JPH04319062A - 低圧鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は低圧鋳造装置に関するも
のであり、特に、ストークのるつぼ内の溶湯への没入深
さを一定に保ちつつ鋳造を行う低圧鋳造装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】低圧鋳造装置の一種に、溶湯の上面にガ
ス圧を作用させることにより、一端部を溶湯内に没入さ
せたストークを経て鋳型のキャビティへ溶湯を注入する
ものがある。例えば、実開昭６１−１７２７１号の装置
は、■炉体と、■その炉体に支持され、実質的に気密に
閉塞された閉塞空間内において溶湯を保持するるつぼと
、■炉体の上方に設けられ、ストークにより溶湯の内部
と連通するキャビティを有する鋳型と、■前記閉塞空間
に加圧ガスを供給することによりストークを経てキャビ
ティへ溶湯を注入するガス供給装置と、■るつぼを昇降
させてるつぼ内の溶湯の上面とストークの下端との高さ
を一定に保つ昇降装置を含むように構成される。るつぼ
内に所定量の溶湯が充填された後、閉塞空間にガス供給
装置から加圧ガスが供給されることにより溶湯がストー
クを経て押し上げられ、キャビティへ注入される。また
、昇降装置の作動によりストークの溶湯への没入深さが
ほぼ一定に保たれる。

【０００３】そのために、この装置には溶湯の上面の高
さを検知する検知装置が設けられている。検知装置は、
長さの異なる第一および第二の検知棒を備えている。第
一検知棒は第二検知棒よりやや長く、下端が第二検知棒
よりやや低くなっている。溶湯がキャビティに注入され
てるつぼ内の溶湯が減少し、溶湯の上面が下降して第一
検知棒の先端部が露出すると検知信号が発せられ、昇降
装置が作動してるつぼが上昇させられるのであり、るつ
ぼが上昇して第一検知棒の先端部が再び溶湯内に没入す
るとともに、溶湯の上面が第二検知棒の先端面まで上昇
すれば、第二検知棒から検知信号が発せられて昇降装置
の作動が停止させられるのである。

【０００４】このように、溶湯の上面の高さを直接検知
することにより、るつぼ内の溶湯の減少に対応してるつ
ぼを任意の距離だけ上昇させ得、常に溶湯の上面とスト
ークの下端との相対高さ、すなわちストークの溶湯への
没入深さを一定に保つことができる。溶湯の上面とスト
ークの下端との相対高さが一定に保たれない場合には、
るつぼ内の溶湯の量が減少するにつれてストークの溶湯
への没入深さが浅くなってストークの下端が溶湯から露
出し、注入が不能となってしまう恐れがある。また、そ
れを防止するためにストークの溶湯内への没入深さを予
め深く設定すれば、るつぼの底部に沈澱する不純物が溶
湯と一緒にキャビティへ注入され易くなり、製品の品質
が低下するという不都合が生じるのである。それに対し
て、上記装置においてはストークの溶湯内への没入深さ
を常に適正に保つことができ、るつぼの底部の不純物が
キャビティへ混入することおよびストークの下端が溶湯
から露出することが共に良好に回避される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記検
知装置は溶湯の上面の高さを検知棒により検知するもの
であるため、検知棒に溶湯が付着して汚れ、正確な測定
を行うことができなくなるという問題があった。また、
検知棒が溶湯の上方に設けられるため、輻射熱等により
劣化し易く、装置寿命が短いという問題もあった。さら
に、検知棒が溶湯内に没入することにより溶湯内に不純
物が混入する恐れがあり、望ましくないという問題もあ
った。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑み、溶湯の上面の
高さを直接検出することなく、ストークの溶湯への没入
深さを常に一定に保ち得る低圧鋳造装置を得ることを課
題として為されたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そして、本発明の要旨は
、前記■炉体，■るつぼ，■鋳型，■ガス供給装置およ
び■昇降装置を含む低圧鋳造装置において、■閉塞空間
の圧力を検出する圧力検出手段，■その圧力検出手段に
より検出された圧力からるつぼと鋳型とのいずれか一方
の目標高さを演算する演算手段および■るつぼと鋳型と
のいずれか一方が演算手段により演算された目標高さに
位置するように昇降装置を制御する昇降装置制御手段を
設けたことにある。

