特許 6324871 真空鋳造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6324871

(24)【登録日】2018年4月20日

(45)【発行日】2018年5月16日

(54)【発明の名称】真空鋳造装置

(51)【国際特許分類】

   B22D 18/06 20060101AFI20180507BHJP

【ＦＩ】

   B22D18/06 509N

   B22D18/06 509X

   B22D18/06 509Z

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-208841(P2014-208841)

(22)【出願日】2014年10月10日

(65)【公開番号】特開2016-78033(P2016-78033A)

(43)【公開日】2016年5月16日

【審査請求日】2017年1月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183945

【氏名又は名称】助川電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081927

【弁理士】

【氏名又は名称】北條 和由

(72)【発明者】

【氏名】三浦 邦明

(72)【発明者】

【氏名】浅葉 信

(72)【発明者】

【氏名】内田 英明

【審査官】 川崎 良平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２５３２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２９３０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１１４５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−００５８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２１２５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１４０８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１４３７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０２４８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２５５９０１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｃ ９／００

Ｂ２２Ｄ １７／２２，１８／００

Ｂ２９Ｃ ３３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上型（２９ｂ）と下型（２９ａ）とを上下に重ね合わせてその中にキャビティ（２９ｃ）を形成し、真空ポンプ（２５）によって、前記キャビティ（２９ｃ）内を吸引減圧し、下型（２９ａ）の下部に設けた湯口（２９ｄ）に接続したストーク（１'）から溶融金属（１２）を前記キャビティ（２９ｃ）内に充填した後、上型（２９ｂ）と下型（２９ａ）とを分離して、複数の押しピン（３８）を上型（２９ｂ）から前記キャビティ（２９ｃ）内に突き出すことにより、鋳造物を脱型する真空鋳造装置の金型であって、前記真空ポンプ（２５）をベローズ（３９）内部に連結すると共に、ベローズ（３９）内の支持板（５２）又は（５３）に取り付けられた複数の押しピン（３８）を、上型（２９ｂ）を貫通するよう設置し、上型（２９ｂ）と下型（２９ａ）との間に隙間（４２）を設け、該隙間（４２）の全外周にわたり前記真空ポンプ（２５）と連結する空気通路（４４）を設け、前記押しピン（３８）の外周面と押しピンが貫通する管（４３'）との間に空気が連通する隙間（４３）を設け、上型（２９ｂ）と下型（２９ａ）との間に設けられた前記隙間（４２）及び押しピン（３８）の外周面と押しピンが貫通する管（４３'）との間に設けられた前記隙間（４３）を介して、前記キャビティ（２９ｃ）内と前記真空ポンプ（２５）又は前記ベローズ（３９）とを連結した真空鋳造装置用金型を備え、前記ベローズ（３９）内に、前記ベローズ（３９）の収縮を防止する支持バネ付スライド機構（４９）が設置されていることを特徴とする真空鋳造装置。

【請求項2】

上型（２９ｂ）と下型（２９ａ）との間に設けられた前記隙間（４２）及び押しピン（３８）の外周面と押しピンが貫通する管（４３'）との間に設けられた前記隙間（４３）の幅が０．０５ｍｍから０．２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の真空鋳造装置。

【請求項3】

前記ベローズ（３９）内には、吸引減圧時に前記ベローズ（３９）の収縮を防止するベローズ収縮防止ピン（４６）が前記支持バネ付スライド機構（４９）と同じ支持板（５２）に設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空鋳造装置。

【請求項4】

前記ベローズ（３９）内の上面に取り付ける前記押しピン（３８）の支持板（５３）が、前記支持バネ付スライド機構（４９）を取り付ける支持板（５２）と別の板であることを特徴とする請求項３に記載の真空鋳造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、上型と下型を上下に重ね合わせてその中にキャビティを形成し、真空ポンプと、この真空ポンプと連結したベローズで囲まれた内部を減圧状態にすることによって、キャビティ内を吸引減圧し、下型の下部に設けた湯口に接続したストークから溶融金属をキャビティ内に充填して鋳造物を成型する真空鋳造装置に関し、真空ポンプとベローズによりキャビティ内を均一な圧力で吸引減圧できる真空鋳造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、アルミニウム鋳造物を製造する場合、鋳型のキャビティ内に比較的低い圧力で、下方から溶融金属を充填し、鋳造物を成型するものとして低圧鋳造装置が使用されている。一般的な低圧鋳造装置では、上型と下型とを上下に重ね合わせてその中にキャビティを形成し、下型の下部に設けた湯口に密閉炉から立ち上がったストークから密閉炉にガスを注入することで溶融金属をキャビティ内に充填し、鋳造物を成型する。下型は、ストークの上端を接続した台板の上に固定して設置し、油圧シリンダ等を備える昇降機構にて上型を上下動し、その昇降機構にて上下の型の重ね合わせと脱型が行われる。

