(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板の上面に、基板の中心部より外方へと摺動自在に配置された複数のスライド板と、このスライド板を中心部から外方へと、又、外方から内方へと移動させる押圧部材と、前記押圧部材を上下方向に移動させる駆動手段とを有し、前記スライド板の基板中心部に面した側は、前記基板の中心を通る中心軸線からの距離が上方より下方へと次第に狭くなったスライド傾斜面とされ、前記押圧部材の外形状は、前記各スライド板の前記スライド傾斜面に適合するべく上方より下方へと次第に狭くなった押圧傾斜面が形成されており、前記駆動手段及び前記押圧部材によって複数の前記スライド板を前記基板の中心部から外方へと移動させることにより鋳型内面を直接に或はスペーサを介して押圧し、鋳型の変形を矯正することを特徴とする鋳型修正装置。
【請求項２】
前記スライド板の前記スライド傾斜面には、Ｔ形状溝が上方より下方へと延在して形成され、前記押圧部材の前記押圧傾斜面には、前記スライド板の前記Ｔ形状溝に相補的に嵌合し摺動自在とされるＴ形状プレートが一体に形成されていることを特徴とする請求項１の鋳型修正装置。
【請求項３】
前記基板は、中心部に貫通した中心穴を有し、前記基板の上面は、基板の中心部より外方へと下方向に傾斜した面とされることを特徴とする請求項１又は２の鋳型修正装置。
【請求項４】
前記駆動手段の作動軸が前記基板の中心穴より上方へと突出して、前記押圧部材に接続されることを特徴とする請求項３の鋳型修正装置。
【請求項５】
前記スライド板の外面は所定形状に形成され、前記複数のスライド板が共動することにより、修正される鋳型の内面と対応した形状とされることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の鋳型修正装置。
【請求項６】
前記スライド板は同じ形状にて４個設けられ、外面が湾曲しており、４個のスライド板が共動することにより、所定半径を有した一つの円筒体が形成されることを特徴とする請求項５の鋳型修正装置。
【請求項７】
前記押圧部材の外形状は、断面形状が概略四角形状とされ、前記各スライド板の前記スライド傾斜面に適合するべく、前記押圧傾斜面が４個形成されている請求項６の鋳型修正装置。
【請求項８】
（ａ）鋳型の内面に直接に、或は、スペーサを介して複数のスライド板を適合する工程、
（ｂ）前記各スライド板を、前記鋳型の中心部から外方へと拡張させ、前記鋳型内面を中心部から外方へと押圧する工程、
を有することを特徴とする鋳型修正方法。
【請求項９】
前記鋳型と前記各スライド板との相対位置を変更して前記工程（ａ）及び（ｂ）を少なくとも２回以上行うことを特徴とする請求項８の鋳型修正方法。
【請求項１０】
前記工程（ｂ）における前記各スライド板の拡張量は、前記各スライド板を駆動する駆動手段の駆動移動量に基いて決定することを特徴とする請求項８の鋳型修正方法。
【請求項１１】
前記工程（ｂ）における前記各スライド板の拡張量は、前記各スライド板を駆動する駆動手段の駆動力に基いて決定することを特徴とする請求項８の鋳型修正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、チタン製造に使用される自己消耗型真空アーク炉（以後「ＶＡＲ炉」という。）に関するものであり、特にＶＡＲ炉内に設置される鋳型の修正装置及び修正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、チタンインゴットは、自己消耗型ＶＡＲ炉を使用して製造される。図４にＶＡＲ炉１００の概略構成を示す。
【０００３】
ＶＡＲ炉１００内には、チタンインゴットを製造するための鋳型２００が配置され、ＶＡＲ炉１００内は、０．０１Ｔｏｒｒ程度の真空に保持される。鋳型２００は、所定形状の、例えば、円筒状の本体２０１と、下端開口部を閉鎖するための底板２０２とにて構成された銅製のるつぼとされる。円筒状本体２０１の外周部には冷却ジャケット２０３が配置される。
【０００４】
鋳型２００内には、スポンジチタンをプレスにより所定寸法に圧縮成形し、これを多数組み合わせアルゴン雰囲気中にて溶接して作製された自己消耗型一次電極１０１が配置される。一次電極１０１は、炉内でアークを発生することにより溶解され、溶解されたチタンＴｉは水冷された鋳型２００内に凝固され、チタンインゴットが製造される。
