JPH07110412B2 - 鋳造機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、歯科用補綴物、インプラント、装飾品、機械
部品等比較的小さな鋳造物を得る為の鋳造機に係り、特
にその鋳造機の溶解用るつぼの改良に関する。

（従来の技術） 上記の鋳造機としては、鋳造室内に溶解用るつぼ及び鋳
型がこの順序で上下に配置され、るつぼ内でアーク加熱
手段により溶解された鋳造材料の溶湯をその直下に配置
された所望形状の鋳型に注湯し、鋳造するようにしたも
のが一般的である。そして、斯かる鋳造機に採用される
溶解用るつぼとしては、第12図（イ）（ロ）（ハ）が挙
げられる。

第12図（イ）のるつぼａは、断面漏斗状の形状をした溶
解槽a₁内で鋳造材料を溶解し、溶湯をその底部に開口さ
れた落口a₂より流落させることにより鋳型に注湯せんと
するものである。

また、第12図（ロ）のるつぼｂは、左右２つ割りとさ
れ、溶解槽b₁内で鋳造材料が溶解されたのを見計らって
その下部を観音式に開き、上記同様溶湯を鋳型に注湯せ
んとするものである。

更に、第12図（ハ）のるつぼｃは、上記と同様左右２つ
割りとされ、これらを左右に引き離すことにより溶解槽
c₁内の溶湯を鋳型に注湯せんとするものである。

（発明が解決しようとする問題点） 然し乍ら、上記各るつぼを有する鋳造機は次のような欠
点を有している。即ち、第12図（イ）のるつぼａにおい
ては、鋳造材料が不連続に流落し、その流落の過程で急
激に冷却され、鋳型のキャビテイー内で層状に硬化鋳造
されることになり、更に不定形の鋳造材料は一旦別のる
つぼで柱状に成形する工程が必要となり、また第12図
（ロ）のるつぼｂは、落ち口でブリッジを起し易く、更
に該るつぼｂ及び第12図（ハ）のるつぼｃの場合は、一
部未溶解部分も鋳型内に落下することになり、結局何れ
の場合も不均質な鋳造物しか得られない…等の不備が内
包されていた。特に、チタンなどの高温活性な金属の鋳
造には上記欠点は致命的とも云えるものであった。

本発明は上記に鑑みなされたもので、るつぼから鋳型へ
の溶湯の注湯が極めて速やか且つ連続的になされ、チタ
ン等の高温活性な金属であっても均質な鋳造物が得られ
ると共に、取扱い・メンテナンス等が至便な新規な鋳造
機を提供せんとするものである。

（問題点を解決する為の手段） 上記目的を達成させる為の本発明の構成を添付の実施例
図にに付した番号により説明するに、即ち、本発明の鋳
造機は、鋳造室１内に配置されたアーク溶解用のるつぼ
２で鋳造材料をアーク溶解し、この溶解鋳造材料を同じ
く上記鋳造室１内に配置された鋳型４に注湯し鋳造する
ようにした鋳造機を前提とし、鋳造室（１）に保持され
たアーク発生電極（６）と当該電極（６）に対向して配
置された少なくとも一部が銅により構成された当該るつ
ぼ（２）内の鋳造材料との間にアーク柱を発生させて当
該鋳造材料を溶解する鋳造機であり、その鋳造室１内に
固定された左右一対の支持ブロック31,31の相対向する
内側部と該支持ブロック31,31の間に配置支持される該
るつぼ２の両外側部との何れか一方に左右一対の水平軸
3,3が共軸に突設され、他方に該水平軸3,3の軸端部と係
合して該るつぼ２を傾動自在に且つ取り外し自在に支持
する係合溝27,27,311,311が概ね垂直方向に凹設される
と共に、該るつぼ２を係止支持するストッパー32が進退
操作可能に設けられて、溶解時には、該るつぼ２がほぼ
水平に保持されるものである。そして、鋳造時には、当
該ストッパー32の該るつぼに対する係止を解除して該る
つぼ２を上記水平軸３、３を中心にして自重により傾倒
させ、溶解鋳造材料をその口縁21より鋳型４に注湯させ
るようにしたものである。

（作用） 上記構成の鋳造機を用いて鋳造するには、るつぼ２に鋳
造材料を入れ、アーク等の加熱溶解手段によりこれを溶
解し、溶解の為の所定時間経過後該るつぼ２を水平軸３
の軸心の回りに傾倒させれば、その口縁21より溶湯が鋳
型４のキャビティー41内に注入され鋳造がなされる。

