JP5458698B2

JP5458698B2 - 鋳物砂の吹き込み装置、及び鋳物砂の吹き込み方法

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Publication number: JP5458698B2
Application number: JP2009155653A
Authority: JP
Inventors: 大祐佐久間; 宏河井; 紀幸上野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-06-30
Also published as: JP2011011216A

Description

本発明は、鋳物砂を砂鋳型造型用の型のキャビティ内に吹き込む技術に関する。

鋳物を製造する際に用いる鋳型として、鋳物砂から造型される砂鋳型がある。砂鋳型の造型は、目的とする砂鋳型と同じ形状のキャビティ面を有する砂鋳型造型用の型（金型）のキャビティ内に鋳物砂が吹き込まれ、さらにこのキャビティ内に吹き込まれた鋳物砂が硬化されることにより行われる。なお、金型の外周面には金型のキャビティに連通する吹き込み口が形成されており、当該吹き込み口からキャビティ内に鋳物砂が吹き込まれる。
従来、図１４（ａ）に示すように、キャビティ内に鋳物砂を吹き込む際に、内部に鋳物砂を収容可能な収容部１１０、及び収容部１１０内の鋳物砂を噴出するノズル部１２０・１２０・・・を有する吹き込み装置１００が用いられている。具体的には、上記各ノズル部１２０と吹き込み口とを係合し、この状態で各ノズル部１２０から収容部１１０内の鋳物砂を噴出することにより、この噴出した鋳物砂がキャビティ内に吹き込まれる（図１４（ｂ）参照）。
一般に、吹き込み口の数や配置位置は、造型対象である砂鋳型の形状等に応じて適宜設定されており、金型の種類毎に異なる。

例えばエンジンのシリンダーヘッドのように、複数の種類の砂鋳型を用いて製造されるものがある（エンジンのシリンダーヘッドで、約１０〜１２種類の砂鋳型が用いられる）。この場合、各砂鋳型を造型するためには、砂鋳型の種類毎に対応する種類の金型がそれぞれ用いられる。
ここで、前述のように金型の種類毎に吹き込み口の数や配置位置が異なるので、例えば吹き込み口の数が三つの金型２００に対しては三つの各ノズル部１２０を有する収容部１１０（図１４（ａ）参照）、吹き込み口の数が二つの金型２１０に対しては二つの各ノズル部１２０を有する収容部１３０（図１５参照）といった具合に、金型の種類毎にノズル部の数や配置位置が適宜設定された専用の吹き込み装置が必要になってくる。
しかし、このように金型の種類毎に専用の吹き込み装置を用意すると、装置の製造コストがかかり、さらに装置の保管スペースについて広いスペースが必要になる点で不利である。従って、実用性を考慮すると、種類の異なる金型に対しても鋳物砂を吹き込むことが可能な装置の方が好ましい。

特許文献１に記載の鋳物砂の吹き込み装置は、複数のノズル部が所定位置に配置されたブロープレート、及び各ノズル部の開閉手段を備える。そして、開閉手段で各ノズル部を適宜開放・閉鎖し、開放したノズル部と金型の吹き込み口とを係合し、さらに開放したノズル部から鋳物砂を噴出し、これによりキャビティ内に鋳物砂を吹き込む。
これによると、各ノズル部を適宜開放・閉鎖することにより鋳物砂が噴出する位置を変更できるので、種類の異なる金型にも対応することが可能になる。
しかし、ブロープレート上に配置された各ノズル部の位置関係を変更できず、予定している複数種類の金型にのみ対応できるように構成しているので、汎用性に劣る点で不利である。
そこで、ブロープレート上に新たにノズル部を設けていくと、対応できる金型の種類を追加することも可能である。しかし、追加対応させる金型の種類毎に、ブロープレート上にノズル部の配置位置を新たに設定していく必要があり、煩雑な作業を要する。

特開２０００−１１７３９５号公報

本発明は、汎用性に優れ、種類の異なる金型に対しても容易に対応することができる鋳物砂の吹き込み装置、及び鋳物砂の吹き込み方法を提供する。

請求項１に記載の鋳物砂の吹き込み装置は、砂鋳型造型用の型の外周面に形成されると共に前記型のキャビティに連通する複数の吹き込み口を通じて、前記型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込む鋳物砂の吹き込み装置であって、内部に前記鋳物砂を収容可能な収容部と、前記収容部の一端に接続され、前記吹き込み口に係合可能であると共に前記収容部内に収容される前記鋳物砂を前記型のキャビティに噴出可能である噴出部とを有する容器を前記複数の吹き込み口の数と同数備える容器群と、前記容器群の各容器の各収容部に接続され、前記各収容部内に気体を供給することにより、供給した前記気体の気圧で前記各収容部内の鋳物砂を前記型のキャビティ内に吹き込む気体供給手段と、前記収容部の他端に接続されるエアホースと、前記エアホースを介して前記各収容部に接続され、前記鋳物砂の硬化を促進する気体を前記各収容部を通じて前記型のキャビティ内に供給する硬化ガス供給手段と、を備え、前記気体供給手段は、前記鋳物砂を前記キャビティ内に吹き込む際に、前記各収容部内に供給する気体の気圧の高さを、前記鋳物砂が吹き込まれるキャビティの形状に応じて、前記収容部毎に制御可能であり、前記エアホースは、前記気体供給手段と硬化ガス供給手段との接続を切り替え可能に構成される。

