(57)【要約】【課題】被溶融材料の分離採取、供給に係るコストを低減すると共に、被溶融材料への汚染を防止し、更には、生産性を向上する。【解決手段】溶解炉２内の母材加熱位置に母材Ｍ１を配置する材料配置手段２０、２１、２２、２３、２４、２６と、前記材料配置手段により前記母材加熱位置に配置された母材に対し加熱溶融する加熱溶融手段１１とを備え、不活性ガス雰囲気下または真空雰囲気下において、前記加熱溶融手段により前記母材を加熱溶融することにより前記母材の所定量が分離採取され、被溶融材料として前記ハース８に供給される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性ガス雰囲気または真空雰囲気が形成される溶解炉内に配置され、前記溶解炉内において被溶融材料を収容するためのハースに前記被溶融材料を供給する被溶融材料供給装置であって、
前記溶解炉内の母材加熱位置に母材を配置する材料配置手段と、
前記材料配置手段により前記母材加熱位置に配置された母材に対し加熱溶融する加熱溶融手段とを備え、
不活性ガス雰囲気下または真空雰囲気下において、前記加熱溶融手段により前記母材を加熱溶融することにより前記母材の所定量が分離採取され、被溶融材料として前記ハースに供給されることを特徴とする被溶融材料供給装置。
【請求項２】
前記母材加熱位置は、前記ハースの上方に配置され、
前記加熱溶融手段により分離採取された前記所定量の母材が、下方の前記ハースに落下し、被溶融材料として前記ハースに供給されることを特徴とする請求項１に記載された被溶融材料供給装置。
【請求項３】
前記加熱溶融手段は、アーク放電を用いる手段であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された被溶融材料供給装置。
【請求項４】
前記溶解炉は、アーク放電により前記ハース内の被溶融材料を溶解するアーク溶解炉であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された被溶融材料供給装置。
【請求項５】
前記材料配置手段は、
棒状母材が装填される装填孔が設けられ、前記母材加熱位置に合わせて、前記装填孔が配置される材料供給マガジンと、
前記母材加熱位置に合わせて配置された装填孔に装填された棒状母材を、前方に押し出し、該棒状母材の先端側を前記材料供給マガジンの前面側に突出させる押圧手段とを有し、
前記加熱溶融手段は、前記押圧手段により前記材料供給マガジンの前面側に突出された前記棒状母材に対し加熱溶融することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された被溶融材料供給装置。
【請求項６】
前記材料供給マガジンには複数の装填孔が設けられ、
前記材料配置手段は、
さらに前記材料供給マガジンに設けられた複数の装填孔のうちの一の装填孔を、順に前記母材加熱位置に合わせて配置する装填孔切替手段を有することを特徴とする請求項５に記載された被溶融材料供給装置。
【請求項７】
前記材料供給マガジンにおいて、前記複数の装填孔は垂直方向に配列され、
前記装填孔切替手段は、前記材料供給マガジンを上下方向に移動させることにより、前記複数の装填孔のうちの一の装填孔を前記母材加熱位置に合わせることを特徴とする請求項６に記載された被溶融材料供給装置。
【請求項８】
前記材料供給マガジンにおいて、前記複数の装填孔は円柱状の躯体の縁側に円周方向に沿って配置され、
前記装填孔切替手段は、前記材料供給マガジンを軸周りに回転させることにより、前記複数の装填孔のうちの一の装填孔を前記母材加熱位置に合わせることを特徴とする請求項６に記載された被溶融材料供給装置。
【請求項９】
前記加熱溶融手段は、前記材料供給マガジンの前面側に突出した棒状母材に対し、その先端から所定長さの位置を局所的に加熱溶融して切断し、
切断された前記所定長さの棒状の被溶融材料が前記ハースに供給されることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれかに記載された被溶融材料供給装置。
【請求項１０】
前記加熱溶融手段は、前記材料供給マガジンの前面側に突出した棒状母材に対し、その先端から所定長さの位置までを加熱溶融し、
溶融された溶湯が前記ハースに滴下し、被溶融材料として供給されることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれかに記載された被溶融材料供給装置。
【請求項１１】
不活性ガス雰囲気または真空雰囲気が形成される溶解炉内において、被溶融材料を収容するためのハースに前記被溶融材料を供給する被溶融材料の供給方法であって、
前記溶解炉内の母材加熱位置に母材を配置するステップと、
前記母材加熱位置に配置された母材に対し加熱溶融するステップと、
