(57)【要約】【課題】  少数を安価なコストで生産でき、しかも従来方法と比べて最終製品の納期を短縮できる消失用模型の製造方法を提供するものである。【解決手段】  消失性発泡体のブロック１８を保持装置２０で保持し、加工工具１０を加工機械１６で保持し、保持装置２０と加工機械１６とを相対的に自由な方向に位置や角度を変えるようにする。加工工具１０でブロック１８を直接加工して所望の消失用模型２４を作る。ブロック１８から消失用模型２４を直接作ることで、木型や金型を作る必要がなくなり、少数の消失用模型２４の場合に製造コストを低減すると共に少数の消失用模型２４を短期間で製造でき、最終製品の納期を大幅に短縮することができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消失性発泡体のブロックを保持装置で保持し、加工工具を加工機械で保持し、前記保持装置と前記加工機械とを相対的な位置や角度を自由に変更できるように設定し、前記加工工具で前記ブロックから消失用模型を直接作成することを特徴とする消失用模型の製造方法。
【請求項２】
最初の１個目の消失用模型を製造する際の前記保持装置と前記加工機械との相対的な位置や角度をコンピュータに記憶させ、２個目以降の消失用模型の製造時に前記コンピュータで最初の１個目の前記保持装置と前記加工機械とを相対的な位置や角度をトレースさせることを特徴とする請求項１記載の消失用模型の製造方法。
【請求項３】
前記加工工具が先端の半球状部とそれに続く円筒状部から成るものであることを特徴とする請求項１記載の消失用模型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造の際の溶湯によって消失する消失用模型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から鋳造によって製品を作る場合には、鋳型の内部に形成される空間に溶湯を注ぎ込み、溶湯の冷却後に鋳型を外して製品を取り出すものである。鋳型を製造する方法としては、木型法と呼ばれる方法が従来から知られている。木型法は、製品と同一形状の木型を作り、その木型を砂や石膏で反転型を繰り返し作りながら、最終的に製品を鋳込むための鋳型（上型と下型）を形成するものである。
【０００３】
この木型法では、木型を作らなければならないが、木型の製造にはコストが高くつくという欠点があった。木型は保管やメンテナンスが必要なため、管理費が高くつくという欠点もあった。また、木型は３次元ソリッドデータやＣＡＤ／ＣＡＭが利用できないことから、類似の木型への応用ができないものである。更に、木型法では、製品の内部に空間を有する場合には中子を使用しなければならず、中子を製造する費用がかかるものであった。また、木型を抜くための抜き勾配が必要となる等、複雑な製品を作る際には高度な技術を必要とした。その上、出来あがった製品にバリが出るため、仕上げ加工が必要であった。
【０００４】
この木型法の欠点を改良する鋳造法として、特許文献１に示すフルモールド鋳造法が提案されている。ここで、フルモールド鋳造法による製品の鋳造方法を、図３乃至図５に基づいて説明する。フルモールド鋳造法では、先ず発泡ポリスチレン等の消失性発泡体（高温の溶湯によって消失する性質の発泡体）を素材とする消失用模型３０（図３）を金型によって製造する。消失用模型３０は、最終的な製品と同一形状の製品部３２と、その製品部３２と連絡する湯導入部３４とを一体に形成したものである。
【０００５】
次に、図４に示すように、発泡ポリスチレン等の消失性発泡体で作った消失用模型３０を枠３６内に入れ、砂鋳型３８で消失用模型３０を埋める。その際に、湯導入部３４の自由端を砂鋳型３８から露出させておく。その後、湯導入部３４の開口部から最終製品の素材の溶湯を流し込む。溶湯は、消失性発泡体である消失用模型３０を溶かしながら、消失用模型３０の全体に行き渡る。これによって、消失用模型３０の容積は、最終製品の素材と入れ替わる。最終製品の素材としては、金属だけでなく、ウレタン等の合成樹脂等も含まれる。
【０００６】
溶湯の冷却後、枠３６を外して砂鋳型３８を壊すことで、図５に示す製品部４０と湯導入部４２とから成る鋳造品４４を取り出すことができ、その後、製品部４０と湯導入部４２とを切断することで、製品部４０を最終製品とすることができる。消失性発泡体から成る消失用模型３０を金型によって作るため、消失用模型３０の表面精度をきめこまやかな仕上げ面とすることができる。このように、砂鋳型３８から取り出した製品部４０の表面はきめ細やかな仕上げ面になっているので、製品部４０の表面を改めて仕上げ加工する必要が無い。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２３７５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
