(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にキャビティ（２９ｃ）を有する金型（２７）と、前記金型（２７）と連結し、前記キャビティ（２９ｃ）内を吸引減圧する真空ポンプ（２５）と、ストーク（１）内の溶融金属（１２）に推力を与える給湯誘導子（１４）と、前記ストーク（１）内に設けられ、前記溶融金属（１２）の位置を検知するレベルセンサ（１９）と、を備え、前記キャビティ（２９ｃ）内へ前記溶融金属（１２）を充填して鋳造物を成型する真空鋳造装置において、
前記レベルセンサ（１９）により検知される前記溶融金属（１２）の湯面を所定の高さに保持するよう前記給湯誘導子（１４）を駆動し、前記真空ポンプ（２５）による前記キャビティ（２９ｃ）内の吸引減圧と協動して、前記キャビティ（２９ｃ）内へ前記溶融金属（１２）を給湯する前記給湯誘導子（１４）を所定の制動並びに加圧駆動パターンで駆動する駆動電源（３１）と、
前記駆動パターンを記憶して駆動電源（３１）を制御する制御器と、を備えることを特徴とした真空鋳造装置。
【請求項２】
制御器（２１）は、給湯誘導子（１４）の駆動電源（３１）を制御することにより、キャビティ（２９ｃ）内への溶融金属（１２）の給湯速度を制御することを特徴とした請求項１に記載の真空鋳造装置。
【請求項３】
前記ストーク（１）は、コア（２）を含み、該コア（２）の保護管（３）と、前記ストーク（１）との間に生じる流路ギャップが６ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることを特徴とした請求項１又は２に記載の真空鋳造装置。
【請求項４】
内部にキャビティ（２９ｃ）を有する金型（２７）と、前記金型（２７）と連結し、前記キャビティ（２９ｃ）内を吸引減圧する真空ポンプ（２５）と、ストーク（１）内の溶融金属（１２）に推力を与える給湯誘導子（１４）と、前記ストーク（１）内に設けられ、前記溶融金属（１２）の位置を検知するレベルセンサ（１９）と、を用いて、前記キャビティ（２９ｃ）内へ前記溶融金属（１２）を充填して鋳造物を成型する真空鋳造方法であって、
前記給湯誘導子（１４）の駆動電源（３１）が、前記レベルセンサ（１９）により検知される前記溶融金属（１２）の湯面を所定の高さに保持するよう前記給湯誘導子（１４）を駆動し、前記真空ポンプ（２５）による前記キャビティ（２９ｃ）内の吸引減圧と協動して前記キャビティ（２９ｃ）内へ前記溶融金属（１２）を給湯する前記給湯誘導子（１４）を所定の制動並びに加圧駆動パターンで駆動することを特徴とした真空鋳造方法。
【請求項５】
制御器（２１）が給湯誘導子（１４）の駆動電源（３１）を制御することにより、キャビティ（２９ｃ）内への溶融金属（１２）の給湯速度が制御されることを特徴とした請求項４に記載の真空鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ポンプにより金型のキャビティ内を吸引減圧するのと協動して、所定のパターンでストーク（給湯管）内の給湯誘導子を駆動して溶融金属に推力を与え、金型のキャビティ内に溶融金属を充填して鋳造物を成型する真空鋳造装置と真空鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空鋳造法として、金型のキャビティ内を真空ポンプで吸引減圧し、減圧されたキャビティ内と、溶融金属槽との間の圧力差を利用して、溶融金属槽（保持炉）の溶融金属を、ストークを介して上方に押し上げ、溶融金属槽の上方に配置された金型キャビティ内に溶融金属を充填し、鋳造物を製造する方法が知られている。
【０００３】
