(57)【要約】  真空引き及び／又はワックス射出を効率的に行うことができ、装置の稼働時間を短縮でき、及び／又は、ワックス型の品質向上を図り得るワックス型射出成型装置１０Ａ及びこれを用いた物品の鋳造方法が開示される。ワックス型射出成型装置１０Ａは、真空槽５０と、前記真空槽５０に接続されたノズル３１と、前記真空槽５０の圧力Ｐを測定する圧力センサー５１を有し、前記ノズル３１を介して、前記真空槽５０を用いた型３の真空引きと、前記真空引き後の前記型３へのワックス射出を行うことが可能である。動作制御手段６０は、前記真空槽５０の圧力Ｐに基づいて、前記真空引き及び／又は前記ワックス射出を制御する。好ましい実施形態では、動作制御手段６０は、真空槽５０の圧力Ｐから算出される型３の空洞体積Ｖｇに基づいて前記真空引き及び／又は前記ワックス射出の実施時間を制御する。
2017081763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、  前記真空槽に接続されたノズルと、  前記真空槽の圧力を測定する圧力センサーを有し、  前記ノズルを介して、前記真空槽を用いた型の真空引きと、前記真空引き後の前記型へのワックス射出を行うことが可能なワックス型射出成型装置であって、  前記真空槽の圧力に基づいて、前記真空引き及び／又は前記ワックス射出を制御する動作制御手段を有することを特徴とするワックス型射出成型装置。
【請求項２】
前記真空槽の圧力に基づいて、前記型の空洞体積を算出する体積算出手段を更に有し、  前記動作制御手段は、前記空洞体積に基づいて、前記真空引き及び／又は前記ワックス射出を制御することを特徴とする請求項１に記載のワックス型射出成型装置。
【請求項３】
前記動作制御手段は、前記真空槽の圧力に基づいて、前記真空引き及び／又は前記ワックス射出の実施時間を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載のワックス型射出成型装置。
【請求項４】
真空弁を介して前記真空槽に接続された真空ポンプを更に有し、  前記動作制御手段は、前記真空弁を閉じた状態で前記真空引きを実施したときの前記真空槽の圧力に基づいて、前記真空引き及び／又は前記ワックス射出を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のワックス型射出成型装置。
【請求項５】
前記動作制御手段は、前記真空槽の圧力が第１閾値まで下降したときに、前記真空引きを終了させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のワックス型射出成型装置。
【請求項６】
前記動作制御手段は、前記真空引きの開始後に、前記真空槽の圧力が第２閾値以上に上昇し、その後に、前記真空槽の圧力が第１閾値まで下降したときに、前記真空引きを終了させることを特徴とする請求項５に記載のワックス型射出成型装置。
【請求項７】
前記真空槽の圧力を制御するための真空槽圧力制御手段を更に有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のワックス型射出成型装置。
【請求項８】
前記型をクランプするためのクランプユニットを更に備え、  前記動作制御手段は、前記クランプユニットが前記型をクランプする時間を更に制御することを特徴とする請求項１〜7のいずれか一項に記載のワックス型射出成型装置
【請求項９】
真空槽と、  前記真空槽に接続されたノズルと、  前記真空槽の圧力を測定する圧力センサーを有し、  前記ノズルを介して、前記真空槽を用いた型の真空引きと、前記真空引き後の前記型へのワックス射出を行うことが可能なワックス型射出成型装置を用いた物品の鋳造方法であって、  前記真空槽の圧力に基づいて、前記真空引き及び／又は前記ワックス射出を制御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】  本願は、ロストワックス鋳造に使用されるワックス型射出成型装置及びワックス型射出成型装置を用いた物品鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  主として貴金属を用いた装飾品・アクセサリー・ジュエリーなどは、小さくて複雑、更に精密な形状をしている。このような製品を大量に生産したいという要望があり、ロストワックス精密鋳造法がこの業界で発達してきた。もちろん、上記以外の精密工業用部品製造においても応用可能である。【０００３】  ジュエリー製造業界におけるロストワックス精密鋳造は、次のような工程を有する。  第一工程は原型を製作する工程。  第二工程は原型と同じ形状の空洞を有するゴム型を製作する工程。  第三工程はゴム型に溶解したワックス射出し、これを取り出すことで原型と同じ形状のワックス型を製造する工程。一般には、第三工程を繰り返して行うことで、多数のワックス型が製造される。  第四工程は第三工程で製造した多数のワックス型をワックス棒周辺にワックス型の湯道端部を溶解しつつ樹状に取り付け、これを筒状の耐熱容器内に装着して石膏を流し込み、石膏型を作成する工程。  第五工程は電気炉又はガス炉その他を用いて、低温で石膏型の内部にあるワックスを溶解流失させ、中温で空洞内部に付着したワックスを完全に燃焼させ、更に温度を上げることで石膏型が貴金属を流し込んだときの衝撃に耐えうる強度を出した後、貴金属を流し込むに適した温度まで下げて待機する焼成工程。  第六工程は原型と同じ空洞を沢山持つ石膏型内部に貴金属を流し込む鋳造工程。  第七工程は、貴金属が固まった時点で、石膏型を急速に水冷することで、ばらばらに石膏を割り、樹状の貴金属を取り出し、余分な部分を切り取り、原型と同じ形状の貴金属を磨く仕上げ工程。【０００４】  本発明は、第三行程のワックス型製造工程で使用されるワックス型射出成型装置に関する。以下、ゴム型の構造とワックス型射出成型装置に要求される機能について詳しく説明する。【０００５】  図１を参照して第二工程のゴム型の製造方法を説明する。第二工程では、作成したいゴム型３の大きさに応じたサイズの型枠（不図示）と、原型１と、部品２（湯道２ａと湯口２ｂ）を使用する。型枠の下をプレートで塞ぎ、下半分にシリコンゴム加硫前の材料を入れ、その上に、原型１に部品２を接着したものを配置し、その後、上半分に加硫前の材料を入れ、枠の上部をプレートで塞ぎ、プレスしながら温度を上げて加硫する。加硫性のゴムの代わりに二液固化型のシリコンゴムを使用しても良い。【０００６】  シリコンゴムが固まってゴム本来の弾性を持つようになったら、ゴム型３を前記の枠から取り出してジグザグの切り込み３ｃを入れ、原型１とこれに接着した部品２を取り出して、ゴム型を上ゴム型３ａと下ゴム型３ｂに分離する。これにより、内部に原型１及び部品２と同形状の空洞４を有するゴム型３が得られる。このような切り込み３ｃを分離面全体に入れることにより、上下のゴム型３ａと３ｂを合わせたとき、正確に合わせることができ、内部の空洞形状も正確に再現できる。【０００７】  このような切り込み３ｃはまた、ゴム型３にワックスを射出してワックス型を作成する際、真空引きと加圧したワックスのシールを容易にする作用も有する。ワックス型をゴム型３から取り出す場合、合わせ面（切り込み）３ｃから上ゴム型３ａを分離した後、下ゴム型３ｂを変形させながら取り出し作���をすると、複雑な形状のワックス型であっても、壊さずに容易に取り出すことができる。場合によっては、ゴム型内部を幾つかに分割したり、中子を入れることもある。【０００８】  原型は様々な大きさがあるため、ゴム型もそれに合わせて大きさと厚みは様々に変化する。また、ゴム型の耐久性や、ワックス型をゴム型内部から取り出すときの難易度に合わせて、ゴムの硬度も変えることが多い。