(57)【要約】  保持炉５内を気体により加圧して溶湯Ｍをキャビティ９Ｃの湯口１１の近傍まで上昇させた後、キャビティ９Ｃ内を吸引して減圧させると共に、保持炉５内をさらに加圧してキャビティ９Ｃ内に溶湯Ｍを充填する。その後、予め設定した充填時間の経過後にキャビティ９Ｃ内の減圧を停止し、溶湯Ｍの凝固完了とともに保持炉５内の加圧を停止することで、必要最小限の吸引を行うようにし、減圧手段１４を簡略化して、設備費や製造コストの低減を図ると共に、鋳造のサイクルタイムの短縮化を実現する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯を収容した保持炉の上側にキャビティを有する金型を配置した構造の鋳造装置を用い、低圧鋳造法に基づいて製品を成形するに際し、保持炉内を加圧して溶湯をキャビティの湯口近傍まで上昇させた後、キャビティ内を吸引して減圧させると共に、保持炉内をさらに加圧してキャビティ内に溶湯を充填することを特徴とする鋳造方法。
【請求項２】
溶湯を収容した保持炉の上側にキャビティを有する金型を配置した構造の鋳造装置を用い、低圧鋳造法に基づいて製品を成形するに際し、保持炉内を加圧して溶湯をキャビティの湯口近傍まで上昇させた後、キャビティ内を吸引して減圧させると共に、保持炉内をさらに加圧してキャビティ内に溶湯を充填し、
予め設定した充填時間の経過後にキャビティ内の減圧を停止し、
溶湯の凝固完了とともに保持炉内の加圧を停止することを特徴とする鋳造方法。
【請求項３】
キャビティ内への溶湯の充填完了を検出する溶湯センサを用い、
予め設定した充填時間内において溶湯センサが溶湯の充填完了を検出した時点でキャビティ内の減圧を停止することを特徴とする請求項１乃至２に記載の鋳造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の鋳造方法が適用可能な鋳造装置であって、
溶湯を収容した保持炉と、キャビティを有する金型と、保持炉内を加圧する加圧手段とを備えた鋳造機を複数台備えると共に、
各鋳造機のキャビティ内を吸引して減圧させるための減圧手段を備え、
減圧手段が、入口側に吸気管を有し且つ出口側に排気管を有する真空タンクと、真空タングの排気管に接続した真空ポンプと、真空タンクの吸気管から分岐して各鋳造機のキャビティに夫々連通する分岐管と、各分岐管の途中を開閉する開閉弁を備えていることを特徴とする鋳造装置。
【請求項５】
金型のキャビティが、自動車用のサスペンションメンバを成形する鋳造空間であることを特徴とする請求項４に記載の鋳造装置。
【請求項６】
金型のキャビティが、内燃機関のシリンダヘッドを成形する鋳造空間であることを特徴とする請求項４に記載の鋳造装置。
【請求項７】
金型のキャビティが、モータケースを成形する鋳造空間であることを特徴とする請求項４に記載の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧鋳造法に基づいて製品を成形するのに利用される鋳造方法及び鋳造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の鋳造方法及び鋳造装置としては、例えば、特許文献１に記載されているものがあった。特許文献１に記載の鋳造方法（及び鋳造装置）は、金型を覆う密閉室を備え、真空ポンプ及び真空タンクを用いて密閉室及びストークの内部を吸引して減圧させ、その直後、保持炉内を加圧してキャビティ内に溶湯を充填することで、溶湯の鋳込み速度を速くし、湯回り性を改善するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特許第２９３３２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記したような従来の鋳造方法（及び鋳造装置）にあっては、金型のキャビティを含む密閉室の内部とストークの内部を一斉に減圧させる必要があるので、排気能力の大きい減圧装置が必要であって、設備費や製造コストが増大すると共に、真空タンクを一定の減圧レベルに下げるのに時間がかかるので、鋳造のサイクルタイムを短縮することが難しいという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。