JP3993109B2

JP3993109B2 - 鋳型製造装置

Info

Publication number: JP3993109B2
Application number: JP2003012574A
Authority: JP
Inventors: 英明芳賀
Original assignee: 英明芳賀
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2023-01-21
Also published as: JP2004223547A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、鋳物砂を用いた鋳型の製造装置に関するもので、特に比較的小型で複雑な形状をしている精密鋳物鋳造用の鋳型の製造に特に好適な装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複雑な形状の油流路を備えたトルクコンバータのケーシングの隔壁部分や、油圧マニホールドなどを大量生産するために鋳物製とするときは、鋳型として金型を用いるダイキャスト製としているが、試作時には砂型を用いた鋳造品で性能試験などを行っている。
【０００３】
砂型を製造するには模型が必要であり、製造した砂型を模型から脱型する必要がある。複雑な形状の油流路を備えた流体圧装置の隔壁やマニホールドなどを鋳造する鋳型は、流体流路を形成するための多数の突起を備えた形状となり、砂型の製造、特に成型した後の砂型の脱型が非常に困難になる。
【０００４】
そこで従来は、図３に示すように、砂型の突起を形成するための各種の形状の切欠２０・・・を所望位置に設けた合成樹脂板を多数重ね合せて、面直角方向に締結することにより模型を製造し、砂型を脱型するときは、模型を分解して合成樹脂板２１・・・を砂型から１枚ずつ取り外すというような方法で砂型の製造を行っていた。
【０００５】
なお、鋳物砂を充填する鋳型成型空所の壁面の一部若しくは全部に、多孔質樹脂材を配置して通気性を持たせることにより、空気圧を利用した鋳型成型空所内への鋳物砂の充填に際して、空所の隅々にまで満遍なく鋳物砂の充填を行うことを可能にし、また、離型に際しても負圧発生を防止することで、離型動作を円滑に行うことを可能にした手段が、特許文献１に開示されている。
【０００６】
また、型枠の対向する側面の貫通孔を通して、先端を型枠の内部へ出入り可能にした型枠保持具を同一軸線上に配置して、この型枠保持具回りに型枠と鋳型とを反転可能にした型枠保持具が、特許文献２に開示されている。この特許文献２の型枠保持具は、型枠の略中央部の同一軸線上に一対のみ配置され、かつこの型枠保持具回りに型枠と鋳型とを反転さぜているので、模型に対して鋳型の平行姿勢を維持しながら脱型させる機能は備えていない。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５５−１３９１４２号公報
【特許文献２】
特開昭６０−２３８０６３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような方法での鋳型の製造は、模型の製造に多大な手数を要し、製造した砂型の脱型に手間と時間を必要とし、更に再度模型を組立てる時に、砂型を構成する合成樹脂板を１枚ずつ清掃して付着した砂やごみを取り除いた後、それら相互を正確に位置決めして重ね合わせた状態で締結しなければならないという面倒がある。特に製品の設計がＣＡＤで行われるようになった現在では、そのＣＡＤデータをＣＡＭに転送して、ＮＣ工作機械でダイキャスト用の金型を機械加工することが可能になっており、そのような方法に比較して、従来構造の砂型模型の製造には多大な工数を必要とする問題が生じている。
【０００９】
そこでこの発明は、上記のような複雑な形状の比較的小型の精密砂型をＮＣ工作機械で機械加工された模型を用いて製造することが可能な、鋳型製造装置を提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本願請求項１の発明に係る鋳型製造装置は、ＮＣ工作機械で加工された模型部分１を備えた金属粉含有多孔質樹脂製の台ブロック２と、この台ブロックに立設された縦ガイド７、８と、当該縦ガイドに姿勢を案内されて平行上下動可能に設けた台枠３と、複数の軸線上で前記台枠の内周に出没可能に設けられて突出時に鋳型を支持する横ピン１２とを備えている。
【００１１】
好ましい多孔質樹脂は、ポーラスアルミ等と呼ばれている金属粉含有樹脂で、金属粉末、特に好ましくはアルミニウム粉末にバインダとしてエポキシ樹脂を混入して硬化させることにより、金属粉末相互の間に微小な通気孔を形成したものである。この多孔質樹脂を機械加工することにより、台ブロック２の模型部分１に所望の形状を付与する。
