JP7017194B2 - 洗浄媒体噴出装置および洗浄媒体噴出装置を備えた鋳物砂除去装置 - Google Patents
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Description
しかし、鋳物砂(レジンコーテッドサンド)は、鋳物品が冷却後に除去する必要がある。そのため、従来は、特許文献1に示すエジェクタ効果を有する流体式移送装置により、エアを吹き付けて鋳造品から鋳物砂を吹き飛ばすことで除去していた。この流体式移送装置は、第一の管状体および第二の管状体で構成される移送管体と第一・第二の管状体の内部に設けられる内筒と内筒の差替えによって噴射方向を第一管状体側および第二管状体側のいずれかに変換できる噴射ノズルとを備え、移送管体内に高圧エアを供給して噴射ノズルから高速で流れるエアを移送管体内に噴射することで、エジェクタ効果を生じさせて、第一の管状体および第二の管状体のいずれかからエアを噴出すものである。そして、けい砂にレジンを連結材としてコーティングした鋳物砂(レジンコーテッドサンド)は、エアの吹き付けによって割れやすく除去が容易であった。
以下、本発明に係る洗浄媒体噴出装置および鋳物砂除去装置の第一実施形態について図面を参照して説明する。
鋳物砂除去装置1は、図1に示すように、洗浄媒体噴出装置2、鋳物品載置台3、ホッパ4、圧縮エア供給源5、吸引洗浄媒体供給管6、洗浄媒体供給遮断装置としての電磁切替弁7および多軸ロボットとしての6軸ロボット8を備えている。また、本実施形態では、洗浄媒体として鋳物砂FSを使用する。なお、本実施形態において、洗浄媒体噴出装置2の吐出方向を「前方」または「吐出方向前方」、吐出方向の逆方向を「後方」という。
洗浄媒体噴出装置2は、図2に示すように、洗浄媒体流通管21、エア流通外周壁22および整流部材としての整流板部材23を有している。
洗浄媒体流通管21は、例えば、鋼材製部材によって所定長さの均一な径で円筒状に形成されている。洗浄媒体流通管21は、円筒状の一方(後方)を吸引口21sとし他方(前方)を吐出口21vとする。洗浄媒体流通管21は、洗浄に使用する鋳物砂FSを吸引口21sから吸引して、吸引した鋳物砂FSを吐出口21vから吐出するようになっている。吐出口21vが設けられる終端部分21tは、焼入れにより硬化され、耐摩耗性や疲労強度の向上が図られている。
なお、全ての絞り流通路24の流通断面積(圧縮エアCAの流通する方向に直角な方向の断面積)の合計値は、整流板部材23によって絞り流通路24に入る前のエア流通路CAPの流通断面積(断面積)の値よりも小さくなっている。さらに、好ましくは、全ての絞り流通路24の流通断面積の合計値よりも、絞り流通路24から前方に出た位置にあるエア流通外周壁22の縮径部22fの内周部分と整流板部材23の前方縮径部23fs等の外周部分との間で形成するエア流通路CAPの流通断面積を小さく設定する。これによって、エア流通路CAPの流通断面積が、噴出口22dに向って滑らかにかつ徐々に小さくなるようにし、圧縮エアCAのエネルギー損失、圧縮エアCAの速度欠損を減少させて高速となった圧縮エアCAの噴出口22dからの噴出を可能とする。
鋳物品載置台3は、図1に示すように、砂鋳型が取り外され載置された鋳物品Wをクランプ装置110によって着脱可能に支持する。鋳物品載置台3は、吹き飛ばされた鋳物砂FSが落下するように複数の隙間(図略)を設けて形成されている。
ホッパ4は、鋳物品載置台3の下方に設けられ、例えば漏斗状に広がって落下する鋳物砂FSを収集する傾斜面部41と収集された鋳物砂FSを貯留する洗浄媒体貯留部42とを備えている。
