中子造型金型
【課題】塗型の舞い上がりを抑制し、金型内面全体を均一に塗型することの困難性を緩和する中子造型金型を提供する。
【解決手段】金型本体４の原料砂充填口１０からキャビティ５の内側に塗型ノズル７を挿入し、塗型ノズル７の吐出管８の先端に取り付けられた吐出口部９をキャビティ５の開放部近傍に位置させ、ポンプ２１を駆動することによってキャビティ５の開放部を介してキャビティ５内を吸引しながら塗型剤を塗型ノズル７の吐出口部９から吐出させ金型本体４のキャビティ５の内側面に塗型剤を付着させる。次に入子１６を金型本体４の側面の空洞部に嵌合させてキャビティ５の開放部を閉止する。その様に開放部を閉止した状態で原料砂充填口１０から原料砂をキャビティ５の内側に充填して、所定時間の焼成を行う。
【解決手段】金型本体４の原料砂充填口１０からキャビティ５の内側に塗型ノズル７を挿入し、塗型ノズル７の吐出管８の先端に取り付けられた吐出口部９をキャビティ５の開放部近傍に位置させ、ポンプ２１を駆動することによってキャビティ５の開放部を介してキャビティ５内を吸引しながら塗型剤を塗型ノズル７の吐出口部９から吐出させ金型本体４のキャビティ５の内側面に塗型剤を付着させる。次に入子１６を金型本体４の側面の空洞部に嵌合させてキャビティ５の開放部を閉止する。その様に開放部を閉止した状態で原料砂充填口１０から原料砂をキャビティ５の内側に充填して、所定時間の焼成を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗型剤を金型内面に塗布して中子を造型する中子造型金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の中子造型金型における代表的にはＫＹ法と称されるシェルモード中子造型法（特許文献１）では、作製する中子が複雑な曲面や凹凸面を持つ場合には、内部のエア溜まりや気流の関係から塗型の舞い上がりが発生し、全体を均一に塗型することが困難であった。全体を均一に塗型することができない場合には、その結果として、部分的に塗膜の薄い・粗い部分が生じてしまい、中子の転写性が著しく落ちるという問題が生じる。
【０００３】
【特許文献１】特開昭４９−１４３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであって、塗型の舞い上がりを抑制し、金型内面全体を均一に塗型することの困難性を緩和する中子造型金型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の中子造型金型は、砂型原料砂充填口を設けたキャビティに砂型原料砂充填口からの砂型原料砂充填方向前方端部に開放部を設けてなることを特徴とする。
【０００６】
また本発明の中子造型金型は、開放部であるｎ個の砂型原料砂充填口を設けたキャビティに（ｎ＋１個）以上の開放部を設けてなることを特徴とする。
【０００７】
２ｎ個又は３ｎ個の開放部を設けることもできる。
【０００８】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一を前記キャビティ内側に塗型剤を吐出する塗型ノズルを挿入する挿入口とすることができる。
【０００９】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部内側形状を、その開放部に連続する部分の前記キャビテイ内側形状と同一にしてもよい。
【００１０】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部内側径が、その開放部に連続する部分の前記キャビテイ内側径以上にされてなる様にしてもよい。
【００１１】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部を開閉するための開閉構造を設けることができる。
【００１２】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部を介して前記キャビテイ内側を吸引するための吸引手段を付設してもよい。
【００１３】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部を金型本体に形成される砂型原料砂充填口とすることができる。
【００１４】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部からキャビティ内へ塗型ノズルを挿入する方向の前方位置に前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部を設けることができる。
【００１５】
前記金型のキャビティ内側に金型の原料砂充填口から塗型ノズルを挿入し、原料砂充填口からキャビティ内へ塗型ノズルを挿入する方向の前方位置に前記開放部を設けることができる。
【００１６】
さらに本発明の中子造型金型は、塗型剤を吐出する塗型ノズルをキャビティ内側に挿入する挿入口を有し、キャビティの前記挿入口に対する他端部に開放部を設けてなることを特徴とする。
【００１７】
前記キャビテイ内側面から前記開放部内側へ向けて連続面が形成されてなるようにすることができる。
【００１８】
以上の本発明の中子造型金型によれば、ｎ個の砂型原料砂充填口を設けたキャビティに（ｎ＋１個）以上の開放部を設けてなるので、一の開放部である砂型原料砂充填口から砂型原料砂充填口ではない他の開放部への気流が生成されて塗型の舞い上がりを抑制することができ、キャビティ内部におけるエア溜まりの形成を抑制することができる。