請求項２に記載の鋳物砂の吹き込み装置は、前記各収容部の内周面には、前記噴出部に向かって傾斜して、前記噴出部に連なる傾斜部が形成される。

請求項３に記載の鋳物砂の吹き込み方法は、砂鋳型造型用の型の外周面に形成されると共に前記型のキャビティに連通する複数の吹き込み口を通じて、前記型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込む鋳物砂の吹き込み方法であって、内部に前記鋳物砂を収容可能な収容部と、前記収容部の一端に接続され、前記吹き込み口に係合可能であると共に前記収容部内に収容される前記鋳物砂を前記型のキャビティに噴出可能である噴出部とを有する容器を前記複数の吹き込み口の数と同数備える容器群を用意して、前記各容器の各収容部内に前記鋳物砂を収容して、前記各容器の各噴出部を前記複数の吹き込み口にそれぞれ係合して、気体供給手段を前記各収容部に接続し、前記気体供給手段により前記各容器の各収容部内に気体を供給し、供給した前記気体の気圧で前記各収容部内の鋳物砂を前記型のキャビティ内に吹き込み、前記鋳物砂を前記キャビティ内に吹き込む際に、前記気体供給手段により前記各収容部内に供給する気体の気圧の高さを、前記鋳物砂が吹き込まれるキャビティの形状に応じて、前記収容部毎に制御可能とし、前記鋳物砂を前記型のキャビティ内に吹き込む際には、前記収容部の他端にエアホースを接続して、前記気体供給手段を、前記エアホースを介して前記各収容部に接続し、前記鋳物砂を前記型のキャビティ内に吹き込んだ後、硬化ガス供給手段を、前記エアホースを介して前記各収容部に接続し、前記硬化ガス供給手段により前記各容器の各収容部内に鋳物砂の硬化を促進する気体を供給して、前記型のキャビティ内の鋳物砂を硬化させる。

請求項４に記載の鋳物砂の吹き込み方法においては、前記各収容部内に収容される鋳物砂の種類は、前記金型のキャビティ内における前記各収容部内の鋳物砂が吹き込まれる部分の各形状に応じて設定される。

請求項５に記載の鋳物砂の吹き込み方法においては、前記各収容部内に収容される鋳物砂の量は、前記金型のキャビティ内における前記各収容部内の鋳物砂が吹き込まれる部分の各形状に応じて設定される。

本発明によれば、汎用性に優れ、種類の異なる金型に対しても容易に対応することができる。

本発明に係る鋳物砂の吹き込み装置の第一実施形態の概略構成図である。鋳物砂吹き込み完了後の金型のキャビティ内を示す図である。金型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込むときの順序を示す図であり、（ａ）は各容器を用意した状態を示し、（ｂ）は各容器のノズルを金型の各吹き込み口に係合した状態を示し、（ｃ）は各容器の収容部に各エアホースを接続した状態を示す。図３に示す金型とは種類の異なる金型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込むときの順序を示す図である。傾斜部を示す図である。本発明に係る鋳物砂の吹き込み装置の第二実施形態の概略構成図である。鋳物砂吹き込み完了後の金型のキャビティ内を示す図である。開閉部の一例を示す図であり、（ａ）は開閉部が開口部を閉じた状態を示し、（ｂ）は開閉部が開口部を開けた状態を示す。治具を上方から見た図である。開閉部及び治具を示す図であり、（ａ）は図８（ａ）に示す開閉部及び治具の拡大図であり、（ｂ）はその変形例である。開閉部の一例を示す図であり、（ａ）は開閉部が開口部を閉じた状態を示し、（ｂ）は開閉部が開口部を開けた状態を示す。図１１に示す開閉部を上方から見た図である。金型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込むときの順序を示す図であり、（ａ）は各容器を用意した状態を示し、（ｂ）は各容器の開口部を金型の各吹き込み口に係合した状態を示す。従来の鋳物砂の吹き込み装置を示す図である。従来の鋳物砂の吹き込み装置を示す図である。

