JP7440656B2

JP7440656B2 - 低圧鋳造装置

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Publication number: JP7440656B2
Application number: JP2022557606A
Authority: JP
Inventors: 宏趙; 智松本; 世起高橋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2020-10-22
Filing date: 2021-10-21
Publication date: 2024-02-28
Anticipated expiration: 2041-10-21
Also published as: WO2022085766A1; JPWO2022085766A1

Description

本発明は、低圧鋳造装置に関する。

例えば特許文献１には、溶湯（溶融状態の金属材料）をるつぼ内に保持する保持炉と、保持炉の上方に設けられてキャビティを有する金型と、金型のキャビティとるつぼとの間を連通するストークスと、を備える低圧鋳造装置の発明が記載されている。特許文献１に係る低圧鋳造装置では、保持炉内の圧力を低圧にて加圧する制御を行うことにより、保持炉のるつぼからストーク内へ入った溶湯を押し上げる。これにより、ストークを介して金型のキャビティ内へと溶湯を充填する。

特開２００５－１４４５２１号公報

しかしながら、特許文献１に係る低圧鋳造装置では、鋳造品の成形品質がショット毎にばらつくという課題があった。

鋳造品の成形品質を安定的に高めるために、発明者らは、鋳造品の成形品質がショット毎にばらつく要因について鋭意調査を行った。この調査の結果、発明者らは、保持炉内の圧力が常圧である際において、保持炉の溶湯面レベルがショット毎にばらつく事象を生じる場合があることに気づいた。
この気づきに基づいて鋭意研究を進めた結果、本発明者らは、保持炉の溶湯面レベルがショット毎にばらつく事象と、鋳造品の成形品質がショット毎にばらつく事象との間に相関があることを突き止めた。
かかる相関に基づき保持炉の溶湯面レベルをショット毎に均一化する要件についてさらに研究を進めた結果、発明者らは遂に本発明を完成させた。
すなわち、（１）に係る発明は、略Ｕ字状の槽体に溶湯を保持する保持炉と、前記槽体に連通するように設けられるキャビティを有する金型と、を備え、略Ｕ字状の前記槽体の一側には、溶湯を加圧するための加圧室が設けられる一方、前記槽体の他側には、前記キャビティに溶湯を充填するための充填室が設けられ、前記加圧室の内圧を前記充填室の内圧に対し相対的に加圧することにより、当該キャビティに溶湯を充填するように構成された低圧鋳造装置であって、前記加圧室の内圧を検知する内圧検知部と、前記加圧室の溶湯面レベルＬＶhs１を検知する湯面レベル検知部と、前記加圧室の内圧調整を行う内圧調整部と、前記加圧室の溶湯面レベルＬＶhs１及び予め定められる基準レベルの対比結果に基づいて、前記キャビティに溶湯を充填する際の準備区間内に前記加圧室の溶湯面レベルＬＶhs１が充填開始レベルＬＶsf１に到達する条件を充足可能な加圧速度を算出する算出部と、を備え、前記準備区間は、前記金型の湯口に前記充填室の溶湯面レベルが到達する迄の区間であって、鋳造工程に係る所定のサイクルタイムに基づく所定の時間長に設定されており、前記内圧調整部は、前記準備区間において、前記算出された加圧速度を所定の第１速度として用いて前記加圧室の内圧を高める調整を行い、前記準備区間での前記第１速度は、前記加圧室の溶湯面レベルＬＶhs１の高低に応じて、当該溶湯面レベルＬＶhs１が低いほど高速となるように算出されることを最も主要な特徴とする。

