ワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法及びこれに用いられる遠心埋没装置
【課題】埋没材のスラリーを調製する際の混水比の管理を容易化し且つ鋳肌を平滑化する。
【解決手段】鋳造リング16の中に埋没材のスラリー18を充填（II）し、また、鋳造リング16にキャップ22を装着する(III)。円錐台14と鋳造リング16との組立体26は、未だに硬化していないスラリー18を収容した状態で遠心埋没装置に装着される。遠心埋没装置が動作すると、組立体26が真横の姿勢になり、キャップ22側から円錐台14側に向けて遠心力が付与され、この遠心力によってスラリー18から余剰の練和液が分離される(IV)。余剰練和液の分離が完了したら、遠心埋没装置から取り外した組立体26からキャップ22を外して余剰練和液を排出する(V)。この後の工程は、従来と同様に、スラリー18が硬化した後に脱ロウ工程に移行する。
【解決手段】鋳造リング16の中に埋没材のスラリー18を充填（II）し、また、鋳造リング16にキャップ22を装着する(III)。円錐台14と鋳造リング16との組立体26は、未だに硬化していないスラリー18を収容した状態で遠心埋没装置に装着される。遠心埋没装置が動作すると、組立体26が真横の姿勢になり、キャップ22側から円錐台14側に向けて遠心力が付与され、この遠心力によってスラリー18から余剰の練和液が分離される(IV)。余剰練和液の分離が完了したら、遠心埋没装置から取り外した組立体26からキャップ22を外して余剰練和液を排出する(V)。この後の工程は、従来と同様に、スラリー18が硬化した後に脱ロウ工程に移行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に歯科修復物の鋳造や貴金属の装飾品の鋳造に採用されているワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法及びこれに用いられる遠心埋没装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワックスパターンを使った精密鋳造法は、歯科修復物や貴金属の装飾品の製造に一般的に用いられている。また、ワックスの代わりにレジンでパターンを形成して、これを焼却することでキャビティを作る技法も開発されている。図１２を参照して従来のロストワックス鋳造法を説明する。図１２に示す参照符号１０は、例示として歯科用鋳造品の原型となるワックスパターンを示す。ワックスパターン１０はスプール線１２を介して円錐台１４の上に設置される（図１２の(I)）。スプール線１２は湯道を形成するための材料である。ワックスパターン１０が設置された円錐台１４には、その後、円筒状の鋳造リング１６が設置され、鋳造リング１６によってワックスパターン１０の周囲が包囲される（図１２の(II)）。
【０００３】
これとは別に、埋没材が用意される。埋没材の種類は石膏系埋没材と非石膏系埋没材とに分類することができ、また、非石膏系埋没材はリン酸塩系埋没材とシリカゾル系埋没材とに分類することができる。シリカゾル系埋没材は、エチルシリケート埋没材、コロイダルシリカ埋没材を例示することができる。特許文献１には石膏系、リン酸塩系の埋没材が開示されている。特許文献２〜４には石膏系埋没材が開示されている。特許文献５にはリン酸塩系埋没材が開示されている。
【０００４】
埋没材は、典型的には耐火材（シリカ）を主成分とし、これに結合材が配合された粉末埋没材料として入手可能である。入手した粉末埋没材料は、これに練和液を添加して練和することで泥状に調製したスラリー１８の状態で使用される。
【０００５】
ワックスパターン法に従って説明すると、予め用意したスラリー１８は鋳造リング１６の中に充填される（図１２の(III)）。スラリー１８を鋳造リング１６の中に充填することにより、ワックスパターン１０及びスプール線１２の周囲がスラリー１８で包囲された状態となる（図１２の(IV)）。スラリー１８が硬化したら、鋳造リング１６で包囲された状態の硬化した埋没材２０から円錐台１４及びスプール線１２を除去し、そして、鋳造リング１６の中の埋没材２０を電気炉やガス炉などの加熱炉の中に入れて脱ロウが行われる（脱ロウ工程）。スプール線１２がワックスで作られているときには、ワックスパターン１０及びスプール線１２を残して円錐台１４だけが除去される。脱ロウ工程によって、埋没材２０の中のワックスパターン１０が除去され、これにより、埋没材２０は、湯道及びキャビティを備えた鋳型になる。この鋳型のキャビティの中に溶融金属を充填する鋳込みによって歯科鋳造品が形成される。ワックスパターン法の代わりにレジンパターンを用いたときには、脱ロウの代わりにレジンパターンが加熱炉で消失する。
【０００６】
埋没材の使用に際して幾つかの注意事項が知られている。例えば鋳造物の鋳肌を平滑にするのに、粉末埋没材料は粉末粒度が細かいほど良いと言われている。また、スラリー１８を調製する際に、及び／又はスラリー１８を鋳造リング１６の中に充填する際に、バイブレータを用いて十分に脱泡処理するのが好ましいと言われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２８６１２１号公報
【特許文献２】特開平１０−１１３７４５号公報
【特許文献３】特開平１１−２２６６９５号公報
【特許文献４】特開２００１−３５３１６６号公報
【特許文献５】特開平１０−２９６３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
金属材料は、周知のように、溶融状態から雰囲気温度に低下する過程で熱収縮する。例えば金合金の鋳造収縮率は1.4〜1.6％、金銀パラジウム合金の鋳造収縮率は1.5〜1.7％、銀合金の鋳造収縮率は1.1〜1.3％、コバルトクロム合金の鋳造収縮率は2.1〜2.3％、ニッケルクロム合金の鋳造収縮率は1.9〜2.3％であると言われている。この合金の鋳造収縮に対応するために埋没材の膨張を利用することが知られている。埋没材の膨張率は、粉末埋没材料と練和液との混水比によって影響を受けるため混水比の管理が重要であり、作業者は混水比に注意してスラリーを調製する必要がある。
【０００９】
本発明の目的は、埋没材のスラリーを調製する際の混水比の管理を容易化することのできるワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法及びこれに用いる遠心埋没装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の更なる目的は、埋没材のスラリーを調製する際の混水比の管理がラフであったとしても、好ましい混水比に調整することのできるワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法及びこれに用いる遠心埋没装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の更なる目的は、作業者の熟練に依存することなく鋳肌が平滑な鋳造品を作製することのできるワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法及びこれに用いる遠心埋没装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の技術的課題は、本発明の第１の観点によれば、基本的には、
埋没材の粉末埋没材料に練和液を添加して練和することにより調製したスラリーを鋳造リングの中に充填してワックスパターン又はレジンパターンの周りをスラリーで包囲し、該スラリーが硬化した後に前記ワックスパターン又はレジンパターンを除去するパターン除去処理を行うことにより前記埋没材の鋳型を製造する鋳型製造方法において、
円周軌道に沿って前記スラリーを充填した前記鋳造リングを真横の姿勢で回転させることにより前記鋳造リングの中のスラリーに遠心力を付与して前記スラリーから余剰の練和液を分離させる余剰練和液分離工程と、
該余剰練和液分離工程の後に、前記鋳造リングの中の前記余剰練和液を前記鋳造リングから排出する余剰練和液排出工程と、
該余剰練和液排出工程の後に、前記スラリーを硬化させるスラリー硬化工程とを有し、
該スラリー硬化工程の後に前記パターン除去処理を実行することを特徴とするワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法を提供することにより達成される。
【００１３】
