

本発明の一側面に係る中子造型装置は、横方向に分離可能とされた一対の型を有する中子型と、中子型の下方に設けられるブローヘッドを有し、中子砂をブローヘッドから上方に向けて中子型に充填する砂充填デバイスとを備え、ブローヘッドは、中子型に接続された状態で中子型に中子砂を導く砂吹込室と、該砂吹込室に連通される砂貯留室とを有し、砂充填デバイスは、中子型に中子砂を吹き込むための圧縮エアーを砂貯留室内に供給する圧縮エアー供給部と、砂吹込室内の中子砂を浮遊流動化させるエアレーションエアーを供給するエアレーションエアー供給部とを有する。

本発明の一側面に係る中子造型装置では、エアレーションエアー供給部により砂吹込室内の中子砂を浮遊流動化させた状態で、圧縮エアー供給部により砂貯留室を介して圧縮エアーを砂吹込室内に吹き込むことで、砂吹込室内の中子砂が中子型に送られる。そのため、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であっても、中子砂を中子型に良好に充填することができる。

本発明の一側面に係る中子造型装置は、一対の型の一方である固定型を保持するフレーム部材と、一対の型の他方である可動型を駆動して、固定型に対して近接又は離間させる第１アクチュエータと、ブローヘッドを垂直方向に駆動して、中子型に対して近接又は離間させる第２アクチュエータと、第１アクチュエータによって固定型から離間された可動型を回転させる回転駆動部とをさらに備えてもよい。この場合、固定型から離間された可動型が回転駆動部により回転することで、可動型に保持されている中子を可動型から離型して取り外しやすくなる。

回転駆動部は、可動型を保持する可動型保持部材に設けられた回動用軸部材と、回動用軸部材に設けられ、該回動用軸部材とともに回動可能な当接部材と、フレーム部材に設けられ、当接部材に当接したときに回動用軸部材を介して可動型の姿勢を変更させる姿勢変更部材とを有し、姿勢変更部材は、回動用軸部材の高さ位置とは異なる位置で、且つ、第１アクチュエータによる可動型の移動に伴う当接部材の移動軌跡上に位置しており、当接部材が姿勢変更部材に当接した状態にある可動型が、第１アクチュエータによって、固定型に対して離間する方向に移動されると、当接部材が、姿勢変更部材の表面に沿って向きを変更しつつ、回動用軸部材及び可動型保持部材を介して可動型を回転させてもよい。この場合、第１アクチュエータによって可動型を固定型に対して離間する方向に移動させるだけで、固定型から離れた可動型を回転させることができる。そのため、可動型を回転させるためのアクチュエータを別途設ける必要がなくなる。従って、装置のさらなる簡素化及び小型化を図ることができる。

本発明の一側面に係る中子造型装置は、可動型に保持された中子を、回転駆動部によって中子が上側となるように回転された後の可動型から離型させる第１離型部をさらに備えてもよい。この場合、第１離型部が、中子が上側となるように回転された後の可動型から中子を離型させている。そのため、第１離型部により可動型から離型された中子を、可動型に保持させたままとすることができる。従って、離型された中子が可動型から落下してしまうことを防止できると共に、離型された中子をユーザーが取り扱いやすくなる。

第１離型部は、可動型に設けられた摺動部材と、フレーム部材側に設けられ、摺動部材に当接したときに摺動部材の高さ方向の位置を変えるための摺動面を有するガイド部材とを有し、摺動面は、回転駆動部により可動型が回転した後の状態において、第１アクチュエータによる可動型の移動に伴う摺動部材の移動軌跡上に位置しており、回転駆動部によって回転された後の状態にある可動型が、第１アクチュエータによって、固定型に対して離間する方向に移動されると、摺動部材が、摺動面に沿って摺動し、可動型に保持された中子を可動型から離間させる方向に押し出してもよい。この場合、第１アクチュエータによって可動型を固定型に対して離間する方向に移動させるだけで、回転された後の可動型から中子を離型させることができる。そのため、中子を可動型から離型させるためのアクチュエータを別途設ける必要がなくなる。従って、装置のさらなる簡素化及び小型化を図ることができる。

本発明の一側面に係る中子造型装置は、ブローヘッドに近接したときに、ブローヘッドが有するブローヘッドノズルに当接する第１清掃部と、固定型に近接したときに、固定型が有する固定型ノズルに当接する第２清掃部とを備え、第１清掃部及び第２清掃部は、第１アクチュエータにより、固定型に対して近接又は離間する方向に可動型と共に移動され、第１清掃部は、第１アクチュエータにより可動型と共に移動してブローヘッドに近接すると、ブローヘッドノズルに当接しつつ摺動して、ブローヘッドノズルの清掃を行い、第２清掃部は、第１アクチュエータにより可動型と共に移動して固定型に近接すると、固定型ノズルに当接しつつ摺動して、固定型ノズルの清掃を行ってもよい。この場合、第１アクチュエータによって第１清掃部及び第２清掃部を固定型に対して近接又は離間する方向に移動させるだけで、ブローヘッドノズル及び固定型ノズルを清掃することができる。そのため、第１清掃部及び第２清掃部をそれぞれ移動させるためのアクチュエータを別途設ける必要がなくなる。従って、装置のさらなる簡素化及び小型化を図ることができる。

本発明の一側面に係る中子造型装置は、フレーム部材に設けられ、可動型と近接したときに可動型が有する可動型ノズルに当接する第３清掃部をさらに備え、第３清掃部は、第１アクチュエータにより移動された可動型が近接すると、可動型ノズルに当接しつつ摺動して、可動型ノズルの清掃を行ってもよい。この場合、第１アクチュエータによって可動型を固定型に対して近接又は離間する方向に移動させるだけで、可動型が第３清掃部に近接したときに可動型ノズルを清掃することができる。そのため、可動型ノズルを清掃するためのアクチュエータを別途設ける必要がなくなる。従って、装置のさらなる簡素化及び小型化を図ることができる。

本発明の一側面に係る中子造型装置は、砂貯留室の供給口を介して該砂貯留室に中子砂を供給するサンドタンクと、サンドタンクと供給口との間に位置し、供給口を開閉するための開閉ゲートとをさらに備え、開閉ゲートは、第１アクチュエータにより駆動され、可動型が固定型とともに中子形成用のキャビティを形成している際には、供給口を閉の状態としてもよい。この場合、第１アクチュエータによって開閉ゲートを駆動させるだけで、供給口の開閉を制御できる。そのため、開閉ゲートを駆動させるためのアクチュエータを別途設ける必要がなくなる。従って、装置のさらなる簡素化及び小型化を図ることができる。

本発明の一側面に係る中子造型装置は、サンドタンクと砂貯留室の供給口との間に設けられた可撓性ホースをさらに備えてもよい。この場合、可撓性ホースが変形可能であるため、サンドタンクを固定した状態でブローヘッドを第２アクチュエータによって昇降させても、ブローヘッドの移動に追従して可撓性ホースが変形する。そのため、ブローヘッドと共にサンドタンクを昇降させる必要がなくなる。従って、装置のさらなる簡素化及び小型化を図ることができる。

本発明の一側面に係る中子造型装置は、可動型及び固定型により形成される中子形成用のキャビティ内に中子が造型され、第１アクチュエータにより可動型が固定型から離間される際に、中子が可動型に保持されるように固定型から中子を離型させる第２離型部をさらに備えてもよい。この場合、第２離型部により、中子を固定型から離型させつつ可動型に保持させることができる。そのため、中子を中子型からより簡便に取り出すことができる。

第２離型部は、固定型に設けられ、中子を固定型から離間させるために固定型から可動型に向けて突出した突出位置と、突出位置よりも可動型から離れる側に向けて引き込まれた後退位置との間で移動可能な押出部材と、押出部材と接続されると共にキャビティ外に位置する操作部材と、可動型に向けて押出部材及び操作部材を付勢する付勢部材とを有し、操作部材は、第１アクチュエータにより移動される可動型が固定型と型合わせされてキャビティを形成する際に、可動型によって付勢部材からの付勢力に抗して押されることで、押出部材を突出位置から後退位置へと移動させてもよい。この場合、第１アクチュエータによって移動される可動型が操作部材を押し出すか否かにより、押出部材を突出位置と後退位置との間で移動させることができる。そのため、押出部材を駆動させるためのアクチュエータを別途設けることなく、中子を固定型から離型させることができる。従って、装置のさらなる簡素化及び小型化を図ることができる。

本発明の一側面に係る中子造型装置は、中子型からブローヘッドの上面に落下した砂を回収する砂回収デバイスをさらに備えてもよい。この場合、ブローヘッドの上面に落下した砂が、ブローヘッド内に直接戻されずに、砂回収デバイスによって回収される。そのため、砂が集合して固まった砂塊などがブローヘッドの上面に落下した砂中に含まれていても、当該砂塊も砂回収デバイスに回収される。従って、当該砂塊が次の中子の造型に影響を及ぼすことを防止できる。

砂回収デバイスは、ブローヘッドの上面から砂貯留室へと砂を導く導通部材と、ブローヘッドの上面に落下した砂をブローヘッドの上面から除去して導通部材に向けて排出する第４清掃部とを有してもよい。この場合、ブローヘッドの上面に落下した砂が第４清掃部によって導通部材に排出されると、当該砂が砂貯留室に戻される。そのため、砂の再利用を図ることができる。

導通部材は、ブローヘッドの上面から砂貯留室に向かうにつれて下方に傾斜していてもよい。この場合、ブローヘッドの上面から砂貯留室に砂を戻すにあたり、砂が重力により導通部材を滑り落ちるので、コンベアなどの搬送装置を別途設ける必要がない。そのため、装置の簡素化を図ることができる。

導通部材には、所定の粒径以下の砂が通過可能なフィルタ部材が設けられていてもよい。この場合、ブローヘッドから砂貯留室に戻される砂中に、所定の粒径より大きな砂塊などが含まれていても、フィルタ部材によって当該砂塊を除去することができる。

本発明の他の側面に係る中子造型方法は、横方向に分離可能とされた一対の型を合わせることで、内部にキャビティを有する中子型を得るキャビティ形成工程と、中子型にブローヘッドを接続して、キャビティとブローヘッドとを連通させる連通工程と、ブローヘッドが有する砂吹込室内に、エアレーションエアー供給部によりエアレーションエアーを吹き込んで、砂吹込室内の中子砂を浮遊流動化させる流動化工程と、ブローヘッドが有すると共に砂吹込室と連通する砂貯留室内に、圧縮エアー供給部により圧縮エアーを吹き込んで、浮遊流動化した砂吹込室内の中子砂をブローヘッドから上方に向けて吹き出すことにより、ブローヘッドに連通するキャビティ内に中子砂を充填する充填工程とを含む。

本発明の他の側面に係る中子造型方法では、エアレーションエアー供給部により砂吹込室内の中子砂を浮遊流動化させた状態で、圧縮エアー供給部により圧縮エアーをブローヘッド内に吹き込むことで、ブローヘッド内の中子砂が中子型に送られる。そのため、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であっても、中子砂を中子型に良好に充填することができる。

本発明の他の側面に係る中子造型方法は、充填工程の後に、一対の型の一方である可動型を第１アクチュエータにより駆動して、一対の型の他方である固定型から可動型を離間させる離間工程と、離間工程の後に、可動型を回転させる型回転工程とをさらに含み、型回転工程は、可動型保持部材によって保持された可動型を第１アクチュエータによって固定型から離れる方向に移動させることで、回動用軸部材を介して可動型保持部材に取り付けられた当接部材を、当接部材の進路上に位置する姿勢変更部材と当接させることと、当接部材が姿勢変更部材と当接した状態で、可動型を第１アクチュエータによって固定型から離れる方向にさらに移動させつつ、姿勢変更部材の表面に沿って当接部材の向きを変更させることで、回動用軸部材及び可動型保持部材を介して可動型を回転させることとを含んでもよい。この場合、第１アクチュエータによって可動型を固定型に対して離間する方向に移動させるだけで、固定型から離れた可動型を回転させることができる。そのため、可動型を回転させるためのアクチュエータを別途設ける必要がなくなる。従って、装置のさらなる簡素化及び小型化を図ることができる。