【０００５】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、必要最小限の吸引を行うようにして、設備費や製造コストの低減を図ることができると共に、鋳造のサイクルタイムを短縮化を実現することができる鋳造方法及び鋳造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係わる鋳造方法は、溶湯を収容した保持炉の上側にキャビティを有する金型を配置した構造の鋳造装置を用い、低圧鋳造法に基づいて製品を成形するに際し、保持炉内を気体により加圧して溶湯をキャビティの湯口近傍まで上昇させた後、キャビティ内を吸引して減圧させると共に、保持炉内をさらに加圧してキャビティ内に溶湯を充填する構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。【０００７】
本発明に係わる鋳造装置は、溶湯を収容した保持炉と、キャビティを有する金型と、保持炉内を気体により加圧する加圧手段とを備えた鋳造機を複数台備えると共に、各鋳造機のキャビティ内を吸引して減圧させるための減圧手段を備えている。そして、鋳造装置は、減圧手段が、入口側に吸気管を有し且つ出口側に排気管を有する真空タンクと、真空タンクの排気管に接続した真空ポンプと、真空タンクの吸気管から分岐して各鋳造機のキャビティに夫々連通する分岐管と、各分岐管の途中を開閉する開閉弁を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係わる鋳造方法及び鋳造装置によれば、必要最小限の吸引を行うので、減圧手段を簡略化して、設備費や製造コストの低減を図ることができると共に、鋳造のサイクルタイムの短縮化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態を示す鋳造装置の断面説明図である。
【図２】製品の一例としての自動車用フロントサスペンションメンバを説明する平面図（Ａ）、及びＡ−Ａ線に基づく中空部の断面図（Ｂ）である。
【図３】本発明の鋳造方法の工程を示すブロック図である。
【図４】図１に示す真空ポンプの動作、真空タンクの圧力、保持炉の加圧力及びチャンバーの圧力の変化を説明するタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態を示す鋳造装置の断面説明図である。
【図６】本発明の第３実施形態を示す鋳造装置の断面説明図である。
【図７】図６に示す真空タンクの圧力、保持炉の加圧力及びチャンバーの圧力の変化を説明するタイミングチャートである。
【図８】本発明の第４実施形態を示す鋳造装置の断面説明図である。
【図９】図８に示す真空ポンプの動作、真空タンクの圧力、各鋳造機における保持炉の加圧力及びチャンバーの圧力の変化を説明するタイミングチャートである。
【図１０】本発明の第５実施形態を示す鋳造装置の断面説明図（Ａ）、及び金型の拡大断面図（Ｂ）である。
【図１１】本発明の第６実施形態を示す鋳造装置の断面説明図（Ａ）、及び金型の拡大断面図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〈第１実施形態〉
図１に示す鋳造装置１は、ベース２と、ベース２上に立設した複数のガイドポスト３と、ガイドポスト３の中間に固定された固定盤４と、固定盤４とベース２の間に配置した保持炉５を備えている。また、鋳造装置１は、ガイドポスト３に沿って昇降駆動される可動盤６と、ガイドポスト３の上端部に架設したフレーム７を備え、フレーム７と可動盤６の間には、可動盤６を昇降駆動する油圧シリンダ８が設けてある。
【００１１】
さらに、鋳造装置は、可動盤６と固定盤４との間に、金型９と、金型９を気密的に収容するチャンバー１０を備えている。金型９は、可動盤６に固定した上型９Ｕと、固定盤４に固定した下型９Ｌとを備え、双方の間に鋳造空間であるキャビティ９Ｃを形成する。また、下型９Ｌには、キャビティ９Ｃの下部に開口した湯口１１が設けてある。
【００１２】
他方、チャンバー１０は、可動盤６において上型９Ｕを包囲する上部枠体１０Ｕと、固定盤４において下型９Ｌを包囲する下部枠体１０Ｌとを備えており、型閉じの状態において、双方の間で密閉空間を形成する。
【００１３】
保持炉５は、溶湯Ｍを収容すると共に、固定盤４の下側に組み合わされる蓋体５Ａや、図示しない加熱手段などを備えており、蓋体５Ａには、キャビティ９Ｃに溶湯Ｍを供給するためのストーク１２が設けてある。ストーク１２は、上端部を金型９の湯口１１に連通させると共に、下端部を溶湯Ｍに浸漬させた状態になっている。
