JP6320832B2 - 冷却凝固金属作製装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷却凝固金属作製装置に関し、例えば、アークの熱エネルギーにより溶解された金属材料を冷却凝固機構（鋳型）の中空部に流し込むことにより、所望の形態の金属固体が得られる冷却凝固金属作製装置に関する。

例えば棒状の金属バルク材を製造するものとして、アーク溶解により金属材料を溶融状態とし、これを水冷鋳型に瞬時に鋳込んで成形品を得る差圧鋳造式の鋳造装置（冷却凝固金属作製装置）が知られている。
特許文献１には、前記水冷鋳型として、図１０に断面で示すように左右に分離可能な鋳型５０が開示されている。この鋳型５０は、対向配置された一対の第１構成部材５０ａと第２構成部材５０ｂとからなり、相互に対向する面側に鋳型面５０ｃが形成され、両部材が合体することにより中空部Ｓ１が形成されるようになっている。

前記鋳型５０は、ハース保持部材６０に保持されたハース部材６１の直下において昇降可能に配置される。具体的には、前記鋳型５０は、図１１に示す昇降装置７０によって、前記ハース部材６１に対して昇降可能に設けられ、下降することにより前記一対の第１構成部材５０ａと第２構成部材５０ｂとが左右に分離し、上昇することにより第１構成部材５０ａと第２構成部材５０ｂとが合体するようになっている。

より詳しくは、図１０に示すように、前記ハース部材６１は、その上面側に窪み６２（凹部）が形成され、下面側には、上方に凹む凹部６１ｂが形成されている。前記窪み６２の底部及び前記凹部６１ｂの頂部には、所定径の貫通孔６１ａが上下方向に貫通して設けられている。
また、前記凹部６１ｂには、図示するように鋳型５０の上端部が収容可能となされている。具体的には、鋳型５０の周りにフランジ５０ｄが設けられ、鋳型５０がハース部材６１に向けて上昇移動すると、フランジ５０ｄがハース部材６１下端に係止し、鋳型５０の上端部のみが凹部６１ｂに挿入されるようになっている（挿着状態となる）。尚、ハース部材６１の下端にはＯリング６５が設けられ、前記鋳型５０のフランジ５０ｄが係止すると、凹部６１ｂ内は密閉される。

また、ハース部材６１下端に鋳型５０のフランジ５０ｄが係止した状態で、鋳型５０の上部とハース部材６１の凹部６１ｂとの間には間隙Ｓ２が形成される。この間隙Ｓ２は、ハース部材６１の貫通孔６１ａと鋳型５０の中空部Ｓ１とに連通する。また、図示するように鋳型５０の第１構成部材５０ａの内部には、ガス流路である吸引路６５が形成され、この吸引路６５は前記間隙Ｓ２に連通している。また、前記吸引路６５は、第１構成部材５０ａの下部外周面側に設けられた吸引孔６５ａに連通している。

即ち、前記吸引孔６５ａから、吸引ポンプなどの吸引手段（図示せず）により吸引すると、吸引路６５及び間隙Ｓ２を介して鋳型５０の中空部Ｓ１及びハース部材６１の貫通孔６１ａが減圧され、チャンバ５０の気圧よりも負圧になるように構成されている。このように、鋳型５０に吸引口を特別に設けるのでなく、鋳型５０がハース部材６１に向けて上昇移動し、鋳型５０の上端部が凹部６１ｂに挿入されると（挿着状態となると）自動的に吸引経路が形成されるようになっている。

このように構成された鋳型装置においては、ハース部材６１の窪み６２に溶融固化した金属Ｍが設置され、ハース部材６１の上方のアーク溶解用電極（図示せず）の先端からアーク放電を生じさせ金属Ｍを溶解する。尚、ハース部材６１の窪み６２には貫通孔６１ａが形成されているが、ハース部材６１と鋳型５０とが分離されているため、窪み６２側の気圧と貫通孔６１ａ側の気圧とが等しく、溶融金属Ｍは、その表面張力により貫通孔６１ａから下方に流れ落ちることがない。

