JPH11165321A

JPH11165321A - 素型成形方法

Info

Publication number: JPH11165321A
Application number: JP33457197A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takeuchi; 宏竹内
Original assignee: SHINKO SELLBICK KK
Current assignee: SHINKO SELLBICK KK
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 1999-06-22

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】物品を成形するための型又は型を形成するため
のマスター型を含む素型を安価に製作すること。【解決手段】凍結可能な冷却雰囲気下に水１を供給して
氷塊６を形成し、氷塊６を加工して特定の形態を有する
氷製の素型８を成形する。水にかえ、合成樹脂やゴムを
素材としたゲル状物あるいはゾル状物を用いことができ
る。また氷塊のかわりにドライアイスを用いることがで
きる。更に、セラミック粒、合成樹脂繊維からなる補強
材を添加してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特定の形態を物品
を成形するための型または型を形成するためのマスタ型
等を含む広義での素型を製造する素型成形方法に係る技
術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、本出願人は、精密機械加工等によ
る金型製作のコストを消失させることを指向して、先に
金型レス成形技術を提案している（特願７−３５４０８
０号参照）。

【０００３】この本出願人に係る先提案は、流動化させ
た成形材料を塊状に固化させ、固化した成形材料を削減
して成型品を成形するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の本出願人に係る
先提案では、金型製作のコストの消失がクリアされるも
のの、成形材料の材質によっては金型利用の場合よりも
成形時間が極端に長くなってしまうため、成型品の量産
に適しなくなるという問題点がある。

【０００５】本発明は、このような問題点を考慮してな
されたもので、金型レス成形に見合う程度の安価なコス
トで型製作が可能な素型成形方法を提供することを課題
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明に係る素型成形方法は、次のような手段を採
用する。

【０００７】即ち、請求項１では、固化可能な雰囲気下
に液体を供給して固化塊を形成し、固化塊を削減して特
定の形態を有する固化製の素型を成形する。液体の性状
に応じて固化する温度等の雰囲気下が選択され、この雰
囲気下において固化塊の体積減少を招来しないように形
成・削減する。

【０００８】この手段では液体が固化する現象を型成形
技術に利用しようとするものある。固化塊の形成・削減
の繰返しにより所望形状の固化塊が形成されるので、こ
の固化塊が母材として利用される。

【０００９】また、請求項２では、請求項１の素型成形
方法において、液体が水であって、水を凍結可能な雰囲
気下に水を供給して氷塊を形成し、氷塊を削減して特定
の形態を有する氷製の素型を成形することを特徴とす
る。好ましくは氷点下の雰囲気が選択され、。

【００１０】この手段では、本出願人に係る先提案の金
型レス成形技術を型成形技術に利用することを逆転発想
してなる。しかも、安価で安全，簡単な取扱いが可能な
水を成形材料とし、凍結という簡単な処理で素型を成形
するため、型製作コストの削減が可能になる。母材とし
て利用された素型は、転写後に水として利用ないし廃棄
される。

【００１１】また、請求項３では、請求項１または２の
素型成形方法において、氷塊の形成，削減により素型の
一部を成形した後に、氷塊の形成，削減を繰返して素型
の残部を成形することを特徴とする。好ましくは、氷点
下の雰囲気において水から氷塊の一部を形成し、この氷
塊の一部を同様な雰囲気下において削減することで素型
の一部が形成される。

【００１２】この手段では、氷塊の形成，削減を素型の
部分単位で繰返す。

【００１３】また、請求項４では、請求項１〜３のいず
れかの素型成形方法において、供給される水に素型の機
械的強度を高めるための補強材を混入することを特徴と
する。補強材としては、セラミック粒や合成樹脂粒が選
択され、好ましくは射出成形が可能な寸法に高度に細メ
ッシュ化されている。

