(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に延在するストークと、該ストークの上端に湯口を介して連続されるキャビティが形成された金型と、溶湯が貯留される溶湯保持るつぼ、該溶湯保持るつぼ内に貯留された溶湯に下部が浸漬された密閉状態の加圧ポット、該加圧ポットと前記ストークの下端とを連結する給湯管、前記加圧ポットの下部に穿設された吸込口を開閉する吸込口側弁体、前記加圧ポット内に開口する前記給湯管の吐出口を開閉する吐出口側弁体及び、前記加圧ポット内を減圧及び加圧する加圧ポット減圧加圧手段を備えた保持炉と、を備えた低圧鋳造装置の鋳造方法であって、
前記吐出口を閉じかつ前記吸込口を開いて前記加圧ポット減圧加圧手段により加圧ポット内を減圧して吸込口から溶湯保持るつぼ内の溶湯を加圧ポット内に吸引する第１の工程と、
次いで、前記吸込口を閉じて加圧ポット減圧加圧手段により加圧ポット内を加圧すると共に吐出口を開放して加圧ポット内の溶湯を前記給湯管を介してストーク内に圧送し、予めストーク内に設定された定溶湯面位置に押し上げて保持する第２の工程と、
次いで、該定溶湯面位置に溶湯面を保持した状態から、１鋳造分毎の前記溶湯を順次圧送して前記ストーク内の溶湯を前記キャビティ内に充填する第３の工程と、を備えたことを特徴とする低圧鋳造装置の鋳造方法。
【請求項２】
前記定溶湯面位置は、前記ストーク内の上端乃至上端近傍に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の低圧鋳造装置の鋳造方法。
【請求項３】
前記定溶湯面位置は、前記ストーク内に代えて金型の湯口内に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の低圧鋳造装置の鋳造方法。
【請求項４】
更に、前記第２の工程は、溶湯面位置センサによって定溶湯面位置の溶湯面を検出した場合、前記加圧ポット減圧加圧手段による加圧を停止することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の低圧鋳造装置の鋳造方法。
【請求項５】
前記溶湯面位置センサは、前記金型のキャビティ或いは湯口内に突出する鋳抜きピンに設けられた熱電温度計であって、該鋳抜きピンの先端近傍の温度を測定することで溶湯面を検出することを特徴とする請求項４に記載の低圧鋳造装置の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低圧鋳造装置の鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばアルミニウム合金等の鋳造には、大量生産ができ、凝固過程も合理的で寸法精度も良好であり、かつ設備費が比較的安価であることから低圧鋳造法が広く行われている。
【０００３】
この低圧鋳造法の概要を図９に示す低圧鋳造装置１００の概念図によって説明する。
【０００４】
低圧鋳造装置１００は、溶湯保温炉１０１に保持された溶湯保持るつぼ１０２、この溶湯保持るつぼ１０２を密閉するるつぼ蓋１０３、るつぼ蓋１０３を貫通して下端が溶湯保持るつぼ１０２内に延在するストーク１０４、及びストーク１０４の上方に設置された金型１０５を有し、更に、溶湯保持るつぼ１０２には溶湯補給口及び圧縮空気入口管（図示せず）が設けられている。
【０００５】
鋳造にあたり、るつぼ蓋１０３によって密閉された溶湯保持るつぼ１０２内に溶湯補給口より溶湯１２０を所定量注入し、溶湯補給口を蓋等で閉鎖して準備する。
【０００６】
次に、圧縮空気入口管より比較的小さい圧力のガス体、例えば圧縮空気を供給して溶湯面１２０ａを加圧し、この加圧力によって溶湯１２０をストーク１０４を通して押し上げて金型１０５のキャビティ１０６内に注湯する。キャビティ１０６内に充填された溶湯１２０はキャビティ１０６の上端から凝固を始め、次第に進行して湯口１０６ａの部分が最後に凝固する。湯口１０６ａの部分まで凝固が完了するまでガス体による溶湯保持るつぼ１０２内の加圧力を保持し、湯口１０６ａまで凝固が完了した時点で加圧力を解除する。更に、凝固して鋳物となり金型１０５を開いて離型しても変形やかじりが発生しない温度まで鋳物の温度が降下した後、金型１０５から離型して鋳物を鋳造品として搬出する。
【０００７】
