JP2008307567A - ロストワックス鋳造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熔解チャンバの連通口から流出する保護ガスはかなりの量に達し，保護ガスの消費を低減化することが求められる。
【解決手段】内部に鋳型を有するモールドチャンバと，熔融した地金を該熔解坩堝から該鋳型に導入するための連通口を該底部に有する熔解チャンバとを備え，側面に孔を備え，該連通口に挿嵌されるシール座金であって，最も上昇した第一位置と最も下降した第二位置との間を該鋳型の昇降にしたがって昇降可能なシール座金を備え，該シール座金は，該第一位置においては該孔は該熔解チャンバ内に位置して該熔解チャンバ内と該モールドチャンバ内とを連通させ，該第二位置においては該孔が該熔解チャンバ外に位置して該孔を介しては該熔解チャンバ内外とを連通させないロストワックス製造装置により解決する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ロストワックス鋳造装置に関する。詳しくは、ロストワックス鋳造装置の熔解チャンバ内に挿入された熔解坩堝内に地金を入れた状態で、熔解チャンバへの大気の流入を防ぎ地金の酸化を防ぐ熔解チャンバの保護ガスの量を節約するための装置を提供することを目的とする。

中空部を有するなどの複雑な形状のアクセサリーを一体的に製造する方法としてロストワックス法が知られている。ロストワックス鋳造装置は、ロストワックス法を用いて鋳造を行う装置である。図１および図２を参照して、代表的なロストワックス鋳造装置の説明をする。ロストワックス鋳造装置の代表的な外観を示したものである。

ロストワックス鋳造装置１は、たとえば、熔解チャンバ２０とモールドチャンバ３０とを有している。熔解チャンバ２０は、モールドチャンバ３０の上方において、ロストワックス鋳造装置１に対して固定されている。熔解チャンバ２０の上方には、熔解チャンバ２０の蓋２２が配置される。モールドチャンバ３０の下方には、ロックシリンダ４０が配置される。モールドチャンバ３０は、支持ロッド２３ａと支持ロッド２３ｂに沿って鉛直方向上下に昇降可能に取り付けられている。さらに、モールドチャンバ３０は、片方の支持ロッド２３ｂ周りに回動可能であって、熔解チャンバ２０の真下の位置に配置することも、また熔解チャンバ２０の真下から水平方向に引出した位置に配置することも可能である。

熔解チャンバ２０の内部には、中空の円筒形状の保護坩堝５が配置されている。保護坩堝５の内部には、熔解坩堝４が保護坩堝５の上側から挿入可能である。保護坩堝５の上面には、熔解坩堝４の外形より大きな開口５ａを有し、保護坩堝５の底部には開口５ｂが配置されている。保護坩堝５の内部には、熔解坩堝４の外形より小さい径の段が形成されている。

熔解坩堝４は、保護坩堝５の開口５ａから保護坩堝５の内部に挿入される。保護坩堝５の開口５ａから挿入された熔解坩堝４は、保護坩堝５の内部の段の面の上に載置され、固定される。熔解坩堝４は、保護坩堝５の内部の空間に挿入可能な外形を有し、内部は中空の円筒形状を有している。

熔解坩堝４は、上側には大き目の開口４ａを有し、底部側の端部には絞られたノズル状の吐出口４ｂを有している。熔解坩堝４の底部側の端部の吐出口４ｂは保護坩堝５の底部側の開口５ｂの位置と対応し、熔解坩堝４で熔融した地金は保護坩堝５の底部側の開口５ｂを通して、モールドチャンバ３０の上部開口３０ａに向けて流すことができる。

熔解チャンバ２０は、開口２０ａを上側に有し、モールドチャンバ３０の開口３０ａと対向する連通口２０ｂを底部側に有している。開口２０ａの周りにはシール用パッキン２０ｃが取り付けられている。モールドチャンバ３０の上側にも、開口３０ａを有している。開口３０ａの周りにもシール用パッキン３０ｂが取り付けられている。開口２０ａは、保護坩堝５の上面の開口５ａを介して熔解坩堝４に地金７を供給するための開口である。連通口２０ｂは、熔解チャンバ２０内の熔解坩堝４から熔解した地金７をモールドチャンバ３０に向けて放出するための開口である。

熔解チャンバ２０とモールドチャンバ３０の下側にはロックシリンダ４０が配置される。気体駆動で、昇降するロックシリンダ昇降ピストン４１を有している。ロックシリンダ昇降ピストン４１が上昇すると、モールドチャンバ３０を押し上げる。押し上げられたモールドチャンバ３０は、やがて熔解チャンバ２０の下部に接触し、シール用パッキン３０ｂでモールドチャンバ３０の開口３０ａを塞ぐ。
一方、ロックシリンダ４０のシリンダハウジングを降下させ、支持ロッド２３ａと支持ロッド２３ｂとを下方に降下させると、支持ロッド２３ａと支持ロッド２３ｂの上部が蓋２２を押し下げるように降下する。降下した蓋２２は、熔解チャンバ２０の開口２０ａを塞ぐ。蓋２２と開口２０ａ途の間は、シール用パッキン２０ｃで、熔解チャンバ２０とモールドチャンバ３０の両方が密閉される。

