JP6281889B2 - ワックス型射出成型用のクランプ装置 - 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熔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熔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熔解流失させ、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熔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とクランプ駆動装置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、熔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、クランプ駆動装置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１３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（クランプ駆動装置１１）をある範囲Ｒ１内で移動させる必要がある。

ここで、クランプ力Ｆ１の作用点を移動させるときに、クランププレート１０がクランプ駆動装置１１と一緒に移動してしまうと、クランププレート１０が射出ノズル７と干渉したり、またはゴム型３，３′上面の全面をクランプできなくなる等の不都合を生じる。これを防ぐための構造としてクランププレートガイド１５ａ，１５ｂが必要であり、クランププレート１０が上昇下降する領域（ストローク）全部に渡ってこのクランププレートガイド１５ａ，１５ｂが設けられている必要がある。

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

上記の通り、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の高さに合わせるため、載置台９の高さ調整が必要となる。

従来技術における載置台９の高さ調整は、主に、下記の方法１、２により行われていた。

方法１は、横から（図３に示す方向から）湯口４ａと射出ノズル７を目視しながら、上下移動機構５ｂで載置台９を上昇・下降させる方法である。この方法は、ゴム型３と射出ノズル７を覗きながらの作業であり、その間隔はかなり狭く、横からでは湯口４ａも見えにくいので、なかなか困難な作業である。

方法２は、ゴム型３の厚みを予め測定してＩＣタグ等に記憶しておき、載置台９に載置したゴム型３の厚みから湯口４ａと射出ノズル７の高さを一致させるために必要な載置台９の移動距離を算出し、抵抗式ポテンショメーター又はロータリーエンコーダー等で載置台９の位置を測定しつつ、上下移動機構５ｂにより載置台９を移動させる方法である。方法２では、ゴム型３の厚みを個別に一々正確に測定し、それを入力して記憶させるのに手間が掛かる問題がある。何万個もストックしてあるゴム型３に全て番号を付けたり、ＩＣタグを付けたりする必要があるため、作業は非常に手間が掛かる。これらの作業は、一般の作業員にはできず、管理者が行う必要があるため、コスト増への影響も大きい。

なお、方法１、２で使用されるクランプ装置５は、載置台９とクランプ駆動装置１１を含めたクランプ機構部５ａの全体を上下移動機構５ｂにより上昇・下降させる構造である場合が多い。すなわち、クランププレート１０は、クランプ駆動装置１１の作動によって上昇・下降するとともに、上下移動機構５ｂの作動によっても上昇・下降する。

また、上下移動機構５ｂとしては、一般に、手動ネジ又は電動ネジ或いは空気圧駆動で載置台９を上昇・下降させる方式が使用される。ただし、方法１に関しては、図４に示すように、基準面１８に設置するブラケット１６に上下に延びる長穴１６ａを形成し、クランプ機構部５ａから突起するロッド１６ｂを長穴１６ａに挿入し、長穴１６ａ内のロッド１６ｂの位置により高さ調整をしてからボルト等によって高さを固定する構造の装置が使用される場合もある。

近年になり、イタリアのRiacetech Srlにより、上記課題に対処したワックス型射出成型機（以下、「Riacetech製品」という。）が開発された。図５は、Riacetech製品の概略図を示す。当該製品では、クランプ駆動装置１１が基準面１８に固定され、射出ノズル７は載置台９とクランププレート１０の距離Ｌの１／２の位置に配置される。また、通常、ゴム型３の湯口４ａは、ゴム型３の厚さの中心に位置する。この条件では、図５に示すように、ゴム型３の厚みに関わらず、湯口４ａと射出ノズル７の距離Ｙは、ゴム型３からクランププレート１０までの距離Ｘの１／２である。Riacetech製品では、クランププレート１０の下降と載置台９の上昇が、同期してかつ同一速度で行なわれる。これにより、載置台９がＸ／２だけ上昇し、クランププレート１０がＸ／２だけ下降したときに、ゴム型３がクランプされるとともに、湯口４ａと射出ノズル７の高さが一致する。

