JPH05192759A - 鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳物の品質を向上させる。 【構成】 本発明に係る鋳造装置は、キャビティ５６の
湯口部５６ａに設けられて溶湯通路５８を開閉するゲー
ト機構７０と、溶湯通路５８の途中にこの溶湯通路５８
と連通して設けられ、キャビティ５６の容積以上の容積
を前記湯口部５６ａよりも高い位置に備える溶湯リザー
バ（ゲートチップ７０ａ）と、ゲートチップ７０ａの上
限レベルにまで溶湯６２を供給する溶湯供給機構を備え
ている。これによってキャビティ５６内にゲートチップ
７０ａおよび溶湯通路５８内に蓄えられた溶湯６２が吸
引されたとしても、ゲートチップ７０ａ内の湯面がキャ
ビティ５６よりも低くなることがない。この結果、ゲー
トチップ７０ａ内の湯面上方に位置する気体や異物等が
キャビティ５６内に吸引されることはなく、気泡残りの
ない良好な品質の鋳物が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳型内に形成されたキ
ャビティと、鋳型の下方で溶湯を貯留する貯湯槽との間
に差圧を付与することにより、貯湯槽内の溶湯を前記キ
ャビティに供給する鋳造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】これに関連する従来技術が、実開平３−
３１０５８号公報に記載されている。この鋳造装置は、
図１６に示されるように、鋳型１内に形成されたキャビ
ティ２と、このキャビティ２内を減圧する真空ポンプ４
を備えている。このキャビティ２は、加熱されて溶融さ
れた溶湯６を蓄える貯湯槽８に溶湯通路１０を介して連
通している。そして前記キャビティ２の湯口部２ａに
は、溶湯通路１０とキャビティ２との間を連通状態と遮
断状態との間で切換えるゲート機構１２が設けられてい
る。このゲート機構１２の内部には、減圧ポンプ２０と
連通している通路１２ｂがその軸心方向に形成されてい
る。この通路１２ｂの端部は通気性の排気ベント１２ａ
を介してゲート機構１２よりも貯湯槽８の側の位置で溶
湯通路１０と連通している。また、ゲート機構１２より
も貯湯槽８の側に位置する溶湯通路１０の途中に、所定
の容積を有する溶湯リザーバ１４が設けられている。

【０００３】この鋳造装置においてキャビティ２内に溶
湯を導くには次の手順による。先ず、ゲート機構１２に
よって湯口部２ａが閉鎖された状態で、真空ポンプ４が
駆動されてキャビティ２内が減圧される。この時に減圧
ポンプ２０も駆動されて溶湯リザーバ１４および溶湯通
路１０の内部が負圧とされ、貯湯槽８に蓄えられている
溶湯６がゲート機構１２の先端位置まで吸引される。即
ち、溶湯リザーバ１４と溶湯通路１０とに溶湯６が一時
蓄えられる。次に、この状態でゲート機構１２が開放さ
れて、溶湯リザーバ１４および溶湯通路１０に蓄えられ
た溶湯６が前記キャビティ２内に吸引されて、キャビテ
ィ２内に溶湯６が充填される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来の鋳造装置によると、溶湯リザーバ１４の最上部の
レベル（高さ）がゲート機構１２の開閉位置のレベルよ
りも低いレベルに設置されている。このため溶湯リザー
バ１４および溶湯通路１０に蓄えられていた溶湯６が急
速にキャビティ２内に吸引されると、溶湯リザーバ１４
の上部に浮上していた気体や異物等が溶湯６に混入して
そのままキャビティ２内に吸い込まれてしまう。一旦、
キャビティ２内に吸引された気体は、キャビティ２内を
高真空状態にしておいても除去することはできず製品不
良を引き起こす要因となる。

