JPH06114530A - 減圧充填鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳枠内の圧力監視のための設備コストを低減
させる。 【構成】 本発明に係る減圧充填鋳造装置は、一端がフ
ィルタを介して鋳物砂２内の所定位置に位置決めされて
おり、他端１４ｔが前記鋳枠の外側に位置決めされてい
る導圧配管２０と、鋳枠４とは別に設けられた架台３２
に支持された真空ゲージ３０と、鋳枠４が鋳造位置に位
置決めされた状態で、真空ゲージ３０の圧力検出口３６
を導圧配管２０の他端１４ｔに当接させることにより、
導圧配管２０と真空ゲージ３０とを接続させるエアーシ
リンダ３８とを有している。これによって、鋳造位置に
ある鋳枠４に対して、自動的に真空ゲージ３０をセット
できる。このために、各々の鋳枠４に真空ゲージ３０を
常備しておく必要がなくなり鋳枠費用が減少する。さら
に鋳枠４が鋳造位置にない場合には、鋳枠４に真空ゲー
ジ３０が取り付けられていないために、鋳枠４の移動等
に伴う真空ゲージ３０の損傷等がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、上部が開放されている
鋳枠内に鋳物砂を溜めて、その鋳物砂に消失模型を埋設
し、前記鋳枠内を下方から減圧して前記鋳物砂を固定し
た後、前記消失模型の湯口部より溶湯を注入して、その
消失模型とほぼ同形状の製品を鋳造する減圧充填鋳造装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記した減圧充填鋳造装置は、鋳造後に
鋳枠内の減圧状態を解除すると、固められた鋳物砂を再
び流動状態に戻すことができて容易に再使用が可能なた
めに、量産に優れた鋳造方法である。ここで鋳枠内の減
圧は、鋳物砂を固めるだけではなく、湯回りの向上や、
鋳造中に発生する消失模型の燃焼によるガスを効率的に
排出する目的で行われる。したがって鋳枠内の圧力が鋳
造品質に与える影響は非常に大きい。このため従来の減
圧充填鋳造装置では、鋳枠底部に設けられた減圧チャン
バー内の圧力を測定して間接的に鋳枠内の圧力を検出し
たり、あるいは鋳枠内の必要位置に圧力ゲージを取り付
けてその位置の圧力を検出する等して、鋳造中に鋳枠内
の圧力監視を行うようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら鋳枠底部
の減圧チャンバー内圧力を測定する方法では、鋳枠内の
正確な圧力を検出することはできず、測定精度が低いと
いう問題がある。また、鋳枠内の必要位置に圧力ゲージ
を取り付けてその位置の圧力を検出する方法は、測定精
度を確保することはできるが、量産設備では鋳造に使用
する全ての鋳枠に圧力ゲージを取り付ける必要があり、
鋳枠費用が大幅にアップしてしまう。さらに、鋳枠搬送
時の衝撃による圧力ゲージの損傷等により前記圧力ゲー
ジの精度低下や日常保全費がアップする等の問題が生じ
る。本発明の技術的課題は、鋳枠に対して圧力検出セン
サーを自動的に着脱できる構造にして、鋳造位置に位置
決めされた鋳枠にのみ圧力検出センサーをセットするこ
とにより、鋳枠毎に圧力ゲージを取り付けなくても良い
ようにして鋳枠費用を減少させ、さらに圧力検出センサ
ーの損傷も少なくして圧力測定精度の向上、およびコス
ト低減を図ろうとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、以下の
各部構造を有する減圧充填鋳造装置によって解決され
る。即ち、本発明に係る減圧充填鋳造装置は、上部が開
放している鋳枠内に鋳物砂を溜めて、その鋳物砂に消失
模型を埋没させ、前記鋳枠内を下方から減圧して前記鋳
物砂を固定した後、前記消失模型の湯口部より溶湯を注
入して、その消失模型とほぼ同形状の製品を鋳造する減
圧充填鋳造装置において、一端がフィルタを介して前記
鋳物砂内の所定位置に位置決めされており、他端が前記
鋳枠の外側に位置決めされている導圧配管と、前記鋳枠
とは別の位置に設置された圧力検出センサーと、前記鋳
枠が鋳造位置に位置決めされた状態で、前記圧力検出セ
ンサーの圧力検出口を前記導圧配管の他端に当接させる
ことにより、前記導圧配管と圧力検出口とを接続させる
配管接続機構とを有している。

