JP6183561B2 - ワックス型射出成型用のクランプ装置及びワックス型の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワックス型射出成型用のクランプ装置に関し、特に、ロストワックス精密鋳造におけるワックス型射出成型におけるゴム型の固定に使用されるクランプ装置に関する。

主として貴金属を用いた装飾品・アクセサリー・ジュエリーなどは、小さくて複雑、更に精密な形状をしている。このような製品を大量に生産したいという要望があり、ロストワックス精密鋳造法がこの業界で発達してきた。もちろん、上記以外の精密工業用部品製造においても応用可能である。

ジュエリー製造業界におけるロストワックス精密鋳造は、次のような工程を有する。
第一工程は原型を製作する工程。
第二工程は原型と同じ形状の空洞を有するゴム型を製作する工程。
第三工程はゴム型に溶解したワックス射出し、これを取り出すことで原型と同じ形状のワックス型を製造する工程。一般には、第三工程を繰り返して行うことで、多数のワックス型が製造される。
第四工程は第三工程で製造した多数のワックス型をワックス棒周辺にワックス型の湯道端部を溶解しつつ樹状に取り付け、これを筒状の耐熱容器内に装着して石膏を流し込み、石膏型を作成する工程。
第五工程は電気炉又はガス炉その他を用いて、低温で石膏型の内部にあるワックスを溶解流失させ、中温で空洞内部に付着したワックスを完全に燃焼させ、更に温度を上げることで石膏型が貴金属を流し込んだときの衝撃に耐えうる強度を出した後、貴金属を流し込むに適した温度まで下げて待機する焼成工程。
第六工程は原型と同じ空洞を沢山持つ石膏型内部に貴金属を流し込む鋳造工程。
第七工程は、貴金属が固まった時点で、石膏型を急速に水冷することで、ばらばらに石膏を割り、樹状の貴金属を取り出し、余分な部分を切り取り、原型と同じ形状の貴金属を磨く仕上げ工程。

図１を参照して第二工程のゴム型の製造方法を説明する。第二工程では、作成したいゴム型３の大きさに応じたサイズの型枠（不図示）と、原型１と、部品２（湯道２ａと湯口２ｂ）を使用する。型枠の下をプレートで塞ぎ、下半分にシリコンゴム加硫前の材料を入れ、その上に、原型１に部品２を接着したものを配置し、その後、上半分に加硫前の材料を入れ、枠の上部をプレートで塞ぎ、プレスしながら温度を上げて加硫する。加硫性のゴムの代わりに二液固化型のシリコンゴムを使用しても良い。

シリコンゴムが固まってゴム本来の弾性を持つようになったら、ゴム型３を前記の枠から取り出してジグザグの切り込み３ｃを入れ、原型１とこれに接着した部品２を取り出して、ゴム型を上ゴム型３ａと下ゴム型３ｂに分離する。これにより、内部に原型１及び部品２と同形状の空洞４を有するゴム型３が得られる。このような切り込み３ｃを分離面全体に入れることにより、上下のゴム型３ａと３ｂを合わせたとき、正確に合わせることができ、内部の空洞形状も正確に再現できる。

このような切り込み３ｃはまた、ゴム型３にワックスを射出してワックス型を作成する際、真空引きと加圧したワックスのシールを容易にする作用も有する。ワックス型をゴム型３から取り出す場合、合わせ面（切り込み）３ｃから上ゴム型３ａを分離した後、下ゴム型３ｂを変形させながら取り出し作業をすると、複雑な形状のワックス型であっても、壊さずに容易に取り出すことができる。場合によっては、ゴム型内部を幾つかに分割したり、中子を入れることもある。

原型は様々な大きさがあるため、ゴム型もそれに合わせて大きさと厚みは様々に変化する。また、ゴム型の耐久性や、ワックス型をゴム型内部から取り出すときの難易度に合わせて、ゴムの硬度も変えることが多い。