【０００５】本発明の技術的課題は、キャビティの容積
以上の容積をそのキャビティのレベルよりも高い位置に
備える溶湯リザーバを設置することにより、前記溶湯リ
ザーバに蓄えられている溶湯が急速にキャビティ内に吸
引された場合でも、溶湯リザーバ内の湯面をキャビティ
のレベルよりも高い位置に保持して、前記キャビティ内
に気体等が吸い込まれないようにするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、以下の
各部構造を有する鋳造装置によって解決される。即ち、
本発明に係る鋳造装置は、鋳型に形成されたキャビティ
内を減圧する減圧機構と、前記鋳型の下方で溶湯を貯留
する貯湯槽と前記キャビティとを連通させる溶湯通路
と、前記キャビティの湯口部の近傍に設置されて前記溶
湯通路を開閉するゲート機構と、前記ゲート機構よりも
前記貯湯槽側に位置する前記溶湯通路に連通して設けら
れ、前記キャビティの容積以上の容積をそのキャビティ
の湯口部よりも高い位置に備える溶湯リザーバと、前記
ゲート機構によって前記溶湯通路が閉鎖されている状態
で、湯面が前記湯口部よりも予め決められた寸法だけ高
くなるように、前記溶湯リザーバに貯湯槽からの溶湯を
供給する溶湯供給機構と、を有している。

【０００７】

【作用】本発明によると、ゲート機構によって溶湯通路
が閉鎖されている状態で溶湯供給機構が作動されると、
湯面がキャビティの湯口部よりも予め決められた寸法だ
け高くなるように、貯湯槽内の溶湯が溶湯リザーバに供
給される。そして、この状態でキャビティ内が減圧機構
によって規定圧力まで減圧されて、前記ゲート機構が開
放されると、溶湯通路および溶湯リザーバに蓄えられた
溶湯は速やかに前記キャビティ内に吸引される。ここで
前記キャビティの湯口部より高い位置にキャビティの容
積以上の溶湯が蓄えられるように、前記溶湯リザーバ内
の湯面レベルを設定すれば、仮に、前記溶湯リザーバに
蓄えられている溶湯の大部分がキャビティに供給された
としても、この溶湯リザーバ内の湯面はキャビティの湯
口部よりも低くなることはない。このため溶湯が急速に
キャビティ内に吸引されても、前記溶湯リザーバの湯面
より上方に位置する気体や湯面に浮遊する異物等がキャ
ビティ内に吸入されることがない。

【０００８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の第一実施例を
説明する。図１は、本実施例に係る鋳造装置の要部断面
図を表している。この鋳造装置は上型５２と下型５４と
から構成される鋳型５０を備えており、この上型５２と
下型５４とが係合された状態で前記鋳型５０の内部中央
にキャビティ５６が形成される。さらに前記キャビティ
５６の中央部には、堰部５６ｂを介して湯口部５６ａが
形成されており、この湯口部５６ａの部分で前記キャビ
ティ５６は溶湯通路５８と連通する。前記溶湯通路５８
は、前記下型５４の中央に穿設された通路５８ａと、そ
の通路５８ａに連通した状態で前記下型５４の下面に接
続された円筒状のストーク５８ｂとから構成される。そ
して前記ストーク５８ｂの先端部分は、鋳造中に、溶解
炉６０に貯留されるアルミニウム合金溶湯６２（以下、
溶湯６２という）内に浸漬される。また下型５４とスト
ーク５８ｂとの合わせ面には耐熱ゴム製のＯリング６４
が設けられており、これによって溶湯通路５８の気密性
が確保される。上記溶解炉６０は溶湯を貯留する貯湯槽
として機能する。なお、図１中 ６１は金属を加熱して
溶融するためのヒータを示している。

【０００９】前記キャビティ５６の湯口部５６ａと前記
溶湯通路５８との接続部分には、前記湯口部５６ａを開
閉するためのゲート機構７０が設置されている。このゲ
ート機構７０は上端が閉鎖された円筒形状のゲートチッ
プ７０ａと、このゲートチップ７０ａを軸方向に変位さ
せるための移動機構（図示されていない）および前記ゲ
ートチップ７０ａと前記移動機構とを連結するためのピ
ン７０ｂを備えている。前記ゲートチップ７０ａは上型
５２の中央縦方向に形成された開孔５２ａの内部にほぼ
密着した状態で収納されており、前記移動機構が作動さ
れることにより前記開孔５２ａの内部を上下方向に変位
する。前記移動機構の作動により前記ゲートチップ７０
ａが下降し、このゲートチップ７０ａの先端面が下型５
４の表面に当接すると、キャビティ５６の湯口部５６ａ
がゲートチップ７０ａの外側面によって閉鎖され、同時
にゲートチップ７０ａの内部が溶湯通路５８と連通す
る。また、前記ゲートチップ７０ａが上昇して、ゲート
チップ７０ａの先端面が下型５４の表面から離れると、
キャビティ５６の湯口部５６ａが開放されて、前記ゲー
トチップ７０ａの内部は溶湯通路５８およびキャビティ
５６の双方に連通する。なおゲートチップ７０ａの外側
面と上型５２の開孔５２ａの内壁面との間には耐熱ゴム
製のＯリング７２が設けられており、ゲートチップ７０
ａの上下摺動に起因するシール性の悪化防止を図ってい
る。