溶融金属槽が密閉炉ではなく、キャビティ内を真空ポンプで吸引減圧し、高真空状態（約−１００ｋＰａ）にすると、例えば、アルミニウム鋳造物を製造する場合、アルミ溶湯の密度が２．５ｇ／ｃｍ３と比較的軽量な金属であるため、アルミ溶湯は、ストーク内を上方に勢いよく汲み上げられ、瞬時にキャビティ内に充填されてしまう。このようにキャビティ内の空間に溶融金属が勢いよく充填されると、キャビティ内で湯が踊り、湯廻り不良や酸化物や残された空気の巻き込みなどの不具合が生じる。特にキャビティ内に中子が設けられている場合には、その不具合が顕著となる。
【０００４】
このような不具合を改善するため、特許文献１（特開平５−１６９２３１号公報）及び特許文献２（特開平６−１１４５３３号公報）では、溶融金属槽を密閉炉にしてその中の圧力を調整し、溶融金属がキャビティ内に充填される速度を制御している。これらの技術においては、真空ポンプで金型のキャビティ内を減圧すると共に、溶融金属槽内の圧力を増加させていくことで、キャビティ内の湯廻り不良や残された空気の巻き込みなどを低減している。しかし、キャビティ内への溶融金属の給湯速度を調整する為には、電磁ポンプを用いて溶融金属の給湯速度を制御することが更に望まれる。
【０００５】
電磁ポンプを用いて溶融金属をキャビティ内に充填する低圧鋳造装置は、例えば、特許文献３（特開２０１４−１０４４６９号公報）に開示されている。この低圧鋳造装置では給湯量を高精度に制御でき、４００℃程度に加熱された鋳型の下から２〜８ｃｍ/ｓ程度の給湯速度でゆっくり溶融金属を注入するのでガスや酸化物の巻き込みの少ない高品質な鋳造物を成型することができる。しかしながら、この低圧鋳造装置ではキャビティ内の減圧に真空ポンプを使用していないため、キャビティ内に多くの空気が存在するため、キャビティ内への給湯速度を上げることが出来ない。従って、真空ポンプにより短時間で吸引減圧して、キャビティ内の空気を非常に少なくして従来の低圧鋳造装置より給湯速度を上げても空気の巻き込みを少なくし、かつ、給湯速度を上げても凝固しにくい金型温度まで下げることによって金型冷却時間を短縮し、鋳造サイクル時間を短縮できる方法が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１６９２３１号公報
【特許文献２】特開平６−１１４５３３号公報
【特許文献３】特開２０１４−１０４４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、真空ポンプにより金型のキャビティ内を吸引減圧するのと協動して、所定のパターンでストーク内の給湯誘導子を駆動して溶融金属に制動並びに加圧推力を与え、従来よりも温度が低い金型に於いて減圧下のキャビティ内への溶融金属の給湯速度を制御し、短時間で高品質な鋳造物を生産することができる真空鋳造装置及び真空鋳造方法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】
【０００８】
本発明では、前記の目的を達成するため、真空鋳造装置は、真空ポンプ２５と金型２７を連結して、真空ポンプ２５により金型２７のキャビティ２９ｃ内を吸引減圧するのと協動して、所定のパターンでストーク１内の給湯誘導子１４を駆動して溶融金属１２に制動並びに加圧推力を与え、キャビティ２９ｃ内への溶融金属１２の給湯速度を制御することができる構成とした。
【０００９】
すなわち、本発明の１は、内部にキャビティ２９ｃを有する金型２７と、その金型２７と連結し、キャビティ２９ｃ内を吸引減圧する真空ポンプ２５と、ストーク１内の溶融金属１２に推力を与える給湯誘導子１４と、ストーク１に設けられ、溶融金属１２の位置を検知するレベルセンサ１９を備え、キャビティ２９ｃ内へ溶融金属１２を充填して鋳造物を成型する真空鋳造装置において、レベルセンサ１９により検知される溶融金属１２の湯面を所定の高さに保持するよう給湯誘導子１４を駆動し、真空ポンプ２５によるキャビティ２９ｃ内の吸引減圧と協動してキャビティ２９ｃ内へ前記溶融金属１２を給湯する給湯誘導子１４を所定の制動並びに加圧駆動パターンで駆動する駆動電源３１と、駆動パターンを記憶して駆動電源３１を制御する制御器と、を備えることを特徴とした真空鋳造装置である。
