JP6093725B2 - 鋳型造型用型 - Google Patents

Description

本発明は、鋳型を造型する鋳型造型用型に関する。

従来より、例えば、特許文献１に開示されている鋳型造型用型は、上型及び該上型に対向配置された下型を備え、上型及び下型の各造型面間に型閉じ状態で形成される鋳型造型空間に鋳物砂を満たして固化させることにより鋳型を造型している。

特開２００８−１２５５４号公報

ところで、特許文献１の如き鋳型造型用型は、一般的に、金属からなり、鋳物砂は圧縮エアにより圧送されながら上記鋳型造型空間に導入される。これら鋳型造型空間に圧送されながら導入される鋳物砂は、金属より硬いため、上型及び下型の各造型面に激しく接触することで造型面が摩耗してしまう。各造型面の摩耗が進むと、造型する鋳型の精度がばらついて不良品となってしまうので、上型及び下型における各造型面に対してメンテナンスを定期的に行う必要が生じ、コストが嵩むとともにメンテナンス作業が煩雑であった。

また、上述の如き鋳型造型用型の造型面には、造型した鋳型を脱型する際に当該鋳型の破損を防ぐために、一般的に、抜き勾配を大きく設定してあり、これによって鋳物を製作すると、鋳物の仕上げ加工前の重量が上がって扱い難くなるだけではなく、仕上げ加工時における加工量が多くなることから加工コストが嵩むという問題もある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、メンテナンスを無くすか、又は、メンテナンス周期を延ばすことができ、しかも、製造した鋳物の仕上げ加工前の重量を下げることができる低コストな鋳型造型用型を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、鋳型を造型する上型及び下型の各造型面における鋳物砂に対する摩擦抵抗が極めて低くなるような工夫を凝らしたことを特徴とする。

具体的には、鋳型形状に対応する鋳型造型空間を有し、該鋳型造型空間に鋳物砂を満たして固化させることにより鋳型を造型する鋳型造型用型において、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明では、上型及び該上型に対向配置された下型を有し、上記上型及び上記下型の各造型面間に型閉じ状態で形成される上記鋳型造型空間に粘結剤を添加・混練した珪砂からなる上記鋳物砂を満たすとともに当該鋳物砂に硬化性ガスを通過させることにより固化させて上記鋳型を得るよう構成され、上記上型及び上記下型の少なくとも一方は、スライド孔を有する型本体と、上記スライド孔にスライド移動可能に嵌挿されるスライド型とを備え、上記鋳型造型用型の上記鋳型造型空間を形成する造型面を含む領域の全部又は一部は、超高分子量ポリエチレンからなり、上記型本体の上記スライド孔内周面を含む領域及び上記スライド型の上記スライド孔内周面との対向面を含む領域の少なくとも一方は、超高分子量ポリエチレンからなることを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、上記上型及び上記下型の少なくとも一方には、上記鋳型造型空間の気体を型外に排出する複数の排気孔が貫通形成され、上記上型及び上記下型の少なくとも一方の上記排気孔内周面を含む領域は、超高分子量ポリエチレンからなることを特徴とする。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記下型には、上下に延びる複数のガイド孔と、該各ガイド孔に上下動可能に挿通され、造型した上記鋳型を上記上型及び上記下型から脱型する際、上方に移動して上記鋳型を下方から押圧する押圧ピンとが設けられ、上記下型の上記ガイド孔内周面を含む領域は、超高分子量ポリエチレンからなることを特徴とする。

第１の発明では、鋳型造型用型の造型面の摩擦抵抗が金属からなる型の場合に比べて低くなり、圧縮エアにより鋳物砂が上記鋳型造型空間に圧送されても鋳型造型用型の造型面の損傷が減るか、或いは無くなり、型のメンテナンス周期を延ばすか、又は無くすことができて、維持管理がし易く低コストな鋳型造型用型にできる。また、上型及び下型の各造型面と造型した鋳型との間の摩擦抵抗が低くなるので、鋳型を上型及び下型から脱型するのが容易となり、上型及び下型の抜き勾配を小さくして仕上げ加工前の鋳物重量を下げて鋳物を取り扱い易くするとともに、鋳物の仕上げ加工時における加工量を減らして加工コストを下げることができる。

