鋳造装置
【課題】溶解炉で溶融した溶湯Ｍを鋳型に短時間で静かに注湯し、金属組織が健全な鋳造品を製造することが可能な鋳造装置を提供すること。
【解決手段】金属を溶融して溶湯Ｍとするとともに前記溶湯Ｍを出湯するための出湯口１７Ａを有する溶解炉１５を備え、前記溶解炉１５の下方に前記溶湯Ｍを注湯して鋳造品とする鋳型６０が配置可能とされた鋳造装置1であって、前記溶解炉１５と前記鋳型６０の間に水平方向に旋回可能な樋２５を有し、前記樋２５は、前記出湯口から出湯された溶湯Ｍを自由端まで導いて前記鋳型６０に注湯するように構成されていることを特徴とする。
【解決手段】金属を溶融して溶湯Ｍとするとともに前記溶湯Ｍを出湯するための出湯口１７Ａを有する溶解炉１５を備え、前記溶解炉１５の下方に前記溶湯Ｍを注湯して鋳造品とする鋳型６０が配置可能とされた鋳造装置1であって、前記溶解炉１５と前記鋳型６０の間に水平方向に旋回可能な樋２５を有し、前記樋２５は、前記出湯口から出湯された溶湯Ｍを自由端まで導いて前記鋳型６０に注湯するように構成されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属を溶融して溶湯とするとともに溶湯を出湯するための出湯口を有する溶解炉を備え、その溶湯を鋳型に注入して鋳造品を製造する鋳造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、工業製品等を鋳造品により製造する場合、溶解炉で金属を溶融して溶湯とし、溶解炉の下方に配置した鋳型に溶湯を注湯して鋳造品を製造するような場合の鋳造装置に関して、例えば、特許文献１に記載されるような技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このように、鋳造品により工業製品等を製造する場合、溶湯を短時間で静かに鋳型に注湯し、溶湯を鋳型の隅々まで充填させて健全で均質な金属組織とすることが一般的に要求され、そのために、溶湯を鋳型に注湯する際に鋳型を移動させて溶湯を広い範囲にわたって注湯して短時間で静かに注湯することが行われている。
【特許文献１】特開２００１−３０４７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、鋳型を移動させながら注湯する場合、鋳型に溶湯を短時間で静かに移送することは可能であるが、鋳型に移送された溶湯が台車の移動にともなって振動するために溶湯表面に振動による湯じわ等が発生して健全な金属組織の鋳造品を製造することが困難であるという問題があった。
【０００５】
また、融点が低く酸化されやすい特性を有する金属材料を鋳造する場合や、品質的に小さな欠陥も許容されないような鋳造品を製造する場合、溶解及び注湯するスペースを、例えば、減圧した状態で鋳造することが必要とされる場合があり、かかる場合、溶解炉と鋳型とを相対的に移動させながら溶湯を移送することは困難であり、かかる場合においても溶湯を短時間で静かに注湯したという技術の要請がある。
【０００６】
一方、鋳型に注湯された溶湯は鋳型の接触部分から熱を奪われて接触部分からしだいに凝固するため、溶湯が鋳造品として凝固する場合に鋳造品の内部が最終凝固部となって最終凝固部への溶湯の補充ができなくなり、最終凝固部に鋳巣が形成される。そのため、鋳巣の発生が抑制されて均質な鋳造品を製造可能な技術の要請がある。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、溶解炉で溶融した溶湯を鋳型に短時間で静かに注湯し、健全な金属組織を有する鋳造品を製造することが可能な鋳造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、金属を溶融して溶湯とするとともに前記溶湯を出湯するための出湯口を有する溶解炉を備え、前記溶解炉の下方に前記溶湯を注湯して鋳造品とする鋳型が配置可能とされた鋳造装置であって、前記溶解炉と前記鋳型の間に水平方向に旋回可能な樋を有し、前記樋は、前記出湯口から出湯された溶湯を自由端まで導いて前記鋳型に注湯するように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る鋳造装置によれば、溶解炉と鋳型の間に水平方向に旋回可能な樋を有し、溶湯を出湯口から樋の自由端まで導いて鋳型に注湯するように構成されているので、溶湯を鋳型の広い範囲にわたって注湯することができる。
その結果、鋳型の移動に起因する振動がなくなり、湯じわ等の発生を抑制することができる。
鋳型を移動させることなく鋳型の広い範囲にわたって溶湯が注湯可能とされるので、注湯位置から最終充填部までの溶湯の移動距離が短くなり、湯廻りが不充分であることに起因する湯廻り不良、湯じわ等の発生を抑制することができる。
また、鋳型の局部的な加熱が抑制されるため、溶湯の部分的な凝固遅れに起因する鋳巣の発生を抑制することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の鋳造装置であって、前記出湯口は、平面視して前記鋳型の中心からオフセットして配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る鋳造装置によれば、出湯口が平面視して鋳型の中心からオフセットして配置されているので、樋の長さを大きく設定することが可能となり、その結果、溶湯を鋳型の広い範囲に注湯することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の鋳造装置であって、前記溶解炉の外縁は、平面視して前記鋳型の中心を露出可能に配置されることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る鋳造装置によれば、樋の長さを充分に長くすることが可能であるため、樋の自由端の旋回軌道が鋳型の中心近傍を通過するようにして、鋳型の広い範囲にわたって注湯することが可能となり、その結果、鋳型の広い範囲に短時間で静かに注湯をすることができる。
また、平面視した鋳型の中心が溶解炉の外縁から露出されるので注湯の状態を容易に観察可能とすることができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鋳造装置であって、前記鋳型に対して相対的に移動可能かつ前記鋳型と接触可能とされる冷却手段を備えていることを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る鋳造装置によれば、鋳型と相対的に移動可能とされるとともに鋳型と接触して鋳型を冷却する冷却手段を備えているので、鋳型への溶湯の注湯に際して適切なタイミングで冷却手段を前進させて鋳型を冷却することができる。
その結果、溶湯を鋳型に注湯する前、溶湯を鋳型に注湯しているとき、溶湯を鋳型に注湯するのが完了した後の所望のタイミングで冷却することができるので、樋により短時間で静かに注湯した後に指向性凝固等をさせることにより健全な金属組織を有する鋳造品を形成することができる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鋳造装置であって、前記冷却手段は、冷却媒体が流通可能とされる冷却ジャケットからなり、
前記鋳型の下部に接触可能とされていることを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る鋳造装置によれば、冷却手段が冷却ジャケットとされるので、冷媒を冷却ジャケットの内部で流通させることにより外部と容易に分離可能とされ、注湯する際に冷媒が注湯している雰囲気にさらされることが抑制される。
その結果、冷媒の制御が容易とされ、冷却能力が大きい冷媒を用いることが可能となる。
また、注湯された溶湯が最初に凝固を開始する鋳型の下部に冷却ジャケットが接触して鋳型に保持された溶湯を冷却するため、溶湯の指向性凝固を安定して行うことが可能とされ、内部欠陥の少ない鋳造品を製造することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係る鋳造装置によれば、樋を使用することにより、短時間で静かに溶湯を鋳型の広い範囲に注湯することができるので湯じわ等の発生を抑制して、健全な金属組織を有する鋳造品を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図１から図９を参照し、この発明の一実施形態について説明する。