この溶湯面１２０ａの加圧によるキャビティ１０６内への注湯開始から溶湯１２０が湯口１０６ａまで凝固して加圧を解除する時間が給湯時間、また凝固して鋳物となったものが金型１０５を開いて離型したときに変形やかじりが発生しない温度まで鋳物の温度が降下するまでの時間を凝固時間と称している。
【０００８】
これらの注湯時間及び凝固時間の設定は、予め実験的に確認した時間をもとに、鋳造毎に鋳造作業者の経験と感で人為的に設定される。
【０００９】
一方、溶湯保持るつぼ１０２に貯留された溶湯１２０は、鋳造に伴って図１０の各（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように鋳造する毎に減少し、溶湯面１２０ａが順次低下することから、金型１０５のキャビティ１０６内に溶湯１２０を押し上げて充填するためには、降下した溶湯面１２０ａの差分ｈに相当する圧力を鋳造毎に加えるための加圧力、即ち充填圧力の制御が行われる。
【００１０】
この加圧力の制御方法は、例えば、図９に示すように計算値による鋳造毎の加圧値をパソコン１０７等に予め記憶しておき、このデータに従って制御装置１０８によって開閉弁１０９を制御して、加圧力供給源１１０から供給される圧力ガスを自動的に調整して加圧する方法がある。
【００１１】
また、他の加圧力の制御方法としては、鋳造品の外観を鋳造毎に目視監視しながら、鋳造作業者の経験と感により減圧弁（レギュレータ）を調整する方法や、予め実験値より鋳造毎の加圧値を調べ、その加圧値に基づいて鋳造毎に機械的に一定圧力を加える方法がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記低圧鋳造装置１００によると、金型１０５のキャビティ１０６内での鋳込みが徐々に行われて先に流入した溶湯１２０は、後から押し上げられた溶湯１２０に押されて先端に流れていくので、先端から先に凝固してひけ巣やブローホール等の発生が抑制されて密度の高い緻密な鋳造品ができる。
【００１３】
しかし、鋳造する毎に図１０の各（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように溶湯１２０が減少し、順次低下する溶湯面１２０ａの差分ｈに相当する加圧力を鋳造毎に加えるため鋳造毎の加圧値をパソコン１０７に予め記憶しておき、このデータにより加圧力を自動的に調整する加圧力調整方法によると、溶湯保持るつぼ１０２内に供給された溶湯１２０の量と、パソコン１０７に記憶される溶湯面１２０ａの基準となる溶湯１２０の量との相互間に誤差があると、所期の加圧力に制御されず、湯回り不良や、ばり張り不具合の発生が懸念される。
【００１４】
また、鋳造作業者の経験及び感による減圧弁の調整操作で加圧力を制御する方法においても、鋳造作業者により個人差があり、適正な加圧力を確保することは困難である。更に、予め実験値より得られた鋳造毎の加圧値に基づいて機械的に行う加圧力制御にあっても溶湯保持るつぼ１０２内の溶湯量の多少により同様の不具合の発生が懸念される。
【００１５】
一方、鋳造毎に溶湯面１２０ａが順次低下した分だけ、溶湯面１２０ａからキャビティ１０６までの距離が増大し、充填のための溶湯１２０の移動距離が増大変化する。このため各鋳造毎に溶湯温度が変化し、鋳造毎に鋳造品の品質に差が発生するおそれがある。また、鋳造毎に溶湯面１２０ａが順次低下した分だけキャビティ１０６までの溶湯１２０の移動距離及び時間が長くなり、溶湯表面の空気と接触する時間の増大に伴って溶湯１２０の酸化が促進され、ストーク１０４内の溶湯表面に酸化物を巻き込んで金型１０５のキャビティ１０６内に押し上げて鋳造品の品質低下を招き、かつストーク１０４の内周面に堆積する酸化物が多くなり溶湯通路断面積が小さくなり、湯口１０６ａからの押し湯効果の低下が懸念される。