【００１４】
そしてさらに、鋳造装置１は、保持炉５の内部を気体により加圧するための加圧手段１３と、金型９のキャビティ９Ｃ内を吸引して減圧させるための減圧手段１４と、これらを制御する制御手段１５を備えている。
【００１５】
加圧手段１３は、詳細な図示を省略したが、不活性ガス等の加圧用ガスを貯留したタンクや開閉弁及び配管類で構成されており、供給管１３Ａにより加圧用ガスを保持炉５内に加圧供給し、溶湯Ｍの表面に圧力を付与する。これにより、ストーク１２を通して溶湯Ｍがキャビティ９Ｃに充填される。
【００１６】
減圧手段１４は、入口側に吸気管１４Ａを有し且つ出口側に排気管１４Ｂを有する真空タンク１４Ｃと、真空タング１４Ｃの排気管１４Ｂに接続した真空ポンプ１４Ｄと、吸気管１４Ａの途中を開閉する開閉弁１４Ｅを備えている。この実施形態の減圧手段１４は、吸気管１４Ａをチャンバー１０の上部枠体１０Ｕに貫通させた状態にし、チャンバー１０内を吸引することで、金型９のキャビティ９Ｃ内を吸引して減圧させる。また、減圧手段１４の真空タンク１４Ｃは、チャンバー１０内の空間（金型９を除く空間）とキャビティ９Ｃとの総容積よりも充分に大きい容量を有している。
【００１７】
制御手段１５は、加圧手段１３，減圧手段１４の真空ポンプ１４Ｄ及び開閉盤１４Ｅの動作を制御し、このほか、可動盤６を昇降駆動する油圧シリンダ８や、製品離型用のエジェクタ機構（図示せず）の駆動源などの動作も制御する。
【００１８】
本発明の鋳造方法及び鋳造装置では、一例として、図２に示すような自動車用フロントサスペンションメンバ（以下、「サスペンションメンバ」とする）ＳＭを鋳造成形することができる。サスペンションメンバＳＭは、自動車のボディとアクスルを連結すると同時にエンジンを積載するための骨格部材であって、図示例のものは、フロントクロスメンバ部Ｍ１と、ボディ側となるリヤクロスメンバ部Ｍ２と、左右のサイドメンバ部Ｍ３，Ｍ３を一体的に有している。このサスペンションメンバＳＭは、例えばアルミニウム合金製である。
【００１９】
また、サスペンションメンバＳＭは、両クロスメンバ部Ｍ１，Ｍ２、及びサイドメンバ部Ｍ３における両クロスメンバ部Ｍ１，Ｍ２の間の部分が、図２（Ｂ）に示すように中空状（閉断面構造）になっている。この中空部の形成には、キャビティ９Ｃ内に配置される中子を使用する。このようなサスペンションメンバＳＭは、強度向上や軽量化を実現したものであって、鋳物としては薄肉で比較的大型である。
【００２０】
次に、上記の鋳造装置１の動作とともに本発明に係わる鋳造方法を説明する。
本発明の鋳造方法は、溶湯Ｍを収容した保持炉５の上側に、キャビティ９Ｃを有する金型９を配置した構造の鋳造装置１を用いて、低圧鋳造法に基づいて製品を成形するものである。この鋳造方法は、保持炉５内を気体により加圧して溶湯Ｍをキャビティ９Ｃの湯口１１近傍まで上昇させた状態にする。その後、キャビティ９Ｃ内を吸引して減圧させると共に、保持炉５内をさらに加圧してキャビティ９Ｃ内に溶湯Ｍを充填する。そして、予め設定した充填時間の経過後にキャビティ９Ｃ内の減圧を停止し、溶湯Ｍの凝固完了とともに保持炉５内の加圧を停止する。
【００２１】
具体的には、鋳造方法は、図３に示すように最初の工程Ｓ１において型閉じを行う。この工程１では、可動盤６を降下させて上型９Ｕと下型９Ｌとを閉じると共に、上部枠体１０Ｕと下部枠体１０Ｌとを閉じてチャンバー１０を密閉する。このとき、減圧手段１４は、図４に示すように、真空ポンプ１４Ｄを所定時間作動させて、真空タンク１４Ｃ内を吸引し、真空タンク１４Ｃを一定の減圧レベルに保持している。
【００２２】
次に、鋳造方法は、工程Ｓ２において加圧１を開始する。この工程２では、加圧手段１３により保持炉５内を気体により加圧し、溶湯Ｍをキャビティ９Ｃの湯口１１の近傍まで上昇させた状態にする。つまり、図４に示す加圧１は、溶湯Ｍをキャビティ９Ｃの湯口１１の近傍まで上昇させる圧力によるものである。
【００２３】
また、鋳造方法は、工程Ｓ３において加圧２を開始するとともに減圧を開始する。この工程Ｓ３では、加圧手段１４により保持炉５内をさらに加圧すると共に、減圧手段１４によりキャビティ９Ｃ内を吸引して減圧させる。つまり、図４に示す加圧２は、溶湯Ｍをキャビティ９Ｃに充填する圧力によるものである。このとき、減圧手段１４は、予め真空タンク１４Ｃ内を減圧状態にしているので、開閉弁１４Ｅを開放することで、チャンバー１０内を急激に吸引し、これに伴ってキャビティ９Ｃ内も急激に吸引して減圧させる。