【００１０】
本発明の２は、ストーク１が、コア２を含み、該コア２の保護管３と、ストーク１との間に生じる流路ギャップが、給湯誘導子１４による湯面制動が安定して得られる６ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることを特徴とした本発明の１に記載の真空鋳造装置である。
【００１１】
本発明の３は、内部にキャビティ２９ｃを有する金型２７と、金型２７と連結し、キャビティ２９ｃ内を吸引減圧する真空ポンプ２５と、ストーク１内の溶融金属１２に推力を与える給湯誘導子１４と、ストーク１に設けられ、溶融金属１２の位置を検知するレベルセンサ１９と、を用いて、キャビティ２９ｃ内へ溶融金属１２を充填して鋳造物を成型する真空鋳造方法であって、前記給湯誘導子１４の駆動電源３１が、レベルセンサ１９により検知される溶融金属１２の湯面を所定の高さに保持するよう給湯誘導子１４を制動駆動し、真空ポンプ２５によるキャビティ２９ｃ内の吸引減圧と協動してキャビティ２９ｃ内へ溶融金属１２を給湯する給湯誘導子１４を所定の制動並びに加圧駆動パターンで駆動することを特徴とした真空鋳造方法である。
具体的には、後に説明するように、制御器２１により同一駆動パターンで給湯誘導子１４が駆動電源３１により駆動されることにより、キャビティ２９ｃ内への溶融金属１２の給湯速度が制御される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の１の真空鋳造装置によると、真空ポンプを用いてキャビティ２９ｃ内を吸引減圧しているため、吸引減圧にかかる時間を短縮することができる。また、電磁ポンプ１７を構成する給湯誘導子１４を駆動することで、溶融金属１２の湯面を所定の高さに保持することができる。また、所定の制動並びに加圧駆動パターンに従い、給湯誘導子１４が駆動されることで、溶融金属１２の給湯速度を高精度に制御でき、従来よりも温度が低い金型の下から溶融金属１２が踊らず（揺動撹拌せず）凝固しない程度の給湯速度で溶融金属を注入することができる。それにより、キャビティ２９ｃ内の湯廻り不良や残された空気巻き込みなどを低減し、高品質な鋳造物を成型することができる。
【００１３】
本発明の２の真空鋳造装置によると、適切な幅の流路ギャップを有するため、キャビティ２９ｃ内の吸引減圧時に、溶融金属１２の湯面振動を抑え、直ちに上昇してキャビティ２９ｃ内に注入しない様に制動することができる。それにより、キャビティ内への溶融金属１２の給湯速度を高精度に制御できる。
【００１４】
本発明の３の真空鋳造方法によると、真空ポンプを用いてキャビティ２９ｃ内を吸引減圧しているため、吸引減圧にかかる時間を短縮することができ、鋳造サイクル時間を短縮できる。また、所定の制動並びに加圧駆動パターンに従い、給湯誘導子１４が駆動されることで、溶融金属１２の給湯速度を高精度に制御でき、高品質な鋳造物を成型することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】真空鋳造装置の一実施例を示す上型と下型を重ね合わせた状態の断面図である。
【図２】真空鋳造装置の一実施例を示す上型を上昇させて上型と下型を分離した状態の断面図である。
【図３】真空鋳造装置における溶融金属の給湯制御の一例を示すブロック図である。