【００１６】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、湯口からの押し湯効果を確保すると共に、安定した高品質の鋳造品が得られる低圧鋳造装置の鋳造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の低圧鋳造装置の鋳造方法の発明は、上下方向に延在するストークと、該ストークの上端に湯口を介して連続されるキャビティが形成された金型と、溶湯が貯留される溶湯保持るつぼ、該溶湯保持るつぼ内に貯留された溶湯に下部が浸漬された密閉状態の加圧ポット、該加圧ポットと前記ストークの下端とを連結する給湯管、前記加圧ポットの下部に穿設された吸込口を開閉する吸込口側弁体、前記加圧ポット内に開口する前記給湯管の吐出口を開閉する吐出口側弁体及び、前記加圧ポット内を減圧及び加圧する加圧ポット減圧加圧手段を備えた保持炉と、を備えた低圧鋳造装置の鋳造方法であって、前記吐出口を閉じかつ前記吸込口を開いて前記加圧ポット減圧加圧手段により加圧ポット内を減圧して吸込口から溶湯保持るつぼ内の溶湯を加圧ポット内に吸引する第１の工程と、次いで、前記吸込口を閉じて加圧ポット減圧加圧手段により加圧ポット内を加圧すると共に吐出口を開放して加圧ポット内の溶湯を前記給湯管を介してストーク内に圧送し、予めストーク内に設定された定溶湯面位置に押し上げて保持する第２の工程と、次いで、該定溶湯面位置に溶湯面を保持した状態から、１鋳造分毎の前記溶湯を順次圧送して前記ストーク内の溶湯を前記キャビティ内に充填する第３の工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項１の発明によると、溶湯供給装置によって、溶湯保持るつぼ内の溶湯を圧送してストーク内の定溶湯面位置まで押し上げると共に逆流を防止してストーク内の溶湯面を定溶湯面位置に保持し、この溶湯面を定溶湯面に保持した状態で溶湯保持るつぼ内の１鋳造分の溶湯を順次圧送してストーク内の溶湯をキャビティ内に充填して鋳造を繰り返すことから、各鋳造サイクル間において定溶湯面位置に保持された湯面からキャビティまでの距離が一定であり、各鋳造サイクルにおける溶湯供給装置によってストーク内の溶湯面を押し上げてキャビティ内に充填する充填圧力が一定であり、鋳造毎に充填圧力を増圧する必要がなくなり作動制御の簡素化が得られ、かつ充填圧力の変化に起因する品質の差がなくなり、安定した品質の鋳造品が得られる。
【００１９】
また、定溶湯面位置からキャビティまでが近く、充填の際の溶湯の移動距離が短く充填に伴う溶湯の温度低下が抑制されて、キャビティに充填時の溶湯流動性がよく湯回り性に優れる。
【００２０】
更に、充填時の溶湯の移動時間が短く、溶湯が移動する際のストーク内の空気に曝される時間の短縮が図られて酸化物の生成が減少して、酸化物が溶湯に巻き込まれることによる鋳造品の品質低下が回避される。同様にストーク内周面への酸化物の堆積が抑制されて溶湯通路断面積が確保され、湯口からの押し湯効果が確保される。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１の低圧鋳造装置の鋳造方法において、前記定溶湯面位置は、前記ストーク内の上端乃至上端近傍に設定されたことを特徴とする。
【００２２】
請求項２の発明によると、定溶湯面位置をストークの上端乃至上端近傍に設定することによって、充填の際の湯面からキャビティまでの溶湯の移動距離がより短くなり充填の際の溶湯の温度低下がより抑制され、かつ溶湯が移動する際のストーク内の空気に曝される時間の短縮が図られて酸化物の生成がより減少する。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項１の低圧鋳造装置の鋳造方法において、前記定溶湯面位置は、前記ストーク内に代えて金型の湯口内に設定されたことを特徴とする。
【００２４】
請求項３の発明によると、定溶湯面位置を金型の湯口内に設定することによって、充填の際の定溶湯面位置の湯面からキャビティまでの溶湯の移動距離を極めて短くすることができ、充填の際の溶湯の温度低下を極めて少なくすることができ、キャビティに充填時の溶湯流動性が確保できる。また、酸化物が溶湯に巻き込まれることによる鋳造品の品質低下が回避される。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項の低圧鋳造装置の鋳造方法において、更に、前記第２の工程は、溶湯面位置センサによって定溶湯面位置の溶湯面を検出した場合、前記加圧ポット減圧加圧手段による加圧を停止することを特徴とする。
【００２６】
請求項４の発明によると、溶湯面位置センサによって定溶湯面位置の溶湯面を検出した場合、前記加圧ポット減圧加圧手段による加圧を停止することによって、効率的に溶湯供給装置の作動制御を確実に行うことができる。
