JPH05146865A - 鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐久性の点で問題のあるゲートピストンを排
除することで、鋳造装置の耐久性を高める。 【構成】 溶解炉１４が内装された密閉箱体状の保持炉
１５には、この保持炉１５内を真空引きするための第２
の真空装置１４と、同保持炉１５内にエアを導入するた
めの制御弁１８とを接続し、従来ゲートピストン２４が
果たしていた溶湯の湯面のコントロールを、上記第２の
真空装置１７または制御弁１８により保持炉１５内の圧
力を調整することにより行う構成として、従来のゲート
ピストン２４を排除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、キャビティ内に溶湯を
充填して鋳造する鋳造装置に関し、特に、溶湯の充填に
先立ってキャビティ内を真空にしておく鋳造装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の鋳造装置は、例えば
特開平２−１５５５５７号公報あるいは実開平３−３１
０５８号公報等により知られている。

【０００３】この従来の鋳造装置２０は、図２に示すよ
うにキャビティ２１の湯口２１ａを開閉するためのゲー
トピストン２４を備えている。

【０００４】このゲートピストン２４は、キャビティ２
１と溶解炉２２とを連通する溶湯供給通路としてのスト
ーク２３内を上下方向に摺動可能に装着されており、真
空装置２６によりキャビティ２１内の真空引きを行う際
には、図示下方に移動されてキャビティ２１の湯口２１
ａを閉止し、これによりキャビティ２１をストーク２３
から隔離した状態とした上でキャビティ２１の真空引き
が行われる。

【０００５】一方、キャビティ２１の真空引きに並行し
て、加圧装置２５が作動されて密閉箱体状の保持炉２７
に内装された溶解炉２２中の溶湯Ｗが加圧され、これに
より溶湯Ｗはストーク２３内を重力に抗して上昇し、ゲ
ートピストン２４の下面に当接する状態とされている。

【０００６】ここで、このゲートピストン２４には、ス
トーク２３内を大気と連通するための通気孔２４ａが設
けられており、この通気孔２４ａによりストーク２３内
の溶湯の流動性が確保されている。すなわち、ストーク
２３内を溶湯Ｗが上昇する際には、ストーク２３内のエ
アはこの通気孔２４ａを経て排気され、これにより溶湯
Ｗはストーク２３内をスムーズに上昇し、また溶湯Ｗが
溶解炉２２に戻される際には、この通気孔２４ａを経て
溶湯Ｗの湯面に大気圧が負荷され、これにより溶湯Ｗは
ストーク２３内をスムーズに下降する。

【０００７】さて、キャビティ２１内の真空度が所定値
に達したならば、このゲートピストン２４は図示上方に
移動されて湯口２１ａは開放され、この時のキャビティ
２１内の圧力と溶解炉２２中の溶湯Ｗに負荷される圧力
との差圧により、溶湯Ｗは湯口２１ａを経てキャビティ
２１内に素早く充填される。

【０００８】このように、ゲートピストン２４を上下動
させて湯口２１ａを開閉することにより、キャビティ２
１の真空引きの際には同キャビティ２１内に溶湯Ｗが流
入しないよう溶湯Ｗを湯口２１ａの直前で充填待ちの状
態に保持する一方、キャビティ２１内の真空引きが完了
した後には溶湯Ｗをキャビティ２１内に素早く充填する
ことができた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ゲ
ートピストン２４には、以下に述べる理由から耐久性の
点で問題があった。

【００１０】すなわち、このゲートピストン２４は、キ
ャビティ２１の湯口２１ａを遮蔽して同キャビティ２１
の気密性を確保する働きをなすため確実なシール性が要
求され、しかも、キャビティ２１への溶湯充填の際に
は、このゲートピストン２４は高温に熱せられるため高
温下において上記シール性が確保される必要がある。

【００１１】一方、このゲートピストン２４は、ストー
ク２３内を摺動する必要があるため同ストーク２３の内
壁との間に一定の隙間を設けることが必要であり、この
従来のゲートピストン２４にあっては高温下におけるシ
ール性と摺動性といった相反する機能が要求される。

【００１２】さらに、このゲートピストン２４に設けら
れた通気孔２４ａはエアは通すが溶湯Ｗは通さないよう
微小な径で形成されているのであるが、ゲートピストン
２４の下面は高温の溶湯Ｗに晒されているため、この通
気孔２４ａは熱膨張し、そこに溶湯Ｗが流入して凝固
し、結局この通気孔２４ａは目詰まりしてその通気性は
劣化し、ひいては溶湯Ｗの流動性に支障を来すこととな
る。従って、この通気孔２４ａには、十分な通気性が確
保されつつ目詰まりは確実に防止される必要がある。

