JPH04367351A - 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】本発明は鋳造装置に係り、特に鋳
造品の変形が少なく、高い寸法精度を有する鋳造品を効
率的に製造することが可能な鋳造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶湯の熱等によって消失する鋳造模型を
溶湯と置換後、置換した溶湯を凝固せしめて所定形状の
鋳造品を製造する鋳造装置が広く利用されている。

【０００３】従来、上記のような消失する鋳造模型を使
用する鋳造装置としては、例えば図６に示すような装置
が使用されている。すなわち、この鋳造装置は、鋳物枠
１の内部に鋳物砂等の充填物２が充填される一方、発泡
スチロール等のように溶湯の熱等によって消失する物質
で形成された鋳造模型３を充填物２の内部に埋設して構
成される。また鋳造模型３には、溶湯を注入するための
湯口４および湯道５が取り付けられ、鋳物枠１および充
填物２に振動を与え、埋設した鋳造模型３を所定位置に
固定するための加振装置６が、鋳物枠１全体を支持する
ように装備される。

【０００４】鋳造時には、鋳物枠１内に所定量の充填物
２を充填した後、消失鋳造模型３をセットし、さらに充
填物供給装置（図示せず）から供給される充填物で鋳造
模型３を埋設するように充填物を充填した後、加振装置
６で振動を与えることにより、鋳物枠１内の所定位置に
消失鋳造模型３を固定し、湯口４より溶湯を注入する。 溶湯は湯道５を経て消失鋳造模型３に到達し同模型３を
ガス化消失させ、消失鋳造模型３と置換した溶湯を凝固
せしめることにより鋳造が行なわれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の鋳造装置を使用して鋳造を行なった場合には鋳造品
の変形が顕著になり、鋳造後における製品の修正加工に
多大な工数が必要になったり、製品歩留りが低下して経
済性が大きく損われる問題点があった。特に電動機用ケ
ース鋳物のように円筒状で薄肉の鋳造品では上記変形等
の傾向がさらに顕著になり、いずれにしても抜本的な改
善が望まれていた。

【０００６】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、変形の少ない鋳造品を効率的に製造し
得る鋳造装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段と作用】本発明者らは、従
来装置における問題点の原因を解明するために、種々の
実験を繰り返した。

【０００８】その結果、従来装置における不良品の発生
原因は、装置の加振方法および加振装置にあることを本
発明者らは発見した。すなわち従来装置によれば、鋳物
枠を加振する際、振動が鋳物枠の底部および側面から伝
わるため、鋳物枠内に充填する充填物の充填密度に場所
的な差が生じる。すなわち底面に配置した加振装置に近
いほど充填密度が高く、加振装置から遠ざかるほど充填
密度が減少することになる。このため消失鋳造模型自体
が受ける変形力も振動源である加振装置および振動媒体
となる鋳物枠壁からの距離によって異なることになり、
これにより、鋳物の変形が著しくなるという因果関係を
発見した。

【０００９】本発明者らは、従来装置における問題点を
明らかにするため、種々の形状を有する消失鋳造模型表
面に微少な圧力センサを取り付け、充填時に鋳造模型に
作用する圧力分布を詳細に調査した。

【００１０】すなわち図７に示すように薄板平板状の鋳
造模型３ａを、充填物２内に埋設し、鋳造模型３ａの表
面Ｓ１　および裏面Ｓ２　の高さ方向に所定間隔をおい
て複数の圧力センサ７が装着された鋳造装置において、
加振装置６を駆動したときの、鋳造模型３ａに作用する
圧力の分布は図８のようになった。

【００１１】一方図９に示すように薄肉円筒状の鋳造模
型３ｂの内周面Ｓｉｎおよび外周面Ｓｏｕｔ　の高さ方
向に同様に圧力センサ７を装着した鋳造装置についても
充填物２の圧力分布を測定し図１０に示す結果を得た。

【００１２】図８および図１０に示すグラフにおいて、
縦軸は圧力であり横軸は加振装置６からの距離である。 図中の白抜き丸は薄板平板状消失鋳造模型３ａの表面Ｓ
１　および薄肉円筒状消失鋳造模型３ｂの外周面Ｓｏｕ
ｔ　における各圧力測定値であり、黒丸は薄板平板状消
失鋳造模型３ａの裏面Ｓ２　および薄肉円筒状消失鋳造
模型３ｂの内周面Ｓｉｎにおける各圧力測定値である。