【０００５】

【作用】本発明によると、鋳枠内の所定位置の圧力を測
定するためには、先ず、鋳枠を鋳造位置に位置決めし、
次に、配管接続機構を作動させて圧力検出センサーの圧
力検出口を導圧配管の他端に当接させる。これによって
圧力検出センサーの圧力検出口と導圧配管とが接続され
て、この圧力検出センサーには導圧配管の先端部分の圧
力、即ち、鋳物砂内の所定位置の圧力が導かれるように
なる。したがって導圧配管の先端を圧力監視に必要な位
置に位置決めしておけば、鋳造中は、前記圧力検出セン
サーによって、常時、この位置の圧力を監視することが
できる。また鋳造が完了した後に、配管接続機構を作動
させて圧力検出センサーの圧力検出口を導圧配管の他端
から離すことにより、圧力検出口と導圧配管との接続が
簡単に解除される。このように鋳造位置にある鋳枠に対
して、自動的に圧力検出センサーをセットできるため
に、各々の鋳枠に前記圧力検出センサーを常備しておく
必要がなくなり鋳枠費用が減少する。さらに鋳枠が鋳造
位置にない場合には、鋳枠に圧力検出センサーが取り付
けられていないために、鋳枠の移動等に伴う圧力検出セ
ンサーの損傷がなくなる。この結果、損傷のない圧力検
出センサーで鋳枠内の圧力を測定できるために測定精度
も向上する。

【０００６】

【実施例】以下、図１〜図４を参照して本発明の一実施
例に係る減圧充填鋳造装置の説明を行う。図１は、本実
施例に係る減圧充填鋳造装置の要部縦断面図であり、図
２は、図１のII詳細図、図３は、図１のIII 詳細図であ
る。また、図４は鋳枠内の圧力分布を表すグラフであ
る。図１に示すように、本実施例に係る減圧充填鋳造装
置は、耐熱性粒状物（以下、鋳物砂２という）を収納す
るための鋳枠４を備えている。この鋳枠４は上部が開放
した箱形の容器であり、底が二重になっている。そして
前記二重底の上側の板（中板４ｎ）が通気性の多孔質焼
結板により製作されている。また、前記中板４ｎより下
側は減圧チャンバー４ｃになっており、この減圧チャン
バー４ｃが吸引弁６を介して減圧装置（図示されていな
い）に接続されている。さらに、前記減圧チャンバー４
ｃは加圧弁（図示されていない）を介して空気源（図示
されていない）にも接続されている。

【０００７】前記鋳枠４の外側面上端には、所定の間隔
で複数の小型チャンバー１４が設けられている。そし
て、図２に示すように、この小型チャンバー１４と鋳枠
４との間には横貫通孔１４ｙが形成されており、この横
貫通孔１４ｙによって小型チャンバー１４と鋳枠４の内
部とが連通している。また、小型チャンバー１４の上板
１４ｕには縦貫通孔１４ｔが形成されており、この縦貫
通孔１４ｔによって小型チャンバー１４は外部に開放さ
れている。さらに、両貫通孔１４ｙ，１４ｔにはフィル
タとして機能する通気性の多孔質焼結ベント２４ｙ，２
４ｔが装着されている。これによって小型チャンバー１
４内には、鋳枠４内の鋳物砂２や外部のゴミ等が入らな
いようになっている。上記した構造により、前記鋳枠４
内に所定量の鋳物砂２が収納され、さらにこの鋳枠４の
上から消失性フィルム１０が被せられた状態で、鋳枠４
底部の減圧チャンバー４ｃが減圧されると、通気性の中
板４ｎを介して鋳枠４内が間接的に減圧され、前記鋳物
砂２は下方に吸引されて固められる。また、前記消失性
フィルム１０はその中央部分が鋳物砂２の表面に吸着さ
れ、さらにその縁部分が小型チャンバー１４の上板１４
ｕの縦貫通孔１４ｔに吸着されることにより、鋳枠４に
確実に被せられて鋳枠４内のシール性が確保される。