また、所謂、コールドボックス法で鋳型を造型する鋳型造型用型においてメンテナンス周期を延ばすか、又は無くすことができ、維持管理がし易くなるとともにコストを抑えることができる。

さらに、型本体とスライド型との間の摩擦抵抗が金属からなる型の場合に比べて低くなるので、型本体とスライド型との間に鋳物砂が入り込んだとしても、型本体及びスライド型の損傷が減るか、或いは無くなる。したがって、型本体及びスライド型が損傷して型本体とスライド型との間が広がり、その広がった隙間に鋳物砂が入り込んでスライド型のスライド動作に支障がでるといったことを防ぐことができる。

第２の発明では、排気孔内周面の摩擦抵抗が金属からなる型の場合に比べて低くなるので、鋳型造型空間の気体を排気孔から型外に排出する際、鋳物砂が気体とともに排気孔を通過して排気孔内周面に接触したとしても、排気孔内周面の損傷が減るか、或いは無くなる。したがって、排気孔内周面が損傷することで排気孔から排気される気体の流れが変わって造型条件が変化してしまい、造型する鋳型が不良品になるといったことを防ぐことができる。

第３の発明では、ガイド孔内周面の摩擦抵抗が金属からなる場合に比べて低くなって押圧ピンが滑らかに上下動するようになるので、押圧ピン外周面とガイド孔内周面との間の隙間が小さくなるよう設計できる。したがって、押圧ピン外周面とガイド孔内周面との間に鋳物砂が入り込み難くなって、鋳物砂によるガイド孔内周面の損傷を低減させることができる。また、もし仮に、押圧ピン外周面とガイド孔内周面との間に鋳物砂が入り込んだとしても、ガイド孔内周面の摩擦抵抗が金属からなる場合に比べて低いので、ガイド孔内周面の損傷が減るか、或いは無くなる。したがって、ガイド孔内周面が損傷して押圧ピン外周面とガイド孔内周面との間が広がり、その広がった隙間に鋳物砂が入り込んで押圧ピンの上下動作に支障がでてしまうといったことがない。

本発明の実施形態に係る鋳型造型用型の概略正面図である。 図１相当図であり、鋳型造型空間に鋳物砂を導入し始めた直後の状態を示す。 図２の状態からさらに鋳型造型空間に鋳物砂を導入して鋳型を造型した後、各スライド型をスライドさせて、造型した鋳型を脱型する直前の状態を示す。 図３の状態から上型及び下型を型開きして、造型した鋳型を脱型した直後の状態を示す。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

図１乃至図４は、本発明の実施形態に係る樹脂型１（鋳型造型用型）を備えた鋳型造型装置１０の一部構造を示す。該鋳型造型装置１０は、所謂コールドボックス法で鋳型９を造型するものであり、鋳物（図示せず）を製造する製造ラインの鋳型造型領域に配置されている。

上記樹脂型１の上方には、粘結剤を添加・混練した天然珪砂からなる鋳物砂Ｓ１を貯留する砂貯留タンク１１が昇降可能に設けられ、該砂貯留タンク１１の中央下部には、当該砂貯留タンク１１内に貯留する鋳物砂Ｓ１を下方に吹き出すためのブローノズル１１ａが突設されている。

上記樹脂型１は、上型２及び該上型２に対向配置された下型３を備え、該下型３に対して上記上型２が進退するようになっている。

上記上型２は、扁平な厚みを有する直方体形状をなす上型本体２１を備え、該上型本体２１は、超高分子量ポリエチレンで一体成形されている。

該上型本体２１の下面には、上方に窪む上型凹状面２１ａが凹設され、該上型凹状面２１ａの開口周りには、平坦な上型分割面２１ｂが設けられている。

上記上型凹状面２１ａにおける内側面の下半部分は、上半部分より水平方向外側に位置していて、両者間には段部２１ｃが形成されている。

上記上型本体２１の中央部分には、上下方向に延びる貫通孔２０が貫通形成され、該貫通孔２０には、上記砂貯留タンク１１が下降した際、上記ブローノズル１１ａが上方から嵌挿するようになっている。

