WO2015064236A1

WO2015064236A1 - 鋳型造型装置

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Publication number: WO2015064236A1
Application number: PCT/JP2014/074549
Authority: WO
Inventors: 工前川; 浩庸渡邉; 正臣光武; 敏男菅野; 洋行栗田; 加藤　裕介
Original assignee: トヨタ自動車株式会社; 新東工業株式会社
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2015-05-07
Also published as: PL3064292T3; EP3064292A1; CN105705267A; EP3064292A4; JP5854525B2; US20160228942A1; JP2015085351A; EP3064292B1

Abstract

【課題】簡単な構成で確実に発泡混合材を成形型のキャビティ内に適切に行き渡らせることができるとともに、小型化を図ることができる鋳型造型装置を提供する。【解決手段】底部1aに開閉可能な射出口10を複数有しており発泡混合材を収容する収容槽1と、収容槽1の射出口10から発泡混合材が導入されるランナ20を射出口10と対応して複数有しており導入された発泡混合材を所定形状の鋳型を成形するキャビティ21を形成する成形型2と、成形型2と対応して配置されており収容槽1内の発泡混合材を加圧して成形型2のランナ20を介してキャビティ21内に射出させる加圧手段3とを備え、成形型2の割面22が、加圧手段3による加圧方向Pと平行に形成されており、成形型2の各ランナ20は、割面22に、入口20aからキャビティ21への出口20bに向かって互いに拡がるように、加圧手段3による加圧方向Pに対して傾斜して形成されている。

Description

鋳型造型装置

　本発明は、鋳型造型装置に関し、特に、底部に開閉可能な射出口を有しており粒子状骨材と添加材とを撹拌してなる発泡混合材を収容する収容槽と、収容槽の射出口から発泡混合材が導入されるランナを有しており導入された発泡混合材を所定形状の鋳型を成形するためのキャビティを形成する成形型と、成形型と対応して配置されており収容槽内の発泡混合材を加圧して成形型のランナを介してキャビティ内に射出させる加圧手段とを備えた鋳型造型装置に関するものである。

　鋳型造型装置に関する従来の技術として、特許文献１が知られている。特許文献１には、粒子状骨材、水溶性バインダおよび水を撹拌して得た発泡混合物を加熱された金型のキャビティに圧入方式によって充填して鋳型を造型する鋳型造型装置において、直方体を成すとともに上下に貫通する中空を有する中空直方体の下端開口部を底板で閉鎖しかつこの底板に前記発泡混合物を射出する射出孔を透設して、前記粒子状骨材、水溶性バインダおよび水を撹拌する撹拌槽としての機能と、前記発泡混合物を圧入すべくこれを収納する圧入筒としての機能とを併せ持つ混合物収容手段を設け、さらに、前記射出孔を閉鎖可能な栓手段を設けたことなどを特徴とする鋳型造型装置が開示されている。

　このような鋳型造型装置では一般に、成形型のキャビティの内部全体に発泡混合物を行き渡らせるために、成形型のランナを、成形する鋳型の大きさや形状などに応じて複数形成し、このランナの入口に応じて射出孔を中空直方体の底板（以下、収容槽の底部という）に複数透設している。そして、発泡混合物が確実にできる限り抵抗が少なくキャビティ内に圧入されるように、各ランナは一般に、収容槽に収容された発泡混合物の圧入方向と平行で直線状にそれぞれ形成されていた。

　そして、成形型は一般に、開閉可能に一対で構成されており、両成形型の衝合面（割面）が発泡混合物に対する加圧手段の加圧方向に対して直交する方向に、すなわち、一方の成形型にランナが形成されて、両成形型の開閉方向が発泡混合物に対する加圧手段の加圧方向と平行となるように形成されていることが多い。

国際公開　ＷＯ　２００５／０８９９８４号公報

　しかしながら、上記従来の技術のように、ランナを、成形する鋳型の大きさや形状などに応じて複数で、それぞれ発泡混合物の圧入方向と平行に直線状に形成する場合、このランナの入口と対応させて収容槽の底部の射出口を形成することから、収容槽の底部を、成形型のランナの入口が形成された面の最大幅とほぼ同じ大きさで成形する必要があった。特に、収容槽内で撹拌羽根を回転させて粒子状骨材と添加材とを撹拌して発泡混合材とするために、収容槽を円筒状に成形する場合、かかる円筒状の収容槽の底部の径を成形型のランナの入口が形成された面の最大幅とほぼ同じ大きさで成形することとなる。そのため、成形型のキャビティの大きさが大きい場合や形状が複雑となる場合などでは、これらに応じて収容槽の底部の径も大きくなり、その結果、鋳型造型装置全体が大型化し、鋳型造型装置を設置するために大きなスペースが必要となるという問題があった。

