(57)【要約】【課題】鋳物に効率よく見栄えのよい文字を付すことが可能な鋳型製造方法を提供する。【解決手段】本発明を適用した鋳型製造方法の一例である、鋳型製造方法は、識別符号付与工程と、鋳型組立工程から構成される。識別符号付与工程では、刻印機１を用いて、砂型部材への識別符号の彫り込みを行う。刻印機１は、支柱フレーム２と、本体３を有している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性の樹脂を含有する骨材に熱を加え硬化して形成した砂型部材の溶湯が流れ込む領域に振動する端子を接触させて凹状の識別符号を彫り込む識別符号付与工程と、
少なくとも一つが前記識別符号付与工程で識別符号が彫り込まれた砂型部材で構成されるシェル鋳型を組み立てる鋳型組立工程とを備える
鋳型製造方法。
【請求項２】
前記識別符号付与工程は砂型部材の溶湯が流れ込む領域のうち前記鋳型組立工程で湯口近傍に配置される領域を起点に概ね半分の領域の範囲内に識別符号を彫り込む
請求項１に記載の鋳型製造方法。
【請求項３】
前記識別符号付与工程は砂型部材の溶湯が流れ込む領域のうち前記鋳型組立工程で湯口近傍に配置される領域に識別符号を彫り込む
請求項２に記載の鋳型製造方法。
【請求項４】
前記識別符号付与工程は彫り込まれる識別符号の１つの大きさが６ｍｍ角以下である
請求項１、請求項２または請求項３に記載の鋳型製造方法。
【請求項５】
熱硬化性の樹脂を含有する骨材に熱を加え硬化して形成された複数の砂型部材のうちの少なくとも１つの砂型部材の溶湯が流れ込む領域に、振動する端子を接触させて凹状の識別符号を彫り込んだ後に組み立てて構成された
鋳型。
【請求項６】
熱硬化性の樹脂を含有する骨材に熱を加え硬化して形成した部材の溶湯が流れ込む領域に振動する端子を接触させて凹状の識別符号を彫り込んだ砂型部材を少なくとも一つ含めて組立てたシェル鋳型に溶かした金属を流し入れる注湯工程を備える
鋳物製造方法。
【請求項７】
熱硬化性の樹脂を含有する骨材に熱を加え硬化して形成された複数の砂型部材のうちの少なくとも１つの砂型部材の溶湯が流れ込む領域に、振動する端子を接触させて凹状の識別符号を彫り込んだ後に組み立てて構成された鋳型に溶かした金属を流し入れて形成された
鋳物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳型製造方法、鋳型、鋳物製造方法及び鋳物に関する。詳しくは、鋳物に効率よく見栄えのよい文字を付すことが可能な鋳型製造方法、鋳型及び鋳物製造方法、並びに、見栄えのよい文字を付された鋳物に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
古くから金属材料を用いて大量生産を行う際に、鋳型を用いる鋳造による加工がなされてきた。鋳造は、鋳型の使用法、鋳型の種類、骨材の固定法等により複数の方法が存在する。
【０００３】
鋳造の方法の１つであるシェルモールド法は、砂に粘結剤として樹脂を加え、熱硬化反応で砂型を作り、砂型を組み合わせたシェル鋳型に注湯を行う方法である。砂型が軽く丈夫で取扱いが容易な点や、鋳肌が美しい鋳物を大量生産できるという特徴を有しており、工業製品の生産等に広く利用されている。
【０００４】
また、工業製品やその部品として鋳物を製造する場合には、製造物の管理を行う目的から、番号や記号等の識別符号を鋳物に付ける必要が生じることがある。金属製の鋳物は、長年の使用に供されることから、付される識別符号も経年劣化が少なく、視認しやすいものであることが求められている。
【０００５】
鋳物に識別符号を付ける方法としては、製造された鋳物の鋳肌に、識別符号を反映した型を打ち込む刻印による方法や、鋳肌にレーザー印字を施し、識別符号を彫り込む方法が存在する。しかしながら、これらの方法は、時間や手間を要し、エネルギー効率も悪いものとなっている。
【０００６】
また、前述の方法では、鋳肌に識別符号を直接掘るため、鋳物に凹状の識別符号が形成されることになる。凹状の識別符号は凸状のものに比べて、鋳肌面での視認性で劣ることとなる。
【０００７】
