JP2002517317A - 金属製鋳物用インベストメント鋳型の直接的製造法と製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、硬化性結合剤を用いて製造される砂型を機械加工することによってインベストメント鋳型を直接的に製造する方法に関する。特に、該鋳型の複製過程においては、工具の摩耗が少なく、鋳型寸法の正確度と精密度が高くなるようにすべきである。この目的のためには、機械加工されるべきブランク（blank）鋳型（１）を、モデルアセンブリー（４）を具有する可変性または固定性の鋳造ボックス（２）を使用して製造する。該ブランク鋳型は体積に関する規定輪郭および鋳型材のミーリングに関する機械加工許容度を有する。硬化性鋳型材を鋳造ボックス（２）内へ充填し、該材料を硬化させて離型させた後、機械加工許容度に従って自由成形面を高速機械加工、ミーリングまたは三次元機械加工に付すことにより該材料を削り取ることによってブランク鋳型（１）を鋳型に変換する。本発明は金属製鋳物並びに寸法と質量が小型または中型の部品および鋳造原型を製造するためのインベストメント鋳型に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） この発明は、金属製鋳物並びに寸法と質量が小型もしくは中型の部品および鋳
造原型を製造するためのインベストメント鋳型を、硬化性結合剤を用いて製造さ
れる砂型の加工によって直接的に製造するための方法と装置に関する。

【０００２】 （背景技術） 独国特許公報ＤＥ４３４１３２５Ａ１によれば、鋳造用原型や部品を製造する
ためのインベストメント鋳型は数値制御されたミーリングマシン（フライス盤）
を用いて発泡材料製鋳型として製造される。この数値制御されたミーリングマシ
ンは、橋状アセンブリーによって三次元方向に移動可能なフライスを具有する。
加工品の迅速で正確な加工を保証するためには、発泡材料ブロックのフライス盤
加工によって製造されるポリスチロール-発泡材料粒子がフライス領域へ直接的
に吸引される。残留材料を吸引するために、フライスは吸引開口部を有する中空
体として形成されており、該中空体は配管を介して吸引装置に接続される。フラ
イスを製造するための工作コストは比較的高いために、この方法によって鋳物砂
から鋳型を製造することはできない。インベストメント鋳型の加工によってもた
らされる高磨耗は鋳型精度に悪影響を及ぼし、工作コストを増大させる。さらに
、発泡材料製鋳型は小型の鋳造部品には適していない。複雑な薄壁構造体は製造
が困難なだけである。大きな誤差に導く撓みやすさをもたらす鋳型の易破砕性は
不利である。環境適合性の観点からは、特別な鋳造装置が必要である。

【０００３】 原鋳型のない砂型を製造するための方法が独国特許公報ＤＥ２６０５６８７Ｃ
３に提案されている。即ちこの方法においては、鋳物砂を鋳造ボックス内へ充填
し、次いで、型彫用または複製用ミーリングマシンと連動するフライス工具と切
断工具を用いて鋳型空洞をくり抜く。工具の磨耗を低減させるためには、圧縮強
度が２-１０kg/cm²、好ましくは２-５kg/cm²のときに砂ブロックの空洞化をおこ
なうことがさらに提案されている。このことは、許容される強度が維持される状
態において、結合剤が完全に硬化する前に加工をおこなうことを意味する。この
ような工程は技術的に制御することはできず、多くの誤差原因が付随する。この
ような理由から、未硬化砂型の加工は実際上おこなうことはできない。この発明
明細書において詳細に説明されている砂ブロックの空洞化用工具はさらに垂直軸
の回りに回転刃を具有しているが、該回転刃を用いることによっては普通の円筒
状鋳型が製造できるだけである。

【０００４】 独国特許公報ＤＥ１９６４９４２８Ａ１には、大型で複雑な鋳造部品用鋳型を
原型鋳型装置なしで製造するために、圧縮強度が２０-８０kg/cm²、特に４０-６
０kg/cm²の砂ブロックを加工する方法が提案されている。通常の条件下において
硬化された鋳造用鋳物砂製鋳型は、結合剤の含有量が普通の場合には、通常は少
なくとも６０kg/cm²の圧縮強度を示すので、工具の寿命を延ばすためには、好ま
しいとされている範囲の圧縮強度を完全には硬化していない砂型または結合剤の
含有量が比較的少ない鋳型に適用する。著しい欠点を伴う低強度を考慮して、精
密な鋳型の製造のためには両方の要件が適用される。

【０００５】 この方法は、硬化粉末粒状物製ブロックを自動加工機械で加工処理することに
よって特徴づけられる。加工処理後の工具交換と削り取られた材料の吸引にも言
及されている。 粉末粒状物は特殊な砂材として詳細に説明されている。該砂材は、二酸化炭素ガ
スで硬化される水ガラスのような結合剤または酸で硬化されるフラン樹脂と共に
直方体状ブロックの形態に調製された硬化固体として存在する。加工機械は一種
の工作機械調整装置と連動する。ＣＡＭ−ソフトウェアはこれらに基づくプログ
ラムを創作し、これによって加工処理がおこなわれる。被調製鋳型に関するこの
プログラムは図面またはＣＡＤデータに基づいて作られる。

