(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯を一時的に貯めておくスリーブと、
スリーブ内の溶湯を押し出すプランジャと、
スリーブ内プランジャの前方に進退自在に配置されたスプルコアと、
キャビティとスリーブを連通するゲートと、を備えているとともに、
プランジャチップにスプルコアを吸着する磁石が備えられており、
スプルコアが、
溶湯供給時はスプルコアとプランジャの間の溶湯空間とゲートとの間を遮断する位置に配置されており、プランジャの前進に伴って溶湯とともに前進し溶湯空間とゲートを連通することを特徴とする鋳造装置。
【請求項２】
プランジャがスリーブに設けられた溶湯供給口を閉鎖する位置に到達したときの溶湯空間の容積と同じ量の溶湯をスリーブに供給する溶湯供給手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造装置では、キャビティへ射出する前に溶湯を一時的に溜めておくスリーブとキャビティとを連通するゲートを開閉するスプルコア（分流子）を備えているものがある（例えば、特許文献１、２）。特許文献１、２の鋳造装置では、スプルコアはアクチュエータによって動かされる。溶湯を射出する前、スリーブ内に所定の量の溶湯を供給するまではスプルコアによってゲートを閉じておく。溶湯が供給された後、スプルコアを開き、プランジャを前進させて、溶湯をキャビティへと射出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７０６４号公報
【特許文献２】特開平６−３１４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の鋳造装置は、スプルコアを移動させるためのアクチュエータを備えていた。本明細書が開示する技術は、スプルコアを移動させるアクチュエータを不要とした鋳造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する技術は、プランジャが前進するときの力でスプルコアを移動させ、連通口を開口させることを特徴とする。本明細書が開示する鋳造装置の一態様は、溶湯を一時的に貯めておくスリーブと、スリーブ内の溶湯をキャビティへ押し出すプランジャと、スリーブ内でプランジャの前方に進退自在に配置されたスプルコアと、キャビティとスリーブを連通するゲートを備える。スプルコアは、溶湯供給時にはスプルコアとプランジャチップの間のスリーブ内空間（以下、「溶湯空間」と称する）とゲートとの間を遮断する位置に配置される。溶湯が供給された後、スプルコアは、プランジャの前進に伴って溶湯とともに前進し溶湯空間とゲートを連通する。アクチュエータを備えず受動的にスライドするスプルコアを上記のごとく配置することによって、プランジャの前進に伴いスプルコアが受動的にスライドし、ゲートと溶湯空間が開通したところで溶湯がキャビティへと流れるようにすることができる。
【０００６】
受動的にスライドするスプルコアを採用する場合、ゲートを開通させる位置まで前進したスプルコアを後退させる仕組みが必要となる。そこで、本明細書が開示する鋳造装置の別の態様では、プランジャチップ（プランジャ先端のピストン部分）に、スプルコアを吸着する磁石を備える。磁石によってスプルコアはプランジャチップに引き付けられるので、プランジャが後退するときプランジャチップと一緒に後退する。さらに好ましくは、磁石は電磁石であるのがよい。プランジャチップとともにスプルコアが所定の位置まで後退したのち、電磁石への電力供給を遮断すれば、スプルコアを所定の位置に残したまま、プランジャチップのみをさらに後退させることができる。
【０００８】
本明細書が開示するさらに別の態様の鋳造装置では、プランジャがスリーブに設けられた溶湯供給口を閉鎖する位置に到達したときの溶湯空間（プランジャとスプルコアで挟まれた空間）の容積と同じ量の溶湯をスリーブに供給する溶湯供給手段をさらに備えていることが好ましい。プランジャが前進し、溶湯供給口を閉鎖する位置に達したとき、溶湯空間は閉空間となる。上記の構造を採用すると、溶融空間が閉空間となるときにその溶融空間が溶湯で満たされる。即ち、空気を含まずに溶融空間を溶湯で満たすことができる。それゆえ、溶湯をキャビティへ射出する際、気泡が混じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】鋳造装置の模式的断面図である（溶湯供給時）。