【０００９】  図２は、第三工程で使用されるワックス型射出成型装置１０の概念図を示す。ワックス型射出成型装置１０は、クランプユニット２０及びワックス射出ユニット３０を有する。クランプユニット２０はゴム型３を適正にクランプして、射出ノズル３１の軸芯とゴム型３の湯口４ａの高さを一致させ、射出ノズル３１に押しつけるためのものである。【００１０】  クランプユニット２０は主としてゴム型３を乗せるゴム型載置台２１、ゴム型３をクランプするためのクランプ力発生器２２とそれに接続されたクランププレート２３、ゴム型３を射出ノズル３１に押しつけるための押しつけ機構２４によって構成されている。【００１１】  ワックス射出ユニット３０は、ワックス槽４０と真空槽５０の二つの槽を一つのタンク３５内に持ち、射出ノズル３１からゴム型３内の空洞を真空引きした後、溶解ワックスを空洞内に射出するためのものである。【００１２】  一般的に、ワックス槽４０と真空槽５０は、同心円状に配されており、上部タンク蓋３５ａからワックス槽４０には加圧空気が供給され、真空槽５０には真空源が接続されて真空を維持する構造になっている。またタンク３５全体を適温に温めてワックスを常に溶解しておくためのバンドヒータ３５ｂがタンク３５の周囲に配されている。【００１３】  射出ノズル３１は、切替機構３２を介してワックス槽４０及び真空槽５０に選択的に接続することができる。切替機構３２は、射出ノズル３１とワックス槽４０の間のワックス通路３３を開閉するワックス弁と、射出ノズル３１と真空槽５０の間の排気通路３４を開閉する排気弁を有する。切替機構３２の切り替えにより、射出ノズル３１を下記の３つの状態にすることができる。−射出ノズル３１がワックス槽４０及び真空槽５０の双方から切り離された状態（状態１）、−射出ノズル３１が真空槽５０に接続された状態（状態２）、又は、−射出ノズル３１がワックス槽４０に接続された状態（状態３）【００１４】  このように構成されたワックス型射出成型装置１０において、射出ノズル３１を状態１にしてゴム型３をクランプユニット２０にセットし、ゴム型載置台２１を前進させて射出ノズル３１にゴム型３を押しつけ、射出ノズル３１を状態１から状態２に切り替えることでゴム型３の空洞４を真空にし、続いて射出ノズル３１を状態２から状態３に切り替えることでゴム型３の空洞４にワックスを充満させる。【００１５】  状態１に戻した後、ゴム型載置台２１を後退させ、クランププレート２３を上昇させ、ゴム型３を取り出し、これを合わせ面３ｃから分割し、空洞４と同形状のワックス型を取り出す。これを多数製作し、次の行程、前記第四行程へ移る。【００１６】  同じゴム型３に続けてワックスの射出を繰り返すと、型が次第に暖まり、射出したワックスが固化するのに���間が掛かり、生産性が低下する。そのため、実際の生産現場では、生産性を上げるために、ほぼ同型のゴム型３を複数用意し、それぞれのゴム型３でワックス型を順番に生産し、一巡したら最初のゴム型３に戻り、再度ワックス型を順番に生産することを繰り返す。このような複数の同型のゴム型３を用いた繰り返しのワックス型の製造方法を、以下、「順次式ワックス型製造法」という場合がある。【００１７】  図２に示すワックス型射出成型装置１０を用いてワックス型の射出成型をする際に、下記に説明するように、非常に多くのパラメータを設定又は決定することが必要である。【００１８】Ａ高さ調整（ゴム型３の湯口４ａと射出ノズル３１の射出軸の一致方法）  高さ調整ボルト２５と長穴によってゴム型載置台２１の高さを調整して、湯口４ａと射出ノズル３１の射出軸を一致させるための調整である。作業者が目で見て手動で高さ調整を行う方法もあるが、湯口４ａと射出ノズル３１の高さを自動的に一致させるために必要なゴム型載置台２１の移動距離をゴム型３ごとに予め測定し、これを装置に記憶させておき、駆動機構及びコンピュータ制御を用いて自動的に高さを合わせる方法もある。【００１９】  本出願人が先に出願したＰＣＴ／ＪＰ２０１５／０７０６１７のクランプ装置では、ゴム型載置台２１を所定距離（初期位置にあるクランププレート２３がゴム型３をクランプする位置まで移動するときの移動距離の１／２の距離）だけ自動的に移動させる高さ調整機構を有することで、湯口４ａと射出ノズル３１の高さを自動的に一致させる事ができる。【００２０】Ｂクランプ力点位置の調整  クランプ力点の移動ロックツマミ２６を緩め、図示していない長穴をガイドとしてクランプ力発生器２２を射出ノズル３１の射出方向に移動し、前記ツマミ２６を固定することで、ゴム型３のクランプ力点位置を調整する。長穴の代わりとして、送りネジ、またはラックとピニオンを手動で操作して力点位置を変更する方法もある。ゴム型３の射出方向の長さをセンサーで感知できれば、前記の送りネジまたはラックとピニオンに電動モータを組み合わせることで、自動的に力点位置を変更することも考えられる。【００２１】Ｃクランプ力  ゴム型３の空洞４内部の空気を抜いて真空にした後に、溶解したワックスを空洞４内部に射出する。この時、真空が漏れないこと、またワックスがゴム型合わせ面３ｃに滲みでない事が非常に重要である。通常は、溶解ワックスの射出圧力を最初に決め、その圧力で他の条件を変えて何度かワックス型を取る。真空が漏れたり、ワックスが合わせ面３ｃにワックスが滲みでないシール力であり、かつ必要以上に大きなクランプ力で空洞４が変形しないクランプ力を求め、この数値を装置に記憶させる。クランプ力発生器に加える空気圧を制御することで、任意のクランプ力が得られる。【００２２】  射出圧力が直接作用する空洞４の面積、ゴムの材質、ゴム型３のクランプ面の面積、射出圧力などによってクランプ力の適正値は異なるが、クランプ面の面積と射出圧力の影響が特に支配的である。本出願人が先に出願したＰＣＴ／ＪＰ２０１５／０７３０１５及び／又はＰＣＴ／ＪＰ２０１５／０７８０７４に開示の技術を用いれば、予めクランプ力を装置に記憶さ���ることなく、クランプ時に適正なクランプ力を自動的に発生させ、射出圧力が掛かった状態で適正なシール力を維持することが可能になる。【００２３】Ｄゴム型３の押しつけ力  図２の装置において、ゴム型３の適正な押しつけ力（ゴム型３を射出ノズル３１に押し付ける力）は、押しつけ機構２４に加える空気圧で制御される。【００２４】  射出圧力が決定した後、押しつけ力を変えてワックス射出の予備実験を行い、湯口４ａと射出ノズル３１の合わせ面から溶解ワックスが漏れない押しつけ力を決定する。しかる後、その値を装置に記憶させる。湯口４ａが射出ノズル３１のテーパ部に押しつけられたとき、押しつけ力が高いと湯口が開き、溶解ワックスが漏れる原因となる。クランプ力は湯口が開かないように作用する。従って、クランプ力を先に決め、湯口が開かず、かつ溶解ワックスが漏れない押しつけ力が必要である。しかし、湯口４ａと射出ノズル３１先端の形状は一定なので、射出圧力を決定すれば、それに応じた適正な押しつけ力を自動的に決定することが可能であることが様々な実験により判っている。【００２５】Ｅワックスの溶解温度／収縮／粘度  ワックスは溶解状態から固化状態に相が変わる際、収縮し体積が減少する。温度差が大きいほど収縮率が高い。収縮率が高いと、ゴム型３の空洞４の体積を忠実に再現したワックス型を作成できない。従って、一般的には溶解温度（固化温度）に近い温度で溶解させ、しかもできるだけ一定の温度でそれを維持したワックスを射出し、射出後速やかに固化することが望ましい。ワックスは、水と異なり、温度を上げていくと徐々に柔らかくなり、更にシャーベット状態を経て、完全溶解に至る。従って、溶解温度によって著しく粘度が変化し、それは射出時の射出経路における流体抵抗の変化を意味し、結果として射出速度に大きな影響がある。【００２６】  フレックス状のワックスをワックス槽４０に入れ、バンドヒータ３５ｂでワックス槽を加熱し溶解する。またはワックスの塊を他の容器で予め溶かしてからワックス槽４０に入れる場合もある。