【０００６】 上記の自動加工機械を用いる砂材ブロックの直接的加工処理の欠点は、明細書
において言及されている工具の高磨耗性であり、該高磨耗性は砂材ブロックの強
度を低下させることによってのみ低減させることができる。このため、加工処理
は凝固時間内におこなわなければならず、このことは技術的な理由から非常に困
難である。このような理由から、凝固時間の短い速硬性鋳型材混合物を用いる鋳
型の製造は実施できない。提案されている解決策は好ましいとされている二酸化
炭素ガスまたはフラン樹脂鋳型材の使用に制限される。従って、該解決策は鋳造
の分野において問題となる全ての鋳型材に適用することはできない。

【０００７】 （発明の開示） （発明が解決しようとする技術的課題） この発明は、当該技術分野の上述の諸問題を回避するかまたは低減させること
によって、硬化性結合剤の使用に制限されないで製造される砂鋳型の加工によっ
てインベストメント鋳型を直接的に製造する方法および装置を提供するためにな
されたものである。特に本発明は、工具の摩耗を低減させることによって工具コ
ストを節減させると共に鋳型複製時の寸法安定性と精度を高めることを目的とす
る。

【０００８】 （その解決方法） 上記の課題は、鋳型の輪郭および鋳型材のミーリング用加工許容度を有するブ
ランク鋳型をモデルアセンブリー具有可変性もしくは固定性鋳造ボックスを使用
することによって製造することを特徴とする直接的な鋳型材のミーリングによっ
て解決された。硬化性鋳型材を鋳造ボックス内へ充填し、次いで硬化と離型をお
こなった後、自由成形面の高速機械加工、ミーリングまたは三次元機械加工によ
って鋳型に変換されるブランク鋳型が得られる。

【０００９】 上記の直接的な鋳型材のミーリングにより、既知の高速機械加工方法によって
製造される鋳型に定量的および定性的な特徴を有する新規な特性が付与される。
この特徴は本発明の別の特徴に従って硬化状態のブランク鋳型を少なくとも６０
〜８０ｋｇ／ｃｍ²の圧縮強度の条件下で加工することに起因する。

【００１０】 従って、鋳型材のミーリングは硬化鋳型材の鋳型輪郭の調製によって特徴づけ
られる。ミーリング加工の自動化に対しては、加工空間内で削り取られた材料の
堆積は有害である。この堆積に起因して鋳型の表面輪郭の不正確さ、工具の高磨
耗性または加工機械の損耗がもたらされる。ブランク鋳型の製造に関して、材料
の削り取りは最小限になる。堆積の発生に関して、削り取られた材料は阻害作用
をする。ブランク鋳型の製造によって別の利点、即ち、鋳型材とエネルギーの節
約、廃棄物とちりの最小化、工具と加工機械の摩耗の最小化および機械加工時間
の短縮によって特徴づけられる利点が得られる。さらにまた、体積の大きな鋳型
または鋳型部品の場合に特別な節約がもたらされる。

【００１１】 本発明の範囲内においては、直接的な鋳型材のミーリングの概念には鋳型材の
ミーリング加工だけでなく、インベストメント鋳型を製造するための方法と装置
に関する技術的関連事項が包含される。これには、直方体状セグメント、さいこ
ろ状セグメント、ネジ付ボルトまたは挟持可能な円柱棒の配設体から成るモデル
アセンブリーの製造および削り取られた材料の連行が含まれる。直接的な鋳型材
のミーリングを技術的に改変するための前提条件は、加工機械内におけるブラン
ク鋳型の製造とその加工のための特別な装置を準備することであり、これについ
ては以下の複数の実施態様に基づいてさらに詳述する。本発明のさらに別の利点
は請求の範囲の従属項および実施態様から明らかになる。

【００１２】 図１は鋳型の製造工程を示す模式的断面図である。 図２はブランク鋳型を製造するための直立状態の直方体状セグメント（角柱状
セグメント）に基づくモデルアセンブリーを具有する可変性鋳造ボックスを示す
模式的斜視図である。 図３は角柱状セグメントを示す模式的透視斜視図である。 図３ａはさいころ状セグメントを示す模式的透視斜視図である。 図４はネジ付ボルト配設体または挟持可能な円柱棒配設体を有するモデルアセ
ンブリーを具備する鋳造ボックスを示す模式的斜視図である。 図５はネジ付ボルト配設体を用いてブランク鋳型を製造する工程を示す模式的
断面図である。 図６は挟持可能な円柱棒を示す模式図である。 図７は図６に示す挟持可能な円柱棒の模式的断面図である。 図８は挟持可能な円柱棒を用いてブランク鋳型を製造する工程を示す模式的断
面図である。

【００１３】 （発明を実施するための最良の形態） 図１は硬化鋳型材からブランク鋳型（１）を製造する工程を非常に模式的に示
すもので、該鋳型材は完全に硬化した後は少なくとも６０〜８０ｋｇ／ｃｍ²の
圧縮強度を示す。ブランク鋳型（１）を製造するためには、いずれの既知の鋳型
材（鋳物砂、耐火粘土、鋼玉またはカーボン砂）も単独または種々の配合比で使
用することができる。結合剤としては、有機組成物（例えば、樹脂、ノボラック
、レゾール）または無機結合剤（例えば、水ガラス）を任意の添加剤や混和剤（
例えば、硬化剤、酸、離型剤および溶剤）等を使用することができる。自己硬化
性鋳型材は鋳造ボックス（２）内へ導入される。鋳造ボックス（２）は、可変性
モデルアセンブリー（４）と鋳物供給系（１７）の搬送体としてのモデルプレー
ト（３）上に位置する。