【００１４】この手段では、水に補強材を混入すること
で成形された素型の機械的強度を高める。

【００１５】また、請求項５は、請求項１〜４のいずれ
かの素型成形方法において、氷塊の形成の際に素型の型
機能を高めるための非氷製の補助材を組入れることを特
徴とする。非氷製の補助材としては金属材や合成樹脂材
等がが挙げられる。

【００１６】この手段では、氷塊の形成の際に補助材を
組入れることで型機能を高める。

【００１７】また、請求項６では、請求項１の素型成形
方法において、液体がゲル状／ゾル状物質であって、ゲ
ル状／ゾル状物質を凍結可能な冷却雰囲気下にゲル状／
ゾル状物質を供給して固化塊を形成し、固化塊を削減し
て特定の形態を有する固化製の素型を成形することを特
徴とする。ゲル状物質あるいはゾル状物質としては合成
樹脂材やゴム類等を素材としたものが用いられる。

【００１８】この手段では、ゲル状物質あるいはゾル状
物質を用いて型成形技術に利用するものである。しか
も、ゲル状物質あるいはゾル状物質によって素型の機械
的強度が高められている。

【００１９】また、請求項７では、請求項１または６の
素型成形方法において、固化塊の形成，削減により素型
の一部を成形した後に、固化塊の形成，削減を繰返して
素型の残部を成形することを特徴とする。素型の一部と
残部は雰囲気下において一体化される。

【００２０】この手段では、固体塊の形成，削減を素型
の部分単位で繰返す。

【００２１】また、請求項８では、請求項１，６または
７のいずれかの素型成形方法において、供給されるゲル
状／ゾル状物質に素型の機械的強度を高めるための補強
材を混入することを特徴とする。

【００２２】この手段では、ゲル状物質あるいはゾル状
物質に補強材を加えることによって素型の機械的強度が
一層高められている。補強材としては、例えば射出成形
可能な寸法で粒状や繊維状を呈する骨材が選択される。

【００２３】また、請求項９では、請求項１，６〜８の
いずれかの素型成形方法において、固化塊の形成の際に
素型の型機能を高めるための非親和性の補助材を組入れ
ることを特徴とする。

【００２４】この手段では、非親和製の補助材としては
剥離性を有するシリコン系樹脂材料等を用いることがで
きる。

【００２５】また、請求項１０では、水を含浸させたシ
ャーベット状成形材料を成形型に注入し、シャーベット
状成形材料の固化後にシャーベット状成形材料を成形型
から取出して脱水し、多孔質の素型を成形する。

【００２６】この手段では、素型の成形材料として安価
で安全，簡単な取扱いが可能な水を含むシャーベット状
のものを選択して、材料自体と温度管理の容易による成
形型の簡素性とから素型の型製作コストの削減が可能に
なる。

【００２７】また、請求項１１では、請求項１０の素型
成形方法において、シャーベット状成形材料を成形型の
内部で凍結乾燥させてから取出して多孔質の素型を成形
することを特徴とする。

【００２８】この手段では、脱水手段として凍結乾燥が
選択される。

【００２９】また、請求項１２では、気体へ昇華する固
体塊を体積膨張率が維持できる雰囲気下に供給し、固化
塊を削減して特定の形態を有する固化製の素型を成形す
る。

【００３０】この手段では、固体から直接に気化ないし
昇華する物性を利用しようとするものである。固体塊は
その体積減少率が維持できる雰囲気下で削減される。

【００３１】また、請求項１３では、請求項１２の素型
成形方法において、固体塊は気体を圧縮液化して形成さ
れることを特徴とする。

【００３２】この手段では、気体から固体塊を所望形状
に形成する。

【００３３】また、請求項１４では、請求項１２の素型
成形方法において、固化塊への局部的昇華により素型を
成形することを特徴とする。

【００３４】この手段では、昇華ないし気化する現象を
固体塊に対して局部的ないしは部分的に施すことを利用
しようとするもので、機械的な削減と同等に利用でき
る。

【００３５】また、請求項１５では、請求項１３の素型
成形方法において、固体塊の形成，削減により素型の一
部を成形した後に、固体塊の形成，削減を繰返して素型
の残部を成形することを特徴とする。