また、上記上型本体２１の上記貫通孔２０周りには、上下方向に延びる複数の上型排気孔２１ｄが貫通形成されている。

上記上型本体２１の上記上型凹状面２１ａ周りには、略水平方向に延び、上記上型凹状面２１ａにおける内側面の上半部分に開口する上型スライド孔２２がその延出方向に離間して一対形成され、該各上型スライド孔２２内周面上側には、当該上型スライド孔２２の延出方向に延びる上型凹条溝２２ａが凹設されている。

上記各上型スライド孔２２には、第１スライド型４が水平方向にスライド移動可能に嵌挿され、該各第１スライド型４は、超高分子量ポリエチレンで一体成形されている。

上記第１スライド型４上面には、上記上型凹条溝２２ａに水平方向に移動可能に嵌合する突条部４ａが突設され、上記第１スライド型４が型内側にスライド移動すると上記突条部４ａが上記上型凹条溝２２ａの型内側の内側面に接触してそれ以上のスライド移動が規制される一方、上記第１スライド型４が型外側にスライド移動すると上記突条部４ａが上記上型凹条溝２２ａの型外側の内側面に接触してそれ以上のスライド移動が規制されるようになっている。

上記第１スライド型４における型内側の端部は、断面略台形状をなし、上記第１スライド型４が型内側にスライド移動した状態で上記上型スライド孔２２における型内側の開口から飛び出すようになっている。そして、上記各上型スライド孔２２の型内側の開口から飛び出した各第１スライド型４における型内側の端面４ｂと上記上型凹状面２１ａとで上側造型面２ａが構成されるようになっている。

また、上記第１スライド型４における型外側の端部には、上記上型本体２１の外周面に沿って下方に延びる第１延出部４ｃが設けられ、該第１延出部４ｃ下端には、下方に開口する嵌合凹部４ｄが凹設されている。

上記下型３は、扁平な厚みを有する直方体形状をなす下型本体３１を備え、該下型本体３１は、超高分子量ポリエチレンで一体成形されている。

上記下型本体３１の上面には、下型凹状面３１ａが凹設され、該下型凹状面３１ａの開口周りには、平坦な下型分割面３１ｂが設けられている。

上記下型凹状面３１ａにおける内側面の上半部分は、下半部分より水平方向外側に位置していて、両者間には段部３１ｃが形成されている。

また、上記下型本体３１の中央寄りの位置には、上下方向に延びる複数の下型排気孔３１ｄが貫通形成されている。

上記下型本体３１の上記下型凹状面３１ａ周りには、略水平方向に延び、上記下型凹状面３１ａにおける内側面の下半部分に開口する下型スライド孔３２がその延出方向に離間して一対形成され、該各下型スライド孔３２内周面下側には、当該下型スライド孔３２の延出方向に延びる下型凹条溝３２ａが凹設されている。

また、上記下型本体３１の上記段部３１ｃに対応する位置には、上下に延びて上記下型スライド孔３２に連通する第１連通孔３３ａが水平方向に離間して一対貫通形成され、上記下型本体３１下部の上記各第１連通孔３３ａに対応する位置には、上下方向に延びて上記下型スライド孔３２に連通する第２連通孔３３ｂが貫通形成されている。

上記各下型スライド孔３２には、第２スライド型５が水平方向にスライド移動可能に嵌挿され、該第２スライド型５は、超高分子量ポリエチレンで一体成形されている。

上記第２スライド型５下面には、上記下型凹条溝３２ａに水平方向に移動可能に嵌合する突条部５ａが突設され、上記第２スライド型５が型内側にスライド移動すると上記突条部５ａが上記下型凹条溝３２ａの型内側の内側面に接触してそれ以上のスライド移動が規制される一方、上記第２スライド型５が型外側にスライド移動すると上記突条部５ａが上記下型凹条溝３２ａの型外側の内側面に接触してそれ以上のスライド移動が規制されるようになっている。

上記第２スライド型５における型内側の端部は、断面略台形状をなし、上記第２スライド型５が型内側にスライド移動した状態で上記下型スライド孔３２における型内側の開口から飛び出すようになっている。そして、上記各下型スライド孔３２の型内側の開口から飛び出した各第２スライド型５における型内側の端面５ｂと上記下型凹状面３１ａとで下側造型面３ａが構成されるようになっている。