【０００５】
このようにして製造されたチタンインゴットの頂部には、図５に示すように、冷却時にインゴットＴが収縮することにより、インゴットＴの頂部に収縮孔Ｈが形成される。このような収縮孔Ｈが形成されるとこの部分を切除し、平らとすることが必要となる。これは余分な作業工程を必要とし作業効率の面でも悪く、又、製造したインゴット頂部を切除することは経済的にも好ましくない。
【０００６】
従って、従来、インゴット頂部にこのような収縮孔Ｈが形成されるのを防止するために、図６に示すように、インゴット製造後、鋳型２００内にてインゴットＴの頂部を再度アーク放電させて加熱する、所謂、ホットトップという操作が行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホットトップ操作をバッチごとに繰り返して行うと、鋳型２００の、特に円筒状本体２０１の内面の一部が、図６に破線にて示すように、内側に張り出してくることが知られている。この張り出し量が大きくなると、鋳型２００の底板２０２を外してインゴットＴを鋳型２００から抜き出すとき、インゴットＴが抜けなくなることがある。
【０００８】
そのために、鋳型２００の内面張り出し量Ｅが所定値に達すると、冷間鍛造、或は、冷間加圧といった方法でこの張り出し量Ｅに相当する分だけ、内方より外方へと円筒状本体２０１を押し広げるような鋳型矯正を行っていた。
【０００９】
しかしながら、このような冷間鍛造、或は、冷間加圧といった方法は、大掛かりな設備が必要であるため迅速な対応がとれないばかりか、必然的に矯正作業のためのコスト高が余儀なくされる。又、鋳型矯正の専用装置が従来なかったため従来の矯正作業は、矯正精度が低く鋳型２００を部分的に損傷させることがあり、鋳型２００の寿命を縮めることもあった。又、鋳型矯正に要する労力も多大であり、コスト増の原因であった。
【００１０】
従って、本発明の目的は、鋳型の寿命を短くすることなく、変形した鋳型を迅速に、容易に、しかも低コストにて矯正することのできる鋳型修正装置及び修正方法を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、断面形状が円形、矩形、或はその他の形状であるかを問わず、種々の形状の鋳型の矯正に対応することのできる鋳型修正装置及び修正方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る鋳型修正装置及び修正方法にて達成される。要約すると、第１の本発明によれば、基板と、この基板の上面に、基板の中心部より外方へと摺動自在に配置された複数のスライド板と、このスライド板を中心部から外方へと、又、外方から内方へと移動させる押圧部材と、前記押圧部材を上下方向に移動させる駆動手段とを有し、前記スライド板の基板中心部に面した側は、前記基板の中心を通る中心軸線からの距離が上方より下方へと次第に狭くなったスライド傾斜面とされ、前記押圧部材の外形状は、前記各スライド板の前記スライド傾斜面に適合するべく上方より下方へと次第に狭くなった押圧傾斜面が形成されており、前記駆動手段及び前記押圧部材によって複数の前記スライド板を前記基板の中心部から外方へと移動させることにより鋳型内面を直接に或はスペーサを介して押圧し、鋳型の変形を矯正することを特徴とする鋳型修正装置が提供される。
【００１４】
本発明の一実施態様によれば、前記スライド板の前記傾斜面には、Ｔ形状溝が上方より下方へと延在して形成され、前記押圧部材の前記傾斜面には、前記スライド板の前記Ｔ形状溝に相補的に嵌合し摺動自在とされるＴ形状プレートが一体に形成される。
【００１５】
本発明の他の実施態様によれば、前記基板は、中心部に貫通した中心穴を有し、前記基板の上面は、基板の中心部より外方へと下方向に傾斜した面とされる。
【００１６】
本発明の他の実施態様によれば、前記駆動手段の作動軸が前記基板の中心穴より上方へと突出して、前記押圧部材に接続される。
【００１７】
本発明の他の実施態様によれば、前記スライド板の外面は所定形状に形成され、前記複数のスライド板が共動することにより、修正される鋳型の内面と対応した形状とされる。
【００１８】
本発明の他の実施態様によれば、前記スライド板は同じ形状にて４個設けられ、外面が湾曲しており、４個のスライド板が共動することにより、所定半径を有した一つの円筒体が形成される。
【００１９】
