(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに合わさる一対の鋳型部の間に、溶湯が注入される鋳込み口と、溶湯を充填して鋳物製品を成形するための製品キャビティと、該製品キャビティの一方側に繋がり、上記鋳込み口から充填される溶湯を上記製品キャビティへ補給するための補給キャビティとを形成してなり、
一方の上記鋳型部には、上記製品キャビティと上記補給キャビティとの境界部を開口する開位置から、他方の上記鋳型部の内壁面に当接して上記境界部を閉口する閉位置へ移動可能な加圧ブロックが配設してあり、
該加圧ブロックは、制御手段による加圧源の操作を受けて移動するよう構成してあり、
上記制御手段は、上記製品キャビティへ充填された溶湯が、上記一対の鋳型部によって冷却されて収縮する量に応じて、上記加圧ブロックを上記開位置から上記閉位置へ移動させるよう構成してあり、かつ、上記製品キャビティへ供給された溶湯の収縮が収まる時点で、上記加圧ブロックを上記閉位置へ到達させるよう構成してあり、
上記加圧ブロックが上記閉位置に到達したときには、該加圧ブロックの側面によって、上記製品キャビティに成形される鋳物製品の一部が成形されるよう構成されていることを特徴とする鋳造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鋳造装置において、上記製品キャビティの内壁面には、温度センサが埋設してあり、
上記制御手段は、上記温度センサによって測定した温度の低下量に基づいて、上記加圧ブロックの移動量を決定することを特徴とする鋳造装置。
【請求項３】
請求項１に記載の鋳造装置において、上記制御手段には、上記製品キャビティへの溶湯の充填を完了した時点からの経過時間と、上記溶湯の温度の低下量又は上記溶湯の収縮量との関係が求めてあり、
上記制御手段は、上記溶湯の充填を完了した時点からの経過時間に基づいて、上記加圧ブロックの移動量を決定することを特徴とする鋳造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋳造装置において、上記製品キャビティ及び上記補給キャビティは、円環形状に形成してあり、
上記補給キャビティは、上記製品キャビティの一方側としての外周側において、該製品キャビティに対して円環状に連続して繋がっており、
上記加圧ブロックは、上記製品キャビティと上記補給キャビティとの間に形成された円環形状の境界部を閉口可能な円環形状に形成してあることを特徴とする鋳造装置。
【請求項５】
請求項４に記載の鋳造装置において、上記補給キャビティは、その円環形状を横切る断面が略楕円形状又は略円形状を有しており、
上記加圧ブロックの加圧先端部は、その円環形状を横切る断面が円弧状又は略半円状に凹んで、上記一方の鋳型部における上記補給キャビティの内壁面を形成しており、かつ、その内周側端部が上記境界部を閉口するようになっていることを特徴とする鋳造装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の鋳造装置において、上記製品キャビティの他方側には、充填される溶湯が上記製品キャビティ及び上記補給キャビティよりも先に冷却される冷却キャビティが繋がっていることを特徴とする鋳造装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の鋳造装置を用いて鋳造を行う方法であって、
上記鋳込み口から、上記補給キャビティ及び上記製品キャビティに溶湯を充填し、
上記制御手段によって上記開位置から上記閉位置へ上記加圧ブロックを移動させるときに、上記補給キャビティから上記製品キャビティへ溶湯を補給し、上記加圧ブロックを上記閉位置へ到達させたときに、上記製品キャビティに成形する鋳物製品から上記補給キャビティに成形する成形物を分断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】
本発明は、溶湯を充填して鋳物製品を成形するための鋳造装置及び鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカスト鋳造等の鋳造を行う際には、溶湯が凝固収縮するときに、鋳巣（成形品に生じる空洞、亀裂、縮小化等の変形）が生じることを防止するために、種々の工夫を行っている。例えば、製品設計において、製品の各部の肉厚の均一化、製品における厚肉部の除去等を図るといった工夫、鋳型内に冷却孔を設けて冷却する工夫等がなされている。
