JPH10328782A - 鋳型製造装置及び平板のストレッチ成形用金型の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 航空機や鉄道車両等の２次元又は３次元曲面
に成形された外板を得るのに好適なストレッチ成形用金
型を製造する為の鋳型製造装置及びかかるストレッチ成
形用金型の成形方法を提供する。 【解決手段】 台車１０上に装着されている複数のシリ
ンダー１１のピストンロッド１２で造形板１３を支持し
ている鋳型製造装置が、ピストンロッド１２を所定に突
出せしめて鋳型１５を成形する。次いで、鋳型１５内
に、位置決め具２２及び吊り具２３が装着されている補
強ベース体２０をセットした後、所定量注湯して凝固せ
しめる。次いで、ピストンロッド１２を没して造形板１
３を水平状態、すなわち、平板化せしめることにより、
位置決め具２２及び吊り具２３を露出せしめたストレッ
チ成形用金型を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳型製造装置及び
平板のストレッチ成形用金型の成形方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、周知のように、航空機や鉄道車両
等の外板は、２次元又は３次元曲面に成形されている
が、このような外板は、平板をストレッチ成形、すなわ
ち、図１２において示されているように、チャック１
ａ，１ｂで把持されている平板２に対して、所定曲面に
成形されているストレッチ成形用金型３を押し当て成形
している。

【０００３】なお、平板２は、ストレッチ成形用金型３
が押し当てられる前においては、水平状態に保たれて緊
張されている。これに対し、ストレッチ成形用金型３
は、その下方に位置されているが、複数のシリンダー４
のピストンロッド５が突出されて、そのロッド５先端に
装着されているテーブル６が上方へ移動されると、この
テーブル６上にセットされているストレッチ成形用金型
３も一緒に上方へ移動される。

【０００４】その為、シリンダー４群のピストンロッド
５の突出制御を所定に行うことにより、平板２に対して
ストレッチ成形用金型３を所定に押し当て容易に２次元
又は３次元曲面に成形することができる。よって、昨今
においては、航空機や鉄道車両等の大型化や軽量化やモ
デルチェンジ等の要請により、かかるストレッチ成形の
多様化が著しい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、その一方に
おいて、大型で、かつ、多種多様のストレッチ成形用金
型３を多数、保管しなければならなく、その管理が煩わ
しいと共に保管スペースの問題も生じ、また、ストレッ
チ成形用金型３の材料費が高くなると共に、これの運搬
も問題になりつつある。

【０００６】本発明は、このような欠点に鑑み、それを
解消すべく鋭意検討の結果、複数のシリンダーのピスト
ンロッドの突出制御により造形板を所定に湾曲せしめて
鋳型を製造し得るようにすることにより、ストレッチ成
形の多種多様化等に対処することができことを見い出し
本発明を完成したものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
鋳型製造装置は、請求項１に記載するように、複数のシ
リンダーのピストンロッド先端に装着された造形板を備
え、かつ、前記造形板を湾曲せしめるように各シリンダ
ーのピストンロッドを突出せしめて所定形状に成形し得
るように構成したことを特徴とするものである。なお、
湾曲せしめられる造形板の各部の曲率半径を測定しなが
ら各シリンダーのピストンロッドの突出を行うシリンダ
ー制御装置を備えているのが好ましい。

【０００８】また、本発明に係るストレッチ成形用金型
の成形方法は、請求項３に記載するように、請求項１又
は２に記載の鋳型製造装置により製造された鋳型を用い
て平板のストレッチ成形用金型を成形する方法におい
て、位置決め具及び吊り具を装着した補強ベース体を溶
湯中に介在せしめて成形することを特徴とするものであ
る。

【０００９】なお、補強ベース体の下方の溶湯中に増量
材を介在させると共にかかる補強ベース体の下端面に前
記増量材の浮上を防止する金網を装着したり、また、金
型の内底面に金網を敷設したり、また、補強ベース体の
下方の溶湯中に短繊維状の補強材を介在させたりするの
が好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】正面図である図１において鋳型製
造装置が示されているが、同図において、台車１０上に
複数のシリンダー１１が立設されていると共に、それら
のシリンダー１１のピストンロッド１２先端で造形板１
３が支持されている。なお、シリンダー１１群は、平面
視した場合、それらが正三角形を形成するような位置的
関係に配設され、また、造形板１３は、耐熱性繊維含有
の耐熱性ゴム板で構成され、かつ、ジョイント１４を介
してシリンダー１１のピストンロッド１２先端と係合さ
れている。