いずれも、フレックス同士、塊同士の隙間に空気が挟まれたまま溶解するため、溶解時は空気の泡が混入している。その空気の泡が浮上して自然と抜けるように、ワックスが溶解する温度より少し高めの温度にワックス槽を制御する。ワックス通路３３、排気通路３４、射出ノズル３１、切替機構３２もヒータで温度制御し、ワックス槽４０よりも低い温度に制御する。これは、固化の際の収縮を少なくするためである。ワックスの種類により、その特性はいろいろと変わる。【００２７】Ｆ射出圧力  射出圧力が高いと、射出速度が速く、ゴム型３の空洞４を満たす速度が速くなる。ゴム型３の空洞４の表面温度は、ワックスの溶解温度よりかなり低いために、射出速度が遅いと、ワックスの粘度が増しながら型の奥に入っていく。このため、ゴム型３の空洞４の一番奥に細長い突起状のものがデザインされていると、先端まで鋭角にワックスが入らないという現象が起きる。射出圧力が高いと、ゴム型３の空洞４の隅々までワックスが入りやすくなるが、合わせ面のシールを確保するためにクランプ力を高くしなくてはならない。クランプ力を高くすると、ゴム型３の空洞４の歪みが大きくなる。通常は、ワックスの特性や溶解温度を基準にして、射出圧力が最初に決定される。【００２８】  射出速度は、射出圧力、ワックス通路の管路抵抗、ワックスの粘度によって決まる。従ってワックス通路の管路抵抗を低くし射出圧力も低くすることで、同じ射出速度を得る事ができるなら、クランプ力も低くて良いため、ゴム型３の空洞４の歪みも小さくなる。このため、射出ノズル３１及び切替機構３２の構造が重要である。本出願人が先に出願したＰＣＴ／ＪＰ２０１５／０７９７４１の射出ノズルを用いれば、ワックス通路の大幅な短縮により射出速度の高速化を図ることができる。よって、より低い射出圧力、より低温のワックスの使用が可能になる。【００２９】Ｇ真空引き時間  射出ノズル３１と切替機構３２の構造にも関係するが、ゴム型３の空洞４の体積が大きいほど、真空引き時間を長く設定する。例えば、指輪のような小さなものは、空洞４の体積は、０．５〜１．５ｃｃ程度である。このようなものは、真空引きをしても、真空槽５０の真空度は殆ど変わらない。１ｋＰａがフルスケールの真空ゲージで見ると、針が動くか動かないかよく分からないレベルである。そのため、恐らくは、極めて短時間で完了するとは思いつつ、真空度が回復するであろう推定を込めてある程度長い真空引き時間を経験的に設定している。空洞４体積Ｖ１が大きくなると、経験的に真空引き時間を長くしていき、真空ゲージの針がほぼ元に戻る時間、例えば２〜７ｓｅｃという具合に設定し、更に実際に射出したワックス型を観察して、適正値と思われる値を採用している。すなわち、真空引き時間は常に長めに設定しているのが実情である。後述の「Ｈ射出時間」や「Ｊクランプ維持時間」なども同様である。【００３０】Ｈ射出時間  射出ノズル３１と切替機構３２の構造にも関係するが、ゴム型３の空洞４の体積が大きいほど、射出時間を長く設定する。【００３１】Ｉゴム型３の押しつけ時間  ゴム型３を射出ノズル３１に押しつけ、真空引き後ワックスを射出するが、射出終了後直ちにゴム型３を射出ノズル３１から離してしまうと、湯道と湯口２に対応する空洞部が固化していないため、空洞４内の溶融ワックスが湯口から出てしまう。このため、湯道内部のワックスが固化するために必要な時間、ゴム型３を射出ノズル３１に押しつけていなくてはならない。湯口と湯道のサイズはほぼ一定なので、ゴム型３の温度が一定なら、押しつけ時間も一定で良い。また、空洞内部表面で固化が進行するに従いワックスの収縮が進行するため、湯道が固化するまでは射出圧力を加え続けることが大切になる。従って、押しつけ時間と射出時間を合わせた時間を「射出時間」として取り扱う装置が多い。【００３２】Ｊクランプ保持時間  ワックスを射出し、一定の押しつけ時間経過後、ゴム型３をクランプしたまま射出ノズル３１から引き離すためにゴム型載置台２１を後退させるが、この時、後退後直ちにクランプを解除してしまうと、空洞４の体積が大きくまた厚みがある場合、ワックスが固まるのが遅いため、ゴム型３の合わせ面３ｃから溶解ワックスが滲み出て来る。このため、射出後一定の時間、ゴム型３をクランプしたまま保持する必要がある場合がある。空洞４の体積が小さく、厚みが薄い場合は固まるのが��いため、保持時間も短くて良い。また、「Ｉゴム型３の押しつけ時間」の項で説明したように、湯道が固まる間に、空洞４内のワックス表面が固まる場合も多い。【００３３】  順次式ワックス型製造法では、クランプの保持時間を長くする必要がある場合、次のようにすることができる。内部はまだ柔らかくともお饅頭の皮に相当する部分が固まる時間を経験的に判断し、クランプを解除した後、クランプユニット２０からゴム型３を取り出し、ゴム型３の外周をゴムバンド等で固定し、しばらく冷却させてから合わせ面３ｃで分離してワックス型を取り出す。生産性を上げるために、いくつものゴム型３を用意し、順次射出成型して、ゴム型３を充分に冷却したものから分離する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０３８４４８号
【特許文献２】特開２００２−２５４１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】課題１  ワックス型射出成型装置１０を稼働させる際には、上記したような多くのパラメータの決定及び／又は設定が必要である。これらパラメータの決定／設定を自動化することができれば、ワックス型射出成型装置１０の稼働効率を向上させ、或いは、完全自動でワックス型射出成型装置１０を稼働させることが可能になり、或いは、ワックス型射出成型装置１０で作成するワックス型の品質向上を図ることができる。この観点から上記パラメータＡ〜Ｊを検討する。【００３６】  上記の通り、「Ａ高さ調整」は、ＰＣＴ／ＪＰ２０１５／０７０６１７により、自動設定が可能になった。【００３７】  「Ｂクランプ力点位置」の設定も自動化することは可能である。しかし、順次式ワックス型製造法では、同形状のゴム型３を使用している限り、クランプ力点位置を変更する必要が無いので、自動化の必要性は高くない。【００３８】  「Ｃクランプ力」は、同形状のゴム型であっても、空洞４の体積、合わせ面３ｃのシール面積、ゴムの硬度と種類は皆異なること、また、射出圧力によるワックスの滲み出し防止を防止する等の必要から、非常に重要な設定項目である。しかし、本出願人によるＰＣＴ／ＪＰ２０１５／０７３０１５及び／又はＰＣＴ／ＪＰ２０１５／０７８０７４の技術を用いることにより、ゴム型３の大きさに関わらず、適切なクランプ力をクランプ時に自動的に制御し、かつ合わせ面３ｃのシール力を保持することが可能となった。【００３９】  ワックスの種類は簡単に入れ替えができず、ワックス温度が安定し、及び／又は、ワックスから気泡が抜けるまでには相当程度の時間が掛かる。これらの理由から、ワックスの種類や射出圧力は事前に設定してからワックス型射出成型装置１０を稼働させるのが通常である。ワックス型射出成型装置１０の稼働中にワックスの種類や射出圧力を変更する必要性は高くない。よって、「Ｅワックスの種類」及び「Ｆ射出圧力」を自動設定する必要性は高くない。【００４０】  「Ｄゴム型３の押しつけ力」は、前記したようにある一定の押しつけ力に固定することが可能である。「Ｉ押しつけ時間」も、様々なゴム型３に共通な適正値を予め装置に入力しおいて、装置を動作させても問題は発生しないので、自動設定の必要性は高くない。【００４１】  「Ｊクランプ保持時間」に関しても、自動設定の必要は高くない。なぜなら、上記の通り、順次式ワックス型製造法では、ゴム型３をワックス型射出成型装置１０から取り出してからゴムバンド等でゴム型３をホールドするので、ワックスが固化するまでクランプユニット２０でゴム型３を保持する訳ではないためである。