例えば、特許文献１の鋳造方法および鋳造装置においては、金型に溶湯を鋳込み、金型に接触する表面層が凝固した後、加熱・冷却手段によって一方側から他方側に向けて指向性凝固させることが開示されている。そして、複雑形状部品においては流れ凝固シミュレーション結果に基づいて、良好な指向性凝固を進行させることにより鋳造欠陥の発生を防止し、高品位の鋳物の製造を実現している。
【０００３】
また、例えば、特許文献２の加圧鋳造装置においては、加圧鋳造装置が、キャビティと溶湯供給通路との連通路を開閉するゲート部材と、キャビティ内の溶湯を加圧する加圧部材とを備えることが開示されている。そして、キャビティ内に溶湯を流入させた後には、ゲート部材によって連通路を閉口してキャビティを密閉し、加圧部材によってキャビティ内の溶湯を加圧している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４６７２８号公報
【特許文献２】実開平３−３１０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の鋳造方法および鋳造装置は、いずれの部位から先に凝固させるかといった、指向性凝固を目的としており、溶湯が冷却されるときに生ずる収縮量の変化を考慮したものではない。そのため、製品の形状によっては、製品を成形するキャビティ内の溶湯が収縮するときに、このキャビティ内へ十分に溶湯を補給することができないおそれがある。
【０００６】
また、特許文献２においては、ゲート部材が、連通路を閉口して、キャビティと溶湯供給通路とを分断してしまった後に、加圧部材によってキャビティ内の溶湯を加圧している。そのため、キャビティ内の溶湯が収縮するときに、溶湯供給通路からキャビティ内へ溶湯を補給することができない。そして、加圧手段は、キャビティ内の溶湯を直接加圧するため、キャビティ内に成形する鋳物製品の形状が変化することになる。これにより、鋳物製品は、キャビティ内から取り出した後、適宜加工を行う必要が生じてしまう。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、溶湯が冷却されるときに生じる収縮量を考慮して、成形する鋳物製品における鋳巣（未充填の空洞、亀裂、縮小化等の変形）の発生を防止することができ、鋳物製品の形状に変化が生じることを防止することができる鋳造装置及び鋳造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、互いに合わさる一対の鋳型部の間に、溶湯が注入される鋳込み口と、溶湯を充填して鋳物製品を成形するための製品キャビティと、該製品キャビティの一方側に繋がり、上記鋳込み口から充填される溶湯を上記製品キャビティへ補給するための補給キャビティとを形成してなり、
一方の上記鋳型部には、上記製品キャビティと上記補給キャビティとの境界部を開口する開位置から、他方の上記鋳型部の内壁面に当接して上記境界部を閉口する閉位置へ移動可能な加圧ブロックが配設してあり、
該加圧ブロックは、制御手段による加圧源の操作を受けて移動するよう構成してあり、
上記制御手段は、上記製品キャビティへ充填された溶湯が、上記一対の鋳型部によって冷却されて収縮する量に応じて、上記加圧ブロックを上記開位置から上記閉位置へ移動させるよう構成してあり、かつ、上記製品キャビティへ供給された溶湯の収縮が収まる時点で、上記加圧ブロックを上記閉位置へ到達させるよう構成してあり、
上記加圧ブロックが上記閉位置に到達したときには、該加圧ブロックの側面によって、上記製品キャビティに成形される鋳物製品の一部が成形されるよう構成されていることを特徴とする鋳造装置にある（請求項１）。
【０００９】
第２の発明は、上記鋳造装置を用いて鋳造を行う方法であって、
上記鋳込み口から、上記補給キャビティ及び上記製品キャビティに溶湯を充填し、
上記制御手段によって上記開位置から上記閉位置へ上記加圧ブロックを移動させるときに、上記補給キャビティから上記製品キャビティへ溶湯を補給し、上記加圧ブロックを上記閉位置へ到達させたときに、上記製品キャビティに成形する鋳物製品から上記補給キャビティに成形する成形物を分断することを特徴とする鋳造方法にある（請求項７）。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明の鋳造装置は、製品キャビティに繋がる補給キャビティの流路を閉口することができる加圧ブロックを有している。この加圧ブロックは、制御手段による加圧源の操作を受けて移動するよう構成してある。
