(57)【要約】  鋳造品を生成する鋳型キャビティ（５）と該鋳型キャビティ（５）に金属溶湯（Ｍ）を注入するための流入口とを備えた、金属溶湯（Ｓ）から鋳造品を製造するための鋳型において、少なくとも１つの補償チャンバ（８、９）が流路（１０、１１）を介して鋳型キャビティ（５）と連結しており、かつ、該補償チャンバの少なくとも一部分（８ａ、９ａ）が、金属溶湯（Ｓ）の凝固中における鋳型（１）の最高充填レベル（Ｆｍａｘ）より上方に配置されていることを特徴とする鋳型。
2008531296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造品を生成する鋳型キャビティ（５）と該鋳型キャビティ（５）に金属溶湯（Ｍ）を注入するための流入口とを備えた、金属溶湯（Ｓ）から鋳造品を製造するための鋳型において、少なくとも１つの補償チャンバ（８、９）が流路（１０、１１）を介して鋳型キャビティ（５）と連結しており、かつ、該補償チャンバの少なくとも一部分（８ａ、９ａ）が、金属溶湯（Ｓ）の凝固中における鋳型（１）の最高充填レベル（Ｆｍａｘ）より上方に配置されていることを特徴とする鋳型。
【請求項２】
請求項１において、鋳型充填プロセスの完了後直ちに凝固済の金属溶湯（Ｓ）で封止されるように上記流路（１０、１１）の断面を設定したことを特徴とする鋳型。
【請求項３】
請求項１または２において、鋳物砂と、バインダを含む鋳型材料とで作られていることを特徴とする鋳型。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項において、金属溶湯（Ｓ）が注入されている際に鋳型キャビティ（５）の頂部となる部分に、補償キャビティ（８、９）が連結していることを特徴とする鋳型。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項において、鋳型キャビティ（５）内の金属溶湯（Ｓ）の充填レベル（Ｆ）を検査するために、鋳型キャビティ（５）に達する検査穴（７）を備えたことを特徴とする鋳型。
【請求項６】
請求項５において、鋳型キャビティ（５）に達する検査穴（７）および補償キャビティ（８、９）が、共通の水平面と交差することを特徴とする鋳型。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項において、複数の鋳型部材（２、３、４）で構成されていることを特徴とする鋳型。
【請求項８】
請求項７において、補償キャビティ（８、９）が蓋用鋳型部材（４）内にあることを特徴とする鋳型。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項において、複数の補償キャビティ（８、９）を備えていることを特徴とする鋳型。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載の鋳型（１）内で鋳造品（Ｇ）を形成する金属溶湯（Ｓ）の鋳造装置であって、
◆  金属溶湯（Ｓ）用流出口（１７）を有する溶湯容器（１６）、
◆  流出口（１７）に接続した供給路（１３）、
◆  ドッキング時に鋳型（１）の流入口（６）が供給路（１３）に接続するように、鋳型（１）を溶湯容器（１６）にドッキングする手段、
◆  鋳型（１）内に導入された溶湯の量を検知するための測定手段（２１）、
◆  溶湯容器（１６）から鋳型（１）への溶湯の流れを調節するための調節手段（２０）、および
◆  測定手段（２１）によって検知された溶湯の量を判定し、鋳型（１）内で所定の充填レベルに達したときに溶湯容器（１６）の流出口（１７）を封止するための制御信号を発する制御手段（２０）を備えた鋳造装置において、
まだ供給路（１３）内にある金属溶湯（Ｓｚ）の量が鋳型キャビティ（１）を完全に充填するのに十分または更に補償キャビティ（８、９）の一部分をも充填するのに十分であるときの限界値（Ｆｋｒｉｔ２）に、鋳型（１）へ注入された溶湯の量が達したときに、制御手段（２０）が制御信号を発することを特徴とする鋳造装置。
【請求項１１】
請求項１０において、測定手段（２１）が鋳型（１）内の充填レベルをモニターし、まだ供給路（１３）内にある金属溶湯（Ｓｚ）の量が、鋳型キャビティ（１）を完全に充填するのに十分または更に補償キャビティ（８、９）の一部分をも充填するのに十分であるときの充填高さ（Ｆｋｒｉｔ２）に、鋳型（１）内の金属溶湯が達したときに、制御手段（２０）が制御信号を発することを特徴とする鋳造装置。