るつぼ２は、左右一対の支持ブロック31,31の間に配置
されるが、その支持機構は、るつぼ２の外側部か支持ブ
ロック31,31の相対向する内側部かの何れかに水平軸が
突設され、この軸端部が、他方に凹設された係合溝に係
止されてるつぼ２が傾動自在に支持される。るつぼ２を
上方に引上げれば、軸端部が係合溝27,27から離脱し
て、るつぼ２を支持ブロック31,31から取り外し交換で
きる。同時に、るつぼ２の外壁、水平軸3,3と係合溝27,
27の支持ブロック31,31とは、導電材料で成形して、ア
ーク加熱溶解のアース側電気路を形成する。

溶解時には、当該るつぼは、進退設けたストッパー32、
37に係止されて略水平状態に保持されて該るつぼ内に溶
湯が貯留され、鋳造時には、ストッパーの係止が解除さ
れると、るつぼ２は自重により急速に傾転して、溶湯は
口縁21より注がれるから、るつぼ２内に多少未溶解分が
あってもこの未溶解分はるつぼ２の底部に残留し、完全
に溶解された溶湯のみが鋳型４に瞬時に注入される。従
って、注入時に溶湯が急激に冷却されることなく鋳型４
のキャビティー41内で流動性を持ってその隅々に浸透
し、その結果均質で且つ極めて健全な鋳造物が得られ
る。特に歯科の金属床の如く薄肉の鋳造物を得る場合に
斯かる特性は頗る有効である。そして、高温活性が比較
的低い合金の鋳造に適したセラミック又はグラファイト
などから構成されたるつぼを用いる場合には、銅るつぼ
とこれらのるつぼとを交換することが可能であり、更に
るつぼ２が過熱されすぎたり、或は汚れた場合には、こ
れを鋳造室１外に取り外して冷却或は掃除をすることが
出来る。

（実施例） 次に実施例により本発明を更に詳述する。

（実施例−１） 第１図は、アーク溶解式差圧鋳造機での本発明の適用例
を示すものであり、鋳造室１が溶解室11と鋳込室12とに
上下に分割され、この両室11、12は隔壁13により隔てら
れ、その中央には連通孔141を有するブッシュ14が装着
されている。亦、上記隔壁13上には水平軸３の為の支持
ブロック31、31が固設され、該水平軸３によりるつぼ２
が傾動自在に支持されている。一方隔壁13の下面にはパ
ッキン15を介して鋳型４が密接的に配置され、該鋳型４
のキャビティー41が上記ブッシュ14の連通孔141に通じ
ている。符号５は、鋳型４を載置させる為の上下昇降自
在な鋳型台であり、鋳造開始時にこの上に鋳型４を載せ
て上昇させ、隔壁13の下面に鋳型４を密接的に維持さ
せ、鋳造終了後は下降させて鋳型４を鋳造室１外に取り
出すのに便利なようになされたものである。

溶解室11の天板には気密絶縁ブッシュ61を介し電極保持
器62、63により保持されたアーム発生電極６が垂直状態
で導入保持され、該電極６は鋳造室１外の電極リード64
と電気接続されている。一方鋳造室１の外部下面には他
方の電極リード65が電気結線され、これら電極リード6
4、65が図外のアーク発生用直流電源の−側及び＋側端
子に夫々結線されて上記アーク発生電極６によりるつぼ
２に収納された鋳造材料にアーク柱60が衝当されるよう
になされている。この場合、リード電極65が連結された
鋳造室１、隔壁13、支持ブロック31、水平軸３及びるつ
ぼ２が上記アーク電極６に対する受電極となる為、これ
らは導電性の材料により構成されるべきことは当然であ
る。

第４図に示するつぼ２は全体が銅より構成されこれ自体
が受電極となるもので、チタン等の高温活性な金属の鋳
造に適する。第８図はセラミック製るつぼ22を銅枠23に
取付構成したものであり、また第９図及び第10図のるつ
ぼ２は、いずれも銅るつぼ24の内側をセラミックス25で
ライニングしたもので、第10図のるつぼ２はセラミック
スのコストを抑制せんとしたものであり、これらはチタ
ン以外の例えばコバルト−クロム、ニッケル−クロムや
金、銀、白金などの貴金属合金などを熱効率良く溶解す
るのに適している。このようにセラミックスが内面に存
するるつぼ２の場合は、鋳造材料とるつぼ２とがセラミ
ックスにより絶縁されるので、図の如く銅枠23若しくは
銅るつぼ24に導通するタングステン電極26が底部に突出
状態で具備されている。尚、チタンの鋳造にこのセラミ
ックスるつぼ若しくはセラミックライニングるつぼがあ
まり適さないのは、チタンとセラミックスとが反応しや
すいからである。また、セラミックスに代えグラファイ
トを用いることも可能である。