【００２７】
請求項５の発明は、請求項４の低圧鋳造装置の鋳造方法において、前記溶湯面位置センサは、前記金型のキャビティ或いは湯口内に突出する鋳抜きピンに設けられた熱電温度計であって、該鋳抜きピンの先端近傍の温度を測定することで溶湯面を検出することを特徴とする。
【００２８】
請求項５の発明によると、キャビティ或いは湯口内に突出した鋳抜きピンに熱電温度計を設けることにより金型の複雑化を招くことなく溶湯面位置センサを形成することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の低圧鋳造装置の鋳造方法の実施の形態をアルミニウム合金の鋳造を例に図１乃至図８を参照して説明する。
【００３０】
図１は、保持炉１０及び鋳造機３０を備えた低圧鋳造装置１の概念図、図２は低圧鋳造装置１の要部概略図、図３は保持炉１０の要部を示す図２のＡ部拡大図、図４は鋳造機３０の要部を示す図２のＢ部拡大図である。
【００３１】
保持炉１０は、溶湯保温炉１１に支持されて溶湯６０を保持する溶湯保持るつぼ１２を有し、溶湯保持るつぼ１２の上方に設けられた支持枠１３によって溶湯供給装置１５が吊下支持されている。
【００３２】
溶湯供給装置１５は、図２及び図３に示すように支持枠１３に吊下支持された基部１６に上端が密閉状態で支持されて下部が溶湯保持るつぼ１２内に貯留されたアルミニウム合金の金属溶湯６０に浸漬される有底筒状の加圧ポット１７が設けられている。
【００３３】
加圧ポット１７の底部には溶湯保持るつぼ１２内と連通する吸込口１７ａが穿設されている。加圧ポット１７の側部には先端が基部１６を経由して鋳造機３０のストーク３３に連通する給湯管１９の基端が挿入され、かつ給湯管１９に穿設された吐出口１９ａが加圧ポット１７内に開口している。これら吸込口１７ａ及び吐出口１９ａは各々加圧ポット１７内に設けられた吸込口側弁体１８及び吐出口側弁体２０によって開閉される。
【００３４】
更に、溶湯供給装置１５には、吸引兼送気管２１を介して加圧ポット１７内を減圧にする真空ポンプ２２及び、吸引兼送気管２１を介して加圧ポット１７内に圧力ガス体、本実施の形態では圧縮空気を送り込むことによって加圧する加圧ポンプ２３等によって構成され、加圧ポット１７内を減圧及び加圧する加圧ポット減圧加圧手段２４を有している。
【００３５】
また、加圧ポット１７内には加圧ポット１７内の溶湯６０の溶湯液面を検出するレベルセンサ（図示せず）が配設されている。なお、これら吸込口側弁体１８、吐出口側弁体２０、真空ポンプ２２及び加圧ポンプ２３等の各作動制御は、制御部（図示せず）によってなされる。
【００３６】
一方、鋳造機３０は、基台３１にストークプレート３２を介して上端が取り付けられて上下方向に延在する筒状のストーク３３を有し、ストーク３３の下端には保持炉１０から導かれた給湯管１９の先端が接続されている。
【００３７】
ストーク３３の上方に金型４０が設置されている。本実施の形態における金型４０は、図４及び図５に示すように、ストークプレート３２にボルト等によって締結された下型４１と、油圧シリンダ等の金型作動機構５０（図１参照）によって下型４１に対して接離可能に昇降する上型４２と、基台３１のダイベース３４上に設けられ、かつ金型作動機構５０によって互いに接離する水平方向に移動可能な一対の横型４３、４４によって構成され、下型４１、上型４２及び横型４３、４４の各キャビティサイド４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａによってキャビティ４５を形成している。
【００３８】
下型４１には、上下方向に延在してストーク３３側とキャビティ４５側とを連通し、かつ中間部の開口面積が比較的小さく上方及び下方に移行するに従って次第に増大する湯口４６が形成されている。
【００３９】
一方、上型４２には、図５に金型４０の要部拡大図を示すように上下に貫通し、かつ段部４７ａを介して上方の大径部４７ｂ及び下方の小径部４７ｃによって形成される鋳抜きピン装着孔４７が穿設されている。
【００４０】