【００１０】前記ゲートチップ７０ａは、その詳細断面
図が図２に示されるように、円筒（内径D ＝80mm，高さ
H ＝220mm ）の内壁面にセラミックが溶射されることに
より断熱層７０ｅが形成されており、さらにその天井部
中央には、溶湯６２を通過させることなく気体のみを通
過させることができる焼結ベント７０ｄが取り付けられ
ている。また前記ゲートチップ７０ａの上端面（天井
面）中央には、このゲートチップ７０ａを前述の移動機
構に連結するための円柱状のピン７０ｂの下端が接続さ
れている。このピン７０ｂは、図２、図３に示されるよ
うに、前記ゲートチップ７０ａと軸心を一致した状態で
設置されており、内部には軸心方向に沿って排気通路７
０ｃが形成されている。そしてこの排気通路７０ｃの下
端部が通気性の前記焼結ベント７０ｄを介して前記ゲー
トチップ７０ａの内部に連通している。そして前記排気
通路７０ｃの上端は図示されていない減圧装置に接続さ
れている。前記ゲートチップ７０ａがキャビティ５６の
湯口部５６ａを閉鎖した状態で前記減圧装置が駆動され
ると前記溶湯通路５８の内部は負圧となり、前記溶解炉
６０に蓄えられている溶湯６２はストーク５８ｂから吸
引されてゲートチップ７０ａの内部にまで導かれる。な
お、前記ストーク５８ｂ内の減圧度は400mmHg （5.332
×10⁴ Pa）程度に設定される。

【００１１】ここで図３（Ａ）に示すように前記ゲート
チップ７０ａの内部空間には所定位置に湯温センサー７
４が設置されており、この湯温センサー７４の出力信号
が制御装置７６に入力される。前記制御装置７６では、
湯温センサー７４によって検出された温度が基準温度
（湯温よりも低く設定されている）と比較される。そし
て前記検出温度が基準温度以上であれば、溶湯６２がこ
の湯温センサー７４の位置まで到達したと判定される。
溶湯６２がこの湯温センサー７４の位置まで到達する
と、制御装置７６は排気通路７０ｃの途中に設けられた
バルブ８０を閉鎖する信号を出力する。前記バルブ８０
が排気通路７０ｃを閉鎖すると、減圧装置が作動中であ
ってもストーク５８ｂからの溶湯６２の吸引が停止し
て、図３（Ｃ）に示すようにゲートチップ７０ａの内部
の湯面レベルは湯温センサー７４の位置に保持される。

【００１２】前記湯温センサー７４の位置は、図２に示
す湯面位置適正範囲内に湯面が到達するように設定され
る。ここで前記湯面位置適正範囲とは、ゲートチップ７
０ａの内部に蓄えられた溶湯６２が焼結ベント７０ｄに
接触しないレベルであるとともに、キャビティ５６より
も高い位置にそのキャビティ５６内に充填されるべき溶
湯量以上の溶湯６２を蓄えることができるレベルであ
る。より正確にいうと、ゲート機構７０で開閉する湯口
部５６ａの上端の高さ（レベル）よりも高いレベルに、
キャビティ容積以上の容積が確保される関係におかれて
いる。このように、湯面レベルが適正範囲内に保たれる
ために、溶湯６２が焼結ベント７０ｄに接触することが
なく、焼結ベント７０ｄに詰まりが発生することがな
い。この状態におけるゲートチップ７０ａ内の様子が図
８に示されている。即ち、ゲートチップ７０ａの内部空
間が溶湯リザーバとして機能し、排気通路７０ｃ、減圧
装置、湯温センサー７４、制御装置７６およびバルブ８
０が溶湯リザーバに溶湯を供給する溶湯供給機構として
機能する。なお、本実施例に係る溶湯供給機構では、ゲ
ートチップ７０ａの内部に溶湯６２を吸引しながら供給
する例を示したが、これに限られるものではなく、溶解
炉６０内の溶湯６２を加圧してゲートチップ７０ａの内
部に供給する方法でも可能である。これについては第２
実施例で説明する。