本発明の他の側面に係る中子造型方法は、型回転工程の後に、可動型に保持された中子を、中子が上側となるように回転された後の可動型から離型させる離型工程をさらに含んでもよい。この場合、可動型から離型された中子を、可動型に保持させたままとすることができる。従って、離型された中子が可動型から落下してしまうことを防止できると共に、離型された中子をユーザーが取り扱いやすくなる。

本発明の他の側面に係る中子造型方法は、第１アクチュエータにより第１清掃部を可動型と共に駆動して、ブローヘッドが有するブローヘッドノズルに第１清掃部を当接させつつ摺動させることにより、ブローヘッドノズルの清掃を行う第１清掃工程と、第１アクチュエータにより第２清掃部を可動型と共に駆動して、固定型が有する固定型ノズルに第２清掃部を当接させつつ摺動させることにより、固定型ノズルの清掃を行う第２清掃工程とをさらに含んでもよい。この場合、第１アクチュエータによって第１清掃部及び第２清掃部を移動させるだけで、ブローヘッドノズル及び固定型ノズルを清掃することができる。そのため、第１清掃部及び第２清掃部をそれぞれ移動させるためのアクチュエータを別途設ける必要がなくなる。従って、装置のさらなる簡素化及び小型化を図ることができる。

本発明の他の側面に係る中子造型方法は、第１アクチュエータにより可動型を駆動して、可動型が有する可動型ノズルに第３清掃部を当接させつつ摺動させることにより、可動型ノズルの清掃を行う第３清掃工程をさらに含んでもよい。この場合、第１アクチュエータによって可動型を移動させるだけで、可動型が第３清掃部に近接したときに可動型ノズルを清掃することができる。そのため、第３清掃部を移動させるためのアクチュエータを別途設ける必要がなくなる。従って、装置のさらなる簡素化及び小型化を図ることができる。

本発明の他の側面に係る中子造型方法は、砂貯留室の供給口と、砂貯留室に中子砂を供給するためのサンドタンクとの間に位置する開閉ゲートを第１アクチュエータにより駆動して、供給口を開閉する開閉工程をさらに含み、開閉工程では、可動型が前記固定型とともに中子形成用の前記キャビティを形成している際に、供給口を閉の状態としてもよい。この場合、第１アクチュエータによって開閉ゲートを駆動させるだけで、供給口の開閉を制御できる。そのため、開閉ゲートを駆動させるためのアクチュエータを別途設ける必要がなくなる。従って、装置のさらなる簡素化及び小型化を図ることができる。

本発明の他の側面に係る中子造型方法は、充填工程と型回転工程との間であって、可動型及び固定型により形成された中子形成用のキャビティ内に中子が造型され、第１アクチュエータにより可動型が固定型から離間される際に、中子が可動型に保持されるように固定型から中子を離型させる型開き工程をさらに含んでもよい。この場合、中子を固定型から離型させつつ可動型に保持させることができる。そのため、中子を中子型からより簡便に取り出すことができる。

本発明の他の側面に係る中子造型方法は、充填工程の後であって、中子型に充填された中子砂の全てが凝固する前に、中子型とブローヘッドとを互いに離間させ、凝固していない中子砂を中子型からブローヘッドの上面に排出することで、中子に中空部分が形成された中空中子を造型する中空部形成工程と、ブローヘッドの上面に排出された砂をブローヘッドの上面から除去して砂回収デバイスで回収する砂回収工程とをさらに含んでもよい。この場合、ブローヘッドの上面に落下した砂が、ブローヘッド内に直接戻されずに、砂回収デバイスによって回収される。そのため、砂が集合して固まった砂塊などがブローヘッドの上面に落下した砂中に含まれていても、当該砂塊も砂回収デバイスに回収される。従って、当該砂塊が次の中子の造型に影響を及ぼすことを防止できる。

砂回収工程では回収した砂を砂貯留室に供給してもよい。この場合、ブローヘッドの上面に落下した砂の再利用を図ることができる。

本発明によれば、中子造型装置及び中子造型方法において、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であっても、中子砂を中子型に良好に充填することができる。

図１は、第１実施形態に係る中子造型装置の平面図である。 図２（ａ）は、第１実施形態に係る中子造型装置の左側面図であり、図２（ｂ）は、第１実施形態に係る中子造型装置の正面図である。 図３（ａ）は、第１実施形態に係る中子造型装置の右側面図であり、図３（ｂ）は、第１実施形態に係る中子造型装置の背面図である。 図４は、第１実施形態に係る中子造型装置の動作（第１−１の状態〜第１−１０の状態）を説明するための図であり、図４（ａ）は、第１実施形態に係る中子造型装置が第１−１の状態にあるときの正面断面図であり、図４（ｂ）は、第１実施形態に係る中子造型装置が第１−２の状態にあるときの正面断面図である。 図５（ａ）は、第１実施形態に係る中子造型装置が第１−３の状態にあるときの正面断面図であり、図５（ｂ）は、第１実施形態に係る中子造型装置が第１−４の状態にあるときの正面断面図である。 図６（ａ）は、第１実施形態に係る中子造型装置が第１−５の状態にあるときの正面断面図であり、図６（ｂ）は、第１実施形態に係る中子造型装置が第１−６の状態にあるときの正面断面図である。 図７（ａ）は、第１実施形態に係る中子造型装置が第１−７の状態にあるときの正面断面図であり、図７（ｂ）は、第１実施形態に係る中子造型装置が第１−８の状態にあるときの正面断面図である。 図８（ａ）は、第１実施形態に係る中子造型装置が第１−９の状態にあるときの正面断面図であり、図８（ｂ）は、第１実施形態に係る中子造型装置が第１−１０の状態にあるときの正面断面図である。 図９は、図４（ａ）に示した第１−１の状態における中子造型装置の各構成要素の関係を説明するための図であり、図９（ａ）は、第１−１の状態における中子造型装置の各構成要素の関係を示す背面からの概略図であり、図９（ｂ）は、第１−１の状態における中子造型装置の各構成要素の関係を示す平面概略図である。 図１０（ａ）は、図６（ｂ）に示した第１−６の状態における中子造型装置の各構成要素の関係を示す背面からの概略図であり、図１０（ｂ）は、図７（ａ）に示した第１−７の状態における中子造型装置の各構成要素の関係を示す背面からの概略図である。 図１１（ａ）は、図７（ｂ）に示した第１−８の状態における中子造型装置の各構成要素の関係を示す背面からの概略図であり、図１１（ｂ）は、図８（ａ）に示した第１−９の状態における中子造型装置の各構成要素の関係を示す背面からの概略図である。 図１２（ａ）は、図６（ｂ）に示した第１−６の状態における中子造型装置の各構成要素の関係を示す平面概略図であり、図１２（ｂ）は、図７（ａ）に示した第１−７の状態における中子造型装置の各構成要素の関係を示す平面概略図である。 図１３（ａ）は、図７（ｂ）に示した第１−８の状態における中子造型装置の各構成要素の関係を示す平面概略図であり、図１３（ｂ）は、図８（ａ）に示した第１−９の状態における中子造型装置の各構成要素の関係を示す平面概略図である。 図１４は、該中子型造型装置を構成する可動型に付勢力を付与するバネ部材の近傍を示す図であり、図１４（ａ）は、第１−７の状態における当該ばね部材近傍の概略図であり、図１４（ｂ）は、第１−８の状態における当該ばね部材近傍の概略図であり、図１４（ｃ）は、第１−９の状態における当該ばね部材近傍の概略図である。 図１５は、第１実施形態に係る中子型造型装置を構成する可動型保持部材及び摺動部材を説明する図であり、図１５（ａ）は、図７（ｂ）におけるＦ１−Ｆ１矢視図であり、図１５（ｂ）は、図８（ａ）におけるＦ２−Ｆ２矢視図である。 図１６は、第１実施形態に係る中子造型装置を構成する第１乃至第３清掃部を説明するための図であり、図１６（ａ）は、第１乃至第３清掃部と、これらにより清掃されるノズルとの関係を示すための、第１実施形態に係る中子造型装置の左側面からの要部断面概略図であり（第１−１の状態）、図１６（ｂ）は、第１−１の状態における第１乃至第３清掃部の位置関係を示す正面からの要部断面概略図である。 図１７（ａ）は、第１−２の状態における第１乃至第３清掃部の位置関係を示す正面からの要部断面概略図であり、図１７（ｂ）は、第１−６の状態における第１乃至第３清掃部の位置関係を示す正面からの要部断面概略図である。 図１８（ａ）は、第１−７の状態における第１乃至第３清掃部の位置関係を示す正面からの要部断面概略図であり、図１８（ｂ）は、第１−８の状態における第１乃至第３清掃部の位置関係を示す正面からの要部断面概略図である。 図１９は、第１実施形態に係る中子造型装置を構成する移動フレームを説明する図であり、図１９（ａ）は、図１２（ｂ）における移動フレームのＦ３−Ｆ３矢視図であり、図１９（ｂ）は、図１２（ｂ）における移動フレームのＦ４−Ｆ４矢視図である。 図２０は、第１実施形態に係る中子造型装置を構成する開閉ゲートと、これを付勢する付勢部材と、開閉ゲートを操作する押出部材との関係を説明するための図であり、図２０（ａ）は、第１−１の状態の関係図であり、図２０（ｂ）は、第１−２の状態の関係図である。 図２１（ａ）は、第１実施形態に係る中子造型装置を構成する砂充填デバイスの正面断面図であり、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）におけるＡ−Ａ矢視図である。 図２２（ａ）は、図２１（ａ）におけるＢ−Ｂ矢視図であり、図２２（ｂ）は、図２１（ａ）におけるＣ−Ｃ矢視図である。 図２３（ａ）は、砂充填デバイスの他の例の正面断面図であり、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）におけるＤ−Ｄ矢視図である。 図２４（ａ）は、図２３（ａ）におけるＥ−Ｅ矢視図であり、図２４（ｂ）は、図２３（ａ）におけるＦ−Ｆ矢視図である。 図２５は、図２１及び図２３の砂充填デバイスを構成する砂吹込室内において、中子砂の上面とプレートの下端との間に空気層ができた状態を示す部分正面断面図である。 図２６は、第２実施形態に係る中子造型装置が第２−１の状態にあるときの正面断面図である。 図２７は、第２実施形態に係る中子造型装置が第２−１の状態にあるときの平面図である。 図２８は、図２６におけるＡ−Ａ矢視図である。 図２９は、第２実施形態に係る中子造型装置が第２−２の状態にあるときの正面断面図である。 図３０（ａ）は、第２実施形態に係る中子造型装置が第２−３の状態にあるときの正面断面図であり、図３０（ｂ）は、第２実施形態に係る中子造型装置が第２−３の状態にあるときの平面図である。 図３１は、第２実施形態に係る中子造型装置が第２−４の状態にあるときの正面断面図である。 図３２は、第２実施形態に係る中子造型装置が第２−５の状態にあるときの正面断面図である。 図３３は、第２実施形態に係る中子造型装置が第２−６の状態にあるときの正面断面図である。 図３４（ａ）は、第２実施形態に係る中子造型装置が第２−７の状態にあるときの正面断面図であり、図３４（ｂ）は、第２実施形態に係る中子造型装置が第２−７の状態にあるときの平面図である。 図３５（ａ）は、第２実施形態に係る中子造型装置が第２−８の状態にあるときの正面断面図であり、図３５（ｂ）は、第２実施形態に係る中子造型装置が第２−８の状態にあるときの平面図である。 図３６（ａ）は、第２実施形態に係る中子造型装置が第２−９の状態にあるときの正面断面図であり、図３６（ｂ）は、第２実施形態に係る中子造型装置が第２−９の状態にあるときの平面図である。

［第１実施形態］
以下、第１実施形態に係る中子造型装置１について図面を参照して説明する。この中子造型装置１は、図１〜図１３に示すように、加熱した一対の金型（中子型）により形成されたキャビティ（造型空間）に、例えばレジンコーテッドサンド等の中子砂を吹き込み充填し、この中子砂を加熱することにより中子を造型する。具体的には、第１−１の状態から第１−１０の状態まで、順番の工程を経ることにより中子を造型する。尚、図４〜図１３は、中子造型装置１の動作状態（第１−１の状態〜第１−１０の状態）における正面、背面及び平面からの各構成要素（構成部品）の関係の概略を示す図である。

