JP4421468B2 - 鋳鉄管用中子除去装置 - Google Patents

Description

この発明は、鋳造直後の鋳鉄管受口用中子を除去する方法及びその装置に関するものである。

鋳鉄管は、今日、鋳造物内部にブローホール、引け巣などの欠陥が生じ難く、材質も緻密と成り、機械的性質等の良好な品質の鋳造物を円滑に得ることができるとともに、生産性が良いなどの点から、通常、遠心力鋳造法により製造される。

その遠心力鋳造法による鋳鉄管Ｐの製造は、例えば、図４に示すように、円筒形モールド（鋳型）１１をローラ１２により回転し、そのモールド１１内面に、取鍋１３から、三角取鍋１４を介して鋳込用トラフ１５に溶湯ａを送り込み、そのトラフ１５を介して溶湯ａをモールド１１内に鋳込んで(注湯し)、所要厚の円筒状溶湯層（管状体）ｂを形成することによって行うのが一般的である(特許文献１参照)。
特開２００４−５８０９４号公報

この遠心力鋳造法において、同図に示すように、受口内面１ａ形成のための中子１７をモールド１１の受口部分内に装着し、その中子１７とモールド１１内面との間（受口形成部）に溶湯ａを送り込んで受口１を鋳造するようにしている。図中、２は鋳鉄管Ｐの挿し口である。

その中子１７は、通常、樹脂製バインダ等によって砂を所要の形に成形したものが使用され、鋳鉄管Ｐをモールド１１から抜き出した後、前記バインダが燃え尽きてしまえば、自然崩壊して鋳鉄管Ｐ受口から除去し得る。
しかし、通常、中子にはバインダの燃焼に十分な熱が伝わらずに、その十分な自然崩壊は望めず、また、仮に、自然崩壊するとしてもその崩壊時間が長くかかるため、鋳造直後に、中子１７を積極的に除去するようにしている。

従来、その中子１７の除去は、作業者によるハンマリングによって受口１外面を叩いて中子１７にショックを与えて崩壊させて行なっている。しかし、この作業は、高温高熱が残る鋳鉄管Ｐの近傍での重いハンマを扱うものであるため、危険かつ過酷なものである。

このため、そのハンマの叩打を自動化するとともに、崩壊した中子１７を掻出部材で掻出すようにした技術が考案されている（特許文献２参照）。
また、中子１７の軸方向の爪刃によって、中子１７内面の周囲にその軸方向の溝を複数形成して中子１７を分割し、その爪刃の引き抜き等によって中子１７を崩壊させて除去させる技術も考案されている（特許文献３、４参照）。
特開２００２−１９２３２９号公報 特開２００３−６２６４９号公報 特開２００３−３３８５５号公報

ハンマによる中子除去は、鋳鉄管Ｐの外面が傷つき、商品価値を下げる。爪刃による中子除去は、その軸方向の溝による中子の分割のため、中子が小さく（細かく）なりにくく、その崩壊もスムースに行なわれ難い。

この発明は、中子の除去をスムースになし得るようにすることを課題とする。

上記課題を解決するために、この発明は、中子の内周面を所要深さ切削した後、その中子内面をブラッシングすることとしたのである。
中子の内周面を切削すれば（削り落とせば）、肉厚が薄くなることに加え、その切削時の振動等によって、中子の強度が弱まって、壊れやすくなる。
その薄く弱くなった中子をブラッシングすれば、その中子は容易に鋳鉄管内面から剥がれるとともに、鋳鉄管受口内面もブラッシングすることによって、仕上げ工程のショットブラスト等の作業時間の短縮を図ることができる。
なお、切削深さは、ブラッシングによる中子の除去度合及び受口内面を傷つけない程度等を考慮して適宜に設定する。

この発明は、以上のように、中子の内周面を所要深さ切削した後、その中子内面をブラッシングすることとしたので、中子をスムースに除去することができるとともに、仕上げ工程の改善もできて、生産性が向上する。

発明の最良の実施の形態

この発明に係る鋳鉄管受口用中子を除去する方法の実施形態としては、鋳造直後の鋳鉄管受口にある中子の内周面を所要深さ切削した後、その中子内面をブラッシングして中子を除去する構成を採用できる。
上記切削には、中子内周面に周方向の溝を形成する場合も含まれ、この場合、その軸方向のピッチを小さくすれば、任意の長さのものとすることができて、通常、軸方向の溝に比べれば極めて長くなるため、中子がその崩壊に十分な分割割合となって、切削除去と同じ効果を得ることができる。
ブラッシングは、それをなすブラシを鋳鉄管受口の奥から引き出しながらすれば、そのブラッシングによって剥ぎ取った中子の砕片を受口の外に掻出すことができる。

