JP2012066258A - 鋳造装置及び鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】使い捨てにする部分を従来に比べて小さくする技術を提供する。
【解決手段】本明細書が開示する鋳造装置は、金型４、６、スリーブ２０、プランジャ３０（プランジャチップ３２）、プランジャリング３６を備える。プランジャチップ３２の先端面４１には、プランジャリング３６を遊嵌するための凸部３７が形成されている。プランジャリング３６は、その外周がスリーブ２０内周面と接する形状に成形されている。プランジャリング３６は、上記凸部３７に遊嵌しているだけであって凸部３７に固定はされていない。即ち、プランジャリング３６は、プランジャ３０を前進させて溶融金属をスリーブ２０から金型４、６へ射出した後プランジャ３０を後退させる際に凸部３７から離脱するように凸部３７に取り付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋳造装置に関する。特に、圧力を加えて金型に溶融金属（溶湯）を射出して製品を鋳造するいわゆるダイカストマシンに関する。本明細書では、ダイカストマシンを「鋳造装置」と称する。

鋳造装置は、典型的には、金型と、金型に溶融金属を射出するためのスリーブとプランジャを備える。そのような鋳造装置では、スリーブ内に一時的に貯められた溶湯をプランジャによって押し出し、金型へ溶湯を射出する。

鋳造を繰り返していくうちにプランジャ外周面がスリーブ内周と摺動し摩滅する。摩滅が進行するとスリーブとプランジャの間に隙間が生じ、溶湯が漏れる虞がある。従って、摩滅が進行する前にプランジャを交換する必要がある。なお、通常、プランジャはピストンに相当するプランジャチップと、プランジャチップをその後端で支持するロッドで構成されるが、本明細書では説明を簡単にするため、「プランジャ」の用語を「プランジャチップ」を意味する用語として用いる。

プランジャ（プランジャチップ）を積極的に早めに交換する技術の一つとして、１回（或いは数回）の使用でプランジャを使い捨てにする技術が非特許文献１に開示されている。非特許文献１に開示された鋳造装置は、スリーブ内にプランジャ（プランジャチップ）を挿入したのち、ロッドでプランジャの後端を押すように構成されている。プランジャとロッドは機械的に連結されてはいない。そのため、プランジャとロッドを連結する手間が不要である上、ロッドを押し込んでスリーブ内の溶湯を射出した後にロッドを後退させると、ロッドのみが後退しプランジャはスリーブ先端に残る。プランジャはスリーブ先端に残留した溶湯に固着するので、方案部分（鋳造形成された物体のうち、製品以外の部分）と一緒に金型から取り出すことができる。即ち、プランジャを交換するのに要する作業コストが少なくて済む。

また、プランジャを使い捨てにする場合、多数のプランジャが必要とされる。非特許文献１に開示されている技術では、金型に製品鋳造用のキャビティとは別にプランジャ鋳造用のキャビティを設けることによって、製品鋳造毎にプランジャも同時に製造する。非特許文献１の技術は、製品を鋳造する毎にプランジャも鋳造するので、毎回使い捨てにするのに足る数のプランジャを用意することができる。なお、「使い捨て」とは、次回の製品成形には不必要となることを意味し、溶湯として再利用することを含む。即ち、プランジャは鋳造製品と同じ材質で作られるので、方案部分と一緒に再び溶湯として再利用することができる。

発明協会公開技報２０１０−５０１３６３号

非特許文献１の鋳造装置では、使い終わったプランジャは溶湯として再利用可能であるとはいえ、１回の製品成形時に生じる無駄は少ない方がよい。発明者は、非特許文献１の技術をさらに発展させ、使い捨てにする部分を従来に比べて小さくする技術を創出した。

前述したように、プランジャを使い捨てにする利点は、スリーブとの摺動による摩滅を防ぐことにある。即ち、プランジャ（プランジャチップ）全体を使い捨てにする必要はなく、スリーブと摺動する部分が使い捨てできればよい。本明細書が開示する技術は、プランジャ本体とは別に、スリーブと摺動するリング状の部材をスリーブ内に配置することによって、上記課題を解決する鋳造装置を実現する。