【図２】鋳造装置の模式的断面図である（プランジャが溶湯供給口を塞ぐ位置まで前進した状態）。
【図３】鋳造装置の模式的断面図である（プランジャ前進時）。
【図４】第２実施例の鋳造装置の部分断面図である。
【図５】第３実施例の鋳造装置の部分断面図である。
【図６】ロボットアームがスプルコアを引き出す様子を描いた断面図である。
【図７】ロボットアームがスプルコアを元の位置に設置する様子を描いた断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１実施例）図１から図３に、第１実施例の鋳造装置１００の断面図（模式図）を示す。なお、図では、発明の説明に必要な部品のみを示しており、通常の鋳造装置が備える部品の幾つかは図示を省略している。鋳造装置１００は、固定型３２と移動型１４で一組の金型セットを有する。移動型１４にはアクチュエータ（不図示）が連結されており、移動型１４を固定型３２に密着させたり、固定型３２から離したりする。固定型３２と移動型１４が密着し、溶湯を流し込む閉空間であるキャビティＣＶを形成することを「金型を閉じる」と称する。また、移動型１４を固定型３２から離間させてキャビティＣＶ開放することを「金型を開く」と称する。
【００１２】
移動型１４にはスリーブ２６が取り付けられている。スリーブ２６は、キャビティＣＶへ流し込む前の溶湯を一時的に溜めておく筒である。スリーブ２６内空間とキャビティＣＶはゲート１６によって連通している。なお、ゲート１６は、固定型３２と移動型１４で囲まれた流路であり、金型が閉じたときに形成される。
【００１３】
スリーブ２６の内部には、プランジャ２３が備えられている。プランジャ２３は、プランジャチップ２４とロッド２２からなる。プランジャチップ２４はいわゆるピストンに相当する。プランジャチップ２４の後端にロッド２２が連結され、そのロッド２２の後端にはアクチュエータ（不図示）が連結されている。アクチュエータがロッド２２を前進／後退させることによって、プランジャチップ２４がスリーブ内を摺動する。なお、本明細書では、スリーブ２６の長手方向のうち、固定型３２に面している側を「前」と定義し、固定型３２から遠い側を「後」と定義する。プランジャ２３（プランジャチップ２４）が固定型３２へ向かって移動することは「前進」と呼び、固定型３２から離れる方向に移動することは「後退」と呼ぶ。
【００１４】
スリーブ内のプランジャ２３（プランジャチップ２４）の前方には、スプルコア２８が配置される。なお、スリーブ２６の内部の空間であってスプルコア２８とプランジャ２３の間の空間を溶湯空間ＷＳと称する。スプルコア２８は、他のいずれの部品にも連結されておらず、スリーブ２６内に進退自在に置かれているだけである。スプルコア２８について詳しく説明する。スプルコア２８は、スリーブ２６に摺動可能に置かれているが、スプルコア２８の周面はスリーブ２６の内周面と隙間なく密着している。スプルコア２８は、溶湯が供給される前、スリーブ２６に設けられた溶湯供給口１８よりも前方に置かれる。また、スプルコア２８は、ゲート１６と溶湯空間ＷＳの連通を遮断する位置に配置される。
【００１５】
図１は、溶湯供給時のスプルコア２８の位置を示している。符号Ｐ１が、スプルコア２８の初期位置である。図１に示されているように、初期位置Ｐ１のスプルコア２８は、ゲート１６と溶湯空間ＷＳを分離する。その状態で、溶湯Ｗはラドル２０（溶湯供給手段）から溶湯供給口１８を通じてスリーブ２６内に供給される。溶湯Ｗは、溶湯空間ＷＳ（プランジャ２３とスプルコア２８の間の空間）に注がれる。スプルコア２８は、スリーブ２６の内面との間に、強く押されないと動かない程度の摺動抵抗を有している。即ち、溶湯Ｗを注いだ程度ではスプルコア２８は動かないが、プランジャ２３が前進すると、溶湯Ｗとともにスプルコア２８も前進する。
【００１６】
