JPH0910239A - 遠心鋳造方法および遠心鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】鋳造欠陥の発生をより一層低減することが可能
な遠心鋳造方法および遠心鋳造装置を提供する。 【構成】遠心鋳造装置は、溶融ルツボ内に入れたガラス
セラミックスを加熱溶融して鋳型２７内に注湯する傾斜
炉型溶融炉、鋳型２７に注湯された溶融ガラス３８の上
におもり３１を設置するおもり設置手段、鋳型２７を回
転アームの先端に支持した状態で回転し溶融ガラス３８
およびおもり３１の遠心力によって溶融ガラス３８の鋳
込みを行なう遠心機とを具備する。おもり設置手段は、
回転軸２１から回転アーム２２の先端にわたっておもり
３１が通過されるおもり用通路３４が形成され、おもり
用通路３４の回転軸２１側の入口部３４ａの上方にはお
もり３１を投下するおもり投下機構１３が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、歯科補綴物に
用いられるキャスタブルセラミックの鋳造に用いられる
遠心鋳造方法および遠心鋳造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、人工歯材料としてキャスタブルセ
ラミックス材料が注目されている。キャスタブルセラミ
ックス材料は溶融温度が高く、従来の金合金，ニッケル
クロム合金等の鋳造に用いられていたような遠心鋳造の
プロセスでは、均一な特性の鋳造品を得るのが困難であ
る。そこで、例えば、特開平1-280453号公報のように、
溶融ルツボ内に入れた歯科用鋳造材を加熱溶融し鋳型内
に注湯する手段と、この手段により歯科用鋳造材の注湯
が行なわれた鋳型を回転アームの先端に支持した状態で
回転し遠心力によって溶融歯科用鋳造材の鋳込みを行な
う遠心機と、この遠心機を溶融歯科用鋳造材が鋳型内に
注湯された直後において急速に回転開始させる手段と、
この手段により急速に回転開始する遠心機による初期衝
撃力および遠心力に対応して鋳型の姿勢が変化するよう
に鋳型を回転アームに対して遠心力ベクトルに平行な軸
周りおよび直角な軸周りに回動可能な如く取付ける手段
とを備えた遠心鋳造装置が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の遠心鋳造装置は、鋳型を回転アームの先端
に支持した状態で回転させることにより生じる歯科用鋳
造材の溶融体の遠心力のみを利用して、鋳型の内部に溶
融体を鋳込でいる。このため、溶融体の量が少ない場合
には十分な遠心力が得られずに、溶融体が鋳型のキャビ
ティーの隅々にまで行き届かず、鋳造欠陥が生じ易い。

【０００４】また、歯科用鋳造材に金属を用いた場合に
は鋳造欠陥が生じても再度溶融して利用することが可能
である。しかしながら、キャスタブルセラミックスは物
性や結晶化時の色が変化するため１度しか使えない。従
って、キャスタブルセラミックス材料を用いた遠心鋳造
は、金属材料に比べてより高い信頼性が要求されてい
る。本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、
鋳造欠陥の発生をより一層低減することが可能な遠心鋳
造方法および遠心鋳造装置を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１に、歯科
用鋳造材を加熱溶融して前記歯科用鋳造材の溶融体を得
る工程と、前記溶融体を鋳型内に注湯する工程と、前記
鋳型の湯だまり部に位置する前記溶融体の上におもりを
設置する工程と、前記鋳型を前記鋳型の外の任意の一点
を中心として回転させることにより前記溶融体および前
記おもりの遠心力によって前記溶融体を前記鋳型に鋳込
む工程とを具備する遠心鋳造方法を提供する。

【０００６】本発明は、第２に、溶融ルツボ内に入れた
歯科用鋳造材を加熱溶融して鋳型内に注湯する注湯手段
と、前記注湯手段により前記鋳型に注湯され前記鋳型の
湯だまり部に位置する前記歯科用鋳造材の溶融体の上に
おもりを設置するおもり設置手段と、前記おもり設置手
段により前記おもりの設置が行なわれた前記鋳型を回転
アームの先端に支持した状態で回転し前記溶融体および
前記おもりの遠心力によって前記溶融体の鋳込みを行な
う遠心機とを具備したことを特徴とする遠心鋳造装置を
提供する。