鋳抜きピン４８は、鋳抜きピン装着孔４７の段部４７ａに係止可能な段部４８ａを介して大径部４７ｂに嵌合する比較的大径の基部４８ｂと小径部４７ｃに嵌合する軸部４８ｃを有する棒状であって、上方から鋳抜きピン装着孔４７に挿入し、その段部４８ａを鋳抜きピン挿入孔４７の段部４７ａに当接することによって軸部４８ｃがキャビティ４５内を貫通して先端４８ｄが下型４２の湯口４６内の上部に達する長さを有し、鋳抜きピン装着孔４７に嵌入することによって所定取付位置に保持される。
【００４１】
鋳抜きピン４８には、鋳抜きピン４８の先端近傍に対応して温度測定点ａが設定された温度測定手段、例えば熱電対による熱電温度計４９が内装され、鋳抜きピン４８を鋳抜きピン装着孔４７に装着することによって湯口４６内の上部位置の温度測定が可能になる。また、熱電温度計４９を鋳抜きピン４８に内装することによって金型４０の構成を複雑化することなく熱電温度計４９を配設することができる。
【００４２】
この温度測定点ａの温度は、ストーク３３内の溶湯６０の溶湯面６０ａが上昇して温度測定点ａに接近するに従って上昇することから、所定位置の溶湯面６０ａにおける温度測定点ａの温度を予め実験により得ることによって、ストーク３３内の溶湯面６０ａの位置、例えば後述する定溶湯面位置Ｌまで上昇した溶湯面６０ａの位置を検出することができる。即ち、この熱電温度計４９が溶湯面位置センサとして機能し、熱電温度計４９によって検知された溶湯面検出信号として上記溶湯供給装置１５に設けられた制御部に送られる。
【００４３】
また、この温度測定点ａの温度は、キャビティ４５に注湯された溶湯６０の溶湯熱によって最高値に達した後に、溶湯６０が上端から凝固を開始して次第に降下し、温度測定点ａの温度が降下することから、湯口４６まで凝固が進行した時点の温度測定点ａの温度を予め実験的に確認して設定しておき、この温度に達した時点で熱電温度計４９から注湯時間解除信号として制御部に発信する。更に、凝固が進行して温度測定点ａの温度が降下し続けて、凝固して鋳物となったものが金型４０を離型しても変形やかじりが発生しない温度まで降下した時点の温度を予め実験的に確認して設定しておき、この温度に達した時点で熱電温度計４９から凝固時間解除信号として制御部に電気信号を発する。
【００４４】
なお、保持炉１０の基部１６と鋳造機３０のストーク３３間に配置される給湯管１９は外周が給湯管用ヒータ５１によって被覆して加熱及び保温され、かつストーク３３も外周がストーク用ヒータ５２によって被覆されて加熱及び保温される。この給湯管用ヒータ５１及びストーク用ヒータ５２は一体のヒータによって形成することもできる。
【００４５】
次に、このように構成される低圧鋳造装置１による鋳造方法について図６に示す湯詰め動作フローチャート、図７に示す充填動作及び繰返し充填動作フローチャート、及び図８に示す鋳造サイクル説明図を参照して説明する。
【００４６】
金型４０のキャビティ４５内への溶湯６０の注湯に先立って鋳造機３０のストーク３３の所定高さ位置、例えばストーク３３の上端乃至上端近傍位置に設定された定湯面位置Ｌに溶湯面６０ａが達するまで湯詰めを行う。
【００４７】
この湯詰め動作を図６に示す湯詰め動作フローチャートに従って説明する。
【００４８】
予め、保持炉１０の溶湯保持るつぼ１２内にアルミニウム合金を溶解した溶湯６０を注入し、所定量貯留して準備する。
【００４９】
制御部からの指示により吐出口側弁体２０により給湯管１９の基端に開口する吐出口１９ａを閉じる（ステップＳ１）。続いて吸込口側弁体１８によって閉鎖していた加圧ポット１７の底部の吸込口１７ａを開放して溶湯保持るつぼ１２内と加圧ポット１７内を連通する（ステップＳ２）。
【００５０】
次に吸引兼送気管２１を介して真空ポンプ２２により加圧ポット１７内を減圧して、吸込口１７ａから溶湯保持るつぼ１２内の溶湯６０を加圧ポット１７の上端近傍まで吸い込む（ステップ３）。加圧ポット１７の上端近傍まで溶湯６０が吸い込まれたことがレベルセンサで検知されると、真空ポンプ２２による加圧ポット１７内の減圧を停止し、かつ吸込口側弁体１８によって吸込口１７ａを閉じる（ステップＳ４）。
【００５１】
次に、加圧ポンプ２３により吸引兼送気管２１から加圧ポット１７内に圧縮空気を供給して加圧ポット１７内の溶湯面を加圧し、かつ吐出口側弁体２０により閉じられていた吐出口１９ａを開き（ステップＳ５）、加圧ポット１７内の溶湯６０を給湯管１９を通じてストーク３３の上端乃至上端近傍位置に設定された定溶湯面位置Ｌまで押し上げる（ステップＳ６）。この時の定溶湯面位置Ｌまで溶湯６０を押し上げる圧力を定溶湯面圧力とする。
