JPH0584540A - 精密鋳造用組立装置における成形品溶着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成形品連結部が熱及び荷重の影響を受けにく
く、円滑にかつ確実に溶着できる上に、溶着条件を同一
にでき、各成形品の溶着状態を均一でかつ良好にするこ
とができる成形品溶着方法の提供を目的とする。 【構成】 複数の成形品連結部１２０に順番に振り分け
て成形品を溶着していくことにより、一部の成形品連結
部１２０が熱及び荷重を短期的にかつ集中的に受けるこ
とがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロストワックス鋳造方
法において、製品と同形状のワックス成形品あるいは樹
脂成形品を成形し、これらの成形品を複数の成形品連結
部に溶着してツリー状に組立てる精密鋳造用組立装置に
おける成形品溶着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ロストワックス鋳造方法にあっ
ては、まず、製品と同形状のワックス成形品を射出成形
によって成形し、次いで、これらのワックス成形品をま
とめてツリー状に組立てた後に、この組立体のまわりに
セラミックスラリーを塗布した状態で耐火性粒子を吹き
付け、これを何回か繰り返すことにより、多数のコーテ
ィング層を組立体のまわりに形成し、乾燥して、さら
に、ワックス成形品（組立体）を溶解してコーティング
層内から取り除いて、あいた空間に溶解金属を注入し、
最後に、コーティング層を取り去って製品を取り出すよ
うにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ワックス組立体は、例えば、湯口部が形成された横部材
に複数本の縦部材（成形品連結部）が等間隔に配置され
て形成されており、各縦部材の対向する一対の面には、
製品と同形状のワックス成形品が多数溶着されている。

【０００４】この場合、上記成形品連結部の対向する一
対の面に、ワックス成形品を溶着する作業は、従来、人
手に頼って行われている。すなわち、加熱したコテをワ
ックス成形品の溶着面に当接して、この溶着面のワック
スを溶かした状態で、上記成形品連結部の連結面に上記
溶着面を押し当てて、冷却することによってワックス成
形品を１個ずつ成形品連結部に連結していた。

【０００５】しかしながら、このように、上記成形品連
結部にワックス成形品を溶着する作業は、全て手作業で
あり、作業員の人手に頼って行っているため、人手がか
かり、作業性が悪いという問題があった。

【０００６】そこで、本発明者等は、成形品連結部にワ
ックス成形品を円滑にかつ確実に溶着することができ、
かつ溶着作業を機械化，自動化することができるロスト
ワックス鋳造用組立装置を開発した。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、複数の成形品連結部に成
形品を溶着していく場合に、成形品連結部が熱及び荷重
の影響を受けにくく、円滑にかつ確実に溶着できる上
に、溶着条件を同一にでき、各成形品の溶着状態を均一
でかつ良好にすることができる精密鋳造用組立装置にお
ける成形品溶着方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、成形品を複数の成形品連結部に順番に振
り分けて溶着していくものである。

【０００９】

【作用】本発明の精密鋳造用組立装置における成形品溶
着方法にあっては、複数の成形品連結部に順番に振り分
けて成形品を溶着していくことにより、一部の成形品連
結部が熱，及び荷重を集中的に受けることがなく、成形
品連結部がたわむことを防止できる。

