(57)【要約】  溶解炉内の型に液体金属を注型するための装置及び方法が提供される。型が、注入のために制御環境下の溶融チャンバに供給され、該制御環境下の溶融チャンバから型固定チャンバを介して取り出される。型移送システムが型固定チャンバを介して型を移動させる。型移送システムは、回転スクリュードライブと、円筒状スクリュードライブまたは、炉の外側に位置付けた流体圧式のドライブとを含む。或いは型移送システムはラック及びウォームスクリュードライブを含む。
2008536687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御環境下の溶融チャンバと、型を該制御環境下の溶融チャンバに移送し、型に液体金属を注入するための型固定チャンバとを含む溶解炉であって、
溶解炉の外側に位置付けられ、回転スクリューと、該回転スクリューに連結した直線動作被駆動軸要素と、駆動手段とを含み、前記直線動作被駆動軸要素が、回転スクリューを駆動手段により回転させると、回転スクリューの長手方向軸に沿って直線的に移動する回転スクリュードライブと、
型固定チャンバの側部のリフト軸ハウジングに配置され、その第１端部を直線動作する被駆動軸要素に取り付けたリフト軸にして、リフト軸ハウジングのシールを貫いて進入するリフト軸と、
リフト軸の第２端部に取り付けられ、型固定チャンバ内に突き出す支持アームと、
該支持アームに取り付けられ、型を座着させるための手段を提供する型支持構造体にして、直線動作する被駆動シャフト要素を上昇又は下降させると、型固定チャンバ内の型支持構造体に座着させた型が制御環境下の溶融チャンバに対して上昇又は下降する溶解炉。
【請求項２】
回転スクリュードライブを制御環境下の溶融チャンバの外側に取り付けた請求項１の溶解炉。
【請求項３】
直線動作する被駆動シャフト要素をリフト軸に着脱自在に連結した請求項１の溶解炉。
【請求項４】
リフト軸が、第１及び第２の連結要素により直線動作する被駆動シャフト要素に取り付けられ、第１連結要素が直線動作する被駆動シャフト要素に取り付けられ且つ長孔を有し、第２連結要素がリフト軸の第１端部に取り付けられ且つ該第２連結要素が、前記第１連結要素の長孔に挿通されてリフト軸の第１端部を直線動作する被駆動シャフト要素に取り付ける係合要素を有し、該リフト軸の第１端部が、型固定チャンバ内のドアを開放すると摺動状態下に長孔から出て、直線動作する被駆動シャフト要素から切り離される請求項３の溶解炉。
【請求項５】
リフト軸ハウジングが型固定チャンバ内のドアに取り付けられ、該ドアを開けるとリフト軸が直線動作する被駆動シャフト要素から切り離され、型支持構造体に座着させた型が型固定チャンバから突き出される請求項３の溶解炉。
【請求項６】
複数の回転スクリュードライブを含む請求項１の溶解炉。
【請求項７】
型固定チャンバを介して制御環境下の溶融チャンバに型を移送し、型に液体金属を注入し、型固定チャンバを介して制御環境下の溶融チャンバから型を移送することを含む注型方法であって、
溶解炉の外側に回転スクリューを提供すること、
回転スクリューを回転すると該回転スクリューの長手方向軸に沿って直線的に動作する被駆動軸要素を提供すること、
型固定チャンバに隣り合うリフト軸ハウジング内に配置したリフト軸を提供すること、
支持アームの第１端部をリフト軸の第２端部に連結し、支持アームを型固定チャンバ内に突き出させること、
型支持構造体を支持アームの第２端部に連結し、回転スクリューを回転させて型支持構造体上に座着させた型を上昇又は下降させること、
を含む方法。
【請求項８】
制御環境下の溶融チャンバと、型を該制御環境下の溶融チャンバに移送して液体金属を型に注入するための型固定チャンバとを含む溶解炉であって、
溶解炉の外側に配置した円筒状のスクリュードライブにして、ネジ溝付き内側表面を有する中空円筒状のスクリューと、該中空円筒状のスクリュー内に挿通する外側ネジ溝付きのリフトスクリューにして、中空円筒状のスクリューを駆動手段により回転させると中空円筒状のスクリューの長手方向軸に沿って直線的に動作し、好適なシールによりリフトスクリューハウジング内に伸延するリフトスクリューと、を含む円筒状のスクリュードライブと、
リフトスクリューハウジング内に伸延したリフトスクリューの端部に取り付けられ、型固定チャンバ内に突き出される支持アームと、
支持アームに取り付けられ、型を座着させるための手段を提供する型支持構造体にして、リフトスクリューを上昇又は下降させると型固定チャンバ内で型支持構造体に座着させた型を制御環境下の溶融チャンバに対して上昇または下降させる型支持構造体と、
を含む溶解炉。
【請求項９】
円筒状のスクリュードライブを型固定チャンバの外側に取り付けた請求項８の溶解炉。
【請求項１０】
型固定チャンバを介して制御環境下の溶融チャンバに型を移送し、型内に液体金属を注入し、型固定チャンバを介して制御環境下の溶融炉から型を移送することを含む注型方法であって、
