JP2001321914A

JP2001321914A - 金属鋳造装置

Info

Publication number: JP2001321914A
Application number: JP2000138631A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Kondo; 雅道近藤; Koichi Murakami; 浩一村上
Original assignee: Central Motor Wheel Co Ltd; TOUNETSU Co Ltd
Current assignee: Central Motor Wheel Co Ltd; TOUNETSU Co Ltd
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2001-11-20

Abstract

(57)【要約】【課題】高速鋳造を可能とし、かつ鋳造精度の高い金
属鋳造装置を提供する。【解決手段】溶湯待機槽２と、注湯槽２０とで構成さ
れた溶湯保持炉１を備え、注湯槽２０と溶湯待機槽２と
の間に形成された補給口１４を開閉する溶湯遮断弁１５
により開閉制御するようにし、注湯槽２０の湯量が基準
量未満の状態で溶湯遮断弁１５を開放位置とし、基準量
を越すと溶湯遮断弁１５を閉鎖位置とする湯量保持手段
を設け、さらにキャビティ内への金属溶湯の圧送を吸引
と加圧の双方を行なう給圧制御手段を設けたものである
から、注湯槽内の湯量は一回の鋳造に要する分だけ、減
少と補給が繰り返されることとなり、従来のように、注
湯槽への補給のための仕込時間を要せず、しかも注湯槽
内の圧力変動を小さくできて、キャビティ内への金属溶
湯の圧送を一定圧で行うことができ、さらには吸引と加
圧の双方を行うことによりキャビティ内に背圧を発生さ
せることなく、急速かつ高密にキャビティ内へ金属溶湯
を充填することができるため、精度のよい高密度の鋳造
を、高速で行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム、ア
ルミニウム合金等の金属溶湯を鋳造金型のキャビティ内
に注入して鋳造する金属鋳造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車用のシリンダーヘッド、シ
リンダーブロック、ホイール等のアルミニウム、アルミ
ニウム合金を鋳造する方法として、溶湯保持炉内の湯面
に圧力を加えることにより金属溶湯を鋳造金型のキャビ
ティへ直接充填する装置が実公平２−３５３９９等によ
り提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の装置
は、大気と遮断された溶湯保持炉内に蓋を開放して、金
属溶湯を供給し、数度の鋳造により、該溶湯保持炉の金
属溶湯がほぼ空になると、再度金属溶湯を供給する構成
であって、このため、仕込時間に長くかかり、長時間の
連続鋳造が不可能であり、生産性が悪かった。

【０００４】また、金属溶湯中に混入した塵や酸化物の
不純物、給湯の速度、金属溶湯の温度管理、鋳造精度面
でも種々の問題があった。すなわち、金属溶湯がラドル
等で鋳造装置へ運ばれる際に混入した塵や、給湯時に発
生した酸化物が鋳造金型に送られて鋳造製品の品質が劣
化したり、また、供給された金属溶湯が、溶湯保持炉内
のヒータにより温度管理されて一定の温度になるのに時
間がかかって、生産性をさらに低下させたり、さらには
温度の均一化に要する待機時間を省略すると、鋳造金型
のキャビティに注入される金属溶湯に温度のばらつきを
生じ、鋳造精度にばらつきを生じるといった問題があっ
た。

【０００５】本発明は、高速鋳造を可能とし、かつ鋳造
精度の高い金属鋳造装置を提供することを目的とするも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、溶湯待機槽
と、注湯槽とで構成された溶湯保持炉と、キャビティ内
が出湯路を介して注湯槽と連通する鋳造金型と、注湯槽
と溶湯待機槽との間に形成された補給口を開閉する溶湯
遮断弁と、注湯槽の湯量が基準量未満の状態で溶湯遮断
弁を開放位置とし、基準量を越すと溶湯遮断弁を閉鎖位
置とする湯量保持手段と、キャビティ内を減圧する吸引
手段と、注湯槽内の湯面を加圧する加圧手段と、鋳込み
工程の開始に伴い吸引手段と加圧手段とを順次または同
時に駆動指令する駆動指令手段とを具備してなる、注湯
槽内の金属溶湯を鋳造金型のキャビティ内に圧送するた
めの給圧制御手段とを備えたことを特徴とする金属鋳造
装置である。（請求項１の手段）

【０００７】かかる構成にあって、鋳造金型のキャビテ
ィ内に給圧制御手段により注湯槽内の金属溶湯を圧送す
ると、該キャビティの容積に相当する分だけ溶湯の湯面
が降下し、その湯量の減少にともない、注湯槽の湯量が
基準量未満となる。これにともない、湯量保持手段によ
り、制御溶湯遮断弁が開放位置となり、溶湯待機槽の金
属溶湯が補給口から流入する。そして、溶湯の供給にと
もない、注湯槽の湯量が基準量以上となると、溶湯遮断
弁が閉鎖位置に変換され、補給口が閉鎖される。（尚、
後述する実施例の制御にあっては、注湯槽の湯量が基準
量未満となり、かつ鋳込み工程が終了した後に制御溶湯
遮断弁を開放位置としている。）すなわち、注湯槽内の
湯量は一回の鋳込み工程に要する分だけ、減少と補給が
繰り返されることとなる。このため溶湯の補給は短時間
であり、かつ鋳造金型内での成形工程中になされ得るか
ら、従来のように、注湯槽への補給のための仕込時間を
要しない。

