JP2008284585A - インペラ製造用鋳型の成型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 下枠に対して上枠を簡単に位置決め固定することができて、作業時間の短縮化が可能になると共に、自動製造化も可能となるインペラ製造用鋳型を成型する成型装置を提供する。
【解決手段】 型状体（１８）を載置した下枠（１１）に上枠（１２）を着脱自在に取り付け、型状体（１８）の外周と上枠（１２）の内周との間に形成された空間部（２４）内に鋳型形成用材料を鋳込んでインペラ製造用鋳型（７）を成型するインペラ製造用鋳型の成型装置において、上記上枠（１２）又は下枠（１１）の一方に弾性部材（２８）を設け、他方にはこの弾性部材（１８）が弾性変形した状態で係止される係止部（２１）を設けることで、上記上枠（１２）を下枠（１１）に対して位置決め固定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関のターボチャージャーや、冷却用ウォーターポンプ等に使用されるインペラを製造するためのインペラ製造用鋳型を成型する成型装置に関するものである。

この種のインペラはその要求性能に応じて種々の材質で形成されており、その製造方法としては、特許文献１に示すものを例示することができる。

このインペラは、図６に示すように、自動車や船舶用のエンジンに用いられるターボチャージャーにおけるコンプレッサーインペラ３５であって、ボス部３６ａと背板部３６ｂが連続的に形成されてなる本体部３６に複数の羽根３７が一体的に立設成形されると共に、本体部３６の中心にシャフト孔３６ｃが穿設されている。

そして、これら本体部３６及び羽３７はアルミニウム合金鋳物材を用いた鋳造法により形成されている。

この鋳造法に使用するインペラ製造用鋳型の成型方法を簡単に説明すると、予め上記インペラ３５と同一形状をなす模型としての型状体３８をゴム材等で形成すると共に、この型状体３８を、図７に示すように、下枠３９に載置する。

次いで、この下枠３９に対して上枠４０を取り付け、下型３９、上枠４０及び型状体３８との間に形成された空間部４２にプラスター（石膏）材等を用いて鋳込みを行なうと共に、図示しない駆動手段によってこれら上枠４０及び下枠３９からなる成型枠体４１に微振動を与え、上記プラスター材内の気泡の排除しながら流動性を向上させることで、このプラスター材を空間部４２の隅々まで行き届かせる。

プラスター材の硬化後、下枠３９から上枠４０を取り外すことで、プラスター鋳型が成型されるので、このプラスター鋳型から型状体３８を取り除けば、上記コンプレッサーインペラ３５を製造するためのインペラ製造用鋳型が成型される。

従って、このインペラ製造用鋳型に上記アルミニウム合金鋳物材を鋳込めば、上記コンプレッサーインペラ３５が製造されることになる。
特開平１０−２１２９６７号公報（第１頁）

しかしながら、上記した鋳造方法を採用する以上、上記成型枠体４１を必ず微振動させる工程が必要となるので、下枠３９に対して上枠４０を確実に位置決め固定させることが必要となり、従来より、以下に示す手動式の型押え部材４４を使用している。

この型押え部材４４は、図７および図８に示すように、下枠３９の端部上面に螺合された支持ボルト４５と、この支持ボルト４５に対して略中心部で回動可能に取付けられた長尺状の押え板４６とから構成されている。

上記押え板４６の先端（図における右側を言う）には、下面を上記上枠４０の端部上面に当接させて押え付けることで、この上枠４０の移動を規制する押え部４７が形成されると共に、基端（図における左側を言う）には、回転つまみ４８が立設されている。

そして、上記回転つまみ４８を把持して押え板４６を略９０度回動させることで、図８に実線で示す上枠固定位置と、同じく図８に破線で示す上枠開放位置とに回動可能となっている。

なお、上記押え板４６と下枠３９との間となる支持ボルト４５外周にはコイルスプリング４９が圧縮状態で介装されている。

このように構成された型押え部材４４は、下枠３９に対して対称的に２箇所又は、均等に３箇所設けられており、下枠３９に対して上枠４０を取り付け、上記回転つまみ４８を把持して押え板４６を上記上枠固定位置へ回動させることで、下枠３９に上枠４０を位置決め固定する。

また、この状態から上記回転つまみ４８を把持して押え板４６を略９０度回動させると、上記上枠開放位置となるので、下枠３９から上枠４０が取り外し可能となる。

この従来構造では、下枠３９に対して上枠４０を取り付けた後、上記型押え部材４４を構成する押え板４６を、その押え板４６に立設した回転つまみ４８を把持して上記上枠固定位置へ向かって略９０度回動させることで、両者を位置決め固定すると言う作業が必要となる。