したがって、例えば金型のキャビティ内側に一の開放部である砂型原料砂充填口から塗型ノズルを挿入し、吸引ポンプによって砂型原料砂充填口ではない他の開放部を介してキャビティ内を吸引しながら前記塗型ノズルから塗型剤を吐出させることによって金型内面全体を均一に塗型するとともに、砂型原料砂充填口ではない他の開放部を閉止して前記原料砂充填口から原料砂を充填して所定の中子形状の砂型を得ることができる。
【００１９】
その場合に、２ｎ個の開放部を設ける場合には、砂型原料砂充填口を一端部とし他の一端部を開放部とする形状の中子の金型内面全体を均一に塗型することができ、３ｎ個の開放部を設ける場合には砂型原料砂充填口を一端部とし他の二端部を開放部とする形状の中子の金型内面全体を均一に塗型することができる。
【００２０】
なお、以上の本発明の開放部にはアンダーカット形状がある場合の中子型におけるスライド、マンドレルは含まれない。
中子にアンダーカット形状がある場合、通常の2分割型では製作した中子を離型することができない。このとき、金型のアンダーカット形状部を別部品とし、砂充填時にははまり込み、中子離型時には抜き取られるような構造をもたせる場合がある。このような構造、あるいは部品のことをスライドやマンドレル等と呼称する。
前記スライド、マンドレルの場合、塗型時には必ずキャビティにはまり込んだ状態となっているため、本発明の特徴であるキャビティ内部の気流生成には一切寄与しない。したがって本発明の開放部にはスライド、マンドレルが装着される部分は含まれない。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の中子造型金型によれば、塗型の舞い上がりを抑制し、金型内面全体を均一に塗型することを容易とし、中子の表面粗度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
［実施の形態１］
以下、本発明の発明を実施するための最良の形態を図１〜図５を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態の中子造型金型を示す平面図である。図２は図１に示す中子造型金型の部分断面図である。図３は図１に示す中子造型金型の部分拡大図である。図４（ａ）は図１に示す中子造型金型の部分拡大断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）Ａ−Ａ矢視図である。図５（ａ）は本発明の一実施の形態の中子造型金型の動作を示す模式図であり、図５（ｂ）は本発明の一実施の形態の中子造型金型の他の動作を示す模式図である。
【００２３】
図１〜図５において、中子造型金型１は開閉可能な割型である可動金型２及び固定金型３を有する金型本体４を備え、可動金型２及び固定金型３が閉じた状態で、金型本体４の内側にはキャビティ５が形成される。
このキャビティ５は、その長手方向と垂直方向における断面形状が円形、すなわち曲線による輪郭である円筒形状を備える。
【００２４】
粉末供給装置６から塗型剤が供給される塗型ノズル７の吐出管８及び吐出口部９は、可動金型２及び固定金型３が閉じた状態におけるキャビティ５への原料供給口である原料砂充填口１０の内外側に進退動できる大きさ及び形状を有し、シリンダ装置１１によって進退動される。
【００２５】
一方、円筒形状を備えるキャビティ５の一端部の開放部である原料砂充填口１０に対する他端部には開放部１２が設けられ、開放部１２に連続して可動金型２及び固定金型３が閉じた状態で空洞部１３が形成される。開放部１２はキャビティ５に対する原料砂充填口１０からの砂型原料砂充填方向前方端部に設けられる。
断面円筒形状の空洞部１３は、キャビティ５よりも僅かに大きな径を有し、開放部１２は空洞部１３の一端部に開口する。すなわち（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部である開放部１２は空洞部１３の一端部に開口し、その空洞部１３は開放部１２に連続する部分のキャビティ５の内側径以上にされてなる。空洞部１３の他端部は可動金型２及び固定金型３が閉じた状態における金型本体４の側面に開口する。また、キャビテイ５の内側面から開放部１２を介して空洞部１３の内側へ向けて段差のない実質的に面一である連続面が形成して気流を円滑にすることもできる。
【００２６】
金型本体４の側面の空洞部１３が開口する位置には、吸引装置１４が取り付けられる。吸引装置１４は空洞部１３よりも僅かに大きな径を有して空洞部１３の開口部分を囲繞する一端部を有する円筒状のケーシング１５を備える。
またケーシング１５内側には空洞部１３に対して気密に嵌合する形状及び大きさの入子１６が配置され、係る入子１６はその基端部が棒状の操作部１７の先端に固定される。また入子１６にはその外側に摺動リング１８が取り付けられ、入子１６は摺動リング１８を介してケーシング１５内側を摺動自在とされる。
図５（ｃ）に示される様に、摺動リング１８は断面円形状にされ、その円周側面がキャビティ５に対する摺動面１８ａとされ、その円周側面を内側に切り欠いて通気部１８ｂが形成される。
【００２７】
空洞部１３の開口部分に装着されるケーシング１５の一端部に対する他端部には蓋部材１９が装着される。蓋部材１９は操作部１７を摺動自在に支持してケーシング１５他端部に装着される。また係る蓋部材１９にはケーシング１５内外側を通気可能とする吸引口２０が設けられる。
【００２８】
したがって空洞部１３に対して入子１６を嵌合していない状態では、キャビティ５の開放部１２及び開放部１２に連通する空洞部１３及び摺動リング１８の通気部１８ｂ及び蓋部材１９の吸引口２０によって一連の通気経路が構成される。この一連の通気経路を通じて吸引手段としてのポンプ２１によってキャビティ５の内側の吸引が行われる。
【００２９】