【００３６】この手段では、気体からの固体塊の形成と
削減とを、素型の部分単位で繰返して成形する。

【００３７】また、請求項１６では、請求項１３の素型
成形方法において、固体塊の形成，局部的昇華により素
型の一部を成形した後に、固体塊の形成，局部的昇華を
繰返して素型の残部を成形することを特徴とする。

【００３８】この手段では、気体からの固体塊の形成と
局部的な昇華ないし気化による削減とを、素型の部分単
位で繰返して成形する。

【００３９】また、請求項１７では、請求項１３の素型
成形方法において、気体を圧縮液化する雰囲気に素型の
外形を有するマスターモデルを設置し、このマスターモ
デルに対して気体を圧縮液化して固体塊を付形し、その
後にマスターモデルを離型して素型を成形することを特
徴とする。

【００４０】この手段では、マスターモデルを用いるこ
とで気体の圧縮液化時に素型が形成される。

【００４１】さらに、請求項１８では、請求項１２〜１
７のいずれかの素型成形方法において、固体塊が固体二
酸化炭素であることを特徴とする。

【００４２】この手段では、固体二酸化炭素を利用して
加工する。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る素型成形方法
の実施の形態を図面に基いて説明する。

【００４４】図１，図２は、本発明に係る素型成形方法
の実施の形態（１）を示すものである。

【００４５】この実施の形態では、図１（Ａ）に示すよ
うに、液体として水を例示し、水からなる成形材料１を
ノズル２から噴射することにより供給する構成が採られ
ている。

【００４６】成形材料１は、水から構成できるが、水に
はセラミック粒，合成樹脂繊維等からなる補強材３を混
入してもよい。補強材３としては０．数μｍ〜数ｍｍの
範囲が好適である。これ等の成形材料１，補強材３は、
ノズル２から一体的に噴射される。

【００４７】成形材料１，補強材３が噴射される作業テ
ーブル４は、冷却ユニット５に連結して成形材料１，補
強材３を凍結することのできる冷凍パン構造になってい
る。換言すれば、作業テーブル４は水を凍結可能で雰囲
気下に維持でき、且つこの冷凍可能な雰囲気下で削減作
業を行えるような冷凍パン構造となっている。

【００４８】従って、ノズル２から作業テーブル４に噴
射された成形材料１，補強材３は、図１（Ａ）に示すよ
うに、作業テーブル４上で氷塊６を形成することにな
る。なお、作業テーブル４，冷却ユニット５の構造，連
係によっては、氷塊６の結晶方向を調整することによ
り、氷塊６の機械的強度，表面滑性度等を調整すること
ができる。

【００４９】この氷塊６の形成の際には、ピン，コーナ
部材等の補助材７をピンやコーナー等に組入れる。補助
材７は、成形される素型８の精度確保，位置決め等の型
機能を高めるためのもので、非氷製の金属材，合成樹脂
材等から構成される。この補助材７は、例えば、精密に
制御されたロボットアームによって氷塊６の凍結前状態
に挿入により適正な位置に組入れられる。

【００５０】形成された氷塊６は、図１（Ｂ）に示すよ
うに、作業テーブル４上で冷却ユニット５により凍結状
態を維持されたまま、加工機９による削減加工により特
定の形態の素型８に成形される。

【００５１】加工機９としては、研削，熱照射，レーザ
照射タイプ等が選択される。このような加工機９は、Ｎ
Ｃ制御等の精密な制御装置で動作制御されることによ
り、精密な素型８を成形することができる。

【００５２】この実施の形態によると、安価で安全，簡
単な取扱いが可能な水を成形材料１とし、凍結という簡
単な処理で素型８を成形するため、型製作コストの削減
が可能になる。この型製作コストの削減は、前述の本出
願人に係る先提案の金型レス成形に見合うものである。