【００１３】前記キャビティ５６は、図１に示すよう
に、上型５２と下型５４との合わせ面に生じた隙間５３
を介して上型５２の内部に形成された減圧通路５２ｃに
連通している。そしてこの減圧通路５２ｃが図示されて
いない真空ポンプに接続されている。なお、前記キャビ
ティ５６と鋳型５０の外部との気密性を確保するため
に、上型５２と下型５４との合わせ面の縁部分には耐熱
ゴム製のＯリング５３ａが設けられている。この構造に
より、前記ゲート機構７０が湯口部５６ａを閉鎖した状
態で前記真空ポンプが駆動されるとキャビティ５６の内
部が規定の減圧度〔20Torr（2.666×10³ Pa）以下〕ま
で減圧される。さらにキャビティ５６の上部には、この
キャビティ５６に充填された溶湯６２を加圧するための
加圧ピストン５２ｄが設置されている。この加圧ピスト
ン５２ｄは、上型５２の内部に形成されたシリンダ５２
ｅ内を上下方向に摺動できるようになっており、図示さ
れていないピストン駆動機構によって作動される。な
お、前記加圧ピストン５２ｄによる加圧力は200 〜1000
Kg/cm²（1.96×10⁷ 〜9.8×10⁷ Pa）程度の値に設定さ
れる。即ち、前記減圧通路５２ｃ、真空ポンプ等がキャ
ビティ内を減圧する減圧機構として機能する。

【００１４】次に、図４〜図８を参照してこの鋳造装置
の作動の様子を説明する。先ず、図４に示されるように
ゲート機構７０によってキャビティ５６の湯口部５６ａ
が閉鎖された状態で真空ポンプが駆動されて、前記キャ
ビティ５６の内部が減圧される。さらに減圧装置が駆動
されて溶湯通路５８およびゲートチップ７０ａの内部空
間が減圧されて、図５に示されるように溶解炉６０に蓄
えられている溶湯６２がストーク５８ｂを介してゲート
チップ７０ａの内部まで吸引される。この時、前述のよ
うに湯温センサー７４、制御装置７６およびバルブ８０
が作動してゲートチップ７０ａの内部に吸引された溶湯
６２の湯面が適正範囲内に保持される。即ち、図８に示
すようにゲートチップ７０ａの内部に蓄えられた溶湯６
２が焼結ベント７０ｄに接触することがなく、さらにキ
ャビティ５６（より正確には湯口部５６ａの上端高さ）
よりも高い位置にそのキャビティ５６内に充填されるべ
き溶湯量以上の溶湯６２が蓄えられる。

【００１５】次にこの状態で、図６に示されるようにゲ
ート機構７０が上昇して前記キャビティ５６の湯口部５
６ａが開放される。これによって溶湯通路５８およびゲ
ートチップ７０ａの内部に蓄えられていた溶湯６２は速
やかにキャビティ５６の内部に吸引される。ここで前記
キャビティ５６内に溶湯が吸引される際に、この吸引が
緩やかであればキャビティ５６に供給される溶湯は溶湯
通路５８によって溶解炉６０から吸引されるために、ゲ
ートチップ７０ａの内部の湯面の低下はほとんどない。
しかしながら本実施例に係る鋳造装置のように、キャビ
ティ５６からの吸引が速い場合には、溶湯通路５８から
供給される溶湯量では不足するため、この不足分がゲー
トチップ７０ａの内部に蓄えられている溶湯によって補
われる。このためにゲートチップ７０ａの内部の湯面は
低下する。しかしながら、このゲートチップ７０ａに
は、キャビティ５６の湯口部５６ａよりも高い位置にそ
のキャビティ５６内に充填されるべき溶湯量以上の溶湯
６２が蓄えられている。このためゲートチップ７０ａの
内部に蓄えられている溶湯の一部がキャビティ５６に供
給されたとしても、ゲートチップ７０ａ内の湯面はキャ
ビティ５６の湯口部５６ａよりも低くなることはない。