【０００８】また、注湯槽の湯量は基準量の近傍に保た
れ、溶湯上の空間がほぼ一定であるから、圧力変動が少
なく、高速鋳造を行なっても、一定の吸引圧力と加圧力
手段とでキャビティ内へ金属溶湯を充填することができ
る。さらには、前記給圧制御手段にあっては、鋳造時
に、減圧吸引により金属溶湯を注湯槽から鋳造金型のキ
ャビティ内へ注入充満させ、かつ注湯槽に気体を送り金
属溶湯表面を加圧し、鋳造金型内に充填した金属溶湯を
押圧することとなり、高密度の鋳造が可能となる。特
に、本発明は高速鋳造を可能とするものであるから、こ
の減圧吸引と加圧とにより、キャビティ内に背圧を発生
させることなく、急速かつ高密にキャビティ内へ金属溶
湯を充填することができ、高速鋳造に最適となる。ここ
で給圧制御手段の駆動指令手段は、公知の中央制御装置
ＣＰＵにより構成され得る。尚、吸引手段と加圧手段の
駆動は、後述する実施例にあっては、まず吸引手段を駆
動してキャビティ内に溶湯を引き込み、しかる後に加圧
手段を駆動して、溶湯をキャビテイ内に押し込むように
している。ただし本発明にあっては、吸引と加圧を同時
に行う場合及びその順序を逆にした場合も含まれる。

【０００９】而して、かかる構成にあっては、鋳込み工
程の高速処理が可能となる。尚、この発明にあっては、
１鋳込みサイクルに要する時間が３分前後の高速鋳造を
実現している。（請求項１の作用）

【００１０】ここでかかる構成にあって、２つの注湯槽
を並設して、夫々を同じ溶湯待機槽に補給口を介して夫
々連通し、かつ各補給口を夫々溶湯遮断弁により開閉制
御するようにし、各注湯槽を出湯路を介して各鋳造金型
のキャビティ内に夫々連通すると共に、各注湯槽ごとに
給圧制御手段を備えるようにしても良い。（請求項２の
手段）

【００１１】かかる構成にあっては、同時並列的に二つ
の鋳込み工程を別途の制御により行なうことが可能とな
り、生産性が向上すると共に、給圧制御手段により注湯
槽の圧入を別々に制御できるから、同時に異種製品も鋳
造することができる。（請求項２の作用）

【００１２】前記湯量保持手段は、注湯槽内の基準高さ
を検知するレベルセンサと、湯面が該レベルセンサによ
り検知される基準高さ未満の状態で溶湯遮断弁を開放位
置とし、基準高さ以上（通常は基準高さ）となると溶湯
遮断弁を閉鎖位置となるように駆動指令する弁制御手段
とで構成することができる。（請求項３の手段）ここで
弁制御手段も、公知の中央制御装置ＣＰＵにより構成さ
れうる。

【００１３】この構成にあって、鋳造金型のキャビティ
内への金属溶湯の圧送にともない、該キャビティの容積
に相当する分だけ溶湯の湯面が降下し、その湯面が基準
高さ未満となる。これにより、溶湯遮断弁が開放位置と
なり、溶湯待機槽の金属溶湯が補給口から流入する。
尚、この溶湯遮断弁の開放時期は、溶湯の湯面降下と同
時に行う必要がなく、後述する実施形態にあっては、鋳
込み工程の終了後に行っている。そして、溶湯の供給に
ともない、注湯槽の湯面が基準高さ以上となり、溶湯遮
断弁が閉鎖位置に変換され、補給口が閉鎖される。すな
わち、注湯槽内の湯面は一回の鋳造に要する分だけ下降
し、その加工に伴って溶湯が補給されることとなる。こ
のように、溶湯遮断弁との協働作用により、注湯槽内の
溶湯の湯量を常に基準量（基準高さに対応する湯量）近
傍に保つことができ、注湯槽の金属溶湯レベルをほぼ一
定とすることができ、注湯槽内の圧力変動を小さくで
き、キャビティ内への金属溶湯の圧送を一定圧で行うこ
とができる。（請求項３の作用）

【００１４】ここで溶湯待機槽は、金属溶湯が供給され
る溶湯除塵室と、補給口を介して注湯槽と連通する保持
調温室とで構成し、溶湯除塵室と保持調温室の間を連通
口を介して連通するようにすることができる。（請求項
４の手段）

