(57)【要約】【課題】ビレット等の金属材料をスリーブに投入すること無しに、連続鋳造試験を行うことができる連続ダイカスト鋳造装置を提供する。【解決手段】連続して鋳造する連続ダイカスト鋳造装置１０であって、金型１と、スリーブ２と、スリーブ２内に設けられる溶解保持炉４と、溶融金属７をスリーブ２内から金型１内に射出するプランジャーチップ３と、溶解保持炉４の開口を開閉する蓋部材５と、プランジャーチップ３に取り付けられる異材質部材６と、を備え、１ショット分の溶融金属７として溶解保持炉４の開口４ａから溢れ出た溶融金属７ａを蓋部材５を閉塞することでスリーブ２内に供給し、プランジャーチップ３により射出することで前記溢れ出た溶融金属７ａと異材質部材６とを金型１内に押し込んで鋳ぐるむことで粗材Ｓを鋳造し、該粗材Ｓを異材質部材６により前記溶解保持炉４内に入れ込み、溶解保持炉４により粗材Ｓを加熱溶解して再び溶融金属７とする。【選択図】図１
2016049545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続して鋳造する連続ダイカスト鋳造装置であって、
金型と、
前記金型に連通するスリーブと、
前記スリーブの内周面に開口を有する凹状に形成され、金属材料を加熱溶解して溶融金属にするとともに該溶融金属を保持する溶解保持炉と、
前記スリーブ内に摺動可能に挿入され、前記溶融金属を前記スリーブ内から前記金型内に射出するプランジャーチップと、
前記プランジャーチップの進退に応じて前記溶解保持炉の開口を開閉する蓋部材と、
前記プランジャーチップに取り付けられる、前記溶融金属とは異なる材質の異材質部材と、を備え、
前記蓋部材は、前記溶解保持炉の開口を閉塞することで１ショット分の前記溶融金属として前記溶解保持炉の開口から溢れ出た前記溶融金属を前記スリーブ内に供給し、
前記プランジャーチップは、前記スリーブ内に供給された溶融金属を前記金型へ射出することで該溶融金属と前記異材質部材とを鋳ぐるむとともに、前記金型が開いた際に前記金型内で凝固した溶融金属と前記異材質部材とを前記金型内から前記スリーブ内に引き戻して前記凝固した溶融金属を前記溶解保持炉内に入れ込み、
前記溶解保持炉は、前記凝固した溶融金属を加熱溶解して再び溶融金属とする、連続ダイカスト鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続ダイカスト鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属材料の成形技術として、溶融金属を加圧下で成形金型内に射出充填して成形品を得るダイカスト法を用いた技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１では、ビレットを加熱筒の後部のビレット供給口から順次１個ずつ供給し、プランジャの前進によりビレットをゾーン毎に温度コントロールされた加熱筒内の前方に送り、溶融状態または半溶融状態になった材料を成形金型へ射出する、金属材料の射出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３８２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ダイカスト鋳造装置で使用される金型材料の耐久性を評価するには実際に連続して鋳造を行って金型の劣化状況を確認することが望ましいが、非常に多くの時間と材料コストがかかる。例えば、特許文献１に開示された金属材料の射出装置を用いて、金型材料の評価のために連続鋳造試験を行う場合、ビレット等の金属材料を繰り返しスリーブ内に投入する必要があるため、非常に多くの時間と材料コストがかかる。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ビレット等の金属材料をスリーブに投入すること無しに、連続鋳造試験を行うことができる連続ダイカスト鋳造装置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】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、
連続して鋳造する連続ダイカスト鋳造装置であって、
金型と、
前記金型に連通するスリーブと、
前記スリーブの内周面に開口を有する凹状に形成され、金属材料を加熱溶解して溶融金属にするとともに該溶融金属を保持する溶解保持炉と、
前記スリーブ内に摺動可能に挿入され、前記溶融金属を前記スリーブ内から前記金型内に射出するプランジャーチップと、
前記プランジャーチップの進退に応じて前記溶解保持炉の開口を開閉する蓋部材と、
前記プランジャーチップに取り付けられる、前記溶融金属とは異なる材質の異材質部材と、を備え、
前記蓋部材は、前記溶解保持炉の開口を閉塞することで１ショット分の前記溶融金属として前記溶解保持炉の開口から溢れ出た前記溶融金属を前記スリーブ内に供給し、