鋳造装置１は、図１から図３に示すように、鋳造装置本体１０と、鋳型保持部４０とを備え、鋳型保持部４０は鋳型６０を保持可能とされるとともに鋳造装置本体１０に収納可能とされている。
【００２０】
鋳造装置本体１０は、支持架台１１と、溶解炉１５と、鋳造チャンバ２０と、樋２５と、出湯制御機構３０を備えており、溶解炉１５及び鋳造チャンバ２０は支持架台１１に配置され、鋳型保持部４０が鋳造装置本体１０の所定位置に収納された状態で溶解炉１５の下方に鋳型６０が配置され、溶解炉１５で溶融した溶湯Ｍを重力により樋２５を用いて移送して鋳型６０に注湯するようになっている。
【００２１】
支持架台１１は、矩形の４つの頂点に対応する床面位置に立設するように配置された４本の支持柱１１Ａと、４本の支持柱１１Ａの上部、下部近傍、及び上部と下部の略中間の高さにて、互いに隣接して配置される２本の支持柱１１Ａを矩形の４つの辺に沿って連結する梁部材１１Ｂとを備え、支持架台１１の上部には溶解炉１５が配置され、溶解炉１５の下方には、平面視したときに、溶解炉１５の外縁が鋳型６０の中心を露出可能な位置となるように鋳造チャンバ２０が配置されている。
【００２２】
溶解炉１５は、溶解チャンバ１６と、金属材料又は溶融された溶湯Ｍを保持する溶湯保持部１７と、溶湯保持部１７の周囲及び上方に配置される溶解炉ヒータ１８とを備え、溶湯保持部１７に保持された金属材料を溶解炉ヒータ１８で加熱、溶融して溶湯Ｍとするようになっている。
また、溶解炉１５は、溶湯保持部１７の底面部に形成された出湯口１７Ａから、溶湯Ｍが出湯可能とされている。
【００２３】
溶解チャンバ１６は、上部に材料を投入するための半円形の材料投入口１６Ａが形成され、材料投入口１６Ａには、材料投入時には材料投入口１６Ａを開口し、溶解チャンバ１６内を、例えば、不活性ガスにより減圧又は加圧する際には材料投入口１６Ａを閉じて溶解チャンバ１６内の減圧又は弱加圧状態を保持可能とする材料投入蓋１６Ｃがヒンジにより取り付けられ、ヒンジを支点に回動して材料投入口１６Ａを開閉可能とされている。
【００２４】
溶解チャンバ１６の下部は鋳造チャンバ２０の上部と接続されている。
また、溶解チャンバ１６には、図示しない吸引用配管及び不活性ガス配管が設けられ、必要に応じて、吸引用配管からチャンバ１６内の空気を吸引するとともに、不活性ガス配管を介して不活性ガスを流入させることによりガス置換ができるようになっている。
【００２５】
溶湯保持部１７は、平面視して溶解チャンバ１６の中央部に配置され、溶湯保持部１７の周囲には溶湯保持部１７を囲むように溶解炉ヒータ１８が設けられている。
また、溶湯保持部１７は、有底円筒状に形成された炭素からなり、溶湯保持部１７の底部の中心からオフセットされた中心と内周面の中間位置には出湯口１７Ａが配置されている。
【００２６】
出湯口１７Ａは、溶湯保持部１７の底部に溶湯保持部１７の軸線方向に形成された貫通孔からなり、溶湯保持部１７の内方、すなわち底部上面は下方側が縮径される円錐形状とされ円錐形状の下方側が直管状に形成されている。
また、出湯口１７Ａの円錐形状部分のテーパ面は、出湯制御機構３０の栓部材３１の栓部３１Ｂが当接可能とされている。
【００２７】
溶解炉ヒータ１８は、例えば、ニクロム線等の抵抗発熱体により構成されている。
また、溶解炉１５は、溶解チャンバ１６内の雰囲気温度と、溶湯保持部１７内の溶湯Ｍの温度を測定するための温度センサ（図示せず）をそれぞれ有している。
【００２８】
鋳造チャンバ２０は、鋳造チャンバ２０の上部を構成する天板部２０Ａと下部を構成する底板部２０Ｂとを有し、内部には円筒形状の鋳造室２０Ｄが形成されている。
天板部２０Ａには、鋳造チャンバ２０内の状況を観察可能とする観察用開口部２０Ｃ及び観察用開口部２０Ｃに接続される観察用筒体と、溶解チャンバ１６の開口部１６Ｂと流通可能に接続される天板開口部２０Ｈが形成されている。
【００２９】
底板部２０Ｂには、鋳造チャンバ２０内に鋳型６０を収納するための鋳型開口部２０Ｊが形成されており、鋳型開口部２０Ｊ周囲の下面側は、平坦に形成されたシール部とされていて、鋳型６０が収納されることにより鋳型開口部２０Ｊが外気に対して気密となるように構成されている。
【００３０】
鋳造チャンバ２０は、天板開口部２０Ｈ及び鋳型開口部２０Ｊを封止することにより外部に対する気密が保持可能とされ、図示しない吸引用配管及び不活性ガス配管が設けられ、必要に応じて、吸引用配管から真空ポンプにより鋳造チャンバ２０内の空気を吸引するとともに、不活性ガス配管を介して不活性ガスを流入させることによりガス置換ができるようになっており、鋳造室２０Ｄを減圧又は弱加圧状態に保持することが可能とされている。
この場合、鋳造チャンバ２０と溶解チャンバ１６の間に仕切りを配置し、この仕切りにより鋳造チャンバ２０及び溶解チャンバ１６を独立させることにより、各チャンバ１６、２０内の雰囲気、圧力（減圧、大気圧、弱加圧）状態を別々に制御可能としてもよい。
【００３１】
また、鋳造チャンバ２０には、鋳造室２０Ｄに収納された鋳型６０を加熱するための加熱ヒータ２１を備え、加熱ヒータ２１は、鋳型６０の周囲を加熱する側面用ヒータ２１Ａと上面を加熱する上部ヒータ２１Ｂとから構成されている。
また、鋳造チャンバ２０には、鋳造室２０Ｄ内の温度を測定する温度センサ（図示せず）が設けられており、鋳型６０に注湯する際の鋳型６０の温度を所定温度に調整可能とされている。
【００３２】
樋２５は、図４に示すように、溶湯Ｍを垂直方向に移動させる垂直流路部２５Ａと、溶湯Ｍを斜め下方に移動させる傾斜流路部２５Ｂとを備え、垂直流路部２５Ａ及び傾斜流路部２５Ｂは矩形筒状とされていて、高さ方向位置が、溶解炉１５と鋳型６０の間となるように鋳造チャンバ２０の鋳造室２０Ｄ内に配置されている。
【００３３】
また、樋２５は、垂直流路部２５Ａの上部が溶湯流入口２５Ｃとされ、傾斜流路部２５Ｂの下流端部は溶湯流出口２５Ｄとされ、傾斜流路部２５Ｂの平面視して垂直流路部２５Ａの中央部に対応する位置の下方には、樋２５を支持する支持軸２５Ｅが配置され、樋操作部２６を手動操作することにより支持軸２５Ｅを中心に溶湯流出口２５Ｄを自由端として水平方向に旋回可能とされている。
また、支持軸２５Ｅは、鋳造チャンバ２０の底板部２０Ｂに形成された貫通孔（図示せず）に外部との気密が保持可能にシールされて嵌挿されている。
【００３４】
樋操作部２６は、支持軸２５Ｅを挟んで樋２５の溶湯流出口２５Ｄと反対側に形成されたレバー２５Ｆに接続されていて樋２５を手動で旋回できるようになっている。
樋操作部２６は、操作レバー２６Ａと、操作レバー２６Ａとレバー２５Ｆとを連結するとともに操作レバー２６Ａの回動をレバー２５Ｆに伝達して樋２５を旋回させる連結部材２６Ｂとを備え、操作レバー２６Ａには操作レバー２６Ａを手動で操作するための操作ハンドル２６Ｃが設けられている。
【００３５】
かかる構成により、樋２５は、溶湯流入口２５Ｃから流入した溶湯Ｍを溶湯流出口２５Ｄまで導いて、支持軸２５Ｅ廻りに樋２５が旋回して溶湯流出口２５Ｄが描く軌跡に沿って溶湯Ｍを流出させ、鋳型６０に注湯することができるようになっており、溶湯流出口２５Ｄは、例えば、鋳型６０の一方の外周から他方の外周までの鋳型６０の巾方向の両端間を移動可能とされている。
【００３６】
出湯制御機構３０は、出湯口１７Ａに接触して溶湯Ｍを封止する栓部材３１と、駆動部３２とを備え、栓部材３１はロッド３１Ａと、ロッド３１Ａの先端部に略放物体状に形成された栓部３１Ｂとを備えている。
【００３７】
栓部材３１は、駆動部３２によってロッド３１Ａの長手方向に沿って上昇及び下降が可能とされており、栓部材３１が上昇することにより出湯口１７Ａが開放されて溶湯Ｍが出湯可能とされ、栓部材３１が下降することにより出湯口１７Ａが封止されて出湯が停止されるようになっている。
【００３８】
駆動部３２は、図１、図２に示すように、ハンドル３２Ａと、ハンドル３２Ａと連動して回転するピニオン３２Ｂと、ピニオン３２Ｂの回転により直動するラック３２Ｃと、ラック３２Ｃと栓部材３１とを連結する連結部３２Ｄとを備えており、ハンドル３２Ａを手動で回転させることにより栓部材３１が昇降するようになっている。