図２、図３に、第三工程で使用されるワックス型射出成型機とクランプ装置の概念図を示す。

ワックス型射出成型機６は射出ノズル７を有し、基本的に射出ノズル７からゴム型内の空洞４を真空引きする機能と溶解したワックスを加圧して射出する機能を持つ。更に良質なワックス型を歩留まりよく大量に生産するため、溶解ワックスの温度制御と射出ノズルの温度制御、射出圧力の制御、真空引き時間の制御、射出時間の制御等の機能を要求される場合がある。

クランプ装置５は、ゴム型３を載置台９とクランプ力発生器１１で駆動されるクランププレート１０で挟み込んでクランプ力（クランプ力Ｆ１、クランプ反力Ｆ２）を作用させ、射出ノズル７と湯口４ａを上下左右で位置合わせし、ゴム型３を押しつけ力Ｆ３で射出ノズル７に押しつけてシールする。その状態で、射出ノズル７からゴム型３の空洞４内にワックスが注入される。

原型１の体積や形状は様々であり、従って原型から製作したゴム型３、３’の上から見たときの縦横の長さと横から見たときの厚みもまた様々なものになる。そこで、これに対応して、溶解したワックスを適切にゴム型内の空洞４へ射出し、所定のワックス型を製作するためには、図２の基本的な機能に追加して更に必要な機能が発生する。

ゴム型３は必ずしも厚さが一定とは限らず、またクランププレート１０と載置台９は完全な平行ではないため、クランプ力発生器１１とクランププレート１０は球面軸受部によりクランププレート１０を揺動可能に支持するフローティング機構１２で結合するのが一般的である。

ゴム型３をクランプし適切にシールする上で、ゴム型合わせ面３ｃに均一な面圧を加える必要がある。そのためゴム型の全面に平均して力を加えてクランプすることが望ましい。ゴム型３，３’は大きさがいろいろであるため、クランプ力Ｆ１の作用点（クランプ力発生器１１）をある範囲Ｒ１内で移動させる必要がある。

上下移動機構５ｂは、異なる厚さを有するゴム型３，３’の湯口４ａを射出ノズル７の高さに合わせることができるように、載置台９の高さをある範囲Ｒ２で調整するためものである。

前後移動機構５ｃは、載置台９を前後方向に移動させるためのものである。前後移動機構５ｃにより、ゴム型３，３’の湯口４ａを射出ノズル７方向へ移動して押しつけ力Ｆ３を発生させることにより、第三工程におけるゴム型３内部の空洞４の真空引きと内部へワックスを射出する際の圧力のシールを行うことができる。

また、空洞４の形状やワックスの性質に合わせて射出ノズル７からのワックスの射出圧力を変更するために、及び／又は、ワックスの射出圧力に負けないように、クランプ力Ｆ１や押しつけ力Ｆ３を調整する必要がある。ただし、クランプ力Ｆ１や押しつけ力Ｆ３が過大になると、ゴム型３が変形するため、原型に近いワックス型を取ることができなくなる。

国際公開第２０１３／０３８４４８号

図４は、クランプ装置５でゴム型３をクランプしてワックスを射出するときの力バランスを示す。

クランププレート１０の力点にクランプ力Ｆ１を加えるクランプ力発生器１１は、単動のエアシリンダーを用いるのが一般的であり、エアの供給によりピストンを前進させて押圧し、その復帰はエアの排気と復帰バネの作用による。その理由は、ピストンとシリンダー壁その他の摩擦を少なくすることができ、供給圧力を制御することで押圧力を自在に変えられるからである。

ゴム型３を載置台９とクランププレート１０の間にクランプしたとき、クランプ力Ｆ１によりゴム型３はたわみ（圧縮）Ｄ１を生じ、空洞４の容積、形状も変化する（４→４’）。このとき、ゴム型３の弾性係数をＫとすると、ゴム型３には、Ｆｒ＝Ｋ×Ｄ１の弾性力Ｆｒが発生する。Ｆ１とＦｒは大きさが等しく方向が反対で、力がバランスする。クランプ力Ｆ１は空洞４’の断面積Ｓには作用せず、ゴム型合わせ面３ｃの面積Ａに作用する。従って、Ｆ１／Ａ＝Ｋ×Ｄ１／Ａの値が、ゴム型３のシール圧力を意味する。