【００１３】図８および図１０に示す結果から明らかな
ように、いずれの場合も、加振装置６からの距離が大き
くなるに従って、圧力が低下していることがわかる。し
かしながら、図８に示すように薄板平板状消失鋳造模型
３ａでは表面Ｓ１　、裏面Ｓ２　ともに同じような圧力
値を示し、かつ同程度の減少傾向を呈しているのに対し
、薄肉円筒状消失鋳造模型３ｂでは内周面Ｓｉｎと外周
面Ｓｏｕｔ　で大きく異なっており、外周面Ｓｏｕｔ　
と内周面Ｓｉｎにおける圧力差は加振装置６から遠くな
るほど大きくなっていることが確認された。特に図９に
示すような薄肉円筒状の鋳造模型３ｂを使用する鋳造装
置においては、上記圧力差が大きくなるほど消失鋳造模
型３ｂの充填時における変形量も大きくなる。鋳造後の
鋳物についても変形の程度を調査した結果、圧力差と同
様に加振装置６からの距離が大きくなるに従って、変形
量が大きくなっていることがわかった。これは鋳物枠１
側面からの振動が消失鋳造模型３ｂによって遮断され、
円筒内周面における充填物２の充填密度を高めることが
できず、結果として鋳造模型３ｂの全周において充填物
を均一に配置できないことに起因することを本発明者ら
は確認した。

【００１４】発明者らは、上記問題を解決するため、加
振装置６の加振力、鋳物枠１の形状等を変化させ実験を
試みたが、従来装置の構成の範囲では、この問題を解決
することは不可能であった。

【００１５】しかしながら本発明者らは、さらに実験を
継続した結果、従来の加振装置とは別に、充填物の任意
の位置に振動を加える補助加振装置を配備したときに、
消失鋳造模型が受ける変形力を最小限に抑えることがで
き、変形が少ない鋳物を製造できるという知見を得た。 本発明は上記知見に基づいて完成されたものである。

【００１６】すなわち本発明に係る鋳造装置は、加振装
置に作動的に接続した鋳物枠内に鋳物砂等の充填物を充
填する一方、溶湯の熱等によって消失する所定形状の鋳
造模型を、上記充填物内に埋設し、上記鋳造模型内に溶
湯を鋳込み凝固せしめて所定形状の鋳造品を製造するた
めの鋳造装置において、任意の位置にある充填物に振動
を加える補助加振装置を、上記加振装置と対向する位置
に配設したことを特徴とする。

【００１７】また、補助加振装置は、鋳造模型に対して
移動自在に構成するとよい。

【００１８】上記鋳造装置を使用して鋳物を製造する場
合には、まず鋳物枠内に所定量の充填物を充填した後、
湯口および湯道を接続した消失鋳造模型をセットする。 その後、充填物供給装置（図示せず）により充填物を鋳
物枠内にさらに充填して鋳造模型を埋設した後、加振装
置および補助加振装置を作動させて、充填物に振動を加
え鋳造模型周辺における充填物の充填密度を均一化する
とともに消失鋳造模型を所定位置に固定させる。消失鋳
造模型の固定が完了した後、湯口より溶湯を注入する。 溶湯は、湯道を経て消失鋳造模型に到達し同模型をガス
化消失させ消失鋳造模型と置換した後に凝固し、所定形
状の鋳造品が得られる。

【００１９】上記構成に係る鋳造装置によれば、従来か
らの加振装置に加えて、さらに対向する位置に補助加振
装置が装備されており、この補助加振装置によって任意
の位置にある充填物に振動を加えることにより、鋳造模
型の全周囲における充填物の充填密度をより均一化する
ことが可能となる。特に円筒状の鋳造模型の外周面と内
周面との間における圧力差が効果的に低減されることか
ら、変形が少ない鋳造品を製造することができる。

【００２０】

【実施例】次に本発明の一実施例について添付図面を参
照して説明する。図１は本発明に係る鋳造装置の一実施
例を示す断面図である。なお図６に示す従来装置と同一
の構成要素には同一符号を付している。