【図４】真空鋳造装置のキャビティ内の圧力と、電磁ポンプの圧力と、溶融金属の湯面の高さとの関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、溶融金属１２が金型２７に給湯される際に、真空ポンプ２５により金型２７を吸引減圧して、溶融金属１２を金型２７に給湯する真空鋳造装置に関し、給湯誘導子１４を駆動して、溶融金属１２の給湯速度を高精度に制御するものである。以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて順に説明する。
【００１７】
図１、２は、本発明による真空鋳造装置の一実施例であり、図１は金型２７の上型２９ｂを下型２９ａに重ね合わせた状態、図２は金型２７の上型２９ｂを下型２９ａから分離した状態を示している。この真空鋳造装置は、真空ポンプ２５により金型２７を吸引減圧して、溶融金属１２が吸引されるのと反対方向にストーク１の給湯誘導子１４を有する電磁ポンプ１７で推力を与えて、ストーク１内に一旦溶融金属１２を所定のレベル３０に保持し、徐々に電磁ポンプ１７の推力を弱めていき、ストーク１を通して下側から金型２７に溶融金属１２を充填する形式のものである。
【００１８】
溶融金属槽１１に収納された溶融金属１２にストーク１の下端が差し込まれている。ストーク１の溶融金属１２の液面より上にある部分の周囲には、磁性体製のヨーク１５にコイル１６を巻回した給湯誘導子１４が配置されている。ヨーク１５は、ストーク１の溶融金属１２の液面より上にある部分を囲むようにその外周側に嵌め込まれており、このヨーク１５に三相コイルを構成するコイル１６が巻回されている。この給湯誘導子１４には、冷却器１０が設けられ、駆動時に冷却される。
【００１９】
給湯誘導子１４は、インバータを含む駆動電源３１により駆動される。この駆動電源３１からは給湯誘導子１４にインバータで変換された三相交流が通電され、給湯誘導子１４に移動磁界を発生させる。この移動磁界による電磁誘導により、導電体であるストーク１内の溶融金属１２に誘導電流が発生し、この誘導電流と移動磁界との相互作用（掛け合わさる事）によって推力が与えられる。
【００２０】
ストーク１の上部と下部は、フランジ継手等の継手５、５’を介して密に接続されている。保護管３のストーク１に近い一端部の周囲にフランジ６が延設され、このフランジ６の外周に近い部分がストーク１の上部と下部とを接続する前記の継手５、５’の間に挟持されている。これにより、保護管３の中のコア２がストーク１の中心に位置するよう保持されている。フランジ６には、溶融金属１２の通路となる複数の円弧状の通過孔７が設けられている。ストーク１の上部は、下部に図示してないバネ等により弾力的に押しつけられている。この状態で継手５、５’の間に挿入された耐熱性のガスケットにより継手５、５’の部分のシール性が確保されている。
【００２１】
ストーク１は、セラミック等の耐熱性、耐蝕性のある材料で作られており、その外周に設けた保温用のマイクロヒータ等からなるヒータ９、９'により溶融金属１２の融点以上の温度に加熱され、溶融金属１２の凝固を防ぐ。溶融金属槽１１の中の溶融金属１２に液面センサ等のセンサ１３が設けられ、これにより溶融金属槽１１の中の溶融金属１２の液位が検知される。他方、ストーク１には、電磁誘導により溶融金属１２の存在を検知する形式の誘導式液面センサ等のセンサ１９が設けられ、これによりストーク１内の液位が検知される。
【００２２】
ストーク１の上端は、台板３３に嵌め込まれており、この台板３３は、溶融金属槽１１と誘導子１４を囲むようにして立設された少なくとも３本以上の支柱３６'、３６'によって支えられている。また、ストーク１の上端は、金型２７にリング板状の絶縁材３５、３５'を介して接続され、溶融金属槽１１から金型２７に溶融金属１２を給湯することができる。台板３３が金型２７に対して断熱材３５を介して熱絶縁されているため金型２７が溶融金属１２で高温になっても、台板３３を低い温度に保持出来る。またストーク１も下型２９ａに対して断熱材３５、３５'により熱絶縁されている。これにより、ストーク１内の溶融金属１２の温度低下による凝固層の拡大を防止し、更に電磁ポンプ１７のストーク１の溶融金属１２の温度低下も防止し、鋳造時の湯回り不良を防止できる。
