JPH06142120A - 鋳造方法及び鋳造機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 材料の歩留まりを向上させることができる注
湯性能の優れた鋳造方法及び鋳造機を提供することであ
る。 【構成】 鋳造室１内のるつぼ１０で、鋳造材料を溶解
して下方の鋳型の上端湯口に溶解注湯材料を注湯する鋳
造方法において、るつぼ１０の前端注湯部１９を鋳型７
の湯口８の上方に位置させ、るつぼ１０の前端部を回動
支点として、るつぼ後部を上昇させることにより、るつ
ぼ１０の前端注湯部１９から鋳型湯口８に溶解鋳造材料
を注ぐ。また、その鋳造機として、るつぼ１０の前端部
は回動用前端支点部により回動自在に支持され、さらに
るつぼ１０の後部は、初期回動用後側支点部により回動
自在に支持され、るつぼ１０を、後側支点部を回動支点
として前下がり状に傾動させると共に前端支点部を回動
中心として後部を上昇させる駆動機構３９を備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、歯科用の補綴物、イン
プラント、義歯用金属床、指輪台あるいは機械部品等、
小型で精密な鋳造物を得るための鋳造方法及び鋳造機に
関し、特に、鋳造材料として、チタン等高価な金属を用
いる場合に適した鋳造方法及び鋳造機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来の鋳造方法及び鋳造機を
示しており、ケーシング２により機密状態に保たれた溶
解兼鋳造室１内に、鋳型７が設置され、該鋳型７の上方
にるつぼ１０が配置され、該るつぼ１０の上方にタング
ステン電極１１及びアルゴンガス供給パイプ１２が配置
されており、また、ケーシング２には、鋳造室１を真空
に引くための吸引口１４が開口し、真空ポンプに接続し
ている。るつぼ１０は、前端に注湯部１９を有し、後端
部が水平な支点ピン７０を介して回動自在に支持され、
係止部７２により水平に保たれると共に、適宜の駆動機
構により、後端支点ピン７０を回動支点として前端部を
下降させ、それにより前下がり状に傾斜させて、注湯す
るように構成されている。鋳型７の湯口８には、大きく
上向きに開口する摺鉢面７３が形成されている。

【０００３】鋳造方法としては、たとえば、ケーシング
２の図示しない開閉ハッチを開けて、仮想線のように水
平状態に保たれたるつぼ１０の上にチタンのインゴット
Ｍを載せ、ハッチを閉じる。そして、鋳造室１内を真空
に引いた後、アルゴンガス供給パイプ１２から鋳造室１
内にアルゴンガスを導入し、アルゴンガス雰囲気内で、
タングステン電極１１により、インゴットＭをアーク溶
解する。次に、るつぼの係止部７２を外して、駆動機構
により、後端支点ピン７０を回動支点としてるつぼ１０
の前端部を下降させることにより、るつぼ１０を前下が
り状に傾斜させ、鋳型７の湯口８にチタン溶湯を注ぐ。
注湯中は、鋳型７は、たとえばターンテーブル機構等を
利用して回転している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１０のように、るつ
ぼ１０の後端支点ピン７０を回動支点として、前端部を
下降させることにより注湯する方法及び鋳造機では、る
つぼ１０を傾斜させるに従い、注湯途中において、前端
注湯部１９が前後方向及び上下方向に移動することにな
るので、注湯位置が変化し、チタン溶湯が湯口８の中心
に的中する率が小さく、溶湯の殆んどは、まず摺鉢面７
３に落ちて、そこを流れてから湯口８に入り込むことに
なる。そのため、摺鉢面７３に多くのチタン溶湯がへば
り付き、湯通路内にまで流れ込む量が少なくなる。すな
わち、チタン材料の歩留まりが悪く、不経済である。し
かも、一度へばり付いてしまったチタンは、質の低下か
ら、そのまま再利用することができず、一層不経済であ
る。ちなみに、従来方法及び従来機では、２０ｇの鋳造
物を製造するために、５０ｇのチタン材料を使用してお
り、３０ｇが無駄になっている。

【０００５】本発明の目的は、注湯時において、溶解鋳
造材料を、鋳型の湯口から外れることなく的確に落下供
給できるようにすることにより、材料の利用効率を高く
確保できる鋳造方法及び鋳造機を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による鋳造方法
は、鋳造室内のるつぼで、鋳造材料を溶解して下方の鋳
型の湯口に溶解注湯材料を注湯する鋳造方法において、
るつぼの前端注湯部を鋳型の湯口の上方に位置させ、る
つぼの前端部を回動支点部として、るつぼ後部を上昇さ
せることにより、るつぼの前端注湯部から鋳型湯口に溶
解鋳造材料を注ぐことを特徴としている。