【0003】

キャビティ内に比較的低い圧力で溶融金属を注入するためには、例えば溶融金属を収納した密閉炉に不活性ガスや二酸化炭素等のガスを付加し、密閉炉から立ち上がったストークを通じて溶融金属を注入する。密閉炉を用いずに下型の下部に設けた湯口に接続したストークから溶融金属をキャビティ内に充填する方法としては、例えば特許文献１（特開２０１４−１０４４６９号公報）に開示されているように、溶融炉である溶融金属槽から溶融金属を電磁誘導ポンプで汲み上げ、ストークを通して鋳型のキャビティに充填する方法がある。低圧鋳造法は、鋳型の下からゆっくり溶融金属を注入するのでガスや酸化物の巻き込みの少ない良い鋳造物を作る方法として知られている。しかし、ゆっくり溶融金属を注入することから鋳型を４００℃程度にして溶融金属がすぐに固まらない様にして、注入後鋳型を３００℃以下に冷却後鋳造物を鋳型から取り出すことから金型の加熱冷却時間が掛かり、鋳造サイクル時間が比較的長いという問題がある。

【0004】

また、鋳型キャビティ内での空気の巻き込みを防止し、鋳造物中に発生する巣や空隙などの欠陥が少ない高品質な鋳造物を得るための鋳造装置として、キャビティ内を真空排気して鋳造を行う高圧鋳造装置であるダイカストマシーンを改造した真空鋳造装置が開発されている。真空鋳造装置は、例えば特許文献２（特開平５−１２３８４５号公報）に開示されているが、一般にキャビティ内の真空吸引に長時間かかり、スリーブ内の温度を適正に制御することが難しい。そのため、キャビティ内の真空吸引にかかる時間を短縮する技術やスリーブ内の温度を適正に制御する方法が望まれている。

【0005】

キャビティ内の空気を抜く方法としては、例えば特許文献２に記載されているように、上型と下型との合わせ目を介して行う方法や、特許文献３（実開昭６２−５６２６７号公報）に開示されているように、押しピンを介して行う方法がある。しかし、特許文献２又は３ではキャビティ内の合わせ目又は押しピンからの吸引減圧が記載されているのみで、合わせ目又は押しピンの隙間やポーラスプラグを介してキャビティ内を上方向及び外周方向から均一な圧力で吸引減圧することは考慮されていない。真空鋳造装置では、キャビティ内を上方向及び外周方向から均一な圧力で吸引減圧することが望ましく、均一な圧力で吸引減圧しないと、キャビティ内の特定個所に溶融金属が偏って回り込み、湯廻り不良などの欠陥が生じるという問題がある。

【0006】

また、金型を均一に真空にしている間、保持炉からストークを通じて真空金型に大気圧で押し上げられる溶融金属を止めるためには、保持炉を密閉炉にして密閉炉も真空にしなければならず、密閉炉を真空にする大型の真空装置が必要であり、密閉炉が大型になると密閉炉を真空にするには時間が掛かり、密閉炉のメンテナンスにかなりのコストが掛かる等の課題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１４−１０４４６９号公報

【特許文献2】特開平５−１２３８４５号公報

【特許文献3】実開昭６２−５６２６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、従来の低圧鋳造装置及び真空鋳造装置における上記事情に鑑み、真空ポンプとベローズを使用して、キャビティ内を上方向及び外周方向から均一な圧力で吸引減圧できると共に、キャビティ内の吸引減圧にかかる時間を短縮することができる真空鋳造装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明では、前記の目的を達成するため、真空鋳造装置用金型は、上型２９ｂと下型２９ａとの間に隙間４２を設け、その隙間４２の全外周にわたり前記真空ポンプと連結する空気通路４４を設けて、キャビティ２９ｃ内を外周方向から均一な圧力で吸引減圧できる構成とした。また、真空鋳造装置用金型の上型２９ｂは、ベローズ３９とこのベローズ３９内の支持板５２に設置されて上型２９ｂからキャビティ２９ｃ内に突き出て鋳造物を脱型する複数の押しピン３８を備えており、その押しピン３８の外周面と、押しピンが貫通する管４３'との間に空気が連通する隙間４３を設けて、キャビティ内を上方向から均一な圧力で吸引減圧できる構成とした。

