JP6927545B2

JP6927545B2 - 中子用バリ取り工具

Info

Publication number: JP6927545B2
Application number: JP2017144117A
Authority: JP
Inventors: 勝浩荻
Original assignee: 株式会社マルタシェルサービス
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2021-09-01
Anticipated expiration: 2037-07-26
Also published as: JP2019025493A

Description

本発明は、鋳造に用いられる中子の製造時に発生するバリを除去するための、中子用バリ取り工具に関する。

従来、中子のバリを確実に除去し、低コストで長寿命の中子用バリ取り工具を提供することを目的として、特開２０１６−９７４４５号公報に、回転する棒状部材の外周表面に、前記棒状部材の軸方向に少なくとも１本の凹溝、又は図１０及び図１１に示すような断面が円弧である円弧溝１１０を形成した中子用バリ取り工具１００が開示されている。

特開２０１６−９７４４５号公報

しかし、特許文献１に開示されている技術では、凹溝の場合、中子用バリ取り工具の製造は比較的容易であるものの、バリ取りの最中に中子に用いられている砂が凹溝に目詰まりすることがあった。そうなると、バリが上手く取れずに不良品が発生するとともに、中子用バリ取り工具が異常発熱してしまい、工具の寿命が短くなってしまうという課題があった。また、円弧溝１１０の場合、溝の目詰まりはある程度防止できるものの、溝自体の加工に高度な加工技術が必要となり、中子用バリ取り工具１００の価格が高価なものとなりやすいといった課題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、中子用バリ取り工具を構成する溝を断面Ｖ字状とすることで、砂が目詰まりすることなく長寿命で使用でき、かつ溝の形成を容易にして工具自体のコストダウンを図ることができる、中子用バリ取り工具を提供することを目的とする。

本発明の中子用バリ取り工具は、
断面円形の棒状体を回転させながら中子に接触させて前記中子のバリを取る中子用バリ取り工具において、
前記棒状体の表面かつ長手方向に断面Ｖ字状の溝刃を設けてあり、
前記棒状体の断面円形の中心線に対しての前記溝刃の角度が、
前記棒状体の回転方向側が大きく開き、
前記棒状体の回転方向と反対側が小さく開いていることを特徴とする。

本発明の中子用バリ取り工具によれば、溝刃が断面Ｖ字状であるため、削り取った中子のバリ（砂）が溝刃に詰まることなく速やかに排出される。これにより、溝刃周辺の発熱を抑制でき、工具の長寿命化を図ることができる。また、溝刃の断面がＶ字状のため、溝刃を形成する際の陥没面が平面となる。これにより、中子用バリ取り工具の製造時に溝刃の加工が容易となり、中子用バリ取り工具を低コストで製造することができる。

また、本発明の中子用バリ取り工具によれば、溝刃が棒状体の回転方向側に大きく開いているため、削り取った中子の砂を効果的に排出することができ、溝刃の目詰まりをより抑制することができる。これにより、さらなる中子用バリ取り工具の長寿命化を図ることができる。

本発明の中子用バリ取り工具の好ましい例は、
前記溝刃の溝幅をまたぐ直線と交差する前記棒状体の断面円形の中心線の最も短い寸法が、前記棒状体の半径未満かつ前記棒状体の半径より０．２ｍｍを越えて短くならないことを特徴とする。

本発明の中子用バリ取り工具の好ましい例によれば、溝刃の溝幅をまたぐ直線が、棒状体の半径より所定寸法以上棒状体の中心に行かないように構成されているため、中子用バリ取り工具の走査する位置を決定するティーチング作業において、仮に溝刃が中子に当接されても棒状体の円周部分との寸法誤差を少なくすることができる。

以上、説明したように、本発明の中子用バリ取り工具によれば、中子用バリ取り工具に形成される溝を断面Ｖ字状とすることで、砂が目詰まりすることなく長寿命で使用でき、かつ溝の形成を容易にして工具自体のコストダウンを図ることができる。

本発明の一実施形態に係る中子用バリ取り工具の斜視図である。図１に示す中子用バリ取り工具のＡ−Ａ線断面図である。図２に示す中子用バリ取り工具の円で囲った溝刃周辺の拡大図である。他の実施形態に係る中子用バリ取り工具の断面図である。図４に示す中子用バリ取り工具の円で囲った溝刃周辺の拡大図である。他の実施形態に係る中子用バリ取り工具の断面図である。図６に示す中子用バリ取り工具の円で囲った溝刃周辺の拡大図である。本発明の実施形態に係る中子用バリ取り工具と従来品との比較試験結果の表である。図８の表のグラフである。従来品の中子用バリ取り工具の断面図である。図１０に示す従来品の中子用バリ取り工具の円で囲った溝刃周辺の拡大図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の中子用バリ取り工具の実施の形態について詳細に説明する。