【０００７】また、一層確実に注湯できるように、上記
鋳造方法において、るつぼの前端部を回動支点部として
るつぼ後部を上昇させる前に、るつぼの後側回動支点部
を回動支点として、るつぼ内の溶解鋳造材料が滴下しな
い程度の角度で、前端注湯部を下降させる。

【０００８】上記鋳造方法を実施する鋳造機として、鋳
造室内に配置されたるつぼで、鋳造材料を溶解して下方
の鋳型の湯口に溶解鋳造材料を注ぐ鋳造機において、上
記るつぼの前端部を、鋳型の湯口の上方に配置すると共
に前端回動支点部に回動自在に支持し、るつぼの前端回
動支点部を回動中心として後部を上昇させる駆動機構を
備えている。さらに、るつぼの後部を、初期傾斜用後側
回動支点部に回動自在に支持し、駆動機構として、るつ
ぼ後部を上昇させる機構に加え、その前段階で、後側回
動支点部を中心としてるつぼ前端部を下降させる機構を
備えている。

【０００９】

【実施例】図１乃至図５は本発明にかかる鋳造機であっ
て、特に、チタンを材料として、歯科用の義歯台床等を
鋳造するための鋳造機である。全体の縦断面図を示す図
１において、溶解兼鋳造室１は、ケーシング２により機
密状態に保たれると共に、図示しない開閉ハッチを備え
ており、上半部が溶解部、下半部が鋳造部となってい
る。鋳造部として、ケーシング２の底部に、ベット３及
び回転テーブル５を介して鋳型７が設置されており、鋳
型７の上方に、カーボン製のるつぼ１０が配置されてい
る。上記ベット３は前後及び左右方向位置調整自在であ
り、回転テーブル５は図示しない回転用モータに連結さ
れて、所望の速度で回転自在である。溶解部として、上
記るつぼ１０と、該るつぼ１０の上方にタングステン電
極１１及びアルゴンガス供給パイプ１２が設けられてい
る。タングステン電極１１は垂直状態に保持されると共
に、外部のアーク発生用直流電源の負側端子に接続し、
るつぼ１０は、アーク発生用直流電源の正側端子に接続
している。アルゴンガス供給パイプ１２は、開閉バルブ
等を介してアルゴンガス供給部１５に接続している。ま
た、ケーシング２には、鋳造室１を真空に引くための吸
引口１４が開口しており、吸引口１４は、開閉バルブ等
を介して真空ポンプ１６に接続している。

【００１０】るつぼ１０は、支点軸２５を介して、脚台
３７及び軸受ケース４０等の支持機構によりケーシング
２に支持されると共に、浮動レバー２０、揺動レバー２
１，２２、リンク３２、駆動レバー３５及び操作ハンド
ル４７等よりなる駆動機構３９により、外部から傾動操
作自在となっており、図２及び図３は、その支持機構及
び傾動用の駆動機構の詳細を示している。

【００１１】図１の要部の斜視図を示す図３において、
るつぼ１０は、その上面に材料溜用の球面状凹部１８を
有すると共に、前端縁の左右方向幅中央部に円筒切欠き
状の注湯部１９を有している。支点軸２５は、るつぼ１
０の後側回動支点部となるものであって、るつぼ１０の
後方に水平に配置されており、支持軸２５の左端部は、
ケーシング底部に立設された脚台３７に回動自在に支持
され、支点軸２５の右端部は、操作ハンドル４７を一体
に備えたスリーブ４１を介して、軸受ケース４０に嵌合
支持されており、該軸受ケース４０は、ボルト５０によ
り、ケーシング２の側壁に固着されている。

【００１２】揺動レバー２１，２２は、るつぼ１０の左
右両側に１対配置されており、揺動レバー２１，２２の
後端部はボルト２６により支点軸２５に固着されて、支
点軸２５と一体的に回動するようになっており、揺動レ
バー２１，２２の前端部は、るつぼ１０の前端部に螺着
された左右１対の段付きのボルトピン２３，２４に回動
自在に嵌合している。上記段付きボルトピン２３，２４
は前端回動支点部となるものであって、互いに同一軸芯
で水平に配置されている。