【００３９】
鋳型保持部４０は、運搬台車４１と、昇降ジャッキ４２と、鋳型架台４５と、冷却ジャケット５０と、鋳型昇降機構５５とを備えており、運搬台車４１の上面に配置された昇降ジャッキ４２により鋳型架台４５を昇降することにより、鋳型架台４５の上部に載置された鋳型６０を鋳造チャンバ２０の鋳型開口部２０Ｊを介して鋳造チャンバ２０内に収納可能とされている。
【００４０】
運搬台車４１は、鋳型６０を運搬可能とする車輪を有しており、鋳造装置本体１０に収納された場合に鋳造装置本体１０との位置を所定位置とするための図示しない位置決め手段と、当該位置で停止させるための図示しないストッパとを備えている。
【００４１】
鋳型架台４５は、図６に示すように、第１の支持部材４６と、第１の支持部材４６の上部に配置された第２の支持部材４７とを備え、第２の支持部材４７の上部には冷却ジャケット５０が保持されており、第２の支持部材４７には鋳型６０を鋳造チャンバ２０内に収納した状態で昇降可能とする鋳型昇降機構５５が設けられている。
また、第１の支持部材４６の上部には、鋳型開口部２０Ｊの周囲下面のシール部と接触することにより鋳型開口部２０Ｊを封止可能とする板リング状に形成されたシール部材４６Ｓが配置されている。
【００４２】
冷却ジャケット５０は、鋳造チャンバ２０の鋳造室２０Ｄ内に配置されており、上面が冷却部５０Ａとされ、鋳型昇降機構５５に載置された鋳型６０が下降して鋳型６０の下面が冷却ジャケット５０の冷却部５０Ａと接触することにより鋳型６０の下面から吸熱可能とされている。
【００４３】
冷却ジャケット５０は、両端部が閉塞された円筒形状の金属製筐体とされ、例えば、図５の横断面図に示すような構造とされている。
冷却ジャケット５０の下面側には、冷却媒体が流入可能とされる流入口５１Ａと、吸熱して加熱された冷媒が排出される排出口５１Ｂとが隣接して形成され、流入口５１Ａから流入した冷媒（例えば、水）が冷却ジャケット５０内を遠回りした後に排出口５１Ｂから排出されるように流路が形成されている。
【００４４】
冷却ジャケット５０は、中心部に柱部５２Ａが形成されており、流入口５１Ａと排出口５１Ｂとの間には、柱部５２Ａから冷却ジャケット５０の内周壁部に向かってに延在する仕切壁部５２Ｂが形成され、流入口５１Ａと排出口５１Ｂの仕切壁部５２Ｂと反対側の周方向には、冷却ジャケット５０の内周から径方向内方に延在する第１のフィン５３Ａと、柱部５２Ａから径方向外方に延在する第２のフィン５３Ｂとが形成され、第１のフィン５３Ａ及び第２のフィン５３Ｂは交互に配置されている。
【００４５】
第１のフィン５３Ａの内周側と第２のフィン５３Ｂの外周側には、冷媒が流通可能な流路が形成され、流入口５１Ａから流入した冷媒が冷却ジャケット５０内を径方向にジグザグに移動しつつ、流入口５１Ａから排出口５１Ｂに向かって周方向に移動して、冷却ジャケット５０の下面を均一に冷却するようになっている。
【００４６】
鋳型昇降機構５５は、第２の支持部材４７に接続され、支持軸部５６と、支持軸部５６廻りに回動自在とされる円板形状の板カム５７と、カムフォロア５８とを備え、板カム５７は支持軸部５６廻りに回動自在とされている。
【００４７】
支持軸部５６は、第２の支持部材４７の下部に下側に向かって立設されており、板カム５７の中央部に形成された貫通孔に支持軸部５６が嵌挿されており、ハンドル５７Ｈを操作して支持軸部５６廻りに板カム５７を回動させることができるようになっている。
【００４８】
また、板カム５７には、板カム５７を第２の支持部材４７に固定するための固定部材５７Ｓが設けられるとともに、板カム５７が回動された場合に固定部材５７Ｓの軸部が収納される周方向に沿った長孔５７Ｌが形成されており、固定部材５７Ｓを締め付けることにより回動された板カム５７をその位置に固定されるように構成されている。
【００４９】
板カム５７は、図７に示すように、外周側に周方向に延在する複数（例えば、４対）の傾斜面５７Ａが形成されており、この傾斜面５７Ａは板カム５７が回動することにより高さ方向に変位し傾斜面５７Ａに当接するカムフォロア５８の軸部５８Ｂを上下方向に移動させるようになっている。
【００５０】
カムフォロア５８は、下側の先端部に接触部５８Ａを構成するボール部材が配置されるとともに、図８に示すように、板カム５７が回動して傾斜面５７Ａが矢印Ｔ１方向に変位することによりカムフォロア５８が下降し、傾斜面５７Ａが矢印Ｔ２方向に変位することによりカムフォロア５８が上昇し、カムフォロア５８の昇降に連動して鋳型載置板５９及び鋳型６０が昇降するようになっている。
鋳型６０は、下降して鋳型６０の下面が鋳型載置板５９を介して冷却ジャケット５０の冷却部５０Ａと接触するようになっている。
【００５１】
鋳型６０は、同心状に配置される複数の円筒状の鋳造品を形成するためのものであり、図９に示すように、外枠部材６１と、形状壁部を構成する円筒部材６２とを備えている。
外枠部材６１は、例えば、有底円筒状に形成された金属からなり、一方側の面（上面）に円筒部材６２を容易かつ正確に配置するための同心円状の凹部が形成されている。
また、外枠部材６１を構成する金属は、溶湯Ｍに対して充分に高い融点とされている。
【００５２】
円筒部材６２は、それぞれの円筒部材６２は外枠部材６１の配置用凹部に配置可能とされる例えば、カーボンにより形成されており、それぞれの円筒部材６２の外径及び内径は、それぞれの円筒部材６２を凹部に配置した場合に、径方向に隣接する円筒部材６２との間に鋳造品を製造する際に溶湯Ｍを注湯するためのキャビティ６４が形成されるように構成されている。
【００５３】
外枠部材６１の中央に配置される円筒部材６２は、ボルト６３により外枠部材６１に固定され、最外側の形状壁部を構成する円筒部材６２の外周は外枠部材６１の内周壁と略接するようになっている。
また、それぞれの円筒部材６２には、外周壁部及び内周壁部に鋳造品を取り出すための抜勾配が必要に応じて形成されている。
【００５４】
次に、鋳造装置１による鋳造品の製造方法について説明する。
（１）まず、溶解炉１５の材料投入蓋１６Ｃを開いて、溶湯保持部１７に、例えば、鉛のインゴットと錫のインゴットとからなる金属材料をハンダが生成される比率で投入し、材料投入蓋１６Ｃを閉じる。
（２）次に、鋳型保持部４０を鋳造装置本体１０の所定位置に配置する。
（３）鋳型保持部４０が鋳造装置本体１０の所定の位置に配置されたら、昇降ジャッキ４２により鋳型架台４５を上昇して鋳型６０を鋳造チャンバ２０内に収納し、鋳型架台４５に形成されたシール部材４６Ｓを鋳造チャンバ２０のシール部に当接させて鋳型開口部２０Ｊを封止する。
（４）次いで、図示しない減圧ポンプによりチャンバ２０内の空気を吸引し、チャンバ２０内を減圧するとともに不活性ガスに置換し、加熱ヒータ２１により鋳型６０を所定温度になるまで加熱する。
この実施の形態においては、鋳造チャンバ２０及び溶解チャンバ１６をともに減圧状態で鋳造するものとするが、鋳造チャンバ２０、溶解チャンバ１６の雰囲気（不活性ガス、空気等）及び圧力（減圧、大気圧、弱加圧）状態等は、任意に選択することが可能である。
（５）溶解炉１５の電源をＯＮにして溶解炉ヒータ１８に通電し、溶湯保持部１７内のインゴットを加熱、溶融して、ハンダの溶湯Ｍとする。
（６）ハンダの溶湯Ｍ及び鋳型６０が所定温度に到達したら、出湯制御機構３０のハンドル３２Ａを操作して栓部材３１を上昇させ、栓部３１Ｂを出湯口１７Ａから離間させてハンダ溶湯Ｍを出湯する。
（７）出湯口１７Ａから出湯された溶湯Ｍは、溶湯流入口２５Ｃから樋２５に流入し垂直流路部２５Ａ及び傾斜流路部２５Ｂを経由して溶湯流出口２５Ｄに導かれる。
（８）溶湯流出口２５Ｄから溶湯Ｍが流出し鋳型６０への注湯が開始される。
（９）鋳型６０への注湯が開始されたら、操作ハンドル２６Ｃを操作して溶湯流出口２５Ｄの軌跡が鋳型６０の一つの外周部から中心部を経由して他方の外周部まで移動するように樋２５を回動させる。
（１０）溶湯流出口２５Ｄから流出させた溶湯Ｍは、鋳型６０のキャビティ６４に略均一に注湯される。
（１１）溶湯Ｍがキャビティ６４に充填されたら、鋳型昇降機構５５のハンドル５６Ｈを操作して板カム５７を矢印Ｔ１方向に回動し、鋳型載置板５９に載置された鋳型６０を下降させる。