【００１２】
本願請求項３の発明に係る鋳型製造装置は、上記手段を備えた鋳型製造装置において、台ブロック２を支持する受ブロック４と、当該台ブロックの周面の通気孔を閉鎖する気密層とを備え、前記受ブロックは、周縁部４ａを除く上面の凹所１４を外部に連通する接続口１５を備えて当該周縁部で台ブロック下面２ａを密着支持しているものである。この構造を備えることにより、模型部分をむ台ブロックと鋳型との境界部に硬化ガス、砂充填用空気、離型用空気などをより容易確実に供給することが可能になる。
【００１３】
上記構造のこの発明の鋳型製造装置は、模型部分１を備えた台ブロック２及び鋳型が共に通気性を備えているため、複雑な形状の砂型に充分な強度を付与するための硬化ガスを鋳型内の特に複雑な形状の先端部分まで充分に通気できること、空気噴流を用いた砂込めの際にも、噴射空気を台ブロック２を通して逃がして、複雑な形状の先端部分まで隙間なく砂を充填できること、更に脱型時に台ブロック２から離型用の空気圧を鋳型と模型部分を含む台ブロックとの境界面に供給できる特徴を備えており、複雑な形状の精密鋳型を高い強度で短時間に製造することが可能である。
【００１４】
また、横ピン１２を挿入した状態で硬化した鋳型は、台枠３と共に縦ガイド７、８に沿って台ブロック２に対して平行に相対移動させることができるので、例えば台ブロック２の下に空所を開けた状態で台枠３を支え、台ブロック２を落下させることにより、台ブロック２からの鋳型１７の脱型が可能であり、更に横ピン１２を鋳型１７から抜くことによって鋳型１７を台枠３から離脱させることができる。
【００１５】
従来、鋳型の脱型方法として、台ブロック側から鋳型を押し離すノックアウトピンを突出させる構造が採用されているが、この従来構造では、鋳型の成型面にノックアウトピンの痕跡が残るという問題があるが、この発明の装置によれば、横ピン１２が離脱した後に残る横孔は、鋳造時には鋳型を保持する枠で塞がれるため、鋳物表面に痕跡を残すことがない。
【００１６】
そして、台ブロック２に形成される模型部分１は、多孔質樹脂のブロックをＮＣ工作機械で機械加工することにより製造できるので、ＣＡＤデータを用いて正確な模型を短時間で製造することが可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２を参照して、この発明の鋳型製造装置の実施形態を説明する。図１は実施例装置の断面図、図２は図１の装置の分解斜視図である。
【００１８】
図示実施例の鋳型製造装置は、模型部分１を備えた多孔質樹脂製の台ブロック２と、その上に載置される台枠３と、台ブロック２を支える受ブロック４と、これらの積み重ね状態を規定する支持枠５とで形成されている。
【００１９】
台ブロック２の多孔質樹脂は、具体的にはポーラスアルミと呼ばれている金属粉混合樹脂で、アルミニウム粉末にバインダとしてエポキシ樹脂を混入して硬化させることにより、アルミニウム粉末相互の間に微小な通気孔を形成したものであり、立方体状のポーラスアルミの上面に鋳型にリブ状ないし柱状の突起を形成するための多数の有底溝ないし有底孔６・・・をＮＣフライス盤によるミリング加工によって形成したものである。ポーラスアルミは、多数の微細な連通孔を有しており、従って台ブロック２は、その模型部分１を含めた全体が通気性を備えている。図示実施例のものでは、台ブロック２の周囲四面に通気性を備えない樹脂ないし塗料の塗膜を設けている。従って、台ブロック２は、その上下面を通る通気性のみを備えたものとなっている。
【００２０】
台ブロック２の上面の対角方向の両隅には、縦ガイドとなる長短のガイドピン７、８が当該上面に垂直に立設されている。また、この台ブロックの一方の対向側面には、型組時や脱型時に台ブロック２を操作するためのグリップ９が設けられている。
【００２１】
台枠３は通気性を有しない樹脂製で、外周形状は台ブロック２の外周形状と等しく、その中央部分には、台ブロックの模型部分１を包含する大きさの開口１０が設けられている。台枠３の一方の対角方向両隅には、台ブロック２に立設した長短のガイドピン７、８を挿通するガイド孔７ａ、８ａが上下方向に貫通している。長い方のガイドピン７を挿通するガイド孔７ａは、当該ガイドピン７によって台枠３の傾きを防止するのに充分な軸方向長さを備えている。
【００２２】