【００１３】浮動レバー２０は、右側の揺動レバー２２
とるつぼ１０の間に配置されており、前記右側のボルト
ピン２４及び後側の皿ボルト２８によりるつぼ１０の右
側面に固着され、るつぼ１０と一体的に移動するように
なっている。浮動レバー２０の下面には、下開きの切欠
き３０が形成されており、該切欠き３０は支点軸２５に
上方から係合し、上方へ抜き差し自在となっている。浮
動レバー２０の後部は、支点軸２５よりさらに後方へと
延びており、後端部は、ピン３１、リンク３２及びピン
３３を介して駆動レバー３５の先端部に枢着連結されて
いる。

【００１４】駆動レバー３５は、ボルト５１によりスリ
ーブ４１に固着されており、スリーブ４１と一体的に支
点軸芯回りに回動する。支点軸２５に対する駆動レバー
３５の相対的な回動により、リンク３２を介して浮動レ
バー２０を、前端のピン２３，２４の軸芯回りに上方に
回動するようになっている。

【００１５】図２において、スリーブ４１は、軸受ケー
ス４０の先端に固着された軸受メタル５２により、軸受
ケース４０に対して回動自在に嵌合しており、ハンドル
４７の筒部分の外周面は、Ｏリング５４を介して軸受ケ
ース４０の内周面に回動自在に嵌合している。

【００１６】支点軸２５は、スリーブ４１及びハンドル
４７の内周面に嵌合しているが、ハンドル４７との嵌合
部分において、弾性材製摩擦リング５６を介して動力伝
達可能となっており、摩擦リング５６の摩擦力の範囲内
で、ハンドル４７から支点軸２５へ回動トルクが伝達さ
れるようになっている。上記摩擦リング５６は、ハンド
ル４７の内周めねじ孔の底面に嵌め込まれ、該めねじ孔
に螺着された摩擦力調節ねじ５７により軸方向に圧縮さ
れて、それにより支点軸２５の外周面に一定の摩擦力で
圧接している。

【００１７】すなわち、操作ハンドル４７を回動するこ
とにより、一定の回転トルク内で摩擦リング５６を介し
て支点軸２５を回動することができ、この支点軸２５の
回動により、揺動レバー２１，２２と共に支点軸２５回
りにるつぼ１０を前下がり状に傾動（下降）させること
ができる。

【００１８】また、後述のストッパーピン４６及び円弧
形溝４５による支点軸回動量規制機構により、支点軸２
５の回動を規制し、支点軸２５に対してスリーブ４１を
回動させることにより、駆動レバー３５、リンク３２及
び浮動レバー２０を介して、前端ボルトピン２３，２４
を回動支点部として、るつぼ１０の後部を上昇させるよ
うになっている。

【００１９】次に、支点軸２５及びスリーブ４１の回動
量の規制機構を説明する。図３において、支点軸２５の
回動量の規制機構として、支点軸２５の左端部に初期傾
斜量規制用のホイール４４がねじ４３により固定され、
ホイール４４に、支点軸２５と同一軸芯の初期傾斜量規
制用の円弧形溝４５が形成されている。一方、該円弧形
溝４５に係合するストッパーピン４６は、脚台３７に固
着されている。ホイール４４は、ねじ４３を緩めること
により、支点軸２５に対する相対的な円周方向位置が調
節できるようになっており、それにより、支点軸２５の
最大回動量が調節される。

【００２０】スリーブ４１の回動量規制機構として、駆
動レバー３５の側面に、支点軸２５と同軸芯の円弧形溝
４８が形成され、一方、これに対向する軸受メタル５２
の外周には、保持リング５９が嵌着されて、該保持リン
グ５９に、上記円弧形溝４８に係合するピン４９が着さ
れている。保持リング５９は、図２に示すようにねじ５
８により軸受けメタル５２に固定されており、ねじ５８
を緩めて保持リング５９を回動調節することにより、ピ
ン４９の円周方向位置が調節できるようになっており、
それにより、スリーブ４１の最大回動量が調節される。

【００２１】次に材料の溶解から鋳造までの製造方法全
体を説明する。 （１）図１において、鋳型７を回転テーブル５上に装着
し、水平状態のるつぼ１０の上に、溶解鋳造材料として
チタンのインゴットＭを載せ、開閉ハッチ等を閉じてケ
ーシング２内を密封状態とする。

【００２２】（２）真空ポンプ１６を作動させて、ケー
シング２内の空気を吸引口１４から吸引し、ケーシング
２内を高真空状態とする。

【００２３】（３）アルゴンガス供給パイプ１２からア
ルゴンガスを供給し、アルゴンガス雰囲気内において、
電極１１とるつぼ１０間でアークを発生させ、インゴッ
トＭをるつぼ１０上で溶解する。