ただし、順次式ワックス型製造法を用いるかどうか、ゴム型３の形状や空洞体積等により、クランプ保持時間を自動又半自動で適切に決定することが有利である場合がある。クランプ保持時間の自動又は半自動での決定方法については、本明細書の後半で触れる。【００４２】  以上のことから、ワックス型射出成型装置１０が一連の動作において、個々のゴム型３に対する設定を自動化する必要性が高い項目は、「Ｇ真空引き時間」及び「Ｈ射出時間」の２つである。前述の通り、ゴム型３毎に大きさ、空洞形状、空洞体積が異なるので、これらの項目は、ゴム型３毎に��定する必要がある。同形状の複数のゴム型３を順番に用いて繰り返してワックス型を生産する場合でも、これらの項目は、ゴム型３毎に設定することが望ましい。【００４３】  以前は、ワックス型射出成型装置１０にセットできるあらゆるゴム型３に対して充分に長い真空引き時間及び射出時間（「最長の真空引き時間及び射出時間」）を経験等から決定し、どのゴム型３を使用するかを問わずに、「最長の真空引き時間及び射出時間」でワックス型射出成型装置１０を稼働させていた。真空引き時間及び射出時間が長すぎても品質が低下するということは無いので、このようなやり方でも生産はできたのである。しかしながら、真空引き時間及び射出時間の最適値は、ゴム型３の大きさによって大きく異なる。そのため、上記のような稼働方法では、当然のことながら、サイクルタイムが長くなり、生産性が著しく低下する。【００４４】  近年では、ゴム型３の一つ一つについて、実験的にワックス型を作成するなどにより、真空引き時間及び射出時間の最適値を含む各種パラメータを試行錯誤的に採取し、射出の毎に各ゴム型３について採取したパラメータをワックス型射出成型装置１０に入力するという方法が採られている。更に、特許文献２は、同様の試行錯誤的方法で採取したパラメータをＩＣチップに記録して各ゴム型３に埋め込んでおき、ワックス型射出成型装置１０にゴム型３をセットした際にそのパラメータを読み取るという方法を提案している。【００４５】  しかし、大きな工場では、過去に製作したものを含めて、膨大な数のゴム型３（例えば、５万個等）が使用される。このような多数のゴム型３のそれぞれについて試行錯誤でパラメータを採取し、それをワックス型射出成型装置１０に入力し、あるいは、ＩＣチップに記録することの労力及び管理上の負担は極めて大きい。【００４６】課題２  一般的には、ゴム型３の真空引きは、空洞４の真空度を高くするほど良いと考えられている。しかし、必ずしもそうとは言えない。【００４７】  「Ｅワックスの溶解温度／収縮／粘度」でも説明したが、充分に空気を抜いたはずの溶解ワックスを用いてワックス型を製造しても、拡大鏡でよく観察すると、非常に多くの気泡が発生している場合が多い。小さな気泡は通常大きな問題にはならない場合もある。物品（貴金属アクセサリ等）を鋳造後、第七行程の仕上げで、表面を磨くと気泡は消えるからである。しかし、針のように細い先端部分に気泡が残ったりすると、大問題である。修復不能になるため、歩留まりが著しく低下する。これは、デザインや湯口の付け方と大いに関係している。【００４８】  本発明者は、図２の上部タンク蓋３５ａを透明にし、溶解ワックスを真空脱泡する様子を目視で観察したが、いつまでも溶解ワックスからぶくぶくと気泡が発生する。また更に、試験管に透明ワックスを入れ、溶解し、真空度を上げていくと、最初は溶解ワックスに溶けていた空気の泡と思われるものが大量に発生するが、それが終わって泡の発生が一旦無くなっても、少しの衝撃を試験管に加える度に、再び気泡が大量に発生する様子を観察した。また、真空引きの真空度を変えてワックス射出の実験を繰り返して行い、その結果、真空度を適正な値にすると、ワックス型の表面の気泡が減少��る事を確認した。【００４９】  このことから、本発明者は、これは液体の蒸気圧に関係した現象であるという結論に達した。すなわち、ワックス又はワックスの添加物には揮発成分が含まれている。そして、ゴム型３の空洞４を真空にした状態でワックスを射出すると、一瞬の間、射出したワックスが高真空に晒され、その揮発成分が気化することで気泡が発生する。その後、射出したワックスがゴム型３の空洞４を満たして射出圧力まで加圧されても、気化した成分は、ワックス内に再溶解されず、小さな気泡となってワックス型の内部や表面に残ると考えられる。【００５０】  これまで、当業界では、小さな気泡は当たり前である、或いは、仕方がないと考えて、対処法が検討されてこなかったのだろうと本発明者は推測する。しかし、小さな気泡であっても、表面の気泡はキズであることは間違いなく、それが減少し、又は、ゼロになるならば、製品歩留まりの向上やロストワックス精密鋳造法の技術的進歩に大いに寄与すると本発明者は確信している。【００５１】  本願には、上記の課題に鑑みてなされた発明が開示される。特に、本願には、下記目的を達成するための発明が含まれる。【００５２】  第一の目的は、本発明は毎回装置自身が自動測定をすることで、真空引き（又は真空引き時間）、ワックス射出（ワックス射出時間）、及び／又は、ゴム型３のクランプを維持する時間の自動設定を可能にする事にある。【００５３】  第二の目的は、予備実験で採取したデータをＩＣチップに書き込み、これをゴム型３に埋め込み、更に読み取り装置でデータを読み取ってワックス型射出成型装置を稼働させたり、あるいは採取した個々のゴム型３のデータを直接ワックス型射出成型装置に記憶させて、ゴム型３のデータをワックス射出の毎にメモリから呼び出してワックス型射出成型装置を稼働させたりすることなく、個々のゴム型３に応じてワックス型射出成型装置が動作条件を自動で決定することを可能にすることである。【００５４】  第三の目的は、予備実験等の試行錯誤的な方法で動作条件等のデータを決定し、また、それらをワックス型射出成型装置に記憶させたりＩＣチップに書き込む労力と管理費用を減少させることである。【００５５】  第四の目的は、空洞４の真空度を調節できるワックス型射出成型装置を提供することにある。特に、真空槽の真空度又は空洞４の真空度をワックスの添加物等のワックス中に含まれる揮発成分の蒸気圧以下に調節又は維持することで、気泡を大幅に減らすことである。
【課題を解決するための手段】
【００５６】  本出願には、下記の各発明が開示される。＜観点１＞  真空槽と、  前記真空槽に接続されたノズルと、  前記真空槽の圧力を測定する圧力センサーを有し、  前記ノズルを介して、前記真空槽を用いた型の真空引きと、前記真空引き後の前記型へのワックス射出を行うことが可能なワックス型射出成型装置であって、  前記真空槽の圧力に基づいて、前記真空引き及び／又は前記ワックス射出を制御する動作制御手段を有することを特徴とするワックス型射出成型装置。＜観点２＞  前記真空槽の圧力に基づいて、前記型の空洞体積を算出する体積算出手段を更に有し、  前記動作制御手段は、前記空洞体積に基づいて、前記真空引き及び／又は前記ワックス射出を制御することを特徴とする観点１に記載のワックス型射出成型装置。＜観点３＞  前記動作制御手段は、前記真空槽の圧力に基づいて、前記真空引き及び／又は前記ワックス射出の実施時間を決定することを特徴とする観点１又は２に記載のワックス型射出成型装置。＜観点４＞  真空弁を介して前記真空槽に接続された真空ポンプを更に有し、  前記動作制御手段は、前記真空弁を閉じた状態で前記真空引きを実施したときの前記真空槽の圧力に基づいて、前記真空引き及び／又は前記ワックス射出を制御することを特徴とする観点１〜３のいずれか一項に記載のワックス型射出成型装置。＜観点５＞  前記動作制御手段は、前記真空槽の圧力が第１閾値まで下降したときに、前記真空引きを終了させることを特徴とする観点１〜４のいずれか一項に記載のワックス型射出成型装置。