Riacetech製品は、当業界における長年の課題（方法１，２の課題）を解決したものではあるが、クランププレート１０と同期してかつ同一速度でゴム型３を移動させる制御が難しいという問題を伴うものであった。

すなわち、機械から見ると距離Ｘは未知数であるから、載置台９とクランププレート１０のそれぞれをＸ／２だけ移動させるという制御は出来ない。そのため、載置台９とクランププレート１０を、同期してかつ同一速度で移動させることが必須である。一方、ゴム型３に対するクランプ力の可変性や正確性を得るには、クランププレート１０の駆動方式は空気圧駆動が望ましいのであるが、空気圧駆動のクランププレート１０と同期して且つ同一速度で載置台９を移動させる機構１９は、技術的な難度が高く、複雑、高コスト、及び／又は、大型のものとならざるを得ない。Riacetech製品における機構１９の内部構造は出願人には不明であるが、同社製品の外観を見る限り、機構１９は作業性に支障に来すほど大型の構造であり、同時かつ同一速度を実現することの困難性が伺われる。

本出願には、下記態様の発明が開示される。

型を載置するための載置台、
クランププレート、及び、
前記載置台と前記クランププレートの上下方向の距離を変化させるためのクランプ駆動装置
を具備するクランプ機構部と、
前記クランプ機構部を上下方向に移動させるための上下移動機構
を有し、前記クランプ駆動装置が、前記載置台と前記クランププレートの距離を、第１の距離から、前記第１の距離よりも小さい第２の距離まで変化させたときに、前記載置台と前記クランププレートの間で前記型がクランプされるワックス型射出成型用のクランプ装置であって、
前記上下移動機構は、前記第１の距離と前記第２の距離の差の１／ｎ（ただし、１．５≦ｎ≦２．５）だけ前記クランプ機構部を上昇させることを特徴とするクランプ装置。

型を載置するための載置台、
クランププレート、及び、
前記載置台と前記クランププレートの上下方向の距離を変化させるためのクランプ駆動装置を具備するクランプ機構部と、
基準面に対して前記クランプ機構部を上下方向に移動させるための上下移動機構
を有し、前記載置台と前記クランププレートの間で前記型がクランプされるワックス型射出成型用のクランプ装置であって、
前記クランプ駆動装置に対する上下方向の位置が固定された固定支点と、
前記クランププレートと一体に上下方向に移動する移動支点と、
前記固定支点と前記移動支点の水平方向の距離の１／ｎ（ただし、１．５≦ｎ≦２．５）だけ前記固定支点から水平方向に離間した位置において上下方向に移動可能な中間支点と、
一端が前記移動支点に係合し、他端が前記固定支点に係合し、前記一端と前記他端の中間の部位が前記中間支点に係合したリンク部材を更に有し、
前記上下移動機構は、前記基準面に対する前記中間支点の上下方向の位置を概略一定に保つように、前記クランプ機構部を上下方向に移動させることを特徴とするクランプ装置。

クランプ装置は、前記中間支点と一体に上下方向に移動する検知片と、
前記検知片の上下に配置された下スイッチ及び上スイッチを更に有し、
前記検知片が前記下スイッチに接触したときに、前記上下移動機構は、前記クランプ機構部を上昇させ、
前記検知片が前記上スイッチに接触したときに、前記上下移動機構は、前記クランプ機構部を下降させることが好ましい。

前記上下移動機構は、
前記下スイッチにより開閉される空気供給弁と、
前記上スイッチにより開閉される排気弁と、
前記クランプ機構部を駆動するエアシリンダーを有し、
前記検知片が前記下スイッチに接触したときに、前記空気供給弁から前記エアシリンダーにエアが供給されて前記クランプ機構部が上昇し、
前記検知片が前記上スイッチに接触したときに、前記排気弁から前記エアシリンダー内のエアが排気されて前記クランプ機構部が下降することが好ましい。