中子内周面の切削は、種々の手段によって形成できるが、例えば、鋳鉄管と相対的に回転する切削具により形成するようにする。このとき、切削具の回転中心を鋳鉄管の軸心として、その回転外周径を鋳鉄管受口内面の最小径部分より少し小さめに設定すると良い。
鋳鉄管の受口端面もブラッシングすれば、その端面のショットブラスト等の仕上げ作業時間の短縮が図れる等の改善を図ることができる。

上記の鋳鉄管用中子除去方法を成すこの発明に係る鋳鉄管受口用中子の除去装置の実施形態としては、上記切削具を前記鋳鉄管内に抜き差しする手段と、その切削具と鋳鉄管を相対的に鋳鉄管の軸心周りに回転させる手段と、鋳鉄管内に抜き差しされて中子内面をブラッシングする手段とからなる構成を採用できる。

より具体的には、所定位置にセッティングされた鋳鉄管の軸心に対し直交方向に移動可能なベースフレームに、移動体を前記鋳鉄管に向かって進退可能に設け、その移動体には上記切削具及びブラシをそれぞれモータによって回転可能に設けて、前記ベースフレームの鋳鉄管の軸心に対する直交方向の移動によって切削具又はブラシを鋳鉄管内に抜き差し可能に交代で位置させるとともに、前記移動体の進行によって切削具又はブラシを鋳鉄管内に位置させて、その切削具によって上記中子内周面を切削し、前記ブラシによって中子内面をブラッシングして中子を除去する構成とすることができる。

このとき、鋳鉄管の受口端面をブラッシングする手段を設けることができることは勿論であり、そのブラッシング手段には、上記移動体上のブラシで構成しても良く、また、そのブラシと異なる他のブラシで構成することもできる。

一実施例を図１〜図３ｆに示し、図１、図２に示すように、この実施例は、砂を樹脂製バインダ等によって所要形状に固めた成形中子１７の内面を切削する切削装置３０と、中子１７内面をブラッシングするブラッシング装置４０と、中子１７端面をブラッシングするブラッシング装置５０とからなる。切削装置３０とブラッシング装置４０は、基台２０上のレール２１に移動自在なベースフレーム２２に設けられている。そのベースフレーム２２はモータＭ１によるボールねじ２３の回転により、前後方向（図１の上下方向）の所要位置に移動可能である。

切削装置３０とブラッシング装置４０は、ベースフレーム２２上の移動体３１に設置されており、その移動体３１は、モータＭ２によるボールねじ３２の回転により、ガイドロッド３３を介してベースフレーム２２上を左右方向（図１の左右方向）に移動自在である。

切削装置３０は、移動体３１上に軸受３４を介して回転自在に支持された左右方向の回転軸３５と、その回転軸３５の先端に設けた取換自在な切削具３６とからなる。切削具３６は、中心軸部（回転軸３５）から周囲等間隔に放射状のアーム３６ａが所要数延びており、その各アーム３６ａの先端にバイト３６ｂに設けたものである。
バイト３６ｂの取付角度は、切削性等を考慮して適宜に設定する。回転軸３５は移動体３１上のモータＭ３によりスプロケット３７等を介して回転される。バイト３６ｂの回転外周径は、受口１の内面の最小径部分より少し短く設定されている。

移動体３１上のブラッシング装置４０は、移動体３１にガイドロッド４１を介して前後方向（図１の上下方向）に移動自在になっており、エアシリンダ４５により、その前後方向に一定長さ進退する。この実施例では、鋳鉄管Ｐの受口１内面のほぼ半径の長さ進退するようになっている。このブラッシング装置４０は、モータＭ４により回転する回転軸４２先端に取換自在なブラシ４３を設けて構成されており、そのブラシ４３を回してブラッシングする。ブラシ４３は、鋼線を放射状に集めた金ブラシなどの中子１７をスムースに剥ぎ取れる周知のものを適宜に採用する。