【0010】

すなわち、本発明の１は、上型２９ｂと下型２９ａとを上下に重ね合わせてその中にキャビティ２９ｃを形成し、真空ポンプ２５によって、キャビティ２９ｃ内を吸引減圧し、下型２９ａの下部に設けた湯口２９ｄに接続したストーク１'から溶融金属をキャビティ２９ｃ内に充填した後、上型２９ｂと下型２９ａとを分離して、複数の押しピン３８を上型２９ｂからキャビティ２９ｃ内に突き出すことにより、鋳造物を脱型する真空鋳造装置の金型であって、真空ポンプ２５をベローズ３９に連結すると共に、ベローズ３９内の支持板５２又は５３に取り付けられた複数の押しピン３８を、上型２９ｂを貫通するよう設置し、上型２９ｂと下型２９ａとの間に隙間４２を設け、隙間４２の全外周にわたり真空ポンプ２５と連結する空気通路４４を設け、押しピン３８の外周面と押しピンが貫通する管４３'との間に空気が連通する隙間４３を設け、上型２９ｂと下型２９ａとの間に設けられた隙間４２及び押しピン３８の外周面と押しピンが貫通する管４３'との間に設けられた隙間４３を介して、キャビティ２９ｃ内と真空ポンプ２５又はベローズ３９とを連結した真空鋳造装置用金型を備え、前記ベローズ（３９）内に、前記ベローズ（３９）の収縮を防止する支持バネ付スライド機構（４９）が設置されていることを特徴とする真空鋳造装置である。

【0011】

本発明の２は、上型２９ｂと下型２９ａとの間に設けられた隙間４２及び押しピン３８の外周面と押しピンが貫通する管４３'との間に設けられた隙間４３の幅が０．０５ｍｍから０．２ｍｍであることを特徴とする本発明の１に記載の真空鋳造装置である。

【0013】

本発明の３は、更に、吸引減圧時にベローズ３９の収縮を防止するベローズ収縮防止ピン４６が支持バネ付スライド機構４９と同じ支持板５２に設置されていることを特徴とする本発明の１又は２に記載の真空鋳造装置である。

【0014】

本発明の４は、ベローズ３９内の上面に取り付ける押しピン３８の支持板５３が、支持バネ付スライド機構４９を取り付ける支持板５２と別の板であることを特徴とする本発明の３に記載の真空鋳造装置である。

【発明の効果】

【0015】

本発明の１の真空鋳造装置によると、上型２９ｂと下型２９ａとの間に隙間４２を設け、隙間４２の全外周にわたり真空ポンプと連結する空気通路４４を設け、また、押しピン３８の外周面と押しピンが貫通する管４３'との間に空気が連通する隙間４３を設けているため、キャビティ２９ｃ内を外周方向及び上方向から均一な圧力で吸引減圧でき、キャビティ２９ｃ内の吸引減圧にかかる時間を短縮することができる。

【0016】

本発明の２の真空鋳造装置によると、上型２９ｂと下型２９ａとの間に設けられた隙間４２及び押しピン３８の外周面に設けられた隙間４３の幅を０．０５ｍｍから０．２ｍｍとし、好ましくは０．０５ｍｍから０．１ｍｍとすることにより、溶融金属が隙間４２及び隙間４３から金型の外へ流出するのを防ぐことができ、それにより、バリが出るような不具合が生じない。

【0017】

さらに、前記本発明の１の真空鋳造装置によると、キャビティ内を外周方向及び上方向から均一な圧力で吸引減圧でき、湯廻り不良などの欠陥がない高品質な鋳造物を得ることができる。また、キャビティ内の吸引減圧にかかる時間を短縮することができるため、鋳造物の鋳造サイクル時間を短縮できる。それにより、鋳造物の生産コストを低減することができる。また、ベローズ３９は、吸引減圧時又は鋳造物押し出しの際に、押し潰されるが、支持バネ付スライド機構４９が設置されているため、ベローズ３９は横ずれせず、上下方向にのみ一定長さだけ押し潰され戻るので、横ずれに弱いベローズが壊れる事が無く、押しピン３８やベローズ収縮防止ピン４６の上下運動もスムーズなる。

