JP2984174B2 - 鋳造装置 - Google Patents

鋳造装置

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JP2984174B2
JP2984174B2 JP5296455A JP29645593A JP2984174B2 JP 2984174 B2 JP2984174 B2 JP 2984174B2 JP 5296455 A JP5296455 A JP 5296455A JP 29645593 A JP29645593 A JP 29645593A JP 2984174 B2 JP2984174 B2 JP 2984174B2
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和夫 日高
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鋳造装置に関し、特にシ
リコンなどの半導体材料を鋳造する鋳造装置に関する。
【0002】
【従来の技術およびその問題点】従来、シリコンなどの
半導体材料を鋳造する鋳造装置としては、図5に示すよ
うなものがあった。すなわち、図4中、10は全体とし
て鋳造室を示し、1は原料供給室、2は原料供給室1か
ら供給される原料を溶解して鋳型に注湯する溶解炉、3
は溶解した原料を鋳型内で凝固させる凝固炉、4は凝固
が完了した鋳型を取出室(不図示)まで搬送する鋳型搬
送機、5は原料を凝固させる際に、鋳型の底部を冷却す
るチルプレート、6は凝固炉3と鋳型搬送機4間を上下
動する鋳型降下機、7は溶解炉2を傾動させて溶解した
原料を鋳型内に注湯する溶解炉傾動機である。
【0003】この鋳造装置では、原料供給室1から溶解
炉2に原料を供給して溶解し、溶解炉傾動機7で溶解炉
2を傾動させて溶解した原料を凝固炉3の最上部に配置
した鋳型に注湯し、鋳型下降機6で鋳型を徐々に下降さ
せながら原料を凝固させた後、鋳型搬送機4で鋳塊を鋳
造室10から取り出すものである。
【0004】この従来の鋳造装置は、原料溶解炉2と凝
固炉3が一つの鋳造室内に設置され、溶解した原料を凝
固炉3中の鋳型に注湯して凝固させることから、原料の
溶解と凝固を並行して行うことができるものの、凝固炉
3が一つしかなく、生産性が悪いという問題があった。
また、生産性を向上させるために、溶解炉2を大型化
し、凝固炉3を2個以上にする場合、注湯のときに、溶
解炉2又は鋳型の入った凝固炉3のいずれかを移動させ
る必要があり、技術的に困難であるという問題があっ
た。
【0005】また、図6に示すような鋳造装置もあっ
た。すなわち、鋳造室10内に、溶解炉2と凝固炉3を
設けると共に、溶解炉2の対峙部分と凝固炉3の対峙部
分に上下移動機構8、9を設け、上下移動機構8、9間
を水平移動機構(不図示)で鋳型Cを移動できるように
したものである。この鋳造装置では、溶解炉2部分に鋳
型Cを保持して、溶解炉2から注湯し、鋳型Cを下降さ
せ、その後、水平移動機構にて凝固炉3の対峙部分の上
下移動機構9上に載置して凝固炉3内に搬入して凝固さ
せるものである。
【0006】ところが、この従来の鋳造装置でも、凝固
炉3は一つしかなく、生産性が悪いという問題があっ
た。また、凝固炉3を複数設ける場合、それぞれの鋳型
を独立させて、注湯位置と凝固位置間を移動させること
が難しい。例えば、水平移動用フォークをそれぞれの凝
固炉用に独立して設けることで、この問題は解決可能で
あるが、この方法では、水平移動用フォークの駆動機構
が鋳造室の外周へ大きくはみ出し、装置が著しく大型化
するという問題がある。
【0007】
【問題点を解決するための手段】本発明に係る鋳造装置
は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