不活性ガス雰囲気下または真空雰囲気下において、加熱溶融された前記母材の所定量を分離採取し、被溶融材料として前記ハースに供給するステップとを含むことを特徴とする被溶融材料の供給方法。
【請求項１２】
前記請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載された被溶融材料供給装置を備える溶解炉装置であって、
被溶融材料の溶解を行う溶解手段を備え、
前記不活性ガス雰囲気下または真空雰囲気下において前記ハースに供給された被溶融材料を、前記溶解手段により溶解することを特徴とする溶解炉装置。
【請求項１３】
前記溶解手段は、アーク放電により前記ハース内の被溶融材料を溶解することを特徴とする請求項１２に記載された溶解炉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被溶融材料供給装置及び供給方法、並びに被溶融材料供給装置を備えた溶解炉装置に関し、特に、被溶融材料を溶解するための溶解炉内に配置され、前記被溶融材料を収容するハースに被溶融材料を供給する被溶融材料供給装置及び供給方法、並びに被溶融材料供給装置を備えた溶解炉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アーク放電の熱エネルギーを使用してハース凹部内に収容された金属材料（被溶融材料）を溶解するアーク溶解は従来から広く知られている。このアーク溶解は、減圧アルゴンの雰囲気内で直流アーク電源を用いてタングステン電極等を陰極とし、水冷ハース上に置いた金属材料（陽極）との間で直流アーク放電による熱エネルギーによって金属材料を溶解するものである。
【０００３】
ここで、図９に、従来から知られているアーク溶解炉の構成例を示す。
図示するアーク溶解炉２００において、溶解室２１０の下面に銅鋳型２０１が密着し、溶解室２１０は密閉容器となされている。
また、銅鋳型２０１の下方には、冷却水が循環する水槽２０２が設けられ、銅鋳型２０１は水冷鋳型となされている。
また、図示するように棒状の水冷電極（アーク溶解用電極）２０３が、溶解室２１０の上方から室内に気密性を保持しながら挿設され、陰極としてのタングステン電極２０３ａが形成されたその先端は、ハンドル部２０４の操作によって溶解室２１０を大気の混入なく上下、前後、左右に移動できるようになされている。
【０００４】
また、溶解室２１０内には、内部にユニバーサルジョイント（図示せず）を有する保持管２０５を介して材料ハンドリングスティック２０６が挿設され、室内を上下、前後、左右に移動可能になされている。この材料ハンドリングスティック２０６の先端にはフック２０６ａが設けられ、銅鋳型２０１上で溶解した金属材料Ｍの反転、移動を補助するために用いられる。
【０００５】
このアーク溶解炉２００において金属溶解し合金生成する場合、秤量した金属材料Ｍが銅鋳型２０１上に置かれ、溶解室２１０が密閉されて所定の減圧雰囲気が形成される。そして、水冷電極２０３のタングステン電極（陰極）２０３ａと銅鋳型２０１上の金属材料（陽極）との間でアーク放電が発生させられ、その熱エネルギーにより複数の異なる金属材料Ｍが溶解し合金化される。
また、前記金属材料Ｍの溶解の際には、前記アーク放電による熱エネルギーは金属材料Ｍの上面側に集中するため、前記材料ハンドリングスティック２０６を操作して先端のフック２０６ａにより金属材料Ｍを反転、移動させながら作業が進められる。
尚、図９に示したようなアーク溶解炉については、例えば特許文献１に記載されている。該特許文献１においては、被溶融材料（金属材料）が溶解されるステージを、「鋳型」と称している。一般に、該鋳型は、「ハース」とも称され、アーク溶解炉においては、例えば「水冷銅ハース」と記される場合も多い。また、この「水冷銅ハース」には、複数の溶解ステージ（凹部）が設けられる場合も多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１６０３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来、溶解室２１０内の銅鋳型２０１に置くための溶解前の金属材料Ｍは、予め、溶解室２１０の外（大気中）において、鋳型の大きさに適した重量、サイズに切断、秤量し採取されていた。そして、採取した金属材料Ｍを銅鋳型２０１に置いた後、溶解室２１０内を密閉して減圧雰囲気を形成していた。
【０００８】
しかしながら、大気中で切断する場合は、切断面が大気と熱で酸化されるという問題点、及び、切り代の無駄が生じるという課題があった。
さらに、材料（被溶融材料）が難切削加工材（難削材）の場合には、切削加工に時間を要する上、切削刃物の摩耗が激しいため、刃物の交換頻度が高くなり、メンテナンスコストが嵩むという課題があった。