制御手段は、製品キャビティへ充填された溶湯が、一対の鋳型部によって冷却されて収縮する量に応じて、加圧ブロックを開位置から閉位置へ移動させるよう構成してある。これにより、製品キャビティに充填された溶湯が収縮する際に、加圧ブロックの移動によって、製品キャビティ内の溶湯を、その収縮量に応じて加圧することができる。そして、加圧ブロックが移動する際に、製品キャビティ内の溶湯の収縮分を補給キャビティ内の溶湯によって補うことができる。そのため、製品キャビティに成形する鋳物製品に鋳巣が発生することを防止することができる。
【００１１】
また、加圧ブロックによって溶湯を加圧することにより、補給キャビティから製品キャビティへ効果的に溶湯を補給することができる。これにより、加圧ブロックを用いない場合に比べて、補給キャビティの容積を小さくすることができ、溶湯の歩留りを向上させることができる。
また、制御手段は、製品キャビティへ供給された溶湯の収縮が収まる時点で、加圧ブロックを閉位置へ到達させるよう構成してある。これにより、一対の鋳型部において鋳造を行うと同時に、製品キャビティに成形した鋳物製品から、補給キャビティに成形した成形物を分断することができる。そのため、一対の鋳型部から鋳物製品を取り出した後に、この鋳物製品から不要な成形物を切除する加工を低減することができる。
また、加圧ブロックは、製品キャビティ内へ進入することがなく、製品キャビティ内の溶湯を間接的に加圧することができる。これにより、製品キャビティに成形した鋳物製品に形状の変化が生じることを防止することができる。そして、本発明の鋳造装置は、様々な製品形状に対応して鋳物製品の製造を行うことができる。
【００１２】
それ故、第１の発明の鋳造装置によれば、溶湯が冷却されるときに生じる収縮量を考慮して、成形する鋳物製品における鋳巣（未充填の空洞、亀裂、縮小化等の変形）の発生を防止することができ、鋳物製品の形状に変化が生じることを防止することができる。
【００１３】
また、第２の発明の鋳造方法によれば、上記鋳造装置を用いることによって、鋳巣の発生を防止した鋳造製品を生産効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例にかかる、鋳造装置を示す断面図。
【図２】実施例にかかる、一対の鋳型部において成形した鋳物を示す断面図。
【図３】実施例にかかる、各成形物を除去した鋳物製品を示す断面図。
【図４】実施例にかかる、一対の鋳型部における各キャビティの形成状態を模式的に示す平面図。
【図５】実施例にかかる、加圧ブロックが開位置にあるときの鋳型装置を示す断面図。
【図６】実施例にかかる、加圧ブロックが開位置にあるときの各キャビティの周辺を拡大して示す断面図。
【図７】実施例にかかる、加圧ブロックが開位置から閉位置へ移動しているときの各キャビティの周辺を拡大して示す断面図。
【図８】実施例にかかる、加圧ブロックが閉位置へ到達したときの鋳造装置を示す断面図。
【図９】実施例にかかる、加圧ブロックが閉位置へ到達したときの各キャビティの周辺を拡大して示す断面図。
【図１０】実施例にかかる、加圧ブロックが閉位置へ到達したときの鋳造装置を示す断面図。
【図１１】実施例にかかる、加圧ブロックが閉位置へ到達したときの各キャビティの周辺を拡大して示す断面図。
【図１２】実施例にかかる、横軸に、溶湯の充填を完了した時点からの経過時間をとり、縦軸に、各キャビティに充填された溶湯の温度をとって、この溶湯の温度変化の推移の一例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上述した第１、第２の発明の鋳造装置及び鋳造方法における好ましい実施の形態につき説明する。
第１の発明において、上記製品キャビティの内壁面には、温度センサが埋設してあり、上記制御手段は、上記温度センサによって測定した温度の低下量に基づいて、上記加圧ブロックの移動量を決定することができる（請求項２）。
この場合には、溶湯の収縮量は、溶湯又は鋳型部の温度の低下量に置き換えて検知（推測）することができる。そのため、制御手段による加圧ブロックの移動制御を容易に行うことができる。
【００１６】
また、上記制御手段には、上記製品キャビティ及び上記補給キャビティへの溶湯の充填を完了した時点からの経過時間と、上記溶湯の温度の低下量又は上記溶湯の収縮量との関係が求めてあり、上記制御手段は、上記溶湯の充填を完了した時点からの経過時間に基づいて、上記加圧ブロックの移動量を決定することもできる（請求項３）。
この場合には、経過時間に対する、溶湯の温度低下量又は溶湯の収縮量の関係を、計算機によるシミュレーション、温度の測定等によって予め求めておき、制御手段に設定しておく。そして、溶湯の収縮量は、溶湯の充填を完了した時点からの経過時間に置き換えて検知（推測）することができる。そのため、この場合にも、制御手段による加圧ブロックの移動制御を容易に行うことができる。