【００１１】その為、図２において示されているよう
に、各シリンダー１１のピストンロッド１２を所定に上
方へ突出させることにより造形板１３を湾曲せしめて鋳
型１５を製造することができる。その際、湾曲せしめら
れる造形板１３の各部の曲率半径を測定演算しながら各
シリンダー１１のピストンロッド１２の突出を行うシリ
ンダー制御装置１６を備えているので、所定形状に正確
に湾曲せしめて鋳型１５を製造することができる。

【００１２】なお、シリンダー制御装置１６は、ＸＹＺ
軸の３軸方向へ移動し得るように装着されている可動体
１９と、可動体１９に装着されたレーザ若しくは超音波
型測長機１７と、端末機１８とで構成されている。その
為、測長機１７から端末機１８に、造形板１３の各部の
曲率半径を演算する為の各種データを入力することがで
きると共に、端末機１８において前記曲率半径を演算し
てそれに基づく所定の制御信号をシリンダー１１に送る
ことができる。

【００１３】その際、３次元曲面に関する基準ＣＡＤデ
ータと実測値との差をゼロ化する演算制御が行われる。
よって、各シリンダー１１のピストンロッド１２の突出
ストロークを正確に制御することができて所定の曲面を
形成することができる。

【００１４】なお、３次元ＣＡＤ／ＣＡＭデータの補正
機能を持たせることもできる。すなわち、ストレッチ成
形する平板の材質、板厚、目標曲率半径をインプットす
ると、スプリングバック量が自動演算され、その値を見
込んだ造形板の必要曲率半径に補正される。

【００１５】このように、本発明においては、複数のシ
リンダー１１のピストンロッド１２の突出制御により、
造形板１３を所定に湾曲せしめて鋳型１５を製造し得る
ようにしている。その為、１台の装置で必要に応じて多
種多様の鋳型１５を製造することができるから、鋳型の
個数を減らすことができて保管の繁雑を防止することが
できる。

【００１６】次に、図３において、製造した鋳型１５内
に注湯してストレッチ成形用金型３（図４参照）を成形
する態様が示されているが、鋳型１５内に、枠組体状の
補強ベース体２０がセットされ、かつ、この状態におい
て取鍋２１から注湯される。

【００１７】なお、補強ベース体２０は、その上端側
に、突起状体の複数の位置決め具２２を装着していると
共に吊り具２３を装着している。

【００１８】また、かかる溶湯２４は、低融点合金溶湯
（例えば、融点が４７℃〜１８３℃のＰｂ−Ｂｉ−Ｓｎ
系合金湯等）が用いられ、そして、これが補強ベース体
２０の上端面レベルに注湯される。従って、位置決め具
２２及び吊り具２３は、成形後において、図４において
示されているように、ストレッチ成形用金型３の端面か
ら露出される。

【００１９】以下、溶湯の凝固後、シリンダー１１のピ
ストンロッド１２を没する（下方へ移動させる）ことに
より、図４において示されているように、造形板１３を
元の水平状態、すなわち、平板化させることができ、よ
って、その上に、所定の曲面を形成したストレッチ成形
用金型３を得ることができる。

【００２０】続いて、この金型３を用いて平板をストレ
ッチ成形するが、この態様が図５において示されてい
る。同図において、テーブル６の凹部に位置決め具２２
が嵌挿せしめられてテーブル上にストレッチ成形用金型
３がセットされ、そして、シリンダー４のピストンロッ
ド５の突出制御により上方へ移動されて平板２に対して
押し付けられる。従って、平板２を所定にストレッチ成
形することができる。

【００２１】また、ストレッチ成形用金型３は、低融点
合金で構成されている為、それが不必要になった場合に
は、図６において示されているように、それを溶かして
再利用することができる。その際、吊り具２３に、運搬
装置のフック２５を係止せしめて運搬することができ、
従って、温浴槽２６の温水２７中に浸漬することができ
る。

【００２２】また、温浴槽２６は、温調付きのヒータ２
８を備え、これで恒温保持される。その為、低融点合金
で構成されているストレッチ成形用金型３を短時間で溶
すことができる。