【００１４】 鋳造ボックス（２）は４つの側壁（５）、１つの補助枠（６）および１つの充
填枠（７）から成る。鋳造ボックス（２）、補助枠（６）および充填枠（７）は
ラスター内において可変的に移動調整可能である。図２に示すように、側壁（５
）は複数の構造が同一のＵ字状側面材（プロフィール）（８）から構成されてい
てもよい。Ｕ字状側面材（８）は長さが等しく、ラスター状に配設された穿孔（
９）を有する。側壁（５）の高さは不定数のＵ字状側面材（８）を介して可変的
に調整可能である。Ｕ字状側面材（８）は帯状体（１１）上において相互に連結
される。補強のために、Ｕ字状側面材（８）は両方の帯状体（１１）の間に円柱
状または平坦状の横断支柱（１２）を有する。これらの支柱は等間隔で配設され
、把持取扱いのために形態的に適合した結合手段を提供する。鋳造ボックス（２
）の内部寸法は穿孔ラスターを介して調整可能である。鋳造ボックス（２）のラ
スター寸法は可変性モデルアセンブリー（４）のラスター寸法に対応する。補助
枠（６）および充填枠（７）もラスター内において調整可能である。補助枠（６
）は側壁（５）に装着され、適当な連結エレメントを介して該側壁と一体化され
る。これによって鋳造ボックス（２）の底部寸法と高さは調整可能である。一方
、補助枠（６）上には充填枠（７）が装着される。鋳物供給系（１７）用モデル
は横木（１８）に懸垂状態で固定され、該横木は充填枠（７）を橋渡しする機能
を有し、補助枠（６）上に固定される。鋳物供給系（１７）用モデルの配置は任
意に選択することができる。この配置は補助枠（６）の上方縁部によって閉鎖さ
れる。鋳造ボックス（２）の充填前においては、側壁（５）の間であって、補助
枠（６）の自由な部位へ補強部材（１６）をはめこむ。この補強部材はブランク
鋳型（１）の取扱いと鋳造圧吸収に関する該ブランク鋳型の安定化に寄与する。
補強部材（１６）としては鋼製断面材を使用することができる。

【００１５】 常温硬化性鋳型材を充填し、次いで圧縮した後、横木（１８）と充填枠（７）
を分離させて鋳型を取り出す。

【００１６】 離型強度が得られた後、鋳物供給系（１７）用モデルを離型させる。このよう
にして得られるブランク鋳型（１）は約１８０°回転させる。この場合、側壁（
５）内へはめこまれた横木（１２）は鋳型閉鎖において転回装置（図示せず）に
とって役立つ。次いで鋳型材の完全硬化がおこなわれる。その後、引き続いて直
接的加工処理をおこなうために、一定の圧縮強度に達する前に硬化を中断させな
いことが重要である。

【００１７】 最後に、高速加工に適した加工用工具を用いてブランク鋳型（１）を研削加工
することによって最終的な鋳型が製造される。

【００１８】 ブランク鋳型（１）の側部加工をおこなうためには、鋳造ボックス（２）の側
壁（５）を取り除かなければならない。従って、ブランク鋳型（１）を伸張状態
で取扱うためには補助枠（６）が必要である。鋳造ボックス（２）の側壁（５）
を用いないで、鋳型の上昇と回転を上昇用工具と把持具を用いておこなうに際し
てブランク鋳型（１）を補強するためには補助枠（６）が必要となる。さらに、
補助枠（６）は鋳型材のミーリング用加工機械の工作台上でのブランク鋳型（１
）の位置決めと伸張および側壁（５）のない鋳型を用いて鋳物物品を鋳造するた
めの両鋳型半部材の伸張に役立つ。補助枠（６）の各側部には掴み具が存在する
が、該掴み具はそれ自体既知であるので、これについては説明を省略する。伸張
は従来法のように伸張鉤を用いておこなうことができる。鋳造圧を相互に吸収す
る２つの鋳型半部材の位置決めは、鋳型材ベール（bale）内において形態的に適
合した閉鎖部材、例えば円錐状栓とその受容体または半球体とそのソケットを用
いておこなうことができる。なお、該閉鎖部材もミーリング加工される。

【００１９】 自由成形面の高速加工と三次元加工が含まれる鋳型材のミーリング加工の自動
化にとっては、加工空間内、特に硬化した鋳型材の船形状鋳型輪郭面（２１）内
における削り取られた鋳型材の堆積は有害である。このような堆積は鋳型の表面
輪郭の精度低下、工具の高摩耗または加工機械の損傷をもたらす。削り取られた
材料の堆積を回避するためには以下に説明する措置法を単独使用または併用する
ことによる多くの方策がある。

【００２０】 削り残渣の連行はヘッド上部でのミーリング加工時の重力を利用することによ
っておこなうことができる。この場合、ブランク鋳型（１）は工作台上において
補助枠（６）の作用によって伸張し、加工機械と共に垂直軸のまわりを約１８０
°変動する。ミーリング加工時に削り出される鋳型材は直ちに落下する。機械加
工時に削り出される鋳型材は連行されるので有利である。鋳型材の屑は容易に捕
集して搬出することができる。舞い上がって落下する材料屑から主軸の駆動装置
、工具把持装置および線状ガイドを保護するためにはケーシングが設置される。