また、切削加工に潤滑油を用いる場合、材料に付着した油を十分に洗浄する洗浄工程が必要となり、生産性が低下するという課題があった。
尚、前記難削材とは、加工能率が悪い材料、刃具寿命が短い材料、加工精度が良好でない材料などの総称である。また、その材料特性としては、高硬度、高脆性、低熱伝導率、高温下では化学的に活性、柔軟であることなどを有する。かかる難削材の例としては、Ｔｉ合金が代表的である。
【０００９】
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、溶融炉内のハースに、被溶融材料の母材から所定量の被溶融材料を分離採取し、供給する被溶融材料供給装置において、前記被溶融材料の分離採取、供給にかかるコストを低減すると共に、被溶融材料への汚染を防止し、更には、生産性を向上することのできる被溶融材料供給装置及び供給方法、並びに被溶融材料供給装置を備えた溶解炉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】
【００１０】
前記課題を解決するためになされた、本発明に係る被溶融材料供給装置は、不活性ガス雰囲気または真空雰囲気が形成される溶解炉内に配置され、前記溶解炉内において被溶融材料を収容するためのハースに前記被溶融材料を供給する被溶融材料供給装置であって、前記溶解炉内の母材加熱位置に母材を配置する材料配置手段と、前記材料配置手段により前記母材加熱位置に配置された母材に対し加熱溶融する加熱溶融手段とを備え、不活性ガス雰囲気下または真空雰囲気下において、前記加熱溶融手段により前記母材を加熱溶融することにより前記母材の所定量が分離採取され、被溶融材料として前記ハースに供給されることに特徴を有する。
尚、前記母材加熱位置は、前記ハースの上方に配置され、前記加熱溶融手段により分離採取された前記所定量の母材が、下方の前記ハースに落下し、被溶融材料として前記ハースに供給されることが望ましい。
また、前記加熱溶融手段は、アーク放電を用いる手段であることが望ましい。
また、前記溶解炉は、アーク放電により前記ハース内の被溶融材料を溶解するアーク溶解炉であることが望ましい。
【００１１】
このような構成によれば、母材を加熱溶融し、所定量の金属材料を分離採取してハースに供給することができるため、従来のように切削刃物が必要なく、刃物の交換作業が発生しないため、メンテナンスに要するコストを低減することができる。
また、溶解炉内でハースに金属材料を分離採取、供給することができるため、金属材料に不純物などが混入することがなく、鋳造品の品質低下を防止することができる。
また、従来のような切削加工による金属材料の取得ではなく、加熱溶解による分離採取であるため、金属材料の洗浄工程が必要なく、また、短時間で所定量の金属材料をハースに供給することができる。
【００１２】
また、前記材料配置手段は、棒状母材が装填される装填孔が設けられ、前記母材加熱位置に合わせて、前記装填孔が配置される材料供給マガジンと、前記母材加熱位置に合わせて配置された装填孔に装填された棒状母材を、前方に押し出し、該棒状母材の先端側を前記材料供給マガジンの前面側に突出させる押圧手段とを有し、前記加熱溶融手段は、前記押圧手段により前記材料供給マガジンの前面側に突出された前記棒状母材に対し加熱溶融することが望ましい。
また、前記材料供給マガジンに複数の装填孔が設けられている場合には、前記材料配置手段は、さらに前記材料供給マガジンに設けられた複数の装填孔のうちの一の装填孔を、順に前記母材加熱位置に合わせて配置する装填孔切替手段を有することが望ましい。
このような構成の材料配置手段を備えることにより、材料供給マガジンに装填された棒状材料から必要量の金属材料を切り出して連続的にハースに供給することができるため、生産性を向上することができる。
【００１３】
また、前記材料供給マガジンに複数の装填孔が設けられている場合、前記材料供給マガジンにおいて、前記複数の装填孔は垂直方向に配列され、前記装填孔切替手段は、前記材料供給マガジンを上下方向に移動させることにより、前記複数の装填孔のうちの一の装填孔を前記母材加熱位置に合わせることが望ましい。
或いは、前記材料供給マガジンにおいて、前記複数の装填孔は円柱状の躯体の縁側に円周方向に沿って配置され、前記装填孔切替手段は、前記材料供給マガジンを軸周りに回転させることにより、前記複数の装填孔のうちの一の装填孔を前記母材加熱位置に合わせる構成としてもよい。
このような構成により、連続的に前記棒状母材の先端側を前記材料供給マガジンの前面側に突出させ、加熱溶融手段により加熱溶融することが可能となる。
【００１４】
また、前記加熱溶融手段は、前記材料供給マガジンの前面側に突出した棒状母材に対し、その先端から所定長さの位置を局所的に加熱溶融して切断し、切断された前記所定長さの棒状の被溶融材料が前記ハースに供給されることが望ましい。