（１２）鋳型６０が下降すると、鋳型載置板５９を介して鋳型６０の下面が冷却ジャケット５０の冷却部５０Ａと接触し、鋳型６０に保持された溶湯Ｍの熱が冷却ジャケット５０に吸熱されて鋳型６０内の溶湯Ｍが鋳型６０の下方から冷却されて、鋳型６０の下方から指向性凝固する。
（１３）溶湯Ｍが冷却、凝固されて鋳造品が形成されたら、鋳造チャンバ２０内の減圧状態を解除して昇降ジャッキ４２により鋳型６０を下降させ、鋳造チャンバ２０から取り出す。
（１４）鋳型６０が下降したら、鋳型保持部４０を鋳造装置本体１０から移動させて鋳造品を鋳型６０から取り出す。
【００５５】
上記実施の形態に係る鋳造装置１によれば、溶解炉１５と鋳型６０の間に水平方向に旋回可能な樋２５が配置され、樋２５により溶湯Ｍを出湯口１７Ａから樋２５の溶湯流出口２５Ｄまで導いて鋳型６０のキャビティ６４に注湯するように構成されているので、溶湯Ｍを鋳型６０の広い範囲にわたって注湯することができる。
その結果、注湯に際して、鋳型６０の移動させることが必要とされないので、鋳型６０に注湯された溶湯Ｍが揺れることがなく、溶湯Ｍが静止された状態で凝固するので鋳造品に湯じわ等が発生するのを抑制することができる。
【００５６】
また、鋳型６０の広い範囲に溶湯Ｍを注湯することにより、鋳型６０の細かな形状の最終充填部まで溶湯Ｍを充分に充填することができ、湯廻りの不充分に起因する湯廻り不良等の発生を抑制することができる。
【００５７】
樋２５を旋回させて、溶湯流出口２５Ｄの軌跡を鋳型６０の一方の外周部から他方の外周部まで移動させながら溶湯Ｍを出湯させるので、溶湯Ｍが鋳型６０の一箇所に集中して注湯されることが抑制され、その結果、鋳型６０が局所的に過熱されることによる鋳巣の発生を抑制することができる。
【００５８】
樋２５及び冷却ジャケット５０の冷却部５０Ａが、鋳造室２０Ｄ内に配置されているので、鋳型６０への注湯及び冷却を減圧状態にて行って、健全な金属組織の鋳造品を容易に鋳造することができる。
【００５９】
また、鋳型６０に注湯された溶湯Ｍが鋳型６０の下方から冷却されて下方から指向性凝固するため、健全な金属組織を有する鋳造品を製造することができる。
また、指向性凝固により鋳巣等の内部欠陥の発生が抑制されるので鋳造品の品質を向上させることができる。
【００６０】
また、短時間で鋳型６０への注湯を完了することが可能であるため、キャビティ６４の細部まで充分に溶湯Ｍが充填可能とされ、早いタイミングに冷却ジャケット５０による鋳型６０の冷却を開始することができる。
【００６１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
上記実施の形態においては、樋２５の自由端である溶湯流出口２５Ｄの軌跡が、鋳型６０の略中心を通過する場合について説明したが、溶湯流出口２５Ｄの軌跡が鋳型６０の中心以外を通過するように設定することも可能である。
【００６２】
また、平面視した鋳型６０の中心が溶解炉１５の外周から露出するように構成された場合について説明したが、溶解炉１５と鋳型６０とのオフセット量については自在に設定することができる。
【００６３】
また、上記実施の形態においては、樋２５が、鋳造室２０Ｄ内に配置されていて減圧状態等にて鋳造可能な場合について説明したが、大気圧又は弱加圧状態にて鋳造してもよいし、また、鋳造装置１にこのような減圧、弱加圧状態等での鋳造を可能とする構成を備えさせるかどうかは任意に設定可能であるし、鋳造室２０Ｄを備えない構成とすることも可能である。
【００６４】
また、上記実施形態においては、冷却ジャケット５０が鋳型６０の下部に接触して鋳型６０が冷却される場合について説明したが、冷却ジャケット５０を接触させる部位を鋳型６０の下部以外としてもよい。
また、鋳型６０が冷却ジャケット５０により冷却可能な場合について説明したが、鋳造装置１を、冷却ジャケット等の冷却手段を備えない構成としてもよい。
【００６５】
また、鋳型６０を冷却ジャケット５０により冷却する場合に、鋳型６０が鋳型昇降機構５５によって下降されて冷却ジャケット５０の冷却部５０Ａと接触、冷却される場合について説明したが、冷却ジャケット５０を上昇させる構成としてもよい。
また、鋳型昇降機構５５が板カム５７により構成される場合について説明したが、板カム５７に代えて、例えば、シリンダ等のアクチュエータやモータ等の駆動源により鋳型６０と冷却ジャケット５０とが接触可能な構成としてもよい。
【００６６】
また、鋳型６０が加熱ヒータ２１により加熱可能な場合について説明したが、加熱ヒータ２１の設置及び配置については自在に設定可能である。
【００６７】
また、出湯口１７Ａが、溶湯保持部１７の中心と内周壁の略中間に配置される場合について説明したが、出湯口１７Ａを溶湯保持部１７の中心部又は内周壁側に形成してもよいし、溶湯保持部１７の側壁部に形成してもよい。
【００６８】
また、上記実施形態においては、鋳型６０が、同心状に配置可能とされる円筒状の鋳造品を形成する場合について説明したが、鋳型６０及び鋳造品の形態については上記以外のもととすることが可能である。
また、ハンダの溶湯Ｍを用いて鋳造する場合について説明したが、溶湯Ｍをハンダ以外の材質とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係る一実施の形態を示す図であって、鋳造装置の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る鋳造装置を正面から見た場合の概略縦断面図を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る鋳造装置を側面から見た場合の概略縦断面図を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る樋を示す図であり、（Ａ）は正面から見た詳細縦断面図であり、（Ｂ）は樋の作用を説明する平面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る冷却ジャケットの横断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る鋳型架台を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る板カムを下方から平面視した図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る鋳型昇降機構の作用を説明する図であり、図７におけるＶIII−ＶIII視した図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る鋳型を説明する図であり、（Ａ）は平面図を、（Ｂ）は（Ａ）にけるIＸ−IＸ縦断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
Ｍ 溶湯
１ 鋳造装置
１５ 溶解炉
１７Ａ 出湯口
２５ 樋
２５Ｄ 溶湯流出口（自由端）
６０ 鋳型
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属を溶融して溶湯とするとともに溶湯を出湯するための出湯口を有する溶解炉を備え、その溶湯を鋳型に注入して鋳造品を製造する鋳造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、工業製品等を鋳造品により製造する場合、溶解炉で金属を溶融して溶湯とし、溶解炉の下方に配置した鋳型に溶湯を注湯して鋳造品を製造するような場合の鋳造装置に関して、例えば、特許文献１に記載されるような技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このように、鋳造品により工業製品等を製造する場合、溶湯を短時間で静かに鋳型に注湯し、溶湯を鋳型の隅々まで充填させて健全で均質な金属組織とすることが一般的に要求され、そのために、溶湯を鋳型に注湯する際に鋳型を移動させて溶湯を広い範囲にわたって注湯して短時間で静かに注湯することが行われている。
【特許文献１】特開２００１−３０４７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、鋳型を移動させながら注湯する場合、鋳型に溶湯を短時間で静かに移送することは可能であるが、鋳型に移送された溶湯が台車の移動にともなって振動するために溶湯表面に振動による湯じわ等が発生して健全な金属組織の鋳造品を製造することが困難であるという問題があった。