上記溶解室11及び鋳込室12には、排気手段（真空ポン
プ）７に通じる排気口71、72が設けられ、亦、溶解室11
とは更に不活性ガス注入手段（例えば、アルゴンガスボ
ンベ）８に通じる注入口81が設けられている。チタンや
チタン合金等の酸化性や窒化性に富んだ高活性金属を溶
解・鋳造する場合、雰囲気中に僅かな酸素、窒素或は水
分があると溶解中に酸素や窒素が金属に固溶し、硬くな
ったり脆くなったりするなどの著しい悪影響が惹起され
るので、鋳造室１内は無酸素・無窒素状態に維持する必
要がある。その為るつぼ２に鋳造材料を安置して溶解工
程に入る前に、上記真空ポンプ７を作動させ、排気口7
1、72より排気して両室11、12内を高真空状態とする。
この状態では上記金属材料の酸化及び窒化はほぼ完全に
阻止されるが、真空度が高すぎるとアークが安定せずま
たアーク電極６が消耗し易くなる為、排気口71を閉じ、
鋳込室12の排気を続けながら不活性ガスボンベ８から溶
解室11に不活性ガスを供給する。斯くして、るつぼ２上
の鋳造材料が溶解され（事前に鋳造材料に応じた時間を
設定しておく）、該るつぼ２を傾倒させると、溶解室11
と鋳込室12との差圧による押し湯作用により溶湯は鋳型
４のキャビティー41内に均一に注入される。

次に、るつぼ２の傾動自在な支持機構を第２図にて詳述
する。本例に於いて左右の支持ブロック31、31には互い
に対向関係且つ同軸的に２本の水平軸３、３が固設さ
れ、他方、るつぼ２の両外側部の側壁に底部から止端部
28,28にかけて該水平軸３、３の軸端部を受容摺動する
係止溝27、27が凹設されて、該るつぼ２がその水平軸3,
3の軸端部を係止溝27、27に上方に取外し自在に嵌め入
れて、その止端部28,28において該るつぼ２が該水平軸
３、３の軸心の回りに回動自在に支持されている。るつ
ぼ２には、軸を形成することなく単に係合溝27,27を刻
設すればよいので、ブロック状の単純形状にして互換性
に優れる利点がある。

ストッパー32は、一方の支持ブロック31に左右進退自在
に保持され、その先端がるつぼ２の底面下を支持し、る
つぼ２を水平状態に維持せんとするものである。該スト
ッパー32の基部には係合板321が固設され、また鋳造室
１の側壁には外部から抜き差し進退操作可能なアクチュ
エーター33が具備され、該アクチュエーター33の先端に
は係合板331が固設されている。該アクチュエーター33
の抜き差し操作により上記ストッパー32の係合板321に
アクチュエーター33の係合板331を引掛け、更にアクチ
ュエーター33を引き抜き方向に作用させれば、ストッパ
ー32が後退してるつぼ２の支持が解除され、るつぼ２は
水平軸の軸芯廻りに自重で傾倒することになる。

上記アクチュエーター33とストッパー32とはリレー34及
び電源35を介して電気結線されており、上記係合板32
1、331同志が接触すると、閉回路が形成されるようにな
されている。更にリレー34は第３図に示す如くアーク電
源制御回路66に組み込まれ、上記閉回路の形成と同時に
リレー34がオープンとなってワーク電源の供給が遮断さ
れるよう構成されているから、るつぼ２の傾倒前にアー
ク電流が停止し、これによりるつぼ２が隔壁13等に衝当
しても軸受部（上記係止溝25の上端）や水平軸３の電気
的損耗が未然に防止される。

（実施例−２） 第５図及び第６図は、るつぼ支持機構の別の実施例を示
すものであり、水平軸３、３とるつぼ２との支持関係は
上記第１の実施例と同様であるが、るつぼ２を水平に維
持する為のストッパー32の機構が異なる。即ち、ストッ
パー32は圧縮スプリング322により常時はるつぼ２の下
面に弾力付勢状態で存してこれを支持し、アクチュエー
ター33をこの圧縮スプリング322の弾力に抗してストッ
パー32に押当作用させることにより上記支持を解除さ
せ、るつぼ２をその自重により傾倒させんとするもので
ある。この場合も、アクチュエーター33とストッパー32
とが接触した時に、上記同様リレー34を用いた保護回路
が作用しアーク電流が停止されるよう構成することが望
ましいことは当然である。

（実施例−３） 第７図は、上記とは異なり水平軸３、３がるつぼ２の側
部に固設され、該水平軸３、３の軸端部が支持ブロック
31、31に凹設された係止溝311、311に取外し自在に摺動
装入され、その上端部318、318で回動自在に支持され、
これにより、るつぼ２が上記同様水平軸３、３の廻りに
傾動自在且つ取外し自在とされたものである。その他の
構成は上記第１の実施例と同様であるのでここではその
説明を割愛する。