【0018】

本発明の３の真空鋳造装置によると、ベローズ収縮防止ピン４６が下型２９ａの面まで届いてベローズ３９が真空時に縮まない様に設置されているため、ベローズ３９が吸引減圧の際に確実に押し潰されないようにすることができる。

【0019】

本発明の４の真空鋳造装置によると、押しピン３８の支持板５３を、支持バネ付スライド機構４９等を取り付ける支持板５２と別の板とすることで、金型の形状に応じた押しピン３８の調整が行ない易くなる。なぜなら、押しピン３８は金型の形状によって配置や長さを微妙に調整する必要があるため、例えば金型の形状を変更する際に、支持バネ付スライド機構４９等の取り付け板はそのまま交換せず、押しピン３８の取り付け板だけを交換することで調整が可能となるからである。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】真空鋳造装置の一実施例を示す上型と下型を重ね合わせた状態の断面図である。

【図2】真空鋳造装置の一実施例を示す上型と下型を重ね合わせた状態の部分拡大断面図である。

【図3】真空鋳造装置の一実施例を示す上型を上昇させて上型と下型を分離した状態の断面図である。

【図4】真空鋳造装置の一実施例を示す上型を上昇させて上型と下型を分離した状態の部分拡大断面図である。

【図5】真空鋳造装置の他の実施例を示す上型と下型を重ね合わせた状態の部分拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明は、上型２９ｂと下型２９ａを上下に重ね合わせてその中にキャビティ２９ｃを形成し、上下金型の隙間や押しピンの隙間やポーラスプラグ等の隙間を真空排気流路として、この真空排気流路が上型２９ｂに設置された押しピンを内蔵したベローズ３９につながり、このベローズ３９に真空ポンプと、この真空ポンプと連結してベローズ３９内部を減圧状態にする事によって、キャビティ２９ｃ内を吸引減圧し、この減圧を可能にするために下型の下部に設けた湯口に接続した電磁ポンプ１４'の制動力によって炉内から上昇する溶融金属１２を電磁ポンプ１４'内に静止させ、その制動力を弱める事に依って、キャビティ２９ｃ内に充填して鋳造物を成型する真空鋳造装置に関し、真空ポンプ２５とベローズ３９によりキャビティ内を均一な圧力で吸引減圧できる金型２７を用い、金型２７を真空保持している間、電磁ポンプ１４'で溶融金属１２を制動（ブレーキ）して制動力を弱めることで直接真空金型に溶融金属を鋳込む電磁ポンプ式の真空鋳造装置である。以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて順に説明する。

【0022】

図１〜図４は、本発明による真空鋳造装置の一実施例であり、図１と図２は金型２７の上型２９ｂを下型２９ａに重ね合わせた状態、図３と図４は金型２７の上型２９ｂを下型２９ａから分離した状態を示している。この真空鋳造装置は、真空ポンプ２５により金型２７のキャビティ２９ｃ内を吸引減圧して、溶融金属１２が吸引されるのと反対方向にダクト１内の給湯誘導子１４を有する電磁ポンプ１４'で推力を与えて、ダクト１内に一旦溶融金属１２を所定のレベル３０に保持し、徐々に電磁ポンプ１４'の推力を弱めていき、ストーク１'を通して下側から金型２７に溶融金属を充填する形式のものである。

【0023】

溶融金属槽１１に収納された溶融金属１２に電磁ポンプ１４'のダクト１の下端が差し込まれている。ダクト１の溶融金属１２の液面より上にある部分の周囲には、磁性体製のヨーク１５にコイル１６を巻回した給湯誘導子１４が配置されている。ヨーク１５は、ダクト１の溶融金属１２の液面より上にある部分を囲むようにその外周側に嵌め込まれており、このヨーク１５に三相コイルを構成するコイル１６が巻回されている。この給湯誘導子１４には、冷却器１０が設けられ、駆動時に冷却される。

【0024】

給湯誘導子１４は、インバータを含む駆動電源３１より電力の供給を受けて駆動される。これら駆動電源３１からは給湯誘導子１４にインバータで変換された三相交流が通電され、これら給湯誘導子１４に移動磁界を発生させ、この移動する磁界の電磁誘導により、導電体であるダクト１内の溶融金属１２に推力が発生する。