前記プランジャーチップは、前記スリーブ内に供給された溶融金属を前記金型へ射出することで該溶融金属と前記異材質部材とを鋳ぐるむとともに、前記金型が開いた際に前記金型内で凝固した溶融金属と前記異材質部材とを前記金型内から前記スリーブ内に引き戻して前記凝固した溶融金属を前記溶解保持炉内に入れ込み、
前記溶解保持炉は、前記凝固した溶融金属を加熱溶解して再び溶融金属とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ビレット等の金属材料をスリーブに投入すること無しに、連続鋳造試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る第１実施形態の連続ダイカスト鋳造装置の構成を模式的に示す側面断面図。
【図２】第１実施形態の連続ダイカスト鋳造装置の動作を模式的に示す側面断面図であり、（１）は鋳込み前を示す図、（２）はプランジャーチップの前進開始を示す図、（３）は溶融金属の射出時を示す図、（４）は凝固完了後プランジャーチップの後進開始を示す図、（５）は粗材の再溶解を示す図。
【図３】第２実施形態の連続ダイカスト鋳造装置の構成を模式的に示す側面断面図。
【図４】加熱フィードバック制御を説明するための説明図。
【図５】第２実施形態の連続ダイカスト鋳造装置における射出時の流れを模式的に示す側面断面図であり、（１）は蓋体の閉塞及びプランジャーチップの後進によりスリーブ内に保持される溶融金属を示す図、（２）は蓋体の開放及びプランジャーチップの前進により金型に射出される溶融金属を示す図、（３）はプランジャーチップ後進時に閉塞する蓋体に押されて後進するビレットを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
先ず、本発明の第１実施形態に係る連続ダイカスト鋳造装置１０の構成について、図１、図２を用いて説明をする。連続ダイカスト鋳造装置１０は、連続してダイカスト鋳造を行うことができる装置である。具体的には、連続ダイカスト鋳造装置１０は、連続してダイカスト鋳造を行うことで金型材料の耐久性評価試験を行うことができる金型材料の評価試験機として用いることができる。
【００１３】
連続ダイカスト鋳造装置１０（以下、鋳造装置１０という）は、図１に示すように、金型１、スリーブ２、プランジャーチップ３、溶湯保持炉４、蓋部材５、異材質部材６、及びアクチュエータ（図示せず）により主に構成されている。詳細は後述するが、鋳造装置１０は、金属材料がスリーブ２内で加熱されて溶融した溶融金属７を保持し、該溶融金属７を金型１のキャビティ８内に充填して所定形状の鋳造品である粗材Ｓを連続して鋳造するものである。
なお、以下の説明においては、便宜上、図１、図２における矢印Ａの方向を前方として説明する。また、図１、図２においては、図面上の上下方向を鋳造装置１０の上下方向として説明する。
また、本実施形態における「溶融金属」とは、アルミニウム合金等の金属材料が溶融した状態のものであり、溶湯とも呼ばれるものである。
【００１４】
金型１は、可動型１ａと固定型１ｂからなり、型締めされた各型１ａ・１ｂの合わせ面に、鋳造品形状をかたどった空隙部であるキャビティ８と、該キャビティ８に連通するとともにスリーブ２から該キャビティ８に溶融金属７を供給するための経路となる湯道９が形成されている。金型１の固定型１ｂ側には、金型１に溶融金属７を供給するための経路となるスリーブ２が付設されている。
【００１５】
スリーブ２は、金型１に連通する管状の部材である。スリーブ２は、その内部に金型１のキャビティ８に向けて射出される溶融金属７を保持するための部材であり、スリーブ２前側の下部には溶解保持炉４を嵌合して取り付けるための取付口２ａ（図１参照）が形成されている。また、スリーブ２には、固定型１ｂに接続される側とは反対側の端部に開放された開放端部２ｃが形成されている。そして、スリーブ２内には、開放端部２ｃ側からプランジャーチップ３が挿入されている。
【００１６】
プランジャーチップ３は、スリーブ２の内径に略一致する外径（但し、スリーブ２の内径に比して小さい）に形成される略円柱状の部材であり、溶融金属７に接触する先端部は略半球状に形成されている。プランジャーチップ３は、スリーブ２内を摺動して所定の圧力で溶融金属７をスリーブ２内から金型１内のキャビティ８へ射出するための部材である。プランジャーチップ３は、スリーブ２内に摺動可能に挿入され、エアシリンダや油圧シリンダ等のアクチュエータ（図示せず）が備える支持軸１１によって、スリーブ２と軸心が同一となるように支持されている。プランジャーチップ３は、スリーブ２の軸心方向に摺動可能に配設される。プランジャーチップ３の前面には、異材質部材６が取り付けられている。
なお、前記射出の際は、スリーブ２内において、プランジャーチップ３の前端がスリーブ２の前端部である図１における位置Ｐまで摺動し、溶融金属７が湯道９を介してキャビティ８内に充填される。
【００１７】
支持軸１１は、図示せぬアクチュエータが備える軸部であり、該アクチュエータの駆動により軸心方向に進退（前後に往復）可能に構成されている。そして、支持軸１１の先端に、プランジャーチップ３を配設することによって、スリーブ２内にてプランジャーチップ３を進退（前後に往復摺動）させることができる構成になっている。