鋳造品の成形品質を安定的に高めるために、発明者らは、鋳造品の成形品質がショット毎にばらつく要因について鋭意調査を行った。この調査の結果、発明者らは、保持炉内の圧力が常圧である際において、保持炉の溶湯面レベルがショット毎にばらつく事象を生じる場合があることに気づいた。
この気づきに基づいて鋭意研究を進めた結果、本発明者らは、保持炉の溶湯面レベルがショット毎にばらつく事象と、鋳造品の成形品質がショット毎にばらつく事象との間に相関があることを突き止めた。
かかる相関に基づき保持炉の溶湯面レベルをショット毎に均一化する要件についてさらに研究を進めた結果、発明者らは遂に本発明を完成させた。
すなわち、（１）に係る発明は、溶湯を保持する保持炉と、当該保持炉に連通するように設けられるキャビティを有する金型と、を備え、前記保持炉の内圧を前記キャビティの内圧に対し相対的に加圧することにより、当該キャビティに溶湯を充填するように構成された低圧鋳造装置であって、前記保持炉の内圧を検知する内圧検知部と、前記保持炉の溶湯面レベルを検知する湯面レベル検知部と、前記保持炉の内圧調整を行う内圧調整部と、を備え、前記内圧調整部は、前記キャビティに溶湯を充填する際の準備区間において、所定の第１速度をもって前記保持炉の内圧を高める調整を行い、前記準備区間での前記第１速度は、溶湯面レベルの高低に応じて可変設定されることを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、保持炉の溶湯面レベルがショット毎にばらつく事象が生じた場合であっても、鋳造品の成形品質を安定的に高めることができる。

本発明の実施形態に係る低圧鋳造装置において、鋳造工程前の初期状態を表す図である。本発明の実施形態に係る低圧鋳造装置において、充填工程前の待機状態を表す図である。本発明の実施形態に係る低圧鋳造装置において、充填工程後の充填状態を継続している様子を表す図である。本発明の実施形態に係る低圧鋳造装置に備わるプロセス制御装置の内部及び周辺部の構成を表すブロック図である。本発明の実施形態に係る低圧鋳造装置が行う内圧調整処理（実施例１）の動作説明に供するタイムチャート図である。本発明の実施形態に係る低圧鋳造装置が行う内圧調整処理（実施例２）の動作説明に供するタイムチャート図である。本発明の実施形態に係る低圧鋳造装置が行う鋳造処理の流れを表すフローチャート図である。

以下、本発明の実施形態に係る低圧鋳造装置について、適宜図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に示す図面において、共通の機能を有する部材には同一の参照符号を付するものとする。また、部材のサイズ及び形状は、説明の便宜のため、変形又は誇張して模式的に表す場合がある。

〔低圧鋳造装置１１の概要〕
はじめに、本発明の実施形態に係る低圧鋳造装置１１の概要について、図１Ａ～図１Ｃを参照して説明する。
図１Ａは、低圧鋳造装置１１において、鋳造工程前の初期状態を表す図である。図１Ｂは、低圧鋳造装置１１において、充填工程前の待機状態を表す図である。図１Ｃは、低圧鋳造装置１１において、充填工程後の充填状態を継続している様子を表す図である。

低圧鋳造装置１１は、図１Ａ～図１Ｃに示すように、略Ｕ字状の槽体１３に溶湯を保持する保持炉１５と、槽体１３に連通するように設けられるキャビティ１７を有する金型１９と、を備える。金型１９には、充填工程時において、溶湯に圧されたキャビティ１７内のガス（例えば空気）を大気に逃がすガス抜き孔２０が設けられている。
なお、金型１９周りの構成は従来技術と同等であるため、その詳細な説明を割愛する。

略Ｕ字状の槽体１３の一側１３ａには、溶湯を加圧するための加圧室２１が設けられる一方、槽体１３の他側１３ｂには、キャビティ１７に溶湯を充填するための充填室２３が設けられている。

低圧鋳造装置１１は、加圧室２１の内圧（加圧側内圧）Ｐprを充填室２３の内圧（充填側内圧：例えば大気圧）Ｐfiに対して相対的に加圧することによって、キャビティ１７に溶湯を充填するように構成されている。

略Ｕ字状の槽体１３のうち一側１３ａには、図１Ａ～図１Ｃに示すように、加圧室２１を覆うように蓋体２５が設けられている。これにより、加圧室２１は空気等の気体で満たされている。

蓋体２５には、加圧用気体を加圧室２１内に供給するための供給路２７が設けられている。供給路２７には、加圧用気体を加圧室２１内へと送り出す圧力制御バルブ２９が設けられている。また、供給路２７には、加圧側内圧Ｐprを検出する内圧センサ３１が設けられている。

また、蓋体２５には、加圧室２１の溶湯面レベルを検出するレベルセンサ３３が設けられている。レベルセンサ３３は、例えば、蓋体２５に設けた導光路３５を介して溶湯面にレーザ光を照射すると共にその反射光を受光し、照射から受光までの時間を距離に換算して取得する。さらに、加圧室２１には、加圧室２１の雰囲気温度を検出する温度センサ３７が設けられている。