【００１６】したがって溶湯６２がキャビティ５６内に
急速に吸引されても、ゲートチップ７０ａ内の湯面上方
に位置する気体や湯面に浮遊する異物等がキャビティ５
６内に吸入されることはない。即ち、本実施例では、ゲ
ートチップ７０ａの内部の上方の空間がガスや異物等を
収容しておくスペースとなり、ここに収容されたガスや
異物はキャビティ５６内に吸引されなくなっている。こ
のようにしてキャビティ５６の内部に溶湯６２が充填さ
れると、図７に示されるようにゲート機構７０が下降し
てキャビティ５６の湯口部５６ａが再び閉鎖される。そ
して、加圧ピストン５２ｄによってキャビティ５６内の
溶湯６２が所定圧力で加圧される。また、これと平行し
て前記排気通路７０ｃが大気に開放され、溶湯通路５８
およびゲートチップ７０ａの内部に蓄えられていた溶湯
６２が溶解炉６０内に戻される。図９は、鋳物のブロー
ホール（気泡残り）発生状況を、本実施例に係る鋳造装
置で鋳造した鋳物と従来の鋳造装置で鋳造した鋳物とで
比較したグラフである。ここでグラフの横軸には、鋳造
回数、即ち、ショット数を表しており、縦軸にはブロー
ホール量を表している。なおブローホール発生状況は、
各々の鋳物に対してＸ線撮影を行い、このブローホール
の投影面積によって評価した。図から明らかなように、
従来の鋳造装置では鋳物のブローホール量が多くまたか
なりのバラツキが認められるが、本実施例に係る鋳造装
置ではキャビティ内に気体がほとんど吸い込まれないた
めに、鋳物のブローホール量が低いレベルで安定してい
る。

【００１７】次に、図１０から図１５を参照して本発明
の第二実施例を説明する。本実施例においては、その溶
湯リザーバへ溶湯を導入するための溶湯供給機構が、第
一実施例の場合と異なっている。即ち、第一実施例にお
いては、ゲートチップ７０ａの上部に接続された減圧装
置によって溶湯６２が溶湯リザーバに導入されているの
に対して、本実施例においては、溶解炉６０に蓄えられ
ている溶湯６２の表面に圧力を加えることにより、溶湯
６２が溶湯リザーバに導入されている。さらに、第一実
施例と比較して本実施例はゲートチップの形状が異なっ
ている。図１０は、本実施例に係る鋳造装置の要部断面
図を表している。この鋳造装置は上型１５２と下型１５
４とから構成される鋳型１５０を備えており、この上型
１５２と下型１５４とが係合された状態で前記鋳型１５
０の内部中央にキャビティ１５６が形成される。さらに
前記キャビティ１５６の中央部には、堰部１５６ｂを介
して湯口部１５６ａが形成されており、この湯口部１５
６ａの部分で前記キャビティ１５６は溶湯通路１５８と
連通している。前記溶湯通路１５８は、前記下型１５４
の中央縦方向に穿設された通路１５８ａと、その通路１
５８ａに連通した状態で前記下型１５４の下面に接続さ
れた円筒状のストーク１５８ｂとから構成される。そし
て前記ストーク１５８ｂの先端部分が、鋳造中、溶解炉
１６０に貯留された溶湯１６２内に浸漬される。なお、
下型１５４とストーク１５８ｂとの合わせ面には耐熱ゴ
ム製のＯリング１６４ａが設けられており、これによっ
て溶湯通路１５８の気密性が確保されている。

【００１８】前記溶解炉１６０には上部開口を塞ぐ蓋１
６０ｈが被せられており、この蓋１６０ｈの中央部に前
記ストーク１５８ｂを通すストーク孔１６０ｋが形成さ
れている。さらに前記蓋１６０ｈと前記下型１５４の下
面との間には、ストーク１５８ｂの周囲を覆うように、
略筒状のシール部材１６０ｓが配設されている。そして
このシール部材１６０ｓと下型１５４との間およびシー
ル部材１６０ｓと蓋１６０ｈとの間が耐熱ゴム製のＯリ
ング１６４ｂによってシールされている。また、蓋１６
０ｈと溶解炉１６０の上面との間も耐熱ゴム製のＯリン
グ１６４ｂによってシールされている。この構造によっ
て、溶解炉１６０の内部は気密状態に保持される。な
お、図１０中 １６１は金属を加熱して溶融するための
ヒータを示している。さらに前記溶解炉１６０には、加
圧装置（図示されていない）と連通する配管１６０ａが
接続されている。前記加圧装置から配管１６０ａを介し
て高圧の気体が溶解炉１６０内に圧送されると、この溶
解炉１６０内の溶湯１６２に所定の圧力が加えられ、溶
湯１６２の一部はストーク１５８ｂから溶湯通路１５８
内に押し上げられる。ここで溶湯１６２に加えられる圧
力は溶湯を押し上げる高さに応じて設定される。また、
前記加圧装置には、内部に圧力逃がし弁（図示されてい
ない）が装着されており、最大でも0.45 kg/cm² （大気
圧を 0 kg/cm² とする) 以上の圧力が溶解炉１６０に加
わらないような構造になっている。なお、後記するよう
に、鋳造時には一般的に0.25 kg/cm² 程度の圧力が加え
られる。