塗型ノズル７の吐出管８及び吐出管８の先端に取り付けられた吐出口部９は、キャビティ５の内側形状及びその断面径との関係で、空洞部１３の一端部に開口する開放部１２近傍位置まで挿入し得ると共に原料砂充填口１０の内外側に進退動できる大きさ及び形状を有する。
【００３０】
本発明の実施の形態の中子造型金型１を用い、中子の型となる金型本体４のキャビティ５を形成する内型表面上に離型層を形成し、その離型層上に塗型剤を塗布して塗膜層を形成し、この塗膜層を加熱することによって、軟化状態とする。塗型剤は、空気圧による吹き付け塗装若しくは静電塗装によって、上記離型層が施された金型へ塗布する。
この軟化状態の塗型層上へ無機材料粉粒に所定の樹脂がコートされたＲＣＳを一定圧の気体と共に吹き込む。さらに、焼成することによって塗膜層及びＲＣＳ層、並びにＲＣＳ粒子同士を融着させ結合させ、得られた結合体を金型本体４から脱離すなわち抜き型して所望の中子を得る。
【００３１】
さらに詳細には、以下の様に中子の造型が行われる。
先ず図５（ａ）に示される様に、操作部１７を操作して入子１６を金型本体４の側面の空洞部１３から離脱させて、蓋部材１９位置まで移動させる。
一方、図３に示される様にシリンダ装置１１を駆動することによって金型本体４の原料砂充填口１０からキャビティ５の内側に塗型ノズル７を挿入し、塗型ノズル７の吐出管８の先端に取り付けられた吐出口部９をキャビティ５の開放部１２近傍に位置させる。
【００３２】
その状態でポンプ２１を駆動することによってキャビティ５の開放部１２に連通する空洞部１３及び摺動リング１８の通気部１８ｂ及び蓋部材１９の吸引口２０によって構成される一連の通気経路を介してキャビティ５内を吸引する。
それと同時に、キャビティ５内を吸引しながら塗型剤を塗型ノズル７の吐出口部９から吐出させる。
また塗型剤を塗型ノズル７の吐出口部９から吐出させながら、シリンダ装置１１を駆動することによって吐出口部９を開放部１２近傍位置から原料砂充填口１０方向へ移動させる。
【００３３】
以上の操作で金型本体４のキャビティ５の内側面に塗型剤が積層して付着する。
次に図５（ｂ）に示される様に、操作部１７を操作して入子１６を金型本体４の側面の空洞部１３に嵌合させてキャビティ５の開放部１２を閉止する。
その様に開放部１２を閉止した状態で原料砂充填口１０から原料砂をキャビティ５の内側に充填して、所定時間の焼成を行う。
【００３４】
所定時間の焼成を行なった後に、可動金型２及び固定金型３を型ばらしして金型本体４のキャビティ５の内側における焼成過程で成形され、塗型剤によって形成された塗型面によって被覆された中子が取り出される。
【００３５】
以上の中子造型金型１を用いた中子造型にあっては、操作部１７の操作やシリンダ装置１１及びポンプ２１の作動若しくはその停止は適宜手動によっておこなうことができる。
また実施の態様によっては、粉末供給装置６からの塗型剤供給量及び供給圧力と、シリンダ装置１１によって進退動される吐出口部９のキャビティ５の内側における開放部１２近傍位置と原料砂充填口１０との間における位置及び移動速度と、ポンプ２１によるキャビティ５内側の吸引圧力とが、コンピュータ装置であるＣＰＵ２２によって相互に連動する様に制御してもよい。
【００３６】
［実施の形態２］
図６（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態２の中子造型金型の動作を示す。図に示される様に本実施の形態２では、キャビティ５の一端部の開放部である原料砂充填口１０に対する他端部の開放部１２は可動金型２及び固定金型３が閉じた状態における金型本体４の側面に直接開口する。一方、開放部１２に装着される吸引装置１４はシャッター２３によって、開放部１２との連通状態が開閉される。したがって本実施の形態２では先ず図６（ａ）に示される様に、シャッター２３を金型本体４の側面の開放部１２から離脱させて、金型本体４の原料砂充填口１０からキャビティ５の内側に塗型ノズル７を挿入し、塗型ノズル７の吐出管８の先端に取り付けられた吐出口部９を開放部１２近傍に位置させる。
【００３７】
その状態でポンプ２１を駆動することによってキャビティ５の開放部１２に連通する吸引装置１４によって構成される一連の通気経路を介してキャビティ５内を吸引する。
それと同時に、塗型剤を塗型ノズル７の吐出口部９から吐出させる。
また塗型剤を塗型ノズル７の吐出口部９から吐出させながら、シリンダ装置１１を駆動することによって吐出口部９を開放部１２近傍位置から原料砂充填口１０方向へ移動させる。
【００３８】
以上の操作で金型本体４のキャビティ５の内側面に塗型剤が積層して付着する。
次に図６（ｂ）に示される様に、シャッター２３によって金型本体４の開放部１２を閉止する。その様に開放部１２を閉止した状態で原料砂充填口１０から原料砂をキャビティ５の内側に充填して、所定時間の焼成を行う。
【００３９】
［実施例１］
図１及び図２に示す中子造型金型を用いて中子を造型した。図５（ａ）に示す塗型吹付け時及び図５（ｂ）に示す砂吹込み時それぞれの位置に入子１６の前後動作を行い、塗型吹付け時のみ吸引できるようにした。
塗型吹付けは塗型ノズル７を金型本体４のキャビティ５の開放部１２近傍まで突っ込んだ状態から、引き抜きながら行った。
【００４０】
得られた中子の外観を図７（ａ）（ｂ）及び図８に示す。図７（ａ）（ｂ）は塗型ノズル７を用い吸引しながら塗型吹付けを行って得られた中子、図８は吸引を行わないで塗型吹きつけを行って得られた中子を示す。
図８に示す吸引を行わないで塗型吹きつけを行って得られた中子は図上ドットの領域で示す様に、塗型膜が全体的に不均一で粗いのに対し、図７（ａ）（ｂ）に示す塗型ノズル７を用い吸引しながら塗型吹付けを行って得られた中子は吸引効果により塗膜の舞い上がりを防ぐことができた結果、一側部の基端部から先端部まで均一でかつ緻密な塗膜が形成されていた。