【００５２】
この定溶湯面位置Ｌまで溶湯６０を押し上げる際、溶湯６０の押し上げに伴ってストーク３３内の溶湯面６０ａが鋳抜きピン４８に設けられた熱電温度計４９の温度測定点ａに次第に近づき、図８の鋳造サイクルの説明図に示すように温度測定点ａの温度が上昇し、この温度が予め実験的に得られた定溶湯面位置Ｌに溶湯面６０ａが位置する温度Ａに達したことを熱電温度計４９によって検知することによって検出される。
【００５３】
熱電温度計４９によって、定溶湯面位置Ｌまで押し上げられた溶湯面６０ａを検知する（ステップＳ７）と、その溶湯面検出信号が熱電温度計４９から制御部に送られ、加圧ポンプ２３による加圧ポット１７内の加圧を停止し、かつ同時に吐出口１９ａを吐出口側弁体２０によって閉じてストーク３３からの溶湯６０の逆流を防止して、定溶湯面圧力を維持することによって溶湯面６０ａを定溶湯面位置Ｌに保持する（ステップＳ８）。
【００５４】
ステップ１からステップ８までの湯詰め動作に続いて金型４０のキャビティ４５への溶湯６０を充填する充填動作が開始される。
【００５５】
次に充填動作について図７に示す充填動作及び繰返し充填動作フローチャート、及び図８に示す鋳造サイクルの説明図を参照して説明する。
【００５６】
吐出口側弁体２０によって吐出口１９ａを閉じてストーク３３からの溶湯面６０ａを定溶湯面位置Ｌに保持した状態（ステップＳ１１）で、吸込口側弁体１８によって閉鎖していた吸込口１７ａを開放して加圧ポット１７内の定溶湯面圧力保持を開放する（ステップＳ１２）。
【００５７】
次に、吸引兼送気管２１を介して真空ポンプ２２により加圧ポット１７内を減圧して、吸込口１７ａからキャビティ４５の１鋳造分の溶湯６０を加圧ポット１７内に吸い込む（ステップＳ１３）。加圧ポット１７内に１鋳造分の溶湯６０を吸い込むと、真空ポンプ２２による減圧を停止し、かつ吸込口側弁体１８によって吸引口１７ａを閉じる（ステップＳ１４）。この加圧ポット１７に吸い込み供給される１鋳造分の溶湯量は、予め実験的に求められ、加圧ポット１７に設けられたレベルセンサによって一定位置までの吸い込みを検知することによって一定量を確保する。
【００５８】
続いて、加圧ポンプ２３によって吸引兼送気管２１から加圧ポット１７内に圧縮空気を供給して溶湯面を加圧し、かつ吐出口側弁体２０によって閉鎖していた吐出口１９ａを開く（ステップＳ１５）。開放された吐出口１９ａから給湯管１９を通してストーク３３内に溶湯６０を圧送して溶湯面６０ａが押し上げられてキャビティ４５内に充填され、かつこの充填に要する圧力、即ち充填圧力が維持される（ステップＳ１６）。このキャビティ４５へ充填された溶湯６０の溶湯熱により図８に示すように鋳抜きピン４８に設定された温度測定点ａの温度上昇が開始し、熱電温度計４９の検出温度が上昇する。
【００５９】
溶湯熱により温度測定点ａの温度が最高点、例えば６００℃に達した後、キャビティ４５内に充填された溶湯６０は上端から凝固を開始し、この凝固の進行に伴って温度測定点ａの温度は降下を開始する。
【００６０】
湯口４６の部分まで凝固が進行し、予め設定された温度測定点ａまで凝固が進行した時点の温度まで降下した温度、例えば５３０℃を熱電温度計４９が検知する（ステップＳ１７）と、熱電温度計４９から注湯時間解除信号として電気信号を送り、加圧ポンプ２３による加圧ポット１７内の加圧を停止して充填圧力を解除し、かつ同時に吐出口１９ａを吐出口側弁体２０によって閉じてストーク３３からの溶湯６０の逆流を防止して、定溶湯面圧力を維持することによって溶湯面６０ａを定溶湯面位置Ｌに保持する（ステップＳ１８）。
【００６１】
更に、キャビティ４５内の凝固が進行して温度測定点ａの温度が降下し続けて、凝固して鋳物となったものが金型４０を離型しても変形やかじりが発生しない温度、例えば４９０℃を熱電温度計４９が検知すると、熱電温度計４９から凝固時間解除信号として制御部に電気信号を発し、金型作動機構５０等によって金型４０を開き、キャビティ４５内で凝固した鋳物を取り出して１鋳造サイクルが終了する（ステップＳ１９）。しかる後金型４０を閉じて次の溶湯充填待機状態にする。
【００６２】