【００１７】
また、上記製品キャビティ及び上記補給キャビティは、円環形状に形成してあり、上記補給キャビティは、上記製品キャビティの一方側としての外周側において、該製品キャビティに対して円環状に連続して繋がっており、上記加圧ブロックは、上記製品キャビティと上記補給キャビティとの間に形成された円環形状の境界部を閉口可能な円環形状に形成してあることが好ましい（請求項４）。
この場合には、円環形状の製品キャビティに対して、補給キャビティを適切に形成することができ、円環形状の鋳物製品に鋳巣が発生することを効果的に防止することができる。
【００１８】
また、上記補給キャビティは、その円環形状を横切る断面が略楕円形状又は略円形状を有しており、上記加圧ブロックの加圧先端部は、その円環形状を横切る断面が円弧状又は略半円状に凹んで、上記一方の鋳型部における上記補給キャビティの内壁面を形成しており、かつ、その内周側端部が上記境界部を閉口するようになっていることが好ましい（請求項５）。
【００１９】
この場合には、補給キャビティの形状により、補給キャビティ内に充填された溶湯が冷却され難くし、補給キャビティから製品キャビティへの溶湯の補給を安定して行うことができる。また、加圧ブロックにより補給キャビティの内壁面の一方側を形成し、補給キャビティの内壁面の一方側の全体を加圧ブロックとして移動させる。これにより、補給キャビティの全体における溶湯を加圧して、この溶湯を製品キャビティへ補給することができ、補給キャビティから製品キャビティへの溶湯の補給を一層安定して行うことができる。
さらに、加圧ブロックによる加圧中も補給キャビティの断面形状は、略楕円形状又は略円形状に維持することができる。これにより、加圧ブロックによる加圧中も補給キャビティ内に充填された溶湯が冷却され難くし、補給キャビティから製品キャビティへの溶湯の補給を安定して行うことができる。
【００２０】
また、上記製品キャビティの他方側には、充填される溶湯が上記製品キャビティ及び上記補給キャビティよりも先に冷却される冷却キャビティが繋がっていることが好ましい（請求項６）。
この場合には、冷却キャビティに充填された溶湯から先に凝固させ、次いで、製品キャビティに充填された溶湯を凝固させ、最後に、補給キャビティに充填された溶湯を凝固させることができる。そのため、加圧ブロックを移動させるときに、補給キャビティから製品キャビティへの溶湯の補給をより一層安定して行うことができる。
【実施例】
【００２１】
以下に、本発明の鋳造装置及び鋳造方法にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例の鋳造装置１は、図１に示すごとく、互いに合わさる一対の鋳型部２Ａ，２Ｂの間に、溶湯５０を充填して鋳物製品５１を成形するための製品キャビティ２１と、製品キャビティ２１の一方側に繋がり、鋳込み口２２１から充填される溶湯５０を製品キャビティ２１へ補給するための補給キャビティ２２と、製品キャビティ２１の他方側に繋がり、充填される溶湯５０が製品キャビティ２１及び補給キャビティ２２よりも先に冷却される冷却キャビティ２３とを形成してなる。一方の鋳型部２Ａには、製品キャビティ２１と補給キャビティ２２との境界部２２２を開口する開位置３０１（図６参照）から、他方の鋳型部２Ｂの内壁面２４に当接して境界部２２２を閉口する閉位置３０２（図９参照）へ移動可能な加圧ブロック３が配設してある。
【００２２】
加圧ブロック３は、制御手段による加圧源の操作を受けて移動するよう構成してある。制御手段は、図６、図７に示すごとく、製品キャビティ２１及び補給キャビティ２２へ充填された溶湯５０が、一対の鋳型部２Ａ，２Ｂによって冷却されて収縮する量に応じて、加圧ブロック３を開位置３０１から閉位置３０２へ移動させるよう構成してある。また、制御手段は、図９に示すごとく、製品キャビティ２１及び補給キャビティ２２へ供給された溶湯５０の収縮が収まる時点で、加圧ブロック３を閉位置３０２へ到達させるよう構成してある。
【００２３】
以下に、本例の鋳造装置１及び鋳造方法につき、図１〜図１２を参照して詳説する。
図１は、鋳造装置１を示す断面図である。
同図に示すごとく、本例の鋳造装置１は、アルミニウム材料を溶湯５０として、製品キャビティ２１に、鋳物５としてのアルミニウムダイカスト品を成形するものである。本例の一対の鋳型部２Ａ，２Ｂは、一対の鋳型部２Ａ，２Ｂを合わせた合わせ面の位置に、製品キャビティ２１、補給キャビティ２２及び冷却キャビティ２３を形成してなるダイカスト用鋳型を構成する。