中空円筒状のスクリューを溶解炉の外側に提供すること、
中空円筒状のスクリュー内に、外側ネジ溝付きのリフトスクリューにして、空円筒状のスクリューを回転させると、溶解炉の外側に位置付けたリフトスクリューハウジング内で該リフトスクリューが長手方向軸に沿って直線的に動作するリフトスクリューを提供すること、
リフトスクリューハウジング内のリフトスクリューの端部に、型固定チャンバ内に突き出される支持アームの第１端部に連結すること、
支持アームの第２端部付近に型支持構造体を連結し、中空円筒状のスクリューを回転させて型支持構造体に座着させた型を上昇または下降させること、
を含む方法。
【請求項１１】
制御環境下の溶融チャンバと、型を該制御環境下の溶融チャンバに移送して液体金属を型に注入するための型固定チャンバとを含む溶解炉であって、
溶解炉の外側に位置付けた流体圧式の直線アクチュエーターにして、流体圧式の駆動手段に応答して該直線アクチュエーターの長手方向軸に沿って直線的に動作する出力軸を有する流体圧式の直線アクチュエーターと、
型固定チャンバの側部のリフト軸ハウジング内に配置したリフト軸にして、該リフト軸の第１端部を、リフト軸ハウジング内に進入する出力軸の端部に取り付けたリフト軸と、
リフト軸の第２端部付近に取り付けられ、型固定チャンバ内に突き出される支持アームと、
該支持アームに取り付けられ、型を座着させるための手段を提供する型支持構造体にして、前記出力軸を動作させると型固定チャンバ内の型支持構造体に座着させた型が制御環境下の熔解チャンバに対して上昇または下降する型支持構造体と、
を含む溶解炉。
【請求項１２】
制御環境下の溶融チャンバの外側に流体圧式の直線アクチュエーターを取り付けた請求項１１の溶解炉。
【請求項１３】
流体圧式の直線アクチュエーターをリフト軸に着脱自在に連結した請求項１１の溶解炉。
【請求項１４】
リフト軸の第１端部を第１及び第２の連結要素により出力軸に取り付け、第１連結手段が、出力軸に取り付けられ且つ長孔を有し、第２連結要素がリフト軸の第１端部に取り付けられ且つ、該第２連結要素が、第１連結手段の長孔に挿通されてリフト軸の第１端部を出力軸に取り付ける係合要素を有し、該リフト軸の第１端部が、型固定チャンバ内のドアを開放すると摺動状態下に長孔から出て出力軸から切り離される請求項１３の溶解炉。
【請求項１５】
リフト軸ハウジングが型固定チャンバ内のドアに取り付けられ、該ドアを開けるとリフト軸が出力軸から切り離され、型支持構造体に座着させた型が型固定チャンバから突き出される請求項１３の溶解炉。
【請求項１６】
型固定チャンバを介して制御環境下の溶融チャンバに型を移送し、型内に液体金属を注入し、型固定チャンバを介して制御環境下の溶融炉から型を移送することを含む注型方法であって、
溶解炉の外側に、流体圧式のドライブ手段に応答してその長手方向軸に沿って直線的に動作する出力軸を有する流体圧式の直線アクチュエーターを提供すること、
リフト軸ハウジング内に配置したリフト軸を提供すること、
リフト軸の第１端部を流体圧式の直線アクチュエーターの端部に連結すること、
型固定チャンバ内に突き出される支持アームの第１端部を、リフト軸の第２端部付近に連結すること、
型支持構造体を支持アームの第２端部に連結し、出力軸を動作させて型支持構造体に座着させた型を上昇または下降させること、
を含む方法。
【請求項１７】
溶解炉であって、
型内に溶融金属を注入するための制御環境下の溶融チャンバと、
制御環境下の溶融チャンバに型を供給するための型固定チャンバと、
型固定チャンバを介して型を制御環境下の溶融チャンバに対して上昇させ、または制御環境下の溶融チャンバから下降させるための少なくとも１つのウォームスクリューリフトアセンブリにして、型固定チャンバの高さ方向に長いラックと、ラックの歯と係合する歯を有するウォームスクリューにして、回転すると型固定チャンバ内で上昇または下降するウォームスクリューと、支持アームの第１端部をウォームスクリューに連結する連結手段と、支持アームに取り付けた型支持構造体にして、型を座着させるための手段を提供し、ウォームスクリューを上昇または下降させると型固定チャンバ内の型支持構造体に座着させた型が制御環境下の溶融チャンバに対して上昇されまたは制御環境下の溶融チャンバから下降される型支持構造体と、を含むウォームスクリューリフトアセンブリと、
を含む溶解炉。
【請求項１８】
連結手段が回転ボール軸を含み、該回転ボール軸には回転ボール軸と共に回転するナットを設け、該ナットが回転ボール軸の長さ方向に沿って自由に移動し、支持アームの第１端部がナットの、回転とは無関係の要素に取り付けられ、かくして該回転ボール軸の長手方向軸を中心として回転することなく、回転ボール軸の長手方向に沿って移動する請求項１７の溶解炉。
【請求項１９】
少なくとも１つのウォームスクリューリフトアセンブリを型固定チャンバの壁に取り付けた請求項１８の溶解炉。
【請求項２０】