ハース部材６１の窪み６２に充分に溶解された溶融金属Ｍが形成されると、図１１に示す昇降装置７０において、シリンダ７１の駆動により（一対の）ピストンロッド７２が上昇される。
これにより垂直スライド部材７３が支柱７４に形成されたガイド溝７４ａに沿って上昇しつつ、水平スライド部材７５が内側に水平移動する。このため、第１構成部材５０ａと第２構成部材５０ｂとが接近して合体し、図１１に示すように鋳型５０を形成する。

また、鋳型５０が上昇すると、図１０に示すように鋳型５０のフランジ５０ｄがハース部材６１の下端に当接し、鋳型５０の上端部が凹部６１ｂに収容された状態で密閉される（鋳型５０がハース部材６１の裏面側に装着された状態となる）。
次いで、吸引ポンプなどの吸引手段（図示せず）により吸引孔６５ａから吸引し、ハース部材６１の貫通孔６１ａ及び鋳型面５０ｃの空間Ｓ１をチャンバ（図示せず）の気圧よりも負圧とする。これにより、窪み６２の溶融金属Ｍは、貫通孔６１ａから鋳型５０の空間Ｓ１に鋳込まれ（注湯され）、冷却されて成形品とされる。

鋳型５０内に成形品が形成されると、図１１に示す状態からシリンダ７１の駆動により一対のピストンロッド７２が下降される。
これにより図１２に示すように垂直スライド部材７３がガイド溝７４ａに沿って下降しつつ、水平スライド部材７５が外側に水平移動する。そして、鋳型５０の第１構成部材５０ａと第２構成部材５０ｂとが左右に分離する。
このとき、図１２に示す成形品Ｎが自重により落下して装置下方に排出されれば、それで成形品Ｎが得られることになるが、図示するように第１構成部材５０ａと第２構成部材５０ｂのいずれか一方に密着したままの場合もある（図１２では第１構成部材５０ａに密着している）。

さらにピストンロッド７２が下降して垂直スライド部材７３がガイド溝７４ａに沿って下降すると、図１３に示すようにガイド部材７６の有する押しピン７６ａの先端がピン支持板７７に当接し、第１構成部材５０ａが後退するため、イジェクトピン７８先端が鋳型面５０ｃから突出する。これによりイジェクトピン７８先端が成形品Ｎの側面を押圧して、成形品Ｎを鋳型面５０ｃから分離させる。

そして、図１３に示すように垂直スライド部材７３が最も下降すると、成形品Ｎの底部に立設ピン８０の上端が当接し、イジェクトピン７８と成形品Ｎとが分離される。これにより成形品Ｎはその自重により下方に落下して排出され、成形品Ｎが得られることになる。

このように特許文献１に開示された鋳造装置によれば、鋳型５０が第１構成部材５０ａと第２構成部材５０ｂとに分離可能であるため、メンテナンスが容易であり、また、鋳型５０で成形された成形品Ｎをイジェクトピン７８で押し出すことができるため、成形品を確実に取り出すことができる。

特開２０１４−３９９３６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された構成にあっては、鋳型５０において成形品を形成後、成形品を取り出すために、イジェクトピン７８で押し出す必要があり、鋳型５０を構成する第１構成部材５０ａと第２構成部材５０ｂとを分離し、イジェクトピン７８を押し出すための複雑な機構を有する昇降装置７０を用いて分離しなければならなかった。
そのため、１つの成形品の取り出し作業に時間を要し、効率が悪いため量産に適さないという課題があった。また、昇降装置７０が複雑な構造を有するため、装置に掛かるコストが高くなるという課題があった。