【０００５】
また、融点が低く酸化されやすい特性を有する金属材料を鋳造する場合や、品質的に小さな欠陥も許容されないような鋳造品を製造する場合、溶解及び注湯するスペースを、例えば、減圧した状態で鋳造することが必要とされる場合があり、かかる場合、溶解炉と鋳型とを相対的に移動させながら溶湯を移送することは困難であり、かかる場合においても溶湯を短時間で静かに注湯したという技術の要請がある。
【０００６】
一方、鋳型に注湯された溶湯は鋳型の接触部分から熱を奪われて接触部分からしだいに凝固するため、溶湯が鋳造品として凝固する場合に鋳造品の内部が最終凝固部となって最終凝固部への溶湯の補充ができなくなり、最終凝固部に鋳巣が形成される。そのため、鋳巣の発生が抑制されて均質な鋳造品を製造可能な技術の要請がある。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、溶解炉で溶融した溶湯を鋳型に短時間で静かに注湯し、健全な金属組織を有する鋳造品を製造することが可能な鋳造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、金属を溶融して溶湯とするとともに前記溶湯を出湯するための出湯口を有する溶解炉を備え、前記溶解炉の下方に前記溶湯を注湯して鋳造品とする鋳型が配置可能とされた鋳造装置であって、前記溶解炉と前記鋳型の間に水平方向に旋回可能な樋を有し、前記樋は、前記出湯口から出湯された溶湯を自由端まで導いて前記鋳型に注湯するように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る鋳造装置によれば、溶解炉と鋳型の間に水平方向に旋回可能な樋を有し、溶湯を出湯口から樋の自由端まで導いて鋳型に注湯するように構成されているので、溶湯を鋳型の広い範囲にわたって注湯することができる。
その結果、鋳型の移動に起因する振動がなくなり、湯じわ等の発生を抑制することができる。
鋳型を移動させることなく鋳型の広い範囲にわたって溶湯が注湯可能とされるので、注湯位置から最終充填部までの溶湯の移動距離が短くなり、湯廻りが不充分であることに起因する湯廻り不良、湯じわ等の発生を抑制することができる。
また、鋳型の局部的な加熱が抑制されるため、溶湯の部分的な凝固遅れに起因する鋳巣の発生を抑制することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の鋳造装置であって、前記出湯口は、平面視して前記鋳型の中心からオフセットして配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る鋳造装置によれば、出湯口が平面視して鋳型の中心からオフセットして配置されているので、樋の長さを大きく設定することが可能となり、その結果、溶湯を鋳型の広い範囲に注湯することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の鋳造装置であって、前記溶解炉の外縁は、平面視して前記鋳型の中心を露出可能に配置されることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る鋳造装置によれば、樋の長さを充分に長くすることが可能であるため、樋の自由端の旋回軌道が鋳型の中心近傍を通過するようにして、鋳型の広い範囲にわたって注湯することが可能となり、その結果、鋳型の広い範囲に短時間で静かに注湯をすることができる。
また、平面視した鋳型の中心が溶解炉の外縁から露出されるので注湯の状態を容易に観察可能とすることができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鋳造装置であって、前記鋳型に対して相対的に移動可能かつ前記鋳型と接触可能とされる冷却手段を備えていることを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る鋳造装置によれば、鋳型と相対的に移動可能とされるとともに鋳型と接触して鋳型を冷却する冷却手段を備えているので、鋳型への溶湯の注湯に際して適切なタイミングで冷却手段を前進させて鋳型を冷却することができる。
その結果、溶湯を鋳型に注湯する前、溶湯を鋳型に注湯しているとき、溶湯を鋳型に注湯するのが完了した後の所望のタイミングで冷却することができるので、樋により短時間で静かに注湯した後に指向性凝固等をさせることにより健全な金属組織を有する鋳造品を形成することができる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鋳造装置であって、前記冷却手段は、冷却媒体が流通可能とされる冷却ジャケットからなり、
前記鋳型の下部に接触可能とされていることを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る鋳造装置によれば、冷却手段が冷却ジャケットとされるので、冷媒を冷却ジャケットの内部で流通させることにより外部と容易に分離可能とされ、注湯する際に冷媒が注湯している雰囲気にさらされることが抑制される。
その結果、冷媒の制御が容易とされ、冷却能力が大きい冷媒を用いることが可能となる。
また、注湯された溶湯が最初に凝固を開始する鋳型の下部に冷却ジャケットが接触して鋳型に保持された溶湯を冷却するため、溶湯の指向性凝固を安定して行うことが可能とされ、内部欠陥の少ない鋳造品を製造することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係る鋳造装置によれば、樋を使用することにより、短時間で静かに溶湯を鋳型の広い範囲に注湯することができるので湯じわ等の発生を抑制して、健全な金属組織を有する鋳造品を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図１から図９を参照し、この発明の一実施形態について説明する。
鋳造装置１は、図１から図３に示すように、鋳造装置本体１０と、鋳型保持部４０とを備え、鋳型保持部４０は鋳型６０を保持可能とされるとともに鋳造装置本体１０に収納可能とされている。
【００２０】
鋳造装置本体１０は、支持架台１１と、溶解炉１５と、鋳造チャンバ２０と、樋２５と、出湯制御機構３０を備えており、溶解炉１５及び鋳造チャンバ２０は支持架台１１に配置され、鋳型保持部４０が鋳造装置本体１０の所定位置に収納された状態で溶解炉１５の下方に鋳型６０が配置され、溶解炉１５で溶融した溶湯Ｍを重力により樋２５を用いて移送して鋳型６０に注湯するようになっている。
【００２１】
支持架台１１は、矩形の４つの頂点に対応する床面位置に立設するように配置された４本の支持柱１１Ａと、４本の支持柱１１Ａの上部、下部近傍、及び上部と下部の略中間の高さにて、互いに隣接して配置される２本の支持柱１１Ａを矩形の４つの辺に沿って連結する梁部材１１Ｂとを備え、支持架台１１の上部には溶解炉１５が配置され、溶解炉１５の下方には、平面視したときに、溶解炉１５の外縁が鋳型６０の中心を露出可能な位置となるように鋳造チャンバ２０が配置されている。
【００２２】
溶解炉１５は、溶解チャンバ１６と、金属材料又は溶融された溶湯Ｍを保持する溶湯保持部１７と、溶湯保持部１７の周囲及び上方に配置される溶解炉ヒータ１８とを備え、溶湯保持部１７に保持された金属材料を溶解炉ヒータ１８で加熱、溶融して溶湯Ｍとするようになっている。
また、溶解炉１５は、溶湯保持部１７の底面部に形成された出湯口１７Ａから、溶湯Ｍが出湯可能とされている。
【００２３】
溶解チャンバ１６は、上部に材料を投入するための半円形の材料投入口１６Ａが形成され、材料投入口１６Ａには、材料投入時には材料投入口１６Ａを開口し、溶解チャンバ１６内を、例えば、不活性ガスにより減圧又は加圧する際には材料投入口１６Ａを閉じて溶解チャンバ１６内の減圧又は弱加圧状態を保持可能とする材料投入蓋１６Ｃがヒンジにより取り付けられ、ヒンジを支点に回動して材料投入口１６Ａを開閉可能とされている。
【００２４】
溶解チャンバ１６の下部は鋳造チャンバ２０の上部と接続されている。
また、溶解チャンバ１６には、図示しない吸引用配管及び不活性ガス配管が設けられ、必要に応じて、吸引用配管からチャンバ１６内の空気を吸引するとともに、不活性ガス配管を介して不活性ガスを流入させることによりガス置換ができるようになっている。