【０００７】

【作用】本発明の遠心鋳造方法によれば、鋳型の湯だま
り部に位置する溶融体の上におもりを設置した後、鋳型
を鋳型の外の任意の一点を中心として回転させることに
より、溶融体の遠心力に加えておもりの遠心力によって
溶融体を鋳型に鋳込む。これにより、溶融体の量が少な
い場合にもおもりの遠心力が付加されるため、溶融体を
鋳型のキャビティー内に向かって押し込む圧力（以下、
鋳造圧という）が十分に高められる。この結果、溶融体
がキャビティーの隅々にまで行き渡り、鋳造欠陥の発生
が防止される。

【０００８】また、本発明の遠心鋳造装置は、注湯手段
により鋳型に注湯されて鋳型の湯だまり部に位置する歯
科用鋳造材の溶融体の上におもりを設置するおもり設置
手段を具備する。従って、遠心機により、このおもり設
置手段によりおもりの設置が行なわれた鋳型を、回転ア
ームの先端に支持した状態で回転して溶融体の鋳込みを
行なった場合、溶融体の遠心力におもりの遠心力が付加
される。溶融体の量が少ない場合にもおもりの遠心力が
付加され、鋳造圧が十分に高められる。この結果、溶融
体がキャビティーの隅々にまで行き渡り、鋳造欠陥の発
生が防止される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は、本発明の遠心鋳造装置の一例の全
体的構成を示す縦断側面図である。遠心鋳造装置１０
は、遠心機１１、傾斜炉型溶融炉１２およびおもり投下
機構１３を具備する。

【００１０】遠心機１１は次のように構成されている。
第１に、中心部にモータ２０が設置されている。このモ
ータ２０の回転軸２１には回転アーム２２の中央部位が
固定されている。回転アーム２２の両端には、各一対の
取付けバー２３および２４を介して、バケット２５，２
６が回動自在に吊下げられている。すなわち、各バケッ
ト２５，２６は、回転アーム２２が回転軸２１を中心に
回転した場合、遠心力ベクトルに平行な軸周りに回動し
得るように、回転アーム２２の両端に取付けられてい
る。

【００１１】回転アーム２２の両端部に取り付けられた
バケット２５，２６の軌道上の任意の一点の上方には、
傾斜炉型溶融炉１２が設けられている。傾斜炉型溶融炉
１２の内部には溶融ルツボ２８が挿入され、加熱手段
（図示せず）により加熱されるようになっている。ま
た、傾斜炉型溶融炉１２は、支持部材（図示せず）によ
り回転自在に支持され、第１駆動手段（図示せず）によ
り回転され、傾倒されるようになっている。

【００１２】バケット２５には、鋳型２７が収容され、
バケット２６には、バランスをとるためのバランサーが
収容される。本実施例で使用される鋳型２７は、図２に
示すように、その上側端部に略漏斗状の湯口部２９が形
成されている。湯口部２９の底部、すなわち湯口部２９
に溶融ガラスを注湯された場合にこの溶融ガラスが貯留
される湯だまり部３０は、仮想線で示すおもり３１が保
持されるようにおもり３１の直径よりも僅かに大きな内
径を有する略円筒状に形成されている。これにより、お
もり３１が湯だまり部３０に設置された場合に鋳型２７
の内面とおもり３１とが密着し得る。この湯だまり部３
０はスプルー線３２を介して鋳造品に対応する形状のキ
ャビティー３３に連通している。

【００１３】図３は、本実施例の連続鋳造装置１１のお
もり設置機構を示す一部破断断面図である。回転軸２１
および回転アーム２２の内部には、おもり３１を通過さ
せるためのおもり用通路３４が回転軸２１から回転アー
ム２２の先端にわたって形成されている。このおもり用
通路３４は、回転時のバランスを考慮して形成すること
が好ましい。