　また、両成形型の開閉方向が発泡混合物に対する加圧手段の加圧方向と平行となるように形成されていると、型開き時に成形型が加圧手段に干渉しないようにするために、成形型と加圧手段との間隔を大きくとる必要があることから、鋳型造型装置全体が大型化し、その結果鋳型造型装置を設置するために大きなスペースが必要となるという問題があった。さらに、両成形型の開閉方向が発泡混合物に対する加圧手段の加圧方向と平行となるように形成されている場合には、一方の成形型の内部にランナが形成されることとなり、鋳型の成形後にランナ内に固化した発泡混合物が残留し、これを取り除くことが困難である問題もあった。

　本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で確実に発泡混合材を成形型のキャビティ内に適切に行き渡らせて鋳型を精度よく成形することができるとともに、小型化を図ることができる鋳型造型装置を提供することを目的とする。

　請求項１の鋳型造型装置に係る発明は、上記目的を達成するため、底部に開閉可能な射出口を複数有しており粒子状骨材と添加材とを撹拌してなる発泡混合材を収容する収容槽と、
前記収容槽の各射出口と対応してそれぞれ形成された入口から発泡混合材が導入されるランナを複数有しており導入された前記発泡混合材を所定形状の鋳型を成形するためのキャビティを形成する成形型と、前記成形型と対応して配置されており前記収容槽内の発泡混合材を加圧して前記成形型のランナを介してキャビティ内に射出させる加圧手段とを備えた鋳型造型装置であって、前記成形型の割面が、前記加圧手段による加圧方向と平行に形成されており、前記成形型の各ランナは、前記割面に、前記入口から前記キャビティへの出口に向かって互いに拡がるように、前記加圧手段による加圧方向に対して傾斜して形成されていることを特徴とする。
　請求項２の造型装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記ランナは、前記入口から下流側の中間部で分岐して、複数のキャビティへの出口を有していることを特徴とする。

　請求項１の発明によれば、成形型の割面を加圧手段による加圧方向と平行に形成して、成形型の各ランナを、成形型の割面に、入口からキャビティへの出口に向かって互いに拡がるように、加圧手段による加圧方向に対して傾斜して形成するという簡単な構成により、成形型のランナの入口が形成された面の最大幅よりも収容槽の底部を小さく成形することができ、収容槽を成形型の大きさに応じた大きさにする必要がなくなり小型化することができ、しかも、成形型を型開きするときに成形型が加圧手段と干渉することがないことがことから、鋳型造型装置の小型化を図ることができる。また、成形型の割面にランナを形成するため、ランナの内部で固化し残留した発泡混合材を型開きすることによって容易に取り出すことができる。
　請求項２の発明によれば、ランナの入口から下流側の中間部を分岐させて、複数のキャビティへの出口を形成することにより、キャビティの数と対応させてランナの入口を形成する必要がなく、しかも、確実に発泡混合材を成形型の各キャビティ内に適切に行き渡らせることができる。

（発明の態様）
　以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）～（２）項が請求項１～２に夫々相当する。

（１）底部に開閉可能な射出口を複数有しており粒子状骨材と添加材とを撹拌してなる発泡混合材を収容する収容槽と、
　前記収容槽の各射出口と対応してそれぞれ形成された入口から発泡混合材が導入されるランナを複数有しており導入された前記発泡混合材を所定形状の鋳型を成形するためのキャビティを形成する成形型と、
　前記成形型と対応して配置されており前記収容槽内の発泡混合材を加圧して前記成形型のランナを介してキャビティ内に射出させる加圧手段と
を備えた鋳型造型装置であって、
　前記成形型の割面が、前記加圧手段による加圧方向と平行に形成されており、
　前記成形型の各ランナは、前記割面に、前記入口から前記キャビティへの出口に向かって互いに拡がるように、前記加圧手段による加圧方向に対して傾斜して形成されていることを特徴とする鋳型造型装置。

（２）　前記ランナは、前記入口から下流側の中間部で分岐して、複数のキャビティへの出口を有していることを特徴とする（１）項に記載の鋳型造型装置。

（３）　前記収容槽の底部の面積が、前記成形型のランナ入口が形成された面の面積の７０～３０％の大きさであることを特徴とする（１）または（２）項のいずれかに記載の鋳型造型装置。
　前記槽の底部の面積を、前記成形型のランナ入口が形成された面の面積の７０～３０％、さらに好ましくは、５０～３０％の大きさに設定することにより、円筒状の収容槽の底部の径を成形型のランナの入口が形成された面の最大幅よりも小さく成形することが具現化できる。