【００２１】 重力を利用する材料屑の比較的簡単な連行は垂直状態でのミーリング加工によ
っておこなうことができる。この場合、材料の削り屑の大部分は船形状鋳型輪郭
面（２１）から落下し、鋳型材の屑は容易に捕集されて搬出することができる。
加工軸、主軸駆動装置および工具把持装置は鋳型材と強く接触しない。

【００２２】 図１に示すような水平状態での加工中は、材料の屑は吸引除去され、この態様
は大きなブランク鋳型（１）の場合に特に有利である。ブランク鋳型（１）の伸
張は補助枠（６）を用いて簡単におこなうことができる。この場合、材料屑の連
行は機械加工中におこなわれる。この態様は次の利点を有する。即ち、平面状フ
ロント部の加工に際して、加工機械の直線軸が船形状鋳型輪郭面（２１）の上方
に位置するので、該直線軸は工具から舞い上がる鋳型材の吸引によって塵埃から
比較的良好に保護される。

【００２３】 ５本のシャフトを用いる加工中に鋳型材の屑を連行することは困難であり、こ
の点は不利である。さらに、主軸に接続させて吸引管を導入することによって鋳
型の輪郭面が損われる。従って、加工後に材料屑の吸い出しをおこなうべきであ
る。材料屑は層状にして吸引するのが有効である。取り除かれた各々の材料層に
応じて、フライス盤軸の工具ホルダー（２２）内へ垂直に延びた吸引管は交換さ
れる。フライス工具（２３）は吸引中は一時的に停止させる。吸引管は加工機械
の低圧吸引装置に接続される。加工品表面の輪郭面近接部の削り取り中に材料屑
の吸引かおこなわれる。鋳型の表面輪郭部の損傷は回避される。吸引管の断面は
比較的大きく設定することができ、これによって、材料搬送に要するエネルギー
を比較的少なくすると共に高い吸引効率が達成される。さらに、吸引過程は短時
間で終了させることができるので、必要なエネルギー量は少なく、騒音ストレス
にさらされる時間も短時間となる。

【００２４】 材料屑を除去する別の変形態様においてはブランク鋳型（１）の穴を介して吸
引する（この態様については図面を用いては説明しない）。このためには、加工
機械を用いてブランク鋳型（１）の所定の位置に穴を穿設する。該穴は下方部に
配設するのが好ましい。このような穴は後で閉鎖されるか、または鋳造技術的課
題を達成するための供給口または排気口として利用することができる。吸引は、
ラスター内に配設されたこのような目的のための吸引口を具有する工作台によっ
ておこなうことができる。このような開口部は個別的に閉鎖してもよく、あるい
はブランク鋳型（１）の穴と連結させるときに開放させてもよい。

【００２５】 ブランク鋳型（１）を製造するためには、可変性モデルアセンブリー（４）を
使用するが、これについては以下において詳述する。しかしながら、本発明はこ
れに限定されるものではない。以下の説明はＣＡＤ／ＣＡＭ−ソフトウェアの使
用を前提とする。可変性モデルアセンブリー（４）の輪郭はＣＡＤ−システムを
用いて鋳型の輪郭から形成される。

【００２６】 鋳型構造体の三次元的構築について詳述する。これらの構築要素としては次の
ものが含まれる：零点マーク、内側と外側の鋳造部品の輪郭、コアの標識とコア
のあそびを含むコアの配置、鋳物供給系（１７）の選択と配置、鋳造ボックス（
２）の側壁（５）の選択と配置、補強部材（１６）を有する補助枠（６）の選択
および充填枠（７）の選択。

【００２７】 常温硬化性鋳型材料製のブランク鋳型（１）を製造するためには、まず第一に
角柱状セグメント（２５）から成る可変性モデルアセンブリーを使用する。鋳物
供給系（１７）に対しては、既存の在庫品と関連づけられる三次元的ライブラリ
ーから選択される規格化されたモデルがある。異形構造体に関しては、欠けてい
るモデルは後から容易に製造される。鋳造ボックス（２）の側壁（５）の高さは
、製造されるべきブランク鋳型（１）の最大深さよりも大きくしなければならな
い。鋳造ボックス（２）の大きさはモデルアセンブリー（４）または補強部材（
１６）を具有するブランク鋳型（１）の大きさに合わせる。可変性モデルアセン
ブリー（４）の全ての輪郭および分割表面は加工許容度を有する。後で製造され
る鋳型の輪郭に関しては、全体的な加工許容度を有する表面輪郭が形成され、該
表面輪郭はモデルアセンブリー（４）を複製する。