圧縮エア供給源5は、例えば、高圧エアの注入が可能な高圧エアポンプであり、エア供給管11に接続されることにより、圧縮エアCAをエア流通路CAP内に供給する。
図示はしないが、各軸J1~J6は、夫々サーボモータ等のアクチュエータにより駆動されるようになっており、それらのアクチュエータは、マイコン等からなる制御装置Cにより作動が制御される。
上記のように記載された鋳物砂除去装置1の作動について以下に説明する。
ホッパ4の洗浄媒体貯留部42には、予め鋳物砂FSが貯留され、吸引洗浄媒体供給管6の吸入口6sは、洗浄媒体貯留部42の鋳物砂FS中に挿入された状態にあるものとする。また、洗浄媒体供給遮断装置としての電磁切替弁7は、鋳物砂FSが流通可能な流通位置に位置決めされている。
上記の記載で明らかなように、本実施形態における洗浄媒体噴出装置2は、吹き付けられて鋳物品Wの表面を洗浄する鋳物砂FSを、吸引口21sから吸引し内部を流通させて終端部分21tに開口する吐出口21vから吐出可能とする筒状の洗浄媒体流通管21と、洗浄媒体流通管21と同軸に洗浄媒体流通管21の外周に沿って延在するように設けられ、洗浄媒体流通管21の外表面との間に供給された圧縮エアCAが流通するエア流通路CAPを形成するエア流通外周壁22と、洗浄媒体流通管21の終端部分21tと対向するエア流通外周壁22の内周部分を縮径して設けられ、エア流通路CAPの断面積を徐々に減少させて吐出口21vと対向する部分で開口し、圧縮エアCAを高速で噴出可能とすることで吐出口21vの吐出方向前方に負圧を生じさせる絞り噴出部22cと、エア流通路CAPの絞り噴出部22cに至る部分(絞り噴出部22cの後方手前から絞り噴出部22cに一部重複する部分)に洗浄媒体流通管21の中心線CLに沿った方向に延在してエア流通外周壁22と洗浄媒体流通管21との間に設けられ、エア流通路CAPを周方向に所定間隔で配置された複数の絞り流通路24に分離することによって、エア流通路CAPの断面積を減少させるとともに絞り噴出部22cに流入する圧縮エアCAを整流する整流板部材23(整流部材)と、を備えている。
これによると、エア流通路CAPを通過する圧縮エアCAは、エア流通路CAPに設けられた整流板部材23が形成する複数の絞り流通路24により複数の流れに分けられて流路が絞られるとともに洗浄媒体流通管21の中心線CL方向に沿って整流される。これによって、複数に分離された圧縮エアCAは、夫々噴出方向に方向付けがなされて均等に流速が高められる。さらに、エア流通路CAPの断面積を徐々に減少させる絞り噴出部22cによって、速度欠損を少なく維持するとともにさらに流速を高め、絞り噴出部22cから吐出口21vを囲むように均等な圧力で噴出する。そのため、吐出口21vの吐出方向前方に負圧を効果的に生じさせて、洗浄媒体流通管21の吐出口21vから鋳物砂FSを高速で噴出させる。
これによると、隣接する整流板23aとエア流通外周壁22とが囲む空間によって、周方向に所定間隔で配置された複数の絞り流通路24を形成する。これらの複数の絞り流通路24により複数の流れに分けられてエア流通路CAPは、流路が絞られるとともに洗浄媒体流通管21の中心線CL方向に沿って整流される。これによって、複数に分離された圧縮エアCAは、夫々噴出方向に方向付けがなされて均等に流速が高められる。さらに、エア流通路CAPの断面積を徐々に減少させる絞り噴出部22cによって、速度欠損を少なく維持するとともにさらに流速を高め、絞り噴出部22cから吐出口21vを囲むように均等な圧力で噴出する。そのため、吐出口21vの吐出方向前方に負圧を効果的に生じさせて、洗浄媒体流通管21の吐出口21vから鋳物砂FSを高速で噴出させる。