（４）　前記収容槽は、円筒状に成形されており、底部の径が前記成形型のランナの入口が形成された面の最大幅よりも小さく形成されていることを特徴とする（１）～（３）項のいずれか１項に記載の鋳型造型装置。
　円筒状の収容槽の底部の径を成形型のランナの入口が形成された面の最大幅よりも小さく成形することで、収容槽の底部の大きさを成形型のランナの入口が形成された面の最大幅よりも小さく成形することが具現化できる。

（５）　前記収容槽の内部で回転し、投入された粒子状骨材と添加材とを撹拌して発泡混合材とする撹拌部材を備えた撹拌手段をさらに備えていることを特徴とする（１）～（４）項のいずれか１項に記載の鋳型造型装置。
　撹拌手段を備えていることにより、収容槽に、粒子状骨材と添加材とを撹拌する撹拌槽と、収容した発泡混合材を成形型に押し出すための圧入筒との機能を持たせることができる。

（６）　前記撹拌部材が前記収容槽の内部に位置する撹拌位置と外部に位置する退避位置とに前記収容槽と前記撹拌部材とを相対的に移動させ、且つ、前記収容槽を前記退避位置と前記成形型および前記加圧手段の間とに相対的に移動させて前記射出口を成形型の前記ランナの入口に接合させる移動手段をさらに備えていることを特徴とする（５）項に記載の鋳型造型装置。
　収容槽内に投入された粒子状骨材と添加材と撹拌部材により撹拌し発泡混合材としてから、直ちに移動手段により、収容槽に対して撹拌部材を退避位置に相対的に移動させ、成形型と加圧手段との間とに収容槽を相対的に移動させて射出口を成形型のランナの入口に接合させることにより、発泡混合材を良好な状態で成形型のキャビティに短時間で確実に充填することができる。

本発明の鋳型造型装置全体の実施の一形態を説明するために概略で示した正面図である。本発明における収容槽と成形型を説明するために示した平面図である。図２の正面図である。

　本発明の鋳型造型装置の実施の一形態を、図１～図3に基づいて詳細に説明する。図において、同様または相当する部分については同じ符号を付するものとする。
　本発明の鋳型造型装置は、概略、底部１ａに開閉可能な射出口１０を複数有しており粒子状骨材と添加材とを撹拌してなる発泡混合材を収容する収容槽１と、収容槽１の各射出口１０と対応してそれぞれ形成された入口２０ａから発泡混合材が導入されるランナ２０を複数有しており導入された発泡混合材を所定形状の鋳型を成形するためのキャビティ２１を形成する成形型２と、成形型２と対応して配置されており収容槽１内の発泡混合材を加圧して成形型２のランナ２０を介してキャビティ２１内に射出させる加圧手段３とを備え、成形型２の割面２２が、加圧手段３による加圧方向Ｐと平行に形成されており、成形型２の各ランナ２０は、割面２２に、入口から前記キャビティへの出口に向かって互いに拡がるように、加圧手段３による加圧方向Ｐに対して傾斜して形成されている。
　さらに本発明の鋳型造型装置は、ランナ２０は、入口２０ａから下流側の中間部で分岐して、複数のキャビティ２１へ接続する出口２０ｂを有している。
　また、この実施の形態における鋳型造型装置は、収容槽１が円筒状に成形されており（以下、円筒状槽１という）、底部１ａの径Ｄが成形型２のランナ２０の入口２０ａが形成された面２ａの最大幅Ｗよりも小さく形成されている。さらに、この実施の形態における鋳型造型装置は、円筒状槽１の内部で回転し、投入された粒子状骨材と添加材とを撹拌して発泡混合材とする撹拌部材４０を備えた撹拌手段４を備えている。さらにまた、この実施の形態における鋳型造型装置は、撹拌部材４０が円筒状槽１の内部に位置する撹拌位置と外部に位置する退避位置とに移動するように、円筒状槽１と撹拌部材４０とを相対的に移動させ、且つ、円筒状槽１を退避位置と成形型２―加圧手段３の間とに相対的に移動させて射出口１０を成形型２のランナ２０の入口２０ａに接合させる移動手段（後述する）をさらに備えている。

　円筒状槽１は、この実施の形態では上部が開放しており、底部１ａに複数の射出口１０が形成されている。したがって、底部１ａの形状は、図２に示すように円形となっている。底部１ａには、射出口１０を制御可能に開閉操作する栓部材やシャッタなどの開閉手段が設けられている。

