JP5770062B2 - シール構造、シール方法、それを用いた鋳造システム、及び、鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、キャビティ内を真空引きした後に溶湯を圧入する真空ダイカスト法において、湯汲み装置と、ダイカストマシンの嵌合部とのシール構造、シール方法、それを用いた鋳造システム、及び、鋳造方法に関する。

例えば、特許文献１には、貯留容器内の軽金属溶湯を運搬装置に設けられた可動式のラドル（運搬容器）内に取り込んだ後、ラドルの着脱アダプタ部（溶湯出入口）と成形型の相手アダプタ部（溶湯出入口）とを嵌合して、ラドルに取り込まれた溶湯を成形型のキャビティ内に注入する技術が開示されている。

この場合、特許文献１では、ラドル、着脱アダプタ部及び相手アダプタ部等を、それぞれ、軽金属溶湯に与える影響が少ないステンレス鋼等の合金鋼で形成するとしている。

特開２００２−１９２３３０号公報

しかしながら、特許文献１では、ラドルの着脱アダプタ部と成形型の相手アダプタ部との両者が合金鋼の金属で形成されているため、着脱アダプタ部と相手アダプタ部との嵌合部位がメタル同士の当接となる。このため、着脱アダプタ部と相手アダプタ部との嵌合部位では、成形型のキャビティ内を真空引きしたときにエアのリークが発生する。このエアのリークは、成形型が溶湯によって加熱されて高温になるにつれてそのリーク量が大きくなる。この結果、特許文献１では、嵌合部位におけるエアのリークによって鋳造成形品に対して悪影響を及ぼすおそれがある。

このようなエアのリークの発生を回避するために、着脱アダプタ部と相手アダプタ部との嵌合部位に、例えば、ゴム系のＯリングを装着することが考えられる。しかしながら、ゴム系のＯリングの耐熱温度は、約２００℃くらいであり、軽金属溶湯が注入される嵌合部位をシールすることが困難である。

また、着脱アダプタ部と相手アダプタ部との嵌合部位を、例えば、メタルガスケットやメタルＯリング等のメタルシールを用いてシールすることが考えられる。しかしながら、この種のメタルシールは、一旦、潰してしまうと元の形状に復帰しないため、繰り返し使用することができないという問題がある。加えて、この種のメタルシールでは、シールするときに大きな加圧力（潰し力）が必要になり、加圧力付与手段が別途必要となって成形装置が大型化すると共に、製造コストが高騰するという難点がある。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、溶湯による高温に耐え、繰り返し使用することができ、しかも高いシール性能で嵌合部をシールすることが可能なシール構造、シール方法、それを用いた鋳造システム、及び、鋳造方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、流動体を気密状態で、一方の容器から他方の容器へ搬送する際に一方の容器と他方の容器とが嵌合される嵌合部をシールするシール構造であって、前記一方の容器には、外形がテーパ状からなる突出口を設け、前記他方の容器には、前記テーパ状の突出口が嵌合する孔部を有し、鋼材で形成される弾性変形可能な板状体からなるシール部材が設けられ、前記シール部材は、円板状で所定間隔離間して配置され、支持部材によって弾性変形可能に支持される上部側の板状体と下部側の板状体からなり、前記上部側の板状体の内径部には、弾性変形可能な第２撓み部が設けられ、前記下部側の板状体の内径部には、弾性変形可能な第１撓み部が設けられ、前記第２撓み部における径方向の寸法（Ｄ２）は、前記第１撓み部における径方向の寸法（Ｄ１）よりも短くなるように設定される（Ｄ１＞Ｄ２）ことを特徴とする。
また、本発明は、流動体を気密状態で、一方の容器から他方の容器へ搬送する際に一方の容器と他方の容器とが嵌合される嵌合部をシールするシール構造であって、前記一方の容器には、外形がテーパ状からなる突出口を設け、前記他方の容器には、前記テーパ状の突出口が嵌合する孔部を有し、鋼材で形成される弾性変形可能な板状体からなるシール部材が設けられ、前記シール部材は、円板状で所定間隔離間して配置され、支持部材によって弾性変形可能に支持される上部側の板状体と下部側の板状体からなり、前記上部側の板状体の板厚は、前記下部側の板状体の板厚と比較して大きく設定されることを特徴とする。

本発明によれば、一方の容器の突出口を、他方の容器の弾性変形可能な板状体の孔部内に嵌挿してシールすることにより、前記板状体が弾性変形してテーパ状の突出口を好適にシールすることができる。また、前記板状体を鋼材で形成することにより、高温な流動体に対応する耐熱性を有し、繰り返し使用することができる。

また、本発明は、他方の容器内の圧力よりも板状体間の室内の圧力が低いとき、上部側の板状体の第２撓み部における径方向の寸法（Ｄ２）を、下部側の板状体の第１撓み部における径方向の寸法（Ｄ１）よりも短く設定する（Ｄ１＞Ｄ２）ことで、上部側の板状体の反力が、下部側の板状体の反力よりも高くなり、高いシール性能を得ることができる。また、上部側の板状体の板厚を、下部側の板状体の板厚と比較して大きく設定することで、上部側の板状体の反力が、下部側の板状体の反力よりも高くなり、高いシール性能を得ることができる。

さらに、本発明は、所定間隔離間して配置された上部側及び下部側の板状体間に形成された室を減圧する減圧手段が設けられるとよい。前記減圧手段によって上部側及び下部側の板状体間の室内を減圧することで、外部から前記室内に進入するエアを吸引すると共に、他の容器側へのリークを抑制することができる。

