(57)【要約】【課題】特別な技能を必要とすることなく、砂肌を必要な厚さに迅速に手込めできる砂型の造型方法を提供する。【解決手段】模型２に対して、肌砂３と裏砂４を順に込める砂型の造型方法であって、肌砂３の厚さの目印となる複数のマーカ１０を模型２に設置した状態で肌砂３を込め、肌砂３を込めるのが終了した後に、複数のマーカ１０を取り除く。マーカ１０は、模型２に刺さる針状の先端部１２と、先端部１２に繋がる支柱１１と、支柱１１と交差する向きに突出する羽根１５と、を備える。先端部１２と支柱１１の繋ぎの部分は、支柱１１の寸法が大きい段差１４とされることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
模型に対して、肌砂と裏砂を順に込める砂型の造型方法であって、
前記肌砂の厚さの目印となる複数のマーカを前記模型に設置した状態で前記肌砂を込め、
前記肌砂を込めるのが終了した後に、複数の前記マーカを取り除く、
ことを特徴とする砂型の造型方法。
【請求項２】
前記マーカは、
前記模型に刺さる針状の先端と、前記先端に繋がる支柱と、支柱と交差する向きに突出するマーカ本体と、を備え、
前記先端と前記支柱の繋ぎの部分は、前記支柱の寸法が大きい段差とされる、
請求項１に記載の砂型の造型方法。
【請求項３】
複数の前記マーカを取り除いた後に、前記肌砂に残る空隙を別途用意された肌砂で埋める、
請求項１または２に記載の砂型の造型方法。
【請求項４】
少なくとも二つの前記マーカ同士をロープで繋ぐ、
請求項１〜３ののいずれか一項に記載の砂型の造型方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造に用いられる砂型の造型方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
砂型造型方法は、図６に示すように、鋳枠１と土台５の内部に配置された模型２に、肌砂３、裏砂４を順番に込めた後、乾燥して硬化させる。その後、模型２を取り除いて、砂型ができあがる。模型が取り除かれた空隙に溶湯を鋳込み、凝固させることで鋳物が得られる。
肌砂３は、鋳物への焼きつきを防止するため、裏砂４より粒度の小さい砂が用いられる。肌砂３の厚さが薄すぎると焼きつき防止効果が小さくなる。一方、肌砂３が厚すぎるとその通気度が低下するので、鋳込み時に発生するガスが肌砂３及び裏砂４を通じて外部に抜け出るのが困難になる。なお、このガスは、鋳物砂に含まれる樹脂製の粘結材が燃焼すること、及び、湯面の変動に伴う巻き込みにより生じる。そうすると、このガスの一部は鋳物内に滞留してしまい、その結果，ガス欠陥に起因する表面欠陥が鋳物に生じる。このように、肌砂の厚さを管理することは重要である。
【０００３】
砂型造型は人手による手込めが主流であるが、複雑な形状の鋳物（模型）の砂型の場合、肌砂３の厚さを調整しながら造型するには高度の技能が必要である。鋳物砂として自硬性砂を用いる場合、造型を１〜２時間程度で完了しなければならないという制約があるため、肌砂３の厚さを正確に調整するのが容易ではない。
そのような中で、特許文献１には、肌砂を均一な厚さに込めるために、肌砂及び裏砂の定量かつ自動化された投入方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１３６１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１は、平坦な表面からなる模型に対して有効ではあるが、凹凸（あるいは起伏）のある模型に対しては均一な厚さの砂肌層、裏砂層を得ることができない。鋳物砂を遠心投射するものだからである。
そこで本発明は、特別な技能を必要とすることなく、砂肌を必要な厚さに迅速に手込めできる砂型の造型方法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】
【０００６】