こうしたなか、鋳型に識別符号を彫り込む方法が存在し、例えば、特許文献１に記載の鋳型製造方法が提案されている。
【０００８】
ここで、特許文献１には、図６に示すような鋳型製造方法が記載されている。この方法では、レーザーを吸収する物質を含む鋳型となる中子１００に、レーザー刻印装置１０１でレーザー照射１０４を施し、識別符号を彫り込む。
【０００９】
また、レーザー刻印装置１０１は、レーザー照射装置１０２とレーザー制御装置１０３から構成される。中子１００は、鋳物の中空部を作るために主型とは別に用いられる鋳型であり、一般的に主型よりも表面硬度が高くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００―１５３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の鋳型製造方法は、レーザー加工により鋳型に対して識別符号を彫り込むことから、レーザーに起因して熱による影響が生じるものである。鋳型の種類によっては高熱による影響で、識別符号を付すことができない場合がある。
【００１２】
例えば、前述したシェルモールド法のシェル鋳型については、粘結剤となるフェノール系樹脂がレーザー照射に伴う高熱により熱分解を受け、シェル鋳型の鋳肌面に識別符号が付与できない場合がある。即ち、鋳肌面に識別符号を鋳出すための鋳型における凹状の領域がきれいに彫れず、鋳物に識別符号が出ない、または、出ても視認しづらいものになってしまうことがある。
【００１３】
また、鋳物に付ける識別符号のサイズが小さいものである場合には、識別符号を彫り込むこと自体が難しくなるため、熱による影響がより顕著になってしまう。特に、サイズが数ｍｍ単位角の大きさになると、識別符号を付すことが難しくなる。
【００１４】
また、特許文献１に記載の方法では主に鋳型のうち、鋳物の全体形状を形作る主型ではなく、より表面硬度の高い中子に対して識別符号の彫り込みを行っているが、主型に対しては、きれいに識別符号を彫り込むことができないおそれもある。
【００１５】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、鋳物に効率よく見栄えのよい識別符号を付すことが可能な鋳型製造方法、鋳型及び鋳物製造方法、並びに、見栄えのよい文字を付された鋳物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】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明の鋳型製造方法は、熱硬化性の樹脂を含有する骨材に熱を加え硬化して形成した砂型部材の溶湯が流れ込む領域に振動する端子を接触させて凹状の識別符号を彫り込む識別符号付与工程と、少なくとも一つが前記識別符号付与工程で識別符号が彫り込まれた砂型部材で構成されるシェル鋳型を組み立てる鋳型組立工程とを備える。
【００１７】
ここで、熱硬化性の樹脂を含有する骨材に熱を加え硬化して形成した砂型部材に識別符号を彫り込む識別符号付与工程によって、シェルモールド法で利用される砂型部材に識別符号を彫り込むことができる。即ち、砂型部材の主成分である骨材に粘結剤となる樹脂を熱硬化反応で結合させた砂型部材に識別符号が彫り込まれる。なお、熱硬化性の樹脂とは、例えば、フェノール樹脂やメラミン樹脂等であり、一定温度の熱を加えることで硬化する性質を有する樹脂を意味する。また、骨材とは、砂型部材の原料の主成分を占める物質であり、例えば、再生砂を含むけい砂やアルミナ等の特殊砂を意味するものである。また、識別符号とは、文字や数字のみならず、記号等も含むものを意味するものである。
【００１８】
また、砂型部材の溶湯が流れ込む領域に凹状の識別符号を彫り込む識別符号付与工程によって、鋳物に凸状の識別符号を形成することが可能となる。即ち、シェル鋳型に注湯した際に、識別符号が彫り込まれた部分に溶湯が流れ込み、鋳造後の鋳物の鋳肌面に凸状の識別符号を形成することができる。また、凸状となるため、識別符号の視認性が良好なものとなる。
【００１９】