本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、冷却凝固金属作製装置において、冷却凝固機構に形成された成形品を容易に取り出して効率的に成形品を量産することができ、且つ装置に掛かるコストを低く抑えることのできる冷却凝固金属作製装置を提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係る冷却凝固金属作製装置は、溶融材料が流し込まれる冷却凝固機構を備え、前記冷却凝固機構の鋳型面により金属固体が得られる冷却凝固金属作製装置であって、前記冷却凝固機構は、第１型部材と、前記第１型部材の内面側に互いに隣接して対称配置され、前記第１型部材に対し観音開き式に開閉可能に設けられた一対の第２型部材と、前記第１型部材に対し前記一対の第２型部材が閉じた状態で、該一対の第２型部材の対向する先端の前記第１型部材側の所定領域と該所定領域に対向する前記第１型部材の内面側の所定領域とにより３つに分割された鋳型面とを有し、
前記一対の第２型部材における前記分割された鋳型面は断面円弧状に形成され、その円弧の中心角が９０°以上に形成されていることに特徴を有する。
このように構成することにより、鋳型面に成形品を形成後、前記一対の第２型部材を開いた際に、分割された鋳型面の縁部（エッジ）に成形品を引っ掛け、容易に取り出すことができる。
また、成形品の排出にイジェクトピンによる成形品を鋳型から押し出す動作を必要とせずに、３つに分割された鋳型の開閉動作により成形品を排出できるので、複雑な機構が必要ないため、装置に掛かるコストを低く抑えることができる。
尚、ここで金属固体としては、純金属のみでなく、合金であってもよく、また加熱により溶融された材料を用意することができれば、非金属材料と金属との合金であってもよい。さらに例えばＳｉのような半金属であってもよい。
また、前記対称配置される一対の第２型部材において、対称配置とは、一対の第２型部材が完全に対称配置されているものだけでなく、対称軸を挟んで上下左右方向に多少位置がずれているものも含む。

また、先端が所定方向に向けられた一対の型割棒と、少なくとも前記冷却凝固機構と前記一対の型割棒とのいずれかを移動させ、相互の相対位置を変更する移動手段とを備え、 前記第１型部材には前記一対の型割棒を挿通可能な一対の貫通孔が形成され、前記移動手段により、前記一対の型割棒の先端が前記第１型部材の一対の貫通孔に挿通されて前記一対の第２型部材を下面側から押し開くことが望ましい。
或いは、所定方向に向けられた一対の型割棒と、前記観音開き式に開閉する一対の第２型部材に設けられ、それぞれの回転軸よりも外方に延設された一対の係合部材と、少なくとも前記冷却凝固機構と前記一対の型割棒とのいずれかを移動させ、相互の相対位置を変更する移動手段とを備え、前記移動手段により、前記一対の型割棒に対し前記一対の係合部材が当接し、前記一対の第２型部材を回動させて開くようにしてもよい。
或いは、所定方向に向けられた一対の型割棒と、前記観音開き式に開閉する一対の第２型部材に設けられ、それぞれの回転軸よりも外方に延設された一対の係合部材と、前記冷却凝固機構を所定方向に回転させる回転駆動手段とを備え、前記回転駆動手段が前記冷却凝固機構を回転させることにより、前記一対の型割棒に対し前記一対の係合部材が当接し、前記一対の第２型部材を回動させて開くようにしてもよい。
尚、前記第１型部材の両側側面に対し前記一対の第２型部材の外側側面が、所定方向に付勢力を有する蝶番により連結され、前記蝶番により前記一対の第２型部材は前記第１型部材に対し閉じる方向に付勢されていることが望ましい。
このように鋳型を回転させることにより、第１型部材に対する一対の第２型部材の開閉を自動的に行うことができるため、連続的に効率よく成形品を量産することができる。

冷却凝固金属作製装置において、冷却凝固機構に形成された成形品を容易に取り出して効率的に成形品を量産することができ、且つ装置に掛かるコストを低く抑えることのできる冷却凝固金属作製装置を得ることができる。

