JPH06182520A - 吸引鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 減圧系を清浄な状態に保持して、吸引鋳造を
継続して安定的に実施できるようにする。 【構成】 本発明に係る吸引鋳造装置は、気密チャンバ
ー１４の内部と減圧装置とを連通させる減圧配管５０を
有している。この減圧配管５０の先端開口部５２は気密
チャンバー１４内の規定位置に位置決めされている。さ
らにこの吸引鋳造装置は鋳型１２上の規定位置に位置決
めされるフィルタ６０を有している。このフィルタ６０
は、鋳型１２に気密チャンバー１４が被せられた状態
で、鋳型１２の上面と減圧配管５０の先端開口部５２と
の間に挟持されて、減圧配管５０の先端開口部５２を覆
う。これによって、鋳造中に鋳型で発生した燃焼ガスに
含まれる脂状生成物はフィルタ６０に遮られて減圧配管
５０内に侵入することがなくなり、減圧系が清浄な状態
に保持される。また、鋳型の交換と共にフィルタの交換
を行うことが可能になり、量産ラインで安定的に継続し
て吸引鋳造を実施することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、定盤に載置された鋳型
に気密チャンバーを被せ、この気密チャンバー内を減圧
装置によって減圧することにより、間接的に鋳型内のキ
ャビティを減圧して、このキャビティ内に溶湯を吸引し
て鋳造を行う吸引鋳造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋳型内のキャビティを減圧して、貯湯槽
の溶湯を前記キャビティに吸い上げる吸引鋳造法は、静
かに溶湯を充填できるために充填時の空気の巻き込み等
が少なく高品質な鋳物の製造に適している。この吸引鋳
造法を利用した鋳造装置が特開昭６３−７１９５９号公
報に記載されている。この吸引鋳造装置は、定盤を平た
い箱状に成形して、その上面に貫通孔を形成したもので
あり、前記定盤の内部空間が減圧配管によって減圧装置
に接続される構造である。これによって、前記定盤上に
鋳型および気密チャンバーがセットされた状態で前記減
圧装置が駆動されると、気密チャンバー内の気体は定盤
上面の貫通孔から定盤の内部空間を通って減圧配管に吸
引される。これによって気密チャンバー内が減圧されて
間接的に鋳型内のキャビティが減圧され、このキャビテ
ィ内に貯湯槽の溶湯が吸い上げられる。溶湯が鋳型内の
キャビティに充填されると、鋳型を構成する有機バイン
ダ等が溶湯の熱によって燃焼、分解するために、燃焼ガ
スが発生する。しかしながら、これらの燃焼ガスは気密
チャンバー内の気体と共に減圧配管に吸引されて外部に
排出される。特に、定盤の上面に貫通孔が形成されてい
るために、鋳型下面で発生する燃焼ガスも効率的に外部
に排出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来の吸引鋳造装置によると、前記燃焼ガスが気密チャ
ンバー内の気体と共に減圧装置にまで導かれるために、
燃焼ガスに含まれる脂状の生成物がこの減圧装置に装着
されている機器保護用のフィルタに堆積することにな
る。このため多数の鋳造を行う量産ラインでは前記フィ
ルタの通気抵抗が増大して、鋳造の回数を重ねるにつれ
て気密チャンバー内の減圧効率が低下する。したがっ
て、定期的なフィルタの交換が必要となる。さらに、前
記定盤から前記機器保護用のフィルタまでの間に位置す
るバルブや減圧配管等には脂状の生成物を含む燃焼ガス
が直接流れるために、これらの内壁面には脂状生成物が
付着する。前記バルブや減圧配管に付着した脂状生成物
は除去することが非常に困難なため、前記フィルタの交
換を定期的に行ったとしても、経時的に、減圧系の通気
抵抗が増大することになり、鋳込み速さが低下したり、
また湯廻り不良等の鋳造欠陥が発生することになる。本
発明の技術的な課題は、鋳型の交換毎に気密チャンバー
と減圧配管との間にフィルタを装着できるようにするこ
とにより、燃焼ガスに含まれる脂状の生成物が減圧配管
や減圧装置等の減圧系に侵入しないようにして、減圧系
の通気抵抗の増加を防止しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、以下の
各部構造を有する吸引鋳造装置によって解決される。即
ち、請求項１に記載の発明に係る吸引鋳造装置は、定盤
に載置された通気性を有する鋳型に気密チャンバーを被
せ、この気密チャンバー内を減圧装置によって減圧する
ことにより、鋳型内のキャビティを減圧して、このキャ
ビティ内に溶湯を吸引して鋳造を行う吸引鋳造装置にお
いて、先端開口部が前記気密チャンバー内の規定位置に
配置されており、前記気密チャンバーの内部空間と前記
減圧装置とを連通させる減圧配管と、前記鋳型上の規定
位置に位置決めされ、前記鋳型に前記気密チャンバーが
被せられた状態で、前記鋳型の上面と前記減圧配管の先
端開口部との間に挟持されて、その先端開口部を覆うフ
ィルタと、を有している。請求項２に記載の発明に係る
吸引鋳造装置は、定盤に載置された通気性を有する鋳型
に気密チャンバーを被せ、この気密チャンバー内を減圧
装置によって減圧することにより、鋳型内のキャビティ
を減圧して、このキャビティ内に溶湯を吸引して鋳造を
行う吸引鋳造装置において、前記気密チャンバーの内部
空間と前記減圧装置とを連通させる減圧配管と、前記鋳
型の上面と前記減圧配管の先端開口部との間に挟持され
て前記減圧配管の先端開口部を覆うフィルタとを有して
いる。そして、前記鋳型の上面には、前記フィルタがそ
の鋳型の上面と減圧配管の先端開口部との間に挟持され
ている状態で、気密チャンバー内の気体を前記フィルタ
下面まで導くことができる溝が形成されている。

