JP2010064083A - 砂鋳型の製造方法及び治具 - Google Patents

Abstract

【課題】上端が閉塞された押湯保温スリーブを使用し、これを鋳物模型に固定して造型機により押湯保温スリーブ付きの砂鋳型を容易に製造できるようにする。
【解決手段】押湯保温スリーブは、閉塞された端の内面に窪みを設けたものを用いる。治具は棒状体の一端に小径部を設け、小径部の側面に棒状体の軸方向に延びる複数個の条片を固定して、各条片を外方へ弾性的に突出させた構造にする。小径部が突出するように治具を鋳物模型に固定し、押湯保温スリーブを治具に被せ、小径部を溝内に進入させ、条片の弾力により押湯保温スリーブを治具に固定して造型機により砂鋳型を作る。
【選択図】図７

Description

この発明は、砂鋳型の製造方法、及びその方法で使用される治具に関するものである。とくに、この発明は、上端が閉じられた押湯保温スリーブ付きの砂鋳型を製造する方法に関するものであり、またその製造過程で押湯保温スリーブが鋳物模型から離脱しないように固定するための治具に関するものである。

鋳物を作るには鋳型が必要とされる。また、鋳型を作るには鋳物の形をした鋳物模型が必要とされる。鋳物模型を用いて鋳型を作るには、鋳物模型を金枠内に置き、金枠内に鋳物砂を流し込み、模型を砂で包み込み、砂をしめつけて砂型を作り、その後砂型から鋳物模型を抜き去り、あとに鋳物の形をした型窩を残してこれを鋳型とする。

鋳型には通常押湯保温スリーブが付設される。押湯保温スリーブは、鋳型の型窩内で鋳物が作られるとき、溶融金属が冷却されて収縮し、引け巣を生じるのを防ぐために付設される。押湯保温スリーブは型窩の上方及び／又は側方に取り付けられ、押湯保温スリーブの内部は型窩に連通される。押湯保温スリーブの作用は、鋳造時に溶融金属を収容し、収容した金属をできるだけ長い時間溶融状態に維持して、溶融金属を鋳物側へ補給できるようにすることである。

鋳型は造型機により自動的に作られる。造型機では、まず鋳物模型に押湯保温スリーブを固定し、金枠内でこれらの周りに鋳物砂を落下させ、落下させた砂を押湯保温スリーブと鋳物模型との周りにしめつけて砂型を作る。また、鋳物砂を強い圧力で吹き込んで砂型を作ることもある。このとき、押湯保温スリーブは鋳物模型の上に乗った状態にされていることもあるが、時にはこの状態から全体を９０度だけ回転させて、押湯保温スリーブが鋳物模型の横に連なり、横倒しになっている状態にされることもある。これは鋳物模型の上と下とに均等に鋳物砂を落下させるためである。さらに、砂を隙間なく詰め込むために、全体を振動させることもある。このように押湯保温スリーブは造型機では色々な力を受けるので、所定の位置から移動し易い。

そのため、造型機により砂型を能率よく作るには、押湯保温スリーブを鋳物模型にしっかりと固定することが必要である。しかし、この固定は砂型成形後には分離が容易でなければならない。なぜならば、砂型を作ったあとでは、鋳物模型は砂型から抜き去られるが、押湯保温スリーブは砂型の中に残らなければならないからである。このように押湯保温スリーブは鋳型模型にしっかりと固定される必要があるともに、また、鋳物模型から分離容易でなければならない。そのため、押湯保温スリーブを鋳物模型に固定する方法については色々と工夫がなされてきた。

押湯保温スリーブは、前述のように、その中に収容している溶融金属を鋳物側へ供給しなければならないので、下端は必ず開口して鋳物の作られる型窩に連通していなければならない。これに対し、押湯保温スリーブの上端は、全閉にされている場合と、そこに孔があけられている場合とがある。また、押湯保温スリーブの下端では開口が筒の内径そのままの大きさとなって大きく開口している場合と、筒の内径よりも狭められて小さく開口している場合とがある。