であり、その特徴とするところは、鋳造室に連続して鋳
型搬出入室と原料供給室を設けると共に、この鋳造室内
に、前記原料供給室から供給された原料を溶解して鋳型
に注湯する溶解炉と、溶解した原料を鋳型内で凝固させ
る複数の凝固炉を設け、前記鋳型搬出入室から搬入され
た鋳型を前記溶解炉部分で保持すると共に鋳型を上下動
させる注湯用上下移動軸と、この注湯用上下移動軸部分
と前記凝固炉の対峙部分間で前記鋳型を搬送する複数の
旋回機構と、前記凝固炉対峙部分で鋳型を上下動させる
複数の凝固炉用上下移動軸を設けた点にある。
【0008】
【作用】上記のように構成することにより、複数の鋳型
をそれぞれ独立に注湯位置と凝固位置間で往復させるこ
とができ、鋳型の供給および鋳塊の取り出しを連続的に
行うことができる。もって、生産性が格段に向上する。
また、上記のように構成することにより、注湯用上下移
動軸部分と凝固炉の対峙部分間で鋳型を搬送する駆動機
構が鋳造室下の狭い空間に簡単に収まり、例えば水平移
動用フォークを用いる方法などに比べて装置を格段に小
型化できる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づき詳
細に説明する。図1は、本発明に係る鋳造装置の一実施
例を示す構成図であり、11は鋳造室、12は鋳型搬出
入室、13は原料供給室、14は溶解炉、15は凝固
炉、16は注湯用上下移動軸、17は旋回機構、18は
凝固炉用上下移動軸である。
【0010】鋳造室11には、鋳型搬出入室12と原料
供給室13が連続して設けられている。この鋳型搬出入
室12および原料供給室13は、ゲートバルブ12a、
13aによって、鋳造室11から仕切られている。ま
た、鋳型搬出入室12の最外部には、ハッチ12bが設
けられ、鋳型搬出入室12には、空の鋳型Cや鋳塊の入
った鋳型Cを搬送する上下移動軸12cおよび水平移動
用フォーク12dが設けられている。なお、鋳型Cを横
方向に取り出す場合は、上下移動軸12cは不要であ
る。
【0011】原料供給室13の下方には、溶解炉14が
設けられている。この溶解炉14は、原料供給室13か
ら供給されるシリコンなどの小塊を加熱溶融させるもの
である。この溶解炉14は、溶解した原料を鋳型Cに注
湯するために、傾動するように構成されている。
【0012】鋳造室11の略中央部には、注湯用上下移
動軸16が配置されている。この注湯用上下移動軸16
は、溶解炉14部分から鋳造室11の下端部まで上下動
する。また、注湯用上下移動軸16の上端部には、鋳型
Cを載置する鋳型載置台16aが設けられている。
【0013】注湯用上下移動軸16の周辺部には、複数
の凝固炉15が設けられている。この凝固炉15は、鋳
型C内の溶解した原料を凝固させるためのものであり、
凝固炉15内には、溶解した原料に温度勾配を持たせる
ためのヒータ(不図示)が設けられている。すなわち、
鋳型C内の原料を底部から上部に向かって徐々に凝固さ
せるものである。
【0014】それぞれの凝固炉15部分には、凝固炉用
上下移動軸18が設けられている。この凝固炉用上下移
動軸18は、凝固炉15部分から鋳造室11の下端部ま
で上下動する。また、凝固炉用上下移動軸18の上端部
には、鋳型Cを載置する鋳型載置台18aが設けられて
いる。
【0015】また、鋳造室11の底部には、注湯用上下
移動軸16部分と凝固炉用上下移動軸18との間で、鋳
型Cを搬送する旋回機構17が凝固炉15の数だけ設け
られている。この旋回機構17の先端部には、鋳型Cの
底部周縁部が載置する鋳型載置部17aが設けられてい
る。また、この旋回機構17は、隣接する凝固炉用上下
移動軸18を旋回軸として旋回する。注湯用上下移動軸
16の鋳型載置部16aと凝固炉用上下移動軸18の鋳
型載置部18aは、旋回機構17の鋳型載置部17aを