クランプ装置は、前記クランプ機構部を前後方向に移動させる前後移動装置と、
前記クランプ機構部の前後方向の位置に応じて、前記上下移動手段による前記クランプ機構部の上下方向への移動を禁止する移動禁止手段を更に有することが好ましい。

上記各発明におけるｎは、概略２であることが好ましい。

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、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４は、従来の方法で使用されるクランプ装置の要部正面図である。 図５は、従来の方法で使用されるクランプ装置の要部側面図である。 図６は、本発明の一実施形態に係るクランプ装置５の原理を示す。 図７は、本発明の好ましい実施形態に係るクランプ装置５を示す。 図８は、本発明の他の実施形態に係るクランプ装置５を示す。 図９は、リンク部材３４を示す。

図６に、本発明の一実施形態に係るクランプ装置５の原理を示す。

図示のように、クランプ装置５は、クランプ機構部５ａと、クランプ機構部５ａを上下方向に移動させる上下移動機構５ｂを有する。クランプ機構部５ａは、ゴム型３を載置するための載置台９と、クランププレート１０を上下方向に移動させるクランプ駆動装置１１を有する。クランプ駆動装置１１がクランププレート１０を移動させることにより載置台９とクランププレート１０の距離が変化する。載置台９とクランプ駆動装置１１は、クランプ機構筐体８で固定されており、上下移動機構５ｂの駆動よって一体に上下に移動する。

初期状態において、クランププレート１０は、載置台９からある距離（「第１の距離」という）Ｌだけ上方の位置にある。様々な厚さのゴム型３のクランプを可能にするため、第１の距離Ｌは十分大きい値（例えば、最も厚いゴム型３の厚さよりも大きい値）とすることが望ましい。クランプ駆動装置１１がクランププレート１０を下降させていくと、やがては、載置台９とクランププレート１０の間でゴム型３がクランプされる。このときの載置台９とクランププレート１０の距離Ｌ’を「第２の距離」という。

様々な厚さのゴム型３をクランプ可能とするため、ワックス型射出成型機６の射出ノズル７は、載置台９とクランププレート１０の中心（射出ノズル７と載置台９の距離がＬ／２になる位置）に配置することが最善である。また、通常、ゴム型３の湯口４ａは、ゴム型３の厚さの中心に位置する。ここでは、まず、射出ノズル７と載置台９の距離がＬ／２であり、湯口４ａは、ゴム型３の厚さの１／２の位置にある場合について説明する。

ゴム型３をクランプするときのクランププレート１０の下降距離（第１の距離Ｌと第２の距離Ｌ’の差）をＸとすると、射出ノズル７から湯口４ａの距離はＸ／２であることが、図６に示した数式から判る。

よって、上記の装置配置において、上下移動機構５ｂがＸ／２だけクランプ機構部５ａを上昇させる構成を採用することにより、湯口４ａの高さを射出ノズル７に一致させることができる。

一般的に、射出ノズル７は、球面状の形状を有し、湯口４ａは、すり鉢状の形状を有する。したがって、射出ノズル７と湯口４ａに多少のずれがあったとしても、両者を押し付けることにより、両者の芯が一致する方向への力がゴム型３に作用する。したがって、当該力によってクランプ機構部５ａが移動できるようなクッション性の機構でクランプ機構部５ａを支持しておけば、ゴム型３が射出ノズル７に押し付けられた際に、射出ノズル７と湯口４ａが自動調芯することができる。湯口４ａの半径は、３〜５ｍｍ程度であり、射出ノズル７の先端がこの半径内に位置すれば、射出ノズル７と湯口４ａは自動調芯される。