すなわち、第１の観点の本発明は粉末埋没材料と練和液とを練和してスラリーを調製して、このスラリーを鋳造リングの中に充填してワックスパターン又はレジンパターンをスラリーで包囲するまでの工程は、従前と同じであるが、スラリーを充填した鋳造リングを真横にしながら公転させて、該鋳造リングの中のスラリーに遠心力を付与することで、スラリーに含まれる余剰の練和液をスラリーから分離させ、分離した練和液を鋳造リングから排出することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、埋没材のスラリーを調製する際に過剰に練和液を添加したとしても、遠心力の付与による余剰練和液の分離によって混水比を適切に調整することができる。したがって、埋没材のスラリーを調製する際の混水比の管理を容易化することができる。換言すれば、埋没材のスラリーを調製する際の混水比の管理がラフであったとしても、好ましい混水比に調整することができる。また、遠心力によってスラリーが押し固められるためワックスパターン又はレジンパターンの表面を忠実に転写することができ、これによりスラリーが硬化した後の埋没材からなる鋳型から作られる鋳造品の鋳肌を平滑化することができる。
【００１５】
上記の技術的課題は、本発明の他の観点によれば、
埋没材の粉末埋没材料に練和液を混入して練和したスラリーを鋳造リングの中に充填して、該鋳造リングの中に設置されているワックスパターン又はレジンパターンを前記スラリーで包囲した前記鋳造リングの中の前記スラリーに遠心力を作用させて該スラリーから余剰練和液を分離させるための遠心埋没装置であって、
電動モータに連係された中心軸を中心に回転駆動される回転体と、
該回転体に揺動自在に設けられた保持具とを有し、
前記スラリーを充填した鋳造リングを前記保持具に装着したときに、該スラリーを充填した鋳造リングの重心が前記保持具の揺動中心軸よりも低位に位置し、
前記電動モータを起動して前記回転体を回転駆動させたときに、前記鋳造リングが真横の姿勢で前記水平軸を中心に公転して、前記鋳造リングの中のスラリーに遠心力を付与することを特徴とする遠心埋没装置を提供することにより達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例の鋳型製造方法の手順を説明するための図である。
【図２】エチレンシリケート埋没材を使った鋳型製造方法の手順を説明するための図である。
【図３】図２に続いて、エチレンシリケート埋没材を使った鋳型製造方法の手順を説明するための図である。
【図４】図３に続いて、エチレンシリケート埋没材を使った鋳型製造方法の手順を説明するための図である。
【図５】図４に続いて、エチレンシリケート埋没材を使った鋳型製造方法の手順を説明するための図である。
【図６】図５に続いて、エチレンシリケート埋没材を使った鋳型製造方法の手順を説明するための図である。
【図７】実施例の鋳型製造方法に使用した遠心埋没装置の概要を説明するための図である。
【図８】図７の遠心埋没装置に設けられている保持具が水平軸を中心に揺動自在であることを説明するための図である。
【図９】図６に続いて、エチレンシリケート埋没材を使った鋳型製造方法の手順を説明するための図である。
【図１０】遠心埋没装置の回転体に設置される保持具の変形例を示し、鋳造リングを設置する過程を説明するために空の鋳造リングを保持具に装着する直前の状態を示す図である。
【図１１】図１０に対応する図であり、鋳造リングを設置する過程を説明するために空の鋳造リングを保持具に装着した状態を示す図である。
【図１２】従来の鋳型製造方法の手順を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１７】
以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。
【００１８】
図１は、実施例のワックスパターンを用いた鋳型製造方法の手順を説明するための図である。図１においては、先に従来例として図１２を参照して説明した部材と同じ部材には同一の参照符号を付してある。実施例の鋳型製造方法は、従来と同様に、ワックスパターン１０をスプール線１２を介して円錐台１４の上に設置した後に鋳造リング１６を取り付けて、この鋳造リング１６の中に泥状の埋没材つまりスラリー１８を充填する（図１の(I)、（II））。スラリー１８は、石膏系埋没材、非石膏系埋没材（リン酸塩系埋没材、シリカゾル系埋没材）のいずれの埋没材であってもよい。次いで、鋳造リング１６の上端開口にキャップ２２を装着する（図１の(III)）。キャップ２２の装着は必ずしも必須ではない。キャップ２２は、好ましくは、中心部に開口２２ａを備えているのがよく、この開口２２ａを通じて、鋳造リング１６の中にスラリーを充填することができる。
【００１９】
キャップ２２を装着した後、円錐台１４と鋳造リング１６との組立体２６は、未だに硬化していないスラリー１８を収容した状態で遠心埋没装置に装着され、この遠心埋没装置によって、組立体２６を真横にした状態で且つキャップ２２側から円錐台１４側に向けて遠心力が付与される（図１の(IV)）。適当な時間（例えば１０分間）、遠心埋没装置を動作させて組立体２６の中のスラリー１８に遠心力を作用させてスラリー１８から余剰の練和液を分離させる。スラリー１８から分離した余剰の練和液は、スラリー１８の固形成分との比重の相違によって遠心力の作用方向後方に位置した、つまり横になった組立体２６のキャップ２２側に偏在した状態となる。
【００２０】
任意であるが、スラリー１８を収容した組立体２６を遠心埋没装置に装着する前に、図１に仮想線で示すように、錘Ｗtをスラリー１８の上に載置してもよい（図１の(II)）。
【００２１】
遠心埋没装置を使った余剰の練和液の分離が完了したら、組立体２６を遠心埋没装置から取り外し、そしてキャップ２２を鋳造リング１６から取り外して、組立体２６を横に傾けることで、鋳造リング１６の上端部に存在する分離した余剰練和液（スラリー１８から分離してスラリー１８の上に浮き出した余剰練和液）が組立体２６から排液される（図１の(V)）。この後の工程は、従来と同様に、スラリー１８が硬化するまで静置される（図１の(VI)）。次いで、鋳造リング１６で包囲された状態の硬化した埋没材２０から円錐台１４及びスプール線１２を除去し、そして、鋳造リング１６付き埋没材２０を加熱炉の中に入れて脱ロウが行われる（脱ロウ工程）。この脱ロウ工程に使用する加熱炉として、従来のように電気炉やガス炉であってもよいが、加圧蒸気を使用して脱ロウを行う蒸気釜を使用してもよい。蒸気釜を使用することにより、従来の電気炉やガス炉を使ってワックスパターン１０を焼却したときに発生する臭気の問題を解消することができる。なお、スプール線１２がロウ材で作られているときには、スプール線１２はワックスパターン１０と一緒に脱ロウ工程で除去される。脱ロウ工程を経ることにより、埋没材２０は、湯道及びキャビティを備えた鋳型になり、この鋳型を使って鋳込みが行われる。
【００２２】
スラリー１８の上に錘Ｗtを載置してあるときには、遠心埋没装置から組立体２６を取り外した後に、錘Ｗtが取り除かれる（図１の(V)）。
【００２３】
図２〜図９を参照して、エチルシリケート埋没材を使った実施例を説明する。図２に示す参照符号３０はフォーマであり、前述した円錐台１４（図１、図１２）に相当する部材である。フォーマ３０はその中央部分に切頭円錐形の突出部３０ａを有し（図２の(I)）、この突出部３０ａの上に、ロウ材で略円錐状に形作った湯だまり形成材料３２を設置した後に鋳造リング３４をフォーマ３０の上に設置する（図２の(II)）。勿論、フォーマ３０に鋳造リング３４を設置した後に、鋳造リング３４の上端開口から指を差し入れて湯だまり形成材料３２をフォーマ３０の突出部３０ａの上に設置してもよい。鋳造リング３４は、特に限定するものではないが、下部の小径部３４ａと、上部の大径部３４ｂとを備えた、直径の異なる上下２段の段付き形状を有していてもよい（図２の(II)）。
【００２４】
図３を参照して、この図３は、エチルシリケート埋没材を鋳造リング３４の中に一次充填する工程を説明する図である。エチルシリケート埋没材は、ラバーカップ３６の中で粉末埋没材料と専用の練和液とを練和することにより調製された泥状のスラリー３８の状態で使用される。スラリー３８を鋳造リング３４の中に充填する工程では、フォーマ３０と鋳造リング３４とからなる組立体４０にバイブレータ（図示せず）で振動を加えるのがよい（図３の(III)〜(IV)）。
【００２５】
