(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下型の型砂の上面に鋳物の下面形成部を造型し、同下面形成部上に同鋳物を形作る肉泥を形成し、同下型および肉泥の上に上型の型砂を盛りつけて前記鋳物の上面形成部を上型に造型し、しかる後に上記肉泥を取除く鋳型の造型方法において、前記鋳物の断面木型の下縁を所定の位置で所定の高さ位置に垂下し固定する垂直位置固定装置によって固定し、複数の前記断面木型の下縁に合わせて前記下型の型砂の上面に鋳物の前記下面形成部を造型し、且つ、前記鋳物が舶用プロペラのプロペラ翼であって、前記鋳型が同プロペラ翼の鋳型であり、前記下面形成部は同プロペラ翼の前進面形成部であり、前記上面形成部は同プロペラ翼の後進面形成部であり、前記断面木型は前記プロペラ翼の翼断面木型であることを特徴とするプロペラ翼の鋳型の造型方法。
【請求項２】
請求項１に記載のプロペラ翼の鋳型の造型方法において、前記翼断面木型は前記プロペラ翼の後進面を表す上縁を備え、同上縁に合わせて前記肉泥の上面を形成することにより、前記上型の後進面形成部を造型することを特徴とするプロペラ翼の鋳型の造型方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のプロペラ翼の鋳型の造型方法において、前記断面木型を前記垂直位置固定装置の垂下されたシリンダのシリンダロッドに固定することを特徴とするプロペラ翼の鋳型の造型方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、舶用プロペラ翼等の複雑な３次元形状を有する鋳型の造型方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の舶用プロペラのプロペラ翼の鋳造用鋳型の造型方法を図２から図５に基づき説明する。図２（ａ）は舶用のプロペラとそのプロペラ翼の断面を模式的に示す説明図であり、同図（ｂ）は（ａ）中に断面で示されたプロペラ翼の鋳型の説明図である。また、図３は、プロペラ翼の鋳型の従来の造型方法の説明図であり、下型の造型工程を示し、図４は同じく上型の造型工程を示す説明図である。図５は、下型造型時の断面説明図である。
【０００３】
舶用のプロペラ１は、図２（ａ）に示すようにボス部２の周囲に一体的に複数のプロペラ翼３が鋳造で形成されている。プロペラ翼３は鋳造後、機械加工等により整形されて（以下、同整形代は省略して鋳型の造型につき説明する）、船舶に装備されるが、図１（ａ）中、矢印Ａの方向に回転することによって、船体４が図１（ａ）中、矢印Ｂの方向に推進される。
【０００４】
そのためには、プロペラ翼３は回転によって、回転方向Ａを向いた前進面３ｂから、回転方向Ａの逆を向いた後進面３ａへの推力を受けるための翼断面形状とピッチ、捩じり等を備えた３次元の複雑な形状を有している。
【０００５】
上記のような、プロペラ１を鋳造する場合、鋳物である各プロペラ翼３は、図２（ｂ）に同図（ａ）中のプロペラ翼３断面の位置の断面で示すような鋳型１０によって鋳造される。
【０００６】
そして、プロペラ翼３の鋳型１０をプロペラ１の完成時の配置に合わせ放射状に複数設け、その中央に図示しないボス部２の鋳型を設け、ボス部２の鋳型の下側からプロペラ１の溶湯を流し込み、ボス部２の鋳型とプロペラ翼３の鋳型１０とに同時に注湯して一体のプロペラ１を鋳造するのが一般的である。
【０００７】
各プロペラ翼３の鋳型１０は、図２（ｂ）に示すように、プロペラ翼３の前進面３ｂを形成する前進面形成部１３ｂを造型した下型上面１２ａを備える下型１２と、プロペラ翼３の後進面３ａを形成する後進面形成部１３ａを造型した上型１１とからなり、前進面形成部１３ｂと後進面形成部１３ａとの間にプロペラ翼３の断面をなす空洞部１３が形成されるようになっている。
【０００８】