【００１０】

【実施例】以下、図１ないし図１４に基づいて本発明の
一実施例を説明する。

【００１１】図１は、ロストワックス鋳造用組立装置の
一例を示すもので、このロストワックス鋳造用組立装置
は、パレットＰ上に整列配置されたワーク（ワックス成
形品）を所定位置に搬送するワーク搬送装置１０と、こ
のワーク搬送装置１０によって所定位置まで搬送された
ワークを止着して、ワーク組立体１２の等間隔に配置さ
れた５本の成形品連結部１２０上に移送する水平旋回型
ロボット１４と、上記ワックス組立体１２の成形品連結
部１２０の先端部と湯口部１２１とを把持することによ
り、ワックス組立体１２を水平にかつ１８０°回転自在
に支持するワックス組立体支持機構１６と、上記水平旋
回型ロボット１４のハンド部１４０に設けられたヒート
プレートを清掃するクリーニング機構１８と、上記ヒー
トプレートの下面に付着したワックスを取り除くワック
ス除去機構１９（図１４参照）とを主体として構成され
ている。そして、上記ワークは、ワックス組立体１２の
５本の成形品連結部１２０の上下両面（溶着面）に等間
隔に多数溶着されるようになっている。また、上記ワッ
クス組立体１２は、上記湯口部１２１が形成された横部
材１２２に、５本の成形品連結部１２０が等間隔に並設
されたものである。さらに、上記ワックス組立体支持機
構１６に水平支持されたワックス組立体１２の下方に
は、滴下ワックス受皿２０が配置されている。

【００１２】上記水平旋回型ロボット１４は、図１に示
すように、ロボット本体１４１に水平旋回自在に第１ア
ーム部１４２が設けられ、かつこの第１アーム部１４２
に水平旋回自在に第２アーム部１４３が設けられると共
に、この第２アーム部１４３の先端に、上記ハンド部１
４０が、その軸線回りに回転自在にかつ軸線に沿って昇
降自在に設けられているものである。そして、上記ハン
ド部１４０は、図２ないし図５に示すように、上部に配
置されたヘッド部１４０ａと、このヘッド本体１４０ａ
の下面に水平配置されたロッドレスシリンダ１４０ｂ
と、このロッドレスシリンダ１４０ｂの可動部１４０ｃ
に垂設され、かつワークＷの基部を把持するチャック機
構１４０ｄと、上記ヘッド本体１４０ａの側面に水平配
置された水平シリンダ１４０ｅと、この水平シリンダ１
４０ｅのピストンロッドの先端に取付けられた上下シリ
ンダ１４０ｆと、この上下シリンダ１４０ｆのピストン
ロッドの下端に取付けられたブラケット１４０ｇと、こ
のブラケット１４０ｇの下部に取付けられた一対の断熱
材１４０ｈと、これらの断熱材１４０ｈの間に挾持さ
れ、かつワークＷの基部の下面及びワックス組立体１２
の各成形品連結部１２０の上面を加熱するヒートプレー
ト１４０ｉと、上記チャック機構１４０ｄの側部に設け
られたガイドレール１４０ｊと、このガイドレール１４
０ｊに沿って昇降自在に設けられた検出体１４０ｋと、
上記ガイドレール１４０ｊの下端に取付けられ、かつ上
記検出体１４０ｋの下方への脱落を防止するストッパ１
４０ｌと、上記検出体１４０ｋの昇降経路に近接して設
けられ、かつ検出体１４０ｋを検出するセンサ１４０ｍ
とを主体として構成されている。そして、上記チャック
機構１４０ｄは、パレットＰの装着溝Ｐａに装着されて
いるワークＷの基部の軸線の傾斜に一致して設置されて
いる。また、ヒートプレート１４０ｉは、図２に示すよ
うに、傾斜状態で一対の断熱材１４０ｈに挾持されてい
る基部と、この基部に対して折り曲げられて所定角度傾
斜している中間部と、この中間部に対して折り曲げられ
て水平状態に保持されている先端部とから構成されてい
る。さらに、上記検出体１４０ｋの下部には、図４と図
５に示すように、棒状の検出子１４０ｎが取付けられて
おり、この検出子１４０ｎは、鉛直状態の基部と、この
基部に対して折り曲げられて所定角度傾斜している中間
部と、この中間部に対して折り曲げられて水平状態に保
持されている先端部とからなるものである。なお、上記
検出体１４０ｋとチャック機構１４０ｄとの間には、検
出体１４０ｋを下方に付勢するスプリング（図示せず）
が設けられている。