本明細書が開示する鋳造装置の一実施形態は、金型、スリーブ、プランジャ、及び、プランジャリングを備える。スリーブは、前述したように、金型に送るための溶融金属を一時的に溜めておくための部品である。プランジャは、スリーブ内に往復可能に配置されている。なお、プランジャ（プランジャチップ）は、後端にロッドが連結されており、そのロッドを介してアクチュエータによって前進／後退するように構成されている。プランジャの先端面には、プランジャリングを遊嵌するための凸部が形成されている。プランジャリングは、その外周がスリーブ内周面と接する形状に成形されており、スリーブ内でプランジャ前方に配置される。プランジャリングは、上記凸部に遊嵌はするがプランジャに固定（連結）はされていない。即ち、プランジャリングは、プランジャが前進するときに、凸部に遊嵌しながらプランジャに押されて前進する。溶融金属がスリーブから押し出された後、プランジャリングは、プランジャが後退するときに、プランジャ先端から離脱する。「凸部」は、その肩の部分に着目すると、プランジャの先端のエッジにプランジャを周方向に一巡する切欠が形成されていることと実質的に等価であることに留意されたい。

なお、プランジャリングは、溶湯をプランジャ後方へ逃がさないための部品である。即ち、プランジャリングは、プランジャ（プランジャチップ）とスリーブ内周面との間の隙間をシールするための部品である。従って、上記した「スリーブ内周面と接する形状」とは、スリーブの内周面全周に亘って隙間無く接する形状を意味する。プランジャリングはスリーブ内周面と隙間無く接する形状を有しているので、プランジャなしでもスリーブ内に嵌め込むだけで安定する。上記した鋳造装置は、典型的には、まずスリーブにプランジャリングを挿入し、次いで、凸部にプランジャリングが遊嵌する位置までプランジャを挿入することによって、鋳造成形の準備が完了する。

上記の鋳造装置は、プランジャ（プランジャチップ）全体を使い捨てにするのではなく、プランジャ全体の大きさより小さくすることができるリング状のプランジャリングだけを使い捨てにするため、１回の鋳造で生じる無駄が少なくて済む。

また、上記の鋳造装置は、プランジャによって溶融金属を射出した後、プランジャを後退させる際に、プランジャリングがスリーブ先端に残留した溶湯（即ち方案部分）に固着し、プランジャの凸部から離脱する。使用後のプランジャリングは方案部分と一緒に鋳造装置から取り出される。そのため、プランジャリングを取り出すための手間がかからない。

上記した「遊嵌」とは、プランジャリングの内径が、凸部の外径以上であることを意味する。別言すると、プランジャリングの内径と凸部の外径の間に予め定められた大きさのクリアランス（例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ程度）が存在する。さらに別言すると、プランジャリングは、プランジャに対してその径方向に移動可能に凸部に嵌る（遊嵌する）。そのような構成を備えていれば、射出成形時に、スリーブとプランジャとの間で軸の位置ずれ（偏心）が生じた場合であっても、プランジャリングはスリーブ内周面に応じて受動的に移動する（即ち調心する）ことができる。上記クリアランスによって、スリーブとプランジャとの間で偏心が生じた場合であっても、溶融金属をスムーズに射出することができる。

本明細書が開示する鋳造装置の他の実施形態では、プランジャ先端面の凸部は、その根元から先端に向けて漸次縮径しているとよい。プランジャリングと凸部の間にクリアランスが存在すると、プランジャを前進させた際、そのクリアランスに溶湯が入り込む。クリアランス内の溶湯は凝固して方案部分となる。凸部が漸次縮径していれば、プランジャを後退させる際、凝固した方案部分からプランジャを離脱させ易い。

