JP5908484B2 - ワックス射出により部品を製造するための金型 - Google Patents

Description

本発明は、空洞内にワックスを射出することによって部品を製造するための金型に関する。より具体的には、後にロストワックス鋳造法によるブレードの製造に利用されるよう意図されるターボ機械ブレードのモデルの製造に関する。

ロストワックス鋳造法によるブレードの製造の関連において、モデルがワックスで製造され−これはこの目的に適した全ての材料について用いられることを意味する−、その周りにシェル型が耐火性材料で製造される。一旦シェル型が固まると、モデルはワックスを溶かすことによって取り出される。するとシェル型の内部に空洞ができ、その中に金属が注がれることになる。モデルの形状を再現する部品は、シェル型を揺すって取り出される。

モデル自体は適切な金型内で製造され、その空洞がその形状を定義する。ワックスは、射出成形機によって金型の空洞内に射出される。成形機は、射出ノズルを通じて金型の射出チャネル内へのワックスの射出を可能にする。

部品の空洞は、圧力下でのワックスの射出の瞬間に互いに対してしっかりと固定される、少なくとも２つの空洞要素によって形成される。この目的のため、空洞要素は、互いに対して変位可能な空洞ブロック内で個別に支持される。通常はこれらの他方の要素は補完的な役割しか果たさないものの、空洞は３つ以上の要素によって形成されてもよいことに留意されたい。

その全体的形状が内弧面および外弧面を備えるブレードの脚部と先端部との間の方向に延在しているブレードモデルの製造のための、本出願人によって引用される先行技術によれば、金型は水平面内に配置され、金型内の空洞は水平に配向される。モデルはこうして水平方向に射出され、内弧面および外弧面もまた水平に配向される。取り扱い作業は全て手作業である。作業者は、金型の上部セクションを手で上方に持ち上げることによって、金型を開放する。作業者はその後、やはり手作業で空洞からモデルを取り出す。

このタイプの金型は、多くの不都合を呈する。

その水平配向の結果、空洞は、作業者側の道具（ドライバ、ナイフ、圧縮空気ノズル）による意図しない衝撃、または機器による痕を受け、それが空洞を損傷する可能性がある。これらの傷はその後、高額な修理を受けなければならず、ツーリングが使えなくなり、結果的に部品の製造が中断させられる。

欧州特許第１２１６７７０号明細書は、並進的に移動可能な空洞が水平方向にまとめられている、タービンブレードを製造するための金型の異なる構成を提案している。その取り扱いは、特にこれらを分離するとき、水平支持手段上でこれらを摺動させる必要がある。

要素の重量のため、手作業の開放は、作業者にとって面倒なことと感じられるだろう。加えて、開放手順は、簡単ではあるものの非常に時間がかかり、モデルの品質に悪影響を及ぼす可能性のある、多数の作業を伴う。

ワックスモデルの手作業による取り出しは、その変形を生じる可能性があり、これを破損する可能性さえある。

金型は多数の要素および従属部品を含み、その設計および実現には多くの時間を要する。

欧州特許第１２１６７７０号明細書

本発明の目的は、これらの不都合を克服する金型である。

本発明によれば、空洞内にワックスを射出することによってターボ機械ブレードモデルを製造するための金型であって、空洞は、ターボ機械のブレードの少なくとも内弧面および外弧面をそれぞれ形成し、空洞ブロック内で各々が支持されている、少なくとも２つの空洞要素からなり、２つの空洞ブロックは、手動手段またはモータなどの移動開始手段によって駆動されることによって、ワックスを射出するための閉鎖位置と、ワックスの射出に続く部品取り出しのための開放位置との間で、水平移動面内を互いに対して移動可能である、金型は、前記移動開始手段が、空洞ブロックのベースを形成する固定プレートと、前記手動手段またはモータによってなされる作用の可動プレートへの伝達手段を通じて、ベースプレートに対して並進的に移動可能な前記プレートと、それによって可動プレートと固定プレートとの間の相対変位がブロックの変位をもたらす機構と、を含むことを特徴とする。

２つの空洞ブロックを配向するという単純な事実によって、このように先行技術の問題が解決され得る。

有利なことに、２つの空洞ブロックは円弧を描くように移動可能であり、場合によっては、プラットフォームおよび根元の円筒形プロファイルをたどることができるようにする。

金型は２つの要素に限定されるものではなく、ワックスを射出するための閉鎖位置と、ワックスの射出に続く部品取り出しのための開放位置との間で前記２つの空洞要素に対して移動可能な空洞ブロックによって支持される、少なくとも第三の空洞要素を含むことができる。具体的には、第三要素は、ターボ機械のブレードの場合、前記ブレードの根元を形成する。これは好ましくは、その空洞支持体とともに並進的に移動可能である。