【００１３】上記ワックス組立体支持機構１６は、図１
０ないし図１３に示すように、基台１６０上に、上記ワ
ックス組立体１２の湯口部１２１から突出した金属製の
アタッチメント１２３を支持する第１の支持体１６１が
立設され、この第１の支持体１６１に対向して所定間隔
離間して、ワックス組立体１２の中央の成形品連結部１
２０の先端に連結された砲弾状の金属製のキャツプ１２
４を支持する第２の支持体１６２が配設され、かつこの
第２の支持体１６２の両側に、５本の成形品連結部１２
０間に挿し通された金属製の丸棒１２５を支持する一対
のクランプ機構１６３が配置されたものである。そし
て、上記第１，第２の支持体１６１，１６２の上端に
は、上記アタッチメント１２３及びキャツプ１２４に嵌
め合うＵ字状の溝１６４，１６５が形成されている。ま
た、上記クランプ機構１６３は、基台１６０上に立設さ
れたブラケット１６３ａと、このブラケット１６３ａに
つまみ１６３ｂによって上下に移動調整自在に設けられ
たＬ字材１６３ｃと、このＬ字材１６３ｃの上部につま
み１６３ｄによって水平移動調整自在に設けられた支持
板１６３ｅと、この支持板１６３ｅの上部に設けられ、
かつ上下方向に移動して支持体１６３ｅとともに丸棒１
２５を挾持するクランプ（図示せず）とから構成されて
おり、上記クランプと支持板１６３ｅとによって丸棒１
２５を上下から挾持するようになっている。

【００１４】上記クリーニング機構１８は、図６ないし
図９に示すように、上記水平旋回型ロボット１４のハン
ド部１４０の側方に箱体１８０が設けられ、かつこの箱
体１８０の上部に、上記ハンド部１４０のヒートプレー
ト１４０ｉの先端部を挿入する挿入孔１８１が形成され
ている。そして、箱体１８０の内部であって、上記挿入
孔１８１の上下には、それぞれノズル部１８２が設けら
れており、これらのノズル部１８２の噴出孔１８３は、
箱体１８０の内方側に向くように傾斜してそれぞれ一対
ずつ形成されている。また、上記各ノズル部１８２に
は、多数巻回された配管１８４が連結されており、この
配管１８４の基部は、上記挿入孔１８１に対向する箱体
１８０の側面に設けられたバルブ１８５に連結されてい
る。そして、気圧供給源から供給された気体が、上記バ
ルブ１８５を介して、箱体１８０内の配管１８４に供給
され、箱体１８０に内蔵された電熱ヒータ１８７により
加温された後、上下一対のノズル部１８２の噴出孔１８
３から箱体１８０内に噴射されるようになっている。さ
らに、上記箱体１８０の底面は一方側（バルブ１８５
側）に行くほど下方に傾斜しており、上記底面の最低部
にはワックス排出口１８６が形成されている。さらにま
た、上記箱体１８０のバルブ１８５が設けられた側面に
は、上記挿入孔１８１に対向して開口部が形成されてい
る。

【００１５】上記ワックス除去機構１９は、上記チャッ
ク機構１４０ｄによって把持されたワークＷがロッドレ
スシリンダ１４０ｂの可動部１４０ｃの水平移動に伴っ
てパレットＰ上の所定位置から水平移動する際に、ヒー
トプレート１４０ｉの移動経路の下方に設けられてお
り、図１４に示すように、基台１６０上に立設された取
付部材１９０と、この取付部材１９０の上部に嵌め込ま
れた取手１９１と、この取手１９１に装着された加熱部
１９２と、この加熱部１９２から上方に突設されたポー
ル１９３と、このポール１９３の上端に設けられ、かつ
先端側がＵ字状に形成された銅板１９４とから構成され
ている。そして、上記銅板１９４の先端と上記移動中の
ヒートプレート１４０ｉとの間には所定の間隔（０．２
〜０．３mm）が設定されており、この銅板１９４の先端
によってヒートプレート１４０ｉの下面に垂下している
ワックスを除去して、銅板１９４の下方に設置してある
ワックス受１９５に回収するようになっている。なお、
上記銅板１９４の先端側をＵ字状に形成したのは、万
一、ヒートプレート１４０ｉと銅板１９４とが接触干渉
した場合に、銅板１９４のＵ字状の弾性による復元作用
により、両者が損傷したり、折れ曲がるのを防ぐためで
ある。