【００２８】 図２に示す鋳造ボックス（２）のラスターはＸ−Ｙ方向において、図３に示す
直立した角柱状セグメント（２５）の底面辺長の複数倍てある。ＣＡＤ−システ
ムに関しては、鋳造ボックス（２）の底面と等しいモデルプレート（３）および
変位面輪郭との間の鋳型空間内に角柱状セグメント（２５）が充填される。この
場合、角柱状セグメント（２５）は面ラスターの場合のようにＸ−Ｙ平面内に配
設され、該平面はモデルプレート（３）およびＣＡＤ−システムにおいて識別さ
れる。ブランク鋳型（１）の限界を示す変位面輪郭は角柱状セグメント（２５）
によって貫通されない。整形方向におけるアンダーカット部には角柱状セグメン
ト（２５）は充填されない。角柱状セグメント（２５）の配設によって可変性モ
デルアセンブリー（４）が形成される。モデルアセンブリー（４）を除いた鋳造
ボックス（２）の体積はブランク鋳型（１）の鋳造後に明らかになる。ブランク
鋳型（１）はフライス軌道のプログラム化による処理に付される。

【００２９】 モデルプレート（３）はモデルアセンブリー（４）のＸ−Ｙ平面を形成する。
モデルプレート（３）は電気的に磁化性になるように製造することができる。モ
デルプレート（３）の表面はラスター線状の浅い彫り込み模様を有していてもよ
い。このようにして形成される正方形状区画には、角柱状セグメント（２５）の
組立てを容易にするために碁盤目状に番号が付される。モデルプレート（３）は
鋳造ボックス（２）によって閉鎖することができる。

【００３０】 各々の番号は角柱状セグメント（２５）を規定するＺ方向の長手方向において
つけられる。ラスターも加工品の零点の標識化に供される。これらの配置形態は
表に表示することができる。角柱状セグメント（２５）から成る正鋳型の構築は
手作業でおこなうか、または装備ロボットを用いて自動的におこなう。前述の場
合と同じ辺長を有する金属製、木製またはプラスチック製の例えば角柱状セグメ
ントを使用することができる（但し、許容差は約−０．１ｍｍである）。

【００３１】 角柱状セグメント（２５）の底部面は鋼製底面（１５）を有しており、これに
よって電気的に磁化可能なモデルプレート（３）を有する堅固な支持体を製造す
ることができる。可変性モデルアセンブリー（４）の構築が完全に終了した後、
個々の角柱状セグメント（２５）は電磁的に固定される。

【００３２】 最後に、角柱状セグメント（２５）から構築されたモデルアセンブリー（４）
および鋳物供給系（１７）用モデルは離型剤の噴霧処理または薄片による被覆処
理に付し、次いで、常温硬化性鋳型材を鋳型ボックス（２）内へ充填した後、圧
縮処理をおこなう。常温硬化性鋳型材の充填とその後の圧縮処理の後、横断横木
（１８）と充填枠（７）を取り外し、鋳型を取り出す。次いで鋳型材の硬化をお
こなう。

【００３３】 離型強度が得られた後、鋳物供給系（１７）用モデルを取り出す。このように
して得られたブランク鋳型（１）は約１８０°回転させる。可変性モデルアセン
ブリー（４）を有するモデルプレート（３）を取り外す。磁気的ブロックの解除
後は角柱状セグメント（２５）は取り外して任意の配置形態で再使用できる。

【００３４】 図１に示すブランク鋳型（１）はフライス機械内へ設置して固定する。このた
めには補助枠（６）を利用する。ブランク部品上に固定された加工品の零点をプ
ログラム化された加工品の零点に一致させることに留意すべきである。鋳型のミ
ーリング加工用のＣＮＣプログラムをスタートさせる。側壁（５）を取外した場
合、ブランク鋳型（１）の側部面が加工される。従って、横方向の閉鎖がないの
で、比較的大きな多くの鋳型セグメントから成る鋳型半部材を製造することがで
きる。排気用穿孔を設けることも可能である。比較的大きな鋳型セグメントの製
造に際して、補助枠（６）がブランク鋳型（１）の側部面の後方に位置するとき
は、調整可能な補助枠（６）は使用できない。これに対しては特別仕様が必要と
なる。

【００３５】 モデルアセンブリー（４）の製造には、角柱状セグメント（２５）の代りにさ
いころ状セグメント（１４）を使用することができる。該さいころ状セグメント
は、整形を補助するために牽引を容易にするネジ（２６）を有する。図３ａに示
すように、さいころ状セグメントは鋳型に適合したものであって、ねじれない状
態で重なり合って相互にさし込み可能な形態を有する。

【００３６】 第二に、可変性モデルアセンブリー（４）を具有する常温硬化性の鋳型材料製
ブランク鋳型（１）は、図４に示すネジ付ボルト（２７）の配設体から製造する
ことができる。

【００３７】 図４に示す鋳造ボックス（２）のラスターはネジ付ボルト（２７）の間隔の複
数倍である。ＣＡＤシステムを用いることによって、ネジ付ボルト（２７）はモ
デルプレート（３）の平面上に配設される。ネジ付ボルト（２７）はその長さに
よって形成される面輪郭を決定する。整形方向におけるアンダーカットは図示さ
れていない。

