JP2001516658A - 型を製造するための射出成形装置及び型を使用する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ２つのパターン形成表面（１８，１９）と型部分（１６）上を水平移動可能な第３のパターン形成素子（２１）とを移載する型部分（１２，１３）を備えるインベストメント鋳造に用いるためのパターン（Ｐ）を形成するための射出成形用型である。また型は内部コア（２３）も備える。型部分の大きさ及び形状を調整することにより、見切り線（３６，３７）を目立たない場所に位置させる。射出成形用型を使用する方法は、下型部（１３）の操作を容易にし、かつ内部コアを持ち上げて取外しを容易にするための装置を用いる過程を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本特許出願は、１９９６年６月１２日出願の「Injection Mold For Producing
A Pattern And Method Of Mold Use」という名称の米国特許出願第０８／６６ ２，９００号の継続出願であった１９９７年７月１０日出願の同一名称の特許出
願第０８／８９１，４３５号の一部継続出願である。

【０００２】 発明の背景 蝋型(パターン)を形成するために長年に渡ってアルミニウム型が使用されてい
る。またアルミニウム型とエポキシ型とを組み合わせたものも使用されている。
エポキシ型部品は、繰返し使用した後に摩耗することや、繰返し成形作業を実行
するのに必要な取扱い中に簡単に損傷してしまうといった欠点がある。さらに、
アルミニウム型はエポキシ型と比べて熱伝達に優れ、蝋型パターンの製造の休止
時間及び全所要時間を短縮することがよく知られている。

【０００３】 成形される部品が複雑な内部空洞を含む場合には、複数の型部分及びコアが必
要とされている。型部品及びコアは組立及び分解を行う処理を必要とする。さら
に、ゴルフクラブヘッドのような要求形状の成形作業では、見切り線(上下型分 割線)が、蝋型のばり取りや再加工を要するという問題を生じさせている。ゴル フクラブヘッドを製造するための従来の蝋型が米国特許第５，２０４，０４６号
及び第５，４１７，５５９号に開示されている。

【０００４】 発明の概要 要約すると、本発明は内部クラスタコア（cluster core）を含む多部分型を備
えており、新規の型は成形作業中に取扱いを容易にするための形状及び大きさを
有している。手作業による成形作業は、型部分の滑動及び水平移動、並びにクラ
スタコアの取外し及び置換えに限定される。

【０００５】 型は成形プレスに接続され、成形プレスを用いて動作させることが好ましく、
成形プレスは、作業定位置と、下型部分が内部クラスタコアと適所で摺動自在に
取着され、上型部分が下型に対して下降する準備定位置とを備えている。蝋を射
出して冷却した後、上側部分が持ち上がり、下側部分が作業定位置から準備定位
置まで摺動し、第３の型部分が開いた位置に移動する。最後にクラスタコアが取
り外される。

【０００６】 特徴として、下側部分が作業定位置から移動する際に、蝋型とともにコアは、
蝋型及びコアの取外しを容易にするために自動的に持ち上げられることを考慮す
る。型はアルミニウムから形成される。

【０００７】 好適な実施例の詳細な説明 図において、パターン形成型ユニット１０は、外側表面１１ｅ及び内側表面１
１ｉ（図５参照）を有する蝋型パターンＰを成形する役割を果たし、パターンＰ
はゴルフクラブヘッド（図１、図５及び図６参照）の一部のような金属部分のイ
ンベスメント鋳造において用いられる。型１０は型キャビティＣを形成する４つ
のパターン形状確定部分を含む。第１の部分は上型部１２であり、第２の部分は
下型部１３であり、第３の部分は、下側部分１３上を水平方向に摺動するために
取着される摺動可能な型部１６であり、第４の部分はコアクラスタ２３である（
図１、図３、図３Ａ及び図４参照）。上型部１２は、成形されるパターンＰの上
側表面１１ｕを画定するキャビティ表面１８（図示せず）を含む（図５参照）。
下型部１３は、成形されるパターンＰの下側表面の部分１１ｌを画定するキャビ
ティ表面１９を含む。最後に、摺動可能な型部１６のフェース表面２１が、パタ
ーンＰの外側表面の残りの部分を画定する。フェース表面２１は、溝形成用の起
立部２１ｇを含む。