【００２４】（４）回転テーブル５により鋳型７を水平
に高速回転させ、所定回転数に達した後、るつぼ１０を
傾動させて、前端注湯部１９から回転中心の湯口８にチ
タン溶湯を注ぎ、鋳造を完了する。

【００２５】次に、るつぼ１０を傾動する方法を詳しく
説明する。 （１）図４及び図５はるつぼ１０が水平な状態を示して
おり、浮動レバー２０の切欠き３０は支点軸２５に係合
しており、駆動レバー３５は、その円弧形溝４８の矢印
Ａ方向側の端部付近がピン４９部分に位置している。ま
た、図５に示すように、ホイール４４の溝４５は、その
矢印Ａ方向側の端部付近がピン４６部分に位置してい
る。

【００２６】（２）図３のハンドル４７を矢印Ａ方向に
回動する。これにより、支点軸２５は摩擦リング５６の
摩擦力を介してスリーブ４１と一体的に矢印Ａ方向に回
動し、るつぼ１０は、揺動レバー２１，２２と共に後側
の支点軸２５を回動中心として矢印Ａ方向に回動して、
前下がり傾斜状に下降し、図６のように前端注湯部１９
が鋳型７の上端湯口８に近づく。

【００２７】（３）図６は、るつぼ１０上のチタン溶湯
Ｍ' が滴下する略直前程度まで傾斜した状態、すなわち
初期傾斜状態であり、この状態までくると、図７のよう
にホイール４４の円弧形溝４５の矢印Ｂ方向側の端縁が
ピン４６に当接し、支点軸２５の回動は停止される。な
お、この時、駆動レバー３５も支点軸２５と一緒に同一
角度、矢印Ａ方向に回動しているので、駆動レバー３５
と揺動レバー２１，２２との回動方向の相対な位置関係
は変化していない。上記初期傾斜状態の角度Ｘは、鋳造
材料の溶解度合いあるいは粘性度等に応じて決定される
が、ホイール４４の回動方向位置を調節することによ
り、概ね１０°〜１５°の範囲で設定される。

【００２８】（４）図６の状態からさらに、図３のハン
ドル４７を矢印Ａ方向に回動すると、図７のように支点
軸２５の回動は、ホイール４４の円弧溝４５とピン４６
の係合により規制されているので、回動方向に固定され
た支点軸２５に対して、図２の摩擦リング５６がスリッ
プし、支点軸２５回りにハンドル４７及びスリーブ４１
が相対的に図６の矢印Ａ方向に回動する。これにより、
図８のように支点軸２５に対して駆動レバー３５が矢印
Ａ方向に回動し、リンク３２を介して浮動レバー２０の
後端部を、前端ピン２３，２４を回動支点部として矢印
Ｃ方向に上昇させる。これと一体的にるつぼ１０も、前
端ピン２３，２４を回動支点部として後端部が上昇し、
前端注湯部１９から湯口８へとチタン溶湯Ｍ' を供給す
る。

【００２９】（５）駆動レバー３５の回動量に応じて図
９のようにるつぼ１０の傾斜角度が増加していくが、最
大傾斜角（たとえば６０°）まで達すると、ピン４９に
駆動レバー３５の円弧形溝４８の端縁が当接し、駆動レ
バー３５の回動が規制される。このように、注湯中、前
端注湯部１９側をほぼ支点として後部を上昇させること
により、るつぼ１０を傾斜させるので、注湯部１９の位
置が注湯中に変化することが殆どなく、確実に湯口８に
チタン溶湯Ｍ’を注入することができる。

【００３０】なお、注湯完了後、るつぼ１０を元の水平
状態に戻す場合には、図３の操作ハンドル４７を矢印Ｂ
方向へと戻す。そうすると、まず、スリーブ４１と共に
支点軸２５が矢印Ｂ方向に回動し、図９のような駆動レ
バー３５との相対関係の状態を保ちつつ、全体として矢
印Ｂ方向に戻る。一定角度戻ると、図３の脚台３７のピ
ン４６にホイール４４の円弧形溝４５のＢ方向端縁が当
接して、支点軸２５の回動が規制される。さらに、操作
ハンドル４７を矢印Ｂ方向に回動すると、今度は、固定
された支点軸２５に対してスリーブ４１及び駆動レバー
３５が矢印Ｂ方向に回動し、それにより、浮動レバー２
０及びるつぼ１０の後端部が前端支点部回りに下降し、
るつぼ１０が水平状態となった時点で、切欠き３０が支
点軸２５に係合する。