このため、上記したように型押え部材４４が複数個設けられている場合には、夫々にこの作業を必要とし、多くの作業時間を必要として製造コストが嵩むと共に、自動製造化が出来ないと言う問題点があった。

そこで、本発明の目的は、下枠に対して上枠を簡単に位置決め固定することができて、作業時間の短縮化が可能になると共に、自動製造化も可能となるインペラ製造用鋳型を成型する成型装置を提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明は、型状体を載置した下枠に上枠を着脱自在に取り付け、型状体の外周と上枠の内周との間に形成された空間部内に鋳型形成用材料を鋳込んでインペラ製造用鋳型を成型するインペラ製造用鋳型の成型装置において、上記上枠又は下枠の一方に弾性部材を設け、他方にはこの弾性部材が弾性変形した状態で係止される係止部を設けることで、上記上枠を下枠に対して位置決め固定することを特徴とする。

本発明のインペラ製造用鋳型の成型装置は、上枠を下枠に対して取り付ける際、上枠又は下枠の一方に設けた弾性部材が、他方に設けた係止部に対して弾性変形した状態で係止されることで、上記上枠が下枠に対して位置決め固定される。

また、上記上枠を下枠から取り外す際には、同じく上記弾性部材を弾性変形させることで上記係止部に対する係止状態を解き、上記位置決め固定を解除する。

したがって、下枠に対する上枠の取り付けや、取り外しを簡単に行うことができるので、作業時間の短縮化が可能になり、従来例で示したような多くの作業時間を不要として製造コストの削減が可能になると共に、自動製造化も可能になる。

以下に、本発明を、自動車のエンジンに用いられるターボチャージャーにおけるコンプレッサーインペラを鋳造するための製造用鋳型を成型する成型装置に具体化した一実施の形態を図に基づいて説明する。

まず、このコンプレッサーインペラ１について簡単に説明すると、図２に示すように、ボス部２と背板部３が連続的に形成されてなる本体部４に複数の羽根５が一体的に立設成形されると共に、本体部４の中心にシャフト孔６が穿設されている。

そして、上記本体部４及び羽５はアルミニウム合金材を用いた鋳造法によって一体的に形成されると共に、このコンプレッサーインペラ１を鋳造するインペラ製造用鋳型７（図１、図５に図示する）はプラスター（石膏）材で成型されている。

つぎに、このインペラ製造用鋳型７を成型する本発明の成型装置１０について説明する。

この成型装置１０は、図１に示すように、下枠１１及びこの下枠１１に取り付けられる上枠１２からなる成型枠体１３と、下枠１１から上枠１２を取り外す上枠取外し装置１４と、成型枠体１３に微振動を与える微振動発生装置（図示なし）と、成型枠体１３にプラスター材を供給する供給装置（図示なし）とを備えており、以下に詳述する。

上記下枠１１は、円盤状をなす上枠載置用の載置部１６と、その外周に一体形成された環状突部１７とから構成されると共に、載置部１６の中心部には下方から上記コンプレッサーインペラ１の模型としての型状体１８を挿入するための挿入孔１９が形成されている。

上記環状突部１７の内周面には、上記載置部１６から上部に行くに従い内側に向かって傾斜する係止用傾斜面２１と、この傾斜面２１に続いて鉛直上方へ延びる挿入面２２、この挿入面２２に続いて上部に行くに従い外側に向かって傾斜するガイド用傾斜面２３とが形成されている。

上記上枠１２は、筒状をなす基部２５と、この基部２５から伸びる中空円錐台形状の本体部２６とから形成されると共に、その基部２５外周には環状の取付凹部２７が形成されている。

この取付凹部２７には、天然ゴム、合成ゴム又は合成樹脂によって弾性変形可能に形成された弾性部材としてのＯリング２８、または、Ｃ型リングからなる金属製のスナップリングが装着されている。

そして、下枠１１の載置部に上記上枠１２を取り付ける際には、上枠の１２下端が上記ガイド用傾斜面２３に案内されると共に、上記基部２５がその外周に装着されたＯリング２８を縮径方向に弾性変形させながら挿入面２２を通過した後、このＯリング２８が係止用傾斜面２１で元の形状に復帰しようとして弾性的に当接することで、上記上枠１２は横方向及び上方方向への移動が規制された状態となって下枠１１に対して位置決め固定されるようになっている。

特に、上記係止用傾斜面２１の存在によって、上枠１２は載置部１６方向へ押圧附勢されるので、さらに位置決め固定が強固になされるようになっている。

なお、上記上枠１２の基部２５下端外周には、下部に行くに従い内側に向かって傾斜するテーパ面２９が形成されており、この基部２５が上記ガイド用傾斜面２３に沿って載置部１６側へ案内され易いようになっている。