【００１９】前記キャビティ１５６の湯口部１５６ａと
前記溶湯通路１５８との接続部分には、前記湯口部１５
６ａを開閉するためのゲート機構１７０が設置されてい
る。このゲート機構１７０は、円筒形のゲートチップ１
７２とこのゲートチップ１７２を軸方向に変位させる移
動機構（図示されていない）を備えている。そしてこの
ゲートチップ１７２が上型１５２の中央縦方向に形成さ
れた開孔１５２ａの内部にほぼ密着した状態で収納され
ており、前記移動機構が作動されることにより前記ゲー
トチップ１７２は開孔１５２ａの内部を上下方向に変位
する。前記移動機構の作動により前記ゲートチップ１７
２が下降し、このゲートチップ１７２の先端面１７２ｓ
が下型１５４の表面に当接すると、キャビティ１５６の
湯口部１５６ａがゲートチップ１７２の外側面によって
閉鎖される。さらにゲートチップ１７２の内部と溶湯通
路１５８とが接続されて溶湯通路１５８は大気に開放さ
れる。また、前記ゲートチップ１７２が上昇してこのゲ
ートチップ１７２の先端面１７２ｓが下型１５４の表面
から離れると、キャビティ１５６の湯口部１５６ａがが
開放されて、ゲートチップ１７２の内部は溶湯通路１５
８およびキャビティ１５６の双方に連通する。なおゲー
トチップ１７２の外側面と上型１５２の開孔１５２ａの
内壁面との間には耐熱ゴム製のＯリング１７３が設けら
れており、ゲートチップ１７２の上下摺動に起因したシ
ール性の悪化防止が図られている。

【００２０】前記ゲートチップ１７２は高さ 700mm に
製作された円筒であり、図１１に示されているように、
金属製の外筒１７２ａとセラミック製の内筒１７２ｂと
から構成されている。前記内筒１７２ｂは、上部にフラ
ンジ部１７２ｆを備える円筒であり、その外径が前記下
型１５４の中央縦方向に形成された通路１５８ａの内径
よりも小さく製作されている。これによって、ゲートチ
ップ１７２の先端面１７２ｓが下型１５４の表面に当接
する場合でも、この内筒１７２ｂは下型１５４に当接す
ることはなく、脆いセラミック製の内筒１７２ｂが破損
し難い構造となっている。前記外筒１７２ａは前記内筒
１７２ｂを覆う円筒であり、その内径が内筒１７２ｂの
外径にほぼ等しくなるように製作されている。さらにそ
の外筒１７２ａの上端面には、前記内筒１７２ｂのフラ
ンジ部１７２ｆを収納するための凹部１７２ｍが形成さ
れている。そして、前記凹部１７２ｍに内筒１７２ｂの
フランジ部１７２ｆが収納された状態で、外筒１７２ａ
の上端面には前記フランジ部１７２ｆを押さえるための
リング材１７２ｒがボルト１７２ｎにより固定される。
この構造により、内筒１７２ｂはそのフランジ部１７２
ｆによって外筒１７２ａに確実に固定される。なお、内
筒１７２ｂのフランジ部１７２ｆとリング材１７２との
間および前記フランジ部１７２ｆと外筒１７２ａの凹部
１７２ｍとの間には、シール用のパッキン１７２ｃが設
けられている。この実施例の場合には、ゲートチップ１
７２の内側が溶湯リザーバとして機能する。