本発明の他の実施態様によれば、前記押圧部材の外形状は、断面形状が概略四角形状とされ、前記各スライド板の前記スライド傾斜面に適合するべく、前記押圧傾斜面が４個形成される。
【００２０】
第２の本発明によれば、（ａ）鋳型の内面に直接に、或は、スペーサを介して複数のスライド板を適合する工程、
（ｂ）前記各スライド板を、前記鋳型の中心部から外方へと拡張させ、前記鋳型内面を中心部から外方へと押圧する工程、
を有することを特徴とする鋳型修正方法が提供される。
【００２１】
第２の本発明の一実施態様によれば、前記鋳型と前記各スライド板との相対位置を変更して前記工程（ａ）及び（ｂ）を少なくとも２回以上行うことができる。
【００２２】
他の実施態様によれば、前記工程（ｂ）における前記各スライド板の拡張量は、前記各スライド板を駆動する駆動手段の駆動移動量に基いて決定することができる。又、他の実施態様によれば、前記工程（ｂ）における前記各スライド板の拡張量は、前記各スライド板を駆動する駆動手段の駆動力に基いて決定することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る鋳型修正装置及び修正方法を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２４】
実施例１
図１〜図３に、本発明に係る鋳型修正装置の一実施例を示す。本実施例によると、鋳型修正装置１は、鋳型２００の内部に配置され、鋳型の変形した内面を矯正する。
【００２５】
本発明の鋳型修正装置１は、基板２を備え、該基板２は、支持体３に取付けられている。本実施例で支持体３は、駆動手段４を構成する流体圧（油圧、水圧或は空気圧）シリンダの筐体とされ、前記基板２は、押工板５を利用してシリンダ筐体３のフランジ部３ａにボルト６にて取付けられている。
【００２６】
流体圧シリンダ筐体３にはシリンダ作動軸７が上下動自在に設けられており、この作動軸７は、基板２の中心に形成された中心穴８を貫通して、上方へと突出している。基板２の上面９は、中心より半径方向外方へと向かって下方に傾斜している。基板２の傾斜上面９には、摺動自在にスライド板２０が円周方向に沿って複数個配置される。
【００２７】
本実施例で、スライド板２０は、図３をも参照すると理解されるように、４個設けられる。各スライド板２０は同じ形状とされ、限定されるものではないが、本実施例では外面２１が湾曲して形成され、４個のスライド板２０が共動することにより、一つの円形が画成される。又、４個のスライド板２０がそれぞれ独立に可動する構造とすることもできる。この場合、円周方向に不均一な張り出しにも対応できる。本実施例では、４個のスライド板２０を組み合わせることにより、所定半径を有した一つの円筒体が形成される場合を示す。
【００２８】
スライド板２０の内面２２は、基板２の傾斜面９に対して垂直に形成された平面形状とされる。即ち、スライド板２０の内面２２は、基板２の中心を通る中心軸線に対して、中心軸線までの距離が連続的に狭くなるように変化する、所謂、傾斜面とされる。スライド板２０の内面、即ち、スライド傾斜面２２には、Ｔ形状の溝２３が上方より下方へとこの内面に沿って直線状にて形成される。
【００２９】
本発明の鋳型修正装置１は、更に、前記スライド板２０に適合し、スライド板２０を半径方向へと移動させる押圧部材３０を備え、この押圧部材３０は、本実施例では流体圧シリンダとされる駆動手段４にて上下方向に駆動される。
【００３０】
本実施例にて押圧部材３０は、その中心に螺子穴３１が形成されており、流体圧シリンダ４の作動軸７の上部に形成された螺子部７ａと螺合される。
【００３１】
押圧部材３０は、本実施例では、その横断面形状が概略四角形状とされ、前記各スライド板２０のスライド傾斜面２２に適合するべく、上方より下方へと傾斜した押圧傾斜面３２が４面形成されている。更に、各傾斜面３２には、スライド板２０のＴ形状溝２３に相補的に嵌合し移動自在とされるＴ形状プレート３３が一体に形成されている。
【００３２】
次に、上記構成とされる本発明の鋳型修正装置１の作動及びこの装置を使用した鋳型２００の修正方法について説明する。
【００３３】
先ず、鋳型修正装置１は、シリンダ４が作動され、図１に示すように、シリンダ作動軸７を上方へと駆動し、押圧部材３０を上方位置に配置する。これにより、スライド板２０は、Ｔ形状溝２３に嵌合した押圧部材３０のＴ形状プレート３３により、基板２の傾斜面９を中心軸線方向へと内方に強制的に移動される。それによって、スライド板２０によって画成される円筒形状は最小半径状態（閉状態）へと縮小される。