［第一実施形態］
以下に、本発明に係る鋳物砂の吹き込み装置の第一実施形態である鋳物砂の吹き込み装置１０について、図面を参照して説明する。

吹き込み装置１０は、砂鋳型造型用の型（金型）１のキャビティ内に鋳物砂（砂に粘結剤等を混合したもの）を吹き込む装置である。
吹き込み装置１０が金型１のキャビティ内に鋳物砂を吹き込むことにより、金型１のキャビティの形状に応じた砂鋳型が造型される（図１及び図２参照）。
砂鋳型は、鋳物砂から造型された鋳型である。砂鋳型には、鋳物の外形を成形する外型や、中空部分を含む鋳物を製造するときに用いられ鋳物の内形を成形する中子等がある。
図１に示すように、金型１は、上型２、及び上型２と衝合可能な下型３を有する。そして、上型２と下型３とが衝合された状態にて、金型１内（上型２と下型３との間）にキャビティが形成される。キャビティは、成形の目的とする砂鋳型と同じ形状を有する内部空間であり、成形面となるキャビティ面を有する。
金型１には、鋳物砂を前記キャビティ内に流入するための流路４・４・・・が形成されている。流路４・４・・・の一端は金型１の外周面で開口して吹き込み口５・５・・・をなし、他端は金型１のキャビティに接続されている。つまり、流路４・４・・・は、金型１のキャビティの内外を連通する連通路である。
なお、吹き込み口５・５・・・の数や配置位置、つまり流路４・４・・・の数や配置位置は、造型対象である砂鋳型の形状等に応じて適宜設定されており、金型１の種類毎に異なる。

吹き込み装置１０は、容器１１・１１・・・、エアホース１２、エア供給装置（不図示）、アミンガス供給装置（不図示）を備える。

各容器１１は、エアホース１２を介してエア供給装置又はアミンガス供給装置と接続可能に構成されている。
例えば、エアホース１２の端部をエア供給装置又はアミンガス供給装置に対して着脱容易な形態に構成し、適宜着脱することにより、エアホース１２の接続対象を切り替える構成、若しくは、適宜の切替え弁を介してエアホース１２にエア供給装置及びアミンガス供給装置を接続し、前記切替え弁を切り替えることにより、エアホース１２の接続対象を切り替える構成等が適用できる。このようにして、容器１１・１１・・・内にエアホース１２・１２・・・を介してエア又はアミンガスを供給可能とする構成である。

容器１１・１１・・・及びそれらに接続されるエアホース１２・１２・・・の数は、金型１に形成されている吹き込み口５・５・・・の数と一致し、金型１の種類（吹き込み口５・５・・・の数）に応じて変更される。以下では、容器１１・１１・・・のうちの任意の一つの容器１１について説明する。

容器１１は、内部に鋳物砂を収容可能な収容部１３、及び収容部１３内（収容部１３の内周面で囲まれる空間内）に収容される鋳物砂を噴出するノズル部１４を備える。容器１１は、中空の四角柱形状に形成されている。

収容部１３は、容器１１の内部に形成される略四角柱形状の空間であり、両端に開口を有する。収容部１３内に鋳物砂を収容可能に構成されている。
収容部１３の一端（金型１に設置した際に重力が作用する向きとなる側であり、図１における下端）の開口は、ノズル部１４と接続されている。また、収容部１３の他端の開口は、エアホース１２と接続可能に構成されている。

収容部１３の内周面には、一端に向かうに従い内方に傾斜して（ノズル部１４に向かって連続的に傾斜して）、ノズル部１４に連なる傾斜部１５が形成されている。つまり、収容部１３内における傾斜部１５の形成箇所の断面形状は、ノズル部１４に向けて狭くなるテーパ形状になる。そして、傾斜部１５により収容部１３内の鋳物砂がノズル部１４へと誘導されるように構成されている。

ノズル部１４は、基端部から先端部まで貫通した孔が形成された筒状の部材である。
ノズル部１４の基端部は、収容部１３の一端の開口と接続されており、収容部１３内に収容されている鋳物砂が、ノズル部１４の孔を通じてノズル部１４の先端部から噴出可能に構成されている。
ノズル部１４の先端部は、吹き込み口５の形状に応じた形状に形成されており、吹き込み口５と係合可能に構成されている。

収容部１３の他端の開口は、両端が開口する管状の部材であるエアホース１２の一端と接続可能に構成されている。
エアホース１２の他端は、エア供給装置又はアミンガス供給装置と接続可能に構成されている。
収容部１３がエアホース１２を介してエア供給装置と接続されているときは、エア供給装置からエアホース１２を通じて収容部１３内にエアを供給できる。
また、収容部１３がエアホース１２を介してアミンガス供給装置と接続されているときは、アミンガス供給装置からエアホース１２を通じて収容部１３内にアミンガス（鋳物砂の硬化を促進する気体）を供給できる。

エア供給装置及びアミンガス供給装置は、複数の収容部１３・１３・・・とエアホース１２・１２・・・を介して接続可能に構成されている。また、エア供給装置は、各収容部１３と接続された状態にて、各収容部１３内に供給するエアの気圧を収容部１３毎に制御可能に構成されている。

各収容部１３内に鋳物砂が収容され、さらに各収容部１３がエア供給装置に接続されている状態で、エア供給手段（エア供給装置及び各エアホース１２）から各収容部１３内にエアが供給されると、供給されたエアの気圧で各収容部１３内の鋳物砂が各ノズル部１４から噴出する。
また、各収容部１３内が空所の状態であり、さらに各収容部１３がアミンガス供給装置に接続されている状態で、アミンガス供給手段（アミンガス供給装置及び各エアホース１２）から各収容部１３内にアミンガスが供給されると、供給されたアミンガスが各ノズル部１４から噴出する。

