JPS606746B2 - 精密鋳造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は比較的小物の、例えば歯科用の精密鋳造物を製
作するための装置に関するものである。

従来、歯科用の被鋳造部村としては、金あるいは金パラ
ジウム合金等の比較的融点の低い素材が用いられていた
が、この種の素材は高価であるため、近来被鋳造部材と
してより低廉な素材が追求されている。この目的に合致
するものとして、Ｃｏ−Ｃｒ合金やＮｉ−Ｃｒ合金など
が考えられるが「この種の合金の融点が高いため適当な
熱源を選択しなければならない。ところで、上言己鋳造
用の熱源として露弧（アーク）を用いた鋳造方法や装置
が２，３提示されているが、夫々溶融金属の取扱いおよ
び鋳造状態などに欠点があり、未だ確実で操作の容易な
装置が提示されていないのが現状である。

本発明の目的は前記従来の欠点を解消した比較的小物の
、例えば歯科用の精密鋳造物を製作するための装置を提
供することにある。

以下図示の実施例を参照して「本発明を詳細に説明する
。

第１図乃至第５図において「 川ま開閉自在な扉２を備
えた気密室で〜基体３に固定された軸受４により回動お
よび位置決め自在に支持されている。

５は気密室亀の下壁亀８軍を略垂直に貫通する貫通孔、
６は略中央部に上方に拡蚤した略ロート状の開□部６８
１が穿設された受け電極でふ略ロート状の閉口部６８耳
のうち小径孔部と貫通孔８とが連通するようにこの受け
電極６が気密室１の下壁包蝿Ｉの上面凹部に配置される
。

なお「 この受け電極６は電気良導体、例えば銅もし〈
は鋼合金により形成されている。れま前言己貫通孔５の
上方に配設された非消耗性電極、例えばタングステンも
しくはトリウムータングステン合金で、電気絶縁部材８
を介して気密室亀の上部に支持されている。１１および
１２は気密室１の内部と蓮適する接続口で、例えば接続
ロー川ま図示しない吸引ポンプに接続され、また接続口
軍２は図示しない不活性ガス供給源「例えばアルコンガ
スの供給源に接続されている。

１３は気密部材、例えば“０”リングを介して気密室１
の下壁１０１に当綾ごれる下部気密室で「 この下部気
密室責３は下壁１０１に楯設した支持榛蔓４に支持され
る支持部材１５を介して下壁亀Ｑもの下面に気密に支持
されている。

１６は支持部材１５に蟻合するネジを有する調整具１７
により昇動もし〈は降動する鋳型戦暦台で、上面には適
宜の形状をした紬溝１６１が形成されている。

１乳ま例えば筒状の枠体１８１で鋳造模型１８２を形成
した通気性を有する埋没材１８３を覆った鋳型で、上面
の略中央部には鋳造模型１８２に蓮適する湯口１８４が
形成されている。

１９は気密室１の下壁１０亀と鋳型１８との間に配置さ
れた略円盤状の気密部材、例えばガスケット、２“ま下
部気密室卑３の内部と蓮適する接続口で、例えば図示し
ない吸引ポンプに接続されている。

また第４図および第５図において３１‘まＺ方向端部に
教頭円錐状部３亀亀を有し「かつ乙方向端部近傍にはＺ
方向に延びる複数のスリット３１２を有する電極ホルダ
ーで、該露極ホルダー３１の略軸○部には非消耗性電極
７を挿入して支持するための挿通孔３１３が穿設されて
いる。３２は電気絶縁部材８を介して気密室１に支持さ
れた筒体で「この筒体３２の乙方向およびＺ方向の各端
部には夫々雌ネジ３２１９ ３２２が螺設されている。

３３は筒体３２のＺ方向の位置に締着された支持部材で
、この支持部材３３の略軸心部には孔が穿設されるとと
もにＺ方向の端部には電極ホルダー３１の教頭円錐状部
の傾斜と略同等の懐斜孔３３１が内方に鼓設されている
。