　成形型２は、この実施の形態では、２Ａと２Ｂの一対で構成されており、両成形型２Ａ、２Ｂの割面２２が所謂縦割りとなるよう成形されている。したがって、成形型２Ａ、２Ｂの開閉方向は、平面図で示した図２の紙面上での上下方向となる。成形型２Ａ、２Ｂの互いの衝合面には発泡混合材を導入するためのランナ２０と所定形状の鋳型を成形するためのキャビティ２１とが形成されている。ランナ２０の入口２０ａは、この実施の形態では成形型２の図３における上面に開口しており、円筒状槽１が成形型２のランナ２０の入口２０ａが形成された面２ａ上に位置した状態の時に射出口１０と整合するよう配置されている。図３に示した実施の形態における各ランナ２０は、射出口１０と連結される入口２０ａから上流部がわずかに加圧手段３による加圧方向Ｐと平行に形成されているが、途中で屈曲されて大部分を占める中間部が互いに拡がるように加圧手段３による加圧方向Ｐに対して傾斜するよう形成されており、下流部ではこの実施の形態の場合二股に分岐して、出口２０ｂが成形型２内に設けられた巾木部２３を介して複数のキャビティ２１にそれぞれ開口している。なお、ランナ２０の加圧手段３による加圧方向Ｐに対する傾斜角度は、成形する鋳型の形状や大きさ、成形型２内に形成されるキャビティ２１の位置、発泡混合材の流動性などを考慮して適宜設定することができる。

　加圧手段３は、この実施の形態では成形型２の上方に設けられたシリンダ３０と、シリンダ３０に嵌挿されており、円筒状槽1の上部開口から進入して発泡混合材を加圧する押圧部３１ａが設けられたピストン３１とを有している。この実施の形態における加圧手段３の加圧方向Ｐは、図３における鉛直で下方向となっている。成形型２の上面２ａに円筒状槽１の底部１ａを載置して、ランナ２０の入口２０ａに射出口１０を整合させて射出口を開いた状態で、シリンダ３０のピストン３１を伸長駆動することにより、ピストン３１の先端の押圧部３１ａが円筒状槽１の上部開口から進入して、発泡混合材を加圧して射出口１０から押し出して、成形型２のランナ２０を介してキャビティ２１に充填させることができる。すなわち、円筒状槽１は、収容された発泡混合材を押し出し成形型２のキャビティ２１に充填させるための圧入筒として機能する。また、成形型２Ａ、２Ｂのパーテイングライン２２が縦割りであり、型開閉方向が図３の紙面の手前と奥の横方向となるため、後述するように円筒状槽１を撹拌羽根４０ａの退避位置から図１の矢印Ｓで示した左方向へ移動させるときに、シリンダ３０のピストン３１を退縮させた状態で、押圧部３１ａが円筒状槽１に干渉しない程度の高さにシリンダ３０を配置することができる。

　撹拌手段４の撹拌部材４０は、この実施の形態では回転軸４０ｂの周囲に複数の撹拌羽根４０ａが設けられて構成されている。撹拌羽根４０ａの回転軸４０ｂは、モータ４１の回転駆動軸に接合されている。モータ４１は、支持部材４２に支持されている。円筒状槽１の射出口１０を閉じた状態で粒子状骨材と添加材を投入し、撹拌羽根４０ａを円筒状槽１内に進入させてモータ４１を回転駆動することにより、円筒状槽１内で粒子状骨材と添加材とを撹拌して発泡混合材とすることができる。すなわち、円筒状槽１は、上述した圧入筒として機能するだけでなく、粒子状骨材と添加材とを撹拌して発泡混合材とする撹拌槽としても機能することができる。そして、本発明では、円筒状槽１の１ａ底部の径Ｄを成形型２のランナ２０の入口２０ａが形成された面２ａの最大幅Ｗよりも小さく形成しているため、撹拌羽根４０ａの大きさも小さくすることができ、これに伴って、撹拌羽根４０ａを回転駆動するためのモータ４１の負荷も少なることから、モータ４１も小さくすることができる。