【００１８】
溶解保持炉４は、開口４ａを有する凹状に形成され、金属材料を加熱溶解して溶融金属７にする溶解炉であるとともに該溶融金属７を保持（貯留）する保持炉である。溶解保持炉４は、開口４ａと、該開口４ａから下方に延設される所定量の溶融金属７を貯留可能な凹部４ｂを有する。溶解保持炉４は、開口４ａがスリーブ２内周面に配置されるように、スリーブ２の下部の取付口２ａに嵌合した状態で取り付けられている。溶解保持炉４の上端は、スリーブ２の内周面２ｂと略面一である。溶解保持炉４は、スリーブ２の取付口２ａから適宜取外し可能であり、溶解保持炉４を取り外して溶融金属７の補給や清掃等のメンテナンスをすることが可能である。溶解保持炉４は、図示しない加熱手段を内部に有しており、該加熱手段により凹部４ｂの周囲を加熱して凹部４ｂ内において金属材料を溶融した状態である溶融金属７として保持するとともに、凹部４ｂ内に投入される粗材Ｓ（図２（５）参照）を溶融して溶融金属７とすることができる。溶解保持炉４が有する凹部４ｂは、粗材Ｓを開口４ａ介して収容可能な容積を有している。凹部４ｂは、平面視略四角形状であるが特に限定するものではなく、円形状や楕円状であってもよい。なお、溶解保持炉４の平面視における外形形状としては、本実施形態ではスリーブ２の取付口２ａの形状に合わせた略四角形状であるが、特に限定するものではなく、多角形状や楕円状、円状などであってもよく、スリーブ２に設ける取付口２ａの形状や溶融金属７の使用量に応じて適宜決定すればよい。溶解保持炉４は、凹部４ｂ内に溶融金属７を貯留するとともに、溶解保持炉４の上端から溢れ出る溶融金属７を保持することができる。なお、凹部４ｂ内に貯留された溶融金属７と溶解保持炉４の上端から溢れ出る溶融金属７とは、同じものであるが、説明の便宜上当該溶解保持炉４の上端から溢れ出る溶融金属７を図１、図２に示すように「溶融金属７ａ」とする。溶融金属７ａは、所定の粘性を有するともに表面張力が働くことにより溶解保持炉４の上端から上方に盛り上がった状態（丸みを帯びた状態）で保持可能であるため、溶解保持炉４の凹部４ｂ内に貯留された溶融金属７上で所定量の溶融金属７ａ（例えば、射出１ショット分）保持することが可能である（図１参照）。溶解保持炉４の上端から溢れ出た溶解金属７ａは、蓋部材５が前方へ移動して閉まることで溶解保持炉４上から蓋部材５上へと移動可能である（図２（１）、（２）参照）。本実施形態における溶解保持炉４は、例えば凹部４ｂ内が溶融金属７で満たされた状態で、この凹部４ｂ内に粗材Ｓを入れることで当該粗材Ｓが再び加熱溶解されて溶融金属７にもどる。
【００１９】
蓋部材５は、プランジャーチップ３の進退に応じて溶解保持炉４の開口４ａを開閉するものである。蓋部材５は、断面視略Ｌ字状であり、蓋本体５ａ及び蓋基部５ｂを有している。蓋本体５ａは、スリーブ２の内周面（下側面）に沿って摺動可能な湾曲板状に形成され、プランジャーチップ３の下側に配置されるとともにプランジャーチップ３よりも前方に突出して設けられている。蓋基部５ｂは、蓋本体５ａの後端から上方に延設され、支持軸１１の側部に係合自在に取り付けられている。蓋部材５は、支持軸１１に取り付けられているため、該支持軸１１に支持されるプランジャーチップ３を動作させることで、蓋部材５がスリーブ２内の下側を往復摺動し、溶解保持炉４の開口４ａを開閉することができる。具体的には、スリーブ２内のプランジャーチップ３が最後端の位置から前進した際に蓋部材５も連動して前進し、溶解保持炉４の開口４が蓋部材５で閉じられる（図２（１）、（２）参照）。プランジャーチップ３が図２（２）に示す位置からさらに前進すると、蓋部材５と支持軸１１との係合が解除されて、蓋部材５により溶解保持炉４の開口４を閉じた状態が保持され、プランジャーチップ３は溶解保持炉４上を通過して前進することができる（図２（３）参照）。一方、スリーブ２内のプランジャーチップ３が最前端の位置Ｐから後進して図２（４）に示す位置に到達した際に蓋部材５と支持軸１１とが係合される（図２（４）参照）。プランジャーチップ３が図２（４）に示す位置からさらに後進すると蓋部材５も連動して後進し、溶解保持炉４の開口４を覆う蓋部材５が開けられる。このように、プランジャーチップ３を支持する支持軸１１と蓋部材５とは選択的に係合され、プランジャーチップ３の前進もしくは後進に応じて蓋部材５により溶解保持炉４の開口４の開閉が行われる。また、蓋部材５により溶解保持炉４の開口４ａを閉じることで、溶解保持炉４から溢れている溶融金属７ａを蓋部材５上に載せることができる（図２（２）参照）。
なお、本実施形態では、蓋部材５を支持軸１１の側部に係合自在に取り付ける構成としているが、特に限定するものではなく、例えばプランジャーチップ３に係合自在に取り付ける構成としてもよい。
【００２０】