続く繰返し充填動作は、吐出口側弁体２０によって吐出口１９ａを閉じてストーク３３の溶湯面６０ａを定溶湯面位置Ｌに保持した状態で、吸込口側弁体１８によって吸込口１７ａを開放して加圧ポット１７内の定溶湯面圧力を開放するステップＳ１１から、金型４０を開き、キャビティ４５内で凝固した鋳物を取り出すステップＳ１９を経て金型４０を閉じて次の溶湯充填待機状態にするステップＳ１１からステップＳ１９を繰り返すことによって、連続して鋳造が繰り返し行われる。
【００６３】
上記低圧鋳造装置の鋳造方法によると、ストーク３３からの逆流を防止してキャビティ４５の直下でストーク３３内の溶湯面６０ａを定溶湯面位置Ｌに維持した状態で、溶湯供給装置１５からの溶湯６０の押し出しによってストーク３３内の溶湯面６０ａを押し上げてキャビティ４５内に充填して鋳造することから、各鋳造サイクルにおける定溶湯面位置Ｌからキャビティ４５までの距離が一定であるため、各鋳造サイクルにおいて溶湯供給装置１５によってストーク３３内の溶湯面６０ａを押し上げてキャビティ４５内に充填する充填圧力が一定であり、従来の低圧鋳造のように鋳造毎に充填圧力を増圧する必要がなく、充填圧力制御手段が不要になり低圧鋳造装置１の作動制御の簡素化が得られる。
【００６４】
定溶湯面位置Ｌによりよう湯面６０ａからキャビティ４５までが近く、押し上げによる定溶湯面位置Ｌからキャビティ４５までの溶湯６０の移動距離が短く充填の際の溶湯６０の温度低下が抑制されて、キャビティ４５内に注湯される溶湯６０の温度が維持され、キャビティ４５に充填時の溶湯流動性がよく湯回り性に優れる。
【００６５】
また定溶湯面位置Ｌとキャビティ４５が近接することから、充填時の溶湯６０の移動時間が短い。その結果、溶湯６０が移動する際のストーク３３内の空気に曝される時間が短く、酸化物の生成が極めて少なく、酸化物が溶湯６０に巻き込まれてキャビティ４５内に押し上げて鋳造品の品質低下を招くことが回避され、かつストーク３３の内周面に堆積する酸化物が抑制されて溶湯通路断面積が確保され、湯口からの押し湯効果が確保されて鋳造作業の効率化が得られる。
【００６６】
更に、従来、鋳造機の直下に溶湯保持るつぼが配置され、溶湯保持るつぼにおいてキャビティへの溶湯充填のための加圧を行っていたことから、溶湯充填加圧中は溶湯保持るつぼへの溶湯補給ができなく、円滑な鋳造作業に影響を及ぼしていたが、溶湯保持るつぼ１２を備えた溶湯保持炉１１と金型４０が設けられる鋳造機３０が分離して配置され、かつ溶湯保持るつぼ１２と溶湯６０を加圧する加圧ポット１７が分離して別個に設けられることから、キャビティ４５への溶湯充填に関係なく任意の時に溶湯保持るつぼ１２へ溶湯の補給することが可能になり、溶湯補給のための鋳造停止が不要になり、鋳造作業の効率化が得られる。
【００６７】
更に、キャビティ４５に充填された溶湯６０が上端から凝固を開始して湯口４６まで進行した時点の温度測定点ａの温度を予め実験的に確認して設定しておき、温度測定点ａの温度が、この湯口４６が凝固した温度に達した際に熱電温度計４９から注湯時間解除信号として制御部に発信して充填圧力を解除することから、湯口４６の部分が真に凝固した時点で注湯時間の解除が行える。この結果、適切な注湯時間の設定がなされて適切な押し湯効果が得られ、湯口４６の部分における巣の発生が回避できる。また、同様に、凝固が進行して凝固して鋳物となったものが金型４０を離型しても変形やかじりが発生しない温度まで降下した時点の温度測定点ａの温度を予め実験的に確認して設定しておき、この設定された温度に達した時点で熱電温度計４９から凝固時間解除信号として制御部に電気信号を発して型開きすることから、人為によらず適切な凝固時間が設定されて離型する際の温度が適切に設定されて、鋳造品に発生するかじりや変形が回避でき、かつ離型が容易になり鋳造品の品質が確保できる。
【００６８】
本発明は、上記実施の形態に限定されることなく本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施に形態では定溶湯面位置Ｌをストーク３３の上端乃至上端近傍位置に設定したが、金型４０の湯口４６内に設定することによって、定溶湯面位置Ｌをよりキャビティ４５に近づき、充填の際の定溶湯面位置Ｌの湯面６０ａからキャビティ４５までの溶湯の移動距離を極めて短くすることで充填の際の溶湯６０の温度低下が極めて少なくなり、充填時の溶湯流動性が確保できる。また、更に、酸化物の発生が抑制されて鋳造品の品質低下がより回避される。また、鋳造品の形状によって鋳抜きピン４８の先端４８ｄが湯口４６に達しない場合等にあっては熱電温度計４９の温度測定点ａはキャビティ４５内に設定される。また熱電温度計４９を鋳抜きピン４８に配置することなく下型４１の湯口４６近傍に配置することもできる。