ゴム型３を前進させて射出ノズル７に押しつけ、真空引き後、ノズル７からワックスをある圧力Ｐで射出してゴム型３の内部にワックスを充満させる。このとき、空洞４には、断面積Ｓと射出圧力Ｐを乗じた力Ｆｐが発生し、クランプ力Ｆ１とＦｒ＋Ｆｐの合力がバランスするので、ゴム型３の弾性力Ｆｒは、Ｆ１からＦ１−Ｆｐに減少し、シール圧力は、（Ｆ１−Ｆｐ）／Ａに減少する。これに伴い、ゴム型３のたわみは、Ｄ１からＤ２（Ｄ２＜Ｄ１）に減少し、空洞４の容積及び形状が変化する（４’→４’’）。

弾性力Ｆｒの減少は、ワックス射出時のゴム型合わせ面３ｃからのワックス滲み出しの原因となり、後工程でバリ取り等の必要を生じさせる。これを防ぐために過剰にクランプ力Ｆ１を大きくすると、ゴム型３への負担が大きくなることに加え、ワックス射出時の空洞の容積、形状（４’’）が当初の容積、形状（４）から大きく変化してしまう。空洞の変形は、原型１と異なる製品形状となることを意味するので問題である。製品が工業用精密部品である場合にこの問題が重大であることは明らかである。空洞容積の変化は、製品の金属使用量が安定しない原因となる。特に、製品が貴金属である場合、わずかな使用量の増大であっても、製品を大量に生産するため、製造業者の利益管理に多大な影響を与える。

そのため、ゴム型３の種類と射出圧力Ｐに応じて適切なクランプ力Ｆ１を決めなくてはならない。しかし、ゴム型３の大きさや硬度は多種多様であり、射出圧力Ｐもワックスの種類や空洞４の大きさ・形状等に応じて変化させる必要があることから、適切なクランプ力Ｆ１は、ゴム型３毎に試行錯誤で決定するほか無いのが現状である。

製造業者は、多数のゴム型３毎にこのような試行錯誤を行い、更には、それにより決定した射出圧力Ｐやクランプ力Ｆ１等の製造条件をゴム型３毎に装置に入力し、記憶させる作業を強いられている。また、試行錯誤であるから、最適な製造条件を決定するには作業者の熟練が必要であり、品質の良い製品を製造することの困難性を増大させている。試行錯誤で決定されることから製造条件にバラツキがあり、それにより、製品の容積、形状にバラツキを生じさせていた。

本出願には、下記の発明が開示される。

型を載置する載置台、
クランププレート、及び、
前記載置台に対する前記クランププレートの上下方向の位置を変化させるためのクランプ力発生器を有し、
前記載置台と前記クランププレートの間でゴム型をクランプするワックス型射出成型用のクランプ装置であって、
前記載置台に対する前記クランププレートの上下方向の位置を固定するロック機構を更に有することを特徴とするクランプ装置。

前記クランプ力発生器は、前記クランププレートに連結されたクランプシャフトを有し、
前記ロック機構は、前記クランプシャフトを固定することが好ましい。

前記ロック機構は、前記クランプシャフトに当接可能な第１及び第２摩擦部を有し、
前記第１及び第２摩擦部は、前記クランプシャフトの直径よりも小さい距離だけ相互に離間して配置されており、
前記ロック機構は、前記クランプシャフトを前記第１及び第２摩擦部に押し付けることにより前記クランプシャフトを固定することが好ましい。

前記ロック機構は、
支点の周りで回転可能なロック棒であって、前記クランプシャフトに当接可能な係合部を有する前記ロック棒と、
前記ロック棒の一端を駆動する駆動手段を有し、
前記支点と前記一端の距離が、前記支点と前記係合部の距離よりも大きいことを特徴とすることが好ましい。