【００１５】すなわち、ラドル等により溶湯除塵室に注
入された金属溶湯は溶湯除塵室で不純物をほぼ完全に除
去される。そして保持調温室で金属溶湯は緩やかに鎮静
化し、温度むらの無いように湯全体が注湯に適した均一
温度に保たれる。そして保持調温室と注湯槽の間に設け
られた溶湯遮断弁の操作により一回の鋳造に必要な量づ
つ溶湯が注湯槽に送られる。このように鋳造金型への注
湯を直接行う注湯槽以外に、溶湯除塵室及び保持調温室
を設けた構成にあっては、金属溶湯中の塵や酸化物等の
不純物の混入をほぼ完全に妨ぐことができるとともに、
保持炉へ供給した金属溶湯を緩やかに鎮静化でき、温度
むらがなく均一に加熱できる。（請求項４の作用）

【００１６】ここで溶湯除塵室における除塵手段とし
て、溶湯除塵室と保持調温室の間の連通口にフィルター
を設置し、溶湯除塵室の金属溶湯がフィルターを通って
保持調温室に移動するようにし、これによりフィルタに
よって除塵するようにした構成が提案される。（請求項
５の手段及び作用）尚、溶湯除塵室内では、フィルター
による濾過だけではなく、溶湯表面への浮上、又は自然
沈降により除塵される。その他の除塵手段として、堰を
設けることにより除塵することもできる。

【００１７】また、溶湯待機槽と、注湯槽を所定温度に
保つために、夫々ヒータが設置される。これにより、各
槽ごとの温度差が無く、補給口からの溶湯の補給によっ
ても、温度が変化せず、常に同じ温度で鋳造できるか
ら、品質のばらつきが小さくなる。（請求項６の手段及
び作用）

【００１８】この場合に、ヒータを、各槽の底部付近に
溶湯に浸漬させるように取り付けることが望ましい。こ
れにより溶湯の浸漬させているから熱伝導が良くなり、
かつ温度が表面側に比して相対的に低くなり易い底部側
に配置したから、温度のばらつきを可及的に抑制するこ
とができ、金属溶湯の保持温度精度が向上する。ここで
保持温度精度としては、±１℃の範囲であることが求め
られ、かかる構成にあっては、これに対応できる。（請
求項７の手段及び作用）

【００１９】注湯槽に仕切壁を設置し、キャビティ内と
連通する出湯路の設置領域とレベルセンサの設置領域を
区分することができる。これにより、レベルセンサが出
湯路の設置領域での湯面変動の影響を受けにくく正確な
湯面レベルを検出することができる。（請求項８の手段
及び作用）

【００２０】溶湯待機槽と注湯槽の間の隔壁内に金属の
仕切板を介装して、該仕切板により、溶湯待機槽と注湯
槽とを遮断した構成とすることができる。すなわち溶湯
保持炉を構成する炉材は、一般的に多孔性のセラミック
材料が用いられ、このため注湯槽内で湯面上を加圧する
と、その圧力が炉材を伝って溶湯待機槽側へ漏れるおそ
れがあるが、この構成にあっては、仕切板により遮断さ
れて、加圧気体が溶湯待機槽へ漏れるのを防止できる。
（請求項９の手段及び作用）

【００２１】溶湯待機槽と注湯槽間に形成された補給口
を開閉する溶湯遮断弁をタップ軸弁で構成し、かつ補給
口にタップ受部を周設すると共に、閉弁動作において、
溶湯遮断弁の下端をタップ受部に当接する位置に移動さ
せた後、軸を中心に回動させてタップ受部に密接させる
ようにした弁制御手段を備えた構成とすることもでき
る。かかる構成にあっては、タップ軸弁を軸を中心に回
動することによりタップ軸弁の下端面とタップ受部間の
溶湯が排除され、表面相互が馴染み良く接触して、閉弁
状態でのシール性を確保することができ、安定した鋳造
品質を得ることができる。ここで弁制御手段は、公知の
中央制御装置ＣＰＵにより構成されうる。この弁制御手
段は請求項３に係る弁制御手段の機能を備える。（請求
項１０の手段及び作用）

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を添付図面を
用いて詳述する。図ｌおよび図２に示すように、本発明
の金属鋳造装置は、溶湯待機槽２と注湯槽２０とからな
る溶湯保持炉ｌを備える。この溶湯待機槽２は、溶湯除
塵室３，保持調温室４に区分されている。また、溶湯除
塵室３と保持調温室４の間には左右二つの連通口６，６
を備えた隔壁５により区画され、該連通口６，６は夫々
フィルター７に覆われている。このフィルター７は通常
セラミックで製作される。

