(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下型と上型の間に介在する複数個の摺動型を互いに接近させるとともに、前記下型に対して前記上型を接近させることで、キャビティと、前記キャビティに連なる複数個の押湯を形成する工程と、
前記上型及び前記複数個の摺動型中の１個に当接する保温手段保持部材で前記押湯を閉塞した状態で、前記押湯に供給された溶湯を、前記保温手段保持部材に保持された保温手段によって保温するとともに、前記キャビティに供給された溶湯を凝固させて固相とする工程と、
を有するとともに、
前記キャビティに、ディスク形状部を形成するディスク形状部形成部と、前記ディスク形状部を囲繞する円環部を形成する円環部形成部と、前記ディスク形状部及び前記円環部の双方に連なる複数個の連結部を形成する複数個の連結部形成部とを画成し、
前記押湯を、前記連結部形成部の各々が前記円環部形成部に連なる箇所に形成し、
前記ディスク形状部形成部から注湯を行い、その後、前記複数個の連結部形成部の各々から前記円環部形成部まで溶湯を流動させ、
さらに、前記円環部形成部では、前記連結部形成部から流入した溶湯を、該連結部形成部に隣接する別の前記連結部形成部に向かって流動させ、
前記円環部形成部内で、前記連結部形成部から、隣接する別の前記連結部形成部に向かって流動する溶湯同士が合流する合流点で、前記上型に形成された貯留用凹部にて、合流した溶湯を貯留し、
且つ前記押湯内の溶湯を、前記上型及び前記保温手段保持部材に接触させて保温することを特徴とする鋳造加工方法。
【請求項２】
請求項１記載の鋳造加工方法において、前記保温手段保持部材に、前記押湯に進入する２個の脚部を設け、且つ前記保温手段を、前記脚部に到達した保温手段保持孔に挿入して保持し、
さらに、前記２個の脚部同士の間に、前記摺動型に当接するリブ部を突出形成し、該リブ部を前記押湯に進入させて該押湯内の溶湯に接触させることを特徴とする鋳造加工方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の鋳造加工方法において、前記保温手段保持部材にガスベントを形成し、該ガスベントを介して、前記押湯内のガスを大気に導出することを特徴とする鋳造加工方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋳造加工方法において、前記保温手段保持部材を前記上型又は前記摺動型のいずれかに保持することを特徴とする鋳造加工方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋳造加工方法において、前記保温手段保持部材の温度を、前記押湯内の溶湯の固相線温度よりも１〜１００℃低温に設定することを特徴とする鋳造加工方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋳造加工方法において、鋳造品としてホイールの鋳造素材を得ることを特徴とする鋳造加工方法。
【請求項７】
下型と、
前記下型に対して接近又は離間する方向に変位する上型と、
前記下型と前記上型の間に介装されるとともに互いに接近又は離間する方向に変位することが可能であり、且つ前記下型及び前記上型とともにキャビティ及び押湯を形成する複数個の摺動型と、
前記摺動型及び前記上型に当接して前記押湯を閉塞するとともに、該押湯に挿入される保温手段を保持するための保温手段保持部材と、
を備え、
前記キャビティに、ディスク形状部を形成するディスク形状部形成部と、前記ディスク形状部を囲繞する円環部を形成する円環部形成部と、前記ディスク形状部及び前記円環部の双方に連なる複数個の連結部を形成する複数個の連結部形成部とが画成されるとともに、前記連結部形成部の各々が前記円環部形成部に連なる箇所に前記保温手段保持部材が配置され、
前記ディスク形状部形成部が注湯口に連なり、前記連結部形成部の各々は、前記ディスク形状部形成部から前記円環部形成部に向かう溶湯の流動路となり、
さらに、前記円環部形成部は、前記連結部形成部から、該連結部形成部に隣接する別の前記連結部形成部に向かう溶湯の流動路となり、
前記上型に、前記円環部形成部中で前記連結部形成部から隣接する別の前記連結部形成部に向かって流動して合流した溶湯を貯留するための貯留用凹部が形成され、
且つ前記押湯内の溶湯を、前記上型及び前記保温手段保持部材に接触させて保温することを特徴とする鋳造加工装置。
【請求項８】
請求項７記載の鋳造加工装置において、前記保温手段保持部材は、前記押湯に進入する２個の脚部を有し、
前記保温手段を挿入して保持するための保温手段保持孔が前記脚部に到達し、
さらに、前記２個の脚部同士の間に、前記摺動型に当接するとともに前記押湯に進入して該押湯内の溶湯に接触するリブ部が突出形成されていることを特徴とする鋳造加工装置。
【請求項９】
請求項７又は８記載の鋳造加工装置において、前記保温手段保持部材に、前記押湯内のガスを大気に導出するためのガスベントが形成されていることを特徴とする鋳造加工装置。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１項に記載の鋳造加工装置において、前記保温手段保持部材が前記上型又は前記摺動型のいずれかに保持されることを特徴とする鋳造加工装置。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか１項に記載の鋳造加工装置において、鋳造品としてホイールの鋳造素材を得ることを特徴とする鋳造加工装置。
【請求項１２】
ディスク形状部と、
前記ディスク形状部を囲繞する円環部と、
前記ディスク形状部及び前記円環部の双方に連なる複数個の連結部と、
を有し、
前記ディスク形状部には、前記円環部の直径方向に対して直交する方向に延在する方案部が連なり、