【００２４】
さらに、鋳造方法は、予め設定した充填時間の経過後、工程Ｓ４において減圧を停止し、溶湯Ｍの凝固完了とともに、工程Ｓ５において加圧を停止する。溶湯Ｍの充填時間や凝固時間は、実験等により予め求めることが可能であり、減圧手段１４及び加圧手段１３の制御データとして制御手段１５のタイマに設定しておけば良い。具体例としては、製品が図２に示すサスペンションメンバＳＭである場合では、溶湯Ｍの充填時間は２〜４秒程度であり、溶湯Ｍの凝固時間は２５〜３５秒程度である。これらの時間は、製品の形状や大きさにより適宜設定される。
【００２５】
この工程４Ｓでは、減圧手段１４の開閉弁１４Ｅを閉じることにより、キャビティ９Ｃ内の減圧を停止する。また、工程Ｓ５では、加圧手段１３を停止させることにより、保持炉５内の加圧を停止する。
【００２６】
その後、鋳造方法は、工程Ｓ６において型開きを行った後、工程Ｓ７において製品の取り出しを行う。すなわち、工程Ｓ６では、可動盤６とともに上型９Ｕを上昇させて金型９を開き、工程Ｓ７では、図示しないエジェクタ機構により製品を離型させて、適宜の搬出機構により製品の取り出しを行う。
【００２７】
上記の鋳造方法及び鋳造装置１は、保持炉５内を加圧して溶湯Ｍをキャビティ９Ｃの湯口近傍まで上昇させた後、キャビティ９Ｃ内の減圧と保持炉５内の追加加圧により溶湯Ｍを充填するので、減圧手段１４は、チャンバー１０内の空間（金型９を除く空間）とキャビティ９Ｃとの総容積の吸引、すなわち必要最小限の吸引を行うこととなる。これにより、上記の鋳造方法及び鋳造装置１は、減圧手段１２を簡略化して、設備費や製造コストの低減を図ることができる。
【００２８】
より具体的には、上記の鋳造方法及び鋳造装置１では、減圧手段１４の吸引量を低減し得るので、真空タンク１４Ｃに充分な余力がある。つまり、真空タンク１４Ｃは、図４に示すように、最初の鋳造時にキャビティ９Ｃ内を減圧した際、大気圧まで戻ることはなく、所定の減圧レベルを維持している。したがって、真空タンク１４Ｃは、次の鋳造を行う際には、短い減圧時間（真空ポンプ１４Ｄの作動時間）で初期の減圧レベルに戻すことができる。これにより、上記の鋳造方法及び鋳造装置１では、鋳造のサイクルタイムの短縮化を実現することができる。
【００２９】
また、上記の鋳造方法及び鋳造装置１では、溶湯Ｍを湯口１１の近傍まで上昇させた後に、キャビティ９Ｃ内の急激な減圧と保持炉５内の追加加圧により溶湯Ｍを充填することから、キャビティ９Ｃにおける湯流れ性が非常に良好であり、図２に示すような薄肉で且つ比較的大型のサスペンションメンバＳＭのような製品を良好に成形し得る。
【００３０】
とくに、上記の鋳造装置１では、金型９のキャビティ９Ｃが、自動車用のサスペンションメンバＳＭを成形する鋳造空間であることから、上述した湯流れ性の向上に伴って高品質のサスペンションメンバＳＭを得ることができる。
【００３１】
さらに、上記の鋳造方法及び鋳造装置１では、予め設定した充填時間の経過後にキャビティ９Ｃ内の減圧を停止するので、図２に示すような中空部を有するサスペンションメンバＳＭを成形する場合、中空部形成用の中子からガスが発生する前に減圧手段１４を停止させることができる。これにより、中子のガス（タール）による減圧手段１４の汚染を未然に阻止することができる。
【００３２】
図５〜図９は、本発明に係わる鋳造方法及び鋳造装置の他の実施形態を説明する図である。以下の各実施形態において、第１実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３３】
〈第２実施形態〉
図５に示す鋳造装置１は、第１実施形態で説明したチャンバー（１０）が無く、金型９を構成する上型９Ｕに、キャビティ９Ｃと外部とを連通させる排気路９Ｄを形成し、減圧手段１４の吸気管１４Ａを排気路９Ｄに接続した構成である。
【００３４】
上記の鋳造装置１は、第１実施形態と同様の作用及び効果を得ることができるうえに、減圧手段１４による吸引量がさらに少なくなるので、真空タンク１４Ｃの減圧時間もさらに短くなり、鋳造のサイクルタイムのさらなる短縮化を実現する。
【００３５】
〈第３実施形態〉