３恥ま筒体翁２のＺ方向の雌ネジ３２２に螺合する縦付
具で、例えば握り部３４川ま電気絶縁部材により形成さ
れている。

上記３１乃至３４および電気絶縁部材軌とより、非消耗
性電極７の電極保持機構３５が構成されている。上記電
極保持機構３６において「縦付具３４を乙方向に螺進さ
せると、この締付具３４に当接する電極ホルダー３１が
Ｚ方向に移動することになり、電極ホルダー８重の薮頭
円錐状部３竃】を支持部材３３の傾斜孔３３１に係接さ
せた後「更に締付具３４をＺ，方向に螺進ごせると、電
極ホルダー３１の教頭円錐状部３軍亀が傾斜孔３３川こ
沿ってＺ方向に移動するため、電極ホルダー３１の乙方
向の端部が縮摩されへ これによって非消耗性電極７を
電極ホルダー３Ｗこ鮫持する。すなわち、電極保持機構
３５を気密室亀の外部により操作することにより、非消
耗性電極をか上下方向に位置調整される。上記構成にお
いて「貫通孔５と湯口１函４とが連通するよう鋳型を配
置した後、調整貝盲７を操作して鋳型戦層台亀６を昇動
させる。これに伴ない鋳型蔓８の上面に位置する気密部
材１９が気密室亀の下壁１０１の下面に当援するため「
鋳型１８の内部は貫通孔５を介してのみ気密室１の内部
と蓮適することになる。さて扉２を開けて受け電極６の
略ロート状開□部に「例えば円柱状の被鋳造部材２２を
戦遣した場合「被鋳造部材２２の直径もしくは高さによ
って被鋳造部材２２の上面と非消耗性電極７の下端との
間隔；Ｌは常時一定とはならないことが多い。ところで
後述のごとくアークを発生させて被鋳造部材２２を溶融
する場合「非消耗性電極７と被鋳造部村２２との間に高
周波電圧を印加してアークを発生させた後「 このアー
クを接続して溶融を行なうがト上記間隔：Ｌが所定の間
隔よりも大きくなれば、高周波電圧を印加しているにも
拘わらずアークが発生しなくなり、従って印加する高周
波電圧の値を大きな値に変更しなければならず、場合に
よっては高性能の高周波発生装置を準備しなければなら
ないことも考えられる。このため、本発明においては、
高周波発生装置の性能を高めることなくアークを確実に
発生させることに着目し、上記被鋳造部材２２の上面位
置が変動して上記間隔：Ｌが変動した場合、例えば間隔
：Ｌが増大した場合には電極保持機構３５の締付具３４
をＺ方向に螺進させて非消耗性電極７の保持を解消し、
この非消耗性電極７の下端位置を乙方向に移動して非消
耗性電極７の下端と被鋳造部材２２の上面との間隔が所
定の値となる位置で、再度締付具３４を乙方向に螺進さ
せて非消耗性電極７を保持させる。このように気密室１
の外部より操作される電極保持機構３５により適宜に非
消耗性電極の上下位置を設定した後、扉２を閉じ、続い
て接続ロー１に連結した図示しない吸引ポンプを駆動さ
せて気密室１の内部の空気を排除する。気密室１の内部
を適宜の真空状態に排気した後、接続ロー２より不活性
ガス、例えばアルゴンガスを気密室１の内部に注入する
この場合、気密室１の内部の空気を吸引する際に下部気
密室１３の内部の空気もある程度吸引され、かつアルゴ
ンガスを気密室１の内部に注入するときに、下部気密室
１３内にも幾分かのアルゴンガスが流入する。このよう
にアルゴンガスを注入して気密室１の内部が例えば３〜
４ｋ９／地の圧力状態になったとき、非消耗性電極７と
受け電極６との間に高周波電圧を印加すると共に通電し
て、アークを発生させ、このアークにより被鋳造部材２
２を熔融させる。この場合、下壁１０１を介して受け電
極６に通電されるが、被鋳造部材２２は受け電極６の略
ロート状の開□部６０１に接触しているため、アークは
非消耗性電極７と被鋳造部材２２との間に発生する。勿
論、電極保持機構３５により適宜に非消耗性電極７と被
鋳造部材２２との間隔：Ｌが所定の値となるように位置
決めされているのでアークが確実に発生される。アーク
の発生と共に被鋳造部村２２は上部より下部に向って溶
融していくが、この溶融金属は被鋳造部材２２の下端部
の少なくとも１部が溶融するまで落下することはない。
即ち、被鋳造部材２２の下端面が水平でなく、被鋳造部
材の下端外周部と受け電極６の略ロート状開口部６０１
との間に細隙が生じていても、溶融金属は粘性力と表面
張力とにより拘束されるため、直ちにこの紬隙から落下
することはなく、例えば上記細隙が局部的に２〜３柳程
度であったとしても、熔融金属は落下することはない。
また、被鋳造部村の溶融中、その雰囲気は不活性なアル
ゴンガスであるため、酸化および窒化の虜れは全くなく
「 さらに上方の電極７の消耗も起ることはない。なお
、上記アークの発生前に、もしくは発生後に接続口２１
に連結した図示しない吸引手段で下部気密室１３の内部
の気体を適宜吸引させる。この場合、吸引の程度は余り
重要ではないが、例えば下部気密室１３の内部の圧力を
０．１〜０．９ｋ９／均程度に維持する。ごて溶融が進
んで被鋳造部材２２の下端部の１部が溶融すれば、溶融
金属の自重および溶融金属の接する上「下気密室の圧力
差に伴なう力の合計の力が粘性力および表面張力よりな
る落下阻止力よりももはるかに大きくなるため、受け電
極の略ロート状開〇部６０１に貯液された溶融金属が下
方に落下することになる。この溶融金属は貫通孔５およ
び湯口１８４を経て鋳造模型１８２に落下しようとする
が、鋳型１８は気密部材１９を介して湯口１８４付近の
空間が貫通孔５を経て気密室１に蓮適しているため、溶
融金属が落下して鋳造を行なう際、気密室１内のアルゴ
ンガスの圧力が溶融金属の上端部に作用して、いわゆる
”押湯″と同様の作用を行なうことになり、しかも熔融
金属により押しやられた鋳型模型１８２、湯口１８４お
よび傷道等内の気体は埋没材１８３を介して、鋳型の下
方部から鋳型教層台１６の上面の紐溝１６１を経た後「
下部気密室内に到達することになる。このように鋳型１
８の内部は、上方部が比較的高圧側に蓮通され、また下
方部が比較的低圧側に蓮通されているため、鋳型１８内
の気体と溶融金属との置換が円滑に行なわれ、かつ高圧
側の不活性ガスがいわゆる押湯と同様の状態で溶融金属
に作用するため、単一の湯口でも引け巣や亀裂のない鋳
型の模型通りの精密な鋳造物を得ることができる。さら
に、鋳型教層台１６に支持された鋳型１８は、鋳型１８
の上端部が環状の気密部材１９を介して気密室の下壁に
当援されるので鋳型１８を取付けるときに気密部材１９
があたかも緩衝部村として作用し、このため少々取付作
業を乱暴に行なっても鋳型の湯口や鋳造模型など型くず
れする鴬れはない。