【００５３】成形された素型８は、図２に示すように、
適当な手段で凍結状態を維持したまま、必要に応じて離
型剤１０を塗布して２次成形材料１１を注入し、成型品
１２を成形することになる。この成型品１２は、最終製
品であってもよく、３次以降の物品を成形する型であっ
てもよい。従って、前述の本出願人に係る先提案の金型
レス成形技術に比して、成型品１２の成形時間が短縮さ
れることになり、量産に適することになる。

【００５４】なお、２次成形材料１１としては、水，砂
や低温で流動化する樹脂等が選択される。また、離型剤
１０としては、２次成形材料１１が砂である場合に、ア
ルコール類に溶解させたラッカ等の塗料が有効である。

【００５５】図３は、本発明に係る素型成形方法の実施
の形態（２）を示すものである。この実施の形態では固
体塊として氷塊を例示し、氷塊を削減して特定の素型を
形成するものであって、素型としてはプレス型を例示す
る。

【００５６】図３（Ａ）に示すように、素型としての雌
型２０は、ベース２１に取付けされた型板部２２の中央
部に保持穴２３を凹設し、保持穴２３の周囲に冷却装置
２４を設け、保持穴２３に氷塊２７を形成する。氷塊２
７は保持穴２３の周囲壁から突出する突起２５によって
アンダーカット構造で保持されている。図中２６はガイ
ドブッシュである。上記氷塊２７は、図３（Ｂ）に示す
ように、加工機９によって雌型面２８に素型される。

【００５７】次に、図３（Ｃ）に示すように、素型とし
ての雄型３０は、ベース３１に取付けされた型板部３２
の中央部に保持穴３３を凹設し、保持穴３３の周囲に冷
却装置３４を設けて保持穴３３に氷塊３７を形成する。
氷塊３７は保持穴３３の周囲壁から突出する突起３５に
よってアンダーカット構造で保持されている。図中３６
はガイドピンである。上記氷塊３７は、図３（Ｄ）に示
すように、加工機９によって雄型面３８に素型される。

【００５８】さらに、図３（Ｅ）に示すように型合わせ
すると、雌型２０と雄型３０とからなる成形型が構成さ
れる。この雌型面２８と雄型面３８との間に材料を保持
させてプレスすると、所望の製品３９が成形されること
となる。雌型面２８と雄型面３８との間には、必要に応
じて離型剤を塗布することができる。

【００５９】図４は、本発明に係る素型成形方法の実施
の形態（３）を示すものである。

【００６０】この実施の形態では、図４（Ａ）に示すよ
うに、水を含浸させたシャーベット状成形材料４１が成
形型４２，４３に注入されることにより供給する構成が
採られている。

【００６１】シャーベット状成形材料４１は、含水性を
有する合成樹脂材等が選択され、射出成形等により成形
型４２，４３に注入される。

【００６２】成形型４２，４３に注入されたシャーベッ
ト状成形材料４１は、図４（Ｂ）に示すように、固化後
に成形型４２，４３から取出されて脱水される。脱水と
しては、遠心分離機の使用が考えられる。

【００６３】脱水されたシャーベット状成形材料４１
は、特定の形態の多孔質の素型４４に成形されることに
なる。

【００６４】この実施の形態によると、素型４４を安価
で安全，簡単な取扱いが可能な水を含むシャーベット状
成形材料４１を用いているため、材料コストは勿論のこ
と、温度管理の容易性等から成形型４２，４３を簡素化
することができ、素型４４の型製作コストの削減が可能
になる。この型製作コストの削減は、前述の本出願人に
係る先提案の金型レス成形に見合うものである。

【００６５】成形された素型４４は、前述の実施の形態
（１）と同様の用途に供されることに加えて、２次以降
の成形品１２の骨材，核としても利用することもでき
る。

【００６６】さらに、図１に示す基本形態に基づいて、
請求項１２以降に示す気体へ昇華する固体塊を用いて実
施可能である。この場合には作業テーブル４の雰囲気を
気体へ昇華する固体塊の体積膨張率が維持できる構造と
することが望ましい。また、加工機９としては、固化塊
の昇華を助長する程度の熱風や温水等も幅広く選択可能
である。