前記円環部には、連結部の各々が連なる箇所に、前記方案部と同一方向に突出した押湯部がそれぞれ形成され、
さらに、隣接する前記押湯部同士の間に、前記押湯部と同一方向に突出した凸部が形成されていることを特徴とする鋳造品。
【請求項１３】
請求項１２記載の鋳造品において、前記押湯部に２個の孔が形成されていることを特徴とする鋳造品。
【請求項１４】
請求項１２又は１３記載の鋳造品において、該鋳造品がホイールの鋳造素材であることを特徴とする鋳造品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押湯内の溶湯を保温して指向性凝固を行う鋳造加工方法及びその装置と、それによって得られる鋳造品に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造加工においては、引け巣の発生を防止して製品歩留まりを向上させるべく、製品外に押湯方案を取り付けることが広汎に実施されている。溶湯は、液相から固相に相変態する（凝固する）際に体積収縮を起こすため、製品部で引け巣不良となる。この体積収縮分を補うべく、余剰の溶湯を押湯に供給し、押湯から溶湯を製品部に供給することで引け巣を解消して製品の健全性を確保している。
【０００３】
ここで、押湯内の溶湯がキャビティ（製品部）内の溶湯よりも早く凝固してしまうと、溶湯が移動できなくなるので体積収縮分を補うことができなくなる。このため、一般的には、押湯内に多量の溶湯を貯留することで、キャビティ内の溶湯よりも凝固速度を小さくしている。すなわち、キャビティ内の溶湯が先に凝固し、その後に押湯内の溶湯が凝固する、いわゆる指向性凝固を実現している。
【０００４】
しかしながら、このために多量の溶湯が必要となる。また、押湯内の溶湯が凝固して形成される押湯部が大形状・大体積となる。押湯部は製品部分から除去されるので、材料歩留まりが低下し、結局、コストが高騰するという不都合が顕在化している。
【０００５】
しかも、押湯内に残留した多量の溶湯が凝固するまでは型開きができないので、型閉じを行ってから鋳造品を取り出すまでのサイクルタイムが長くなるため、生産性が低いという不都合も生じる。
【０００６】
そこで、特許文献１〜４をはじめとし、押湯内の溶湯を加熱することが種々提案されている。この場合、押湯内の溶湯が加熱されることで凝固し難くなるために指向性凝固させることが容易となるので、押湯分の溶湯の量を低減することができるからである。また、このためにサイクルタイムの短縮を図ることもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３２９４５０号公報
【特許文献２】特開昭６１−７８５５３号公報
【特許文献３】特開２０１３−４９０８２号公報
【特許文献４】特開２０１３−４９０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、押湯内の溶湯を加熱することは周知技術であるが、押湯に供給する溶湯量をさらに低減することが可能となるように、該押湯内の溶湯を一層効率よく加熱することが要請されている。
【０００９】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、押湯内の溶湯を効率よく保温することが可能であり、しかも、引け巣が形成されることを抑制し得る鋳造加工方法及びその装置と、それによって得られる鋳造品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】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明に係る鋳造加工方法は、下型と上型の間に介在する複数個の摺動型を互いに接近させるとともに、前記下型に対して前記上型を接近させることで、キャビティと、前記キャビティに連なる複数個の押湯を形成する工程と、
前記上型及び前記複数個の摺動型中の１個に当接する保温手段保持部材で前記押湯を閉塞した状態で、前記押湯に供給された溶湯を、前記保温手段保持部材に保持された保温手段によって保温するとともに、前記キャビティに供給された溶湯を凝固させて固相とする工程と、
を有し、
前記押湯内の溶湯を、前記上型及び前記保温手段保持部材に接触させて保温することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る鋳造加工装置は、下型と、
前記下型に対して接近又は離間する方向に変位する上型と、
前記下型と前記上型の間に介装されるとともに互いに接近又は離間する方向に変位することが可能であり、且つ前記下型及び前記上型とともにキャビティ及び押湯を形成する複数個の摺動型と、
前記摺動型及び前記上型に当接して前記押湯を閉塞するとともに、該押湯に挿入される保温手段を保持するための保温手段保持部材と、
を備え、
前記押湯内の溶湯を、前記上型及び前記保温手段保持部材に接触させて保温することを特徴とする。
【００１２】
すなわち、本発明においては、先ず、保温手段保持部材で押湯を閉塞するようにしている。このため、押湯内の溶湯の熱が大気に放散されることがない。この分、溶湯の温度が低下し難くなる。加えて、押湯内の溶湯を保温手段保持部材に接触しているので、溶湯の熱が保温手段に移動し難い。このため、溶湯量が少量であっても温度低下が小さい。以上のことが相俟って、押湯内の溶湯が効率よく保温される。
【００１３】
従って、押湯内では、溶湯が少量であっても、キャビティ内の溶湯に比して冷却速度を十分に小さくすることができる。その結果として、キャビティ内の溶湯が先に凝固し、その後、押湯内の溶湯が凝固する指向性凝固を実現することができる。すなわち、キャビティ内の溶湯が凝固して体積収縮を起こした際には押湯から製品部へ溶湯が供給される。これにより、鋳造品の製品部に鋳造不良が発生することが回避される。
【００１４】