フルモールド鋳造法においては、消失性発泡体を素材とする消失用模型３０を作るための金型（図示せず）を作らなければならなかった。最終製品の大きさや形状にもよるが、金型の製造費用は一般に数十万円から数百万円もする高価なものである。金型が高価であるため、最終製品即ち消失用模型３０を大量に作る場合にのみ、フルモールド鋳造法が適用されていた。
【０００９】
最終製品を大量に製造する場合には、消失用模型３０を作るための金型を製造してもコスト的に見合うが、最終製品を少数だけ製造する場合には、高価な金型を作ることはコスト的に見合わないため、フルモールド鋳造法によって少数の最終製品は作ることができなかった。このため、最終製品を少数だけ製造する場合には、従来は木型法を採用していた。しかし、木型の製造に時間がかかるため、製品の発注を受けてから製品の納期までに最低でも約２週間の期間がかかり、発注先からの最終製品の納期の短縮要求に応えることができないという欠点があった。仮に、コストを考えないでフルモールド鋳造法を採用するとしても、消失用模型３０を作るための金型の製造に時間がかかるため、製品の発注を受けてから製品の納期までに、木型法と同様に最低でも約２週間の期間がかかり、発注先からの最終製品の納期の短縮要求に応えることができないものであった。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、少数を安価なコストで生産でき、しかも従来方法と比べて最終製品の納期を大幅に短縮できる消失用模型の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明は、消失性発泡体のブロックを保持装置で保持し、加工工具を加工機械で保持し、前記保持装置と前記加工機械とを相対的な位置や角度を自由に変更できるように設定し、前記加工工具で前記ブロックから消失用模型を直接作成するするようにしたものである。本発明は、最初の１個目の消失用模型を製造する際の前記保持装置と前記加工機械との相対的な位置や角度をコンピュータに記憶させ、２個目以降の消失用模型の製造時に前記コンピュータで最初の１個目の前記保持装置と前記加工機械とを相対的な位置や角度をトレースさせるようにしたものである。本発明は、前記加工工具が先端の半球状部とそれに続く円筒状部から成るようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、少数の消失用模型を製造する際に適用するもので、消失性発泡体から成るブロックに加工工具で直接消失用模型を作成製造する。本発明では、木型や金型を作る必要がないので、製造コストが安価で、しかも少数の消失用模型の製造時間を大幅に短縮できる。この結果、多品種少数の製品の製造に適し、かつ短い納期の要求にも応じることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る消失用模型の製造方法に使用する加工工具の一例の正面並びに側面を示す図である。本発明に用いる加工工具１０は、先端側の半球状部１２とそれに続く円筒状部１４とを一体に連結したものである。半球状部１２において、高さＨは半径（１／２Ｄ）よりも大きいものであっても、小さいものであっても構わない。即ち、本発明における“半球状”は、先端中央部が突出していれば良く、必ずしも球を半分に切断した形状に限るものではない。半球状部１２は、複数個の刃が天頂部からスパイラル状に円筒状部１４との連絡部まで延びたものが好ましい。また、円筒状部１４に形成される刃は、半球状部１２からスパイラル状に伸びたものを円筒状部１４の軸方向の端まで延びるものが好ましい。この加工工具１０の刃は、加工する消失性発泡体の表面をきめ細かに仕上げるものを用いる。
【００１４】
