JP5824058B2 - ワックスモデル射出成型機用クランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、クランプ装置に関する。また、特には、ロストワックス鋳造に用いるワックスモデル射出成形装置用クランプの装置に関する。

金属アクセサリなど複雑な形状の精密鋳造法の一つとしてロストワックス法が知られている。ロストワックス鋳造法では、「ゴム型を成型するゴム型成型工程（以下、第１工程）」と、「ゴム型を用いてワックスモデルを成型するワックスモデル成型工程（以下、第２工程）」と、「ワックスモデルを用いての鋳型製作工程（以下、第３工程）」と、「鋳造工程（以下、第４工程）」と、「鋳造工程で得られた鋳造物の仕上げを行って最終的な鋳造製品を得る後工程（以下、第５工程）」との各段階からなっている。これら第１工程から第５工程までを順次実行することにより、最終的な鋳造製品が完成する。

まず、第１工程のゴム型成型工程では、シリコンゴムにより最終製品と同形状の中空パターンを内部に形成したゴム型を製作する。そして、第２工程のワックスモデル成型工程では、そのゴム型の中空パターンにワックスを射出注入してワックスモデルを製作する。第３工程では、そのワックスモデルを鋳型原料に投入して固める。そして、電気炉でワックスモデルを溶かしてワックスを除去し、鋳型材料を焼成させて鋳型を製作する。第４工程では、その鋳型に金属材料を流し込んで鋳造する。第５工程では、その鋳造品から不要箇所を切除するとともに、研磨等の最終的な仕上げを行う。

本発明にかかるワックスモデル射出成形装置は第２工程であるワックス工程に使用される。そこで、図５を参照して、特に、第１工程である「ゴム型成型工程」と、第２工程である「ワックスモデル成型工程」とを、さらに詳しく説明する。図５は、特に第１工程と第２工程の流れを模式的に示した図である。

ゴム型成型工程（図５のＩ部）では、まずデザイナーが最終製品の形状の原型モデル５０を作成する。そして、原型モデル５０に鋳造用の湯道（スプルー）５１ａを取り付けて、鋳型原型モデル５１を作成する。外枠５２の内側にシリコンゴム５３を中ほどまで入れた後に、鋳型原型モデル５１を埋め込む。その上から、さらにシリコンゴム５３を入れて上下方向から加熱しながら加圧するとゴム型２０が直方体（箱型）形上状に固められる。ゴム型２０を中ほどにて、上側ゴム型２０ａと下側ゴム型２０ｂとを分割面２０ｄにより分離して、鋳型原型モデル５１を取り出す。分割面２０ｄを波型に分離すると、ゴム型２０は、ずれることなく、分離接合をすることができる。鋳型原型モデル５１の中空パターン２０ｃが内部に形成されたゴム型２０が完成する。続くワックスモデル成型工程において、中空パターン２０ｃの内部にワックスを導入するために、ゴム型２０にワックスの射出ノズルが適切に嵌合するようなテーパ状のワックス注入口２３が配置されている。

ゴム型成形工程に続く、ワックスモデル成型工程（図５のII部）では、ワックス射出装置２４を用いて、次のようにワックスを注入する。質の良い鋳造物を製造するために、ワックスを内部に注入する際には、ゴム型２０内の中空パターン２０ｃの内部にワックスを高密度で注入することが重要となる。そこで、まず、ゴム型２０のワックス注入口２３がワックス射出装置２４のワックス射出ノズル３４としっかり接合するようにクランプ装置３０上のゴム型台３５に、ゴム型２０を載置する。クランプ装置３０のプラテン（圧縮板）３３を押し下げて、ゴム型２０に面圧（以下、クランプ圧力）を加える。そして、ワックス射出装置２４の炉内で溶融したワックスを、ワックス射出ノズル３４およびワックス注入口２３を介して中空パターン２０ｃ内に注入する。注入の際には、ゴム型２０内の中空パターン２０ｃの内部に圧力を加えて、ワックスが冷却した際に収縮することを防ぐ。