少なくとも１つのウォームスクリューリフトアセンブリを型固定チャンバの壁のドアに取り付けた請求項１８の溶解炉。
【請求項２１】
型内に液体金属を注型するための方法であって、
型固定チャンバ内で支持アームに取り付けた型支持構造体に型を配置することにより、型固定チャンバを介して型を制御環境下の溶融チャンバに対して上昇させること、
連結手段により支持アームをウォームスクリューに取付け、ウォームスクリューを回転させると該ウォームスクリューの歯がラックの歯と係合してウォームスクリューと、型固定チャンバ内の型とが上昇又は下降するようにすること、
ウォームスクリューを回転させて型を制御環境下の溶融チャンバ内に液体金属を注入するための位置に上昇させること、
溶融チャンバ内に液体金属を注入した後、ウォームスクリューを回転させて型固定チャンバを介して型を下降させること、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件出願は米国仮出願特許第６０/６６９，４８０号の便益を主張するものであり、本発明は、型を真空チャンバ、あるいはそうでなければ環境制御型のチャンバに出し入れさせて液体金属のような液体材料と共に注型するための溶解炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空溶解炉は合金溶湯のような液体材料を型に注型するために使用されるものであるが、“真空”以外の、例えばアルゴン雰囲気のようなその他の制御環境下での注型も可能である。一般的には、制御環境下の溶融チャンバ内に位置付けたるつぼに金属充填物を配置し、この金属充填物を誘導電力のような好適なエネルギー源を用いて溶解させて液体とする。型を、制御環境を固定するチャンバを介して溶融チャンバに出し入れするが、これは、一般には溶融チャンバに型を出し入れする間は溶融チャンバを真空状態に保つことが望ましいからである。
型固定チャンバ内に型移送システムの構成部品を位置付け、この型固定チャンバ内で型をリフトさせて型を溶融チャンバに運び、充填した型を型固定チャンバ内で下降させて溶融チャンバから取り外す方法がある。しかしながら、型固定チャンバの環境条件は型移送システムの各構成部品にとって非常に有害なものである。金属注入時に飛び散る溶湯が型固定チャンバ内に落下してこれらの構成部品を損傷又は劣化させる恐れがあるし、溶融チャンバ又は型固定チャンバ内に配置した型にひびが入り、型から漏れた金属が構成部品をひどく損傷させることもある。加えて、型固定チャンバは一般に高温で且つ粒状物を含有する環境を有するため、型移送システムの構成部品の寿命が短縮され、補修量は増大する。
【０００３】
【特許文献１】米国仮出願特許第６０/６６９，４８０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする課題は、溶解炉の外側に各構成部品を位置付けた型移送システムを提供することである。
解決しようとする他の課題は、アクセスが容易で且つメンテナンス性があり、溶解炉内に組み込んだ場合でも寿命が比較的長い型移送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一様相によれば、溶解炉内で鋳造物を製造するための装置及び方法であって、溶解炉が制御環境下の溶融チャンバを有し、該溶融チャンバ内で型に液体金属を注入し、型移送システムにより型を、型固定チャンバを介して制御環境下の溶融チャンバに移送する装置及び方法が提供される。型移送システムは、回転スクリュードライブを含み、回転スクリュードライブは、回転スクリューと、この回転スクリューに取り付けた直線的に動作する被駆動軸要素とを含む。本発明の１実施例では回転スクリュードライブは、溶解炉の外側で制御環境下の溶融チャンバの側方に位置付けられる。回転スクリューを回転させるための駆動手段が設けられ、直線動作ガイド要素にリフト軸が取り付けられる。リフト軸の第１端部は直線的に動作する被駆動軸要素に取り付けられ、リフト軸の第２端部に接近する位置には支持アームの第１端部が取り付けられる。型をその上部に配置することのできる型支持構造体が支持アームの第２端部に取り付けられる。被駆動軸要素は、回転スクリューを回転させると回転スクリューの長手方向垂直軸に沿って移動すると共に、型支持構造体上に座着させた型を上下させる。リフト軸と、支持アームの第１端部とは、型固定チャンバに連結したリフト軸ハウジング内に配置される。リフト軸ハウジングは、型固定チャンバの壁に、又は型固定チャンバの壁に位置付けたドアに取り付け得るが、ドアに取り付ける場合は、ドアを開いた時にリフト軸と、支持アームと、型支持構造体と、型支持構造体上に座着させた型とが型固定チャンバから突き出されるよう、外側の直線的に動作する被駆動軸要素にリフト軸を着脱自在に連結することができる。回転スクリュードライブはプラネタリー回転スクリュードライブであって良いが、本発明の他の実施例では流体圧式アクチュエーターに交換され得る。