図１は、本発明に係る冷却凝固金属作製装置の主要部を示す平面図である。 図２は、図１の冷却凝固金属作製装置の正面図である。 図３は、図１の冷却凝固金属作製装置が有する冷却凝固機構の平面図である。 図４は、図３の冷却凝固機構の背面図である。 図５（ａ）は、図３のＡ−Ａ矢視断面図であり、図５（ｂ）は、図３の冷却凝固機構の側面図である。 図６（ａ）、図６（ｂ）は、それぞれ状態の異なる冷却凝固機構の正面図である。 図７は、冷却凝固機構の回転範囲を示す側面図である。 図８は、型割ピンにより冷却凝固機構の上型部材を押し開く状態を示す正面図である。 図９（ａ）、図９（ｂ）は、冷却凝固機構の変形例であって、それぞれ状態の異なる冷却凝固機構の正面図である。 図１０は、従来の冷却凝固機構の構成を示す断面図である。 図１１は、図１０の冷却凝固機構に金属材料を流し込む状態を示す断面図である。 図１２は、図１０の冷却凝固機構を分割する状態を示す断面図である。 図１３は、図１０の冷却凝固機構から成形品を取り出す状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明に係る冷却凝固金属作製装置（以下、鋳造装置と呼ぶ）の主要部を示す平面図であり、図２はその正面図である。図１に示す鋳造装置１（冷却凝固金属作製装置）は、所定の不活性ガス（アルゴンガスなど）が充填される真空のチャンバ２（壁部のみ部分的に示す）内に配置され使用される。

この鋳造装置１は、金属材料を溶解するためのハース部材３と、ハース部材３で溶解された溶融金属から鋳造するための鋳型１０（冷却凝固機構）とを備えている。尚、本発明に係る鋳造装置１に用いる金属材料は、純金属のみでなく、合金であってもよく、また加熱により溶融状態となるならば、非金属材料と金属との合金であってもよい。さらに例えばＳｉのような半金属であってもよい。
前記ハース部材３は、金属材料を溶解し溶融金属（溶湯、溶融材料）とするための窪み１１（凹部）を有している。この窪み１１の開口縁部の一部分は、図１に示すようにハース部材３の上面の一辺に交差しており、そこに溶融金属を鋳型１０に流し移すための注ぎ口１１ａが形成されている。
また、窪み１１の左右斜め上方には、水冷された棒状のアーク溶解用電極１５、１６が、下方に先端（放電電極）を向けた状態で配置されている。ハース部材３において、窪み１１の左右両側には、アーク溶解用電極１５、１６の先端部が挿入可能な待機部１２、１３が設けられ、そこにアーク溶解用電極１５、１６の先端部が挿入された状態で準備工程としてのアーク放電が行われるようになっている。
また、前記アーク溶解用電極１５、１６は、窪み１１内の溶融金属との距離（放電距離）を調節し、かつ、万遍に加熱できるように、例えばステッピングモータを用いた移動機構（図示せず）により上下移動及び前後左右に首振り可能となされている。

また、ハース部材３に対し鋳型１０が例えばボルト結合により一体的に連結されており、ハース部材３の窪み１１の注ぎ口１１ａが鋳型１０側に接するように配置されている。
また、前記注ぎ口１１ａが隣接する鋳型１０は、その上面高さが注ぎ口１１ａの高さよりも高いために、連結部が段差状となっており、鋳型１０側に段差壁面１０ａが形成されている。
図１，図２に示すように、前記段差壁面１０ａには平面視でＶ字状に凹む溶湯受け部１０ｂとそのＶ字先端に設けられた湯口２０が形成されている。また、湯口２０と前記注ぎ口１１ａとの間には、湯口２０に向かってテーパ状に凹み形成された流路１７が形成されている。尚、図３に示すように溶湯受け部１０ｂのＶ字の開き角θ１は、望ましくは１２０°以上となされる。

また、図１、図２に示すように、チャンバ２内にはチャンバ底部から立設された一対の支柱４５、４６が左右対称に配置され、これら支柱４５，４６の間に前記ハース部材３及び鋳型１０が支持される。具体的には、支柱４５とチャンバ２壁部との間に軸棒４７が回転自在に貫装され、支柱４６とチャンバ２壁部との間であって前記軸棒４７と同軸上に軸棒４８が回転自在に貫装され、前記軸棒４７、４８の先端にハース部材３の左右側面側が支持されている。
これによりハース部材３及び鋳型１０は、前記軸棒４７、４８を軸に回転自在となされ、鋳型１０がハース部材３の下方となるよう所定角度回転させることにより、ハース部材３の窪み１１に形成された溶融金属を鋳型１０の湯口２０から流し込むことができるようになっている。
尚、前記軸棒４７、４８のいずれかには、これを軸周りに所望の角度回転させるためのステッピングモータなどの回転駆動手段（図示せず）がチャンバ２外に設けられている。

