JP3644423B2 - ベントプラグ及び鋳型の造形用金型 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳砂を硬化させて鋳型を造形するのに使用される、ベントプラグ及び鋳型の造形用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、造形用金型に鋳砂を充填しこの鋳砂を硬化させて鋳型を造形することが行なわれている。このような鋳型の造形方法の一例として鋳砂を加熱することなく鋳型を造形できるコールドボックス法がある。
コールドボックス法では、例えば、レジンパートＩ・パートII（パートＩ：フェノール−ホルマリン樹脂の石油系溶剤溶液，パートII：ポリイソシアネートの石油系溶剤溶液）と砂とを混練機により混練して鋳砂を調整し、この鋳砂をブローヘッドにより所定圧力（例えば３ｋｇ／ｃｍ²）で金型内の造形空間に圧入する（これをブローイングという）。そして、この造形空間内の鋳砂にアミンガス（強アルカリ性揮発性可燃液体）を注入すると（これをガッシングという）、アミンガスと鋳砂のレジンパートＩ・パートIIとが接触し、レジンパートＩ・パートIIが化学反応を起こして鋳砂が硬化し、鋳型として形成される。
【０００３】
ところで、造形用金型に鋳砂をブローイングする際には、鋳砂をエアで圧入するが、エアと異なり比重の大きな鋳砂を造形空間の奥まったところ等に充填することは難しい。このため、造形空間の１以上の所定箇所にエアベントを設けて通気性を良くすることが一般的に行なわれており、これにより、造形空間での鋳砂の廻りが良くなり、鋳砂が造形空間に均一に充填されるようになる。
【０００４】
このようなエアベントについて図５及び図６を参照して説明する。造形用金型の上型金具１１０には、上型金具１１０と下型金具１３０との間に形成される造形空間１２０と外部１４０とを連通させるようにしてベントホール１００が貫設されており、この下端にエアベント１０１が設けられている。また、ベントホール１００の上端には、チェックベント（ベントプラグ）１０２が挿入／螺合されている。
【０００５】
チェックベント１０２は、図５及び図６（ａ），（ｂ）に示すように、円筒形状のベント本体１０２ａと、ベント本体１０２ａに挿入されたボール１０２ｂとをそなえて構成されている。ベント本体１０２ａは図示するようにその外周面にネジ溝を有しベントホール１００の上部に螺合されている。また、ベント本体１０２ａの軸方向中央にはストッパピン１０２ｃが径方向に沿って掛け渡されている。
【０００６】
上記ボール１０２ｂは、このストッパピン１０２ｃと、ベント本体１０２ａの一方の開口端１０２ｄとの間でベント本体１０２ａ内に収容されており、この開口端１０２ｄの径はボール１０２ｂの径よりも小さく設定されている。そして、チェックベント１０２は、図示するようにこの開口端１０２ｄが下方に向くように上型金具１１０への取り付けられる。
【０００７】
このようなチェックベント１０２の構成により、ブローイングが行なわれると、図示しない挿入口から造形空間１２０に鋳砂とともに注入された圧縮エアは図５に矢印で示すようにエアベント１０１を介して上方のベントホール１００に流入する。この圧縮エアの上昇流を受けてベント本体１０２ａの開口端１０２ｄに着座していたボール１０２ｂがこの開口端１０２ｄから上昇し、ボール１０２ｂと開口端１０２ｄとの間から圧縮エアが排出される。即ち、造形空間１２０と外部１４０とが連通状態となって、通気性が良好となり、鋳砂を造形用金型内に均一に充填できるようになる。
【０００８】
また、ガッシング時には、図示しないガッシングヘッドにより上型金具１１０に設けられた図示しない挿入口から造形空間１２０にアミンガスが注入されるが、このアミンガスがさらにベントホール１００から不要に造形空間１２０内の鋳砂に注入されてしまうと過剰に鋳砂が硬化されてしまう。しかし、上記チェックベント１０２では、アミンガスが外部１４０から流入してもボール１０２ｂは下方の開口端１０２ｄに着座しているで、アミンガスがベントホール１００から造形空間１２０内に侵入してしまうことが防止されるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図５及び図６（ａ），（ｂ）に示すチェックベント１０２では、ブローイング時に圧縮エアとともに鋳砂が造形空間１２０から排出されるが、この際、鋳砂がボール１０２ｂやベント本体１０２ａに付着してボール１０２ｂの作動不良を引き起こしてしまう虞がある。このため、鋳砂がチェックベント１０２内に残留するようになり、ガッシング時に注入されたアミンガスの一部がチェックベント１０２内に侵入すると、チェックベント１０２内に残留した鋳砂が硬化してチェックベント１０２内及びボール１０２ｂに固着する虞がある。
【００１０】