図６に示す鋳造装置１は、第１実施形態と同様の基本構成を備えていると共に、金型９を構成する上型９Ｕに、キャビティ９Ｃ内への溶湯Ｍの充填完了を検出する溶湯センサ１６が設けてある。この溶湯センサ１６は、例えば温度センサであって、湯口１１から最も遠い位置に設けてあり、その測定値を制御手段１５に入力する。制御手段１５は、溶湯センサ１６の測定温度が所定値を超えた時点で、キャビティ９Ｃへの溶湯Ｍの充填が完了したと判断する。また、溶湯センサ１６は、溶湯Ｍが接触すると通電するタイプのセンサを使うこともある。
【００３６】
そして、上記の鋳造装置１を用いた鋳造方法では、第１実施形態と同様に、保持炉５内を気体により加圧して溶湯Ｍをキャビティ９Ｃの湯口１１の近傍まで上昇させた後、キャビティ９Ｃ内を吸引して減圧させると共に、保持炉５内をさらに加圧してキャビティ９内に溶湯Ｍを充填する。そして、鋳造方法では、予め設定した充填時間内において、溶湯センサ１６が溶湯Ｍの充填完了を検出した時点でキャビティ９Ｃ内の減圧を停止する。
【００３７】
上記の鋳造方法及び鋳造装置１によれば、先の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができるうえに、予め設定した充填時間よりも早く減圧手段１４を停止させることができる。これにより、上記の鋳造方法及び鋳造装置１は、図７に示すように、第１実施形態（センサ無しの場合）に比べて、真空タンク１４Ｃの減圧レベルが低く維持されると共に、チャンバー１０の減圧レベルが高く維持される。
【００３８】
これは、余分な吸引を極力解消していることを意味している。つまり、真空タンク１４Ｃの減圧レベルを低く維持すれば、次の減圧時間（真空ポンプの作動時間）が短くなる。また、チャンバー１０の減圧レベルが高く維持されたのは、チャンバー１０内を充分に減圧したうえで、余分な減圧を行わなかった結果である。これにより、上記の鋳造方法及び鋳造装置１は、減圧時間や鋳造のサイクルタイムの短縮化を実現する。
【００３９】
〈第４実施形態〉
図８に示す鋳造装置１０１は、溶湯Ｍを収容した保持炉５と、キャビティ９Ｃを有する金型９と、保持炉５内を気体により加圧する加圧手段１３とを備えた鋳造機１を複数台（図示例では３台）備えている。鋳造機１は、第１〜第３の実施形態で説明した鋳造装置１と同様の基本構成を備えたものである。また、鋳造装置１０１は、各鋳造機１のキャビティ９Ｃ内を吸引して減圧させるための減圧手段１１４と、加圧手段１３及び減圧手段１１４を制御する制御手段１５を備えている。
【００４０】
減圧手段１１４は、入口側に吸気管１４Ａを有し且つ出口側に排気管１４Ｂを有する真空タンク１４Ｃと、真空タンク１４Ｃの排気管１４Ｂに接続した真空ポンプ１４Ｄを備えている。また、減圧手段１１４は、真空タンク１４Ｃの吸気管１４Ａから分岐して各鋳造機１のキャビティ９Ｃに夫々連通する分岐管１１４Ａと、各分岐管１１４Ａの途中を開閉する開閉弁１４Ｅを備えている。なお、図示例では、分岐管１１４Ａは、チャンバー１０に接続してあり、このチャンバー１０を介してキャビティ９Ｃに連通している。
【００４１】
制御手段１５は、各鋳造機１の加圧手段１３、減圧手段１１４の真空ポンプ１４Ｄ及び各開閉弁１４Ｅの動作を制御するものである。
【００４２】
上記の鋳造装置１０１は、第１及び第３の実施形態で説明した鋳造方法に基づいて各鋳造機１で製品を成形するのであるが、この際、図９に示すように、真空ポンプ１４Ｄにより真空タンク１４Ｃ内を初期の減圧レベルまで吸引した後、鋳造装置１の１号機で鋳造を行う。
【００４３】
すなわち、図８中で左側に示す鋳造機１（１号機）において、加圧手段１３により、保持炉５内を気体により加圧して溶湯Ｍをキャビティ９Ｃの湯口１１の近傍まで上昇させる。次に、減圧手段１１４の開閉弁１４Ｅを開いてキャビティ９Ｃ内を急激に吸引して減圧させると共に、加圧手段１４により、保持炉５内をさらに加圧してキャビティ９Ｃ内に溶湯１１を充填する。その後、予め設定した充填時間の経過後に減圧手段１４の開閉弁１４Ｅを閉じてキャビティ９Ｃ内の減圧を停止し、溶湯Ｍの凝固完了とともに加圧手段１４による保持炉５内の加圧を停止する。
【００４４】
また、鋳造装置１０１は、真空ポンプ１４Ｄを作動させて、真空タンク１４Ｃ内を初期の減圧レベルに戻す。この際、鋳造装置１０１は、先の実施形態と同様に、短い減圧時間（真空ポンプ１４Ｄの作動時間）で初期の減圧レベルに戻すことができる。
【００４５】
次に、鋳造装置１０１は、図８中で中央に示す鋳造機１（２号機）において同様の鋳造を行った後、図８中で右側に示す鋳造機１（３号機）において同様の鋳造を行い、以下、同様の順序で鋳造を繰り返し行う。
