(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
消失性のある材料からなるモデルを用いて鋳型を成型した後、該鋳型から加熱により該モデルを消失させる鋳造用鋳型の脱モデル方法であって、
モデル形状の数値データ、モデルの材料及び鋳型材料を入力するステップと、
前記のステップにより入力されたモデル形状の数値データ、並びにモデル及び鋳型の材料のデータに基づいて、モデルを消失させるための加熱時間基準データを記憶した加熱時間基準データ記憶手段から加熱時間基準データを読み出すステップと、
鋳型の体積を入力するステップと、
前記ステップで読み出された加熱時間基準データと、入力された鋳型の体積と、入力された形状データから求めたモデルの体積とから実行する温度−加熱時間特性を求めるステップと、
モデル及び鋳型の材料の比熱を記憶した熱量基準データ記憶手段から入力されたモデル及び鋳型の材料の比熱を読み出すステップと、
前記ステップで求められた温度−加熱時間特性と読み出されたモデル及び鋳型材料の比熱とに従って加熱装置を制御するステップとからなることを特徴とする鋳造用鋳型の脱モデル方法。
【請求項２】
請求項１記載の鋳造用鋳型の脱モデル方法であって、
前記モデルが尖頭部のような鋳型にクラックを誘発する特異な形状部分を有する場合等に、前記加熱時間基準データ記憶手段から読み出された加熱時間基準データを補正するステップを具備したことを特徴とする鋳造用鋳型の脱モデル方法。
【請求項３】
消失性のある材料からなるモデルを用いて鋳型を成型した後、該鋳型から加熱により該モデルを消失させる鋳造用鋳型の脱モデル装置であって、
モデル形状を規定する数値を入力するモデル形状数値入力手段と、
モデル及び鋳型の材料データ、鋳型の体積等を入力するための操作卓と、
モデル形状、モデル材料、及び鋳型材料を検索データとして作成したモデルを消失させるための加熱時間基準データを記憶する加熱時間基準データ記憶手段と、
温度を熱量に変換するための熱量基準データとしてモデル及び鋳型の材料の比熱を記憶する熱量基準データ記憶手段と、
入力されたモデル形状、モデル及び鋳型の材料のデータに基づいて加熱基準時間データ記憶手段から読み出された加熱基準時間データと、入力された鋳型の体積と、入力された形状データから求めたモデルの体積とから実使用する温度−加熱時間特性を決定する温度−加熱時間設定手段と、
該決定された温度−加熱時間特性と、入力されたモデル及び鋳型の材料のデータに基づいて熱量基準データ記憶手段から読み出されたモデル及び鋳型の材料の比熱とから加熱制御する加熱装置制御手段と、
該加熱装置制御手段による制御に基づいて加熱が制御され、鋳型内のモデルを消失する加熱装置とを備えたことを特徴とする鋳造用鋳型の脱モデル装置。
【請求項４】
請求項３記載の鋳造用鋳型の脱モデル装置において、
前記モデルが尖頭部のような鋳型にクラックを誘発する特異な形状部分を有する場合等に、前記加熱時間基準データ記憶手段から読み出された加熱時間基準データを補正する補正手段を具備したことを特徴とする鋳造用鋳型の脱モデル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は鋳造用鋳型の脱モデル方法および装置に関し、特に消失性のモデルを使用して鋳型を成型した後、これらを加熱して鋳型からモデルを除去するようにした鋳造用鋳型の脱モデル方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の精密鋳造法における脱モデル方法には、熱衝撃法、オートクレイプ法等がある。熱衝撃法は、高分子材料で構成された消失モデルを用いて鋳型を形成した後、１０００°Ｃ前後の加熱炉中に挿入して急熱することにより、鋳型内のモデルを消失させる方法である。また、オートクレイプ法は、高分子材料で構成された消失モデルを用いて鋳型を形成した後、高温の加熱蒸気で急熱することにより、モデルを消失させる方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの方法は、消失モデルを高分子材料で構成していたため、その溶融点がワックス等よりも高い。このため、鋳型内のモデルを消失するために、鋳型を高温で急熱することが必要になり、モデルの消失時に、鋳型本体にクラックが発生したり、鋳型本体が破壊されたりするという問題があった。その原因は、鋳型全体が高温で急速加熱されると、モデルが急速に溶融して熱膨張し、鋳型に無理な力が加わるためと考えられる。