この結果、チェックベント１０２内やベントホール１００内に硬化した鋳砂がますます蓄積されるようになり、造形空間１２０内の通気性が低下し、鋳砂の充填不良、鋳型の品質不良、ひいてはこの鋳型により造形される鋳物の品質低下を招く虞がある。
また、ベント本体１０２ａとボール１０２ｂとの隙間に鋳砂が固着してしまうと、このような微小な隙間から鋳砂を除去するためには、このチェックベント１０２を上型金具１１０から一旦取り外した後、所定の設備をそなえた施設に持ち込んで清掃作業を行なわなければならず手間がかかるという課題もある。
【００１１】
特公平７−６３８０７号公報に開示されたコールドボックス法造形金型では、金型内において造形用キャビティの周囲に連通孔が形成されるとともに、これらの造形用キャビティと連通孔とがエアベントを介して連通接続され、さらにこの連通孔には第１切替弁と第２切替弁とが分岐して設けられている。この技術では、第１切替弁と第２切替弁とをそれぞれ適宜開閉することにより、ブローイング，ガッシングの通常作業に加え、エアを造形用キャビティに送ってエアベントの清掃作業を行なえるようになっている。
【００１２】
しかしながら、この技術では、金型内に連通孔を設けたり、第１切替弁及び第２切替弁を設けたりする等、金型の構成が非常に複雑になってしまうという課題がある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、簡素な構成において、ベントプラグの詰まりを抑制して造形空間内の通気性を確保し、鋳型の品質ひいてはこの鋳型により造形される鋳物の品質を向上させることができるようにした、ベントプラグ及び鋳型の造形用金型を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明のベントプラグは、鋳型の造形用金型のベントホールに取り付けられるベントプラグであって、該ベントホールに取り付けられる筒形状の外筒と、該外筒に挿入されて該外筒の一方の開口端部を塞ぐ開口可能な舌片状の蓋部を有する内筒とをそなえて構成され、該内筒が、弾性を有するとともに、該外筒の内径よりも大きい外径に形成され、該舌片状の蓋部が、該内筒の該開口端部側に取り付けられたシート状の弾性部材に切り込みを入れることにより形成されたことを特徴としている。
これにより、内筒が弾性的に外筒に固定され、また、ブローイング時に造形用金型の造形空間に供給されたエアがベントホールを介して筒形状の外筒の一方の開口端部に流入すると、外筒に固定された内筒の舌片状の蓋部が開口し、造形空間と造形用金型の外部とが連通状態となって造形空間内の通気性が確保され、造形空間内へ均一に鋳砂が充填される。
【００１４】
請求項２記載の本発明のベントプラグは、該内筒が、該舌片状の蓋部が一体に取り付けられた一端に対してその他端に鍔を有し、該鍔は、該内筒が該ベントホールの内側からの圧力を受けたときに該外筒から抜け落ちないように機能することを特徴としている。
これにより、舌片状の蓋部が、内筒と一体に取り付けられているので、内筒を外筒に挿入することにより、舌片状蓋を、上記の一方の開口端部を塞ぐように外筒に容易に取り付けることができる。また、下方の造型空間側からエア圧を受けても内筒が外筒から抜けないようになる。
請求項３記載の本発明の鋳型の造形用金型では、内部の造形空間と外部との間にベントホール及び請求項１又は２記載のベントプラグが設けられており、ブローイング時に造形用金型の造形空間に供給されたエアがベントプラグ流入すると、外筒から抜け落ちないように固定された内筒の舌片状の蓋部が開口して、造形空間と造形用金型の外部とが連通状態となって造形空間内の通気性が確保され、造形空間内へ均一に鋳砂が充填される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
まず、本発明の一実施形態としてのベントプラグ及び鋳型の造形用金型について説明する。図１〜図４は本実施形態のベントプラグ及び鋳型の造形用金型について示す図である。
【００１６】
本実施形態の造形用金型は、図１に示すように、上型金具１Ａと、下型金具１Ｂとをそなえて構成され、金具１Ａ，１Ｂとの間に所定形状の造形空間１Ｃが形成されている。この造形空間１Ｃ内に、砂，レジンパートＩ・パートIIとが混練され調整された鋳砂を充填した後、アミンガスを注入することで鋳砂を硬化させ所定形状の鋳型を造形できるようになっている。
【００１７】
また、従来技術として上述したように、造形空間１Ｃ内での鋳砂の廻りを良くして、鋳砂を造形空間１Ｃ内に均一に充填できるように、上型金具１Ａには、１以上の所定箇所にベントホール２が穿設されている。ベントホール２の下端には通気口３ａを有するエアベント３が造形空間１Ｃに面して設置されている。また、ベントホール２の上端には、ベントプラグ４が取り付けられている。
【００１８】