特開平３−１４２０３７号公報は、上述の下端が大きく開口するとともに上端に孔があけられた押湯保温スリーブを用いた場合に、押湯保温スリーブを鋳物模型に固定する方法を提案している。その方法は図１に示したように治具Ｚを用いる方法である。しかし、この提案では、押湯保温スリーブの上端にあけられた孔と治具Ｚの上部Ｐとの間には摺動できるだけの隙間が存在しているから、押湯保温スリーブが何等かの力を受けると、押湯保温スリーブは治具Ｚの上部Ｐに沿って浮き上がり、鋳物模型から離れるので、この固定方法は満足なものではない。

そこで、現場では、治具Ｚの上部Ｐの一部に輪ゴムを巻回して、押湯保温スリーブの上端に設けられた孔と上部Ｐとの間の隙間を埋め、輪ゴムのすべり摩擦によって押湯保温スリーブを治具Ｚに固定する試みがなされた。しかし、丁度隙間を埋める厚みに輪ゴムを上部Ｐの周りに巻回することが困難であって、厚みが大き過ぎると上部Ｐを孔内に挿入することが困難となり、逆に厚みが小さ過ぎると隙間を塞ぐことができない。その上に輪ゴムは耐久性に乏しいので、頻繁に取り替える必要があるため、この試みは実用に適しない、という問題があった。

一般に、上端に孔があけられている押湯保温スリーブを用いると、造型機内で砂型を作るとき、砂が孔から押湯保温スリーブの中へ入り込み易い。入り込んだ砂は、鋳物を作る型窩内へ落下したり、溶融金属の流れに乗って鋳物内へ入ったりするので、鋳物が砂かみ不良を起こす。このため、上端は全閉にされた押湯保温スリーブを使用するのが好ましいとされる。

ところが、一般に上端が全閉にされた押湯保温スリーブは治具にしっかり固定して治具から離れないようにすることが困難である。これまでは図２に示すように棒状体１の上端に小径部２を設け小径部２の先にドーナッツ状のゴム製円環Ｃを固定したものが治具として用いられた。この治具は、押湯保温スリーブＤの上端内面に設けられた窪みＥ内に小径部２を進入させ、円環Ｃを窪みＥの壁面に密接させて押湯保温スリーブＤが治具から抜け落ちないようにして来た。しかし、円環Ｃは係止力にムラがある上に、耐久性に乏しいので頻繁に取り替える必要があって満足なものとはならなかった。そのために、これに代わる方法の出現が要望された。
特開平３−１４２０３７号公報

この発明は上述の要望に応じて生まれたものである。すなわち、この発明は上端の閉じられた押湯保温スリーブを使用し、これを鋳物模型に固定して造型機により押湯保温スリーブ付きの砂鋳型を作ることを容易にしようとしてなされたものである。

この発明者は、押湯保温スリーブを鋳物模型に固定するための治具を改良することによって、上記の目的を達成しようと企てた。

この発明者は、ゴム製円環の代わりにバネ線を用い、バネ線の弾力により押湯保温スリーブを治具から抜け落ちないようにしようと考えた。そして、治具としては従来のように上端に小径部の付設された棒状体を本体とし、小径部の側面に棒軸方向に延びる複数個のバネ線を固定し、バネ線を棒状体の周囲方向に等しい間隔をおいて配列し、各バネ線の中央部を外方へ弾力をもって突出させておく構造のものを作った。この構造の治具を用いて押湯保温スリーブを鋳物模型に固定したところ、上記の要望を満たすことができることを見出した。

上記構造の治具では、バネ線が棒軸方向に延びていて、且つ外方へ突出しているのでバネ線の外方へ突出する弾力を調節することにより、バネ線の突出を押さえて治具を押湯保温スリーブ内へ挿入するのを容易にし、またバネ線により押湯保温スリーブが抜けないように保持し、さらに治具を押湯保温スリーブから抜き去ることを容易にすることができる。バネ線の外方へ突出する弾力の調節は、バネ線の材質、形状、大きさ及び個数の変更によって容易に行うことができる。その上にバネ線はゴム製の円環と違って係止力にムラがなく、また充分な耐久力を持っているから、頻繁に取り替える必要もない。このような確認に基づいて、この発明は完成されたものである。