かかる目的のもとになされた本発明は、模型に対して、肌砂と裏砂を順に込める砂型の造型方法であって、肌砂の厚さの目印となる複数のマーカを模型に設置した状態で肌砂を込め、肌砂を込めるのが終了した後に、複数のマーカを取り除くことを特徴とする。
本発明の造型方法によると、厚さの目印となる複数のマーカを模型に設置した状態で肌砂を込めるので、特別な技能を有しなくても、砂肌を必要な厚さに迅速に手込めできる。
【０００７】
本発明におけるマーカは、模型に刺さる針状の先端と、先端に繋がる支柱と、支柱と交差する向きに突出するマーカ本体と、を備え、先端と支柱の繋ぎの部分が、支柱の寸法が大きい段差とされることが好ましい。
先端を模型に刺さる針状とすることにより、模型にマーカを設置する作業及び模型からマーカを取り除く作業が人手により抜き差しするだけで足りるから、造型における作業の負担増を最小限に抑えることができる。
また、先端と支柱の繋ぎの部分を、支柱の寸法が大きい段差とすることにより、マーカの先端が模型に刺さる深さを規制できる。そうすることで、模型表面からマーカ本体までの距離をどのマーカでも同じに揃えることができる。
【０００８】
本発明の造型方法によると、複数のマーカを取り除いた後に、マーカが存在していた肌砂の部分に空隙が残る場合には、この空隙を別途用意された肌砂で埋めることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の造型方法によれば、厚さの目印となる複数のマーカを模型に設置した状態で肌砂を込めるので、特別な技能を有しなくても、砂肌を必要な厚さに迅速に手込めできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態による造型方法の手順を模式的に示す図であり、（ａ）は模型にマーカが刺された様子を示し、（ｂ）は肌砂が込められた後を、（ｃ）はマーカを抜き取った後を示す。
【図２】図１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各状態の部分拡大図である。
【図３】本実施形態で用いたマーカを示す正面図である。
【図４】模型のコーナ部付近へのマーカの刺し方の二つの例を示す図である。
【図５】本実施形態の変形例を示し、（ａ）は模型に設置された隣接するマーカにロープを掛け渡す例を示し、（ｂ）は模型に刺す前にマーカをロープで繋いだ例を示している。
【図６】肌砂、裏砂が込められた砂型を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施形態は、図１に示すように、土台５の上に形成された鋳枠１内に配置される模型２の上に、肌砂３、裏砂４を順番に手込めにより形成する砂型の造型方法に関する。ただし、裏砂４は機械的手段を用いて裏砂４を投入し、その後に手込めすることもできる。この造型方法は、マーカ設置工程（図１（ａ），図２（ａ））と、肌砂層形成工程（図１（ｂ），図２（ｂ））と、マーカ除去工程（図１（ｃ），図２（ｃ））と、図示を省略するが裏砂層形成工程、鋳型表面整形工程と、からなり、予めマーカ１０が設置された模型２に対して肌砂３を形成することが特徴である。
模型２、肌砂３及び裏砂４には、公知の要素を広く適用できるが、模型２として発泡スチロールを、肌砂３及び裏砂４として自硬性の鋳物砂を用いることができる。本実施形態で用いる肌砂３、裏砂４の種類は問わず、公知の自硬性の鋳物砂を広く用いることができる。また、粘結材の種類も同様に公知の樹脂を広く用いることができる。更に、模型２の材質も、木材など他の種類を広く用いることができる。
【００１２】
［マーカ設置工程］
この工程は、土台５の上に形成された鋳枠１内に配置される模型２上にマーカ１０を設置する。マーカ１０は、次工程である肌砂層形成工程において、肌砂３を手込めする厚さの目印となる。
マーカ１０は、模型２の複数箇所に設置される。マーカ１０が肌砂の厚さの目印を目的とするものであるから、この目的を達成できるように、マーカ１０が設置される向き、個数、位置を設定する。マーカ１０は、模型２の表面から肌砂３が込められる向きに沿って立設される。つまり、模型２の表面が水平方向に沿っていればマーカ１０は鉛直方向に沿って設置され、模型２の表面が鉛直方向に沿っていればマーカ１０は水平方向に沿って設置される。
