鋳造用中子製造機の基本と製銑現場での重要性

執筆者機械買取センター | 10月 27, 2025 | ブログ

鋳造現場で使われる中子（コア）は、製品の内部形状を形成する重要な要素です。その中子を効率よく安定的に製造する「中子製造機」は、品質向上や省人化を図るうえで欠かせない存在となっています。

この記事では、中子製造機の基本的な構造と種類、製鉄現場での導入メリット、さらには設備選定や今後の技術展望まで、わかりやすく解説します。

鋳造用中子の役割と中子製造機が必要とされる理由

鋳造品の内部形状をつくる「中子」は、複雑な製品づくりに欠かせない存在です。この中子を効率よく、高い精度で製造するには専用機械が必要です。ここでは、中子の基本的な役割や種類を紹介しつつ、なぜ中子製造機が鋳造現場で重要とされるのか、その背景と理由を解説します。

中子とは？鋳物製品で果たす役割と種類の概要

中子（なかご、コア）とは、鋳造品の内部空間を形成する砂型の一部で、主に鋳型の中に組み込まれて使用されます。たとえば中空のパイプやエンジンの冷却水路のように、外部からは加工が難しい内部空間を形成するために欠かせない存在です。

【中子の主な役割】

製品の内部形状の形成
鋳造中のガス抜き機能
部品間の空間確保や冷却流路の確保

中子は「使い捨ての部品」ではありますが、鋳造の品質に直接関わるため、強度や寸法精度が極めて重要です。

【中子の主な種類と特徴】

種類	特徴
シェル中子	表面が硬く中が空洞。軽量で取り扱いやすく、自動製造に適す
自硬性中子	化学反応で自然に硬化する。大型鋳物や複雑形状に対応しやすい
コールドボックス中子	ガス硬化方式。短時間で硬化し、寸法精度が高い

それぞれの製造方式や鋳物製品の特性に応じて、適切に使い分けられています。

なぜ中子製造機が重要なのか（品質・作業性の観点）

中子は手作業でも製造可能ですが、量産現場では「品質の安定」や「作業負担の軽減」の観点から、中子製造機の導入が必要です。以下のような理由があります。

【中子製造機が求められる理由】

寸法のバラつきを抑え、鋳造品質を安定させる：鋳物の内部形状が正確に保たれる
省人化・省力化によるコストダウン：熟練作業者に頼ることなく、自動で中子を安定的に供給できる
短時間で大量製造が可能：高炉やライン工程に遅れなく供給できる

中子製造機は、製品の歩留まりや品質、ひいては工場全体の効率に直結します。最近では、NC制御やロボットアームとの連携による全自動化も進んでおり、製造現場の要となっています。

中子製造機の構造と主な製造方式の違い

中子製造機は、砂と樹脂を使って中子を短時間で成形・硬化・排出するための設備です。構造は一見シンプルであっても、製造方式によって仕組みや用途が大きく異なります。具体的には、現場でよく使われるホットボックスやシェル方式など、それぞれの特徴を分かりやすく比較して解説します。

中子製造機の基本構造と動作の流れ（造型〜排出）

中子製造機は一見複雑に思われがちですが、基本的な動きはシンプルです。構造をざっくり言うと、「砂を金型に詰めて固めて取り出す装置」です。

【基本構造の主な構成要素】

砂供給装置（ホッパー）：中子砂を自動供給
バインダー混合機構：砂とバインダー（フェノール樹脂など）を混合
型締機構：上下の金型を締めて中子を成形
加熱・硬化ユニット：熱やガスでバインダーを硬化
排出装置（エジェクタ）：成形された中子を取り出す

【動作の流れ（ホットボックス式を例に）】

型を閉じて加熱状態に保つ
中子砂を金型に吹き込む
加熱によりバインダーが硬化
金型を開き、エジェクタで中子を排出

中子製造機は「砂型形成機」ではなく、温度管理・時間制御・精度制御が緻密に統合された精密設備です。

製造方式の種類と特徴（ホットボックス・シェル方式など）

中子製造機にはいくつかの方式がありますが、代表的なものとして以下の3つが挙げられます。それぞれに適した鋳造品や工程があります。

【中子製造方式の比較表】

製造方式	特徴	主な用途例
ホットボックス方式	加熱金型で硬化。ガス不要、作業が安定	中〜大型部品、多品種対応
シェル中子方式	砂を薄くコートして加熱硬化。軽量で扱いやすい	自動車部品、薄肉・量産向き
コールドボックス方式	冷却金型＋硬化ガスを注入。短時間で精度が高い	高精度が求められる複雑形状部品