【００２５】
溶湯保持部１７は、平面視して溶解チャンバ１６の中央部に配置され、溶湯保持部１７の周囲には溶湯保持部１７を囲むように溶解炉ヒータ１８が設けられている。
また、溶湯保持部１７は、有底円筒状に形成された炭素からなり、溶湯保持部１７の底部の中心からオフセットされた中心と内周面の中間位置には出湯口１７Ａが配置されている。
【００２６】
出湯口１７Ａは、溶湯保持部１７の底部に溶湯保持部１７の軸線方向に形成された貫通孔からなり、溶湯保持部１７の内方、すなわち底部上面は下方側が縮径される円錐形状とされ円錐形状の下方側が直管状に形成されている。
また、出湯口１７Ａの円錐形状部分のテーパ面は、出湯制御機構３０の栓部材３１の栓部３１Ｂが当接可能とされている。
【００２７】
溶解炉ヒータ１８は、例えば、ニクロム線等の抵抗発熱体により構成されている。
また、溶解炉１５は、溶解チャンバ１６内の雰囲気温度と、溶湯保持部１７内の溶湯Ｍの温度を測定するための温度センサ（図示せず）をそれぞれ有している。
【００２８】
鋳造チャンバ２０は、鋳造チャンバ２０の上部を構成する天板部２０Ａと下部を構成する底板部２０Ｂとを有し、内部には円筒形状の鋳造室２０Ｄが形成されている。
天板部２０Ａには、鋳造チャンバ２０内の状況を観察可能とする観察用開口部２０Ｃ及び観察用開口部２０Ｃに接続される観察用筒体と、溶解チャンバ１６の開口部１６Ｂと流通可能に接続される天板開口部２０Ｈが形成されている。
【００２９】
底板部２０Ｂには、鋳造チャンバ２０内に鋳型６０を収納するための鋳型開口部２０Ｊが形成されており、鋳型開口部２０Ｊ周囲の下面側は、平坦に形成されたシール部とされていて、鋳型６０が収納されることにより鋳型開口部２０Ｊが外気に対して気密となるように構成されている。
【００３０】
鋳造チャンバ２０は、天板開口部２０Ｈ及び鋳型開口部２０Ｊを封止することにより外部に対する気密が保持可能とされ、図示しない吸引用配管及び不活性ガス配管が設けられ、必要に応じて、吸引用配管から真空ポンプにより鋳造チャンバ２０内の空気を吸引するとともに、不活性ガス配管を介して不活性ガスを流入させることによりガス置換ができるようになっており、鋳造室２０Ｄを減圧又は弱加圧状態に保持することが可能とされている。
この場合、鋳造チャンバ２０と溶解チャンバ１６の間に仕切りを配置し、この仕切りにより鋳造チャンバ２０及び溶解チャンバ１６を独立させることにより、各チャンバ１６、２０内の雰囲気、圧力（減圧、大気圧、弱加圧）状態を別々に制御可能としてもよい。
【００３１】
また、鋳造チャンバ２０には、鋳造室２０Ｄに収納された鋳型６０を加熱するための加熱ヒータ２１を備え、加熱ヒータ２１は、鋳型６０の周囲を加熱する側面用ヒータ２１Ａと上面を加熱する上部ヒータ２１Ｂとから構成されている。
また、鋳造チャンバ２０には、鋳造室２０Ｄ内の温度を測定する温度センサ（図示せず）が設けられており、鋳型６０に注湯する際の鋳型６０の温度を所定温度に調整可能とされている。
【００３２】
樋２５は、図４に示すように、溶湯Ｍを垂直方向に移動させる垂直流路部２５Ａと、溶湯Ｍを斜め下方に移動させる傾斜流路部２５Ｂとを備え、垂直流路部２５Ａ及び傾斜流路部２５Ｂは矩形筒状とされていて、高さ方向位置が、溶解炉１５と鋳型６０の間となるように鋳造チャンバ２０の鋳造室２０Ｄ内に配置されている。
【００３３】
また、樋２５は、垂直流路部２５Ａの上部が溶湯流入口２５Ｃとされ、傾斜流路部２５Ｂの下流端部は溶湯流出口２５Ｄとされ、傾斜流路部２５Ｂの平面視して垂直流路部２５Ａの中央部に対応する位置の下方には、樋２５を支持する支持軸２５Ｅが配置され、樋操作部２６を手動操作することにより支持軸２５Ｅを中心に溶湯流出口２５Ｄを自由端として水平方向に旋回可能とされている。
また、支持軸２５Ｅは、鋳造チャンバ２０の底板部２０Ｂに形成された貫通孔（図示せず）に外部との気密が保持可能にシールされて嵌挿されている。
【００３４】
樋操作部２６は、支持軸２５Ｅを挟んで樋２５の溶湯流出口２５Ｄと反対側に形成されたレバー２５Ｆに接続されていて樋２５を手動で旋回できるようになっている。
樋操作部２６は、操作レバー２６Ａと、操作レバー２６Ａとレバー２５Ｆとを連結するとともに操作レバー２６Ａの回動をレバー２５Ｆに伝達して樋２５を旋回させる連結部材２６Ｂとを備え、操作レバー２６Ａには操作レバー２６Ａを手動で操作するための操作ハンドル２６Ｃが設けられている。
【００３５】
かかる構成により、樋２５は、溶湯流入口２５Ｃから流入した溶湯Ｍを溶湯流出口２５Ｄまで導いて、支持軸２５Ｅ廻りに樋２５が旋回して溶湯流出口２５Ｄが描く軌跡に沿って溶湯Ｍを流出させ、鋳型６０に注湯することができるようになっており、溶湯流出口２５Ｄは、例えば、鋳型６０の一方の外周から他方の外周までの鋳型６０の巾方向の両端間を移動可能とされている。
【００３６】
出湯制御機構３０は、出湯口１７Ａに接触して溶湯Ｍを封止する栓部材３１と、駆動部３２とを備え、栓部材３１はロッド３１Ａと、ロッド３１Ａの先端部に略放物体状に形成された栓部３１Ｂとを備えている。
【００３７】
栓部材３１は、駆動部３２によってロッド３１Ａの長手方向に沿って上昇及び下降が可能とされており、栓部材３１が上昇することにより出湯口１７Ａが開放されて溶湯Ｍが出湯可能とされ、栓部材３１が下降することにより出湯口１７Ａが封止されて出湯が停止されるようになっている。
【００３８】
駆動部３２は、図１、図２に示すように、ハンドル３２Ａと、ハンドル３２Ａと連動して回転するピニオン３２Ｂと、ピニオン３２Ｂの回転により直動するラック３２Ｃと、ラック３２Ｃと栓部材３１とを連結する連結部３２Ｄとを備えており、ハンドル３２Ａを手動で回転させることにより栓部材３１が昇降するようになっている。
【００３９】
鋳型保持部４０は、運搬台車４１と、昇降ジャッキ４２と、鋳型架台４５と、冷却ジャケット５０と、鋳型昇降機構５５とを備えており、運搬台車４１の上面に配置された昇降ジャッキ４２により鋳型架台４５を昇降することにより、鋳型架台４５の上部に載置された鋳型６０を鋳造チャンバ２０の鋳型開口部２０Ｊを介して鋳造チャンバ２０内に収納可能とされている。
【００４０】
運搬台車４１は、鋳型６０を運搬可能とする車輪を有しており、鋳造装置本体１０に収納された場合に鋳造装置本体１０との位置を所定位置とするための図示しない位置決め手段と、当該位置で停止させるための図示しないストッパとを備えている。
【００４１】
鋳型架台４５は、図６に示すように、第１の支持部材４６と、第１の支持部材４６の上部に配置された第２の支持部材４７とを備え、第２の支持部材４７の上部には冷却ジャケット５０が保持されており、第２の支持部材４７には鋳型６０を鋳造チャンバ２０内に収納した状態で昇降可能とする鋳型昇降機構５５が設けられている。
また、第１の支持部材４６の上部には、鋳型開口部２０Ｊの周囲下面のシール部と接触することにより鋳型開口部２０Ｊを封止可能とする板リング状に形成されたシール部材４６Ｓが配置されている。
【００４２】
冷却ジャケット５０は、鋳造チャンバ２０の鋳造室２０Ｄ内に配置されており、上面が冷却部５０Ａとされ、鋳型昇降機構５５に載置された鋳型６０が下降して鋳型６０の下面が冷却ジャケット５０の冷却部５０Ａと接触することにより鋳型６０の下面から吸熱可能とされている。
【００４３】
冷却ジャケット５０は、両端部が閉塞された円筒形状の金属製筐体とされ、例えば、図５の横断面図に示すような構造とされている。
冷却ジャケット５０の下面側には、冷却媒体が流入可能とされる流入口５１Ａと、吸熱して加熱された冷媒が排出される排出口５１Ｂとが隣接して形成され、流入口５１Ａから流入した冷媒（例えば、水）が冷却ジャケット５０内を遠回りした後に排出口５１Ｂから排出されるように流路が形成されている。
【００４４】
冷却ジャケット５０は、中心部に柱部５２Ａが形成されており、流入口５１Ａと排出口５１Ｂとの間には、柱部５２Ａから冷却ジャケット５０の内周壁部に向かってに延在する仕切壁部５２Ｂが形成され、流入口５１Ａと排出口５１Ｂの仕切壁部５２Ｂと反対側の周方向には、冷却ジャケット５０の内周から径方向内方に延在する第１のフィン５３Ａと、柱部５２Ａから径方向外方に延在する第２のフィン５３Ｂとが形成され、第１のフィン５３Ａ及び第２のフィン５３Ｂは交互に配置されている。