　移動手段は、この実施の形態では撹拌手段４の撹拌羽根４０ａを円筒状槽１の上部開口から内部に進入させて粒子状骨材と添加材とを撹拌することが可能な撹拌位置と、撹拌羽根４０ａを円筒状槽１の内部から上部開口の外部に退避させる退避位置との間で移動させる（図１の矢印Ｖを参照）撹拌羽根移動手段５と、撹拌羽根４０ａが退避位置にある状態で加圧手段３のピストン３１が退縮した状態で押圧部３１ａおよび成形型２の間とに円筒状槽１を移動させること（図１の矢印Ｓを参照）により構成されている。撹拌羽根移動手段５は、この実施の形態では所定の高さに設けられたシリンダ５０と、ピストンロッド５１の先端に支持部材４２が接合されたシリンダ５０により構成されている。円筒状槽１に投入された粒子状骨材と添加材を撹拌羽根４０ａにより撹拌して発泡混合材とした後に、直ちにシリンダ５０のピストンロッド５１をこの実施の形態では退縮駆動して撹拌羽根４０ａを退避移動させ、円筒状槽１を図１の矢印Ｓに移動させて成形型２の上面２ａと加圧手段３の押圧部３１ａとの間に位置させて、射出口１０をランナ２０の入口２０ａと整合させた状態で底部１ａを成形型２の上面２ａに載置することにより、発泡混合材を良好な状態で成形型２のキャビティ２１内に充填して形状精度などが良好な鋳型を成形することができる。

　ここで、成形型２の各ランナ２０のキャビティ２１に開口する出口２０ｂは、成形する鋳型の大きさや形状に応じて配置されている。そして、各ランナ２０は、成形型２の割面２２に形成されており、入口２０ａから出口２０ｂに向かって互いに拡がるように、加圧手段３による加圧方向Ｐに対して傾斜して形成されている。各ランナ２０の入口２０ａは、成形型２の円筒状槽１が接する上面２ａであって両成形型２Ａ、２Ｂの割面２２に開口するように配置されている。一方、円筒状槽１の射出口１０は、各ランナ２０の入口２０ａと連通するように整合して底部１ａに配設されている。その結果、円筒状槽1は、その径Ｄが成形型２の最大幅Ｗよりも小さくなるように成形されている。なお、円筒状槽1の径Ｄは、成形型２のランナ２０の入口２０ａが開口する上面２ａの面積に対して、底部１ａの面積が７０～３０％となるように、さらに好ましくは、５０～３０％となるように設定することができる。このように設定することにより、円筒状槽１の底部１ａの大きさを成形型２のランナ２０の入口２ａが形成された上面２ａの最大幅Ｗよりも確実に小さく成形することができる。その結果、鋳型造型装置の小型化を図ることができる。また、成形型２の割面２２が加圧手段３の加圧方向Ｐと平行であるため、型開き時に加圧手段３と成形型２が干渉することがないために、鋳型造型装置の小型化を図ることができる。そして、成形型２を型開きすることにより、ランナ２０で固化し残留した発泡混合材を容易に取り除くことができる。

　本発明は、上述したように円筒状槽１の底部１ａを図の下方に位置させて上方から加圧手段３により発泡混合材を加圧する実施の形態に限定されることはなく、例えば、円筒状槽１の底部１ａが側方となるように配置してその横方向に成形型２を配置し、側方から加圧手段３により発泡混合材を加圧して成形型２のキャビティに充填する構成を含むことができ、また、円筒状槽１の底部１ａを上方に位置させてその上に成形型２を配置し、下方から加圧手段３により発泡混合材を加圧して成形型２のキャビティに充填する構成なども含むことができる。

　本発明は、粒子状骨材と添加材とを撹拌してなる発泡混合材を収容槽に収容し加圧手段により加圧して射出口から押し出し、成形型のランナを介してキャビティに充填して所定形状の鋳型を成形するものであれば、適用することができる。

　１：円筒状槽（収容槽）、　１ａ：底部、　２：成形型、　３：加圧手段、　４：撹拌手段、　１０：射出口、　２０ランナ、　２０ａ：入口、　２０ｂ：出口、　２１：キャビティ、　２２：割面、　４０：撹拌部材、　Ｄ：円筒状槽の径、　Ｗ：成形型の最大幅

Claims

　底部に開閉可能な射出口を複数有しており粒子状骨材と添加材とを撹拌してなる発泡混合材を収容する収容槽と、
　前記収容槽の各射出口と対応してそれぞれ形成された入口から発泡混合材が導入されるランナを複数有しており導入された前記発泡混合材を所定形状の鋳型を成形するためのキャビティを形成する成形型と、
　前記成形型と対応して配置されており前記収容槽内の発泡混合材を加圧して前記成形型のランナを介してキャビティ内に射出させる加圧手段と
を備えた鋳型造型装置であって、
　前記成形型の割面が、前記加圧手段による加圧方向と平行に形成されており、
　前記成形型の各ランナは、前記割面に、前記入口から前記キャビティへの出口に向かって互いに拡がるように、前記加圧手段による加圧方向に対して傾斜して形成されていることを特徴とする鋳型造型装置。
　前記ランナは、前記入口から下流側の中間部で分岐して、複数のキャビティへの出口を有していることを特徴とする請求項１に記載の鋳型造型装置。