或いは、前記加熱溶融手段は、前記材料供給マガジンの前面側に突出した棒状母材に対し、その先端から所定長さの位置までを加熱溶融し、溶融された溶湯が前記ハースに滴下し、被溶融材料として供給されるように構成してもよい。
このように加熱溶融手段によれば、所定量の金属材料を加熱溶融して前記ハースに供給することができる。
【００１５】
また、前記課題を解決するためになされた、本発明に係る被溶融材料の供給方法は、不活性ガス雰囲気または真空雰囲気が形成される溶解炉内において、被溶融材料を収容するためのハースに前記被溶融材料を供給する被溶融材料の供給方法であって、前記溶解炉内の母材加熱位置に母材を配置するステップと、前記母材加熱位置に配置された母材に対し加熱溶融するステップと、不活性ガス雰囲気下または真空雰囲気下において、加熱溶融された前記母材の所定量を分離採取し、被溶融材料として前記ハースに供給するステップとを含むことに特徴を有する。
【００１６】
このような方法によれば、母材を加熱溶融し、所定量の金属材料を分離採取してハースに供給することができるため、従来のように切削刃物が必要なく、刃物の交換作業が発生しないため、メンテナンスに要するコストを低減することができる。
また、溶融炉内でハースに金属材料を供給することができるため、金属材料に不純物などが混入することがなく、鋳造品の品質低下を防止することができる。
また、従来のような切削加工による金属材料の取得ではなく、加熱溶融による分離採取であるため、金属材料の洗浄工程が必要なく、また、短時間で所定量の金属材料をハースに供給することができる。
【００１７】
また、前記課題を解決するためになされた、本発明に係る溶解炉装置は、前記被溶融材料供給装置を備える溶解炉装置であって、被溶融材料の溶解を行う溶解手段を備え、前記不活性ガス雰囲気下または真空雰囲気下において前記ハースに供給された被溶融材料を、前記溶解手段により溶解することに特徴を有する。
尚、前記溶解手段は、アーク放電により前記ハース内の被溶融材料を溶解することが望ましい。
このような溶解炉装置によれば、前記した被溶融材料供給装置による効果を得ることができ、前記課題を解決することができる。
尚、本発明に係る溶解炉装置においては、加熱溶融により所定量を分離採取した被溶融材料を大気に曝すことなく溶解鋳造することを特徴としているが、溶解鋳造は、１段で行ってもよく、或いは２段の工程で行ってもよい。
１段で行う場合には、分離採取した被溶融材料を溶解するハース凹部の形状を目的とする鋳型形状にし、溶解して冷却した際に所望の形状となるようにすればよい。或いは、最初に溶解により生じた溶湯が所望形状の鋳型に自然に流れ入り、固化するようにハース形状を構成すればよい。
また、２段で行う場合には、最初に溶解する鋳型とは別に鋳造用の鋳型を用意し、最初の溶解後に一旦固化させ、次いで、鋳込み用の鋳型に再溶融しながら流し込むようにすればよい。
前記した１段で行うか、２段で行うかは、鋳造された製品への要求特性（寸法精度、冷却速度に依存する微細金属組織構造など）により選択すればよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、溶融炉内のハースに、被溶融材料の母材から所定量の被溶融材料を分離採取し、供給する被溶融材料供給装置において、前記被溶融材料の分離採取、供給にかかるコストを低減すると共に、被溶融材料への汚染を防止し、更には、生産性を向上することのできる被溶融材料供給装置及び供給方法、並びに被溶融材料供給装置を備えた溶解炉装置を得ることができる。
また、前記溶解炉装置を用いることにより、高品位の最終製品を低コストで生産することができ、最終製品を製造するプレス機械などへの高品質、高寸法精度の材料を生産性よく供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施形態を示す図であって、本発明に係る被溶融材料供給装置（材料供給装置）を具備する鋳造装置（溶解炉装置）の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、図１の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】図３は、図１の鋳造装置が備える材料供給装置の一連の状態遷移を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、図３の動作に続く材料供給装置の一連の状態遷移を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、図４の動作に続く材料供給装置の一連の状態遷移を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、図１の鋳造装置が備える材料供給装置の他の動作形態を示す断面図である。