上述のバネ線は線である必要はなく、帯状のものであってもよい。また、バネ線は金属とくにハガネで作る必要もなく、弾力に富んだ硬質の合成樹脂例えばポリカーボネートで作ることもできる。また、バネ線は棒軸方向に延びるバネ線を一本ずつ別々に作ってもよいが、また棒軸の周りで直径的に対向する２本のバネ線を一本の線で構成することもできる。このような色々な場合を含めて、上述のバネ線はこれを条片と呼ぶことにする。

この発明は、一面では砂鋳型を製造する際に、押湯保温スリーブを鋳物模型に固定するための治具を提供するものである。その治具は棒状体の一端に小径部を設け、小径部の側面に棒状体の周囲方向に等しい間隔をおいて、棒状体の軸方向に延びる複数個の条片を固定し、各条片を弾性的に外方へ突出させておき、棒状体の他端に鋳物模型への固定部を設けたことを特徴とするものである。

また、この発明は、他面では上述のような治具を使用して、押湯保温スリーブ付きの砂鋳型を製造する方法を提供するものである。その場合使用される押湯保温スリーブは上端が閉じられており、その閉じられた端の内面に窪みが形成されているものである。その窪みは、治具の小径部をそこに付設された条片とともに収容するためのものである。収容された条片は、窪みの壁面を弾力によって押圧して押湯保温スリーブを治具に固定する作用をする。

こうしてこの発明が提供する砂鋳型の製造方法は、棒状体の一端に小径部を設け、小径部の側面に棒状体の周囲方向に等しい間隔をおいて、棒状体の軸方向に延びる複数個の条片を固定し、各条片を弾性的に外方へ突出させたものを治具とし、棒状体の他端を鋳物模型に固定して治具を鋳物模型に立設し、押湯保温スリーブの閉じられた端の内面に窪みを設けておき、押湯保温スリーブを上記治具に被せて治具の小径部を条片とともに押湯保温スリーブの窪み内に進入させ、条片が窪みの壁面を押圧することにより、押湯保温スリーブを治具に固定し、造型機内でこの状態で鋳物模型と押湯保温スリーブとの周りに鋳物砂を充填して砂型を作り、その後砂型から治具を鋳物模型とともに抜き去り砂鋳型とすることを特徴とするものである。

この発明に係る押湯保温スリーブの固定用治具では、棒状体の一端に小径部を設け、他端に鋳物模型への固定部を設けたので、固定部によって治具を鋳物模型に容易に取り付けることができる。また、小径部の側面には棒状体の軸方向に延びる複数個の条片を固定し、各条片を弾性的に外方へ突出させたから、各条片を内方へ撓ませて治具に押湯保温スリーブを容易に被せることができる。

この場合、押湯保温スリーブとしては一端が閉じられ、閉じられた壁の内面に窪みを設けたものを使用するので、窪みの中に治具の小径部を条片とともに収容することができる。収容された条片は、棒状体の周囲方向に等しい間隔をおいて固定されているから、窪み内で小径部を丁度中心に保持し、条片の押圧力によって治具を押湯保温スリーブから脱出しないように保持する。こうして、押湯保温スリーブは条片の弾力によって治具にしっかりと保持される。そのため造型機によって押湯保温スリーブ付きの砂型を容易に作ることができる。

砂型が作られたあとで鋳物模型を抜き去ると、治具は鋳物模型に固定されており、他方、押湯保温スリーブは条片の弾力によって保持されているに過ぎないから、治具は押湯保温スリーブから離れ、鋳物模型とともに砂型から抜き取られる。こうして、この治具は、造型機中で押湯保温スリーブ付きの砂鋳型を作るのを容易にする。