【００４５】
第１のフィン５３Ａの内周側と第２のフィン５３Ｂの外周側には、冷媒が流通可能な流路が形成され、流入口５１Ａから流入した冷媒が冷却ジャケット５０内を径方向にジグザグに移動しつつ、流入口５１Ａから排出口５１Ｂに向かって周方向に移動して、冷却ジャケット５０の下面を均一に冷却するようになっている。
【００４６】
鋳型昇降機構５５は、第２の支持部材４７に接続され、支持軸部５６と、支持軸部５６廻りに回動自在とされる円板形状の板カム５７と、カムフォロア５８とを備え、板カム５７は支持軸部５６廻りに回動自在とされている。
【００４７】
支持軸部５６は、第２の支持部材４７の下部に下側に向かって立設されており、板カム５７の中央部に形成された貫通孔に支持軸部５６が嵌挿されており、ハンドル５７Ｈを操作して支持軸部５６廻りに板カム５７を回動させることができるようになっている。
【００４８】
また、板カム５７には、板カム５７を第２の支持部材４７に固定するための固定部材５７Ｓが設けられるとともに、板カム５７が回動された場合に固定部材５７Ｓの軸部が収納される周方向に沿った長孔５７Ｌが形成されており、固定部材５７Ｓを締め付けることにより回動された板カム５７をその位置に固定されるように構成されている。
【００４９】
板カム５７は、図７に示すように、外周側に周方向に延在する複数（例えば、４対）の傾斜面５７Ａが形成されており、この傾斜面５７Ａは板カム５７が回動することにより高さ方向に変位し傾斜面５７Ａに当接するカムフォロア５８の軸部５８Ｂを上下方向に移動させるようになっている。
【００５０】
カムフォロア５８は、下側の先端部に接触部５８Ａを構成するボール部材が配置されるとともに、図８に示すように、板カム５７が回動して傾斜面５７Ａが矢印Ｔ１方向に変位することによりカムフォロア５８が下降し、傾斜面５７Ａが矢印Ｔ２方向に変位することによりカムフォロア５８が上昇し、カムフォロア５８の昇降に連動して鋳型載置板５９及び鋳型６０が昇降するようになっている。
鋳型６０は、下降して鋳型６０の下面が鋳型載置板５９を介して冷却ジャケット５０の冷却部５０Ａと接触するようになっている。
【００５１】
鋳型６０は、同心状に配置される複数の円筒状の鋳造品を形成するためのものであり、図９に示すように、外枠部材６１と、形状壁部を構成する円筒部材６２とを備えている。
外枠部材６１は、例えば、有底円筒状に形成された金属からなり、一方側の面（上面）に円筒部材６２を容易かつ正確に配置するための同心円状の凹部が形成されている。
また、外枠部材６１を構成する金属は、溶湯Ｍに対して充分に高い融点とされている。
【００５２】
円筒部材６２は、それぞれの円筒部材６２は外枠部材６１の配置用凹部に配置可能とされる例えば、カーボンにより形成されており、それぞれの円筒部材６２の外径及び内径は、それぞれの円筒部材６２を凹部に配置した場合に、径方向に隣接する円筒部材６２との間に鋳造品を製造する際に溶湯Ｍを注湯するためのキャビティ６４が形成されるように構成されている。
【００５３】
外枠部材６１の中央に配置される円筒部材６２は、ボルト６３により外枠部材６１に固定され、最外側の形状壁部を構成する円筒部材６２の外周は外枠部材６１の内周壁と略接するようになっている。
また、それぞれの円筒部材６２には、外周壁部及び内周壁部に鋳造品を取り出すための抜勾配が必要に応じて形成されている。
【００５４】
次に、鋳造装置１による鋳造品の製造方法について説明する。
（１）まず、溶解炉１５の材料投入蓋１６Ｃを開いて、溶湯保持部１７に、例えば、鉛のインゴットと錫のインゴットとからなる金属材料をハンダが生成される比率で投入し、材料投入蓋１６Ｃを閉じる。
（２）次に、鋳型保持部４０を鋳造装置本体１０の所定位置に配置する。
（３）鋳型保持部４０が鋳造装置本体１０の所定の位置に配置されたら、昇降ジャッキ４２により鋳型架台４５を上昇して鋳型６０を鋳造チャンバ２０内に収納し、鋳型架台４５に形成されたシール部材４６Ｓを鋳造チャンバ２０のシール部に当接させて鋳型開口部２０Ｊを封止する。
（４）次いで、図示しない減圧ポンプによりチャンバ２０内の空気を吸引し、チャンバ２０内を減圧するとともに不活性ガスに置換し、加熱ヒータ２１により鋳型６０を所定温度になるまで加熱する。
この実施の形態においては、鋳造チャンバ２０及び溶解チャンバ１６をともに減圧状態で鋳造するものとするが、鋳造チャンバ２０、溶解チャンバ１６の雰囲気（不活性ガス、空気等）及び圧力（減圧、大気圧、弱加圧）状態等は、任意に選択することが可能である。
（５）溶解炉１５の電源をＯＮにして溶解炉ヒータ１８に通電し、溶湯保持部１７内のインゴットを加熱、溶融して、ハンダの溶湯Ｍとする。
（６）ハンダの溶湯Ｍ及び鋳型６０が所定温度に到達したら、出湯制御機構３０のハンドル３２Ａを操作して栓部材３１を上昇させ、栓部３１Ｂを出湯口１７Ａから離間させてハンダ溶湯Ｍを出湯する。
（７）出湯口１７Ａから出湯された溶湯Ｍは、溶湯流入口２５Ｃから樋２５に流入し垂直流路部２５Ａ及び傾斜流路部２５Ｂを経由して溶湯流出口２５Ｄに導かれる。
（８）溶湯流出口２５Ｄから溶湯Ｍが流出し鋳型６０への注湯が開始される。
（９）鋳型６０への注湯が開始されたら、操作ハンドル２６Ｃを操作して溶湯流出口２５Ｄの軌跡が鋳型６０の一つの外周部から中心部を経由して他方の外周部まで移動するように樋２５を回動させる。
（１０）溶湯流出口２５Ｄから流出させた溶湯Ｍは、鋳型６０のキャビティ６４に略均一に注湯される。
（１１）溶湯Ｍがキャビティ６４に充填されたら、鋳型昇降機構５５のハンドル５６Ｈを操作して板カム５７を矢印Ｔ１方向に回動し、鋳型載置板５９に載置された鋳型６０を下降させる。
（１２）鋳型６０が下降すると、鋳型載置板５９を介して鋳型６０の下面が冷却ジャケット５０の冷却部５０Ａと接触し、鋳型６０に保持された溶湯Ｍの熱が冷却ジャケット５０に吸熱されて鋳型６０内の溶湯Ｍが鋳型６０の下方から冷却されて、鋳型６０の下方から指向性凝固する。
（１３）溶湯Ｍが冷却、凝固されて鋳造品が形成されたら、鋳造チャンバ２０内の減圧状態を解除して昇降ジャッキ４２により鋳型６０を下降させ、鋳造チャンバ２０から取り出す。
（１４）鋳型６０が下降したら、鋳型保持部４０を鋳造装置本体１０から移動させて鋳造品を鋳型６０から取り出す。
【００５５】
上記実施の形態に係る鋳造装置１によれば、溶解炉１５と鋳型６０の間に水平方向に旋回可能な樋２５が配置され、樋２５により溶湯Ｍを出湯口１７Ａから樋２５の溶湯流出口２５Ｄまで導いて鋳型６０のキャビティ６４に注湯するように構成されているので、溶湯Ｍを鋳型６０の広い範囲にわたって注湯することができる。
その結果、注湯に際して、鋳型６０の移動させることが必要とされないので、鋳型６０に注湯された溶湯Ｍが揺れることがなく、溶湯Ｍが静止された状態で凝固するので鋳造品に湯じわ等が発生するのを抑制することができる。
【００５６】
また、鋳型６０の広い範囲に溶湯Ｍを注湯することにより、鋳型６０の細かな形状の最終充填部まで溶湯Ｍを充分に充填することができ、湯廻りの不充分に起因する湯廻り不良等の発生を抑制することができる。
【００５７】
樋２５を旋回させて、溶湯流出口２５Ｄの軌跡を鋳型６０の一方の外周部から他方の外周部まで移動させながら溶湯Ｍを出湯させるので、溶湯Ｍが鋳型６０の一箇所に集中して注湯されることが抑制され、その結果、鋳型６０が局所的に過熱されることによる鋳巣の発生を抑制することができる。
【００５８】
樋２５及び冷却ジャケット５０の冷却部５０Ａが、鋳造室２０Ｄ内に配置されているので、鋳型６０への注湯及び冷却を減圧状態にて行って、健全な金属組織の鋳造品を容易に鋳造することができる。
【００５９】
また、鋳型６０に注湯された溶湯Ｍが鋳型６０の下方から冷却されて下方から指向性凝固するため、健全な金属組織を有する鋳造品を製造することができる。
また、指向性凝固により鋳巣等の内部欠陥の発生が抑制されるので鋳造品の品質を向上させることができる。
【００６０】
また、短時間で鋳型６０への注湯を完了することが可能であるため、キャビティ６４の細部まで充分に溶湯Ｍが充填可能とされ、早いタイミングに冷却ジャケット５０による鋳型６０の冷却を開始することができる。
【００６１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