空洞部１３は、下型上面１２ａの型砂に前進面形成部１３ｂが造型された後、前進面形成部１３ｂ上に、プロペラ翼３の断面をなすように肉泥１９が盛りつけられ、肉泥１９の上面をプロペラ翼３の後進面３ａに合わせて整形した後、上型１１の型砂が盛りつけられ、上型１１と下型１２の型砂が共に乾燥固化した後、上型１１と下型１２を一旦開き、肉泥１９を取り除いて形成される。  空洞部１３には、上述のように溶湯が注湯されて、ボス部２と一体のプロペラ翼３が形成される。
【０００９】
従来は一般に、プロペラ翼３はピッチ、捩じり等を有していても、回転中心か各半径位置での各展開断面において前進面３ｂは略直線であり、よって鋳型１０の下型１２の前進面形成部１３ｂも略直線なので、下型１２は下記のような方法で造型されていた。
【００１０】
すなわち、図３に示されるように、ボス部２の中心位置に合わせて設けられた垂直支柱１４の周りに各鋳型１０の下型１２の下型素材１２’が設置される。
【００１１】
垂直支柱１４には上下摺動可能、回動可能なようにブラケット１５が設けられ、ブラケット１５には垂直支柱１４に直角な下縁を有し横方向に延びるひき板１６が取り付けられており、ひき板１６の先端側の下縁は下型１２の外周側に設置された度板１７の上縁に当接して摺動するように配設される。
【００１２】
ひき板１６を図３中矢印Ｃのように回動すると、度板１７に従い矢印Ｄのように上下摺動しつつ、ひき板１６が下型素材１２’の型砂を掻き均して、下型１２の下型上面１２ａにプロペラ翼３の前進面３ｂに合わせた前進面形成部１３ｂが造型される。
【００１３】
なお、度板１７の上縁傾きは、ボス部２中心回りのプロペラ翼３の各半径位置に従う前進面３ｂのボス部２中心軸方向の傾きに合わせてあり、各半径位置で順次対応する度板１７に交換され、望む前進面形成部１３ｂが造型される。
【００１４】
しかる後、図４に示されるように、下型１２の前進面形成部１３ｂ上に、ボス部２中心からの半径位置毎のプロペラ翼断面をあらわす翼断面木型１８を置き、適宜なピン等で仮固定される。
【００１５】
図５（ａ）に示すように、ひき板１６により造型された前進面形成部１３ｂは翼断面木型１８の下縁１８ｂと略一致するが、翼断面木型前端１８ｃ近傍は曲線で持ち上がることが多く、その場合、下型上面１２ａ上に同じ型砂で下型盛上げ部１２ｂを形成して前進面形成部１３ｂを補正造型する。
【００１６】
以上のように鋳物の下面形成部となる前進面形成部１３ｂが完成し下型の造型が行なわれると、次に前進面形成部１３ｂ上に、下型１２の型砂と材質の異なる肉泥１９を盛りつけ、その上面を各翼断面木型１８の上縁１８ａに合わせるように整形する。
【００１７】
肉泥１９は、プロペラ翼３を形作る翼部の型となり、また、プロペラ翼３が鋳込まれる空洞部１３を形成するものであり、整形された肉泥１９の上面は、上型１１に後進面形成部１３ａを造型する型となる。
【００１８】
しかる後、肉泥１９の周囲の下型上面１２ａに剥離処理を施して、肉泥１９および下型１２の上に型砂を盛りつけることによって鋳物の上面形成部となる上型１１の後進面形成部１３ａが造型される。上型１１の型砂は肉泥１９と異なる材質であるが、下型１２と同じ材質でもよい。
【００１９】
上型１１と下型１２がともに乾燥固化したら、上型１１と下型１２を一旦図４中矢印Ｅのように離し、肉泥１９と翼断面木型１８を取り除き再び上型１１と下型１２を合わせて、プロペラ翼３が鋳込まれる空洞部１３を有する鋳型１０の造型が完成する。
【００２０】
したがって肉泥１９は、剥離除去し易い材質が選ばれる。また、翼断面木型１８は上型１１を盛りつける前に除去する場合もある。
【００２１】
ちなみに、プロペラ翼３の複数の鋳型１０は同じ垂直支柱１４、ひき板１６、度板１７等を用いてボス部２中心周りに順次造型され、それらの中央にボス部２の鋳型が接続するように造型されて、プロペラ１全体の鋳型が完成し、その後上述のように一体のプロペラ１が鋳造される。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプロペラ翼の鋳型の造型は上述のように行なわれていたが、近年プロペラ翼の形状は、３次元的な複雑さを増してきており、その鋳型もその多様な形態に合わせて造型する必要が生じ、上述のような従来の造型方法では造型が困難となったり、また段取り、補正造型等の作業の工数、コストが増大することとなってきた。