モールドチャンバ３０の下部には、鋳型昇降シリンダ３１が配置されている。鋳型昇降シリンダ３１の内部にはピストン３２が配置され、駆動気体によりピストン３２がモールドチャンバ３０の内部で鉛直方向に昇降可能となっている。ピストン３２の上側の面には、平らな面を有する鋳型台座４２が配置されている。鋳型台座４２の上に鋳型２が載置される。ピストン３２の昇降により、鋳型２も昇降する。

熔解チャンバ２０とモールドチャンバ３０とが開けられた状態で、地金７が熔解坩堝４内にセットされる。そして、熔解チャンバ２０の開口２０ａを蓋２２で塞ぎ、モールドチャンバ３０を閉じる。保護坩堝５の外面には、保護坩堝５を加熱する誘導コイル２１が保護坩堝５を囲むように取付けられる。熔解坩堝４および熔解坩堝４内の地金７は誘導コイル２１に通電することによって発生した磁力により、高周波誘導加熱の原理によって直接加熱される。

熔解チャンバ２０の中には、ほぼ中央部に、鉛直方向に延在するストッパーロッド２４が取り付けられている。ストッパーロッド２４は、ストッパー駆動機構２５により、鉛直方向の上下方向に昇降可能であって、熔解坩堝４の吐出口４ｂの栓としての役割を有する。ストッパーロッド２４の先端は、鉛直方向の下方に降りた状態で熔解坩堝４のノズル状の吐出口４ｂを閉鎖し、一方、上方に昇った状態では熔解坩堝４のノズル状の吐出口４ｂが開放される。ストッパーロッド２４が昇って吐出口４ｂが開放されると、熔融地金が吐出口４ｂからモールドチャンバ３０の開口３０ａを通って鋳型２に流入する。

ロストワックス鋳造装置１を用いて鋳造する場合には、たとえば、鋳型２をモールドチャンバ３０内にセットする前に、地金７が熔解するまで、または熔解直前の状態まで地金７を予め加熱する予備加熱工程（図９）を行うことがある。予備加熱工程では、モールドチャンバ３０を閉じて地金７を予め加熱し、その後、一旦、モールドチャンバ３０のみを開放する（図９,S102,S104,S106）。予備加熱工程の後に鋳造工程において、鋳型２をセットし再度モールドチャンバ３０を閉じる（図９,S201,S202）。このように、予備加熱工程から鋳造工程に移る段階で、熔解チャンバ２０内で地金７が加熱されている際に、モールドチャンバ３０を開放する必要が生じる。

熔解チャンバ２０内で地金７が加熱されている際にモールドチャンバ３０を開放すると、熔解チャンバ２０の底部側の連通口２０ｂが暴露され、熔解チャンバ２０内の雰囲気に大気が流入してしまう。加熱時に大気が流入すると熔解坩堝４のカーボン材および地金７が酸化してしまう。そこで、熔解チャンバ２０内を乾燥気体（以下、保護ガスとよぶ）、たとえばアルゴンガスなどの不活性ガスで周囲の雰囲気圧より高めに加圧しておいて、熔解チャンバ２０の底部側の連通口２０ｂから流出させると熔解チャンバ２０内に大気が流入することを防ぐことができる。

しかし、熔解チャンバ２０の底部側の連通口２０ｂは、鋳型に応じてある程度の大きさが要求される。したがって、熔解チャンバ２０の連通口２０ｂから流出する保護ガスは、かなりの量に達する。そこで、保護ガスの消費を低減化することが求められる。

そこで本発明は、内部に鋳型を有するモールドチャンバと、地金を熔解するための熔解坩堝を内部に有し、該モールドチャンバと連結するように配置され、熔融した地金を該熔解坩堝から該鋳型に導入するための連通口該底部に有する熔解チャンバとを備えるロストワックス装置において、熔融した地金を該熔解坩堝から該鋳型に導入するための熔解チャンバの底部に配置された連通口に挿嵌され、側面に孔を備えるシール座金およびそれが挿嵌されたロストワックス鋳造装置によって解決する。

この発明により、一旦モールドチャンバ３０のみを開放する場合に、加熱されている熔解坩堝４と地金７とを外部雰囲気から隔絶する効果を奏する。さらに、熔解チャンバ２０の連通口２０ｂから流出する保護ガスの量の節約をすることができる。

以下、図１、図２および図３を参照して、本発明のロストワックス製造装置１について説明する。図１は、ロストワックス製造装置１の外観図である。図２は、ロストワックス製造装置１の内部の構造を示した概略図である。