【００６７】図５は、本発明に係る素型成形方法の実施
の形態（４）を示すものであり、請求項１２以降の固体
塊を用いた具体例である。

【００６８】固体塊として例示するドライアイスの素型
５０は、図５（Ａ）に示すように、加工機９により中央
孔５１を形成し、中央孔内にアンダーカット５２を形成
し、支持片５３を外側へ突出した形状に加工される。こ
のドライアイスの素型５０には、内外面に前述の離型剤
１０を塗布しておくことが望ましい。

【００６９】次いで、図５（Ｂ）に示すように、上記ド
ライアイスの素型５０を型枠５４の内部に設置し、ドラ
イアイスの素型５０の外側と中央孔５１とに砂５５を充
填する。その後に、ドライアイスの素型５０を脱気口５
６から気化させると、鋳物のマスターモデルが形成され
ることとなる。

【００７０】この実施の態様によれば、ドライアイスの
素型５０は脱気口５６から極めて良好に気化するので、
脱気口５６を鋳込み口として利用可能となるうえ、中子
を設けずにアンダーカット成形を実現できる。

【００７１】図６は、本発明に係る素型成形方法の実施
の形態（５）を示すものであり、図５のドライアイスと
略々同様に実施可能である。

【００７２】固体塊として例示する氷塊からなる素型６
０は、図６（Ａ）に示すように、加工機９により加工さ
れる。この氷塊の素型６０は、離型剤１０に代えて、合
成樹脂フィルム６１で包むことも可能である。

【００７３】次いで、図６（Ｂ）に示すように、上記氷
塊の素型６０を型枠５４の内部に設置し、この素型６０
の外側に砂５５を充填する。その後に、この素型６０を
抜き口６２から水抜きさせると、鋳物のマスターモデル
が形成されることとなる。

【００７４】この実施の態様によれば、氷塊の素型６０
は抜き口６２から良好に水抜きできるので、抜き口６２
を鋳込み口として利用可能となる。

【００７５】以上、図示した実施の形態の外に、実施の
形態（２）について、成形型４２，４３の内部でシャー
ベット状成形材料４１を凍結乾燥させて素型４４を成形
することもできる。

【００７６】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る素型成形方
法は、安価で安全，簡単な取扱いが可能な液体等を成形
材料としたり、気体へ昇華する固体塊を成形材料として
いるために、金型レス成形に見合う程度の安価なコスト
で型製作が可能である効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る素型成形方法の実施の形態（１）
を示す斜視図で、（Ａ），（Ｂ）に工程順を示してあ
る。

【図２】図１により成形された素型の利用例を示す断面
図である。

【図３】本発明に係る素型成形方法の実施の形態（２）
を示す断面図で、（Ａ），（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）に
工程順を示してある。