よって、本発明において上下移動機構５ｂがクランプ機構部５ａを上昇させる距離（「上昇距離Ｚ」と言う。）は、Ｘ／２と完全に一致しなくても、射出ノズル７と湯口４ａの自動調芯が働く範囲であれば、本発明の効果は達成される。

また、射出ノズル７は、載置台９とクランププレート１０の中心から多少ずれた位置に配置される場合がある。（製造工程における誤差等から、湯口４ａの位置がゴム型３の厚み方向の中心からずれる場合もある。）よって、射出ノズル７（及び／又は湯口４ａ）の位置に応じて、上昇距離Ｚを調整することが望ましい。

これらを考慮すると、本発明（第１発明）における上下移動機構５ｂがクランプ機構部５ａを上昇させる距離Ｚは、Ｘ／ｎ（ただし、ｎは、１．５以上、好ましくは１．７以上、より好ましくは１．８以上、特に好ましくは１．９以上であり、かつ、２．５以下、好ましくは２．３以下、より好ましくは２．２以下、特に好ましくは２．１以下）である。本発明（第２発明）における上下移動機構５ｂがクランプ機構部５ａを上昇させる距離Ｚは、下式（１）の範囲（ただし、Ｒは６ｍｍ、好ましくは５ｍｍ、より好ましくは４ｍｍ、特に好ましくは３ｍｍ）である。

本発明の重要な利点は、載置台９の移動とクランププレート１０の駆動を同期させる必要が無く、載置台９の移動速度とクランププレート１０の移動速度に関連（例えば、１：ｎの関係）を持たせる必要も無いことである。本発明では、Riacetech装置のような複雑化、高コスト化、及び／又は、大型化等の不都合を生じることなく、方法１，２における射出ノズル７と湯口４ａの高さ調整に関する問題を解消したものである。

図７は、本発明の好ましい実施形態に係るクランプ装置５Ａを示す。

本実施形態のクランプ装置５Ａは、図６の原理図に示した構成に加え、移動距離測定機構２０及び演算部２１を有する。５ｃは、クランプ機構部５ａを前後方向に移動させるための前後移動機構である。

移動距離測定機構２０は、第１の距離と第２の距離の差Ｘ（ゴム型３がクランプされるまでのクランプ駆動装置１１によるクランププレート１０の移動距離）を測定するものである。差Ｘの測定は、クランププレート１０の移動を測定することにより行っても良いが、例えば、クランプ駆動装置１１の駆動シャフト１１ａ等、クランププレート１０と連動して移動する部材の移動を測定しても良い。測定の方法は、リニア抵抗やロータリーエンコーダーを用いた電気的測定方法など、任意である。

演算部２１は、移動距離測定機構２０が測定した差Ｘの１／２を算出する機能を有する。上下移動機構５ｂは、演算部２１が算出した距離だけ、クランプ機構部５ａを上昇させる。演算部２１は、コンピュータ等で構成できる。上下移動機構５ｂによるクランプ機構部５ａの駆動は、演算部２１の制御により行うことができる。

上下移動機構５ｂは、クランププレート１０の移動と同期してクランプ機構部５ａを移動させても良く、クランププレート１０の移動とは非同期でクランプ機構部５ａを移動させても良い。例えば、ゴム型３をクランプするところまでクランププレート１０を下降させて差Ｘの１／２を算出し、その後、クランプ機構部５ａを上昇させてもよい。

図８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８のクランプ装置５Ｂは、装置筐体３０と、クランプ機構部５ａと、クランプ機構部５ａを上下方向に移動させる上下移動機構５ｂと、クランプ機構部５ａを前後方向に移動させる前後移動機構５ｃを有する。クランプ装置５Ｂは、作業台等の基準面１８上に設置される。

クランプ機構部５ａは、クランプ機構筐体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、クランプ駆動装置１１を有する。載置台９とクランプ駆動装置１１は、クランプ機構筐体８に固定されており、上下移動機構５ｂの駆動により、一体となって上下に移動する。クランプ機構部５ａは、クランプ駆動装置１１を前後方向に移動させるための移動機構１２を更に有しても良い。