【図７】図７は、図１の鋳造装置が備える材料供給装置の他の動作形態を示す断面図である。
【図８】図８は、材料供給装置が有する材料供給マガジンの他の形態を示す斜視図である。
【図９】図９は、従来のアーク溶解炉の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る被溶融材料供給装置及び供給方法の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態を示す図であって、本発明に係る被溶融材料供給装置を具備する鋳造装置（溶解炉装置）の構成を模式的に示す断面図である。図２は、図１の一部を拡大して示す断面図である。
【００２１】
図示する鋳造装置１は、内部に密閉空間を形成するチャンバ２（溶融炉）と、前記チャンバ２の内部を真空引き後、所定の不活性ガス（アルゴンガスなど）を充填するガス供給装置３とを備える。
前記チャンバ２内には、金属材料（被溶融材料）を溶解し鋳造するための複数のハース部材４が設けられ、それら複数のハース部材４は、円板状のテーブル５の縁側に円周に沿って配置されている。
また、前記テーブル５は、その中心部が鉛直に延びる回転軸６によって支持されている。回転軸６は、ステッピングモータからなる回転駆動部７によって軸周りに所望の回転角度で回転可能となされており、回転軸６と共にテーブル５が回転し、チャンバ２内における各ハース部材４の位置が変更されるようになっている。
【００２２】
また、前記各ハース部材４は、図２に示すように、被溶融材料である金属材料Ｍ２が収容される溶解ハース８を有している。窪み上に形成された溶解ハース８の底部中央には、上下に連通する連通孔８ａが形成され、その下方に鋳型９の空間が形成されている。即ち、溶解ハース８に収容された金属材料Ｍ２が溶融されると、連通孔８ａを通って鋳型９に流れ込むようになっている。
【００２３】
また、テーブル５に設けられた複数のハース部材４のうち、チャンバ２内の所定位置に配置されるハース部材４の上方には、ハース部材４の溶解ハース８に収容された金属材料Ｍをアーク溶解するための棒状の水冷電極（アーク溶解手段）１０が設けられている。この水冷電極１０は、チャンバ２の上方から室内に挿設され、陰極としてのタングステン電極１０ａがハース部材４の溶解ハース８に向けられている。水冷電極１０には、アーク電源１２が接続されると共に、電極内を冷却するために冷却水を供給する冷却水供給装置１４が接続されている。
【００２４】
また、水冷電極１０は、ユニバーサルジョイント（図示せず）を介してチャンバ２内に配置されており、例えばステッピングモータからなる駆動装置１５によって、その先端のタングステン電極１０ａの向きを細かに変化させることが可能となっている。
尚、回転駆動部７を駆動させ、テーブル５を軸周りに回転させることで、テーブル５に設けられた各ハース部材４を水冷電極１０の直下に順に配置することができ、各ハース部材４の溶解ハース８に収容された金属材料Ｍ２を連続的に溶解することが可能となっている。
【００２５】
また、鋳造装置１は、本発明に係る被溶融材料供給装置として、チャンバ２内において各ハース部材４に金属材料Ｍ２を供給するための材料供給装置３０を具備している。
この材料供給装置３０は、図１に示すように、前記水冷電極１０とは別に、棒状の金属材料Ｍ１（棒状母材）を局所的に加熱溶融して切断し、所定長さの棒状の金属材料Ｍ２を得るための水冷電極１１（加熱溶融手段）を備えている。この水冷電極１１は、前記水冷電極１０と同様にアーク溶解用電極であって、その先端にタングステン電極１１ａを有している。また、水冷電極１１には、アーク電源１３が接続されると共に、電極内を冷却するために冷却水を供給する冷却水供給装置１４が接続されている。
【００２６】
また、水冷電極１１は、チャンバ２の上方から室内に挿設され、その先端のタングステン電極１１ａが、前記水冷電極１０が配置されるハース部材４の位置とは別のハース部材４の直上位置に配置されている。
即ち、水冷電極１１により前記金属材料Ｍ１を局所的に加熱溶融して切断し、取得された金属材料Ｍ２が、下方に配置されたハース部材４の溶解ハース８に落下して収容されるようになっている。
【００２７】
尚、水冷電極１１は、水冷電極１０と同様にユニバーサルジョイント（図示せず）を介して配置され、例えばステッピングモータからなる駆動装置１６によって先端のタングステン電極１１ａを上下前後左右に移動させ、その位置を細かに調整できるようになっている。
【００２８】
また、この材料供給装置３０は、チャンバ２内において、水冷電極１１の側方に設けられ、溶解ハース８の上方（母材加熱位置と呼ぶ）に母材である金属材料Ｍ１を配置するための材料供給マガジン２０を有している。
材料供給マガジン２０は、図２に断面図で示すように、略直方体の躯体を有し、その前後側面を水平方向に貫通すると共に、垂直方向に一列に配列された複数（図では３つ）の装填孔２０ａが設けられている。