中子造型装置１は、図４〜図９に示すように、横方向（水平方向）に分離可能とされた一対の型を有する中子型３０と、中子型３０に充填する砂充填デバイス３１とを備える。砂充填デバイス３１は、中子型３０の下方に設けられるブローヘッド２を有し、サンドタンク５５からブローヘッド２に供給される中子砂２８をブローヘッド２から上方に向けて中子型３０に充填する。

中子型３０を構成する一対の型は、固定型３２と可動型３３とである。可動型３３を水平方向であって固定型３２に近接する方向に駆動することで、キャビティ（造型空間）３０ａを形成する（図５（ａ））。固定型３２及び可動型３３は、金型である。固定型３２及び可動型３３の内部には、電気ヒータ等の加熱手段が設けられている。固定型３２及び可動型３３が加熱された状態で、レジンコーテッドサンド等の中子砂２８がキャビティ内に吹き込み充填されることで、中子（シェル中子）が造型される。この金型は、温度センサ等により一定温度（例えば２００〜４００℃）に保持される。加熱手段は、電気ヒータに限られるものではなく、ガスにより加熱可能な加熱板を金型に隣接して設けてもよい。

ブローヘッド２は、中子型３０に接続され中子型３０に中子砂２８を導く砂吹込室４と、該砂吹込室４に連通される砂貯留室５とを有する。砂充填デバイス３１は、中子型３０に中子砂２８を吹き込むための圧縮エアーを供給する圧縮エアー供給部７と、砂吹込室４内の中子砂２８を浮遊流動化させるエアレーションエアーを供給するエアレーションエアー供給部９とを有する（図２１〜図２５参照）。

中子造型装置１は、ベースプレート２９に立設されたフレーム部材３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを備える。フレーム部材３４ａは、一対の型の一方である固定型３２を固定して保持する。具体的に、フレーム部材３４ａは、固定型保持ユニット３５を介して固定型３２を保持する。固定型保持ユニット３５は、把持部３５ｂにより固定型３２を保持する。サンドタンク５５の取付部材５５ａも、ベースプレート２９に固定されている。

中子造型装置１は、第１アクチュエータ３６と、第２アクチュエータ３７とを備える。第１アクチュエータ３６は、一対の型の他方である可動型３３を水平方向に直線的に駆動して、固定型３２に対して近接又は離間させる。尚、「固定型３２に対して近接又は離間させる方向」とは、この実施形態では水平方向を意味するものとする。第２アクチュエータ３７は、ブローヘッド２を垂直方向に直線的に駆動して、中子型３０に対して近接又は離間させる。本実施の形態では、第２アクチュエータ３７は、正面から見てブローヘッド２を挟むように一対に設けられているが、これに限られるものではない。

第１アクチュエータ３６及び第２アクチュエータ３７は、一軸アクチュエータである。第１アクチュエータ３６は、例えば、エアオンオイル（エアハイドロ）シリンダである。エアオンオイルシリンダとは、空気圧を油圧に変換して使用するシリンダであり、空気圧、油圧の複合させたものをいう。エアオンオイルシリンダでは、油圧ポンプを用いた専用の油圧ユニットを使用せず、圧縮空気源のみを用いる。エアオンオイルシリンダでは、エアシリンダに比べて、位置精度が良い、移動速度の制御が行い易い等の利点がある。第１アクチュエータ３６は、エアオンオイルシリンダに限られるものではないが、駆動力、駆動位置の精度、コストを考慮すると、エアオンオイルシリンダが適している。第２アクチュエータ３７は、例えばエアシリンダであるが、これに限られるものではない。例えば、第２アクチュエータ３７もエアオンオイルシリンダであってもよい。

第１アクチュエータ３６は、可動型３３を固定型３２から離間させた後に、可動型３３を９０度回転させる（図７（ａ）、図７（ｂ）、図１０（ｂ）及び図１１（ａ）の第１−７の状態から第１−８の状態参照）。この動作について、次に具体的構成を説明する。

第１アクチュエータ３６は、可動型３３を保持する可動型保持部材３８に設けられた回動用軸部材３９を、固定型３２に対して近接又は離間させる方向に移動させる（図１０（ｂ）、図１１（ａ）、図１２（ｂ）及び図１３（ａ）参照）。回動用軸部材３９には、該回動用軸部材３９とともに回動可能な当接部材４１が設けられる。可動型保持部材３８は、把持部３８ｂにより可動型３３を保持する。

フレーム部材３４ｃは、第１アクチュエータ３６と固定型３２との間に位置している。フレーム部材３４ｃの先端部には、姿勢変更部材４２が設けられている。姿勢変更部材４２は、回動用軸部材３９よりも下方に位置しており、当接部材４１に当接するとともに可動型３３の姿勢を変えるための曲面を有する。当接部材４１は、例えば板状の部材である。姿勢変更部材４２は、例えば回転自在とされたローラ部材である。本実施形態では、回動用軸部材３９、当接部材４１及び姿勢変更部材４２により、可動型３３を回転させる回転駆動部が構成される。

可動型３３は、当接部材４１が姿勢変更部材４２に当接した状態から、さらに回動用軸部材３９が固定型３２から離間されることにより、姿勢変更部材４２の曲面に当接部材４１が沿って向きを変更することにより、９０度回転される（図１１（ａ）の第１−８の状態参照）。尚、ここでは、可動型３３が上向きとなるように（中子が可動型３３の上側に位置するように）９０度回転される例について説明したが、これに限られるものではない。例えば、可動型３３が下向きとなるように（中子が可動型３３の下側に位置するように）９０度回転されるように構成してもよい。

この中子造型装置１では、第１アクチュエータ３６が、キャビティ３０ａを形成するために可動型３３を固定型３２に対して近接又は離間させる。また、第１アクチュエータ３６が可動型３３を固定型３２に対して離間する方向に移動させると、当接部材４１が、姿勢変更部材４２の表面に沿って向きを変更しつつ、回動用軸部材３９及び可動型保持部材３８を介して可動型３３を９０度回転させる。これにより、別途可動型３３を９０度回転させるためのアクチュエータを設ける必要がなく、装置の簡素化及び小型化を可能とする。

尚、当接部材４１、回動用軸部材３９及び可動型保持部材３８は、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すような、当接部材４１が姿勢変更部材４２に当接していない状態や、当接部材４１が姿勢変更部材４２に当接したタイミングでは、可動型３３が固定型３２に正対する状態（垂直面に対向する状態）とされる。

具体的には、図１４（ａ）に示すように、当接部材４１には、回動用軸部材３９を軸としてＲ１方向の付勢力を発生するためのバネ部材４４が設けられる。バネ部材４４の一端は、移動フレーム４０の外側に延長された固定部材４０ｂに、取付部材４４ａを介して取り付けられている。また、バネ部材４４の他端は、回動用軸部材３９に取付部材４４ｂを介して取り付けられている。尚、図１２、図１４等に示されるバネ部材４４は、その他の構成部品の構成をわかりやすく示すために、バネ部材４４の一端側の部分及び他端側の部分のみが描かれており、一端側と他端側との間の部分は絵が省略されている（その他の図面も同様とする。また、後述の図２０に示す付勢部材６８も同様とする）ものとする。

また、可動型３３には、バネ部材４４によるＲ１方向の付勢力が発生した状態で、可動型３３を固定型３２に正対させるための位置決め用の当接部材６５が設けられる（図１２（ｂ）参照）。バネ部材４４及び当接部材６５は、図１０（ａ）に示すように、可動型３３を固定型３２に正対させる。この状態から図１１（ａ）に示す第１−８の状態の位置まで可動型３３が移動されると、上述したように、当接部材４１が姿勢変更部材４２に沿って、バネ部材のＲ１方向への付勢力に対抗して当接部材４１はＲ２方向に回転される（図１４（ｂ））。これにより、図１１（ａ）に示すように、可動型３３が上向きとなる。

上述のように可動型３３が９０度回転された後に、可動型３３に保持された中子４３が可動型３３から離型される（図８（ａ）及び図１１（ｂ）の第１−９の状態参照）。この中子造型装置１では、アンダーブロー式であるとともに、全体を簡素化させることにより小型化を実現しているため、上向きに９０度回転させた可動型３３から離型された中子４３をユーザーが取り扱い易いという効果がある。

可動型３３には、９０度回転された後の状態の該可動型３３を第１アクチュエータ３６により固定型３２に対して近接又は離間させる方向に移動させたときに、可動型３３に対して近接又は離間される方向に移動される摺動部材４５が設けられる。

フレーム部材３４側には、９０度回転された後の状態の該可動型３３を固定型３２から離間させたときに、摺動部材４５に当接するとともに摺動部材４５の高さ方向の位置を変えるための摺動面４６ａを有するガイド部材４６が設けられる（図７（ｂ）、図８（ａ）参照）。摺動面４６ａは、第１アクチュエータ３６による可動型３３の移動方向（水平方向）に対して傾斜している。本実施形態では、摺動面４６ａは、固定型３２から離れるに従って高さが高くなっている。本実施形態では、摺動部材４５及びガイド部材４６により、中子が上側となるように回転された後の可動型３３から中子を離型させる第１離型部が構成される。

摺動部材４５は、ガイド部材４６により高さ方向の位置を変えられたときに、可動型３３に保持された中子４３を可動型３３から離間させる方向に押し出す（図８（ａ））。ここで、摺動部材４５が中子４３を押し出す動作は、直接的に押し出すようにしてもよいし、間接的に押し出すようにしてもよい。ここでは、摺動部材４５は、押出部材４７を介して中子４３を押し出し（間接的に押し出し）、これにより中子４３を可動型３３から離間させるようにしている。また、「高さ方向の位置を変える」とは、ここでは上昇することを意味する。一方、可動型３３が下向きに９０度回転される例の場合には、下降したときに中子４３が押し出される。

具体的には、図１５に示すように、摺動部材４５は、摺動ローラ４５ａと、摺動ローラ４５ａを回転自在に保持する保持部４５ｂと、保持部４５ｂと一体とされたプレート部４５ｃとを有する。プレート部４５ｃの一方の面側（図８（ａ）、図１５の状態の上面側）には、プレート部４５ｃに一体とされる当接部４５ｄが設けられる。当接部４５ｄは、押出部材４７に当接される。当接部４５ｄを設けずに、プレート部４５ｃが直に押出部材４７に当接するようにしても良いが、当接部４５ｄを設けた場合には、組み立て時の寸法調整が簡単になる。

また、プレート部４５ｃの他方の面側（図１５状態の下面側）には、一対のガイド部材４５ｅが設けられている。一対のガイド部材４５ｅは、保持部４５ｂを間に置くように位置している。保持部４５ｂ及びガイド部材４５ｅは、可動型保持部材３８のガイド孔３８ａに挿通されてガイドされる。これにより、プレート部４５ｃは、姿勢を崩すことなく、水平面に略平行な状態で上下に移動される。

押出部材４７は、摺動部材４５の当接部４５ｄに当接されるプレート部４７ａと、プレート部４７ａの一方の面側（図８（ａ）、図１５の状態の上面側）に設けられる押出部４７ｂとを有する。この押出部４７ｂは、例えばピン状に形成されている。押出部材４７のプレート部４７ａは、摺動部材４５の当接部４５ｄに当接され上方に向けて移動される。可動型３３には、押出用孔３３ａが設けられている。上方に向けて移動された押出部材４７は、押出用孔３３ａに挿通された押出部４７ｂにより中子４３を押し出して可動型３３から離型させる。

この中子造型装置１では、第１アクチュエータ３６が、キャビティを形成するために可動型３３を固定型３２に対して近接又は離間させる。また、回転された後の状態にある可動型３３を第１アクチュエータ３６が固定型３２に対して離間する方向に移動させると、第１離型部により、可動型３３に保持された中子が可動型３３から離型される。これにより、可動型３３から中子４３を離型させるためのアクチュエータを別途設ける必要がなく、装置の簡素化及び小型化を可能とする。