クランプ駆動装置１１は、クランププレート１０を上下方向に移動させることにより、載置台９とクランププレート１０の距離を変化させる装置である。クランププレート１０を下降させることにより、載置台９とクランププレート１０の間でゴム型３をクランプすることができる。クランプ駆動装置１１は、例えば、単動エアシリンダーであり、駆動シャフト１１ａは供給圧Ｓの供給により下降し、供給圧Ｓが排気されると、スプリング１１ｂの作用によって上昇する。クランプ駆動装置１１は、クランププレート１０の上下移動と一体になって上下移動する移動支点１１ｃを有する。本実施形態では、移動支点１１ｃは、駆動シャフト１１ａに設けられている。

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。好ましい実施形態では、駆動シャフト１１ａとクランププレート１０は、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１３を介して連結される。

クランプ装置５Ｂは、クランプ駆動装置１１に対して位置が固定された固定支点３１と、連結部材３２と、リンク部材３４を有する。固定支点３１は、例えば、クランプ駆動装置１１外壁に取り付けたブラケット等に設けられる。連結部材３２は、固定支点３１と移動支点１１ｃの水平距離Ｍの１／２だけ固定支点３１から離間した位置においてガイド３３によって上下方向に案内される。連結部材３２には、中間支点３２ａが設けられている。

図９に示すように、リンク部材３４は、一端に形成された軸方向に延びる長穴３４ａと、他端に形成された円形穴３４ｂと、その概略中間の位置に形成された軸方向に延びる長穴３４ｃを有する。長穴３４ａは、固定支点３１と回転自在に係合し、円形穴３４ｂは、駆動シャフト１１ａの移動支点１１ｃと回転自在に係合し、長穴３４ｃは、連結部材３２の中間支点３２ａと回転自在に係合する。よって、連結部材３２は、クランププレート１０と連動して、クランププレート１０の移動距離の１／２だけ上下に動く。リンク部材３４の傾斜による支点間の距離変動は、長穴３４ａ，３４ｃにより吸収される。

検知片３５は、連結部材３２の移動方向と直角に連結部材３２に固定された部材である。

上下移動機構５ｂは、エアシリンダー４０と、エアシリンダー４０内で上下方向に移動可能なピストンロッド４１と、エアシリンダー４０にエアを供給するエア回路４２を有する。ピストンロッド４１は、クランプ機構部５ａに連結されており、エア回路４２からのエアによってエアシリンダー４０を上下動させることにより、クランプ機構部５ａを基準面１８に対して上下に移動させることができる。

エア回路４２には、分岐点４３を介して、検知片３５の上下に設けたエア供給弁４４及び排気弁４５が接続されている。基準面１８に対するエア供給弁４４及び排気弁４５の位置は固定されている。本実施形態では、エア供給弁４４及び排気弁４５は、ノーマリークローズ２方弁である。エア供給弁４４及び排気弁４５は、それぞれ、下スイッチ４４ａ及び上スイッチ４５ａを有する。下スイッチ４４ａ及び上スイッチ４５ａは、検知片３５の幅（上下方向寸法）よりも若干広い間隔を開けて配置される。すなわち、検知片３５が両スイッチ４４ａ，４５ａの丁度真ん中に位置するときは、検知片３５と両スイッチ４４ａ，４５ａの間に隙間が形成される。検知片３５により下スイッチ４５ａが押し下げられると、エア供給弁４４からエア回路４２に圧縮エアが供給され、これにより、クランプ機構部５ａが上昇する。検知片３５により上スイッチ４５ａが押し上げられると、エア回路４２のエアが排出され、これにより、クランプ機構部５ａは自重により下降する。

前後移動機構５ｃは、クランプ機構部５ａを前後方向に案内する機能を有する。クランプ機構部５ａの前後方向への移動は、電動、空気圧駆動、手押し等、任意の方法で行い得る。