【００１６】上記のように構成されたロストワックス鋳
造用組立装置にあっては、まず、ワーク搬送装置１０に
よって所定位置まで搬送されてきたワークＷの基部を、
水平旋回型ロボット１４のハンド部１４０に設置された
チャック機構１４０ｄによって把持した後、ロッドレス
シリンダ１４０ｂの可動部１４０ｃを移動させることに
より、ワークＷをチャック機構１４０ｄごとパレットＰ
側から引き出す。そして、ワークＷを把持した状態のチ
ャック機構１４０ｄを持ち上げ、ワックス組立体支持機
構１６に水平支持されたワックス組立体１２の成形品連
結部１２０の上方に搬送する。

【００１７】次いで、上記ハンド部１４０を下降させて
いくと、上記ワックス組立体１２の成形品連結部１２０
の上面に、検出体１４０ｋの下部の検出子１４０ｎが接
触する。この状態において、なおもハンド部１４０を下
降させていくと、検出体１４０ｋが上記スプリング（図
示せず）の付勢力に抗してガイドレール１４０ｊに沿っ
て上昇していく。そして、チャック機構１４０ｄに把持
されたワークＷの下面と成形品連結部１２０の上面との
間の距離が所定の値になると、上記検出体１４０ｋの上
端部が、センサ１４０ｍによって検出され、これによ
り、ハンド部１４０の下降が一旦停止される。

【００１８】この状態において、水平シリンダ１４０ｅ
と上下シリンダ１４０ｆを操作して、上記チャック機構
１４０ｄに把持されたワークＷと成形品連結部１２０と
の間にヒートプレート１４０ｉを挿入される。続いて、
上記上下シリンダ１４０ｆのピストンロッドを下げてヒ
ートプレート１４０ｉによって、成形品連結部１２０の
上面の、上記ワークＷ溶着予定地域を加熱し、溶融す
る。さらに、上下シリンダ１４０ｆによって、ヒートプ
レート１４０ｉを上昇させることにより、ワークＷの下
面を加熱溶融する。そして、水平シリンダ１４０ｅによ
ってヒートプレート１４０ｉをワークＷと成形品連結部
１２０との間から退避させた後、ハンド部１４０を所定
距離下げて、チャック機構１４０ｄに把持されたワーク
Ｗを成形品連結部１２０の上面に押し当て、両者を溶着
する。

【００１９】続いて、ワークＷと成形品連結部１２０と
の溶着が完了したら、チャック機構１４０ｄによるワー
クＷの把持状態を解除して、ハンド部１４０を上昇さ
せ、元の位置（パレットＰの先頭部の一端）に戻す。こ
のようにして、水平旋回型ロボット１４による１個のワ
ークＷの搬出，溶着操作が完了するが、この水平旋回型
ロボット１４のチャック機構１４０ｄが、ロッドレスシ
リンダ１４０ｂの可動部１４０ｃの水平移動により、パ
レットＰの搬出位置に接近する際及び、パレットＰの搬
出位置のワークＷを引き出す際には、ヒートプレート１
４０ｉが、その移動経路の下方に配置されたワックス除
去機構１９の銅板１９４の先端上方を通過する。この場
合、銅板１９４の先端とヒートプレート１４０ｉの下面
との間の間隔が０．２〜０．３mmに設定されているか
ら、ヒートプレート１４０ｉの下面に垂下しているワッ
クスが、銅板１９４の上端によって効果的に取り除かれ
て、ワックス受１９５内に回収される。特に、ヒートプ
レート１４０ｉがワークＷをワックス組立体１２の成形
品連結部１２０に溶着した後、元の位置（パレットＰの
先頭部の一端）に戻る際には、ヒートプレート１４０ｉ
にワックスが付着している可能性が高く、このワックス
は、ヒートプレート１４０ｉの熱によってヒートプレー
ト１４０ｉの下面側から垂下しているため、上記ワック
ス除去機構１９によるワックスの除去が極めて有効であ
る上に、水平旋回型ロボット１４によるワークＷの搬
出，溶着操作の中断を伴わないから、サイクルタイムが
長くなることがない。