＜観点６＞  前記動作制御手段は、前記真空引きの開始後に、前記真空槽の圧力が第２閾値以上に上昇し、その後に、前記真空槽の圧力が第１閾値まで下降したときに、前記真空引きを終了させることを特徴とする観点５に記載のワックス型射出成型装置。＜観点７＞  前記真空槽の圧力を制御するための真空槽圧力制御手段を更に有することを特徴とする観点１〜６のいずれか一項に記載のワックス型射出成型装置。＜観点８＞  前記型をクランプするためのクランプユニットを更に備え、  前記動作制御手段は、前記クランプユニットが前記型をクランプする時間を更に制御することを特徴とする観点１〜7のいずれか一項に記載のワックス型射出成型装置＜観点９＞  真空槽と、  前記真空槽に接続されたノズルと、  前記真空槽の圧力を測定する圧力センサーを有し、  前記ノズルを介して、前記真空槽を用いた型の真空引きと、前記真空引き後の前記型へのワックス射出を行うことが可能なワックス型射出成型装置を用いた物品の鋳造方法であって、  前記真空槽の圧力に基づいて、前記真空引き及び／又は前記ワックス射出を制御することを特徴とする鋳造方法。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、ゴム型の製造方法の説明図である。
【図２】図２は、第三工程で使用されるワックス型射出成型装置１０の概念図を示す。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態のワックス型射出成型装置１０Ａを示す。
【図４】図４は、本実施形態のワックス射出ユニット３０の真空槽５０を示す。
【図５】図５は、ワックス型射出成型装置１０Ａの動作過程での真空槽５０の圧力Ｐ（圧力センサー５１の測定値）の変化を示す。
【図６】図６は、制御例４における動作制御部６０の動作例を示す。
【図７】図７は、第２の実施形態においてゴム型３の空洞４の空気を吸引したときの圧力Ｐの変化を示す。
【図８】図８は、射出ノズル１３０を用いた第３の実施形態のワックス型射出成型装置１０Ａを、通常の射出ノズル２３０を用いた場合と比較して示す。
【発明を実施するための形態】
【００５８】  以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
【００５９】第１の実施形態  本実施形態のワックス型射出成型装置１０Ａは、クランプユニット２０、ワックス射出ユニット３０及び動作制御部６０を有する。クランプユニット２０及びワックス射出ユニット３０は、基本的に、ワックス型射出成型装置１０のクランプユニット２０及びワックス射出ユニット３０と同様の構成を有する。
【００６０】  図４は、本実施形態のワックス射出ユニット３０の真空槽５０を示す。
【００６１】  図示のように、真空槽５０には、圧力センサー５１及び真空ポンプ５２が接続されている。圧力センサー５１は、真空槽５０の内部の圧力（気圧）を測定するためのものである。圧力センサー５１は、真空槽５０の内部の圧力を測定することができる任意の装置、構造又は構成とすることができる。圧力センサー５１は、例えば、ピラニ真空計やマクラウド真空計、液柱型真空計等の真空計であり得る。
【００６２】  真空槽５０には、排気通路３４を介して射出ノズル３１が接続されている。排気通路３４は、切替機構３２の排気弁によって開閉することが可能である。ゴム型３を射出ノズル３１に押し当てて切替機構３２の排気弁を開くことにより、ゴム型３の空洞４と真空槽５０が連絡し、ゴム型３の真空引きを行うことができる。
【００６３】  真空槽５０と真空ポンプ５２は、真空通路５３で接続されている。真空通路５３には真空弁５４が設けられている。本実施形態では、真空ポンプ５２を連続運転で使用することを想定して説明する。真空弁５４を開くと真空槽５０の圧力Ｐは、真空ポンプ５２の能力限界（図５のＰ０参照）に向けて下降していく。切替機構３２の排気弁及び真空弁５４を閉じると、真空槽５０の圧力Ｐは一定に保たれる。（真空漏れによる圧力低下は当然生じるが、説明の便宜上、真空漏れは無いとして説明する。）真空引き等、何らかの原因で圧力が高くなったときは真空弁５４を開いて圧力Ｐを下げれば良い。真空槽５０の圧力Ｐの維持は、このようなＯＮ／ＯＦＦ制御で充分である。
【００６４】  動作制御部６０は、真空槽５０の圧力Ｐ（例えば、圧力センサー５１の出力）に基づいて、ワックス型射出成型装置１０Ａの動作を制御する。好ましい実施形態では、動作制御部６０は、ワックス射出ユニット３０の切替機構３２の動作（例えば、状態１〜３の切り替え）を制御する。より好ましい実施形態では、動作制御部６０は、クランプユニット２０の動作も制御する。動作制御部６０は、ワックス型射出成型装置１０Ａの動作をプログラム制御するためのコンピュータを有し得る。コンピュータは、ＣＰＵ及び記憶装置を有し得る。動作制御部６０は、ワックス型射出成型装置１０Ａの動作を制御するために、更に、必要な電気回路及び／又は機械的な駆動機構も有し得る。コンピュータを使用せず、電気回路及び／又は機械的な駆動機構のみで動作制御部６０を構成してもよい。
【００６５】  ワックス型射出成型装置１０Ａの動作の例を説明する。
【００６６】１．真空引きの制御を行う実施形態（実施形態１−１）  図５は、ワックス型射出成型装置１０Ａの動作過程での真空槽５０の圧力Ｐ（圧力センサー５１の測定値）を示す。
【００６７】  まず、動作制御部６０は、切替機構３２を状態１にし、真空弁５４を開く。これにより、真空槽５０は、真空ポンプ５２の能力限界の真空（図５の圧力Ｐ０参照）に近づいていく。
【００６８】  状態１のまま、ゴム型３をクランプユニット２０にセットし、射出ノズル３１にゴム型３を押しつける。この操作は、人が行ってもよい。或いは、動作制御部６０がクランプユニット２０を制御することにより、この操作の全部又は一部を自動化してもよい。人が行う場合、センサー等を用いて、ゴム型３が押しつけられたことを、動作制御部６０が判断してもよい。
【００６９】  ゴム型３が押しつけられた状態で、動作制御部６０は、切替機構３２を状態１から状態２に切り替える（図５の時点ｔ０参照）。これにより、ゴム型３の空洞４と真空槽５０が連絡し、空洞４の圧力は低下し、真空槽５０の圧力Ｐは上昇する（図５の時点ｔ１、圧力Ｐ１参照）。
【００７０】  その後（例えば、図５の時点ｔ３で）、動作制御部６０は、真空引きを終了させる。好ましくは、動作制御部６０は、切替機構３２を状態２から状態３に切り替える。より好ましくは、動作制御部６０は、射出ノズル３１と真空槽５０を遮断し、わずかな時間を置いて、射出ノズル３１とワックス槽５０を連絡させる。これにより、ゴム型３の空洞４にワックスが射出される。
【００７１】  動作制御部６０は、真空槽５０の圧力Ｐに基づいて、上記真空引きの制御を行う。以下、真空槽５０の圧力Ｐに基づく真空引きの制御の例をいくつか説明する。
【００７２】制御例１（空洞体積の算出値を用いた真空引きの制御）  時点ｔ０で切替機構３２を状態１から状態２に切り替えると、その後、時点ｔ１で圧力Ｐは安定圧力Ｐ１になる。圧力Ｐは刻々と測定し続けるが、一定時間ΔＴ以上に渡って圧力Ｐが安定したときの値を安定圧力Ｐ１として採用する。ワックス型射出成型装置１０Ａの稼働効率を上げるためには、ΔＴは０．１〜１．０ｓｅｃの範囲で可能な限り短い時間が好ましい。この安定圧力Ｐ１を用い、動作制御部６０は、空洞体積（空洞４の体積）Ｖｇを算出し、この空洞体積Ｖｇから真空引き時間Ｔ１を決定する。
【００７３】  動作制御部６０は、時点ｔ１から一定時間ΔＴが経過した時点ｔ２で真空弁５４を開き、時点ｔ２から真空引き時間Ｔ１が経過した時点ｔ３で真空引きを終了させる（例えば、切替機構３２を状態２から状態３に切り替える）。