また、砂型部材の溶湯が流れ込む領域に振動する端子を接触させて凹状の識別符号を彫り込む識別符号付与工程によって、砂型部材に含まれる樹脂が高温の熱により分解されることなく、識別符号を彫り込むことが可能となる。
【００２０】
また、少なくとも一つが識別符号付与工程で識別符号が彫り込まれた砂型部材で構成されるシェル鋳型を組み立てる鋳型組立工程によって、溶かした金属を注湯するシェル鋳型を形成することができる。なお、組立てられるシェル鋳型は、２つの砂型部材で構成されるものだけでなく、３つ以上の砂型部材で構成されるものも含むものである。また、２つの砂型部材でシェル鋳型が構成される場合には、両方の砂型部材に識別符号が彫り込まれるものであってもよい。
【００２１】
また、識別符号付与工程が砂型部材の溶湯が流れ込む領域のうち鋳型組立工程で湯口近傍に配置される領域を起点に概ね半分の領域の範囲内に識別符号を彫り込む場合には、鋳物に鋳出される識別符号をより鮮明なものにすることができる。即ち、湯口近傍に配置される領域を起点に概ね半分の領域では、鋳込んだ際の溶湯がシェル鋳型に及ぼす圧力が高くなり、この結果、より鮮明な凸状の識別符号を鋳肌に付けることができる。
【００２２】
また、識別符号付与工程が砂型部材の溶湯が流れ込む領域のうち鋳型組立工程で湯口近傍に配置される領域に識別符号を彫り込む場合には、鋳物に鋳出される識別符号を更に一層鮮明なものにすることができる。即ち、鋳込んだ際の溶湯がシェル鋳型に及ぼす圧力が最も高くなる部分に識別符号が彫られ、その結果、より一層鮮明な凸状の識別符号を鋳肌に付けることができる。
【００２３】
また、識別符号付与工程で彫り込まれる識別符号の１つの大きさが６ｍｍ角以下である場合には、鋳物表面の狭い領域に対しても識別符号を付けることが可能となる。
【００２４】
また、上記の目的を達成するために、本発明の鋳型は、熱硬化性の樹脂を含有する骨材に熱を加え硬化して形成された複数の砂型部材のうちの少なくとも１つの砂型部材の溶湯が流れ込む領域に、振動する端子を接触させて凹状の識別符号を彫り込んだ後に組み立てて構成されている。
【００２５】
ここで、鋳型が、砂型部材の溶湯が流れ込む領域に振動する端子を接触させて凹状の識別符号を彫り込んだ後に組み立てて構成されることによって、鋳物に凸状の識別符号を形成することが可能となる。即ち、鋳型に注湯した際に、識別符号が彫り込まれた部分に溶湯が流れ込み、鋳造後の鋳物の鋳肌面に凸状の識別符号を形成することができる。また、凸状となるため、識別符号の視認性が良好なものとなる。
【００２６】
また、上記の目的を達成するために、本発明の鋳物製造方法は、熱硬化性の樹脂を含有する骨材に熱を加え硬化して形成した部材の溶湯が流れ込む領域に振動する端子を接触させて凹状の識別符号を彫り込んだ砂型部材を少なくとも一つ含めて組立てたシェル鋳型に溶かした金属を流し入れる注湯工程を備える。
【００２７】
ここで、凹状の識別符号を彫り込んだ砂型部材を少なくとも一つ含めて組立てたシェル鋳型に溶かした金属を流し入れる注湯工程によって、鋳肌面に凸状の識別符号が形成された鋳物を製造することができる。
【００２８】
また、上記の目的を達成するために、本発明の鋳物は、熱硬化性の樹脂を含有する骨材に熱を加え硬化して形成された複数の砂型部材のうちの少なくとも１つの砂型部材の溶湯が流れ込む領域に、振動する端子を接触させて凹状の識別符号を彫り込んだ後に組み立てて構成された鋳型に溶かした金属を流し入れて形成されている。
【００２９】
ここで、砂型部材の溶湯が流れ込む領域に振動する端子を接触させて凹状の識別符号を彫り込んだ後に組み立てて構成された鋳型によって、鋳物に凸状の識別符号を形成することが可能となる。即ち、鋳型に注湯した際に、識別符号が彫り込まれた部分に溶湯が流れ込み、鋳造後の鋳物の鋳肌面に凸状の識別符号を形成することができる。また、凸状となるため、識別符号の視認性が良好なものとなる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る鋳型製造方法は、鋳物に効率よく見栄えのよい識別符号を付すことが可能なものとなっている。
また、本発明に係る鋳型は、鋳物に効率よく見栄えのよい識別符号を付すことが可能なものとなっている。