略Ｕ字状の槽体１３のうち他側１３ｂには、図１Ａ～図１Ｃに示すように、充填室２３を覆うように、略円筒上のダイベース３９が設けられている。このダイベース３９に、キャビティ１７を有する金型１９が取り付けられる。

鋳造工程前の初期状態では、加圧室２１及び充填室２３の内圧は共に常圧とされている。このとき、保持炉１５における槽体１３での溶湯面レベルは、予め定められる基準レベルＬＶhs０（図１Ａ参照）を呈する。この基準レベルＬＶhs０は、図１Ａ、図１Ｂに示すように、金型１９の湯口に対応する溶湯面レベルＬＶsf０との高低差ｈ０、並びに充填開始レベルＬＶsf１との高低差ｈ１の両者が、鋳造工程に係る所定のサイクルタイムの中で鋳造処理を効率よく行う観点で適正であること等を考慮した値に適宜設定される。

また、充填工程前の待機状態（キャビティ１７に溶湯を充填する際の準備区間）では、加圧室２１の内圧（加圧側内圧Ｐpr）は所定の第１速度（これについて、詳しくは後記する。）をもって加圧される一方、充填室２３の内圧（充填側内圧Ｐfi）は原則として常圧とされている。つまり、充填工程の準備区間において、加圧側内圧Ｐprは充填側内圧Ｐfiに対して常に相対的に高められている。

充填工程の準備区間での差圧（加圧側内圧Ｐpr－充填側内圧Ｐfi）分に応じて、保持炉１５における槽体１３での溶湯面レベルは、図１Ａ、図１Ｂに示すように、加圧室２１の側では基準レベルＬＶhs０から加圧側溶湯面レベルＬＶsf０へと加圧側高低差ｈ０だけ低位になる。一方、充填室２３の側では基準レベルＬＶhs０から金型１９の湯口１９ａの高さに対応する充填側溶湯面レベルＬＶsf１へと充填側高低差ｈ１だけ高位になる。
充填工程前の待機状態において、充填室２３の側での溶湯面レベルが金型１９の湯口１９ａの高さに対応する充填側溶湯面レベルＬＶsf１に到達すると、キャビティ１７に溶湯を充填する準備が整う（準備区間の終了）。

次いで、キャビティ１７への溶湯の充填が行われる充填工程では、加圧室２１の内圧（加圧側内圧Ｐpr）は所定の第２速度をもって加圧される一方、充填室２３の内圧（充填側内圧Ｐfi）は原則として常圧とされている。前記所定の第２速度は、キャビティ１７に溶湯を充填する際に、湯回りを良好に保ちつつ、ばり・逆ばり等の成形不良を生じさせないこと等を考慮して適宜設定される。
要するに、充填工程の実行区間（充填区間）において、加圧側内圧Ｐprは充填側内圧Ｐfiに対して常に相対的に高められている。ただし、充填区間での前記第２速度は、充填側溶湯面レベルの高低に関わらず一定の値に保持される。

充填区間での差圧（加圧側内圧Ｐpr－充填側内圧Ｐfi）分に応じて、保持炉１５における槽体１３での溶湯面レベルは、図１Ｂ、図１Ｃに示すように、加圧室２１の側では充填開始レベルＬＶsf０から充填終了レベルＬＶsf２へと高低差ｈ２だけ低位になる。一方、充填室２３の側では充填開始レベルＬＶsf１から充填終了レベルＬＶsf３へと高低差ｈ３だけ高位になる。
充填室２３の側での溶湯面レベルが充填終了レベルＬＶsf３に到達すると、キャビティ１７への溶湯の充填処理（充填区間）が終了する。

そして、充填工程後の充填状態を継続している充填状態継続区間では、加圧側内圧Ｐprは、充填区間の終了時点における加圧室２１の内圧を保持する一方、充填側内圧Ｐfiは原則として常圧とされている。つまり、充填状態継続区間においても、加圧側内圧Ｐprは充填側内圧Ｐfiに対して相対的に高められている。