【００２３】
例えば、プロペラ翼３断面において、従来のように前進面３ｂが略直線をなすものに限らず、図５（ｂ）に示すように前進面３ｂが曲線をなし、下型上面１２ａに対して翼断面木型下縁１８ｂ合わせ全長にわたる下型削取り部１２ｃを削って前進面形成部１３ｂを補正造型する必要があるものがあり、最早ひき板１６による前進面形成部１３ｂの造型が適合しないものがある。
【００２４】
また度板１７を多種用いなければならない場合もあり、かかる多様な工程を経ることにより複数のプロペラ翼３の鋳型１０の造型に差異を生ずるおそれも生じた。
【００２５】
したがって、舶用プロペラの鋳造においては多様なプロペラ翼形状に容易に対応できる鋳型の造型方法が求められており、本発明はかかる要請を踏まえ、複雑な３次元形状を有する鋳造品の鋳造のための容易かつ効率的な鋳型の造型方法を提供することを課題とするものである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その第１の手段として、下型の型砂の上面に鋳物の下面形成部を造型し、同下面形成部上に同鋳物を形作る肉泥を形成し、同下型および肉泥の上に上型の型砂を盛りつけて前記鋳物の上面形成部を上型に造型し、しかる後に上記肉泥を取除く鋳型の造型方法において、前記鋳物の断面木型の下縁を所定の位置で所定の高さ位置に垂下し固定する垂直位置固定装置によって固定し、複数の前記断面木型の下縁に合わせて前記下型の型砂の上面に鋳物の前記下面形成部を造型し、且つ、前記鋳物が舶用プロペラのプロペラ翼であって、前記鋳型が同プロペラ翼の鋳型であり、前記下面形成部は同プロペラ翼の前進面形成部であり、前記上面形成部は同プロペラ翼の後進面形成部であり、前記断面木型は前記プロペラ翼の翼断面木型であることを特徴とするプロペラ翼の鋳型の造型方法を提供する。
【００２７】
上記のように構成されることにより、第１の手段のプロペラ翼の鋳型の造型方法によれば、従来方法のように各半径位置に応じて度板を交換しつつ度板に沿わせてひき板を回動させて型砂を掻き均し、さらに、断面木型の下縁の形状に沿って下型盛上げ部や下型削取り部を設ける補正造型作業等を行なうことが不要となり、プロペラ翼の鋳型の造型作業が容易かつ効率的になるほか、断面木型の下縁の位置を自由に設定できるので、多様な形状に対応した下型の造型が可能である。
【００２８】
またプロペラ翼の鋳型を複数造型する場合には垂直位置固定装置で設定される断面木型の位置に基づき容易に全て均一に造型することができ、従来例のような、度板の設置、交換、ひき板の回動、下型盛上げ部や下型削取り部の補正造型作業等の複数の作業工程に起因する鋳型のプロペラ翼の造型のバラツキを回避することができ、鋳造の効率化、のみならず精度向上が図られる。
【００２９】
以上のように、その造型方法がプロペラ翼の鋳型の造型において有効に奏することになり、従来方法ではプロペラ翼の鋳型の造型の困難と効率の低下をもたらした多様な複雑なプロペラ翼面形状に容易に対応でき、また均一な複数のプロペラ翼をボス部の周囲に一体に鋳造することができる。
【００３０】
（２）また、第２の手段として、第１の手段のプロペラ翼の鋳型の造型方法において、前記翼断面木型は前記プロペラ翼の後進面を表す上縁を備え、同上縁に合わせて前記肉泥の上面を形成することにより、前記上型の後進面形成部を造型することを特徴とするプロペラ翼の鋳型の造型方法を提供する。
【００３１】
第２の手段によれば、第１の手段の作用に加え、プロペラ翼を形作る肉泥の形成が精度良くかつ容易となり、プロペラ翼の後進面を形成する上型の後進面形成部が多様な複雑な形状であっても容易に対応できる。
【００３２】
（３）第３の手段として、第１の手段または第２の手段のプロペラ翼の鋳型の造型方法において、前記断面木型を前記垂直位置固定装置の垂下されたシリンダのシリンダロッドに固定することを特徴とするプロペラ翼の鋳型の造型方法を提供する。