また、この発明に係る砂鋳型の製造方法によると、上述の治具を用いるから、棒状体の他端を鋳物模型に容易に固定することができる。すると治具は棒状体を鋳物模型上に直立させた状態となる。この治具は上端に小径部を備え、小径部の側面に棒状体の軸方向に延びる複数個の条片が固定された構造となっている。従って、この治具には押湯保温スリーブを容易に被せることができる。

押湯保温スリーブとしては一端が閉じられ、閉じられた端の内面に窪みが設けられたものが使用されるから、押湯保温スリーブが治具に被せられると、窪みの中に小径部を収容できることとなり、また小径部の側面に固定された条片が棒状体の軸方向に延びているので、この条片を窪みの中に容易に収容できることとなる。すると条片は弾力によって外方へ突出せしめられているから、窪みの側壁を弾力によって押圧することとなり、これによって押湯保温スリーブは治具に固定されることとなる。複数個の条片は棒状体の周囲方向に等しい間隔をおいて固定されているから、棒状体は窪みの中心に保持されることとなる。こうして、押湯保温スリーブは治具にしっかりと固定される。従って、押湯保温スリーブと鋳物模型との周りに鋳物砂を手荒に落下させ又は吹き付けても、押湯保温スリーブは鋳物模型から離れて移動することがない。よって、造型機によって押湯保温スリーブ付きの砂鋳型を容易に作ることができる。

治具は鋳物模型に対しては例えばネジ等により機械的に固定されており、他方、押湯保温スリーブに対しては条片の弾力によって係止されているに過ぎないから、砂型が作られたあとで砂型から押湯模型を抜き去ると、治具は鋳物模型とともに砂型から容易に抜き去ることができる。こうして、押湯保温スリーブ付きの砂鋳型を容易に作ることができる。
この発明は、このような効果をもたらすものである。

図面に基づきこの発明の実施の一例を説明すると、次のとおりである。その場合、図３は、この発明に係る治具の側面図である。図４は、図３に示した治具の一部の拡大図である。図５は、この発明において用いられる条片の側面図である。図６は、この発明に係る他の治具上端部の一部切欠側面図である。図７は、この発明に係る治具に用いられる他の条片の側面図である。図８は、この発明方法により治具に固定された押湯保温スリーブの断面図である。図９は、この発明に係るさらに別の治具の斜視図である。

この発明に係る治具は、図３に示したように、棒状体１の上端に小径部２を設け、小径部２の側面に棒状体１の軸方向に延びる条片３、３を固定し、条片３、３を弾性的に外方へ突出させ、下端にネジ４を設けて構成されている。条片３、３は棒状体１の周囲方向に等しい間隔をおいて付設されている。ネジ４は棒状体１を鋳物模型に固定するための固定部である。

各条片３は帯状のハガネで構成され、図４に示したように、長手方向には全体としてくの字状に湾曲されており、幅向には押湯保温スリーブの窪みの内面に密接できるように僅かに円弧状に湾曲されている。各条片３、３はくの字状の中央部３１が最も外方へ突出するように、上端３２と下端３３とが小径部２の側面に例えば溶接又は接着により固定されている。但し、各条片３の下端３３は小径部２の側面に近接するだけで、自由に移動できる状態にされていてもよい。

図５は、この発明に係る治具において用いることのできる他の条片３、３を示している。図５に示した条片３、３は、長手方向にくの字状に湾曲されている点では図３及び図４に示したものと同様であるが、鋼線で作られているため断面が円形となっている点で異なっている。また、図５の条片３、３は、上端３２と下端３３とが何れも内側へ折曲されている点でも図３と図４に示したものと異なっている。

図５に示した条片３は一点鎖線で示した小径部２に、図示したように固定される。すなわち、条片３は上端３２が小径部２の側面に穿設された穴内に溶接又は接着によって固定されて、中央部３１を最も外方へ突出した状態とされる。条片３の下端３３は小径部２の側面に穿設された穴２２内に押し込まれ、穴２２内で進退自在にされる。こうして条片３は中央部３１が弾性的に突出し、内側へ移動することを容易にされている。