充填状態継続区間での差圧（加圧側内圧Ｐpr－充填側内圧Ｐfi）分に応じて、保持炉１５における槽体１３での溶湯面レベルは、図１Ｃに示すように、加圧室２１の側では充填終了レベルＬＶsf２を継続する。一方、充填室２３の側では充填終了レベルＬＶsf３を継続する。
所定長の充填状態継続区間が終了すると、一連の充填処理が終了する。

〔低圧鋳造装置１１に備わるプロセス制御装置５１の内部及び周辺部の構成〕
次に、本発明の実施形態に係る低圧鋳造装置１１に備わるプロセス制御装置５１の内部及び周辺部の構成について、図２を参照して説明する。
図２は、低圧鋳造装置１１に備わるプロセス制御装置５１の内部及び周辺部の構成を表すブロック図である。

低圧鋳造装置１１に備わるプロセス制御装置５１には、図２に示すように、入力系統として内圧センサ３１、レベルセンサ３３、温度センサ３７がそれぞれ接続される一方、出力系統として圧力制御バルブ２９が接続されている。

内圧センサ３１は、前記したように、加圧側内圧Ｐprを検出する。レベルセンサ３３は、前記したように、加圧室２１の溶湯面レベルを検出する。温度センサ３７は、前記したように、加圧室２１の雰囲気温度を検出する。内圧センサ３１により検出された加圧側内圧Ｐpr、レベルセンサ３３により検出された加圧室２１の溶湯面レベル、温度センサ３７により検出された加圧室２１の雰囲気温度に係る各情報は、プロセス制御装置５１に送られる。

圧力制御バルブ２９は、プロセス制御装置５１が司るシーケンス制御プログラムに従い算出される、プロセス制御装置５１に備わる内圧調整部５５に係る内圧調整指令に基づいて、加圧用気体を加圧室２１内へと送り出す。

プロセス制御装置５１は、図２に示すように、情報取得部５３と、内圧調整部５５と、を備えて構成されている。

情報取得部５３は、内圧センサ３１により検出された加圧側内圧Ｐpr、レベルセンサ３３により検出された加圧室２１の溶湯面レベル、温度センサ３７により検出された加圧室２１の雰囲気温度に係る各情報を取得する。

内圧調整部５５は、予め設定されたシーケンス制御プログラムに従って出力系統としての圧力制御バルブ２９の駆動制御を行う。
詳しく述べると、内圧調整部５５は、基本的には、加圧室２１の側の加圧側内圧Ｐprの調整を行う。
特に、内圧調整部５５は、キャビティ１７に溶湯を充填する際の準備区間において、所定の第１速度をもって保持炉１５における槽体１３のうち加圧室２１の側の加圧側内圧Ｐprを高める調整を行う。前記準備区間での前記第１速度は、溶湯面レベルの高低に応じて可変設定される。

また、前記準備区間は、金型１９の湯口１９ａに溶湯面レベルが到達するのに要する区間であり、前記第１速度は、溶湯面レベルが低いほど高速に可変設定される。

〔低圧鋳造装置１１の動作説明〕
次に、本発明の実施形態に係る低圧鋳造装置１１の動作について、図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明する。
図３Ａは、低圧鋳造装置１１が行う内圧調整処理（実施例１）の動作説明に供するタイムチャート図である。図３Ｂは、低圧鋳造装置１１が行う内圧調整処理（実施例２）の動作説明に供するタイムチャート図である。

本発明者らは、前記した通り、保持炉１５の溶湯面レベルがショット毎にばらつく事象と、鋳造品の成形品質がショット毎にばらつく事象との間に相関があることを突き止めた。
これについて、保持炉１５の溶湯面レベルがショット毎にばらつく例として、図３Ａに示すように、保持炉１５の溶湯面レベルが基準レベルＬＶhs０よりも高低差ｈ11だけ低位であるケースにおいて、充填開始レベルに対する補正を施さない比較例１と、充填開始レベルに対する補正を施した実施例１と、を対比して説明する。