【請求項１２】
請求項１１において、鋳型（１）が請求項５から９までのいずれか１項記載の鋳型であって、測定手段（２１）の具備するレーザ（１４）から発したレーザビーム（Ｌ）を検査穴（７）を通して、鋳型（１）内へ導入された溶湯（Ｓ）の表面に照射し、かつ、センサ（２２）が溶湯（Ｓ）の表面で反射したレーザビーム（Ｌ）を検知することを特徴とする鋳造装置。
【請求項１３】
請求項１０から１２までのいずれか１項において、制御手段（２０）が、溶湯容器（１６）の流出口（１７）を封止するためのストッパ（１８）と、該ストッパ（１９）を封止位置から上昇させおよび封止位置まで降下させるための調節手段（１９）とを備えていることを特徴とする鋳造装置。
【請求項１４】
請求項１３において、制御手段（２０）によってストッパ（１８）の調節動作を制御することを特徴とする鋳造装置。
【請求項１５】
鋳型（１）内で鋳造品（Ｇ）を形成する金属溶湯（Ｓ）の鋳造方法であって、金属溶湯を制御下で溶湯容器（１６）から供給路（１３）を介して鋳型（１）まで案内し、鋳型キャビティ（１）内に導入された金属溶湯が所定量に達したときに、供給路（１３）への金属溶湯（Ｓ）の流入を停止する鋳造方法において、
鋳型（１）として請求項１から９までのいずれか１項記載の鋳型（１）を用い、まだ供給路（１３）内にある金属溶湯（Ｓｚ）の量が鋳型キャビティ（１）を完全に充填するのに十分または更に補償キャビティ（８、９）の一部分をも充填するのに十分であるときの充填高さ（Ｆｋｒｉｔ２）に、鋳型キャビティ（５）内の金属溶湯（Ｓ）が達したときに、供給路（１３）への金属溶湯（Ｓ）の流入を停止することを特徴とする鋳造方法。
【請求項１６】
請求項１５において、鋳型（１）内の充填レベル（Ｆ）をモニターし、まだ供給路（１３）内にある金属溶湯（Ｓｚ）の量が鋳型キャビティ（１）を完全に充填するのに十分または更に補償キャビティ（８、９）の一部分をも充填するのに十分であるときの充填高さ（Ｆｋｒｉｔ２）に、該充填レベル（Ｆ）が達したときに、供給路（１３）への金属溶湯（Ｓ）の流入を停止することを特徴とする鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属溶湯、例えば軽金属の金属溶湯、特にアルミニウムの金属溶湯から鋳造品を製造するための鋳型に関する。更に、本発明は、上記の鋳型を用いて上記の金属溶湯を鋳造する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記タイプの鋳型を用いて鋳造品を製造する方法として考えられる1つの方法は「接触鋳造(contact casting)」として知られているものである。この鋳造方法では、溶湯を充填する複数の鋳型を、金属溶湯を収容している溶湯容器の下方を徐々に移動させる。溶湯容器の底部に形成された流出口が供給流路に結合し、供給流路の自由端に個々の鋳型の流入口がドッキングしている。溶湯容器の出湯流は従来はストッパによって調節されていて、ストッパは完全に降下した位置では流出口を閉鎖し、そこから移動して上昇位置に達すると流出口が解放され、溶湯が供給路を通って鋳型へ流れる。
【０００３】
もう1つの鋳造方法は、実際に成功している方法であり、「低圧鋳造」として知られているものである。この方法では、溶湯は、鋳型底部にドッキングしている溶湯容器から、鋳型底部に配置された流入口を通り、重力に逆らって鋳型キャビティ内に搬送される。そのために、溶湯容器に収容されている溶湯に圧力を負荷し、それにより溶湯を押し湯パイプを通して鋳型キャビティに流入させる。ここで押し湯パイプは供給路として作用している。
【０００４】
鋳型の充填方法にかかわらず、鋳型が完全に充填された際に「ジャミング」として知られている現象が起きるという問題がある。このジャミングが起きると、鋳型壁に作用している静圧が突然上昇することで分かる。その原因は、溶湯が流入しているときの運動エネルギーが、鋳型が完全に充填した際に静的エネルギーに変換することであり、また同時に、個々の供給路に集積した溶湯から鋳型内に既に存在している溶湯に圧力が作用することである。この圧力急上昇によって、鋳型の各鋳型部材間に不可避的に存在する間隙内へ溶湯が押し込まれるばかりでなく、鋳型キャビティを取り囲む鋳型壁への浸透も増大する。これが特に問題になるのは、溶湯の凝固後に鋳造品を取り出すために、多孔質の鋳型材料で作られた鋳型を壊す型ばらしのときである。このタイプの「消耗式」鋳型の場合は特に、ジャミングが発生すると、得られる鋳造品が荒れ肌になるし、凝固後に鋳型の鋳型材料から鋳造品を取り出す手間が増大する。