【００２３】各室３，４の底部付近には、浸潰型のヒー
タ８，９が底面に対して平行に取付けられ、さらに注湯
槽２０の底部付近にも浸潰型のヒータ２４が同様に底面
に対して平行にそれぞれ取付けられている。このヒータ
８，９，２４は、夫々セラミック製管内に発熱棒が挿入
されてなる。

【００２４】溶湯除塵室３の端部にある金属溶湯入口部
の上部には左右に夫々湯入蓋１１ａ，１１ｂが設けられ
ている。そして、各湯入蓋１１ａ，１１ｂの側傍に配設
した蓋開閉駆動装置１２，１２を駆動して、チェーン１
３を巻き込むことにより、各個に開閉駆動し得るように
している。

【００２５】溶湯待機槽２と注湯槽２０は隔壁１９で区
画され、かつ補給口１４で連通されている。この補給口
１４は保持調温室４側に配設された溶湯遮断弁１５によ
り開閉制御される。そして、後述するように、その開放
状態で一回の鋳込みに必要な量の金属溶湯が保持調温室
４から注湯槽２０内へ送り込まれる。この隔壁１９内に
は金属の仕切板２８が介装されている。そして、この仕
切板２８により、溶湯待機槽２と注湯槽２０とが隔壁１
９内で遮断された構成となる。すなわち溶湯保持炉１を
構成する炉材は、一般的に多孔性のセラミック材料が用
いられ、このため後述するように注湯槽２０内で湯面上
を加圧すると、その加圧気体や溶湯が炉材を伝って溶湯
待機槽２側へ漏れるおそれがあるが、この構成にあって
は、仕切板２８により遮断されて、該加圧気体や溶湯が
溶湯待機槽へ漏れるのを防止できる。

【００２６】前記溶湯遮断弁１５はタップ軸弁で構成
し、かつ補給口１４にタップ受部１６を周設している。
溶湯遮断弁１５及びタップ受部１６はいずれもセラミッ
ク製とする。また、この溶湯遮断弁１５は、上部に配設
した昇降シリンダ１７に連結されて、昇降制御されると
共に、回動シリンダ１８に連係されて、可逆回転する。
そして、その閉弁動作において、昇降シリンダ１７の駆
動により、溶湯遮断弁１５の下端がタップ受部１６に当
接し、その位置で回動シリンダ１８が駆動して、往復回
動し、これにより、溶湯遮断弁１５はタップ受部１６に
圧接した状態で、軸を中心に回動する。而して、溶湯遮
断弁１５（タップ軸弁）の下端面とタップ受部１６間の
溶湯が排除され、表面相互が馴染み良く接触して、閉鎖
状態でのシール性が確保される。このため後述するよう
に、注湯槽２０内が加圧された場合も、該補給口１４か
ら溶湯が漏れて溶湯待機槽２側に逆流することがなく、
注湯槽２０内の溶湯量を適正に制御できて、安定した鋳
造品質を得ることができる。

【００２７】注湯槽２０は、出湯管（出湯路）２９，２
９及びレベルセンサ２６が取付けられた装着蓋５０が、
その上面に被着されて気密状に遮蔽される。また注湯槽
２０は上部で、仕切壁２３により、各出湯管２９，２９
が上下方向に設置された領域２１，２１と、レベルセン
サ２６が設置された領域２２，２２とに区画され、かつ
各設置領域２１，２１，２２，２２相互は注湯槽２０の
底部で連通する。設置領域２１，２１上には、ダイベー
ス４５上で各出湯管２９，２９に対応して二つの鋳造金
型４０，４０が配設され、各出湯管２９は、鋳造金型４
０の上型４１と下型４２間のキャビティ４３と連通し、
キャビティ４３内へ出湯管２９を介して溶湯が送り込ま
れる。このように二本の出湯管２９，２９とこれに対応
する二つの鋳造金型４０，４０を配設したことにより、
二個の鋳造品を同時に形成できる。なお、異種製品を製
造するためには、後述する図４のように、別途に並設さ
れ、かつ制御される注湯槽２０ａ，２０ｂを備えた構成
が用いられ得る。

【００２８】設置領域２２に配置されたレベルセンサ２
６は、金属溶湯の基準高さを検知するものであって、杆
状の電極２７ａ，２７ｂを垂設してなり、電極２７ａ，
２７ｂの下端位置を金属溶湯の基準高さ位置に一致させ
ている。そして、電極２７ａ，２７ｂの下端が溶湯の表
面（湯面）に接触した状態で、電極２７ａ，２７ｂ相互
が通電し、かつ基準未満となると、電極２７ａ，２７ｂ
相互が絶縁され、これにより湯面の基準高さ管理がなさ
れる。

【００２９】このように、注湯槽２０に仕切壁２３を設
置し、キャビティ４３内と連通する出湯管２９，２９の
設置領域２１，２１とレベルセンサ２６の設置領域２２
を区分したから、レベルセンサ２６が出湯管２９の設置
領域２１での湯面変動の影響を受けにくく正確な湯面レ
ベルを検出することができる。