【００３３】
第３の手段によれば、第１の手段または第２の手段の作用に加え、断面木型の高さ位置の設定が容易となり、多様なプロペラ翼の鋳物形状に対し一つの垂直位置固定装置でプロペラ翼の鋳型の造型を行なえる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１に基づき、本発明の実施の一形態にかかるプロペラ翼の鋳型の造型方法を説明する。図１は、本実施の形態のプロペラ翼の鋳型の造型方法による、プロペラ翼の下型および上型の造型工程の説明図である。
【００３５】
図１に示すように、従来例の図３に示す垂直支柱１４と同様に、図示しないボス部の中心位置に合わせて垂直支柱２０が立設され、垂直支柱２０の周りに各鋳型１０の下型１２の下型素材１２’が設置される。
【００３６】
垂直支柱２０には上下位置、回動位置を任意に設定して固定できるようにブラケット２１が設けられ、ブラケット２１には垂直支柱２０に直角に横方向（ボス部中心から半径方向）に延びるアーム２２が取り付けられており、アーム２２には直角（ボス部周りの接線方向）に横桁２３が設けられている。
【００３７】
各横桁２３にはアーム２２の左右両側にシリンダ２４が垂直下方に向けて垂下して取り付けられ、各シリンダ２４の下方に延びるシリンダロッド２４ａの下端は、その横桁２３のボス部中心からの半径位置におけるプロペラ翼３の断面をあらわす翼断面木型１８が取り付けられている。
【００３８】
各横桁２３の２つのシリンダ２４はそれぞれ、下端に取り付けられた翼断面木型１８の下縁１８ｂが、鋳造されるプロペラ翼３のその半径位置での前進面３ｂの傾き（ピッチ）と高さ（レーキ）に合うように設定されている。
【００３９】
横桁２３とシリンダ２４と翼断面木型１８の組み合わせは、図１において２組が図示されているが、実際には鋳造されるプロペラ翼３の３次元的形状を特定するために必要な複数組が設けられ、垂直支柱２０からシリンダ２４のシリンダロッド２４ａまでが翼断面木型１８の垂直位置固定装置３０を形成し、翼断面木型１８はシリンダ２４の操作によってその傾きと高さ位置を自由に調整、設定できる。
【００４０】
複数の翼断面木型１８の傾きと高さ位置は、それぞれプロペラ設計データから各横桁２３のシリンダ２４の半径位置に基づき容易に算出することができ、かかる数値データに基づき設定されたものである。
【００４１】
以上のような本実施の形態においては、まず、所定の半径方向位置でプロペラ設計データから高さ位置が設定された各翼断面木型１８の下縁１８ｂの形状に沿って、且つ複数の翼断面木型１８の下縁１８ｂの形状が連続するように下型１２の下型上面１２ａの型砂を掻き均し、プロペラ翼３の下面形成部である所定の前進面形成部１３ｂを造型し下型１２の造型を完成する。
【００４２】
したがって、前進面形成部１３ｂの造型において、前述の従来例のように度板１７に沿わせてひき板１６を回動させて型砂を掻き均し、回動位置に応じて度板１７を交換する必要はなく、ひき板１６による下型上面１２ａの造型に加え、さらに翼断面木型１８の下縁１８ｂの形状に沿って下型盛上げ部１２ｂを設けたり、下型削取り部１２ｃを設けたりする補正造型作業を行なうことが不要となる。
【００４３】
また、プロペラ設計の数値データから各翼断面木型１８の下縁１８ｂの位置を自由に設定できるので、プロペラ翼３の多様な形状に対応した下型１２の造型が可能となる。
【００４４】
その後、造型された下型１２の前進面形成部１３ｂの上に、下型１２の型砂と材質の異なる剥離性の良い肉泥１９を盛りつけ、その上面を各翼断面木型１８の上縁１８ａに合わせるように整形する。
【００４５】
肉泥１９は、プロペラ翼３を形作る翼部の型となり、また、プロペラ翼３が鋳込まれる空洞部１３を形成するものであり、整形された肉泥１９の上面は、上型１１にプロペラ翼３の上面形成部である所定の後進面形成部１３ａを造型する型となる。
【００４６】