次に、加工工具１０を使用して消失用模型を製造する方法を図２に基づいて説明する。図２に示すように、加工工具１０を、例えばボールミルのような加工機械１６に取り付ける。この加工機械１６は地面に据え付ける。発泡ポリスチレン等の消失性発泡体から成るブロック１８を用意し、このブロック１８を保持装置２０のチャック２２で保持する。保持装置２０は、地面（加工機械１６）に対して上下左右斜め等自由な方向に位置や角度を変えることができるものとする。即ち、消失性発泡体から成るブロック１８は、加工工具１０に対して位置や角度を自由に変えることができるよう設定されている。なお、加工工具１０（加工機械１６）を地面に対して位置を移動しないで、ブロック１８（保持装置２０）を地面に対して位置を移動可能としたが、その反対に、加工工具１０（加工機械１６）を地面に対して位置を移動可能とし、ブロック１８（保持装置２０）を地面に対して位置を移動しないようにしても良い。即ち、加工工具１０とブロック１８とは一方が他方に対して相対的に位置や角度を変えて自由に移動できるようにすれば良く、その操作をコンピュータ２３によって行う。
【００１５】
加工工具１０の半球状部１２は、ブロック１８に対して溝やくぼみや曲面を形成加工する際に使用する。一方、加工工具１０の円筒状部１４は、平面を形成加工する際に使用する。加工工具１０とブロック１８とは一方が他方に対して相対的に自由に角度を変えて移動可能に設定されているので、どのような形状のものでも形成加工することが出来る。この結果、加工工具１０を使用して消失性発泡体から成るブロック１８から、例えば図３に示す消失用模型２４を直接加工して作ることが出来る。消失用模型２４は、説明の便宜上から従来の金型で作った消失用模型（図３で示す消失用模型３０）と同一形状とする。この消失用模型２４は、製品部２６（従来の金型で作った製品部４０と同一形状）と湯導入部２８（従来の金型で作った湯導入部４２と同一形状）とを連結した形状のものである。
【００１６】
本発明では、半球状部１２と円筒状部１４から成る加工工具１０によって、溝やくぼみや曲面や平面を形成加工するので、加工工具１０を取り替える必要がない。このため、複数の加工工具を使用するものと比べて、半球状部１２と円筒状部１４から成る加工工具１０を使用すれば、加工時間を短縮することが出来る。
【００１７】
以上のように本発明は、発泡ポリスチレン等の消失性発泡体のブロック１８から、加工工具１０を使用して所望の形状の消失用模型２４を直接作り出すものである。発泡ポリスチレン等の消失性発泡体は加工性が良く、しかも３次元ソリッドデータやＣＡＤ／ＣＡＭが簡単に利用できるという利点がある。また、最初の１個目の消失用模型２４をブロック１８から作る際に、コンピュータ２３に保持装置２０と加工機械１６との相対的な位置や角度を記憶させ、２個目以降の消失用模型２４の製造時に、コンピュータ２３で最初の１個目の保持装置２０と加工機械１６との相対的な位置や角度をトレースさせる。これによって、２個目以降の消失用模型２４の製造時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００１８】
以上のように本発明では、少数の製品の製造依頼があった場合に、少数の消失用模型２４を短期間に作ることができるので、その消失用模型２４を使用してフルモールド鋳造法によって少数の依頼個数の製品を短期間に製造することができる。本発明では、従来の木型法と比べて木型を作る必要が無いため、少数の消失用模型２４を短期間に作成できる。その少数の消失用模型２４を使用して、少数の最終製品を短期間に製造することができ、少数の最終製品の納期を大幅に短縮できる。また、本発明は、従来のフルモールド鋳造法と比べても、消失用模型３０を作るための高価な金型を作る必要がないため、製造コストが安価となるだけでなく、少数の場合に消失用模型２４を短期間に製造できるので、最終製品を短期間に納入することが出来る。更に、加工工具１０に仕上用の刃を使用することで、消失用模型２４の表面をきめこまやかなものとすることができ、鋳放し（鋳造後の表面加工が不要）で製品とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る消失用模型の製造方法に使用する加工工具の一例の正面並びに側面を示す図である。
【図２】加工工具を使用して消失用模型を製造する方法を示す概略図である。
【図３】消失用模型の正面図である。
【図４】消失用模型を砂鋳型に入れた状態を示す断面図である。
【図５】砂鋳型で作った鋳造品から製品部と湯導入部とを分離する状態を示す分解断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０  加工工具
１２  半球状部
１４  円筒部
１６  加工機械
１８  ブロック
２０  保持装置
２３  コンピュータ
２４  消失型模型
２６  製品部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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