【００４６】
このように、鋳造装置１０１及び鋳造方法は、１つの鋳造機１において減圧時間や鋳造のサイクルタイムの短縮化を実現することができるので、複数の鋳造機１を用いて連続的な鋳造を効率良く行うことができる。また、この鋳造装置１０１は、共通の減圧手段１１４を用いているので、設置面積を大幅に減少させることができると共に、設備費や製造コストの低減や、保守管理の簡略化なども実現することができる。
【００４７】
〈第５実施形態〉
図１０（Ａ）に示す鋳造装置１は、第１実施形態と同様の基本構成を備えていると共に、金型９のキャビティ９Ｃが、内燃機関のシリンダヘッドを成形する鋳造空間である。
【００４８】
この実施形態の金型９は、上型９Ｕと下型９Ｌとの間に、複数に分割された横型（スライドコア）９Ｓを備え、これらの間でシリンダヘッドに対応するキャビティ９Ｃを形成している。各横型９Ｓは、チャンバー１０の外側に配置された夫々の駆動装置２０により、金型中心に対して進退可能である。
【００４９】
各駆動装置２０は、シリンダ２１と、シリンダ２１により水平方向に往復駆動される駆動ロッド（シリンダロッド）２２とを備えている。駆動ロッド２２は、チャンバー１０の下部枠体１０Ｌを摺動自在に貫通し、横型９Ｓに連結されている。チャンバー１０における駆動ロッド２２の貫通部には、チャンバー１０内の気密性を維持するシール構造が設けてある。この実施形態におけるチャンバー１０は、金型９との間に、横型９Ｓを後退させるための空間を有するものである。
【００５０】
キャビティ９Ｃ内には、図１０（Ｂ）にも示すように、シリンダヘッドの上側凹部を形成するための中子Ｎ１、ウオータージャケットを形成するための中子Ｎ２、ポートを形成するための複数の中子Ｎ３が配置してある。ポート形成用の中子Ｎ３は、横型９Ｓと下型９Ｌとの間で位置決めされる巾木部ＮＨを一体的に備えている。
【００５１】
上記構成を備えた鋳造装置１は、先述の鋳造方法に基づいて、保持炉５内を加圧して溶湯Ｍをキャビティ９Ｃの湯口近傍まで上昇させた後、キャビティ９Ｃ内の減圧と保持炉５内の追加加圧により溶湯Ｍを充填する。
【００５２】
これにより、鋳造装置１は、先の実施形態と同様に、減圧手段１２の簡略化による設備費及び製造コストの低減や、鋳造のサイクルタイムの短縮化を実現する。また、鋳造装置１は、予め設定した充填時間の経過後にキャビティ９Ｃ内の減圧を停止するので、中子Ｎ１〜Ｎ３からガスが発生する前に減圧手段１４を停止させ、中子Ｎ１〜Ｎ３のガスによる減圧手段１４の汚染を未然に阻止し得る。
【００５３】
さらに、鋳造装置１は、溶湯Ｍを湯口１１の近傍まで上昇させた後に、キャビティ９Ｃ内の急激な減圧と保持炉５内の追加加圧により溶湯Ｍを充填することから、キャビティ９Ｃにおける湯流れ性が非常に良好である。とくに、鋳造装置１は、金型９のキャビティ９Ｃが内燃機関のシリンダヘッドを成形する鋳造空間であるから、上述した湯流れ性の向上に伴って高品質のシリンダヘッドを得ることができる。
【００５４】
〈第６実施形態〉
図１１（Ａ）に示す鋳造装置１は、第５実施形態と同様の基本構成を備えていると共に、金型９のキャビティ９Ｃが、モータケースを成形する鋳造空間である。
【００５５】
この実施形態の金型９は、上型９Ｕ、下型９Ｌ及び横型９Ｓを備え、これらの間でモータケースに対応するキャビティ９Ｃを形成している。横型９Ｓは、シリンダ２１及び駆動ロッド２２で構成される駆動装置２０により、金型中心に対して進退可能である。
【００５６】
キャビティ９Ｃ内には、図１１（Ｂ）にも示すように、ウオータージャケットを形成するための複数の中子Ｎ４が配置してある。また、この実施形態における金型９は、モータケースの内部空間を形成するための空間形成部９Ｆを一体的に備えている。この空間形成部９Ｆは、上型９Ｕの下面中央から垂下しており、中子Ｎ４との間で薄肉のモータケースの鋳造空間であるキャビティ９Ｃを形成している。
【００５７】
上記構成を備えた鋳造装置１は、先述の鋳造方法に基づいて、保持炉５内を加圧して溶湯Ｍをキャビティ９Ｃの湯口近傍まで上昇させた後、キャビティ９Ｃ内の減圧と保持炉５内の追加加圧により溶湯Ｍを充填する。
【００５８】
これにより、鋳造装置１は、先の実施形態と同様に、減圧手段１２の簡略化による設備費及び製造コストの低減や、鋳造のサイクルタイムの短縮化を実現する。また、鋳造装置１は、予め設定した充填時間の経過後にキャビティ９Ｃ内の減圧を停止するので、中子Ｎ４からガスが発生する前に減圧手段１４を停止させ、中子４のガスによる減圧手段１４の汚染を未然に阻止し得る。