別の特徴によれば、金型は、空洞要素の開放時に空洞から部品を取り出すための、部品排出装置を含む。本発明による空洞の配置は、作業者によって部品を取り扱うことなく介在する排出装置の提供を、可能にする。

別の特徴によれば、空洞ブロックは、手動手段またはモータ手段などの移動開始手段によって、移動させられる。モータ手段の場合、自動化は作業者に、部品の品質にとって有益な作業利便性を提供する。取り扱い事故による劣化の危険性は、著しく減少する。

好適な実施形態によれば、金型は、各々が空洞ブロックと一体になっており、並進的にベースプレート内で移動可能なプレートに設けられたスロット内を案内される、突起部を備える機構を含み、可動プレートの変位は、突起部によってブロックの変位をもたらす。具体的には、機構は部品排出装置を駆動する手段を含む。

別の特徴によれば、金型は、ブロックの変位を可動プレートの変位とは無関係にするように、可動プレートから空洞ブロックを分離する手段を含む。

添付図面を参照して、純粋に例示によって非限定的に示される本発明の実施形態の以下の詳細な説明例より、本発明はより容易に理解され、その他の目的、詳細、特徴、および利点はより明確に理解されるだろう。

ツーリングおよびそのカバーの全体斜視図である。 下部プレートを備えず、可動プレートを露出して、カバーが持ち上げられている、ツーリングの斜視図である。 閉鎖位置にある空洞ブロックを示す、ツーリングの上面図である。 開放位置にある空洞ブロックを示す、ツーリングの上面図である。 空洞ブロックが開放位置にあり、排出ナイフが持ち上げられているツーリングの側面図である。 長手方向空洞ブロックが引き出された、ツーリングの側面図である。 下にある可動プレートが右側の所定位置にあるのがはっきりと見える、空洞ブロックを備えないベースプレートの上面図である。 可動プレートが左側の所定位置にある、図７に対応する上面図である。 排出ナイフが水平位置にある、排出ナイフを作動する機構の斜視図である。 排出ナイフが上昇位置にある、図９に対応する図である。 突起部と空洞ブロックとの間の分離可能な接続を提供する手段を示す、図３の線Ｉ−Ｉによる断面図である。 突起部と空洞ブロックとの間の分離可能な接続を提供する手段を示す、図３の線Ｉ−Ｉによる断面図である。

図１は、閉鎖位置にあるツーリング１００を示す。これは下部プレート１を含み、これはワックスの射出時に、ワックス射出成形機の下部プレート上に静止している。成形機は図１に示されていない。ツーリングは上部プレート２も含み、これはワックス射出位置にあるとき、ワックス射出成形機の上部プレートの上に存在する。アセンブリ全体は、射出の前後に２つのハンドル３によって変位させられてもよい。空洞ブロック６、７、および１１のベースを形成するプレート４を認めることができ、これらは図３に一緒に示されており、カバー５の閉じた角部によって保持されている。カバー５を形成する角部は、上部プレート２と一体になっている。

図２は、下部プレート１を備えず、カバー５が持ち上げられた、ツーリングを示す。ベースプレート４上の空洞ブロック６、７、およびこれと平行に変位可能であってベース４の下にある駆動プレート９も認めることができる。ツールポスト１０はプレート９と一体になっている。これは、モータ手段（図示せず）によって水平に駆動されるよう意図されている。この手段はたとえば、下部プレート１に実装されている。

角部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅは、空洞ブロック６、７、１１の外部表面と相互作用する傾斜面を呈する。図１に示される位置において、角部は空洞ブロックを組み立て位置に保持する。

図３は、上部プレート２が取り外されたときのツーリングの上部を、斜視図で示す。ベース４は３つの空洞ブロック６、７、および１１を、この場合は組み立て位置で支持する。３つの空洞ブロックは各々、金型成形される部品のための空洞の部分を支持して空洞要素を形成する。空洞ブロック６および１１はたとえば、一方ではターボ機械ブレードの外弧面、および他方では内弧面を再現するための、空洞要素を支持する。第三の空洞ブロック７は、ブレードの根元を再現するための空洞要素を支持する。