【０００６】
本発明の他の様相によれば、溶解炉内で鋳造物を製造するための装置及び方法であって、溶解炉が制御環境下の溶融チャンバを有し、該溶融チャンバ内で液体金属を型に注入し、型移送システムにより型を、型固定チャンバを介して、制御環境下の溶融チャンバに移送する装置及び方法が提供される。型移送システムは、円筒状回転スクリュードライブを含み、この円筒状回転スクリュードライブはネジ溝付き内側表面を有する中空円筒状スクリューと、この中空円筒状スクリューに挿通した、外側ネジ溝を有するリフトスクリューとを含む。中空円筒状スクリューを回転させて、リフトスクリューを中空円筒状スクリューの長手方向軸に沿って移動させ、型固定チャンバに取り付けたリフトスクリューハウジングにリフトスクリューの一方の端部を出入りさせるドライブが設けられる。
【０００７】
リフトスクリューハウジング内のリフトスクリューの端部に支持アームの第１端部が取り付けられる。その上部に型を配置することのできる型支持構造体が支持アームの第２端部に取り付けられる。リフトスクリューは、中空円筒状スクリューを回転させると中空円筒状スクリューの長手方向軸に沿って直線移動すると共に、型支持構造体上に座着させた型を上下させる。リフトスクリューハウジングは、型固定チャンバの壁又は型固定チャンバの壁内に位置付けたドアに取り付け得、ドアに取り付けた場合、ドアを開くと、支持アームと、型支持構造体と、この型支持構造体に座着させた型とが型固定チャンバから突き出される。
【０００８】
本発明の他の様相によれば、溶解炉内で鋳造物を製造するための装置及び方法であって、溶解炉が制御環境下の溶融チャンバを有し、該溶融チャンバ内で液体金属を型に注入し、型移送システムにより型を、型固定チャンバを介して、制御環境下の溶融チャンバに移送する装置及び方法が提供される。型移送システムはラック及びウォームスクリュードライブを含み、ウォームスクリュードライブが回転するとウォームスクリュードライブの歯がラックの歯と係合してウォームスクリュードライブがラックの長手方向に沿って直線移動する。ウォームスクリュードライブは、支持アームの第１端部に好適に取り付けられる。その上部に型を配置することのできる型支持構造体が支持アームの第２端部に取り付けられ、かくして、支持アームと、型支持構造体と、型支持構造体に座着させた型とが、ウォームスクリュードライブと共にラックの長手方向に沿って直線移動する。ラック及びウォームスクリュードライブは、型固定チャンバの壁又は型固定チャンバの壁内に位置付けたドアに取り付けたドライブハウジング内に収納され得、ドアに位置付けた場合は、ドアを開くと支持アームと、型支持構造体と、型支持構造体に座着させた型とが型固定チャンバから突き出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
同じ参照番号は同じ要素を表す図面を参照して説明するに、図１ａ〜図１ｄには本発明の溶解炉１０の一例が示されている。制御環境下の溶融チャンバ１２が示され、液体金属を保持するるつぼ１４（垂直位置を実線で、注入位置を点線で示す）を収納している。制御下の環境とは、溶融チャンバ内にポンプ入力または真空入力される、アルゴン雰囲気のような内部雰囲気のことである。都合上、制御環境下の溶融チャンバは溶融チャンバとも称され、また制御下の環境の溶融チャンバ内への入力プロセスは真空注入とも称される。金属を電磁誘導その他好適な加熱手段によってるつぼ１４内で溶融させ得、又は、溶融チャンバへの注入をシールする前に、外部供給源からるつぼに液体金属を注入し得る。型９０を、溶融チャンバ１２の下方に位置決めした型固定チャンバを介して垂直方向に上昇させて溶融チャンバ１２に挿通する。図１ａでは溶融チャンバ内にある場合の型９０が実線で、型固定チャンバ１６内にある状態が点線で示される。
【００１０】
注入プロセスの間及び又は溶融チャンバから型を取り出す間、型を所望の温度に維持するための好適な加熱手段を設け得る。例えば、型が溶融チャンバ内にある間、型９０の周囲をサセプターで囲い、電磁誘導を付加することができる。誘導コイル９２でサセプター材料を囲い、このコイル９２を通して交流電流を流してサセプター材料を誘導加熱する。誘導コイルは、図１ａではサセプター材料の各側に垂直方向に配列される一連の円として表されている。サセプターに生じた熱が型を対流によって加熱する。注入プロセスのために溶融チャンバに挿通されるに際しては、型の湯口９０ａを、型を覆って配置したカバー１８ａの開口と整合させ、液体金属がるつぼから型内部に注入されるようにする。必要であれば、注入プロセスの間、るつぼを回転及び移行させるための手段を設け得る。
【００１１】
本発明の他の実施例では、型加熱手段は不要であり得る。この実施例では型内部に液体金属を注入するために型を上昇させるが、型を型固定チャンバから完全に出るまで上昇させてから溶融チャンバに挿通する必要はなく、型への注入が可能となるに十分なだけ上昇させれば良い。本発明の更に他の実施例では型加熱手段が型固定チャンバの頂部付近に設けられ、型の湯口のみが溶融チャンバ内に突き出される。