【００１４】また、回転アーム２２に形成されたおもり
用通路３４の入口部３４ａの上方には、おもり投入機構
１３が配置されている。おもり投入機構１３は、略円筒
状で貫通孔３５の周囲には加熱手段３６が設けられてい
る。貫通孔３５の下側開口端部３５ａは、ストッパー３
７により開閉されるようになっている。このストッパー
３７により、貫通孔３５の下側開口端部３５ａを閉じた
状態でおもり３１が貫通孔３５に収容され、保持され
る。ストッパー３７は第２駆動手段（図示せず）に連結
されている。この第２駆動手段は、制御手段（図示せ
ず）に電気的に接続されている。この制御手段は、回転
軸２１の回転および停止を検出するセンサー（図示せ
ず）に電気的に接続されている。

【００１５】本実施例で使用されるおもり３１は、溶融
ガラスと接触したときに溶融ガラスの物性に影響を与え
ないような材料で構成されていることが好ましく、例え
ば、白金、窒化ボロンである。窒化ボロンを使用した場
合、溶融ガラスとの濡れ性が悪いので鋳込み後の後の処
理が容易になる利点がある。また、おもり３１は球状で
ある。おもり３１の重さは特に限定されないが、この場
合には１０ｇ（直径１０ｍｍ）のものを用いた。

【００１６】上述のような構成の遠心鋳造装置１１を用
いて、ガラスセラミックス製の歯科補綴物を製造する場
合について説明する。まず、傾斜炉型溶融炉１２をほぼ
垂直に保持した状態で、溶融ルツボ２８にガラスセラミ
ックスのインゴットを収容する。次に、溶融炉１２に内
蔵された加熱手段により、溶融ルツボ２８を加熱し、イ
ンゴットを溶融させて、溶融ガラスを得る。

【００１７】この後、一方のバケット２５を傾斜炉型溶
融炉１２の下方に位置させた状態で、第１駆動手段によ
り、傾斜炉型溶融炉１２を傾倒させる。これにより、溶
融ガラスをバケット２５の内部の鋳型２７に注湯する。
他方のバスケット２６には、バランスをとるため、バラ
ンサーが収納されている。

【００１８】溶融ガラスの注湯後、モータ２０を駆動さ
せて回転軸２１を中心として回転アーム２２を回転させ
る。おもり３１は回転アーム２２に比べて十分に小さい
ので投入されても回転時のバランスは保たれている。回
転アーム２２の回転が開始すると、鋳型２７は、図３に
示すように水平状態になり、鋳型２７の湯だまり部３０
が回転アーム２２の先端方向を向く。

【００１９】一方、回転軸２１が回転を介したことをセ
ンサーが検知し、制御手段に信号を出力する。制御手段
は、第２駆動手段に信号を出力し、ストッパー３７を引
き、おもり投下機構１３の貫通孔３５の下側開口部３５
ａを開く。これにより、おもり３１が回転軸２１の上端
部に形成された入口部３４ａに向かって投下する。な
お、おもり３１は、おもり投下機構１３に内蔵された加
熱手段により、例えば、８００℃に予め加熱されてい
る。

【００２０】投下したおもり３１は、おもり用通路３４
を経て鋳型２７に向かって飛び出し、湯だまり部３０に
嵌合される。このような状態で鋳型２７を遠心させる
と、鋳型２７に注湯された溶融ガラス３８は、それ自体
の重さ（例えば５ｇ）に応じた遠心力に加えて、おもり
３１の重さ（１０ｇ）に応じた遠心力により、鋳型２７
の内部のキャビティー３３に向かって鋳込まれる。さら
に、おもり３１がおもり用通路３４の内部を回転軸２１
側の入口部３４ａから回転アーム２２の先端に至る間に
遠心力により加速した運動エネルギーも溶融ガラス３８
に伝えられる。従って、溶融ガラス３８は十分な鋳造圧
で鋳込まれるため、キャビティーの隅々まで行き渡り、
この結果、鋳造不良を防止できるため、材料のムダを無
くすことができ、鋳造品の再製作の手間（時間および工
数）を省くことができる。