ロストワックス鋳造装置１は、熔解チャンバ２０とモールドチャンバ３０とを有している。熔解チャンバ２０は、モールドチャンバ３０の上方にロストワックス鋳造装置１に対して固定されている。熔解チャンバ２０の上方には、熔解チャンバ２０の蓋２２が配置される。モールドチャンバ３０の下方には、ロックシリンダ４０が配置される。モールドチャンバ３０は、支持ロッド２３ａと支持ロッド２３ｂに沿って鉛直方向上下に昇降可能に取り付けられている。さらに、モールドチャンバ３０は、片方の支持ロッド２３ｂ周りに回動可能であって、熔解チャンバ２０の真下の位置に配置することも、また熔解チャンバ２０の真下から水平方向に引出した位置に配置することも可能である。

熔解チャンバ２０の内部には、中空の円筒形状の保護坩堝５が配置されている。保護坩堝５の上面には、熔解坩堝４の外形より大きな開口５ａを有し、保護坩堝５の底部には開口５ｂが配置されている。保護坩堝５の内部には、熔解坩堝４の外形より小さい径の部分で、段が形成されている。

熔解坩堝４は、保護坩堝５の開口５ａから保護坩堝５の内部に挿入される。保護坩堝５の開口５ａから挿入された熔解坩堝４は、保護坩堝５の内部に配置された段の面上に載置されて、固定される。熔解坩堝４は、保護坩堝５の内部の空間に挿入可能な外形を有し、内部は中空の円筒形状を有している。

熔解坩堝４は、上側には大き目の開口４ａを有し、底部側の端部には絞られたノズル状の吐出口４ｂを有している。熔解坩堝４の底部側端の吐出口４ｂは保護坩堝５の底部側の開口５ｂの位置と対応し、熔解坩堝４で熔融した地金は保護坩堝５の開口５ｂを通して、モールドチャンバ３０の上部開口３０ａに向けて流すことができる。

熔解チャンバ２０は、上側には開口２０ａを有し、底部側にモールドチャンバ３０の開口３０ａと対向する連通口２０ｂを有している。開口２０ａの周りにはシール用パッキン２０ｃが取り付けられている。モールドチャンバ３０の上側にも、開口３０ａを有している。開口３０ａの周りにもシール用パッキン３０ｂが取り付けられている。開口２０ａは、保護坩堝５の上面の開口５ａを介して熔解坩堝４に地金７を供給するための開口である。連通口２０ｂは、熔解チャンバ２０内の熔解坩堝４から熔解した地金７を受けるための開口である。

熔解チャンバ２０とモールドチャンバ３０の下側にはロックシリンダ４０が配置される。気体により駆動される、昇降するロックシリンダ昇降ピストン４１を有している。ロックシリンダ昇降ピストン４１が上昇すると、モールドチャンバ３０を押し上げる。押し上げられたモールドチャンバ３０は、やがて熔解チャンバ２０の下部に接触し、シール用パッキン３０ｂでモールドチャンバ３０の開口３０ａを塞ぐ。
一方、ロックシリンダ４０のシリンダハウジングを降下させ、支持ロッド２３ａと支持ロッド２３ｂとを下方に降下させると、支持ロッド２３ａと支持ロッド２３ｂの上部が蓋２２を押し下げるように降下する。降下した蓋２２は、熔解チャンバ２０の開口２０ａを塞ぐ。蓋２２と開口２０ａ途の間は、シール用パッキン２０ｃで、熔解チャンバ２０とモールドチャンバ３０の両方が密閉される。

モールドチャンバ３０の下部には、鋳型昇降シリンダ３１が配置されている。鋳型昇降シリンダ３１の内部にはピストン３２が配置され、駆動気体によってシリンダ内が加圧／減圧されて、ピストン３２がモールドチャンバ３０の内部で鉛直方向に昇降可能となっている。ピストン３２の上側の面には、平らな面を有する鋳型台座４２が配置されている。鋳型台座４２の上に鋳型２が載置される。ピストン３２の昇降により、鋳型２も昇降する。

熔解チャンバ２０の底部側の連通口２０ｂには、シール座金３が挿嵌される。図３は、シール座金３の外観を示している。シール座金３は、連通口２０ｂに対応した外径を有し、連通口２０ｂの内法に沿って上下に摺動可能な径を有している。すなわち、連通口２０ｂの内径またはそれより小さい径を有する円筒形状の円筒形状部３ｂを有する部材である。シール座金３の円筒形状部３ｂの一端側には、シール座金３の外形より大きい径で外側に張り出したフランジ３ａを有している。すなわち、シール座金３が熔解チャンバ２０の内側より、フランジ３ａを上側として連通口２０ｂに挿嵌されると、シール座金３は、連通口２０ｂの内面にしたがって、鉛直方向上下に自由に摺動可能な部材となる。