【００３０】前記鋳造金型４０のキャビティ４３内への
溶湯の圧入は、キャビティ４３内を減圧する吸引手段３
０と注湯槽２０内の湯面を加圧する加圧手段３４とを備
えた給圧制御手段により行なわれる。

【００３１】ここで吸引手段３０は、キャビティ４３内
に連通する管路３１の一端に接続した減圧ポンプ３２
と、管路３１中に設けた減圧弁３３とで構成される。そ
して減圧弁３３により開閉制御され、その開放状態で減
圧ポンブ３２を作動すると、キャビティ４３内が減圧さ
れ、注湯槽２０の金属溶湯が出湯管２９を介して鋳造金
型４０のキャビティ４３内に吸引注入される。

【００３２】また、加圧手段３４は、設置領域２１の湯
面上に連通する管路３５の一端に接続した加圧装置３６
と、加圧弁３７とで構成される。そして、加圧弁３７に
より開閉制御され、その開放状態で加圧装置３６から金
属に不活性な気体（例えば乾燥空気）が注湯槽２０の湯
面上に送り込まれる。

【００３３】次に上述の金属鋳造装置の操業工程につい
て説明する。金属溶湯がラドル等で溶湯保持炉ｌまで運
ばれてくると、蓋開閉装置１２を駆動して湯入蓋１１
ａ，１１ｂのいずれか又は両方を開く。そして金属溶湯
を金属溶湯入口部１０から溶湯除塵室３に注入し、湯入
蓋１１ａ，１１ｂを閉じる。この段階では金属溶湯は飛
散撹乱状態にあるが、徐々に鎮静化し、これに伴って、
金属溶湯中に混入していた塵や酸化物等の不純物が溶湯
表面に浮上する。そして、後述するように、鋳込み工程
完了に伴って、溶湯待機槽２から一回分の溶湯が注湯槽
２０へ流入するのにともない、溶湯が溶湯除塵室３から
フィルター７を通過して、保持調温室４に流入する。こ
のとき該フィルター７により不純物が濾過され、同様に
溶湯表面に浮上する。この浮上した不純物は定期的に湯
入蓋１１ａ，１１ｂを開いて外部へ除去される。この溶
湯除塵室３内にあって、溶湯は、その底部で溶湯に浸漬
されるように配設されたヒータ８により所定温度（約７
００℃）となるように加熱される。

【００３４】保持調温室４内では、金属溶湯はさらに緩
やかに鎮静化し、溶湯除塵室３内と同様に、ヒータ９に
より出湯に必要な温度（約７００℃）に加熱保持され、
これにより室全体の金属溶湯が温度むらが無く均一とな
る。

【００３５】溶湯遮断弁１５は常態において、補給口１
４を遮蔽しており、鋳込み工程が完了すると、後述する
レベルセンサ２６により溶湯表面が電極２７ａ，２７ｂ
の下端と接触していない状態（基準高さ未満の状態）を
検知するに伴い、昇降シリンダ１７が作動して溶湯遮断
弁１５を上昇し、補給口１４を開いて消費された一回の
鋳込みに必要な量の金属溶湯が注湯槽２０に流入する。
尚、このときには、この流入圧を確保するために、後述
するように、加圧手段３４による注湯槽２０の表面への
加圧を解除している。また、溶湯待機槽２の溶湯表面の
高さを注湯槽２０の基準高さよりも高くしている。この
流入圧を補完するために、保持調温室４の金属表面を加
圧手段３４の構成と同様に加圧制御手段を用いる等によ
り、保持調温室４の金属表面を加圧するようにしても良
い。

【００３６】注湯槽２０内に溶湯が流入し、湯面が上昇
し、レベルセンサ２６の電極２７ａ，２７ｂの下端に表
面が接触し、電極２７ａ，２７ｂ相互が導通することに
より基準高さの到達（一回分の鋳込み量に相当）が検知
されると、昇降シリンダ１７の流体供給方向が切り換わ
って、溶湯遮断弁１５が降下して補給口１４が遮蔽され
る。このとき、回動シリンダ１８が往復駆動し、溶湯遮
断弁１５の下端がタップ受部１６に圧接したまま往復回
動する。これにより、溶湯遮断弁１５とタップ受部１６
間の溶湯が摩擦により除去され、溶湯遮断弁１５下端は
タップ受部１６に馴染み良く密着して、補給口１４が確
実に遮断され、保持調温室４と注湯槽２０間の溶湯の漏
れが阻止される。