【００２１】湯だまり部３０は、おもり３１の形状およ
び寸法に応じて形成されている。このため、おもり３１
を設置し場合に湯だまり部３０がおもり３１を確実に保
持し、おもり３１が鋳型２７から飛び出すのを防止して
いる。また、おもり３１が湯だまり部３０に設置された
場合に鋳型２７の内面とおもり３１とが密着するため、
おもり３１と鋳型２７の間から溶融ガラス３８が漏れる
おそれが少ない。

【００２２】また、おもり３１は、おもり投入機構１３
に内蔵された加熱手段３６により予め加熱されている。
これにより、溶融ガラス３８がおもり３１との接触によ
り急冷により熱歪みを起こすのが防止される。この結
果、鋳造品の掘り出し時に鋳造品が割れるおそれが少な
くなる。また、温度の低下により溶融ガラス３８の粘性
が上がらないので鋳造性が向上できる。鋳造性が向上す
ることにより鋳造欠陥が少ない鋳造物を得ることができ
る。従って、鋳造ミスによる再制作の工数および材料の
無駄を省くことができる。また、より少ない材料での鋳
造が可能となる。

【００２３】次に、本発明の遠心鋳造装置１０のおもり
を鋳型の湯だまり部に設置するための手段の変形例につ
いて図４および図５を参照して説明する。回転アーム４
１の内部は、図４に示すように、略円柱状の空洞部４２
が形成されている。この空洞部４２の回転アーム４１の
末端部側にはやや口径が小さい小口径部４２ａが設けら
れている。この空洞部４２の内部には、棒状のおもり４
４が抵抗なく摺動し得るように納められている。おもり
４４の回転軸４３側の末端部は、やや外径が大きな拡径
部４４ａが設けられている。この拡径部４４ａは、空洞
部４２の小口径部４２ａの端面により係止され、おもり
４４が空洞部４２から抜け落ちるのが阻止される。おも
り４４の先端部４４ｂには、黒鉛でできたヘッド４５が
交換可能に取り付けられている。

【００２４】一方、おもり４４の拡径部４４ａの端面に
は、弾性体、例えば、コイルバネ４６の一端部が固定さ
れている。このコイルバネ４６の他端部は、空洞部４２
の終端部４２ｂに固定されている。コイルバネ４６は、
図４に示すように回転アーム４１が回転していない状態
では、おもり４４の大部分が空洞部４２の内部に収容さ
れる程度の弾性力を有している。

【００２５】このような構成からなるおもりの設置機構
の作用について説明する。傾斜炉型溶融炉１２から溶融
ガラス３８が鋳型２７に注湯された後、回転軸４３を中
心として回転アーム４１を回転させると、図５に示すよ
うに、鋳型２７は水平状態になり、鋳型２７の湯だまり
部３０が回転アーム４１の先端方向を向く。

【００２６】一方、回転アーム４１の回転数が上がると
おもり４４の遠心力がコイルバネ４６の弾性力を上回
り、コイルバネ４６が伸展する。これにより、おもり４
４が空洞部４２から突出し、この空洞部の先端部４４ｂ
に取り付けられたヘッド４５が鋳型２７の湯だまり部３
１まで達する。そして、ヘッド４５は溶融ガラス３８を
キャビティー３３の方向へ押し込むを押すようになる。
これにより、溶融ガラス３８は、それ自体の重さに応じ
た遠心力に加えて、おもり４４の重さ（１５ｇ）に応じ
た遠心力により、鋳型２７の内部のキャビティー３３に
向かって鋳込まれる。この後、回転が遅くなってくると
コイルバネ４６の弾性力により、おもり４４は再び回転
アーム４１の空洞部４２内に引き戻される。この時、ヘ
ッド４５は溶融ガラス３８との濡れ性が悪い黒鉛ででき
ているので溶融ガラス３８の付着はほとんどない。

【００２７】上述の変形例では、第１の実施例の効果に
加えて、コイルバネ４６の弾性力を利用しておもり４４
の設置および取り除きを行うことができるので、センサ
ーやストッパー３７が不要である利点がある。