【図４】本発明に係る素型成形方法の実施の形態（３）
を示す断面図で、（Ａ），（Ｂ）に工程順を示してあ
る。

【図５】本発明に係る素型成形方法の実施の形態（４）
を示す断面図で、（Ａ），（Ｂ）に工程順を示してあ
る。

【図６】本発明に係る素型成形方法の実施の形態（５）
を示す断面図で、（Ａ），（Ｂ）に工程順を示してあ
る。

【符号の説明】

１成形材料
（水）３補強材６，２７，３７氷塊７補助材８，２０，３０，４４，５０，６０素型９加工機１０離型剤４１シャーベッ
ト状成形材料

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年１月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６８】固体塊として例示するドライアイスの素型
５０は、図５（Ａ）に示すように、加工機９により中央
孔５１を形成し、中央孔内にアンダーカット５２を形成
し、支持片５３を外側へ突出した形状に加工される。ま
た、このドライアイスの素型５０は、所定雰囲気内にお
いて素型形状またはこれの近似形状に炭酸ガスを冷却圧
縮させても形成可能してもよい。このドライアイスの素
型５０には、内外面に前述の離型材１０を塗布しておく
ことが望ましい。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固化可能な雰囲気下に液体を供給して固
化塊を形成し、固化塊を削減して特定の形態を有する固
化製の素型を成形する素型成形方法。
【請求項２】請求項１の素型成形方法において、液体
が水であって、水を凍結可能な雰囲気下に水を供給して
氷塊を形成し、氷塊を削減して特定の形態を有する氷製
の素型を成形することを特徴とする素型成形方法。
【請求項３】請求項１または２の素型成形方法におい
て、氷塊の形成，削減により素型の一部を成形した後
に、氷塊の形成，削減を繰返して素型の残部を成形する
ことを特徴とする素型成形方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかの素型成形方法
において、供給される水に素型の機械的強度を高めるた
めの補強材を混入することを特徴とする素型成形方法。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかの素型成形方法
において、氷塊の形成の際に素型の型機能を高めるため
の非氷製の補助材を組入れることを特徴とする素型成形
方法。
【請求項６】請求項１の素型成形方法において、液体
がゲル状／ゾル状物質であって、ゲル状／ゾル状物質を
凍結可能な冷却雰囲気下にゲル状／ゾル状物質を供給し
て固化塊を形成し、固化塊を削減して特定の形態を有す
る固化製の素型を成形することを特徴とする素型成形方
法。
【請求項７】請求項１または６の素型成形方法におい
て、固化塊の形成，削減により素型の一部を成形した後
に、固化塊の形成，削減を繰返して素型の残部を成形す
ることを特徴とする素型成形方法。
【請求項８】請求項１，６または７のいずれかの素型
成形方法において、供給されるゲル状／ゾル状物質に素
型の機械的強度を高めるための補強材を混入することを
特徴とする素型成形方法。
【請求項９】請求項１，６〜８のいずれかの素型成形
方法において、固化塊の形成の際に素型の型機能を高め
るための非親和性の補助材を組入れることを特徴とする
素型成形方法。
【請求項１０】水を含浸させたシャーベット状成形材
料を成形型に注入し、シャーベット状成形材料の固化後
にシャーベット状成形材料を成形型から取出して脱水
し、多孔質の素型を成形する素型成形方法。
【請求項１１】請求項１０の素型成形方法において、
シャーベット状成形材料を成形型の内部で凍結乾燥させ
てから取出して多孔質の素型を成形することを特徴とす
る素型成形方法
【請求項１２】気体へ昇華する固体塊を体積膨張率が
維持できる雰囲気下に供給し、固化塊を削減して特定の
形態を有する固化製の素型を成形する素型成形方法。
【請求項１３】請求項１２の素型成形方法において、
固体塊は気体を圧縮液化して形成されることを特徴とす
る素型成形方法。
【請求項１４】請求項１２の素型成形方法において、
固化塊への局部的昇華により素型を成形することを特徴
とする素型成形方法。
【請求項１５】請求項１３の素型成形方法において、
固体塊の形成，削減により素型の一部を成形した後に、
固体塊の形成，削減を繰返して素型の残部を成形するこ
とを特徴とする素型成形方法。
【請求項１６】請求項１３の素型成形方法において、
固体塊の形成，局部的昇華により素型の一部を成形した
後に、固体塊の形成，局部的昇華を繰返して素型の残部
を成形することを特徴とする素型成形方法。
【請求項１７】請求項１３の素型成形方法において、
気体を圧縮液化する雰囲気に素型の外形を有するマスタ
ーモデルを設置し、マスターモデルに対して気体を圧縮
液化して固体塊を付形し、その後にマスターモデルを離
型して素型を成形することを特徴とする素型成形方法。
【請求項１８】請求項１２〜１７のいずれかの素型成
形方法において、固体塊が固体二酸化炭素であることを
特徴とする素型成形方法。