【0025】

前記ダクト１の上端には、ストーク１'がそれぞれのフランジ継手等の継手５、５'を介して密に接続されている。保護管３のストーク１'に近い一端部の周囲にフランジ６が継手５、５'の間に延設され、このフランジ６の外周に近い部分が前記ダクト１とストーク１'とを接続する前記の継手５、５'の間に挟持されている。これにより、保護管３の中のコア２がダクト１の中心に位置するよう保持されている。フランジ６には、溶融金属１２の通路となる複数の円弧状の通過孔７が設けられている。ストーク１'は、図示してないバネ等により手前のダクト１に弾力的に押しつけられている。この状態で継手５、５'の間に挿入された耐熱性のガスケットにより継手５、５'の部分のシール性が確保されている。

【0026】

これらダクト１とストーク１'は、セラミック等の耐熱性、耐蝕性のある材料で作られており、その外周に設けた保温用のマイクロヒータ等からなるヒータ９、９'により溶融金属１２の融点以上の温度に加熱され、溶融金属１２の凝固を防ぐ構造になっている。溶融金属槽１１の中の溶融金属１２の液面を測定するために液面センサ等のセンサ１３が設けられ、これにより溶融金属槽１１の中の溶融金属１２の液位が検知される。

【0027】

他方、ストーク１'に電磁誘導により溶融金属１２の存在を検知する形式の誘導式液面センサ等のセンサ１９が設けられ、これによりストーク１'の中の液位が検知される。前記溶融金属槽１１と給湯誘導子１４を囲むように少なくとも３本以上の支柱３６'、３６'が立設されており、ストーク１'の上の台板３３を支えている。

【0028】

本実施例では、台板３３の中心には、孔が開口しており、その周囲にリング板状の絶縁材３５、３５'が設置されており、台板３３が金型２７に対して断熱材３５を介して熱絶縁されている。このため金型２７が溶融金属１２で高温になっても、台板３３を低い温度に保持出来る。またストーク１'も下型２９ａに対して断熱材３５、３５'により熱絶縁されている。これにより、ストーク１'内の溶融金属１２の温度低下による凝固層の拡大を防止し、更にストーク１'に連なる電磁ポンプ１４'のダクト１の溶融金属１２の温度低下も防止し、鋳造時の湯回り不良を防止できる。

【0029】

絶縁材３５の上には金型２７の下型２９ａが搭載されている。この下型２９ａの下面中央には通孔状の湯口２９ｄが設けられ、この湯口２９ｄは、前記絶縁材３５の中心の貫通孔を介してストーク１'の上端と連絡している。この下型２９ａの上に上型２９ｂが重ね合わせられ、これら上下の型２９ａ、２９ｂにより金型２７が形成される。金型２７の内部には鋳造物を成型するためのキャビティ２９ｃが形成され、このキャビティ２９ｃは前記湯口２９ｄを通してストーク１'の上端に連絡される。

【0030】

前記台板３３の上には、スライドガイド３４、３４が設置され、このスライドガイド３４、３４に沿ってスライド板３７が上下にスライド自在となっている。このスライド板３７にはスライドガイド３４、３４と、後述のベローズ３９を収縮させる押出部材４５が貫通している。台板３３とスライド板３７との間に油圧シリンダ等の昇降駆動機構３６、３６が設けられ、この昇降駆動機構３６、３６の動作によりスライド板３７がスライドガイド３４、３４に沿って上下にスライドされる。また、押出部材４５は昇降駆動機構（図示せず）の動作により上下にスライドして、上部ダイベース４０を貫通し、ベローズ３９の上面の支持板５２を下に押して、ベローズ３９を収縮させる。

【0031】

上型２９ｂの上面には下部ダイベース４０'が固定され、下部ダイベース４０'は、支柱４１、４１により上部ダイベース４０に連結されている。上部ダイベース４０は、スライド板３７に連結保持されており、スライド板３７の昇降に伴って上型２９ｂも昇降する。この上型２９ｂが下降し、上型２９ｂが台板３３の上に固定されている下型２９ａと重ね合わせられると金型２７のキャビティ２９ｃが閉じる。