上記実施例は、棒状ストッパー32の先端部をもってるつ
ぼ２の底部を支持したものであるが、第11図に示すスト
ッパーは、ラチェット式のストッパー37をるつぼ２の側
壁に係止させてこれを水平状態に維持し、ロータリーア
クチュエーター36によりこの解除等を行なわんとするも
のである。この場合は、ストッパー37がるつぼ２から離
れた時に上記同様リレー回路が作動してアーク電流が遮
断されるような保護回路を具備することが望まれる。

尚、上記実施例ではアーク式の差圧鋳造機に本発明を適
用した例を示したが、これに限定されるものではなく、
同様の目的を達成する他の鋳造機にも本発明が適用可能
であることは云うまでもない。

（発明の効果） 叙上の如く、本発明の鋳造機に於いては、るつぼ２は、
鋳造室１内において水平軸３の廻りに傾動自在に配設さ
れており、溶解時には、ストッパー32,37によって係止
されて水平に保持されたるつぼ２内で溶解された溶湯
は、当該ストッパーの係止を解除して、該るつぼ２を自
重により傾転させ、その口縁21より鋳型に注湯されるよ
うになされており、該ストッパーの係止解除は瞬時にな
し得るから、溶湯は連続的且つ瞬時に鋳型に注入され、
従って注入過程で急激に冷却されることがなく流動性を
持って鋳型４のキャビティーの隅々に浸透し、しかも未
溶解部分はるつぼ２内に残留し完全に溶解した部分のみ
が注入され、極めて均一且つ健全な鋳造物が得られる。

亦、本発明に於いてるつぼ２の支持機構は極めて簡単で
あり、るつぼ２自体の形状も水平軸を突設するか係合溝
を成形するか何れかのごとく単純であり、るつぼ２はそ
の左右の支持ブロックに対して取外し自在とされている
から、種類の異なる他のるつぼと交換可能であり、るつ
ぼ２が過熱気味になったり汚れたり、溶損消耗した時は
即座にその対応が出来、取扱い及びメンテナンス上極め
て至便である。特にこのような特性はチタン等の高温高
活性な金属を鋳造する上で極めて有益であり、その実用
性頗る大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明鋳造機の一例を示す概略的縦断面図、第
２図は第１図のII線部拡大斜視図、第３図は第１図に採
用される保護回路の概略図、第４図は第２図のIV-IV線
縦断面図、第５図は他の実施例の平面図、第６図は第５
図のVI-VI線縦断面図、第７図は更に他の実施例の斜視
図、第８図、第９図及び第10図はるつぼの種々の形態を
示す斜視図及び縦断面図、第11図は更に他の実施例の第
６図同様図、第12図（イ）（ロ）（ハ）は従来のるつぼ
の例を示す縦断面図である。 （符号の説明） １……鋳造室、２……るつぼ、21……口縁、27……係合
溝、３……水平軸、31……支持ブロック、32……ストッ
パー、４……鋳型。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳造室（１）内に配置されたアーク溶解用
   のるつぼ（２）で鋳造材料をアーク溶解し、この溶解鋳
   造材料を同じく上記鋳造室（１）内に配置された鋳型
   （４）に注湯し鋳造するようにした鋳造機に於いて、 鋳造室（１）に保持されたアーク発生電極（６）と当該
   電極（６）に対向して配置された少なくとも一部が銅に
   より構成された当該るつぼ（２）内の鋳造材料との間に
   アーク柱を発生させて当該鋳造材料を溶解する鋳造機で
   あり、 上記鋳造室（１）内に固定された左右一対の支持ブロッ
   ク（31,31）の相対向する内側部と該支持ブロック（31,
   31）の間に配置支持される該るつぼ（２）の両外側部と
   の何れか一方に左右一対の水平軸（3,3）が共軸に突設
   され、他方に該水平軸（3,3）の軸端部と係合して該る
   つぼ（２）を傾動自在に且つ取り外し自在に支持する係
   合溝（27,27）（311,311）が概ね垂直方向に凹設される
   と共に、該るつぼ（２）を係止支持するストッパー（3
   2）が進退操作可能に設けられて、溶解時には、該るつ
   ぼ（２）がほぼ水平に保持され、 鋳造時には、当該ストッパー（32）の該るつぼに対する
   係止を解除して該るつぼ（２）を自重により上記水平軸
   （3,3）を中心にして傾倒させ、溶解鋳造材料をその口
   縁（21）より鋳型（４）に注湯させるようにしたことを
   特徴とする鋳造機。