【０００４】
また、モデルの消失時に、鋳型本体にクラックが発生したり、鋳型本体が破壊されたりしないようにするためには、加熱時間と加熱温度を所定の関係となるように制御することが必要になる。従来はこの関係を、試行錯誤的に求めており、この所定の関係を求めるのは大変難しいという問題があった。また、この所定の関係が求められたとしても、モデルが異なる大きさになると、該所定の関係をそのまま利用することができず、該モデルに適した関係を再度試行錯誤的に求める必要があり、生産性が劣るという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、前記した問題点に鑑み、極めて簡単に鋳型のクラックの発生や破壊を防止し、脱モデルを行うことができるようにした鋳造用鋳型の脱モデル方法および装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、消失性のある材料からなるモデルを用いて鋳型を成型した後、該鋳型から加熱により該モデルを消失させる鋳造用鋳型の脱モデル方法であって、モデル形状の数値データ、モデルの材料及び鋳型材料を入力するステップと、前記のステップにより入力されたモデル形状の数値データ、並びにモデル及び鋳型の材料のデータに基づいて、モデルを消失させるための加熱時間基準データを記憶した加熱時間基準データ記憶手段から加熱時間基準データを読み出すステップと、鋳型の体積を入力するステップと、前記ステップで読み出された加熱時間基準データと、入力された鋳型の体積と、入力された形状データから求めたモデルの体積とから実行する温度−加熱時間特性を求めるステップと、モデル及び鋳型の材料の比熱を記憶した熱量基準データ記憶手段から入力されたモデル及び鋳型の材料の比熱を読み出すステップと、前記ステップで求められた温度−加熱時間特性と読み出されたモデル及び鋳型材料の比熱とに従って加熱装置を制御するステップとを備えた点に特徴がある。また、この鋳造用鋳型の脱モデル方法を実現するための装置を提供した点に特徴がある。
【０００７】
【作用】
この発明によれば、まずモデル形状の数値データ、モデルの材料および鋳型材料を入力し、この入力されたデータに基づいて加熱時間基準データ記憶手段から加熱時間基準データを読み出す。次いで、前記加熱時間基準データを基に、モデルおよび鋳型の体積から、実行する温度−加熱時間特性を求める。その後、該温度−加熱時間特性に従って加熱装置を制御し、鋳型からモデルを消失する。この結果、未熟練者であっても、極めて簡単に鋳型にクラックを発生させることなく、脱モデルを行うことができるようになる。
【０００８】
【実施例】
以下に図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の鋳造用鋳型の脱モデル装置の一実施例の概要を示すブロック図である。図において、モデル形状数値入力装置１は例えば消失モデルの２次元三面図の数値データからなるモデル形状数値データを入力する装置からなり、一例として、モデルの３次元造形等で用いられたデータをフロッピディスク等の磁気媒体に記憶させたものを用いることができる。また、新たにコンピュータＣＡＤを用いて、２次元３面図数値データから３次元座標軸データを作成し、これをモデル形状数値データとして使用するようにしてもよい。画像表示装置２は液晶パネル、ＣＲＴ等からなり、前記モデル形状数値入力装置１から入力された内容あるいは後述する加熱時間基準データ等を３次元的に作図して表示する。したがって、オペレータは、前記モデル形状数値入力装置１から入力された内容、加熱時間基準データ等を目視で確認することができる。
【０００９】