［第１実施形態］
先ず、図１ないし図３を参照して中子用バリ取り工具の第１実施形態を説明する。図１に示すように、本実施形態の中子用バリ取り工具１０は、断面円形の棒状体１１をなしている。また、棒状体１１の先端側には、棒状体１１の表面かつ長手方向に溝刃１２が設けられている。そして、この棒状体１１の根元側を、図示しないバリ取り装置のチャックに装着し、回転させながら溝刃１２を中子に接触させて中子のバリを取り除くのである。

次に、溝刃１２の詳細を説明する。図２及び図３に示すように、本実施形態の中子用バリ取り工具１０は、断面Ｖ字状の溝刃１２が３本設けられており、図中の矢印ａの方向に回転して中子のバリ（砂）を取り除く。この溝刃１２を構成する陥没面１３ａ，１３ｂは平面をなし、棒状体１１の断面円形の中心線ｃに対して均等に開かれている。本実施形態では、この溝刃１２の全体の角度θ１は９０度となっている。また、溝刃１２を構成するそれぞれの陥没面１３ａ，１３ｂが、棒状体１１の回転方向側及び棒状体１１の回転方向と反対側ともに、棒状体１１の断面円形の中心線ｃに対して均等に開かれており、それらの角度θ１ａ，θ１ｂはそれぞれ４５度に開かれている。

なお、この溝刃１２の角度θ１は上記の例に限定されず、例えば、６０度から１２４度程度が好ましく、７０度から１２４度がより好ましい。これは、溝刃１２の角度θ１が狭すぎると削り取ったバリが溝刃１２の中に詰まりやすくなるためであり、広すぎると溝刃１２のうち棒状体１１の回転方向と反対側の縁１４の角度が浅くなり、バリの掻き取りがし辛くなるからである。もっとも、この角度は例示であり、中子を構成する砂の粒度や性質等によっては上記の角度以外でも実施可能である。また、溝刃１２の本数も本実施形態の３本に限定されず、様々な本数を採用することができる。

次に、本実施形態の中子用バリ取り工具１０のバリ取り時の作用を説明する。棒状体１１を図中の矢印ａの方向に回転させることによって、溝刃１２のうち棒状体１１の回転方向と反対側の縁１４で、中子のバリを掻き取る。次に、掻き取られたバリ（砂）は、Ｖ字状の溝刃１２のうち、回転方向と反対側の陥没面１３ａに当たって弾かれる。弾かれた砂は、さらに回転方向側の陥没面１３ｂに当たって弾かれ、溝刃１２の中で回転しながら（図中矢印ｂ）排出されると考えられる。これによって、砂による溝刃１２の目詰まりがなく、長寿命の中子用バリ取り工具１０とすることができるのである。さらに、溝刃１２を構成する陥没面１３ａ，１３ｂが平面であるため、中子用バリ取り工具１０を製造する際の溝刃１２の加工が容易である。

［第２実施形態］
次に、図４及び図５を参照して第２実施形態の中子用バリ取り工具２０を説明する。図４及び図５に示すように、本実施形態の中子用バリ取り工具２０では、溝刃２２が棒状体２１の断面円形の中心線ｃに対して非対称となっている。詳しくは、溝刃２２を構成する陥没面２３ａ，２３ｂのうち、棒状体２１の回転方向側の陥没面２３ｂが中心線ｃに対して大きく開かれており、棒状体２１の回転方向と反対側の陥没面２３ａが小さく開かれている。この溝刃２２の角度であるが、本実施形態では、溝刃２２を構成する陥没面２３ａ，２３ｂのうち、棒状体の回転方向側の陥没面２３ｂが棒状体２１の断面円形の中心線ｃに対して６０度の角度θ２ｂで開かれており、棒状体２１の回転方向と反対側の陥没面２３ａが棒状体２１の断面円形の中心線ｃに対して３０度の角度θ２ａで開かれている。そして、溝刃２２全体の角度θ２は９０度となっている。なお、溝刃２２の角度の他の例、及び作用については後述する。