【０００８】

【作用】上記のように構成された低圧鋳造装置において
は、るつぼの閉塞空間内の圧力が圧力検出装置によって
検出され、その検出された圧力から演算手段によってる
つぼとストークを保持する鋳型とのいずれか一方の目標
高さが演算される。鋳型のキャビティ内の圧力は一定（
通常は大気圧）であるため、閉塞空間の圧力が検出され
れば、ストークあるいはキャビティ内の溶湯上面とるつ
ぼ内の溶湯上面との高さの差を演算することが可能であ
る。また、ストーク，キャビティおよびるつぼの各高さ
位置における水平断面積と、注入開始前のるつぼ内の溶
湯上面の位置とは予め判るため、閉塞空間内の圧力が検
出されれば、るつぼ内の溶湯上面の高さを演算すること
ができる。したがって、ストークの下端とるつぼ内の溶
湯上面との相対高さを一定に保つために、るつぼもしく
は鋳型をどの高さにしなければならないかが演算できる
のである。そして、るつぼあるいは鋳型が演算された目
標高さに位置するように、昇降装置が昇降装置制御手段
によって制御される。結局、閉塞空間にガス供給装置か
ら加圧ガスが供給されて溶湯が押し上げられれば、るつ
ぼ内の溶湯の減少に伴って昇降装置によりるつぼが上昇
させられ、るつぼ内の溶湯の上面とストークの下端との
相対高さが常に一定に保たれることとなる。

【０００９】

【発明の効果】圧力検出手段は溶湯から離れた位置にお
いて圧力を検出し得るため、溶湯の付着に起因する検出
誤差が生じることがなく、正確な測定を行うことができ
る。また、溶湯の輻射熱等により装置が劣化することが
なく、溶湯の上面の高さを直接検知する従来装置に比較
して、装置寿命が長くなる効果も得られる。さらに、溶
湯内に検知棒等を没入させずに済むため、溶湯に不純物
が混入する恐れがなく、製品の精度が向上する効果も得
られる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１において１０は炉体であり、平板状
の支持台１２上に載置されている。炉体１０内にはるつ
ぼ１４が配設され、炉体１０により支持されている。る
つぼ１４の開口は蓋部材１６により閉塞されており、る
つぼ１４の開口外周に形成されたフランジとそれに対応
する蓋部材１６のフランジとがクランパ２２によりクラ
ンプされることによって、るつぼ１４内に気密に閉塞さ
れた閉塞空間２６が形成されている。閉塞空間２６内に
はＭｇ（マグネシウム）溶湯３０が保持されている。Ｍ
ｇ溶湯（以下、単に溶湯という）３０は、るつぼ１４内
に入れられたインゴットが炉体１０のバーナ３２により
熱せられて溶融させられるとともに精錬されて酸化物が
除去されたものである。酸化物はのろ３４となり、るつ
ぼ１４の底に沈澱する。

【００１１】炉体１０の上方には定盤３８が配設されて
いる。定盤３８には図示しない複数対の車輪が取り付け
られており、図示しない駆動装置により一対のレール４
０に沿って水平方向に移動させられる。定盤３８上には
砂型４２が載置されている。砂型４２は複数の型部材か
ら成っており、それら型部材によって砂型４２内にキャ
ビティ４４が形成されている。また、定盤３８の中央部
には貫通穴４６が形成され、ストーク４８の上端部が挿
通されて固定されており、ストーク４８がキャビティ４
４と連通している。定盤３８は、るつぼ１４の上方に移
動させられ、ストーク４８がるつぼ１４内に挿通可能な
位置に達したとき停止させられるようになっており、そ
の状態で、定盤３８の両側に設けられたクランパ５０に
より固定される。なお、５２は砂型４２の浮き上がりや
移動を阻止するための重りである。

【００１２】蓋部材１６にはるつぼ１４と同心に開口５
４が形成されており、蓋部材１６の上面には、開口５４
と同心にスプリング５６および円筒状の耐圧布５８が固
定されている。スプリング５６および耐圧布５８の上端
部にはパッキン６０が固定されている。パッキン６０の
中央部には貫通穴６２が形成されており、ここからスト
ーク４８がるつぼ１４内に挿通される。