第１アクチュエータ３６は、図１６〜図１８に示すように、可動型３３を移動させる際に、ブローヘッドノズル５０を清掃する第１清掃部５１と、固定型ノズル４８を清掃する第２清掃部５２とを駆動させる。これにより、第１清掃部５１及び第２清掃部５２は、ブローヘッドノズル５０及び固定型ノズル４８を清掃する。第１清掃部５１及び第２清掃部５２は、保持部材５７の先端部に取り付けられる。保持部材５７は、固定型３２に対する近接又は離間する方向に、可動型３３と共に駆動される。

尚、この保持部材５７の基端部は、移動フレーム４０に取り付けられる。移動フレーム４０は、可動型保持部材３８を回動自在に保持するとともに第１アクチュエータ３６により移動される。移動フレーム４０は、第１のアクチュエータ３６のロッド３６ａに取り付けられ、固定型３２に対して近接又は離間させる方向に移動される。移動フレーム４０をガイドするためのガイド部材４０ａは、フレーム部材３４ａに設けられている。移動フレーム４０は、ガイド部材４０ａにより、姿勢を保持した状態で水平移動される。尚、ガイド部材４０ａは、右側面から見たときに図１９（ａ）に示すように、左下と右上の２箇所に設けるようにしたが、これに限られるものではない。また、３箇所以上に設けてもよい。第１のアクチュエータ３６に駆動された移動フレーム４０は、保持部材５７や、可動型３３を回動自在に保持した可動型保持部材３８を、固定型３２に対して近接又は離間する方向に移動させる。移動フレーム４０及び可動型保持部材３８は、可動型保持ユニットとして機能する。

また、フレーム部材３４ｄの先端には、可動型ノズル４９を清掃する第３清掃部５３が設けられる。第１アクチュエータ３６により移動された可動型３３が第３清掃部５３に近接すると、第３清掃部は、可動型ノズル４９に当接しつつ摺動して、可動型ノズル４９を清掃する。第１、第２及び第３清掃部５１，５２，５３は、例えばプレート状のゴム（ラバープレート）等であり、各ノズル５０，４８，４９に対して摺接されることで、該ノズルを清掃する。

具体的には、図７（ａ）、図７（ｂ）、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示すように、第１アクチュエータ３６は、第１−７の状態から第１−８の状態となるように可動型３３を移動させる際に、第１清掃部５１及び第２清掃部５２を移動させる。これにより、第１清掃部５１は、ブローヘッドノズル５０を清掃する。第２清掃部５２は、固定型ノズル４８を清掃する。また、図４（ａ），図８（ｂ）及び図１６（ｂ）に示すように、第１−１０の状態から第１−１の状態となるように可動型３３を移動させる際にも、第１及び第２清掃部５１，５２を移動させ、各ノズル５０，４８が清掃される。これらの第１及び第２清掃部５１，５２によるブローヘッドノズル５０及び固定型ノズル４８の清掃は、同時に行われてもよいし、一方の清掃が他方の清掃に先だって行われてもよい。

さらに、図６（ｂ）、図７（ａ）、図１７（ｂ）及び図１８（ａ）に示すように、第１−６の状態から第１−７の状態となるように第１アクチュエータ３６が可動型３３を移動させる際に、可動型ノズル４９が第３清掃部５３に摺接され、ノズル４９が清掃される。また、図４（ａ），図４（ｂ）図１６（ｂ）及び図１７（ａ）に示すように、第１−１の状態から第１−２の状態となるように第１アクチュエータ３６が可動型３３を移動させる際にも、可動型ノズル４９が第３清掃部５３に摺接され、ノズル４９が清掃される。また、図４（ａ），図８（ｂ）及び図１６（ｂ）に示すように、第１−１０の状態から第１−１の状態となるように第１アクチュエータ３６が可動型３３を移動させる際にも、可動型ノズル４９が第３清掃部５３に摺接され、ノズル４９が清掃される。

この中子造型装置１では、第１アクチュエータ３６が、キャビティ３０ａを形成するために可動型３３を固定型３２に対して近接又は離間させる。また、第１アクチュエータ３６が可動型３３を固定型３２に対して離間する方向に移動させると、第１〜第３清掃部５１〜５３によりブローヘッドノズル５０、固定型ノズル４８、及び可動型ノズル４９が清掃される。これにより、各ノズル５０，４８，４９を清掃するためのアクチュエータを別途設ける必要がなく、装置の簡素化及び小型化を可能とする。

砂貯留室５には、サンドタンク５５から砂貯留室５（ブローヘッド２）に中子砂２８を供給するための供給口５６を開閉するための開閉ゲート１８が設けられている。開閉ゲート１８は、第１アクチュエータ３６により可動型３３を駆動する際に駆動される。開閉ゲート１８は、可動型３３が固定型３２とともに中子形成用のキャビティ３０ａを形成している際には、供給口５６を閉の状態とする（図５（ａ）及び図５（ｂ））。

具体的に、開閉ゲート１８には、供給口５６をサンドタンク５５と連通させる連通孔１８ａが設けられる。この連通孔１８ａが図４（ａ）に示すように、供給口５６の上に位置して供給口５６に連通された状態のときには、サンドタンク５５及び砂貯留室５は連通されている。すなわち中子砂２８がサンドタンク５５から砂貯留室５（ブローヘッド２）に供給可能な状態とされる。一方、連通孔１８ａが図４（ｂ）や図５（ａ）に示すように、供給口５６の上からスライドされてずらされた位置に位置して供給口５６と連通されない状態のときには、サンドタンク５５及び貯留室５は開閉ゲート１８により連通されていない。このとき、砂貯留室５の供給口５６は閉塞された状態となっている。そして、ブローヘッド２内は、密閉された状態である。

開閉ゲート１８には、図２０に示すように、付勢部材６８が設けられ、図４（ａ）に示すＸ１方向に向けて付勢されている。それとともに、開閉ゲート１８には、Ｘ１方向に付勢された状態で図４（ａ）に示すように連通孔１８ａが供給口５６と連通されるような位置に、位置させるための図示しない位置決め部材が設けられている。付勢部材６８は、バネ部材であり、一端６８ａが開閉ゲート１８に取り付けられ、他端６８ｂがブローヘッド２に取り付けられている。

上述した第１及び第２清掃部５１，５２を保持する保持部材５７には、下方部に向けて延ばされるよう形成される押出部材５８が設けられる。この保持部材５７及び押出部材５８は、第１アクチュエータ３６により可動型３３とともに移動される。

第１アクチュエータ３６は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、第１−１の状態から第１−２の状態となるように可動型３３を移動させる際に、押出部材５８が開閉ゲート１８をＸ２方向にスライドさせる。これにより、図４（ｂ）に示す第１−２の状態においては、砂貯留室５の供給口５６は、開閉ゲート１８により閉塞された状態となっている。

尚、この供給口の開閉ゲート１８による閉塞状態は、図４（ｂ）〜図６（ｂ）に示すように、第１−２の状態〜第１−６の状態まで維持される。図７（ａ）に示すように、第１−６の状態から第１−７の状態となるように可動型３３を移動させる際に、押出部材５８がＸ１方向に移動されることで、開閉ゲート１８に対するＸ２方向への押し出し力が解除される。これにより、上述した図示しない付勢手段により開閉ゲート１８はＸ１方向に付勢され、図示しない位置決め部材により、図４（ａ）の状態と同様に連通孔１８ａが供給口５６と連通される位置に、開閉ゲート１８が移動される。そして、第１−７の状態で、中子砂２８の自重により、サンドタンク５５から砂貯留室５への砂供給が行われる。

この中子造型装置１では、第１アクチュエータ３６が、可動型３３を固定型３２に対して近接又は離間させるための機能に加えて、開閉ゲート１８をスライドさせて砂貯留室５の供給口５６を開としてサンドタンク５５に連通させる機能や、この供給口５６を開閉ゲート１８により閉塞させるという機能を有している。これにより、別途開閉ゲート１８をスライドさせるためのアクチュエータを設ける必要がなく、装置の簡素化及び小型化を可能とする。

サンドタンク５５と砂貯留室５の供給口５６との間には、可撓性ホース５９が設けられる。この可撓性ホース５９により、図５（ｂ）に示すように、ブローヘッド２が第２アクチュエータ３７で上昇された場合にも、サンドタンク５５を固定することを可能とする。これにより小型化を実現する。尚、可撓性ホース５９は、例えば樹脂製である。

第１アクチュエータ３６は、可動型３３を固定型３２側に移動させて形成された中子形成用のキャビティ３０ａに中子が造型された後に、可動型３３を固定型３２から離間させることにより、固定型３２から中子４３を離型させ、中子４３を可動型３３に保持させる（図６（ａ）及び図６（ｂ）参照）。

固定型３２には、可動型３３が固定型３２から離間される際に、キャビティ３０ａに造型された中子４３を固定型３２から離間させる方向に押し出す押出部材６１が設けられる。また、固定型３２には、中子４３を押し出す方向に、押出部材６１を付勢する付勢部材６２が設けられる（図４（ａ）、図９（ｂ））。また、固定型３２には、固定型３２及び可動型３３が型合わせされてキャビティ３０ａを形成する際に、付勢部材６２の付勢力に対抗して、押出部材６１を中子４３の押し出し方向とは逆方向に移動させる操作部材６３とが設けられている。本実施形態では、押出部材６１、付勢部材６２及び操作部材６３により、可動型３３が固定型３２から離れる際に、中子が可動型３３に保持されるように固定型３２から中子を離型させる第２離型部が構成される。

操作部材６３は、固定型３２及び可動型３３が型合わせされてキャビティ３０ａを形成する際に、第１アクチュエータ３６により移動される可動型３３に押されることで、押出部材６１を移動させる。（図４（ｂ）及び図５（ａ）参照）。すなわち、型合わせの際には、図５（ａ）に示すように、押出部材６１の押出部６１ｂは、固定型３２内に引き込んで後退位置に位置する。

この付勢部材６２の付勢力に対抗した状態で、図５（ｂ）示すような砂充填や造型が行われる。そして、図６（ｂ）示すように、可動型３３を固定型３２から離間させたとき、操作部材６３による押出部材６１へのＸ３方向への押し出しが解除される。これにより、付勢部材６２の付勢力により、押出部材６１は、Ｘ４方向へ付勢されることとなる。Ｘ４方向に付勢された押出部材６１は、固定型３２内において固定型３２から可動型３３に向けて突出した突出位置に移動する。これにより、押出部材６１は、固定型３２から中子４３を離型させ、中子４３を可動型３３に保持させる（図６（ｂ）参照）。

押出部材６１は、プレート部６１ａと、プレート部６１ａの一方の面側に設けられる押出部６１ｂとを有する（図１６参照）。押出部６１ｂは、例えばピン状に形成されている。固定型３２には、押出用孔３２ａが設けられている。押出部材６１は、押出用孔３２ａに挿通された押出部６１ｂにより中子４３を押し出して固定型３２から離型させる。

付勢部材６２は、固定型保持ユニット３５に一端が取り付けられるバネ部材６２ａと、バネ部材６２ａの他端に取り付けられる付勢力を伝達するプレート部材６２ｂと、プレート部材６２ｂの一方面（図９（ｂ）の右側の面）に形成される当接部６２ｃとを有する（図１６参照）。バネ部材６２ａによる付勢力は、プレート部材６２ｂ及び当接部６２ｃを介して押出部材６１に伝達される。尚、プレート部材６２ｂ及び当接部６２ｃは、設けないように構成して、直接バネ部材６２ａの付勢力を押出部材６１に付勢してもよい。また、プレート部材６２ｂには、各押出部６１ｂを均等に押し出すためのガイド部材６２ｄが設けられる。

この中子造型装置１では、第１アクチュエータ３６が、キャビティ３０ａを形成するために可動型３３を固定型３２に対して近接又は離間させる。また、第１アクチュエータ３６が可動型３３を固定型３２に対して離間する方向に移動させると、第２離型部により、固定型３２から中子４３が離型される。これにより、別途固定型３２から中子４３を離型させるためのアクチュエータを設ける必要がなく、装置の簡素化及び小型化を可能とする。

次に、ここで、中子造型装置１を構成する砂充填デバイス３１の具体的な構成例について図２１〜図２５を用いて説明する。

図２１（ａ）に示すように、型合せされた中子型３０の下方には、昇降可能にされたブローヘッド２が設けられている。ブローヘッド２は、上述したように、第２アクチュエータ３７に駆動される。尚、ブローヘッド２は、中子型３０に対して相対的に昇降可能にされていればよい。