〔比較例１及び実施例１〕
充填開始レベルに対する補正を施さない比較例１では、図３Ａに示すように、準備区間が終了した時点（図３Ａの時刻ｔ１参照）の充填室２３の溶湯面レベル（充填開始レベル）は、本来の充填開始レベルＬＶsf１よりも高低差ｈ11だけ低位の溶湯面レベル（充填開始レベル）ＬＶsf１１を呈する。
比較例１では、準備区間が終了した時点（図３Ａの時刻ｔ１参照）の充填室２３の溶湯面レベル（充填開始レベル）が、本来の充填開始レベルＬＶsf１よりも高低差ｈ11だけ低位の充填開始レベルＬＶsf１１を呈するため、その後の充填区間及び充填状態継続区間を経た後において、キャビティ１７内での湯回り不良が生じてしまう。
その結果、鋳造品の成形品質が劣化するという課題が生じる。
なお、充填区間、充填状態継続区間における比較例１及び実施例１の加圧側内圧特性は共通である。

これに対し、充填開始レベルに対する補正を施した実施例１では、図３Ａに示すように、準備区間が終了した時点（図３Ａの時刻ｔ１参照）の充填室２３の溶湯面レベル（充填開始レベル）は、本来の充填開始レベルＬＶsf１を呈する。
実施例１では、準備区間が終了した時点（図３Ａの時刻ｔ１参照）の充填室２３の溶湯面レベル（充填開始レベル）が、本来の充填開始レベルＬＶsf１を呈するため、その後の充填区間及び充填状態継続区間を経た後において、キャビティ１７内での湯回り不良が生じることはない。
その結果、鋳造品の成形品質を安定的に高めることができる。

〔比較例２及び実施例２〕
充填開始レベルに対する補正を施さない比較例２では、図３Ｂに示すように、準備区間が終了した時点（図３Ｂの時刻ｔ１参照）の充填室２３の溶湯面レベル（充填開始レベル）は、本来の充填開始レベルＬＶsf１よりも高低差ｈ1２だけ高位の溶湯面レベル（充填開始レベル）ＬＶsf１２を呈する。
比較例２では、準備区間が終了した時点（図３Ｂの時刻ｔ１参照）の充填室２３の溶湯面レベル（充填開始レベル）が、本来の充填開始レベルＬＶsf１よりも高低差ｈ12だけ高位の充填開始レベルＬＶsf１２を呈するため、その後の充填区間及び充填状態継続区間を経た後において、キャビティ１７内での湯回り不良が生じてしまう。
その結果、ばり・逆ばり等の成形不良を生じ、鋳造品の成形品質が劣化するという課題が生じる。
なお、充填区間、充填状態継続区間における比較例２及び実施例２の加圧側内圧特性は共通である。

これに対し、充填開始レベルに対する補正を施した実施例２では、図３Ｂに示すように、準備区間が終了した時点（図３Ｂの時刻ｔ１参照）の充填室２３の溶湯面レベル（充填開始レベル）は、本来の充填開始レベルＬＶsf１を呈する。
実施例２では、準備区間が終了した時点（図３Ｂの時刻ｔ１参照）の充填室２３の溶湯面レベル（充填開始レベル）が、本来の充填開始レベルＬＶsf１を呈するため、その後の充填区間及び充填状態継続区間を経た後において、キャビティ１７内での湯回り不良が生じることはない。
その結果、鋳造品の成形品質を安定的に高めることができる。

次に、本発明の実施形態に係る低圧鋳造装置１１の動作について、図４を参照して説明する。
図４は、低圧鋳造装置１１が行う鋳造処理の流れを表すフローチャート図である。

図４に示すステップＳ１において、低圧鋳造装置１１に備わるプロセス制御装置５１の情報取得部５３は、内圧センサ３１により検出された加圧側内圧Ｐpr、レベルセンサ３３により検出された加圧室２１の溶湯面レベルＬＶhs１、温度センサ３７により検出された加圧室２１の雰囲気温度に係る各情報を取得する。