【００３７】注湯槽２０内にあっても、ヒータ２４がそ
の底部で水平に配置されて溶湯内に浸漬され、このヒー
タ２４により保持調温室４内と同様に、約７００℃程度
に温度管理される。このようにヒータ２４を溶湯に直接
浸漬しているから溶湯への熱伝導が良くなり、かつその
底部に平行に配置しているものであるから、温度が表面
側に比して相対的に低くなり易い底部側から加熱され
て、温度のばらつきが可及的に抑止され、金属溶湯の保
持温度精度が向上する。すなわち、保持温度精度とし
て、７００±１℃の範囲に維持される。この作用は、上
述の各室の底部で水平に配置されて溶湯内に浸漬される
ヒータ８及びヒータ９にあっても同様である。

【００３８】この温度は、ヒータ２４の直上に配置した
熱電対３８により検知される。ここで、この熱電対３８
は、側壁から注湯槽２０内に挿通している。このため、
注湯槽２０の湯面から鋳造金型４０までの距離を短くす
ることができる。すなわち、熱電対３８により温度管理
をする場合に、通常は、湯面側から挿入されるが、この
場合には、熱電対３８の装着のために、注湯槽２０の上
面とダイベース４５との間の間隔を広げる必要があり、
これに伴って、注湯槽２０の湯面から鋳造金型４０まで
の距離が長くなり、注湯過程で、溶湯温度の低下を生じ
易いが、上述の構成にあっては、熱電対３８を側方から
挿入するものであるから、このような問題を回避でき
る。

【００３９】また、上述したように、注湯槽２０内の溶
湯量は、一回の鋳込み分の変動があるだけで、レベルセ
ンサ２６により検知される基準高さの近傍に維持され、
常に一定レベルに維持されて蓄えられる。このため、鋳
造金型４０への溶湯の注入と、補給口１４からの溶湯の
流入があっても、温度変化が可及的に抑止される。

【００４０】この注湯槽２０内の溶湯は出湯管２９から
鋳造金型４０のキャビティ４３に供給されるが、この圧
入を、減圧ポンプ３２による鋳造金型４０内の減圧に伴
う溶湯の引き込みと、その後における加圧装置３６から
の加圧によるキャビティ４３内への溶湯の押し込みから
なる一連の工程によって行なっている。

【００４１】かかる金属鋳造装置にあって、その鋳込み
工程を図３のタイムチャート図に従って説明する。

【００４２】鋳造金型４０への鋳込みを開始するに際し
ては、まず減圧弁３３を開き減圧ポンプ３２を作動して
出湯管２９を介して注湯槽２０より金属溶湯を吸引して
鋳造金型４０のキャビティ４３内へ溶湯を充満する。こ
の鋳造金型４０への金属溶湯充填後（約３０秒後）、加
圧弁３７を開き加圧装置３６より金属に不活性な気体
（例；乾燥空気）を注湯槽２０に送り込む。気体は湯面
を加圧し、上述の減圧吸引を補う形で注湯槽２０から金
属溶湯を出湯管２９を介して鋳造金型４０へ押込み、か
つ押圧する。

【００４３】そして鋳込み開始から約２分後に、溶湯は
キャビティ４３内で冷却され成形される。そして、減圧
弁３３及び加圧弁３７が閉じて、これにともない、注湯
槽２０内が大気圧となる。次に、この注湯槽２０内の不
活性な気体が排除される時間（約７秒程度）の間隔を置
いて、上型４１が開放され、これとほぼ同時に（注湯槽
２０の内圧が大気圧となったことを圧力計等により検知
されることを条件として）、レベルセンサ２６による溶
湯表面の基準高さ未満検知に基づき、昇降シリンダ１７
が駆動して溶湯遮断弁１５が上昇し、補給口１４から溶
湯が注湯槽２０内に流入する。そして、溶湯表面が基準
高さとなって、該表面をレベルセンサ２６が湯面検知す
ると、溶湯遮断弁１５により再び補給口１４が遮断され
る。そして、再び、上型４１が閉鎖され、減圧弁３３の
開放にともない鋳込み工程が開始され、同様の工程を繰
り返して鋳造が連続的に行なわれる。この工程にあっ
て、１鋳造サイクルに要する時間は約３分であり、高速
になされる。ここで上述の各時間は、製品により若干設
定を変えることとなり、一定ではない。

【００４４】かかる一連の制御は図５で示す中央制御装
置ＣＰＵにより、各製品の種別に対応して制御される。
そしてこの中央制御装置ＣＰＵにより、給圧制御手段の
一部である、吸引手段と加圧手段とを順次または同時に
駆動指令する駆動指令手段が構成されることとなる。さ
らには、この中央制御装置ＣＰＵにより、湯量保持手段
の一部である、湯面が該レベルセンサ２６により検知さ
れる基準高さ未満の状態で溶湯遮断弁１５を開放位置と
し、基準高さ以上となると溶湯遮断弁１５を閉鎖位置と
なるように、シリンダ１７，１８を順次駆動する弁制御
手段が構成される。