【０００５】
鋳型材料として鋳型砂を用いた鋳型への溶湯の浸透を減らすために、ドイツ公開公報DE19623720A1で知られている接触鋳造用の装置の場合、鋳型内の鋳型キャビティへの充填レベルをモニターしつつ溶湯の出湯を行ない、所定の充填高さに達したら、充填プロセスを早期に停止することで、鋳型が完全に充填されたときに負荷される過剰の溶湯量を最小限にして、ジャミング発生の危険性を減らす。この目的のために、上記公知の装置で用いている鋳型は、蓋から鋳型キャビティまで真っ直ぐ延びた検査穴を通してレーザビームを鋳型内の溶湯表面に当てる。溶湯からの反射ビームをセンサで捕らえ、センサからの測定信号を制御・判定手段に送り、この手段は伝達され受信したレーザビームに基づいて、測定時点における鋳型の充填レベルを求め、臨界の充填高さに到達したら、溶湯容器の流出口を閉鎖する制御信号を発する。この臨界充填高さは、溶湯が供給路を流れ続けていても、望ましくないジャミングを回避するように調節する。
【０００６】
実操業の鋳造における粗い条件下では、ドイツ公開公報DE19623720A1に記載された方法をモデルとした充填レベルのモニターと溶湯流の早期停止では、鋳型内壁への浸透を所要の確実さで防止できないことが分かった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の目的は、厳しい実装業条件下においても更に最適な鋳造結果を確保できる鋳型を提供することである。鋳造時のジャミングを低減できる装置および方法も開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的は、鋳型については、本発明によれば、鋳造品を生成する鋳型キャビティと、該鋳型キャビティに金属溶湯を注入するための流入口とを備えた、金属溶湯を鋳造して鋳造品を製造するための鋳型において、少なくとも１つの補償チャンバが流路を介して鋳型キャビティと連結しており、かつ、該補償チャンバの少なくとも一部分が、金属溶湯の凝固中における鋳型の最高充填レベルより上方に配置されていることを特徴とする鋳型によって達成される。
【０００９】
上記の目的は、鋳造装置については、本発明によれば、請求項１から９までのいずれか１項記載の鋳型（１）内で鋳造品を形成する金属溶湯の鋳造装置であって、
◆  金属溶湯用流出口を有する溶湯容器、
◆  流出口に接続した供給路、
◆  ドッキング時に鋳型の流入口が供給路に接続するように、鋳型を溶湯容器にドッキングする手段、
◆  鋳型内に導入された溶湯の量を検知するための測定手段、
◆  溶湯容器から鋳型への溶湯の流れを調節するための調節手段、および
◆  測定手段によって検知された溶湯の量を判定し、鋳型内で所定の充填レベルに達したときに溶湯容器の流出口を封止するための制御信号を発する制御手段を備えた鋳造装置において、
まだ供給路内にある金属溶湯の量が、鋳型キャビティを完全に充填するのに十分または更に補償キャビティの一部分をも充填するのに十分であるときの限界値に、鋳型内へ注入された溶湯の量が達したときに、制御手段が制御信号を発することを特徴とする鋳造装置によって達成される。
【００１０】
上記の目的は、鋳造方法については、本発明によれば、鋳型内で鋳造品を形成する金属溶湯の鋳造方法であって、金属溶湯を制御下で溶湯容器から供給路を介して鋳型まで案内し、鋳型キャビティ内に導入された金属溶湯が所定量に達したときに、供給路への金属溶湯の流入を停止する鋳造方法において、
鋳型として請求項１から９までのいずれか１項記載の鋳型を用い、まだ供給路内にある金属溶湯の量が鋳型キャビティを完全に充填するのに十分または更に補償キャビティの一部分をも充填するのに十分であるときの充填高さに、鋳型キャビティ内の金属溶湯が達したときに、供給路への金属溶湯の流入を停止することを特徴とする鋳造方法によって達成される。
【発明の効果】
【００１１】
ジャミングによって生ずる鋳型の浸透をできる限り回避するために、本発明によれば、鋳型に補償キャビティを形成してバッファとして用い、溶湯容器を閉鎖した後でも鋳型への溶湯注入用の供給路内に不可避的に残留しているが鋳型の完全充填には不要な過剰量の溶湯を吸収させる。それによって、供給炉内の残留溶湯の静水圧が、鋳型内に存在する溶湯に作用するのを防止する。