ブローヘッド２は、仕切り板３により区切られた隣接する砂吹込室４及び砂貯留室５を有している。砂吹込室４の上端には、中子型３０と密着されるプレート４ａが設けられる。プレート４ａには、砂吹込室４内の中子砂を中子型３０のキャビティ３０ａに吹き込むための砂吹込孔４ｂが形成されている。ここで、中子型３０に、砂充填の際の吹込エアーを排出するためのベントホールを設けても良い。ベントホールを設けない場合には、一対の型間の微小な隙間から該エアーを排出するようにしてもよい。

砂吹込室４には、図２１（ａ）に示すように、砂吹込孔４ｂの下側に連通される砂吹込ノズル６がプレート４ａの下端から突出されて設けてもよい。プレート４ａは、砂吹込室４から取り外し可能に構成してもよい。その場合には、例えば、締結手段、クランプ手段等が設けられる。尚、図２１〜図２５の例では、後述の効果を得るための砂吹込ノズル６は、プレート４ａの下端から突出するものとして説明するが、これに限られるものではない。また、上述した「ブローヘッドノズル５０」は外面側を意味し、「砂吹込ノズル６」は内面側を意味するものとする。

仕切り板３の下部中央には、開口部３ａ（図２１（ｂ）参照）が設けられる。砂吹込室４及び砂貯留室５は、開口部３ａを介して連通されている。砂貯留室５は、少なくとも底面の一部に傾斜面５ａを有している（図２１（ａ）参照）。砂貯留室５の天井板５ｂの上面は、砂吹込室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の下方部には、圧縮エアーを砂貯留室５内に供給する圧縮エアー供給部７が設けられる（図２２（ａ）参照）。圧縮エアー供給部７は、砂貯留室５に接続（連通）されている。圧縮エアー供給部７の先端には、青銅（ブロンズ）の焼結体７ａが設けられる。圧縮エアー供給部７は、開閉弁８を介して図示しない圧縮空気源に連通されている。

砂吹込室４の側壁の上方部には、砂吹込室４内の中子砂を浮遊流動化させるエアレーションエアーを砂吹込室４内に供給するエアレーションエアー供給部９が設けられる。エアレーションエアー供給部９の先端には、青銅（ブロンズ）の焼結体９ａが設けられる。エアレーションエアー供給部９は、該焼結体９ａを介して砂吹込室４に接続（連通）されている。

ここでは、エアレーションエアー供給部９は、板状部材４ｄに取り付けられている。板状部材４ｄは、図示されない締結手段により、砂吹込室４に取り付け及び取り外し可能にされている。板状部材４ｄは上下を逆にして取り付けることにより、エアレーションエアー供給部９の位置を変更できる。ここでは、図２２（ｂ）に示すように、エアレーションエアー供給部９を３個設けるようにしたが、これに限られるものではなく、少なくとも一つあればよい。

エアレーションエアー供給部９には、エアー配管１０が連通されている。エアー配管１０には開閉弁１１が設けられる。開閉弁１１は、図示しない圧縮空気源に連通されている。

また、エアー配管１０の途中には、分岐エアー配管１２が設けられる。分岐エアー配管１２には、砂吹込室４内に残存する圧縮エアーを排気する排気弁１３が設けられる。排気弁１３は、配管１０，１２を介して砂吹込室４に接続されている。

砂吹込室４において、エアレーションエアー供給部９が装着されている側壁に直交する側壁の上方部には、砂吹込室４内の圧力を測定する圧力センサ１４が設けられる。砂貯留室５の側壁の上方部には、該砂貯留室５内の圧力を測定する圧力センサ１５が装着されている。

砂貯留室５の上端には、板材５ｃが設けられる。砂貯留室５の天井板５ｂ及び板材５ｃには、供給口５６となる孔が形成されている。板材５ｃの上方には、砂供給用の孔１６ａが設けられたフランジ１６が設けられる。フランジ１６の上端には、孔１６ａと連通する砂供給管としての可撓性ホース５９が取り付けられている。可撓性ホース５９は、サンドタンク５５に連通されている。

板材５ｃとフランジ１６との間には、連通孔１８ａが形成された開閉ゲート１８が設けられる。開閉ゲート１８は、上述したように第１アクチュエータ３６による可動型３３の駆動と連動してスライドされて、供給口５６を開閉する。第２アクチュエータ３７によりブローヘッド２が下降される際に、板材５ｃ、開閉ゲート１８、及びフランジ１６も下降する。

以上のような砂充填デバイス３１の作動について説明する。この説明においては、中子造型装置１に設けられる場合を含めて一般的に説明する。型合せされた中子型３０が所定位置に配置される。次に、開閉ゲート１８により供給口５６が閉じられる。次に、ブローヘッド２が上昇され、図２１の状態になる。図２１の状態では、中子型３０とプレート４ａは、密着されている。供給口５６は、開閉ゲート１８で塞がれ、ブローヘッド２内は密閉空間にされている。砂吹込室４及び砂貯留室５には、各々必要な量の中子砂（図２１では省略されている）が存在している。

次に、開閉弁１１が開かれ、エアレーションエアー供給部９が作動される。エアレーションエアー供給部９の焼結体９ａからエアー（エアレーションエアー）が噴出され、砂吹込室４内の中子砂が浮遊流動化される。所定時間経過後、開閉弁８が開かれ、圧縮エアー供給部７が作動される。圧縮エアー供給部７の焼結体７ａから圧縮エアーが噴出され、砂貯留室５内の中子砂が砂吹込室４に送り込まれる。砂吹込室４内の中子砂が、砂吹込ノズル６及び砂吹込孔４ｂを介して、中子型３０のキャビティ３０ａに吹き込まれる。この際、中子砂と共にキャビティ３０ａ内に吹き込まれた圧縮エアーは、上述したようにベントホール若しくは微小隙間から排気される。なお、エアレーションエアー供給部９により砂吹込室４内の中子砂を浮遊流動化させる工程の後に、浮遊流動化した砂吹込室４内の中子砂を圧縮エアー供給部７によりキャビティ３０ａに充填する工程を行ってもよいし、これらの工程の少なくとも一部がオーバーラップしていてもよい。

圧縮エアー供給部７の作動開始から所定時間経過後、開閉弁１１及び開閉弁８が閉じられ、エアレーションエアー供給部９及び圧縮エアー供給部７の作動が停止される。この際、上述したようにベントホール若しくは微小隙間からの排気により、砂吹込室４内と砂貯留室５内には、圧力差が生じる。砂吹込室４内の圧力は、砂貯留室５内の圧力より低くなっている。この圧力差は、砂吹込室４内及び砂貯留室５内の中子砂を、中子型３０のキャビティ３０ａ内へ移動させるよう作用する。キャビティ３０ａ内に充填された中子砂は、落下しない。

次に、排気弁１３が開とされ、砂吹込室４内に残存する圧縮エアーが排気される。すなわち、砂吹込室４内に残存する圧縮エアーは、焼結体９ａからエアレーションエアー供給部９に入り、エアー配管１０及び分岐エアー配管１２を通って排気弁１３から排気される。この際、砂吹込室４内及び砂貯留室５内に残存する圧縮エアーが焼結体９ａからエアレーションエアー供給部９に導かれるというエアーの流れができるため、その流れにのって砂貯留室５内の中子砂は、砂吹込室４内に移動される。該砂吹込室４内は、中子砂で充満される。

ブローヘッド２内のゲージ圧力がゼロであること（ブローヘッド２内の圧力が大気圧と略同一となったこと）を圧力センサ１４、１５が検知したら、ブローヘッド２が下降され、中子型３０とブローヘッド２とが分離される。次に、排気弁１３が閉じられる。

中子型３０の型開きが行われ、中子が取り出される。次に、開閉ゲート１８が開かれる。サンドタンク５５内の中子砂は、可撓性ホース５９、孔１６ａ、連通孔１８ａ及び供給口５６を通って砂貯留室５内に供給される。

尚、上述の砂充填デバイス３１では、圧縮エアー供給部７を砂貯留室５に連通させるようにしたが、これに限られるものではない。すなわち、例えば、砂吹込室４に連通させるようにしてもよい。この場合には、砂貯留室５の中子砂を砂吹込室４内に供給するための砂送り用のエアーを供給する砂送りエアー供給部を設ければよい。また、圧縮エアー供給部、エアレーションエアー供給部は、それぞれ追加して設けてもよい。

次に、中子造型装置１を構成する砂充填デバイスの他の例として図２３及び図２４に示す砂充填デバイス７１について説明する。まず、砂充填デバイス７１と、上述した砂充填デバイス３１との相違点について説明する。砂充填デバイス７１では、図２３（ａ）に示すように、砂貯留室５において、傾斜面５ａの上端から鉛直方向に延びる側壁には、圧縮エアーを該砂貯留室５内に供給する第２圧縮エアー供給部１９が設けられる。第２圧縮エアー供給部１９は、砂貯留室５に連通される。第２圧縮エアー供給部１９の先端には、青銅（ブロンズ）の焼結体１９ａが設けられる。また、第２圧縮エアー供給部１９は、圧縮エアー供給部７と同様に、エアー配管２０を介して開閉弁８に連通されている。

また、砂充填デバイス７１の砂吹込室４の底面の一部の傾斜面４ｃには、砂吹込室４内の中子砂を浮遊流動化させるエアレーションエアーを該砂吹込室４内に供給する第２エアレーションエアー供給部２１が設けられる。第２エアレーションエアー供給部２１は、砂吹込室４に連通されている。第２エアレーションエアー供給部２１の先端には、青銅（ブロンズ）の焼結体２１ａが設けられる。ここでは、図２４（ｂ）に示すように、砂吹込室４の底面の一部の傾斜面４ｃに、第２エアレーションエアー供給部２１を２個設けるようにしたが、これに限られるものではなく、少なくとも一つ設けるようにすればよい。第２エアレーションエアー供給部２１は、開閉弁２２を介して図示しない圧縮空気源に連通されている。

砂充填デバイス７１は、ここで説明した相違点以外は、上述した砂充填デバイス３１と同様の構成を備える。砂充填デバイス３１と同じ構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

以上のような砂充填デバイス７１の作動について説明する。この説明においても、中子造型装置１に設けられる場合を含めて一般的に説明する。型合せされた中子型３０が所定位置に配置される。次に、開閉ゲート１８により供給口５６が閉じられる。次に、ブローヘッド２が上昇され、図２３の状態になる。図２３の状態では、中子型３０とプレート４ａは、密着されている。供給口５６は、開閉ゲート１８で塞がれ、ブローヘッド２内は密閉空間にされている。砂吹込室４及び砂貯留室５には、各々必要な量の中子砂（図２３（ａ）では省略されている）が存在している。

次に、開閉弁１１及び開閉弁２２が開かれ、エアレーションエアー供給部９及び第２エアレーションエアー供給部２１が作動される。エアレーションエアー供給部９の焼結体９ａ及び該第２エアレーションエアー供給部２１の焼結体２１ａからエアー（エアレーションエアー）が噴出され、砂吹込室４内の中子砂が浮遊流動化される。所定時間経過後、開閉弁８が開かれ、圧縮エアー供給部７及び第２圧縮エアー供給部１９が作動される。圧縮エアー供給部７の焼結体７ａ及び第２圧縮エアー供給部１９の焼結体１９ａから圧縮エアーが噴出され、砂貯留室５内の中子砂が砂吹込室４に送り込まれる。砂吹込室４内の中子砂が、砂吹込ノズル６及び砂吹込孔４ｂを介して、中子型３０のキャビティ３０ａに吹き込まれる。この際、中子砂と共にキャビティ３０ａ内に吹き込まれた圧縮エアーは、上述したようにベントホール若しくは微小隙間から排気される。

圧縮エアー供給部７及び第２圧縮エアー供給部１９の作動開始から所定時間経過後、開閉弁１１、開閉弁２２及び開閉弁８が閉じられ、エアレーションエアー供給部９、第２エアレーションエアー供給部２１、圧縮エアー供給部７及び第２圧縮エアー供給部１９の作動が停止される。この際、上述したようにベントホール若しくは微小隙間からの排気により、砂吹込室４内と砂貯留室５内には、圧力差が生じる。砂吹込室４内の圧力は、砂貯留室５内の圧力より低くなっている。この圧力差は、砂吹込室４内及び砂貯留室５内の中子砂を、中子型３０のキャビティ３０ａ内へ移動させるよう作用する。キャビティ３０ａ内に充填された中子砂は、落下しない。