【００３４】
次いで、上記構成の鋳型修正装置１を、図１に示すように、鋳型２００の内側に、且つ矯正すべき位置に適合して設置する。このとき、鋳型修正装置１を鋳型２００内に挿入し、所定位置に設置するために、懸架手段４０が設けられる。懸架手段４０は、鋳型２００の上方に設置された吊り基板４１を備え、吊り基板４１には、一端が吊り基板４１に取付けられた４本の吊り棒４２が設けられる。各吊り棒４２は、基板４１から下方へと延在しており、吊り棒４２の下方端部は、図示されてはいないが、基板２に固着されている。
【００３５】
従って、本実施例では、鋳型修正装置１は、懸架手段４０により吊り棒４２を介して保持され、懸架された状態にて鋳型２００内へと挿入され、所定位置にてその場に保持される。
【００３６】
鋳型２００の大きさ及び内面形状によって選定される所定厚さ及び形状をしたスペーサＳを、スライド板２０と鋳型２００の内面との間に配置することができる。本実施例では、スペーサＳが各スライド板２０の外周面に取付けられた。
【００３７】
次いで、鋳型修正装置１は、シリンダ４が作動され、シリンダ作動軸７を下方へと駆動し、押圧部材３０を下方向に移動させる。
【００３８】
押圧部材３０が下方へと移動することにより、各スライド板２０は、押圧部材３０のＴ形状プレート３３がスライド板２０のＴ形状溝２３に嵌合した状態で、押圧傾斜面３２がスライド傾斜面２２を半径方向外方向へと押圧する。従って、各スライド板２０は、基板２の傾斜面９上を中心軸線方向から外方へと強制的に移動される。それによって、４個のスライド板２０は、同時に拡張して開状態とされ、直接に、或は、本実施例のようにスペーサＳを介して鋳型２００の内面張り出し部に当接し、外方へと押圧する。これによって、鋳型２００の内方へと張り出した部分は、外方へと変形される。
【００３９】
上記構成によれば、小さなシリンダ圧力にて押圧部材３０を下方向に駆動することによりスライド板２０に半径方向外方へと作用する大きな押圧力を発現できる。又、上記構成によれば、スライド板２０の半径方向移動ストロークの微調整が容易であるという利点がある。
【００４０】
鋳型矯正作業を終了すべき各スライダ板２０の外方への移動量、即ち、拡張量は、鋳型２００の変形量を予め測定しておき、その量に応じて求められる駆動手段４の駆動移動量、即ち、シリンダ作動軸７の上下方向ストローク量を調整することにより行うことができる。
【００４１】
このとき、鋳型２００のスプリングバックを考えて、スライド板２０の移動量は、予め測定された鋳型２００の変形量より多く鋳型２００を変形させる量とすることができる。
【００４２】
上記説明では、鋳型矯正作業の終了時期の決定は、予め求められた値にシリンダ４のストロークを調整することにより、即ち、駆動手段４の駆動移動量を調整することにより行うものとして説明したが、別法として、駆動手段４の駆動力を監視することにより行うこともできる。つまり、例えば、駆動手段４であるシリンダの配管系統に圧力検出手段を設け、スライド板２０による鋳型２００の押圧力を計測し、押圧力の上昇変化を監視することにより、鋳型２００の変形終了点を自動検出し、修正作業を停止することも可能である。即ち、鋳型２００の変形分を修正する過程における押圧力に比較し、鋳型２００の変形分修正が完了した後は、鋳型全体の変形を行うため、押圧力が著しく増大する。従って、この押圧力が増大する点を見出すことにより、鋳型２００の矯正作業終了点を自動検出することができる。
【００４３】
上記鋳型の矯正作業が終了すると、鋳型修正装置１は、シリンダ４を作動してシリンダ作動軸７を上方に駆動し、押圧部材３０を上方位置に位置させる（図１の位置）。これにより、上述したように、スライド板２０は、Ｔ形状溝２３に嵌合した押圧部材３０のＴ形状プレート３３により、基板２の傾斜面上を中心軸線方向へと内方へと強制的に移動されて、各スライド板２０は収縮し、スライド板２０によって画成される円筒形状は最小半径（縮小位置）とされる。
【００４４】
これによって、鋳型修正装置１を鋳型２００より取り出して、鋳型矯正作業を終了することができる。又、所望により、引き続いて２回目の矯正作業を行うこともできる。
【００４５】