また、上記第２スライド型５における型外側の端部には、上記下型本体３１の外周面に沿って上方に延びる第２延出部５ｃが設けられ、該第２延出部５ｃ上端には、上記嵌合凹部４ｄに嵌合可能な突起５ｄが突設されている。

さらに、上記各第２スライド型５には、当該第２スライド型５のスライド方向に幅広な長孔５ｅが上下方向に貫通形成され、該長孔５ｅは、上記第１及び第２連通孔３３ａ，３３ｂとで本発明のガイド孔６を構成し、上記第２スライド型５が型内側及び型外側のいずれの方向にスライド移動しても上記第１及び第２連通孔３３ａ，３３ｂに対応するようになっている。

上記各ガイド孔６には、細棒状の金属製押圧ピン７が上下動可能に挿通され、該各押圧ピン７の下端部分は連結板７ａで連結されている。

そして、上記上型２を上記下型３に対して進出させて上記上型分割面２１ｂと上記下型分割面３１ｂとを合わせるとともに嵌合凹部４ｄに突起５ｄを嵌合させて型閉じ状態にすると、上側造型面２ａ及び下側造型面３ａ間に鋳型９の形状に対応する鋳型造型空間８が形成され、該鋳型造型空間８に鋳物砂Ｓ１を満たすとともに当該鋳物砂Ｓ１に硬化性ガスを通過させ、且つ、該硬化性ガスを各上型排気孔２１ｄ及び各下型排気孔３１ｄから型外に排出することにより上記鋳物砂Ｓ１を固化させて上記鋳型９を造型するようになっている。

また、造型した上記鋳型９を上記上型２及び上記下型３から脱型する際、上記押圧ピン７が上方に移動して上記鋳型９を下方から押圧するようになっている。

尚、本発明の実施形態に係る上型本体２１、下型本体３１、第１スライド型４及び第２スライド型５は、超高分子量ポリエチレンからなっているが、この超高分子量ポリエチレンは平均分子量が５００万以上であり、その具体的な商品として、作新工業株式会社製の「Ｓａｘｉｎニューライト」が挙げられる。

次に、上記鋳型造型装置１０による鋳型９の造型について説明する。

まず、図１に示すように、上型２を下型３に対して進出させて上型２と下型３とを型閉じし、上記上型２及び上記下型３の上側造型面２ａ及び下側造型面３ａ間に鋳型造型空間８を形成するとともに、砂貯留タンク１１を下降させて上型２の貫通孔２０にブローノズル１１ａを嵌挿させ、且つ、上記両押圧ピン７を下方に移動させる（図２のＸ１方向）。

次に、上記砂貯留タンク１１内に図示しないエア供給管から圧縮エアを供給する。すると、図２に示すように、ブローノズル１１ａから鋳物砂Ｓ１が上記鋳型造型空間８に吹き出され、当該鋳型造型空間８が鋳物砂Ｓ１で満たされる。

しかる後、砂貯留タンク１１が上昇して上型２の貫通孔２０からブローノズル１１ａが抜き取られるとともに上記貫通孔２０に硬化性ガス導入装置（図示せず）が接続され、上記鋳型造型空間８に硬化性ガスを導入して鋳物砂Ｓ１を固化させて鋳型９を得る。

その後、図３及び図４に示すように、各第１スライド型４及び各第２スライド型５を型外側に同時にスライド移動させた後（図３のＸ２方向）、上型２を上昇させるとともに両押圧ピン７を上動させる（図４のＸ３及びＸ４方向）。すると、両押圧ピン７が上記鋳型９を下方から押圧して下側造型面３ａから離間させる。そして、上型２及び下型３の間から鋳型９を取り出して該鋳型９を次工程に搬送する。