モールドチャンバ３０が熔解チャンバ２０の下側に配置され、鋳型２の昇降ができる状態において、鋳型昇降シリンダ３１を駆動して鋳型２を上昇させると、鋳型２の上部の面がシール座金３の底部に接触し、そして鋳型２は連通口２０ｂに挿嵌され、鉛直方向に摺動可能なシール座金３を押し上げる。鋳型２が最も上昇した位置において、シール座金３の上昇が終わる。
シール座金３が鉛直方向に最も上昇した状態の位置を本願では第一位置とし、シール座金３が鉛直方向に最も下降して、熔解チャンバ２０の底部側の連通口２０ｂにシール座金３のフランジ３ａが着座した状態の位置を、本願では第二位置とする。シール座金３は、最も上昇した第一位置と最も下降した第二位置との間を鋳型２の昇降にしたがって昇降可能である。図８Ａに、シール座金３が鉛直方向に最も上昇した第一位置に位置している状態を示し、図８Ｂに、シール座金３が鉛直方向に最も下降した第二位置に位置している状態を示している。

シール座金３の円筒形状部３ｂの両端には、開口３ｄと開口３ｅが配置されている。
熔解坩堝４の吐出口４ｂは、なるべく鋳型２に近い位置まで延在しているのが良い。ところが、熔解坩堝４の吐出口４ｂを鋳型２に近い位置まで延在させるとすれば、シール座金３が上昇した際に、熔解坩堝４の吐出口４ｂにシール座金３が衝突し、シート座金３の自由な昇降が妨げられることになる。そこで、熔解坩堝４の座部４ｄにシート座金３が接触しないように、シート座金３においてフランジ３ａがある側に、熔解坩堝４の吐出口４ｂが挿入されうる逃げ穴として開口３ｄを配置する。さらに、開口３ｄの大きさは、熔解坩堝４の吐出口４ｂが摺動するために最低限十分な径であって、シール座金３が最も上昇した第一位置において、シート座金３の上面が熔解坩堝４の底部４ｄのいずれの箇所にも接触しない大きさでなければならない。これにより、シール座金３が上昇しても、熔解坩堝４の吐出口４ｂが開口３ｄに嵌挿され、熔解坩堝４の吐出口４ｂおよび底部４ｄの存在にかかわらず、シート座金３は自由に昇降可能となる。これにより、シール座金３は開口３ｄが、熔解坩堝４の吐出口４ｂの外径に沿って鉛直方向に摺動可能となる。なおこの際に、開口３ｄと熔解坩堝４の吐出口４ｂとの間に、シール座金３の摺動にのみ必要な間隔が確保されればよく、それより大きな隙間がないようにするのが好ましい。密閉状態を確保するためである。
一方、シール座金３が下降する際には、シール座金３が熔解チャンバ２０から脱落しないようにする必要がある。フランジ３ａはその働きをする。シール座金３は、フランジ３ａが熔解チャンバ２０の底部の連通口２０ｂの周囲に着座すると、シール座金３はそこから下方への移動ができずに熔解チャンバ２０の底部の連通口２０ｂの周囲で保持される。また、フランジ３ａが熔解チャンバ２０の底部の連通口２０ｂの周囲に着座するとその接触部により熔解チャンバ２０の内部が外部に対して密閉される。

シール座金３は、円筒形状部３ｂに、孔３ｃを有している。孔３ｃは、図３のように切り欠きであってもよく、または四辺が囲まれた孔であってもよい。円筒形状部３ｂの孔３ｃの位置は、次のようにシール座金３の位置によって決定される。
また、シール座金３の孔３ｃは、シール座金３が鉛直方向に最も上昇した第一位置において熔解チャンバ２０の内部に位置されて熔解チャンバ２０の内部に暴露され、シール座金３が鉛直方向に最も下降した第二位置においてシール座金３の孔３ｃはすべて熔解チャンバ２０の外に位置されて熔解チャンバ２０の内部から隠れる。

すなわち、熔解チャンバ２０の内部からシール座金３を見た場合に、シール座金３は、第一位置において、シール座金３の孔３ｃがすべて熔解チャンバ２０の内部に暴露され、孔３ｃを介しての熔解チャンバ２０内とモールドチャンバ３０内とが連通する。熔解チャンバ２０の内部は、シール座金３の孔３ｃを介して、円筒形状３ｂの内部の中空部と円筒形状３ｂの下側端部の開口部３ｅとを介して熔解チャンバ２０の外部、たとえばモールドチャンバ３０と連通する。一方、第二位置においては、シール座金３の孔３ｃは熔解チャンバ２０外に位置して、孔３ｃを介しての熔解チャンバ２０の内外との連通も、熔解チャンバ２０内とモールドチャンバ３０内との連通もない。フランジ３ａは、孔３ｃの上側に半径方向外側に庇状に延在しているので、少なくともフランジ３ａが連通口２０ｂの周囲に着座した状態の第二位置においでは、シール座金３の孔３ｃが熔解チャンバ２０の外に位置する状態になる。