以下では、図３（ａ）に示すように、三つの吹き込み口５・５・５が一列に並んで形成されている金型１ａ（上型２ａ・下型３ａ）のキャビティ内に鋳物砂を吹き込むときの手順について説明する。
なお、以下の（１）〜（５）の順に鋳物砂の吹き込み作業が行われることとする。

（１）三つの容器１１・１１・１１が用意される（図３（ａ）参照）。
（２）各容器１１の各収容部１３内に、鋳物砂がそれぞれ収容される。
（３）金型１ａの上型２ａと下型３ｂとが衝合された状態にて、各吹き込み口５に各容器１１の各ノズル部１４の先端部が挿入され、各ノズル部１４の先端部が各吹き込み口５に係合される（図３（ｂ）参照）。
（４）各収容部１３が各エアホース１２を介してエア供給装置に接続され（図３（ｃ）参照）、さらにエア供給装置が作動される。これにより、エアが各エアホース１２を流れていき、各収容部１３内に供給される。そして、各収容部１３内に供給されたエアの気圧で各収容部１３内の鋳物砂が各ノズル部１４から噴出して、各流路４を通じて金型１ａのキャビティ内に吹き込まれる。
（５）所定時間経過後（各収容部１３内の鋳物砂の噴出完了後）、エア供給装置が停止される。そして、各エアホース１２の他端がエア供給装置から外されて、アミンガス供給装置に接続され、さらにアミンガス供給装置が作動される。これにより、アミンガスが各エアホース１２を通じて各収容部１３内に搬送され、そして各ノズル部１４から噴出して、金型１ａのキャビティ内に吹き込まれる。そして、アミンガスの作用により金型１ａのキャビティ内の鋳物砂が硬化して、砂鋳型になる。

なお、四つの吹き込み口５・５・５・５が二つずつ二列に並んで形成されており、金型１ａとは種類が異なる金型１ｂのキャビティ内に鋳物砂を吹き込むときは、上記（１）において四つの容器１１・１１・１１・１１を用意すればよい（図４（ａ）参照）。以後は、上記（２）〜（５）に基づいて、用意した各容器１１の各収容部１３内に鋳物砂を収容する作業、各容器１１の各ノズル部１４を各吹き込み口５に係合する作業、各収容部１３内へのエアの供給作業、金型１ｂのキャビティ内へのアミンガスの供給作業を行えばよい（図４（ｂ）及び図４（ｃ）参照）。

以上のように構成することで、各容器１１がユニット化されて互いに独立しているので、各容器１１の各ノズル部１４の位置関係を自由に設定できる。これにより、様々な種類の金型に対応できる。また、種類が異なる金型に用いる場合でも、鋳物砂の吹き込み対象となる金型に形成される吹き込み口５・５・・・の数と同数の容器１１・１１・・・を用意すれば、以後は上記（２）〜（５）に基づいて各種作業を行えばよく、煩雑な作業を要しない。従って、汎用性に優れ、種類の異なる金型に対しても容易に対応することができる。

また、前述のようにエア供給装置から各収容部１３に供給されるエアの気圧は収容部１３毎に制御可能に構成されている。従って、上記（４）においてエアを各収容部１３内に供給する際、収容部１３毎にエアの気圧を適宜設定することにより、各収容部１３内の鋳物砂にかかるエアの気圧を最適化できる。
例えば、金型１のキャビティ内における深い部分Ａ、複雑な形状の部分、狭い（細い）形状の部分等、鋳物砂を充填しにくい部分に吹き込まれる鋳物砂を収容する収容部１３内に対しては、供給するエアの気圧を高めに設定する（図１及び図２参照）。これにより鋳物砂を確実に充填できる。
また、金型１のキャビティ内における浅い部分Ｂ等、吹き込まれた鋳物砂の圧力等により摩耗しやすい部分に吹き込まれる鋳物砂を収容する収容部１３内に対しては、供給するエアの気圧を低めに設定する（図１及び図２参照）。これにより金型１のキャビティの摩耗を抑制できる。

また、鋳物砂は、粘結剤（接着剤）を含むため、粘性が高く、このため気圧を付加されても崩れにくい。これにより、図１４（ｂ）に示すように、従来の吹き込み装置１００を用いると各ノズル部１２０上にある鋳物砂は各ノズル部１２０から噴出しやすいが、その他の位置にある鋳物砂は、収容部１１０内へ供給されたエアが各ノズル部１２０（吹き込み口）へショートカットしてしまうため、収容部１１０内に残留しやすい。そして、収容部１１０内に残留した鋳物砂は粘結剤を含むために経時変化で空気中の水分と反応して硬化してしまう。
本実施形態では、図５に示すように、一つのノズル部１４が接続される収容部１３に対してそれぞれエアを供給すると共に、各収容部１３の内周面に傾斜部１５をそれぞれ設けることにより、気圧を付加された各収容部１３内の鋳物砂が各ノズル部１４へと誘導される。これにより、上記（４）においてエアの気圧で鋳物砂を噴出する際、各収容部１３内の鋳物砂を全て各ノズル部１４から噴出でき、各収容部１３内に鋳物砂が残留することを防止できる。