異材質部材６は、プランジャーチップ３の先端に取り付けられる、溶融金属７とは異なる材質で形成される横長シート状の部材である。異材質部材６は、プランジャーチップ３から前方に所定の長さで延設される。異材質部材６としては、例えば、耐熱性及び所定の可撓性を有するカーボン繊維等が好ましい。異材質部材６の耐熱性（融点）として、溶融金属７の熱に耐える耐熱性、すなわち溶融金属７の融点を超える融点を有することが好ましい（例えば、溶融金属７がアルミ合金等の場合では６５０℃以上が好ましい）。異材質部材６は、所定の可撓性を有しているため屈曲可能であり、例えばプランジャーチップ３により射出が行われた際に、異材質部材６の先端側が金型１内の湯道９やキャビティ８のそれぞれの内部形状に従って屈曲され、湯道９を介してキャビティ８内に挿通させることが可能である（図２（３）参照）。異材質部材６は、シート状であるため、プランジャーチップ３の射出により溶融金属７ａが金型１（キャビティ８）内に圧入された際にも、該圧入を妨げることなく溶融金属７ａに鋳込まれる。
【００２１】
なお、異材質部材６を構成する材質としては、溶融金属７に耐える耐熱性（融点）を有していれば特に限定するものではなく、本実施形態で用いるカーボン繊維以外のものとしては、例えば、繊維化したセラミックやチタンで編まれたシート状のものを用いることができる。
【００２２】
以上のように構成される鋳造装置１０は、溶融金属７ａと一緒に、該溶融金属７ａを超える融点を有する他物質（例えばカーボン系、チタン系、セラミック系などいずれか一種類以上の物質）からなる異材質部材６を鋳込むことができる。また、鋳造装置１０では、スリーブ２内において軸心方向に動作する射出機構の一例であるプランジャーチップ３を有し、該プランジャーチップ３に前記異材質部材６が上述した第１実施形態の如く物理的（機械的な連結）に取り付けられる、もしくは化学的（溶接等の結合）に取り付けられ、プランジャーチップ３と異材質部材６とを連動させて動作させることができる。これにより、異材質部材６を鋳込んだ粗材Ｓを鋳造することができる。
【００２３】
次に、鋳造装置１０を用いてダイカスト鋳造における連続鋳造試験を行う鋳造方法（金型耐久性評価方法）について図を用いて説明する。当該鋳造方法は、ダイカスト鋳造に使用される金型材料の耐久性評価試験を行うためのものである。
【００２４】
鋳造装置１０を用いた鋳造方法を図２を用いて説明する。鋳造装置１０を用いた鋳造方法では、先ず、１ショット分の溶融金属７（溶解保持炉４の開口４ａから溢れ出た溶融金属７ａ）を、蓋部材５を閉塞することでスリーブ２内に供給する。スリーブ２内に供給された溶融金属７ａをプランジャーチップ３により金型１へ射出することで溶融金属７ａと異材質部材６とを金型１内部に押し込んで、異材質部材６を鋳ぐるむ。続いて、溶融金属７ａの凝固完了後、金型１を開けて、金型１のキャビティ８の形状に沿って凝固した溶融金属７ａ（粗材Ｓ）と異材質部材６とをプランジャーチップ３を引き戻すことで金型１内からスリーブ２内に引き戻し、粗材Ｓを溶解保持炉４内に入れて加熱溶融して再び溶融金属７とする。このようにして鋳造装置１０は、鋳造品である粗材Ｓを加熱溶解後溶融金属７として再利用して鋳造を連続的に行うものである。すなわち、鋳造装置１０を用いた鋳造方法では、スリーブ２に溶融金属７を外部から供給すること無く、金型１内に溶融金属７を射出して連続的に鋳造する鋳造方法であり、鋳込み前工程と、チップ前進工程と、射出工程と、凝固移動工程と、再溶解工程とを含むものであり、前記各工程を順に行うとともに、前記５工程からなる一連の工程を繰り返して鋳造を連続的に行うものである。
【００２５】
鋳込み前工程は、図２（１）に示すように、異材質部材６が先端に取り付けられたプランジャーチップ３がスリーブ２の最後端に配置されるとともに蓋部材５が溶解保持炉４の開口４ａを覆わない開放状態であって、溶解保持炉４の凹部４ｂから所定量の溶融金属７ａが溢れ出た状態が保持されている、鋳造装置１０による鋳込み開始前の準備工程である。
【００２６】
チップ前進工程は、図２（２）に示すように、プランジャーチップ３の前進を開始し、スリーブ２の内周面下側に沿ってスライドしてきた蓋部材５の上側に溶解保持炉４から溢れ出た溶融金属７ａを載せるとともに、該蓋部材５により溶解保持炉４の開口４ａが閉塞される工程である。チップ前進工程では、溶解保持炉４から溢れ出た溶融金属７ａがダイカスト鋳造の１ショット分の金属材料として蓋部材５により取得される。
【００２７】
射出工程は、図２（３）に示すように、チップ前進工程の際に取得された溶融金属７ａをプランジャーチップ３によりスリーブ２内から湯道９を介してキャビティ８内に射出し、金型１に溶融金属７ａを満たすと同時に、異材質部材６を一緒に鋳ぐるむ工程である。具体的には、射出工程では、プランジャーチップ３がチップ前進工程時よりもさらに前進した際に、蓋部材５と支持軸１１との係合が外れて、蓋部材５はチップ前進工程と同様に溶解保持炉４の開口４ａを閉塞した状態を維持する一方、プランジャーチップ３はスリーブ２内の位置Ｐまで摺動する。これにより、射出工程では、金型１のキャビティ８に溶融金属７ａが充填されるとともに、異材質部材６の先端側がキャビティ８内において溶融金属７ａに鋳込まれて、湯道９に異材質部材６の中途部が位置する状態となる。
【００２８】