【００２３】
金型２７の下型２９ａの上に上型２９ｂが重ね合わせられ、これら上下の型２９ａ、２９ｂにより金型２７が形成される。上型２９ｂの上下動は、スライド板３７の上下動に伴って行われる。このスライド板３７にはスライドガイド３４、３４と、後述のベローズ３９を収縮させる押出部材４５が貫通している。台板３３とスライド板３７との間に油圧シリンダ等の昇降駆動機構３６、３６が設けられ、この昇降駆動機構３６、３６の動作によりスライド板３７がスライドガイド３４、３４に沿って上下にスライドされる。また、押出部材４５も昇降駆動機構（図示せず）の動作により上下にスライドして、吊り下げダイベース４０を貫通し、ベローズ３９の上面の支持板５２を下部に押して、ベローズ３９を収縮させる。
【００２４】
金型２７の下型２９ａの上に上型２９ｂが重ね合わせられると、鋳造物を成型するためのキャビティ２９ｃが形成されて、このキャビティ２９ｃは湯口２９ｄを通してストーク１の上端に連絡される。また、キャビティ２９ｃは、真空ポンプ２５と直接又は管状のベローズ３９を介して連結している。上型２９ｂの上面には上部ダイベース４０’が固定され、上部ダイベース４０’は、支柱４１、４１により吊り下げダイベース４０に連結されている。
【００２５】
管状のベローズ３９は、上型２９ｂ上の上部ダイベース４０'と吊り下げダイベース４０間に設置されており、伸縮性と気密性を兼ね備えた材料からなる。管状のベローズ３９内の上面に固定される支持板５２は、吊り下げダイベース４０に固定されておらず、管状のベローズ３９の収縮に伴って、上下に移動する。また、支持板５２には複数の押しピン３８が設置されている。押しピン３８は上部ダイベース４０'及び上型２９ｂを貫通する管を貫通してキャビティ２９ｃ内に到達するように構成されている。本実施例では、押しピン３８の外周面と押しピンが貫通する管との間に空気が連通する隙間４３が設けられており、その隙間４３を介して、キャビティ２９ｃ内が管状のベローズ３９と連結する。また、管状のベローズ３９内には、真空ポンプ２５による吸引減圧の際などに、管状のベローズ３９が押し潰されないように支持バネ付スライド機構４９やベローズ収縮防止ピン４６が支持板５２にそれらの上端が固定されて設置されている。
【００２６】
また、本実施例では、上型２９ｂと下型２９ａとの間に隙間４２を設け、隙間４２の全外周にわたり真空ポンプ２５と直接連結する空気通路４４を設けている。このように、真空ポンプ２５と連結する空気通路４４が、隙間４２の全外周にわたり設けられていることにより、空気通路４４が真空ポンプ２５により吸引減圧され、それによりキャビティ２９ｃ内を外周方向から均一な圧力で吸引減圧することができる。また、前述の押しピン３８の外周に設けられている隙間４３からも同時に吸引減圧することができるため、キャビティ２９ｃ内を外周方向及び上方向から均一な圧力で、短時間で吸引減圧することができる。
【００２７】
この真空鋳造装置により鋳造物を成型するときは、まず、上型２９ｂが下型２９ａを重ね合わせた状態にしてキャビティ２９ｃを真空ポンプ２５により吸引減圧する。キャビティ２９ｃ内を真空ポンプ２５により瞬時に−１００ｋＰａ（−１ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）程度まで吸引減圧させると、大気圧がかかった溶融金属槽１１に収納された溶融金属１２は、ストーク１を通過して勢いよく汲み上げられる。従って、ストーク１内の溶融金属１２に推力を与える電磁ポンプ１７の給湯誘導子１４を、溶融金属１２の金型注入方向と反対方向に推力を与えて制動保持するように駆動する。電磁ポンプ１７で発生した電磁力を強めたり、弱めたりする調整を行うことで、制動保持された溶融金属１２を精度よくキャビティ２９ｃ内に給湯することができる。