以下、クランプ装置５Ｂの動作を説明する。初期状態では、クランププレート１０は、載置台９から第１の距離Ｌだけ上方の位置にある。

ゴム型３をクランプする際、クランプ駆動装置１１は、供給圧Ｓの供給により、クランププレート１０を下降させる。この下降距離をｘとすると、中間支点３２ａ（検知片３５）は、ｘ／２だけ下降する。このとき、下スイッチ４４ａが検知片３５により押し下げられ、エア供給弁４４からエア回路４２にエアが供給されることで、上下移動機構５ｂは、クランプ機構部５ａの全体を上昇させる。クランプ機構部５ａがｘ／２だけ上昇すると、検知片３５が下スイッチ４４ａから離れるため、エアの供給が停止され、クランプ機構部５ａの上昇もその位置で停止する。もし、何かの原因でクランプ機構部５ａが上昇し過ぎると、今度は上スイッチ４５ａが検知片３５により押し上げられて、排気弁４５からエア回路４２にエアが排気され、クランプ機構部５ａ全体が下降する。このように、上下移動機構５ｂは、クランププレート１０の下降による中間支点３２ａの下降を相殺するようにクランプ機構部５ａを上昇させるため、基準面１８に対する中間支点３２ａの上下方向の位置は概略一定に保たれる。

最終的には、クランプ駆動装置１１は、ゴム型３をクランプする位置までクランププレート１０を下降させる。（このときの載置台９とクランププレート１０の距離を「第２の距離Ｌ’」という。）その間、上下移動機構５ｂは、基準面１８に対する中間支点３２ａの上下方向の位置を概略一定に保ちながら、クランプ機構部５ａを上昇させる。その結果、最終的には、初期状態からクランプ機構部５ａは、第１の距離と第２の距離の差（Ｌ−Ｌ’）の１／２だけ上昇する。

よって、ワックス型射出成型機の射出ノズル７が、載置台９からＬ／２の高さに配置されており、湯口４ａがゴム型３の厚さ方向の中心に位置するとすれば、クランププレート１０がゴム型３をクランプしたときに、射出ノズル７と湯口４ａの高さが一致することとなる。射出ノズル７又は湯口４ａの配置が上記と多少異なっていたとしても、エアシリンダー４０は、上下方向へのクッション作用を有しており、ゴム型３を射出ノズル７に押し付けたときの自動調芯により、射出ノズル７と湯口４ａの軸芯のずれは修正される。ゴム型３を射出ノズル７に押し付けたときの射出ノズル７と湯口４ａの左右方向での自動調芯を可能にするために、前後移動機構５ｃは、左右方向へのクッション作用を有し得る。

ゴム型３へのワックス射出を完了すると、供給圧Ｓが排気され、クランプ装置５Ｂは、上記と逆の過程を経て、初期状態に復帰する。すなわち、クランプ駆動装置１１は、載置台９から第１の距離Ｌだけ上方の位置までクランププレート１０を上昇させ、上下移動機構５ｂは、クランププレート１０の上昇による中間支点３２ａの上昇を相殺し、基準面１８に対する中間支点３２ａの上下方向の位置を概略一定に保ちながら、クランプ機構部５ａを下降させる。その結果、クランプ機構部５ａは、第１の距離と第２の距離の差（Ｌ−Ｌ’）の１／２だけ下降する。

なお、検知片３５とスイッチ４４ａ，４５ａの間隙は、クランプ機構部５ａを円滑に上昇／下降させる作用を有する。ただし、これらの間隙やスイッチ４４ａ，４５ａの遊びの分だけ、クランプ機構部５ａの上昇／下降距離と（Ｌ−Ｌ’）／２は不一致になる。これらの間隔や遊びを小さくすれば、クランプ機構部５ａの上昇／下降距離は、より（Ｌ−Ｌ’）／２に近くなる。エア供給弁４４及び排気弁４５として、スイッチ４４ａ，４５ａの移動量と弁開度が比例する弁を使用することによっても、クランプ機構部５ａの上昇／下降を円滑化することができる。