スラリー３８の一次充填は、鋳造リング３４の底部、好ましくは湯だまり形成材料３２の頂部が露出する高さ位置で停止される（図３の(IV)）。一次充填したスラリー３８が凝固した状態になって土台(一次埋没材)ができたら、この一次埋没材の上にワックスパターン４２を設置すると共に、ロウ材料からなるスプール線４４でワックスパターン４２と湯だまり形成材料３２とを連結する（図４の(V)）。なお、スプール線４４がワックスでない部材（例えば針金）で構成されているときには、このスプール線４４を湯だまり形成材料３２に差し込むことでスプール線４４と湯だまり形成部材３２とを連結する。これにより一次埋没作業が終了する。
【００２６】
一次埋没作業に続く二次埋没作業は、ワックスパターン４２及びスプール線４４の周りに、一次埋没と同じスラリー３８を充填することにより行われる（図４の(VI)、図５の(VII)）。スラリーの、この二次充填では、フォーマ３０と鋳造リング３４とからなる組立体４０にバイブレータ（図示せず）で振動を加えるのがよい。この二次充填つまり二次埋設工程が終了したら鋳造リング３４の上端にキャップ４６を設置する（図５の(VIII)）。なお、二次充填の前にキャップ４６を鋳造リング３４に設置し、キャップ４６の中心開口４６ａを通じてスラリー３８を鋳造リング３４の中に充填するようにしてもよい。二次埋設工程が完了したら、スラリー３８が硬化する前に、キャップ４６を装着した組立体４０を遠心埋没装置５０に装着する（図６の（IX））。なお、一次埋没作業を行った部位は既に凝固状態であることから、遠心埋没装置５０に装着する前に、組立体４０からフォーマ３０及びスプール線４４（ワックスでない材料の場合）を除去してもよい。また、図１を参照して説明したように、組立体４０を遠心埋没装置５０に装着する前に、スラリー３８の上に錘Ｗtを載置してもよい。
【００２７】
エチルシリケート埋没材においても、図１を参照して前述したように、組立体４０の中に一回の作業でスラリー３８を充填して、このスラリー３８が硬化する前に遠心埋没装置５０を使って遠心力による固液分離によって余剰練和液をスラリー３８から分離させるようにしてもよい。このように一回のスラリーの充填作業で埋没を終わらせる手法は、好ましくは、ワックスでない部材（例えば針金）でスプール線４４を構成する場合に採用される。
【００２８】
図７、図８は遠心埋没装置５０の概要を説明するための図である。図７を参照して、遠心埋没装置５０は、垂直中心軸５２を中心として回転する回転体５４を有し、この回転体５４には保持具５６が設置されている。回転体５４は、回転体５４の回転バランスを保つのに、好ましくは径方向に対抗した位置に一対の保持具５６を備えているのがよく、例えば保持具５６を二対設けるのであれば、合計４つの保持具５６を９０度間隔で配設するのがよい。
【００２９】
各保持具５６は、図８にも示すように、径方向外方に延びる左右の水平軸５８、５８を有し、各水平軸５８は、回転体５４のブラケット６０（図７）に揺動自在に支持されている。遠心埋没装置５０は、電動モータ６２が駆動することにより、回転体５４がその中心軸５２を中心に回転駆動される。この実施例では、保持具５６は円形リングで構成され、この円形リング状の保持具５６には、組立体４０の鋳造リング３４が上から挿入され、鋳造リング３４の上端の径方向外方に突出した円周フランジ３４ｃが保持具５６の上端と係合した状態で、キャップ４６付きの組立体４０又は鋳造リング３４が、ブランコのように揺動可能に保持される。保持具５６の水平軸５８を受けるブラケット６０の大きさによるが、仮に遠心力によって真横の姿勢になる組立体４０又は鋳造リング３４が回転体５４と干渉するときには、この回転体５４の干渉する部位に開口つまり窓６４（図７）を設ければよい。
【００３０】
図７に示すように、遠心埋没装置５０はタイマ６６及びマニュアルスイッチ６８を有し、タイマ６６で時間をセットすることによりモータ６２の動作時間を規定することができる。また、マニュアルスイッチ６８でモータ６２のオン／オフを制御することができ、電動モータ６２に供給される電源がＯＦＦされたときには、ブレーキ７０（図６）によって回転体５４の回転が制動される。ブレーキ７０は自動制御であってもよいし、マニュアル制御であってもよい。
【００３１】
保持具５６は、鋳造リング３４の中に埋没材（スラリー３８）を充填したキャップ４６付き組立体４０を保持したときに、又は、この組立体４０からフォーマ３０を取り外した後のキャップ４６付き鋳造リング３４を補治具５６で保持したときに、スラリー３８を充填した起立状態の組立体４０又は鋳造リング３４の重心位置が水平軸５８よりも下方に位置するように設定されている。これにより、遠心埋没装置５０が駆動して回転体５４が回転したときに、この回転による遠心力によって、組立体４０又は鋳造リング３４が真横の姿勢になり、鋳造リング３４の底部（凝固状態の一次埋没側）が径方向外方に位置し、他方、鋳造リング３４の上部（ワックスパターン１０を包囲している二次埋没側）が径方向内方に位置した状態になる。
【００３２】
遠心埋没装置５０を約５〜１０分間動作させて、組立体４０又は鋳造リング３４の中のスラリー３８に遠心力を付与し、余剰の練和液をスラリー３８から分離させる（図６の(X)）。この余剰の練和液はスラリー３８との比重の相違によって前述したように径方向内方に偏在した状態となる。そして、遠心埋没装置５０の動作が停止すると、保持具５６によって保持されているキャップ４６付き組立体４０又は鋳造リング３４は直立姿勢に戻り、キャップ４６（ワックスパターン１０を包囲している二次埋没側）が上に位置し、鋳造リング３４の底部（一次埋没側）が下に位置した状態になる。保持具５６からキャップ４６付き組立体４０又は鋳造リング３４を取り外した後に、キャップ４６を組立体４０（鋳造リング３４）から外し、そして組立体４０又は鋳造リング３４を斜めに傾けて鋳造リング３４の中で浮き出している余剰練和液７２を捨てる（図９の(XI)）。その後、組立体４０又はこの組立体４０からフォーマ３０を取り外した鋳造リング３４の中でスラリー３８が硬化するのを待つ。
【００３３】
エチレンシリケート埋没材が硬化したら、次の脱ロウ工程（図９の(XII)）に移行する。脱ロウ工程では例えば圧力釜を用いてロウ材料からなる湯だまり形成材料３２、スプール線４４並びにワックスパターンの除去が行われる。すなわち、圧力釜で加圧蒸気に１５〜３０分間、エチレンシリケート埋没材７４を晒すことによりワックスパターン４２、スプール線４４、湯だまり形成材料３２のロウが溶けてエチレンシリケート埋没材７４から流出し、これにより鋳型７６が完成する（図９の(XII)）。次いで、鋳造工程（図９の(XIII)）に移行して鋳型７６のキャビティ７６ａに溶融金属を鋳込むことにより歯科鋳造品が成形される。
【００３４】
脱ロウ工程（図９の(XII)）から鋳造工程（図９の(XIII)）までの過程で下記の第１〜第３のやり方が存在するので、この第１〜第３のやり方のなかから任意の方法を採用すればよい。第１の方法は、加圧蒸気のよる脱ロウ工程を経てキャビティ７６ａが作られた鋳型７６を乾燥させた後に鋳込みを行う方法である。第２の方法は、加圧蒸気による脱ロウ工程を経てキャビティ７６ａが作られた鋳型７６を電気炉やガス炉で少し焼き込んで完全に水分を除去した後に、鋳込みを行う方法である。第３の方法は、電気炉やガス炉で加熱することで脱ロウを行って、この脱ロウによりキャビティ７６ａが作られた鋳型７６に鋳込みを行う方法である。
【００３５】
以上、埋没材としてエチレンシリケート埋没材を例に実施例を説明したが、石膏系埋没材、非石膏系埋没材（典型例としてリン酸塩系埋没材）であっても同様に実施することができる。例えば石膏系埋没材を採用する場合、練和液として水が使用されるが、スラリーに含まれる余剰の水分は遠心力によって分離することができる。また、上述した実施例では、ワックスパターンを使った鋳型製造方法を例示的に挙げて説明したが、ワックスパターンの代わりにレジンパターンを用いても本発明を同様に適用できるのは言うまでもない。レジンパターンを用いたときには脱ロウ工程でレジンパターンを焼失させる。
【００３６】
如上の説明から分かるように、埋没材は、粉末埋没材料と練和液とを練和することにより調製されるスラリーの状態で使用されるが、その混水比を厳格に管理しなくても遠心力で余剰練和液を分離することができるため、作業者が混水比をラフに管理したとしてもスラリーが硬化する段階では最適な混水比に調整することができる。したがって、作業者による混水比の管理のバラツキを遠心埋没装置によって低減することができるため、埋没材の膨張率を一定にすることができる。また、遠心力をスラリーに付与することで、この遠心力でスラリーを押し固めることができるため、ワックスパターン４２の表面を緻密に転写した平滑な鋳肌の鋳型を作ることができる。