【００５９】
さらに、鋳造装置１は、溶湯Ｍを湯口１１の近傍まで上昇させた後に、キャビティ９Ｃ内の急激な減圧と保持炉５内の追加加圧により溶湯Ｍを充填することから、キャビティ９Ｃにおける湯流れ性が非常に良好である。とくに、鋳造装置１は、金型９のキャビティ９Ｃがモータケースを成形する鋳造空間であるから、上述した湯流れ性の向上に伴って高品質のモータケースを得ることができる。
【００６０】
なお、本発明の鋳造方法及び鋳造装置は、その構成が上記各実施形態に限定されるものではなく、サスペンションメンバ、シリンダヘッド、及びモータケース等のような複雑な構造の部品にも適用できる。また加圧手段には気体で溶湯を加圧するものに限定されず、電磁ポンプのように電力で溶湯を押し出すものも含まれるものとする。本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の細部を適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  鋳造装置（鋳造機）
５  保持炉
９  金型
９Ｃ  キャビティ
１１  湯口
１６  溶湯センサ
１３  加圧手段
１４  減圧手段
１４Ａ  吸気管
１４Ｂ  排気管
１４Ｃ  真空タンク
１４Ｄ  真空ポンプ
１４Ｅ  開閉弁
１０１  鋳造装置
１１４  減圧手段
１１４Ａ  分岐管
Ｍ  溶湯
【図１】
2015151701.tif 000003
【図２】
2015151701.tif 000004
【図３】
2015151701.tif 000005
【図４】
2015151701.tif 000006
【図５】
2015151701.tif 000007
【図６】
2015151701.tif 000008
【図７】
2015151701.tif 000009
【図８】
2015151701.tif 000010
【図９】
2015151701.tif 000011
【図１０】
2015151701.tif 000012
【図１１】
2015151701.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月13日(2016.9.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、必要最小限の吸引を行うようにして、設備費や製造コストの低減を図ることができると共に、鋳造のサイクルタイムの短縮化を実現することができる鋳造方法及び鋳造装置を提供することを目的としている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
減圧手段１４は、入口側に吸気管１４Ａを有し且つ出口側に排気管１４Ｂを有する真空タンク１４Ｃと、真空タンク１４Ｃの排気管１４Ｂに接続した真空ポンプ１４Ｄと、吸気管１４Ａの途中を開閉する開閉弁１４Ｅを備えている。この実施形態の減圧手段１４は、吸気管１４Ａをチャンバー１０の上部枠体１０Ｕに貫通させた状態にし、チャンバー１０内を吸引することで、金型９のキャビティ９Ｃ内を吸引して減圧させる。また、減圧手段１４の真空タンク１４Ｃは、チャンバー１０内の空間（金型９を除く空間）とキャビティ９Ｃとの総容積よりも充分に大きい容量を有している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
制御手段１５は、加圧手段１３，減圧手段１４の真空ポンプ１４Ｄ及び開閉弁１４Ｅの動作を制御し、このほか、可動盤６を昇降駆動する油圧シリンダ８や、製品離型用のエジェクタ機構（図示せず）の駆動源などの動作も制御する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
具体的には、鋳造方法は、図３に示すように最初の工程Ｓ１において型閉じを行う。この工程Ｓ１では、可動盤６を降下させて上型９Ｕと下型９Ｌとを閉じると共に、上部枠体１０Ｕと下部枠体１０Ｌとを閉じてチャンバー１０を密閉する。このとき、減圧手段１４は、図４に示すように、真空ポンプ１４Ｄを所定時間作動させて、真空タンク１４Ｃ内を吸引し、真空タンク１４Ｃを一定の減圧レベルに保持している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