ゴム型を載置する載置台、
クランププレート、及び、
前記載置台に対する前記クランププレートの上下方向の位置を変化させるためのクランプ力発生器を有するクランプ装置を用いたワックス型の製造方法であって、
前記載置台と前記クランププレートの間で前記ゴム型をクランプした状態で、前記載置台に対する前記クランププレートの上下方向の位置を固定するステップと、
前記クランププレートの上下方向の位置を固定した状態で、前記ゴム型にワックスを射出するステップを有することを特徴とするワックス型の製造方法。

本願では、上下、前後、左右は、相互に垂直な方向を意味する。ただし、この定義は、厳密なものではなく、発明の効果が達成できる範囲で柔軟に解釈されるべきである。また、上下方向は、必ずしも鉛直方向を意味しない。例えば、下記実施形態におけるクランプ装置を横置きで使用するような形態では、上下方向は、水平面内の方向であり得る。

図１は、ゴム型の製造方法の説明図である。 図２は、ワックス型射出成型機及びクランプ装置の側面図である。 図３は、クランプ装置の側面図である。 図４は、クランプ装置でゴム型をクランプしてワックスを射出するときの力バランスを示す。 図５は、本発明の一実施形態に係るクランプ装置５Ａを示す。 図６は、本発明の一実施形態に係るクランプ装置５Ｂの正面図である。 図７は、本発明の一実施形態に係るクランプ装置５Ｂの側面図である。 図８は、ロック機構２０Ｂを示す。 図９は、楔受部材２５を示す。 図１０は、凹部２５ｃを有することによる楔効果を説明する。 図１１は、ロック機構の変形形態２０Ｃを示す。 図１２は、ロック機構の変形形態２０Ｄを示す。

本発明の一実施形態に係るクランプ装置５Ａを示す図５を用いて本発明の原理を説明する。

クランプ装置５Ａは、載置台９に対するクランププレート１０の上下方向の位置を固定するためのロック機構２０Ａを有することで、従来の技術の問題を解決する。好ましくは、ロック機構２０Ａは、クランププレート１０によりゴム型３をクランプした状態でクランププレート１０の上下方向の位置固定を行う。クランププレート１０の位置固定を行うことで、ワックスを射出したときの力Ｆｐによる弾性力Ｆｒの減少を防止又は抑制できる。好ましい実施形態では、ワックス型は、クランプによりゴム型３を圧縮した状態で、載置台９に対するクランププレート１０の上下方向の位置を固定し、その状態でゴム型９にワックスを射出することにより製造される。

例えば、ロック機構２０Ａによって、クランププレート１０の位置を完全に固定できる（クランププレート１０の移動をゼロにできる）と仮定すると、クランプ力Ｆ１は、ゴム型合わせ面３ｃからのワックス滲み出しを防止可能な最小限の力とすることができる。最小限のクランプ力Ｆ１でクランプしたときのゴム型３のたわみをＤ０とすると、ワックスを射出しても、たわみＤ０は変化せず、弾性力Ｆｒの減少は生じないから、ワックスの滲み出しは生じない。空洞４の変形も最小にすることができる。よって、原型１により忠実な製品製造が可能となり、精密部品等の品質向上を図り得る。射出圧力Ｐを考慮せずにクランプ力Ｆ１を決めることができるから、クランプ力Ｆ１の決定が容易又は一意的になる。よって、製品の金属使用量の安定化を図り得る。クランプ力Ｆ１や射出圧力Ｐ等の製造条件をゴム型３毎に装置に入力して記憶させる等の必要も解消され得る。

物理的に完全な固定は現実にはあり得ないが、ロック機構２０Ａによってクランププレート１０の移動を充分小さくすれば、実質的に上記効果が達成される。本発明における「載置台に対するクランププレートの上下方向の位置を固定する」は、クランププレート１０の移動を完全にゼロにする場合だけでなく、ワックスを射出したときの力Ｆｐによる弾性力Ｆｒの減少の防止又は抑制効果が得られる程度にクランププレート１０の移動を小さくする場合も含む。