【００４１】
以上の図７（ａ）（ｂ）及び図８に示す各中子について、塗膜硬度分布を測定した結果を図９及び図１０に示す。各図上、硬い領域をｈ、硬度が低く、脆い領域をｓとして示す。
図１０に示す様に吸引を行わないで塗型吹きつけを行って得られた中子では部分的に硬いところ（ｈ）はあるが、他の場所は全体的に硬度が低く、脆い（ｓ）。これに対して図９に示す様に塗型ノズル７を用い吸引しながら塗型吹付けを行って得られた中子はポートの上のほうの塗膜硬度が大幅に改善された。
【００４２】
以上の実施例では吸引を行わないで塗型吹きつけを行って得られた中子ではポート先端が常に塞がっていたため、吹き出した塗型が全て舞い上がり、結果として全体的に粗い塗膜となっていた。これに対して塗型ノズル７を用い吸引しながら塗型吹付けを行って得られた中子は、ポート先端に吸引機構を設けることにより、塗型の舞い上がりを防げたため、緻密な塗膜になっている。また、吹付け範囲外の塗型は、ほぼ全て吸引されており、塗型の回収・再利用も可能となった。
【００４３】
なお、吸引及び塗型剤の吹きつけ動作は、必要に応じて数回行なう場合もある。例えば、可動金型２及び固定金型３の内面温度の高い部分又は複雑な形状を有する部分に対しては、多数回の吐出を行なうことによって、均一な塗型剤膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態の中子造型金型の平面図である。
【図２】図１に示す中子造型金型の部分断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】（ａ）図１に示す中子造型金型の部分拡大断面図である。（ｂ）図４（ａ）Ａ−Ａ矢視図である。
【図５】（ａ）本発明の一実施の形態の中子造型金型の動作を示す模式図。（ｂ）本発明の一実施の形態の中子造型金型の他の動作を示す模式図。
【図６】図６（ａ）本発明の他の実施の形態の中子造型金型の動作を示す模式図。（ｂ）本発明の他の実施の形態の中子造型金型の他の動作を示す模式図。
【図７】本発明の一実施の形態の中子造型金型によって得られた中子の表面性状を示す（ａ）本発明の一実施の形態の中子造型金型によって得られた中子の一の模式図、（ｂ）本発明の一実施の形態の中子造型金型によって得られた中子の他の模式図、である。
【図８】本発明の一実施の形態の中子造型金型の比較例によって得られた中子の表面性状を示す模式図である。
【図９】本発明の一実施の形態の中子造型金型によって得られた中子の表面硬度を測定した結果を示す（ａ）一の模式図、（ｂ）他の模式図、である。
【図１０】本発明の一実施の形態の中子造型金型の比較例によって得られた中子の表面硬度を測定した結果を示す（ａ）一の模式図、（ｂ）他の模式図、である。
【符号の説明】
【００４５】
７・・・塗型ノズル、８・・・吐出管、９・・・吐出口部、５・・・キャビティ、１３・・・空洞部、１２・・・開放部、１０・・・原料砂充填口、１・・・中子造型金型、４・・・金型本体、１７・・・操作部、１６・・・入子、１３・・・空洞部、１９・・・蓋部材、１１・・・シリンダ装置、２１・・・ポンプ、１８・・・摺動リング、２０・・・吸引口、６・・・粉末供給装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗型剤を金型内面に塗布して中子を造型する中子造型金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の中子造型金型における代表的にはＫＹ法と称されるシェルモード中子造型法（特許文献１）では、作製する中子が複雑な曲面や凹凸面を持つ場合には、内部のエア溜まりや気流の関係から塗型の舞い上がりが発生し、全体を均一に塗型することが困難であった。全体を均一に塗型することができない場合には、その結果として、部分的に塗膜の薄い・粗い部分が生じてしまい、中子の転写性が著しく落ちるという問題が生じる。
【０００３】
【特許文献１】特開昭４９−１４３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであって、塗型の舞い上がりを抑制し、金型内面全体を均一に塗型することの困難性を緩和する中子造型金型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の中子造型金型は、砂型原料砂充填口を設けたキャビティに砂型原料砂充填口からの砂型原料砂充填方向前方端部に開放部を設けてなることを特徴とする。
【０００６】
また本発明の中子造型金型は、開放部であるｎ個の砂型原料砂充填口を設けたキャビティに（ｎ＋１個）以上の開放部を設けてなることを特徴とする。
【０００７】
２ｎ個又は３ｎ個の開放部を設けることもできる。
【０００８】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一を前記キャビティ内側に塗型剤を吐出する塗型ノズルを挿入する挿入口とすることができる。
【０００９】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部内側形状を、その開放部に連続する部分の前記キャビテイ内側形状と同一にしてもよい。
【００１０】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部内側径が、その開放部に連続する部分の前記キャビテイ内側径以上にされてなる様にしてもよい。