【００２１】鋳型１５０の内部に形成されたキャビティ
１５６は、図１０に示されるようにように、上型１５２
と下型１５４との合わせ面に生じた隙間１５３を介して
上型１５２の内部に形成された減圧通路１５２ｃと連通
している。そしてこの減圧通路１５２ｃが図示されてい
ない真空ポンプに接続されている。なお、キャビティ１
５６と鋳型１５０の外部との気密性を確保するために、
上型１５２と下型１５４との合わせ面の縁部分には耐熱
ゴム製のＯリング１５３ａが設けられている。この構造
により、前記ゲートチップ１７２が湯口部１５６ａを閉
鎖した状態で前記真空ポンプが駆動されるとキャビティ
１５６の内部が所定の減圧度〔20Torr（2.666 ×10³ P
a）以下〕まで減圧される。さらにキャビティ１５６の
上部には、このキャビティ１５６に充填された溶湯６２
を加圧するための加圧ピストン１５２ｄが設置されてい
る。この加圧ピストン１５２ｄは、上型１５２の内部に
形成されたシリンダ１５２ｅ内を上下方向に摺動できる
ようになっており、図示されていないピストン駆動機構
によって作動される。なお、前記加圧ピストン１５２ｄ
による加圧力は200 〜1000Kg/cm²（1.96×10⁷ 〜9.8 ×
10⁷Pa ）程度の値に設定される。

【００２２】次に、図１２から図１５を参照してこの鋳
造装置の作動の様子を説明する。先ず、図１２に示され
るように、ゲート機構１７０によってキャビティ１５６
の湯口部１５６ａが閉鎖された状態で、真空ポンプによ
りキャビティ１５６内の減圧が行われる。さらに加圧装
置から溶解炉１６０内に気体が圧送されて、溶解炉１６
０内の溶湯１６２に約0.25Kg/cm²の圧力が加えられる。
これによって、図１３に示されるように、溶湯１６２が
ストーク１５８ｂを介してゲートチップ１７２の内部に
押し上げられる。ここで溶解炉１６０内に0.25Kg/cm²の
圧力が加えられた場合、ゲートチップ１７２内の湯面は
下型１５４の表面（見切り面）から約250mm の高さにな
る。前記湯面が下型１５４の表面から250mm の高さにあ
る状態では、このゲートチップ１７２内にはキャビティ
１５６の湯口部１５６ａの上端レベルよりも高い位置
（レベル）にそのキャビティに充填されるべき溶湯量以
上の溶湯１６２が蓄えられる。なお、仮に0.45 kg/cm²
の圧力（最大圧力）が加えられた場合には、湯面は下型
１５４の表面から450mm の高さになる。しかしながら、
前述のように、ゲートチップ１７２は高さ 700mm に製
作されているために、溶解炉１６０内に最大圧力が加え
られた場合にも、溶湯１６２はゲートチップ１７２の上
部から溢れ出ることはない。

【００２３】ゲートチップ１７２内の所定のレベルまで
溶湯１６２が供給され、さらにキャビティ１５６内が規
定の減圧度まで減圧されると、次に、図１４に示される
ように、ゲートチップ１７２が上昇してキャビティ１５
６の湯口部１５６ａが開放される。これによって溶湯通
路１５８およびゲートチップ１７２の内部に蓄えられて
いた溶湯１６２が速やかにキャビティ１５６の内部に吸
引される。ここで、前記溶湯通路１５８およびゲートチ
ップ１７２内の溶湯１６２がキャビティ１５６に吸引さ
れるとゲートチップ１７２の内部の湯面は低下する。し
かしながら、このゲートチップ１７２はキャビティ１５
６の湯口部１５６ａよりも高い位置にそのキャビティ１
５６内に充填されるべき溶湯量以上の溶湯１６２が蓄え
られている。このためゲートチップ１７２の内部に蓄え
られている溶湯の一部がキャビティ１５６に供給された
としても、ゲートチップ１７２内の湯面はキャビティ１
５６の湯口部１５６ａよりも低くなることはない。した
がってゲートチップ１７２内の湯面上方に位置する気体
や湯面に浮遊する異物等がキャビティ１５６内に吸入さ
れることはない。この場合は、ゲートチップ１７２内の
湯面上方空間がガスや異物の収容スペースとなるのであ
る。このように収容スペースは必ずしも大気から遮断さ
れている必要はない。