以上より、本発明の実施形態によると、上型本体２１、下型本体３１、第１スライド型４及び第２スライド型５は、超高分子量ポリエチレンからなるので、鋳型造型空間８に面する領域、すなわち、上側造型面２ａ及び下側造型面３ａの摩擦抵抗が金属からなる型の場合に比べて低くなり、圧縮エアにより鋳物砂Ｓ１が上記鋳型造型空間８に圧送されても上側造型面２ａ及び下側造型面３ａの損傷が減るか、或いは無くなり、上型２及び下型３のメンテナンス周期を延ばすか、又は無くすことができて、維持管理がし易く低コストな樹脂型１にできる。また、上側造型面２ａ及び下側造型面３ａと造型した鋳型９との間の摩擦抵抗が低くなるので、鋳型９を上型２及び下型３から脱型するのが容易となり、上型２及び下型３の抜き勾配を小さくして仕上げ加工前の鋳物重量を下げて鋳物を取り扱い易くするとともに、鋳物の仕上げ加工時における加工量を減らして加工コストを下げることができる。

また、本実施形態における樹脂型１は、所謂、コールドボックス法で鋳型９を造型する鋳型造型用型であるが、このコールドボックス法で用いられる樹脂型１においてもメンテナンス周期を延ばすか、又は無くすことができ、維持管理がし易くなるとともにコストを抑えることができる。

さらに、上型本体２１及び下型本体３１は、超高分子量ポリエチレンからなるので、上型排気孔２１ｄ及び下型排気孔３１ｄ内周面の摩擦抵抗が金属からなる型の場合に比べて低くなり、鋳型造型空間８の気体（圧縮エア、硬化性ガス）を上型排気孔２１ｄ及び下型排気孔３１ｄから上型２及び下型３の外に排出する際、鋳物砂Ｓ１が気体とともに上型排気孔２１ｄ及び下型排気孔３１ｄを通過してその内周面に接触したとしても、上型排気孔２１ｄ及び下型排気孔３１ｄの内周面の損傷が減るか、或いは無くなる。したがって、上型排気孔２１ｄ及び下型排気孔３１ｄの内周面が損傷することで上型排気孔２１ｄ及び下型排気孔３１ｄから排気される気体の流れが変わって造型条件が変化してしまい、造型する鋳型９が不良品になるといったことを防ぐことができる。

それに加えて、下型本体３１及び第２スライド型５は、超高分子量ポリエチレンからなるので、ガイド孔６内周面の摩擦抵抗が金属からなる場合に比べて低くなって押圧ピン７が滑らかに上下動するようになり、押圧ピン７外周面とガイド孔６内周面との間の隙間が小さくなるよう設計できる。したがって、押圧ピン７外周面とガイド孔６内周面との間に鋳物砂Ｓ１が入り込み難くなって、鋳物砂Ｓ１によるガイド孔６内周面の損傷を低減させることができる。また、もし仮に、押圧ピン７外周面とガイド孔６内周面との間に鋳物砂Ｓ１が入り込んだとしても、ガイド孔６内周面の摩擦抵抗が金属からなる場合に比べて低いので、ガイド孔６内周面の損傷が減るか、或いは無くなる。したがって、ガイド孔６内周面が損傷して押圧ピン７外周面とガイド孔６内周面との間が広がり、その広がった隙間に鋳物砂Ｓ１が入り込んで押圧ピン７の上下動作に支障がでてしまうといったことがない。

そして、上型本体２１、下型本体３１、第１スライド型４及び第２スライド型５は、超高分子量ポリエチレンからなるので、上型本体２１、下型本体３１と第１、第２スライド型４、５との間の摩擦抵抗が金属からなる型の場合に比べて低くなり、上型本体２１、下型本体３１と第１、第２スライド型４、５との間に鋳物砂Ｓ１が入り込んだとしても、上型本体２１、下型本体３１、第１、第２スライド型４、５の損傷が減るか、或いは無くなる。したがって、上型本体２１、下型本体３１、第１、第２スライド型４、５が損傷して上型本体２１、下型本体３１と第１、第２スライド型４、５との間が広がり、その広がった隙間に鋳物砂Ｓ１が入り込んで第１及び第２スライド型４、５のスライド動作に支障がでるといったことを防ぐことができる。