隣接するマーカ１０の間隔が広すぎると、マーカ１０から遠くなる当該間隔の中央部分では、肌砂の厚さをマーカ１０が示す厚さに維持しながら手込めすることが難しくなる。一方、隣接するマーカ１０の間隔が狭い場合には、厚さを維持する困難性は排除されるが、設置されるマーカ１０の数が多くなるので、マーカ１０を設置する手間、また、後にマーカ１０を除去する手間が多くなる。マーカ１０は、この点を考慮して設置する。作業の容易性を考慮すると、等間隔にマーカ１０を設置することが好ましいが、本発明を限定する要素にはならない。
【００１３】
本実施形態におけるマーカ１０は、図３に示すように、円柱状の支柱１１、羽根１５、及び取っ手１６を備えている。
支柱１１には、マーカ１０を模型２に固定するための針状の先端部１２が形成されている。先端部１２と支柱１１の接続部分は、先端部１２の径よりも支柱１１の径が大きいために段差１４が形成されている。この段差１４は、マーカ１０を模型２に先端部１２を突き刺した際に、この段差１４が模型２の表面に突き当たることで、マーカ１０が必要以上に模型２に差し込まれるのを規制する機能を果たす。
羽根（マーカ本体）１５は、段差１４から所定の距離だけ離れた位置に設けられている。本実施形態は、一対の羽根１５が、互いに逆の向きに、支柱１１に対して垂直に突出して設けられている。羽根１５は、マーカ１０が模型２に設置されたときに、必要とされる肌砂３の厚さの目印となるように、段差１４からの距離が定められる。
マーカ１０を模型２に設置する際、また、肌砂３を形成後に除去する際に、作業者は取っ手１６を掴んで作業する。
マーカ１０の製作方法は問わないが、例えば、射出成形による樹脂の一体成形品として作製することができる。また、針金を折り曲げることで、マーカ１０を作製することもできる。
なお、肌砂３の厚さｔ（図２）は、通常、一定であるから、同じ形状、寸法のマーカ１０を必要な個数だけ用意すればよいが、部位によって肌砂３の厚さが相違する場合には、それに応じたマーカ１０を用意する。
【００１４】
模型２のコーナ部付近にマーカ１０を刺すには、図４（ａ）に示すようにマーカ１０を模型２の表面に垂直に刺す以外に、図４（ｂ）に示すように一対の羽根１５が直交するように設け、このマーカ１０を模型２の表面に４５度だけ傾けてコーナＣに刺してもよい。この際、羽根１５は、図４（ｂ）に示すように、傾ける角度に応じて支柱１１に対して角度を持って配されることが望ましい。
【００１５】
［肌砂層形成工程］
必要な箇所に必要な数だけマーカ１０を設置したならば、別途用意している肌砂３を手込めする。肌砂３は、模型２に近い側から順番に積層されるが、積層してきた厚さが、マーカ１０の羽根１５の高さに近づいてきたら、作業者は羽根１５の高さを気にしながら肌砂３を手込めする。模型２の全域にわたって肌砂３を羽根１５の高さまで積層したならば、肌砂３の手込めを終了する。
【００１６】
手込めの終了後、マーカ１０を模型２、肌砂３から引き抜いて除去する（図１（ｃ），図２（ｃ））。自硬性の肌砂３は一部硬化が進んでいるが、手込めの終了から相当の時間が経過しない限り、マーカ１０の除去は容易である。一方、肌砂３は一部硬化が進んでいるので、極端に乱暴な作業をしない限り、マーカ１０の引き抜きによって肌砂３が崩壊する心配はない。
【００１７】
マーカ１０を除去すると、支柱１１が引き抜かれた肌砂３の部分は空隙Ｐ（図２（ｃ）の左側）として残る。この空隙Ｐは模型２まで達しているので、そのままにしておくと、鋳造時に溶湯が注し込んでくる恐れがある。そこで、鋳物砂（肌砂）Ｓをこの空隙Ｐに埋めることで、空隙Ｐを閉塞する。空隙の閉塞を肌砂３の充填により行う方法は最も好ましい形態であるが、本発明における唯一の手立てではない。鋳造に耐えうる融点等の特性を備える材料を空隙の閉塞に用いることができる。この材料は粒状である必要はなく、針状の先端部１２を除く支柱１１と同等の形状、寸法の部材を空隙に埋めることで、空隙の閉塞を行うこともできる。