図４は、空洞ブロックが開放位置にあるものの、図３と同様にツーリングの上部を示す。ブロック６および１１は、円弧を描くようにレール２１によって形成された円の中心に対応する回転中心の周りを旋回している。空洞要素の接触面に対して横切るように配向されたこのレールは、図３の閉鎖位置と図４の開放位置との間の変位の過程でブロック６および１１を案内する。ブレードの脚部に配置されたプラットフォームおよび円筒形のブレードの先端部の根元を有するブレードのモデルである部品の場合、円弧を描く運動がそれぞれのプロファイルをたどることを可能にすることに留意されたい。ブロックは各々が、レール２１に沿った変位が可能なスライダ６Ｃ、１１Ｃと一体になっている。空洞ブロック７は、変位可能なスライダ７Ｃと一体になっており、レール２２に沿って閉鎖位置と開放位置との間で並進的に案内される。スライダは、図３に見られる。

図４に示される開放位置は、排出装置１２が見えるようにし、ワックスの射出の後にはその伸長部に部品２０が存在する。この場合の部品がターボ機械ブレードのモデルであることは、理解され得る。排出装置１２は、レール２２に対して垂直な水平軸１４の周りを回転する、可動排出ナイフを含む。空洞ブロック６および１１は各々、ベース４の縁に向かって延在する伸長部６Ａ、１１Ａを含み、その間に射出ノズル４１からのワックスの射出のためのチャネル４０を収容し、この伸長部は図６に見られる。

図６は、そこから空洞ブロック６が取り外された、金型の内部を描写する。閉鎖金型において、この場合はブレードのモデルである部品２０は、水平に配向されている。以下は、空洞要素の１つの可能な配置である。それぞれのブロック内の空洞要素は、図６にはない長手方向空洞ブロック６内に支持される空洞要素がブレードの内弧面または外弧面のうちの一方となる、ブロック６の空洞の反対側にある空洞ブロック１１の空洞要素がブレードの内弧面または外弧面のうちの他方となるように、配向される。空洞ブロック７によって支持される空洞要素はこのためブレードの根元に対応する。排出ナイフ１２の近傍の空洞要素の部分は、そのプラットフォームとともにブレードの脚部を形成する。

結果的に得られるモデルも図５に見られ、根元が自由端の側に配置される。これは空洞の制限のない例であり、当業者には、ワックスの射出に続いて望ましい形状を得るような方法で空洞要素の間に部品の異なる部分をどのように分配するかがわかるだろう。空洞要素はそれぞれの空洞ブロックの内側で変位可能に実装されること、およびこれらが交換可能であることに留意されたい。

図６において、ワックスの射出のためのチャネル４０の一部もまたブロック１１のセクション１１Ａ上に見られ、図６には見えないものの、一方では射出ノズル４１内に向かって、他方では空洞の容積内に向かって、吐出している。

開放および閉鎖機構が、以下に記載される。図７および図８は、空洞ブロックを備えないツーリングを示す。ベースプレート４は、円弧状の横断レール２１および長手方向レール２２を含む。レール２１は、摺動突起部３１および３２がそれぞれ収容されている、２つの対称的なスロット２９および３０を含む。はっきりと見える、下にある可動駆動プレート９は、その間に角度をなす２つの類似の対称的なスロット２３および２４を含む。突起部３１および３２は、その下部セクションによってこれらスロットの内部を案内される。このため、突起部３１および３２の各々は、ベースプレート４のスロット２９または３０内を摺動するようになっている上部セクション、および可動プレート９のスロットを摺動するようになっている下部セクションを含む。図７において、可動プレート９は右側にある。一方ではスロット２３および２４、他方ではスロット２９および３０は、可動プレートが左に向かって移動する際に、内部から外部に向かって、スロット２３および２４内およびスロット２９および３０内の突起部３１および３２の摺動を生じ、プレート４は停止したままとなるように、互いに対して配向される。

突起部３３は、レール２２の長手方向スロット６２内を摺動するように実装され、突起部３３は可動プレート９に固定される。

突起部は、それぞれのスライダ６Ｃ、７Ｃ、および１１Ｃによって、３つの空洞ブロック６、７、１１に接続される。これに続いて、図７および図８に示されるような、右から左への可動プレートの並進運動が、図３に示される閉鎖位置から図４または図５に示される開放位置に向かう空洞ブロックの変位をもたらす。プレート９は、油圧、電気、または空気圧によって作動され、下部プレート１の内部に有利に収容され、ツールポスト１０に対して作用する、シリンダなどのモータによって動かされる。