次に、鋳造方法は、工程Ｓ２において加圧１を開始する。この工程Ｓ２では、加圧手段１３により保持炉５内を気体により加圧し、溶湯Ｍをキャビティ９Ｃの湯口１１の近傍まで上昇させた状態にする。つまり、図４に示す加圧１は、溶湯Ｍをキャビティ９Ｃの湯口１１の近傍まで上昇させる圧力によるものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また、鋳造方法は、工程Ｓ３において加圧２を開始するとともに減圧を開始する。この工程Ｓ３では、加圧手段１３により保持炉５内をさらに加圧すると共に、減圧手段１４によりキャビティ９Ｃ内を吸引して減圧させる。つまり、図４に示す加圧２は、溶湯Ｍをキャビティ９Ｃに充填する圧力によるものである。このとき、減圧手段１４は、予め真空タンク１４Ｃ内を減圧状態にしているので、開閉弁１４Ｅを開放することで、チャンバー１０内を急激に吸引し、これに伴ってキャビティ９Ｃ内も急激に吸引して減圧させる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
この工程Ｓ４では、減圧手段１４の開閉弁１４Ｅを閉じることにより、キャビティ９Ｃ内の減圧を停止する。また、工程Ｓ５では、加圧手段１３を停止させることにより、保持炉５内の加圧を停止する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
上記の鋳造方法及び鋳造装置１は、保持炉５内を加圧して溶湯Ｍをキャビティ９Ｃの湯口近傍まで上昇させた後、キャビティ９Ｃ内の減圧と保持炉５内の追加加圧により溶湯Ｍを充填するので、減圧手段１４は、チャンバー１０内の空間（金型９を除く空間）とキャビティ９Ｃとの総容積の吸引、すなわち必要最小限の吸引を行うこととなる。これにより、上記の鋳造方法及び鋳造装置１は、減圧手段１４を簡略化して、設備費や製造コストの低減を図ることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
すなわち、図８中で左側に示す鋳造機１（１号機）において、加圧手段１３により、保持炉５内を気体により加圧して溶湯Ｍをキャビティ９Ｃの湯口１１の近傍まで上昇させる。次に、減圧手段１１４の開閉弁１４Ｅを開いてキャビティ９Ｃ内を急激に吸引して減圧させると共に、加圧手段１３により、保持炉５内をさらに加圧してキャビティ９Ｃ内に溶湯１１を充填する。その後、予め設定した充填時間の経過後に減圧手段１４の開閉弁１４Ｅを閉じてキャビティ９Ｃ内の減圧を停止し、溶湯Ｍの凝固完了とともに加圧手段１３による保持炉５内の加圧を停止する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
これにより、鋳造装置１は、先の実施形態と同様に、減圧手段１４の簡略化による設備費及び製造コストの低減や、鋳造のサイクルタイムの短縮化を実現する。また、鋳造装置１は、予め設定した充填時間の経過後にキャビティ９Ｃ内の減圧を停止するので、中子Ｎ１〜Ｎ３からガスが発生する前に減圧手段１４を停止させ、中子Ｎ１〜Ｎ３のガスによる減圧手段１４の汚染を未然に阻止し得る。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
これにより、鋳造装置１は、先の実施形態と同様に、減圧手段１４の簡略化による設備費及び製造コストの低減や、鋳造のサイクルタイムの短縮化を実現する。また、鋳造装置１は、予め設定した充填時間の経過後にキャビティ９Ｃ内の減圧を停止するので、中子Ｎ４からガスが発生する前に減圧手段１４を停止させ、中子４のガスによる減圧手段１４の汚染を未然に阻止し得る。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
請求項１又は２に記載の鋳造方法が適用可能な鋳造装置であって、
溶湯を収容した保持炉と、キャビティを有する金型と、保持炉内を加圧する加圧手段とを備えた鋳造機を複数台備えると共に、
各鋳造機のキャビティ内を吸引して減圧させるための減圧手段を備え、
減圧手段が、入口側に吸気管を有し且つ出口側に排気管を有する真空タンクと、真空タンクの排気管に接続した真空ポンプと、真空タンクの吸気管から分岐して各鋳造機のキャビティに夫々連通する分岐管と、各分岐管の途中を開閉する開閉弁を備えていることを特徴とする鋳造装置。
【国際調査報告】
2015151701.tif 000014
2015151701.tif 000015