【０００５】

【作用】請求項１に記載の発明によると、定盤に載置さ
れた鋳型上の規定位置にフィルタを位置決めすれば、こ
の鋳型に気密チャンバーを被せるだけで、前記フィルタ
は自動的に鋳型の上面と減圧配管の先端開口部との間に
挟持される。そして前記減圧配管の先端開口部はフィル
タによって覆われる。このため吸引鋳造が行われると、
気密チャンバー内の気体は前記フィルタを通って減圧配
管および減圧装置に導かれる。この結果、鋳型で発生し
た燃焼ガスに含まれる脂状生成物はフィルタに遮られて
減圧配管内に侵入することがなくなり、減圧配管および
減圧装置が清浄な状態に保持される。また、前記フィル
タは鋳型の上面と減圧配管の先端開口部との間に挟まれ
ているだけであるために、鋳造後、気密チャンバーを上
昇させて鋳型から離せば、前記フィルタは自動的に減圧
配管の先端開口部から外される。このように鋳型上の規
定位置にフィルタを位置決めしておけば、後は自動的に
前記減圧配管の先端開口部にフィルタを装着することが
でき、また取り外しも自動的に行えることから、鋳型の
交換と共にフィルタの交換を行うことが可能になる。請
求項２に記載の発明によると、鋳型の上面には、フィル
タがその鋳型の上面と減圧配管の先端開口部との間に挟
持されている状態で、気密チャンバー内の気体を前記フ
ィルタ下面まで導くことができる溝が形成されている。
仮に、鋳型の上面に前記溝が形成されていなければ、フ
ィルタはその下面全体が鋳型の上面に当接する。このた
め減圧配管からの吸引力がフィルタおよび通気性の鋳型
を介して直接的にキャビティに作用して、キャビティ内
の減圧が行われる。これによって、前記キャビティ内に
は特定方向の気流が発生する。このキャビティ内の気流
は、溶湯がキャビティ内に吸引される際にガスの巻き込
みの原因となる。しかしながら本発明によると、フィル
タの下面には溝によって気密チャンバー内の気体、即
ち、鋳型の周辺の気体が導かれるために、減圧配管から
の吸引力が鋳型の周囲に作用して、キャビティ内に特定
方向の気流が生じない。