ベントプラグ４は、図１及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、外周面にネジ溝が形成された円筒形状の外筒４Ａと、この外筒４Ａの一方の開口端部４Ａａに取り付けられた複数の舌片状の蓋部４Ｂａとをそなえて構成されており、外筒４Ａはベントホール２の上端に螺合されている。
また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、舌片状の蓋部４Ｂａは、上記開口端部４Ａａを塞ぐようにして取り付けられる円形のシート状部材４Ｂに放射状に切り込みを入れることにより、シート状部材４Ｂに全周にわたって複数形成されている。シート状部材４Ｂは、一端に環状の鍔部４Ｃａを有する円筒形状の内筒４Ｃの他端に取り付けられており、シート状部材４Ｂと内筒４Ｃとはシリコンゴム材（弾性部材）により一体に形成されている。以下、シート状部材４Ｂ及び内筒４Ｃからなる一体品を円筒状ゴム部材４Ｄという。
【００１９】
円筒状ゴム部材４Ｄの外径は何れも外筒４Ａの内径よりも僅かに大きく設定されており、円筒状ゴム部材４Ｄをその弾性を利用して外筒４Ａに挿入し固定できるようになっている。また、鍔部４Ｃａの外径は外筒４Ａの内径よりも十分に大きく設定されており、下方の造形空間１Ｃ側からエア圧を受けても円筒状ゴム部材４Ｄが外筒４Ａから抜けないようになっている。
【００２０】
なお、外筒４Ａの金具外部側の端部には図２（ｂ）に示すように同一直径上に溝４Ａｂ，４Ａｂが設けられており、ベントプラグ４の上型金具１Ａへの取り付け／取り外しはこの溝４Ａｂ，４Ａｂを利用してマイナスドライバにより行なえるようになっている。
本発明の一実施形態としてのベントプラグ及び鋳型の造形用金型は上述したように構成されているので、ブローイング時、図示しない注入口から鋳砂と共に造形空間１Ｃに注入されたエアが、図１中に矢印で示すようにベントプラグ４に流入すると、舌片状の蓋部４Ｂａが上方に弾性変形して開口し、この開口部からエアが外部に流出する、したがって、造形空間１Ｃの通気性が確保され、造形用金型内での鋳砂の廻りを良くして、鋳砂を造形用金型内に均一に充填できる。
【００２１】
この際、ベントプラグ４には、上述した図５及び図６に示す従来チェックベントのように内部にボールのような作動部がないので、エアと共に流入する鋳砂の付着によるかかる作動部の作動不良がなく、従来のチェックベントに比べエアの排出がスムーズに行なわれるようになるという利点がある。また、内部に作動部がないので作動部を核として鋳砂が内部に付着してしまうことがなく、内部に詰まりが発生することを防止できるという利点もある。
【００２２】
加えて、ブローイング時にベントプラグ４からエアとともに排出され舌片状の蓋部４Ｂａ上やその周辺に付着した鋳砂を、例えば図示しないエアガンなどによりエアベント３側から高圧のエアを吹き込むことにより払い飛ばして清掃できる。したがって、上述したような簡素な構成において、ベントプラグ４を上型金具１Ａから取り外すことなく生産現場において容易に清掃を行なえるという利点がある。
【００２３】
また、ベントプラグ４においては、鋳砂及びエアに接触して消耗したり鋳砂が固着したりするのは、円筒状ゴム部材４Ｄだけであり、この円筒状ゴム部材４Ｄを図３に示すように単に外筒４Ａに挿入するだけで容易にベントプラグ４を組み付けることができる。したがって、この円筒状ゴム部材４Ｄだけを交換して外筒４Ａは使い回すことが可能となり、コストの抑制が可能となる。
【００２４】
また、従来技術の説明として上述したように、エアベントからアミンガスを造形空間内に注入させると造形空間内の鋳砂が過剰に硬化する虞があると一般に言われているが、必ずしもそうとは言えず、エアベントからアミンガスを注入することにより、鋳砂の硬化不足を防いだり鋳砂を硬化するのに要するサイクルタイムを短縮できたりするケースもあることが判明している。本ベントプラグ４においては、舌片状の蓋部４Ｂａから造形空間１Ｃ内にアミンガスを注入することが可能であり、鋳砂の硬化不足の防止及びかかるサイクルタイムの短縮化が可能となっている。
【００２５】
なお、本発明のベントプラグ及び鋳型の造形用金型は、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形を行なうことが可能である。
例えば、上述した実施形態では、円形のシート状部材４Ｂに全周にわたって舌片状の蓋部４Ｂａを形成しているが、図４（ａ）に示すようにシート状部材４Ｂの一部に舌片状の蓋部４Ｂａ′を形成する構成としても良い。この場合、図４（ａ）のＸ−Ｘ断面（蓋部４Ｂａ′の断面）を図４（ｂ）に示すように構成することにより、上述した従来技術のようにガッシング時にアミンガスがベントプラグから造形空間に侵入しないように構成することも可能である。
【００２６】