【００２８】以上の実施例に基づいて、本発明を説明し
たが、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能で
ある。ここで、本発明の要旨をまとめると次のようにな
る。

【００２９】（１）歯科用鋳造材を加熱溶融して前記歯
科用鋳造材の溶融体を得る工程と、前記溶融体を鋳型内
に注湯する工程と、前記鋳型の湯だまり部に位置する前
記溶融体の上におもりを設置する工程と、前記鋳型を前
記鋳型の外の任意の一点を中心として回転させることに
より前記溶融体および前記おもりの遠心力によって前記
溶融体を前記鋳型に鋳込む工程とを具備する遠心鋳造方
法。

【００３０】（作用）鋳型の湯だまり部に位置する溶融
体の上におもりを設置した後、鋳型を鋳型の外の任意の
一点を中心として回転させることにより、溶融体の遠心
力に加えておもりの遠心力によって溶融体を鋳型に鋳込
む。これにより、溶融体の量が少ない場合にもおもりの
遠心力が付加されるため、鋳造圧が十分に高められる。

【００３１】（効果）溶融体がキャビティーの隅々にま
で行き渡り、鋳造欠陥のない鋳造品を得ることができる
と共に、鋳造不良による材料の無駄をなくし、再作製の
手間を省くことができる。

【００３２】（２）溶融ルツボ内に入れた歯科用鋳造材
を加熱溶融して鋳型内に注湯する注湯手段と、前記注湯
手段により前記鋳型に注湯され前記鋳型の湯だまり部に
位置する前記歯科用鋳造材の溶融体の上におもりを設置
するおもり設置手段と、前記おもり設置手段により前記
おもりの設置が行なわれた前記鋳型を回転アームの先端
に支持した状態で回転し前記溶融体および前記おもりの
遠心力によって前記溶融体の鋳込みを行なう遠心機とを
具備したことを特徴とする遠心鋳造装置。

【００３３】（作用）また、本発明の遠心鋳造装置は、
注湯手段により鋳型に注湯されて鋳型の湯だまり部に位
置する歯科用鋳造材の溶融体の上におもりを設置するお
もり設置手段を具備する。従って、遠心機により、この
おもり設置手段によりおもりの設置が行なわれた鋳型
を、回転アームの先端に支持した状態で回転して溶融体
の鋳込みを行なった場合、溶融体の遠心力におもりの遠
心力が付加される。溶融体の量が少ない場合にもおもり
の遠心力が付加され、鋳造圧が十分に高められる。

【００３４】（効果）溶融体がキャビティーの隅々にま
で行き渡り、鋳造欠陥のない鋳造品を得ることができる
と共に、鋳造不良による材料の無駄をなくし、再作製の
手間を省くことができる。

【００３５】（３）鋳型が、おもりが設置された場合に
鋳型の内面とおもりとが密着し得るように湯だまり部が
形成されているものである（２）記載の遠心鋳造装置。 （作用）おもりが設置された場合に鋳型の内面とおもり
とが密着し、溶融体がおもりと鋳型の内面の間から漏れ
るのが阻止される。

【００３６】（効果）歯科用鋳造材の溶融体の無駄がな
い。 （４）おもり設置手段が、前記回転アームの回転軸から
前記回転アームの内部に前記回転軸から前記回転アーム
の先端にわたって形成されたおもりが通過されるおもり
用通路と、前記おもり用通路の回転軸側の入口部へ前記
おもりを投下するおもり投下手段とからなる（２）また
は（３）に記載の遠心鋳造装置。

【００３７】（作用）鋳型が回転を始めた時に、おもり
投下手段からおもり用通路の回転軸側の入口部へおもり
を投下することにより、おもりがおもり用通路を通って
鋳型の湯だまり内に設置される。

【００３８】（効果）おもりが回転軸から鋳型まで遠心
力により加速され、その勢いで溶融体を押すため、鋳造
圧ががさらに高められる。

【００３９】（５）おもり設置手段におもりを予熱する
加熱手段が備え付けられている（２）ないし（４）のい
ずれか一つに記載の遠心鋳造装置。 （作用）おもりが保持している間に加熱手段で加熱され
る。