【0032】

下部ダイベース４０'と上部ダイベース４０間には、ベローズ３９と支持板５２が設置されている。ベローズ３９は、例えばステンレス鋼からなり、伸縮性と気密性を兼ね備えており、真空ポンプ２５と真空配管３２により連結されてベローズ３９内部は吸引減圧される。真空ポンプ２５は、その駆動電源２６により駆動し、ベローズ３９以外にも真空配管３２を介して金型２７に直接連結されている。また、真空配管３２の途中には、真空配管３２内を常圧に戻すためのリークバルブ（図示せず）が設けられている。ベローズ３９内は、真空ポンプにより約−１００ｋＰａ程度にまで減圧される。ベローズ３９内の上面に固定される支持板５２は、上部ダイベース４０に固定されておらず、ベローズ３９の収縮に伴って、上下に移動する。また、支持板５２には複数の押しピン３８が設置されている。金型２７の形状は鋳造物によって異なるが、その形状に応じて、押しピン３８の配置や本数が決定される。

【0033】

押しピン３８は下部ダイベース４０'及び上型２９ｂを貫通する管４３'を貫通する。
押しピン３８は、その先端部がキャビティ２９ｃ内に到達するが、上型２９ｂと下型２９ａが重ね合わせた状態にあるとき、キャビティ２９ｃ内に突き出ないように構成されている。本発明では、押しピン３８の外周面と押しピンが貫通する管４３'との間に空気が連通する隙間４３が設けられており、その隙間４３を介して、キャビティ２９ｃ内を、ベローズ３９内部と連結することができる。このように、複数の押しピン３８の外周面に空気が連通する隙間４３が設けられていることにより、金型２７の上方向から短時間にキャビティ２９ｃ内を均一な圧力で吸引減圧できる。

【0034】

押しピン３８の外周面の隙間４３の幅は、０．０５ｍｍから０．２ｍｍ、好ましくは０．０５ｍｍから０．１ｍｍとすることにより、溶融金属１２をキャビティ２９ｃ内に注入した際に隙間４３からベローズ３９内部へ溶融金属１２が流出するのを防ぐことができる。それにより、鋳造物の上部にバリが出るような不具合が生じない。

【0035】

また、ベローズ３９内には、真空ポンプ２５による吸引減圧の際に、ベローズ３９が横ずれして押し潰されないように複数本の支持バネ付スライド機構４９が設置されている。支持バネ付スライド機構４９は、その上端が支持板５２に固定され、下端が下部ダイベース４０'に固定されている。支持バネ付スライド機構４９は、支持バネ取付け管と、その中に配置されるバネとバネを上から押すスライド棒から構成され、バネは鋳造物を脱型する際にベローズ３９が一定長さだけ押し潰され、ベローズ３９や支持板５２の自重に押し潰されないようなバネ定数を有している。

【0036】

さらに、ベローズ３９が吸引減圧の際に確実に押し潰されない様に、複数本のベローズ収縮防止ピン４６がベローズ３９内に設置されている。ベローズ収縮防止ピン４６は、その上端が支持板５２に固定され、下端が下部ダイベース４０'及び上型２９ｂを貫通して下型２９ａの水平な部分（鋳型の外側）に載置されている。支持バネ付スライド機構４９とベローズ収縮防止ピン４６の本数は、例えばそれぞれ４本、互いに４５°ずれた位置に設置される。このような配置とすることで支持構造の対称性が保たれ、真空に近い減圧状態（約−１００ｋＰａ）であっても、ベローズ３９が押し潰されない構成となっている。

【0037】

本実施例では、押しピン３８の取り付け板と、支持バネ付スライド機構４９及びベローズ収縮防止ピン４６の取り付け板を共通の支持板５２にして構成しているが、この構成に限定されず、押しピン３８の取り付け板と支持バネ付スライド機構４９及びベローズ収縮防止ピン４６の取り付け板を分離した構成としてもよい。

【0038】

この真空鋳造装置により鋳造物を成型するときは、まず、上型２９ｂが下型２９ａを重ね合わせた状態にしてキャビティ２９ｃを形成する。本発明では、従来の金型と異なり、上型２９ｂと下型２９ａとの間に隙間４２を設け、隙間４２の全外周にわたり真空ポンプ２５と連結する空気通路４４を設けている。本実施例では、図２、４に示すように、空気通路４４が真空配管３２を介して真空ポンプ２５と直接連結する構成としているが、ベローズ３９を介して真空ポンプ２５と連結する構成としてもよい（図示せず）。また、上型２９ｂと下型２９ａが熱変形で上型２９ｂと下型２９ａとの間の隙間４２が均一に出来ない場合、やむを得ずキャビティ２９ｃと空気通路４４間の隙間４２を作らず旭日旗の様に放射状の狭い土手状凸部を残したり、逆に凹部を設けて出来るだけ均一な隙間４２に仕上げても良い。特にキャビティ２９ｃ内面に塗布する塗型剤は隙間４２側にも塗布せざるを得ない場合には、凹部を設けて塗型剤の厚みを考慮して隙間４２を形成しても良い。