また、前述したように、プランジャリングは、スリーブ先端に残留した溶湯（方案部分）に固着する。その際、プランジャリングが方案部分から容易に離脱しないように、プランジャリングの内径が、プランジャ先端側から後端側に向けて漸次拡径しているとよい。或いは、プランジャリングの内周面に溝が形成されているとよい。プランジャを前進させた際、前者の場合は拡径部分に、後者の場合は溝に、溶湯が入り込む。拡径部分（或いは溝）に入り込んだ溶湯が凝固すると、いわゆる「抜け止め」の機能を発揮し、プランジャリングが方案部分から離脱し難くなる。溝は、プランジャ先端側には開いていない溝であることが好ましい。そのような形状の溝は、より良い「抜け止め」の機能を提供する。

プランジャリングを使い捨てにし、上記凸部を含むプランジャは装置の常設の（恒久的な）部品として備える構成は、凸部の内部に冷却媒体を通す空間を設けることによって、
さらなる効果を奏する。即ち、プランジャを前進させて溶湯を射出した後、凸部の前面（頂面）に接する溶湯（スリーブ先端に残存する溶湯）を冷却し、凝固を促進させることができる。

本明細書が開示する技術はまた、新たな鋳造方法も提供する。この鋳造方法は、スリーブに供給した溶融金属をプランジャによって射出して金型に射出する鋳造方法である。この方法は、次の工程を備える。（１）外周がスリーブ内周面と接するプランジャリングとプランジャリングに遊嵌する凸部を先端に備えたプランジャをスリーブ内に配置する工程。より詳しくは、プランジャリングがプランジャの（スリーブ）前方に置かれるように両者をスリーブ内に配置する。（２）スリーブ内に溶融金属を供給する工程。（３）プランジャを前進させて溶融金属を金型内へ射出する工程。（４）スリーブ先端空間に残留する溶融金属にプランジャリングを固着させたまま、プランジャからプランジャリングを離脱させてプランジャを後退させる工程。上記の鋳造方法は、スリーブ内周面と摺動するプランジャリングを鋳造毎に使い捨てにする。この鋳造方法は、前述した鋳造装置と同じ効果を奏する。

第１実施例の鋳造装置の模式的断面図を示す。 プランジャリング及びプランジャの模式的断面図を示す。 鋳造装置の動作を示す図（溶湯射出時）。 鋳造装置の動作を示す図（型抜き時）。 第２実施例のプランジャリング及びプランジャの模式的断面図を示す。

以下に説明する実施例の技術的特徴を列挙する。
（形態１） 金型は、プランジャリングを鋳造するためのキャビティ（リングキャビティ）を備える。この構成によると、製品を鋳造する毎に、同時にプランジャリングが鋳造される。鋳造されたプランジャリングを、次回以降の鋳造時に使用することができる。使い捨て用のプランジャリングを予め多数準備しておく必要がない。
（形態２） プランジャリングの２つの端面のうちプランジャと対向する側の端面が、プランジャリングが凸部に遊嵌された際に、プランジャの先端面と隙間無く接する。プランジャによってスリーブ内の溶融金属を押出す際、溶融金属がプランジャの後ろ側に回り込むのはよろしくない。この構成によると、溶融金属の押出し時において、プランジャリングのプランジャと対向する側の端面と、プランジャの先端面との間に溶融金属が入り込むことがない。そのため、溶融金属の押出し時において、溶融金属がプランジャの後ろ側に回り込むことがない。

（第１実施例）
図面を参照して第１実施例の鋳造装置２を説明する。本実施例の鋳造装置２は、圧力を加えて金型に溶融金属（溶湯）を射出して製品を鋳造する装置（ダイカストマシン）である。図１に示すように、鋳造装置２は、主な部品として、固定金型４と、固定金型に密着及び離間する可動金型６と、固定金型４に固定されるスリーブ２０と、スリーブ２０内を往復移動するプランジャ３０と、そのプランジャ３０の先端に遊嵌されているプランジャリング３６とを備える。本実施例の鋳造装置２は、スリーブ２０がその長手方向を略水平にして備えられ、スリーブ２０内をプランジャ３０が水平方向に往復移動する横型の鋳造装置である。なお、図１では、実施例を理解し易くするため、金型４、６とスリーブ２０は断面を示しているが、プランジャ３０とプランジャリング３６は側面図で示している点に留意されたい。図３、図４も同様である。