図６は、この発明に係る他の治具上部の一部切欠側面図である。図６の各条片３、３は、上端が小径部２の側面に外接する円環５に固定されて一体となっている。円環５は小径部２が先端ほど直径が小さくなる円錐台状に形成されることにより、適所で小径部２に確実に固定されることになる。こうして、円環５により各条片３は上端を小径部２に固定されて、長手方向にくの字状に湾曲されて、中央部３１を最も外方へ突出させている。各条片３の下端３３は内側へ折曲されて、図５に示した条片３と同様に、小径部２の側面に穿設された穴２２内に差し込まれて、穴２２内で進退自在にされている。

図７に示された条片３は、２本の条片が連結した形に構成されている点で特異である。すなわち、条片３は一点鎖線で示した小径部２の周囲で直径的に対向する２本の条片が上端で連結された形状に構成されている。云いかえると、一本の鋼線を用いこれを長手方向にほぼコの字状に曲げ、コの字の中央片３４が小径部２の上端に跨り、両端片が小径部２の側面上で直径的に対向する部分に沿って垂下して条片となるように折曲することによって、２本の条片３、３が構成されている。

上記の各条片３、３は、図７に示したようにして小径部に固定される。図７では小径部２が一点鎖線で示されている。そこでは、各条片３、３は、コの字の中央片３４が小径部２の先端面に刻設された溝２１内に嵌め込まれて、小径部２に固定されている。また、各条片３、３の下端は内側へ折曲されて、図４、５及び６に示した条片のように小径部２の側面に穿設された穴２２内に差し込まれている。

各条片３、３は、弾性の強い材料で構成され、小径部２の軸方向に延びており、長手方向にくの字状に湾曲されて中央部３１が最も外方へ突出する形状とされるために、中央部３１を内側へ撓めることによって、治具をスリーブ内に挿入されると、各条片３がスリーブの内壁面を強い力で押圧するために、治具はスリーブから容易に脱出し得ないものとなっている。とくに、各条片３の下端を固定しないで自由にするときは、挿入の容易さと脱出の困難さとに適度のバランスを持たせ易い。

この治具は、図３に示したネジ４を鋳物模型Ｘにねじ込んで鋳物模型上に固定される。すると、治具は小径部２を先にして棒状体１を直立させた状態となって鋳物模型上に固定されている。このため、この治具には押湯保温スリーブを容易に被せることができる。

治具に押湯保温スリーブを被せた状態が図８に示されている。押湯保温スリーブＤは図２に示したものと同じ構造にされていて、上端が閉じられ閉じられた端の内面に窪みＥが設けられている。この窪みＥ内にこの発明に係る治具の条片３が撓められて小径部２が進入している。この状態では、条片３の突出部が窪みＥの壁面を弾力を持って押圧している。このため、押湯保温スリーブＤは治具にしっかりと保持され、押湯保温スリーブＤは治具から簡単に抜け落ちないようになっている。

このため、図８に示した状態では、これを矢印Ｌの方向に９０度だけ回転させて、押湯保温スリーブＤを横向きに倒した状態にして、押湯保温スリーブＤと鋳物模型Ｘの周りに鋳物砂を落下させてしめつけても、押湯保温スリーブＤは鋳物模型Ｘから離れない。また、鋳物砂が押湯保温スリーブＤの中へ進入することもない。従って、この発明方法によれば造型機により容易且つ確実に砂型を作ることができる。

こうして、砂型を作ったあとで、砂型から鋳物模型を抜き去ると、治具は鋳物模型にネジ等で固定されているから鋳物模型と一緒に砂型から取り出されることとなり、他方押湯保温スリーブに対しては条片の弾性による押圧力で固定されているに過ぎないから、押湯保温スリーブは砂型内に残ることとなる。よって、押湯保温スリーブが付設された砂鋳型が得られる。こうして、この発明方法によれば、造型機により容易に押湯保温スリーブ付きの砂鋳型を作ることができる。