本例の一対の鋳型部２Ａ，２Ｂにおいて成形する鋳物製品５１は、円環形状を有するアルミニウム部品である。このアルミニウム部品を成形（鋳造）する際には、製品キャビティ２１に鋳巣を生じることなく鋳物製品５１を成形するために、一対の鋳型部２Ａ，２Ｂに補給キャビティ２２及び冷却キャビティ２３を形成する。
【００２４】
図２は、一対の鋳型部２Ａ，２Ｂにおいて成形した鋳物５を示す断面図である。
同図に示すごとく、製品キャビティ２１には、円環状の鋳物製品５１が成形され、補給キャビティ２２には、成形物５２Ａが成形され、冷却キャビティ２３には、成形物５２Ｂが成形され、鋳込み口２２１には、成形物５２Ｃが成形される。そして、鋳造後の鋳物５から、各成形物５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃを切断、切削等により切除する。この際、本例の補給キャビティ２２に形成される成形物５２Ａは、加圧ブロック３の移動によって、製品キャビティ２１に形成される鋳物製品５１から分断される。ただし、成形物５２Ａと鋳物製品５１とは、加圧ブロック３の加圧先端部３１が補給キャビティ２２の内壁面２４に当接したときに形成される微小な隙間に残った溶湯５０によるバリ（薄い成形物）によって繋がっていることがある。
図３は、各成形物５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃを除去した鋳物製品５１を示す断面図である。同図に示すごとく、鋳造装置１の一対の鋳型部２Ａ，２Ｂから取り出した鋳物製品５１から、冷却キャビティ２３に成形される成形物５２Ｂ等を除去して、製品とする。
【００２５】
図４は、一対の鋳型部２Ａ，２Ｂにおける各キャビティ２１，２２，２３の形成状態を模式的に示す平面図である。
同図に示すごとく、本例の一対の鋳型部２Ａ，２Ｂにおいては、製品キャビティ２１、補給キャビティ２２及び冷却キャビティ２３は、円環形状に形成してある。一対の鋳型部２Ａ，２Ｂにおいては、円環形状の製品キャビティ２１に対する一方側としての外周側に、円環形状の補給キャビティ２２を同心円状に形成し、円環形状の製品キャビティ２１に対する他方側としての内周側に、円環形状の冷却キャビティ２３を同心円状に形成している。
【００２６】
補給キャビティ２２は、製品キャビティ２１の外周側において、製品キャビティ２１に対して円環状に連続して繋がっている。冷却キャビティ２３は、製品キャビティ２１に繋がる中心キャビティ部２３１の両側に枝分かれ状に複数のフィン状キャビティ部２３２を形成してなる（図６参照）。また、冷却キャビティ２３は、製品キャビティ２１の内周側において、製品キャビティ２１に対して円環状に連続して繋がっている。本例の鋳物製品５１を成形する製品キャビティ２１は、その代表断面形状を円環形状の周方向に連続して形成してなる。
【００２７】
図６は、加圧ブロック３が開位置３０１にあるときの各キャビティ２１，２２，２３の周辺を拡大して示す断面図である。
同図に示すごとく、本例の加圧ブロック３は、製品キャビティ２１と補給キャビティ２２との間に形成された円環形状の境界部２２２を閉口可能な円環形状に形成してある。補給キャビティ２２は、その円環形状を横切る断面が、溶湯５０の流れる方向（一対の鋳型部２Ａ，２Ｂが合わさる方向に直交する方向）に長径部を位置させた略楕円形状を有している。
加圧ブロック３の加圧先端部３１は、その円環形状を横切る断面が円弧状に凹んで、一方の鋳型部２Ａにおける補給キャビティ２２の内壁面２４を形成している。一方の鋳型部２Ａに配置した加圧ブロック３の加圧先端部３１は、その内周側端部３１１が、他方の鋳型部２Ｂの補給キャビティ２２の一部を形成する境界部２２２を閉口するようになっている。
【００２８】
加圧ブロック３は、その内周側端部３１１とその外周側端部３１２とが最も突出しており、鋳込み口２２１の近傍を除く内周側端部３１１と外周側端部３１２の全周が、補給キャビティ２２の境界部２２２を形成する内壁面２４に当接する。加圧ブロック３を、内周側端部３１１と外周側端部３１２との間に断面円弧状の凹部３１３を形成した形状にすることにより、補給キャビティ２２内に充填された溶湯５０が冷却され難くすることができる。また、加圧ブロック３の少ない移動量によって、補給キャビティ２２から製品キャビティ２１へ供給する溶湯５０に適切な加圧力を付与することができる。
さらに、上記加圧ブロック３の形状により、その加圧中も補給キャビティ２２の断面形状は、略楕円形状に維持することができる。これにより、加圧ブロック３による加圧中も補給キャビティ２２内に充填された溶湯５０が冷却され難くし、補給キャビティ２２から製品キャビティ２１への溶湯５０の補給を安定して行うことができる。