くぐり抜けることができる。すなわち、注湯用上下移動
軸16の鋳型載置部16aや凝固炉用上下移動軸18の
鋳型載置部18aが旋回機構17の鋳型載置部17aよ
りも下方になった場合、鋳型Cは旋回機構17の鋳型載
置部17a上に載置されることになる。この場合、旋回
機構17の鋳型載置部17aよりも注湯用上下移動軸1
6の鋳型載置部16aや凝固炉用上下移動軸18の鋳型
載置部18aが下方に位置することから、旋回機構17
が凝固炉用上下移動軸18と注湯用上下移動軸16との
間を旋回することができる。
【0016】図2に、凝固炉15を6個設けた場合の注
湯用上下移動軸16、凝固炉用上下移動軸18、および
旋回機構17の位置関係を示す。注湯上下移動軸16が
略中央部に設けられ、この注湯用上下移動軸16と略等
距離の位置に、6本の凝固炉用上下移動軸18が設けら
れる。また、旋回機構17の旋回軸は、隣接する凝固炉
用上下移動軸18と同軸上に設ける。このように構成す
ると、狭い空間内で、6個の旋回機構17全てを旋回さ
せることができるようになる。
【0017】図3は、凝固炉15を4個設けた場合の注
湯用上下移動軸16、凝固炉用上下移動軸18、および
旋回機構17の他の位置関係の例を示す。注湯用上下移
動軸16が略中央部に設けられ、この注湯用上下移動軸
16と略等間隔の位置に、4本の凝固炉用上下移動軸1
8が設けられる。また、旋回機構17の旋回軸17b
は、隣接する凝固炉用上下移動軸18の近傍に設ける。
このように構成すると、4個の旋回機構17の鋳型載置
部17aの全てを凝固炉用上下移動軸18部分と注湯用
上下移動軸16部分との間を旋回させることができるよ
うになる。
【0018】次に、上記鋳造装置の動作を説明する。ま
ず、ゲートバルブ13aを開けて、原料を溶解炉14に
供給して、ゲートバルブ13aを閉じ、原料を溶解炉1
4内で溶解する。次に、ゲートバルブ12aを閉めた状
態で、鋳型搬出入室12のハッチ12bを開けて、鋳型
Cを上下移動軸12c上に載置し、上下移動軸12cを
下降させる。次に、ハッチ12bを閉じると共に、ゲー
トバルブ12aを開けて、鋳型Cを水平移動用フォーク
12dの先端部に載置して、溶解炉14部分まで搬送す
る。次に、注湯用上下移動軸16上に、鋳型Cを載置し
て、鋳型C内に溶解した原料を注湯する。次に、注湯用
上下移動軸16を旋回機構17の鋳型載置部17aより
も下方に下降させると共に、鋳型Cを旋回機構17の鋳
型載置部17a上に載置する。次に、鋳型Cが載置され
た旋回機構の鋳型載置部17aを旋回して、鋳型Cを凝
固炉15の下方まで搬送する。この場合、鋳型載置部1
7aが旋回する凝固炉15部分の凝固炉用上下移動軸1
8は、最下端に位置している。次に、凝固炉用上下移動
軸18を上昇させて、鋳型Cを鋳型載置部18aに載置
し、凝固炉15内で溶融した原料を凝固させる。この場
合、溶解した原料が鋳型底部から鋳型上方に向かって徐
々に凝固するように、溶解した原料に温度勾配をつけて
凝固させる。凝固した鋳塊を取り出す場合は、上記手順
とは逆の手順で行う。なお、注湯する前に、鋳型Cを、
一度、凝固炉15内へ移動させて予熱することも可能で
ある。また、例えば6個の鋳型Cを上記手順と同様に、
順次鋳造室11内に搬入して、鋳塊を取り出す 図4に、凝固炉を6個設けた場合で、一回の溶解量が一
個の鋳塊の重量の2倍の場合の工程を示す。なお、図4
中、#1〜#6は、一番目ないし六番目の凝固炉に対応
した動作を示す。まず、原料室13に一回目の原料を装
入して、一番目の鋳型Cを鋳造室11に装入し、原料を
溶解して鋳型Cに注湯し、凝固・冷却する。一番目の鋳
型Cで鋳造した鋳塊の取り出しは、六番目の鋳型Cの装
入が終わった段階で行う。また、一番目の鋳型Cに注湯
する段階で二回目の原料を装入して、二番目の鋳型Cを