【０００６】

【実施例】以下、図１〜図５を参照して本発明の一実施
例に係る吸引鋳造装置の説明を行う。図１は本実施例に
係る吸引鋳造装置の要部縦断面図、図２は鋳型の上面の
詳細図、図３は減圧配管の先端詳細図である。また、図
４は本実施例に係る吸引鋳造装置を使用した鋳造工程を
表すブロック図、図５は本実施例に係る吸引鋳造装置の
全体図である。前記吸引鋳造装置１０は、図５に示すよ
うに、コンベア等から構成される鋳型搬入装置２、鋳型
位置決め装置４および鋳型搬出装置６を備えている。こ
れらの装置２，４，６は同レベルで、かつ中心線が一致
した状態に配置されており、鋳型１２を載置した定盤１
６が前記鋳型搬入装置２から前記鋳型搬出装置６に至る
までスムーズに移動できるように配慮されている。ここ
で前記鋳型搬入装置２等によって運搬される定盤１６
は、平面長方形状に成形された鉄製の平板で、後記する
気密チャンバー１４の底板を兼ねるものであり、図１に
示すように、所定の位置に貫通孔１６ｋが形成されてい
る。そしてこの貫通孔１６ｋに筒状の湯口管２０が挿通
される。ここで前記湯口管２０の上端にはフランジ部が
形成されており、このフランジ部が定盤１６によって下
方から支えられることにより前記湯口管２０が位置決め
される。なお、前記貫通孔１６ｋと湯口管２０との間は
シール材（図示されていない）によってシールされる。
そして前記定盤１６の上に、鋳型１２が湯口１２ｙを前
記湯口管２０の上端部に接続させた状態で載置される。
なお本実施例においては、前記湯口管２０はフランジ部
を有する型式のものを使用したが、単なる筒状の湯口管
を使用することも可能である。

【０００７】図５に示される前記鋳型位置決め装置４
は、鋳型１２を載置した定盤１６を中央に位置決めでき
る構造のコンベアであり、その四隅が下方から昇降シリ
ンダ８によって支持されている。前記昇降シリンダ８
は、シリンダ本体８ａの下端部が床面１に固定されてお
り、ピストンロッド８ｐの上端が鋳型位置決め装置４の
下側に固定されている。そして昇降シリンダ８がピスト
ンロッド８ｐを延出する方向に駆動されると鋳型位置決
め装置４は上昇し、前記鋳型搬入装置２および鋳型搬出
装置６と等しいレベルに保持される。また、昇降シリン
ダ８がピストンロッド８ｐを収納する方向に駆動される
と鋳型位置決め装置４は所定レベルまで下降する。前記
鋳型位置決め装置４の中央直下には、溶湯を貯留した溶
解炉１８が設置されている。このため鋳型位置決め装置
４に前記定盤１６等が位置決めされた状態で、この鋳型
位置決め装置４が昇降シリンダ８によって下降される
と、前記定盤１６に装着されている湯口管２０の先端が
溶解炉１８の溶湯に浸漬される。

【０００８】前記鋳型位置決め装置４の中央真上には、
チャンバー昇降装置３０が配設されており、このチャン
バー昇降装置３０に箱状の気密チャンバー１４がチャン
バー着脱機構３４を介して取り付けられている。前記気
密チャンバー１４が下降して定盤１６上に載置される
と、鋳型１２にこの気密チャンバー１４が被せられる。
この状態が、図１に示されている。なお、図１には、チ
ャンバー昇降装置３０およびチャンバー着脱機構３４の
記載は省略されている。前記気密チャンバー１４は箱型
に製作された下部開放形の容器であり、その側壁下端に
は耐熱ゴム製のシール材１４１が装着されている。そし
てこの気密チャンバー１４が定盤１６に載置された状態
で前記気密チャンバー１４の内部は気密状態に保持され
る。さらに前記気密チャンバー１４の上板１４ｕには、
中央に減圧孔１４２が形成されており、この減圧孔１４
２に真空ポンプ（図示されていない）と連通する減圧配
管５０の先端が挿通されている。