【００４５】上述の構成は、単一の注湯槽２０により鋳
込み処理を行なうものであるが、保持調温室４に連通す
る複数の注湯槽を設けて、複数の鋳造金型に夫々溶湯を
注入するようにしても良い。ここで図４は、夫々二つの
注湯槽２０ａ，２０ｂ，鋳造金型４０，４０を設けた構
成に係るものである。

【００４６】すなわち、かかる構成にあって、溶湯保持
炉ｌに二つの注湯槽２０ａ，２０ｂを並設して、夫々を
同じ溶湯待機槽２に補給口１４，１４を介して夫々連通
し、かつ各補給口１４，１４を夫々溶湯遮断弁１５，１
５により開閉制御するようにしている。この各注湯槽２
０ａ，２０ｂは夫々設置領域２１，２２を具備すると共
に、各設置領域２１，２１上には、鋳造金型４０，４０
が配設され、各注湯槽２０ａ，２０ｂ内の溶湯を出湯管
２９ａ，２９ｂを介して各鋳造金型４０，４０のキャビ
ティ内に夫々連通するようにしている。

【００４７】かかる構成にあっては、同時並列的に二つ
の鋳込み工程を行なうことが可能となり、生産性が向上
すると共に、給圧制御手段（吸引手段３０，加圧手段３
４）により鋳造金型４０，４０への圧入を別々にコント
ロールできることにより、同時に異種製品も鋳造するこ
とができる。

【００４８】

【発明の効果】本発明は、上述したように、溶湯待機槽
と、注湯槽とで構成された溶湯保持炉を備え、注湯槽と
溶湯待機槽との間に形成された補給口を開閉する溶湯遮
断弁により開閉制御するようにし、注湯槽の湯量が基準
量未満の状態で溶湯遮断弁を開放位置とし、基準量を越
すと溶湯遮断弁を閉鎖位置とする湯量保持手段を設け、
さらにキャビティ内への金属溶湯の圧送を吸引と加圧の
双方を行なう給圧制御手段を設けたものであるから、注
湯槽内の湯量は一回の鋳造に要する分だけ、減少と補給
が繰り返されることとなり、従来のように、注湯槽への
補給のための仕込時間を要せず、しかも注湯槽内の圧力
変動を小さくできて、キャビティ内への金属溶湯の圧送
を一定圧で行うことができ、さらには吸引と加圧の双方
を行うことによりキャビティ内に背圧を発生させること
なく、急速かつ高密にキャビティ内へ金属溶湯を充填す
ることができるため、精度のよい高密度の鋳造を、高速
で行うことができる優れた効果がある。（請求項１の効
果）

【００４９】ここでかかる構成にあって、２つの注湯槽
を並設して、夫々鋳造金型のキャビティ内に連通した構
成とした場合には、同時並列的に二つの異なった鋳込み
工程を行なうことが可能となり、同時に異種製品も鋳造
でき、生産性が向上する。（請求項２の効果）

【００５０】前記湯量保持手段として、注湯槽内の基準
高さを検知するレベルセンサを検知部材とした場合に
は、簡易な構造により、湯量管理ができ、溶湯遮断弁と
の協働作用により、注湯槽内の溶湯の湯量を基準量近傍
に保つことができる。（請求項３の効果）

【００５１】前記溶湯待機槽を、溶湯除塵室と保持調温
室とで構成した場合には、溶湯除塵室で不純物が除去さ
れ、かつ保持調温室で金属溶湯を緩やかに鎮静化でき
て、注湯槽内に不純物及び温度むらの無い溶湯を供給で
き、注湯槽内の溶湯管理に資することとなる。（請求項
４の効果）

【００５２】溶湯除塵室と保持調温室の間の連通口にフ
ィルターを設置した構成にあっては、フィルターによる
濾過により金属溶湯中に混入していた塵や酸化物等の不
純物を確実に除去できる。（請求項５の効果）

【００５３】また、溶湯待機槽と、注湯槽を所定温度に
保つために、夫々ヒータを設置することにより、各槽ご
との温度差が無く、補給口からの溶湯の補給による温度
変化を抑止でき、溶湯を常に一定の温度とすることがで
きて、温度による品質のばらつきが小さくなる。（請求
項６の効果）この場合に、ヒータを、各槽の底部付近に
溶湯に浸漬させるように取り付けた場合には、熱伝導が
良くなり、かつ温度が表面側に比して相対的に低くなる
底部側を加熱できて、温度のばらつきを可及的に抑止で
き、金属溶湯の保持温度精度が向上する。（請求項７の
効果）

【００５４】注湯槽に仕切壁を設置し、キャビティ内と
連通する出湯路の設置領域とレベルセンサの設置領域を
区分した場合には、レベルセンサが出湯路の設置領域で
の湯面変動の影響を受けにくく正確な湯面レベル検出が
可能となる。（請求項８の効果）