【００１２】
本発明の非限定例において、るつぼ１４内に金属充填物が配置され、溶融チャンバ１２が真空引きされる。シール自在の開口２２が溶融チャンバへの型の出入り手段を提供する。ハッチ又は弁２３は、シール自在の開口２２が開いている間は図示される位置にあり、溶融チャンバ内に型が無い時はピボット回転し且つ上昇して開口２２に沿った周囲部分をシールする。弁２３を駆動するための、例えば、型固定チャンバの壁の外面に取り付けることのできる流体圧式ドライブ２０（図２ａ参照）のような好適な電動手段を設け得る。
開口２２を開放する間、型固定チャンバ１６もまた真空状態に維持され得る。型固定チャンバの壁の一つに取り付けたドア２５（図１ｃ）をピボット廻動させて開くと、以下に詳しく説明するように型を型固定チャンバへに出入りさせ得るようになり、型固定チャンバが真空状態にある時はシール状態に閉鎖される。
【００１３】
図１ａを参照するに、ドライブハウジング４２内に回転スクリュードライブが位置付けられている。ドライブハウジングは溶解炉の外側の、本実施例では型固定チャンバの上方で、溶融チャンバの側部に位置付けられる。ドライブハウジングは、このように位置付けることにより型固定チャンバの環境から物理的に隔離されると共に、例えばメンテナンスのためのドライブハウジングへのアクセスが容易化される。本発明のこの非限定例ではドライブハウジングは溶融チャンバの側部に取り付けられる。直線的に動作する被駆動軸部材として作用するロール４４をリフト軸４６の上部に連結する連結手段を設ける。リフト軸４６はシール要素４９を介してリフトハウジング４８に垂直方向に出入りする。本発明のこの非限定例ではリフトハウジング４８はドア２５の外側に取り付ける。リフト軸４６の底部は、型支持構造体２４をその上部に載置する支持アーム４１の一端に好適に取り付けられる。電動モーター５０の如き回転駆動手段を使用してスクリュー溝付きの回転スクリュー４０を回転させる。回転スクリュー４０が回転すると、回転スクリューの回転方向に応じて、この回転スクリュー４０の周囲に螺装したロール４４が上昇または下降する。例えば流体圧式モーターのような好適なその他の駆動手段を用い得る。回転スクリュー４０のネジ溝は、図１ａでは都合上その軸方向長さの一部分に沿ってのみ示される。一般に、回転スクリュー４０は実質的にその軸方向長さ全体に沿ってネジ溝が形成される。ロール４４はリフト軸に取り付けられていることから、ロールが上下すると下方のリフト軸４６と、支持アーム４１と、型支持構造体２４と、この型支持構造体上に座着する型９０も上昇または下降する。図１ｂに最も良く示されるように、ドライブハウジング４２と、ハウジング４２に収納した回転スクリュードライブの各構成部品とは、リフトハウジング４８及びリフトハウジング内の各構成部品（ドア開放状態で実線で、ドア閉鎖状態では点線で、各部分的に示される）から垂直方向にオフセットされる。
【００１４】
図１ａでは型９０とリフト要素、例えば型支持構造体２４、支持アーム４１、リフト軸４６、ロール４４、直線スライドベアリング５４は、型支持構造体が型固定チャンバ内の最下方位置にある場合の状態が実線で、また型支持構造体が、型９０がこの型支持構造体に座着され且つ注入位置にある場合の状態が点線で夫々示される。直線スライドレール５２がリフトハウジング４８の後方の内壁に取り付けられる。リフト軸に取り付けた一つ以上の直線スライドベアリング５４が直線スライドレールにスライド移動自在に取り付けられる。こうした連結構成は、型が溶融チャンバ及び型固定チャンバに整列する状態で垂直方向動作（上下動作）するように維持す非限定手段の一つを提供する。リフト軸の周囲にはベローズブーツ５６を随意的に設けることができる。
【００１５】
炉内の種々の構成部品にアクセスするための随意的な開口を炉の各側部の周辺に配置することができる。図１ｃを参照するに、先に説明したように、チャンバへの型の出入り手段を提供するドア２５が型固定チャンバの第１壁に設けられている。溶融チャンバハッチ又は溶融チャンバドア６０が、溶融チャンバの、型固定チャンバの第２壁の上方の壁に位置付けた開口の蓋を提供する。随意的には、るつぼ１４をドア６０に取付け、ドアを開けるとるつぼが溶融チャンバから突き出されるようにすることができる。後部アクセスハッチ又は後部アクセスドア６２が、型固定チャンバの第３壁に位置付けた開口の蓋を提供する。図１ｃでは各ドア及び関連する構成部品は閉じた状態が実線で、開放した状態が点線で示される。
【００１６】