【００１３】蓋部材１６にはポート６６が形成されてお
り、管路６８を介してＡｒ（アルゴン）ガスが充填され
たガスボンベ７０に接続されている。また、管路６８と
ガスボンベ７０との間には電磁方向切換弁７２が設けら
れている。電磁方向切換弁７２はコントローラ７４に接
続されており、コントローラ７４によってるつぼ１４内
の閉塞空間２６がガスボンベ７０と連通する加圧位置と
、大気と連通する減圧位置と、両者から遮断される保持
位置とに切り換えられる。加圧位置において、ガスボン
ベ７０内のＡｒガスが管路６８を経て閉塞空間２６に供
給され、閉塞空間２６内が加圧され、保持位置において
その加圧状態が保持され、減圧位置において加圧状態が
解除されて閉塞空間２６内が大気圧まで減圧されるので
ある。本実施例においては、管路６８，ガスボンベ７０
，電磁方向切換弁７２等によりガス供給装置が構成され
ている。

【００１４】前記支持台１２の下面には、駆動ねじ７６
の一端が回転不能に固定されている。駆動ねじ７６は、
ベアリングを介してハウジング７８に回転可能に支持さ
れたナット８０に螺合されており、ナット８０と一体的
に大径ギヤ８２が設けられている。大径ギヤ８２は、電
動モータ８４の回転軸に固定された小径ギヤ８６と噛み
合わされている。電動モータ８４は駆動回路８８を経て
コントローラ７４に接続されており、コントローラ７４
からの出力信号に基づいて駆動回路８８により電動モー
タ８４が作動させられることによって、ナット８０が回
転させられて駆動ねじ７６が軸方向に移動し、支持台１
２および炉体１０を介してるつぼ１４が任意の量昇降さ
せられる。

【００１５】本実施例においては、砂型４２が上下動不
能に設けられ、るつぼ１４が昇降させられるのであり、
電動モータ８４，ギヤ８２，８６，ナット８０，駆動ね
じ７６等がるつぼ１４を昇降させる昇降装置を構成し、
駆動回路８８およびコントローラ７４の一部が昇降装置
制御手段を構成している。

【００１６】また、支持台１２の下面には、複数本のガ
イドロッド９０が固定されている。各ガイドロッド９０
はスリーブ９２に軸方向移動可能に嵌合されており、駆
動ねじ７６と共に軸方向に移動して、支持台１２の昇降
を案内する。

【００１７】支持台１２の下面にはさらに、検知ロッド
９６が取り付けられている。検知ロッド９６は、図示し
ないスタンドに固定された高さ検知装置９８に軸方向に
移動可能に挿通されており、高さ検知装置９８内で検知
ロッド９６の挿通位置が検知され、その検知信号がコン
トローラ７４に入力されることにより、支持台１２の床
面１００からの実際の高さが検出される。

【００１８】蓋部材１６には別のポート１０４が形成さ
れており、配管１０６を介して圧力検出手段たる圧力セ
ンサ１０８に接続されている。圧力センサ１０８はコン
トローラ７４に接続されており、るつぼ１４の閉塞空間
２６内の圧力の検出値がコントローラ７４に入力される
。

【００１９】コントローラ７４内では、圧力センサ１０
８により検出されたるつぼ１４内の圧力からるつぼの目
標高さが演算される。本実施例においては、コントロー
ラ７４の一部が演算手段として機能するのである。

【００２０】次に作動を説明する。まず、支持台１２が
下降端位置まで下降させられた状態で、Ａｒガスの供給
により空気が排除されつつ、るつぼ１４内で規定量の溶
湯３０が精錬される。次に、定盤３８が移動させられて
砂型４２がるつぼ１４の上方に位置させられ、ストーク
４８がパッキン６０の貫通穴６２上に位置した状態で定
盤３８がクランパ５０により固定される。続いて、昇降
装置により支持台１２が上昇させられ、高さ検知装置９
８により支持台１２が実際に初期上昇量Ｈ上昇して基準
高さに達したことが検知されれば昇降装置が停止させら
れる。支持台１２の上昇により、パッキン６０の貫通穴
６２からストーク４８が挿通され、その下端部が溶湯３
０内に深さｈ０　没入させられる。このストーク４８の
溶湯３０への没入深さｈ０　、すなわちストーク４８の
下端面から溶湯３０の上面までの高さは約５０〜１００
ｍｍとされることが望ましい。