これによると、吐出口21vの吐出口端面21veと絞り噴出部22cの噴出口端面22deとは、中心線CLに直角に設けられた同一平面上に配設されているので、従来必要とした絞り噴出部22cおよび吐出口21vの出口前方に設けられる混合管(ディフューザ)のない極めてコンパクトな洗浄媒体噴出装置2とすることができる。
これによると、鋳物品Wの鋳造に使用した鋳型の鋳物砂FSを鋳物品Wに吹き付けることで、鋳物品Wに除去されずに固まった状態で残留している鋳物砂FSを、砕いて除去することができる。専用の洗浄媒体を用意する必要がなく、吹き付けた鋳物砂FSを繰り返し無駄なく使用することができる。洗浄時に吹き付けるものが、鋳物砂FSであるため、洗浄に使った鋳物砂FSを特別なものを使ってさらに洗浄する必要がない。
これによると、洗浄媒体流通管21は、鋼材製であり、少なくとも吐出口21v側が焼入れされているので、鋳物砂FSが高速で通過しても、吐出口21vが開口する終端部分21tの内壁が磨耗することなく長寿命の洗浄媒体噴出装置2とすることができる。
これによると、鋳物品載置台3に載置された鋳物品Wに固まって付着している鋳物砂FSは、洗浄媒体噴出装置2により鋳物砂FSが吹き付けられて、鋳物砂FSの塊が砕かれて除去される。除去された鋳物砂FSおよび噴出された鋳物砂FSは、ホッパ4の洗浄媒体貯留部42に貯留される。洗浄媒体貯留部42に貯留された鋳物砂FSは、吸引洗浄媒体供給管6から吸引されて、次の鋳物品Wの洗浄に使用される。このように、専用の洗浄媒体を用意する必要がなく、吹き付けた鋳物砂FSを無駄なく繰り返し使用することができる。
これによると、洗浄媒体噴出装置2は、洗浄媒体として使用する鋳物砂FSの供給を遮断することで、洗浄媒体噴出装置2からの圧縮エアCAのみの噴出を可能とし、高速エアを噴出するエア噴出装置としても使用することができる。エア専用の装置を設ける必要がないので、設備コストの軽減を図ることができる。
これによると、6軸ロボットの先端操作軸に支持して使用することで、作業者に粉塵による負担を生じさせること無く自動で鋳物品Wの鋳物砂FSの除去を細部に亘って実行することができる。鋳物品Wの種類によって鋳物砂FSが除去されにくい箇所がある。そのような鋳物砂FSが除去されにくい箇所を、鋳物品Wの種類毎にデータ化して予めプログラムし、6軸ロボットにより除去されにくい箇所に重点的に鋳物砂FSを吹き付けることで、効率よく鋳物砂FSの除去作業を行なうことができる。
以下、本発明に係る洗浄媒体噴出装置2および鋳物砂除去装置101の第二実施形態について図9を参照して説明する。
第二実施形態の鋳物砂除去装置101は、鋳物砂FSを除去する鋳物品Wを収容する粉体密封容器102を備え、粉体密封容器102の内部には、エア供給管11および吸引洗浄媒体供給管6が導入されている。また、ワークとしての鋳物品Wを搬送するコンベヤ装置103が設けられ、洗浄媒体噴出装置2は、粉体密封容器102内に図略のスタンド装置により固定されている。また、第二実施形態における鋳物品載置台は、コンベヤ装置103に直角に連結し粉体密封容器102内まで延在する分枝コンベヤ装置109である。これらの点において第一実施形態と相違し、その他の点はその構成が同様であるので、同じ符号を付与して説明を省略する。
圧縮エアで駆動するシリンダピストン機構1042aによって、回動アーム1042bを洗浄媒体貯留部42の上端に固定した回動軸1042cを中心に回転させて可動面1041aにより傾斜面部1041に開口を形成する。傾斜面部1041が、可動面1041aが形成する開口を閉止したときに、粉体密封容器102と洗浄媒体貯留部42との間が密封され、傾斜面部1041に鋳物砂FSが貯まるようになっている。傾斜面部1041は、可動面1041aにより開口を形成したときに傾斜面部1041から鋳物砂FSが洗浄媒体貯留部42に落下するようになっている。