しかも、押湯への溶湯の供給量、換言すれば、溶湯の全使用量が低減する。従って、押湯内の溶湯が凝固して形成された押湯部の体積も低減する。このために材料歩留まりが向上するので、コストの低廉化を図ることができる。
【００１５】
その上、押湯内に残留した溶湯が少量であるので、該溶湯の凝固が終了するまでの時間が短い。従って、型閉じを行ってから鋳造品を取り出すまでのサイクルタイムの短縮を図ることができる。
【００１６】
保温手段保持部材には、２個の脚部を設けるとともに、前記２個の脚部同士の間に、前記摺動型に当接するリブ部を突出形成することが好ましい。なお、脚部には、保温手段を挿入して保持するための保温手段保持孔を形成する。すなわち、脚部は、保温手段を内包する。また、脚部及びリブ部の双方を、押湯に進入するようにする。
【００１７】
この場合、保温手段保持部材の脚部及びリブ部が押湯内の溶湯に接触する。上記したように脚部には保温手段が内包されており、且つリブ部によって保温手段保持部材と溶湯との接触面積が大きくなるので、押湯内の溶湯に対する保温効果が一層向上する。
【００１８】
ここで、押湯内にガス（一般的には大気）が残留した状態で該押湯に溶湯を供給すると、ガス背圧が生じて溶湯が押湯に流入し難くなる。これを回避するべく、保温手段保持部材にガスベントを形成することが好ましい。この場合、押湯内のガスを、前記ガスベントを介して大気に容易に導出することができるようになるからである。
【００１９】
また、保温手段保持部材は、上型又は摺動型のいずれかに保持することが好ましい。この場合、保温手段保持部材は、上型又は摺動型と一体的に変位する。従って、保温手段保持部材を上型又は摺動型と別個に変位させるための変位機構等が不要となるので、鋳造加工装置の構成が簡素化するという利点が得られる。
【００２０】
以上のような構成において鋳造加工を行う際、前記保温手段保持部材の温度を、前記押湯内の溶湯の固相線温度よりも１〜１００℃低温に設定することが好ましい。具体的には、押湯内の溶湯の固相線温度が６００℃である場合、前記保温手段保持部材の温度が５００〜５９９℃となるように、保温手段の発熱量等を制御すればよい。
【００２１】
押湯内の溶湯を加熱する従来技術では、加熱体の温度を溶湯の固相線温度以上とし、押湯が不要となった時点で加熱体を押湯から取り出して加熱を停止するようにしているが、この場合、加熱体を変位させるための変位機構が必要であり、鋳造加工装置の構成が複雑となる。また、押湯内の溶湯は、加熱体が取り出された後から凝固し始めるので、その分、型開きが可能となるまでの待機時間が長くなる。
【００２２】
これに対し、上記の場合、保温手段保持部材の温度が溶湯の固相線温度を下回っているので、押湯内の溶湯が、保温されながらも徐々に凝固する。このため、押湯内の溶湯の凝固を促進するために保温手段保持部材を取り出す必要がない。従って、保温手段保持部材を変位させるための変位機構が不要であるので、鋳造加工装置の構成の簡素化を図ることができる。また、押湯内の溶湯が少量であるため、凝固完了までの時間が短くなり、型開きが可能となるまでの待機時間の短縮を図ることが容易となる。結局、鋳造加工のサイクルタイムの短縮を図ることができる。
【００２３】
ここで、鋳造加工を行うキャビティは、ディスク形状部を形成するディスク形状部形成部と、前記ディスク形状部を囲繞する円環部を形成する円環部形成部と、前記ディスク形状部及び前記円環部の双方に連なる複数個の連結部を形成する複数個の連結部形成部とが画成されるものである。この場合、押湯を、前記連結部形成部の各々が前記円環部形成部に連なる箇所に形成すればよい。この箇所が、押湯（溶湯の補充）が必要な部位であるからである。
【００２４】
なお、この場合においては、前記ディスク形状部形成部から注湯を行うようにしてもよい。溶湯は、その後、前記複数個の連結部形成部の各々から前記円環部形成部に流動する。さらに、前記円環部形成部では、前記連結部形成部から流入した溶湯が、該連結部形成部に隣接する別の前記連結部形成部に向かって流動する。従って、前記円環部形成部内では、１個の前記連結部形成部から、隣接する別の前記連結部形成部に向かって流動する溶湯同士が合流することになる。
【００２５】
前記上型には、この合流点に対応する部位に貯留用凹部を形成する。そして、上記のように流動して合流した溶湯を、貯留用凹部で貯留するとよい。すなわち、合流した溶湯を貯留用凹部に流入させる。
【００２６】
溶湯の合流点では、合流による欠陥（酸化膜等）が発生し易い。これに対し、上記のようにして合流した溶湯を貯留用凹部に流入させた（捕捉した）場合、合流による欠陥が発生するときには、その発生箇所は、貯留用凹部に流入した溶湯が凝固して形成された凸部となる。すなわち、円環部形成部で形成される円環部、換言すれば、製品に、合流による欠陥が発生することを回避することが容易となる。
【００２７】
さらに、本発明に係る鋳造品は、ディスク形状部と、
前記ディスク形状部を囲繞する円環部と、
前記ディスク形状部及び前記円環部の双方に連なる複数個の連結部と、
を有し、
前記ディスク形状部には、前記円環部の直径方向に対して直交する方向に延在する方案部が連なり、
前記円環部には、連結部の各々が連なる箇所に、前記方案部と同一方向に突出した押湯部がそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【００２８】
すなわち、この鋳造品は、ディスク形状部を形成するディスク形状部形成部と、前記ディスク形状部を囲繞する円環部を形成する円環部形成部と、前記ディスク形状部及び前記円環部の双方に連なる複数個の連結部を形成する複数個の連結部形成部とが画成されたキャビティに注湯を行うことによって得られる。
【００２９】
保温手段保持部材に２個の脚部が設けられているときには、鋳造品の押湯部に、脚部に対応する孔が形成される。脚部が２個であるので、孔の個数も２個である。