【００１１】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部を開閉するための開閉構造を設けることができる。
【００１２】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部を介して前記キャビテイ内側を吸引するための吸引手段を付設してもよい。
【００１３】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部を金型本体に形成される砂型原料砂充填口とすることができる。
【００１４】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部からキャビティ内へ塗型ノズルを挿入する方向の前方位置に前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部を設けることができる。
【００１５】
前記金型のキャビティ内側に金型の原料砂充填口から塗型ノズルを挿入し、原料砂充填口からキャビティ内へ塗型ノズルを挿入する方向の前方位置に前記開放部を設けることができる。
【００１６】
さらに本発明の中子造型金型は、塗型剤を吐出する塗型ノズルをキャビティ内側に挿入する挿入口を有し、キャビティの前記挿入口に対する他端部に開放部を設けてなることを特徴とする。
【００１７】
前記キャビテイ内側面から前記開放部内側へ向けて連続面が形成されてなるようにすることができる。
【００１８】
以上の本発明の中子造型金型によれば、ｎ個の砂型原料砂充填口を設けたキャビティに（ｎ＋１個）以上の開放部を設けてなるので、一の開放部である砂型原料砂充填口から砂型原料砂充填口ではない他の開放部への気流が生成されて塗型の舞い上がりを抑制することができ、キャビティ内部におけるエア溜まりの形成を抑制することができる。
したがって、例えば金型のキャビティ内側に一の開放部である砂型原料砂充填口から塗型ノズルを挿入し、吸引ポンプによって砂型原料砂充填口ではない他の開放部を介してキャビティ内を吸引しながら前記塗型ノズルから塗型剤を吐出させることによって金型内面全体を均一に塗型するとともに、砂型原料砂充填口ではない他の開放部を閉止して前記原料砂充填口から原料砂を充填して所定の中子形状の砂型を得ることができる。
【００１９】
その場合に、２ｎ個の開放部を設ける場合には、砂型原料砂充填口を一端部とし他の一端部を開放部とする形状の中子の金型内面全体を均一に塗型することができ、３ｎ個の開放部を設ける場合には砂型原料砂充填口を一端部とし他の二端部を開放部とする形状の中子の金型内面全体を均一に塗型することができる。
【００２０】
なお、以上の本発明の開放部にはアンダーカット形状がある場合の中子型におけるスライド、マンドレルは含まれない。
中子にアンダーカット形状がある場合、通常の2分割型では製作した中子を離型することができない。このとき、金型のアンダーカット形状部を別部品とし、砂充填時にははまり込み、中子離型時には抜き取られるような構造をもたせる場合がある。このような構造、あるいは部品のことをスライドやマンドレル等と呼称する。
前記スライド、マンドレルの場合、塗型時には必ずキャビティにはまり込んだ状態となっているため、本発明の特徴であるキャビティ内部の気流生成には一切寄与しない。したがって本発明の開放部にはスライド、マンドレルが装着される部分は含まれない。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の中子造型金型によれば、塗型の舞い上がりを抑制し、金型内面全体を均一に塗型することを容易とし、中子の表面粗度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
［実施の形態１］
以下、本発明の発明を実施するための最良の形態を図１〜図５を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態の中子造型金型を示す平面図である。図２は図１に示す中子造型金型の部分断面図である。図３は図１に示す中子造型金型の部分拡大図である。図４（ａ）は図１に示す中子造型金型の部分拡大断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）Ａ−Ａ矢視図である。図５（ａ）は本発明の一実施の形態の中子造型金型の動作を示す模式図であり、図５（ｂ）は本発明の一実施の形態の中子造型金型の他の動作を示す模式図である。
【００２３】
図１〜図５において、中子造型金型１は開閉可能な割型である可動金型２及び固定金型３を有する金型本体４を備え、可動金型２及び固定金型３が閉じた状態で、金型本体４の内側にはキャビティ５が形成される。
このキャビティ５は、その長手方向と垂直方向における断面形状が円形、すなわち曲線による輪郭である円筒形状を備える。
【００２４】
粉末供給装置６から塗型剤が供給される塗型ノズル７の吐出管８及び吐出口部９は、可動金型２及び固定金型３が閉じた状態におけるキャビティ５への原料供給口である原料砂充填口１０の内外側に進退動できる大きさ及び形状を有し、シリンダ装置１１によって進退動される。
【００２５】
一方、円筒形状を備えるキャビティ５の一端部の開放部である原料砂充填口１０に対する他端部には開放部１２が設けられ、開放部１２に連続して可動金型２及び固定金型３が閉じた状態で空洞部１３が形成される。開放部１２はキャビティ５に対する原料砂充填口１０からの砂型原料砂充填方向前方端部に設けられる。