【００１２】
同時に、鋳型内の圧力ピークについては、補償キャビティがダンパーとして作用し、例えば従来特に鋳造品の表面品質や加工性に大きく影響していたジャミングを効果的に防止する。鋳型キャビティに進入する溶湯を補償キャビティへ逃がすことができるため、従来、鋳型が完全充填した状態に達したときに、充填中の溶湯が持つ運動エネルギーが静的なエネルギーに変換する結果として生じていた鋳型内圧力の急上昇を防止できる。
【００１３】
本発明の方法および装置については、本発明の鋳型の適用により、鋳型が充填されたら直ちに供給路への溶湯の流入を停止し、この停止動作の許容範囲は補償キャビティのバッファ作用によって拡大される。したがって、実操業現場の粗い条件下であっても、個々の場合に溶湯の流れをタイミング良く停止することで、補償キャビティの効果と組み合わさって、鋳型内での圧力ピークの発生を確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
流路を介して補償キャビティを連結した第一の目的は、凝固後に補償キャビティの領域に残留する鋳造物を鋳造品から容易に分離可能とすることである。しがたって、凝固後に流路部分に残留するウェブが薄くて容易に分離可能となるように流路を形成することが望ましい。補償キャビティ（補償チャンバ）への溶湯通路の表面積はできるだけ大きく選定し、結合用の流路をできるだけ薄く幅広くすることが望ましい。
【００１５】
本発明の鋳型を適用したことによる大きな利点として、補償キャビティが鋳型自体の内部に形成されているので、鋳型全体が閉鎖した状態に維持されることである。それによって、例えば鋳造品を意図的に方向性凝固させるために、鋳型を傾斜させることが容易にできる。
【００１６】
鋳造品に必要な溶湯の総量に比べて、補償キャビティ内に未使用で残留する溶湯の量は無視できる。鋳型キャビティと補償キャビティとを連結する流路の形態を適切に精細化することにより、鋳型キャビティ内に残留する鋳造材料を鋳造品から容易に破断分離できる。本発明を実装業に適用した際の大きな利点として、本発明の鋳型は既存の鋳造装置に容易に挿入できるし、既存の鋳造装置を改装して本発明の装置とすること、あるいは、本発明に従って作動させることも容易である。
【００１７】
本発明により得られる鋳造品は公知技術によって製造されるものよりも鋳肌が遥かに滑らかである。特に鋳造品の精細な部品の分野、例えばエンジンユニットのオイルチャネルなどの場合、表面粗さは大幅に低下され、それに応じて液体が流れる際の流れ抵抗が低下する。本発明により得られる鋳造品は、型ばらし後に付着している鋳型材料がほとんど無いので、清浄化が非常に容易である。したがって、鋳造品の清浄化に要する作業量が大幅に低減する。最後に、鋳型キャビティ内壁への溶湯の浸透圧力が低下するので、鋳造材料の品質に対する要求水準が低くなる。したがって、鋳肌品質を低下させることなく、廉価な粗粒の鋳造材料を用いることができる。
【００１８】
このように本発明の鋳型、鋳造装置および鋳造方法によれば、実装業の粗い条件下でも、鋳肌を最適化できるばかりでなく、凝固後の鋳造品を鋳型から取り外すことも容易になる。
【００１９】
本発明の鋳型の一実施形態として、鋳型が凝固済の溶湯で充填されたら直ちに封止されるように流路の断面を限定する。そのために、流路内にある溶湯の凝固が非常に速く完了するように、流路の横断面方向を鋳型の流路部分を介した放熱に適合させる。これによって、鋳型の充填後に補償キャビティから鋳造金属が流出して鋳型キャビティに流入するのを容易に防止できる。このことは特に、意図的に鋳造品を方向性凝固させるために、充填後の鋳型を長手軸または横断軸の回りに回転させる方式の鋳造法の場合に有用である。
【００２０】
原理的に、本発明の利点は、鋳型を形成している鋳型材料によらず、どのような鋳型および鋳造方法にも適用可能である。ただし、本発明は、良好な型ばらし性が得られるため、鋳物砂とバインダを含めた鋳型材料とから通常形成される消耗鋳型に特に適している。
【００２１】
本発明の鋳型構造により特に均一な効果が得られるのは、複数の補償キャビティを設け、個々の鋳造操業において圧力ピークの作用が大きい鋳型キャビティの各領域に接続した場合である。ただし、これに限定する必要ななく、大きな補償キャビティを、適切な形状の接続流路を介しまたは複数の流路を介して、上記圧力ピークの作用が大きい鋳型キャビティの各領域に接続してもよい。