【００３０】
また、上型に貯留用凹部が形成されていることに対応し、鋳造品には、隣接する前記押湯部同士の間に、前記押湯部と同一方向に突出した凸部が形成される。
【００３１】
このような形状の鋳造品としては、ホイールの鋳造素材が例示される。この場合、ハブがディスク形状部に相当し、また、スポーク及びリムの各々が、連結部、円環部に相当する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、保温手段保持部材で押湯を閉塞するとともに、この保温手段保持部材に押湯内の溶湯を接触させるようにしている。押湯が閉塞されているために該押湯内の溶湯の熱が大気に放散されることがないので、溶湯の温度が低下し難くなる。また、溶湯が保温手段保持部材に接触しているにも関わらず、溶湯からの熱移動が少ないために溶湯が少量であっても温度低下を起こし難い。以上により、押湯内の溶湯が効率よく保温される。
【００３３】
このため、押湯内の溶湯が少量であっても、該溶湯の冷却速度を、キャビティ内の溶湯に比して十分に小さくすることができる。従って、キャビティ内の溶湯が凝固して体積収縮を起こした際には、押湯から溶湯が補充されて製品の健全性が確保される。これにより、鋳造品の製品部に鋳造不良が発生することが回避される。
【００３４】
また、押湯への溶湯の供給量を低減することができるので、押湯部の体積も低減する。このために溶湯の歩留まりが向上するので、コストの低廉化を図ることが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係る鋳造品（自動二輪車用ホイールの鋳造素材）の全体概略斜視図である。
【図２】前記鋳造品を得るための鋳造加工装置の要部概略斜視図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【図４】前記鋳造加工装置を構成する上型の、キャビティを形成する面側を視点とした概略全体斜視図である。
【図５】前記鋳造加工装置を構成する保温ブロック体（保温手段保持部材）の概略全体正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明に係る鋳造加工方法につき、それを実施するための鋳造加工装置と、該鋳造加工方法によって得られる鋳造品との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
先ず、鋳造品について説明する。図１は、本実施の形態に係る鋳造品である自動二輪車用ホイールの鋳造素材１０の全体概略斜視図である。この鋳造素材１０は、アルミニウム合金、例えば、日本工業規格（ＪＩＳ）で規定されるＡＣ４ＣＨからなり、鋳造加工によって得られる。
【００３８】
該鋳造素材１０は、ハブ１２（ディスク形状部）と、円環形状をなすリム１４（円環部）と、ハブ１２及びリム１４の双方に連なる５個のスポーク１６（連結部）とを有する。なお、各スポーク１６には、軽量化のための薄肉部１８が貫通形成されている。
【００３９】
ハブ１２には、方案部２０が連なる。この方案部２０の延在方向は、ハブ１２及びリム１４の直径方向と略直交する。従って、鋳造素材１０を、ハブ１２及びリム１４の直径が水平方向に沿って延在するような姿勢としたとき、方案部２０は鉛直方向に沿って延在する。
【００４０】
リム１４には、内周端面２２、外周端面２４、側方端面２６ａ、２６ｂが存在する。ハブ１２は、リム１４の内周端面２２側に位置しており、このため、リム１４はハブ１２を囲繞している。また、スポーク１６は、リム１４の内周端面２２に対して連なっている。
【００４１】
また、リム１４の側方端面２６ｂには、各スポーク１６が連なる箇所に押湯部２８が突出形成されている。押湯部２８の内周端面２２側の壁の高さは、外周端面２４に比して大きく立ち上がっている。すなわち、押湯部２８には、内周端面２２から外周端面２４に向かうにつれて段差が生じている。
【００４２】
この場合、スポーク１６が５個であるので、押湯部２８も５個存在する。押湯部２８同士は略等間隔で離間しており、このため、各押湯部２８は、仮想的な正五角形の頂点に位置する。また、押湯部２８は方案部２０と同一方向に突出しており、その延在方向も方案部２０と同一である。
【００４３】
各押湯部２８には、２個の孔２９が形成されている。この孔２９については、後述する。
【００４４】
リム１４の側方端面２６ａには、さらに、隣接する押湯部２８、２８同士の間に凸部３０が突出形成されている。すなわち、凸部３０は、隣接する押湯部２８同士に挟まれた位置となるように５個が設けられている。一方の押湯部２８から凸部３０に至るまでの距離Ｌ１と、残余の一方の押湯部２８から凸部３０に至るまでの距離Ｌ２は略同等である。従って、凸部３０同士は略等間隔で離間しており、このため、各凸部３０は、仮想的な正五角形の頂点に位置する。また、凸部３０は、方案部２０及び押湯部２８と同一方向に突出しており、その延在方向も方案部２０及び押湯部２８と同一である。
【００４５】
鋳造素材１０の以上の形状は、鋳造加工を行うときの溶湯の流動方向に関係する。この点については、後述する。
【００４６】
次に、鋳造加工装置につき説明する。図２は、本実施の形態に係る鋳造加工装置４０の要部概略斜視図であり、図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。この鋳造加工装置４０は、略円盤形状をなす下型４２と、該下型４２上を摺動する複数個（本実施の形態では４個）の摺動型、すなわち、第１摺動型４４ａ、第２摺動型４４ｂ、第３摺動型４４ｃ及び第４摺動型４４ｄと、これら下型４２及び第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄとともに、図３に示すキャビティ４６及び押湯４８を形成する上型５０とを有する。なお、第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄは互いに略同一形状であるが、説明の便宜上、相違する参照符号を付している。また、理解を容易にするべく、キャビティ４６と押湯４８の間に境界線Ｍを引いている。