なお、流動体は溶湯からなり、一方の容器は溶湯が汲み入れられる可動式のラドルからなり、他方の容器はダイカストマシンの射出スリーブとすることで、ラドルと射出スリーブとの嵌合部が好適にシールされた状態で、ラドル内の高温な溶湯を射出スリーブに対して繰り返し供給することができる。また、他の減圧手段によってラドル内の溶湯や射出スリーブ内に供給された溶湯を減圧することで、例えば、湯廻り不良やガスによる鋳巣の発生を回避することができる。

さらにまた、本発明は、２枚の板状体間に形成される室内の圧力が、他方の容器内の圧力よりも低く設定されることにより、より一層シール性能を向上させることができる。

さらにまた、本発明は、溶湯が貯留された貯留炉と、多軸に変位可能なアームを有する搬送装置と、前記アームに連結されて前記アームと一体的に変位し、前記貯留炉から汲み入れられた溶湯を搬送するラドルと、前記ラドル内に汲み入れられた溶湯が供給される射出スリーブを有するダイカストマシンと、を備え、前記ラドルは、前記搬送装置のアームの変位によって、前記貯留炉と前記射出スリーブとの間を往復移動可能に設けられ、前記ラドルの底部には、外形形状が下端に向かって徐々に縮径するテーパ面を有する突出口が設けられ、前記射出スリーブには、前記突出口が嵌合する孔部を有し鋼材によって弾性変形可能な板状体からなるシール部材が設けられ、前記シール部材は、円板状で所定間隔離間して配置され、支持部材によって弾性変形可能に支持される上部側の板状体と下部側の板状体からなり、前記上部側の板状体の内径部には、弾性変形可能な第２撓み部が設けられ、前記下部側の板状体の内径部には、弾性変形可能な第１撓み部が設けられ、前記第２撓み部における径方向の寸法（Ｄ２）は、前記第１撓み部における径方向の寸法（Ｄ１）よりも短くなるように設定される（Ｄ１＞Ｄ２）ことを特徴とする。
さらにまた、本発明は、溶湯が貯留された貯留炉と、多軸に変位可能なアームを有する搬送装置と、前記アームに連結されて前記アームと一体的に変位し、前記貯留炉から汲み入れられた溶湯を搬送するラドルと、前記ラドル内に汲み入れられた溶湯が供給される射出スリーブを有するダイカストマシンと、を備え、前記ラドルは、前記搬送装置のアームの変位によって、前記貯留炉と前記射出スリーブとの間を往復移動可能に設けられ、前記ラドルの底部には、外形形状が下端に向かって徐々に縮径するテーパ面を有する突出口が設けられ、前記射出スリーブには、前記突出口が嵌合する孔部を有し鋼材によって弾性変形可能な板状体からなるシール部材が設けられ、前記シール部材は、円板状で所定間隔離間して配置され、支持部材によって弾性変形可能に支持される上部側の板状体と下部側の板状体からなり、前記上部側の板状体の板厚は、前記下部側の板状体の板厚と比較して大きく設定されることを特徴とする。

本発明によれば、ラドルの突出口を、射出スリーブに設けられた弾性変形可能な板状体の孔部内に嵌挿してシールすることにより、前記板状体が弾性変形して突出口のテーパ面を好適にシールすることができる。また、板状体を鋼材で形成することにより、高温な溶湯に対応することができ、鋳造システムで繰り返し使用することが可能なシール部材を得ることができる。

また、本発明によれば、溶湯が貯留された貯留炉からラドル内に溶湯を汲み入れた後、ラドルを射出スリーブまで移動させ、ラドルの底部に設けられたテーパ状の突出口を、射出スリーブに設けられた弾性変形可能な板状体の孔部に対し嵌挿してシールする。そして、前記シールが保持された状態で真空引きし、ラドル内の溶湯を射出スリーブ内に供給した後、ラドルを射出スリーブから離間させる。このような鋳造方法を採用することで、高品質な鋳造成形品を得ることができる。

本発明では、溶湯による高温に耐え、繰り返し使用することができ、しかも高いシール性能で嵌合部をシールすることが可能なシール構造、シール方法、それを用いた鋳造システム、及び、鋳造方法を得ることができる。

本発明の実施形態に係るシール構造が適用された鋳造システムを上から見た構成図である。 本発明の実施形態に係るシール構造が適用された嵌合部の縦断面図である。 （ａ）は、前記嵌合部の拡大縦断面図、（ｂ）は、上部側の板状体の平面図、（ｃ）は、下部側の板状体の平面図、（ｄ）は、（ｃ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った部分拡大縦断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、前記鍛造システムのシステム工程図である。 前記鍛造システムの動作を示すフローチャートである。 ２枚の板状体間の室内を真空引きしてスリーブ内リークを抑制する状態を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、大気圧Ｐａｉｒと、板状体間の室内の圧力Ｐｐｒｅと、スリーブ内のキャビティ圧Ｐｃａｖｉとの関係を示す説明図である。 ２枚の板状体に付与される力関係の説明に供される図である。 シール部のシール力の説明に供される図である。 他の実施形態に係るシール構造を示す縦断面図である。 さらに他の実施形態に係るシール構造を示す縦断面図である。 （ａ）は、テスト治具の構成を示す構成図、（ｂ）は、前記テスト治具の圧力センサによって検出された一つの検出データ例を示した特性図である。 前記テスト治具によって行った実験結果を示す説明図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るシール構造が適用された鋳造システムを上から見た構成図、図２は、本発明の実施形態に係るシール構造が適用された嵌合部の縦断面図、図３（ａ）は、前記嵌合部の拡大縦断面図、図３（ｂ）は、上部側の板状体の平面図、図３（ｃ）は、下部側の板状体の平面図、図３（ｄ）は、図３（ｃ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った部分拡大縦断面図である。