凝固移動工程は、図２（４）に示すように、射出工程後、異材質部材６を鋳込んで凝固した溶融金属７ａである粗材Ｓを異材質部材６を介してスリーブ２内に引き込む工程である。具体的には、凝固移動工程では、射出工程後、金型１のキャビティ８内に充填された溶融金属７ａが冷却されることで凝固し、凝固完了後、金型１の可動型１ａが型開されるとともにプランジャーチップ３の後進が開始される。続いて、凝固移動工程では、溶解金属７ａが異材質部材６を鋳ぐるむ状態で凝固したことによって成形された粗材Ｓを異材質部材６を介してプランジャーチップ３の後進によりスリーブ２内に引き込む工程である。また、凝固移動工程では、プランジャーチップ３が後進する際に支持軸１１が溶解保持炉４の開口４ａを閉塞した蓋部材５に係合し、支持軸１１の側部に蓋部材５が再び連結される。
【００２９】
再溶解工程は、図２（５）に示すように、プランジャーチップ３を支持する支持軸１１が蓋部材５に係合した位置からさらに後進して最後端の位置まで移動するととともに、プランジャーチップ３の移動に連動して溶解保持炉４の開口４ａを閉塞していた蓋部材５が開き、前記粗材Ｓが溶解保持炉４の凹部４ｂに入り込み再溶解される工程である。すなわち、再溶解工程では、粗材Ｓが溶解保持炉４により加熱溶解されて溶融金属７に戻される。
【００３０】
さらに、再溶解工程後、再び鋳込み前工程に戻って、上記各工程を繰り返すことで、外部からの金属材料（溶融金属を含む）を新たに補給することなく、繰り返して鋳造を行うことができる。
【００３１】
上述した第１実施形態によれば、金属材料（溶融金属を含む）を新たに補給することなく、連続して鋳造を行うことができる。すなわち、第１実施形態によれば、ビレット等の金属材料の補給の必要がないので無人での連続鋳造が可能となり、作業の効率化が図れる。また、第１実施形態によれば、鋳造品である粗材Ｓを鋳造装置１０の外部に取り出す必要がなく、ロボットハンド等の自動回収機構や作業者を配置する必要がなくなる。また、第１実施形態によれば、スリーブ２内に溶解保持炉４を設けて粗材Ｓを再溶解させるため、スリーブ２の外部で金属材料を溶解するよりも溶解時間が短縮されるとともに外部から金属材料を投入する必要がなくなり鋳造時間の短縮が図れる。また、第１実施形態によれば、粗材Ｓを溶解保持炉４で再溶解して新たに溶解金属７として使用するため、スリーブ２内に供給する溶融金属７の計量作業が不要となる。
【００３２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る連続ダイカスト鋳造装置１００の構成について、図３から図５を用いて説明をする。連続ダイカスト鋳造装置１００は、連続してダイカスト鋳造を行うことができる装置である。具体的には、連続ダイカスト鋳造装置１００は、連続してダイカスト鍛造を行うことで金型材料の耐久性評価試験を行うことができる金型材料の評価試験機として用いることが可能である。
なお、連続ダイカスト鋳造装置１００は、従来のダイカスト装置（竪型ではないダイカスト装置）と同様の基本構造を有しているが、従来の装置に備わっている品質向上のための加圧機構がなくてもよく、型締め力も１トン以下であってもよい。
【００３３】
連続ダイカスト鋳造装置１００（以下、鋳造装置１００という）は、図３に示すように、金型２１、スリーブ２２、プランジャーチップ２３、シューター２４、加熱源２５、蓋体２６ａを有する開閉機構２６、加熱フィードバック機構３０（図４参照）、及びアクチュエータ（図示せず）により主に構成されている。詳細は後述するが、鋳造装置１００は、円柱形状の金属材料（例えば、アルミニウム合金等）であるビレット２７をスリーブ２２内に順次供給し、該ビレット２７を加熱源２５により溶解して溶融金属２７ａとし、該溶融金属２７ａを金型２１のキャビティ２８内に充填して所定形状の鋳造品である粗材２７ｂを連続して鋳造するものである。
なお、以下の説明においては、便宜上、図３から図５における矢印Ａの方向を前方として説明する。また、図３から図５においては、図面上の上下方向を鋳造装置１００の上下方向として説明する。
【００３４】
金型２１は、可動型２１ａと固定型２１ｂからなり、型締めされた各型２１ａ・２１ｂの合わせ面に、鋳造品形状をかたどった空隙部であるキャビティ２８と、該キャビティ２８に連通するとともにスリーブ２２から該キャビティ２８に溶融金属２７ａを供給するための経路となる湯道２９が形成されている。金型１の固定型２１ｂ側には、湯道９に連通させて、金型１に溶融金属２７ａを供給するための経路となるスリーブ２２が付設されている。
【００３５】
スリーブ２２は、その内部に金型２１のキャビティ２８に向けて射出される溶融金属２７ａ及び該溶融金属２７ａを得るためのビレット２７を保持するための管状の部材である。スリーブ２２は、円筒状のスリーブ前部２２ａと、該スリーブ前部２２ａの後端に連設されるともに後方に行くに従って徐々に拡径するスリーブ後部２２ｂとから構成されている。スリーブ前部２２ａの直径寸法は、ビレット２７の直径寸法よりもやや大きい。スリーブ２２の経路は、側面断面視において、下側が水平に形成され、上側が後端から前端に行くに従って（後端から金型２１側に近づくに従って）内径が狭くなるように形成されている。また、スリーブ２２の固定型２１ｂに接続される側とは反対側の端部には開放された開放端部２２ｃが形成されている。そして、スリーブ２２内には、開放端部２２ｃ側からプランジャーチップ２３が挿入されている。スリーブ後部２２ｂの上部には、シューター２４が連通されている。