【０００８】図４は、消失性フィルム１０を被せた状態
における鋳枠４内の圧力分布（●）と消失性フィルム１
０を被せない状態における鋳枠４内の圧力分布（○）と
を表したグラフである。横軸は圧力測定部位、縦軸は減
圧度を表している。例えば、減圧チャンバー４ｃ内を大
気圧から540mmHg だけ減圧した場合を考える。消失性フ
ィルム１０を被せた場合は、鋳枠４内の上面、中央およ
び底部において、ほとんど圧力変動がなく−540mmHg(大
気圧を 0mmHgとする) に保持されている。一方、消失性
フィルム１０を被せない場合は、鋳枠４の底部において
ほぼ−540mmHg に保持されているだけで、上面に近づく
につれて減圧度は小さくなっている。なお、実際の操業
においては、鋳枠４内の圧力は−200mmHg(大気圧を 0mm
Hgとする) に設定される。

【０００９】前記鋳枠４内には、この鋳枠４内の圧力を
鋳枠４の外に導くための圧力検知用パイプ２０が取り付
けられている。前記圧力検知用パイプ２０は、図３に示
すように、略Ｌ字形に成形されたパイプであり、鋳枠４
の内壁面にサポート２２を介して縦方向に取り付けられ
ている。さらに、圧力検知用パイプ２０の上部は前記横
貫通孔１４ｙに通されて小型チャンバー１４内に収納さ
れており、この小型チャンバー１４の縦貫通孔１４ｔに
前記圧力検知用パイプ２０の上部開口２０ｊが接続され
ている。また、圧力検知用パイプ２０の先端に設けられ
た圧力検出口２０ｓは鋳枠４内の所定レベルに位置決め
されている。さらに前記圧力検知用パイプ２０の圧力検
出口２０ｓおよび上部開口２０ｊにはフィルタとして機
能する焼結ベント２４が装着されている。これによっ
て、圧力検知用パイプ２０内には、鋳枠４内の鋳物砂２
や外部のゴミ等が入らないようになっている。なお、圧
力検知用パイプ２０の長さを変えることにより、圧力の
検出位置を自由に選定することができる。即ち、この圧
力検知用パイプ２０および小型チャンバー１４の縦貫通
孔１４ｔが導圧配管として機能する。前記圧力検知用パ
イプ２０の上部開口２０ｊが当接している小型チャンバ
ー１４の上板１４ｕには、その上面に平面形状がリング
形の溝１４ｍが形成されている。そしてこの溝１４ｍ
に、後記する減圧検知用アタッチメント３６の先端に装
着されたＯリング３６ｓが収納される。

【００１０】前記鋳枠４の鋳造位置近傍には、図１に示
すように、真空ゲージ３０を支持するための架台３２が
設置されている。この架台３２には、前記真空ゲージ３
０の他、この真空ゲージ３０と前記圧力検知用パイプ２
０とを連通させるための減圧検知用アタッチメント３６
およびこの減圧検知用アタッチメント３６を昇降するた
めのエアーシリンダ３８が支持されている。さらに、前
記真空ゲージ３０と減圧検知用アタッチメント３６とは
可撓性の圧力検出用配管３４によって接続されている。
ここで前記減圧検知用アタッチメント３６は筒状の容器
であり、この容器の内部に形成された吸引チャンバー３
６ｋに、図３に示すように、前記圧力検出用配管３４が
接続される。また、前記減圧検知用アタッチメント３６
の先端面３６ｆには中央に凹部３６ｈが形成されてお
り、この凹部３６ｈと吸引チャンバー３６ｋとが吸引通
路３６ｔによって連通している。さらに前記凹部３６ｈ
の中心には先細状のピン３６ｐが固定されている。この
ピン３６ｐは、その外径が前記小型チャンバー１４の縦
貫通孔１４ｔの径よりも小さく設定されており、さらに
その先端部が減圧検知用アタッチメント３６の先端面３
６ｆよりも所定寸法だけ突出している。また、このピン
３６ｐの内部には軸心方向に貫通孔３６ｃが形成されて
おり、この貫通孔３６ｃ内にエアーノズル３６ａが収納
されている。そして、所定のタイミングでピン３６ｐの
先端から空気を吹き出せるようになっている。さらに、
前記減圧検知用アタッチメント３６の先端面３６ｆには
凹部３６ｈの周囲にシール用のＯリング３６ｓが装着さ
れている。