熔解チャンバ２０とモールドチャンバ３０の下側にはロックシリンダ４０が配置される。気体駆動で、昇降するロックシリンダ昇降ピストン４１を有している。ロックシリンダ昇降ピストン４１が上昇すると、モールドチャンバ３０を押し上げる。押し上げられたモールドチャンバ３０は、やがて熔解チャンバ２０の下部に接触し、シール用パッキン３０ｂでモールドチャンバ３０の開口３０ａを塞ぐ。
一方、ロックシリンダ４０のシリンダハウジングを降下させ、支持ロッド２３ａと支持ロッド２３ｂとを下方に降下させると、支持ロッド２３ａと支持ロッド２３ｂの上部が蓋２２を押し下げるように降下する。降下した蓋２２は、熔解チャンバ２０の開口２０ａを塞ぐ。蓋２２と開口２０ａ途の間は、シール用パッキン２０ｃで、熔解チャンバ２０とモールドチャンバ３０の両方が密閉される。

モールドチャンバ３０の下部には、鋳型昇降シリンダ３１が配置されている。鋳型昇降シリンダ３１の内部にはピストン３２が配置され、駆動気体によってシリンダ内が加圧／減圧されて、ピストン３２がモールドチャンバ３０の内部で鉛直方向に昇降可能となっている。ピストン３２の上側の面には、平らな面を有する鋳型台座４２が配置されている。鋳型台座４２の上に鋳型２が載置される。ピストン３２の昇降により、鋳型２も昇降する。ロックシリンダ４０の下部には、蓋上下シリンダ４３が配置されている。蓋上下シリンダ４３は、蓋上下シリンダ４３内に配置されるピストンに連結されて昇降する軸４３ａを有している。蓋上下シリンダ４３を駆動させて、軸４３ａが上昇している状態では支持ロッド２３ａと支持ロッド２３ｂとを押し上げられて蓋２が上昇し、軸４３ａが下降すると支持ロッド２３ａと支持ロッド２３ｂも下降し蓋２が熔解チャンバ２０の開口部２０ａを塞ぐ。

地金７は、熔解チャンバ２０とモールドチャンバ３０とが開けられた状態で、熔解坩堝４内にセットされる。そして、熔解チャンバ２０の開口２０ａを蓋２２で塞ぎ、モールドチャンバ３０を閉じる。保護坩堝５の外面には、保護坩堝５を加熱する誘導コイル２１が保護坩堝５を囲むように取付けられ、熔解坩堝４および熔解坩堝４内の地金７は誘導コイル２１に通電することによって発生した磁力により、高周波誘導加熱の原理によって直接加熱される。

熔解チャンバ２０の中には、ほぼ中央部に鉛直方向に延在するストッパーロッド２４が取り付けられている。ストッパーロッド２４は、ストッパー駆動機構２５により、鉛直方向の上下方向に昇降可能であって、熔解坩堝４の吐出口４ｂの栓としての役割を有する。ストッパーロッド２４の先端は、鉛直方向の下方に降りた状態で熔解坩堝４のノズル状の吐出口４ｂを閉鎖し、一方、上方に昇った状態では熔解坩堝４のノズル状の吐出口４ｂが開放される。ストッパーロッド２４が昇って吐出口４ｂが開放されると、熔融地金が吐出口４ｂからモールドチャンバ３０の開口３０ａを通って鋳型２に流入する。

続いて、図２を参照して、本願のロストワックス製造装置１の熔解チャンバ２０を大気圧以上に加圧する保護ガスの供給ラインについて説明する。熔解チャンバ２０内を初期加圧するために、保護ガスが貯蔵・充填されたボンベ５４が保護ガス供給ライン５５に接続されている。保護ガス供給ライン５５は熔解チャンバ２０に接続され、熔解チャンバ２０にボンベ５４の新しい保護ガスが供給可能である。

消費する保護ガスを節約するために保護ガスを回収するための保護ガス回収ユニット５０が配置される。保護ガス回収ユニット５０は、回収した保護ガスを貯蔵する保護ガス回収用チャンバ５１を備えている。保護ガス回収用チャンバ５１は、保護ガス供給ライン５５とは別の管路である保護ガス供給／回収用ライン５６によって、熔解チャンバ２０に結合されている。保護ガス回収用チャンバ５１は、バルブにより保護ガス供給ライン５５との気体的な接続を断ち、保護ガス供給／回収用ライン５６を介して熔解チャンバ２０と保護ガス回収用チャンバ５１との間で閉管路を形成可能である。