【００２１】また、支持台１２の上昇に伴ってパッキン
６０の上面が定盤３８の下面に密着し、スプリング５６
の付勢力によりパッキン６０が定盤３８に押し付けられ
ることによって、るつぼ１４内に閉塞空間２６が形成さ
れる。閉塞空間２６の形成後、Ａｒガスの供給が停止さ
れる。

【００２２】以上により準備が完了し、注湯時には電磁
方向切換弁７２が加圧位置に切り換えられ、ガスボンベ
７０から加圧用のＡｒガスが閉塞空間２６内に供給され
る。閉塞空間２６内の圧力が上昇するにしたがって溶湯
３０がストーク４８を経てキャビティ４４へ注入される
。この間、圧力センサ１０８により閉塞空間２６内の圧
力の検出が行われ、コントローラ７４にその検出値が送
られる。

【００２３】コントローラ７４内では、圧力センサ１０
８により検出された圧力からるつぼ１４を支持する支持
台１２の目標高さの演算が行われる。まず、閉塞空間２
６の圧力の値により、るつぼ１４内の溶湯３０の上面か
らキャビティ４４に向かって上昇した溶湯３０の上面ま
での高さが演算される。算出値から上昇した溶湯３０の
上面がまだストーク４８内に位置すると推定される場合
には、その算出値と予め入力されているストーク４８の
横断面積との積、すなわち、ストーク４８内にある溶湯
３０の容積が演算される。また、上昇した溶湯３０がス
トーク４８を経てキャビティ４４内に位置すると推定さ
れる場合には、ストーク４８の横断面積および予め入力
されているキャビティ４４の各部分の横断面積からスト
ーク４８およびキャビティ４４に注入された溶湯３０の
容積が演算される。算出された容積をるつぼ１４の断面
積Ｓで割った値が、るつぼ１４内の溶湯３０の上面の下
降量Δｈであり、支持台１２の目標高さΔｈ´（＝Δｈ
）である。すなわち、支持台１２を基準高さからΔｈ´
上昇させれば、ストーク４８の溶湯３０への没入深さｈ
０　が、加圧開始前と同じ量に保たれるのである。

【００２４】目標高さΔｈ´の演算は微小時間毎に繰り
返し行われ、昇降装置により支持台１２が、高さ検知装
置９８による検知高さが目標高さΔｈ´と一致するよう
に上昇させられる。

【００２５】溶湯３０がキャビティ４４に充満すれば閉
塞空間２６の圧力上昇勾配が急に大きくなる。それに応
じて電磁方向切換弁７２が保持状態に切り換えられ、溶
湯３０の注入が終了する。そして、キャビティ４４内の
溶湯３０がほぼ凝固状態となる一定時間を計測するか、
あるいは、ストーク４８の上端部に設けられた温度検出
器により溶湯３０が流動限界固相温度に到達したことを
検出する等の方法により、キャビティ４４内の溶湯３０
が凝固状態となったと推定されたとき、電磁方向切換弁
７２が減圧状態に切り換えられ、閉塞空間２６内のＡｒ
ガスが大気へ放出され、閉塞空間２６が大気圧まで減圧
される。このとき、ストーク４８内に溜まった溶湯３０
が逆流して再びるつぼ１４内に戻されるが、この溶湯３
０の量Δｈ０　は予めコントーラ７４に入力されており
、溶湯３０の逆流分だけ支持台１２がΔｈ０　´（＝Δ
ｈ０　）下降させられる。