図１に示されるように、鋳造システム１０は、相互に直交するＸＹＺの３軸を含む多軸に変位可能なアーム１２ａを有するロボットからなる搬送装置１２と、前記ロボットのアーム１２ａの先端部に連結されて前記アーム１２ａと一体的に変位し汲み入れられた溶湯を搬送するラドル（一方の容器）１４とを含む。なお、本実施形態では、多軸ロボットによって構成された搬送装置１２を例示しているが、例えば、ローダー等を用いてもよい。

さらに、鋳造システム１０は、溶湯が貯留された貯留炉１６と、図示しないエアブロー装置及び回転ブラシを含みラドル１４の突出口１８（後記する図２、図３参照）を清掃する清掃部２０と、図示しない複数の金型を開閉する型締め部や溶湯を前記金型内に圧入する射出部とを有するダイカストマシン２２とを備える。なお、溶湯は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金が溶融した流動体からなる。

前記射出部には、図２及び図３に示されるように、給湯口２４が設けられた円筒状の射出スリーブ（他方の容器）２６や、前記射出スリーブ２６内を軸方向に沿って摺動することで射出スリーブ２６内に供給された溶湯を押圧するプランジャ２８等が設けられる。このダイカストマシン２２は、貯留炉１６と射出部とが分離されたコールドチャンバ式で構成され、射出スリーブ２６には、射出スリーブ２６内を減圧する真空ポンプ（減圧手段）３０が設けられる。

搬送装置１２は、貯留炉１６と清掃部２０とダイカストマシン２２（射出スリーブ２６）とからなる三者の間に配置され、ロボットのアーム１２ａの変位によってラドル１４が、貯留炉１６と清掃部２０との間、清掃部２０とダイカストマシン２２（射出スリーブ２６）との間を往復移動可能に設けられている。

ラドル１４の底部には、外形形状が下端に向かって徐々に縮径するテーパ面３２を有する突出口１８が設けられ、この突出口１８には、ラドル１４内の室１４ａと連通するポート３６が設けられる。なお、突出口１８は、ラドル本体と一体的に構成し、又はラドル本体と別体で構成された突出口を、例えば、ボルト等で一体的に締結してもよい。

ラドル１４には、ラドル１４内の室１４ａとポート３６とを連通させる連通路３８を開閉する栓部材４０が設けられる。例えば、図示しないアクチュエータを介して栓部材４０を所定長だけ上昇させることにより、連通路３８が開口してラドル１４内の室１４ａとポート３６とが連通する。一方、図示しないアクチュエータを介して栓部材４０を所定長だけ下降させることにより、連通路３８が閉塞してラドル１４内の室１４ａとポート３６との連通が遮断される。

さらに、ラドル１４の室１４ａ内に汲み入れられた溶湯を真空引きする真空ポンプ（減圧手段）４２が、例えば、ロボットのアーム１２ａに付設される。この真空ポンプ４２によってラドル１４の室１４ａ内の溶湯を減圧することにより、真空下での給湯が行われる。なお、図１中では、真空ポンプ４２を省略している。

貯留炉１６からラドル１４の室１４ａ内に汲み入れられた溶湯をダイカストマシン２２まで搬送し、ラドル１４の室１４ａ内の溶湯を溶湯口２４から射出スリーブ２６内に導入する際、ラドル１４の底部に設けられた突出口１８と射出スリーブ２６の溶湯口２４とが接続される。この接続部位には、本発明の実施形態に係るシール構造が適用される。

このシール構造は、射出スリーブ２６に形成された給湯口２４の近傍部位に設けられる。前記シール構造は、中心部に円形状の異径の孔部４４ａ、４４ｂが貫通してそれぞれ形成され、上下方向に所定間隔離間して積層配置された２枚の板状体（シール部材）４６ａ、４６ｂと、前記２枚の板状体４６ａ、４６ｂを支持する支持部材４８とを有する。板状体４６ａ、４６ｂの孔部４４ａ、４４ｂには、外形形状がテーパ状に形成されたラドル１４の突出口１８が嵌挿される。

上部側の板状体４６ａは、大径の孔部４４ａが形成された円板状の鋼材によって弾性変形可能に形成される。下部側の板状体４６ｂは、小径の孔部４４ｂが形成された円板状の鋼材によって弾性変形可能に形成される。２枚の板状体４６ａ、４６ｂの孔部４４ａ、４４ｂの内周縁部４５は、図３（ｄ）に示されるように、面取りされた断面Ｒ形状に形成され、断面Ｒ形状とすることにより、嵌合されるラドル１４の突出口１８のテーパ面３２との間でクリアランスの発生を抑制してシール部が形成される。この２枚の板状体４６ａ、４６ｂは、支持部材４８によって弾性変形可能に支持される。

支持部材４８は、分割された３つの環状ブロック体４８ａ〜４８ｃによって構成され、複数のボルト５０によって一体的に締結される。上下方向に隣接する各環状ブロック体４８ａ（４８ｂ、４８ｃ）の間で２枚の板状体４６ａ、４６ｂが挟持される。最下部の環状ブロック体４８ａの上面部には、下部側の板状体４６ｂを支持する第１環状段部５２ａが形成される。下部側の板状体４６ｂの内径部には、最下部の環状ブロック体４８ａの上面との間でクリアランスを有し弾性変形可能な第１撓み部５４ａが設けられる。