【００３７】
図１０、図１１は、上述した保持具５６の変形例を示す。この変形例の保持具８０は、ステンレス鋼のプレートからなる台座８１を有し、この水平面に沿って広がる平らな台座８１の上に、上述した組立体４０又は一次、二次埋没した鋳造リング３４が載置される（図１０）。鋳造リング３４を台座８１に載置するときには、台座８１の上に先ずリング状の枕部材８２が載置される。枕部材８２は、鋳造リング３４の下端部を構成する小径部分３４ａを受け入れることができる（図１１）。
【００３８】
前記台座８１の左右の端には、上方に延びる左右一対のアーム８５を有し、このアーム８５の上端部から水平方向外方に延びる揺動軸つまり水平軸８６が一体に形成されている。この左右の水平軸８６は、回転体５４の矩形窓６４の左右の側縁に沿って起立している支柱８７の傾斜溝８７ａに回転自在に受け入れられる。支柱８７は回転体５４の内壁に固着されている。
【００３９】
台座８１の上に組立体４０又は鋳造リング３４を載置した後に、回転体５４を回転させることで、遠心力により保持具８０の台座８１がブランコのように径方向外方に揺動し、回転体５４の回転速度が上がると、台座８１は垂直面に沿って起立した状態となる。つまり、上述した保持具５６と同様に、この台座８１に載置した組立体４０又は鋳造リング３４が真横の状態になり(図６参照)、鋳造リング３４の中のスラリー（図１０、図１１では図示を省いてある）に遠心力が作用する。なお、図１０、図１１は、鋳造リング３４を保持具８０に設置する手順を説明するための図であり、空の鋳造リング３４を図示してある。
【符号の説明】
【００４０】
１０ ワックスパターン
１２ スプール線
１４ 円錐台
１６ 鋳造リング
１８ 埋没材のスラリー
２０ 硬化した埋没材
２２ キャップ
２６ 組立体（円錐台と鋳造リング）
３０ フォーマ
３４ 段付き鋳造リング
３４ｃ 鋳造リングの上端フランジ
３６ ラバーカップ
３８ エチレンシリケート埋没材のスラリー
４０ 組立体（フォーマ、鋳造リング）
４２ ワックスパターン
４４ ロウ材料で出来ているスプール線
４６ キャップ
５０ 遠心埋没装置
５２ 中心軸
５４ 回転体
５６ 保持具
５８ 保持具の水平軸
６０ ブラケット（水平軸を受ける）
６２ 電動モータ
７２ 余剰練和液
７４ エチレンシリケート埋没材
７６ エチレンシリケート埋没材から作られた鋳型
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に歯科修復物の鋳造や貴金属の装飾品の鋳造に採用されているワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法及びこれに用いられる遠心埋没装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワックスパターンを使った精密鋳造法は、歯科修復物や貴金属の装飾品の製造に一般的に用いられている。また、ワックスの代わりにレジンでパターンを形成して、これを焼却することでキャビティを作る技法も開発されている。図１２を参照して従来のロストワックス鋳造法を説明する。図１２に示す参照符号１０は、例示として歯科用鋳造品の原型となるワックスパターンを示す。ワックスパターン１０はスプール線１２を介して円錐台１４の上に設置される（図１２の(I)）。スプール線１２は湯道を形成するための材料である。ワックスパターン１０が設置された円錐台１４には、その後、円筒状の鋳造リング１６が設置され、鋳造リング１６によってワックスパターン１０の周囲が包囲される（図１２の(II)）。
【０００３】
これとは別に、埋没材が用意される。埋没材の種類は石膏系埋没材と非石膏系埋没材とに分類することができ、また、非石膏系埋没材はリン酸塩系埋没材とシリカゾル系埋没材とに分類することができる。シリカゾル系埋没材は、エチルシリケート埋没材、コロイダルシリカ埋没材を例示することができる。特許文献１には石膏系、リン酸塩系の埋没材が開示されている。特許文献２〜４には石膏系埋没材が開示されている。特許文献５にはリン酸塩系埋没材が開示されている。
【０００４】
埋没材は、典型的には耐火材（シリカ）を主成分とし、これに結合材が配合された粉末埋没材料として入手可能である。入手した粉末埋没材料は、これに練和液を添加して練和することで泥状に調製したスラリー１８の状態で使用される。
【０００５】
ワックスパターン法に従って説明すると、予め用意したスラリー１８は鋳造リング１６の中に充填される（図１２の(III)）。スラリー１８を鋳造リング１６の中に充填することにより、ワックスパターン１０及びスプール線１２の周囲がスラリー１８で包囲された状態となる（図１２の(IV)）。スラリー１８が硬化したら、鋳造リング１６で包囲された状態の硬化した埋没材２０から円錐台１４及びスプール線１２を除去し、そして、鋳造リング１６の中の埋没材２０を電気炉やガス炉などの加熱炉の中に入れて脱ロウが行われる（脱ロウ工程）。スプール線１２がワックスで作られているときには、ワックスパターン１０及びスプール線１２を残して円錐台１４だけが除去される。脱ロウ工程によって、埋没材２０の中のワックスパターン１０が除去され、これにより、埋没材２０は、湯道及びキャビティを備えた鋳型になる。この鋳型のキャビティの中に溶融金属を充填する鋳込みによって歯科鋳造品が形成される。ワックスパターン法の代わりにレジンパターンを用いたときには、脱ロウの代わりにレジンパターンが加熱炉で消失する。
【０００６】
埋没材の使用に際して幾つかの注意事項が知られている。例えば鋳造物の鋳肌を平滑にするのに、粉末埋没材料は粉末粒度が細かいほど良いと言われている。また、スラリー１８を調製する際に、及び／又はスラリー１８を鋳造リング１６の中に充填する際に、バイブレータを用いて十分に脱泡処理するのが好ましいと言われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２８６１２１号公報
【特許文献２】特開平１０−１１３７４５号公報
【特許文献３】特開平１１−２２６６９５号公報
【特許文献４】特開２００１−３５３１６６号公報
【特許文献５】特開平１０−２９６３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
金属材料は、周知のように、溶融状態から雰囲気温度に低下する過程で熱収縮する。例えば金合金の鋳造収縮率は1.4〜1.6％、金銀パラジウム合金の鋳造収縮率は1.5〜1.7％、銀合金の鋳造収縮率は1.1〜1.3％、コバルトクロム合金の鋳造収縮率は2.1〜2.3％、ニッケルクロム合金の鋳造収縮率は1.9〜2.3％であると言われている。この合金の鋳造収縮に対応するために埋没材の膨張を利用することが知られている。埋没材の膨張率は、粉末埋没材料と練和液との混水比によって影響を受けるため混水比の管理が重要であり、作業者は混水比に注意してスラリーを調製する必要がある。
【０００９】
本発明の目的は、埋没材のスラリーを調製する際の混水比の管理を容易化することのできるワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法及びこれに用いる遠心埋没装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の更なる目的は、埋没材のスラリーを調製する際の混水比の管理がラフであったとしても、好ましい混水比に調整することのできるワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法及びこれに用いる遠心埋没装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の更なる目的は、作業者の熟練に依存することなく鋳肌が平滑な鋳造品を作製することのできるワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法及びこれに用いる遠心埋没装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の技術的課題は、本発明の第１の観点によれば、基本的には、
埋没材の粉末埋没材料に練和液を添加して練和することにより調製したスラリーを鋳造リングの中に充填してワックスパターン又はレジンパターンの周りをスラリーで包囲し、該スラリーが硬化した後に前記ワックスパターン又はレジンパターンを除去するパターン除去処理を行うことにより前記埋没材の鋳型を製造する鋳型製造方法において、
円周軌道に沿って前記スラリーを充填した前記鋳造リングを真横の姿勢で回転させることにより前記鋳造リングの中のスラリーに遠心力を付与して前記スラリーから余剰の練和液を分離させる余剰練和液分離工程と、