図１ｄには、ロール４４とリフト軸４６とを連結する非限定例としての連結手段が例示される。この例ではドア２５が開放位置にピボット廻動すると連結は自動的に解除される。ガセットバックプレート７４にはアングル要素７２が取り付けられる。アングル要素とガセットバックプレートとは、ロール４４の上部に座着され且つ回転スクリュー４０の周囲に位置付けたプレート７６に直接又は間接的に取り付けられ、かくして先に説明したようにロールが上下に動作するとアングル要素及びガセットバックプレートも同様に上下に動作する。アングル要素７２の水平部分に設けた開口又は長孔が、リフト軸４６の上部に直接又は間接的に取り付けるロッド又はボール７８を挿通するための開口を提供する。この構成上、ドア２５を閉じるとボール７８がアングル要素の長孔に保持されるので、リフト軸はロール４４の動きに伴って上下に動作する。ドア２５を廻動させて開くと、ボール７８がアングル要素の長孔を出、かくしてリフト軸を、型固定チャンバの外側に取り付けたドライブハウジング内に配置したロールから切り離す。結局、ドア２５が開くとリフト軸と、支持アーム４１と、型支持構造体２４と、この型支持構造体（もしあれば）に座着した型９０とが外側に廻動して炉から離れる。これにより、ドア２５に直接又は間接的に取り付けた各アイテムのメンテナンス及び交換のみならず、型支持構造体への型の着脱も楽になる。
【００１７】
型の底部と、型をその上部に座着させる型支持構造体２４との間のインターフェースとしての冷却プレートを設け得る。冷却プレートは代表的には型の底部温度を比較的低く抑えることにより型に注入する液体金属の固化を支援させるべく使用する。随意的には、例えば、水のような冷却媒体又は加熱媒体を炉の外側から冷却プレート内の通路に給排させるための管路９４及び９６の如きを、リフト軸の頂部位置の真空シールを通して、また、リフト軸が中空内部を有する場合はリフト軸の内部を通して配管させ得る。炉の外側から型支持構造体の各構成部品への配管又は引き回しを必要とする、例えば熱電対の如きをリフト軸の内部に通しても良い。
【００１８】
図２ａ、図２ｂ、図２ｃには本発明の溶解炉の別の実施例が示される。本実施例は、リフト軸４６と、支持アーム４１と、型支持構造体２４と、その他の関連構成部品が、先の実施例のようにドアにではなく型固定チャンバの壁１６ａに取り付ける点を除き、図１ａ〜図１ｄに例示した実施例と全体的に類似している。型は、型固定チャンバの、例えば壁１６ｂ（図２ｃ）のような別の壁の開口を通して型支持構造体に関して着脱される。ドア２５ａは本実施例では開口を閉じて型固定チャンバをシールするための手段を提供する。
非限定例として、図１ａ〜図１ｄ及び図２ａ〜図２ｃに例示した各実施例で使用する回転スクリュードライブは、これに限定しないが、例えば、ミネソタ州ChanhassenのＥｘｌａｒ社から入手することのできるＰＲＳ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｐｌａｎｅｔａｒｙ  Ｒｏｌｌｅｒ  Ｓｃｒｅｗｓ（商標名）であり得る。これらの実施例では、一つ以上のロール４４（又はナット）と回転スクリュー４０との間に複数のロールスクリューが設けられる。一つ以上のロールはリフト軸４６の頂部に好適に連結される。
【００１９】
本発明の上述した各実施例では、ドライブハウジング４２は溶融チャンバの壁に取り付けられるが、本発明の他の実施例ではドライブハウジングをリフトハウジング４８の頂部又は溶解炉とは別個の構造要素に直接取り付けることができる。或いは、また別の実施例ではリフトドライブハウジング４２及びその関連構成部品を、図１ａに示す状態から逆転させた状態で型固定チャンバに取り付け得る。この場合、リフト軸４６の頂部を、前記逆転状態の回転スクリュー４０のロール４４（又はナット）に取り付け、回転ドライブ手段が回転スクリュー４０を回転すると、ロール４４が回転スクリューの周囲を上昇または下降し、次いでリフト軸と、支持アームと、型支持構造体と、この型支持構造体に座着させた型とが、本発明の上述した各実施例における時と同様に上昇又は下降する。
本発明の上述した各実施例は回転スクリュードライブが一つのものであるが、本発明では２つ以上の回転スクリュードライブ及びリフト軸とを使用することができる。例えば、回転スクリュードライブとリフト軸の一対を炉の対向する各側に位置付けて支持アームの両端部を上昇させることができる。
【００２０】
本発明の上述した各実施例では回転スクリュードライブを流体圧式直線アクチュエーターに代替させ得る。流体圧式直線アクチュエーターの出力ロッド又は出力軸は、回転スクリュードライブで使用する直線的に動作する被駆動シャフト要素に代えてリフト軸の第１端部に取り付ける。この構成上、流体圧式直線アクチュエーターは溶解炉の外側に位置付けられる。出力軸が動くと型固定チャンバ内の型支持構造体上に座着した型が上下に動作するが、これは、回転スクリュードライブを使用する構成と同じように出力軸がリフト軸に取り付けられ、リフト軸が結局、支持アームと型支持構造体とに取り付けられるからである。
【００２１】