台枠３の一方の対向側面には、外周から内周へと貫通する横方向のそれぞれ２個の横孔１１が設けられて、この横孔に外側端に摘み１２ａを設けた横ピン１２が軸方向移動自在に挿通されている。この横ピン１２の先端は、軸方向移動により台枠３の内周面から出没自在である。片側にそれぞれ２本の横ピン１２をある程度の間隔を隔てて設けることにより、後述する鋳型の脱型時にガイドピン７、８との協動作用によって、台ブロック２と平行な姿勢を維持することができる。鋳型の寸法が大きいときは、この横ピンを片側３本以上とすることができ、また、台枠の内周四面から出没するように設けることもできる。また、横ピン１２が一方の枠縁から対向する枠縁に貫通するように設けることもできる。
【００２３】
受ブロック４は、その中央部分に台ブロック２の下面２ａが載置されたときに、その底面との間で空気室１３を形成する凹所１４が形成されており、台ブロック２を受ブロック上に載置したとき、受ブロック４の上面周縁部４ａ全面が台ブロック２の下面周縁部と面接触して台ブロック２を支持する。凹所１４には接続口１５が連通しており、受ブロック４の側面に開口するこれらの接続口１５の外側端には、パイプ接続具１６が設けられている。
【００２４】
支持枠５は、受ブロック４、台ブロック２及び台枠３を収める内法寸法を備えた側面コの字形の枠部材である。
【００２５】
次に上記構造の鋳型製造装置を用いて鋳型を製造する手順について説明する。前述したように、台ブロック２には製造する鋳型で鋳造される鋳物部品のＣＡＤデータを元にしたＮＣ加工により、有底溝ないし有底孔６・・・ないし突起が加工されている。鋳型１７を製造する際には、支持枠５に受ブロック４を載せ、その上に台ブロック２を載せ、更にその上に台枠３を長短のガイドピン７、８とガイド孔７ａ、８ａで、台ブロック２との位置関係を規制して載置する。この状態で台枠の開口１０に鋳物砂を充填する。鋳物砂は、台ブロックの模型部分１に形成した有底溝ないし有底孔６・・・に隙間なく充填する必要があり、この時必要があれば、噴射空気によって充填する方法や、受ブロックの接続口１５に負圧を作用させて充填する方法を採用することができる。台ブロック２が多孔質樹脂で形成されているので、この時使用する噴射空気や負圧は、模型部分１の複雑な形状をした加工面にも満遍なく流通して、鋳物砂の充填を確実に行うことができる。
【００２６】
鋳物砂が台枠の開口１０の中間深さ程度まで充填されたら、横ピン１２を開口１０内に突出させ、更に鋳物砂を充填する。そして、開口１０の上面から硬化ガスを吹き込む。吹き込まれた硬化ガスは、鋳物砂の間及び台ブロックの微細な通気孔を通って流れ、鋳物砂に添加された硬化剤を硬化させる。
【００２７】
鋳型が硬化したら、台枠３ごと台ブロック２を持ち上げ、受ブロック４を支持枠５から外す。そして、横ピン１２の台枠外周から突出した部分を支持枠５の上面５ａで支持する。この状態で台ブロック２は、支持枠５の底面から浮き上った状態で支持されるので、グリップ９を押し下げるか、下向きの軽い衝撃を加えて台ブロック２を落下させて鋳型１７を台ブロックの模型部分１から離型させる。次に台枠３を反転して、適宜な作業台上に置き、横ピン１２を外側へ引いて抜き取った後、台枠３を鋳型１７から外す。
【００２８】
なお、上記の方法では、硬化ガスを用いて鋳型を硬化させているが、時効硬化型の鋳物砂を用いるときは、硬化ガスを通過させる操作は不要である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の鋳型製造装置によれば、リブ状や柱状の突起を備えた、又はスリット状の溝や深孔を備えた鋳型をＮＣ加工により製造可能な模型を用いて能率的に製造することができ、複雑な形状をした精密砂型を熟練を要することなく、かつ少ない工数で製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の鋳型製造装置の一実施例を示す断面図
【図２】図１の鋳型製造装置の分解斜視図
【図３】複雑な形状の鋳型模型を製造する従来方法の一例を説明する斜視図
【符号の説明】
１模型部分
２台ブロック
３台枠
７ガイドピン
８ガイドピン
12 横ピン

Claims

ＮＣ工作機械で加工された模型部分(1)を備えた金属粉含有多孔質樹脂製の台ブロック(2)と、この台ブロックに立設された縦ガイド(7,8)と、当該縦ガイドに姿勢を案内されて平行上下動可能に設けた台枠(3)と、複数の軸線上で前記台枠の内周に出没可能に設けられて突出時に鋳型を支持する横ピン(12)とを備えた、鋳型製造装置。
台ブロック(2)がアルミニウム粉末をエポキシ樹脂で結合した多孔質樹脂の機械加工品である、請求項１記載の鋳型製造装置。
台ブロック(2)を支持する受ブロック(4)と、当該台ブロックの周面の通気孔を閉鎖する気密層とを備え、前記受ブロックは、周縁部(4a)を除く上面の凹所(14)を外部に連通する接続口(15)を備えて当該周縁部で台ブロック下面(2a)を密着支持している、請求項１又は２記載の鋳型製造装置。