【００２２】
本発明の鋳型は、原理的に、どのような公知の鋳造方法にも適用可能である。例えば接触鋳造法あるいは押し湯パイプ内上昇鋳造法がある。本発明の鋳型は、自動車分野、特にシリンダブロックなどのエンジン部品としての鋳造品の製造に適している。
【００２３】
本発明の鋳型の構造的に単純な実施形態として、金属溶湯が注入されている際に鋳型キャビティの頂部となる部分に、補償キャビティが連結している。複数の鋳型部品で鋳型を構成した場合には、上記の観点で、注湯中に頂部に配置される鋳型蓋の内部に補償キャビティを設けることができる。
【００２４】
鋳型内に導入される溶湯の量は、原理的に、重量測定などの公知の方法により検知できる。すなわち、溶湯の量の検知は、実際の条件に合わせた特定の信頼できる方法で行ない、測定手段により鋳型なおの充填レベルをモニターし、まだ供給路内に存在する金属溶湯の体積が鋳型キャビティを完全に充填するのに十分または更に補償キャビティの一部分をも充填するのに十分であるときの充填高さに、鋳型キャビティ内の金属溶湯が達したら、判定手段により制御信号を発する。この目的で、ドイツ公開特許公報ＤＥ１９６２３７２０Ａ１により公知の鋳型充填レベルの特に正確で実用的な測定方法を利用可能とするために、有利な形態として、鋳型キャビティに達する検査穴を設け、鋳型キャビティ内の金属溶湯の充填レベルを検査する。その際、補償キャビティおよび検査穴の向きは、鋳型キャビティへ向いた検査穴と補償キャビティとが共通の水平面に交差するようにすることが望ましい。これにより、個々の場合において、検査穴を介して補償キャビティの充填レベルを測定できる。
【００２５】
上記のような検査穴を鋳型に設けた場合、本発明の測定手段は、ドイツ公開特許公報ＤＥ１９６２３７２０Ａ１により公知の形態として、鋳型内に導入された溶湯の表面に検査穴を通してレーザビームを照射するレーザと、溶湯の表面から反射してくるレーザビームを検知するセンサとを備えている。
【００２６】
圧力の急上昇発生の虞を更に低減するために、鋳型充填プロセスの終点に向けて、溶湯容器の流出口を通る流量を低下させることによって、充填速度を低下させることができる。この目的で、本発明の装置の場合は、制御手段が、溶湯容器の流出口を封止するためのストッパと、該ストッパを封止位置から上昇させおよび封止位置まで降下させるための調節手段とを備えており、望ましくは、特にストッパが流出口に近づいたら、制御手段によってストッパの調節動作を制御する。
【００２７】
以下に、図面を参照して実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【実施例】
【００２８】
鋳型１は、複数の側部鋳型部品２、３と、基部部品と、蓋部鋳型部品４とでコアパケットとして構成され、蓋部鋳型部品４は、図示した鋳型充填位置においては頂部に配置されていて、鋳型部品２、３、４で取り囲まれた鋳型キャビティ５の頂部を覆っている。鋳型部品２、３、４は、鋳物砂とバインダとを混合した鋳型材料で作られており、鋳型キャビティ内に形成された鋳造品Ｇを取り出す型ばらしの際には取り壊される。鋳造品Ｇは、例えば内燃機関のシリンダブロックである。
【００２９】
鋳型１の蓋部鋳型部品４の内部には、漏斗状の流入口６が鋳型キャビティ５まで延在しており、円筒状の検査穴７が蓋部鋳型部品４の頂部から鋳型キャビティ５まで直線的に延びている。
【００３０】
蓋部鋳型部品４は、周縁部分４ａが蓋部鋳型部品４の底部側が内側部分４ｂより厚くなっている。内側部分４ｂは周縁部分４ａに取り囲まれた部分である。蓋部鋳型部品４の周縁部分４ａは側部鋳型部品２、３上に乗っており、内側部分４ｂの底部は鋳型１が溶湯で完全に充填された状態で鋳造品の頂面すなわち高さを規定する。
【００３１】
蓋部鋳型部品４の周縁部分４ａの内部には、容積の小さい多数の補償キャビティ８、９が側部部品２、３に沿って列状に配置されている。複数の補償キャビティ８の１列は図示の例では１つの側部鋳型部品２に対応していて、複数の補償キャビティ９の１列は側部鋳型部品３の上方に位置している。それぞれの列内において、各補償キャビティ８、９は、それぞれ圧力ピークの作用が特に重大な領域に対応するように、相互に離間して配設されている。別の形態として、複数の補償キャビティ８、９をそれぞれの列において均等な間隔で配設すれば、鋳型の全長に亘って均一に作用を分布させることができる。