【００１３】このように、従来、ゲートピストン２４に
あっては、高温下におけるシール性と摺動性、あるいは
通気孔２４ａの通気性と目詰まりの防止といった相反す
る機能が要求されるものであったため、構造上複雑化す
ることは避けられず、従って、その耐久性に問題があ
り、ひいては本鋳造装置２０の耐久性を損なう結果とな
っていた。

【００１４】本発明はこの問題に鑑みなされたもので、
従来のゲートピストンに関する問題を解決することによ
り鋳造装置の耐久性を高めることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は従来のゲートピ
ストンを排除することにより、鋳造装置の耐久性の向上
を図らんとするものであり、この従来のゲートピストン
がなした働きを補完するため本発明は、型締めした時に
キャビティを形成する可動型と固定型と、該キャビティ
内を真空引きするための第１の真空装置と、溶湯が貯留
された溶解炉と、該溶解炉と前記キャビティとを連通す
るストークと、該溶解炉が内装された密閉箱体状の保持
炉と、該保持炉内を真空引きするための第２の真空装置
と、該保持炉内を大気に連通するための制御弁とを備え
た鋳造装置としたことを特徴とする。

【００１６】

【作用】上記構成によれば、キャビティへの溶湯の充填
は次のようにして行われる。先ず、第１および第２の真
空装置を同時に作動させて、キャビティ内と保持炉内と
を同時に真空引きする。この際、キャビティ内と保持炉
内との間に一定の圧力差を保持した状態で両者の真空引
きを行うことにより、溶湯はストーク内を上昇してキャ
ビティの湯口の直前にまで到った状態すなわち充填待ち
の状態に保持される。

【００１７】次に、キャビティ内の真空度が所定値に達
したならば、制御弁を開放して保持炉内にエアを導入
し、これにより溶解炉中の溶湯の湯面に負荷される圧力
を増圧する。この時、新たに発生するキャビティ内と保
持炉内との圧力差により、溶湯は湯口を経てキャビティ
内に素早く充填される。

【００１８】このように、保持炉内の圧力を制御するこ
とにより、キャビティの真空引きの際には、溶湯は湯口
の直前に到って充填待ちの状態に保持され、またキャビ
ティ内が十分に真空引きされた後には、溶湯は充填待ち
の状態から素早くキャビティ内に充填されるので、従来
のゲートピストンの機能は補完され、よって従来のゲー
トピストンは不要となる。

【００１９】

【実施例】次に、本発明の実施例を図１に基づいて説明
する。図１は、型締め状態での本例の鋳造装置１の全体
を示している。なお、本例ではキャビティ５内に充填さ
れた溶湯を加圧し、この加圧状態で溶湯Ｗを冷却凝固さ
せる形式の鋳造装置を例示して説明するものであるが、
図では、そのための加圧装置は省略してある。

【００２０】本装置１は、可動型である上型２と固定型
である下型３とからなる本体部と、この本体部に溶湯Ｗ
を供給するための溶湯供給源４とから構成されている。
この本体部と溶湯供給源４とは溶湯供給通路としてのス
トーク１３により連通されている。

【００２１】上型２は、プレート２ａを介して昇降装置
２ｂに取付けられており、一定のストロークで昇降する
ようになっている。下型３は、固定プレート３ａに固定
されている。この上下の両型２，３が型締めされてキャ
ビティ５が形成される。

【００２２】また、上型２には中空部１０が形成され、
この中空部１０には第１の真空装置６が接続されてい
る。さらに、この中空部１０と上記キャビティ５とは図
示しないエア通路で連通されており、上下両型２，３を
型締め状態として上記第１の真空装置６を作動させる
と、このキャビティ５内は真空引きされるようになって
いる。

【００２３】なお、図中１１は、鋳造後型開きをする際
に、凝固した溶湯（製品）を上型２からスムーズに離型
させるためのエジェクタ装置である。

【００２４】このように形成された上下両型２，３のキ
ャビティ５は、溶湯供給通路としてのストーク１３によ
って溶湯供給源４と連通されている。

【００２５】このストーク１３は、下型３のほぼ中央を
図示上下方向（重力方向）に貫通して取付けられてお
り、型閉じ状態においてその上端は湯口５ａを経てキャ
ビティ５に連通され、また、上型２が上方に退去されて
型開きが行われると、その上端は開口状態となって大気
に開放される。