【００３８】 モデルアセンブリー（４）は多数のネジ付ボルト（２７）をネジ付穿孔（２９
）内への所定の距離にわたってねじ込むことによって形成される。このことは図
５に模式的に図示する。ネジ付穿孔（２９）は、例えば薄鋼板製の厚さ約１２ｍ
ｍの金属プレート（３１）内に配設され、該金属プレートは高さ約２００ｍｍの
枠（３２）に固定される。ネジ付穿孔（２９）はラスターのＸ−Ｙ方向に配設さ
れる。ネジ付穿孔（２９）の内部へはネジ付ボルト（２７）がねじ込まれる。全
てのネジ付ボルト（２７）は金属プレート（３１）に対して円筒状の該ボルトの
上部エッジが一様な高さになるように調整される。円筒状の各々のボルト（２７
）は内部六面角等を有するボルトに類似した高さ約１０ｍｍのヘッド（２８）を
有する。これによって、ねじ込み工具（３３）に対する鋳型クロージャーが形成
される。従って、各々のネジ付ボルト（２７）は枠（３２）の高さの範囲内に上
下動可能である。この可動距離はモデルアセンブリー（４）による最大の鋳造深
さに対応する。

【００３９】 モデルプレート（３）はモデルアセンブリー（４）のＸ−Ｙ平面を形成し、該
平面上へはネジ付ボルト（２７）のラスターが転写可能である。各々のラスター
点は、選択された実施例においては、１０〜１９０ｍｍの範囲の高さであり、各
々のネジ付ボルト（２７）はモデルプレート（３）のＺ方向に突出して配設され
る。このような配置は、ネジ付ボルト（２７）をねじ込むためのミーリングマシ
ンのプログラム化に利用される。表面輪郭のモデルアセンブリーへの転写はミー
リングマシン内でおこなうことができる。ミーリングマシンは操作ロボットとし
て機能する。これに対しては、ねじ切りに類似するねじ込み用作動軸並びにＸ軸
、Ｙ軸およびＺ軸の機能が利用される。このマシンの制御によってねじ切り装置
を使用しないねじ切りが補助されることが前提である。このためには、モデルア
センブリー（４）はマシン内に設置されて固定される。この場合、モデルアセン
ブリー（４）に固定された加工品の零点をプログラム化された加工品の零点に一
致させることに留意すべきである。工具ホルダー（２２）の内部にはねじ込み工
具（３３）が固定され、該工具は、ねじ込みヘッドとして形成されたヘッド（２
８）との接触に際しては、こすり合わせをおこなわせるためのネジ付ボルト（２
７）の回転角が保証されるように調整される。Ｘ−Ｙ方向においては、対応する
ネジ付ボルト（２７）の位置が接近する。作動軸の右回りとＺ方向への移動によ
って、ネジ付ボルト（２７）はねじ込まれて所定の高さまで移送される。全ての
ネジ付ボルト（２７）が調整されると、モデルアセンブリー（４）はマシン内か
ら取り出される。ネジ付ボルト（２７）によって複製されたモデルアセンブリー
（４）を介して形態追随性織物（３４）を広げて置くか、または張設する。モデ
ルアセンブリー（４）の上方には鋳造ボックス（２）のねじ固定された側壁（５
）が配設される。次いで、モデルアセンブリー（４）には薄い箔が内張りされる
。さらに、前述の補助枠（６）と充填枠（７）を設置し、鋳物供給系（１７）を
取りつけた後、常温硬化性鋳型材を充填し、次いで圧縮する

【００４０】 離型強度が得られた後、ブランク鋳型を約１８０°回転させ、モデルアセンブ
リー（４）を取りずす。鋳造ボックス（２）の側壁（５）並びに織物（３４）お
よび離型箔を取りはずす。全てのネジ付ボルト（２７）を一様な高さに調整した
後、これらのボルトから成るモデルアセンブリー（４）は再使用可能である。こ
の工程は手動でおこなうか、または自動的におこなわれる。

【００４１】 常温硬化性鋳型材製ブランク鋳型（１）を可変性モデルアセンブリー（４）を
用いて製造するさらに別の変形態様においては、図６〜図８に示すような挟持可
能な円柱棒（３５）の配置体を利用する。これについては図４も引き合いに出し
て説明する。

【００４２】 図４の俯観図に示す鋳造ボックス（２）と同じ鋳造ボックス（２）のラスター
は円柱棒（３５）の間隔の複数倍である。ＣＡＤシステムを用いることによって
、ラスター内の円柱棒（３５）はモデルプレート（３）の平面上に配設される。
円柱棒（３５）はその長手方向においては変位した平面輪郭によって制限される
。整形方向におけるアンダーカットは図示されていない。

【００４３】 モデルアセンブリー（４）は円柱棒（３５）を挟持ホルダー（３６）内へ所定
の長さにわたって押し込むことによって形成される。挟持ホルダー（３６）は図
６に示す厚い金属製プレート（３７）内に位置する。この実施例の場合の該プレ
ートの寸法は５０ｍｍである。プレート（３７）は図４の枠（３２）に固定され
る。該枠は鋳造ボックス（２）の側壁（５）とほぼ同じ高さを有する。図７に断
面図を示す挟持ホルダー（３６）は水圧で作動する常套の挟持ブッシュ、プラス
チック製挟持環（３９）、２つの穿孔用安全環（４０）および２つの払拭環（４
１）から成る。挟持ホルダー（３６）はＸ−Ｙ方向において約３０ｍｍのラスタ
ー内に配設される。プラスチック製挟持環（３９）は挟持ブッシュ（３８）の上
部に位置し、弱い力の作用による円柱棒（３５）の軸方向の移動を許容する。こ
のプラスチック製挟持環（３９）は挟持ブッシュ（３８）の緊張時に円柱棒（３
５）が落下するのを防止する。円柱棒（３５）と挟持環（３９）の間は弱い押圧
状態で嵌合する。各々の挟持ブッシュ（３８）には水圧装置への連絡穿孔（４２
）が接続される。最小の空間と平面上へ水圧を誘導するためには、同じ長さの細
長状セグメントからプレート（３７）を構成するのが有効である。水圧装置への
連絡穿孔（４２）は細長状セグメント内に配設され、相互に連絡する。この実施
態様においては、円柱棒（３５）の長さおよび直径はそれぞれ約２４０ｍｍおよ
び１０ｍｍであり、また、挟持ブッシュ（３８）の内径は、過渡的な嵌合がおこ
なわれるように研磨される。各々の円柱棒（３５）は約１８０ｍｍにわたって移
動することができる。この移動距離は鋳造ボックス（２）の最大鋳造深さに対応
する。