前記複数の装填孔２０ａには、それぞれ棒状の金属材料Ｍ１が装填され、材料供給マガジン２０の前面側が水冷電極１１側に向けられ、後面側がチャンバ２の壁面側に向けられている。
【００２９】
また、図２に示すように、前記材料供給マガジン２０は、その下面側が、例えば鉛直方向に延びる直棒状のネジ軸２１によって支持され、垂直駆動部２２を駆動源とするボールネジ機構によって上下動可能となされている（ネジ軸２１と垂直駆動部２２とによって装填孔切替手段が構成される）。尚、本実施の形態においては、このようにボールネジ機構によって材料供給マガジン２０が上下動する構成を例として示したが、それに限らず、材料供給マガジン２０を上下動可能な駆動機構であれば、如何なる機構も装填孔切替手段として用いることができる。
【００３０】
また、チャンバ２の側壁の外側から室内に向けて、例えば、水平方向に直棒状のネジ軸２３が進退自在に挿通され、その先端に設けられた押圧部材２４が、前記材料供給マガジン２０の後面側から所定の高さ位置にある装填孔２０ａに挿入可能となされている。前記ネジ軸２３は、例えば、水平駆動部２６を駆動源とするボールネジ機構によって水平方向に移動可能となっている（押圧部材２４とネジ軸２３と水平駆動部２６とによって押圧手段が構成される）。尚、本実施の形態においては、このようにボールネジ機構によって押圧部材２４が水平方向に移動する構成を例として示したが、それに限らず、押圧部剤２４を水平方向に移動可能な駆動機構であれば、如何なる機構も押圧手段として用いることができる。
【００３１】
尚、前記押圧部材２４の移動する軌道はチャンバ２内で固定されているが、前記のように前記垂直駆動部２２の駆動により材料供給マガジン２０は上下移動されるため、垂直方向に配列された複数の装填孔２０ａのうち、母材加熱位置に合わせて移動された装填孔２０ａに前記押圧部材２４が挿入されることになる。
【００３２】
また、前記したように装填孔２０ａには、金属材料Ｍ１が装填されているため、母材加熱位置に合わせられた装填孔２０ａに対し前記押圧部材２４が前進すると、装填されている金属材料Ｍ１の後端に押圧部材２４の先端が当接し、押圧部材２４が金属材料Ｍ１を前方に押し出すように作用する。そして、材料供給マガジン２０の前面側から前記棒状の金属材料Ｍ１が突出し、水冷電極１１の先端下方（母材加熱位置）に配置されるようになっている。
【００３３】
続いて、このように構成された鋳造装置１における一連の動作について、図１、図２に加え、図３乃至図５を用いて説明する。尚、図３乃至図５は、鋳造装置１が備える材料供給装置３０の一連の状態遷移を模式的に示す断面図である。
最初に、チャンバ２が閉じられ、ガス供給装置３によりチャンバ２内を真空引きし、所定の不活性ガス（例えばアルゴンガス）を充填する。これによりチャンバ２内は、所定の気圧（例えば−２０ｋＰａ（ゲージ圧）〜−５０ｋＰａ（ゲージ圧））の雰囲気となされる。
【００３４】
また、図３（ａ）に示すようにチャンバ２内において、予め材料供給マガジン２０の全ての装填孔２０ａに金属材料Ｍ１が装填されている。
垂直駆動部２２はネジ軸２１を介して材料供給マガジン２０を上下方向に移動させ、例えば、最下の装填孔２０ａの高さを押圧部材２４の軌道高さ（母材加熱位置の高さ）に合わせる。
また、水平駆動部２６はネジ軸２３を前進移動させ、前記最下の装填孔２０ａに装填された金属材料Ｍ１の後端側を押圧部材２４により押圧し、金属材料Ｍ１を前方に押し出す。
そして、図３（ｂ）に示すように、金属材料Ｍ１が、その先端から所定長さだけマガジン前方に突出し、水冷電極１１の先端下方に配置されると、水平駆動部２６は、ネジ軸２３の前進移動を停止する。
【００３５】
次いで、アーク電源１３がオンされ、図４（ａ）に示すように、タングステン電極１１ａの先端からアーク放電が生じる。そして、棒状の金属材料Ｍ１が局所的に加熱溶融され、切断された所定長さの金属材料Ｍ２が下方のハース部材４の溶解ハース８に落下して収容される（分離採取される）。また、前記ハース部材４の溶解ハース８に金属材料Ｍ２が収容されると、アーク電源１３がオフされる。
【００３６】
次に回転駆動部７の駆動によりテーブル５が所定角度だけ回転され、金属材料Ｍ２が未だ供給されていない他のハース部材４が水冷電極１１の直下に配置される。また、水平駆動部２６の駆動によりネジ軸２３が前進移動開始され、押圧部材２４が短くなった金属材料Ｍ１を再び前方へ押し出す。
そして、金属材料Ｍ１が、その先端から所定長さだけマガジン前方に突出し、水冷電極１１の先端下方（母材加熱位置）に配置されると、水平駆動部２６は、押圧部材２４の前進移動を停止させる。
【００３７】
また、再びアーク電源１３がオンされ、図４（ｂ）に示すように、タングステン電極１１ａの先端からアーク放電が生じる。そして、金属材料Ｍ１が局所的に加熱溶融され、所定長さの金属材料Ｍ２が下方のハース部材４の溶解ハース８に落下して収容される（分離採取される）。