【００７４】  なお、制御例１では、動作制御部６０の記憶装置に、空洞体積Ｖｇから真空引き時間Ｔ１を算出するためのデータを記憶しておくとよい。当該データは、数式でも良く、空洞体積Ｖｇと真空引き時間Ｔ１の関係を規定したテーブル形式のデータでもよい。このようなデータは、空洞体積Ｖｇが既知のゴム型３を複数用意して真空引きの予備実験を行い、様々な空洞体積Ｖｇについての適切な真空引き時間を求めることにより得ることができる。適切な真空引き時間は、例えば、品質の良いワックス型を製造できて、かつ、なるべく短い時間とすることができる。上記データは、圧力Ｐがある閾値（例えば、図５のΔＰ）に低下するまでの時間を測定することにより得ることもできる。
【００７５】  ここで、安定圧力Ｐ１からの空洞体積Ｖｇの算出法の例を説明する。  まず、真空槽５０内の空気が完全にゼロ、すなわち完全真空と仮定したとき、吸い込まれた空気の状態変化式から真空槽５０内の圧力を計算する。真空槽５０の体積をＶ０、真空槽５０の初期圧力をＰ０、真空槽５０内の絶対温度をＴ０、空気のガス状数をＲ、空洞４の体積をＶｇ、空洞４の初期圧力をＰｇ、初期空気重量をＧｇ、空洞４内の空気の絶対温度をＴｇとする。  ゴム型３の空洞４に存在する空気の状態方程式はＰｇＶｇ＝ＧｇＲＴｇであるから、（１）式となる。      Ｇｇ＝ＰｇＶｇ／ＲＴｇ                            −−−（１）  真空引きによってこの空気は真空槽５０内において膨張してＶｇ→Ｖ０に変化（Ｖｇ＜Ｖ０）し、また真空槽５０の温度はＴ０に制御されているのでＴｇ→Ｔ０に変化（Ｔｇ＜Ｔ０）し、吸い込まれた空気は真空と温度上昇の二つの原因で膨張して安定圧力Ｐ１となるから、Ｐ１Ｖ０＝ＧｇＲＴ０である。Ｇｇ＝ＰｇＶｇ／ＲＴｇを代入すると、      Ｐ１Ｖ０＝（ＲＴ０×ＰｇＶｇ）／ＲＴｇ＝（Ｔ０／Ｔｇ）ＰｇＶｇ  よって、下式（２）により、空洞体積Ｖｇを求めることができる。      Ｖｇ＝（Ｐ１／Ｐｇ）（Ｔｇ／Ｔ０）Ｖ０              −−−（２）  空洞４内の空気温度を３０℃とすれば、Ｔｇ＝２７３＋３０＝３０３Ｋであり、真空槽の温度制御設定を７０℃とすればＴ０＝２７３＋７０＝３４３Ｋであるため、Ｔｇ／Ｔ０＝１．１３２となる。Ｐｇは大気圧でありＰｇ＝１０１．３〔ｋＰａ〕、安定圧力Ｐ１＝０．２〔ｋＰａ〕、真空槽体積Ｖ０＝１０００〔ｃｃ〕とすれば、空洞体積Ｖｇ＝（０．２／１０１．３）×１．１３２×１０００＝２．２４〔ｃｃ〕となる。通常指輪のようなものは０．５〜１．５ｃｃ程度であるが、厚肉のものは６ｃｃぐらいのものもあるようである。また腕輪のようなものは最大この１０倍ぐらいになる。それより大きなものとしては例えば各種の像のようなものもある。  以上は真空ポンプの到達真空度を絶対圧力ゼロとしたが、一般的な到達真空度はゼロではない。到達真空度をＰ０として、上記を再計算すると次のようになる。  真空引き前の真空槽５０の内部の状態方程式は、Ｐ０Ｖ０＝Ｇ０ＲＴ０であるから、      Ｇ０＝Ｐ０Ｖ０／ＲＴ０                              −−−（３）  （１）、（３）式から、（４）式が得られる。      Ｇ０＋Ｇｇ＝Ｐ０Ｖ０／ＲＴ０＋ＰｇＶｇ／ＲＴｇ      −−−（４）  真空槽５０の空気と空洞４の空気が混ざり、真空槽５０の圧力が安定圧力Ｐ１となるから、      Ｐ１Ｖ０＝（Ｇ０＋Ｇｇ）ＲＴ０            ＝（Ｐ０Ｖ０／ＲＴ０＋ＰｇＶｇ／ＲＴｇ）ＲＴ０  −−−（５）  これを整理すると、      Ｖｇ＝〔（Ｐ１−Ｐ０）／Ｐｇ〕（Ｔ１／Ｔ０）Ｖ０        −−−（６）となる。（２）式と（６）式を比較すると、（２）式のＰｇに圧力変化量（Ｐ１−Ｐ０）を代入すれば空洞体積Ｖｇが求められることが分かる。
【００７６】  なお、図５において、Ｔ２は、切替機構３２の真空バルブが開いている時間、Ｔ３は、真空弁５４を開いてから真空槽５０の圧力ＰがほぼＰ０に戻るまでの時間である。
【００７７】制御例２（空洞体積の算出値を用いた真空引きの制御）  空洞体積Ｖｇは、他の方法で算出してもよい。例えば、切替機構３２を状態１から状態２に切り替えたときの真空槽５０の圧力勾配（例えば、時点ｔ０からｔ１までの圧力勾配）は、空洞体積Ｖｇに比例する（少なくとも、相関する）。よって、空洞体積Ｖｇは、この圧力勾配に基づいて算出することもできる。
【００７８】制御例３（空洞体積を算出しない真空引きの制御）  空洞体積Ｖｇは、算出しなくてもよい。例えば、動作制御部６０の記憶装置に、真空槽５０の圧力Ｐ（例えば、安定圧力Ｐ１や時点ｔ０の後の圧力勾配等）から真空引き時間Ｔ１を算出するためのデータを予備実験等で求めて記憶装置に記憶しておいて、当該データを用い、真空槽５０の圧力Ｐから真空引き時間Ｔ１を算出すればよい。
【００７９】制御例４（圧力閾値を用いた真空引きの制御）  制御例４では、真空槽５０の圧力Ｐから直接、真空引きを終了するタイミング（例えば、切替機構３２を状態２から状態３に切り替えるタイミング）を決定する。図６は、制御例４における動作制御部６０の動作例を示す。動作制御部６０の記憶装置には、第１閾値ΔＰ１及び第２閾値ΔＰ２（Ｐｇ＞ΔＰ２≧ΔＰ１）の２つの閾値が記憶されている。
【００８０】  図６のステップＳ１１において、動作制御部６０は、ゴム型３の押しつけが完了したかどうかを判断する。ステップＳ１１の判断が肯定（Ｙｅｓ）の場合、ステップＳ１２において、動作制御部６０は、真空槽５０の圧力ＰがＰ０＋ΔＰ２を越えたかどうかを判断する。ステップＳ１２の判断が肯定（Ｙｅｓ）の場合、ステップＳ１３において、動作制御部６０は、真空槽５０の圧力ＰがＰ０＋ΔＰ１未満になったかどうかを判断する。ステップＳ１３の判断が肯定（Ｙｅｓ）の場合、動作制御部６０は、真空引きを終了する（例えば、切替機構３２を状態２から状態３に切り替える）。
【００８１】２．ワックス射出の制御を行う実施形態（実施形態１−２）  実施形態１−２では、動作制御部６０は、真空槽５０の圧力Ｐに基づいて、ワックス射出の制御を行う。好ましい実施形態では、動作制御部６０は、ワックス射出の開始（例えば、切替機構３２を状態２から状態３に切り替えた時点）からワックス射出の終了（例えば、切替機構３２を状態３から状態１に切り替える時点）までの時間（ワックス射出時間Ｔｉという）を制御する。特に好ましい実施形態では、動作制御部６０は、真空槽５０の圧力Ｐに基づいて空洞体積Ｖｇを算出し、当該空洞体積Ｖｇに基づいてワックス射出時間Ｔｉを決定する。動作制御部６０は、切替機構３２を状態２から状態３に切り替えた時点から時間Ｔｉ経過後に機構３２を状態３から状態１に切り替えることができる。
【００８２】  真空槽５０の圧力Ｐに基づいて空洞体積Ｖｇを算出できることは、実施形態１−１に関連して既に説明した。ここでは、空洞体積Ｖｇからワックス射出時間Ｔｉを決定できることを説明する。
【００８３】  ゴム型３の空洞４にワックスが充満するまでの時間をＴｆとし、圧力が上昇し射出圧力と同じ圧力が空洞４の隅々まで伝わる時間をＴｐとし、湯道が固化するまでの時間をＴｓとしたとき、ワックス射出時間Ｔｉ＝Ｔｆ＋Ｔｐ＋Ｔｓと表すことができる。
【００８４】  空洞４にワックスが充満していればＴｐは極めて短い。また「Ｉゴム型３の押しつけ時間」で説明したように、Ｔｓは一定の時間として固定できる。但し、室温の高低によるため、個々のゴム型３について数値を変える必要は無いが、任意に顧客が設定することが好ましい。
【００８５】  Ｔｆは、ワックスの射出速度と空洞体積Ｖｇで決まる。射出速度は、射出圧力と射出弁及びノズルの構造と溶解ワックスの粘度などを起因とする流体抵抗によって決まる。通常のワックスは融点が７０℃近辺であり、ワックス槽４０の温度をその少し上に設定する。従って、溶解ワックスの粘度はある範囲内でほぼ一定であるため、装置固有の射出速度は射出圧力を主要なパラメータとするデータとして、実験によって求められる。