【０００８】 また型１０は、コア部分２６ｆが中央コア部分をなす６つのコア部分２６ａ−
ｆからなるコアクラスタ２３を含む（図５参照）。各コア部分２６ａ−ｆはそれ
ぞれ収容ピン２７ａ−ｆを有する（図１）。コアクラスタ２３は、収容ピン２７
ａ−ｆ用の孔部３１ａ−ｆを有する搭載リング２９に配置される。型スロット凹
部３３と嵌合してコアクラスタ２３を位置決めするロケータプロング３２がリン
グ２９に取着され、リング２９から延在する。

【０００９】 ここで図２、図３及び図４を参照すると、上型部キャビティ表面１８と、下型
部キャビティ表面１９と、摺動可能な型部分１６のフェース表面２１によりパタ
ーンＰの大きさ及び形状が画定される。キャビティ１８、１９及びフェース表面
２１の接合により形成された見切り線は、最頂部周辺見切り線３６（図５参照）
及びフェース周辺見切り線３７（図６参照）である。これらの見切り線３６、３
７は目立たず、それゆえパターンＰを用いて形成された型製造物に顕著な欠陥が
ないようするために、成形パターンＰの再加工をほとんど或いは全く行う必要が
ないようにパターンＰ上に位置付けられる。また図には蝋射出ポート２０も示さ
れる。

【００１０】 図８及び図９では、型１０の部分１２及び１３が、上下に移動可能な復動プラ
テン４１を備える成形プレス４０に用いるために配置される。上型部１２はプラ
テン４１に取着される。復動プラテン４１の下側では、プレスベース４２が、図
８では射出位置にあり、図９では組立位置にあるものとして示される下型部１３
を支持する。

【００１１】 射出定位置（ＩＳ）から組立準備定位置（ＰＳ）までベース４２上を容易に水
平方向に移動するために、下型部１３は案内レール（図示せず）に取着される。

【００１２】 成形プレス４０の動作では、下型部１３が、作業者により準備定位置（ＰＳ）
まで水平に移動し、準備定位置では、摺動可能な型部分１６が成形表面１９から
離隔する方向に移動する。コア２３のクラスタが搭載リング２８に配置され、リ
ング２９は、下型部１３の凹部３３にプロング３２を挿入することにより取着、
かつ位置決めされる。次に摺動型部分１６が射出位置まで移動する。下型部１３
は射出定位置（ＩＳ）に水平移動する。

【００１３】 その後上型部１２を移載する復動プラテン４１が降下し、下型部１３と係合す
る。上側部分１２上の位置決めピン２４、２５は、下側部分１３の位置決め孔３
４、３５に入る。ホーゼル孔コアピン（図示せず）がキャビティＣに挿入され、
ホーゼル開口部３８（図４）を形成する。蝋がパターン形成キャビティＣに射出
されるとともに、型部１２、１３が互いに保持されるように押圧力が及ぼされる
。

【００１４】 蝋が固化するのに適した冷却時間後に、ホーゼルコアピンが引き抜かれ、その
後上型部１２を移載する復動プラテン４１が持ち上げられ、下型部１３が射出定
位置（ＩＳ）から準備定位置（ＰＳ）まで移動する。下型部が作業者に向けって
引き戻される際に、コアクラスタは、図示しないが楔或いはカム素子により約０
．５インチ（約１．２７ｃｍ）上方に自動的に移動し、それによりコアクラスタ
分解の容易性を改善する。摺動型部１６は、クラスタ２３及びプラテンＰの両方
から離れる方向に移動する。その後パターンＰを含む搭載リング２９が作業者に
より把持され、型１３から持ち上げられ、スタンド（図示せず）に載置される。
第２の搭載リング及びコアクラスタユニットが下型部１３内に配置され、型部分
１６が成形位置に移動し、下型部１３が射出位置（ＩＳ）に戻され、プレス型４
０が次のサイクルの準備をする。作業者は片手で蝋型を保持し、コアクラスタ部
品２６ａ−ｆを持ち上げ、その後コアクラスタ２３が次の射出サイクルに用いる
ために再組立される。