【現場での選び方のポイント】

ホットボックス：熱源が必要だが、ガス設備が不要なため、設備管理の負担が少ない
シェル方式：軽量かつ剥離性がよく、搬送や組付けもスムーズ
コールドボックス：硬化が速く高精度だが、有害ガスの管理や安全対策が求められる

鋳物の設計、生産数量、設備状況に応じて、ぴったりな方式を慎重に選定する必要があります。

製銑現場での導入メリットと実際の効果

中子製造機を導入すると、「人手不足の解消」「品質の安定」「歩留まり向上」など、現場にとって多くのメリットが生まれます。ここでは、実際に中子製造機が導入された現場で得られた省人化や品質改善の効果、鋳造不良やコストの無駄を抑えた事例を解説します。

中子製造機導入による省人化・品質安定化の効果

「作業者が足りない」「中子の出来にムラがある」などは、鋳造現場でよく見られる課題です。これらの課題を解決してくれるのが中子製造機です。製造工程を自動化することで、以下のような効果が期待できます。

【主な導入効果】

項目	導入前の課題	導入後の改善効果
作業者の確保	熟練者に頼らざるを得ない	操作・管理を標準化し、省人化が可能に
中子のばらつき	成形不良・寸法ムラで鋳造不良が発生	加熱・注入・硬化が自動制御され、安定供給できる
作業環境	熱や砂じんで作業環境が悪化しやすい	自動化により、作業者の滞在時間や負担を軽減可能
生産計画	手作業依存のため、生産リズムが不安定	タクト時間が明確化され、ライン計画の正確性が向上

これらの効果により、現場の総合的な生産性と品質の向上が期待されます。

鋳造不良や生産ロスを減らした具体的な改善例

では、実際に中子製造機の導入でどんな成果があったのでしょうか？以下は、よくある改善事例の一例です。

1.導入事例：鋳鉄製品メーカー（中規模工場）

課題：自硬性中子の手作業成形で硬化不良や割れが頻発
改善策：連続式ホットボックス中子製造機を導入し、成形から排出まで自動化
結果：中子の不良率が20％→2％に大幅改善

鋳造品の不良コストも年間150万円以上削減

2.導入事例：自動車部品メーカー

課題：量産ラインでの中子供給が追いつかず、納期遅延が慢性化
改善策：マルチキャビティ対応の中子製造装置を導入
結果：供給速度が2倍に向上し、月間生産数1.5倍を実現

人員2名を別工程に再配置し、現場全体の効率化にも貢献

中子製造の精度とスピードが安定することで、鋳造全体の「品質・納期・コスト」に好影響が出ています。

導入時の注意点と今後の展望

中子製造機は魅力的な設備ですが、導入にあたっては既存の設備条件や作業環境との適合性を慎重に評価する必要があります。最近ではIoT対応、省エネルギー化、環境負荷低減といった要素に対応した技術的進化も見逃せません。ここでは、導入前に確認すべき実務的なポイントと、今後注目される技術トレンドについて整理します。

導入前に確認すべき条件（スペース・冷却・メンテナンス）

「中子製造機を導入したいけれど、どんな準備が必要なのか？」そんな疑問を持つ方のために、まずは事前に確認すべき3つの代表的な条件を挙げてみます。

【導入前に押さえるべきポイント】

項目	内容の概要
設置スペース	金型の開閉や搬送装置の動作スペースを含めて、作業導線も確保が必要です。
冷却・給気設備	ホットボックス方式では金型冷却用チラーやエア供給ラインの整備が重要です。
メンテナンス体制	定期的な清掃や部品交換が前提。保守契約やメーカー対応の確認もしておくと安心です。

とくに冷却設備や電源環境などは、既存設備との整合性が求められるため、早い段階から専門業者と打ち合わせを進めておくのが得策です。