ゴム型２０内の中空パターン２０ｃの内部には圧力を加えているので、中空パターン２０ｃの内部にワックスを高密度で注入する上では、クランプ３０におけるプラテン３３によるゴム型２０の「クランプ圧力」を、どのように均一に付与するかが問題となる。不均一な圧力の付与は、製品の部分的な不具合につながる。

ゴム型２０を一様に押圧する上で、押圧中心は、ゴム型２０を水平に置いた際のゴム型２０の中央部に設定することが好ましい。しかし、ゴム型２０の大きさは鋳造製品によって異なっており、一様ではない。そのため、様々なゴム型２０に対応して追押圧部を変更することが困難であった。

また、押圧部を変更できたとしても、その位置において、プラテンを鉛直方向に均一に降下することは困難である。均一に降下させることができなければ、ゴム型２０を一様に押圧することは困難である。

本願発明の目的は、ゴム型２０の大きさによらずに、クランプ装置を提供することである。

本願発明の他の目的は、ワックスモデル射出成型装置に併置されるクランプ装置であって、型を載置するための平面を有する型台と、その型台に対して鉛直方向に移動可能なクランプヘッドと、そのクランプヘッドの移動方向と平行に延在する第１のガイド手段と、その第１のガイド部材と係合して、前記第１のガイド手段に沿って移動可能な押圧部材と、前記押圧部材は、前記平面に平行に配置される第２のガイド手段を有し、前記クランプヘッドは、前記第２のガイド手段に沿って移動可能であることを特徴とするクランプ装置を提供することに有る。

本発明によれば、ゴム型２０を一様に押圧することができる。

図１は、本発明のクランプ装置の側面図である。 図２は、図１の矢視Ｘから見た図であって、本発明のクランプ装置の正面図である。 図３は、本発明のクランプヘッドを移動させた一の状態の図である。 図４は、本発明のクランプヘッドを移動させた他の状態の図である。 図５は、ロストワックス法の概略のフロー図である。

図１および図２を参照して、クランプ装置１について、説明する。図１および図２は、本発明のクランプ装置１を示した図である。クランプ装置１は、ワックスモデル射出成型装置２４に併置され、ゴム型２０をクランプ装置１に載置した際に、ワックス射出装置２４に対向して、ワックス射出ノズル３４の延出する方向が、ゴム型２０のワックス注入口２３が存在する面に対して垂直となるように設置される。ユーザが、ワックス射出ノズル３４の先端を、ワックス注入口２３のテーパ部内に押しつけるように挿入して係合するようになっている。図２は、図１の矢視方向Ｘからみた図である。ワックス射出ノズル３４は、図１の矢視方向Ｘに延在する。

クランプ装置１は、押圧部１１と支持台１２とを備えている。押圧部１１は、ゴム型２０を載置するための平面５ａを有する型台５と、保持部材２ａ、２ｂとを備えている。その平面５ａは、ほぼ水平であることが好ましい。保持部材２ａ、２ｂは対向するクランプの２面を形成し、型台５の対向する辺を挟持するように鉛直方向に延在している。

保持部材２ａ、２ｂの上側には、たとえば空気駆動のエアシリンダ１３が配置されている。エアシリンダ１３は、シリンダ軸４が平面５ａの法線方向に沿って移動可能なように配置される。平面５ａの法線方向は、代表的には、鉛直方向であって、シリンダ軸４が、型台５の平面５ａに接近または離間するように、昇降可能である。シリンダ軸の先端にはクランプヘッド４ａが配置されている。

保持部材２ａ、２ｂには、シリンダ軸４の移動方向と平行に延在する第１のガイド手段が配置されている。第１のガイド手段は、たとえば代表的には、保持部材２ａ、２ｂに貫通するように穿設された長孔８であって、その長孔８の外形は、シリンダ軸４の移動方向と平行に形成される。なお、第１のガイド手段は、シリンダ軸４の移動方向と平行に延在するように配置されたレール部材とすることもできる。