【００２１】すなわち本実施例に係る鋳造装置は、加振
装置６に作動的に接続した鋳物枠１内に鋳物砂等の充填
物２を充填する一方、溶湯の熱等によって消失する所定
形状の鋳造模型３を、上記充填物２内に埋設し、上記鋳
造模型内３に溶湯を鋳込み凝固せしめて所定形状の鋳造
品を製造するための鋳造装置において、任意の位置にあ
る充填物２に振動を加える補助加振装置８を、上記加振
装置６と対向する位置に配設して構成される。

【００２２】上記鋳造模型３は、発泡スチロール等で形
成されており、溶湯を通すための湯口４および湯道５を
予め取り付けた後に充填物２内に埋設される。

【００２３】また補助加振装置８は、水平方向に移動す
る基台９に装着され、この基台９は、上下方向に移動す
る昇降機構１０に一体的に接続される。したがって補助
加振装置８の先端振動部８ａは鋳造模型３に対して移動
自在に構成され、鋳物枠１内の任意の位置にある充填物
２に振動を加えることができるように構成されている。 なお、補助加振装置は、図１に示すように他の振動源（
図示せず）に接続してもよいが、鋳物枠１の側壁に一体
に固着してもよい。

【００２４】また製造しようとする鋳造品の形状によっ
て、鋳造模型の周辺および内部に充填される充填物の充
填密度も異なり、また充填密度を均一化するために必要
な時間も異なるため、上記加振装置６および補助加振装
置８の加振力、加振開始時間、加振終了時間等は個別に
設定できるように構成することが望ましい。

【００２５】ここで補助加振装置８を装備した本実施例
に係る鋳造装置の効果を確認するために、図７〜図１０
に示した実験と同様にして鋳造模型の内外周面に作用す
る充填物の圧力分布を測定した。

【００２６】すなわち鋳造模型として、図２に示すよう
なモータケース鋳物形成用の消失鋳造模型３ｃを用意し
た。この鋳造模型３ｃは、薄肉円筒状の発泡スチロール
で成形されている。この鋳造模型３ｃの内周面Ｓｉｎお
よび外周面Ｓｏｕｔ　の高さ方向に所定間隔をおいて複
数の圧力センサ７を配置した後に、図３に示す鋳造装置
の充填物２内に埋設し補助加振装置８の振動部８ａを鋳
造模型３ｃの軸方向中心に配置した状態で加振装置６お
よび補助加振装置８を所定時間運転した後の圧力値を各
圧力センサ７から読み取り、図４に示すような結果を得
た。

【００２７】図４に示すグラフにおいて、縦軸は圧力で
あり横軸は加振装置６からの距離である。図中の白抜き
丸は薄板円筒状消失鋳造模型３ｃの外周面Ｓｏｕｔ　で
の圧力であり、黒丸は内周面Ｓｉｎにおける圧力である
。加振装置６から遠ざかるに連れて圧力が減少する傾向
は認められるものの、補助加振装置８を用いずに行なっ
た図１０に示す結果に比べ圧力の低下はわずかである。 さらに外周面Ｓｏｕｔ　と内周面Ｓｉｎの間の圧力差が
殆ど無くなってることがわかる。

【００２８】次に図２に示すモータケース鋳物形成用の
消失鋳造模型３ｃを使用して鋳造を行なう場合の手順を
以下に説明する。

【００２９】図１の鋳造装置に示すように、上記鋳造模
型３ｃは、発泡スチロールで成形されたものであり、こ
の消失鋳造模型３ｃには、同じく発泡スチロールで成形
された湯口４および湯道５が取り付けられている。上記
消失鋳造模型３ｃの外側には、ＳｉＯ２　、Ａｌ２　Ｏ
３　、ＭｇＯ等の鉱物粒子を主成分とする塗型層が形成
されている（図示せず）。この塗型層を形成することに
より、溶湯の砂型（充填物）内への侵入や型自体の崩壊
が効果的に防止され、同時に鋳造品の表面を平滑化する
ことができる。