【００１１】前記減圧検知用アタッチメント３６は、前
記先端面３６ｆを下方に向けた状態で前記エアーシリン
ダ３８のピストンロッド（図示されていない）に同軸に
連結されている。また、前記エアーシリンダ３８は、前
記架台３２の所定位置に垂直下向きに取り付けられてい
る。この構造により、エアーシリンダ３８がピストンロ
ッドを延出する方向に駆動されると、減圧検知用アタッ
チメント３６は下降し、また、エアーシリンダ３８がピ
ストンロッドを収納する方向に駆動されると、減圧検知
用アタッチメント３６は上昇する。

【００１２】ここで前記鋳枠４は、前記圧力検知用パイ
プ２０が接続された小型チャンバー１４の縦貫通孔１４
ｔの中心線が前記減圧検知用アタッチメント３６および
エアーシリンダ３８の軸心と一致するように、鋳造位置
に位置決めされる。したがって、前記鋳枠４が鋳造位置
に位置決めされた状態で、エアーシリンダ３８がピスト
ンロッドを延出する方向に駆動されると、減圧検知アタ
ッチメント３６は下降して、前記減圧検知アタッチメン
ト３６のピン３６ｐの先端は小型チャンバー１４の縦貫
通孔１４ｔに挿入される。これによって、小型チャンバ
ー１４の縦貫通孔１４ｔの上に被せられた消失性フィル
ム１０に穴が開けられて、この縦貫通孔１４ｔと減圧検
知アタッチメント３６の凹部３６ｈとが連通する。さら
に、前記減圧検知アタッチメント３６の先端面３６ｆが
消失性フィルム１０を介して小型チャンバー１４の上板
１４ｕに当接して、前記先端面３６ｆに装着されたＯリ
ング３６ｓおよび消失性フィルム１０が前記上板１４ｕ
に形成された溝１４ｍに係合する。これによって、縦貫
通孔１４ｔと減圧検知アタッチメント３６の凹部３６ｈ
とが外部からシールされる。この結果、圧力検知用パイ
プ２０と真空ゲージ３０の圧力検出用配管３４とが、縦
貫通孔１４ｔおよび減圧検知アタッチメント３６を介し
て接続されて、前記真空ゲージ３０には鋳枠４内の所定
位置の圧力が導かれる。また、エアーシリンダ３８がピ
ストンロッドを収納する方向に駆動されると、減圧検知
アタッチメント３６は上昇して、前記減圧検知アタッチ
メント３６のピン３６ｐは縦貫通孔１４ｔから抜かれ、
さらに減圧検知アタッチメント３６の先端面３６ｆが小
型チャンバー１４の上板１４ｕから離れることにより、
圧力検知用パイプ２０と真空ゲージ３０との接続が解除
される。即ち、真空ゲージ３０、圧力検出用配管３４お
よび減圧検知アタッチメント３６が圧力検出センサーと
して機能し、減圧検知アタッチメント３６の凹部３６ｈ
が圧力検出センサーの圧力検出口として機能する。ま
た、エアーシリンダ３８がが圧力検出口と導圧配管とを
接続させる配管接続機構として機能する。

【００１３】次に、本実施例に係る減圧充填鋳造装置の
作用を説明する。先ず、所定量の鋳物砂２が収納された
鋳枠４が鋳造位置に位置決めされて、この鋳枠４に減圧
装置からの配管および空気源からの配管が接続される。
前記鋳枠４が規定どおりにセットされると、鋳枠４に設
けられた加圧弁が開かれて前記空気源から減圧チャンバ
ー４ｃに圧縮空気が供給される。これによって、減圧チ
ャンバー４ｃ内から中板４ｎを通って鋳枠４内に空気が
流入する。前記鋳枠４内に空気が流入することによっ
て、鋳物砂２が流動状態になると、この鋳物砂２内に消
失模型１が埋没される。そして前記消失模型１が鋳枠４
内の所定位置に位置決めされると、前記加圧弁が閉じら
れて、図１に示すように、鋳枠４の上に消失性フィルム
１０が被せられる。次に、前記架台３２に取り付けられ
たエアーシリンダ３８がピストンロッドを延出する方向
に駆動されて、減圧検知アタッチメント３６が下降す
る。さらに減圧検知アタッチメント３６のピン３６ｐに
収納されたエアーノズル３６ａから空気が吹き出され
て、減圧検知アタッチメント３６の先端面３６ｆが当接
する部位の鋳物砂２およびゴミ等が吹き飛ばされる。そ
して、図３に示すように、減圧検知アタッチメント３６
の先端面３６ｆが消失性フィルム１０を介して小型チャ
ンバー１４の上板１４ｕに当接した段階で、ピン３６ｐ
の先端が縦貫通孔１４ｔに挿入されて消失性フィルム１
０に穴が開けられ、鋳枠４に装着された圧力検知用パイ
プ２０と真空ゲージ３０の圧力検出用配管３４とがこの
減圧検知アタッチメント３６および縦貫通孔１４ｔを介
して接続される。なお、圧力検知用パイプ２０と圧力検
出用配管３４とが接続された状態でエアーノズル３６ａ
からの空気の放出が止められる。