中間の環状ブロック体４８ｂの上面部には、上部側の板状体４６ａを支持する第２環状段部５２ｂが形成される。上部側の板状体４６ａの内径部には、中間の環状ブロック体４８ｂの上面との間でクリアランスを有し弾性変形可能な第２撓み部５４ｂが設けられる。

この場合、図３（ａ）中において、第１撓み部５４ａにおける径方向の寸法Ｄ１と、第２撓み部５４ｂにおける径方向の寸法Ｄ２とは、同一に設定されているが（Ｄ１＝Ｄ２）、後記するように、上部側の第２撓み部５４ｂにおける径方向の寸法Ｄ２が、下部側の第１撓み部５４ａにおける径方向の寸法Ｄ１よりも短くなるように設定されるとよい（Ｄ１＞Ｄ２）。

テーパ状に形成されたラドル１４の突出口１８が２枚の板状体４６ａ、４６ｂの孔部４４ａ、４４ｂ内に嵌合されたとき、上下方向に積層された２枚の板状体４６ａ、４６ｂの間に密封された室５６が設けられ、中間の環状ブロック体４８ｂに形成された真空ポート５８を介して、この室５６内のエアを真空引きする真空ポンプ６０（減圧手段）が設けられる。

この真空ポンプ６０によって室５６内のエアを真空引きすることにより、外部から室５６内へ進入したエアが、射出スリーブ２６内へリークされることを抑制して、シール性能を向上させることができる（図６参照）。この点については、後記で詳細に説明する。

なお、本実施形態では、２枚の板状体４６ａ、４６ｂの中心に形成された異径の孔部４４ａ、４４ｂによってラドル１４の突出口１８のテーパ面３２の傾斜角度を約４５度に設定しているが、これに限定されるものではない。

本実施形態に係るシール構造が適用された鋳造システム１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

先ず、図４（ａ）〜（ｅ）のシステム工程図及び図５のフローチャートに基づいて、鋳造システム１０の動作を概略説明する。併せて、適宜、図１〜図３を参照する。また、図６は、２枚の板状体間の室を真空引きする状態を示す説明図である。

図４（ａ）に示されるように、ラドル１４の栓部材４０を上昇させた状態で貯留炉１６内にラドル１４を浸漬し、ポート３６からラドル１４の室１４ａ内に溶湯を汲み入れる（ステップＳ１）。ラドル１４の室１４ａ内に所定量の溶湯が汲み入れられた後、図示しないアクチュエータを駆動させて栓部材４０を下降させポート３６を閉塞し、ロボットのアーム１２ａを変位させてラドル１４を貯留炉１６から引き揚げる。

続いて、搬送装置１２の支柱を回動中心としてアーム１２ａを周方向に向かって所定角度だけ回動させ、ラドル１４を清掃部２０まで移動させる（ステップＳ２、図１の矢印Ａ参照）。この清掃部２０では、ラドル１４の突出口１８のテーパ面３２に付着した溶湯を図示しないエアブロー装置によってエアブローすると共に、図示しない回転ブラシによって除去する（ステップＳ３、図４（ｂ）参照）。

清掃部２０においてラドル１４のシール部を清掃した後、搬送装置１２の支柱を回動中心としてロボットのアーム１２ａを周方向に向かって所定角度だけ回動させ、ラドル１４をダイカストマシン２２の射出スリーブ２６の給湯口２４の上方位置まで移動させる（ステップＳ４、図１の矢印Ｂ参照）。さらに、ロボットのアーム１２ａを下降させてテーパ面３２を有するラドル１４の突出口１８を、支持部材４８によって上下方向に沿って所定距離だけ離間して積層された２枚の板状体４６ａ、４６ｂの孔部４４ａ、４４ｂ内に嵌挿する（ステップＳ５、図４（ｃ）参照）。その際、２枚の板状体４６ａ、４６ｂの第１撓み部５４ａ及び第２撓み部５４ｂは、ラドル１５のテーパ面３２からの押圧力によって弾性変形した状態でシールする。その際、２枚の板状体４６ａ、４６ｂの第１撓み部５４ａ及び第２撓み部５４ｂが弾性変形することにより、ラドル１５の突出口１８のテーパ面３２を押圧する反力が発生する。なお、この反力については、後記で詳細に説明する。

ラドル１４のテーパ面３２が２枚の板状体４６ａ、４６ｂによってシールされた状態において、各真空ポンプ３０、４２、６０をそれぞれ駆動させ、射出スリーブ２６内、溶湯が汲み入れられたラドル１４の室１４ａ内、及び、２枚の積層された板状体４６ａ、４６ｂ間の室５６内が、それぞれ同時に又は略同時に真空引きされる（ステップＳ６）。この場合、射出スリーブ２６内の圧力とラドル１４の室１４ａ内の圧力の関係は、射出スリーブ２６内の圧力よりもラドル１４の室１４ａ内の圧力が高くなる、又は、射出スリーブ２６内の圧力とラドル１４の室１４ａ内の圧力が同圧となるように設定される。また、射出スリーブ２６内の圧力よりも板状体４６ａ、４６ｂ間の室５６内の圧力が低くなるように設定される。