【００３０】まず鋳物枠１の中に充填物２としての珪砂
を所定量充填し、表面を充分に平坦にした後、湯口４と
湯道５を取り付けた消失鋳造模型３ｃをセットし、さら
に鋳造模型３ｃを埋めるように珪砂を充填する。消失鋳
造模型３ｃを埋没させた後に、昇降機構１０および基台
９を駆動せしめ、補助加振装置８を下降させ円筒状の消
失鋳造模型３ｃの内径中心部に補助加振装置８の振動部
８ａを埋没させる。その後加振装置６および補助加振装
置８を作動させて充填物の均一化を図るとともに、消失
鋳造模型３ｃを充分に固定する。このときの加振装置８
および補助加振装置８の加振力および加振開始時間、終
了時間は製品形状により最適値に設定すればよい。

【００３１】消失鋳造模型３ｃの固定が完了した後、湯
口４より溶湯を注入する。溶湯は湯道５を経て消失鋳造
模型に到達し、鋳造模型３ｃをガス化消失させることに
より、消失鋳造模型と置換し鋳造が行なわれる。鋳造時
に発生するガスは図示しないガス排出装置を用い除去す
る。その後冷却工程を経て鋳物が出来上がる。

【００３２】本実施例に係る鋳造装置によれば、従来か
らの加振装置６に加えて、さらに対向する位置に補助加
振装置８が装備されており、この補助加振装置８によっ
て任意の位置にある充填物２に振動を加えることにより
、鋳造模型３ｃの全周囲における充填物２の充填密度を
より均一化することが可能となる。特に鋳物枠１内の充
填物の充填密度差を最小限にすることが可能であり、円
筒状の鋳造模型３ｃの外周面Ｓｏｕｔ　と内周面Ｓｉｎ
との間における圧力差が効果的に低減されることから、
変形が少ない高品質の鋳造品を製造することができる。

【００３３】上記実施例においては、１個の振動部８ａ
を有する補助加振装置８を装備した鋳造装置で例示した
が、使用する消失鋳造模型の大きさ、形状および１個の
鋳物枠１内に埋設する鋳造模型の配置数の多少に応じて
複数個の振動部を有する補助加振装置を使用することも
可能であり、適宜選択することができる。

【００３４】また本発明に係る鋳造装置は、図５に一例
として示すように連続式鋳造装置の構成機器として使用
することも可能である。

【００３５】この連続式鋳造装置は、鋳物枠１の配列、
充填物２の充填、鋳造模型３ｃの配置、鋳造模型３ｃの
埋設、加振による充填密度の均一化、鋳込み（注湯）等
の各工程を各ステーション毎において連続的に行なうも
のである。

【００３６】用意された多数個の鋳物枠１は、油圧駆動
式の搬送装置１１上に載置され、間欠的に後工程に移動
される。ステーション１において充填物供給装置１２を
経由して所定量の充填物２を充填された鋳物枠１は、搬
送装置１１によってステーション２に移動され、ここで
充填層の表面を充分に平坦にされた後に、湯口４および
湯道５を取り付けた消失鋳造模型３ｃを平坦化した表面
に配置する。さらにスーテション３において、充填物２
の充填高さが湯口４の上端に達するまで、充填物供給装
置１２から充填物２が鋳物枠１内に充填される。

【００３７】次にステーション４においては、昇降機構
１０等を駆動せしめて補助加振装置８を所定位置に埋没
させる。最適な埋没位置は、鋳造模型の形状等によって
異なるが、本実施例のように薄肉円筒状の鋳造模型３ｃ
を使用する場合には、円筒状の鋳造模型３ｃの中心軸方
向に補助加振装置８を下降させその振動部を充填物２中
に埋没させるとよい。この状態で鋳物枠１の下端に配設
した加振装置６と、鋳造模型３ｃの中心部に配設した補
助加振装置８を所定時間駆動させる。

【００３８】このとき、鋳物枠１の底部から充填物２全
体に加振装置６によって付加される振動と、鋳造模型３
ｃの中心部に充填された充填物２に補助加振装置８によ
って付加された振動とによって鋳造模型３ｃの全表面に
接する充填物２の充填密度が高まり、特に鋳造模型３ｃ
の内周面Ｓｉｎと外周面Ｓｏｕｔ　との間における圧力
差が低減される。そして充填物２の充填密度を均一化す
るとともに鋳造模型３ｃが所定位置に固定させる。所定
の加振時間経過後、補助加振装置８は、振動した状態で
ゆっくりと上方に上昇され、充填物２の上方に引き抜か
れる。