固定金型４と可動金型６とは、ともに合金鋼製の金型である。固定金型４は、図示しない固定盤に固定されている。可動金型６は、図示しない可動盤に固定されている。可動盤の移動に伴って、可動金型６が固定金型４に密着／離間する。なお、金型同士を密着させることは「金型を閉じる」と称し、密着した型を離間することは「金型を開く」と称する。図１に示すように、金型を閉じたとき（可動金型６が固定金型４に密着したとき）、２つの金型４、６の間に、湯道８、製品キャビティ１０、リングキャビティ１２、オーバーフロー空間１４が形成される。湯道８は、スリーブ２０内の空間と製品キャビティ１０とを連通する溶湯流路である。製品キャビティ１０は、製品を鋳造するためのキャビティである。リングキャビティ１２は、プランジャリング３６を鋳造するためのキャビティである。リングキャビティ１２は、製品キャビティ１０と連通して形成される。オーバーフロー空間１４は、製品キャビティ１０及びリングキャビティ１２に、それらのキャビティ１０、１２の容量を超える量の溶湯が供給された場合に、オーバーフローした溶湯を収容するための空間である。オーバーフロー空間１４は、リングキャビティ１２と連通している。従って、金型が閉じると、２つの金型４、６の間には、湯道８、製品キャビティ１０、リングキャビティ１２、オーバーフロー空間１４の各部分が、この順で溶湯が供給されるように形成される。

スリーブ２０は、合金鋼製の円筒状部材である。スリーブ２０の後端付近の上部には、外部からスリーブ２０内に溶湯を供給するための溶湯供給孔２２が形成されている。また、スリーブ２０は、前方で上記の湯道８と連通している。スリーブ２０の前端の上部には、湯道８とスリーブ２０内とを連通する湯道孔２４が開口している。なお、「スリーブ２０の前方（後方）」とは、往復移動するプランジャ３０の前進（後退）方向を意味する。

プランジャ３０は、プランジャチップ３２とそれを支持するプランジャロッド３４で構成されている。プランジャチップ３２は、溶湯を押出すための主部材であり、合金鋼製の略円柱状の部材である。プランジャチップ３２は、スリーブ２０の内径より小さい外径に形成されている。プランジャチップ３２の先端面４１には、上記のプランジャリング３６を遊嵌させるための凸部３７が設けられている。凸部３７は、テーパ部４０と柱状部３８とを備える。テーパ部４０は、プランジャチップ３２の先端面４１側（根元側）から先方に向かって漸次縮径する部分である。柱状部３８は、テーパ部４０の先端に形成された円柱状の部分である。柱状部３８は縮径していない。なお、柱状部３８は、プランジャリング３６の表面３６ａ（図２参照）とともに、スリーブ２０内の空間に面しており、溶湯を押出す部分として機能する。なお、プランジャリング３６の表面３６ａと裏面３６ｂは、プランジャリング３６の端面に相当する。

プランジャロッド３４の先端は、プランジャチップ３２の後端に接続され、プランジャチップ３２を支持する。図示は省略しているが、プランジャロッド３４の後端は、プランジャ３０を移動させる油圧装置（アクチュエータ）等に接続される。プランジャロッド３４が前後動することにより、プランジャチップ３２がスリーブ２０内で前後に往復移動する。なお、本明細書では、プランジャチップに注目するので、特に断らない限り、「プランジャ３０」の用語は「プランジャチップ３２」を意味することに注意されたい。