【００１５】 表面にマークを有する識別部品が型キャビティＣ内に配置され、対応するマー
クが蝋型パターンＰ上に現れるようにする。

【００１６】 図１０及び図１２では、成形プレス装置５０が、射出するために上記型部分を
位置付けるように動作し、組立及び分解のために、成形プレス装置５０は上側の
垂直復動プラテン５１を備えており、そこに嘴部分５２ａを有する上型部５２が
取着される。さらに成形プレス装置５０は下型部５３も備えており、部分５３は
、分解及び組立のために、一旦上型部５２から切り離されれば、射出位置から引
戻し位置まで案内通路５５内を復動する。上型部５２から離れる方向への下型部
５３の移動は、通路５５により案内される際に、係止部品６５により制限される
。ピンホーゼル５８は、動作中に開口部５４（図１５）内に延在し、かつ開口部
５４を塞ぎ、形成されているパターンの円筒形状の空隙を生成しており、復動式
の空気シリンダ−ピストンユニット５７に取着される。

【００１７】 シリンダ−ピストンユニット６７は、プラテン５１に載置される。通路５５は
離隔した左側案内レール５６と右側案内レール５７とを備え（図１０参照）、各
レール５６、５７は案内スロット６８ａ、６８ｂと、前方上側案内スロット６９
ａ、６９ｂと、前方下側案内スロット７１ａ、７１ｂと、ばね押し傾斜部５６ａ
を備えている。スロット７９ａを有するばね押し傾斜部５６ａはレールポケット
７２ａ内で揺動可能である。

【００１８】 下型部５３（図１６）の開口部６２内に配置される下型部横棒５９は、右側ス
タッド端部６０と左側スタッド端部６１（図示せず）とを有する横棒５３を有し
、端部６０、６１は、案内スロット６８ａ、６８ｂ及び７１ａ、７１ｂ（図１２
ａ）に搭載される。図１２ａでは、横棒スタッド端部６０は案内スロット６８ａ
の係止部品６５に向けて下側型５３が移動中に、傾斜部５６ａのスロット７９ａ
に入り、スタッド端部６０が上側案内スロット６９ａ内で持ち上げられ、前方に
進んで案内スロット凹部領域８７ａ、８７ｂに入るまで矢印Ａに示される経路上
を動く。ばねの付勢下にあるスタッド端部６０は、その後復帰のために下側スロ
ット７１ａ内に降下する。その復帰動作中に、スタッド端部６０が傾斜部５６ａ
の傾斜下側表面５６ｓと係合する際に、傾斜部５６ａを持ち上げ、スロット６８
ａを通り後方に進む。

【００１９】 さらに図１６では、下型部開口部６２が、垂直ロッド６４ａ及び６４ｂ（図示
せず）上を上下に動く支持プレート６３を収容する。ばね６５ａ、６５ｂがプレ
ート６３を下方に付勢する。プレート６３は中央コアユニット８８と係合し、係
止部品６５に隣接する分解／組立定位置まで下型部６３を引き戻す間に中央コア
ユニット８８を上方に移動させ、同時に射出スプルーを切断する。プレート６３
は、上記のような案内スロット内を移動して横棒スタッド端部６０、６１により
持ち上げられる。端部６０、６１を有する横棒５９動作時のプレート６３の上昇
及び下降は、スタッド端部６０を配する図１２ａの傾斜溝系及びスタッド端部６
１を配するレール５６内の同様の溝系により行われ、その構成要素は全て上記の
通りである。

【００２０】 ここで図１３から図１６では、下型部５３は、空気シリンダ離隔部分５３ｓと
、フェース７０ｆを有する摺動ポケット７０ｐに搭載される摺動型部分７０と、
コア７３とを備える。上型部５３が持ち上げられる場合、その嘴部分５２ａは摺
動型部分７０を解除し、摺動型部分７０が、ばね素子（図示せず）の弾性力によ
りパターン（Ｐ）から離れる方向に移動できる。さらに下型部５３は、列７７ａ
−ｅに配列された複数の空気（或いは他の流体）吐出孔７６を有する下側表面７
４を備える。空気吐出孔７６は列或いは任意の他のパターンに配列させることが
できる。空気吐出孔７６は空気マニホールド（図示せず）に接続される。