図８には、２個の条片を付設した治具を示したが、２個の条片は最少であって条片の数はさらに増すことができる。図９は、４個の条片３が付設されたこの発明に係る治具を示している。図９の条片３は、図７の条片３と同様に、直径的に対向する２本の条片同士が繋がって、一本の鋼線で作られている。鋼線はその中央辺を小径部２の頂面に直交して刻み込まれた溝２１内に嵌め込まれている。また、各条片３の下端は内方へ折曲されて、小径部２に設けられた貫通孔内に差し込まれている。

押湯保温スリーブを鋳物模型に固定する従来法を示した断面図である。 押湯保温スリーブを鋳物模型に固定する他の従来法を示した断面図である。 この発明に係る治具の側面図である。 図３に示した治具の一部拡大図である。 この発明において用いられる条片の側面図である。 この発明に係る他の治具の上端部の一部切欠側面図である。 この発明に係る治具に用いられる他の条片の側面図である。 この発明方法により治具に固定された押湯保温スリーブの断面図である。 この発明に係るさらに別の治具の斜視図である。

符号の説明

１ 棒状体
２ 小径部
３ 条片
４ 固定部（ネジ）
５ 円環
２１ 溝
２２ 穴
３１ 中央部
３２ 上端
３３ 下端
３４ 中央片

Claims (6)

1. 棒状体の一端に小径部を設け、小径部の側面に棒状体の周囲方向に等しい間隔をおいて、棒状体の軸方向に延びる複数個の条片を固定し、各条片を弾性的に外方へ突出させたものを治具とし、棒状体の他端を鋳物模型に固定して治具を鋳物模型に立設し、押湯保温スリーブの閉じられた端の内面に窪みを設けておき、押湯保温スリーブを上記治具に被せて治具の小径部を条片とともに押湯保温スリーブの窪み内に進入させ、条片が窪みの壁面を押圧することにより押湯保温スリーブを治具に固定し、造型機内でこの状態で鋳物模型と押湯保温スリーブとの周りに鋳物砂を充填して砂型を作り、その後砂型から治具を鋳物模型とともに抜き去り、砂鋳型とすることを特徴とする、押湯保温スリーブ付き砂鋳型の製造方法。
2. 前記条片が弾力に富んだ一本の線条をコの字状に折曲して構成され、コの字の中央片を小径部の先端面に刻設された溝内に入れるとともに、中央片の両側に位置する２片を小径部の側面に沿って垂下させて形成され、各条片の下端を小径部の側面に穿設された穴内に差し込んで、小径部に固定されている治具を用いることを特徴とする、請求項１に記載の押湯保温スリーブ付き砂鋳型の製造方法。
3. 前記条片は、その上端が小径部の側面に外接する円環に固定され、条片の下端が小径部の側面に穿設された穴内に差し込まれて小径部に固定されている治具を用いることを特徴とする、請求項１に記載の押湯保温スリーブ付き砂鋳型の製造方法。
4. 押湯保温スリーブを鋳物模型に固定するための治具であって、棒状体の一端に小径部を設け、小径部の側面に棒状体の周囲方向に等しい間隔をおいて、棒状体の軸方向に延びる複数個の条片を固定し、各条片を弾性的に外方へ突出させておき、棒状体の他端に鋳物模型への固定部を設けたことを特徴とする、押湯保温スリーブの固定用治具。
5. 前記条片が弾力に富んだ一本の線条をコの字状に折曲して構成され、コの字の中央片を小径部の先端面に刻設された溝内に入れるとともに、中央片の両側に位置する２片を小径部の側面に沿って垂下させて形成され、各条片の下端を小径部の側面に穿設された穴内に差し込んで、小径部に固定されていることを特徴とする、請求項４に記載の押湯保温スリーブの固定用治具。
6. 前記条片は、その上端が小径部の側面に外接する円環に固定され、条片の下端が小径部の側面に穿設された穴内に差し込まれて小径部に固定されていることを特徴とする、請求項４に記載の押湯保温スリーブの固定用治具。
   
   

Images