また、上記（５）に示すように、エアの供給作業終了後、すでに各吹き込み口５に、各ノズル部１４及び各収容部１３を介して接続されている状態にある各エアホース１２を用いて、アミンガスの供給作業を行うので、アミンガスの供給作業を簡素化でき、円滑に行える。なお、前述のように各収容部１３の内周面に傾斜部１５を設けることにより、各収容部１３内の鋳物砂を全て各ノズル部１４から噴出できるので、上記（５）においてアミンガスが各エアホース１２を通じて各収容部１３内に搬送されても、各収容部１３内に硬化した鋳物砂が発生する等の問題は生じない。

また、上記（２）において各収容部１３内に鋳物砂を収容する際、収容部１３毎に収容する鋳物砂の種類（砂の種類・粒径や、粘結剤の種類・濃度等）を適宜設定することにより、上記（５）において造型された砂鋳型の強度（崩壊性）を部分毎に狙った大きさにでき、最適化できる。
例えば、金型１のキャビティ内の細い形状の部分Ｃに送り込まれる鋳物砂を収容する収容部１３ｃ内には、粘結剤の量が多い鋳物砂を収容する（図１及び図２参照）。これにより、造型された砂鋳型の細い形状の部分の強度が高くなり、この細い形状の部分が鋳込み中に破損することを防止できる。
また、金型１のキャビティ内の複雑な形状の部分Ｄに圧送される鋳物砂を収容する収容部１３ｄ内には、粘結剤の量が少ない鋳物砂を収容する（図１及び図２参照）。これにより、造型された砂鋳型（中子）の複雑な形状の部分の崩壊性がよくなり、鋳込み後の砂鋳型の除去を確実にできる。
なお、鋳込み後の鋳物砂の除去には、熱処理（粘結剤を熱で燃焼させる）やノッキング等の方法が用いられる。

また、図１４（ａ）及び図１５に示すように、砂鋳型の造型の際に、同一種類の鋳物砂を用いるとき、一般に砂鋳型における最も強度を必要とする部分の強度に合わせて、造型に用いる鋳物砂の種類を設定する。これにより、砂鋳型における高い強度を必要としない部分にも高い強度を発揮できる鋳物砂を用いることになり、鋳物砂の材料費がかかる。
本実施形態では、上記（２）において収容部１３毎に鋳物砂の種類を適宜設定することにより、部分毎に最適な種類の鋳物砂を用いた砂鋳型を造型できるので、鋳物砂を無駄なく使え、鋳物砂の材料費を低減できる。

また、上記（２）において各収容部１３内に鋳物砂を収容する際、収容部１３毎に収容する鋳物砂の量を適宜設定することにより、鋳物砂の使用量を最適化でき、鋳物砂を無駄なく使える。
例えば、金型１のキャビティ内の深い（厚肉）部分Ａに吹き込まれる鋳物砂を収容する収容部１３内には、多量の鋳物砂を収容する（図１及び図２参照）。
また、金型１のキャビティ内の浅い（薄肉）部分Ｂに吹き込まれる鋳物砂を収容する収容部１３内には、少量の鋳物砂を収容する（図１及び図２参照）。

また、前述のように鋳物砂の量・種類や、エア供給装置から圧送されるエアの気圧を収容部１３毎に最適化することで、上記（３）において金型１のキャビティ内に鋳物砂を吹き込む際に使用するエネルギー量や、鋳込み後に砂鋳型を除去する際に使用するエネルギー量等を低減できる。

なお、上記（２）において収容部１３毎に種類の異なる鋳物砂が収容された各容器１１を用意し、上記（４）において各容器１１にエアを供給する際に、容器１１毎にエアを供給するタイミングに時間差を設け、これにより各容器１１の各ノズル部１４から鋳物砂が噴出するタイミングをそれぞれ異ならせてもよい。
このように構成することで、金型１のキャビティ内に種類の異なる鋳物砂を積層させることができ、これにより肉厚部分に強度の異なる層が形成された砂鋳型を造型できる。

［第二実施形態］
以下に、本発明に係る鋳物砂の吹き込み装置の第二実施形態である鋳物砂の吹き込み装置２０について、図面を参照して説明する。
なお、以下では第一実施形態の鋳物砂の吹き込み装置１０と異なる部分について説明し、同様の部材に対しては同一符号を付し、詳細な説明およびそれに付随する効果等の記載は省略する。

吹き込み装置２０は、砂鋳型造型用の型（金型）１のキャビティ内に鋳物砂（砂に粘結剤等を混合したもの）を吹き込む装置である。
吹き込み装置２０が金型１のキャビティ内に鋳物砂を吹き込むことにより、金型１のキャビティの形状に応じた砂鋳型が造型される（図６及び図７参照）。
図６に示すように、吹き込み装置２０は、容器２１・２１・・・を備える。
容器２１・２１・・・の数は、金型１に形成されている吹き込み口５・５・・・の数と一致し、金型１の種類（吹き込み口５・５・・・の数）に応じて変更される。以下では、容器２１・２１・・・のうちの任意の一つの容器２１について説明する。