【００２１】 コア７３が下型部１３に配置される場合、コアピン９６ａ−ｆと位置合わせさ
れた６個の希土類磁石９８（図１３）が、ピン９５ａ−ｆがプレート６３（図１
６）に対して下型部５３に適切に固定されるようにするために、ピン９５ａ−ｆ
を磁気的に引き付ける。

【００２２】 図１７及び図１８では、標準的に成形装置５０（図１０）の表面Ｓ上に配置さ
れる可搬型のコアクラスタ移載装置８２が、前面パネル８３ｆと上側表面８３ｔ
とを有する本体８３を備える。起立ピン８５は、上側表面８３ｔに載置されてお
り、上側表面８３ｔには開口部８３ｏがあり、中央コアユニット８８（図２０参
照）の中央コアプロング８６を収容する。装置８２は前面パネル８３ｆのピン８
０上を回動するクランク８１を備える。クランク８１は、前面フェーススロット
７５を通りプロングスロット８６ｓに突出する突出カムピン７８を移載する。パ
ターン（Ｐ）はコアクラスタ７３上に配置される。コア７３は、リング本体８９
及び中央コア９１も含む中央コアユニット８８を備える。リング本体８９は、コ
ア部分９４ａ−ｃのピン９５ａ−ｆを収容するための孔９０を備える（図１８、
図１９、さらに図５及び図７も参照）。

【００２３】 成形装置５０及び関連する可搬装置８３の動作時に、コアピン５８とともにス
プルー孔（図示せず）を介して適所で係合した型部分５２、５３に蝋或いは他の
成形材料を射出する場合、ピン５８は引き抜かれ、適当な時間が経過した後、取
着された型部分５２とともに上側プラテン５１が持ち上げられる。成形装置５０
のこのステップ及び後続のステップはコンピュータプログラムによる制御シーケ
ンスを用いて自動的に操作することが好ましい。上型部５２が下型摺動部分７０
から持ち上げれて離れる際に、型摺動部分７０は、成形パターン（Ｐ）から離れ
る方向に移動するようにばねが付勢する状態で自由になる。次に作業者がハンド
ル５３ｈを把持すると同時に、空気ハンドル弁５３Ｖ（図１０）を開き、空気が
下型底面孔７６から吐出し、下型底表面７４とプレステーブル表面（Ｓ）との間
にエアクッションを設ける。

【００２４】 その下型部５３は作業者により方向Ｄ（図１０）にエアクッション上で容易に
引き抜かれる。下型部５３が係止部品６５に向かって移動する際に、下型プレー
ト６３が、スタッド端部６０、６１が案内スロット６８、６８ｂ、６９ａ、６９
ｂ及び７１ａ、７１ｂ内で上方にカム動作してコアユニット８８が持ち上がるの
に応じて（図１２ａ）、スタッド端部６０、６１を有する横棒５９のカム動作に
より持ち上げられる。スプルー（図示せず）は、コアユニット８８が持ちあがる
と切断される。スタッド端部６０、６１がスロット６９ａ、６９ｂの端部に達す
ると、ばね押しプレート６３の動作により凹部８７ａ、８７ｂを介して降下する
。スタッド端部６０、６１は、型部分５３が上側型５２と嵌合するための位置に
作業者により押し戻される際に、スロット７１ａ、７１ｂ下を自在に移動する。
プレート６３により持ち上げられるコアユニット８８は、その後取り出すために
オペレータにより容易に把持される。コアユニット８８が引き抜かれる際に、射
出スプルーは切り離される。潤滑剤或いは冷気がホーゼルピン５８上に噴霧され
、型離れ不良を低減する。

【００２５】 作業者は、内部コアクラスタ７３を有する蝋型（Ｐ）をコアクラスタ移載装置
８２に載置する。中央コア８８は、クランク８１を動作させることにより引き出
される。クランク８１の突出ピン７８はプロング８６のスロット８６ｓと係合し
、クランク８６が押し下げられるのに応じて、プロング８６が下方に移動できる
ようにする。プロング８６がクランク動作により降下する際に、リング中央クラ
スタ８９が装置上側表面８３ｆに固定されるまで、リング孔部９０が、下方への
移動を可能にする起立ピン８５を収容する。それにより中央コア８８は、変形を
引き起こす可能性がある作業者によるパターン（Ｐ）の把持を行わずにパターン
（Ｐ）から分離される。その後残りのコア部分は手で容易に取り出され、組立用
の台上に置かれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 取外し可能なコアクラスタと組み合わせた上型部及び下型部の側
面図である。