図３ａ及び図３ｂには本発明のまた別の実施例が示される。本実施例では、円筒状のスクリュードライブハウジング４２ａが溶解炉の外側に設けられる。円筒状のスクリュードライブは一般に、内側ネジ溝付きの中空円筒状要素と、外側ネジ溝付きのスクリューとを含み、このスクリューがネジ溝、例えば、先に説明したようなウォームスクリューを介して、中空円筒状要素に直接又は間接的に連結される。中空円筒状要素を回転させると外側ネジ溝付きのスクリューが中空円筒状要素から突き出されるか又は引き込まれる。図３ａでは中空円筒状要素はドライブハウジング４２ａに格納されており、電動モーター５０ａのような好適な駆動手段により回転される。外側ネジ溝付きのスクリュー４３は、その回転方向に依存して、ドライブハウジング内で中空円筒状要素を出てリフトスクリューハウジング４８ａに入り、またはリフトスクリューハウジング４８ａを出て中空円筒状要素に入るように動作する。都合上、図面では外側ネジ溝付きのスクリュー４３のネジ溝はその軸方向長さに沿った一部分のみを示すが、一般に、外側ネジ溝付きのスクリューはその軸方向長さの実質的に全体に渡りネジ溝加工される。ドライブハウジング４２ａ及び又は外側ネジ溝付きのスクリュー４３とは、好適なシール４９を貫いてリフトスクリューハウジング内に進入する。外側ネジ溝付きのスクリュー４３の一端部は、型支持構造体２４を取り付ける支持アーム４１の構造の一端に好適に連結される。この構成上、円筒状のスクリュードライブの中空円筒状要素が回転すると支持アームと、型支持構造体と、この型支持構造体に座着させた型９０とが、型固定チャンバ内で上下に動作する。
【００２２】
図１ａ〜図１ｃに例示し且つ上述した各発明の特徴は、回転スクリュードライブをシリンダースクリュードライブに代えた、本発明の他の実施例で使用され得る。シリンダースクリュードライブの各実施例では、ネジ溝付きスクリューの端部が支持アームに直接連結され、その結果、回転スクリュードライブ用の、図１ｄに例示したような連結手段は不要となる。図３ａ及び図３ｂではシリンダースクリュードライブハウジング４２ａはリフトスクリュードライブハウジング４８ａの頂部に直接取り付けられ、リフトスクリュードライブハウジングはドア２５ｂに取り付けられる。本発明の別の構成では、リフトスクリュードライブハウジングと、このハウジング内の各構成部品は型固定チャンバの側壁に取り付け得る。
図３ａ及び図３ｂの実施例ではシリンダースクリュードライブは１つであるが、本発明では２つ以上を使用可能である。例えば、一対のシリンダースクリュードライブを炉の対向する各側に位置付けて支持アームの両端部を上昇させることが可能である。
【００２３】
図４ａ〜図４ｃには本発明の溶解炉のまた別の実施例が示され、図４ａには、選択した構成部品が、２つの位置、即ち、型９０を溶融チャンバ１２に入れた状態及び型９０を型固定チャンバの最下部に位置付けた各位置で示され、後者の位置では各構成部品は点線で表される。この実施例ではラック及びウォームスクリュードライブを使用して型９０を型固定チャンバ１６内で上下させる。ラック及びウォームスクリュードライブは、型固定チャンバに連結したドライブハウジング４８ｃ内に位置付け得る。ウォームスクリュー３１の歯はラック３３の歯と歯合する。ウォームスクリューは、軸が回転すると回転方向に依存してウォームスクリューが軸上を上昇又は下降するように軸３５に好適に取り付ける。ドライブ５０ｂが、軸３５を回転するための好適なドライブ手段を提供する。ウォームスクリューが軸上を上下するに従い支持アームが上昇又は下降するよう、支持アーム４１ａの一端部をウォームスクリューに取り付ける。支持アームが型支持構造体２４及びこの型支持構造体に座着させた型９０に取り付けられることから、ウォームスクリューを動作させると、型が、液体金属をるつぼ１４から溶融チャンバに注入するべく型固定チャンバを貫いて上昇し、また、注型完了後には型固定チャンバを貫いて下降する。
【００２４】
本発明の非限定例では、イリノイ州ＳｃｈａｕｍｂｕｒｇのＴＨＫ  Ａｍｅｒｉｃａ社より入手可能な、ＬＴＲ型回転ボールスプラインを軸３５として使用する。ＬＴＲ型回転ボールスプラインはスプライン軸及びナット３７を含む。ナットは内外の各円筒状部品を有し、外側円筒状部品はボールベアリングにより内側円筒状部品に取り付けられ、かくして外側円筒状部品は内側円筒状部品と共に、しかし軸を中心として回転することなく、軸の長さ方向に沿って移動する。本実施例ではウォームスクリューを内側円筒状部品に取り付け、支持アーム４１ａの端部を外側円筒状部品に取り付ける。
【００２５】
これらの構成部品を型固定チャンバを貫いて上下させる際に、支持アームと、型支持構造体と、この型支持構造体に座着させた任意の型とを整列状態に維持するための手段を設け得る。そうした手段の一例は、図４ｃに最も良く例示される。直線スライドレール５２ａ及び５２ｂをドライブハウジング４８ｃの対向する各側に好適に取り付ける。一つ以上の直線スライドベアリング５４ａ及び５４ｂを、支持アーム４１ａの対向する各側に取り付けると共に、直線スライドレールにスライド自在に取り付ける。