プランジャリング３６は、その外径がスリーブ２０の内径とほぼ同じ径（厳密には僅かに小さい径）に形成されたリング状部材である。図２に示すように、プランジャリング３６は、その外周がスリーブ２０の内周面と接している。また、プランジャリング３６は、スリーブ２０内で、プランジャ３０の前方に配置される。プランジャ３０がプランジャリング３６に接する位置に移動すると、図２に示すように、プランジャリング３６は上記の凸部３７（テーパ部４０）に遊嵌する。プランジャリング３６の中心孔の内径は、プランジャリング３６の表面３６ａ側から裏面３６ｂ側に向かって漸次拡径している。言い換えると、プランジャリング３６の中心孔の内径は、プランジャリング３６を凸部３７に遊嵌させた場合において、柱状部３８側から先端面４１側に向かって漸次拡径している。さらに、プランジャリング３６の中心孔の内径は、テーパ部４０の外径よりも大きい。そのため、プランジャリング３６が凸部３７に遊嵌された状態において、プランジャリング３６の中心孔の内壁４２と、テーパ部４０の側面との間にクリアランス（空隙）４５が形成される。即ち、プランジャリング３６は凸部３７に固定されていない。即ち、プランジャリング３６は、プランジャ３０が前進すると凸部３７に遊嵌しながらプランジャ３０に押されて前進し、プランジャ３０が後退するとき、プランジャ３０から離脱する。プランジャ３０が前進することによって、溶湯がスリーブ２０から金型４、６へ射出される。

上述したクリアランス４５の幅は、予め定められており、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ程度とされている。上記のクリアランス４５が存在することにより、プランジャリング３６が凸部３７に遊嵌した状態において、プランジャリング３６は、プランジャ３０の中心線に対して径方向に移動可能となる。また、プランジャリング３６が凸部３７に遊嵌した状態において、プランジャリング３６の表面３６ａは、上記の柱状部３８とともにスリーブ２０内の空間に面しており、溶湯を押出す部分として機能する。一方、裏面３６ｂは、プランジャチップ３２の先端面４１と密着する。そのため、上記のクリアランス４５内に溶湯が侵入した場合であっても、その溶湯が裏面３６ｂと先端面４１との間を通ってプランジャチップ３２の後側に漏出することがない。また、上述の通り、プランジャリング３６の外周とスリーブ２０の内周面も隙間なく接しているため、溶湯押出時において、スリーブ２０内の溶湯がプランジャリング３６の外周とスリーブ２０の内周面との間を通ってプランジャチップ３２の後側に漏出することもない。

プランジャリング３６は、上記のリングキャビティ１２内で鋳造される。従って、プランジャリング３６は、製品と同じ金属（例えばアルミニウム）によって形成される。本実施例では、プランジャリング３６は、射出成形が行われるごとに捨てられる使い捨て部材である。なお、プランジャチップは鋳造製品と同じ材質で作られているので、方案部分と一緒に再び溶湯として再利用することができる。即ち、ここでいう「使い捨て」とは、溶湯として再利用することを含む。

図２に示すように、プランジャチップ３２の内部には、冷却媒体流路６４が形成されている。また、プランジャロッド３４の内部には、冷却媒体流路６４と連通する供給路６０及び排出路６２が設けられている。供給路６０は、冷却媒体流路６４内に冷却媒体を供給するための流路である。また、排出路６２は、冷却媒体を冷却媒体流路６４から排出するための流路である。この構成を備えることにより、プランジャ３０によってスリーブ２０内の溶湯を押し出す際、プランジャチップ３２の凸部３７の柱状部３８に接する溶湯を冷却することができ、溶湯の凝固が促進される。

上記の各部材のほかに、鋳造装置２は、可動金型６、プランジャ３０の動作を制御するためのコントローラ（図示省略）を備えている。さらに、鋳造装置２は、スリーブ２０内に製品の鋳造に必要な量の溶湯を供給するための溶湯供給装置（図示省略）を備えている。

本実施例の鋳造装置２を用いて製品を鋳造する方法を図１、図３、図４を参照して説明する。この鋳造方法は、プランジャリング３６とプランジャ３０をスリーブ内に配置する工程（配置工程、図１参照）、スリーブ２０内に溶湯Ｈを供給する工程（溶湯供給工程、図１参照）、プランジャ３０を前進させて溶湯を金型４、６内へ射出する工程（射出工程、図３参照）、型抜きを行い、プランジャ３０を後退端に戻す工程（型抜き工程、図４参照）の４工程に分けられる。以下、各工程を説明する。