また、本発明に係る鋳物製造方法は、鋳物に効率よく見栄えのよい識別符号を付すことが可能なものとなっている。
更に、本発明に係る鋳物は、見栄えのよい識別符号を付されたものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】砂型部材に識別符号を彫り込む刻印機を示す概略図である。
【図２】刻印機の端子の部分を拡大した概略図である。
【図３】識別符号が彫り込まれた砂型部材を示す概略図である。
【図４】識別符号が彫り込まれた砂型部材を示す拡大概略図である。
【図５】ハンドル車の鋳物を示す概略図（ａ）及びその識別符号が付された領域の拡大概略図（ｂ）である。
【図６】従来のレーザー加工による鋳型製造方法を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
図１は、砂型部材に識別符号を彫り込む刻印機を示す概略図である。図２は、刻印機の端子の部分を拡大した概略図である。
【００３３】
本発明を適用した鋳型製造方法の一例である、鋳型製造方法は、識別符号付与工程と、鋳型組立工程から構成される。
【００３４】
識別符号付与工程では、図１に示すような刻印機１を用いて、砂型部材への識別符号の彫り込みを行う。刻印機１は、支柱フレーム２と、本体３を有している。また、本体３は内蔵されたコントローラに入力される信号に基づき可動可能に構成されている。また、本体３の下面側には、先端に振動端子４が配置された端子フレーム５が取り付けられている。振動端子４が砂型部材の表面に識別符号を彫り込む部分となる。
【００３５】
また、刻印機１は、床面に設置される基板６と、基板６上に備え付けられたサンプル台７を有している。サンプル台７の上に、識別符号を彫り込む砂型部材が設置されるものとなっている。
【００３６】
また、図２に示すように、振動端子４は、端子フレーム５のフレーム筒８に支持されている。また、フレーム筒８の内径に接する圧力受け部９とコイルばね１０が連結されている。圧力受け部９に空気圧が負荷されたときに、振動端子４の先端がフレーム筒８の下端に押し出され、フレーム筒８内の空気が流出して空気圧が下がるとコイルばね１０の弾性力により、振動端子４が当初の位置に戻る構造となっている。
【００３７】
この振動端子４の押し出される動きにより、砂型部材の溶湯が流れ込む領域、即ち、砂型部材の凹状の領域に対して、ドット状の孔が形成され、識別符号が彫り込まれることとなる。なお、ここで砂型部材は主型に分類されるものである。
【００３８】
また、識別符号付与工程では、砂型部材の溶湯が流れ込む領域のうち、鋳型組立工程を行った際に、溶湯が流れ出てくる湯口近傍になる領域に識別符号が彫り込まれるものとなっている。
【００３９】
ここで、砂型部材に識別符号を彫り込む手段が刻印機１に限定されるものではなく、振動する端子が砂型部材に接触するものであれば充分である。刻印機１の構造は使用する装置の一例である。
【００４０】
また、振動端子４は空気圧で作動するがこれに限定されるものではなく、端子を振動可能な構造であれば充分であり、例えば、電動で作動する構造等も考えられる。
【００４１】
また、必ずしも、砂型部材の溶湯が流れ込む領域のうち、鋳型組立工程を行った際に、溶湯が流れ出てくる湯口近傍になる領域に識別符号が彫り込まれる必要はない。但し、鋳出される識別符号を鮮明なものにできる点から、溶湯が流れ出てくる湯口近傍になる領域に識別符号が彫り込まれることが好ましい。
【００４２】
鋳型組立工程では、識別符号が彫り込まれた砂型部材と、その砂型と対になる砂型部材とを組み合わせて、接着剤で貼り合わせることで、溶湯を注湯するシェル鋳型を組立てる。以上までの工程で、鋳物に識別符号を付けるためのシェル鋳型が完成する。
【００４３】
ここで、鋳型組立工程では、識別符号が彫り込まれた砂型部材同士を組み合わせてシェル鋳型としてもよいし、シェル鋳型の一方のみに識別符号が彫り込まれた砂型部材であるものでもよい。また、必ずしも、２つの砂型部材でシェル鋳型が構成される必要はなく、３つ以上の砂型部材でシェル鋳型が構成される構造も採用しうる。