この場合、図６に示されるように、本実施形態では、上下方向に沿って所定間隔だけ離間して積層された２枚の板状体４６ａ、４６ｂの間の室５６が、真空ポンプ６０によって真空引きされる。この板状体４６ａ、４６ｂ間の室５６が真空引きされることにより、大気中から板状体４６ａ、４６ｂ間の室５６内に進入するエア（図６中の進入エア参照）を吸引して、室５６内から射出スリーブ５６内へリークされるエア（図６中のスリーブ内リーク参照）のエア量を抑制することができる。

各真空ポンプ３０、４２、６０によって射出スリーブ２６内、溶湯が汲み入れられたラドル１４の室１４ａ内、及び、２枚の積層された板状体４６ａ、４６ｂ間の室５６内が減圧されて、所望の圧力関係に到達したときに図示しないアクチュエータを駆動させてラドル１４の栓部材４０を上昇させ（ステップＳ７）、ラドル１４の連通路３８、ポート３６、及び、給湯口２４を介して、射出スリーブ２６内に溶湯を供給する（図４（ｄ）参照）。

ラドル１４の室１４ａ内の溶湯が射出スリーブ２６内に供給された後、ロボットのアーム１２ａの変位によってラドル１４を射出スリーブ２６から上昇させ、ラドル１４の突出口１８を２枚の板状体４６ａ、４６ｂの孔部４４ａ、４４ｂから脱抜して離間させる。さらに、ロボットのアーム１２ａの回動動作によってラドル１４をダイカストマシン２２の射出スリーブ２６から後退させて、ラドル１４を清掃部２０まで移動させる（ステップＳ８、図１の矢印Ｃ参照）。

清掃部２０では、ラドル１４の突出口１８のポート３６、連通路３８や栓部材４０の先端部に付着した溶湯をエアブローすると共に、回転ブラシによって除去する（ステップＳ９、図４（ｅ）参照）。

清掃部２０による清掃工程が終了した後、ロボットのアーム１２ａの回動動作によってラドル１４を貯留炉１６の上方位置まで移動し、次のショットまで待機する（ステップＳ１０、図１の矢印Ｄ参照））。

本実施形態では、ラドル１４（一方の容器）の突出口１８を、射出スリーブ２６（他方の容器）に支持部材４８を介して支持された弾性変形可能な２枚の板状体４６ａ、４６ｂの孔部４４ａ、４４ｂ内に嵌挿してシールすることにより、前記板状体４６ａ、４６ｂが弾性変形して突出口１８のテーパ面３２を密着することで、好適にシールすることができる。また、前記板状体４６ａ、４６ｂを鋼材で形成することにより、高温な溶湯に対応する耐熱性を有し、繰り返し使用することができる。

また、本実施形態では、所定間隔離間して配置された２枚の板状体４６ａ、４６ｂ間に形成された室５６を、真空ポンプ６０によって真空引きすることで、外部から室５６内に進入するエアを吸引すると共に、射出スリーブ２６側へのリーク（図６中のスリーブ内リーク）を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、各真空ポンプ３０、６０の真空引きにより、射出スリーブ２６内の圧力よりも板状体４６ａ、４６ｂ間の室５６内の圧力が低くなるように設定され、上部側の板状体４６の反力が、下部側の板状体４６ｂの反力よりも高くなるように設定されることで、高いシール性能を得ることができる。この点については、後記する。この場合、例えば、上部側の板状体４６ａの第２撓み部５４ｂの長さＤ２を、下部側の板状体４６ｂの第１撓み部５４ａの長さＤ１よりも短く設定するとよい（Ｄ１＞Ｄ２）。または、上部側の板状体４６ａの板厚が下部側の板状体４６ｂの板厚と比較して大きくなるように設定されるとよい。

本実施形態では、このようなシール構造を鋳造システム１０に適用することで、ラドル１４と射出スリーブ２６との嵌合部が好適にシールされた状態で、ラドル１４内の高温な溶湯を射出スリーブ２６内に繰り返し供給することができる。また、真空ポンプ４２、３０によってラドル１４内の溶湯や射出スリーブ２６内に供給された溶湯を真空引きすることで、例えば、湯廻り不良やガスによる鋳巣の発生を回避することができる。

さらにまた、本実施形態では、２枚の板状体４６ａ、４６ｂ間に形成される室５６内の圧力が、射出スリーブ２６内の圧力よりも低く設定されることにより、シール力を高めてより一層シール性能を向上させることができる。この点については、後記で詳細に説明する。

また、本実施形態では、溶湯が貯留された貯留炉１４からラドル１４内に溶湯を汲み入れた後、ラドル１４を射出スリーブ２６まで移動させ、ラドル１４の底部に設けられたテーパ状の突出口１８を、射出スリーブ２６に設けられた弾性変形可能な板状体４６ａ、４６ｂの孔部４４ａ、４４ｂに対し嵌挿してシールする。そして、前記シールが保持された状態で真空引きし、ラドル１４内の溶湯を射出スリーブ２６内に供給した後、ラドル１４を射出スリーブ２６から離間させる。このような鋳造方法を採用することで、高品質な鋳造成形品を得ることができる。

次に、２枚の板状体４６ａ、４６ｂに発生する力及び板状体４６ａ、４６ｂの寸法設定について説明する。
結論として、シール部におけるシール性能を向上させるためには、ラドル１４の突出口１８のテーパ面３２と２枚の板状体４６ａ、４６ｂ間の室５６内で発生する圧力Ｐｐｒｅよりも、射出スリーブ２６内のキャビティ圧力Ｐｃａｖｉの圧力が大きいことが好ましい（Ｐｐｒｅ＜Ｐｃａｖｉ）。なお、図７、図８中において、Ｐａｉｒは、大気中の圧力（大気圧）を示している。