容器２１は、内部に鋳物砂及び圧縮気体を収容可能な収容部２２、及び収容部２２を密封・開封する開閉部を備える。容器２１は、一端が開口する中空の四角柱形状に形成されている。

収容部２２は、先端（金型１に設置した際に重力が作用する向きとなる側であり、図６における下端）に開口部２３を有する中空形状に形成されており、収容部２２内（収容部２２の内周面で囲まれる空間内）に鋳物砂及び圧縮気体を収容可能に構成されている。
収容部２２の内周面には、先端部に向かうに従い内方に傾斜して（開口部２３に向かって連続的に傾斜して）、開口部２３に連なる傾斜部２４が形成されている。つまり、容器２１内における傾斜部２４の形成箇所の断面形状は、開口部２３に向けて狭くなるテーパ形状になる。そして、傾斜部２４により収容部２２内の鋳物砂が開口部２３に誘導されるように構成されている。
収容部２２の先端部の開口部２３は、吹き込み口５の形状に応じた形状に形成されており、吹き込み口５と係合可能に構成されている。

前記開閉部は、開口部２３を閉じることにより収容部２２を密封する。また、前記開閉部は、開口部２３を開けることにより収容部２２を開封する。つまり、前記開閉部は、開口部２３を開閉することにより、収容部２２内を開封または密封することが可能である。
前記開閉部の一例として、図８に示す開閉部２５や、図１１に示す開閉部２６がある。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、開閉部２５は、球状の部材であり、収容部２２内に収容されている。また、開閉部２５は、外径が開口部２３の内径よりも僅かに大きく設定されており、開口部２３を通過不能に構成されている。そして、収容部２２内に圧縮気体が供給されると、前記開閉部は、供給された圧縮気体の気圧で開口部２３側へ押されて、開口部２３に係止し、該開口部２３を閉じる（図８（ａ）参照）。
このように、開閉部２５が開口部２３を閉じた状態で、容器２１の開口部２３を吹き込み口５に係合させる（挿入する）と、開閉部２５が、上型２に設けられる治具６に当接し、さらに治具６から抗力を受けて収容部２２内に押し込まれ、これにより開口部２３を開ける（図８（ｂ）参照）。
治具６は、流路４内における吹き込み口５近傍に設けられている。治具６は、吹き込み口５に向かって突出し、開閉部２５を収容部２２内に押し込む凸部６ａと（図８（ａ）参照）、流路４の延在する方向に貫通し、流路４を流れる鋳物砂が通過する空所部６ｂ・６ｂ・・・と（図９参照）、を有する。
なお、開閉部２５と凸部６ａとの当接面の形状について、開閉部２５の当接面を、凸部６ａの当接面（突起形状）に略沿うように凹ませて、凹部２５ａからなる形状にしてもよい（図１０（ａ）参照）。また、凸部６ａの当接面を、開閉部２５の当接面（球面形状）に略沿うように湾曲させて、湾曲部６ｃからなる形状にしてもよい（図１０（ｂ）参照）。

また、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、開閉部２６は、板状の部材であり、治具２７により支持されている。
治具２７は、開閉部２６をスライド自在に支持する部材であり、さらに開口部２３を吹き込み口５に対して係合した状態に支持する部材である。
治具２７は円筒状に形成されていて、その内周面には雌螺子が形成されている。治具２７の一端側には、外周面に雄螺子が形成された開口部２３がねじ込まれて取り付けられている。
治具２７の他端部は、吹き込み口５に応じた形状に形成されており、吹き込み口５の周縁部に取り付け可能に構成されている。治具２７の他端部が吹き込み口５の周縁部に取り付けられると、治具２７の一端側に取り付けられている開口部２３が、吹き込み口５に対向した状態になり、吹き込み口５と係合した状態になる。
治具２７の一端側に取り付けられている開口部２３の下方には、開閉部２６が開口部２３に対して隙間なく配置されている。開閉部２６は、治具２７に形成されている左右方向に貫通する孔に貫入しており、当該孔をスライド可能に構成されている。開閉部２６の上面には収容部２２内の鋳物砂のモレを防止するパッキン２６ａが配置されている。また、開閉部２６には上下方向に貫通し、収容部２２内の鋳物砂の通過を許容する貫通孔２６ｂが形成されている。貫通孔２６ｂは、パッキン２６ａに対して開閉部２６のスライド方向（左右方向）に所定間隔を空けて配置されている（図１２参照）。
開閉部２６をパッキン２６ａが開口部２３の下方にくる位置にスライドすると、開閉部２６により開口部２３が閉じられ（図１１（ａ）参照）、開閉部２６を貫通孔２６ｂが開口部２３の下方にくる位置にスライドすると、開口部２３を通じて開口部２３が開放される（図１１（ｂ）参照）。

以下では、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、九つの吹き込み口５・５・・・が三つずつ三列に並んで形成されている金型１ｃ（上型２ｃ・下型３ｃ）のキャビティ内に鋳物砂を吹き込むときの手順について説明する。
なお、以下の（ａ）〜（ｆ）の順に鋳物砂の吹き込み作業が行われることとする。