【００４７】
下型４２は略円盤形状をなし、図示しない基盤に位置決め固定された、いわゆる固定型である。この下型４２の中心には、ハブ１２を形成するための中子５２（図３参照）が設けられる。また、下型４２には、第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄの各々を案内するための案内レール５４が突出形成される（図２参照）。案内レール５４は、第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄが互いに接近又は離間する方向に沿って延在する。
【００４８】
一方、第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄには、それぞれ、係合凹部５６が陥没形成される。各係合凹部５６が案内レール５４に係合されることで、第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄが案内レール５４に沿って所定方向に変位する。なお、第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄには、図示しない第１〜第４変位機構（例えば、油圧シリンダ）等が個別に設けられる。第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄは、これら第１〜第４変位機構の作用下に個別に変位する。これら第１〜第４変位機構は、基本的には同期して付勢される。勿論、この場合、第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄは同時に変位する。
【００４９】
図３に示すように、第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄには、それぞれ、ヒータ５８を挿入するためのヒータ保持孔６０が形成される。ヒータ保持孔６０は、鉛直方向に対して傾斜するように延在している。なお、ヒータ保持孔６０は、第１摺動型４４ａ、第３摺動型４４ｃ及び第４摺動型４４ｄには１個のみ形成され、第２摺動型４４ｂには２個が形成されている。
【００５０】
上型５０は、円筒形状部６２と、該円筒形状部６２に比して大径なフランジ部６４とからなり、図示しない第５変位機構（例えば、油圧シリンダ）の作用下に、下型４２に対して接近又は離間する方向に変位する。換言すれば、上型５０は、昇降動作する可動型である。
【００５１】
上型５０が下降して、互いに接近した第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄの上端面にフランジ部６４が当接することに伴い（図２参照）、円筒形状部６２の底面がキャビティ４６を形成する。
【００５２】
図３に示すように、キャビティ４６には、ハブ１２を形成するハブ形成部６６（ディスク形状部形成部）、リム１４を形成するリム形成部６８（円環部形成部）、スポーク１６を形成するスポーク形成部７０（連結部形成部）が画成される。勿論、スポーク形成部７０は、ハブ形成部６６及びリム形成部６８の双方に連なり、スポーク１６の個数に対応して５個が形成される。
【００５３】
円筒形状部６２の底面の略中心には、注湯口７２が形成される。この注湯口７２に注湯管７４が設けられ、さらに、該注湯管７４に案内樋７６が連結される。本実施の形態において、キャビティ４６及び押湯４８に到達する溶湯Ｌは、案内樋７６及び注湯管７４を介して注湯口７２から注湯されたものである。すなわち、注湯口７２以外に溶湯Ｌが導入される箇所はない。
【００５４】
また、円筒形状部６２の底面には、図４に示すように、ハブ１２の略上半分の形状に対応する形状の第１凹部７８、スポーク１６の略上半分の形状に対応する形状の第２凹部８０、リム１４の略上半分の形状に対応する形状の第３凹部８２が陥没形成される。これら第１凹部７８、第２凹部８０、第３凹部８２は、下型４２及び第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄとともに、ハブ形成部６６、スポーク形成部７０、リム形成部６８を形成する。
【００５５】
ここで、円筒形状部６２には、その側周壁の一部が切り欠かれたような形状の押湯形成部８４が５個形成される。すなわち、押湯形成部８４は、円筒形状部６２の外周壁側から内周壁側に指向する陥没からなる。各押湯形成部８４は、第２凹部８０（スポーク形成部７０）の各々が第３凹部８２（リム形成部６８）に連なる箇所に位置している。また、押湯形成部８４は、第３凹部８２に連なり且つフランジ部６４で開口している。
【００５６】
また、互いに隣接する押湯形成部８４、８４の略中間には、円筒形状部６２の外周壁の一部が内周壁側に向かって若干切り欠かれたような形状の貯留用凹部８６が形成される。このため、貯留用凹部８６は、第３凹部８２の一部をさらにフランジ部６４側に陥没させたような形状をなす。押湯形成部８４が５個存在するため、貯留用凹部８６も５個存在する。
【００５７】
フランジ部６４では、上記したように押湯形成部８４が開口する。また、各押湯形成部８４の近傍には、図２に示すように、ヒータ８８（図３参照）を保持するためのヒータ保持孔９０が形成される。
【００５８】
各押湯形成部８４には、保温手段保持部材としての保温ブロック体９２が挿入される。図５に示すように、保温ブロック体９２は、２個の脚部９４ａ、９４ｂ、本体部９６、及び幅広の頭部９８を有する。押湯形成部８４の開口に形成された段部９９が頭部９８に比して幅狭であるため、保温ブロック体９２が押湯形成部８４に挿入される際、頭部９８が段部９９に堰止される。この堰止により、保温ブロック体９２が位置決め固定される。