中子１７端面のブラッシング装置５０は、ベースフレーム２２の移動に支障がない場所及び高さの地盤上に設けられ、そのフレーム５１の上にスライドロッド５２を介して移動体５３ａ（後記ベース板５３の下面に位置する）が一方向（図１の状態では左右方向）に移動自在に設けられ、その移動体は図示省略のモータ及びボールねじ機構又はエアシリンダ等によって移動する。そのエアシリンダ等は、上記切削装置３０のモータＭ３及びボールねじ３２による機構やエアシリンダ４５と同様な構成とする。

上記フレーム５１上の移動体にはその上面にベース板５３がその中央で回転自在に設けられており、このベース板５３は、図示省略のロータリーアクチュエータによって９０度回転するようになっている。このベース板５３に軸受５４を介して回転自在に支持された図１における左右方向の回転軸５５が設けられ、その回転軸５５の先端に取換自在なブラシ５６が設けられている。回転軸５５はモータＭ５により回転し、その回転によるブラシ５６の回転によってそれに当接する物をブラッシングする。このブラシ５６は上記ブラシ４３と同一材質・構成の物とする。

この実施例の中子除去装置は以上の構成であり、つぎにその作用について説明すると、図４で示す遠心鋳造によって、鋳鉄管Ｐが鋳造されると、適宜な手段によって、図１、図３ａに示すように、この中子除去装置の所定位置に鋳造直後の鋳鉄管Ｐが搬送されて位置決めされる。この位置は、切削装置３０の切削具３６の軸心（回転中心）と鋳鉄管Ｐの軸心ｃが同一となっている。

鋳鉄管Ｐが位置決めされれば、図３ａ矢印に示すように、その鋳鉄管Ｐを回転させると共に、切削具３６を回転させ、その回転する切削具３６を、移動体３１を進行させて鋳鉄管Ｐ受口１内面に挿入する（図３ｂ参照）。その切削具３６の受口１内への挿入につれ、切削具３６（バイト３６ｂ）により、中子１７の内周面が所要深さ（受口１の内面の最小径部分近くまで）切削されて、中子１７は薄くなるとともに脆くなる。

一方、図３ｂに示すように、切削具３６が鋳鉄管Ｐ内に入れば、ブラッシング装置５０のブラシ５６（回転軸５５）を矢印のごとく９０度回転させて、そのブラシ５６を受口１の端面に対向させる。この後、ブラシ５６を回転させた状態で、図示鎖線のように移動体（ベース板５３）を移動させて、ブラシ５６を受口１端面に当接させてその端面をブラッシングする。このブラッシングにより、鋳鉄管Ｐの回転につれて、受口１端面全周に付着する中子砂１７’が剥離されてバケット６０内に落下する。
受口１端面の中子砂１７’の除去が終了すれば、切削具３６の後退に邪魔になる前に、ブラシ５６（回転軸５５）を逆に９０度回転させて待機位置（鎖線位置）に復帰させる。

切削具３６が中子１７の先端まで至れば（中子１７の先端部まで切削すれば）、移動体３１を後退させる。このとき、切削具３６の回転を止めることができる。
移動体３１が後退して、切削具３６が受口１から退去すれば（図３ａと同じ状態）、図３ｃに示すように、ベースフレーム２２を移動させて、ブラッシング装置４０の回転軸４２を鋳鉄管Ｐの軸心ｃと一致させる。一致すれば、同図鎖線に示すように、移動体３１を進行させてブラシ４３を受口１内に挿入する。

ブラシ４３が中子１７の最奥端に至れば、図３ｄに示すように、ブラシ４３を回転しつつエアシリンダ４５によりブラッシング装置４０を進行させてブラシ４３を中子１７に当接させ、その後、鋳鉄管Ｐを回転させた状態で、移動体３１を徐々に後退させる。このブラシ４３の回転によって、薄くなって崩壊寸前の中子１７がスムースに剥ぎ取られ、かつブラシ４３の後退につれてその剥ぎ取られた中子砕片が受口１の外に掻出される。掻出された中子砕片は、受口１下方に設置されたバケット６０に落下して収納される。このバケット６０に代えて、ベルトコンベヤなどを採用できる。

このとき、ブラッシング装置４０の進行度合（エアシリンンダ４５のロッド突出度合）は、ブラシ４３が受口１内面を傷つけることなく円滑に中子１７を除去するように、実験・実操業によって適宜に設定する。また、移動体３１の後退速度も中子１７の剥ぎ取り度合を考慮して適宜に設定する。