次に、排気弁１３が開とされ、砂吹込室４内に残存する圧縮エアーが排気される。すなわち、砂吹込室４内に残存する圧縮エアーは、焼結体９ａからエアレーションエアー供給部９に入り、エアー配管１０及び分岐エアー配管１２を通って排気弁１３から排気される。この際、砂吹込室４内及び砂貯留室５内に残存する圧縮エアーが焼結体９ａからエアレーションエアー供給部９に導かれるというエアーの流れができるため、その流れにのって砂貯留室５内の中子砂は、砂吹込室４内に移動される。該砂吹込室４内は、中子砂で充満される。

ブローヘッド２内のゲージ圧力がゼロであること（ブローヘッド２内の圧力が大気圧と略同一となったこと）を圧力センサ１４、１５が検知したら、ブローヘッド２が下降され、中子型３０とブローヘッド２とが分離される。次に、排気弁１３が閉じられる。

中子型３０の型開きが行われ、中子が取り出される。次に、開閉ゲート１８が開かれる。サンドタンク５５内の中子砂は、可撓性ホース５９、孔１６ａ、連通孔１８ａ及び供給口５６を通って砂貯留室５内に供給される。

なお、砂充填デバイス３１，７１において、エアレーションエアー供給部９及び圧縮エアー供給部７の作動圧力は、同一圧力にしてもよい。同一圧力の場合、エアーの消費量を少なくすることができるという利点がある。また、圧縮エアー供給部７の作動圧力を、エアレーションエアー供給部９の作動圧力より高くしてもよい。この場合、砂貯留室５内の圧力が砂吹込室４内の圧力より高くなり、大きな圧力差が発生し、砂貯留室５から砂吹込室４への中子砂の移動が容易に行われるという利点がある。

また、砂充填デバイス３１，７１では、互いに連通する砂吹込室４及び砂貯留室５に区切られたブローヘッド２が、中子型３０の下方に配置されている。これにより、トップブロー式の中子造型装置に比べて、装置の高さ方向の寸法を小さくすることができ、装置を小型化できる。

また、砂充填デバイス３１，７１では、圧縮エアー供給部７と、エアレーションエアー供給部９との二つのエアー供給手段を備え、これらのエアーの噴出で中子砂を吹き込み充填しているから、中子砂の充填性をさらに良くすることができる。

さらに、砂貯留室５の底面の一部が傾斜面５ａにされており、該傾斜面５ａに圧縮エアー供給部７が装着されている。この作用効果について説明する。通常、砂貯留室５内に供給された中子砂は、砂の安息角により砂貯留室５内で円錐状になるが、この場合、仕切り板３と中子砂の接触する部分での砂層の高さが低いため、砂貯留室５から砂吹込室４へ中子砂を移動させる際、中子砂とエアーがうまく混ざらずにエアーだけが開口部３ａを通過するという、いわゆるエアーの吹き抜けが起こる可能性がある。これに対し、砂充填デバイス３１，７１では、上述したように、砂貯留室５の底面の一部の傾斜面５ａに圧縮エアー供給部７を設け、圧縮エアーを供給するようにしているため、円錐状の中子砂の山が崩され、中子砂が撹拌される。これにより、砂貯留室５内で中子砂が平面状態にされ、仕切り板３と中子砂の接触する部分での砂層の高さが高くなる。よって、上述したエアーの吹き抜けを防止することができ、砂貯留室５から砂吹込室４へ移動する中子砂の量、即ち、有効使用砂量を増やすことができる。

さらに、砂充填デバイス３１，７１では、排気弁１３が、エアレーションエアー供給部９に連通されたエアー配管を介して砂吹込室４に連通されている。排気されるエアーが焼結体９ａからエアレーションエアー供給部９に入っていくため、エアレーションエアー供給部９が排気手段の機能も兼ねる。排気の際に焼結体９ａに砂が詰まることがあっても、次に、焼結体９ａから圧縮エアーを噴出するから、該焼結体９ａの砂詰まりを解消できる。

さらにまた、砂充填デバイス７１では、圧縮エアー供給部７に加え、第２圧縮エアー供給部１９を備えるので、砂貯留室５内において、円錐状の中子砂の山が崩され、中子砂が撹拌される作用が、より促進される。砂貯留室５から砂吹込室４への中子砂の移動が、よりスムーズになるという利点がある。

また、砂充填デバイス７１では、エアレーションエアー供給部９に加え、第２エアレーションエアー供給部２１を備えるので、砂吹込室４内の中子砂を浮遊流動化させる作用が、より促進されるという利点がある。

また、砂充填デバイス３１、７１では、砂吹込室４、砂貯留室５内の圧力を測定する圧力センサ１４及び圧力センサ１５が設けられているので、砂吹込室４内と砂貯留室５内の圧力差を容易に測定できる。

また、砂充填デバイス３１、７１では、砂吹込ノズル６をプレート４ａの下端から突出させた作用効果について説明する。砂吹込室４内の中子砂がキャビティ３０ａに吹き込まれた後、エアレーションエアー供給部９、圧縮エアー供給部７の作動が停止される。砂吹込室４内の中子砂が重力落下し、砂吹込室４内における中子砂の上面とプレート４ａの下面との間に空気層（隙間）Ｋができる（図２５参照）（符号Ｓは中子砂）。

図２５に示す状態で、次回のキャビティ３０ａへの中子砂の吹き込みを行う。この際、砂吹込ノズル６の先端が中子砂に埋まった状態であるため、空気層Ｋの空気を中子砂に巻き込むことがなく、キャビティ３０ａ内へ中子砂が十分に充填されるという利点がある。また、該空気層Ｋができても、砂吹き込みノズル６の先端が常時、中子砂に埋まっている状態であるため、キャビティ３０ａ内で固化されていない中子砂が該空気層Ｋのところに落下することが無い。このため、キャビティ３０ａ内への中子砂の充填不良を防止することができる。

また、砂充填デバイス３１、７１では、砂吹き込み孔４ｂの内面に雌ネジを形成し、且つ、砂吹き込みノズル６の外面に雄ネジを形成し、これらを螺合することにより、砂吹き込みノズル６をプレート４ａの下端から突出させている。これに限られるものではなく、溶接等で固着させてもよい。尚、砂吹込ノズル６として円筒状のパイプを用いているが、これに限られるものではなく、例えば、楕円状であってもよい。

なお、砂充填デバイス３１、７１では、エアレーションエアー供給部９を作動させ、所定時間経過後、圧縮エアー供給部７を作動させるようにしたが、これに限られるものではない。エアレーションエアー供給部９を作動させた後、圧力センサ１４が砂吹込室４内の所定圧力値を検知したときに、圧縮エアー供給部７を作動させるようにしてもよい。なお、この場合の該砂吹込室４内の所定圧力値は、圧縮エアー供給部７の作動圧力より低い圧力値であればよいが、０．０１〜０．２ＭＰａの範囲内の圧力値であれば、より好ましい。

また、砂充填デバイス７１では、エアレーションエアー供給部９及び第２エアレーションエアー供給部２１の作動及び停止のタイミングは、同時であっても、同時でなくてもよい。また、圧縮エアー供給部７と第２圧縮エアー供給部１９の作動及び停止のタイミングも、同時であっても、同時でなくてもよい。なお、圧縮エアー供給部７と第２圧縮エアー供給部１９の作動又は停止のタイミングをずらしたい場合は、該圧縮エアー供給部７と第２圧縮エアー供給部１９の各々に専用の開閉弁を連通させるようにすればよい。

さらに、砂充填デバイス３１、７１では、所定位置に配置された中子型３０に対してブローヘッド２が昇降するようになっているが、これに限定されるものではなく、所定位置に配置されたブローヘッド２に対して中子型３０を昇降させるようにしてもよい。

さらに、砂充填デバイス３１、７１では、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装置を用いた例を示したが、これに限られるものではなく、例えば、常温ガス硬化法であるコールドボックス法にも適用することができる。

さらに、砂充填デバイス３１、７１では、エアレーションエアー供給部９と圧縮エアー供給部７の作動を同時に停止させるようにしたが、これに限定されるものではなく、エアレーションエアー供給部９を圧縮エアー供給部７より早く停止させるようにしてもよい。

砂充填デバイス３１、７１では、エアレーションエアー供給部９、第２エアレーションエアー供給部２１、圧縮エアー供給部７及び第２圧縮エアー供給部１９の作動圧力は、特定の圧力値に限定されるものではない。尚、エアレーションエアー供給部９は、０．１〜０．５ＭＰａ、第２エアレーションエアー供給部２１は、０．１〜０．５ＭＰａ、圧縮エアー供給部７は、０．１〜０．５ＭＰａ、第２圧縮エアー供給部１９は、０．１〜０．５ＭＰａの作動圧力であれば好ましい。

次に、以上のように構成された中子造型装置１を用いた中子造型方法について説明する。この方法では、第１−１の状態から第１−１０の状態まで、順番にそれぞれの工程を経ることにより中子を造型する。以下では、砂充填デバイス３１を有するものとして説明するが、砂充填デバイス７１を用いる場合も上述した点を除き同様である。

まず、図４（ａ）に示す第１−１の状態が原位置である。図４（ｂ）に示す第１−２の状態は、開閉ゲート１８を移動させてブローヘッド２内を密閉する工程を示している。開閉ゲート１８は、可動型３３を固定型３２に近接する際に、第１アクチュエータ３６により供給口５６を閉の状態にする（ゲート閉塞工程）。この工程による、ゲート閉塞状態は、少なくとも砂充填工程までは維持される必要がある。この実施形態では、第１−６の状態まで閉塞状態が維持される。

図５（ａ）に示す第１−３の状態は、キャビティ３０ａを形成する工程を示している（キャビティ形成工程）。すなわち、可動型３３を固定型３２に近接させて当接させ（エアー排出のための微小隙間を形成する程度のキャビティを形成する場合も当接に含まれるものとする）、キャビティ３０ａを形成する。

図５（ｂ）に示す第１−４の状態は、砂充填デバイス３１とキャビティ３０ａとを連通させる工程を経て、キャビティ３０ａ内に砂充填を行う工程を示している（連通工程、充填工程）。上述したように砂充填デバイス３１，７１によりキャビティ３０ａ内に砂充填を行う。

図６（ａ）に示す第１−５の状態は、砂充填デバイス３１をキャビティから分離させる工程を示している（連通解除工程）。尚、この間に、中子型３０の熱によりキャビティ内の中子砂２８が固まり中子が造型される。よって、この工程は、造型工程であるともいえる。

図６（ｂ）に示す第１−６の状態は、型開きが行われるとともに造型された中子を可動型に保持させる工程を示している（型開き工程）。この工程では、第１アクチュエータ３６の駆動力により、可動型３３を固定型３２から離間させることにより、固定型３２から中子４３を離型させ、中子４３を可動型３３に保持させる。

図７（ａ）及び図１０（ｂ）に示す第１−７の状態は、中子４３を保持させた可動型３３を固定型３２から離間させる工程を経て、当接部材４１を姿勢変更部材４２に当接させる工程を示している。尚、この離間させる工程において、第３清掃部５３による可動型ノズル４９の清掃が行われる（図１７（ｂ）及び図１８（ａ））。また、この第１−７の状態では、上述したように、第１のアクチュエータ３６により、押出部材５８による開閉ゲート１８への押し出し力が解除され、付勢部材６８による開閉ゲート１８の付勢により、供給口５６がサンドタンク５５に連通されることとなる（ゲート開放工程）。

図７（ｂ）及び図１１（ａ）に示す第１−８の状態は、中子４３を保持させた可動型３３を９０度回転させる工程を示している。尚、ここでは、中子４３が可動型３３の上側に保持させるように回転させる（型回転工程）。この工程において、上述したように、第１アクチュエータ３６の駆動力により、可動型３３を９０度回転させる。また、第１−７の状態から第１−８の状態となるように可動型３３を移動させる際に、第１清掃部５１及び第２清掃部５２により、ブローヘッドノズル５０、固定型ノズル４８を清掃する。