排出装置１２を駆動する機構が、図９および図１０に関連して記載される。排出ナイフ１２は横軸１４と一体になっており、これはベースプレート４と一体になった２つの支持体によって支持されている。小さい垂直プレート１４Ａおよび１４Ｂは、軸１４の端部に固定されている。これらは、それぞれ小型プレート１５および１６の形態を取り、横軸１４を支持するスタックと一体になった水平軸の周りを旋回する、リターンの上にその縁を載せて静止する。

スロット２７および２８はベースプレート４に配置される。リターン１５および１６はこれらスロット内に収容され、垂直であって可動駆動プレート９と一体になった指状部２５および２６の上で静止する。バネ３５は、小型プレート１４Ａおよび１４Ｂをリターン１５および１６に対して静止した状態で維持し、リターンを指状部２５および２６に対して静止した状態で維持する。アセンブリ全体は、駆動プレートがそれ自体右側の位置にあるときに（たとえば図７に関する）排出ナイフがその水平位置になるように配置される。これは、金型の要素の閉鎖位置である。図８に示されるように、プレートが左に向かって変位すると、指状部は、小型プレートを上部まで押し上げるリターンを旋回させ、排出ナイフ１２を上部に向かって回転させる。

ツーリングの機能は以下のとおりである。

図１は閉鎖位置にあるツーリングを示す。ワックスは、内弧面６、外弧面１１、および根元７について空洞ブロックによって画定されたその空洞内に、ノズル４１およびチャネル４０を通じて適切な成形機を経由して射出される。図２は、ワックスの射出の直前または直後のツーリングを示す。成形機の上部プレートと一体になった上部プレート、および閉鎖角部は、高位置にある。ハンドル３は、作業者が、成形機の平面またはその他の作業平面上で、射出ツーリングを操作および変位できるようにする。

ツーリングの開放および閉鎖は、ここでは図示されない押しボタンを押すことによって可能であり、これにより、ツールポスト１０を駆動してベースプレート４に対して可動駆動プレート９を変位するモータ式シリンダを作動する。ワックスは、射出ノズル４１およびチャネル４０を通じてツーリング内に射出される。空洞ブロックは、ワックスが中に射出される空洞を画定する。この場合はブレードのモデルである部品２０が、結果的に得られる。

ツーリングの水平開放は、ここでは図示されない押しボタンを通じて作業者によって制御され、これはシリンダへの供給および可動プレート９の変位を制御する。

可動プレートの並進運動は、様々な突起部３１、３２、および３３ならびに指状部２５および２６の変位をもたらす。突起部は、変位する際に、空洞ブロック６、７、および１１を、先に説明されたように駆動する。

開放時、およびプレート９が右から左に変位される際、空洞ブロックはベース４と平行に、互いに離れるように移動する。根元ブロック７は案内レール２２に沿った並進により、そして空洞ブロック６および１１は案内レール２１の回転中心の周りの回転による。同時に、指状部２５および２６はリターンを押し、これは小型プレートを押して、その一体部品となっている軸１４および排出ナイフを回転させる。すると、排出ナイフ１２の伸長部内にある、ワックス部品を外すことができる。ナイフの端部は、ワックスによって包囲されたブレードの形状を呈し、持ち上げ運動の間に部品を支持する。

金型を閉鎖する目的のためには、左から右への可動プレート９の変位を制御すれば十分である。突起部は反対方向に移動し、空洞ブロックを互いの方に向かって移動させる。同時に、ナイフがバネ３５によってその水平位置に戻される。一旦金型が閉鎖されると、新しい部品の製造のために射出ノズルを通じてワックスが射出される。

特定の実施形態によれば、駆動機構は、空洞ブロックの手動開放および閉鎖を可能にするように作動されてもよい。空洞ブロック６および１１の駆動をブレードから外す手段は、図１１および１２に示される。

これらの図面は、図３の平面Ｉ−Ｉによる断面図である。この図は突起部３２に関し、これは空洞ブロック６を変位させる目的のため、スロット３０および２３内でそれぞれ移動可能である。

突起部３２は２つのセクション内で製造され、これらはスロット３０内を摺動するようになっている上部セクション３２ａ、およびセクション２３内を摺動する状になっている下部セクション３２ｂである。上部セクション３２ａは、下部セクション３２ｂの中央開口部内で垂直に摺動させられるが、これに取り付けられはしない。