【００３２】
補償キャビティ８、９は、鋳型キャビティ５に比べてほとんどスペースを取らない。補償キャビティ８、９の総容積は鋳型キャビティ５の容積の２％〜３％程度である。
【００３３】
補償キャビティ８、９の底面８ａは、それぞれ蓋部鋳型部品４の内側部分４ｂの底面で規定される鋳型１の最高充填レベルＦmaxより下方に位置し、補償キャビティ８、９の頂面８ｂは蓋部鋳型部品４の頂面に向いていて、それぞれ内側部分４ｂの底面よりも大幅に上方に位置する。したがって補償キャビティ８、９の上部８ｃ、９ｃはそれぞれ、鋳型１の最高充填レベルＦmaxの上方に位置している。
【００３４】
補償キャビティ８、９の部分８ｄは、鋳型１の最高充填レベルＦmaxの上方に位置していて、それぞれ蓋コア４内の水平延長流路１０、１１を介して鋳型１の鋳型キャビティ５に接続している。鋳型キャビティ５への流路１０、１１の開口部はそれぞれ鋳型キャビティ５に面した周縁部分の内側に位置している。
【００３５】
流路１０、１１は高さも幅も小さく設定されていて、流路１０、１１の開口部は補償キャビティ８、９への溶湯の流入を妨げないように十分大きく確保するように、同時に、鋳型キャビティ５が充填されたら直ちに、流路１０、１１の周囲の蓋部鋳型部品４の体積中への放熱により流路８、９内の溶湯が凝固するように配慮されている。
【００３６】
鋳造品Ｇを鋳造するに際しては、鋳型１を搬送持ち上げ装置１２によって供給路１３の下方に配置し、これにより鋳型１の流入口１６を供給路１３の開口部に密着させてドッキングさせる。この位置においては、鋳型１の検査穴７がレーザ１４の下方に位置していて、レーザ１４からのレーザビームが検査穴７を通り鋳型１の鋳型キャビティ５内へ照射される。
【００３７】
供給路１３はコネクタ１５内に形成され、コネクタ１５は溶湯容器１６の底部に形成されていて溶湯容器１６の流出口１７に接続しており、流出口１７はストッパ１８を用いて開閉できる。そのために、ストッパ１８は、閉鎖位置では太い端部で流出口１７を閉鎖し、調節手段１９により開放位置に上昇すると流出口１７が開放され、溶湯容器１６に収容されているＡｌ−Ｓｉの溶湯Ｓが供給路１３内へ流入する。同様にストッパ１８を調節手段１９で降下させれば流出口１７を閉鎖できる。ここで上昇操作および降下操作はいずれも調節手段１９によって制御下で行ない、ストッパ１８を任意の位置で停止させて流出口１７からの溶湯Ｓの流出量を制御できる。
【００３８】
調節手段１９は、制御手段２０から、ストッパ１８を昇降させる信号を受信する。制御手段２０は測定判定手段２１と、そしてレーザ１４と組み合わされ、レーザビームＬは鋳型キャビティ５に入って溶湯Ｓの表面で反射され、センサ２２によって検知される。
【００３９】
鋳型１への溶湯Ｓの充填中（ストッパ１８は最大限に上昇）に、測定判定手段２１は、レーザ１４から出てセンサ２２で検知されたレーザビームＬに基づいて、鋳型キャビティ５内の充填レベルＦを算出し、対応する測定結果を制御手段２０に送信する。充填レベルＦが充填高さＦkrit1に達したら、制御手段２０から調節手段１９に対して第１の制御信号が発信され、この信号に応じて調節手段はストッパ１８を降下させる。この降下位置では溶湯容器１２の流出口１７はまだ開放状態であるが、溶湯Ｓの流れが遅くなる。充填高さＦkrit1は鋳型１の最高充填レベルFmaxから十分に離れていて、鋳型の充填は充填プロセスの終点に向けて遅くなっていく。
【００４０】
充填レベルFが第２の臨界充填高さＦkrit2に達したら、制御手段２０から調節手段１９に対して第２の制御信号が発信され、この信号に応じて調節手段はストッパ１８を流出口１７に完全に押し込み、以降は溶湯Ｓを供給路１３に流入させない。充填高さＦkrit2の設定は、この例の場合、まだ供給路１３内に存在している溶湯Ｓｚの量が鋳型キャビティ５を完全に充填するのに十分で、更には最大限で補償キャビティ８、９の下部８ｂ、９ｂまでを充填するのに十分となるように設定する。鋳型１の形態によっては、充填高さＦkrit2は最高充填レベルFmaxと一致してよい。
【００４１】
他の実施形態として、制御手段から調節手段１９に対して１つの信号のみを発信し、臨界充填高さに達したらストッパ１８を完全に閉鎖するようにしてもよい。鋳型の充填に要する時間が実質的に一定である場合には、ストッパを時間制御方式で予め部分的に降下させ、充填プロセスの終点に向けて鋳型の充填を遅くしていくこともできる。