［第３実施形態］
次に、図６及び図７を参照して第３実施形態の中子用バリ取り工具３０を説明する。図６及び図７に示すように、本実施形態の中子用バリ取り工具３０では、第２実施形態同様に、溝刃３２が棒状体３１の断面円形の中心線ｃに対して非対称となっている。そして、溝刃３２を構成する陥没面３３ａ，３３ｂのうち、棒状体３１の回転方向側の陥没面３３ｂが第２実施形態と比較してさらに大きく開かれており、溝刃３２全体の角度θ３も大きく構成されている。本実施形態では、溝刃３２を構成する陥没面３３ａ，３３ｂのうち、棒状体３１の回転方向側の陥没面３３ｂが棒状体３１の断面円形の中心線ｃに対して９６度の角度θ３ｂで開かれており、棒状体３１の回転方向と反対側の陥没面３３ａが棒状体３１の断面円形の中心線ｃに対して３０度の角度θ３ａで開かれている。そして、溝刃３２全体の角度θ３を１２６度としている。

この溝刃３２の溝幅ｗであるが、溝刃３２の溝幅ｗをまたぐ直線Ｌ１と交差する棒状体３１の断面円形の中心線ｃ１の最も短い寸法が、棒状体３１の半径ｒ未満かつ棒状体３１の半径ｒより０．２ｍｍを越えて短くならないことが好ましい。これは、溝刃３２の溝幅ｗがあまり広くなりすぎると、溝刃３２の溝幅ｗをまたぐ直線Ｌ１と交差する棒状体３１の断面円形の中心線ｃ１と、棒状体３１の半径ｒとの寸法差Δが大きくなる。すると、中子用バリ取り工具３０を走査させる位置を決めるティーチング作業のとき、中子に溝刃３２が当接されてしまった場合、実際に走査させる棒状体３１の円周部分が接する位置よりも中子側にティーチングされてしまい、ティーチングの誤差が大きくなってしまうからである。

これら第２実施形態及び第３実施形態の溝刃２２，３２全体の角度θ２，θ３であるが、上記の例に限られず、例えば、６０度から１５８度程度が好ましく、７０度から１５８度がより好ましい。これは、溝刃２２，３２の角度θ２，θ３が狭すぎると削り取った砂が溝刃２２，３２の中に詰まりやすくなるためであり、広すぎると上述のようにティーチング作業での誤差が大きくなるからである。また、溝刃２２，３２を構成する陥没面２３ａ，２３ｂ，３３ａ，３３ｂのうち、棒状体の回転方向と反対側の陥没面２３ａ，３３ａは、棒状体２１，３１の断面円形の中心線ｃと同じか、中心線ｃから棒状体２１，３１の回転方向と反対側に開かれた方が好ましい。これは、当該陥没面２３ａ，３３ａが棒状体２１，３１の中心線ｃを越えて回転方向側に傾くと、掻き取られた砂の排出が上手くできず、溝刃２２，３２が目詰まりするおそれがあるためである。もっとも、これらの角度は例示であり、中子を構成する砂の粒度や性質、ティーチング作業の方法等によっては上記の角度以外でも実施可能である。

また、第２実施形態及び第３実施形態に係る中子用バリ取り工具２０，３０のバリ取り時の作用は、第１実施形態に係る中子用バリ取り工具１０と略同じであるが、掻き取られたバリ（砂）が、断面Ｖ字状の溝刃２２，３２のうち、回転方向と反対側の陥没面２３ａ，３３ａに当たって弾かれた後、さらに、回転方向側の陥没面２３ｂ，３３ｂに当たって弾かれるとき、回転方向側の陥没面２３ｂ，３３ｂが棒状体２１，３１の断面円形の中心線ｃに対してより開いているため、より効果的に砂を排出することができる。これによって、溝刃２２，３２の目詰まりをより効果的に防止することができ、さらに中子用バリ取り工具の寿命を延ばすことができる。

次に、図８及び図９を参照して、上述の第２実施形態に係る中子用バリ取り工具２０及び特許文献１に記載された円弧溝１１０を備える従来品の中子用バリ取り工具１００（図１０及び図１１参照）を用いた実験結果を説明する。この実験では、これらの中子用バリ取り工具を用いて実際の中子のバリを除去し、不良品の発生状況によって耐久性を見た。これは、中子用バリ取り工具に設けられた溝にバリ（砂）が目詰まりすると中子用バリ取り工具が発熱して摩耗しやすくなるからであり、中子用バリ取り工具が摩耗してくると不良品が発生するからである。なお、中子１個当たりのバリ取りに要する作業時間は、実験に用いた中子では約７０秒である。