コンベヤ装置103には、鋳物品Wが搬送されてきたことを検知する位置検知センサ108が設けられ、位置検知センサ108は、鋳物品Wが粉体密封容器102に対向する位置に搬送されたことを検知した場合に、制御装置Cに検知信号を送信する。制御装置Cは、コンベヤ装置103を停止させ、直角移載機構によって鋳物品Wの搬送方向を分枝コンベヤ装置109で搬送する方向に切り替える。分枝コンベヤ装置109は、鋳物品Wを粉体密封容器102内の洗浄作業位置WPに搬送するよう構成されている。洗浄作業位置では、分枝コンベヤ装置109(鋳物品載置台)上の鋳物品Wを把持して固定するクランプ装置110が設けられている。(鋳物品Wは、クランプ装置110によって分枝コンベヤ装置109上に着脱可能に固定されている)。鋳物品Wを分枝コンベヤ装置109で搬送する際には、昇降ドア102c1は、上昇されて開閉導入口102cを開放させる。鋳物品Wが粉体密封容器102内の洗浄作業位置WPに搬送されたとき、昇降ドア102c1は、下降されて粉体密封容器102からの粉塵の出入りを密封する。
次に上記のように構成された鋳物砂除去装置101の作動について、図9に基づき説明する。
なお、傾斜面部1041は、可動面1041aが閉止した状態で保持されている。
制御装置Cは、コンベヤ装置103を駆動させて鋳物品Wを搬送する。搬送された鋳物品Wが粉体密封容器102に対向する位置に搬送されると、位置検知センサ108が鋳物品Wの接近を検知し、電気モータを停止させることで、コンベヤ装置103の駆動を停止させる。
このとき、粉体密封容器102内には、吹き付けられる鋳物砂或いは除去される鋳物砂によって粉塵が容器内に充満するが、粉体密封容器102は、粉塵が容器外に出ないように密封されている。
制御装置Cは、貯留が終了すると、傾斜面部1041の可動面1041aを回動させて閉止する。
制御装置Cは、鋳物砂FSが除去された鋳物品Wを分枝コンベヤ装置109によって粉体密封容器102内から搬出してコンベヤ装置103に載置する。そして、コンベヤ装置103を駆動させて鋳物品Wを次工程に搬送する。
第二実施形態の鋳物砂除去装置101において、エア供給管11および吸引洗浄媒体供給管6が導入され、鋳物品Wを着脱可能に収容する粉体密封容器102をさらに備えた。
これによると、鋳物品Wを粉体密封容器102に収容した状態で、容器内部にエア供給管11および吸引洗浄媒体供給管6が導入された洗浄媒体噴出装置2による洗浄を行うので、作業者のいる室内に粉塵が漏れることのないクリーンな作業環境を維持することができる。
また、整流部材23は、一体の部材で複数の絞り流通路24を形成するものとしたが、これに限定されない。例えば、複数の部材で複数の絞り流通路を形成する構成のものでもよい。
また、洗浄媒体を造型に使用された鋳物砂FSとしたが、これに限定されない。例えば、造型とは別に用意した砂でもよい。
また、洗浄媒体は、鋳物砂FSに限定されず、例えば、鋳型から鋳物品Wを取り出すときに使用される離型剤でもよい。離型剤として、例えば雲母を含有させた水を挙げることができる。この場合は、元来、離型剤として使用されているものなので、特別に離型剤を除去するためのさらなる除去工程を必要としない。
また、多軸ロボットを6軸ロボット8としたが、これに限定されない。例えば5軸ロボットや7軸ロボットを使用することができる。
また、粉体密封容器102を矩形箱状としたが、これに限定されず、例えば円筒状でもよい。