【００２３】例えば、株式会社大阪アサヒメタル製のＵ
−アイロン７０（比重８．８，抗張力４．２ｋｇ／ｍｍ
² ，伸び２００％，硬さＨＢ９２，凝固膨脹率４／１０
００）で構成されたストレッチ成形用金型３を、７７±
２℃の温水２７により約２５分で溶かすことができた。

【００２４】なお、温水２７より比重の大きい低融点合
金溶湯２４は、温浴槽２６の取出口３０から排出されて
取鍋２１に収容されて再利用される。

【００２５】以上、本発明に係る一実施例について述べ
たが、本発明においては、鋳型製造装置を図７，８に示
すように設けてもよい。両図において、複数のシリンダ
ー１１は、ピストンロッド１２を水平方向へ突出し得る
ようにスタンド３１に装着されている。そして、鋳型１
５内に注湯するに先立って、図８において示されている
ように、蓋３１が鋳型１５を閉塞するようにセットされ
る。

【００２６】これは、作業台車３２に装着されているア
ーム３３の先端に蓋３１を装着してして行われる。その
際、蓋３１に装着されている吊り具２３を着脱ピン３４
でアーム３３に連結する。なお、蓋３１には、補強ベー
ス体２０が装着されている共に注湯ノズル３５が装着さ
れている。

【００２７】その為、供給ポンプ３６を運転して図示さ
れていない溶湯供給槽から注湯ノズル３５を経て鋳型１
５内に注湯することができる。なお、補強ベース体２０
は、吊り具２３に加えて突起状体の複数の位置決め具２
２を装着している。

【００２８】このように、本発明においては、鋳型製造
装置は、縦型若しくは横型のいずれであってもよい。ま
た、ストレッチ成形用金型３の成形方法についても、図
９，１０において示されているように、金網４０等を用
いる方法であってもよい。

【００２９】図９においては、鋳型１５の内底面に、ス
テンレス製の金網４０を敷設しているが、これにより、
成形されるストレッチ成形用金型３の曲面強化を図るこ
とができる。また、補強ベース体２０の下面を凹凸に設
けている。その為、注湯量を少なくし得て、成形される
ストレッチ成形用金型３のコストダウン化を図ることが
できる。

【００３０】そてし、図１０においては、金網４０の敷
設に加えて、増量材４１（例えば、直径約１０ｍｍ、比
重７．８の鋼球好ましくは防錆上、比重８．０のステン
レス鋼球）を充填すると共に補強ベース体２０の下端面
に、増量材４１の浮上を防止する為の金網４２を装着し
ている。

【００３１】なお、この金網４２は、鋼製のものであっ
て最大メッシュが８ｍｍのものが用いられている。従っ
て、これにより、注湯量を少なくし得て、成形されるス
トレッチ成形用インゴット３のコストダウン化を図るこ
とができる。

【００３２】更に、補強ベース体２０の下方の溶湯中
に、ステンレスウール等の短繊維状の補強材４３を介在
させている。その為、成形されるストレッチ成形用イン
ゴット３の強度をより一層、高めることができる。

【００３３】すなわち、低融点合金は、引っ張り荷重や
耐衝撃性の点でハンディを背負っているが、補強材４３
や金網４０により、かかる弱点を補強することができ
る。なお、低融点合金は、その溶融状態においては、大
きな比重及び表面張力を有している為、リサイクル時に
極めて容易に分離することができる。

【００３４】このように、本発明においては、成形され
るストレッチ成形用金型３の曲面強化や注湯量の削減化
等の為の各種の手段を必要に応じて諸々の態様に組み合
わして設けることができる。

【００３５】また、成形し得たストレッチ成形用金型３
を用いて平板２をストレッチ成形するに際し、図１１に
おいて示されているように、ストレッチ成形用金型３と
平板２との間に、潤滑シート５０を介在させて成形して
もよい。

【００３６】これにより、３次元の複雑な金型表面で局
所的に生ずる引っ張り外力（主として圧縮力）を短時間
に分散低減させることができ、従って、ストレッチ成形
用金型３の破損防止を図ることができる。

【００３７】なお、潤滑シート５０は、１枚でも有効で
あるが、好ましくは２枚、更に必要ならば、それ以上の
枚数を使用してもよい。かかる潤滑シート５０の例とし
て、ポリエチレンシート、テフロンシート等の高分子シ
ートが挙げられるが、Ａｌ箔や銅箔等の金属シートを用
いることもでき、更に、黒鉛等の粉末潤滑剤をスプレー
塗布してもよい。それらは、コストや作業環境や作業性
等を考慮して適宜に選択することができる。