【図２】 コアクラスタを取外し、上型部と下型部とを切り離して示す斜視
図である。

【図３】 下型キャビティと、閉じた位置にある摺動自在な第３の型部分を
示す下型部の斜視図である。

【図３Ａ】 第３の型部分が摺動して開いた状態の図３と同様の斜視図であ
る。

【図４】 上型部の斜視図である。

【図５】 図示しないが、コアクラスタ周囲に、見切り線と、コアのクラス
タと、蝋型とを有する型の平面図である。

【図６】 図示しないが、蝋型をとともに見切り線を含む型の正面図である
。

【図７】 コアクラスタ及び搭載リングの拡大斜視図である。

【図８】 プレスと、射出位置にある下側型を備える成形装置の正面図であ
る。

【図９】 組立準備定位置にある下側型を備える図８を同様の正面図である
。

【図１０】 上型、下型及び下型案内通路を含む本発明の成形装置の別の実
施例の正面斜視図である。

【図１１】 組み立てられた装置及び通路のスロット付レールを示す、一部
破断した側面図である。

【図１２】 上型が持ち上げられ、下型が部分的に通路に沿って移動した図
１１と同様の側面図である。

【図１２ａ】 図１２の通路レールの拡大側面図である。

【図１３】 下型の正面図である。

【図１４】 下型の底面図である。

【図１５】 上型の底面図である。

【図１６】 下型の側面図である。

【図１７】 起立ピンを備える可搬コアクラスタスタンドの斜視図である。

【図１８】 クラスタを搭載した状態のスタンドの斜視図である。

【図１９】 クラスタが搭載され、クランクが中央コアユニットを降下よう
に動作する状態のスタンドの斜視図である。

【図２０】 中央コアユニットの斜視図である。

【図２１】 プロングスロットと係合状態のクランクピンを備えたプロング
スロットを含む中央コアユニットの側面図である。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外側表面と、内側表面とを有し、インベストメント鋳造にお
   いて有用なパターンを形成するための射出成形用の型であって、 （ａ）前記パターンを成形するために組み立てられ、前記パターンを取出すた
   めに分解される複数の型部分であって、前記型部分の組立により見切り線が形成
   される、該複数の型部分を備え、 （ｂ）前記パターンの前記外側表面を形成するために複数のパターン形成用型
   部品を移載する前記型部分が、 ｉ）型部分上に第１のパターン形成表面を有する第１の部品と、 ｉｉ）型部分上に第２のパターン形成表面を有する第２の部品と、 ｉｉｉ）型部分に沿って移動可能な可動式の第３のパターン形成部品とを備
   え、 （ｃ）また前記射出成形用の型が、前記成形パターンの前記内側表面を画定す
   るための内部コアを備え、 （ｄ）前記型部分が、見切り線が前記成形パターン上に配置され、最も目立た
   ない場所に前記成形パターンの見切り線不良を位置させるような大きさ及び形状
   をなすことを特徴とする射出成形用の型。
2. 【請求項２】 前記成形パターンがゴルフ用ウッドクラブヘッドを形成する
   ために用いられ、前記パターンがヘッドの最頂周辺部とフェース周辺部とを有し
   、１本の見切り線が前記パターンヘッドの前記最頂周辺部上にあり、別の見切り
   線が前記パターンヘッドの前記フェース周辺部上にあることを特徴とする請求項
   １に記載の射出成形型。
3. 【請求項３】 １つの型部分が上側部分であり、別の型部分が下側部分であ
   り、前記内部コアが前記下側部分上にあり、コアのクラスタを含むことを特徴と
   する請求項１に記載の射出成形型。
4. 【請求項４】 前記コアの前記クラスタがリングと、型部分に挿入可能なプ
   ロング装置とに載置されることを特徴とする請求項３に記載の射出成形型。
5. 【請求項５】 前記型部分がアルミニウムからなることを特徴とする請求項
   １に記載の射出成形型。
6. 【請求項６】 前記リング及びプロング装置が、下型部で垂直方向に復動す
   るように載置されることを特徴とする請求項３に記載の射出成形型。
7. 【請求項７】 上型部とコアクラスタユニットを含む下型部とを有するパタ
   ーン型を支持及び移動するための成形プレス装置であって、 （ａ）前記上型部を移載する垂直方向に復動するプラテン手段と、 （ｂ）前記下型部が射出定位置から準備定位置まで移動することができるベー