続いて、鋳型１０の構造について、より詳しく説明する。図３は、鋳型１０の平面図であり、図４は鋳型１０の背面図である。また、図５（ａ）は図３のＡ−Ａ矢視断面図であり、図５（ｂ）は鋳型１０の側面図である。また、図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ状態の異なる鋳型１０の正面図である。

図３、図４に示すように鋳型１０は、大きくは３つの部材によって構成される。即ち、鋳型１０はベースとなる略方形板状の下型部材３０（第１型部材）と、下型部材３０の上（内面側）に互いに隣接して対称配置される一対の第１上型部材３１及び第２上型部材３２（一対の第２型部材）とにより構成される。尚、ここで前記対称配置とは、前記一対の第１上型部材３１と第２上型部材３２とが、完全に対称配置されているものだけでなく、対称軸を挟んで上下左右方向に多少位置がずれているものも含む。
前記第１上型部材３１の外側側面と下型部材３０の一側面には図３に示すようにバネ蝶番４１、４２が取り付けられ、下型部材３０に対して第１上型部材３１がバネ蝶番４１，４２を軸に回動可能となされている。尚、バネ蝶番４１，４２は、下型部材３０に対して第１上型部材３１が閉じる方向に付勢しているため、例えば第１上型部材３１に外力を加えることによって、下型部材３０に対して第１上型部材３１を開くことができる。

一方、第２上型部材３２の外側側面と下型部材３０の一側面には、図３、図５（ｂ）に示すようにバネ蝶番４３，４４が取り付けられ、下型部材３０に対して第２上型部材３２がバネ蝶番４３，４４を軸に回動可能となされている。尚、バネ蝶番４３，４４は、下型部材３０に対して第２上型部材３２が閉じる方向に付勢しているため、例えば第２上型部材３２に外力を加えることによって、下型部材３０に対して第２上型部材３２を開くことができる。
即ち、図６（ａ）に示す閉じた状態から、例えば第１上型部材３１と第２上型部材３２とに対し同時に外力を加えることによって、図６（ｂ）に示すように、第１上型部材３１と第２上型部材３２とが観音開き式に開くように構成されている。

また、下型部材３０に対して第１上型部材３１と第２上型部材３２とを閉じた際、それら３部材が集合して最も近接する位置、即ち、図３乃至図６に示すように前記一対の上型部材３１，３２の対向する先端下部（下型部材３０側）の所定領域と、その所定領域に対向する下型部材３０の上面（内面側）の所定領域とにより３つに分割された鋳型面３３が形成されている。
具体的には、前記鋳型面３３は円柱状の成形体を形成するための形状を有し、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように下型部材３０には鋳型面３３ａが形成され、第１上型部材３１には鋳型面３３ｂが形成され、第２上型部材３２には鋳型面３３ｃが形成されている。前記鋳型面３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、それぞれ断面円弧状であり、すべてが合わさった際には図６（ａ）のように鋳型面３３の断面が円形をなすように形成されている。