また、前後移動機構５ｃによりゴム型３が射出ノズル７に押し付けられた状態で上下移動機構５ｂが動作すると、ゴム型３や射出ノズル７等に負荷が掛かる等、好ましくない。これを防止するため、クランプ機構部５ａの前方への移動を検知して上下移動機構５ｂの動作を禁止する移動禁止手段を有することが好ましい。移動禁止手段は、エア回路４２における分岐点４３とエアシリンダー４０の中間に配置されたスイッチ４６により開閉される開閉弁４７と、クランプ機構部５ａの前後への移動と連動して移動する検知片４８から構成し得る。クランプ機構部５ａが前後方向の原点位置にあるときには、検知片４８によりスイッチ４６が押されて開閉弁４７が開いており、エアシリンダー４０とエア供給弁４４及び排気弁４５が連絡した状態にある。前後移動機構５ｃによりクランプ機構部５ａがある位置まで前進すると、検知片４８がスイッチ４６から離れて開閉弁４７が閉じられ、エアシリンダー４０とエア供給弁４４及び排気弁４５の連絡が遮断される。これにより、ゴム型３が射出ノズル７に押し付けられた状態で上下移動機構５ｂが動作することが防止される。

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、請求の範囲における種々の変更が可能である。

例えば、本発明の効果は、上下移動装置５ｂが、第１の距離と第２の距離の差Ｘの１／ｎ（ただし、１．５≦ｎ≦２．５）だけクランプ機構部５ａを上昇させるように構成することにより達成されることは、図６に関して説明した通りである。したがって、図７のクランプ装置５Ａにおける演算部２１は、第１の距離と第２の距離の差Ｘの１／ｎ（ただし、１．５≦ｎ≦２．５）を算出しても良い。それにより、上下移動装置５ｂは、当該差Ｘの１／ｎだけクランプ機構部５ａを上昇させる。また、図８のクランプ装置５Ｂにおける連結部材３２は、固定支点３１と移動支点１１ｃの水平距離Ｍの１／ｎ（ただし、１．５≦ｎ≦２．５）だけ固定支点３１から離間した位置において上下方向に案内されるように構成しても良い。その場合、上下移動装置５ｂは、第１の距離と第２の距離の差Ｘの１／ｎだけクランプ機構部５ａを上昇させる。

図８のクランプ装置５Ｂにおけるエアシリンダー４０の代わりに電動モータを使用し、弁４４，４５及びスイッチ４４ａ，４５ａを電気式のマイクロスイッチやリミットスイッチに置換しても、同じ原理で作動する上下移動機構５ｂを実現することができる。マイクロスイッチまたはリミットスイッチの作動により、電動モータが正転と逆転できるように回路を構成し、ネジやラック及びピニオンなどでクランプ機構部５ａを上昇／下降させるように構成すれば良い。

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に適用することができる。

１・・・原型
２・・・部品
３・・・ゴム型
４ａ・・・湯口
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・・・クランプ機構筐体
９・・・載置台
１０・・・クランププレート
１１・・・クランプ駆動装置
１１ｃ・・・移動支点
１２・・・移動機構
２０・・・移動距離測定機構
２１・・・演算部
３０・・・装置筐体
３１・・・固定支点
３２・・・連結部材
３２ａ・・・中間支点
３３・・・ガイド
３４・・・リンク部材
３５・・・検知片
４０・・・エアシリンダー
４１・・・ピストンロッド
４２・・・エア回路
４４・・・エア供給弁
４５・・・排気弁
４４ａ・・・下スイッチ
４５ａ・・・上スイッチ
４６・・・スイッチ
４７・・・開閉弁
４８・・・検知片

Claims (6)