【００２０】そして、パレットＰ上のワークＷを１個ず
つ順に水平旋回型ロボット１４によってワックス組立体
１２上に搬送して上述したのと同様の手順にて、成形品
連結部１２０の上面に溶着していく。

【００２１】この場合、上記水平旋回型ロボット１４に
よるワックス組立体１２へのワークＷの溶着順序は、ま
ず、ワックス組立体１２の５本の成形品連結部１２０の
根本部（湯口部１２１に近い側）に、ワークＷを１個ず
つ順次振り分けて溶着した後に、５本の成形品連結部１
２０の、それぞれ１個ずつワークＷが溶着された位置の
隣りに（成形品連結部１２０の先端寄り）に、再びワー
クＷを１個ずつ順次振り分けて溶着するといったように
して、順次５本の成形品連結部１２０の先端側にワーク
Ｗを溶着していく。このようにすることにより、従来、
１本の成形品連結部１２０に所定数のワークＷを連続的
に溶着した後、次の成形品連結部１２０にワークＷを溶
着していく方法に比べて、１本の成形品連結部１２０に
ワークＷが溶着されてから次のワークＷが再び溶着され
るまでの間があくので、成形品連結部１２０が加熱され
にくく、加熱による成形品連結部１２０のたわみ（変
形）がない上に、常に同一条件でワークＷが溶着され
て、品質の安定化を図ることができる。

【００２２】なお、上記ワックス組立体１２の５本の成
形品連結部１２０の一方の溶着面に全てワークＷを溶着
し終わると、ワックス組立体支持機構１６によってワッ
クス組立体１２をその軸線回りに１８０°回転して、上
記各成形品連結部１２０の他方の溶着面を上にして、こ
の面にワークＷを溶着していく。このワックス組立体１
２の１８０°回転操作は、まず、ワックス組立体１２の
丸棒１２５を挾持している一対のクランプ（図示せず）
と支持板１６３ｅのうち、クランプを上方に回転して挾
持状態を解除し、次いで、つまみ１６３ｄをゆるめて、
支持板１６３ｅをワックス組立体１２の外方に引き出し
た後に、第１，第２の支持体１６１，１６２の上端に形
成されたＵ字状の溝１６４，１６５に支持された状態の
ワックス組立体１２を１８０°回転させ、さらに、上記
各支持板１６３ｅを丸棒１２５の下方位置に戻してつま
み１６３ｄによって固定し、かつクランプを回転させて
クランプと支持板１６３ｅとによって丸棒１２５を挾持
すればよい。

【００２３】また、上記ワーク溶着工程において、ヒー
トプレート１４０ｉの先端部にワックスが付着して清掃
操作が必要になった場合には、水平旋回型ロボット１４
のハンド部１４０をクリーニング機構１８の箱体１８０
に接近させて、ヒートプレート１４０ｉの先端部を箱体
１８０の挿入孔１８１から内部に挿入し、箱体１８０内
の挿入孔１８１の上下部に配置された一対のノズル部１
８２の各２個ずつの噴出孔１８３の間に位置させる。こ
の状態において、気体供給源から供給された気体をバル
ブ１８５を介して箱体１８０内の配管１８４に流通さ
せ、かつ箱体１８０に内蔵された電熱ヒータ１８７によ
って配管１８４を通る間に加熱した後、上下一対のノズ
ル部１８２の各２個ずつの噴出孔１８３から箱体１８０
の内方に向けて噴出させる。この場合、挿入孔１８１に
対向したバルブ１８５側の箱体１８０の側面が開口して
いるため、上記ノズル部１８２の各噴出孔１８３から噴
出した加熱された気体は、ヒートプレート１４０ｉの先
端部の上下両面に沿って流れ、上記バルブ１８５側の側
面に形成された開口部から円滑に排出される。従って、
ヒートプレート１４０ｉの先端部に付着していたワック
スは、上記噴出気体によって確実に吹き飛ばされて下降
していく。この際、下降していくワックスは、箱体１８
０内に巻回して設置された配管１８４によって加熱され
るから、凝固することなく、溶融状態のまま、箱体１８
０の底面に達し、傾斜している底面に沿って流れてい
き、ワックス排出口１８６から排出される。