【００４０】（効果）おもりを予熱することにより、溶
融体と接触したときの溶融体の急冷を避けることができ
る。このため、溶融体の粘性が上がらないので鋳造性が
向上する。また、急冷による熱歪みの発生も防止され、
鋳造品の堀出し時に割れることも少なくなる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の遠心鋳造
方法によれば、鋳型の湯だまり部に位置する溶融体の上
におもりを設置した後、鋳型を回転させることにより、
溶融体の遠心力に加えておもりの遠心力によって溶融体
を鋳型に鋳込む。これにより、鋳造圧が十分に高められ
るため、溶融体がキャビティーの隅々にまで到達する。
この結果、鋳造欠陥のない鋳造品を得ることができると
共に、鋳造不良による材料の無駄をなくし、再作製の手
間を省くことができる。

【００４２】また、本発明の遠心鋳造装置では、おもり
設置手段により、溶融体が注湯された後の鋳型の湯だま
り部におもりを設置し、次に、遠心機により、鋳型を回
転アームの先端に支持した状態で回転して溶融体の鋳込
みを行なった場合、溶融体の遠心力におもりの遠心力が
付加される。従って、溶融体の量が少ない場合にもおも
りの遠心力が付加され、鋳造圧が十分に高められる。こ
の結果、溶融体がキャビティーの隅々にまで行き渡り、
鋳造欠陥のない鋳造品を得ることができると共に、鋳造
不良による材料の無駄をなくし、再作製の手間を省くこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の遠心鋳造装置の一例の全体的構成を示
す縦断側面図。

【図２】本実施例で用いられる鋳型を示す縦断面図。

【図３】図１に示す連続鋳造装置のおもり設置機構を示
す一部破断断面図。

【図４】本発明の遠心鋳造装置のおもりを鋳型の湯だま
り部に設置するための手段の変形例を示す一部破断断面
図。

【図５】本発明の遠心鋳造装置のおもりを鋳型の湯だま
り部に設置するための手段の変形例を示す一部破断断面
図。

【符号の説明】

１０…遠心鋳造装置、１１…遠心機、１２…傾斜炉型溶
融炉、１３…おもり投下機構、２０…モータ、２１…回
転軸、２２…回転アーム、２３，２４…取付バー、２
５，２６…バケット、２７…鋳型、２８…溶融ルツボ、
２９…湯口部、３０…湯だまり部、３１…おもり、３２
…スプルー線、３３…キャビティー、３４…おもり用通
路、３７…ストッパー、３８…溶融ガラス。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歯科用鋳造材を加熱溶融して前記歯科用
   鋳造材の溶融体を得る工程と、前記溶融体を鋳型内に注
   湯する工程と、前記鋳型の湯だまり部に位置する前記溶
   融体の上におもりを設置する工程と、前記鋳型を前記鋳
   型の外の任意の一点を中心として回転させることにより
   前記溶融体および前記おもりの遠心力によって前記溶融
   体を前記鋳型に鋳込む工程とを具備する遠心鋳造方法。
2. 【請求項２】 溶融ルツボ内に入れた歯科用鋳造材を加
   熱溶融して鋳型内に注湯する注湯手段と、 前記注湯手段により前記鋳型に注湯され前記鋳型の湯だ
   まり部に位置する前記歯科用鋳造材の溶融体の上におも
   りを設置するおもり設置手段と、 前記おもり設置手段により前記おもりの設置が行なわれ
   た前記鋳型を回転アームの先端に支持した状態で回転し
   前記溶融体および前記おもりの遠心力によって前記溶融
   体の鋳込みを行なう遠心機とを具備したことを特徴とす
   る遠心鋳造装置。
3. 【請求項３】 鋳型が、おもりが設置された場合に鋳型
   の内面とおもりとが密着し得るように湯だまり部が形成
   されているものである請求項２の遠心鋳造装置。