（ａ）九つの容器２１・２１・・・が用意される（図１３（ａ）参照）。
（ｂ）各容器２１の各収容部２２内に、鋳物砂及び圧縮された不活性ガス（鋳物砂の硬化を抑制する気体）がそれぞれ収容される。
（ｃ）各前記開閉部で各開口部２３が閉じられて、各収容部２２が密封される。つまり、各収容部２２内に鋳物砂及び圧縮された不活性ガス（圧縮不活性ガス）が封入される。
（ｄ）金型１ｃの上型２ｃと下型３ｃとが衝合された状態にて、各開口部２３が各吹き込み口５に係合される（図１３（ｂ）参照）。このとき、各容器２１は、各開口部２３が下方を向いた状態になる。また、各収容部２２内にて、上部に圧縮不活性ガスが存在し、この圧縮不活性ガスの下方に鋳物砂が存在した状態になり、圧縮不活性ガスが気圧で鋳物砂を下方に向けて押している状態になる。
（ｅ）各前記開閉部で各開口部２３が開けられ、各収容部２２が開封される。これにより、各収容部２２内に収容されている圧縮不活性ガスの気圧で、各収容部２２内の鋳物砂が各開口部２３から噴出して、各流路４を通じて金型１ｃのキャビティ内に吹き込まれる。
（ｆ）所定時間経過後（各収容部２２内の鋳物砂の噴出完了後）、金型１ｃのキャビティ内に吹き込まれた鋳物砂にアミンガスが吹き付けられる。そして、アミンガスの作用により金型１ｃのキャビティ内の鋳物砂が硬化して、砂鋳型になる。

なお、金型１ｃとは種類が異なる金型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込むときは、上記（ａ）において当該種類が異なる金型に形成される吹き込み口５・５・・・の数と同数の容器２１・２１・・・を用意すればよい。以後は、上記（ｂ）〜（ｆ）に基づいて、用意した各容器２１の各収容部２２内への鋳物砂及び圧縮不活性ガスの収容作業、各収容部２２の密封作業、各収容部２２の各開口部２３の各吹き込み口５への係合作業、各収容部２２の開封作業、アミンガスの供給作業を行えばよい。

以上のように構成することで、各容器２１がユニット化されて互いに独立しているので、各収容部２２の各開口部２３の位置関係を自由に設定できる。これにより、様々な種類の金型に対応できる。また、種類が異なる金型に用いる場合でも、鋳物砂の吹き込み対象となる金型に形成される吹き込み口５・５・・・の数と同数の容器２１・２１・・・を用意すれば、以後は上記（ｂ）〜（ｆ）に基づいて各種作業を行えばよく、煩雑な作業を要しない。従って、汎用性に優れ、種類の異なる金型に対しても容易に対応することができる。

また、鋳物砂（詳細には、鋳物砂に含まれる粘結剤）は、大気中では時間経過と共に硬化していき、短時間（通常３０分程）で硬化を完了してしまう。
本実施形態では上記（ｂ）及び（ｃ）に示すように、各収容部２２内に圧縮不活性ガスを封入して、各収容部２２内の鋳物砂が大気と接触することを防止している。これにより、不活性ガスの作用で各収容部２２内の鋳物砂の硬化を抑制できるので、各収容部２２内の鋳物砂の長期保存・使用時間の延長が可能になる。なお、不活性ガスに代えて窒素ガスを用いてもよい。

また、各収容部２２の内周面に傾斜部２４をそれぞれ設けることにより、上記（ｅ）において圧縮不活性ガスの気圧を付加された各収容部２２内の鋳物砂が各開口部２３へと誘導される。これにより、各収容部２３内の鋳物砂を全て各開口部２３から噴出でき、各収容部２２内に鋳物砂が残留することを防止できる。

また、上記（ｂ）において各収容部２２内に圧縮不活性ガスを収容する際、収容部２２毎に収容する圧縮不活性ガスの気圧の高さを、金型１のキャビティ内における各収容部２２内の鋳物砂が吹き込まれる部分の各形状に応じて適宜設定することにより、上記（ｅ）において圧縮不活性ガスの気圧で鋳物砂を金型１のキャビティ内に吹き込む際、鋳物砂にかかる圧縮不活性ガスの気圧を最適化できる。
また、上記（ｂ）において各収容部２２内に鋳物砂を収容する際、収容部２２毎に収容する鋳物砂の種類（砂の種類・粒径や、粘結剤の種類・濃度等）を、金型１のキャビティの形状に応じて適宜設定することにより、上記（ｆ）において造型された砂鋳型の強度（崩壊性）を部分毎に狙った大きさにでき、最適化できる。さらに、鋳物砂を無駄なく使え、鋳物砂の材料費を低減できる。
また、上記（ｂ）において各収容部２２内に鋳物砂を収容する際、収容部１３毎に収容する鋳物砂の量を、金型１のキャビティの形状に応じて適宜設定することにより、鋳物砂の使用量を最適化でき、鋳物砂を無駄なく使える。