保護ガス回収用チャンバ５１は内部の圧力を測定する圧力センサ５２が配置されている。保護ガス回収ユニット５０の保護ガス回収用チャンバ５１は、保護ガス排気ライン５７により真空ポンプ５３に接続されている。保護ガス回収用チャンバ５１は、ロストワックス製造装置１の起動時、初回にまず内部を排気するために真空ポンプ５３により排気し、２回目以降は各工程の中でガスの回収、放出を繰り返す。熔解チャンバ２０は、保護ガス排気ライン５８により真空ポンプ５３に接続されている。モールドチャンバ３０は、保護ガス排気ライン５９により真空ポンプ５３に接続されている。保護ガス回収用チャンバ５１は、保護ガス回収用チャンバ５１の内部の保護ガスを熔解チャンバ２０の内部に導入し、または熔解チャンバ２０から保護ガスを回収するために保護ガス供給／回収用ライン５６により熔解チャンバ２０に接続されている。

続いて、図２および図４から図９を参照して、本発明のロストワックス製造装置１において、本発明による保護ガスの節約について、シール座金３の位置の状態と、保護ガスの導入の関係を説明する。図４から図７は、鋳型２、シール座金３、熔解チャンバ２０およびモールドチャンバ３０の位置関係を示した図である。図４は、予備加熱工程において鋳型がセットされていない状態のロストワックス鋳造装置の断面図である。図５は、鋳造工程において、シールド座金が第二位置にある状態をロストワックス鋳造装置の断面図である。図６は、鋳造工程において、シールド座金が第一位置にある状態であって、鋳造前のロストワックス鋳造装置の断面図である。図７は、鋳造工程において、シールド座金が第一位置にある状態であって、鋳造中のロストワックス鋳造装置の断面図である。図９は、ロストワックス製造装置１における鋳造プロセスの各工程のフロー示した図である。図９に示すとおり、鋳造プロセスは、鋳造準備段階の予備加熱工程と、その後に実行される鋳造工程とからなる。
図４に示す予備加熱工程の最初の段階においては、熔解チャンバ２０とモールドチャンバ３０とが連結していない。シール座金３は、熔解チャンバ２０の底部の連通口２０ａに挿嵌されている。この状態では、鋳型２は鋳型台座３２の上には載置されていない。シール座金３は、第二位置、すなわち最も下降した状態の位置にある。

まず、予備加熱工程を実行する。予備加熱工程では、まず熔解坩堝４に地金７がセットされる（図４および図９のS101）。そして、ロックシリンダ４０のロックシリンダ４２駆動用ラインから気体を供給してロックシリンダ昇降ピストン４１を上昇させる。ロックシリンダ昇降ピストン４１により下部が持ち上げられたモールドチャンバ３０は、熔解チャンバ２０に対して圧接され、シール用パッキン３０ｂにより密閉される。熔解チャンバ２０の開口２０ａは蓋２２によりが閉じられ、シール用パッキン２０ｃにより密閉される（S102）。

熔解熔解チャンバ２０はガス排気ライン５８を介して、またモールドチャンバ３０はガス排気ライン５９を介して、真空ポンプ５３で内部を真空にする真空排気工程を実行する。その後、熔解チャンバ２０およびモールドチャンバ３０に置換ガスを導入して、それぞれの内部を一定圧力に維持する(S103)。置換ガスは、保護ガスと異なり、熔解チャンバ２０内の大気をなくして、沸騰を防止するためのガスである。そして、誘導コイル２１に通電をして、熔融坩堝４および地金７を加熱する(S104)。地金７が所定の温度に達したら、一旦加熱を停止する（S105）。そして、モールドチャンバ３０を支持ロッド２３ａおよび２３ｂに沿って下降させて開放する（S106）。一方、蓋２は閉まったまま維持される。この際、外部雰囲気が熔解チャンバ２０の内部に入り込まないように、熔解チャンバ２０の内に保護ガスを導入する（S107）。熔解チャンバ２０内の圧力は、外部の圧力より約３０ヘクトパスカルから６０ヘクトパスカルほど高くなるように維持する。

図９に示すように、予備加熱工程に続いて、鋳造工程が実行される。モールドチャンバ３０の鋳型台座３２の上に載置する(S201)。図５は、鋳造工程の初期の段階で、鋳型２が鋳型台座３２に載置されているが、未だ鋳型２が上昇していない状態を示している。そして再度、モールドチャンバ３０を閉じて、モールドチャンバ３０内の真空排気工程、モールドチャンバ３０へ保護ガスを導入し、モールドチャンバ３０へ保護ガスを導入する(S202)。熔解坩堝４の内部に入れられた地金７は、誘導コイル２１により目標温度にまで達するまで再度加熱され、熔解する（S203）。熔解後、誘導コイル２１への通電を停止して地金の過熱を終了する（S204）。この段階では、ストッパーロッド２４は下降しており、溶解した地金７は未だ熔解坩堝４の吐出口４ｂからは吐出されていない。そして、鋳型昇降シリンダ駆動用ライン３３から気体を供給して鋳型昇降シリンダ３１で鋳型台座３２を上昇させる。鋳型台座３２に載置されている鋳型２が上昇する。鋳型２の上昇により、鋳型２の上部がシール座金３に当接し、鋳型２の上昇とともにシール座金３が上昇する。鋳型２が最も上昇する第一位置まで鋳型台座３２を上昇させる(S205)。図６は、鋳造工程で、鋳型２が最も上昇する第一位置まで移動し、その位置におけるシール座金３の状態を示している。