【００２９】
本例においては、鋳物５に鋳巣ができることを防止するため、鋳込み口２２１から一対の鋳型部２Ａ，２Ｂ内へ鋳込む溶湯５０は、冷却キャビティ２３に充填された溶湯５０から先に凝固させ、次いで、製品キャビティ２１に充填された溶湯５０を凝固させ、最後に、補給キャビティ２２に充填された溶湯５０を凝固させるようにしている。
これを実現するために、製品キャビティ２１、補給キャビティ２２及び冷却キャビティ２３について、冷却表面積Ｓに対する体積Ｖの比であるモジュラスＭ（＝Ｖ／Ｓ）が適切になるように形状を設計している。具体的には、製品キャビティ２１のモジュラスをＭｐ、補給キャビティ２２のモジュラスをＭｓ、冷却キャビティ２３のモジュラスをＭｃとしたとき、Ｍｓ＞Ｍｐ＞Ｍｃの関係になるよう設計している。
本例においては、補給キャビティ２２の一方側の内壁面２４を加圧ブロック３によって構成していることにより、加圧ブロック３を利用しない場合に比べて、補給キャビティ２２の体積を大幅に縮小することができる。
【００３０】
図１に示すごとく、本例の鋳造装置１は、一方の鋳型部２Ａを、駆動源による駆動力を受けて可動する可動型部とし、他方の鋳型部２Ｂを、固定型部としている。一方の鋳型部２Ａは、可動型ベース（図示略）に配設してあり、可動型ベースが、加圧源による加圧力を受けて移動するよう構成してある。他方の鋳型部２Ｂは、固定型ベース（図示略）に配設してある。他方の鋳型部２Ｂには、鋳込み口２２１を形成するスリーブ部４５が配設してある。
本例の加圧ブロック３は、押出プレート４２に対して、各キャビティ２１，２２，２３の周方向に配置した複数の連結シャフト４２１を介して配設してある。押出プレート４２は、駆動源とは異なる別の加圧源によって移動する押出ユニット４１に対面して配置してある。本例の加圧源は、加圧ブロック３の微小な移動制御を行うために、電力を受けて動作するサーボモータによって構成してある。
【００３１】
また、図１０に示すごとく、一方の鋳型部２Ａには、成形後の鋳物５を押して各キャビティ２１，２２，２３から取り出すためのエジェクタピン４３１が、製品キャビティ２１の複数箇所に配置してある。また、エジェクタピン４３１は、円環形状の各キャビティ２１，２２，２３の中心部にも配置してある。各エジェクタピン４３１は、押出プレート４２と一方の鋳型部２Ａとの間に配置した一方側エジェクタプレート４３に配設してある。一方側エジェクタプレート４３は、一方の鋳型部２Ａの外面に設けたガイドピン４３２によってガイドされて移動可能である。
【００３２】
図１、図５に示すごとく、鋳物５を成形するために一対の鋳型部２Ａ，２Ｂの合わせ面を閉じるときには、加圧ブロック３及び各エジェクタピン４３１は、一方の鋳型部２Ａにおける各キャビティ２１，２２，２３を形成する内壁面２４と略同一面を形成する位置にある。この状態においては、一方の鋳型部２Ａの外面と一方側エジェクタプレート４３との間、及び一方側エジェクタプレート４３と押出プレート４２との間には、それぞれ隙間Ｄが形成されている。これらの隙間Ｄは、押出ユニット４１を前進させたときに、図８に示すごとく、始めに押出プレート４２を介して加圧ブロック３の加圧先端部３１を前進させ、次いで、図１０に示すごとく、一方側エジェクタプレート４３を介して各エジェクタピン４３１を前進させるためのものである。
【００３３】
また、図１０に示すごとく、他方の鋳型部２Ｂにも、成形後の鋳物５を押して各キャビティ２１，２２，２３から取り出すためのエジェクタピン４４１が、補給キャビティ２２の複数箇所、円環形状の各キャビティ２１，２２，２３の中心部、冷却キャビティ２３の内周側の複数箇所に配置してある。各エジェクタピン４４１は、固定型ベースと他方の鋳型部２Ｂとの間に配置した他方側エジェクタプレート４４に配設してある。
【００３４】
他方側エジェクタプレート４４は、固定型ベースとの間に配置したバネ（図示略）によって、各キャビティ２１，２２，２３内へ向う前進方向に付勢されている。鋳物５を成形するために一対の鋳型部２Ａ，２Ｂの合わせ面を閉じるときには、各エジェクタピン４４１は、他方の鋳型部２Ｂにおける各キャビティ２１，２２，２３を形成する内壁面２４と略同一面を形成する位置にある（図５参照）。その後、成形した鋳物５を取り出す際に一方の鋳型部２Ａを後退させたときには、バネによる反発力を受けて他方の鋳型部２Ｂに対して他方側エジェクタプレート４４が前進し、各エジェクタピン４４１が前進する。