該余剰練和液分離工程の後に、前記鋳造リングの中の前記余剰練和液を前記鋳造リングから排出する余剰練和液排出工程と、
該余剰練和液排出工程の後に、前記スラリーを硬化させるスラリー硬化工程とを有し、
該スラリー硬化工程の後に前記パターン除去処理を実行することを特徴とするワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法を提供することにより達成される。
【００１３】
すなわち、第１の観点の本発明は粉末埋没材料と練和液とを練和してスラリーを調製して、このスラリーを鋳造リングの中に充填してワックスパターン又はレジンパターンをスラリーで包囲するまでの工程は、従前と同じであるが、スラリーを充填した鋳造リングを真横にしながら公転させて、該鋳造リングの中のスラリーに遠心力を付与することで、スラリーに含まれる余剰の練和液をスラリーから分離させ、分離した練和液を鋳造リングから排出することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、埋没材のスラリーを調製する際に過剰に練和液を添加したとしても、遠心力の付与による余剰練和液の分離によって混水比を適切に調整することができる。したがって、埋没材のスラリーを調製する際の混水比の管理を容易化することができる。換言すれば、埋没材のスラリーを調製する際の混水比の管理がラフであったとしても、好ましい混水比に調整することができる。また、遠心力によってスラリーが押し固められるためワックスパターン又はレジンパターンの表面を忠実に転写することができ、これによりスラリーが硬化した後の埋没材からなる鋳型から作られる鋳造品の鋳肌を平滑化することができる。
【００１５】
上記の技術的課題は、本発明の他の観点によれば、
埋没材の粉末埋没材料に練和液を混入して練和したスラリーを鋳造リングの中に充填して、該鋳造リングの中に設置されているワックスパターン又はレジンパターンを前記スラリーで包囲した前記鋳造リングの中の前記スラリーに遠心力を作用させて該スラリーから余剰練和液を分離させるための遠心埋没装置であって、
電動モータに連係された中心軸を中心に回転駆動される回転体と、
該回転体に揺動自在に設けられた保持具とを有し、
前記スラリーを充填した鋳造リングを前記保持具に装着したときに、該スラリーを充填した鋳造リングの重心が前記保持具の揺動中心軸よりも低位に位置し、
前記電動モータを起動して前記回転体を回転駆動させたときに、前記鋳造リングが真横の姿勢で前記水平軸を中心に公転して、前記鋳造リングの中のスラリーに遠心力を付与することを特徴とする遠心埋没装置を提供することにより達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例の鋳型製造方法の手順を説明するための図である。
【図２】エチレンシリケート埋没材を使った鋳型製造方法の手順を説明するための図である。
【図３】図２に続いて、エチレンシリケート埋没材を使った鋳型製造方法の手順を説明するための図である。
【図４】図３に続いて、エチレンシリケート埋没材を使った鋳型製造方法の手順を説明するための図である。
【図５】図４に続いて、エチレンシリケート埋没材を使った鋳型製造方法の手順を説明するための図である。
【図６】図５に続いて、エチレンシリケート埋没材を使った鋳型製造方法の手順を説明するための図である。
【図７】実施例の鋳型製造方法に使用した遠心埋没装置の概要を説明するための図である。
【図８】図７の遠心埋没装置に設けられている保持具が水平軸を中心に揺動自在であることを説明するための図である。
【図９】図６に続いて、エチレンシリケート埋没材を使った鋳型製造方法の手順を説明するための図である。
【図１０】遠心埋没装置の回転体に設置される保持具の変形例を示し、鋳造リングを設置する過程を説明するために空の鋳造リングを保持具に装着する直前の状態を示す図である。
【図１１】図１０に対応する図であり、鋳造リングを設置する過程を説明するために空の鋳造リングを保持具に装着した状態を示す図である。
【図１２】従来の鋳型製造方法の手順を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１７】
以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。
【００１８】
図１は、実施例のワックスパターンを用いた鋳型製造方法の手順を説明するための図である。図１においては、先に従来例として図１２を参照して説明した部材と同じ部材には同一の参照符号を付してある。実施例の鋳型製造方法は、従来と同様に、ワックスパターン１０をスプール線１２を介して円錐台１４の上に設置した後に鋳造リング１６を取り付けて、この鋳造リング１６の中に泥状の埋没材つまりスラリー１８を充填する（図１の(I)、（II））。スラリー１８は、石膏系埋没材、非石膏系埋没材（リン酸塩系埋没材、シリカゾル系埋没材）のいずれの埋没材であってもよい。次いで、鋳造リング１６の上端開口にキャップ２２を装着する（図１の(III)）。キャップ２２の装着は必ずしも必須ではない。キャップ２２は、好ましくは、中心部に開口２２ａを備えているのがよく、この開口２２ａを通じて、鋳造リング１６の中にスラリーを充填することができる。
【００１９】
キャップ２２を装着した後、円錐台１４と鋳造リング１６との組立体２６は、未だに硬化していないスラリー１８を収容した状態で遠心埋没装置に装着され、この遠心埋没装置によって、組立体２６を真横にした状態で且つキャップ２２側から円錐台１４側に向けて遠心力が付与される（図１の(IV)）。適当な時間（例えば１０分間）、遠心埋没装置を動作させて組立体２６の中のスラリー１８に遠心力を作用させてスラリー１８から余剰の練和液を分離させる。スラリー１８から分離した余剰の練和液は、スラリー１８の固形成分との比重の相違によって遠心力の作用方向後方に位置した、つまり横になった組立体２６のキャップ２２側に偏在した状態となる。
【００２０】
任意であるが、スラリー１８を収容した組立体２６を遠心埋没装置に装着する前に、図１に仮想線で示すように、錘Ｗtをスラリー１８の上に載置してもよい（図１の(II)）。
【００２１】
遠心埋没装置を使った余剰の練和液の分離が完了したら、組立体２６を遠心埋没装置から取り外し、そしてキャップ２２を鋳造リング１６から取り外して、組立体２６を横に傾けることで、鋳造リング１６の上端部に存在する分離した余剰練和液（スラリー１８から分離してスラリー１８の上に浮き出した余剰練和液）が組立体２６から排液される（図１の(V)）。この後の工程は、従来と同様に、スラリー１８が硬化するまで静置される（図１の(VI)）。次いで、鋳造リング１６で包囲された状態の硬化した埋没材２０から円錐台１４及びスプール線１２を除去し、そして、鋳造リング１６付き埋没材２０を加熱炉の中に入れて脱ロウが行われる（脱ロウ工程）。この脱ロウ工程に使用する加熱炉として、従来のように電気炉やガス炉であってもよいが、加圧蒸気を使用して脱ロウを行う蒸気釜を使用してもよい。蒸気釜を使用することにより、従来の電気炉やガス炉を使ってワックスパターン１０を焼却したときに発生する臭気の問題を解消することができる。なお、スプール線１２がロウ材で作られているときには、スプール線１２はワックスパターン１０と一緒に脱ロウ工程で除去される。脱ロウ工程を経ることにより、埋没材２０は、湯道及びキャビティを備えた鋳型になり、この鋳型を使って鋳込みが行われる。
【００２２】
スラリー１８の上に錘Ｗtを載置してあるときには、遠心埋没装置から組立体２６を取り外した後に、錘Ｗtが取り除かれる（図１の(V)）。
【００２３】
図２〜図９を参照して、エチルシリケート埋没材を使った実施例を説明する。図２に示す参照符号３０はフォーマであり、前述した円錐台１４（図１、図１２）に相当する部材である。フォーマ３０はその中央部分に切頭円錐形の突出部３０ａを有し（図２の(I)）、この突出部３０ａの上に、ロウ材で略円錐状に形作った湯だまり形成材料３２を設置した後に鋳造リング３４をフォーマ３０の上に設置する（図２の(II)）。勿論、フォーマ３０に鋳造リング３４を設置した後に、鋳造リング３４の上端開口から指を差し入れて湯だまり形成材料３２をフォーマ３０の突出部３０ａの上に設置してもよい。鋳造リング３４は、特に限定するものではないが、下部の小径部３４ａと、上部の大径部３４ｂとを備えた、直径の異なる上下２段の段付き形状を有していてもよい（図２の(II)）。
【００２４】