随意的には、導管５１を設け、この導管に配管９４及び９６及びその他の、先の各実施例で説明したような構成部品を収納させ得る。導管の一端部は支持アーム４１ａ位置で終端し、他端は炉の外側で終端する。導管はドライブハウジングの頂部から、好適なシール４９ａを貫いて進入し、支持アームが上昇すると型固定チャンバ内に突き出され、支持アームが下降すると型固定チャンバに引き込まれる。
【００２６】
ドライブハウジング４８ｃは型固定チャンバの側壁に直接連結しても、又は側壁の開口を覆って設けたドアに取り付けても良い。図４ｃには、ドライブハウジングをドア２５ｃに取り付けた構成が例示される。図４ｃでは、関連するドライブハウジングを設けたドアは閉じた位置を実線で、また開いた位置を点線で表している。随意的な溶融チャンバハッチ又は溶融チャンバドア６０（以下、端にドア６０とも称する）が、溶融チャンバの壁に位置付けた開口の蓋を提供する。
図４ａ〜図４ｃに例示した本発明の各実施例ではラック及びウォームスクリュードライブは１つであるが、本発明では２つ以上のラック及びウォームスクリュードライブを使用することができる。例えば、一対のドライブを炉の対向する各側に位置付けて支持アームの両端を上昇させることができる。
【００２７】
本発明の何れの実施例においても、制御環境下の溶融チャンバ及び型固定チャンバをモジュール設計のものとし、制御環境下の溶融チャンバと型固定チャンバとの間を連結する手段として好適なインターフェースを設けることで、型固定チャンバを一つ以上の制御環境下の溶融チャンバと共に使用し得る。例えば、型固定チャンバに、この型固定チャンバを制御環境下の溶融チャンバ間で移動させるための手段としての車輪を設け得る。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１ａ】本発明の溶解炉の１実施例の部分破除した側面図である。
【図１ｂ】図１ａの溶解炉の部分破除した正面図である。
【図１ｃ】図１ａの溶解炉を線Ａ−Ａで切断した断面図である。
【図１ｄ】図１ａから図１ｃに示す溶解炉で使用する、直線上昇駆動体要素と、上昇シャフトとの間の連結手段の詳細図である。
【図２ａ】本発明の溶解炉の他の実施例の部分破除した側面図である。
【図２ｂ】図２ａの溶解炉の部分破除した正面図である。
【図２ｃ】ドアを開放位置とした状態での図２ａを線Ｂ−Ｂに沿って切断した断面図である。
【図３ａ】本発明の溶解炉の他の実施例の断面図である。
【図３ｂ】ドアを開放位置とした状態での図３ａを線Ｃ−Ｃに沿って切断した断面図である。
【図４ａ】本発明の溶解炉の更に他の実施例の断面図である。
【図４ｂ】図４ａの溶解炉のラック及びウォームスクリュー駆動体の側面図である。
【図４ｃ】型固定チャンバのドアを開放位置とした状態での図４ａの溶解炉の線Ｄ−Ｄに沿って切断した断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１２  溶融チャンバ
１４  るつぼ
１６  型固定チャンバ
１６ａ、１６ｂ  壁
１８ａ  カバー
２２  開口
２３  ハッチ又は弁
２４  型支持構造体
２５  ドア
２５ｃ  ドア
３１  ウォームスクリュー
３３  ラック
３５  軸
４０  回転スクリュー
４１  支持アーム
４１ａ  支持アーム
４２  ドライブハウジング
４２ａ  ドライブハウジング
４３  外側ネジ溝付きのスクリュー
４４  ロール
４６  リフト軸
４８  リフトハウジング
４８ａ  リフトスクリューハウジング
４８ｃ  ドライブハウジング
４９  シール要素
４９ａ、シール
５０、５０ａ  電動モーター
５０ｂ  ドライブ
５１  導管
５２、５２ａ、５２ｂ  直線スライドレール
５４、５４ａ、５４ｂ  直線スライドベアリング
５６  ベローズブーツ
６０  溶融チャンバハッチ又は溶融チャンバドア
６２  後部アクセスハッチ又は後部アクセスドア
７２  アングル要素
７４  ガセットバックプレート
７８  ロッド又はボール
９０  型
９０ａ  湯口
９２  誘導コイル
９４、９６  配管
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図１（ｃ）】
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【図１（ｄ）】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図２（ｃ）】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図４（ｃ）】
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【国際調査報告】
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