２回目の矯正作業を行う場合には、鋳型修正装置１及び鋳型２００を相対的に中心軸線の周りに所定量だけ、例えば鋳型修正装置１をその回転軸線の周りに４５°だけ回転させ、その後、引き続いて、上述したと同様の手順にて２回目の鋳型矯正作業を行うことができる。このように鋳型２００と鋳型修正装置１の相対的な位置関係を変更することは、例えば、鋳型内部の変形が周方向に不均一である場合に有効である。
【００４６】
本発明者らが行った、上記構成の鋳型修正装置１を使用した鋳型矯正作業によれば、従来の手作業による冷間鍛造作業に比べると、１回当たりの作業時間が、従前の２０時間から２時間程度にまで短縮することができ、又、１回当たりの変形修正コストは、１／１０程度にまで低減できた。
【００４７】
又、鋳型２００の寿命も、従来の冷間鍛造方法に比べると、２〜３倍にまで延びることが分かった。
【００４８】
上記実施例では、鋳型２００の断面形状は、円形であるとして説明したが、本発明の修正装置１は、スライド板２０と鋳型２００との間に配置するスペーサＳの形状を変えることにより、断面形状が円形以外の、例えば、矩形、或はその他の種々の形状の鋳型２００の内面矯正に対応することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る鋳型修正方法は、（ａ）鋳型の内面に直接に、或は、スペーサを介して複数のスライド板を適合する工程、（ｂ）前記各スライド板を、前記鋳型の中心部から外方へと拡張させ、前記鋳型内面を中心部から外方へと押圧する工程、を有する構成とされ、又、斯かる鋳型修正方法を好適に実施することのできる本発明に係る鋳型修正装置は、基板と、この基板の上面に、基板の中心部より外方へと摺動自在に配置された複数のスライド板と、このスライド板を中心部から外方へと、又、外方から内方へと移動させる押圧部材と、押圧部材を上下方向に移動させる駆動手段とを有し、スライド板の基板中心部に面した側は、基板の中心を通る中心軸線からの距離が上方より下方へと次第に狭くなったスライド傾斜面とされ、押圧部材の外形状は、各スライド板のスライド傾斜面に適合するべく上方より下方へと次第に狭くなった押圧傾斜面が形成されており、駆動手段及び押圧部材によって複数のスライド板を前記基板の中心部から外方へと移動させることにより鋳型内面を直接に或はスペーサを介して押圧し、鋳型の変形を矯正する構成とされるので、
（１）鋳型の寿命を短くすることなく、変形した鋳型を迅速に、容易に、しかも低コストにて矯正することができる。
（２）断面形状が円形、矩形、或はその他の形状であるかを問わず、種々の形状の鋳型の矯正に対応することができる。
といった効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋳型修正装置の一実施例の縦断面図であり、スライド板が縮小（閉）位置にある状態を示す。
【図２】本発明に係る鋳型修正装置の一実施例の縦断面図であり、スライド板が拡張（開）位置にある状態を示す。
【図３】本発明に係る鋳型修正装置の平面図で、スライド板が縮小位置（閉）にある状態と、拡張（開）位置にある状態を示す。
【図４】自己消耗型真空アーク炉の概略構成を示す断面図である。
【図５】鋳型の概略構成を示す断面図である。
【図６】ホットトップ操作を説明するための鋳型の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１                  鋳型修正装置
２                  基板
３                  支持体
４                  駆動手段（流体圧シリンダ）
７                  シリンダ作動軸
９                  基板
２０                スライド板
２２                スライド傾斜面
２３                Ｔ形状溝
３０                押圧部材
３２                押圧傾斜面
３３                Ｔ形状プレート
４０                吊り基板
４１                吊り棒
【図１】
0003793006.tif 000002
【図２】
0003793006.tif 000003
【図３】
0003793006.tif 000004
【図４】
0003793006.tif 000005
【図５】
0003793006.tif 000006
【図６】
0003793006.tif 000007