また、各キャビティ２１，２２，２３内へ鋳込み口２２１から溶湯５０を充填する際には、一対の鋳型部２Ａ，２Ｂに配置した各エジェクタピン４３１，４４１を配置した部分の隙間から各キャビティ２１，２２，２３内のガス抜きを行うことができる。
【００３５】
鋳造装置１の制御手段（制御コンピュータ、制御シーケンサ等）は、一方の鋳型部２Ａを移動させる駆動源の動作、及び加圧ブロック３を移動させる加圧源の動作を制御するよう構成してある。制御手段には、冷却キャビティ２３、製品キャビティ２１及び補給キャビティ２２への溶湯５０の充填を完了した時点からの経過時間と、溶湯５０の温度低下量との関係が求めてある。そして、制御手段は、溶湯５０の充填を完了した時点からの経過時間に基づいて、加圧ブロック３の移動量を決定するよう構成してある。
【００３６】
図１２は、横軸に、溶湯５０の充填を完了した時点からの経過時間をとり、縦軸に、各キャビティ２１，２２，２３に充填された溶湯５０の温度をとって、この溶湯５０の温度変化の推移の一例を示すグラフである。同図においては、溶湯５０の充填が完了した時点を、経過時間０（秒）とする。
同図に示すごとく、溶湯５０の充填が完了してから僅かの間は、液体の状態Ａにある。次いで、溶湯５０の充填が完了してから約２（秒）が経過するまでは、溶湯５０は半凝固（準液相）の状態Ｂにある。この半凝固の状態Ｂにあるとき、溶湯５０は、６１０（℃）付近で温度変化が一旦停滞した後、６１０（℃）付近から５７５（℃）付近まで急降下する。そして、溶湯５０に生じる収縮は、主に溶湯５０が半凝固の状態Ｂにおいて凝固する際に生じる収縮である。溶湯５０の収縮量は、溶湯５０の温度低下量にほぼ比例するとして捉えることができる。また、溶湯５０は、半凝固の状態Ｂを形成した後には、固体（共晶）の状態Ｃとなって、約６（秒）を経過した以降にさらに温度が低下する。
【００３７】
本例の一対の鋳型部２Ａ，２Ｂにおいては、溶湯５０が半凝固の状態Ｂから固体の状態Ｃになるまで、この溶湯５０を各キャビティ２１，２２，２３内に維持し、固体の状態Ｃになったときには、直ちに一対の鋳型部２Ａ，２Ｂの型開きを行って成形した鋳物５を取り出す。そして、制御手段においては、溶湯５０が半凝固の状態Ｂにあるときに、加圧ブロック３を補給キャビティ２２内へ前進させる。
このとき、加圧ブロック３は、溶湯５０が一対の鋳型部２Ａ，２Ｂによって冷却されて収縮する量に応じて、境界部２２２を開口する開位置３０１から境界部２２２を閉口する閉位置３０２へ移動させるために、溶湯５０の温度低下の速さに応じて、移動量が決定される。そして、制御手段は、図６、図７に示すごとく、溶湯５０の温度が下がり始めた時点（溶湯５０の収縮が始まる時点）から加圧ブロック３の前進を開始し、図９に示すごとく、半凝固状態の終盤として溶湯５０の温度の低下が一旦収まる時点（溶湯５０の収縮が収まる時点）で、加圧ブロック３が閉位置３０２に到達するように操作する。
【００３８】
経過時間に対する、溶湯５０の温度低下量（溶湯５０の収縮量）の関係は、計算機によるシミュレーション、温度の測定等によって予め求めておき、制御手段に設定しておく。そして、溶湯５０の収縮量は、溶湯５０の充填を完了した時点からの経過時間に置き換えて検知（推測）する。これにより、制御手段による加圧ブロック３の移動操作を容易に行うことができる。
【００３９】
また、図示は省略するが、製品キャビティ２１の内壁面２４には、温度センサを埋設することができる。この温度センサは、製品キャビティ２１の内壁面２４における周方向の複数箇所に埋設することができ、一方の鋳型部２Ａ及び他方の鋳型部２Ｂのいずれに埋設することもできる。この場合には、制御手段は、温度センサによって測定した温度の低下量に基づいて、加圧ブロック３の移動量を決定することができる。この場合には、溶湯５０の収縮量は、溶湯５０又は一対の鋳型部２Ａ，２Ｂの温度の低下量に置き換えて検知（推測）することができる。
【００４０】
次に、鋳造装置１を用いて鋳造を行う方法について説明する。
図５は、加圧ブロック３が開位置３０１にあるときの鋳造装置１を示す断面図である。
鋳物５を鍛造するに当たっては、同図に示すごとく、鋳込み口２２１から、補給キャビティ２２、製品キャビティ２１及び冷却キャビティ２３へ溶湯５０を充填する。このとき、鋳込み口２２１から一対の鋳型部２Ａ，２Ｂ内に注入された溶湯５０は、鋳込み口２２１から補給キャビティ２２、製品キャビティ２１及び冷却キャビティ２３の周方向の両側へ流れ込む。また、溶湯５０は、補給キャビティ２２、製品キャビティ２１及び冷却キャビティ２３の順に充填される。また、本例においては、ダイカスト鋳造を行うため、瞬間的に各キャビティ２１，２２，２３へ溶湯５０が充填される。