【００２６】キャビティ４４内の溶湯３０が完全に凝固
した後、支持台１２が下降端位置まで下降させられ、ス
トーク４８がるつぼ１４から抜き出される。その後、定
盤３８が移動装置により次工程へ移動させられ、製品の
砂型４２からの取出し等が行われる。使用後のストーク
４８の内面には酸化したＭｇの薄膜が付着しているため
、新品のストーク４８と取り替えられる。次の定盤３８
上に載置された砂型４２がるつぼ１４上に移動させられ
れば、再び支持台１２が上昇させられて２回目の鋳造が
行われる。このときの支持台１２の初期上昇量はＨ＋Δ
ｈ´−Δｈ０　´とされる。

【００２７】同様にして複数回の鋳造が行われるうちに
、るつぼ１４内の溶湯３０の量が減少して、のろ３４と
ストーク４８の下端との距離が１５０〜２００ｍｍより
短くなった場合には、溶湯３０の注入に伴ってのろ３４
がキャビティ４４内に混入する恐れがあるため、新しい
溶湯３０を追加して、るつぼ１４内の溶湯の量を規定量
まで増やした後、再び鋳造が行われる。

【００２８】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、るつぼ１４が炉体１０および支持台１２を
介して砂型４２に対して昇降させられるようになってい
たが、るつぼを固定的に支持させ、ストークを保持する
鋳型をるつぼに対して昇降させるようにしてもよい。こ
の場合には、鋳型の目標高さを演算する演算手段および
、鋳型をその演算された目標高さに昇降させる昇降装置
制御手段が設けられる。

【００２９】また、本実施例においては、支持台１２の
目標高さが演算されてるつぼ１４が支持台１２と共に昇
降させられるようになっていたが、るつぼ１４自体の目
標高さを演算し、るつぼ１４のみを昇降装置により昇降
させるようにすることも可能である。

【００３０】さらに、本実施例においては、るつぼ１４
に蓋部材１６が取り付けられ、るつぼ１４内に閉塞空間
２６が形成されて加圧ガスが供給されるようになってい
たが、るつぼを支持する炉体１０内全体を密閉して閉塞
空間を形成し、ここに加圧ガスを供給するようにしても
よい。

【００３１】なお、本実施例においてはＭｇ溶湯３０の
低圧鋳造について説明したが、Ａｌ（アルミニウム）溶
湯による低圧鋳造を行うこともできる。また、本実施例
においては加圧ガスとしてＡｒガスが使用されていたが
、他の不活性ガスや、９８％のＣＯ２　（二酸化炭素）
に２％のＳＦ６　（６フッ化硫黄）を加えたガス等を使
用することができる。

【００３２】その他、昇降装置の駆動源として電動モー
タ８４に代えて油圧シリンダを使用する等、当業者の知
識に基づいて種々の変形，改良を施した態様で、本発明
を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である低圧鋳造装置の要部を
示す正面断面図である。

【符号の説明】

１０　　炉体 １２　　支持台 １４　　るつぼ ２６　　閉塞空間 ３０　　Ｍｇ（マグネシウム）溶湯 ４２　　砂型 ４４　　キャビティ ４８　　ストーク ７０　　ガスボンベ ７２　　電磁方向切換弁 ７４　　コントローラ ７６　　駆動ねじ ８０　　ナット ８４　　電動モータ ８８　　駆動回路 １０８　　圧力センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　炉体と、その炉体に支持され、実質的
   に気密に閉塞された閉塞空間内に溶湯を保持するるつぼ
   と、前記炉体の上方に設けられ、ストークにより前記溶
   湯の内部と連通するキャビティを有する鋳型と、前記閉
   塞空間に加圧ガスを供給することにより前記ストークを
   経て前記キャビティへ溶湯を注入するガス供給装置と、
   前記るつぼと前記鋳型とのいずれか一方を昇降させてる
   つぼ内の溶湯の上面とストーク下端との相対高さを一定
   に保つ昇降装置とを含む低圧鋳造装置において、前記閉
   塞空間の圧力を検出する圧力検出手段と、その圧力検出
   手段により検出された圧力から前記るつぼと鋳型とのい
   ずれか一方の目標高さを演算する演算手段と、前記るつ
   ぼと鋳型とのいずれか一方が前記演算手段により演算さ
   れた目標高さに位置するように前記昇降装置を制御する
   昇降装置制御手段とを設けたことを特徴とする低圧鋳造
   装置。