上記実施の形態においては、樋２５の自由端である溶湯流出口２５Ｄの軌跡が、鋳型６０の略中心を通過する場合について説明したが、溶湯流出口２５Ｄの軌跡が鋳型６０の中心以外を通過するように設定することも可能である。
【００６２】
また、平面視した鋳型６０の中心が溶解炉１５の外周から露出するように構成された場合について説明したが、溶解炉１５と鋳型６０とのオフセット量については自在に設定することができる。
【００６３】
また、上記実施の形態においては、樋２５が、鋳造室２０Ｄ内に配置されていて減圧状態等にて鋳造可能な場合について説明したが、大気圧又は弱加圧状態にて鋳造してもよいし、また、鋳造装置１にこのような減圧、弱加圧状態等での鋳造を可能とする構成を備えさせるかどうかは任意に設定可能であるし、鋳造室２０Ｄを備えない構成とすることも可能である。
【００６４】
また、上記実施形態においては、冷却ジャケット５０が鋳型６０の下部に接触して鋳型６０が冷却される場合について説明したが、冷却ジャケット５０を接触させる部位を鋳型６０の下部以外としてもよい。
また、鋳型６０が冷却ジャケット５０により冷却可能な場合について説明したが、鋳造装置１を、冷却ジャケット等の冷却手段を備えない構成としてもよい。
【００６５】
また、鋳型６０を冷却ジャケット５０により冷却する場合に、鋳型６０が鋳型昇降機構５５によって下降されて冷却ジャケット５０の冷却部５０Ａと接触、冷却される場合について説明したが、冷却ジャケット５０を上昇させる構成としてもよい。
また、鋳型昇降機構５５が板カム５７により構成される場合について説明したが、板カム５７に代えて、例えば、シリンダ等のアクチュエータやモータ等の駆動源により鋳型６０と冷却ジャケット５０とが接触可能な構成としてもよい。
【００６６】
また、鋳型６０が加熱ヒータ２１により加熱可能な場合について説明したが、加熱ヒータ２１の設置及び配置については自在に設定可能である。
【００６７】
また、出湯口１７Ａが、溶湯保持部１７の中心と内周壁の略中間に配置される場合について説明したが、出湯口１７Ａを溶湯保持部１７の中心部又は内周壁側に形成してもよいし、溶湯保持部１７の側壁部に形成してもよい。
【００６８】
また、上記実施形態においては、鋳型６０が、同心状に配置可能とされる円筒状の鋳造品を形成する場合について説明したが、鋳型６０及び鋳造品の形態については上記以外のもととすることが可能である。
また、ハンダの溶湯Ｍを用いて鋳造する場合について説明したが、溶湯Ｍをハンダ以外の材質とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係る一実施の形態を示す図であって、鋳造装置の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る鋳造装置を正面から見た場合の概略縦断面図を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る鋳造装置を側面から見た場合の概略縦断面図を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る樋を示す図であり、（Ａ）は正面から見た詳細縦断面図であり、（Ｂ）は樋の作用を説明する平面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る冷却ジャケットの横断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る鋳型架台を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る板カムを下方から平面視した図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る鋳型昇降機構の作用を説明する図であり、図７におけるＶIII−ＶIII視した図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る鋳型を説明する図であり、（Ａ）は平面図を、（Ｂ）は（Ａ）にけるIＸ−IＸ縦断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
Ｍ 溶湯
１ 鋳造装置
１５ 溶解炉
１７Ａ 出湯口
２５ 樋
２５Ｄ 溶湯流出口（自由端）
６０ 鋳型
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を溶融して溶湯とするとともに前記溶湯を出湯するための出湯口を有する溶解炉を備え、
前記溶解炉の下方に前記溶湯を注湯して鋳造品とする鋳型が配置可能とされた鋳造装置であって、
前記溶解炉と前記鋳型の間に水平方向に旋回可能な樋を有し、
前記樋は、前記出湯口から出湯された溶湯を自由端まで導いて前記鋳型に注湯するように構成されていることを特徴とする鋳造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鋳造装置であって、
前記出湯口は、
平面視して前記鋳型の中心からオフセットして配置されていることを特徴とする鋳造装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の鋳造装置であって、
前記溶解炉の外縁は、
平面視して前記鋳型の中心を露出可能に配置されることを特徴とする鋳造装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鋳造装置であって、
前記鋳型に対して相対的に移動可能かつ前記鋳型と接触可能とされる冷却手段を備えていることを特徴とする鋳造装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鋳造装置であって、
前記冷却手段は、冷却媒体が流通可能とされる冷却ジャケットからなり、
前記鋳型の下部に接触可能とされていることを特徴とする鋳造装置。
【請求項１】
金属を溶融して溶湯とするとともに前記溶湯を出湯するための出湯口を有する溶解炉を備え、
前記溶解炉の下方に前記溶湯を注湯して鋳造品とする鋳型が配置可能とされた鋳造装置であって、
前記溶解炉と前記鋳型の間に水平方向に旋回可能な樋を有し、
前記樋は、前記出湯口から出湯された溶湯を自由端まで導いて前記鋳型に注湯するように構成されていることを特徴とする鋳造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鋳造装置であって、
前記出湯口は、
平面視して前記鋳型の中心からオフセットして配置されていることを特徴とする鋳造装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の鋳造装置であって、
前記溶解炉の外縁は、
平面視して前記鋳型の中心を露出可能に配置されることを特徴とする鋳造装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鋳造装置であって、
前記鋳型に対して相対的に移動可能かつ前記鋳型と接触可能とされる冷却手段を備えていることを特徴とする鋳造装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鋳造装置であって、
前記冷却手段は、冷却媒体が流通可能とされる冷却ジャケットからなり、
前記鋳型の下部に接触可能とされていることを特徴とする鋳造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−６６６２２（Ｐ２００９−６６６２２Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３７６８３（Ｐ２００７−２３７６８３）
【出願日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【出願人】（３９０００４８７９）三菱マテリアルテクノ株式会社 (201)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【出願人】（３９０００４８７９）三菱マテリアルテクノ株式会社 (201)
【Ｆターム（参考）】
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