また、図６（ｂ）に示すように、少なくとも鋳型面３３ｂ、３３ｃに形成された円弧の中心角θ２は９０°以上であり、好ましくは１２０°に設定されている。これは、円弧の中心角θ２が９０°より小さいと、鋳型面３３ａの角度が１８０°以上となり、成形品を割り面から取り出せないためである。そのため、円弧の中心角θ２を１２０°に分割することで、すべての鋳型面３３ａ，３３ｂ，３３ｃに均等に成形品が接するため、成形品がどの鋳型面からも離形しやすい。且つ、鋳型面３３ｂ、３３ｃの成形品に引っ掛かる縁部も適切に確保されるため、成形品Ｎを鋳型面３３ａから取り外しやすくなる。
このように円弧の中心角を有する鋳型面３３ｂ、３３ｃとすることにより、鋳型面３３に形成された成形品を取り出す際、第１上型部材３１と第２上型部材３２とを観音開き状に開くと、前記鋳型面３３ｂ、３３ｃが下型部材３０の鋳型面３３ａから離れると共に、それらの縁部（エッジ）が円柱状の成形品Ｎの周面を引っ掛け、成形品Ｎを鋳型面３３ａから確実に取り外すことができる。

また、図３、図４に示すように下型部材３０には、上下方向に貫通する貫通孔３０ａ、３０ｂが設けられている。貫通孔３０ａは、第１上型部材３１が閉じた状態で、この第１上型部材３１の下面直下に位置するように配置されている。また、貫通孔３０ｂは、第２上型部材３２が閉じた状態で、この第２上型部材３２の下面直下に位置するように配置されている。
これらの貫通孔３０ａ、３０ｂには、チャンバ２内の空間に水平方向に設けられた直棒である２本の型割棒３５、３６がそれぞれ挿通可能な大きさに形成されている。
このため、軸棒４７、４８が所定角度回転してハース部材３から鋳型１０へ溶融金属を流し込み鋳込んだ後、さらにステッピングモータなどの駆動部（図示せず）により図７の矢印の方向に回転させると、型割棒３５、３６が下型部材３０の貫通孔３０ａ、３０ｂに挿入され、さらに図８に示すように型割棒３５、３６が第１上型部材３１、第２上型部材３２にそれぞれ当接して突き上げ、それらを開くようになっている。
また、第１上型部材３１及び第２上型部材３２が開くことにより、前記したように鋳型面３３ｂ、３３ｃの縁部が成形品に引っ掛かり、成形品が鋳型１０から取り出されるようになっている。

続いて、このように構成された鋳造装置１による鋳造工程の一連の流れについて説明する。
先ず、鋳型装置１において、チャンバ２内に不活性ガスが充填され、チャンバ２内が真空状態まで減圧されて所定の雰囲気が形成される。
ハース部材３の窪み１１には、固体状の金属材料Ｍが収容され、ハース部材３の上方に配置されたアーク溶解用電極１５，１６の先端からアーク放電を生じさせ金属材料Ｍが溶解される。

前記ハース部材３の窪み１１に溶融金属Ｍが形成されると、図示しない回転駆動手段により軸棒４７、４８が所定角度回転され、窪み１１の注ぎ口１１ａから流路１７及び溶湯受け部１０ｂを介して鋳型１０の湯口２０に溶融金属Ｍが流し込まれる。
鋳型１０に溶融金属Ｍが鋳込まれ、冷却されて鋳型面３３により成形品Ｎが形成されると、図７の矢印に示す方向に、更に前記軸棒４７、４８が回転され、鋳型１０が略直立した状態で停止される。

このとき図８に示すようにチャンバ２内に設置された型割棒３５、３６が、下型部材３０の貫通孔３０ａ、３０ｂにそれぞれ挿通され、先端部が第１上型部材３１と第２上型部材３２とをそれらの下面側から押し開く。即ち、第１上型部材３１と第２上型部材３２とは、下型部材３０に対して観音開き状に開く。
これにより、第１上型部材３１における断面円弧状の鋳型面３３ｂの縁部（エッジ）と、第２上型部材３２における断面円弧状の鋳型面３３ｃの縁部（エッジ）とが、円柱状の成形品Ｎの周面に引っ掛かり、成形品Ｎが鋳型面３３から取り外される。尚、鋳型１０の下方に、回収容器（図示せず）を配置しておくことにより、鋳型１０から取り外された成形品は、前記回収容器内に回収される。