【００２６】なお、図示は省略したがこのストーク１３
には加熱装置が装着されており、このストーク１３内の
溶湯が冷却されて凝固しないようになっている。

【００２７】溶湯供給源４は、密閉箱体状の保持炉１５
中に溶湯Ｗが貯留された溶解炉１４を納めてなるもの
で、保持炉１５には制御弁１８を介して第２の真空装置
１７が接続されている。

【００２８】ここで、本例では、上記制御弁１８にはさ
らに保持炉１５内を加圧するための加圧装置１９が接続
されたものを例示し、この制御弁１８は「減圧ポジショ
ン」、「加圧ポジション」および「大気開放ポジショ
ン」の３位置を切換え可能なものを例示する。

【００２９】すなわち、制御弁１８を「減圧ポジショ
ン」として第２の真空装置１７を有効とした場合には、
同第２の真空装置１７によって保持炉１５内を真空引き
可能である一方、「加圧ポジション」として加圧装置１
９を有効とした場合には、同加圧装置１９を作動させて
保持炉１５内を加圧できるようになっており、この制御
弁１８を切り換えることにより、溶解炉１４中の溶湯Ｗ
の湯面に負荷される圧力を大気圧よりも減圧または増圧
できるようになっている。また、この制御弁１８を「大
気開放ポジション」とした場合には、保持炉１５内は大
気開放され溶解炉１４中の溶湯Ｗの湯面に大気圧を負荷
できるようになっている。

【００３０】以上のように構成された溶湯供給源４に対
して、上記ストーク１３は、気密性を確保した状態で保
持炉１５内に挿入され、溶解炉１４に浸積された状態で
接続されており、上記第２の真空装置１７あるいは加圧
装置１９を作動させて保持炉１５内の圧力すなわち溶解
炉１４中の溶湯Ｗの湯面に負荷される圧力をコントロー
ルすることで、このストーク１３内の溶湯Ｗの湯面の位
置を任意に制御できるようになっている。

【００３１】次に、以上のように構成された鋳造装置１
による一連の鋳造工程について順次説明する。先ず、キ
ャビティ５に溶湯Ｗを充填するに先立って、キャビティ
５内の真空引きが行われる。このキャビティ５の真空引
きは第１の真空装置６を作動させることにより行われ
る。そして、このキャビティ５の真空引きに伴って、保
持炉１５内の真空引きが行われる。この保持炉１５内の
真空引きは、制御弁１８を「減圧ポジション」に切り換
えた上で同第２の真空装置１７を作動させることにより
行われる。

【００３２】第１および第２の真空装置６，１７が同時
に作動されて、キャビティ５内および保持炉１５内が並
行して真空引きされ、これにより、溶湯Ｗはストーク１
３内を上昇してキャビティ５の湯口５ａの直前に到った
状態で保持されている。すなわち、保持炉１５内の圧力
は、キャビティ５内の圧力よりも溶湯Ｗを湯口５ａの直
前にまで上昇させる得る圧力だけ高い状態を保持して減
圧されるのである。なお、ストーク１３内を上昇した溶
湯Ｗは、前記したようにストーク１３に取付けられた加
熱装置により加熱されて溶解状態に保持されており凝固
しないようになっている。

【００３３】こうして、キャビティ５内と保持炉１５内
との間に一定の圧力差を保持した状態で両者を同時に真
空引きし、キャビティ５内が所定の真空度にまで減圧さ
れたならば、第１および第２の真空装置６，１７を停止
して両者の真空引きを同時に終了する。

【００３４】次に、制御弁１８を「大気開放ポジショ
ン」に操作して保持炉１５内にエアを導入し、溶解炉１
４中の溶湯Ｗに負荷される圧力を増圧する。これによ
り、保持炉１５内とキャビティ５内との間により一層大
きな圧力差が生じ、この増大した圧力差によりストーク
１３内において充填待機状態にあった溶湯Ｗがキャビテ
ィ５内に素早く充填される。ここで、上記制御弁１８に
よる保持炉１５内の増圧量を調節することにより、溶湯
Ｗのキャビティ５への充填速度は任意に設定することが
できる。

【００３５】キャビティ５に所定量の溶湯Ｗが充填され
ると、上記増大した圧力差は解消されて溶湯Ｗの流動は
停止する。キャビティ５内に流入した溶湯Ｗは先ず湯口
５ａ近傍から凝固し、これによりキャビティ５内の溶湯
Ｗとストーク１３内の溶湯Ｗとは分離され、その後、図
示省略した加圧装置によりキャビティ５内の溶湯Ｗが加
圧され、この加圧状態で所定時間冷却されてキャビティ
５内の溶湯Ｗは完全に凝固し、製品となる。