つまり、蓋部４Ｂａ′は、下方（造形空間）からのエア流に対しては上方に弾性変形して開口する一方、上方からのアミンガス流に対しては、蓋部４Ｂａ′の端面がベース部（シート状部材４Ｂの蓋部４Ｂａ′でない部分）４Ｂｂの端面に当接して開口しないようになるのである。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載のベントプラグによれば、弾性を利用して内筒を外筒に挿入し固定することができる。また、ブローイング時に造形空間に供給されたエアが外筒に流入すると、外筒に固定された内筒の舌片状の蓋部が開口し、造形空間と造形用金型の外部とが連通状態となって造形空間内の通気性が確保され、これにより、造形空間内へ均一に鋳砂を充填することができ、鋳型の品質ひいてはこの鋳型により造形される鋳物の品質を向上させることができる。
【００２８】
そして、内部に動作部がないので、この動作部による排気抵抗がなく排気が滑らかに行なわれるようになり、外筒に舌片状の蓋部を設けるといった簡素な構成により、内部に鋳砂が固着することによる詰まりを防止できるという利点がある。
加えて、舌片状の蓋部の周辺に残留／固着した鋳砂を造形空間よりエアを注入することにより除去できるので、造形用金型から取り外すことなく清掃を容易に行なえるという利点がある。
【００２９】
請求項２記載の本発明のベントプラグでは、舌片状の蓋部が、一端に鍔を有する内筒の他端に内筒と一体に取り付けられているので、内筒を外筒に挿入することにより、舌片状蓋を、上記の一方の開口端部を塞ぐように外筒に容易に取り付けることができ、したがって、エア及び鋳砂に接触して摩耗する舌片状蓋及び内筒だけを容易に交換することことができ、外筒を使い回してコストの低減を図れるという利点もある。また、下方の造型空間側からエア圧を受けても内筒が外筒から抜けないようにすることができる。
【００３０】
請求項３記載の本発明の鋳型の造形用金型によれば、内部の造形空間と外部とがベントホール及び請求項１又は２記載のベントプラグにより接続されているので、簡素な構成により、安定して造形空間内の通気性が確保され、造形空間内へ均一に鋳砂を充填することができ、鋳型の品質ひいてはこの鋳型により造形される鋳物の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのベントプラグ及び鋳型の造形用金型の構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の一実施形態としてのベントプラグの構成を示す図であり、（ａ）はその模式的な断面図、（ｂ）はその舌片状の蓋部及び外筒先端の構成を示す模式的な斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態としてのベントプラグにかかる外筒への舌片状の蓋部の取り付けを説明するための模式的な斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態としてのベントプラグの変形例の構成を示す図であり、（ａ）は模式的な平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ矢視断面である。
【図５】従来のベントプラグ（チェックベント）及び鋳型の造形用金型の構成を示す模式的な断面図である。
【図６】従来のベントプラグ（チェックベント）の構成を示す図であり、（ａ）はその模式的な断面図、（ｂ）はその模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１Ａ 上型金具
１Ｂ 下型金具
１Ｃ 造形空間
２ ベントホール
３ エアベント
４ ベントプラグ
４Ａ 外筒
４Ａａ 開口端部
４Ｂ シート状部材
４Ｂａ，４Ｂａ′ 舌片状の蓋部
４Ｂｂ ベース部
４Ｃ 内筒
４Ｃａ 鍔

Claims (3)

1. 鋳型の造形用金型のベントホールに取り付けられるベントプラグであって、
   該ベントホールに取り付けられる筒形状の外筒と、
   該外筒に挿入されて該外筒の一方の開口端部を塞ぐ開口可能な舌片状の蓋部を有する内筒とをそなえて構成され、
   該内筒が、弾性を有するとともに、該外筒の内径よりも大きい外径に形成され、
   該舌片状の蓋部が、該内筒の該開口端部側に取り付けられたシート状の弾性部材に切り込みを入れることにより形成された
   ことを特徴とする、ベントプラグ。
2. 該内筒は、該舌片状の蓋部が一体に取り付けられた一端に対するその他端に鍔を有し、
   該鍔は、該内筒が該ベントホールの内側からの圧力を受けたときに該外筒から抜け落ちないように機能する
   ことを特徴とする、請求項１記載のベントプラグ。
3. 内部の造形空間と外部とをベントホールを介して連通可能に接続される、鋳型の造形用金型であって、
   請求項１又は２記載のベントプラグが該舌片状の蓋部を該外部に向けて該ベントホールに取り付けられていることを特徴とする、鋳型の造形用金型。

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