その後、ストッパーロッド駆動機構２５を駆動させて、ストッパーロッド２４を上昇させると、溶解した地金７は熔解坩堝４の吐出口４ｂから連通口２０ｂを介して吐出される(S206)。図７は、この状態を示している。その後、加圧ガス供給ライン５５から保護ガスと同種であるアルゴンを熔解チャンバ２０内に導入する。熔解チャンバ２０内の圧力は、加圧ガスにより加圧状態の圧力（たとえば、３０００ヘクトパスカル）に設定する(S207)。加圧ガスは、シール座金３の側面の孔３ｃから円筒形状部３ｂの中空部をぬけて、開口３ｅを介して鋳型２の上部から地金７に圧力を付与する。その後、所定の時間、加圧状態の圧力を維持する。

そして、ガス回収ユニット５０のガス回収用チャンバ５１の内部を排気ライン５７を介して真空ポンプ５３により排気し、ガス回収用チャンバ５１にガスを回収する準備をする。加圧状態にした後から所定時間経過した後に、バルブにより熔解チャンバ２０をガス供給／回収用ライン５６接続し、ガス回収用チャンバ５１の内部に接続する。ここで、ガス回収用チャンバ５１の接続バルブを開けて、熔解チャンバ２０から、熔解チャンバ２０の加圧の目的に使用した加圧動作に使用済の加圧ガスを回収する。熔解チャンバ２０の圧力と回収チャンバの圧力とが平衡になった時点、すなわち熔解チャンバ２０の圧力値が回収チャンバの圧力センサ５２とほぼ同じ圧力になった時点で、接続バルブを閉じる。これにより、ガス回収用チャンバ５１に加圧ガスが回収される(S208)。回収された加圧ガスは、次の鋳造の際の予備加熱工程の終了時の保護ガスとして使用される。

従前はこの段階でも、加圧ガスをそのまま供給して排出していたため、加圧ガスの消費量が極めて高く、無駄があった。さらに、シール座金３を用いることにより、この状態での熔解チャンバ２０から外部への加圧ガスの流出量が抑えられ、加圧ガスが大きく節約できる。

その後、鋳造が終了して、次の鋳型に変える際には、ストッパーロッド駆動機構２５を駆動させて、ストッパーロッド２４を下降させる。ここで、鋳型昇降シリンダ駆動用ライン３３から油圧を減じて鋳型台座３２を下降させる。鋳型台座３２に載置されている鋳型２が下降する。鋳型２の下降にしたがって、シール座金３のフランジ３ａが連通口２０ｂの周囲に着座するまでシール座金３が下降する。この位置が第二位置である。図４が、この状態を示している。ここでは、シール座金３の側部の孔３ｃは完全に熔解チャンバ外に位置し、熔解チャンバ内には暴露されない。シール座金３の上部の開口３ｄは熔解坩堝４の吐出口４ｂの外径とほぼ合致しているので、保護ガスに対しては密閉状態、すなわち熔解チャンバ２０からモールドチャンバ３０への保護ガスの流れは生じない状態となる。この間に、モールドチャンバ３０を開けて、鋳型２の交換を行う。

なお、シール座金３の孔３ｃは、鋳造中の第一位置において熔解チャンバ２０から鋳型２の内部を監視するための構成としても使用できる。たとえば、図１の熔解チャンバ２０に観察窓２０ｃを配置して、シール座金３を連通口２０ｂに挿嵌する際に、シール座金３の孔３ｃを観察窓２０ｃを配置する。これにより、シール座金３が第一位置にある際には、鋳型２の上面を観察することができる。

ロストワックス鋳造装置の外観図である。 本発明のロストワックス鋳造装置の図である。 シール座金を示した図である。 予備加熱工程において鋳型がセットされていない状態のロストワックス鋳造装置の断面図である。 鋳造工程において、シールド座金が第二位置にある状態をロストワックス鋳造装置の断面図である。 鋳造工程において、シールド座金が第一位置にある状態であって、鋳造前のロストワックス鋳造装置の断面図である。 鋳造工程において、シールド座金が第一位置にある状態であって、鋳型に吐出した地金を加圧している状態のロストワックス鋳造装置の断面図である。 ロストワックス鋳造装置において、シール座金が最も上昇した位置である第一位置の位置に位置する状態を示した図である。 ロストワックス鋳造装置において、シール座金が最も下降した位置である第二位置の位置に位置する状態を示した図である。 ロストワックス鋳造装置を用いたロストワックス鋳造工程のフロー図である。