【００３６】
シューター２４は、複数のビレット２７を順次連続的に投入してスリーブ２２内にビレット２７を供給するための筒状のものである。シューター２４は、スリーブ後部２２ｂの上部に配置されるとともにスリーブ２２内に連通されている。シューター２４は、スリーブ後部２２ｂの上部から上方に延出され、中途部が屈曲して斜め後方に行くに従って徐々に広がる角筒状である。具体的には、シューター２４は、内部空間の幅寸法がビレット２７の直径寸法よりもやや大きく形成され、内部空間の前後方向の長さ寸法がビレット２７の軸心方向の長さ寸法よりもやや大きく形成され、シューター２４の中途部から斜め後方に行くに従って内部空間の前後方向の長さ寸法が徐々に広がっている。シューター２４の上端には、ビレット２７をシューター２４内に投入するための投入口２４ａが形成されている。シューター２４に複数のビレット２７が順次連続して投入された場合、図３に示すように、ビレット２７が下降するに従ってビレット２７の軸心方向が徐々に水平方向へと向きを変えながらスリーブ２２内に供給される。
なお、シューター２４によりスリーブ２２内に装填される金属材料としては、本実施形態のように円柱状のビレット２７が好ましいが、特に限定するものではなく、例えば、円柱形状以外の形状の金属塊であってもよい。
また、ビレット２７は、金型２１への射出における１回分の量として小分けされたものであり、当該１回分の量は鋳造品により適宜変更される。
【００３７】
プランジャーチップ２３は、スリーブ前部２２ａの内径に略一致する外径（但し、スリーブ前部２２ａの内径に比して小さい）に形成される略円柱状の部材であり、ビレット２７に接触する先端部は略半球状に形成されている。プランジャーチップ３は、スリーブ２２内を摺動して所定の圧力で複数のビレット２７を介して溶融金属２７ａをスリーブ２内からキャビティ２８へ射出するための部材である。このプランジャーチップ２３は、スリーブ２２内に挿入され、エアシリンダや油圧シリンダ等のアクチュエータ（図示せず）が備える支持軸３１によって、スリーブ前部２２ａと軸心が同一となるように支持されている。プランジャーチップ２３は、スリーブ前部２２ａの軸心方向に摺動可能に配設される。
【００３８】
支持軸３１は、図示せぬアクチュエータが備える軸部であり、軸心方向に進退（往復）可能に構成されている。そして、このような支持軸３１の先端に、プランジャーチップ２３を配設することによって、スリーブ２２内にてプランジャーチップ２３を往復摺動させることができる構成になっている。支持軸３１の側部には、開閉機構２６の連結部品２６ｂに連結自在であるＬ字状の連結部材３２が設けられている。
【００３９】
加熱源２５は、スリーブ前部２２ａ及びスリーブ後部２２ｂの前端部分の周囲に配置される、スリーブ２２内のビレット２７を所定温度で加熱するものである。加熱源２５としては、例えば、本実施形態のように高周波による加熱装置を用いることができる。加熱源２５は、後述する加熱温度制御部３０ａに接続され、該加熱温度制御部３０ａにより加熱源２５の加熱温度が制御される。加熱源２５は、スリーブ２２の周囲においてスリーブ後部２２ｂ前端からスリーブ前部２２ａにかけて段階的に高温になるように加熱にするためのものであり、例えば、後段から前段にかけて順に加熱温度（狙い温度）が３００℃である後段加熱源２５ｃ、同じく５００℃である中間加熱源２５ｂ、同じく６５０℃である前段加熱源２５ａから構成されている。これにより、スリーブ２２内にて金属材料を加熱する際に、金属材料の温度勾配を所定の温度範囲（本実施形態では３００〜６５０℃）に制御することができる。本実施形態では、加熱温度が６５０℃となる前段加熱源２５ａにおいて固体のビレット２７が加熱溶解して液体状（流動状）の溶融金属２７ａになるように構成されている。
なお、加熱源２５を構成する加熱装置は特に限定しないが、本実施形態の如く、高周波加熱によるものが好ましい。高周波加熱以外では、例えば、プラズマ加熱や電気ヒーターを加熱装置として用いてもよい。
【００４０】
開閉機構２６は、スリーブ２２の前端部近傍に設けられ、スリーブ２２の前端近傍においてスリーブ２２内の経路を蓋体２６ａにより開閉するものである。開閉機構２６は、板状の開閉手段である蓋体２６ａ、連結部品２６ｂを有している。詳細は後述するが、開閉機構２６は、プランジャーチップ２３が開閉機構２６に近接もしくは離間するのに応じて開閉が行われる機構となっており、図５（１）に示すように、支持軸３１の中途部に設けられた連結部材３２の一端が連結部品２６ｂの後端に連結していない場合、蓋体２６ａが閉まることによりスリーブ２２内の経路が閉塞され、連結部材３２の一端が連結部品２６ｂの後端に連結した場合、蓋体２６ａが開くことによりスリーブ２２内の経路が開放される。