図２は、所定量の溶湯を供給した後、プランジャ２３が途中まで前進したときの様子を示している。符号Ｐ１は、図１と同様にスプルコア２８の初期位置を示している。符号Ｐ２は、溶湯供給口１８の前側の縁の位置を示している。ラドル２０が供給する溶湯Ｗの量は、プランジャ２３（プランジャチップ２４）が溶湯供給口１８の前縁位置Ｐ２に達したときのプランジャ２３とスプルコア２８の間の空間（溶湯空間ＷＳ）の容積に等しい。なお、前縁位置Ｐ２が、プランジャ２３が溶湯供給口１８を塞ぐ位置に相当する。例えば位置Ｐ１と位置Ｐ２の間の距離をＬ１とし、スリーブ２６の断面積をＡ１とすると、プランジャ２３が位置Ｐ２に位置するときの溶湯空間ＷＳの容量＝供給溶湯量＝Ｌ１×Ａ１で表される。別言すれば、ラドル２０は、プランジャ２３（プランジャチップ２４）がスリーブ２６に設けられた溶湯供給口１８を閉鎖する位置（前縁位置Ｐ２）に到達したときの溶湯空間ＷＳの容積と同じ量の溶湯をスリーブ２６に供給する。そのような溶湯量をスリーブ２６に供給することによって、図２に示されているように、プランジャチップ２４が溶湯供給口１８を閉鎖する位置Ｐ２に達したときに、溶湯空間ＷＳが気泡を含むことなく溶湯で満たされる。スリーブ内空間に気泡がないため、プランジャ２３をさらに前進させて溶湯ＷをキャビティＣＶへ射出する際、キャビティＣＶの溶湯に気泡が混在することが抑制される。
【００１７】
図３は、プランジャ２３（プランジャチップ２４）を最先端位置まで前進させたときの様子を示している。固定型３２のスリーブ２６先端に対向する位置には、スプルコア２８が収まるポケット３０が形成されている。スプルコア２８はポケット３０に収まるとそれ以上は前進できないので、ポケット３０は、スプルコア２８の最前進位置を規定するストッパに相当する。また、スリーブ２６の先端には、スリーブ２６の内部空間とキャビティＣＶを連通するゲート１６が設けられている。前述したように、スプルコア２８は、溶湯供給時には溶湯空間ＷＳ（スプルコア２８とプランジャ２３で挟まれた空間）とゲート１６との連通を遮断する位置（図１、図２の位置Ｐ１）に配置される。そして、溶湯供給後、プランジャ２３の前進に伴って溶湯とともに前進する。スプルコア２８が最前線位置（ポケット３０に収まる位置）に達すると、ゲート１６と溶湯空間ＷＳが開通する。さらにプランジャ２３を前進させると溶湯ＷがキャビティＣＶへ押し出される（図３）。別言すれば、ゲート１６のスリーブ側の開口は、ポケット３０よりもわずかに後方（スリーブ長手方向で固定型３２から遠い方）に設けられ、スプルコア２８がポケット３０に達すると、ゲート１６と溶湯空間ＷＳが開通する。
【００１８】
上記説明したように、鋳造装置１００において、スプルコア２８は、プランジャ２３（プランジャチップ２４）の前進に伴う押圧力によって受動的に前進する。鋳造装置１００は、スプルコア２８を動かすための専用のアクチュエータを備えず、コストを抑制できる。
【００１９】
また、鋳造装置１００は、スプルコア２８によって溶湯を一時的に溜める空間を制限している。このことによって、スリーブ内の溶湯の温度低下を抑制することができる。さらに前述したように、プランジャ２３が溶湯供給口を塞ぐ位置に達したときにちょうど溶湯空間ＷＳが溶湯で満たされる。そのような構造により、鋳造装置１００は、キャビティＣＶ内に気泡が生じ難くなっている。
【００２０】
（第２実施例）図４を参照して第２実施例の鋳造装置２００を説明する。図４は、鋳造装置２００の部分断面図である。図４は、スプルコア２８とプランジャ２３（プランジャチップ２４とロッド２２）を示している。第２実施例の鋳造装置２００では、プランジャチップ２４内に電磁石３６が埋め込まれている。なお、図では、電磁石に接続されているケーブルや電磁石３６を制御するスイッチ等の図示は省略している。スプルコア２８は、磁力で吸引される金属（常温で強磁性を示す金属）で作られている。鋳造装置２００では、プランジャ２３が溶湯をキャビティＣＶへ押し出すまでは電磁石をＯＦＦにしておき（電磁石への通電を遮断する）、溶湯射出後にプランジャチップ２４を後退させる際に電磁石３６をＯＮにする（通電する）。電磁石３６をＯＮにすると、スプルコア２８が電磁石３６に引き付けられ、プランジャチップ２４とともにスプルコア２８も後退する。スプルコア２８が初期位置（図１、図２の位置Ｐ１）まで後退したら、電磁石３６をＯＦＦにする。その後、プランジャチップ２４だけを初期位置までさらに後退させる。この鋳造装置２００は、磁力によって、スプルコア２８を初期位置まで戻すことができる。
【００２１】