【００１８】
［裏砂層形成工程］
全ての空隙Ｐの閉塞が終了したならば、次に、肌砂３の上に裏砂４を込める。この作業は、従来行われているものを踏襲すればよいので、ここでの具体的な説明は割愛する。
【００１９】
［鋳型表面整形工程］
裏砂４の形成が終了したならば、土台５、模型２を順に取り外す。そうすると、肌砂３の模型２と接していた鋳型表面が露出する。鋳型表面は鋳造時に溶湯（鋳物）と接し鋳肌の表面状態を左右する。そこで、鋳型表面を整形する。さらに、整形された鋳型表面に塗型を塗って、砂型が完成する。
ここで、マーカ１０の先端部１２が模型２に突き刺さっていたので、模型２にも微小な空隙が残ってしまい、肌砂３の空隙を鋳物砂で埋める際に、模型２の空隙も鋳物砂で埋められるおそれがある。したがって、模型２を取り除くと、模型２の空隙を埋めていた鋳物砂は、鋳物表面から突出することになるが、鋳型表面の整形により取り除かれることになる。
【００２０】
以上説明したように、本実施形態による鋳型の造型方法によると、肌砂３の厚さを示すマーカ１０を模型２に設置しておくので、肌砂３を必要な厚さｔに正確に込めることができる。
また、マーカ１０は、支柱１１と先端部１２の間に段差１４が設けられているので、先端部１２を模型２に刺したときに段差１４が模型２の表面に突き当たることでそれ以上深く刺さるのが阻止される。したがって、同じ形状、サイズのマーカ１０を用いれば、模型２の何れの場所にマーカ１０を設置したとしても、模型２の表面から羽根１５までの距離、換言すると肌砂３の厚さｔを一定にすることができる。
さらに、マーカ１０は、先端部１２が針状とされているので、模型２への設置、除去が極めて容易であるから、造型作業の負担増を最小限に抑えることができる。
【００２１】
なお、上記実施形態では、好ましい形態としてマーカ１０を示したが、肌砂３の厚さの目印となるものであれば、その形態を問わない。特に、羽根１５の代わりに、羽根１５が設けられている同じ位置にリング状のリブを設ける、あるいは、支柱とは色違いの色を塗る、などであっても、目印になる。
【００２２】
また、本実施形態は複数のマーカ１０を模型２に設置するが、図５（ａ）に示すように、例えば隣接するマーカ１０の羽根１５の高さにロープ１７を掛け渡すことができる。そうすれば、このロープ１７も肌砂３の厚さの目印となるので、マーカ１０間における厚さの制御もより確実になるし、マーカ１０を設置する数を減らすことができる。
この場合、図５（ｂ）に示すように、マーカ１０同士を当初からロープ１７で繋いでおくこともできる。このロープ１７は、隣接するマーカ１０が設置される間隔と同じ長さでマーカ１０を繋いでいる。そうすれば、ロープ１７を弛みなく張ってマーカ１０を模型２に設置すれば、隣接するマーカ１０の間隔を正確に維持できるとともに、設置間隔をその都度注意しながらマーカ１０を設置する手間も省ける。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
例えば、ここで示した模型２の形状はあくまで一例であり、他の形状の模型２に本発明を適用できることは言うまでもない。
また、マーカ１０についても同様であり、本発明には肌砂３の厚さの目印となる部材を広く適用できる。
【符号の説明】
【００２３】
１      鋳枠
２      模型
３      肌砂層
４      裏砂層
５      土台
１０    マーカ
１１    支柱
１２    先端部
１４    段差
１５    羽根
１６    取っ手
１７    ロープ
【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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【図６】
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