鋳造室11に装入し、原料を溶解して鋳型Cに注湯し、
凝固・冷却した後、鋳塊を取り出す。以下、同様に三回
目ないし六回目の鋳造を行って鋳塊を取り出すことによ
り、原料の供給と鋳塊の取り出しを連続的に行うことが
できる。
【0019】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る鋳造装置に
よれば、鋳造室に鋳型搬出入室と原料供給室を設けると
共に、鋳造室内に、前記原料供給室から供給された原料
を溶解して鋳型に注湯する溶解炉と、溶解した原料を鋳
型内で凝固させる複数の凝固炉を設け、前記鋳型搬出入
室から搬入された鋳型を前記溶解炉部分で保持すると共
に鋳型を上下動させる注湯用上下移動軸と、この注湯用
上下移動軸部分と前記凝固炉の対峙部分間で前記鋳型を
搬送する複数の旋回機構と、前記凝固炉対峙部分で鋳型
を上下動させる複数の凝固炉用上下移動軸を設けたこと
から、複数の鋳型をそれぞれ独立に注湯位置と凝固位置
間で往復させることができ、鋳型の供給および鋳塊の取
り出しを連続的に行うことができる。もって、生産性が
格段に向上する。また、注湯用上下移動軸部分と凝固炉
の対峙部分間で鋳型を搬送する駆動機構が、鋳造室の下
の狭い空間に簡単に収まり、装置を格段に小型化でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る鋳造装置の一実施例を示す構成図
である。
【図2】本発明に係る鋳造装置において、凝固炉を6個
設けた場合の凝固炉用上下移動機構、注湯用上下移動機
構、および旋回機構の関係を示す図である。
【図3】本発明に係る鋳造装置において、凝固炉を4個
設けた場合の凝固炉用上下移動機構、注湯用上下移動機
構、および旋回機構の関係を示す図である。
【図4】本発明に係る鋳造装置において、原料の供給か
ら鋳塊の取り出しまでの工程を示す図である。
【図5】従来の鋳造装置を示す構成図である。
【図6】従来の他の鋳造装置を示す構成図である。
【符号の説明】
11・・・鋳造室、12・・・鋳型搬出入室、13・・
・原料供給室、14・・・溶解炉、15・・・凝固炉、
16・・・注湯用上下移動軸、17・・・旋回機構、1
8・・・凝固炉用上下移動軸
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−240192(JP,A) 特開 平7−138012(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 9/00 B22D 23/00 C01B 33/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳造室に連続して鋳型搬出入室と原料供
    給室を設けると共に、この鋳造室内に、前記原料供給室
    から供給された原料を溶解して鋳型に注湯する溶解炉
    と、溶解した原料を鋳型内で凝固させる複数の凝固炉を
    設け、前記鋳型搬出入室から搬入された鋳型を前記溶解
    炉部分で保持すると共に鋳型を上下動させる注湯用上下
    移動軸と、この注湯用上下移動軸部分と前記凝固炉の対
    峙部分間で前記鋳型を搬送する複数の旋回機構と、前記
    凝固炉対峙部分で鋳型を上下動させる複数の凝固炉用上
    下移動軸を設けて成る鋳造装置。
  2. 【請求項2】 前記複数の凝固炉用上下移動軸が前記注
    湯用上下移動軸から等距離の位置に設けられていること
    を特徴とする請求項1に記載の鋳造装置。
  3. 【請求項3】 前記複数の旋回機構の旋回軸が前記複数
    の凝固炉用上下移動軸上にあることを特徴とする請求項
    1および請求項2に記載の鋳造装置。
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