【0039】

真空ポンプ２５と連結する空気通路４４が、隙間４２の全外周にわたり設けられていることにより、空気通路４４がキャビティ２９ｃを均等に真空ポンプ２５により吸引減圧され、それによりキャビティ２９ｃ内を外周方向から均一な圧力で吸引減圧することができる。また、前述の押しピン３８の外周に設けられている隙間４３からも同時に吸引減圧することができるため、キャビティ２９ｃ内を外周方向及び上方向から均一な圧力で吸引減圧することができる。それにより、キャビティ内の吸引減圧にかかる時間を短縮することができる。鋳造物が大きくなって押しピンが設置できない部分の近くに前記隙間と同じ穴径を持つ図示無しポーラスプラグを設けて、キャビティ２９ｃ内の吸引減圧にかかる時間を短縮することもできる。

【0040】

上型２９ｂと下型２９ａとの間に設けられた隙間４２の幅（図２でｇと表示）は、押しピン３８の外周面と押しピンが貫通する管４３'との間に設けられた隙間４３と同様に、０．０５ｍｍから０．２ｍｍとし、好ましくは０．０５ｍｍから０．１ｍｍとする。それにより、溶融金属１２が隙間４２から金型の外へ流出するのを防ぐことができ、バリが生じない。図示無しポーラスプラグを設けた場合には、その穴は隙間４２と隙間４３と同等であり、それにより、ポーラスプラグへの湯射しが無くて済む。また、上型２９ｂと下型２９ａとの隙間４２から外部の空気がキャビティ２９ｃ内に入ることが防止するために、空気通路４４を囲むようにして気密シール用のＯリング２９ｅが設けられている。

【0041】

キャビティ２９ｃ内を真空ポンプ２５により瞬時に−１００ｋＰａ程度まで吸引減圧させると、大気圧がかかった溶融金属槽１１に収納された溶融金属１２は、ダクト１を通過して勢いよく汲み上げられ、電磁ポンプ１４'を使用しなくてもキャビティ２９ｃ内まで全ての空間に充填されてしまう。低圧鋳造法では、密閉炉にガス圧を掛けて密閉炉のストークから押し出される溶融金属１２を鋳型の下からゆっくり注入することで、ガスや酸化物の巻き込みの少ない良い鋳造物を作ることができるのと同様に、本発明でも溶融金属１２の注入速度を制御する必要がある。

【0042】

従って、この減圧した真空金型に溶融金属が制御されずに注入されない様に、その前に電磁ポンプ１４'にキャビティ２９ｃが真空になっても溶融金属１２を電磁ポンプ１４'のダクト１内で溶融金属１２の注入方向と反対方向に制動力が発生する様に通電しておく。キャビティ２９ｃが真空になると同時にダクト１内を溶融金属が上昇してゆくが、瞬時に溶融金属１２に制動力が発生しダクト１内に溶融金属１２が制動され、その制動力を調整してストーク１'の所定レベル３０で溶融金属１２を保持して、その制動力を所定の速度で弱める事でキャビティ２９ｃに溶融金属１２を充填する。本発明では、キャビティ２９ｃが単独で真空に出来るように電磁ポンプ１４'の制動力を利用しダクト１からストーク１'内に一旦保持し、電磁バルブの様な機能を持たせた。

【0043】

金型２７のキャビティ２９ｃ中に溶融金属１２を充填する際に、図１，２に示すように、分流子５５を使用して、溶融金属１２の流れを均一的に分けるようにしてもよい。分流子５５は、ヒータ４７と熱電対４８及び電源５０と測定器５１から構成される。分流子５５を使用することで、金型２７の湯口２９ｄで、鋳造物が分離、切断しやすくなるという利点がある。また、分流子５５を金型２７よりも高温にすることにより、溶融金属１２の温度低下を防止するという利点がある。