【００４４】 モデルプレート（３）上には円柱棒（３５）のラスターが転写される。各々の
ラスター点には、底面からのＺ方向において各円柱棒（３５）の高さを約１０〜
１９０ｍｍに対応する値が割り当てられる。この割り当ては、円柱棒（３５）を
押し込むためのミーリングマシンのプログラム化に利用される。図８によるモデ
ルアセンブリー（４）の表面輪郭面の調製はミーリングマシンによっておこなう
ことができる。

【００４５】 ミーリングマシンは操作ロボットとして作動する。このためにはＸ軸、Ｙ軸お
よびＺ軸の機能が利用される。モデルアセンブリー（４）はこのマシン内に設置
されて固定される。この場合、モデルアセンブリー（４）に固定される加工品の
零点がプログラム化された加工品の零点に一致することに留意すべきである。工
具ホルダー（２２）内においては、スラストボルト（４３）が固定され、また、
作動軸は遊び状態にある。Ｘ−Ｙ方向においては、円柱棒（３５）は適合する位
置へ移動する。スラストボルト（４３）のＺ方向への移動により、円柱棒（３５
）は挟持ホルダー（３６）内へ押し込まれ、所定の高さへ移動する。円柱棒（３
５）が調整されると、該棒は水圧による挟持圧によってブロックされる。水圧は
モデルアセンブリー（４）に固定された手押ポンプによって発生する。水圧によ
る挟持状態は、鋳型材の硬化段階において維持される。次いで、モデルアセンブ
リー（４）は該マシンから取り出される。円柱棒（３５）によって形成されるモ
デルアセンブリー（４）の上部には形態追随性織物（３４）を載置するか、また
は張設する。モデルアセンブリー（４）には鋳造ボックス（２）のねじ固定され
た側壁（５）が装着される。次いで、モデルアセンブリー（４）は箔で内張りさ
れる。さらに、前述の補助枠（６）と充填枠（７）を設置し、鋳物供給系（１７
）を取りつけた後、常温硬化性鋳型材を充填する。

【００４６】 離型強度が得られた後、ブランク鋳型を約１８０°回転させ、モデルアセンブ
リーを取り除く。鋳造ボックス（２）、織物（３４）および箔も取り外す。水圧
による挟持状態の解除によって全ての円柱棒（３５）を約１９０ｍｍの一様な高
さまで移動させることにより、モデルアセンブリー（４）は再使用可能となる。
この工程は手動でおこなうか、または自動的におこなう。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋳型の製造工程を示す模式的断面図である。

【図２】ブランク鋳型を製造するための直立状態の直方体状セグメント（角
柱状セグメント）に基づくモデルアセンブリーを具有する可変性鋳造ボックスを
示す模式的斜視図である。

【図３】角柱状セグメントを示す模式的透視斜視図である。

【図３ａ】さいころ状セグメントを示す模式的透視斜視図である。

【図４】ネジ付ボルト配設体または挟持可能な円柱棒配設体を有するモデル
アセンブリーを具備する鋳造ボックスを示す模式的斜視図である。

【図５】ネジ付ボルト配設体を用いてブランク鋳型を製造する工程を示す模
式的断面図である。

【図６】挟持可能な円柱棒を示す模式図である。

【図７】図６に示す挟持可能な円柱棒の模式的断面図である。

【図８】挟持可能な円柱棒を用いてブランク鋳型を製造する工程を示す模式
的断面図である。

【符号の説明】

１ ブランク鋳型 ２ 鋳造ボックス ３ モデルプレート ４ モデルアセンブリー ５ 側壁 ６ 補助枠 ７ 充填枠 １４ さいころ状セグメント １５ 鋼製底面 ２１ 鋳型輪郭面 ２２ 工具ホルダー ２３ ミーリング工具 ２５ 角柱状セグメント ２７ ネジ付ボルト ２９ ネジ付穿孔 ３１ 金属プレート ３２ 枠 ３５ 円柱棒 ３６ 挟持ホルダー ３８ 挟持ブッシュ ３９ 挟持環 ４０ 穿孔用安全環 ４１ 払拭環 ４２ 水圧伝達穿孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 フロリアン・ヴェント ドイツ連邦共和国デー−09599フライベル ク、ポストシュトラーセ９番 (72)発明者 ノルベルト・デマルチク ドイツ連邦共和国デー−01723グルムバッ ハ、タランター・シュトラーセ６番 (72)発明者 リューディガー・ハウシルト ドイツ連邦共和国デー−09600ナウンドル フ、グリレンブルガー・シュトラーセ67番