符号の説明

１ ロストワックス鋳造機
２ 鋳型
３ シール座金
４ 溶解坩堝
５ 保護坩堝
６ ストッパーロッド
７ 地金
２０ 溶解チャンバ
３０ モールドチャンバ
４０ ロックシリンダ
５０ 保護ガス回収ユニット
５１ 保護ガス回収用チャンバ

Claims (6)

1. 内部に鋳型を有するモールドチャンバと、
   地金を熔解するための熔解坩堝を内部に有し、該モールドチャンバと連結するように配置され、熔融した地金を該熔解坩堝から該鋳型に導入するための連通口を底部に有する熔解チャンバとを備えるロストワックス鋳造装置であって、
   該ロストワックス鋳造装置は、さらに、
   側面に孔を備え、該連通口に挿嵌されるシール座金であって、最も上昇した第一位置と最も下降した第二位置との間を該鋳型の昇降にしたがって昇降可能なシール座金を備え、
   該シール座金は、該第一位置において、前記シール座金の孔が該熔解チャンバ内に位置して該熔解チャンバ内と該モールドチャンバ内とを連通し、該第二位置においては該孔が該熔解チャンバ外に位置して該孔を介しての該熔解チャンバ内外とを連通がないことを特徴とするロストワックス鋳造装置。
2. 請求項１に記載のロストワックス鋳造装置であって、該シール座金は、一端に開口を有する中空部を有する円筒形状の部材であって、該孔は該中空部と連通し、該開口は該熔解チャンバ外と連通することを特徴とするロストワックス鋳造装置。
3. 請求項１または２に記載のロストワックス鋳造装置であって、
   該シール座金は上面に開口を有し、該開口は該熔解坩堝の吐出口の外径に沿って鉛直方向に摺動可能であって、
   該シール座金は、該孔より上側にフランジ部を有し、該フランジ部が該連通口の周囲に着座した状態では該孔が該熔解チャンバ外に位置することを特徴とするロストワックス鋳造装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のロストワックス鋳造装置であって、該鋳造装置は、該熔解チャンバを加圧する保護ガスが貯蔵されたボンベに接続され、該熔解チャンバに保護ガスを供給する保護ガス供給ラインと、
   該保護ガス供給ラインとは別の保護ガス供給／回収用ラインによって、該熔解チャンバに結合される保護ガス回収用チャンバとを備え、
   該保護ガス供給ラインとの気体的な接続を断ち、該保護ガス供給／回収用ラインを介して該熔解チャンバと該保護ガス回収用チャンバとの間で閉管路を形成可能であることを特徴とするロストワックス鋳造装置。
5. ロストワックス鋳造装置のシール座金であって、該ロストワックス鋳造装置は、
   内部に鋳型を有するモールドチャンバと、
   地金を熔解するための坩堝を内部に有し、該モールドチャンバと連結するように配置され、熔融した地金を該坩堝から該鋳型に導入するための開口を該底部に有する熔解チャンバとを備え、
   該シール座金は側面に孔を備え、
   該シール座金は、該開口に挿嵌され、最も上昇した第一位置と最も下降した第二位置との間を該鋳型の昇降にしたがって昇降可能であって、
   シール座金の該孔は、該第一位置においては該熔解チャンバ内に位置して該熔解チャンバ内と該モールドチャンバ内とを連通させ、該第二位置において該熔解チャンバ外に位置して該孔を介しては該熔解チャンバ内と該モールドチャンバ内とが連通しないことを特徴とするシール座金。
6. 内部に鋳型を有するモールドチャンバと、地金を熔解するための坩堝を内部に有し、該モールドチャンバと連結するように配置され、熔融した地金を該坩堝から該鋳型に導入するための開口を該底部に有する熔解チャンバと、熔融する地金の酸化を防止するために該熔解チャンバから該モールドチャンバに向かって該開口を介して導入される保護ガスとを備えるロストワックス鋳造装置において、側面に孔を備えるシール座金によって該保護ガスの節約をするための方法であって、該方法は、
   該シール座金を、最も上昇した第一位置と最も下降した第二位置との間を該鋳型の昇降にしたがって昇降可能なように該開口に挿嵌する工程を備え、
   該工程では、シール座金の該孔は、該第一位置においては該熔解チャンバ内に位置して該熔解チャンバ内と該モールドチャンバ内とを連通させ、該第二位置において該熔解チャンバ外に位置して該孔を介しては該熔解チャンバ内と該モールドチャンバ内とが連通しないことを特徴とする方法。

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