1. 型を載置するための載置台、
   クランププレート、及び、
   前記載置台と前記クランププレートの上下方向の距離を変化させるためのクランプ駆動装置を具備するクランプ機構部と、
   基準面に対して前記クランプ機構部を上下方向に移動させるための上下移動機構
   を有し、前記載置台と前記クランププレートの間で前記型がクランプされるワックス型射出成型用のクランプ装置であって、
   前記クランプ駆動装置に対する上下方向の位置が固定された固定支点と、
   前記クランププレートと一体に上下方向に移動する移動支点と、
   前記固定支点と前記移動支点の水平方向の距離の１／ｎ（ただし、１．５≦ｎ≦２．５）だけ前記固定支点から水平方向に離間した位置において上下方向に移動可能な中間支点と、
   一端が前記移動支点に係合し、他端が前記固定支点に係合し、前記一端と前記他端の中間の部位が前記中間支点に係合したリンク部材を更に有し、
   前記上下移動機構は、前記基準面に対する前記中間支点の上下方向の位置を概略一定に保つように、前記クランプ機構部を上下方向に移動させることを特徴とするクランプ装置。
2. 前記中間支点と一体に上下方向に移動する検知片と、
   前記検知片の上下に配置された下スイッチ及び上スイッチを更に有し、
   前記検知片が前記下スイッチに接触したときに、前記上下移動機構は、前記クランプ機構部を上昇させ、
   前記検知片が前記上スイッチに接触したときに、前記上下移動機構は、前記クランプ機構部を下降させることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
3. 前記上下移動機構は、
   前記下スイッチにより開閉される空気供給弁と、
   前記上スイッチにより開閉される排気弁と、
   前記クランプ機構部を駆動するエアシリンダーを有し、
   前記検知片が前記下スイッチに接触したときに、前記空気供給弁から前記エアシリンダーにエアが供給されて前記クランプ機構部が上昇し、
   前記検知片が前記上スイッチに接触したときに、前記排気弁から前記エアシリンダー内のエアが排気されて前記クランプ機構部が下降する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のクランプ装置。
4. 前記クランプ機構部を前後方向に移動させる前後移動装置と、
   前記クランプ機構部の前後方向の位置に応じて、前記上下移動手段による前記クランプ機構部の上下方向への移動を禁止する移動禁止手段
   を更に有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のクランプ装置。
5. 型を載置するための載置台、
   クランププレート、及び、
   前記載置台と前記クランププレートの上下方向の距離を変化させるためのクランプ駆動装置
   を具備するクランプ機構部と、
   前記クランプ機構部を上下方向に移動させるための上下移動機構
   を有し、前記クランプ駆動装置が、前記載置台と前記クランププレートの距離を、第１の距離から、前記第１の距離よりも小さい第２の距離まで変化させたときに、前記載置台と前記クランププレートの間で前記型がクランプされるワックス型射出成型用のクランプ装置であって、
   前記第１の距離と前記第２の距離の差の１／ｎ（ただし、１．５≦ｎ≦２．５）だけ前記クランプ機構部を上昇させるように前記上下移動機構を制御する制御手段を更に有することを特徴とするクランプ装置。
6. 型を載置するための載置台、
   クランププレート、及び、
   前記載置台と前記クランププレートの上下方向の距離を変化させるためのクランプ駆動装置
   を具備するクランプ機構部と、
   前記クランプ機構部を上下方向に移動させるための上下移動機構を有し、前記クランプ駆動装置が、前記載置台と前記クランププレートの距離を、第１の距離から、前記第１の距離よりも小さい第２の距離まで変化させたときに、前記載置台と前記クランププレートの間で前記型がクランプされるワックス型射出成型用のクランプ装置の制御方法であって、
   前記第１の距離と前記第２の距離の差の１／ｎ（ただし、１．５≦ｎ≦２．５）だけ前記クランプ機構部を上昇させる手順を有することを特徴とするクランプ装置の制御方法。

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