【0044】

キャビティ２９ｃの中に溶融金属１２を充填後、図３と図４に示すように、スライド板３７を上昇させて、上型２９ｂを上昇させると、上型２９ｂが下型２９ａから離れ、金型２７のキャビティ２９ｃが開く。このとき成型した鋳造物５９は上型２９ｂに付いている。更に上型２９ｂを上昇させると、支持板５２が押出部材４５に当たってベローズ３９と支持板５２が押され、支持板５２に設置された複数の押しピン３８の先端部がキャビティ２９ｃの中に入り込んで、成型した鋳造物５９が上型２９ｂから分離される。鋳造物５９が上型２９ｂから分離される前に、図示していない受け皿等が鋳造物５９の下に来て、分離される鋳造物５９を受けとれるようにする。

【0045】

この時、ベローズ３９は、横ずれなく支持バネ付スライド機構４９に従って一定長さだけ押し潰される。ベローズ３９は、このように、一定長さに押し潰され、成型した鋳造物５９を上型２９ｂから分離させた後スライド板３７を下げると、押しピン３８の先端部とベローズ収縮防止ピン４６の先端部は、上型２９ｂから下方へ垂れ下がるような状態にならず、一時的に垂れ下がっている状態となっても、支持バネ付スライド機構４９により上型２９ｂ内に戻される。

【0046】

この成型された鋳造物５９を図示していない受け皿等に取り出すことにより、１回の鋳造工程が完了する。以下、下型２９ａの上に上型２９ｂを重ね合わせ、金型２７を組み立て、成型を繰り返す。図３と図４は、鋳造物５９を分かりやすくするため、鋳造物５９が上型２９ｂから押し出され下型２９ａの上に落ちた状態を示している。

【0047】

図５は、本発明の真空鋳造装置の他の実施例を示す上型と下型を重ね合わせた状態の部分拡大断面図である。上記の実施例と本実施例との違いは、真空鋳造装置のベローズ３９内の押しピン３８の支持板５３と支持バネ付スライド機構４９及びベローズ収縮防止ピン４６の支持板５２とを異なる支持板にして構成した点である。図５に示すように、押しピン３８は、支持板５３に取り付けられており、支持バネ付スライド機構４９及びベローズ収縮防止ピン４６は支持板５３の上部の支持板５２に取り付けられている。

【0048】

押しピン３８は金型の形状によって長さを微妙に調整する必要があるため、押しピン３８が取り付けられる支持板５２を支持バネ付スライド機構４９及びベローズ収縮防止ピン４６が取り付けられる支持板５３と別に構成しておくと、その調整が行ない易くなる。例えば、金型の形状を変更する際に、支持バネ付スライド機構４９等の取り付け板はそのまま交換せず、押しピン３８の取り付け板だけを交換することで調整が可能となる。しかし、このように押しピン３８の取り付け板と他の取り付け板を異なる支持板にして構成すると、それぞれの寸法精度が異なるため、全体的な寸法のズレが生じ得るという短所もある。

【0049】

以上説明してきた金型内部を真空にするため電磁ポンプ１４'を電磁バルブとして使用した真空鋳造装置は、上型２９ｂと下型２９ａとの間に隙間４２が設けられ、また、その全外周にわたり真空ポンプと連結する空気通路４４を設けており、また、押しピン３８の外周面と押しピンが貫通する管４３'との間に空気が連通する隙間４３を設けているため、キャビティ内を外周方向及び上方向から均一な圧力で吸引減圧でき、金型内のキャビティ２９ｃにガスが無いため良質な鋳造物を生産することができる。また、キャビティ内に鋳造時に巻き込まれるガスが無いので金型への注入 度を上げる事ができ、その恩恵として金型温度を下げることが出来るので、鋳造サイクル時間を短縮でき、鋳造物の生産コストを低減することができる。

【産業上の利用可能性】

【0050】

本発明による電磁ポンプ真空鋳造装置は、スライド機構により上型を上下動して鋳型を組み立て、或いは脱型する構造の真空鋳造装置において、キャビティ内を外周方向及び上方向から均一な圧力で、短時間で吸引減圧でき、キャビティ内にガスが無いので良質な鋳造物を生産することができるため、高品質を求める分野で利用することが出来る。

【符号の説明】

【0051】

１' ストーク
１２ 溶融金属
２５ 真空ポンプ
２７ 金型
２９ａ 金型の下型
２９ｂ 金型の上型
２９ｃ 金型のキャビティ
２９ｄ 金型の湯口
３３ 台板
３４ スライドガイド
３８ 押しピン
３９ ベローズ
４２、４３ 隙間
４３' 押しピンが貫通する管
４６ ベローズ収縮防止ピン
４９ 支持バネ付スライド機構
５２ 支持板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】