突起部の上部セクション３２ａは、ネジ３２ｃによってスライダ６Ｃに固定されている。スライダ６Ｃはブロック６と一体になっている。

オリフィス１ａは、可動プレート９の下の下部プレートに配置されている。

ブロック１１も同じように外されることが可能である。

ブロック６の移動は、以下に記載される。

空洞ブロック６および１１が可動プレート９用の駆動モータによって駆動されなければならないとき、図１２に見られるように、突起部の上部セクション３２ａがスライダ６Ｃに取り付けられる。突起部は、可動プレートが動かされるとき、スロット２３内のその下部セクション上を摺動する。３２ｂと一体になった上部セクション３２ａは、スロット３０内を摺動し、ネジ３２ｃを通じてスライダ６Ｃおよびブロック６を駆動する。

機構を外すこと、ならびにツーリングのブロック６および１１を手動で開放または閉鎖できることが望ましいとき、突起部はオリフィス１ａと一致するよう位置決めされ、そこで必要となるのはネジ３２ｃを取り外すことだけである。突起部の上部セクション３２ａは、下部セクション３２ｂを横切ってオリフィス１ａ内で底部に向かって摺動する。すると、可動プレートとは無関係にブロック６を変位することが可能になる。ボタン１１０は、ブロック６を保持してこれを変位させることを、可能にする。

可動プレート９の根元のための空洞ブロック７を外すことが可能である。１つの解決法は、スライダから突起部を分離すること、および上部を通じてこれを引き出すことを、含む。別の解決法は、ここでは図示されないが、その長手方向伸長部の空洞ブロック７内に収容されたロッドの端部に突起部を形成することを含む。突起部がブロック７および可動プレート９に係合すると、ブロックの運動はプレート９の運動と一体化する。突起部は、可動プレート９の適切な垂直オリフィス内に単純に係合し、垂直変位によってそこから引き出されてもよい。ブロック７を可動プレート９とは無関係にしたいときには、突起部３３がロッドによって持ち上げられる。するとこれはスロット内を自由に摺動できるようになる。

Claims (7)

1. 空洞内にワックスを射出することによって、ターボ機械のブレードのモデルを製造するための金型であって、空洞は、ターボ機械のブレードの少なくとも内弧面および外弧面をそれぞれ形成し、空洞ブロック（６、１１）内で各々が支持されている、少なくとも２つの空洞要素からなり、２つの空洞ブロックは、手動またはモータなどによる移動開始手段によって駆動されることにより、ワックスを射出するための閉鎖位置と、ワックスの射出に続く部品取り出しのための開放位置との間で、水平移動面内を互いに対して移動可能であり、前記移動開始手段が、空洞ブロックのベースを形成する１つの固定ベースプレート（４）と、固定ベースプレートに対して並進的に移動可能な１つのプレート（９）と、移動可能なプレート（９）と固定ベースプレート（４）との間の相対変位によってブロックの相対変位をもたらす機構とを含むことを特徴とする、前記金型。
2. その機構が突起部（３１、３２、３３）を含み、各々が空洞ブロック（６、７、１１）と一体になっており、固定ベースプレート（４）に配置されたスロット（２９、３０、６２）内、および固定ベースプレート（４）に対して並進的に移動可能なプレート（９）内に配置されたスロット（２３、２４）内を案内され、移動可能なプレートの変位が突起部によってブロックの変位をもたらす、請求項１に記載の金型。
3. その空洞ブロックが円弧を描くように移動可能である、請求項１または２に記載の金型。
4. ワックスを射出するための閉鎖位置とワックスの射出に続く部品取り出しのための開放位置との間で前記少なくとも２つの空洞要素に対して移動可能な他の１つの空洞ブロック内に支持される第三空洞要素を含み、第三空洞要素は、ターボ機械のブレードの場合に、前記ブレードの基部を形成する、請求項１から３のいずれか一項に記載の金型。
5. 空洞ブロックによって支持されるその第三空洞要素は並進的に移動可能である、請求項４に記載の金型。
6. 空洞要素の開放時に空洞から部品（２０）を取り出すための部品排出装置（１２）を含み、機構は部品排出装置（１２）を駆動する手段を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の金型。
7. ブロックの変位を移動可能なプレートの変位とは無関係にするように、移動可能なプレートから空洞ブロックを分離する手段を含む、請求項１に記載の金型。

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