クランプ装置５Ａは、ロック機構２０Ａを制御する制御部３０を有し得る。好ましい実施形態では、制御部３０は、クランププレート１０によりゴム型３がクランプされているどうかを判断し、クランプしていると判断したときに、ロック機構２０Ａがクランププレート１０の位置を固定するようにロック機構２０Ａを制御する。この場合、制御部３０は、コンピュータであり得る。クランプされているどうかは、例えば、クランプ力Ｆ１に基づいて判断し得る。制御部３０は、クランプ力Ｆ１を計測するためのセンサーを有し得る。例えば、クランプ力Ｆ１をエアシリンダー１１により発生させる場合には、エアシリンダー１１に供給するエアの圧力によりクランプ力Ｆ１を計測し得る。配管抵抗等による判断エラーを防止するために、タイマーを使用し、一定以上のクランプ力Ｆ１が一定時間以上継続したときにクランプされていると判断することができる。作業者が目で見てゴム型３がクランプされていることを判断し、制御部３０を操作してクランププレート１０の位置を固定しても良い。

図６及び図７は、本発明の他の実施形態に係るクランプ装置５Ｂを示す。図６及び図７は、図３におけるクランプ機構部５ａのゴム型載置台９より上の部分に対応する。

本実施形態のクランプ装置５Ｂは、クランプ機構部筐体８と、ゴム型３を載置するための実質的に水平な載置面を有する載置台９と、鉛直方向に移動可能なクランププレート１０と、クランプ力発生器１１と、フローティング機構１２と、クランプ力発生器移動機構１３と、左右移動機構１４と、ロック機構２０Ｂを有する。

筐体８は、板金等の金属材料で形成され得る。載置台９は、ゴム型３を装着可能なゴム型位置決め挿入プレート９ａを有し、上記載置面は、ゴム型位置決め挿入プレート９ａ上に形成されている。クランププレート１０は、実質的に平板状の金属板等により形成される。

クランプ力発生器１１は、載置台９に対するクランププレート１０の上下方向の位置を変化させ、クランププレート１０に対してクランプ力Ｆ１を作用させるための装置である。好ましくは、クランプ力発生器１１は、圧縮空気により動作するクランプシャフト１１ａによってクランププレート１０を上下に移動させ、クランププレート１０に対してクランプ力Ｆ１を作用させることが可能な単動式エアシリンダーである。

クランプシャフト１１ａとクランププレート１０は、フローティング機構１２を介して連結されている。フローティング機構１２は、揺動軸受部１２ａと、移動制限機構１２ｂを有する。

揺動軸受部１２ａは、ボールジョイント等によって、クランププレート１０を前後左右に揺動可能にクランプシャフト１１ａに結合させる。

移動制限機構１２ｂは、クランププレート１０が上死点にあるときには、クランプシャフト１１ａの前後方向の移動を許容する一方で、クランププレート１０が上死点から下降したときには、クランプシャフト１１ａのクランププレート１０に対する前後方向の位置を固定する。これにより、クランププレート１０が上死点にあるときには、ゴム型３の大きさに合わせて、クランププレート１０に対するクランプ力Ｆ１の作用点を前後方向で調整することが可能であり、クランププレート１０の下降過程では、クランプ力Ｆ１の作用点がずれてしまうことが防止される。

クランププレート１０は、左右に突起部１０ａを有し、クランプ機構部筐体８は、上死点にあるクランププレート１０の突起部１０ａに係合する係合部８ａを有する。突起部１０ａと係合部８ａが係合することで、クランプシャフト１１ａの前後方向への移動の際にクランププレート１０が一緒に前後に移動することが防止される。

クランプ力発生器移動機構１３は、前後方向にクランプ力発生器１１を移動させるための機構である。

クランプ力発生器移動機構１３は、クランプ力発生器１１を前後に案内するガイドシャフト１３ａと、クランプ力発生器１１を前後に駆動するためのラック１３ｂ及びピニオン１３ｃと、ピニオン１３ｃを回転操作するためのツマミ１３ｄを有する。

ガイドシャフト１３ａはクランプ機構部筐体８に若干の隙間を有して装着されており、クランプ力発生器１１が作動しても、大きな反力がガイドシャフト１３ａに作用せずにクランプ機構部筐体８に直接作用させるためのクランプ反力受け１３ｅがクランプ力発生器移動機構１３の移動方向全域においてその左右に取り付けられている。