【００２８】
ところが、キャビティ２９ｃ内を真空ポンプ２５により瞬時に吸引減圧させた後又は同時に電磁ポンプ１７を駆動すると、大気圧がかかった溶融金属槽１１に収納された溶融金属１２は、ストーク１を通過して勢いよく汲み上げられ、その汲み上げられる最中の溶融金属１２に電磁ポンプ１７で推力を与えることになる。勢いよく汲み上げられる最中の溶融金属１２には、流体慣性が働いており、所定のレベル３０に湯面を保持するように逆方向の推力をかけても、その流体慣性により、所定のレベル３０を通り過ぎてしまう。そして、その湯面が流体慣性により上下に揺動し、この揺動が止まるためには時間がかかる。また、勢いよく汲み上げられた溶融金属１２が、所定のレベル３０を通り過ぎ、キャビティ２９ｃ内に少しでも注入されてしまうと、精度のよい給湯が望めない。
【００２９】
従って、電磁ポンプ１７の給湯誘導子１４が、真空ポンプ２５による吸引減圧力に見合った推力を、給湯方向と逆方向に溶融金属１２に与えるように、予め電磁力を加えておき、徐々にキャビティ２９ｃ内をゆっくり真空にすることが望ましい。そうすると、ストーク１内をゆっくりと上昇する溶融金属１２に逆磁力が発生し、ストーク１内に一旦溶融金属１２を保持し、その後、キャビティ２９ｃ内への迅速かつ精度のよい給湯が安定して実現する。
【００３０】
以上の様にキャビティ２９ｃ内をゆっくり真空にすることでストーク１内に一旦溶融金属１２を保持することも出来るが、本実施例の電磁ポンプ１７のストーク１には、コア２を内在する保護管３があり、この保護管３とストーク１との間の流路ギャップを狭めることによって、ストーク１には流路絞り効果が働き、ストーク１の下端の導入口１８から勢いよく上昇する溶融金属１２にブレーキがかかる。実験では流路ギャップを６ｍｍ以上１５ｍｍ以下にすると、慣性で上昇する高さも少なく比較的短時間で安定し、１０ｍｍ以下にすると数秒で安定するため、好ましい。この様に流路ギャップを狭めることで、キャビティ２９ｃ内を短時間に一挙に真空にする時に、上昇する溶融金属１２をストーク１の設定レベル３０に短時間で保持することができる。
【００３１】
しかし、設定レベル３０に溶融金属１２を保持しようとしても、大気圧の変動により、真空中を上昇する高さは変動し、例えば大気圧の変動が１％すると真空中を上昇する高さは約４ｃｍ変化するため、真空時は、設定レベル３０より５ｃｍ以下に溶融金属１２を上昇させ、レベルセンサ１９により電磁ポンプ１７の逆推力を短時間で調整して、設定レベル３０に溶融金属１２が保持できるようにすることが望ましい。更に溶融金属１２に含まれる水素がガス化して湯面変動が起こり、飛沫が発生し、溶融金属１２がストーク１からキャビティ２９ｃ内へ飛散しまうため、溶融金属１２に含まれる水素の量にも依るが、それを防ぐため、設定レベル３０は金型２７より５ｃｍ下に設けることが望ましい。例えば、１００ｇの溶融金属１２に含まれる水素量が数ｃｃ／１００ｇになると、設定レベル３０は金型２７より１０ｃｍ以上、下に設ける必要がある。
【００３２】