さらにまた、鋳型ｉ８‘ま気密部材１９を介して気密室
の下壁ＩＱｉｌこ当援されるので、鋳型の取付作業が容
易である。即ち、調整具１１の操作により「適宜に鋳型
戦贋台１６を昇動させるだけで鋳型を所望の状態に取付
けることができる。従って仮に、鋳型萩暦台１６により
鋳型１８を締め過ぎたとしても、鋳型戦層台１６と気密
室とによる侠持力は鋳型１８の枠体１８１に作用するだ
けであるから鋳型の湯口や鋳造模型などが型くずれする
薫れはない。このように鋳型の上端周部に気密部材１９
を鼓置することにより、鋳型の取付作業を極めて迅速か
つ容易に行なうことができ、しかも戦層台に支持された
鋳型の上端部は気密部材１９により気密に維持されるた
め、鋳型の内部は鋳型の下方部を介して鋳型の外部と蓮
適状態となり、このため溶融された被鋳造部材が鋳型に
滴下するときに〜高圧側である気密室１内の不活性ガス
がいわゆる押湯と同様の状態で溶融金属に作用して鋳造
模型通りの精密な鋳造物を確実に得ることができる。な
おアークは目視によりトもしくは受け電極側に溶融金属
が存在しないことを検知した信号で自動的に停止させる
。