図３を参照して、この図３は、エチルシリケート埋没材を鋳造リング３４の中に一次充填する工程を説明する図である。エチルシリケート埋没材は、ラバーカップ３６の中で粉末埋没材料と専用の練和液とを練和することにより調製された泥状のスラリー３８の状態で使用される。スラリー３８を鋳造リング３４の中に充填する工程では、フォーマ３０と鋳造リング３４とからなる組立体４０にバイブレータ（図示せず）で振動を加えるのがよい（図３の(III)〜(IV)）。
【００２５】
スラリー３８の一次充填は、鋳造リング３４の底部、好ましくは湯だまり形成材料３２の頂部が露出する高さ位置で停止される（図３の(IV)）。一次充填したスラリー３８が凝固した状態になって土台(一次埋没材)ができたら、この一次埋没材の上にワックスパターン４２を設置すると共に、ロウ材料からなるスプール線４４でワックスパターン４２と湯だまり形成材料３２とを連結する（図４の(V)）。なお、スプール線４４がワックスでない部材（例えば針金）で構成されているときには、このスプール線４４を湯だまり形成材料３２に差し込むことでスプール線４４と湯だまり形成部材３２とを連結する。これにより一次埋没作業が終了する。
【００２６】
一次埋没作業に続く二次埋没作業は、ワックスパターン４２及びスプール線４４の周りに、一次埋没と同じスラリー３８を充填することにより行われる（図４の(VI)、図５の(VII)）。スラリーの、この二次充填では、フォーマ３０と鋳造リング３４とからなる組立体４０にバイブレータ（図示せず）で振動を加えるのがよい。この二次充填つまり二次埋設工程が終了したら鋳造リング３４の上端にキャップ４６を設置する（図５の(VIII)）。なお、二次充填の前にキャップ４６を鋳造リング３４に設置し、キャップ４６の中心開口４６ａを通じてスラリー３８を鋳造リング３４の中に充填するようにしてもよい。二次埋設工程が完了したら、スラリー３８が硬化する前に、キャップ４６を装着した組立体４０を遠心埋没装置５０に装着する（図６の（IX））。なお、一次埋没作業を行った部位は既に凝固状態であることから、遠心埋没装置５０に装着する前に、組立体４０からフォーマ３０及びスプール線４４（ワックスでない材料の場合）を除去してもよい。また、図１を参照して説明したように、組立体４０を遠心埋没装置５０に装着する前に、スラリー３８の上に錘Ｗtを載置してもよい。
【００２７】
エチルシリケート埋没材においても、図１を参照して前述したように、組立体４０の中に一回の作業でスラリー３８を充填して、このスラリー３８が硬化する前に遠心埋没装置５０を使って遠心力による固液分離によって余剰練和液をスラリー３８から分離させるようにしてもよい。このように一回のスラリーの充填作業で埋没を終わらせる手法は、好ましくは、ワックスでない部材（例えば針金）でスプール線４４を構成する場合に採用される。
【００２８】
図７、図８は遠心埋没装置５０の概要を説明するための図である。図７を参照して、遠心埋没装置５０は、垂直中心軸５２を中心として回転する回転体５４を有し、この回転体５４には保持具５６が設置されている。回転体５４は、回転体５４の回転バランスを保つのに、好ましくは径方向に対抗した位置に一対の保持具５６を備えているのがよく、例えば保持具５６を二対設けるのであれば、合計４つの保持具５６を９０度間隔で配設するのがよい。
【００２９】
各保持具５６は、図８にも示すように、径方向外方に延びる左右の水平軸５８、５８を有し、各水平軸５８は、回転体５４のブラケット６０（図７）に揺動自在に支持されている。遠心埋没装置５０は、電動モータ６２が駆動することにより、回転体５４がその中心軸５２を中心に回転駆動される。この実施例では、保持具５６は円形リングで構成され、この円形リング状の保持具５６には、組立体４０の鋳造リング３４が上から挿入され、鋳造リング３４の上端の径方向外方に突出した円周フランジ３４ｃが保持具５６の上端と係合した状態で、キャップ４６付きの組立体４０又は鋳造リング３４が、ブランコのように揺動可能に保持される。保持具５６の水平軸５８を受けるブラケット６０の大きさによるが、仮に遠心力によって真横の姿勢になる組立体４０又は鋳造リング３４が回転体５４と干渉するときには、この回転体５４の干渉する部位に開口つまり窓６４（図７）を設ければよい。
【００３０】
図７に示すように、遠心埋没装置５０はタイマ６６及びマニュアルスイッチ６８を有し、タイマ６６で時間をセットすることによりモータ６２の動作時間を規定することができる。また、マニュアルスイッチ６８でモータ６２のオン／オフを制御することができ、電動モータ６２に供給される電源がＯＦＦされたときには、ブレーキ７０（図６）によって回転体５４の回転が制動される。ブレーキ７０は自動制御であってもよいし、マニュアル制御であってもよい。
【００３１】
保持具５６は、鋳造リング３４の中に埋没材（スラリー３８）を充填したキャップ４６付き組立体４０を保持したときに、又は、この組立体４０からフォーマ３０を取り外した後のキャップ４６付き鋳造リング３４を補治具５６で保持したときに、スラリー３８を充填した起立状態の組立体４０又は鋳造リング３４の重心位置が水平軸５８よりも下方に位置するように設定されている。これにより、遠心埋没装置５０が駆動して回転体５４が回転したときに、この回転による遠心力によって、組立体４０又は鋳造リング３４が真横の姿勢になり、鋳造リング３４の底部（凝固状態の一次埋没側）が径方向外方に位置し、他方、鋳造リング３４の上部（ワックスパターン１０を包囲している二次埋没側）が径方向内方に位置した状態になる。
【００３２】
遠心埋没装置５０を約５〜１０分間動作させて、組立体４０又は鋳造リング３４の中のスラリー３８に遠心力を付与し、余剰の練和液をスラリー３８から分離させる（図６の(X)）。この余剰の練和液はスラリー３８との比重の相違によって前述したように径方向内方に偏在した状態となる。そして、遠心埋没装置５０の動作が停止すると、保持具５６によって保持されているキャップ４６付き組立体４０又は鋳造リング３４は直立姿勢に戻り、キャップ４６（ワックスパターン１０を包囲している二次埋没側）が上に位置し、鋳造リング３４の底部（一次埋没側）が下に位置した状態になる。保持具５６からキャップ４６付き組立体４０又は鋳造リング３４を取り外した後に、キャップ４６を組立体４０（鋳造リング３４）から外し、そして組立体４０又は鋳造リング３４を斜めに傾けて鋳造リング３４の中で浮き出している余剰練和液７２を捨てる（図９の(XI)）。その後、組立体４０又はこの組立体４０からフォーマ３０を取り外した鋳造リング３４の中でスラリー３８が硬化するのを待つ。
【００３３】
エチレンシリケート埋没材が硬化したら、次の脱ロウ工程（図９の(XII)）に移行する。脱ロウ工程では例えば圧力釜を用いてロウ材料からなる湯だまり形成材料３２、スプール線４４並びにワックスパターンの除去が行われる。すなわち、圧力釜で加圧蒸気に１５〜３０分間、エチレンシリケート埋没材７４を晒すことによりワックスパターン４２、スプール線４４、湯だまり形成材料３２のロウが溶けてエチレンシリケート埋没材７４から流出し、これにより鋳型７６が完成する（図９の(XII)）。次いで、鋳造工程（図９の(XIII)）に移行して鋳型７６のキャビティ７６ａに溶融金属を鋳込むことにより歯科鋳造品が成形される。
【００３４】
脱ロウ工程（図９の(XII)）から鋳造工程（図９の(XIII)）までの過程で下記の第１〜第３のやり方が存在するので、この第１〜第３のやり方のなかから任意の方法を採用すればよい。第１の方法は、加圧蒸気のよる脱ロウ工程を経てキャビティ７６ａが作られた鋳型７６を乾燥させた後に鋳込みを行う方法である。第２の方法は、加圧蒸気による脱ロウ工程を経てキャビティ７６ａが作られた鋳型７６を電気炉やガス炉で少し焼き込んで完全に水分を除去した後に、鋳込みを行う方法である。第３の方法は、電気炉やガス炉で加熱することで脱ロウを行って、この脱ロウによりキャビティ７６ａが作られた鋳型７６に鋳込みを行う方法である。
【００３５】
以上、埋没材としてエチレンシリケート埋没材を例に実施例を説明したが、石膏系埋没材、非石膏系埋没材（典型例としてリン酸塩系埋没材）であっても同様に実施することができる。例えば石膏系埋没材を採用する場合、練和液として水が使用されるが、スラリーに含まれる余剰の水分は遠心力によって分離することができる。また、上述した実施例では、ワックスパターンを使った鋳型製造方法を例示的に挙げて説明したが、ワックスパターンの代わりにレジンパターンを用いても本発明を同様に適用できるのは言うまでもない。レジンパターンを用いたときには脱ロウ工程でレジンパターンを焼失させる。
【００３６】