給湯誘導子１４は、レベルセンサ１９により検知される溶融金属１２のレベル信号により制御され、溶融金属１２のキャビティ２９ｃ内への給湯速度が制御される。図３は、この制御系統を示しており、給湯誘導子１４を駆動する駆動電源３１がレベルセンサ１９により検知される溶融金属１２のレベル信号をもとに制御器２１によって制御されることを表している。この制御器２１には、給湯誘導子１４が駆動電源３１により制御された制動並びに加圧パターンが記録され、繰り返し同じ駆動パターンで給湯することが出来る記録装置が内蔵されている。このようにして、制御器２１による同一駆動パターンで給湯誘導子１４が駆動電源３１により駆動されるため、キャビティ２９ｃ内への溶融金属１２の給湯速度を高精度に制御できる。なお、本実施例の駆動パターンは、使用者が制御器２１のタッチパネル等を操作することにより設定することができる。
【００３３】
次に本実施例の駆動パターンを、図４を用いて説明する。図４は、真空鋳造装置のキャビティ２９ｃ内の圧力（下側点線で表示）と、電磁ポンプ１７の圧力（下側実線で表示）と溶融金属１２の湯面の高さ（上側実線で表示）との関係を示すグラフである。なお、溶融金属１２の湯面の高さは、溶融金属槽１１の湯面からの高さを表す。制御器２１は、図４のグラフで表される電磁ポンプ１７の圧力を再現するように、駆動電源３１を制御する。図４のグラフが示すように、キャビティ２９ｃ内の吸引減圧と協動して、駆動電源３１が給湯誘導子１４を所定の制動並びに加圧駆動パターンで駆動する。
【００３４】
まず、駆動電源３１から給湯誘導子１４にインバータで変換された三相交流が通電され、移動磁界を発生させておく。この移動磁界による電磁誘導により、キャビティ２９ｃが真空にされてゆくと同時にストーク１内を溶融金属１２が駆け上がってゆき、導電体である溶融金属１２に真空吸引方向とは逆方向に推力が瞬時に発生する。そして、誘導式液面センサ等のセンサ１９の信号を基に、給湯誘導子１４への三相交流を通電調整し、ストーク１内の溶融金属１２の湯面を設定レベル３０に保持する（図４の湯面保持部）。この設定レベル３０で溶融金属１２の給湯の待機状態とする（図４の（Ａ）で示す電磁ブレーキ部）。
【００３５】
その後、金型２７のキャビティ２９ｃ内を真空ポンプ２５で直接又は管状のベローズ３９内部を介して吸引減圧する。前述のように、本実施例の金型２７は、上型２９ｂと下型２９ａとの間に空気が連通する隙間４２が設けられ、また押しピン３８の外周面にも空気が連通する隙間が設けられているため、金型２７のキャビティ２９ｃ内は短時間で吸引減圧される。図４の下側点線が金型２７のキャビティ２９ｃの吸引減圧の様子を示すグラフである。キャビティ２９ｃが吸引減圧されると、溶融金属１２が真空吸引方向に吸引される。真空ポンプによるキャビティ２９ｃ内の吸引減圧をそのまま維持して、電磁ポンプ１７の逆推力を徐々に弱めて溶融金属１２の湯面を徐々に上昇させ、溶融金属１２の湯面がストーク１内の最上部を通過し電磁ポンプ１７の逆推力を弱めてキャビティ２９ｃ内に溶融金属１２を注入し、必要に応じてキャビティ２９ｃ内のレベル調整を行ってゆく（図４の（Ｂ）で示す）。
【００３６】
そして、キャビティ２９ｃ内に溶融金属１２が充填完了するまでキャビティ２９ｃ内の吸引減圧を維持したままにして、電磁ポンプ１７の逆推力を徐々に弱めていき、キャビティ２９ｃ内に溶融金属１２を徐々に給湯し充填を完了させる（図４の（Ｃ）で示す）。それにより、キャビティ２９ｃ内に所定の給湯量を静かに精度よく給湯できる。電磁ポンプ１７の逆推力を徐々に弱めて溶融金属１２の湯面を徐々に上昇させる給湯速度は、従来の給湯速度より早くし金型温度を下げても凝固しない範囲とすることによって金型冷却時間を短縮し、鋳造サイクル時間を短縮できる。
【００３７】
キャビティ２９ｃ内への溶融金属１２が充填完了後は、電磁ポンプ１７の逆推力を一挙に弱めてゼロにして、電力の位相反転を行い、キャビティ２９ｃ内の吸引減圧と同じ方向へ圧力を掛けて溶融金属１２が凝固収縮分の溶融金属１２を注入する（図４の（Ｄ）で示す）。それにより、鋳造物が冷却して凝固する際に、全体が収縮し、内部に余計な隙間ができるのを防ぐことができ、いわゆる押し湯効果が得られる。