また、上記（ｅ）に示すように各収容部２２内に収容さていれる圧縮不活性ガスの気圧で、各収容部２２内の鋳物砂を金型１のキャビティ内に吹き込むように構成し、エア供給装置等を用いない。従って、装置構成を簡素化でき、さらに金型１のキャビティ内に鋳物砂を吹き込む際に使用するエネルギー量を低減できる。

なお、上記（ａ）〜（ｃ）の工程に代えて以下の（ａ１）、（ｂ１）の工程を行うように構成してもよい。
（ａ１）収容部２２内に鋳物砂及び圧縮不活性ガスを封入されている容器２１が予め多数用意される。
（ｂ１）上記（ａ１）において用意された多数の容器２１・２１・・・の中から金型の種類毎に必要な数（本実施形態では九つ）の各容器２１が選択される。
以後は、上記（ｂ１）において選択された各容器２１を使って上記（ｄ）〜（ｆ）に基づいた作業が行われる。
前述のように、容器２１の収容部２２内には圧縮不活性ガスが封入されており、収容部２２内の鋳物砂の長期保存ができるので、このような収容部２２内に鋳物砂及び圧縮不活性ガスが封入されている容器２１を予め多数用意しておく構成が可能になる。

１金型
５吹き込み口
１０鋳物砂の吹き込み装置
１１容器
１２エアホース
１３収容部
１４ノズル部

Claims

砂鋳型造型用の型の外周面に形成されると共に前記型のキャビティに連通する複数の吹き込み口を通じて、前記型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込む鋳物砂の吹き込み装置であって、
内部に前記鋳物砂を収容可能な収容部と、前記収容部の一端に接続され、前記吹き込み口に係合可能であると共に前記収容部内に収容される前記鋳物砂を前記型のキャビティに噴出可能である噴出部とを有する容器を前記複数の吹き込み口の数と同数備える容器群と、
前記容器群の各容器の各収容部に接続され、前記各収容部内に気体を供給することにより、供給した前記気体の気圧で前記各収容部内の鋳物砂を前記型のキャビティ内に吹き込む気体供給手段と、
前記収容部の他端に接続されるエアホースと、
前記エアホースを介して前記各収容部に接続され、前記鋳物砂の硬化を促進する気体を前記各収容部を通じて前記型のキャビティ内に供給する硬化ガス供給手段と、
を備え、
前記気体供給手段は、前記鋳物砂を前記キャビティ内に吹き込む際に、前記各収容部内に供給する気体の気圧の高さを、前記鋳物砂が吹き込まれるキャビティの形状に応じて、前記収容部毎に制御可能であり、
前記エアホースは、前記気体供給手段と硬化ガス供給手段との接続を切り替え可能に構成される、
鋳物砂の吹き込み装置。
前記各収容部の内周面には、前記噴出部に向かって傾斜して、前記噴出部に連なる傾斜部が形成される請求項１に記載の鋳物砂の吹き込み装置。
砂鋳型造型用の型の外周面に形成されると共に前記型のキャビティに連通する複数の吹き込み口を通じて、前記型のキャビティ内に鋳物砂を吹き込む鋳物砂の吹き込み方法であって、
内部に前記鋳物砂を収容可能な収容部と、前記収容部の一端に接続され、前記吹き込み口に係合可能であると共に前記収容部内に収容される前記鋳物砂を前記型のキャビティに噴出可能である噴出部とを有する容器を前記複数の吹き込み口の数と同数備える容器群を用意して、
前記各容器の各収容部内に前記鋳物砂を収容して、
前記各容器の各噴出部を前記複数の吹き込み口にそれぞれ係合して、
気体供給手段を前記各収容部に接続し、
前記気体供給手段により前記各容器の各収容部内に気体を供給し、供給した前記気体の気圧で前記各収容部内の鋳物砂を前記型のキャビティ内に吹き込み、
前記鋳物砂を前記キャビティ内に吹き込む際に、前記気体供給手段により前記各収容部内に供給する気体の気圧の高さを、前記鋳物砂が吹き込まれるキャビティの形状に応じて、前記収容部毎に制御可能とし、
前記鋳物砂を前記型のキャビティ内に吹き込む際には、前記収容部の他端にエアホースを接続して、前記気体供給手段を、前記エアホースを介して前記各収容部に接続し、
前記鋳物砂を前記型のキャビティ内に吹き込んだ後、
硬化ガス供給手段を、前記エアホースを介して前記各収容部に接続し、
前記硬化ガス供給手段により前記各容器の各収容部内に鋳物砂の硬化を促進する気体を供給して、前記型のキャビティ内の鋳物砂を硬化させる、
鋳物砂の吹き込み方法。
前記各収容部内に収容される鋳物砂の種類は、前記金型のキャビティ内における前記各収容部内の鋳物砂が吹き込まれる部分の各形状に応じて設定される請求項３に記載の鋳物砂の吹き込み方法。
前記各収容部内に収容される鋳物砂の量は、前記金型のキャビティ内における前記各収容部内の鋳物砂が吹き込まれる部分の各形状に応じて設定される請求項３または請求項４に記載の鋳物砂の吹き込み方法。