（第３実施例）図５〜図７を参照して第３実施例の鋳造装置３００を説明する。第３実施例の鋳造装置３００は、スプルコアの形状に特徴がある。図に示すように、スプルコア１２８は、先端と後端の形状が同じである。なお、固定型３２に設けられたポケット１３０も、スプルコア１２８の先端（後端）と同じ形状に作られている。
【００２２】
スプルコア１２８の先端と後端には、同形状の突部（１２８ａ、１２８ｂ）が形成されている。突部１２８ａ、１２８ｂは、ロボットアームが把持するための把持部である。図５では、突部１２８ａが前側に位置し、突部１２８ｂが後側に位置している。鋳造装置３００では、第１実施例の鋳造装置１００と同様に溶湯を射出した後、金型を開き、前側がポケット１３０に嵌合したスプルコア１２８を露出させる。このとき、前側の突部１２８ａはポケット３０に納まっており、後側の突部１２８ｂは露出することになる。その後、図６に示すように、ロボットアーム４０によって突部１２８ｂを把持し、スプルコア１２８をポケット３０から引き抜く。次いで図７に示すように、ロボットアーム４０は、突部１２８ｂを把持したまま、スプルコア１２８を一回転させ、スリーブ２６の先端からスプルコア１２８を挿入し、初期位置へ移動させる。この状態で再び金型を閉じると、次の鋳造の準備が整う。次に鋳造工程を実施すると、前回とは逆に今度は突部１２８ａがポケット１３０から露出する。ロボットアーム４０は、今度は突部１２８ａを把持してスプルコア１２８を元の位置へ戻す。ロボットアーム４０は、スプルコア１２８を持ち替えることなく、ポケット１３０からスリーブ内の初期位置までスプルコア１２８を移動することができる。
【００２３】
このように鋳造装置３００では、前端と後端の形状が同じであって両側に同じ形状の突部１２８ａ、１２８ｂ（把持部）を有するスプルコア１２８を採用することによって、鋳造工程ごとのスプルコア１２８の位置リセットを容易にしている。
【００２４】
実施例で説明した鋳造装置に関する留意点を述べる。第２実施例の鋳造装置２００は、スプルコア２８を引き戻すために電磁石３６を備えた。鋳造装置は、電磁石の代りに永久磁石を備えてもよい。第３実施例の鋳造装置３００では、スプルコア１２８は前側と後側の両方に把持部を備えた。スプルコア１２８の両端のいずれか一方にのみ、ロボットアームが把持するための把持部（突部）を備えた構成でもよい。なお、その場合、把持部を有する側がスプルコアの後端に相当する。
【００２５】
上記した鋳造装置は、スリーブ２６の前方に、スリーブ２６とキャビティＣＶを連通するゲート１６を備えている。上記の説明をまとめると、そのような鋳造装置を用いた鋳造方法は、次のごとく表現できる。その鋳造方法は、スリーブ内であってスプルコア２８とプランジャ２３の間の溶湯空間ＷＳとゲート１６との間を遮断する位置Ｐ１にスプルコア２８を配置する。次いで溶湯空間ＷＳに溶湯を供給する。次にプランジャ２３を前進させて溶湯とともにスプルコア２８を前進させる。ゲート１６が開通する位置までスプルコア２８を前進させる。別言すれば、スプルコア２８がストッパ（ポケット３０）に当接する最前進位置に達するまでプランジャ２３を前進させる。スプルコア２８がポケット３０に達すると、ゲート１６と溶湯空間ＷＳが連通して溶湯がキャビティＣＶへ射出される。
【００２６】
上記の方法において、溶湯を供給する工程では、プランジャ２３がスリーブ２６に設けられた溶湯供給口１８を閉鎖する位置に到達したときの溶湯空間ＷＳの容積と同じ量の溶湯をスリーブに供給することが好ましい。その理由は前に述べたとおりである。
【００２７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２８】
１４：移動型
１６：ゲート
１８：溶湯供給口
２０：ラドル
２２：ロッド
２３：プランジャ
２４：プランジャチップ
２６：スリーブ
２８、１２８：スプルコア
３０、１３０：ポケット（ストッパ）
３２：固定型
３６：電磁石
４０：ロボットアーム
１００、２００、３００：鋳造装置
１２８ａ、１２８ｂ：突部（把持部）
ＣＶ：キャビティ
Ｗ：溶湯
ＷＳ：溶湯空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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