図７（ａ）に示されるように、２枚の板状体４６ａ、４６ｂ間の室５６内で発生する圧力Ｐｐｒｅよりも、射出スリーブ２６内のキャビティ圧力Ｐｃａｖｉの圧力が大きい場合（Ｐｐｒｅ＜Ｐｃａｖｉ）、上下空間部の圧力差（Ｐｃａｖｉ−Ｐｐｒｅ）によって発生する力Ｐ_２（図９参照）は、上部側の板状体４６ａではラドル１４のテーパ面３２から離間する方向に発生し（Ｐ_Ａ２参照）、下部側の板状体４６ｂでは、ラドル１４のテーパ面３２側に向かって押圧する方向に発生する。すなわち、下部側の板状体４６ｂに発生する力Ｐ_Ｂは、Ｐ_Ｂ１、Ｐ_Ｂ２ともに下部側の板状体４６ｂをラドル１４のテーパ面３２に押圧する方向に発生し、これにより所望の押圧力（シール力）が確保される。

一方、上部側の板状体４６ａに発生するＰ_Ａのうち、上下空間部の圧力差によって生じるＰ_Ａ２は、板状体４６ａを離間させる方向に大きくなるため、所望の押圧力Ｐ_Ａを得るためには、Ｐ_Ａ１が大きくなるように設定する必要がある。

これに対して、図７（ｂ）に示されるように、射出スリーブ２６内のキャビティ圧力Ｐｃａｖｉよりも、２枚の板状体４６ａ、４６ｂ間の室５６内で発生する圧力Ｐｐｒｅが大きい場合（Ｐｐｒｅ＞Ｐｃａｖｉ）、上下空間部の圧力差（Ｐｐｒｅ−Ｐｃａｖｉ）により発生するＰ_２は、上部側の板状体４６ａ及び下部側の板状体４６ｂともに板状体４６ａ、４６ｂをラドル１４のテーパ面３２から離間させる方向に発生する。以下の各場合に分けて説明する。
Ｐｐｒｅ＝（Ｐａｉｒ−Ｐｃａｖｉ）／２の場合
この場合、上部側の板状体４６ａと下部側の板状体４６ｂにそれぞれ発生するＰ_２は同一となり、Ｐ_１（板状体の撓み反力）の設定は、前記の場合と同様である。
Ｐｐｒｅ＞（Ｐａｉｒ−Ｐｃａｖｉ）／２の場合
この場合、Ｐ_２（板状体を離間させる方向に作用する力）について、Ｐ_Ｂ２＞Ｐ_Ａ２となり、Ｐ_１（板状体の撓み反力）は、Ｐ_Ｂ１＞Ｐ_Ａ１となるように設定することが好ましい。
Ｐｐｒｅ＜（Ｐａｉｒ−Ｐｃａｖｉ）／２の場合
この場合、Ｐ_２（板状体を離間させる方向に作用する力）について、Ｐ_Ｂ２＜Ｐ_Ａ２となり、Ｐ_１（板状体の撓み反力）は、Ｐ_Ｂ１＜Ｐ_Ａ２となるように設定することが好ましい。

次に、板状体４６ａ、４６ｂの押圧力の設定方法について、以下説明する。
ラドル１４の突出口１８のテーパ面３２に対する、板状体４６ａ、４６ｂの孔部４４ａ、４４ｂの内周縁部４５の密着力（シール力）は、板状体４６ａ、４６ｂの板厚、第１撓み部５４ａ及び第２撓み部５４ｂの長さ、板状体４６ａ、４６ｂの材質によって設定される。
また、板状体４６ａ、４６ｂの弾性変形量は、板状体４６ａ、４６ｂの板厚、第１撓み部５４ａ及び第２撓み部５４ｂの長さ、変形量、及び板状体４６ａ、４６ｂの材質によって決定する。
この結果、板状体４６ａ、４６ｂの変形を、塑性変形することを回避して弾性変形内とし繰り返し使用することが可能となる。なお、これらは、例えば、有限要素法のＣＡＥによるシミュレーション解析やテスト治具等によって確認したものである。

次に、図９に基づいて、シール部におけるシール力について説明する。
ラドル１４の突出口１８のテーパ面３２に対する、板状体４６ａ、４６ｂの孔部４４ａ、４４ｂの内周縁部４５の密着力Ｐ（シール力Ｐ）は、以下のパラメータにより、Ｐ_１及びＰ_２を調整することで設定されるとよい。
但し、Ｐ_１；板状体の撓み反力
Ｐ_２；上下空間部の圧力差によって発生する力
Ｐ；板状体の内周縁部をラドルのテーパ面に密着させる力（シール力）
Ｐ＝Ｐ_１−Ｐ_２
なお、Ｐ_１∝１／ａ、ｖ、Ｅ、Ｉ
（ａ；撓み部の長さ、ｖ；撓み量、Ｅ；ヤング率、Ｉ；断面２次モーメント）
Ｐ_２∝Ａ、ΔＰ（Ｐｃａｖｉ−Ｐｐｒｅ、又は、Ｐｐｒｅ−Ｐａｉｒ）
Ａ；板状体の板面積