   ス手段と、 （ｃ）準備定位置にある場合に、前記クラスタユニットを持ち上げるために前
   記ベース手段内に配置されるコアクラスタユニットリフティング手段とを備える
   ことを特徴とする成形プレス装置。
8. 【請求項８】 前記下型部が、前記下型部からの前記コアクラスタの取出し
   を容易にするために、開いた位置に摺動可能な摺動素子を備えることを特徴とす
   る請求項７に記載の成形プレス装置。
9. 【請求項９】 成形パターンを形成するための装置であって、 ａ．上型部と、 ｂ．表面に沿って移動可能な下型部と、 ｃ．前記下型部内に配置されるコアクラスタと、 ｄ．前記コアクラスタを取出すために、成形位置から遠隔位置までの移送中に
   前記下型部を案内するための案内通路手段とを備えることを特徴とする装置。
10. 【請求項１０】 前記通路手段上に第１のカム手段と、前記下型部上に第２
    のカム手段とをさらに備え、前記下型部が前記通路手段に沿って移動する際に、
    前記カム手段により前記コアクラスタが上方に移動することができることを特徴
    とする請求項９に記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記下型部と前記表面との間に供給流体を生成するための
    流体吐出手段をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記クラスタコア内に中央コアと、パターンを有する前記
    クラスタコアを収容し、かつ前記クラスタコアから前記中央コアを分離するため
    の装置とをさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記下型部が、前記下型部に向かって前記コアクラスタを
    引き寄せるために磁石手段を備えることを特徴とする請求項９に記載の装置。
14. 【請求項１４】 上型部と、摺動部品を備える下型部と、コアクラスタとを
    備える多部分型を用いてパターンを成形するための方法であって、 ａ．垂直に復動するための上側部分を設ける過程と、 ｂ．水平移動するための水平制御表面上に前記摺動部品と前記コアクラスタと
    を備える前記下型部を位置付ける過程と、 ｃ．前記上型部下側の第１の成形位置から第２の組立位置まで水平移動可能な
    下型部を設ける過程と、 ｄ．水平移動中に前記下型部の下側に流体クッションを設ける過程と、 ｅ．前記下型部を移動し、その後前記上型部に前記下型部を係合する過程と、 ｆ．材料を前記型内に射出する過程と、 ｇ．その後前記上型部を持ち上げた後、前記水平制御表面上の前記下型部を第
    ２の位置まで水平移動する過程と、 ｈ．前記コアクラスタを取り外す過程と、 ｉ．中央コア分離装置に前記コアクラスタを載置する過程とを有することを特
    徴とする方法。
15. 【請求項１５】 ａ．水平移動中に前記下型部を制御し、かつ案内するため
    の通路手段を設ける過程と、 ｂ．前記通路手段に案内手段を設ける過程と、 ｃ．前記コアクラスタを持ち上げるために前記案内手段に搭載される前記下型
    部上にカム手段を設ける過程とをさらに有することを特徴とする請求項１４に記
    載の方法。
16. 【請求項１６】 ａ．中央コアユニットにコアクラスタを設けると、 ｂ．前記コアクラスタを搭載するための手段を設ける過程と、 ｃ．前記コアクラスタから前記中央コアユニットを分離するための手段を設け
    る過程とをさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
17. 【請求項１７】 前記パターン上にスプルーが形成され、前記水平移動可能
    な下型部が第１の成形位置から第２の組立位置まで移動する際に、前記スプルー
    を切り離すための手段を設ける過程をさらに有することを特徴とする請求項１４
    に記載の方法。
18. 【請求項１８】 前記コアクラスタを前記下型部に引き寄せるために前記下
    型部に磁石を設ける過程をさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の方
    法。