しかる後、上記の垂直位置固定装置３０のシリンダロッド２４ａを翼断面木型１８から外し、肉泥１９の周囲の下型上面１２ａに剥離処理を施して、肉泥１９および下型１２の上に型砂を盛りつけることによって上型１１が造型される。上型１１の型砂は肉泥１９と異なる材質であるが、下型１２と同じ材質でもよい。
【００４７】
それ以降の工程は前述の従来例と基本的には同じであり、上型１１と下型１２がともに乾燥固化したら、上型１１と下型１２を一旦離し、肉泥１９と翼断面木型１８を取り除き再び上型１１と下型１２を合わせて、プロペラ翼３が鋳込まれる空洞部１３を有する鋳型１０の造型が完成する。
【００４８】
なお、本実施の形態においても翼断面木型１８は、上型１１を盛りつける前に除去してもよい。
【００４９】
そして、複数のプロペラ翼３の鋳型１０は、図１に図示しないボス部２（図２参照）の中心位置に合わせて立設された垂直支柱２０等で構成される垂直位置固定装置３０と翼断面木型１８を用いてボス部２の中心周りに順次造型され、それらの中央にボス部２の鋳型が接続するように造型されて、プロペラ１全体の鋳型が完成し、その後一体のプロペラ１が鋳造される。
【００５０】
したがって、本実施の形態のプロペラ翼の鋳型の造型方法によれば、複数のプロペラ翼３の鋳型１０は垂直位置固定装置３０で設定される翼断面木型１８の位置に基づき容易に全て均一に造型することができ、従来方法のように、度板１７の設置、交換、ひき板１６の回動、下型盛上げ部１２ｂや下型削取り部１２ｃの補正造型作業等の複数の作業工程に起因する鋳型１０の造型のバラツキが生ずることを回避でき、プロペラ１の鋳造の効率化、のみならずプロペラ１の精度向上を図ることができる。
【００５１】
なお、本実施の形態のプロペラ翼の鋳型の造型方法は特に下型１２の造型方法に特徴があるが、本実施の形態のプロペラ翼の鋳型の造型方法の他の応用形態として、翼断面木型１８を図１中に２点鎖線で示すように下縁１８ｂのみを用いる前進面専用翼断面木型１８’として、前進面形成部１３ｂの造型のみに実施して、その後の工程は垂直位置固定装置３０を用いず従来の方法によることもできる。しかし、プロペラ翼３の後進面３ａを表す上縁１８ａを備えれば、肉泥１９の上面の整形を同時に容易に行なえ、上型の後進面形成部１３ａが多様な複雑な形状であっても容易に対応できるようになり、より好ましい。
【００５２】
また、垂直位置固定装置３０のシリンダ２４およびシリンダロッド２４ａは、翼断面木型１８の傾きと高さ位置を特定して実施する場合は、そのデータに基づく固定ロッドに代えてもよく、垂直位置固定装置３０の構成を簡素化しつつ、本発明のプロペラ翼の鋳型の造型方法を実施できる。しかし、シリンダ２４およびシリンダロッド２４ａによれば、翼断面木型１８の高さ位置の設定が容易となり、一つの垂直位置固定装置３０で多様なプロペラ翼３の鋳型１０の造型に容易に対応できるものとなり、より好ましい。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内でその具体的構成、構造に種々の変更を加えてよいことは言うまでもない。
【００５５】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、プロペラ翼の鋳型の造型方法を、下型の型砂の上面に鋳物の下面形成部を造型し、同下面形成部上に同鋳物を形作る肉泥を形成し、同下型および肉泥の上に上型の型砂を盛りつけて前記鋳物の上面形成部を上型に造型し、しかる後に上記肉泥を取除く鋳型の造型方法において、前記鋳物の断面木型の下縁を所定の位置で所定の高さ位置に垂下し固定する垂直位置固定装置によって固定し、複数の前記断面木型の下縁に合わせて前記下型の型砂の上面に鋳物の前記下面形成部を造型するようにし、且つ、前記鋳物が舶用プロペラのプロペラ翼であって、前記鋳型が同プロペラ翼の鋳型であり、前記下面形成部は同プロペラ翼の前進面形成部であり、前記上面形成部は同プロペラ翼の後進面形成部であり、前記断面木型は前記プロペラ翼の翼断面木型であるように構成したので、プロペラ翼の鋳型の造型作業が容易かつ効率的になるほか、断面木型の下縁の位置を自由に設定でき、多様な形状に対応した下型の造型が可能となる。