板状体４６ａ、４６ｂの撓み反力Ｐ_１は、板状体４６ａ、４６ｂ及び支持部材４８の形状設計によってａ（撓み部の長さ）、ｖ（撓み量）を設定し、板状体４６ａ、４６ｂの材質によってＥ（ヤング率）を設定することが好ましい。

また、上下空間部の圧力差によって発生する力Ｐ_２は、各真空ポンプ３０、４２、６０によって減圧される各空間部の圧力、板状体４６ａ、４６ｂ、及び、支持部材４８の形状設計によってＡ（板状体の板面積）を設定することが好ましい。

なお、シール力Ｐが矢印Ｚ方向に対してマイナスの値となるとき、板状体４６ａ、４６ｂの内周縁部４５とラドル１４のテーパ面３２との間にクリアランスが発生して、シール構造が成立しない。この結果、板状体４６ａ、４６ｂ及び支持部材４８の形状設計によって、Ｐ＝Ｐ_１−Ｐ_２＞０となることが必要である。

次に、他の実施形態に係るシール構造を図１０及び図１１に示す。
図２及び図３に示される前記実施形態では、２枚の板状体４６ａ、４６ｂが上下方向に所定間隔離間して積層配置されているが、これに限定されるものではなく、１枚以上の板状体を用いてシール構造とすることが可能である。なお、前記実施形態と同一の構成要素には、同一の参照符号を用い、その詳細な説明を省略する。

例えば、図１０に示されるシール構造では、弾性変形可能な１枚の板状体４６で構成されている点に特徴がある。また、図１１に示されるシール構造では、弾性変形可能な３枚の板状体４６ａ〜４６ｃを上下方向に所定間隔離間して積層配置している点に特徴がある。この場合、板状体４６ａ〜４６ｃ間に形成される２つ室５６ａ、５６ｂ内のエアが真空ポンプ６０によってそれぞれ真空引きされる。

次に、本発明の効果を確認した実施例について説明する。
図１２（ａ）に示されるようなテスト治具を創作して、以下のような試験を行った。
テスト治具は、内部にチャンバが形成された容器と、前記チャンバを閉塞するカバー部材と、前記容器とカバー部材との間に配置されてチャンバをシールする各種シール手段と、チャンバ内の圧力を検出する圧力センサと、スイッチとして機能するバルブを介してチャンバ内を減圧する真空ポンプとによって構成される。

試験方法としては、真空ポンプによってチャンバ内を５ｋＰａ以下まで真空引きして減圧した後、５〜３０ｋＰａまでの復圧時間（ｔ１〜ｔ２）を測定し、この復圧時間にチャンバ体積を乗算してリーク量Ｑを求めた。なお、図１２（ｂ）は、圧力センサによって検出された一つの検出データ例を示したものである。

各種シール手段としては、条件１；金属同士のメタル当接によるシール、条件２；金属同士のメタル当接によるシール＋真空引き、条件３；２枚の板状体＋真空引き（本実施形態と同一）、条件４；ゴム製のＯリングによるシール、の４つの条件を設定した。

図１３に示される試験結果により、本実施例（条件３）では、リーク量を抑制することができ、ゴム製のＯリングと略同等のシール能力が得られた。

１０ 鋳造システム
１２ 搬送装置
１２ａ アーム
１４ ラドル（一方の容器）
１４ａ 室
１６ 貯留炉
１８ 突出口
２２ ダイカストマシン
２６ 射出スリーブ（他方の容器）
３０、４２、６０ 真空ポンプ（減圧手段）
３２ テーパ面
４４ａ、４４ｂ 孔部
４６、４６ａ〜４６ｃ 板状体
５４ａ、５４ｂ 撓み部

Claims (12)