材料入力手段３はモデルの材料と鋳型の材料とを入力する手段である。加熱時間基準データ読出手段４は、前記モデル形状数値入力装置１から入力されたモデル形状と材料入力手段３から入力されたモデルおよび鋳型の材料により加熱時間基準データ記憶手段５をアクセスし、モデル形状、モデルおよび鋳型の材料に相当する加熱時間基準データを読み出す。図２は、前記加熱時間基準データ記憶手段５に記憶されているデータの概念図である。加熱時間基準データは、図示されているように、モデル形状、鋳型およびモデル材料を検索データとして格納されている。
【００１０】
補正手段６は加熱時間基準データ読出手段４によって読み出された加熱時間基準データを補正する手段であり、オペレータが操作卓から行うことができる。温度−加熱時間設定手段７は実際のモデルおよび鋳型の体積に基づいて、鋳型にクラックを起こすことなくモデルを消失させることができる温度−加熱時間特性を決定する。温度−加熱時間設定手段７は、操作卓より鋳型の体積が入力されると、モデルの体積をモデル形状数値から求め、自動的に実使用できる温度−加熱時間特性を決定する。図３には、該温度−加熱時間設定手段７によって決定された温度−加熱時間の一例が示されている。図３Ａは鋳型２１とモデル２２の形状の一例を示し、図３Ｂは鋳型２１の材料が石膏、モデル２２がワックスの場合の温度−加熱時間特性を示している。なお、図３Ｂにおいて、ａ〜ｂでは石膏中の水分の一部を除去する作用とワックスを溶かす作用が行われる。ｃ〜ｄでは石膏中の水分を完全に除去する作用がなされ、ｅ〜ｆではワックスを焼失する作用が行われる。また、ｇ以降は、鋳造時の鋳型の温度である。６１５°Ｃは、還元雰囲気での石膏分解温度であり、越えてはいけない温度である。
【００１１】
加熱装置制御手段８は、温度−加熱時間設定手段７で得られた温度−加熱時間特性を加熱装置９中で実現するために、熱量基準データ記憶手段１０に記憶されているデータを用いて必要熱量を演算する。熱量基準データ記憶手段１０には、消失モデルの単位体積を１°Ｃ上げるのに必要な熱量に関するデータが、消失モデルの材料毎に格納されている。また、鋳型の単位体積を１°Ｃ上げるのに必要な熱量に関するデータが、鋳型の種類毎に格納されている。加熱装置９は電気炉、バーナ炉等から構成されているので、加熱装置制御手段８はこれらの炉に前記必要熱量を供給すべく、ニクロム線に流す電力あるいはバーナへの燃料の供給量を制御する。温度測定手段１１は、炉の中の温度を測定し、加熱制御手段８に通知する。加熱制御手段８は、通知された温度が目標温度と等しくなっているかどうかを調べ、フイードバック制御をする。
【００１２】
次に、本実施例の動作を、図４を参照して説明する。ステップＳ１では、前記モデル形状数値入力手段１からモデルの３次元造形のデータが入力される。ステップＳ２では、操作卓上に設けられている材料入力手段３から、モデルの材料と鋳型の材料が入力される。ステップＳ３では、入力されたモデル形状とその材料および鋳型の材料とを検索データとして、加熱時間基準データ記憶手段５から加熱時間基準データが読み出される。ステップＳ４では加熱時間基準データを補正する必要があるか否かの判断がなされ、補正する必要がある場合には、ステップＳ５に進んで、オペレータは補正手段６を用いて加熱時間基準データを補正する。例えば、モデル形状数値入力手段１から入力されたモデル形状が加熱時間基準データ記憶手段５に記憶されているモデル形状と少し異なる場合、例えば図３Ａのモデル形状が加熱時間基準データ記憶手段５に記憶されており、実際にモデル形状数値入力手段１から入力されたモデル形状が図５のようなものであった場合に、加熱時間基準データ記憶手段５から読み出された加熱時間基準データをそのまま用いると、モデルの尖頭部２３ａ、２３ｂにおいて鋳型にクラックが入るおそれがあるので、該加熱時間基準データに補正が加えられる。モデルに尖頭部が存在する場合、温度を上昇する勾配を緩やかにする補正をすることにより、鋳型にクラックが発生するのを抑えることができる。この補正は、画像表示装置２の表示を見ながら行うことができる。
【００１３】