このような手順を繰り返し、テーブル５に設けられた各ハース部材８の溶解ハース８には、順に金属材料Ｍ２が供給される。
【００３８】
また、最下の装填孔２０ａに装填された金属材料Ｍ１から分離採取可能な金属材料Ｍ２が、全てハース部材４の溶解ハース８に供給されると、図５（ａ）に示すように垂直駆動部２２の駆動により材料供給マガジン２０が下降され、２段目の装填孔２０ａの高さが押圧部材２４の高さ（母材加熱位置の高さ）に合わせられる。
そして、図５（ｂ）、図５（ｃ）に時系列に示すように、図３、図４の場合と同様にして、金属材料Ｍ１から所定長さの金属材料Ｍ２が局所的な加熱溶融による切断によりハース部材４の溶解ハース８に供給されることなる。
【００３９】
尚、図示しないが、２段目の装填孔２０ａに装填された金属材料Ｍ１から分離採取可能な金属材料Ｍ２が全てハース部材４の溶解ハース８に供給されると、材料供給マガジン２０がさらに下降され、最上位置の装填孔２０ａの高さが押圧部材２４の高さ（母材加熱位置の高さ）に合わせられる。
そして、前述した他の装填孔２０ａに装填された金属材料Ｍ１に対する場合と同様にして所定長さの金属材料Ｍ２が溶融切断され、ハース部材４の溶解ハース８に供給される。
【００４０】
一方、テーブル５の回転により、金属材料Ｍ２が収容されたハース部材４が水冷電極１０の直下に配置されると、アーク電源１２がオンされ、水冷電極１０のタングステン電極１０ａからアーク放電が生じ、溶解ハース８内の金属材料Ｍ２が溶解される。
そして、溶解ハース８で溶解された液体状の金属材料Ｍ２は、連通孔８ａを通って鋳型９に流れ込み、鋳型９が冷却されることによって鋳造品が形成される。
【００４１】
以上のように本発明に係る実施の形態によれば、棒状の母材である金属材料Ｍ１を局所的に加熱溶融して切断し、所定長さの金属材料Ｍ２を分離採取してハース部材４に供給することができるため、従来のように切削刃物が必要なく、メンテナンスに要するコストを低減することができる。
また、所定の減圧雰囲気となされたチャンバ２内でハース部材４の溶解ハース８に金属材料Ｍ２を供給することができるため、金属材料Ｍ２に不純物などが混入することがなく、鋳造品の品質低下を防止することができる。
また、従来のような切削加工による金属材料Ｍ２の取得ではなく、加熱溶解によるものであるため、金属材料Ｍ２の洗浄工程が必要なく、また、短時間で所定量の金属材料Ｍ２をハース部材４に供給することができる。
さらに、複数の金属材料Ｍ１が装填された材料供給マガジン２０がチャンバ２内に配置され、それら金属材料Ｍ１から必要量の金属材料Ｍ２を切り出してハース部材４に連続供給することができるため、生産性を向上することができる。
【００４２】
尚、前記実施の形態においては、チャンバ２内で位置固定された水冷電極１１により、材料供給マガジン２０の前面側から突出した金属材料Ｍ１を局所的に加熱溶融し、棒状の金属材料Ｍ２をハース部材４に供給するものとした。
しかしながら、本発明にあっては、その構成に限定されるものではない。
例えば、図６に示すように、チャンバ２内に位置固定された水冷電極１１からアーク放電を開始すると共に、金属材料Ｍ１を所定速度で前進させ、その間、その金属材料Ｍ１の先端が常に加熱溶融されるようにしてもよい。
この場合、金属材料Ｍ１の先端が加熱溶融されることによって、溶湯がハース部材４の溶解ハース８に滴下する。溶解ハース８には、液体状の金属材料Ｍ２の量が次第に増え、丸ボタン状の金属材料Ｍ２が形成されることになる。
【００４３】
或いは、図７に示すように、金属材料Ｍ１を前記材料供給マガジン２０の前方に所定の長さ突出させた状態とし、水冷電極１１を例えば回転保持具２７により保持し、胴部中心位置２７ａを軸として垂直方向に往復回動自在とする構成としてもよい。この場合、好ましくは、下方に配置された金属材料Ｍ１に対し、水冷電極１１の先端を金属材料Ｍ１の先端に向けた位置としてアーク放電を開始すると共に、金属材料Ｍ１の先端が常に加熱溶融されるように水冷電極１１を所定速度で回動させる。即ち、金属材料Ｍ１の先端位置は、加熱溶融によって後方へ移動するが、その金属材料Ｍ１の先端に対し水冷電極１１の先端が常に向けられている状態となされる。
このように金属材料Ｍ１の先端が加熱溶融されることによって、溶湯がハース部材４の溶融ハース８に滴下する。溶解ハース８には、液体状の金属材料Ｍ２の量が次第に増え、丸ボタン状の金属材料Ｍ２が形成されることになる。
【００４４】
また、前記実施の形態においては、前記材料供給マガジン２０は、複数の装填孔２０ａが縦方向に一列に配列されたものとしたが、本発明にあっては、その構成に限定されるものではない。