上記上枠１２は、その上面外周部に金属体１２ａが埋設されると共に、内部には弾性体１２ｂが着脱可能に装着されている。

そして、この上枠１２を下枠１１の載置部１６に載置したとき、上記弾性体１２ｂと、載置部１６と、上記型状体１８との間に形成された空間部２４（図４にのみ図示する）で上記インペラの製造鋳型７が成型されるようになっている。

上記上枠取出し装置１４は、上枠１２の上面に載置されたときに上記金属体１２ａと対向するよう配置された環状の磁石３０と、この磁石３０の内部に配置されたコイルスプリング３１とから構成されている。

そして、この上枠取出し装置１４を上枠１２の上面に配置してエアシリンダ等を介して上方へ移動させると、上枠１２が上記磁石３０の磁力で吸着された状態で上記Ｏリング２８を弾性変形させて下枠１１の係止用傾斜面２１及び挿入面２２を通過することで、上枠取出し装置１４と共に上方に移動して下枠１１から取り外されると共に、上記コイルスプリング３１の下向きの附勢力によって上記インペラ製造鋳型７が型状体１８と共に下枠１１の載置部１６に残るようになっている。

以上のように構成された成型装置１を用いて上記インペラ製造用鋳型７を成型するには、先ず、下枠１１の載置部１６に上記コンプレッサーインペラ１の型状体１８を配置する。

具体的には、図３に示すように、図示しない昇降手段を用いて上記下枠１１に設けた挿入孔１９からコンプレッサーインペラ１の模型としての上記型状体１８を挿入して載置部１６に配置する。

その後、図４に示すように、内部にゴム等からなる中空円錐台状の弾性体１２ｂが内周側に装着された上枠１２を、この下枠１１に対して取り付ける。

このとき、上枠１２の下端が上記ガイド用傾斜面２３に案内されると共に、上枠１２の基部２５がその外周に装着されたＯリング２８を縮径方向に弾性変形させながら挿入面２２を通過した後、このＯリング２８が係止用傾斜面２１で元の形状に復帰しようとして弾性的に当接するので、上記上枠１２は横方向及び上方方向への移動が規制された状態となって下枠１１に対して位置決め固定される。

この状態において、上枠２３の弾性体１２ｂと、載置部１６と、上記型状体１８との間に形成された空間部２４に図示しない供給装置よりプラスター材を供給し、微振動発生装置を用いて成型枠体１３に微振動を与え、上記プラスター材内の気泡の排除しながら流動性を向上させることで、このプラスター材を空間部２４の隅々まで行き届かせる。

プラスター材の硬化後、上枠取出し装置１４を上枠１２の上面に配置して上方へ移動させる。

すると、図５に示すように、上枠１２が上記磁石３０の磁力で吸着された状態で上記Ｏリング２８を弾性変形させて下枠１１の係止用傾斜面２１及び挿入面２２を通過することで、上枠取出し装置１４と共に上方に移動して下枠１１から取り出されると共に、上記コイルスプリング３１の下向きの附勢力によってインペラ製造用鋳型７が下方に押圧されて型状体１８と共に下枠１１の載置部１６に残る。

そして、この状態の下枠１１に対して図示しない昇降手段を用いて上記挿入孔１９から型状体１８を下降させれば、下枠１１の載置部１６には上記インペラ製造用鋳型７のみが残されることになる。

以上のように、本発明の成型装置１０によれば、下枠１１に対する上枠１２の取り付けや、取り外しを簡単に行うことができるので、作業時間の短縮化が可能になる。

したがって、従来例で示したような多くの作業時間を不要として製造コストの削減が可能になると共に、自動製造化も可能になる。

また、上枠１２の下枠１１への位置決め固定構造も、上枠１２に弾性部材として比較的安価に入手可能なＯリング２８を装着し、下型１１には傾斜面を形成するのみで済むため、従来例で示したような複数個の構成部品よりなる型押え部材を設けることに比較して安価に具体化可能となる。

また、上枠取出し装置１４を用いて下枠１１から上枠１２を取り外す際、上枠１２の取り出しと同時にコイルスプリング３１の附勢力によってインペラ製造用鋳型７を下枠１１の載置部１６上に残すようにしたので、インペラ製造用鋳型７の取り出し作業がし易く、自動化製造化が可能になる。

特に、本実施例では、上枠１２からのインペラ製造用鋳型７の取り出しと同時に下枠１１から型状体１８を下降させることで、インペラ製造用鋳型７の内部の型状体１８も取り除いているので、非常に作業効率が良い。