鏡込後、アルゴンガスの注入および下部気密室内の吸引
を停止し「支持部村富６を支持棒１４より離脱させて、
鋳型を取出して鋳造作業を完了する。また、鋳型貴８を
気密部材角９を介して気密室亀の下壁ＩＱ蔓の下面にセ
ットする場合「第２図に示される状態を１８０度反転さ
せた状態で作業すれば、湯口ｉ８４が下方に向くため鋳
造模型１８２の内部に異物が混入する鹿れがない。

さらにまたこのようにすれば湯口１８４と貫通孔５との
位置合わせを上方から行なうことができるので作業が容
易である。第７図は本発明の要部の一部である電極保持
機構３５の他の実施例図であって「第７図に示される実
施例においては、支持部材３３のＺ方向の端部に外方に
拡座する傾斜孔３３１が穿設されており「 この傾斜孔
３３再１こ電極ホルダー３１のＺ，方向の端部に凸設さ
れた略円錐状部がＺ，方向からＺ２方向に向って当綾す
ることにより「非消耗性電極７を保持するようにしたも
ので「続付具３４により電極ホルダー３１をＺ方向に移
動させたときに非消耗性電極が保持される。

このようにすれば第４図および第５図に示される電極保
持機構と同様に非消耗性電極の保持を確実に行なうこと
ができ、かつスリット３９２の設けられた電極ホルダー
は支持部材３３の頭斜孔３３１に当接する際に「非消耗
性電極の挿通孔３１３が半径方向に放射状に縮蓬するた
め、非消耗性電極に当援する電極ホルダーの保持部は非
消耗性電極の外周部の複数個所となり、従って非消耗性
電極に給電される溶接電流は複数個所に分散されて、電
極ホルダーと非消耗性電極との接触面に発生する抵抗発
熱が小さくなり「非消耗性電極と電極ホルダーとの接触
部の摩耗が少なくて有利である。なお第Ｔ図に示される
ごとく、締付具３４により電極ホルダー３１をＺ方向に
移動させて電極を保持するように構成すれば、電極ホル
ダー３１をＺ方向に移動させて電極の保持を解消させる
場合、必要以上に締付具３４を回動させると、締付具３
４と電極ホルダー３１との螺合関係が解除されて、電極
ホルダー３１が落下する塵れがある。

しかるに第４図に示されるごとく電極ホルダー３竃をＺ
方向に移動させて電極の保持を行なうように構成すれば
電極保持解消時にも電極ホルダーが落下することはない
。また第４図もしくは第７図に示されるごとく電極保持
機構３５の縦付具３４を気密室亀の外部に鞄設すれば、
気密室１の容積を小さくすることができるので、気密室
亀内の空気を不活性ガスに置換する作業を迅速に行なう
ことができ、かつ不活性ガスの消費量も少なく済み経済
的である。また第４図に示されるごとく電極保持機構３
５の筒体３２と支持部材３３とを夫々別体としておけば
、支持部材３３が損傷したときに支持部村３３のみを取
換えればよいため有利である。上記説明のうち、下部気
密室の内部を吸引するものとして説明したが「 このよ
うにすれば鋳型および下部気密室内を貫通孔５を介して
気密室１内のアルゴンガスで置換し易く、特に溶融金属
が落下する際に「湯口、湯道および鋳造模型内の気体は
該当空間部より撤去して溶融金属との置換が速やかに行
なわれるため、鋳造効果が良好である。