尚、本発明の実施形態では、上型本体２１、下型本体３１、第１スライド型４及び第２スライド型５を超高分子量ポリエチレンで一体成形することにより得ているが、上型本体２１、下型本体３１、第１スライド型４及び第２スライド型５の一部分だけを超高分子量ポリエチレンからなるものにしてもよい。例えば、上型２における鋳型造型空間８を形成する上側造型面２ａを含む領域の一部を超高分子量ポリエチレンからなる樹脂で製作するようにしてもよいし、下型３における鋳型造型空間８を形成する下側造型面３ａを含む領域の一部を超高分子量ポリエチレンからなる樹脂で製作するようにしてもよい。

また、上型２及び下型３における上型排気孔２１ｄ及び下型排気孔３１ｄの各内周面を含むように型の一部だけを超高分子量ポリエチレンからなる樹脂で製作するようにしてもよい。

さらに、下型３における各ガイド孔６内周面を含むように型の一部だけを超高分子量ポリエチレンからなる樹脂で製作するようにしてもよい。

それに加えて、上型２及び下型３における上型スライド孔２２内周面及び下型スライド孔３２内周面を含むように型の一部だけを超高分子量ポリエチレンからなる樹脂で製作するようにしてもよく、第１、第２スライド型４、５の上型スライド孔２２内周面及び下型スライド孔３２内周面との対向面を含むように型の一部だけを超高分子量ポリエチレンからなる樹脂で製作するようにしてもよい。

また、本発明の実施形態では、上型２に上型排気孔２１ｄが、下型３に下型排気孔３１ｄが形成されているが、両方の型に形成するのが必須要件ではなく、いずれか一方の型に形成すればよい。

また、本発明の実施形態では、上型２に第１スライド型４が、下型３に第２スライド型５が設けられているが、両方の型に設けるのが必須要件ではなく、いずれか一方の型に設ければよい。

本発明は、鋳型を造型する鋳型造型用型に適している。

１ 樹脂型（鋳型造型用型）
２ 上型
３ 下型
４ 第１スライド型
５ 第２スライド型
６ ガイド孔
７ 押圧ピン
８ 鋳型造型空間
９ 鋳型
１０ 鋳型造型装置
２１ 上型本体
２１ｄ 上型排気孔
３１ 下型本体
３１ｄ 下型排気孔
Ｓ１ 鋳物砂

Claims (3)

1. 鋳型形状に対応する鋳型造型空間を有し、該鋳型造型空間に鋳物砂を満たして固化させることにより鋳型を造型する鋳型造型用型であって、
   上型及び該上型に対向配置された下型を有し、上記上型及び上記下型の各造型面間に型閉じ状態で形成される上記鋳型造型空間に粘結剤を添加・混練した珪砂からなる上記鋳物砂を満たすとともに当該鋳物砂に硬化性ガスを通過させることにより固化させて上記鋳型を得るよう構成され、
   上記上型及び上記下型の少なくとも一方は、スライド孔を有する型本体と、上記スライド孔にスライド移動可能に嵌挿されるスライド型とを備え、
   上記鋳型造型用型の上記鋳型造型空間を形成する造型面を含む領域の全部又は一部は、超高分子量ポリエチレンからなり、
   上記型本体の上記スライド孔内周面を含む領域及び上記スライド型の上記スライド孔内周面との対向面を含む領域の少なくとも一方は、超高分子量ポリエチレンからなることを特徴とする鋳型造型用型。
2. 請求項１に記載の鋳型造型用型において、
   上記上型及び上記下型の少なくとも一方には、上記鋳型造型空間の気体を型外に排出する複数の排気孔が貫通形成され、
   上記上型及び上記下型の少なくとも一方の上記排気孔内周面を含む領域は、超高分子量ポリエチレンからなることを特徴とする鋳型造型用型。
3. 請求項１又は２に記載の鋳型造型用型において、
   上記下型には、上下に延びる複数のガイド孔と、該各ガイド孔に上下動可能に挿通され、造型した上記鋳型を上記上型及び上記下型から脱型する際、上方に移動して上記鋳型を下方から押圧する押圧ピンとが設けられ、
   上記下型の上記ガイド孔内周面を含む領域は、超高分子量ポリエチレンからなることを特徴とする鋳型造型用型。

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