図８（ａ）及び図１１（ｂ）に示す第１−９の状態は、中子４３を可動型３３から離型させる工程を示している（離型工程）。この工程において、上述したように、第１アクチュエータ３６の駆動力により、中子４３を可動型３３から離型させる。

図８（ｂ）に示す第１−１０の状態は、中子を可動型３３から離型させるための離型機能を有する押出部４７ｂを可動型内部に引き込ませる工程を示している。尚、第１−５の状態から第１−９の状態までは、第１アクチュエータ３６のロッド３６ａを縮める方向に駆動して、移動フレーム４０や可動型３３等を固定型３２から離間する方向に移動させている。第１−９の状態から第１−１０の状態、第１−１０の状態から第１−１の状態、及び第１−１の状態から第１−３の状態までは、第１アクチュエータ３６のロッド３６ａを伸ばす方向に駆動して、移動フレーム４０や可動型３３等を固定型３２に近接する方向に移動させている。

該中子造型装置１を用いた中子造型方法においては、上述したように、第１−１の状態から第１−１０の状態を介して再び第１−１の状態に戻る間に、第１〜第３清掃部５１，５２，５３による各ノズル５０，４８，４９の清掃が行われる。

該中子造型装置１及びこれを用いた中子造型方法では、上述したように、ブローヘッド２が砂吹込室４及び砂貯留室５を有し、圧縮エアー供給部７により圧縮エアーを供給するとともに、エアレーションエアー供給部９によりエアレーションエアーを供給して中子型３０のキャビティ３０ａへの砂充填を行うことにより、アンダーブロー式の中子砂充填性を良くすることを実現する。また、該装置１及び方法においては、ブローヘッド２を中子型３０の下方側に配置させることにより、装置の小型化を実現する。よって、装置を小型化できるとともに中子砂の充填性を良くできる。

また、該装置１及び方法では、上述したように、共通のアクチュエータ（第１アクチュエータ３６）で、可動型３３の駆動（型合わせ、型開き等）、可動型３３の回転、可動型３３からの中子の離型、各ノズル５０，４８，４９の清掃、開閉ゲート１８の駆動、型開きの際の固定型３２からの中子の離型を駆動できる。これにより、装置の簡素化を実現する。また、装置の小型化を実現する。尚、この中子造型装置１では、第１アクチュエータ３６及び第２アクチュエータ３７のみで、構成部品の駆動を可能とする。

［第２実施形態］
続いて、図２６〜図３６を参照して、第２実施形態に係る中子造型装置１Ａについて説明する。第２実施形態に係る中子造型装置１Ａは、主として、砂回収デバイス１００をさらに備える点と、第１〜第３清掃部５１〜５３を備えていない点とで、第１実施形態に係る中子造型装置１と相違する。以下では、第１実施形態に係る中子造型装置１との相違点を中心に説明し、重複する説明は省略する。第２実施形態に係る中子造型装置１Ａは、例えば、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装置である。

砂回収デバイス１００は、図示しないフレーム部材を介してベースプレート２９に固定された第３アクチュエータ１１０と、ブローヘッド２と開閉ゲート１８との間に掛け渡された導通部材１２０とを有する。第３アクチュエータ１１０は、一軸アクチュエータである。第３アクチュエータ１１０は、例えば、エアオンオイル（エアハイドロ）シリンダである。第３アクチュエータ１１０の先端には、第４清掃部１１２が設けられている。

第３アクチュエータ１１０は、水平方向に第４清掃部１１２を駆動させる。そのため、第４清掃部１１２は、ブローヘッド２（ブローヘッドノズル５０）に対して近接又は離間するように移動する。第４清掃部１１２は、例えばプレート状のゴム（ラバープレート）等であり、ブローヘッドノズル５０に対して摺接されることで、該ノズル５０を清掃する。

導通部材１２０は、ブローヘッドノズル５０の上端（砂吹込室４の上端）から開閉ゲート１８に向かうにつれて下方に傾斜した傾斜路（シュート）である。そのため、ブローヘッドノズル５０の上端から導通部材１２０に排出された砂は、導通部材１２０を通って開閉ゲート１８に達する。開閉ゲート１８が開の場合には、開閉ゲート１８に達した砂は、連通孔１８ａ及び供給口５６を通じて砂貯留室５に供給される。

導通部材１２０の中間部分には、所定の粒径以下の砂が通過可能なフィルタ部材１２２が設けられている。フィルタ部材１２２は、例えば網目状の篩によって構成することができる。フィルタ部材１２２の目の粗さは、砂が集合して固まった砂塊や当該砂塊と同等以上の大きさの不純物などはフィルタ部材１２２を通過できないが、砂そのものはフィルタ部材１２２を通過できる程度の粗さに設定できる。

続いて、中子造型装置１Ａを用いた中子４３の製造方法について説明する。まず、図２６〜図２８に示される第２−１の状態が原位置である。この第２−１の状態では、可動型３３は、固定型３２に正対した状態で固定型３２から離間している。第４清掃部１１２はブローヘッドノズル５０から離間している。ブローヘッド２は中子型３０から離間している。連通孔１８ａ及び供給口５６は開閉ゲート１８により閉鎖されておらず、可撓性ホース５９と供給口５６とは連通された状態である。

続いて、図２９に第２−２の状態として示されるように、第１アクチュエータ３６を駆動して、可動型３３を固定型３２に近づける。この際、可動型３３が固定型３２に近づくのに伴い、押出部材５８が開閉ゲート１８を押して、連通孔１８ａ及び供給口５６を閉の状態とする。開閉ゲート１８により連通孔１８ａ及び供給口５６が閉塞された状態は、少なくとも砂充填工程までは維持される必要がある。この実施形態では、第２−７の状態まで閉塞状態が維持される。

続いて、図３０に第２−３の状態として示されるように、第１アクチュエータ３６をさらに駆動して、可動型３３を固定型３２に当接させる。これにより、可動型３３と固定型３２とが一体となって中子型３０が構成されると共に、中子型３０の内部にキャビティ３０ａが構成される。このとき、可動型３３が操作部材６３を固定型３２に向けて押し出すことにより、押出部材６１の押出部６１ｂが固定型３２内に引き込んで後退位置に移動する。なお、可動型３３と固定型３２とが当接して一体となった状態において、エアー排出のための微小隙間が形成されていてもよい。

続いて、図３１に第２−４の状態として示されるように、第２アクチュエータ３７を駆動して、ブローヘッドノズル５０が中子型３０に当接するまで、ブローヘッド２を上昇させる。これにより、砂充填デバイス３１とキャビティ３０ａとが連通される。この状態において、圧縮エアー供給部７及びエアレーションエアー供給部９をそれぞれ制御して、砂充填デバイス３１によりキャビティ３０ａ内に砂充填を行う。砂充填の際に、中子型３０の熱により、キャビティ３０ａ内の中子砂２８が固まり、中子４３が造型される。なお、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、砂充填デバイス３１に代えて砂充填デバイス７１を用いてもよい。

続いて、図３２に第２−５の状態として示されるように、第２アクチュエータ３７を駆動して、ブローヘッド２を下降させる。これにより、砂充填デバイス３１とキャビティ３０ａとが分離される。この際、中子４３のうち凝固しなかった内側部分の砂１３０がブローヘッド２の上面に落下する。そのため、第１実施形態に係る中子４３は中実中子であったのに対し、第２実施形態に係る中子４３は中空中子となる。中空中子は、中実中子に対して、中子を用いて製造される鋳物に厳格な品質が求められる際に有利となる。また、中空中子は、中実中子に対して砂の使用量を減らせるので、コストダウンを図ることができる。さらに、中空中子は、中実中子に対して軽量であるので、輸送コストを削減できる。なお、所望の中空中子を得るためには、まず、所望の中空中子が得られる中子型３０の温度と、中子型３０による中子砂２８の加熱時間とを予め実験により取得し、続いて、その温度及び時間に基づいてこれらの少なくとも一方を管理しながら中子を造型する。

第２実施形態に係る中子造型装置１Ａでは、第１実施形態に係る中子造型装置１と同じくアンダーブロー式であるので、キャビティ３０ａ内に中子砂２８が充填されるときには、砂吹込室４が常に中子砂２８で充填されている。すなわち、第２−５の状態においてブローヘッド２が中子型３０から離間する際にも、ブローヘッドノズル５０の先端まで中子砂２８が充填されている。そのため、ブローヘッド２の上面に落下する砂１３０は、ブローヘッドノズル５０を通って砂吹込室４内に入ることがない。従って、砂１３０に砂塊や不純物などが含まれていた場合であっても、後続の工程において砂１３０が第４清掃部１１２により導通部材１２０に排出されるので、次の中子の造型に悪影響を及ぼすことが防止できる。すなわち、中空中子の造型にあたっては、ブローヘッド２が砂吹込室４及び砂貯留室５を有すると共に、アンダーブロー方式が採用された第２実施形態に係る中子造型装置１Ａを利用すると、極めて優れた効果を発揮することができる。

続いて、図３３に第２−６の状態として示されるように、第４アクチュエータ１１０を駆動して、第４清掃部１１２をブローヘッド２に向けて移動させる。このとき、第４清掃部１１２が、ブローヘッドノズル５０の上面に摺接しつつ、ブローヘッドノズル５０の上面の砂１３０を導通部材１２０に排出する。導通部材１２０に排出された砂１３０は、フィルタ部材１２２を通過して開閉ゲート１８まで落下する。フィルタ部材１２２では、砂１３０に含まれる砂塊や当該砂塊と同等以上の大きさの不純物などが捕集され、再利用可能な砂１３０がフィルタ部材１２２を通過する。

続いて、図３４に第２−７の状態として示されるように、第１アクチュエータ３６を駆動して、可動型３３を固定型３２から離間させる。これにより、型開きが行われる。このとき、可動型３３が操作部材６３から離れるため、付勢部材６２の付勢力により、押出部材６１は、固定型３２内において固定型３２から可動型３３に向けて突出した突出位置に移動する。そのため、中子４３は、固定型３２から離型されると共に、可動型３３に保持される。また、この型開きの際に、押出部材５８が開閉ゲート１８から離れるため、付勢手段の付勢力により、開閉ゲート１８は、連通孔１８ａが供給口５６と連通される位置に移動する。そのため、サンドタンク５５から砂貯留室５への砂供給が行われると共に、第４清掃部１１２によってブローヘッドノズル５０の上面から回収された砂１３０が砂貯留室５に供給される。

続いて、図３５に第２−８の状態として示されるように、第１アクチュエータ３６をさらに駆動して、可動型３３を固定型３２から離間させる。これにより、当接部材４１が姿勢変更部材４２に当接するので、可動型３３及び中子４３が上向きとなるように可動型３３が９０度回転し、可動型３３の姿勢が変更される。このとき、第４アクチュエータ１１０も駆動して、第４清掃部１１２をブローヘッドノズル５０から離間させる。

続いて、図３６に第２−９の状態として示されるように、第１アクチュエータ３６をさらに駆動して、可動型３３を固定型３２から離間させる。これにより、摺動部材４５がガイド部材４６の摺動面４６ａに沿って上方に向けて移動する。これに伴い、摺動部材４５及び押出部材４７を介して、押出部４７ｂが中子４３を上方に押し出す。そのため、中子４３が可動型３３から離型される。中子４３が可動型３３から取り出された後、中子造型装置１Ａは再び第２−１の状態に戻る。

以上のような第２実施形態では、中子型３０からブローヘッド２の上面に落下した砂１３０を回収する砂回収デバイス１００を備えている。そのため、ブローヘッド２の上面に落下した砂１３０が、ブローヘッド２内に直接戻されずに、砂回収デバイス１００によって回収される。そのため、砂が集合して固まった砂塊などがブローヘッド２の上面に落下した砂１３０中に含まれていても、当該砂塊も砂回収デバイス１００に回収される。従って、当該砂塊が次の中子の造型に影響を及ぼすことを防止できる。