【００２４】このようにしてキャビティ１５６の内部に
溶湯１６２が充填されると、図１５に示されるように、
ゲートピストン１７２が再び下降してキャビティ１５６
の湯口部１５６ａが閉鎖される。そして、加圧ピストン
１５２ｄによってキャビティ１５６内の溶湯１６２が所
定圧力で加圧される。また、これと平行して前記溶解炉
１６０の内部が大気に開放されて、溶湯通路１５８およ
び溶湯リザーバ１８０ｒに蓄えられていた溶湯１６２が
溶解炉１６０内に戻される。このように本実施例による
と、ゲートチップ１７２内（溶湯リザーバ）の容積およ
び高さが十分あるために、第一実施例の場合と比較し
て、ゲートチップ１７２内の湯面位置の制御がラフでよ
く、溶湯１６２を溶湯リザーバ内に送りこむための溶湯
供給機構の構造が簡単になる。また、ゲートチップ１７
２の構造も簡単になるために、ゲートチップ１７２のコ
ストが低減される。さらに、ゲートチップ１７２の交換
に際し、上型１５２の上方からゲートチップ１７２を抜
くことができるために、交換作業も簡単になる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によると、キャビティ内に溶湯が
急速に吸引される場合でも、湯リザーバ内の湯面がキャ
ビティの湯口部より低くなることがない。このため、溶
湯リザーバ内の湯面上方に位置する気体等が溶湯と共に
キャビティ内に吸入されることがない。この結果、気泡
残りのない良好な品質の鋳物が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係る鋳造装置の要部断面
図である。

【図２】第一実施例に係る鋳造装置で使用されるゲート
チップの詳細断面図である。

【図３】第一実施例に係る鋳造装置で使用される溶湯供
給機構の概略図である。

【図４】第一実施例に係る鋳造装置の機能を表す要部断
面図である。

【図５】第一実施例に係る鋳造装置の機能を表す要部断
面図である。

【図６】第一実施例に係る鋳造装置の機能を表す要部断
面図である。

【図７】第一実施例に係る鋳造装置の機能を表す要部断
面図である。

【図８】キャビティとゲートチップとの高さ関係を表す
断面図である。

【図９】鋳物のブローホール（気泡残り）発生状況を、
本実施例に係る鋳造装置による鋳物と従来の鋳造装置に
よる鋳物とで比較したグラフである。

【図１０】本発明の第二実施例に係る鋳造装置の要部断
面図である。

【図１１】第二実施例に係る鋳造装置で使用されるゲー
トチップの詳細断面図である。

【図１２】第二実施例に係る鋳造装置の機能を表す要部
断面図である。

【図１３】第二実施例に係る鋳造装置の機能を表す要部
断面図である。

【図１４】第二実施例に係る鋳造装置の機能を表す要部
断面図である。

【図１５】第二実施例に係る鋳造装置の機能を表す要部
断面図である。

【図１６】従来の鋳造装置の要部断面図である。

【符号の説明】

５０ 鋳型 ５６ キャビティ ６０ 溶解炉（貯湯槽） ７０ ゲート機構 ７０ａ ゲートチップ（ゲート機構、溶湯リザーバ） ７０ｃ 排気通路（溶湯供給機構） ７４ 湯温センサー（溶湯供給機構） ７６ 制御装置（溶湯供給機構） ８０ バルブ（溶湯供給機構） １５０ 鋳型 １５６ キャビティ １６０ 溶解炉（貯湯槽、溶湯供給機構） １７０ ゲート機構 １７２ ゲートチップ（ゲート機構、溶湯リザーバ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒川 恭行 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型に形成されたキャビティ内を減圧す
   る減圧機構と、 前記鋳型の下方で溶湯を貯留する貯湯槽と前記キャビテ
   ィとを連通させる溶湯通路と、 前記キャビティの湯口部の近傍に設置されて前記溶湯通
   路を開閉するゲート機構と、 前記ゲート機構よりも前記貯湯槽側に位置する前記溶湯
   通路に連通して設けられ、前記キャビティの容積以上の
   容積をそのキャビティの湯口部よりも高い位置に備える
   溶湯リザーバと、 前記ゲート機構によって前記溶湯通路が閉鎖されている
   状態で、湯面が前記湯口部よりも予め決められた寸法だ
   け高くなるように、前記溶湯リザーバに貯湯槽からの溶
   湯を供給する溶湯供給機構と、を有することを特徴とす
   る鋳造装置。