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製鋳物並びに寸法と質量が小型もしくは中型の部品およ
   び鋳造原型を製造するためのインベストメント鋳型を、硬化性結合剤を用いて製
   造される鋳物用鋳型材製鋳型の機械加工によって直接的に製造するための方法お
   よび装置において、モデルアセンブリー（４）を有する可変性もしくは固定性の
   鋳造ボックス（２）を用いることによって、体積に関する規定輪郭および鋳造材
   のミーリングに対する加工許容度を有する被加工ブランク鋳型（１）を製造する
   方法および装置であって、鋳造ボックス（２）内に硬化性鋳型材を充填し、該材
   料を硬化させ、次いで該硬化体を離型させた後、自由成形面を加工許容度に従っ
   て高速加工、ミーリング加工または三次元加工に付すことにより該材料を削り取
   ることによってブランク鋳型（１）をインベストメント鋳型に変換させることを
   特徴とする該鋳型の直接的な製造方法および製造装置。
2. 【請求項２】 ブランク鋳型（１）の製造を、鋳造ボックス（２）に締結可
   能なモデルプレート（３）並びに角柱状セグメント（２５）、さいころ状セグメ
   ント（１４）、ネジ付ボルト（２７）もしくは挟持可能な円柱棒（３５）から成
   る可変性モデルアセンブリー（４）を用いておこなう請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 ブランク鋳型（１）の加工前の圧縮強度が６０-８０kg/cm²
   である請求項１または２記載の方法。
4. 【請求項４】 高速加工に際して発生する材料の加工残渣を、ミーリング加
   工時の重力を利用してヘッドを越えて連行する請求項１から３いずれかに記載の
   方法。
5. 【請求項５】 材料の加工残渣の連行を、ミーリング加工時の重力を利用し
   て垂直方向でおこなう請求項１から３いずれかに記載の方法。
6. 【請求項６】 材料の加工残渣の下方への連行を、ブランク鋳型（１）の穴
   を通して吸引によっておこなう請求項１から３いずれかに記載の方法。
7. 【請求項７】 機械加工時間外における材料の加工残渣を、水平な３本また
   は５本のシャフト間での加工処理後に、鋳型輪郭面（２１）に沿って接近させな
   がら吸引装置による吸引によって層状態で除去する請求項１から３いずれかに記
   載の方法。
8. 【請求項８】 各々の連行された材料層に応じて、フライス軸の工具ホルダ
   ー（２２）内に垂直状態で位置する吸引管を交換し、ミーリング工具（２３）を
   吸引中は停止させる請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】 ラスター内で位置調整可能な充填枠（７）、補助枠（６）お
   よび４つの包囲状の側壁（５）を具有する、請求項１から８いずれかに記載の方
   法を実施するための鋳造ボックス。
10. 【請求項１０】 空間格子内に配設されたさいころ状セグメント（１４）か
    ら成り、鋳造ボックス（２）のラスターの長さが該さいころ状セグメント（１４
    ）の辺長の複数倍であり、該辺長が空間格子のＸ-、Ｙ-およびＺ-方向の部分と
    同じ長さである、請求項１から８いずれかに記載の方法を実施するための可変性
    モデルアセンブリー。
11. 【請求項１１】 さいころ状セグメント（１４）の代わりの鋼製底面（１５
    ）を有する角柱状セグメント（２５）が磁化性モデルプレート（３）上に固定可
    能である、請求項１から８いずれかに記載の方法を実施するための可変性モデル
    アセンブリー。
12. 【請求項１２】 枠（３２）の高さの範囲内において引き上げ可能であって
    モデルアセンブリー（４）を複製するネジ付ボルト（２７）の配設体から成り、
    鋳造ボックス（２）のラスターがネジ付ボルト（２７）の間隔の複数倍の長さを
    有し、また、ラスター内において枠（３２）上に静止する金属プレート（３１）
    内に配設されたネジ付穿孔（２９）内へのネジ付ボルト（２７）の回転によって
    モデルアセンブリー（４）が形成される、請求項１から８いずれかに記載の方法
    を実施するための可変性モデルアセンブリー。
13. 【請求項１３】 挟持ホルダー（３６）を有して枠上に静止する金属製プレ
    ート（３７）内への制限された回転によってモデルアセンブリー（４）を複製す
    る挟持可能な円柱棒（３５）のラスター状配設体から成る、請求項１から８いず
    れかに記載の方法を実施するための可変性モデルアセンブリー。
14. 【請求項１４】 挟持ホルダー（３６）が、同じ長さで構成された金属製プ
    レート（３７）であって、該挟持ホルダー（３６）へ連絡する水圧伝達穿孔（４
    ２）を有するプレートの厚手のまたは細長いセグメント内に配設された請求項１
    ３記載の可変性モデルアセンブリー。
15. 【請求項１５】 各々の挟持ホルダー（３６）が水圧で作動する１つの挟持
    ブッシュ（３８）、１つのプラスチック製挟持環（３９）、２つの穿孔用安全環
    （４０）および２つの払拭環（４１）を有する請求項１３または１４記載の可変
    性モデルアセンブリー。