【００５９】
説明の便宜上、本体部９６の、上型５０に臨む側の端面を前面、第１摺動型４４ａに臨む側の端面を後面とすると、前面は上型５０に当接し、一方、後面は第１摺動型４４ａに当接する。すなわち、保温ブロック体９２は、上型５０と第１摺動型４４ａとの間に介装される。なお、後面の一部は、第１摺動型４４ａの形状に合わせて傾斜した傾斜面となっている。以上は第１摺動型４４ａを例示して説明したが、第２〜第４摺動型４４ｂ〜４４ｄのいずれかにおいても同様である。
【００６０】
以上から諒解されるように、上型５０と第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄとの間のクリアランスは、保温ブロック体９２の本体部９６によって充填される（図３参照）。従って、溶湯Ｌが、本体部９６の下端面を超えて上昇することはない。すなわち、押湯４８は、上型５０（押湯形成部８４）、第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄのいずれか、本体部９６の下端面によって形成される空間であり、保温ブロック体９２は、押湯４８を閉空間とする蓋部材として機能する。
【００６１】
一方、本体部９６から下型４２側に向かうように突出した２個の脚部９４ａ、９４ｂは、押湯４８に進入する。従って、脚部９４ａ、９４ｂは、押湯４８内の溶湯Ｌに接触する。脚部９４ａ、９４ｂは、上型５０及び第１摺動型４４ａ（又は第２〜第４摺動型４４ｂ〜４４ｄのいずれか）の傾斜に合わせて傾斜している。
【００６２】
保温ブロック体９２には、頭部９８から各脚部９４ａ、９４ｂの略先端に至るまで、保温手段であるヒータ１００ａ、１００ｂを保持するための２本のヒータ保持孔１０２ａ、１０２ｂが形成されている。上記したように脚部９４ａ、９４ｂが押湯４８内の溶湯Ｌに接触するので、該溶湯Ｌが、ヒータ１００ａ、１００ｂの作用下に温度上昇した保温ブロック体９２によって保温される。
【００６３】
脚部９４ａ、９４ｂ同士の間には、薄板形状のリブ部１０４が設けられる。具体的には、リブ部１０４は、本体部９６の後面に連設されて傾斜しており、このため、リブ部１０４の後面は、第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄのいずれかに当接する。一方、リブ部１０４の前面は、ヒータ保持孔１０２ａ、１０２ｂよりも後面側に偏倚した位置にある。すなわち、リブ部１０４は、脚部９４ａ、９４ｂよりも肉薄である。なお、リブ部１０４の本体部９６からの突出長さは、脚部９４ａ、９４ｂに比して小さく設定される。従って、押湯４８内の溶湯Ｌは脚部９４ａ、９４ｂ同士の間に進入し、リブ部１０４によって堰止される。
【００６４】
さらに、本体部９６において、ヒータ保持孔１０２ａ、１０２ｂ同士の間にはガスベント１０６が貫通形成される。ガスベント１０６の一端は、本体部９６の前面の、上型５０で閉塞されない箇所で開口しており、他端は、頭部９８で開口している。
【００６５】
本実施の形態に係る鋳造加工装置４０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき、本実施の形態に係る鋳造加工方法との関係で説明する。
【００６６】
ホイールの鋳造素材１０（図１参照）を得るには、先ず、型閉じを行って図２に示す状態とする。このためには、前記第１〜第４変位機構を付勢し、第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄを互いに接近させる。この際、第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄは、案内レール５４に案内されながら円滑に変位する。該案内レール５４に係合凹部５６が係合されているからである。
【００６７】
第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄが前進端まで変位した後、次に、前記第５変位機構を付勢し、上型５０を下側に指向して下降させる。上型５０のフランジ部６４が第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄの上端面に当接することにより、型閉じがなされてキャビティ４６が形成される。同時に、上型５０の押湯形成部８４（図４参照）が第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄによって囲繞される。押湯形成部８４の開口に保温ブロック体９２が予め挿入されているので、上型５０、第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄ、保温ブロック体９２によって囲繞された閉空間としての押湯４８がキャビティ４６に連なって形成される。
【００６８】
このように、本実施の形態においては、保温ブロック体９２を上型５０と一体的に変位させることが可能である。このため、保温ブロック体９２を上型５０とは別個に変位させるための機構を設ける必要がない。従って、鋳造加工装置４０の構成を簡素化することができる。
【００６９】
なお、型閉じに先んじてヒータ保持孔６０、９０、１０２ａ、１０２ｂにヒータ５８、８８、１００ａ、１００ｂを予め挿入しておくことは勿論である。ヒータ５８、８８、１００ａ、１００ｂは、型閉じの前に付勢しておくことが好ましい。この場合、型閉じされた時点で、第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄ、保温ブロック体９２、上型５０の温度が十分に上昇しているので、型閉じの後に迅速に注湯を行うことができるからである。
【００７０】