ここで、従来品の中子用バリ取り工具１００の円弧溝１１０の角度θ４，θ４ａ，θ４ｂを説明する。円弧溝１１０のうち棒状体１１１の回転方向と反対側の縁１１４ａにおける円弧溝１１０の接線Ｌ２と、棒状体１１１の断面円形の中心線ｃとの角度θ４ａは６２度となっている。また、棒状体１１１の回転方向側の縁１１４ｂにおける円弧溝１１０の接線Ｌ３と、中心線ｃとの角度θ４ｂも６２度となっている。さらに、円弧溝１１０全体の角度である接線Ｌ２と接線Ｌ３との間の角度θ４は１２４度となっている。この従来品の中子用バリ取り工具１００でも問題なく中子のバリを掻き取ることができることから、上述の各実施形態においても、溝刃１２，２２，３２のうち棒状体の回転方向と反対側の陥没面１３ａ，１３ｂ，２３ａと、棒状体の断面円形の中心線ｃとの角度が少なくとも６２度まで開いても、問題なく中子のバリを掻き取ることができることがわかる。また、これらのことから、第１実施形態においては、溝刃１２の全体の角度θ１が１２４度であっても、第３実施形態では溝刃３２全体の角度θ３が１５８度であっても問題ないことがわかる。

実験の説明に戻る。図８及び図９に示すように、円弧溝１１０が設けられた従来品の中子用バリ取り工具１００では、９日目の累計作業数が約７００個となったあたりから、不良品が発生し始める。そして、累計作業数が増加するとともに不良率も上昇し、２１日目の累計作業数が１７３０個となったときには、その日の不良率が２８．７％となった。一方、第２実施形態に係る溝刃２２の角度θ２が９０度に構成された中子用バリ取り工具２０（図４及び図５参照）での実験では、２１日目の累計作業数が１５７５個となっても不良は全く発生しなかった。なお、比較対象とした円弧溝１１０が設けられた中子用バリ取り工具１００も、凹溝（特許文献１参照）や溝が設けられていない棒状体のみの中子用バリ取り工具と比較すると、数倍長寿命であり十分耐久性に優れる。

また、ここには記載していないが、図２及び図３に示す第１実施形態に係る中子用バリ取り工具１０での実験では、円弧溝１１０が設けられた従来品の中子用バリ取り工具１００と同等の寿命であった。また、図４及び図５に示す第２実施形態に係る中子用バリ取り工具２０の溝刃のうち棒状体の回転方向側を大きく開いた構成はそのままに、溝刃全体の角度θ２を８０度及び７０度に変更した中子用バリ取り工具を用いた実験では、上記の第２実施形態に係る中子用バリ取り工具２０の実験結果と同等の結果が得られた。また、図６及び図７に示す第３実施形態に係る中子用バリ取り工具３０においても、削り取ったバリ（砂）が溝刃３２に目詰まりするとは考えにくく、第２実施形態と同様の耐久性を有すると考えられる。

以上、説明したように、第１実施形態の中子用バリ取り工具によれば、棒状体に設けられた溝を断面Ｖ字状とすることで溝刃の加工が容易となる。これにより、円弧溝を備える中子用バリ取り工具と同等の耐久性を有しながら中子用バリ取り工具の製造コストを低減させることができる。

さらに、第２実施形態及び第３実施形態の中子用バリ取り工具によれば、棒状体に設けられた溝の加工性は第１実施形態と比較して同等でありながら、中子用バリ取り工具の耐久性を飛躍的に向上させることができ、さらなる長寿命化を図ることができる。

なお、上述の各実施形態に係る中子用バリ取り工具は本発明の例示であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、その構成を適宜変更することができる。

１０，２０，３０・・中子用バリ取り工具
１１，２１，３１・・棒状体
１２，２２，３２・・溝刃
１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂ，３３ａ，３３ｂ・・陥没面
１４・・縁

Claims

断面円形の棒状体を回転させながら中子に接触させて前記中子のバリを取る中子用バリ取り工具において、
前記棒状体の表面かつ長手方向に断面Ｖ字状の溝刃を設けてあり、
前記棒状体の断面円形の中心線に対しての前記溝刃の角度が、
前記棒状体の回転方向側が大きく開き、
前記棒状体の回転方向と反対側が小さく開いていることを特徴とする中子用バリ取り工具。
前記溝刃の溝幅をまたぐ直線と交差する前記棒状体の断面円形の中心線の最も短い寸法が、前記棒状体の半径未満かつ前記棒状体の半径より０．２ｍｍを越えて短くならないことを特徴とする請求項１に記載の中子用バリ取り工具。