断面円筒形状の空洞部１３は、キャビティ５よりも僅かに大きな径を有し、開放部１２は空洞部１３の一端部に開口する。すなわち（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部である開放部１２は空洞部１３の一端部に開口し、その空洞部１３は開放部１２に連続する部分のキャビティ５の内側径以上にされてなる。空洞部１３の他端部は可動金型２及び固定金型３が閉じた状態における金型本体４の側面に開口する。また、キャビテイ５の内側面から開放部１２を介して空洞部１３の内側へ向けて段差のない実質的に面一である連続面が形成して気流を円滑にすることもできる。
【００２６】
金型本体４の側面の空洞部１３が開口する位置には、吸引装置１４が取り付けられる。吸引装置１４は空洞部１３よりも僅かに大きな径を有して空洞部１３の開口部分を囲繞する一端部を有する円筒状のケーシング１５を備える。
またケーシング１５内側には空洞部１３に対して気密に嵌合する形状及び大きさの入子１６が配置され、係る入子１６はその基端部が棒状の操作部１７の先端に固定される。また入子１６にはその外側に摺動リング１８が取り付けられ、入子１６は摺動リング１８を介してケーシング１５内側を摺動自在とされる。
図５（ｃ）に示される様に、摺動リング１８は断面円形状にされ、その円周側面がキャビティ５に対する摺動面１８ａとされ、その円周側面を内側に切り欠いて通気部１８ｂが形成される。
【００２７】
空洞部１３の開口部分に装着されるケーシング１５の一端部に対する他端部には蓋部材１９が装着される。蓋部材１９は操作部１７を摺動自在に支持してケーシング１５他端部に装着される。また係る蓋部材１９にはケーシング１５内外側を通気可能とする吸引口２０が設けられる。
【００２８】
したがって空洞部１３に対して入子１６を嵌合していない状態では、キャビティ５の開放部１２及び開放部１２に連通する空洞部１３及び摺動リング１８の通気部１８ｂ及び蓋部材１９の吸引口２０によって一連の通気経路が構成される。この一連の通気経路を通じて吸引手段としてのポンプ２１によってキャビティ５の内側の吸引が行われる。
【００２９】
塗型ノズル７の吐出管８及び吐出管８の先端に取り付けられた吐出口部９は、キャビティ５の内側形状及びその断面径との関係で、空洞部１３の一端部に開口する開放部１２近傍位置まで挿入し得ると共に原料砂充填口１０の内外側に進退動できる大きさ及び形状を有する。
【００３０】
本発明の実施の形態の中子造型金型１を用い、中子の型となる金型本体４のキャビティ５を形成する内型表面上に離型層を形成し、その離型層上に塗型剤を塗布して塗膜層を形成し、この塗膜層を加熱することによって、軟化状態とする。塗型剤は、空気圧による吹き付け塗装若しくは静電塗装によって、上記離型層が施された金型へ塗布する。
この軟化状態の塗型層上へ無機材料粉粒に所定の樹脂がコートされたＲＣＳを一定圧の気体と共に吹き込む。さらに、焼成することによって塗膜層及びＲＣＳ層、並びにＲＣＳ粒子同士を融着させ結合させ、得られた結合体を金型本体４から脱離すなわち抜き型して所望の中子を得る。
【００３１】
さらに詳細には、以下の様に中子の造型が行われる。
先ず図５（ａ）に示される様に、操作部１７を操作して入子１６を金型本体４の側面の空洞部１３から離脱させて、蓋部材１９位置まで移動させる。
一方、図３に示される様にシリンダ装置１１を駆動することによって金型本体４の原料砂充填口１０からキャビティ５の内側に塗型ノズル７を挿入し、塗型ノズル７の吐出管８の先端に取り付けられた吐出口部９をキャビティ５の開放部１２近傍に位置させる。
【００３２】
その状態でポンプ２１を駆動することによってキャビティ５の開放部１２に連通する空洞部１３及び摺動リング１８の通気部１８ｂ及び蓋部材１９の吸引口２０によって構成される一連の通気経路を介してキャビティ５内を吸引する。
それと同時に、キャビティ５内を吸引しながら塗型剤を塗型ノズル７の吐出口部９から吐出させる。
また塗型剤を塗型ノズル７の吐出口部９から吐出させながら、シリンダ装置１１を駆動することによって吐出口部９を開放部１２近傍位置から原料砂充填口１０方向へ移動させる。
【００３３】
以上の操作で金型本体４のキャビティ５の内側面に塗型剤が積層して付着する。
次に図５（ｂ）に示される様に、操作部１７を操作して入子１６を金型本体４の側面の空洞部１３に嵌合させてキャビティ５の開放部１２を閉止する。
その様に開放部１２を閉止した状態で原料砂充填口１０から原料砂をキャビティ５の内側に充填して、所定時間の焼成を行う。
【００３４】
所定時間の焼成を行なった後に、可動金型２及び固定金型３を型ばらしして金型本体４のキャビティ５の内側における焼成過程で成形され、塗型剤によって形成された塗型面によって被覆された中子が取り出される。
【００３５】
以上の中子造型金型１を用いた中子造型にあっては、操作部１７の操作やシリンダ装置１１及びポンプ２１の作動若しくはその停止は適宜手動によっておこなうことができる。
また実施の態様によっては、粉末供給装置６からの塗型剤供給量及び供給圧力と、シリンダ装置１１によって進退動される吐出口部９のキャビティ５の内側における開放部１２近傍位置と原料砂充填口１０との間における位置及び移動速度と、ポンプ２１によるキャビティ５内側の吸引圧力とが、コンピュータ装置であるＣＰＵ２２によって相互に連動する様に制御してもよい。
【００３６】
［実施の形態２］
図６（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態２の中子造型金型の動作を示す。図に示される様に本実施の形態２では、キャビティ５の一端部の開放部である原料砂充填口１０に対する他端部の開放部１２は可動金型２及び固定金型３が閉じた状態における金型本体４の側面に直接開口する。一方、開放部１２に装着される吸引装置１４はシャッター２３によって、開放部１２との連通状態が開閉される。したがって本実施の形態２では先ず図６（ａ）に示される様に、シャッター２３を金型本体４の側面の開放部１２から離脱させて、金型本体４の原料砂充填口１０からキャビティ５の内側に塗型ノズル７を挿入し、塗型ノズル７の吐出管８の先端に取り付けられた吐出口部９を開放部１２近傍に位置させる。