【００２４】このような手順を繰り返して、パレットＰ
上のワークＷを、順次、ワックス組立体１２の成形品連
結部１２０の一対の溶着面に溶着していく。そして、一
対の溶着面の所定ケ所に全てワークＷを溶着し終わる
と、ワックス組立体支持機構１６からワックス組立体１
２を取り外し、代わりに新しいワックス組立体１２を装
着する。すなわち、ワックス組立体１２の丸棒１２５を
支持板１６３ｅとともに挾持しているクランプを上方に
回転させて、挾持状態を解除し、さらに、上記ワックス
組立体１２を上方に持ち上げて搬出した後に、新しいワ
ックス組立体１２を搬入し、かつアタッチメント１２３
をキャップ１２４とを第１，第２の支持体１６１，１６
２のＵ字状の溝１６４，１６５内に嵌め込むと共に、ク
ランプを回転させて、丸棒１２５を該クランプと支持板
１６３ｅとで挾持する。

【００２５】なお、上記実施例においては、ヒートプレ
ート１４０ｉによって、成形品連結部１２０の溶着面を
加熱溶融した後、ワークＷの基部の下面を加熱溶融して
両者を溶着するように説明したが、これに限らず、ワー
クＷの基部の下面を先に加熱溶融しても、また、両者を
同時に加熱溶融してもよい。また、成形品連結部１２０
の溶着面とワークＷの基部の下面とのいずれか一方だけ
を加熱溶融して両者を溶着してもよい。さらに、上記実
施例にあっては、成形品連結部１２０に接触してワーク
Ｗの下面と成形品連結部１２０の上面との間隔を検出す
る接触型の検出器を用いて説明したが、レーザー光等を
利用して両者の間隔を検出する非接触型の検出器を用い
てもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、成形品
を複数の成形品連結部に順番に振り分けて溶着していく
ものであるから、一部の成形品連結部に熱及び荷重が短
期的に集中することがないことにより、成形品連結部が
熱及び荷重の影響をうけにくく、かつ円滑にかつ確実に
溶着できる上に、溶着条件を同一にでき、各成形品の溶
着状態を均一でかつ良好にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】全体構成図を示す斜視図である。

【図２】ハンド部を示す正面図である。

【図３】図２の側面図である。

【図４】センサ部の側面図である。

【図５】図４の正面図である。

【図６】クリーニング機構部の正面図である。

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視図である。

【図８】ノズル部の断面図である。

【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線矢視図である。

【図１０】ワックス組立体支持機構部の正面図である。

【図１１】図１０の平面図である。

【図１２】図１０の左側面図である。

【図１３】図１０の右側面図である。

【図１４】ワックス除去機構部の説明図である。

【符号の説明】

１２０ 成形品連結部 Ｗ ワーク（ワックス成形品）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋谷 輝雄 広島県広島市中区東白島町11番27号 株式 会社システム計測内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製品と同形状の成形品を成形し、これら
   の成形品を複数の成形品連結部に溶着してツリー状に組
   立てる精密鋳造用組立装置における成形品溶着方法にお
   いて、上記成形品を複数の成形品連結部に順番に振り分
   けて溶着していくことを特徴とする精密鋳造用組立装置
   における成形品溶着方法。