ステップＳ２において、プロセス制御装置５１は、加圧室２１の溶湯面レベルＬＶhs１及び基準レベルＬＶhs０の大小関係を対比する。

ステップＳ４において、プロセス制御装置５１の内圧調整部５５は、ステップＳ３で算出された加圧速度（ＰＳ＝ＰＳ１）を用いて準備工程を実行する。
ここで、仮に、加圧室２１の溶湯面レベルＬＶhs１が、基準レベルＬＶhs０と比べて高低差ｈ12だけ低位であるとする（図３Ａの実施例１参照）。こうしたケースでは、ステップＳ３で算出された加圧速度（ＰＳ＝ＰＳ１Ａ）を用いて準備工程を実行する。すると、図３Ａに示すように、準備区間が終了した時点（図３Ａの時刻ｔ１参照）の充填室２３の溶湯面レベル（充填開始レベル）は、本来の充填開始レベルＬＶsf１を呈するように補正される。
また、仮に、加圧室２１の溶湯面レベルＬＶhs１が、基準レベルＬＶhs０と比べて高低差ｈ11だけ高位であるとする（図３Ｂの実施例２参照）。こうしたケースでは、ステップＳ３で算出された加圧速度（ＰＳ＝ＰＳ１Ｂ）を用いて準備工程を実行する。すると、図３Ｂに示すように、準備区間が終了した時点（図３Ｂの時刻ｔ１１参照）の充填室２３の溶湯面レベル（充填開始レベル）は、本来の充填開始レベルＬＶsf１を呈するように補正される。

ステップＳ４において、プロセス制御装置５１の内圧調整部５５は、ステップＳ３で算出された加圧速度（ＰＳ＝ＰＳ１）を用いて準備工程を実行する。
ここで、仮に、加圧室２１の溶湯面レベルＬＶhs１が、基準レベルＬＶhs０と比べて高低差ｈ12だけ低位であるとする（図３Ａの実施例１参照）。こうしたケースでは、ステップＳ３で算出された加圧速度（ＰＳ＝ＰＳ１Ａ）を用いて準備工程を実行する。すると、図３Ａに示すように、準備区間が終了した時点（図３Ａの時刻ｔ１参照）の充填室２３の溶湯面レベル（充填開始レベル）は、本来の充填開始レベルＬＶsf１を呈するように補正される。
また、仮に、加圧室２１の溶湯面レベルＬＶhs１が、基準レベルＬＶhs０と比べて高低差ｈ11だけ高位であるとする（図３Ｂの実施例２参照）。こうしたケースでは、ステップＳ３で算出された加圧速度（ＰＳ＝ＰＳ１Ｂ）を用いて準備工程を実行する。すると、図３Ｂに示すように、準備区間が終了した時点（図３Ｂの時刻ｔ１参照）の充填室２３の溶湯面レベル（充填開始レベル）は、本来の充填開始レベルＬＶsf１を呈するように補正される。

ステップＳ５において、プロセス制御装置５１の内圧調整部５５は、所定の加圧速度である前記第２速度（ＰＳ＝ＰＳ２）を用いて充填工程を実行する。
すなわち、図３Ａの実施例１では、時刻ｔ１～ｔ２の充填区間において、第２速度（ＰＳ＝ＰＳ２）を用いてキャビティ１７に溶湯を充填する充填工程が実行される。
また、図３Ｂの実施例２では、時刻ｔ１１～ｔ１２の充填区間において、第２速度（ＰＳ＝ＰＳ２）を用いてキャビティ１７に溶湯を充填する充填工程が実行される。

ステップＳ６において、プロセス制御装置５１の内圧調整部５５は、充填区間の終了時点における加圧側内圧Ｐprを保持するように、充填状態継続工程を実行する。
すなわち、図３Ａの実施例１では、時刻ｔ２～ｔ３の充填状態継続区間において、充填区間の終了時点における加圧側内圧（Ｐpr＝Ｐpr１）を保持するように、充填状態継続工程が実行される。
また、図３Ｂの実施例２では、時刻ｔ１２～ｔ１３の充填状態継続区間において、充填区間の終了時点における加圧側内圧（Ｐpr＝Ｐpr２）を保持するように、充填状態継続工程が実行される。