なお、本実施形態及び図３、図５では、開閉機構２６の開閉手段として、一端を支点として回動する蓋体２６ａを模式的に記載しているが、特にこのような構成に限定するものではない。例えば、開閉手段として上下に昇降するシャッターのようなものであっても構わない。
【００４１】
加熱フィードバック機構３０は、図４に示すように、加熱温度制御部３０ａと、該加熱温度制御部３０ａと電気的に接続される複数（本実施形態では２つ）の熱電対３０ｂから主に構成されている。熱電対３０ｂは、先端部がスリーブ２２内で、かつスリーブ２２の内周面とビレット２７の外周面との間に配置される。熱電対３０ｂは、ビレット２７の温度を計測するための接触式の温度計測器である。熱電対３０ｂは、ビレット２７が溶解される直前の位置である、中間加熱源２５ｂで加熱される位置のビレット２７、及び後段加熱源２５ｃで加熱される位置のビレット２７のそれぞれの温度を計測する位置に取り付けられている。加熱温度制御部３０ａは、加熱源２５と電気的に接続されており、熱電対３０ｂにより計測される各ビレット２７の温度に応じて加熱源２５の加熱温度をフィードバック制御して温度調整することができる。
【００４２】
次に、鋳造装置１００を用いてダイカスト鋳造における連続鋳造試験を行う鋳造方法（金型耐久性評価方法）について図を用いて説明する。当該鋳造方法は、ダイカスト鋳造に使用される金型材料の耐久性評価試験を行うためのものである。
【００４３】
鋳造装置１００を用いた鋳造方法を図３から図５を用いて説明する。鋳造装置１００を用いた鋳造方法は、ビレット投入工程、加熱フィードバック工程、射出工程、取り出し工程を主に含むものである。鋳造装置１００を用いた鋳造方法では、前記各工程を順に行うとともに、前記４工程からなる一連の工程を繰り返して鋳造を連続的に行うものである。
【００４４】
ビレット投入工程は、図３に示すように、プランジャーチップ２３が最後端に位置する時に、複数のビレット２７をシューター２４から投入してスリーブ２２に供給するともにスリーブ２２内にてプランジャーチップ２３を往復摺動させることで、加熱源２５を有するスリーブ２２の前方に複数のビレット２７を供給する工程である。
【００４５】
加熱フィードバック工程は、加熱源２５を有するスリーブ２２の前方に供給された複数のビレット２７に対して、加熱フィードバック機構３０（加熱温度制御部３０ａ及び熱電対３０ｂ）によりビレット２７の温度をモニターしながら加熱源２５をフィードバック制御してビレット２７を所定の温度になるように加熱する工程である。この加熱フィードバック工程により、後段加熱源２５ｃ及び中間加熱源２５ｂに位置する各ビレット２７は固体状態となる温度（それぞれ、３００℃、５００℃）で加熱され、前段加熱源２５ａに位置するビレット２７は溶解する温度（６５０℃）で加熱され、液体状（流動状）の溶融金属２７ａとなる。
【００４６】
射出工程は、加熱フィードバック工程にてビレット２７が溶解した溶融金属２７ａを金型２１内に射出する工程である。射出工程は、第１工程、第２工程、及び第３工程を有し、これら各工程が順に行われる。
【００４７】
第１工程は、図５（１）に示すように、プランジャーチップ２３の動作に連動して、開閉機構２６が有する蓋体２６ａが閉まる工程である。具体的には、第１工程では、プランジャーチップ２３の後進時等において連結部材３２の一端が開閉機構２６の連結部品２６ｂから離脱した場合、蓋体２６ａが閉まった状態を保持する。これにより、射出前に溶融金属２７ａが金型２１内に勝手に入ることを防ぐことができる。すなわち、ビレット２７を加熱源２５により加熱して溶融金属２７ａにする間は、金型２１内とスリーブ２２との間を開閉機構２６により遮断し、一方、射出時は開閉機構２６により遮断を解除して金型２１内とスリーブ２２との間を連通して射出可能にする。
【００４８】
第２工程は、図５（２）に示すように、第１工程時からプランジャーチップ２３を前進させ、連結部材３２の一端を開閉機構２６の連結部品２６ｂに連結することで、蓋体２６ａが開くとともに溶融金属２７ａが金型２１内に射出される工程である。第２工程では、プランジャーチップ２３の前方にビレット２７を有し、プランジャーチップ２３が前進することで当該ビレット２７も押し出されて前進し、当該ビレット２７の前端で溶融金属２７ａを金型２１内に圧入することができる。すなわち、射出時は、プランジャーチップ２３で直接溶融金属２７ａを射出するのではなく、溶融していない固体状態のビレット２７を介して溶融金属２７ａを金型２１側に押し出して、溶融金属２７ａを金型２１内に充填することができる。
【００４９】
第３工程は、第２工程終了後、図５（３）に示すように、プランジャーチップ２３を後進させ、連結部材３２の一端を開閉機構２６の連結部品２６ｂから離脱させることで、蓋体２６ａを閉じる工程である。すなわち、第３工程では、射出完了後、プランジャーチップ２３を後進させる動作に連動して開閉機構２６が働いて蓋体２６ａが閉まる。第３工程で蓋体２６ａが閉まると、第２工程によりスリーブ２２の前端近傍に位置していたビレット２７が蓋体２６ａに押されて後進する。この結果として、当該ビレット２７がスリーブ２２内における前段加熱源２５ａの位置まで戻り、前段加熱源２５ａに加熱されることで溶解して溶融金属２７ａとなる。