ところで「気密室１の内部の不活性ガスの圧力が、例え
ば３ｋｇノ地程度以上であれば下部気密室を吸引するこ
となく、単に下部気密室の内部を外気と蓮適状態とした
り、あるいはまた下部気密室を不設置とすることができ
る。なお気密室１内の不活性ガスの圧力が、例えばｌｋ
９／鮒程度以下であれば下部気密室内の気体を吸引した
方が好ましい。また受け電極６を第６図に示すごとくの
形状として被鋳造部村の形状に合わせて、セラミックや
高炭素材などで形成されたルッボ２３を使用すれば、熔
融金属が落下するまでの間に溶融金属と受け電極との接
触部分を殆んどなくすことができるので受け電極が損傷
される隠れはなく、受け電極の耐用寿命を長くすること
ができる。なお、受け電極６は銅もしくは鋼合金より形
成されるとして説明したが、このようにすればアーク熱
および溶融金属よりの伝達熱により受け電極が過熱され
ようとしても、受け電極自体の熱伝達がよいため、受け
電極の内部に上記熱が潜熱として遮断されて保持される
ことはなく、殆んど受け電極自体が焼損されることはな
い。勿論、受け電極を耐熱性の電気良導体、例えばカー
ボン材やタングステン材により形成することができる。
更に被鋳造部材のアーク溶融時に不活性ガスの圧力を低
く抑えておき、溶融金属が落下する時、もしくは落下す
る寸前あるいは落下している時に不活性ガスの圧力を増
加させることができる。このようにすれば鏡込時に高圧
の不活性ガスが押湯のごとく作用するため、より繊密で
高精度な精密鋳造物を得ることができる。さらにまた、
不活性ガスとしてＨｅガスやＨｅ＋〜の混合ガスを用い
ることも可能であり、これらの不活性ガスの圧力を増大
することにより、アークの集中化および被鋳造部材に対
するアーク入熱の増大を計ることができる。