【００３７】
その状態でポンプ２１を駆動することによってキャビティ５の開放部１２に連通する吸引装置１４によって構成される一連の通気経路を介してキャビティ５内を吸引する。
それと同時に、塗型剤を塗型ノズル７の吐出口部９から吐出させる。
また塗型剤を塗型ノズル７の吐出口部９から吐出させながら、シリンダ装置１１を駆動することによって吐出口部９を開放部１２近傍位置から原料砂充填口１０方向へ移動させる。
【００３８】
以上の操作で金型本体４のキャビティ５の内側面に塗型剤が積層して付着する。
次に図６（ｂ）に示される様に、シャッター２３によって金型本体４の開放部１２を閉止する。その様に開放部１２を閉止した状態で原料砂充填口１０から原料砂をキャビティ５の内側に充填して、所定時間の焼成を行う。
【００３９】
［実施例１］
図１及び図２に示す中子造型金型を用いて中子を造型した。図５（ａ）に示す塗型吹付け時及び図５（ｂ）に示す砂吹込み時それぞれの位置に入子１６の前後動作を行い、塗型吹付け時のみ吸引できるようにした。
塗型吹付けは塗型ノズル７を金型本体４のキャビティ５の開放部１２近傍まで突っ込んだ状態から、引き抜きながら行った。
【００４０】
得られた中子の外観を図７（ａ）（ｂ）及び図８に示す。図７（ａ）（ｂ）は塗型ノズル７を用い吸引しながら塗型吹付けを行って得られた中子、図８は吸引を行わないで塗型吹きつけを行って得られた中子を示す。
図８に示す吸引を行わないで塗型吹きつけを行って得られた中子は図上ドットの領域で示す様に、塗型膜が全体的に不均一で粗いのに対し、図７（ａ）（ｂ）に示す塗型ノズル７を用い吸引しながら塗型吹付けを行って得られた中子は吸引効果により塗膜の舞い上がりを防ぐことができた結果、一側部の基端部から先端部まで均一でかつ緻密な塗膜が形成されていた。
【００４１】
以上の図７（ａ）（ｂ）及び図８に示す各中子について、塗膜硬度分布を測定した結果を図９及び図１０に示す。各図上、硬い領域をｈ、硬度が低く、脆い領域をｓとして示す。
図１０に示す様に吸引を行わないで塗型吹きつけを行って得られた中子では部分的に硬いところ（ｈ）はあるが、他の場所は全体的に硬度が低く、脆い（ｓ）。これに対して図９に示す様に塗型ノズル７を用い吸引しながら塗型吹付けを行って得られた中子はポートの上のほうの塗膜硬度が大幅に改善された。
【００４２】
以上の実施例では吸引を行わないで塗型吹きつけを行って得られた中子ではポート先端が常に塞がっていたため、吹き出した塗型が全て舞い上がり、結果として全体的に粗い塗膜となっていた。これに対して塗型ノズル７を用い吸引しながら塗型吹付けを行って得られた中子は、ポート先端に吸引機構を設けることにより、塗型の舞い上がりを防げたため、緻密な塗膜になっている。また、吹付け範囲外の塗型は、ほぼ全て吸引されており、塗型の回収・再利用も可能となった。
【００４３】
なお、吸引及び塗型剤の吹きつけ動作は、必要に応じて数回行なう場合もある。例えば、可動金型２及び固定金型３の内面温度の高い部分又は複雑な形状を有する部分に対しては、多数回の吐出を行なうことによって、均一な塗型剤膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態の中子造型金型の平面図である。
【図２】図１に示す中子造型金型の部分断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】（ａ）図１に示す中子造型金型の部分拡大断面図である。（ｂ）図４（ａ）Ａ−Ａ矢視図である。
【図５】（ａ）本発明の一実施の形態の中子造型金型の動作を示す模式図。（ｂ）本発明の一実施の形態の中子造型金型の他の動作を示す模式図。
【図６】図６（ａ）本発明の他の実施の形態の中子造型金型の動作を示す模式図。（ｂ）本発明の他の実施の形態の中子造型金型の他の動作を示す模式図。
【図７】本発明の一実施の形態の中子造型金型によって得られた中子の表面性状を示す（ａ）本発明の一実施の形態の中子造型金型によって得られた中子の一の模式図、（ｂ）本発明の一実施の形態の中子造型金型によって得られた中子の他の模式図、である。
【図８】本発明の一実施の形態の中子造型金型の比較例によって得られた中子の表面性状を示す模式図である。
【図９】本発明の一実施の形態の中子造型金型によって得られた中子の表面硬度を測定した結果を示す（ａ）一の模式図、（ｂ）他の模式図、である。
【図１０】本発明の一実施の形態の中子造型金型の比較例によって得られた中子の表面硬度を測定した結果を示す（ａ）一の模式図、（ｂ）他の模式図、である。
【符号の説明】
【００４５】
７・・・塗型ノズル、８・・・吐出管、９・・・吐出口部、５・・・キャビティ、１３・・・空洞部、１２・・・開放部、１０・・・原料砂充填口、１・・・中子造型金型、４・・・金型本体、１７・・・操作部、１６・・・入子、１３・・・空洞部、１９・・・蓋部材、１１・・・シリンダ装置、２１・・・ポンプ、１８・・・摺動リング、２０・・・吸引口、６・・・粉末供給装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂型原料砂充填口を設けたキャビティに砂型原料砂充填口からの砂型原料砂充填方向前方端部に開放部を設けてなることを特徴とする中子造型金型。
【請求項２】