【００５０】
取り出し工程は、射出工程における第２工程後、金型２１のキャビティ２８内に充填された溶融金属２７ａは冷却されることで凝固し、金型２１の可動型２１ａが型開されて鋳造品が取り出される工程である。
【００５１】
こうして、鋳造装置１００を用いた鋳造方法では、前記各工程を順に行うとともに、前記各工程からなる一連の工程を繰り返して鋳造を連続的に行うことができる。
【００５２】
上述した第２実施形態の鋳造装置１００によれば、スリーブ２２内でビレット２７の加熱溶解可能であり、スリーブ２２内で溶解した溶融金属２７ａを直接金型２１内に射出して充填することができる。このため、ビレット２７を加熱するための加熱装置を別途用意する必要が無く、鋳造設備としてコンパクト化が可能となり、メンテナンス箇所も低減できる。
【００５３】
鋳造装置１００によれば、スリーブ２２内に溶融金属２７ａと固体金属であるビレット２７とが併存する状態で金型２１への射出を行うことができる。
【００５４】
鋳造装置１００では、開閉機構２６を備えているため、射出時以外の際に溶融金属２７ａが金型２１内に進入することを防止できる。すなわち、鋳造装置１００によれば、プランジャーチップ２３と連動してスリーブ２２の経路の開閉を行う開閉機構２６を設けたことにより、射出工程における第１工程の際に溶融金属２７ａが金型２１への進入することを防止し、射出工程における第３工程の際にビレット２７をスリーブ２２内の所定位置に戻すことができる。
【００５５】
鋳造装置１００では、従来のダイカスト装置（竪型ではないダイカスト装置）と同様の基本構造を有しているが、従来の装置に備わっている品質向上のための加圧機構がなくてもよく、型締め力も１トン以下であってもよい。すなわち、鋳造装置１００は、金型評価用のダイカストマシンであるため、鋳造圧力や型締め力を従来のダイカスト鋳造装置の半分以下で構成することが可能である。そのため、鋳造装置１００によれば、装置のコンパクト化ができ、設備費用を低減することができる。
【００５６】
鋳造装置１００では、スリーブ２２内において金属材料（ビレット２７、溶融金属２７ａ）を加熱する加熱温度の温度勾配を設けているため、金属材料（ビレット２７、溶融金属２７ａ）の予備加熱を行うことが可能であり、連続鋳造の際のサイクルタイムを低減することができる。
【００５７】
鋳造装置１００では、加熱フィードバック機構３０により加熱温度のフィードバック制御をすることができるため、鋳造装置１００の停止などで、ビレット２７や溶融金属２７ａの温度分布が変化しても加熱する部位と加熱しない部位とを明確に判断することができる。これにより、ビレット２７や溶融金属２７ａの過加熱を防止することができる。
【００５８】
鋳造装置１００では、プランジャーチップ２３の進退動作に合わせてシューター２４からビレット２７を順次連続的に投入することで、ビレット２７をスリーブ２２の前方に自動的に送ることができる。これにより、従来のような溶融金属をスリーブ内に供給する装置が不要であり、設備コストを低減することができる。
【００５９】
鋳造装置１００では、プランジャーチップ２３の動作により、溶融していない金属材料であるビレット２７で該ビレット２７の前方の溶融金属２７ａを押し出し、該溶融金属２７ａを金型２１内に充填することができる。このため、プランジャーチップ２３が溶融金属２７ａに直接接触せずに射出ができるので、プランジャーチップ２３を安価な材料で構成することができる。
【００６０】
鋳造装置１００では、射出完了後、すぐにプランジャーチップ２３が後進し始めるのと連動して開閉機構２６により蓋体２６ａがスリーブ２２の前端を閉塞する。これにより、溶融金属２７ａとビレット２７との結合を抑えて、正確に１ショット分の溶融金属２７ａを金型２１内に送り込むことができ、品質として安定した鋳造品を鋳造することができる。
【００６１】
鋳造装置１００では、スリーブ２２の経路が側面断面視において、下側が水平に形成され、上側が後端から前端に行くに従って（後端から金型２１側に近づくに従って）内径が狭くなるように形成されている。これにより、ビレット２７をスリーブ２２の前方に進めることで、スリーブ２２内におけるビレット２７の位置決めがなされ、射出時の安定性が向上する。
【符号の説明】
【００６２】
１    金型
２    スリーブ
３    プランジャーチップ
４    溶解保持炉
４ａ  開口
５    蓋部材
６    異材質部材
７    溶融金属
７ａ  溶融金属（溶解保持炉から溢れ出た溶融金属）
１０  連続ダイカスト鋳造装置
Ｓ    粗材
【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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