【００６９】
更に、鋳造品の形状や肉厚等により金型４０に冷却水通路を形成し、冷却水によりキャビティ４５内の凝固速度を制御することも可能である。更に、下型４１に形成される湯口４６に、溶湯の溶解過程に発生して溶湯内に混在する酸化物や不純物を除去し、かつ上昇する溶湯の乱れを抑制する金網を装着することができる。また、アルミニウム合金の鋳造以外に、銅や鉄等の高融点合金の鋳造も可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明した本発明の低圧鋳造装置の鋳造方法によると、溶湯供給装置によって、溶湯保持るつぼ内の溶湯を圧送してストーク内の定溶湯面位置まで押し上げると共に逆流を防止してストーク内の溶湯面を定溶湯面位置に保持し、溶湯面を定溶湯面に保持した状態で溶湯保持るつぼ内の１鋳造分の溶湯を順次圧送してストーク内の溶湯をキャビティ内に充填して鋳造を繰り返すことから、各鋳造サイクルにおいて定湯面位置に保持された湯面からキャビティまでの距離が一定であり、各鋳造サイクルにおける溶湯供給装置によってストーク内の溶湯面を押し上げてキャビティ内に充填する充填圧力が一定であり、鋳造サイクル毎に充填圧力を増圧する必要がなくなり定圧鋳造装置の作動制御の簡素化が得られ、かつ充填圧力の変化に起因する品質の差がなくなり、安定した品質の鋳造品が得られる。
【００７１】
また、定溶湯面からキャビティまでが近く、充填の際の湯面からキャビティまでの溶湯の移動距離が短く充填に伴う溶湯の温度低下が抑制されて、キャビティに充填時の溶湯流動性がよく湯回り性に優れる。
【００７２】
更に、充填時の溶湯の移動距離が短く、溶湯が移動する際のストーク内の空気に曝される時間の短縮が図られて酸化物の生成が減少して、酸化物が溶湯に巻き込みによる鋳造品の品質低下が回避される。同様にストーク内の酸化物堆積が抑制されて溶湯通路断面積が確保されて湯口からの押し湯効果が確保されて高品質の鋳造品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による鋳造方法に使用される低圧鋳造装置の概念図である。
【図２】同じく、低圧鋳造装置の要部概略図である。
【図３】同じく、溶湯保持炉の要部を示す図２のＡ部拡大図である。
【図４】同じく、鋳造機の要部を示す断面図である。
【図５】同じく、金型の要部を示す断面図である。
【図６】同じく、湯詰め動作フローチャートである。
【図７】同じく、充填動作及び繰返し充填動作フローチャートである。
【図８】同じく、鋳造サイクルの説明図である。
【図９】従来の低圧鋳造装置の概念図である。
【図１０】従来の低圧鋳造装置の溶湯面の低下を示す説明図である。
【符号の説明】
１        低圧鋳造装置
１０      保持炉
１２      溶湯保持るつぼ
１５      溶湯供給装置
１７      加圧ポット
１７ａ    吸込口
１８      吸込口側弁体
１９      給湯管
１９ａ    吐出口
２０      吐出口側弁体
２１      吸引兼送気管
２２      真空ポンプ
２３      加圧ポンプ
２４      加圧ポット減圧加圧手段
３０      鋳造機
３３      ストーク
４０      金型
４５      ヒャビティ
４６      湯口
４８      鋳抜きピン
４９      熱電温度計（溶湯面位置センサ）
６０      溶湯
６０ａ    溶湯面
ａ        温度測定点
Ｌ        定溶湯面位置
【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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【図９】
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【図１０】
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