【００４２】
流路１０、１１へ流入する溶湯は、量が少ないので、鋳型１が溶湯Ｓで充填される充填プロセスの終点のほぼ直後に凝固し、それによって、補償キャビティ８、９と鋳型１の鋳型キャビティ５との接続を閉鎖する。その後、次の処理を行うために鋳型１を例えば長手軸の回りに１８０°回転させ、意図的に導入方向に対向する配向で鋳造品Ｇを方向性凝固させることも、容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、内燃機関の鋳造部品を鋳造するための鋳型を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、Ａｌ−Ｓｉの溶湯を鋳造するための装置の模式的な断面図であり、第１の操作位置にある場合を示している。
【図３】図３は、図２に示した装置が第２の操作位置にある場合を示す。
【符号の説明】
【００４４】
１    鋳型
２、３    側部鋳型部品
４    蓋部鋳型部品
５    鋳型キャビティ
Ｇ    鋳造品
６    流入口
７    検査穴
４ａ    蓋部鋳型部品４の周縁部分
４ｂ    蓋部鋳型部品４の内側部分
８、９    補償キャビティ（補償チャンバ）
８ａ    補償キャビティ８、９の底面
８ｂ    補償キャビティ８、９の頂面
８ｃ、９ｃ    補償キャビティ８、９の上部
８ｄ    補償キャビティ８、９の下部
１０、１１    流路
１２    搬送持ち上げ装置
１３    供給路
１４    レーザ
１５    コネクタ
１６    溶湯容器
１７    溶湯容器１６の流出口
１８    ストッパ
１９    調節手段
２０    制御手段
２１    測定判定手段
２２    センサ
Ｆmax    鋳型１の最高充填レベル
Ｆ    鋳型１の充填レベル
Ｆkrit1    第１の臨界充填高さ
Ｆkrit2    第２の臨界充填高さ
Ｌ    レーザビーム
Ｓ    Ａｌ−Ｓｉの溶湯
Ｓｚ    流出口１７の閉鎖後にまだ供給路１３内に存在している溶湯
【図１】
2008531296.tif 000003
【図２】
2008531296.tif 000004
【図３】
2008531296.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年2月9日(2007.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造品を生成する鋳型キャビティ（５）と該鋳型キャビティ（５）に金属溶湯（Ｍ）を注入するための流入口とを備えた、金属溶湯（Ｓ）から鋳造品を製造するための鋳型において、少なくとも１つの補償キャビティ（８、９）が流路（１０、１１）を介して鋳型キャビティ（５）と連結しており、かつ、該補償チャンバの少なくとも一部分（８ｃ、９ｃ）が、金属溶湯（Ｓ）の凝固中における鋳型（１）の最高充填レベル（Ｆｍａｘ）より上方に配置されていることを特徴とする鋳型。
【請求項２】
請求項１において、鋳型充填プロセスの完了後直ちに凝固済の金属溶湯（Ｓ）で封止されるように上記流路（１０、１１）の断面を設定したことを特徴とする鋳型。
【請求項３】
請求項１または２において、鋳物砂と、バインダを含む鋳型材料とで作られていることを特徴とする鋳型。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項において、金属溶湯（Ｓ）が注入されている際に鋳型キャビティ（５）の頂部となる部分に、補償キャビティ（８、９）が連結していることを特徴とする鋳型。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項において、鋳型キャビティ（５）内の金属溶湯（Ｓ）の充填レベル（Ｆ）を検査するために、鋳型キャビティ（５）に達する検査穴（７）を備えたことを特徴とする鋳型。
【請求項６】
請求項５において、鋳型キャビティ（５）に達する検査穴（７）および補償キャビティ（８、９）が、共通の水平面と交差することを特徴とする鋳型。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項において、複数の鋳型部材（２、３、４）で構成されていることを特徴とする鋳型。
【請求項８】