例えば、図８に示すように円柱状躯体の天面と底面を貫通するように複数の装填孔２８ａが円周に沿って縁側に配置された材料供給マガジン２８を用いてもよい。この場合、前記天面及び底面の中心２９を軸として、材料供給マガジン２８を回転自在に保持し、所定位置（母材加熱位置に合わせた位置）の装填孔２８ａに装填された金属材料Ｍ１を、その後端から（押圧部材２４により）押圧する構成となる。また、前記母材加熱位置に合わせて装填孔２８ａを切り替える場合は、材料供給マガジン２８を所定角度、回転させればよい。
或いは、前記材料供給マガジン２０は、複数ではなく１つの装填孔が設けられた構成であってもよく、その場合には、装填孔切替手段は必要なく、母材加熱位置に合わせられた装填孔２０ａに装填された金属材料Ｍ１を押圧部材２４により押圧する構成であればよい。
【００４５】
また、前記実施の形態においては、棒状の母材（金属材料Ｍ１）を加熱溶融するものとしたが、母材の形状は限定されるものではなく、例えば板状のものであってもよい。その場合、例えば材料配置手段として、薄い板状の母材を多重に巻いたロール体から、板先端を水冷電極１１側に向けて送り出す構成を適用することもできる。
【００４６】
また、前記実施の形態においては、ハース部材４に収容された金属材料Ｍ２を溶融するための水冷電極１０と、金属材料Ｍ１を溶融加熱するための水冷電極１１とを別体としたが、共通の水冷電極で行う構成としてもよい。
【００４７】
また、前記実施の形態においては、水冷電極１１により加熱溶融し、切断した金属材料Ｍ１が直接、溶融ハース８に落下し収容されるものとした。
しかしながら、本発明にあっては、その構成に限定されるものではない。
即ち、ハース部材４は、必ずしも水冷電極１１の下方に配置する必要はなく、チャンバ２内で互いに離れた位置に配置してもよい。
その場合、例えば、チャンバ２内で水冷電極１１により金属材料Ｍ１を加熱溶融し、分離採取した所定量の金属材料Ｍ２を、ハース部材４とは異なる位置に一旦置き、ロボットアームなどの搬送手段（図示せず）により金属材料Ｍ２をハース部材４に搬送するようにしてもよい。
或いは、水冷電極１１とハース部材４との間に、傾斜を持たせた滑り台状のスライダ（図示せず）を設けてもよい。この場合、水冷電極１１により加熱溶融し、分離採取された所定量の金属材料Ｍ２が前記スライダの上流側に落下し、ハース部材４に向かって滑り、溶融ハース８に収容されるようにすればよい。
【００４８】
また、前記実施の形態においては、ガス供給装置３によりチャンバ２の内部を真空引き後、所定の不活性ガス（アルゴンガスなど）を充填し、チャンバ２内に所定の不活性ガス雰囲気を形成するようにしたが、単にチャンバ２内に真空雰囲気を形成する構成としてもよい。
また、前記実施の形態においては、（加熱溶融手段として）アーク放電により金属材料Ｍ１を加熱溶融する構成とし、また、（溶解手段として）アーク放電により溶融ハース８内の金属材料Ｍ２を溶解する構成とした。しかしながら、本発明にあっては、いずれもその構成に限定されるものではなく、アーク放電以外の手段を用いて加熱溶融する構成としてもよい。
【００４９】
また、本発明において用いる被溶融材料は、アーク放電や電子ビームで溶融可能な材料であればよいが、特に、難削材である金属材料の場合に好ましく適用することができる。係る金属材料としては、生体適合材料、形状記憶合金として用途開発が進んでいるＴｉ合金（ＴｉＡｌＶ合金）を例として挙げることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１        鋳造装置（溶解炉装置）
２        チャンバ（溶解炉）
３        ガス供給装置
４        ハース部材
５        テーブル
６        回転軸
７        回転駆動部
８        溶解ハース（ハース）
９        鋳型
１０      水冷電極（溶解手段）
１１      水冷電極（加熱溶融手段）
１２      アーク電源
１３      アーク電源
１４      冷却水供給装置
１５      駆動装置
１６      駆動装置
２０      材料供給マガジン（材料配置手段）
２０ａ    装填孔
２１      ネジ軸（装填孔切替手段、材料配置手段）
２２      垂直駆動部（装填孔切替手段、材料配置手段）
２３      ネジ軸（押圧手段、材料配置手段）
２４      押圧部（押圧手段、材料配置手段）
２６      水平駆動部（押圧手段、材料配置手段）
３０      材料供給装置（被溶融材料供給装置）
Ｍ１      金属材料（母材、棒状母材）
Ｍ２      金属材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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