【００３８】また、造形板１３は、耐熱性の可撓性板で
ある限りにおいては、いかなるものであってもよく、シ
リンダー１１についても、油圧型若しくは圧空型のいづ
れであってもよく、溶湯２４についても、低融点合金溶
湯に限定されず他の、例えば、熱溶融型高分子樹脂液で
あってもよい。

【００３９】また、低融点合金の中にはＣｄを含有する
ものもあるが、そのような合金溶湯を用いる場合におい
ては、温水槽よりも、公害防止上、大気加熱炉を用いる
のが好ましく、更に、ストレッチ成形する平板２は、Ａ
ｌ合金板等、成形可能であるものである限りにおいて
は、いかなるものであってよい。

【００４０】また、シリンダー制御装置１６について
は、ＣＡＤデータ修正、集積による学習機能を有するよ
うに設ける好ましく、このように設けることにより、造
形板１３から鋳型１５を得ることを迅速、かつ高精度に
行うことができる。なお、補強ベース体２０について
も、その形態を適宜に設けることができる。

【００４１】

【発明の効果】上述の如く、本発明によると、１台の装
置で必要に応じて多種多様の鋳型を製造することがで
き、従って、鋳型の個数を減らすことができて保管の繁
雑等を防止することができる鋳型製造装置を得ることが
できる。また、注湯量の削減化を図りながら曲面強度が
十分であって、しかも、運搬等が容易なストレッチ成形
用金型を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋳型製造装置の正面図である。

【図２】鋳型の製造態様を示す図である。

【図３】ストレッチ成形用金型の成形態様を示す図であ
る。

【図４】ストレッチ成形用金型を成形し得た状態を示す
図である。

【図５】ストレッチ成形用金型を用いて平板のストレッ
チ成形を行う態様を示す図である。

【図６】ストレッチ成形用金型を溶す態様を示す図であ
る。

【図７】鋳型製造装置の他の例を示す図である。

【図８】ストレッチ成形用金型の他の成形態様を示す図
である。

【図９】ストレッチ成形用金型の他の成形態様を示す図
である。

【図１０】ストレッチ成形用金型の他の成形態様を示す
図である。

【図１１】ストレッチ成形部の拡大図である。

【図１２】従来における平板のストレッチ成形態様を示
す図である。

【符号の説明】

２ 平板 ３ ストレッチ成形用金型 １１ シリンダー １２ ピストンロッド １３ 造形板 １５ 鋳型 １６ シリンダー制御装置 ２０ 補強ベース体 ２２ 位置決め具 ２３ 吊り具 ２４ 溶湯 ４０ 金網 ４１ 増量材 ４２ 増量材の浮上を防止する金網 ４３ 補強材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のシリンダーのピストンロッド先端
   に装着された造形板を備え、かつ、前記造形板を湾曲せ
   しめるように各シリンダーのピストンロッドを突出せし
   めて所定形状に成形し得るように構成したことを特徴と
   する鋳型製造装置。
2. 【請求項２】 湾曲せしめられる造形板の各部の曲率半
   径を測定しながら各シリンダーのピストンロッドの突出
   制御を行うシリンダー制御装置を備えていることを特徴
   とする請求項１に記載の鋳型製造装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の鋳型製造装置に
   より製造された鋳型を用いて平板のストレッチ成形用金
   型を成形する方法において、位置決め具及び吊り具を装
   着した補強ベース体を溶湯中に介在せしめて成形するこ
   とを特徴とするストレッチ成形用金型の成形方法。
4. 【請求項４】 補強ベース体の下方の溶湯中に増量材を
   介在させると共に前記補強ベース体の下端面に前記増量
   材の浮上を防止する金網を装着したことを特徴とする請
   求項３に記載のストレッチ成形用金型の成形方法。
5. 【請求項５】 金型の内底面に金網を敷設したことを特
   徴とする請求項３又は４に記載のストレッチ成形用金型
   の成形方法。
6. 【請求項６】 補強ベース体の下方の溶湯中に短繊維状
   の補強材を介在させたことを特徴とする請求項３，４又
   は５に記載のストレッチ成形用金型の成形方法。