以上のような第２実施形態では、砂回収デバイス１００は、ブローヘッド２の上面から砂貯留室５へと砂１３０を導く導通部材１２０と、ブローヘッド２の上面に落下した砂１３０をブローヘッド５の上面から除去して導通部材１２０に向けて排出する第４清掃部１１２とを有している。そのため、ブローヘッド５の上面に落下した砂１３０が第４清掃部１１２によって導通部材１２０に排出されると、当該砂１３０が砂貯留室５に戻される。従って、砂１３０の再利用を図ることができる。

以上のような第２実施形態では、導通部材１２０は、ブローヘッド２の上面から砂貯留室５に向かうにつれて下方に傾斜している。そのため、ブローヘッド２の上面から砂貯留室５に砂を戻すにあたり、砂１３０が重力により導通部材１２０を滑り落ちるので、コンベアなどの搬送装置を別途設ける必要がない。従って、中子造型装置１Ａの簡素化を図ることができる。

以上のような第２実施形態では、導通部材１２０には、所定の粒径以下の砂が通過可能なフィルタ部材１２２が設けられている。そのため、ブローヘッド２から砂貯留室５に戻される砂１３０中に砂塊などが含まれていても、フィルタ部材１２２によって当該砂塊を除去することができる。

１…中子造型装置、２…ブローヘッド、４…砂吹込室、５…砂貯留室、７…圧縮エアー供給部、９…エアレーションエアー供給部、３０…中子型、３１…砂充填デバイス、３２…固定型、３３…可動型、５５…サンドタンク。

Claims (21)

1. 横方向に分離可能とされた一対の型を有する中子型と、
   前記中子型の下方に設けられるブローヘッドを有し、中子砂を前記ブローヘッドから上方に向けて前記中子型に充填する砂充填デバイスと、
   前記一対の型の一方である固定型を保持するフレーム部材と、
   前記一対の型の他方である可動型を駆動して、前記固定型に対して近接又は離間させる第１アクチュエータと、
   前記ブローヘッドを垂直方向に駆動して、前記中子型に対して近接又は離間させる第２アクチュエータと、
   前記第１アクチュエータによって前記固定型から離間された前記可動型を回転させる回転駆動部とを備え、
   前記ブローヘッドは、前記中子型に接続された状態で前記中子型に中子砂を導く砂吹込室と、該砂吹込室に連通される砂貯留室とを有し、
   前記砂充填デバイスは、前記中子型に中子砂を吹き込むための圧縮エアーを前記砂貯留室内に供給する圧縮エアー供給部と、前記砂吹込室内の中子砂を浮遊流動化させるエアレーションエアーを供給するエアレーションエアー供給部とを有し、
   前記回転駆動部は、
   前記可動型を保持する可動型保持部材に設けられた回動用軸部材と、
   前記回動用軸部材に設けられ、該回動用軸部材とともに回動可能な当接部材と、
   前記フレーム部材に設けられ、前記当接部材に当接したときに前記回動用軸部材を介して前記可動型の姿勢を変更させる姿勢変更部材とを有し、
   前記姿勢変更部材は、前記回動用軸部材の高さ位置とは異なる位置で、且つ、前記第１アクチュエータによる前記可動型の移動に伴う前記当接部材の移動軌跡上に位置しており、
   前記当接部材が前記姿勢変更部材に当接した状態にある前記可動型が、前記第１アクチュエータによって、前記固定型に対して離間する方向に移動されると、前記当接部材が、前記姿勢変更部材の表面に沿って向きを変更しつつ、前記回動用軸部材及び前記可動型保持部材を介して前記可動型を回転させる、中子造型装置。
2. 前記可動型に保持された中子を、前記回転駆動部によって中子が上側となるように回転された後の前記可動型から離型させる第１離型部をさらに備える、請求項１記載の中子造型装置。
3. 前記第１離型部は、
   前記可動型に設けられた摺動部材と、
   前記フレーム部材側に設けられ、前記摺動部材に当接したときに前記摺動部材の高さ方向の位置を変えるための摺動面を有するガイド部材とを有し、
   前記摺動面は、前記回転駆動部により前記可動型が回転した後の状態において、前記第１アクチュエータによる前記可動型の移動に伴う前記摺動部材の移動軌跡上に位置しており、
   前記回転駆動部によって回転された後の状態にある前記可動型が、前記第１アクチュエータによって、前記固定型に対して離間する方向に移動されると、前記摺動部材が、前記摺動面に沿って摺動し、前記可動型に保持された中子を前記可動型から離間させる方向に押し出す、請求項２記載の中子造型装置。
4. 前記ブローヘッドに近接したときに、前記ブローヘッドが有するブローヘッドノズルに当接する第１清掃部と、
   前記固定型に近接したときに、前記固定型が有する固定型ノズルに当接する第２清掃部とをさらに備え、
   前記第１清掃部及び前記第２清掃部は、前記第１アクチュエータにより、前記固定型に対して近接又は離間する方向に前記可動型と共に移動され、
   前記第１清掃部は、前記第１アクチュエータにより前記可動型と共に移動して前記ブローヘッドに近接すると、前記ブローヘッドノズルに当接しつつ摺動して、前記ブローヘッドノズルの清掃を行い、
   前記第２清掃部は、前記第１アクチュエータにより前記可動型と共に移動して前記固定型に近接すると、前記固定型ノズルに当接しつつ摺動して、前記固定型ノズルの清掃を行う、請求項３記載の中子造型装置。
5. 前記フレーム部材に設けられ、前記可動型と近接したときに前記可動型が有する可動型ノズルに当接する第３清掃部をさらに備え、
   前記第３清掃部は、前記第１アクチュエータにより移動された前記可動型が近接すると、前記可動型ノズルに当接しつつ摺動して、前記可動型ノズルの清掃を行う、請求項４記載の中子造型装置。
6. 前記砂貯留室の供給口を介して該砂貯留室に中子砂を供給するサンドタンクと、
   前記サンドタンクと前記供給口との間に位置し、前記供給口を開閉するための開閉ゲートとをさらに備え、
   前記開閉ゲートは、前記第１アクチュエータにより駆動され、前記可動型が前記固定型とともに中子形成用のキャビティを形成している際には、前記供給口を閉の状態とする、請求項１記載の中子造型装置。
7. 前記サンドタンクと前記砂貯留室の前記供給口との間に設けられた可撓性ホースをさらに備える、請求項６記載の中子造型装置。
8. 前記可動型及び前記固定型により形成される中子形成用のキャビティ内に中子が造型され、前記第１アクチュエータにより前記可動型が前記固定型から離間される際に、前記中子が前記可動型に保持されるように前記固定型から前記中子を離型させる第２離型部をさらに備える、請求項１記載の中子造型装置。
9. 前記第２離型部は、
   前記固定型に設けられ、前記中子を前記固定型から離間させるために前記固定型から前記可動型に向けて突出した突出位置と、前記突出位置よりも前記可動型から離れる側に向けて引き込まれた後退位置との間で移動可能な押出部材と、
   前記押出部材と接続されると共に前記キャビティ外に位置する操作部材と、
   前記可動型に向けて前記押出部材及び前記操作部材を付勢する付勢部材とを有し、
   前記操作部材は、前記第１アクチュエータにより移動される前記可動型が前記固定型と型合わせされて前記キャビティを形成する際に、前記可動型によって前記付勢部材からの付勢力に抗して押されることで、前記押出部材を前記突出位置から前記後退位置へと移動させる、請求項８記載の中子造型装置。
10. 前記中子型から前記ブローヘッドの上面に落下した砂を回収する砂回収デバイスをさらに備える、請求項１〜３，６〜９のいずれか一項に記載の中子造型装置。
11. 前記砂回収デバイスは、
    前記ブローヘッドの上面から前記砂貯留室へと砂を導く導通部材と、
    前記ブローヘッドの上面に落下した砂を前記ブローヘッドの上面から除去して前記導通部材に向けて排出する第４清掃部とを有する、請求項１０に記載の中子造型装置。
12. 前記導通部材は、前記ブローヘッドの上面から前記砂貯留室に向かうにつれて下方に傾斜している、請求項１１に記載の中子造型装置。
13. 前記導通部材には、所定の粒径以下の砂が通過可能なフィルタ部材が設けられている、請求項１２に記載の中子造型装置。
14. 横方向に分離可能とされた一対の型を合わせることで、内部にキャビティを有する中子型を得るキャビティ形成工程と、
    前記中子型にブローヘッドを接続して、前記キャビティと前記ブローヘッドとを連通させる連通工程と、
    前記ブローヘッドが有する砂吹込室内に、エアレーションエアー供給部によりエアレーションエアーを吹き込んで、前記砂吹込室内の中子砂を浮遊流動化させる流動化工程と、
    前記ブローヘッドが有すると共に前記砂吹込室と連通する砂貯留室内に、圧縮エアー供給部により圧縮エアーを吹き込んで、浮遊流動化した前記砂吹込室内の中子砂を前記ブローヘッドから上方に向けて吹き出すことにより、前記ブローヘッドに連通する前記キャビティ内に中子砂を充填する充填工程と、
    前記充填工程の後に、前記一対の型の一方である可動型を第１アクチュエータにより駆動して、前記一対の型の他方である固定型から前記可動型を離間させる離間工程と、
    前記離間工程の後に、前記可動型を回転させる型回転工程とを含み、
    前記型回転工程は、
    可動型保持部材によって保持された前記可動型を前記第１アクチュエータによって前記固定型から離れる方向に移動させることで、回動用軸部材を介して前記可動型保持部材に取り付けられた当接部材を、前記当接部材の進路上に位置する姿勢変更部材と当接させることと、
    前記当接部材が前記姿勢変更部材と当接した状態で、前記可動型を前記第１アクチュエータによって前記固定型から離れる方向にさらに移動させつつ、前記姿勢変更部材の表面に沿って前記当接部材の向きを変更させることで、前記回動用軸部材及び前記可動型保持部材を介して前記可動型を回転させる、中子造型方法。
15. 前記型回転工程の後に、前記可動型に保持された中子を、中子が上側となるように回転された後の前記可動型から離型させる離型工程をさらに含む、請求項１４記載の中子造型方法。
16. 前記第１アクチュエータにより第１清掃部を前記可動型と共に駆動して、前記ブローヘッドが有するブローヘッドノズルに前記第１清掃部を当接させつつ摺動させることにより、前記ブローヘッドノズルの清掃を行う第１清掃工程と、
    前記第１アクチュエータにより第２清掃部を前記可動型と共に駆動して、前記固定型が有する固定型ノズルに前記第２清掃部を当接させつつ摺動させることにより、前記固定型ノズルの清掃を行う第２清掃工程とをさらに含む、請求項１５記載の中子造型方法。
17. 前記第１アクチュエータにより前記可動型を駆動して、前記可動型が有する可動型ノズルに第３清掃部を当接させつつ摺動させることにより、前記可動型ノズルの清掃を行う第３清掃工程をさらに含む、請求項１６記載の中子造型方法。
18. 前記砂貯留室の供給口と、前記砂貯留室に中子砂を供給するためのサンドタンクとの間に位置する開閉ゲートを前記第１アクチュエータにより駆動して、前記供給口を開閉する開閉工程をさらに含み、
    前記開閉工程では、前記可動型が前記固定型とともに中子形成用の前記キャビティを形成している際に、前記供給口を閉の状態とする、請求項１７記載の中子造型方法。
19. 前記充填工程と前記型回転工程との間であって、前記可動型及び前記固定型により形成された中子形成用の前記キャビティ内に中子が造型され、前記第１アクチュエータにより前記可動型が前記固定型から離間される際に、前記中子が前記可動型に保持されるように前記固定型から前記中子を離型させる型開き工程をさらに含む、請求項１８記載の中子造型方法。
20. 前記充填工程の後であって、前記中子型に充填された中子砂の全てが凝固する前に、前記中子型と前記ブローヘッドとを互いに離間させ、凝固していない中子砂を前記中子型から前記ブローヘッドの上面に排出することで、中子に中空部分が形成された中空中子を造型する中空部形成工程と、
    前記ブローヘッドの上面に排出された砂を前記ブローヘッドの上面から除去して砂回収デバイスで回収する砂回収工程とをさらに含む、請求項１４記載の中子造型方法。
21. 前記砂回収工程では回収した砂を前記砂貯留室に供給する、請求項２０に記載の中子造型方法。