【００３８】
また、キャビティ２９ｃ内に充填する際には、図１に示すように、分流子５５を使用して、溶融金属１２の流れを均一的に分けるようにしてもよい。分流子５５を使用することで、金型２７の湯口２９ｄで、鋳造物が分離、切断しやすくなるという利点がある。また、分流子５５を金型２７よりも高温にすることにより、溶融金属１２の温度低下を防止するという利点がある。
【００３９】
キャビティ２９ｃの中に溶融金属１２を充填後、冷却して凝固した後にキャビティ２９ｃ内の吸引減圧を大気開放した後、図２に示すように、スライド板３７と共に上型２９ｂを上昇させ、上型２９ｂを下型２９ａから分離させる。金型２７のキャビティ２９ｃが開くと、成型した鋳造物５９は上型２９ｂに付いている。上型２９ｂを上昇させて行くと、押出部材４５が支持板５２に当たり、ベローズ３９内の支持板５２が押され、支持板５２に設置された複数の押しピン３８の先端部がキャビティ２９ｃの中に入り込んで、成型した鋳造物５９を上型２９ｂから分離させる。
【００４０】
この成型された鋳造物５９を受け皿等に取り出すことにより、１回の鋳造工程が完了する。その後、電磁ポンプ１７の電力を弱めていき、再び溶融金属１２をストーク１内の所定のレベル３０の位置に保持する（図４の（Ｅ）で示す）。以下、上記で説明した図４に示す給湯誘導子の駆動パターンに従い、下型２９ａの上に上型２９ｂを重ね合わせ、金型２７を組み立て、成型を繰り返す。鋳造を完了する場合には、溶融金属１２をストーク１内の所定のレベル３０の位置に戻したあと、電磁力をゼロにして溶融金属１２を溶融金属槽１１に戻す。このように一旦、溶融金属１２を所定のレベル３０の位置に戻すのは、一気に溶融金属槽１１に戻すと、溶融金属槽１１の溶融金属１２が踊り（溶融金属１２の湯面が揺動撹拌され）、溶融金属槽液面の酸化物等の不純物を巻き込んでしまい、その後の鋳造物の中に酸化物等の不純物を混入させてしまうからである。
【００４１】
以上説明してきたように、本発明の真空鋳造装置は、所定の制動並びに加圧駆動パターンに従い、給湯誘導子１４が駆動されることで、溶融金属１２の給湯速度を高精度に制御でき、金型２７の下からゆっくり溶融金属を注入することができる。それにより、キャビティ２９ｃ内の湯廻り不良や溶融金属１２の撹拌を低減し、高品質な鋳造物を成型することができる。また、真空ポンプを用いてキャビティ２９ｃ内を短時間で吸引減圧しているため、吸引減圧にかかる時間を短縮することができ、更に従来の金型温度も低温化出来るので鋳造サイクル時間を短縮できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明による真空鋳造装置は、スライド機構により上型を上下動して鋳型を組み立て、或いは脱型する構造の真空鋳造装置において、所定の駆動パターンに従い、溶融金属の給湯速度を高精度に制御でき、良質な鋳造物を生産することができるため、このような鋳造の分野で利用することが出来る。
【符号の説明】
【００４３】
１        ストーク
２        コア
３        保護管
１２      溶融金属
１４      給湯誘導子
１７      電磁ポンプ
１９      レベルセンサ
２１      制御器
２５      真空ポンプ
２７      金型
２９ａ    金型の下型
２９ｂ    金型の上型
２９ｃ    金型のキャビティ
２９ｄ    金型の湯口
３１      駆動電源
３８      押しピン
３９      ベローズ
４２、４３  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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