【００８６】  射出速度の測定は、例えば次のように行う。装置の手動操作で、射出時間Ｔｆを固定し、射出圧力を変えて射出したワックス重量Ｇを測定し、Ｔｆで割れば、射出速度Ｗ＝Ｇ／Ｔｆ〔ｇ／ｓｅｃ〕のように求められる。ワックスの比重はほぼ１．０なので射出速度Ｗ＝Ｇ／Ｔｆ〔ｃｃ／ｓｅｃ〕と書くこともできる。従って、実験によって求めた射出圧力に対応する射出速度をその装置の固有データとして記憶させておくことができる。
【００８７】  射出圧力を例えばゲージ圧力表示で１００〔ｋＰａ〕、真空槽５０内の圧力を−１００〔ｋＰａ〕（完全真空）としたとき、真空引きによって空洞４内の圧力も−１００〔ｋＰａ〕となっている中に射出するので、その圧力差は２００〔ｋＰａ〕となるため、射出データにおいて射出圧力が２００〔ｋＰａ〕のデータを使用すれば良い。これをＷ２００とすれば、前記した空洞４体積Ｖａを除算してＶａ／Ｗ２００＝Ｔｆ〔ｓｅｃ〕として求められる。  よって、射出時間Ｔｉは、ｋ１＝（Ｔｐ＋Ｔｓ）＝常数として、下記（７）式により算出することができる。  Ｔｉ＝Ｖ１／Ｗ２００＋ｋ１                            −−−（７）
【００８８】  湯道の流体抵抗やデザインの複雑さなどによる流体抵抗が個々のゴム型３によって個別に作用するため、その影響を吸収するための安全係数ｋ２（定数）を適切に決定し、下式（８）で射出時間Ｔｉを決定すれば、空洞形状、ゴム型温度、ワックスの種類や温度設定によらず、さらに射出圧力を変えた場合でも、品質の高いワックス型を作成することができる。  Ｔｉ＝Ｖ１／Ｗ２００＋ｋ１＋ｋ２                      −−−（８）
【００８９】  真空槽５０の圧力Ｐ（例えば、安定圧力Ｐ１）は空洞体積Ｖｇと相関し、空洞体積Ｖｇとワックス射出時間Ｔｉは相関する。よって、空洞体積Ｖｇの算出を省略し、真空槽５０の圧力Ｐ（例えば、安定圧力Ｐ１）から直接ワックス射出時間Ｔｉを決定することもできる。
【００９０】第２の実施形態  ワックス型射出成型装置１０Ａの真空弁５４は省略することが可能である。或いは、真空弁５４を開いた状態のまま、開閉制御をせずに、ワックス型射出成型装置１０Ａを使用してもよい。この実施形態を、第２の実施形態という。
【００９１】１．真空引きの制御を行う実施形態（実施形態２−１）  図７は、第２の実施形態においてゴム型３の空洞４の空気を吸引したときの圧力Ｐの変化を示す。ｔ０で真空引きを開始すると、瞬時にｔ１’において圧力の上死点Ｐ１’を通過した後、再び圧力はＰ０に向かって下降し始めｔ４’において圧力はＰ０に再び達する。
【００９２】  Ｐ１’とｔ１’は、真空ポンプ５２の吸引能力、真空槽５０と真空ポンプ５２の接続配管の抵抗、射出ノズル３１や切替機構３２内部の真空引き経路の配管抵抗等、ゴム型３の温度、真空槽５０の温度などによって決まる。
【００９３】  よって、空洞体積Ｖｇが既知のゴム型３を複数用意して真空引きの予備実験を行い、様々な空洞体積Ｖｇに対する適切な真空引き時間Ｔ１’を求めておくことにより、Ｐ１’と適切な真空引き時間Ｔ１’の関係を示すデータを得ることができる。この関係を記憶装置に記憶させておき、空洞体積Ｖｇが未知のゴム型３を真空引きしたときのＰ１’を測定し、前述のデータと照らし合わせることで、空洞体積Ｖｇを算出することができる。
【００９４】  よって、実施形態２−１においても、動作制御部６０は、空洞体積Ｖｇの算出値を用い、第１の実施形態と同様にして切替機構３２の動作を制御することができる。第１の実施形態の制御例２，３と同様、空洞体積Ｖｇは、他の方法で算出してもよいし、真空槽５０の圧力Ｐから真空引き時間Ｔ１’を算出しても良い。第１の実施形態の制御例４と同じ方法で真空槽５０の圧力Ｐから直接真空引きを終了するタイミングを決定してもよい。
【００９５】２．ワックス射出の制御を行う実施形態（実施形態２−２）  実施形態１−２において、空洞体積Ｖｇからワックス射出時間Ｔｉを決定できることを説明した。また、実施形態２−１において、真空槽５０の圧力Ｐに基づいて空洞体積Ｖｇを算出できることを説明した。よって、第２の実施形態においても、真空槽５０の圧力Ｐ（例えば、圧力Ｐ１’や時点ｔ０の後の圧力勾配）に基づいて空洞体積Ｖｇを算出し、それに基づいて決定したワックス射出時間Ｔｉによりワックス射出の制御を行うことが可能である。実施形態１−２の場合と同様、空洞体積Ｖｇの算出を省略し、真空槽５０の圧力Ｐから直接ワックス射出時間Ｔｉを決定してもよい。
【００９６】  実施形態１−１，２−１のワックス型射出成型装置１０Ａでは、真空引きの自動制御が可能になる。これにより、真空引きを効率よく行うことができ、ワックス型射出成型装置１０Ａの動作サイクルの時間短縮が可能になり、及び／又は、ワックス型の品質向上を図り得る。
【００９７】  また、実施形態１−１，２−１では、真空引き時間Ｔ１の制御又は真空槽５０の圧力ＰがＰ０＋ΔＰ１まで下がったところで真空引きを終了させる制御が行われるため、真空引き終了時点の空洞４の真空度を制御することが可能である。
【００９８】  例えば、真空引き終了時点の空洞４の真空度を所定の目標値にすることにより、ワックス型の気泡を減少させ、又は、ゼロにすることが可能である。所定の目標値は、真空ポンプ５２の到達限界よりも低真空にすることが好ましい。所定の目標値（上限）は、好ましくは、１０ｋＰａ以下、より好ましくは、５ｋＰａ以下、特に好ましくは、３ｋＰａ以下である。所定の目標値（下限）は、好ましくは、０．０１ｋＰａ以上、より好ましくは、０．１ｋＰａ以上、特に好ましくは、０．５ｋＰａ以上である。
【００９９】  ただし、現在使用されているワックス型射出成型装置１０Ａでは、通常、真空槽５０が真空ポンプ５２の能力限界Ｐ０に近い圧力（相当程度に高い真空度である）に保たれている。そのため、空洞体積Ｖｇの小さいゴム型３では、真空引きの開始から瞬時のうちに空洞４の真空度が所定の目標値以下まで低下してしまい、空洞４の真空度の制御が難しい。そこで、真空ポンプ５２をある一定の真空度（例えば、所定の目標値よりも少しだけ圧力が低い程度の真空度）に制御する真空槽圧力制御手段を更に有することが好ましい。真空槽圧力制御手段は、例えば、圧力センサー５１で計測した圧力Ｐに基づいて真空バルブ５３の開閉を制御する手段とすることができる。動作制御手段６０が真空槽圧力制御手段を兼ねてもよい。制御例４の方法で真空引きを制御すれば、所定の目標値の設定を容易に行うことができるので、特に有利である。
【０１００】  所定の目標値を真空ポンプ５２の到達限界よりも低真空にした場合、空洞４内の残留空気が問題になる可能性が考えられる。しかし、残留空気があるまま射出したとき、空洞４にワックスが入って行かないのかというと、そういうわけではない。現在でも、デザインによっては全く真空引きしないで射出を行っている。なぜワックスが空洞４に入るかというと、クランプ力にもよるが、ゴム型３の合わせ面から、射出したときのワックスの圧力で空洞４の内部の空気を押し出すためである。空気は出るが、ワックスは粘度が高いため、漏れないのである。
【０１０１】  空洞４の真空度が高い方がシャープに成型する作用が働く事は事実であるが、先述の通り、気泡の問題が生じる。従って、上記のように空洞４の真空度を適切な目標値にすることで、ワックス型もシャープにでき、気泡も減らす事ができる。本技術は、製品歩留まりの向上やロストワックス精密鋳造法の技術的進歩に顕著な意義を有することを本発明者は確信している。
【０１０２】  実施形態１−２，２−２のワックス型射出成型装置１０Ａでは、ワックス射出の自動制御が可能になる。今までは、試行錯誤で射出時間Ｔｉを決めていたため、安全を確保するためにどうしても無駄に長く設定しがちであった。実施形態１−２，２−２では、ワックス射出を効率よく行うことができ、ワックス型射出成型装置１０Ａの動作サイクルの時間短縮が可能になり、及び／又は、ワックス型の品質向上を図り得る。射出時間Ｔｉの適正値を計算し、それに対して安全係数を加味することで、確実でかつ無駄の無い射出時間Ｔｉを決定できる。