その後、軸棒４７、４８が反対方向に回転されることにより、型割棒３５、３６が貫通孔３０ａ，３０ｂから引き抜かれ、第１上型部材３１と第２上型部材３２とは、下型部材３０に対してバネ蝶番４１、４２、４３、４４の付勢力により閉じられ、鋳型１０は再び水平状態に戻される。

以上のように、本発明に係る実施の形態によれば、下型部材３０に対して一対の第１上型部材３１と第２上型部材３２とが観音開き状に開閉し、それら３部材が対向する所定領域により鋳型面３３ａ，３３ｂ，３３ｃの３つに分割された鋳型面３３が形成される。
また、第１上型部材３１の断面円弧状の鋳型面３３ｂと第２上型部材３２の断面円弧状の鋳型面３３ｃとにおいて、円弧の中心角を９０°以上に形成することにより、鋳型１０に成形品Ｎを形成後、第１上型部材３１と第２上型部材３２とを開いた際に、鋳型面３３ｂ、３３ｃの縁部（エッジ）に成形品Ｎを引っ掛け、容易に取り出すことができる。
さらに、鋳型１０を回転させることにより、下型部材３０に対する第１上型部材３１と第２上型部材３２との開閉を自動的に行うことができるため、連続的に効率よく成形品Ｎを量産することができる。
また、特許文献１に開示の構成のように成形品の排出にイジェクトピンによる成形品を鋳型から押し出す動作を必要とせずに、３つに分割された鋳型の開閉動作により成形品を排出できるので、複雑な機構が必要なく、装置に掛かるコストを低く抑えることができる。

尚、前記実施の形態においては、鋳型１０の回転に伴い、型割棒３５、３６により一対の上型部材３１、３２の下面を突き上げ、それら一対の上型部材３１，３２を開くよう構成したが、本発明における前記一対の上型部材３１，３２の開閉機構は、その構成に限定されるものではない。
例えば、図９（ａ）、（ｂ）に示すように構成してもよい。即ち、第１上型部材３１にバネ蝶番４１よりも外側に突出するように延設された係合部材３１ａを設け、第２上型部材３２にバネ蝶番４３よりも外側に突出するよう延設された係合部材３２ａを設ける。
また、チャンバ２内に例えば水平方向に延びる一対の型割棒３７、３８を配置する。
そして、図示しない回転駆動手段により鋳型１０を回転させ、図９（ｂ）に示すように前記一対の上型部材３１，３２の係合部材３１ａ、３２ａが前記一対の型割棒３７，３８に当接し、前記一対の上型部材３１，３２を回動させて開くように構成してもよい。

また、前記実施の形態においては、チャンバ２内に固定された型割棒３５、３６（３７，３８）に対して鋳型１０が回転し、前記型割棒３５、３６（３７、３８）により一対の上型部材３１、３２を押し開く構成としたが、その構成に限定されるものではない。
例えば、図７、図８において図示しない移動手段により、型割棒３５、３６を回転移動させ、前記型割棒３５，３６を下型部材３０の貫通孔３０ａ、３０ｂに挿通させ、型割棒３５、３６の先端により前記一対の上型部材３１、３２を押し開くように構成してもよい。或いは、図示しないが、型割棒３５、３６を下型部材３０の貫通孔３０ａ，３０ｂの延長線上に沿って配置し、型割棒３５、３６と鋳型１０のいずれかを直線上に移動させ、型割棒３５、３６を前記貫通孔３０ａ，３０ｂに挿入させて、その先端で前記一対の上型部材３１、３２を押し開くように構成してもよい。
また、図９において図示しない移動手段により、型割棒３７、３８を鋳型１０側に回転移動させ、前記型割棒３７，３８を上型部材３１，３２の係合部材３１ａ、３２ａに当接させ、前記一対の上型部材３１、３２を回動させて開くように構成してもよい。或いは、型割棒３７、３８と鋳型１０のいずれかを直線上に移動させ、前記型割棒３７，３８を上型部材３１，３２の係合部材３１ａ、３２ａに当接させる構成としてもよい。

また、前記実施の形態において、第１型部材を下型部材３０とし、第２型部材を一対の上型部材３１，３２として説明したが、本発明において、第１型部材と第２型部材の上下方向の配置関係は限定されるものではない。