【００３１】

【別の実施例】図示の実施例は、鋳型を回転してその遠
心力により溶湯を確実に鋳型内へと充填する鋳造機に適
用した例であるが、上部溶解部と下部鋳造部とを隔離し
て、注湯中、鋳造部を減圧してその上部との圧力差を利
用して、チタン溶湯を充填する方式の鋳造機など、各種
鋳造機に適用できる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
るつぼ１０を傾斜させて鋳型７の湯口８に溶解鋳造材料
を注湯する場合に、湯口８の上方に位置する前端注湯部
１９を固定して、そこを回動支点部としてるつぼ１０の
後端部を上昇させるようにしているので、注湯中に、注
湯部１９の位置が、上下、左右あるいは前後にいずれに
も変動することはなく、所定の注湯位置を保つことがで
き、的確に溶解鋳造材料を湯口８へと投入することがで
きる。したがって、従来のように、溶解鋳造材料が湯口
８の周囲にへばりつくことによる材料の歩留まりの低下
を防ぎ、材料費の節約になる。とくに、歯科用材料のチ
タン等、高価な材料を使用する場合には、きわめて好都
合である。

【００３３】また、るつぼ１０の前端部を回動支点部と
してるつぼ後部を上昇させる前に、るつぼ１０の後部支
点部を回動支点として、るつぼ１０内の溶解鋳造材料が
滴下しない程度の角度で、前端注湯部１９を下降させる
ようにすることにより、注湯前にるつぼ１０の注湯部１
９を鋳型７の湯口８に近づけて、湯口８との位置わせの
精度を向上させることができる。

【００３４】さらに、るつぼ１０の後部上昇行程の前に
前端部を下降させるようにすることにより、るつぼ１０
の全体としての上下幅の移動範囲を小さくすることがで
き、上方の電極１１と下方の鋳型７との間の上下幅スペ
ースを小さくしながらも、所定の大きさの傾斜角度を確
保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる鋳造機の全体縦断面図であ
る。

【図２】 図１のII−II断面拡大図である。

【図３】 図２の斜視図である。

【図４】 溶解作業時の状態を示す図２のIV−IV断面図
である。

【図５】 溶解作業時の状態を示す図２のＶ−Ｖ断面図
である。

【図６】 初期傾斜時の状態を示す図４と同様の断面図
である。

【図７】 初期傾斜時の状態を示す図５と同様の断面図
である。

【図８】 注湯途中の状態を示す図４と同様の断面図で
ある。

【図９】 注湯の最終段階の状態を示す図４と同様の断
面図である。

【図１０】 従来例の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 鋳造室 ２ ケーシンング ７ 鋳型 ８ 湯口 １０ るつぼ １１ 電極 １９ 前端注湯部 ２５ 支点軸（後側回動支点部） ２３，２４ ボルトピン（前端回動支点部） ３９ 駆動機構

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳造室内のるつぼで、鋳造材料を溶解し
   て下方の鋳型の湯口に溶解注湯材料を注湯する鋳造方法
   において、るつぼの前端注湯部を鋳型の湯口の上方に位
   置させ、るつぼの前端部を回動支点部として、るつぼ後
   部を上昇させることにより、るつぼの前端注湯部から鋳
   型湯口に溶解鋳造材料を注ぐことを特徴とする鋳造方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の鋳造方法において、るつ
   ぼの前端部を回動支点としてるつぼ後部を上昇させる前
   に、るつぼの後側を回動支点部として、るつぼ内の溶解
   鋳造材料が滴下しない程度の角度で、前端注湯部を下降
   させることを特徴とする鋳造方法。
3. 【請求項３】 鋳造室内に配置されたるつぼで、鋳造材
   料を溶解して下方の鋳型の湯口に溶解鋳造材料を注ぐ鋳
   造機において、上記るつぼの前端部を、鋳型の湯口の上
   方に配置すると共に前端回動支点部に回動自在に支持
   し、るつぼの前端回動支点部を回動中心として後部を上
   昇させる駆動機構を備えていることを特徴とする鋳造
   機。
4. 【請求項４】 請求項３記載の鋳造機において、るつぼ
   の後部を、初期傾斜用後側回動支点部に回動自在に支持
   し、駆動機構として、るつぼ後部を上昇させる機構に加
   え、その前段階で、後側回動支点部を中心としてるつぼ
   前端部を下降させる機構を備えていることを特徴とする
   鋳造機。