1. 流動体を気密状態で、一方の容器から他方の容器へ搬送する際に一方の容器と他方の容器とが嵌合される嵌合部をシールするシール構造であって、
   前記一方の容器には、外形がテーパ状からなる突出口を設け、
   前記他方の容器には、前記テーパ状の突出口が嵌合する孔部を有し、鋼材で形成される弾性変形可能な板状体からなるシール部材が設けられ、
   前記シール部材は、円板状で所定間隔離間して配置され、支持部材によって弾性変形可能に支持される上部側の板状体と下部側の板状体からなり、
   前記上部側の板状体の内径部には、弾性変形可能な第２撓み部が設けられ、
   前記下部側の板状体の内径部には、弾性変形可能な第１撓み部が設けられ、
   前記第２撓み部における径方向の寸法（Ｄ２）は、前記第１撓み部における径方向の寸法（Ｄ１）よりも短くなるように設定される（Ｄ１＞Ｄ２）ことを特徴とするシール構造。
2. 流動体を気密状態で、一方の容器から他方の容器へ搬送する際に一方の容器と他方の容器とが嵌合される嵌合部をシールするシール構造であって、
   前記一方の容器には、外形がテーパ状からなる突出口を設け、
   前記他方の容器には、前記テーパ状の突出口が嵌合する孔部を有し、鋼材で形成される弾性変形可能な板状体からなるシール部材が設けられ、
   前記シール部材は、円板状で所定間隔離間して配置され、支持部材によって弾性変形可能に支持される上部側の板状体と下部側の板状体からなり、
   前記上部側の板状体の板厚は、前記下部側の板状体の板厚と比較して大きく設定されることを特徴とするシール構造。
3. 請求項１又は請求項２記載のシール構造において、
   前記上部側及び前記下部側の板状体間に形成された室を減圧する減圧手段が設けられることを特徴とするシール構造。
4. 請求項３記載のシール構造において、
   前記減圧手段は、前記他方の容器内の圧力よりも前記板状体間の室内の圧力が低くなるように設定され、前記上部側の板状体の反力が、前記下部側の板状体の反力よりも高くなるように設定されることを特徴とするシール構造。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項記載のシール構造において、
   前記流動体は、溶湯からなり、
   前記一方の容器は、前記溶湯が汲み入れられる可動式のラドルからなり、
   前記他方の容器は、ダイカストマシンの射出スリーブからなることを特徴とするシール構造。
6. 請求項５記載のシール構造において、
   前記ラドル及び前記射出スリーブには、他の減圧手段がそれぞれ設けられていることを特徴とするシール構造。
7. 請求項３記載のシール構造を有し、
   前記上部側及び前記下部側の板状体間に形成される室内の圧力は、前記他方の容器内の圧力よりも低く設定されることを特徴とするシール構造。
8. 溶湯が貯留された貯留炉と、
   多軸に変位可能なアームを有する搬送装置と、
   前記アームに連結されて前記アームと一体的に変位し、前記貯留炉から汲み入れられた溶湯を搬送するラドルと、
   前記ラドル内に汲み入れられた溶湯が供給される射出スリーブを有するダイカストマシンと、
   を備え、
   前記ラドルは、前記搬送装置のアームの変位によって、前記貯留炉と前記射出スリーブとの間を往復移動可能に設けられ、
   前記ラドルの底部には、外形形状が下端に向かって徐々に縮径するテーパ面を有する突出口が設けられ、
   前記射出スリーブには、前記突出口が嵌合する孔部を有し鋼材で形成される弾性変形可能な板状体からなるシール部材が設けられ、
   前記シール部材は、円板状で所定間隔離間して配置され、支持部材によって弾性変形可能に支持される上部側の板状体と下部側の板状体からなり、
   前記上部側の板状体の内径部には、弾性変形可能な第２撓み部が設けられ、
   前記下部側の板状体の内径部には、弾性変形可能な第１撓み部が設けられ、
   前記第２撓み部における径方向の寸法（Ｄ２）は、前記第１撓み部における径方向の寸法（Ｄ１）よりも短くなるように設定される（Ｄ１＞Ｄ２）ことを特徴とする鋳造システム。
9. 溶湯が貯留された貯留炉と、
   多軸に変位可能なアームを有する搬送装置と、
   前記アームに連結されて前記アームと一体的に変位し、前記貯留炉から汲み入れられた溶湯を搬送するラドルと、
   前記ラドル内に汲み入れられた溶湯が供給される射出スリーブを有するダイカストマシンと、
   を備え、
   前記ラドルは、前記搬送装置のアームの変位によって、前記貯留炉と前記射出スリーブとの間を往復移動可能に設けられ、
   前記ラドルの底部には、外形形状が下端に向かって徐々に縮径するテーパ面を有する突出口が設けられ、
   前記射出スリーブには、前記突出口が嵌合する孔部を有し鋼材で形成される弾性変形可能な板状体からなるシール部材が設けられ、
   前記シール部材は、円板状で所定間隔離間して配置され、支持部材によって弾性変形可能に支持される上部側の板状体と下部側の板状体からなり、
   前記上部側の板状体の板厚は、前記下部側の板状体の板厚と比較して大きく設定されることを特徴とする鋳造システム。
10. 請求項８又は請求項９記載の鋳造システムにおいて、
    前記上部側及び前記下部側の板状体の間には室が形成され、前記室内を真空引きする減圧手段が設けられることを特徴とする鋳造システム。
11. 溶湯が貯留された貯留炉からラドル内に溶湯を汲み入れる工程と、
    前記ラドルを射出スリーブまで移動させ、前記ラドルの底部に設けられたテーパ状の突出口を、前記射出スリーブに設けられた弾性変形可能な板状体の孔部に対し嵌挿してシールする工程と、
    前記シールが保持された状態で真空引きし、前記ラドル内の溶湯を前記射出スリーブ内に供給する工程と、
    前記ラドルを前記射出スリーブから離間させる工程と、
    を有し、
    前記板状体は、円板状で所定間隔離間して配置され、支持部材によって弾性変形可能に支持される上部側の板状体と下部側の板状体からなり、
    前記上部側の板状体の内径部には、弾性変形可能な第２撓み部が設けられ、
    前記下部側の板状体の内径部には、弾性変形可能な第１撓み部が設けられ、
    前記第２撓み部における径方向の寸法（Ｄ２）は、前記第１撓み部における径方向の寸法（Ｄ１）よりも短くなるように設定される（Ｄ１＞Ｄ２）ことを特徴とする鋳造方法。
12. 溶湯が貯留された貯留炉からラドル内に溶湯を汲み入れる工程と、
    前記ラドルを射出スリーブまで移動させ、前記ラドルの底部に設けられたテーパ状の突出口を、前記射出スリーブに設けられた弾性変形可能な板状体の孔部に対し嵌挿してシールする工程と、
    前記シールが保持された状態で真空引きし、前記ラドル内の溶湯を前記射出スリーブ内に供給する工程と、
    前記ラドルを前記射出スリーブから離間させる工程と、
    を有し、
    前記板状体は、円板状で所定間隔離間して配置され、支持部材によって弾性変形可能に支持される上部側の板状体と下部側の板状体からなり、
    前記上部側の板状体の板厚は、前記下部側の板状体の板厚と比較して大きく設定されることを特徴とする鋳造方法。

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