そして、冷却キャビティ２３に充填された溶湯５０から先に凝固させ、次いで、製品キャビティ２１に充填された溶湯５０を凝固させ、最後に、補給キャビティ２２に充填された溶湯５０を凝固させる。
【００４１】
図７は、加圧ブロック３が開位置３０１から閉位置３０２へ移動しているときの各キャビティ２１，２２，２３の周辺を拡大して示す断面図である。
本例においては、同図に示すごとく、製品キャビティ２１へ充填した溶湯５０が凝固する際には、制御手段によって、製品キャビティ２１へ充填された溶湯５０が、一対の鋳型部２Ａ，２Ｂによって冷却されて収縮する量（温度低下する量）に応じて、加圧ブロック３を開位置３０１から閉位置３０２へ移動させる。このとき、補給キャビティ２２の一方側の内壁面２４を形成する加圧ブロック３によって溶湯５０が加圧され、この溶湯５０を補給キャビティ２２から製品キャビティ２１へ補給する。
【００４２】
これにより、製品キャビティ２１に充填された溶湯５０が収縮する際に、加圧ブロック３の移動によって、製品キャビティ２１内の溶湯５０を、その収縮量に応じて加圧することができる。そして、加圧ブロック３が移動する際に、製品キャビティ２１内の溶湯５０の収縮分を補給キャビティ２２内の溶湯５０によって補うことができる。そのため、製品キャビティ２１に成形する鋳物製品５１に鋳巣が発生することを防止することができる。
また、加圧ブロック３によって溶湯５０を加圧することにより、補給キャビティ２２から製品キャビティ２１へ効果的に溶湯５０を補給することができる。これにより、加圧ブロック３を用いない場合に比べて、補給キャビティ２２の容積を小さくすることができ、溶湯５０の歩留りを向上させることができる。
【００４３】
図８は、加圧ブロック３が閉位置３０２へ到達したときの鋳造装置１を示す断面図であり、図９は、そのときの各キャビティ２１，２２，２３の周辺を拡大して示す断面図である。
本例においては、各図に示すごとく、製品キャビティ２１及び補給キャビティ２２へ供給された溶湯５０の収縮が収まる時点で、制御手段によって加圧ブロック３を閉位置３０２へ到達させる。このとき、加圧ブロック３の加圧先端部３１における内周側端部３１１が他方の鋳型部２Ｂの内壁面２４に当接する。これにより、一対の鋳型部２Ａ，２Ｂにおいて鋳造を行うと同時に、製品キャビティ２１に成形した鋳物製品５１から、補給キャビティ２２に成形した成形物５２Ａを分断することができる。そのため、一対の鋳型部２Ａ，２Ｂから鋳物製品５１を取り出した後に、この鋳物製品５１から不要な成形物５２Ａを切除する加工を低減することができる。
【００４４】
また、加圧ブロック３は、製品キャビティ２１内へ進入することがなく、製品キャビティ２１内の溶湯５０を間接的に加圧することができる。これにより、製品キャビティ２１に成形した鋳物製品５１に形状の変化が生じることを防止することができる。そして、本例の鋳造装置１は、様々な製品形状に対応して鋳物製品５１の製造を行うことができる。
【００４５】
図１０は、加圧ブロック３が閉位置３０２へ到達したときの鋳造装置１を示す断面図であり、図１１は、そのときの各キャビティ２１，２２，２３の周辺を拡大して示す断面図である。
同図に示すごとく、鋳物５を成形した後には、一対の鋳型部２Ａ，２Ｂの型開きを行い、各キャビティ２１，２２，２３内に成形された鋳物５を取り出す。
【００４６】
それ故、本例の鋳造装置１及び鋳造方法によれば、溶湯５０が冷却されるときに生じる収縮量を考慮して、成形する鋳物製品５１における鋳巣（未充填の空洞、亀裂、縮小化等の変形）の発生を防止することができ、鋳物製品の形状に変化が生じることを防止することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  鋳造装置
２Ａ  一方の鋳型部
２Ｂ  他方の鋳型部
２１  製品キャビティ
２２  補給キャビティ
２２１  鋳込み口
２２２  境界部
２３  冷却キャビティ
３  加圧ブロック
３０１  開位置
３０２  閉位置
３１  加圧先端部
５  鋳物
５０  溶湯
５１  鋳物製品
【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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【図１１】
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【図１２】
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