【００１４】次に、鋳枠４に設けられた吸引弁６が開か
れて減圧チャンバー４ｃ内の減圧が行われる。これによ
って鋳枠４の内部が中板４ｎを介して間接的に減圧さ
れ、前記鋳物砂２は下方に吸引されて固められる。ま
た、前記消失性フィルム１０はその中央部分が鋳物砂２
の表面に吸着され、さらにその縁部分が小型チャンバー
１４の上板１４ｕの縦貫通孔１４ｔに吸着されることに
より、鋳枠４に確実に被せられて鋳枠４内のシール性が
確保される。そして、鋳枠４内の所定位置の圧力が真空
ゲージ３０によって、常時、測定される。この状態で前
記消失模型１の湯口部より溶湯が注入されて鋳造が行わ
れる。ここで鋳造中は鋳枠４内の減圧が継続して行われ
るために、湯回りが向上し、また消失模型１の燃焼によ
り発生するガスも効率的に排出される。このように本実
施例に係る減圧充填鋳造装置によると、例えば、多孔質
焼結板製の中板４ｎの目詰まりによる圧力変化や、鋳枠
４の損傷による圧力変化を極めて容易に管理できる。ま
た、鋳造位置にある鋳枠４に対して、自動的に真空ゲー
ジ３０をセットできるために、各々の鋳枠４に真空ゲー
ジ３０を常備しておく必要がなくなり鋳枠費用が減少す
る。さらに鋳枠４が鋳造位置にない場合には、鋳枠４に
真空ゲージ３０が取り付けられていないために、鋳枠４
の移動等に伴う真空ゲージ３０の損傷がなくなる。

【００１５】

【発明の効果】本発明によると、圧力検出センサーを鋳
枠に常備しておく必要がなくなるために、鋳枠費用が減
少する。さらに圧力検出センサーの損傷も少なくなる。
これによって鋳枠内の圧力監視のための設備コストが低
減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る減圧充填鋳造装置の要
部縦断面図である。

【図２】図１のII詳細図である。

【図３】図１のIII 詳細図である。

【図４】鋳枠内の圧力分布を表すグラフである。

【符号の説明】

１ 消失模型 ２ 鋳物砂 ４ 鋳枠 １４ｔ 縦貫通孔（導圧配管） ２０ 圧力検知用パイプ（導圧配管） ３０ 真空ゲージ（圧力検出センサー） ３４ 圧力検出用配管（圧力検出センサーの一部） ３６ 減圧検知アタッチメント（圧力検出センサーの一
部） ３６ｈ 凹部（圧力検出口） ３８ エアーシリンダ（配管接続機構）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 啓一 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】 上部が開放している鋳枠内に鋳物砂を溜
   めて、その鋳物砂に消失模型を埋没させ、前記鋳枠内を
   下方から減圧して前記鋳物砂を固定した後、前記消失模
   型の湯口部より溶湯を注入して、その消失模型とほぼ同
   形状の製品を鋳造する減圧充填鋳造装置において、 一端がフィルタを介して前記鋳物砂内の所定位置に位置
   決めされており、他端が前記鋳枠の外側に位置決めされ
   ている導圧配管と、 前記鋳枠とは別の位置に設置された圧力検出センサー
   と、 前記鋳枠が鋳造位置に位置決めされた状態で、前記圧力
   検出センサーの圧力検出口を前記導圧配管の他端に当接
   させることにより、前記導圧配管と圧力検出口とを接続
   させる配管接続機構と、を有することを特徴とする減圧
   充填鋳造装置。