【００３６】然る後、型開きされこの製品は取り出され
る。そして、製品が取り出されると、ストーク１３内に
残留する溶湯Ｗの湯面には大気圧が負荷されることか
ら、この残留溶湯Ｗは下方に流動して溶解炉１４に戻さ
れる。

【００３７】ここで、上記型開きに先立ち、保持炉１５
内の加圧が行われる。すなわち、制御弁１８を「加圧ポ
ジション」に切り換えた上で加圧装置１９を作動させて
保持炉１５内を大気圧よりも若干高い圧力に保持してお
くのである。これにより、ストーク１３内の溶湯Ｗはそ
の自重による自由落下ではなく、ゆっくりと下降し、エ
アを巻き込むことなく溶解炉１４内に戻される。なお、
この際にも上記加圧装置１９による加圧量を調整するこ
とによって溶湯Ｗの戻り速度を任意に調整することがで
きる。

【００３８】次に、残留溶湯Ｗが溶解炉１４内の完全に
戻った時点で、制御弁１８は一旦「大気開放ポジショ
ン」に切り換えられて保持炉１５内は大気開放され、以
上により一連の鋳造工程は終了する。

【００３９】そして、ふたたび鋳造を行うには制御弁１
８を第２の真空装置側に切り換えて、型閉した後、第１
および第２の真空装置６，１７を作動させれば、以下、
上記説明したと同様にして行うことができる。

【００４０】本例は以上のように構成したものであり、
この構成によれば次のような作用効果をなす。すなわ
ち、キャビティ５の真空引きの際、キャビティ５への充
填の際、さらには溶解炉１４への戻しの際等における溶
湯Ｗの湯面のコントロールは、従来はゲートピストン２
４を移動させることにより行われていたのであるが、本
例の鋳造装置１によれば、保持炉１５内の圧力を制御す
ることにより行われる。このことから、従来のゲートピ
ストン２４は不要であり、ゲートピストンを排除して鋳
造装置１を構成することができる。

【００４１】従って、従来ゲートピストン２４に起因し
ていた耐久性の問題はなくなり、ひいては鋳造装置１の
耐久性を高めることができる。

【００４２】また、本例の鋳造装置１にあっては、従来
のゲートピストンを有しないことから上下の型２，３の
構造を簡略化することができ、金型コストの低減および
そのメンテナンス性を向上させることができる。

【００４３】さらに、保持炉１５およびキャビティ５の
双方を真空引きする構成であるので、従来ゲートピスト
ン２４により湯口２１ａをシールした上でキャビティ２
１内を真空引きする場合に比して、キャビティ５の真空
引きをより確実かつ迅速に行うことができる。

【００４４】また、制御弁１８により保持炉１５内の圧
力（減圧量）を調整することによって、溶湯Ｗの流動速
度を任意に設定することができるので、溶湯Ｗのキャビ
ティ５への充填速度を容易に制御することができ、最適
な速度で充填を行うことにより、より品質の高い鋳造品
を生産することが可能になる。

【００４５】同様に、保持炉１５内の圧力（増圧量）を
調整することにより、ストーク１３内の残留溶湯Ｗをゆ
っくり溶解炉１４内に戻すことができるので、自重によ
り自然落下させて戻した場合のように溶湯Ｗがガスを巻
き込むことはなくなり、この点でも品質の高い鋳造品を
安定して生産することができるようになる。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、保持炉内の圧力を調整するこ
とにより従来のゲートピストンの機能を補完する構成と
したことから、従来のゲートピストンを排除することが
でき、よってこのゲートピストンに起因していた鋳造装
置の耐久性の問題はなくなり、鋳造装置の耐久性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る鋳造装置の全体図である。

【図２】従来の鋳造装置の全体図である。

【符号の説明】

１，２０…鋳造装置 ２…上型、３…下型 ４…溶湯供給源 ５，２１…キャビティ、５ａ，２１ａ…湯口 ６…第１の真空装置 １０…中空部 １３，２３…ストーク（溶湯供給通路）、１４，２２…
溶解炉 １７…第２の真空装置 １９，２５…加圧装置 ２４…ゲートピストン Ｗ…溶湯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 唐木 満尋 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】型締めした時にキャビティを形成する可動
   型と固定型と、該キャビティ内を真空引きするための第
   １の真空装置と、溶湯が貯留された溶解炉と、該溶解炉
   と前記キャビティとを連通するストークと、該溶解炉が
   内装された密閉箱体状の保持炉と、該保持炉内を真空引
   きするための第２の真空装置と、該保持炉内を大気に連
   通するための制御弁とを備えたことを特徴とする鋳造装
   置。