また、ホッパ4,104と鋳物品載置台3との間に、鋳物砂を篩にかける振動可能な篩機構を設けてもよい。篩機構によって細かく破砕した鋳物砂FSのみを洗浄媒体噴出装置2による吹き付けに使用することができる。
Claims (6)
- 吹き付けられて鋳物品の表面を洗浄する洗浄媒体としての鋳物砂であり前記鋳物品の鋳造に使用した前記鋳物砂のうち前記鋳物品から除去され洗浄媒体貯留部に貯留された前記鋳物砂を負圧による吸引力により吸引口から吸引し内部を流通させて終端部分に開口する吐出口から吐出可能とする筒状の洗浄媒体流通管と、
前記洗浄媒体流通管と同軸に前記洗浄媒体流通管の外周に軸方向に沿って延在するように設けられ、前記洗浄媒体流通管の外表面との間に供給された圧縮エアが流通するエア流通路を形成するエア流通外周壁と、
前記洗浄媒体流通管の前記終端部分と対向する前記エア流通外周壁の内周部分を縮径して設けられ、前記エア流通路の断面積を徐々に減少させて前記吐出口と対向する部分で開口し、前記圧縮エアを高速で噴出可能とすることで前記吐出口の吐出方向前方に前記負圧を生じさせる絞り噴出部と、
前記エア流通路の前記絞り噴出部に至る部分に前記洗浄媒体流通管の中心線に沿った方向に延在して前記エア流通外周壁と前記洗浄媒体流通管との間に設けられ、前記エア流通路を周方向に所定間隔で配置された複数の絞り流通路に分離することによって、前記エア流通路の断面積を減少させるとともに前記絞り噴出部に流入する前記圧縮エアを前記中心線方向に沿って整流する整流部材と、を備え、
前記整流部材は、前記エア流通外周壁と前記洗浄媒体流通管との間に径方向に立設されて前記エア流通外周壁の内周に周方向に所定間隔で配置された複数の整流板を含み、前記整流版は、前記洗浄媒体流通管の外周に固定された円筒ベース部を有し、前記円筒ベース部の前記吐出方向前方側には、前記エア流通外周壁の内周部分を縮径している部分に沿って前記吐出方向前方に向って外径が縮径される前方縮径部が形成され、各整流板の前記吐出方向前方側には、前記前方縮径部の後端部に連続するように前記吐出方向前方に向って高さが徐々に低くなる前方斜面部が形成され、
前記吐出口の吐出口端面と前記絞り噴出部の噴出口端面とは、前記中心線に直角に設けられた同一平面上に配設されている洗浄媒体噴出装置。 - 前記洗浄媒体流通管は、鋼材製であり、少なくとも前記吐出口が開口する前記終端部分は焼入れされている請求項1に記載の洗浄媒体噴出装置。
- 請求項1または2に記載された前記洗浄媒体噴出装置を備え、
鋳造され砂鋳型が取り外された前記鋳物品が載置される鋳物品載置台と、
前記鋳物品載置台の下方に設けられ前記洗浄媒体噴出装置によって除去された鋳物砂を受けて貯留する前記洗浄媒体貯留部を備えたホッパと、
前記洗浄媒体噴出装置の前記エア流通路に前記圧縮エアをエア供給管を介して供給する圧縮エア供給源と、
前記洗浄媒体貯留部に貯留された前記鋳物砂を吸引して前記洗浄媒体流通管の前記吸引口に供給する吸引洗浄媒体供給管と、をさらに備えた鋳物砂除去装置。 - 前記吸引洗浄媒体供給管には、前記吸引洗浄媒体供給管による前記鋳物砂の吸引を遮断する洗浄媒体供給遮断装置を備えている請求項3に記載の鋳物砂除去装置。
- 前記洗浄媒体噴出装置は、多軸ロボットの先端操作軸に支持されている請求項3または4に記載の鋳物砂除去装置。
- 前記エア供給管および前記吸引洗浄媒体供給管が内部に導入され、前記鋳物品を着脱可能に収容する粉体密封容器をさらに備えた請求項3ないし5のいずれか1項に記載の鋳物砂除去装置。
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