クランプ力発生器１１をツマミ１３ｄの回転により移動させるときは、クランプ反力受け１３ｅとクランプ機構部筐体８との間に若干の隙間を設けてあり、自由に移動可能であるが、クランプシャフト１１ａが下降してゴム型３をクランプしたとき、その反力によってガイドシャフト１３ａが持ち上がり、クランプ反力受け１３ｅがクランプ機構部筐体８に密着して、大きな反力を受け止める。

クランプ力発生器移動機構１３の載置台９に対する上下方向の位置は基本的に固定されている。クランププレート１０がゴム型３をクランプした状態では、クランプ反力受け１３ｅがクランプ機構部筐体８に密着し、クランプ力発生器移動機構１３の載置台９に対する上下方向の位置は、実質的に固定される。

左右移動機構１４は、クランプ機構部５ａに作用する左右方向への力に応じてクランプ機構部５ａを左右方向に案内する機構である。

図８は、ロック機構２０Ｂを示す。図示のように、ロック機構２０Ｂは、ロック棒２１と、ブロック部材２２と、弾性部材２３と、エアシリンダー２４と、楔受部材２５を有する。

ロック棒２１は、一端に円形孔２１ａを有し、他端に円形孔２１ｂを有する平板棒状の部材である。円形孔２１ａは、クランプ力発生器移動機構１３の筐体１３ｆに固定された固定軸１３ｇの周りで水平面内で回転自在に支持される。円形孔２１ｂは、エアシリンダー２４のピストン２４ａ先端に形成された駆動軸２４ｂの周りで回転自在に支持される。

ロック棒２１は、円形孔２１ａ，２１ｂの中間位置にクランプシャフト１１ａに係合可能な係合部２１ｃを有する。係合部２１ｃは、クランプシャフト１１ａに相補的な形状とすることができる。係合部２１ｃは、円形孔２１ａ，２１ｂ間の距離Ｎが円形孔２１ａと係合部２１ｃの距離ｎよりも充分大きくなる位置に設けられる。

ブロック部材２２は、クランプ力発生器移動機構１３の筐体１３ｆに固定されている。ロック棒２１の他端側とブロック部材２２の間には、バネ等の弾性部材２３が介挿されている。

エアシリンダー２４は、エアＳの圧力と弾性部材２３の付勢力でピストン２４ａを水平方向（図８（ａ）の左右）に駆動する。エアシリンダー２４は、エアＳの供給が無いときに、係合部２１ｃとクランプシャフト１１ａの間に僅かな隙間が形成されるように位置決めされている。

図９は、楔受部材２５を示す。図９（ａ）は、斜視図であり、図９（ｂ）は、図８（ｂ）のＣ−Ｃ断面である。楔受部材２５は、突起部２５ａを有する概略円筒状の外形を有する部材である。楔受部材２５には、クランプシャフト１１ａを案内するためのクランプシャフト１１ａと概略同径の案内穴２５ｂと、案内穴２５ｂに開口する凹部２５ｃが形成されている。案内穴２５ｂ及び凹部２５ｃは、楔受部材２５を上下方向に貫通している。好ましい実施形態では、凹部２５ｃは、案内穴２５ｂの偏心位置に形成された案内穴２５ｂより小径の円弧状の断面形状を有する。案内穴２５ｂと凹部２５ｃの接続部位は、クランプシャフト１１ａとの間で摩擦を発生させる摩擦部２５ｄ，２５ｅを構成する。摩擦部２５ｄ，２５ｅの間の距離ｒ１は、案内穴２５ｂ（クランプシャフト１１ａ）の径ｒ２よりも小さい。

楔受部材２５の側面には、ロック棒２１を水平面内で案内するためのロック棒２１の厚みと概略同幅の切込部２５ｆが形成されている。楔受部材２５は、例えば、円筒状のロッドを加工することにより形成した一体物の部材であることが、コスト、強度の面から好ましい。凹部２５ｃはエンドミル等により、切込部２５ｆはフライス等により加工できる。楔受部材２５は、突起部２５ａを筐体１３ｆの係合穴１３ｈに挿入した状態で筐体１３ｆに固定される。図中２５ｇは、固定ピン１３ｇの受け孔である。