型台５の上方には、平面３ｃを有する押圧部材たるプラテン３が配置されている。プラテン３は、平面３ｃが平面５ａとほぼ平行に保って延在するように配置される。プラテン３は、突起たるプラテンガイドピン７を有している。プラテンガイドピン７の幅はほぼ長孔８の短辺側の幅に対応している。プラテンガイドピン７は、長孔８に挿入されることで長孔８と係合する。そのため、プラテン３は、プラテンガイドピン７にしたがって、長孔８に沿って移動可能である。すなわち、プラテン３は、シリンダ軸４の移動方向に平行に移動可能であり、シリンダ軸４の移動方向と角度を持つ方向への移動はできない。

プラテン３は、第２のガイド手段たるガイドレール３ａ、３ｂを有している。ガイドレール３ａ、３ｂは、ワックスモデル射出成型装置から、ワックスモデル射出ノズル３４が延出する方向に沿って延在する。クランプヘッド４ａは、シリンダ軸４の径より大きい。ガイドレール３ａ、３ｂは、その断面が、プラテン３の上面３ｄからクランプヘッド４ａ側に立ち上がっている。そこから、ガイドレール３ａとガイドレール３ｂとの幅が、シリンダ軸４の径より大きくクランプヘッド４ａより小さい幅となるように配置される。これによって、ガイドレール３ａ、３ｂがクランプヘッド４ａを挟持可能となり、プラテン３とクランプヘッド４ａとが結合される。また、クランプヘッド４ａに溝を穿設し、ガイドレール３ａ、３ｂのそれぞれの端部がこの溝内に嵌入することでガイドレール３ａ、３ｂがクランプヘッド４ａを挟持するようにすることが好ましい。プラテン３とクランプヘッド４ａとが結合された状態では、プラテン３は、平面３ｃを平面５ａとほぼ平行に保つように配置される。なお、プラテン３を中空の部材として、第２のガイド手段を、プラテン３の上面に穿設した長孔としてもよい。クランプヘッド４ａをプラテン３の内部に格納し、シリンダ軸４が長孔から延出することで、第２のガイド手段がクランプヘッド４ａを挟持してプラテン３とクランプヘッド４ａとが結合される。その上で、長孔の延在する方向をワックスモデル射出ノズル３４が延出する方向とすればよい。

押圧部１１には、平面５ａに平行であって、ワックスモデル射出成型装置２４の射出ノズル３４の延出方向に沿って延在するネジ部材１５が配置されている。ネジ部材１５は、２つの支持箇所１５ｂ，１５ｃで支持され、クランプ部材に回動可能に保持されている。ネジ部の一端にはつまみ１５ａが配置される。また、平面５ａに平行かつネジ部材１５と平行に、ガイドバー１６が配置される。

シリンダ軸４は、ブロック部材たるシリンダ軸受け６を鉛直方向に貫通している。シリンダ軸受け６には、シリンダ軸４と垂直に、平行な２つの孔が配置されている。２つの孔のうちの一方はネジ部材１５の螺子部に対応するような螺刻部が配置される貫通孔であり、他方は螺刻部を有しない貫通孔である。螺刻部が配置される貫通孔にはネジ部材１５が螺嵌され、螺刻部を有しない貫通孔にはガイドバー１６が挿嵌される。ネジ部材１５のつまみ１５ａを回転すると、螺刻に沿ってシリンダ軸受け６がワックスモデル射出成型装置２４の射出ノズル３４の延出方向に沿って、往復の移動が可能となる。

続いて、図３および図４を参照して、本発明のクランプ装置１がどのように機能するかについて説明する。図３および図４は、図２の矢視Yからみたクランプ内部の機構を示した図である。図３の右側がワックスモデル射出成型装置２４の射出ノズル３４が配置される側となる。