【００５６】
またプロペラ翼の鋳型を複数造型する場合には垂直位置固定装置で設定される断面木型の位置に基づき容易に全て均一に造型することができ、従来方法のような複数の作業工程に起因するプロペラ翼の鋳型の造型のバラツキが生じることを回避することができ、鋳造の効率化、のみならず精度向上を図ることができる。
【００５７】
そして、従来方法ではプロペラ翼の鋳型の造型の困難と効率の低下をもたらした多様な複雑なプロペラ翼面形状に容易に対応でき、また均一な複数のプロペラ翼をボス部の周囲に一体に鋳造することができるので舶用プロペラの製造の効率化と精度の向上が図られる。
【００５８】
（２）請求項２の発明によれば、請求項１に記載のプロペラ翼の鋳型の造型方法において、前記翼断面木型は前記プロペラ翼の後進面を表す上縁を備え、同上縁に合わせて前記肉泥の上面を形成することにより、前記上型の後進面形成部を造型するように構成したので、請求項１の発明の効果に加え、プロペラ翼の後進面を形成する上型の後進面形成部が多様な複雑な形状であっても容易に対応できるようになる。
【００５９】
（３）請求項３の発明によれば、請求項１または請求項２に記載のプロペラ翼の鋳型の造型方法において、前記断面木型を前記垂直位置固定装置の垂下されたシリンダのシリンダロッドに固定するように構成したので、請求項１または請求項２の発明の効果に加え、断面木型の高さ位置の設定が容易となり、また、多様な鋳物形状に対し一つの垂直位置固定装置でプロペラ翼の鋳型の造型を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態にかかるプロペラ翼の鋳型の造型方法による、プロペラ翼の下型および上型の造型工程の説明図である。
【図２】（ａ）は舶用のプロペラとそのプロペラ翼の断面を模式的に示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）中に断面で示されたプロペラ翼の鋳型の説明図である。
【図３】プロペラ翼の鋳型の従来の造型方法の説明図であり、下型の造型工程を示す。
【図４】プロペラ翼の鋳型の従来の造型方法の説明図であり、上型の造型工程を示す。
【図５】従来方法の下型造型時の断面説明図である。
【符号の説明】
１                    プロペラ
２                    ボス部
３                    プロペラ翼
４                    船体
１０                  鋳型
１１                  上型
１２                  下型
１２ａ                下型上面
１２ｂ                下型盛上げ部
１２ｃ                下型削取り部
１２’                下型素材
１３                  空洞部
１３ａ                後進面形成部
１３ｂ                前進面形成部
１８                  翼断面木型
１８ａ                上縁
１８ｂ                下縁
１８’                前進面専用翼断面木型
１９                  肉泥
２０                  垂直支柱
２１                  ブラケット
２２                  アーム
２３                  横桁
２４                  シリンダ
２４ａ                シリンダロッド
３０                  垂直位置固定装置
【図１】
0003605369.tif 000002
【図２】
0003605369.tif 000003
【図３】
0003605369.tif 000004
【図４】
0003605369.tif 000005
【図５】
0003605369.tif 000006