【０００９】前記減圧配管５０は、図３に示すように、
その先端の開口部に円板状のフィルタ押え板５２が取り
付けられている。このフィルタ押え板５２は、後記する
フィルタ６０を上方から押さえるための板であり、フィ
ルタ６０を通過した気体を吸引するための貫通孔５２ｋ
が複数個形成されている。また減圧配管５０には、図１
に示すように、先端面から所定寸法だけ上部にフランジ
部５４が形成されており、このフランジ部５４と前記気
密チャンバー１４の減圧孔１４２との間にベローズ７０
が装着されている。これによって前記減圧孔１４２と減
圧配管５０との間はシールされ、さらに減圧配管５０は
気密チャンバー１４に対して上下方向に変位することが
できるようになっている。また前記減圧配管５０の周囲
にはコイルスプリング７２が位置しており、このコイル
スプリング７２の下端がフランジ部５４によって支持さ
れている。そして、前記コイルスプリング７２と前記ベ
ローズ７０との周囲に筒状のバネ押さえ７４が配置され
ている。このバネ押さえ７４は下端が外側にリング状に
折り曲げられており、この部分が気密チャンバー１４の
上板１４ｕに固定されている。また、前記バネ押さえ７
４の上端は内側にリング状に折り曲げられており、この
部分が前記コイルスプリング７２の上端を下方に押圧し
ている。この構造により、前記減圧配管５０の先端部は
コイルスプリング７２のバネ力によって気密チャンバー
１４の天井から内部に所定寸法だけ突出している。即
ち、減圧配管５０の先端のフィルタ押さえ板５２は気密
チャンバー１４内の規定位置に位置決めされている。

【００１０】前記鋳型１２は、鋳物砂を有機バインダー
で結合した通気性の型であり、上型１２ａと下型１２ｂ
とから構成される。そして両者１２ａ，１２ｂが組み合
わされた状態で内部にキャビティ１２ｋが形成される。
また、キャビティ１２ｋの内部には製品の空洞部を成形
するための砂中子１２ｎが規定位置に位置決めされてい
る。また、前記鋳型１２の上面（上型１２ａの上面）に
は、図２に示すように、十字状に溝１２ｍが形成されて
いる。そして前記鋳型１２の上面の中央、即ち、前記溝
１２ｍの交差した部分にガラス繊維製の円板形をしたフ
ィルタ６０が位置決めされる。これによって、前記鋳型
１２に気密チャンバー１４が規定どおりに被せられる
と、気密チャンバー１４に装着された減圧配管５０のフ
ィルタ押え板５２が前記フィルタ６０の上面に当接し
て、このフィルタ６０をコイルスプリング７２のバネ力
によって下方に押圧する。この結果、前記フィルタ６０
は鋳型１２の上面とフィルタ押え板５２とによって挟持
され、減圧配管５０の先端開口部（フィルタ押え板５２
の貫通孔５２ｋ）はフィルタ６０によって覆われる。こ
れによって、気密チャンバー１４内が減圧される際に、
この気密チャンバー１４内の気体は鋳型１２の溝１２ｍ
からフィルタ６０を通って減圧配管５０に吸引される。

【００１１】次に、図４の鋳造工程に基づいて、本実施
例に係る吸引鋳造装置の作用を説明する。先ず、定盤１
６の貫通孔１６ｋに湯口管２０がセットされ、この湯口
管２０の上端部に鋳型１２の湯口１２ｙが接続されるよ
うに、鋳型１２が定盤１６上に載置される。さらに、鋳
型１２の上面の中央には円板形のフィルタ６０が位置決
めされる。この状態で、前記定盤１６、鋳型１２等は鋳
型搬入装置２によって鋳型位置決め装置４に搬入され、
この鋳型位置決め装置４の中央に配置される。この状態
が図５に示されている。次に、チャンバー昇降装置３０
が駆動されて気密チャンバー１４が下降し、この気密チ
ャンバー１４が鋳型１２に被せられる。そして前記気密
チャンバー１４の側壁下端が定盤１６に当接した状態で
気密チャンバー１４の内部は気密状態に保持される。さ
らに気密チャンバー１４に装着された減圧配管５０のフ
ィルタ押さえ板５２が鋳型１２上のフィルタ６０に圧接
して、前記フィルタ６０は鋳型１２の上面とフィルタ押
え板５２とによって挟持される。そして、減圧配管５０
の先端のフィルタ押え板５２に形成された貫通孔５２ｋ
が前記フィルタ６０によって覆われる。