次に、図示しないラドル等から案内樋７６に溶湯Ｌを移す。溶湯Ｌとしては、例えば、アルミニウム合金の１種であるＡＣ４ＣＨを選定すればよい。
【００７１】
溶湯Ｌは、案内樋７６に案内されて流動し、注湯管７４を伝って注湯口７２からキャビティ４６に流入する。溶湯Ｌは、第１凹部７８を含むハブ形成部６６に先ず導入され、中子５２に接触することで、第２凹部８０を含む各スポーク形成部７０に分配される。溶湯Ｌは、さらに、各スポーク形成部７０を流動した後、第３凹部８２を含むリム形成部６８に流入する。
【００７２】
リム形成部６８は、スポーク形成部７０との連接箇所から二股に分岐して円弧形状に湾曲した形状となっている。このため、スポーク形成部７０からリム形成部６８に流入した溶湯Ｌは、スポーク形成部７０とリム形成部６８の連接箇所で分岐し、図４中に矢印で示すように、リム形成部６８中を、１個のスポーク形成部７０から、該スポーク形成部７０に隣接するスポーク形成部７０に向かうように流動する。従って、リム形成部６８には、互いに相反する方向に流動する溶湯Ｌの流れが生じる。
【００７３】
リム形成部６８を互いに相反する方向から流動してきた溶湯Ｌは、隣接するスポーク形成部７０同士の略中間点で合流する。ここで、上型５０には、該中間点に対応する箇所に貯留用凹部８６が形成されている。このため、合流した溶湯Ｌは貯留用凹部８６内を上昇する。すなわち、合流した溶湯Ｌが貯留用凹部８６に貯留され、最終的に、貯留用凹部８６が溶湯Ｌで充填される。
【００７４】
溶湯Ｌの合流点では、酸化物が発生し易くなる。しかしながら、本実施の形態では、上記したように合流した溶湯Ｌを貯留用凹部８６に押し出すようにしている。すなわち、合流した溶湯Ｌは、貯留用凹部８６で凝固して前記凸部３０（図１参照）となる。このため、酸化物が発生するときには、その発生箇所は凸部３０である。結局、貯留用凹部８６を形成することで、リム１４に酸化物が発生することを回避することができる。
【００７５】
リム形成部６８を含め、キャビティ４６の全体に溶湯Ｌが充填されると、余剰の溶湯Ｌが押湯４８内に流入する。溶湯Ｌは、保温ブロック体９２の２個の脚部９４ａ、９４ｂ同士の間に進入し、水平方向ではリブ部１０４の前面で堰止され、鉛直方向では保温ブロック体９２の本体部９６の下端面で堰止される。すなわち、脚部９４ａ、９４ｂ、リブ部１０４の前面、本体部９６の下端面が溶湯Ｌに接触する。
【００７６】
溶湯Ｌが押湯４８内に流動する間、押湯４８内のガス（一般的には大気）は、保温ブロック体９２に形成されたガスベント１０６を経由して外部に排出される。従って、押湯４８内にガスが残留することや、このことに起因して発生するガス背圧によって溶湯Ｌの押湯４８内への流入が妨げられることが回避される。
【００７７】
押湯４８の開口が保温ブロック体９２で閉塞されているために押湯４８が閉空間となっているので、押湯４８内の溶湯Ｌの熱が大気に放散されることがない。しかも、保温ブロック体９２の２個の脚部９４ａ、９４ｂ、本体部９６及びリブ部１０４は、ヒータ保持孔１０２ａ、１０２ｂに挿入されたヒータ１００ａ、１００ｂによって所定温度に予め昇温されている。さらに、ヒータ５８、８８が押湯４８の近傍に配設されている。以上のことが相俟って、押湯４８内の溶湯Ｌが効率よく保温される。
【００７８】
なお、保温ブロック体９２の温度は、溶湯Ｌの固相線温度よりも１〜１００℃低温に設定することが好ましく、５〜５５℃低温に設定することが一層好ましい。具体的には、溶湯ＬがＡＣ４ＣＨであるとき、その固相線温度は５５５℃である。従って、この場合、保温ブロック体９２の温度が４５５〜５５４℃、一層好ましくは５００〜５５０℃の範囲内となるように、ヒータ１００ａ、１００ｂの発熱量等を制御するとよい。
【００７９】
一方、キャビティ４６内の溶湯Ｌの熱は、下型４２や第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄ、上型５０によって奪取される。このためにキャビティ４６内の溶湯Ｌの温度が低下することに伴って、該溶湯Ｌが比較的速やかに凝固し始める。
【００８０】
これに対し、保温ブロック体９２に接触した押湯４８内の溶湯Ｌは、緩慢に凝固する。押湯４８内の溶湯Ｌが、上記したように保温されているからである。すなわち、キャビティ４６内の溶湯Ｌの冷却速度を大きく、且つ押湯４８内の溶湯Ｌの冷却速度を小さくすることができる。これにより、指向性凝固が実現される。
【００８１】
従って、キャビティ４６内の溶湯Ｌが凝固に伴って体積収縮を起こしたときには、押湯４８内で未だ液相状態である溶湯Ｌがキャビティ４６に流動する。結局、押湯４８からキャビティ４６に溶湯Ｌが補充されるので、製品（ホイール）となる部位に引け巣等が発生することを回避することができる。
【００８２】
このように、本実施の形態によれば、押湯４８を閉空間としたり、保温ブロック体９２の脚部９４ａ、９４ｂやリブ部１０４を押湯４８内の溶湯Ｌに接触させたりすることにより、押湯４８内の溶湯Ｌを効率よく保温するようにしている。このため、押湯４８内の溶湯Ｌが少量であっても、キャビティ４６内の溶湯Ｌよりも凝固速度を小さくすることができる。従って、鋳造不良の発生を抑制するために多量の溶湯Ｌを用いる必要がないので、溶湯Ｌの歩留まりが向上する。
【００８３】
押湯４８内の溶湯Ｌを加熱する従来技術（例えば、前記特許文献１〜４参照）では、加熱体の温度を溶湯Ｌの固相線以上とし、押湯が不要となった後、加熱体を押湯４８から取り出すことで加熱を停止するとともに、これにより押湯４８内の溶湯Ｌの凝固を開始させるようにしている。従って、加熱体を変位させて押湯４８から取り出すための変位機構が必要となる。また、押湯４８内の溶湯Ｌの凝固開始タイミングが比較的遅いので、型開きが可能となるまでの時間、ひいては、型閉じを開始してから型開きを行うまでのサイクルタイムを短縮することが容易ではない。
【００８４】