請求項７において、補償キャビティ（８、９）が蓋用鋳型部材（４）内にあることを特徴とする鋳型。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項において、複数の補償キャビティ（８、９）を備えていることを特徴とする鋳型。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載の鋳型（１）内で鋳造品（Ｇ）を形成する金属溶湯（Ｓ）の鋳造装置であって、
◆  金属溶湯（Ｓ）用流出口（１７）を有する溶湯容器（１６）、
◆  流出口（１７）に接続した供給路（１３）、
◆  ドッキング時に鋳型（１）の流入口（６）が供給路（１３）に接続するように、鋳型（１）を溶湯容器（１６）にドッキングする手段、
◆  鋳型（１）内に導入された溶湯の量を検知するための測定手段（２１）、
◆  溶湯容器（１６）から鋳型（１）への溶湯の流れを調節するための調節手段（２０）、および
◆  測定手段（２１）によって検知された溶湯の量を判定し、鋳型（１）内で所定の充填レベルに達したときに溶湯容器（１６）の流出口（１７）を封止するための制御信号を発する制御手段（２０）を備えた鋳造装置において、
まだ供給路（１３）内にある金属溶湯（Ｓｚ）の量が鋳型キャビティ（１）を完全に充填するのに十分または更に補償キャビティ（８、９）の一部分をも充填するのに十分であるときの限界値（Ｆｋｒｉｔ２）に、鋳型（１）へ注入された溶湯の量が達したときに、制御手段（２０）が制御信号を発するように構成されていることを特徴とする鋳造装置。
【請求項１１】
請求項１０において、測定手段（２１）が鋳型（１）内の充填レベルをモニターし、まだ供給路（１３）内にある金属溶湯（Ｓｚ）の量が、鋳型キャビティ（１）を完全に充填するのに十分または更に補償キャビティ（８、９）の一部分をも充填するのに十分であるときの充填高さ（Ｆｋｒｉｔ２）に、鋳型（１）内の金属溶湯が達したときに、制御手段（２０）が制御信号を発することを特徴とする鋳造装置。
【請求項１２】
請求項１１において、鋳型（１）が請求項５から９までのいずれか１項記載の鋳型であって、測定手段（２１）の具備するレーザ（１４）から発したレーザビーム（Ｌ）を検査穴（７）を通して、鋳型（１）内へ導入された溶湯（Ｓ）の表面に照射し、かつ、センサ（２２）が溶湯（Ｓ）の表面で反射したレーザビーム（Ｌ）を検知することを特徴とする鋳造装置。
【請求項１３】
請求項１０から１２までのいずれか１項において、制御手段（２０）が、溶湯容器（１６）の流出口（１７）を封止するためのストッパ（１８）と、該ストッパ（１９）を封止位置から上昇させおよび封止位置まで降下させるための調節手段（１９）とを備えていることを特徴とする鋳造装置。
【請求項１４】
請求項１３において、制御手段（２０）によってストッパ（１８）の調節動作を制御することを特徴とする鋳造装置。
【請求項１５】
鋳型（１）内で鋳造品（Ｇ）を形成する金属溶湯（Ｓ）の鋳造方法であって、金属溶湯を制御下で溶湯容器（１６）から供給路（１３）を介して鋳型（１）まで案内し、鋳型キャビティ（１）内に導入された金属溶湯が所定量に達したときに、供給路（１３）への金属溶湯（Ｓ）の流入を停止する鋳造方法において、
鋳型（１）として請求項１から９までのいずれか１項記載の鋳型（１）を用い、まだ供給路（１３）内にある金属溶湯（Ｓｚ）の量が鋳型キャビティ（１）を完全に充填するのに十分または更に補償キャビティ（８、９）の一部分をも充填するのに十分であるときの充填高さ（Ｆｋｒｉｔ２）に、鋳型キャビティ（５）内の金属溶湯（Ｓ）が達したときに、供給路（１３）への金属溶湯（Ｓ）の流入を停止することを特徴とする鋳造方法。
【請求項１６】
請求項１５において、鋳型（１）内の充填レベル（Ｆ）をモニターし、まだ供給路（１３）内にある金属溶湯（Ｓｚ）の量が鋳型キャビティ（１）を完全に充填するのに十分または更に補償キャビティ（８、９）の一部分をも充填するのに十分であるときの充填高さ（Ｆｋｒｉｔ２）に、該充填レベル（Ｆ）が達したときに、供給路（１３）への金属溶湯（Ｓ）の流入を停止することを特徴とする鋳造方法。
【国際調査報告】
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2008531296.tif 000007
2008531296.tif 000008
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