【００１２】次に、鋳型位置決め装置４を支持する昇降
シリンダ８がピストンロッド８ｐを収納する方向に駆動
されて、鋳型位置決め装置４が所定レベルまで下降す
る。これによって、定盤１６、鋳型１２および気密チャ
ンバー１４等が一体で下降して、定盤１６にセットされ
ている湯口管２０の先端が溶解炉１８の溶湯に浸漬され
る。前記湯口管２０の先端が溶解炉１８の溶湯に浸漬さ
れると、気密チャンバー１４の内部が減圧配管５０を介
して真空ポンプによって減圧される。これによって気密
チャンバー１４内に配置されている鋳型１２のキャビテ
ィ１２ｋ内が間接的に減圧されて、溶解炉１８内の溶湯
が湯口管２０を介して前記キャビティ１２ｋに吸引され
る。そしてキャビティ１２ｋに溶湯が充填された後も押
し湯効果を持たせるために、その溶湯が凝固するまで気
密チャンバー１４内の減圧が継続して行われる。ここで
気密チャンバー１４の内部が減圧されると、気密チャン
バー１４内の気体は鋳型１２の溝１２ｍからフィルタ６
０を通って減圧配管５０および真空ポンプに導かれる。
この結果、鋳型１２で発生した燃焼ガスに含まれる脂状
生成物はフィルタ６０に遮られて減圧配管５０内に侵入
することがなくなり、減圧配管５０および真空ポンプが
清浄な状態に保持される。また、鋳型１２の溝１２ｍが
十字状に形成されているために、鋳型１２の周辺の気体
が均一に減圧配管５０に吸引される。これによって減圧
の不均一によるガス欠陥も防止され、前記燃焼ガスに含
まれる脂状生成物も効率良くフィルタ６０に集められ
る。

【００１３】仮に、鋳型１２の上面に前記溝１２ｍが形
成されていなければ、フィルタ６０はその下面全体が鋳
型１２の上面に当接する。このため減圧配管５０からの
吸引力がフィルタ６０および通気性の鋳型１２を介して
直接的にキャビティ１２ｋに作用して、キャビティ１２
ｋ内の減圧が行われる。これによって、キャビティ１２
ｋ内には特定方向の気流が発生する。このキャビティ１
２ｋ内の気流は、溶湯がキャビティ１２ｋ内に吸引され
る際にガスの巻き込みの原因となる。しかしながら本実
施例によると、フィルタ６０の下面には溝１２ｍによっ
て気密チャンバー１４内の気体、即ち、鋳型１２の周辺
の気体が導かれるために、減圧配管５０からの吸引力が
鋳型１２の周囲全体に作用して、キャビティ１２ｋ内に
特定方向の気流が生じない。このためキャビティ１２ｋ
内に吸引される溶湯にガスが巻き込まれることがなくな
り、鋳造品質が向上する。

【００１４】前記気密チャンバー１４内の減圧が行われ
て、所定の凝固時間が経過して鋳型１２内の溶湯が凝固
すると、気密チャンバー１４内が大気開放されて、湯口
１２ｙおよび湯口管２０の内部に位置する末凝固の溶湯
が溶解炉１８に戻され、鋳造が終了する。鋳造が終了す
ると、昇降シリンダ８がピストンロッド８ｐを延出する
方向に駆動されて、鋳型位置決め装置４が鋳型搬入装置
２、鋳型搬出装置６のレベルまで上昇する。さらにチャ
ンバー昇降装置３０が駆動されて気密チャンバー１４が
所定高さまで上昇する。ここで、フィルタ６０は鋳型１
２の上面と減圧配管５０のフィルタ押さえ板５２との間
に挟まれているだけであるために気密チャンバー１４が
上昇すれば、フィルタ６０は、減圧配管５０のフィルタ
押さえ板５２から自動的に外され、このフィルタ６０は
鋳型１２の上面に保持される。そして、前記鋳造に使用
された鋳型１２、定盤１６および使用済みのフィルタ６
０が鋳型搬出装置６によって搬出されて、型取出しが行
われる。そして、所定の位置で型開きが行われて製品が
取り出される。なお、使用済みのフィルタ６０は廃棄さ
れる。本実施例では、フィルタ６０に対して減圧配管５
０のフィルタ押さえ板５２をコイルスプリング７２のバ
ネ力によって押し付ける構造を示したが、例えば、エア
ーシリンダ等によって押し付ける構造であっても可能で
ある。また、本実施例では鋳型１２の上面の溝１２ｍを
十字状に形成した例を示したが、この形状に限定される
わけではなく気密チャンバー１４内の気体の流れを考慮
して＊状に前記溝１２ｍを増やすことも可能である。さ
らに、本実施例ではフィルタ６０の材料としてガラス繊
維を使用したが、鋳型１２の交換毎にフィルタ６０も交
換するために、さほど耐久性は必要とされず経済的観点
から別の材質のものを選択することも可能である。