これに対し、本実施の形態では、保温ブロック体９２の温度が溶湯Ｌの固相線温度を下回るようにしているので、押湯４８内の溶湯Ｌが長時間にわたって液相状態を維持することはない。換言すれば、保温ブロック体９２の温度を、溶湯Ｌの固相線温度を下回るように設定することにより、押湯を行っている最中に、押湯４８内の溶湯Ｌを緩慢な速度で凝固させることができる。従って、押湯が不要となった後に保温ブロック体９２を押湯４８から離脱させる必要がない。このことも、保温ブロック体９２を上型５０とは個別に変位させるための変位機構を不要として鋳造加工装置４０を簡素化することに寄与する。なお、押湯が不要となった後に押湯４８内の溶湯Ｌの冷却速度を上昇させるときには、ヒータ５８、８８、１００ａ、１００ｂの発熱を停止すればよい。
【００８５】
その上、押湯４８内の溶湯Ｌの凝固開始タイミングが比較的早いので、型閉じを開始してから型開きを行うまでのサイクルタイムの短縮を図ることも容易である。
【００８６】
前記第５変位機構の作用下に上型５０を下型４２から離間する方向に変位させる（上昇させる）とともに、前記第１〜第４変位機構の作用下に第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄを互いに離間する方向に変位させることにより、型開きがなされて鋳造品が露呈する。リブ部１０４の後面が第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄに当接しているので、この分、鋳造品と第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄの接触面積が小さい。従って、鋳造品が第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄに溶着を起こすことが回避されるので、第１〜第４摺動型４４ａ〜４４ｄが鋳造品から比較的容易に離脱する。
【００８７】
図１に示すように、この鋳造品は、ハブ形成部６６によって形成されたハブ１２、スポーク形成部７０によって形成されたスポーク１６、リム形成部６８によって形成されたリム１４を有する自動二輪車用ホイールの鋳造素材１０である。該鋳造素材１０において、ハブ１２には、注湯口７２の溶湯Ｌが凝固した方案部２０が連なる。また、リム１４には、押湯４８の溶湯Ｌが凝固した押湯部２８が突出形成されるとともに、隣接する押湯部２８同士の間に、貯留用凹部８６の溶湯Ｌが凝固した凸部３０が突出形成される。
【００８８】
なお、押湯部２８の孔２９は、脚部９４ａ、９４ｂが離脱した跡である。すなわち、孔２９は、脚部９４ａ、９４ｂによって形成される。
【００８９】
鋳造加工の最中、リム形成部６８を相反する方向から流動して合流した溶湯Ｌが貯留用凹部８６（図４参照）に貯留されているので、リム１４に湯境が発生することが回避されている。さらに、押湯４８から溶湯Ｌが補充されているので、鋳造素材１０の製品部（ハブ１２、スポーク１６及びリム１４）に引け巣が発生することが回避されている。なお、鋳造不良が発生する場合、その発生箇所は、押湯部２８や凸部３０である。すなわち、本実施の形態によれば、鋳造素材１０の製品部に鋳造不良が発生することを回避することが容易である。
【００９０】
次に、鋳造素材１０から方案部２０、押湯部２８及び凸部３０等を除去する。これにより、ホイールが得られるに至る。上記したように、ハブ１２、スポーク１６及びリム１４に鋳造不良が発生することが回避されているので、ホイールとして、高品質且つ高強度のものを得ることができる。
【００９１】
また、押湯部２８及び凸部３０の体積が小さいので、リム１４からの除去作業が容易である。しかも、これらが小体積であることから、溶湯Ｌの歩留まりが向上する。
【００９２】
本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００９３】
例えば、本発明における押湯４８の構成は、鋳造品として自動二輪車用ホイールの鋳造素材１０を得るための上記鋳造加工装置４０にのみ採用されるものではなく、その他の鋳造品を得る鋳造加工装置に採用することも可能である。
【００９４】
また、保温ブロック体９２を、摺動型に保持するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１０…鋳造素材                    １２…ハブ
１４…リム                        １６…スポーク
２０…方案部                      ２８…押湯部
３０…凸部                        ４０…鋳造加工装置
４２…下型                        ４４ａ〜４４ｄ…第１〜第４摺動型
４６…キャビティ                  ４８…押湯
５０…上型                        ５８、８８、１００ａ、１００ｂ…ヒータ
６０、９０、１０２ａ、１０２ｂ…ヒータ保持孔
６２…円筒形状部                  ６４…フランジ部
６６…ハブ形成部                  ６８…リム形成部
７０…スポーク形成部              ７２…注湯口
７８…第１凹部                    ８０…第２凹部
８２…第３凹部                    ８４…押湯形成部
８６…貯留用凹部                  ９２…保温ブロック体
９４ａ、９４ｂ…脚部              ９６…本体部
９８…頭部                        １０４…リブ部
１０６…ガスベント
【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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