その後、内圧調整部５５は、１ショット分の鋳造工程を終了させる。

〔低圧鋳造装置１１の作用効果〕
次に、本発明の実施形態に係る低圧鋳造装置１１の作用効果について説明する。
第１の観点に基づく低圧鋳造装置１１は、溶湯を保持する保持炉１５と、保持炉１５に連通するように設けられるキャビティ１７を有する金型１９と、を備え、保持炉１５の内圧をキャビティ１７の内圧に対し相対的に加圧することにより、キャビティ１７に溶湯を充填するように構成された低圧鋳造装置１１が前提となる。
第１の観点に基づく低圧鋳造装置１１は、保持炉１５の内圧を検知する内圧センサ（内圧検知部）３１と、保持炉１５の溶湯面レベルを検知するレベルセンサ（湯面レベル検知部）３３と、保持炉１５の内圧調整を行う内圧調整部５５と、を備え、内圧調整部５５は、キャビティ１７に溶湯を充填する際の準備区間において、所定の第１速度をもって保持炉１５の内圧を高める調整を行い、前記準備区間での前記第１速度は、溶湯面レベルの高低に応じて可変設定される。
ここで、前記準備区間とは、キャビティ１７に溶湯を充填するために必要な区間であって、準備区間の終了時点において、溶湯面レベルを金型１９の湯口１９ａ（図１Ａ～図１Ｃ参照）に合わせる動作を含む。準備区間の終了時点において、溶湯面レベルを金型１９の湯口１９ａ（充填開始レベルＬＶsf１に相当する）に合わせる目的で、前記準備区間での前記第１速度は、溶湯面レベルの高低に応じて可変設定される。

第１の観点に基づく低圧鋳造装置１１では、内圧調整部５５は、キャビティ１７に溶湯を充填する際の準備区間において、所定の第１速度をもって保持炉１５の内圧を高める調整を行い、前記準備区間での前記第１速度は、溶湯面レベルの高低に応じて可変設定されるため、準備区間の終了時点において、溶湯面レベルを金型１９の湯口１９ａ（充填開始レベルＬＶsf１に相当する）に合わせることができる。
第１の観点に基づく低圧鋳造装置１１によれば、キャビティ１７内での溶湯の不足又は過剰を排除し湯回りを良好に保つことができるため、鋳造品の成形品質を安定的に高めることができる。

また、第２の観点に基づく低圧鋳造装置１１は、第１の観点に基づく低圧鋳造装置１１であって、前記準備区間は、金型１９の湯口１９ａに溶湯面レベルが到達するのに要する区間であり、前記第１速度は、溶湯面レベルが低いほど高速に可変設定される。

第２の観点に基づく低圧鋳造装置１１によれば、前記準備区間は、金型１９の湯口１９ａに溶湯面レベルが到達するのに要する区間であり、前記第１速度は、溶湯面レベルが低いほど高速に可変設定されるため、第１の観点に基づく低圧鋳造装置１１と同様に、鋳造品の成形品質を安定的に高めることができる。

また、第３の観点に基づく低圧鋳造装置１１は、第１又は第２の観点に基づく低圧鋳造装置１１であって、内圧調整部５５は、前記準備区間の経過後のキャビティ１７に溶湯を充填するための区間である充填区間において、所定の第２速度をもって保持炉１５の内圧を高める調整を行い、前記充填区間での前記第２速度は、溶湯面レベルの高低に関わらず一定の値に保持される。これにより、充填区間において、溶湯面レベルの上昇速度を一定に保つことができる。

第３の観点に基づく低圧鋳造装置１１によれば、内圧調整部５５は、前記準備区間の経過後のキャビティ１７に溶湯を充填するための区間である充填区間において、所定の第２速度をもって保持炉１５の内圧を高める調整を行い、前記充填区間での前記第２速度は、溶湯面レベルの高低に関わらず一定の値に保持されるため、充填区間においてキャビティ１７に溶湯を充填する動作を円滑に行わせることができる。

また、第４の観点に基づく低圧鋳造装置１１は、第３の観点に基づく低圧鋳造装置１１であって、内圧調整部５５は、前記充填区間の経過後のキャビティ１７への溶湯の充填状態を継続する区間である充填状態継続区間において、前記充填区間の終了時点における保持炉１５の内圧（加圧側内圧Ｐpr）を保持する調整を行う。これにより、充填状態継続区間において、溶湯面レベルを過不足のない所定の高さまで確実に上昇させることができる。

第４の観点に基づく低圧鋳造装置１１によれば、内圧調整部５５は、充填状態継続区間において、前記充填区間の終了時点における保持炉１５の内圧（加圧側内圧Ｐpr）を保持する調整を行うため、充填状態継続区間においてキャビティへの溶湯の充填状態を継続する動作を円滑に行わせることができる。