なお、アークにより被鋳造部材を溶融させるときおよび
熔融金属を鋳込むときに、受け電極６、気密室１の下側
１０１および鋳型教暦台１６などが過熱状態となるため
、これらの各部を適宜に強制的に冷却させれば、例えば
水冷することにより各部の過熱を抑制することができ、
従って銭込後に各部の操作を速やかに行なうことができ
、取扱いが容易である。勿論被鋳造部材は断面円状に限
定されるものではなく、断面非円状とすることができる
。以上のように本発明によれば、受け電極上に戦遣され
る被鋳造部材の上面位置が上下方向に変動しても、霞極
保持機構を気密室の外部より操作することにより、非消
耗性電極の下端位置を適宜に調整することができ、従っ
てアーク溶融に先だって、非消耗性電極の下端部と被鋳
造部村の上面部との間隙を所定の間隙に設定する作業が
容易であって、特に高性能の高周波発生装置を用いなく
とも、確実にアークを発生させることができ、かつアー
クにより被鋳造部材を溶融するため、低廉な高融点の部
材でも溶融して精密な鋳造物を得ることができるので、
材料費が安価となり経済的である。しかも従来のごとく
溶融した被鋳造部材を収容したルッボを傾斜させたり、
あるいは遠心力を利用したりして鋳型に被鋳造部村を鋳
込む場合には、熔融金属を飛散させて人身事故を誘発す
る可能性があり、しかも前記傾斜させたり、振り廻した
りする時点は作業者各人の勘に頼っているため、常時確
実な鋳型を行なうことができなかったが、本発明におい
ては、被鋳造部材は不活性ガス中でアーク溶融されるの
で酸化および窒化されることがなく、しかも、確実に発
生するアークにより溶融した被鋳造部材が該鋳造部材の
下部まで溶融した時点で自動的に落下して鋳造を行なう
ため、作業者各人の技術差に左右されることなく、鋳造
を行なうことができ、かつ自動的に鋳造を行なうことが
できる。更に、鋳造時には溶融金属の上方に比較的高圧
の不活性ガスが作用すると共に、銭型載置台に支持され
た鋳型の下方部は上記に比して相対的に抵圧な雰囲気に
蓮通されているため、鋳型内の湯口、湯道および鋳造模
型などの内部の気体は該当空間部より容易に撤去して、
溶融金属との置換が速やかに行なわれると共に、鋳型は
上端部に戦層された気密部材を介して気密室に当援され
ているため、鋳型の取付作業を迅速かつ容易に行なうこ
とができ、しかも鋳型戦層台に支持される鋳型は、鋳型
の上端部が環状の気密部材を介して気密室の下壁に当綾
されるので鋳型の鋳造模型などが型くずれする虞れはな
く、かつ鋳型の内部は鋳型の下方部を介して鋳型の外部
と蓮適状態となるため、上記比較的高圧の不活性ガスが
いわゆる押湯と同様の状態で溶融金属に作用して、引け
巣や亀裂のない鋳造模型通りの繊密で一定した精密な鋳
造物を各人の技能に左右されることなく確実に得ること
ができ産業上有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す正面図、第２図は第１図
の立断面図、第３図は第２図の虹−皿矢視図、第４図は
第２図の要部拡大図、第５図は第４図の要部詳細図、第
６図は第２図の要部変形例を示す立断面図、第７図は本
発明の要部変形例を示す立断面図である。 １……気密室、５……貫通孔、６・・…・受け電極、７
……非消耗性電極、１１，１２・…・・接続口、１６…
・・・鋳型戦暦台、１８・・…・鋳型、１９・・・・・
・気密部材、２２…・・・被鋳造部材、３１・・・…電
極ホルダー、３１１・・・・・・戦頭円錐状部、３３・
・・…支持部材、３３１……頭斜孔、３４・・・・・・
締付具、３５・・・…電極保持機構。 第１図 第２図 第３図 第６図 第４図 第５図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下部に上下方向の貫通孔を有する開閉自在な気密室
   と、前記気密室の内部に配置されて前記貫通孔と連通す
   る開口部を有し該開口部の略中央部に上下方向に貫通し
   た小径孔部を有する受け電極と、前記受け電極と対向し
   て上方に配設された非消耗性電極と、前記非消耗性電極
   を上下方向に位置調整自在に保持して前記気密室の外部
   より操作される電極保持機構と、前記受け電極上に載置
   される被鋳造部材および前記非消耗性電極間に電圧を印
   加する高周波発生装置と、枠体内に鋳造模型の形成され
   た鋳型と、前記鋳型の上端周部に載置された気密部材と
   、前記鋳型の下方部と外部とが連通するように鋳型を支
   持して、前記気密室の貫通孔と鋳型の湯口とが連通する
   よう前記気密室の下部に鋳型を着脱自在に支持する鋳型
   載置台と、前記気密室内に連設された不活性ガス注入手
   段と、前記開口部に載置された被鋳造部材が溶融して下
   方への移動が完了する前に少なくとも前記気密室内の不
   活性ガスの圧力を鋳型外部の圧力よりも高圧とする圧力
   差賦与手段とを具備してなる精密鋳造装置。 ２ 前記電極保持機構は、前記非消耗性電極を挿通する
   ための支持孔を有しかつ該支持孔の端部に軸方向に延在
   するスリツトを有する支持部材と、前記スリツト延設部
   の支持孔を縮径させる締付具とよりなる特許請求の範囲
   第１項に記載の精密鋳造装置。 ３ 前記電極保持機構は、一端に截頭円錐状部が設けら
   れかつ截頭円錐状部を他端部側に向うスリツトが軸方向
   に延設されて略中心部に前記非消耗性電極の挿通孔が穿
   設された電極ホルダーと、前記電極ホルダーの截頭円錐
   状部の傾斜と略同等の傾斜孔が一端部の内方に配設され
   た支持部材と、前記電極ホルダーの截頭円錐状部を前記
   支持部材の傾斜孔に当接させる締付具とよりなる特許請
   求の範囲第１項に記載の精密鋳造装置。