如上の説明から分かるように、埋没材は、粉末埋没材料と練和液とを練和することにより調製されるスラリーの状態で使用されるが、その混水比を厳格に管理しなくても遠心力で余剰練和液を分離することができるため、作業者が混水比をラフに管理したとしてもスラリーが硬化する段階では最適な混水比に調整することができる。したがって、作業者による混水比の管理のバラツキを遠心埋没装置によって低減することができるため、埋没材の膨張率を一定にすることができる。また、遠心力をスラリーに付与することで、この遠心力でスラリーを押し固めることができるため、ワックスパターン４２の表面を緻密に転写した平滑な鋳肌の鋳型を作ることができる。
【００３７】
図１０、図１１は、上述した保持具５６の変形例を示す。この変形例の保持具８０は、ステンレス鋼のプレートからなる台座８１を有し、この水平面に沿って広がる平らな台座８１の上に、上述した組立体４０又は一次、二次埋没した鋳造リング３４が載置される（図１０）。鋳造リング３４を台座８１に載置するときには、台座８１の上に先ずリング状の枕部材８２が載置される。枕部材８２は、鋳造リング３４の下端部を構成する小径部分３４ａを受け入れることができる（図１１）。
【００３８】
前記台座８１の左右の端には、上方に延びる左右一対のアーム８５を有し、このアーム８５の上端部から水平方向外方に延びる揺動軸つまり水平軸８６が一体に形成されている。この左右の水平軸８６は、回転体５４の矩形窓６４の左右の側縁に沿って起立している支柱８７の傾斜溝８７ａに回転自在に受け入れられる。支柱８７は回転体５４の内壁に固着されている。
【００３９】
台座８１の上に組立体４０又は鋳造リング３４を載置した後に、回転体５４を回転させることで、遠心力により保持具８０の台座８１がブランコのように径方向外方に揺動し、回転体５４の回転速度が上がると、台座８１は垂直面に沿って起立した状態となる。つまり、上述した保持具５６と同様に、この台座８１に載置した組立体４０又は鋳造リング３４が真横の状態になり(図６参照)、鋳造リング３４の中のスラリー（図１０、図１１では図示を省いてある）に遠心力が作用する。なお、図１０、図１１は、鋳造リング３４を保持具８０に設置する手順を説明するための図であり、空の鋳造リング３４を図示してある。
【符号の説明】
【００４０】
１０ ワックスパターン
１２ スプール線
１４ 円錐台
１６ 鋳造リング
１８ 埋没材のスラリー
２０ 硬化した埋没材
２２ キャップ
２６ 組立体（円錐台と鋳造リング）
３０ フォーマ
３４ 段付き鋳造リング
３４ｃ 鋳造リングの上端フランジ
３６ ラバーカップ
３８ エチレンシリケート埋没材のスラリー
４０ 組立体（フォーマ、鋳造リング）
４２ ワックスパターン
４４ ロウ材料で出来ているスプール線
４６ キャップ
５０ 遠心埋没装置
５２ 中心軸
５４ 回転体
５６ 保持具
５８ 保持具の水平軸
６０ ブラケット（水平軸を受ける）
６２ 電動モータ
７２ 余剰練和液
７４ エチレンシリケート埋没材
７６ エチレンシリケート埋没材から作られた鋳型
【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋没材の粉末埋没材料に練和液を添加して練和することにより調製したスラリーを鋳造リングの中に充填してワックスパターン又はレジンパターンの周りをスラリーで包囲し、該スラリーが硬化した後に前記ワックスパターン又はレジンパターンを除去するパターン除去処理を行うことにより前記埋没材の鋳型を製造する鋳型製造方法において、
円周軌道に沿って前記スラリーを充填した前記鋳造リングを真横の姿勢で回転させることにより前記鋳造リングの中のスラリーに遠心力を付与して前記スラリーから余剰の練和液を分離させる余剰練和液分離工程と、
該余剰練和液分離工程の後に、前記鋳造リングの中の前記余剰練和液を前記鋳造リングから排出する余剰練和液排出工程と、
該余剰練和液排出工程の後に、前記スラリーを硬化させるスラリー硬化工程とを有し、
該スラリー硬化工程の後に前記パターン除去処理を実行することを特徴とするワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法。
【請求項２】
前記余剰練和液分離工程の前に、前記鋳造リングの中のスラリーの上に錘を載置する錘載置工程を更に有する、請求項１に記載のワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法。
【請求項３】
埋没材の粉末埋没材料に練和液を混入して練和したスラリーを用意し、
円錐台と鋳造リングとの組立体の中に前記スラリーを充填して、該組立体の中に設置されているワックスパターン又はレジンパターンを前記スラリーで包囲するスラリー充填工程と、
前記スラリーを充填した前記組立体の前記円錐台が径方向外方に位置した真横の状態で且つ円周軌道に沿って前記組立体を回転させることにより前記組立体の中のスラリーに遠心力を付与して前記スラリーから余剰の練和液を分離させる遠心力付与工程と、
該遠心力付与工程の後に、前記スラリーから分離した余剰の練和液を前記組立体から排出させる余剰練和液排出工程と、
該余剰練和液排出工程の後に、前記スラリーを硬化させるスラリー硬化工程と、
該スラリー硬化工程の後に、前記組立体の中の前記ワックスパターン又は前記レジンパターンを除去して前記埋没材の鋳型を作るパターン除去処理工程とを有するワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法。
【請求項４】
埋没材の粉末埋没材料に練和液を混入して練和したスラリーを用意し、
円錐台と鋳造リングとの組立体の前記鋳造リングの上端に脱着可能なキャップを用意し、
前記組立体の中に設置したワックスパターン又はレジンパターンの周りを前記スラリーで包囲し且つ前記キャップを装着したキャップ付き組立体を遠心埋没装置に装着して、水平面上の円周軌道に沿って前記組立体の前記円錐台が径方向外方に位置した真横の状態で前記組立体を回転させることにより前記組立体の中のスラリーに遠心力を付与して前記スラリーから余剰練和液を分離させる遠心力付与工程と、
前記遠心埋没装置から前記キャップ付きの組立体を取り出し、次いで、前記組立体から前記キャップを取り外して該組立体の中の余剰練和液を排出させる余剰練和液排出工程と、
該余剰練和液排出工程の後に、前記鋳造リングの中で硬化させることにより作られた前記埋没材から前記ワックスパターン又は前記レジンパターンを除去して鋳型を作るワックスパターン除去処理工程とを有することを特徴とするワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法。
【請求項５】
前記キャップが中心開口を有し、
前記遠心力付与工程に先だって、前記キャップの前記中心開口を通じて前記鋳造リングの中に前記スラリーを充填するスラリー充填工程を更に有する、請求項４に記載のワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法。
【請求項６】
埋没材の粉末埋没材料に練和液を混入して練和したスラリーを用意し、
円錐台にスプール線を設置するスプール線設置工程と、
前記円錐台に鋳造リングを設置する鋳造リング設置工程と、
前記鋳造リングの底部に前記スラリーを充填して、該スラリーが凝固するまで該スラリーを硬化させる一次埋没工程と、
該一次埋没工程の後に、前記スプール線に連結した状態でワックスパターン又はレジンパターンを設置するパターン設置工程と、
該パターン設置工程の後に、前記鋳造リングの中に前記スラリーを充填して、該スラリーで前記ワックスパターンを包囲する二次充填工程と、
前記スラリーで前記ワックスパターンを包囲した前記鋳造リングと前記円錐台との組立体から前記円錐台を取り除く円錐台除去工程と、
前記スラリーで前記ワックスパターン又はレジンパターンを包囲した前記鋳造リングを遠心埋没装置に装着し、該遠心埋没装置を動作させて前記鋳造リングの一次埋没側が径方向外方に位置する真横の姿勢で前記鋳造リングを水平面上で公転させて前記鋳造リングの中のスラリーに遠心力を付与することにより前記スラリーから余剰練和液を分離させる遠心力付与工程と、
前記遠心埋没装置から前記鋳造リングを取り出して、前記鋳造リングの中の余剰練和液を排出させる余剰練和液排出工程と、
前記鋳造リングの中でスラリーを硬化させることにより作られた埋没材から前記ワックスパターン又はレジンパターンを除去するパターン除去処理工程とを有するワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法。