【００１５】

【発明の効果】本発明によると、気密チャンバー内の気
体はフィルタを通って減圧系に導かれるために、燃焼ガ
スに含まれる脂状生成物が減圧系に侵入することがなく
なり、減圧系が清浄な状態に保持される。また、鋳型上
の規定位置にフィルタを位置決めしておけば、後は自動
的に前記減圧配管の先端開口部にフィルタを装着するこ
とができる。このため鋳型の交換と共にフィルタの交換
を行うことができ、量産ラインで安定的に継続して吸引
鋳造を実施することができる。また、鋳型上面の溝を通
って気密チャンバー内の気体が減圧系に導かれるため
に、減圧系の吸引力が通気性の鋳型の周囲に均等に作用
してキャビティ内に特定方向の気流が生じない。このた
め、キャビティ内に吸引される溶湯にガスが巻き込まれ
ることがなくなり、鋳造品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る吸引鋳造装置の要部縦
断面図である。

【図２】鋳型の上面の詳細図である。

【図３】減圧配管の先端開口部の詳細図である。

【図４】本発明の一実施例に係る吸引鋳造装置を使用し
た鋳造工程を表すブロック図である。

【図５】本発明の一実施例に係る吸引鋳造装置の全体図
である。

【符号の説明】

１２ 鋳型 １２ｋ キャビティ １４ 気密チャンバー １６ 定盤 ５０ 減圧配管 ５２ フィルタ押さえ板 ５２ｋ 貫通孔（先端開口部） ６０ フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 雅夫 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定盤に載置された通気性を有する鋳型に
   気密チャンバーを被せ、この気密チャンバー内を減圧装
   置によって減圧することにより、鋳型内のキャビティを
   減圧して、このキャビティ内に溶湯を吸引して鋳造を行
   う吸引鋳造装置において、 先端開口部が前記気密チャンバー内の規定位置に配置さ
   れており、前記気密チャンバーの内部空間と前記減圧装
   置とを連通させる減圧配管と、 前記鋳型上の規定位置に位置決めされ、前記鋳型に前記
   気密チャンバーが被せられた状態で、前記鋳型の上面と
   前記減圧配管の先端開口部との間に挟持されて、その先
   端開口部を覆うフィルタと、を有することを特徴とする
   吸引鋳造装置。
2. 【請求項２】 定盤に載置された通気性を有する鋳型に
   気密チャンバーを被せ、この気密チャンバー内を減圧装
   置によって減圧することにより、鋳型内のキャビティを
   減圧して、このキャビティ内に溶湯を吸引して鋳造を行
   う吸引鋳造装置において、 前記気密チャンバーの内部空間と前記減圧装置とを連通
   させる減圧配管と、 前記鋳型の上面と前記減圧配管の先端開口部との間に挟
   持されて前記減圧配管の先端開口部を覆うフィルタとを
   有し、 前記鋳型の上面には、前記フィルタがその鋳型の上面と
   減圧配管の先端開口部との間に挟持されている状態で、
   前記気密チャンバー内の気体を前記フィルタ下面まで導
   くことができる溝が形成されていることを特徴とする吸
   引鋳造装置。