１ 鋳造装置（冷却凝固金属作製装置）
２ チャンバ
３ ハース部材
１０ 鋳型（冷却凝固機構）
１０ａ 段差面
１０ｂ 溶湯受け部
１１ 窪み
１２ 待機部
１３ 待機部
１５ アーク溶解用電極
１６ アーク溶解用電極
２０ 湯口
３０ 下型部材（第１型部材）
３０ａ 貫通孔
３０ｂ 貫通孔
３１ 第１上型部材（第２型部材）
３１ａ 係合部材
３２ 第２上型部材（第２型部材）
３２ａ 係合部材
３３ 鋳型面
３３ａ 鋳型面
３３ｂ 鋳型面
３３ｃ 鋳型面
３５ 型割棒
３６ 型割棒
３７ 型割棒
３８ 型割棒
４１ バネ蝶番
４２ バネ蝶番
４３ バネ蝶番
４４ バネ蝶番
４５ 支柱
４６ 支柱
４７ 軸棒
４８ 軸棒
Ｍ 金属材料（溶融材料）、溶融金属
Ｎ 成形品

Claims (6)

1. 溶融材料が流し込まれる冷却凝固機構を備え、前記冷却凝固機構の鋳型面により金属固体が得られる冷却凝固金属作製装置であって、
   前記冷却凝固機構は、
   第１型部材と、前記第１型部材の内面側に互いに隣接して対称配置され、前記第１型部材に対し観音開き式に開閉可能に設けられた一対の第２型部材と、前記第１型部材に対し前記一対の第２型部材が閉じた状態で、該一対の第２型部材の対向する先端の前記第１型部材側の所定領域と該所定領域に対向する前記第１型部材の内面側の所定領域とにより３つに分割された鋳型面とを有し、
   前記一対の第２型部材における前記分割された鋳型面は断面円弧状に形成され、その円弧の中心角が９０°以上に形成されていることを特徴とする冷却凝固金属作製装置。
2. 先端が所定方向に向けられた一対の型割棒と、
   少なくとも前記冷却凝固機構と前記一対の型割棒とのいずれかを移動させ、相互の相対位置を変更する移動手段とを備え、
   前記第１型部材には前記一対の型割棒を挿通可能な一対の貫通孔が形成され、
   前記移動手段により、前記一対の型割棒の先端が前記第１型部材の一対の貫通孔に挿通されて前記一対の第２型部材を下面側から押し開くことを特徴とする請求項１に記載された冷却凝固金属作製装置。
3. 所定方向に向けられた一対の型割棒と、
   前記観音開き式に開閉する一対の第２型部材に設けられ、それぞれの回転軸よりも外方に延設された一対の係合部材と、
   少なくとも前記冷却凝固機構と前記一対の型割棒とのいずれかを移動させ、相互の相対位置を変更する移動手段とを備え、
   前記移動手段により、前記一対の型割棒に対し前記一対の係合部材が当接し、前記一対の第２型部材を回動させて開くことを特徴とする請求項１に記載された冷却凝固金属作製装置。
4. 所定方向に向けられた一対の型割棒と、
   前記観音開き式に開閉する一対の第２型部材に設けられ、それぞれの回転軸よりも外方に延設された一対の係合部材と、
   前記冷却凝固機構を所定方向に回転させる回転駆動手段とを備え、
   前記回転駆動手段が前記冷却凝固機構を回転させることにより、前記一対の型割棒に対し前記一対の係合部材が当接し、前記一対の第２型部材を回動させて開くことを特徴とする請求項１に記載された冷却凝固金属作製装置。
5. 前記第１型部材の両側側面に対し前記一対の第２型部材の外側側面が、所定方向に付勢力を有する蝶番により連結され、
   前記蝶番により前記一対の第２型部材は前記第１型部材に対し閉じる方向に付勢されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された冷却凝固金属作製装置。
6. アーク溶解炉であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された冷却凝固金属作製装置。

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