ステップＳ６では、操作卓からオペレータによって鋳型の体積が入力される。そうすると、温度−加熱時間設定手段７は、ステップＳ７において、モデル形状数値入力手段１からのデータを演算することにより求めたモデルの体積とステップＳ６によって入力された鋳型の体積とから、実際の温度−加熱時間の関係を自動的に決定する。ステップＳ８〜Ｓ１２では、加熱装置制御手段８がステップＳ７で設定された温度−加熱時間に従って加熱装置９の加熱を実行する。すなわち、ステップＳ８では加熱する動作を行い、ステップＳ９では温度測定手段１１にて温度測定を行う。ステップＳ１０では前記温度−加熱時間で規定された所定の温度になっているか否かの判断をし、この判断が否定の時には、ステップＳ８でさらに加熱する。一方、予定の温度以上の時には加熱を停止する。ステップＳ１０の判断が肯定の時には、ステップＳ１１に進んで、前記温度−加熱時間に従って目標温度を更新する。ステップＳ１２では、モデルを消失するための加熱工程が全て終了したか否かの判断がなされ、この判断が否定の時にはステップＳ８に戻って加熱処理を続行する。一方、この判断が肯定になった時には、ステップＳ１３に進んで加熱を停止する。
【００１４】
以上の処理により、熟練をしていないオペレータであっても、極めて簡単に鋳型のクラックの発生や破壊を防止し、脱モデルを行うことができるようになる。
【００１５】
次に、図６は本発明を実施する装置のハード構成を示す。図において、図１と共通の符号は図１と同一物を示すので、説明を省略する。加熱装置指令手段１２は加熱開始、停止を指示するものであり、タイマー手段１３は時間の計測を行う。操作卓１４は、モデル形状数値、モデル、鋳型の材料、鋳型の体積等を入力するための操作キーを備えている。モデル形状数値記憶手段１６は前記モデル形状数値入力手段１から入力されたデータを記憶する。また、残留成分検出手段１６はモデル消失後の残留成分の有無を検出する。残留成分除去装置制御手段１７は残留成分が完全に除去できるように、残留成分除去装置１８を制御する。残留成分除去装置１８は例えばモデルが消失した鋳型の内部にホースを挿入し真空吸引をすることにより、残留成分を鋳型から除去する。中央演算処理装置２０は前記した各ブロックの動作の制御を行い、本発明の要部である図４のモデル消失動作および残留成分を除去する動作の制御を行う。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、モデル形状の数値データ、モデルの材料および鋳型材料等のデータを検索キーとして、加熱時間基準データ記憶手段から加熱時間基準データを読み出し、次いで、該加熱時間基準データを基に、モデルおよび鋳型の体積を加味して、実行する温度−加熱時間特性を求めるようにしているので、熟練をしていないオペレータであっても、極めて簡単に鋳型のクラックの発生や破壊を防止し、脱モデルを行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鋳造用鋳型の脱モデル装置の一実施例の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】加熱時間基準データ記憶手段に格納されているデータの概念図である。
【図３】Ａは、モデル形状の一例を示す断面図、図３Ｂは該モデル形状の温度−加熱時間特性の一例を示す図である。
【図４】本発明の一実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】鋳型にクラックを発生させ易いモデル形状の一例を示す断面図である。
【図６】本発明のハード構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…モデル形状数値入力装置、２…画像表示装置、３…材料入力手段、４…加熱時間基準データ読出手段、５…加熱時間基準データ記憶手段、６…補正手段、７…温度−加熱時間設定手段、８…加熱装置制御手段、９…加熱装置、１０…熱量基準データ記憶手段、１１…温度測定手段。
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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