ロック機構２０Ｂの動作を説明する。
エアシリンダー２４へのエアＳ未供給時には、係合部２１ｃとクランプシャフト１１ａの間、及び、クランプシャフト１１ａと摩擦部２５ｄ，２５ｅの間に隙間が有り、クランプシャフト１１ａは上下方向に自由に移動可能である。

エアシリンダー２４にエアＳが供給されると、ピストン２４ａがロック棒２１を固定軸１３ｇの周りで回転させ、係合部２１ｃによりクランプシャフト１１ａが凹部２５ｃ側に押し付けられる。この押付力により、クランプシャフト１１ａと摩擦部２５ｄ，２５ｅの間に摩擦が生じ、クランプシャフト１１ａの載置台９に対する上下方向の位置が固定される。

このとき、距離Ｎが距離ｎよりも充分大きいため、クランプシャフト１１ａから楔受部材２５への押付力を大きくすることができる。また、クランプシャフト１１ａの押付力が２点（摩擦部２５ｄ，２５ｅ）に作用することにより、楔効果で大きい反力が発生し、クランプシャフト１１ａの上下方向の位置固定が強固にできる。

図１０は、凹部２５ｃを有することによる楔効果を説明する。凹部２５ｃが無い場合、楔受部材２５の一箇所でしか抗力が発生せず、その抗力の大きさはクランプシャフト１１ａの押付力Ｆに等しい。しかし、本実施形態では、凹部２５ｃがあることで、２箇所の摩擦部２５ｄ，２５ｅで抗力Ｆａ，Ｆｂが発生する。摩擦部２５ｄ，２５ｅの距離ｒ１を大きくしていくと（ただし、ｒ１＜ｒ２）、抗力Ｆａ，Ｆｂを、Ｆａ２，Ｆｂ２のように増大させることができる。

クランプシャフト１１ａに作用する摩擦力は抗力Ｆａ，Ｆｂと摩擦係数の積で作用するため、上記楔効果により摩擦力を効果的に高めることができる。摩擦係数はクランプシャフト１１ａの外壁と凹部２５ｃの内壁の材質と表面粗さよって決まるため、適切な材質の選択と適正な表面粗さ仕上げにより、又は、クランプシャフト１１ａ及び／又は凹部２５ｃに螺旋溝などを施すことで、摩擦係数を高めることが可能である。

ピストン２４ａが直線運動をするのに対してロック棒２１は回転運動をするが、円形孔２１ｂの径を駆動軸２４ｂより少し大きくしておけば上記動作に問題は生じない。クランプシャフト１１ａを凹部２５ｃに向けて押し付ける際に、クランプシャフト１１ａの駆動方向に直角方向の力が作用するが、クランプシャフト１１ａと案内穴２５ｂの径差を充分小さくしておけば、クランプ力発生器１１の機能、動作に悪影響は生じない。

本実施形態では、特に好ましい態様として、突起部２５ａや案内穴２５ｂ、切込部２５ｆ等を有する楔受部材２５を示したが、摩擦部２５ｄ，２５ｅさえ有れば上記楔効果によるクランプシャフト１１ａの固定が可能であり、その他の構成は、省略することも可能である。

上記実施形態におけるロック機構２０Ｂには、種々の変形形態が考えられる。

図１１は、ロック機構の第１の変形形態２０Ｃを示す。図１０のロック機構２０Ｃでは、割２６ａを入れたテーパ２６ｂ付きスリーブ２６と、テーパ２６ｂに相補的なテーパ２７ａを有するスリーブ２７がクランプシャフト１１ａに嵌挿されている。エアシリンダー２８のピストン２８ａ等でスリーブ２７をスリーブ２６に押し付ければ、スリーブ２６の締め付けによりクランプシャフト１１ａの位置を固定することができる。