また、載置部１６から上部に行くに従い内側に向かって傾斜する係止用傾斜面２１を、本発明の係止部としたので、Ｏリング２８の弾性力で上枠１２を載置部１６方向へ押圧附勢することができ、位置決め固定がさらに強固できる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、以下のように変更して具体化することも可能である。

１）本実施の形態では、弾性部材としてのＯリング２８を上枠１２の基部２５外周全体に設けたが、これに限定されるものではなく、基部２５外周に部分的に設けたり、Ｏリング２８を２本以上設けたりるようにしても良い。

また、弾性部材としては、上記Ｏリング２８に限定されるものではなく、弾性作用を発揮するものであれば任意の形状のものを選択することができる。

２）本実施の形態では、下枠１１にガイド用傾斜面２３を設けたが、これに限定されるものではなく、挿入面２２を長く設定することでガイド用傾斜面２３を省略しても良い。

３）本実施の形態では、上枠取出し装置１４にコイルスプリング３１を設け、このコイルスプリング３１の附勢力でインペラ製造用鋳型７を取り出すようにしたが、これに限定されるものではなく、油圧シリンダ、空圧シリンダ、電動アクチュエータ等によってインペラ製造用鋳型７を取り外すようにしても良い。

４）本実施の形態では、下枠１１の載置部１６の中心部に挿入孔１９を設けて下方から型状体１８を挿入するようにしたが、これに限定されるものではなく、下枠１１の載置部１６に型状体１８を手作業で載置するようにしても良い。

本発明によるインペラ製造用鋳型の成型装置の一実施形態を示し、上枠の上面に上枠取出し装置を取り付けた状態を示す断面図である。 インペラ製造用鋳型で成型されるインペラを示す断面図である。 図１に示す成型装置において、下枠に型状体を載置した状態を示す断面図である。 図１に示す成型装置において、下枠に上枠を取り付けた状態を示す断面図である。 図１に示す成型装置において、成型枠体からプラスター鋳型を取り出した状態を示す断面図である。 従来例を示し、インペラ製造用鋳型で成型されるインペラを示す断面図である。 従来例のインペラ製造用鋳型の成型装置を示す一部破断断面図である。 図７に示す成型装置において、上枠の下枠に対する位置決め固定構造を示す一部拡大平面図である。

符号の説明

１ コンプレッサーインペラ
７ インペラ製造用鋳型
１１ 下枠
１２ 上枠
１２ａ 金属体
１４ 上枠取外し装置
１６ 載置部
１７ 環状突部
１８ 型状体
２１ 係止用傾斜面（係止部）
２４ 空間部
２５ 基部
２６ 本体部
２７ 取付凹部
２８ Ｏリング
３０ 磁石
３１ コイルスプリング

Claims (3)

1. 型状体（１８）を載置した下枠（１１）に上枠（１２）を着脱自在に取り付け、型状体（１８）の外周と上枠（１２）の内周との間に形成された空間部（２４）内に鋳型形成用材料を鋳込んでインペラ製造用鋳型（７）を成型するインペラ製造用鋳型の成型装置において、上記上枠（１２）又は下枠（１１）の一方に弾性部材（２８）を設け、他方にはこの弾性部材（１８）が弾性変形した状態で係止される係止部（２１）を設けることで、上記上枠（１２）を下枠（１１）に対して位置決め固定することを特徴とするインペラ製造用鋳型の成型装置。
2. 上記上枠（１２）は、筒状の基部（２５）と、この基部（２５）から伸びる中空円錐台形状の本体部（２６）とから形成されると共に、その基部外周には環状の取付凹部（２７）が形成されており、この取付凹部（２７）に天然ゴム、合成ゴム又は合成樹脂によって弾性変形可能に形成された上記弾性部材（２８）としてのＯリングが装着され、上記下枠（１１）は、円盤状をなす上枠載置用の載置部（１６）と、載置部（１６）の外周に一体形成された環状突部（１７）とを備えると共に、この環状突部（１７）の内周面には、上記載置部（１６）から上部に行くに従い内側に向かって傾斜する係止用傾斜面からなる係止部（２１）と、この係止用傾斜面に続いて鉛直上方へ延びる挿入面（２２）とが形成されている請求項１に記載のインペラ製造用鋳型の成型装置。
3. 下枠（１１）から上枠（１２）を取り外す上枠取外し装置（１４）を備え、この上枠取外し装置（１４）は、上枠（１２）の上面に載置されたときに上枠上面に埋設された金属体（１２ａ）を吸着する上下移動自在な環状の磁石（３０）と、この磁石（３０）の内部に伸縮自在に配置されてインペラ製造用鋳型（７）を上枠（１２）内から押し出すコイルスプリング（３１）とを備えている請求項１または請求項２に記載のインペラ製造用鋳型の成型装置。

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