そして、第５の観点に基づく低圧鋳造装置１１は、略Ｕ字状の槽体１３に溶湯を保持する保持炉１５と、槽体１３に連通するように設けられるキャビティ１７を有する金型１９と、を備え、略Ｕ字状の槽体１３の一側１３ａには、溶湯を加圧するための加圧室２１が設けられる一方、槽体１３の他側１３ｂには、キャビティ１７に溶湯を充填するための充填室２３が設けられ、加圧室２１の内圧を充填室２３の内圧に対し相対的に加圧することにより、キャビティ１７に溶湯を充填するように構成された低圧鋳造装置１１が前提となる。
第５の観点に基づく低圧鋳造装置１１は、加圧室２１の内圧を検知する内圧センサ（内圧検知部）３１と、槽体１３の溶湯面レベルを検知するレベルセンサ（湯面レベル検知部）３３と、加圧室２１の内圧調整を行う内圧調整部５５と、を備え、内圧調整部５５は、キャビティ１７に溶湯を充填する際の準備区間において、所定の第１速度をもって加圧室２１の内圧を高める調整を行い、前記準備区間での前記第１速度は、溶湯面レベルの高低に応じて可変設定される。

第５の観点に基づく低圧鋳造装置１１では、内圧調整部５５は、キャビティ１７に溶湯を充填する際の準備区間において、所定の第１速度をもって保持炉１５の内圧を高める調整を行い、前記準備区間での前記第１速度は、溶湯面レベルの高低に応じて可変設定されるため、準備区間の終了時点において、溶湯面レベルを金型１９の湯口１９ａ（充填開始レベルＬＶsf１に相当する）に合わせることができる。
第５の観点に基づく低圧鋳造装置１１によれば、キャビティ１７内での湯回りを良好に保つことができるため、鋳造品の成形品質を安定的に高めることができる。

〔その他の実施形態〕
以上説明した実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。

１１低圧鋳造装置
１３槽体
１５保持炉
１７キャビティ
１９金型
２１加圧室
２３充填室
２９圧力制御バルブ
３１内圧センサ（内圧検知部）
３３レベルセンサ（湯面レベル検知部）
５５内圧調整部

Claims

略Ｕ字状の槽体に溶湯を保持する保持炉と、前記槽体に連通するように設けられるキャビティを有する金型と、を備え、略Ｕ字状の前記槽体の一側には、溶湯を加圧するための加圧室が設けられる一方、前記槽体の他側には、前記キャビティに溶湯を充填するための充填室が設けられ、前記加圧室の内圧を前記充填室の内圧に対し相対的に加圧することにより、当該キャビティに溶湯を充填するように構成された低圧鋳造装置であって、
前記加圧室の内圧を検知する内圧検知部と、
前記加圧室の溶湯面レベル（ＬＶhs１）を検知する湯面レベル検知部と、
前記加圧室の内圧調整を行う内圧調整部と、
前記加圧室の溶湯面レベル（ＬＶhs１）及び予め定められる基準レベル（ＬＶhs０）の対比結果に基づいて、前記キャビティに溶湯を充填する際の準備区間内に前記加圧室の溶湯面レベル（ＬＶhs１）が充填開始レベル（ＬＶsf１）に到達する条件を充足可能な加圧速度を算出する算出部と、を備え、
前記準備区間は、前記金型の湯口に前記充填室の溶湯面レベルが到達する迄の区間であって、鋳造工程に係る所定のサイクルタイムに基づく所定の時間長に設定されており、
前記内圧調整部は、前記準備区間において、前記算出された加圧速度を所定の第１速度として用いて前記加圧室の内圧を高める調整を行い、
前記準備区間での前記第１速度は、前記加圧室の溶湯面レベル（ＬＶhs１）の高低に応じて、当該溶湯面レベル（ＬＶhs１）が低いほど高速となるように算出される
ことを特徴とする低圧鋳造装置。
請求項１に記載の低圧鋳造装置であって、
前記内圧調整部は、前記準備区間の経過後の前記キャビティに溶湯を充填するための区間である充填区間において、所定の第２速度をもって前記加圧室の内圧を高める調整を行い、
前記充填区間での前記第２速度は、溶湯面レベルの高低に関わらず一定の値に保持される
ことを特徴とする低圧鋳造装置。
請求項２に記載の低圧鋳造装置であって、
前記内圧調整部は、前記充填区間の経過後の前記キャビティへの溶湯の充填状態を継続する区間である充填状態継続区間において、前記充填区間の終了時点における前記加圧室の内圧を保持する調整を行う
ことを特徴とする低圧鋳造装置。