【００４４】
以下、本発明を適用した鋳型製造方法の流れを説明するために、ハンドル車の鋳物に文字情報を付す場合の手順を示す。なお、ここで示す手順は本発明の適用事例の１つであり本発明を限定するものではない。
【００４５】
（１）砂型部材の製造
まず、砂型部材の製造を説明する。砂型部材の原料として、けい砂をフェノール系樹脂でコーティングしたレジンコーテッドサンド（以下、「ＲＣＳ」と称する。）を用いる。また、ＲＣＳの成分のうち、９０％以上が再生砂を含むけい砂で構成されている。また、フェノール系樹脂は、けい砂に対し重量比で１〜６％程度の量が添加されている。なお、ここでは、請求項における「骨材」がけい砂、「熱硬化性樹脂」がフェノール系樹脂に該当する。
【００４６】
製造対象となるハンドル車と同一形状を有する金型を用いて砂型部材を製造する。金型をシェルモールドマシンに搭載し、加熱した金型にＲＣＳの吹き込みを行う。即ち、高温になった金型にＲＣＳが接触して、その熱により熱硬化反応が生じ、金型にＲＣＳが付着する。そして、ＲＣＳを金型から取り出すことで砂型部材が製造される。また、必要に応じて、ばり取りを行い、砂型部材の形を整える。
【００４７】
（２）砂型部材への文字情報の彫り込み
砂型部材への文字情報の彫り込みは、前述した鋳型製造方法により行った。図３に示すように、文字情報が彫り込まれる砂型部材１１には、ハンドル車の外形と同一の凹部１２が８つ設けられている。また、砂型部材１１には、湯口と繋がった湯道１３が形成されている。
【００４８】
また、砂型部材１１の凹部１２のうち、湯道近傍の領域に文字情報が彫り込まれている。図４に示すように、文字情報１５は、８文字のアルファベットと、１１ケタから成る数字とアルファベットの組合せから構成され、その１文字の大きさは、８文字の分が約６ｍｍ角、１１文字の分が約４ｍｍ角となっている。なお、湯道近傍の領域１４は、凹部１２の全領域のうち、湯口側の領域を起点とした半分側１６となっている。
【００４９】
（３）シェル鋳型の組立
シェル鋳型の組立は、砂型部材１１と対になる砂型部材を専用の接着剤で貼り合わせて形成する。なお、必要に応じて、中子を配置した後、組立てを行うこともできる。
【００５０】
上記の工程で製造した鋳型に溶湯を注湯し、鋳込みを行った。自然冷却により凝固させ、シェル鋳型をばらし、ばり取り、仕上げを経て、図５に示すハンドル車の鋳物１７を製造した。
【００５１】
図５（ａ）に示すように、ハンドル車の鋳物１７は、彫り込んだ文字情報が凸状の文字１８として付されるものとなる。また、図５（ｂ）に示すように、１文字が約４ｍｍ角であっても、鮮明に文字を付すことができ、幅の狭い領域にも、必要な識別符号を充分に付すことができるものとなっている。
【００５２】
このように、本発明を適用した鋳型製造方法は鋳物に効率よく見栄えのよい文字を付すことが可能なものとなっている。
また、本発明を適用した鋳型は鋳物に効率よく見栄えのよい文字を付すことが可能なものとなっている。
また、本発明を適用した鋳物製造方法は鋳物に効率よく見栄えのよい文字を付すことが可能なものとなっている。
更に、本発明を適用した鋳物は見栄えのよい文字が付されたものとなっている。
【符号の説明】
【００５３】
１      刻印機
２      支柱フレーム
３      本体
４      振動端子
５      端子フレーム
６      基板
７      サンプル台
８      フレーム筒
９      圧力受け部
１０      コイルばね
１１      砂型部材
１２      凹部
１３      湯道
１４      湯道近傍の領域
１５      文字情報
１６      湯口側の領域を起点とした半分側
１７      ハンドル車の鋳物
１８      凸状の文字
【図１】
2015139791.tif 000003
【図２】
2015139791.tif 000004
【図３】
2015139791.tif 000005
【図４】
2015139791.tif 000006
【図５】
2015139791.tif 000007
【図６】
2015139791.tif 000008