【請求項７】
埋没材の粉末埋没材料に練和液を混入して練和したスラリーを鋳造リングの中に充填して、該鋳造リングの中に設置されているワックスパターン又はレジンパターンを前記スラリーで包囲した前記鋳造リングの中の前記スラリーに遠心力を作用させて該スラリーから余剰練和液を分離させるための遠心埋没装置であって、
電動モータに連係された中心軸を中心に回転駆動される回転体と、
該回転体に揺動自在に設けられた保持具とを有し、
前記スラリーを充填した鋳造リングを前記保持具に装着したときに、該スラリーを充填した鋳造リングの重心が前記保持具の揺動中心軸よりも低位に位置し、
前記電動モータを起動して前記回転体を回転駆動させたときに、前記鋳造リングが真横の姿勢で前記水平軸を中心に公転して、前記鋳造リングの中のスラリーに遠心力を付与することを特徴とする遠心埋没装置。
【請求項８】
前記保持具が、前記鋳造リングを受ける台座を有する、請求項７に記載の遠心埋没装置。
【請求項９】
前記鋳造リングが、その上端に径方向外方に突出したフランジを有し、
前記保持具が、前記鋳造リングの前記フランジと係合するリング状の形状を有する、請求項６に記載の遠心埋没装置。
【請求項１】
埋没材の粉末埋没材料に練和液を添加して練和することにより調製したスラリーを鋳造リングの中に充填してワックスパターン又はレジンパターンの周りをスラリーで包囲し、該スラリーが硬化した後に前記ワックスパターン又はレジンパターンを除去するパターン除去処理を行うことにより前記埋没材の鋳型を製造する鋳型製造方法において、
円周軌道に沿って前記スラリーを充填した前記鋳造リングを真横の姿勢で回転させることにより前記鋳造リングの中のスラリーに遠心力を付与して前記スラリーから余剰の練和液を分離させる余剰練和液分離工程と、
該余剰練和液分離工程の後に、前記鋳造リングの中の前記余剰練和液を前記鋳造リングから排出する余剰練和液排出工程と、
該余剰練和液排出工程の後に、前記スラリーを硬化させるスラリー硬化工程とを有し、
該スラリー硬化工程の後に前記パターン除去処理を実行することを特徴とするワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法。
【請求項２】
前記余剰練和液分離工程の前に、前記鋳造リングの中のスラリーの上に錘を載置する錘載置工程を更に有する、請求項１に記載のワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法。
【請求項３】
埋没材の粉末埋没材料に練和液を混入して練和したスラリーを用意し、
円錐台と鋳造リングとの組立体の中に前記スラリーを充填して、該組立体の中に設置されているワックスパターン又はレジンパターンを前記スラリーで包囲するスラリー充填工程と、
前記スラリーを充填した前記組立体の前記円錐台が径方向外方に位置した真横の状態で且つ円周軌道に沿って前記組立体を回転させることにより前記組立体の中のスラリーに遠心力を付与して前記スラリーから余剰の練和液を分離させる遠心力付与工程と、
該遠心力付与工程の後に、前記スラリーから分離した余剰の練和液を前記組立体から排出させる余剰練和液排出工程と、
該余剰練和液排出工程の後に、前記スラリーを硬化させるスラリー硬化工程と、
該スラリー硬化工程の後に、前記組立体の中の前記ワックスパターン又は前記レジンパターンを除去して前記埋没材の鋳型を作るパターン除去処理工程とを有するワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法。
【請求項４】
埋没材の粉末埋没材料に練和液を混入して練和したスラリーを用意し、
円錐台と鋳造リングとの組立体の前記鋳造リングの上端に脱着可能なキャップを用意し、
前記組立体の中に設置したワックスパターン又はレジンパターンの周りを前記スラリーで包囲し且つ前記キャップを装着したキャップ付き組立体を遠心埋没装置に装着して、水平面上の円周軌道に沿って前記組立体の前記円錐台が径方向外方に位置した真横の状態で前記組立体を回転させることにより前記組立体の中のスラリーに遠心力を付与して前記スラリーから余剰練和液を分離させる遠心力付与工程と、
前記遠心埋没装置から前記キャップ付きの組立体を取り出し、次いで、前記組立体から前記キャップを取り外して該組立体の中の余剰練和液を排出させる余剰練和液排出工程と、
該余剰練和液排出工程の後に、前記鋳造リングの中で硬化させることにより作られた前記埋没材から前記ワックスパターン又は前記レジンパターンを除去して鋳型を作るワックスパターン除去処理工程とを有することを特徴とするワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法。
【請求項５】
前記キャップが中心開口を有し、
前記遠心力付与工程に先だって、前記キャップの前記中心開口を通じて前記鋳造リングの中に前記スラリーを充填するスラリー充填工程を更に有する、請求項４に記載のワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法。
【請求項６】
埋没材の粉末埋没材料に練和液を混入して練和したスラリーを用意し、
円錐台にスプール線を設置するスプール線設置工程と、
前記円錐台に鋳造リングを設置する鋳造リング設置工程と、
前記鋳造リングの底部に前記スラリーを充填して、該スラリーが凝固するまで該スラリーを硬化させる一次埋没工程と、
該一次埋没工程の後に、前記スプール線に連結した状態でワックスパターン又はレジンパターンを設置するパターン設置工程と、
該パターン設置工程の後に、前記鋳造リングの中に前記スラリーを充填して、該スラリーで前記ワックスパターンを包囲する二次充填工程と、
前記スラリーで前記ワックスパターンを包囲した前記鋳造リングと前記円錐台との組立体から前記円錐台を取り除く円錐台除去工程と、
前記スラリーで前記ワックスパターン又はレジンパターンを包囲した前記鋳造リングを遠心埋没装置に装着し、該遠心埋没装置を動作させて前記鋳造リングの一次埋没側が径方向外方に位置する真横の姿勢で前記鋳造リングを水平面上で公転させて前記鋳造リングの中のスラリーに遠心力を付与することにより前記スラリーから余剰練和液を分離させる遠心力付与工程と、
前記遠心埋没装置から前記鋳造リングを取り出して、前記鋳造リングの中の余剰練和液を排出させる余剰練和液排出工程と、
前記鋳造リングの中でスラリーを硬化させることにより作られた埋没材から前記ワックスパターン又はレジンパターンを除去するパターン除去処理工程とを有するワックスパターン又はレジンパターンを用いた鋳型製造方法。
【請求項７】
埋没材の粉末埋没材料に練和液を混入して練和したスラリーを鋳造リングの中に充填して、該鋳造リングの中に設置されているワックスパターン又はレジンパターンを前記スラリーで包囲した前記鋳造リングの中の前記スラリーに遠心力を作用させて該スラリーから余剰練和液を分離させるための遠心埋没装置であって、
電動モータに連係された中心軸を中心に回転駆動される回転体と、
該回転体に揺動自在に設けられた保持具とを有し、
前記スラリーを充填した鋳造リングを前記保持具に装着したときに、該スラリーを充填した鋳造リングの重心が前記保持具の揺動中心軸よりも低位に位置し、
前記電動モータを起動して前記回転体を回転駆動させたときに、前記鋳造リングが真横の姿勢で前記水平軸を中心に公転して、前記鋳造リングの中のスラリーに遠心力を付与することを特徴とする遠心埋没装置。
【請求項８】
前記保持具が、前記鋳造リングを受ける台座を有する、請求項７に記載の遠心埋没装置。
【請求項９】
前記鋳造リングが、その上端に径方向外方に突出したフランジを有し、
前記保持具が、前記鋳造リングの前記フランジと係合するリング状の形状を有する、請求項６に記載の遠心埋没装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−８２６９８（Ｐ２０１０−８２６９８Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０４９４５（Ｐ２００９−２０４９４５）
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【出願人】（５９３１９３７６７）株式会社キャスティングオカモト (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【出願人】（５９３１９３７６７）株式会社キャスティングオカモト (6)
【Ｆターム（参考）】
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