移動体３１が後退して、ブラシ４３が受口１から退去すれば、鋳鉄管Ｐの中子１７の除去は終了し、ベースフレーム２２を移動させて、図１、図３ａに示す初期状態に復帰する。
中子１７が除去された鋳鉄管Ｐは所要の場所に移動され、新たな中子１７付きの鋳鉄管Ｐがこの装置３０、４０、５０に送り込まれて、上述の、ベースフレーム２２の鋳鉄管Ｐの軸心に対する直交方向の移動によって切削具３６又はブラシ４３を鋳鉄管Ｐ内に抜き差し可能に交代で位置させるとともに、移動体３１の進行によって切削具３６又はブラシ４３を鋳鉄管Ｐ内に位置させて、その切削具３６によって中子１７内周面を切削し、ブラシ４３によって中子内面をブラッシングして中子を除去する作用がなされる。以上の作用が繰り返されて、鋳造直後の鋳鉄管Ｐの中子１７が順々に除去される。

この実施例において、ブラシ５６による受口１端面の中子砂１７’の除去の際、そのブラシ５６が切削具３６の移動等に干渉する等の支障があれば、受口１内面の中子１７の除去の終了後、図３ｆに示すように、ベースフレーム２２を移動させるとともに、ブラッシング装置４０を移動体３１に引き込んで、切削装置３０及びブラッシング装置４０をブラッシング装置５０の反対側に退去させる。
この作用と同時、又はその作用の完了後、同図に示すように、上述と同様にして、ブラッシング装置５０を回転させて、ブラシ５６により、受口１端面をブラッシングして、その受口１端面に付着する中子砂１７’を剥離するようにすることができる。
このように、切削後に受口１端面をブラッシングする場合には、その切削時、鋳鉄管Ｐを回転させる必要はない。

この実施例は、受口１端面の鋳型も中子１７に担わせたため、その受口端面にブラッシングしたが、鋳型の受口端面形成部分に砂型を使用しない場合には、受口端面には、中子１７の残骸は残らないため、そのブラッシングは必要がなくなる。この場合、鋳型には離型材を塗布して製品と溶着しないようにする。

一実施例の概略平面図 同実施例の概略正面図 同実施例の作用図 同実施例の作用図 同実施例の作用図 同実施例の作用図 同実施例の作用図 同実施例の作用図 遠心鋳造方法の概略図

符号の説明

Ｐ 鋳鉄管
ａ 溶湯
１ 鋳鉄管Ｐの受口
１７ 中子
１７’ 中子砂
２１ レール
２２ ベースフレーム
３０ 切削装置
３１ 切削装置の移動体
３６ 切削具
３６ｂ バイト
４０ ブラッシング装置
４３ ブラシ
５０ ブラッシング装置
５６ ブラシ

Claims (2)

1. 鋳造直後の鋳鉄管受口用中子（１７）の内周面を所要深さ切削後、その中子（１７）内面をブラッシングして中子（１７）を除去する鋳鉄管用中子除去装置であって、上記中子（１７）の内周面を所要深さ切削する切削具（３６）を前記鋳鉄管（Ｐ）内に抜き差しする手段と、その切削具（３６）と鋳鉄管（Ｐ）を相対的に鋳鉄管（Ｐ）の軸心周りに回転させる手段と、鋳鉄管（Ｐ）内に抜き差しされて中子（１７）内面をブラッシングする手段とからなり、
   所定位置にセッティングされた鋳鉄管（Ｐ）の軸心に対し直交方向に移動可能なベースフレーム（２２）に、移動体（３１）を前記鋳鉄管（Ｐ）に向かって進退可能に設けて上記抜き差しする手段を構成し、その移動体（３１）には上記切削具（３６）及び上記ブラッシングする手段となるブラシ（４３）をそれぞれモータ（Ｍ３、Ｍ４）によって回転可能に設けて上記回転させる手段を構成し、前記ベースフレーム（２２）の前記鋳鉄管（Ｐ）の軸心に対する直交方向の移動によって前記切削具（３６）又は前記ブラシ（４３）を鋳鉄管（Ｐ）内に抜き差し可能に交代で位置させるとともに、前記移動体（３１）の進行によって切削具（３６）又はブラシ（４３）を鋳鉄管（Ｐ）内に位置させて、その切削具（３６）によって上記中子（１７）内周面を切削した後、前記ブラシ（４３）によって切削された中子（１７）内面をブラッシングして中子（１７）を除去することを特徴とする鋳鉄管用中子除去装置。
2. 上記鋳鉄管（Ｐ）の受口（１）端面をブラッシングする手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の鋳鉄管用中子除去装置。

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