【０１０３】第３の実施形態  第１又は第２の実施形態のワックス型射出成型装置１０Ａにおいて、特開２０１１−１４３５８１号公報又は本出願人によるＰＣＴ／ＪＰ２０１５／０７９７４１の構造の射出ノズル１３０を採用することが望ましい。この実施形態を第３の実施形態という。図８は、通常の射出ノズル２３０（例えば、特開２０１１−１４３５８１号公報の図６の射出ノズル）及び第３の実施形態の射出ノズル１３０を比較して示す。
【０１０４】  射出ノズル１３０は、内壁を有する外筒１３１と、内壁及び外壁を有し、前後に移動可能な内筒１３２と、内筒１３２の内壁により規定され、内筒１３２の前端の内筒開口と連絡するワックス通路１３３と、外筒１３１の内壁と内筒１３２の外壁の間に規定され、外筒１３１の前端の外筒開口と連絡する排気通路１３４を有し、内筒１３２の内部で前後に移動可能な弁体１３５を有し、弁体１３５が前／後に移動することでワックス通路１３３が閉／開され、内筒１３２が外筒１３１に対して前／後に移動することで排気通路１３４が閉／開される。
【０１０５】  射出ノズル２３０では、ワックスの射出サイクル毎に、共通通路２３２と排気通路２３４ａのワックスがワックスドレン５０Ｗとして真空槽５０に溜まっていく。射出ノズル２３０は、構造上、排気通路２３４ａ＋排気通路２３４ａを短くできないため、１回ごとのワックスドレンは非常に多い。これに対し、射出ノズル１３０は、ワックスドレン５０Ｗになるのは、外筒１３１先端の開口の僅かなワックスだけであり、１回ごとのワックスドレンは非常に少ない。
【０１０６】  １回ごとのワックスドレン量が多いと、真空槽５０内の真空体積が刻々と変化していく速度が速い。真空槽５０の真空体積が変化すると、ゴム型３の空洞４から空気を吸い込んだとき、真空槽５０内の圧力変化の仕方が変わってしまう。
【０１０７】  真空槽５０内の圧力変化の仕方が変わると、真空槽５０の圧力Ｐに基づく真空引き及び／又はワックス射出の制御を補正しなければならない。そのような補正もできなくはない。例えば、真空槽５０の真空体積をさまざまに変えて予備実験を行い、真空槽５０の真空体積が変わったときに、真空引き及び／又はワックス射出の制御の仕方をどのように変えるのかを把握しておけばよい。しかし、このような補正は極めて複雑で、望ましくない。
【０１０８】  １回ごとのワックスドレンの量は、射出ノズル１３０では、約０．０２ｃｃであり、射出ノズル２３０では、約０．４ｃｃである。１０００回／日の射出サイクルを行うとすると、前者は約２０ｃｃ、後者は４００ｃｃのワックスドレン５０Ｗが真空槽５０に貯まる。真空槽５０の体積は約１，０００ｃｃなので、射出ノズル２３０では、２０回／日程度の補正が必要であり、不都合が大きい。射出ノズル１３０の場合、一日の始業時に一度真空槽の体積を測定すれば充分な測定精度を維持できるのであり、第３の実施形態の実用上のメリットは大きい。
【０１０９】  上記では、例として、ＰＣＴ／ＪＰ２０１５／０７９７４１に開示された射出ノズル１３０を示したが、特開２０１１−１４３５８１号公報の射出ノズルでも同様の効果が得られる。
【０１１０】第４の実施形態  第４の実施形態に係るワックス型射出成型装置１０Ａでは、真空槽５０の圧力Ｐに基づいて、クランプ保持時間（「Ｊクランプ保持時間」参照）の制御が行われる。
【０１１１】  「Ｊクランプ保持時間」で説明した通り、空洞４内のワックス型表面が固化するまで、クランプを解除しない方が好ましい。空洞４の体積が大きいためにクランプ保持時間を長くする必要がある場合や、順次式ワックス型製造法を用いる場合、ゴム型３をクランプユニット２０から取り出して、ゴムバンド等で固定して冷却する。また、湯道の太さは一般的にφ３でゴム型３によらずほぼ同じであることから、空洞４の体積が小さい場合は、湯道のワックスが固化した時には、空洞４のワックスも固化している。よって、上記のような場合は、空洞体積Ｖｇに応じてクランプ保持時間を制御する必要性は高くない。
【０１１２】  しかし、そのいずれにも当てはまらない場合（例えば、空洞４の体積が中程度である場合、順次式ワックス型製造法を用いない場合など）には、真空槽５０の圧力Ｐに基づいてクランプ保持時間を制御する実益がある。具体的には、実施形態１−１，２−１で述べた方法で空洞体積Ｖｇを算出し、空洞体積Ｖｇに応じてクランプ保持時間を制御する（例えば、空洞体積Ｖｇが大きいほど、クランプ保持時間を長くする）ことができる。制御例３等で説明したように、空洞体積Ｖｇの算出を省略し、真空槽５０の圧力Ｐから直接クランプ保持時間を決定してもよい。これにより、少なくともワックスの表面が固化するまでのゴム型３のクランプ保持を効率よく行うことができ、及び／又は、ワックス型射出成型装置１０Ａの動作サイクルの時間短縮が可能になり得る。
【０１１３】  同じ体積でも薄肉のものは早く固化するなど、空洞４の形状等によって、適切なクランプ保持時間が大きく変わる場合がある。そこで、第４の実施形態では、作業者の判断で、クランプを任意に解除できるスイッチを設けることが望ましい。
【０１１４】  上記した実施形態は、任意に組み合わせることもできる。例えば、実施形態１−１（例えば、制御例１〜４のいずれか）又は実施形態２−１（例えば、制御例１〜４のいずれか）と、実施形態１−２又は２−２を組み合わせた実施形態（実施形態５）も可能である。実施形態５のいずれかと、実施形態３又は実施形態４を組み合わせることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】  本発明は、宝飾品、アクセサリ等の小物や工業製品等の製造のためのロストワックス鋳造において使用されるワックス型射出成型装置及び当該ワックス型射出成型装置を用いた物品の鋳造方法に適用することができる。
【符号の説明】
【０１１６】１・・・原型２・・・部品２ａ・・・湯道２ｂ・・・湯口３・・・ゴム型４・・・空洞４ａ・・・湯口１０，１０Ａ・・・ワックス型射出成型装置２０・・・クランプユニット２１・・・ゴム型載置台２２・・・クランプ力発生器２３・・・クランププレート２４・・・押しつけ機構２５・・・調整ボルト２６・・・移動ロックツマミ３０・・・ワックス射出ユニット３１・・・射出ノズル３２・・・切替機構３３・・・ワックス通路３４・・・排気通路３５・・・タンク３５ａ・・・上部タンク蓋３５ｂ・・・バンドヒータ４０・・・ワックス槽５０・・・真空槽５０Ｗ・・・ワックスドレン５１・・・圧力センサー５２・・・真空ポンプ５３・・・真空通路５４・・・真空弁６０・・・動作制御部１３０・・・射出ノズル１３１・・・外筒１３１ａ・・・内面の径が小さい部分１３１ｂ・・・内面がテーパ状になった部分（内面テーパ部）１３１ｃ・・・内面の径が大きい部分１３２・・・内筒１３２ａ・・・外面の径が小さい部分１３２ｂ・・・外面がテーパ状になった部分（外面テーパ部）１３２ｃ・・・外面の径が大きい部分１３３・・・ワックス通路１３４・・・排気通路１３５・・・弁体１３６・・・外面テーパ部又はそれより後方に配置されたシール部材２３０・・・射出ノズル２３２・・・共通通路２３３ａ・・・ワックス通路２３３ｂ・・・ワックス弁２３３ｃ・・・ワックス溜２３４ａ・・・排気通路２３４ｂ・・・排気弁２３５ｃ・・・真空溜
【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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【国際調査報告】
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