【００５５】溶湯待機槽と注湯槽の間の隔壁内に金属の
仕切板を介装した構成にあっては、加圧気体や溶湯が注
湯槽から溶湯待機槽へ漏れるのを防止できる。（請求項
９の効果）

【００５６】溶湯待機槽と注湯槽間に形成された補給口
を開閉する溶湯遮断弁をタップ軸弁で構成し、閉弁動作
において、溶湯遮断弁の下端をタップ受部に当接する位
置に移動させた後、軸を中心に回動するようにした構成
にあっては、表面相互が馴染み良く接触して、閉弁状態
でのシール性を確保することができ、溶湯待機槽と、注
湯槽間の溶湯漏れが無く、注湯槽内の溶湯管理が確実と
なり、結果として安定した鋳造品質を得ることができ
る。（請求項１０の効果）

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属鋳造装置の一実施例を示す断面図
である。

【図２】本発明の金属鋳造装置の平面図である。

【図３】鋳造サイクルのタイムチャート図である。

【図４】変形例の金属鋳造装置の平面図である。

【図５】制御手段を示すブロック図である。

【符号の説明】

１溶湯保持炉２溶湯待機槽３溶湯除塵室３４保持調温室６連通口７フィルター８，９，２４ヒータ１４補給口１５溶湯遮断弁１６タップ受部１７昇降シリンダ１８回動シリンダ２０注湯槽２６レベルセンサ２９出湯管３０吸引手段３４加圧手段４０鋳造金型４３キャビティＣＰＵ中央制御手段（弁制御手段，駆動指令手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶湯待機槽と、注湯槽とで構成された溶湯
保持炉と、キャビティ内が出湯路を介して注湯槽と連通する鋳造金
型と、注湯槽と溶湯待機槽との間に形成された補給口を開閉す
る溶湯遮断弁と、注湯槽の湯量が基準量未満の状態で溶湯遮断弁を開放位
置とし、基準量を越すと溶湯遮断弁を閉鎖位置とする湯
量保持手段と、キャビティ内を減圧する吸引手段と、注湯槽内の湯面を
加圧する加圧手段と、鋳込み工程の開始に伴い吸引手段
と加圧手段とを順次または同時に駆動指令する駆動指令
手段とを具備してなる、注湯槽内の金属溶湯を鋳造金型
のキャビティ内に圧送するための給圧制御手段とを備え
たことを特徴とする金属鋳造装置。
【請求項２】複数の注湯槽を並設して、夫々を同じ溶湯
待機槽に補給口を介して夫々連通し、かつ各補給口を夫
々溶湯遮断弁により開閉制御するようにし、各注湯槽を
出湯路を介して各鋳造金型のキャビティ内に夫々連通す
ると共に、各注湯槽ごとに給圧制御手段を備えたことを
特徴とする請求項１記載の金属鋳造装置。
【請求項３】湯量保持手段が、注湯槽内の基準高さを検
知するレベルセンサと、湯面が該レベルセンサにより検
知される基準高さ未満の状態で溶湯遮断弁を開放位置と
し、基準高さ以上となると溶湯遮断弁を閉鎖位置となる
ように駆動指令する弁制御手段とで構成したものである
請求項１又は請求項２記載の金属鋳造装置。
【請求項４】溶湯待機槽を、金属溶湯が供給される溶湯
除塵室と、補給口を介して注湯槽と連通する保持調温室
とで構成すると共に、溶湯除塵室と保持調温室の間を連
通口を介して連通するようにしたことを特徴とする請求
項１又は請求項２記載の金属鋳造装置。
【請求項５】溶湯除塵室と保持調温室の間の連通口にフ
ィルターを設置したことを特徴とする請求項４記載の金
属鋳造装置。
【請求項６】溶湯待機槽と、注湯槽に夫々ヒータを設置
したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか
に記載の金属鋳造装置。
【請求項７】ヒータを、各槽の底部付近に溶湯に浸漬さ
せるように取り付けたことを特徴とする請求項６記載の
金属鋳造装置。
【請求項８】注湯槽に仕切壁を設置し、キャビティ内と
連通する出湯路の設置領域とレベルセンサの設置領域を
区分したことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいず
れかに記載の金属鋳造装置。
【請求項９】溶湯待機槽と注湯槽の間の隔壁内に金属の
仕切板を介装して、該仕切板により、溶湯待機槽と注湯
槽とを遮断したことを特徴とする請求項１乃至請求項８
のいずれかに記載の金属鋳造装置。
【請求項１０】溶湯待機槽と注湯槽間に形成された補給
口を開閉する溶湯遮断弁をタップ軸弁で構成し、かつ補
給口にタップ受部を周設すると共に、閉弁動作におい
て、溶湯遮断弁の下端をタップ受部に当接する位置に移
動させた後、軸を中心に回動させてタップ受部に密接さ
せるようにした弁制御手段を備えたことを特徴とする請
求項１乃至請求項９のいずれかに記載の金属鋳造装置。