図３は、比較的小さいゴム型２０をクランプ装置１の型台５上に載置した際の状態を示している。この場合には、ゴム型２０の中心はワックスモデル射出成型装置２４の側に近くなる。そこで、ネジ部材５のつまみ１５ａを回転させて、シリンダ軸受け６をワックスモデル射出成型装置２４の射出ノズル３４側に移動させる。クランプヘッド４ａは、ガイドレール３ａ、３ｂに沿って移動する。ゴム型２０の押圧中心にクランプヘッド４ａが位置したら、シリンダ１３を作動させて、クランプヘッド４ａを降下させる。クランプヘッド４ａはプラテン３を押し下げ、ゴム型２０に適切な圧力を付加する。

続いて、図４のように、比較的大きいゴム型２０をクランプ装置１の型台５上に載置した際の状態を示している。ネジ部材５のつまみ１５ａを回転させて、シリンダ軸受け６をワックスモデル射出成型装置２４の射出ノズル３４から離れる方向に移動させる。これにより、シリンダクランプヘッド４ａは、ガイドレール３ａ、３ｂに沿って移動する。ゴム型２０の押圧中心にクランプヘッド４ａが位置したら、シリンダ１３を作動させて、クランプヘッド４ａを降下させる。クランプヘッド４ａはプラテン３を押し下げ、ゴム型２０に適切な圧力を付加する。図３および図４のいずれの場合であっても、クランプヘッド４ａの位置によらず、長孔８がクランプヘッド４ａの移動方向に沿って穿設されているため、ワックスモデル射出成型装置２４の射出ノズル３４に対するクランプヘッド４ａの位置が変わったとしても、プラテン３の位置は変わらない。すなわち、ゴム型２０の大きさによらずに、常に同じ位置で押圧をすることが可能となる。

本願発明は、ロストワックス鋳造に用いるワックスモデル射出成形装置用クランプに適用することができる。

１ ワックスモデル射出成形装置用クランプ
２ａ，２ｂ 保持部材
３ プラテン
４ クランプヘッド
５ 型台
６ ブロック部材（シリンダ軸受け）

Claims (5)

1. ワックスモデル用の型を載置するための平面を有する型台と、
   その型台に対して鉛直方向に移動可能なクランプヘッドと、
   そのクランプヘッドの移動方向と平行に延在する第１のガイド手段と、
   その第１のガイド部材と係合して、前記第１のガイド手段に沿って前記鉛直方向に移動可能な押圧部材であって、前記型台に載置された前記型を前記型台と前記押圧部材との間で前記鉛直方向に挟持する前記押圧部材と、
   前記クランプヘッドと係合し前記押圧部材を前記鉛直方向に移動させることが可能な第２のガイド手段であって、前記クランプヘッドに前記平面と平行な一の方向への移動をさせることが可能な前記第２のガイド手段と、
   を備えるクランプ装置。
2. 請求項１に記載のクランプ装置であって、
   前記クランプ装置はワックスモデル射出成型装置に併置され、
   前記一の方向は、前記ワックスモデル射出成型装置の射出ノズルの延出方向であるクランプ装置。
3. 請求項２に記載のクランプ装置であって、前記クランプ装置は、
   前記一の方向に、前記ワックスモデル射出成型装置の射出ノズルの延出方向に沿って延在するネジ部材と、
   前記ネジ部材のネジ部に螺嵌されているブロック部材と、を備え、
   前記クランプヘッドは前記ブロック部材を貫通し、前記ネジ部材を回転させることにより、前記クランプヘッドの前記平面と平行な方向への移動が可能であることを特徴とするクランプ装置。
4. 請求項１に記載のクランプ装置であって、
   前記第１のガイド手段は、前記押圧部材を保持する部材に前記鉛直方向に穿設された長孔であって、前記押圧部材は、前記長孔と係合する突起を有することを特徴とするクランプ装置。
5. 請求項１に記載のクランプ装置であって、
   前記押圧部材は、前記第２のガイド手段が前記クランプヘッドを挟持することにより、該クランプヘッドと結合していることを特徴とするクランプ装置。

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