開放部であるｎ（整数：以下同じ）個の砂型原料砂充填口を設けたキャビティに（ｎ＋１個）以上の開放部を設けてなることを特徴とする中子造型金型。
【請求項３】
２ｎ個の開放部を設けた請求項２記載の中子造型金型。
【請求項４】
３ｎ個の開放部を設けた請求項２記載の中子造型金型。
【請求項５】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一が前記キャビティ内側に塗型剤を吐出する塗型ノズルを挿入する挿入口とされる請求項２に記載の中子造型金型。
【請求項６】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部内側形状が、その開放部に連続する部分の前記キャビテイ内側形状と同一にされてなる請求項２又は請求項５に記載の中子造型金型。
【請求項７】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部内側径が、その開放部に連続する部分の前記キャビテイ内側径以上にされてなる請求項２又は請求項５に記載の中子造型金型。
【請求項８】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部を開閉するための開閉構造が設けられた請求項２〜請求項７のいずれか一に記載の中子造型金型。
【請求項９】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部を介して前記キャビテイ内側を吸引するための吸引手段を付設してなる請求項２〜請求項８のいずれか一に記載の中子造型金型。
【請求項１０】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部からキャビティ内へ塗型ノズルを挿入する方向の前方位置に前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部を設けてなる請求項２〜請求項９のいずれか一に記載の中子造型金型。
【請求項１１】
塗型剤を吐出する塗型ノズルをキャビティ内側に挿入する挿入口を有し、キャビティの前記挿入口に対する他端部に開放部を設けてなることを特徴とする中子造型金型。
【請求項１２】
前記キャビテイ内側面から前記開放部内側へ向けて連続面が形成されてなる請求項１１記載の中子造型金型。
【請求項１】
砂型原料砂充填口を設けたキャビティに砂型原料砂充填口からの砂型原料砂充填方向前方端部に開放部を設けてなることを特徴とする中子造型金型。
【請求項２】
開放部であるｎ（整数：以下同じ）個の砂型原料砂充填口を設けたキャビティに（ｎ＋１個）以上の開放部を設けてなることを特徴とする中子造型金型。
【請求項３】
２ｎ個の開放部を設けた請求項２記載の中子造型金型。
【請求項４】
３ｎ個の開放部を設けた請求項２記載の中子造型金型。
【請求項５】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一が前記キャビティ内側に塗型剤を吐出する塗型ノズルを挿入する挿入口とされる請求項２に記載の中子造型金型。
【請求項６】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部内側形状が、その開放部に連続する部分の前記キャビテイ内側形状と同一にされてなる請求項２又は請求項５に記載の中子造型金型。
【請求項７】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部内側径が、その開放部に連続する部分の前記キャビテイ内側径以上にされてなる請求項２又は請求項５に記載の中子造型金型。
【請求項８】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部を開閉するための開閉構造が設けられた請求項２〜請求項７のいずれか一に記載の中子造型金型。
【請求項９】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部を介して前記キャビテイ内側を吸引するための吸引手段を付設してなる請求項２〜請求項８のいずれか一に記載の中子造型金型。
【請求項１０】
前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部からキャビティ内へ塗型ノズルを挿入する方向の前方位置に前記（ｎ＋１個）以上の開放部の少なくとも一の開放部を設けてなる請求項２〜請求項９のいずれか一に記載の中子造型金型。
【請求項１１】
塗型剤を吐出する塗型ノズルをキャビティ内側に挿入する挿入口を有し、キャビティの前記挿入口に対する他端部に開放部を設けてなることを特徴とする中子造型金型。
【請求項１２】
前記キャビテイ内側面から前記開放部内側へ向けて連続面が形成されてなる請求項１１記載の中子造型金型。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１６７４６０（Ｐ２０１０−１６７４６０Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２７７２（Ｐ２００９−１２７７２）
【出願日】平成２１年１月２３日（２００９．１．２３）
【出願人】（３９３０２６２８３）株式会社松村精型 (13)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２３日（２００９．１．２３）
【出願人】（３９３０２６２８３）株式会社松村精型 (13)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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