【００３９】次に鋳物枠１は、注湯工程を行なうステー
ション５に搬送される。ステーション５においては、取
鍋１３に貯留された溶湯１４が、湯口４から注入される
。注入された溶湯１４は、充填物２中に埋設された湯道
５を経て消失鋳造模型３ｃに到達し、この模型３ｃをガ
ス化消失させることにより消失鋳造模型と置換し鋳造が
行なわれる。鋳造時に発生するガスや塵芥は、図示しな
い排気ブロアーに接続したガス排出装置１５によって系
外に排出される。

【００４０】このようにして各ステーションに鋳物枠１
が間欠的に送り込まれ、連続的な鋳造が可能となる。

【００４１】また鋳造後の鋳物の変形量を調査した結果
、補助加振装置８を使用した本実施例装置においては、
補助加振装置を使用しない従来装置の場合と比較して変
形量が大幅に低減され、鋳造品の二次加工に要する工数
が大幅に減少するとともに鋳造製品の製造歩留を大幅に
改善することができた。

【００４２】このように本実施例に係る鋳造装置におい
ても、補助加振装置８の加振作用により、鋳造模型３ｃ
の内外周面に充填した充填物の充填密度を、従来装置と
比較して均一化することが可能となり、変形が少なく、
高精度の鋳造品を製造することができる。

【００４３】すなわち従来装置においては、鋳造後にお
ける鋳造品の整形加工に多大な工数が必要とされていた
が、本実施例装置では、モータケース鋳物のような薄肉
円筒状の鋳物でも変形が少なく、品質が高い鋳造操作を
実施することができる。

【００４４】なお上記実施例では、モータケースのよう
な薄肉円筒状の鋳造品を形成する例を示しているが、本
発明はこれらに限定されず、補助加振装置の加振位置や
加振力を適宜変えることにより、いかなる形状の鋳物を
製造する場合にも同様に適用することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明の通り本発明に係る鋳造装置に
よれば、従来からの加振装置に加えて、さらに対向する
位置に補助加振装置が装備されており、この補助加振装
置によって任意の位置にある充填物に振動を加えること
により、鋳造模型の全周囲における充填物の充填密度を
より均一化することが可能となる。特に円筒状の鋳造模
型の外周面と内周面との間における圧力差が効果的に低
減されることから、変形が少ない鋳造品を製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鋳造装置の一実施例を示す断面図
。

【図２】実施例で制作したモータケース鋳物を鋳造する
ための消失鋳造模型を示す斜視図。

【図３】薄肉円筒状の鋳造模型を埋設した実施例に係る
鋳造装置の断面図。

【図４】図３に示す鋳造模型に作用する圧力の分布を示
すグラフ。

【図５】本発明の他の実施例である連続式鋳造装置の構
成を示す斜視図。

【図６】従来の鋳造装置の構成例を示す断面図。

【図７】薄肉平板状の鋳造模型を埋設した従来の鋳造装
置の断面図。

【図８】図７に示す鋳造模型に作用する圧力の分布を示
すグラフ。

【図９】薄肉円筒状の鋳造模型を埋設した実施例に係る
鋳造装置の断面図。

【図１０】図９に示す鋳造模型に作用する圧力の分布を
示すグラフ。

【符号の説明】

１　　鋳物枠 ２　　充填物（鋳物砂） ３，３ａ，３ｂ，３ｃ　　鋳造模型 ４　　湯口 ５　　湯道 ６　　加振装置 ７　　圧力センサ ８　　補助加振装置 ８ａ　　振動部 ９　　基台 １０　　昇降機構 １１　　搬送装置 １２　　充填物供給装置 １３　　取鍋 １４　　溶湯 １５　　ガス排出装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　加振装置に作動的に接続した鋳物枠内
   に鋳物砂等の充填物を充填する一方、溶湯の熱等によっ
   て消失する所定形状の鋳造模型を、上記充填物内に埋設
   し、上記鋳造模型内に溶湯を鋳込み凝固せしめて所定形
   状の鋳造品を製造するための鋳造装置において、任意の
   位置にある充填物に振動を加える補助加振装置を、上記
   加振装置と対向する位置に配設したことを特徴とする鋳
   造装置。
2. 【請求項２】　　補助加振装置は、鋳造模型に対して移
   動自在に構成したことを特徴とする請求項１記載の鋳造
   装置。