図１２は、ロック機構の第２の変形形態２０Ｄを示す。図１１のロック機構２０Ｄは、クランプシャフト１１ａに係合するテーパ２９ａを有する一対のブロック又は板２９を有する。ブロック又は板２９の一端を回転可能に支持し、他端に押付力を作用させ、クランプシャフト１１ａをテーパ２９ａで挟み込むことによって、クランプシャフト１１ａの位置を固定することができる。

更に他の形態として、クランプシャフト１１ａの外壁に上下方向にラックを形成し、当該ラックにピニオンを係合させ、ピニオンを固定することにより、クランプシャフト１１ａの位置を固定することもできる。

クランプ装置５Ｂは、クランプ装置５Ａと同様の制御部３０を有し得る。

以上、好ましい実施形態を説明したが、上記実施形態は例であり、本発明は、請求の範囲において種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、クランプシャフト１１ａの位置を固定する場合を説明したが、載置台９に対するクランププレート１０の上下方向の位置を固定すれば、本発明の効果は達成されるのであり、固定の対象物は、クランプシャフト１１ａには限られない。

本発明は、宝飾品、アクセサリ等の小物や工業製品等の製造のためのワックス型射出成型の際のゴム型の固定に使用されるクランプ装置及びワックス型の製造に適用することができる。

１・・・原型
２・・・部品
３，３’・・・ゴム型
４，４’，４’’・・・空洞
５，５Ａ，５Ｂ・・・クランプ装置
５ａ・・・クランプ機構部
５ｂ・・・上下移動機構
５ｃ・・・前後移動機構
６・・・ワックス型射出成型機
７・・・射出ノズル
８・・・クランプ機構部筐体
９・・・ゴム型載置台
１０・・・クランププレート
１１・・・クランプ力発生器
１１ａ・・・クランプシャフト
１２・・・フローティング機構
１３・・・クランプ力発生器移動機構
１３ｆ・・・クランプ力発生器移動機構筐体
１３ｇ・・・固定軸
１４・・・左右移動機構
２０Ａ〜２０Ｄ・・・ロック機構
２１・・・ロック棒
２１ｃ・・・係合部
２４・・・エアシリンダー
２４ｂ・・・駆動軸
２５・・・楔受部材
２５ｄ，２５ｅ・・・摩擦部
３０・・・制御部

Claims (5)

1. ゴム型を載置する載置台、
   クランププレート、及び、
   前記載置台に対する前記クランププレートの上下方向の位置を変化させるためのクランプ力発生器を有し、
   前記載置台と前記クランププレートの間でゴム型をクランプするワックス型射出成型用のクランプ装置であって、
   前記載置台に対する前記クランププレートの上下方向の位置を固定するロック機構を更に有することを特徴とするクランプ装置。
2. 前記クランプ力発生器は、前記クランププレートに連結されたクランプシャフトを有し、
   前記ロック機構は、前記クランプシャフトを固定することを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
3. 前記ロック機構は、前記クランプシャフトに当接可能な第１及び第２摩擦部を有し、
   前記第１及び第２摩擦部は、前記クランプシャフトの直径よりも小さい距離だけ相互に離間して配置されており、
   前記ロック機構は、前記クランプシャフトを前記第１及び第２摩擦部に押し付けることにより前記クランプシャフトを固定することを特徴とする請求項２に記載のクランプ装置。
4. 前記ロック機構は、
   支点の周りで回転可能なロック棒であって、前記クランプシャフトに当接可能な係合部を有する前記ロック棒と、
   前記ロック棒の一端を駆動する駆動手段を有し、
   前記支点と前記一端の距離が、前記支点と前記係合部の距離よりも大きいことを特徴とする請求項２又は３に記載のクランプ装置。
5. ゴム型を載置する載置台、
   クランププレート、及び、
   前記載置台に対する前記クランププレートの上下方向の位置を変化させるためのクランプ力発生器を有するクランプ装置を用いたワックス型の製造方法であって、
   前記載置台と前記クランププレートの間でゴム型をクランプした状態で、前記載置台に対する前記クランププレートの上下方向の位置を固定するステップと、
   前記クランププレートの上下方向の位置を固定した状態で、前記ゴム型にワックスを射出するステップを有することを特徴とするワックス型の製造方法。

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