（１．配置工程）
上述の通り、プランジャリング３６の外径は、スリーブ２０の内径とほぼ同じ径に形成されている。そのため、プランジャリング３６をスリーブ２０内に嵌め込めば、プランジャリング３６は、プランジャ３０なしでも安定する。そのため、まず、作業者は、スリーブ２０内にプランジャリング３６を嵌め込む。次いで、コントローラは、プランジャ３０を、凸部３７にプランジャリング３６が遊嵌される位置まで前進させる。即ち、プランジャリング３６をスリーブ２０内でプランジャ３０の前方に配置する。なおこのとき、プランジャリング３６とプランジャ３０は、図１に示すように、溶湯供給孔２２よりも後方（プランジャ往復移動における後方）に位置する。この位置は、プランジャ３０が最も後退した位置（後退端）に相当する。これにより、図１に示す姿の鋳造装置２が完成し、製品の鋳造の準備が完了する。

（２．溶湯供給工程）
図１に示すように、コントローラは、可動盤を動作させることによって、金型を閉じ（可動金型６を固定金型４に密着させ）、２つの金型４、６の間に湯道８、製品キャビティ１０、リングキャビティ１２、オーバーフロー空間１４を形成する。前述したように、プランジャチップ３２の凸部３７の柱状部３８と、プランジャリング３６の表面３６ａは共に溶湯供給孔２２より後方に位置する。この状態で、溶湯供給装置（図示省略）によって、溶湯供給孔２２から、スリーブ２０内に溶湯Ｈを供給する。

（３．射出工程）
次いで、図３に示すように、コントローラは、プランジャ３０を前進端（図３に示す位置）まで前進させる。このとき、プランジャ３０に押されてプランジャリング３６も前進する。プランジャ３０が前進すると、プランジャチップ３２の先端面によってスリーブ２０内の溶湯Ｈが押される。スリーブ２０内の溶湯Ｈは、湯道孔２４及び湯道８を介して、製品キャビティ１０、リングキャビティ１２、オーバーフロー空間１４へと射出される。射出された溶湯Ｈは、製品キャビティ１０、リングキャビティ１２、オーバーフロー空間１４のそれぞれの内部に充填される。このとき、図３に示すように、押される溶湯Ｈの一部が、プランジャリング３６と凸部３７の間のクリアランス４５内にも侵入する。

上記の溶湯供給工程でスリーブ２０内に供給された溶湯Ｈの熱により、スリーブ２０が熱変形する場合がある。そのため、溶湯押出し時に、スリーブ２０の中心線とプランジャ３０の中心線との間の位置ずれ（偏心）が生じる場合がある。この点、本実施例の鋳造装置２では、プランジャリング３６と凸部３７との間にクリアランス４５が形成されているため、仮に上記の偏心が生じる場合であっても、プランジャリング３６がプランジャ３０の中心線に対して径方向に移動する。即ち、スリーブ２０が偏心した場合でも、プランジャリング３６はスリーブ２０内周面に応じて受動的に移動する（即ち調心する）ことができる。クリアランス４５によって、スリーブ２０とプランジャ３０との間で偏心が生じた場合であっても、溶湯Ｈをスムーズに射出することができる。

プランジャ３０を前進端（図３に示す位置）まで前進させると、コントローラは、その状態で、スリーブ２０内、湯道８内、製品キャビティ１０内、リングキャビティ１２内、オーバーフロー空間１４内、クリアランス４５内、のそれぞれの溶湯Ｈが凝固するまでの間、所定時間待機する。コントローラは、プランジャチップ３２内部の冷却媒体流路６４（図２参照）内に冷却媒体を供給し、プランジャチップ３２の凸部３７の柱状部３８に接する溶湯Ｈを冷却し、溶湯Ｈの凝固を促進させる。

製品キャビティ１０の溶湯Ｈが凝固することにより、製品５０が成形される。また、リングキャビティ１２の溶湯Ｈが凝固することにより、新しいプランジャリング５２が成形される。その他（スリーブ２０内、湯道８内、オーバーフロー空間１４内、クリアランス４５内等）の部分の溶湯Ｈが凝固することにより、方案部５１が成形される。製品５０、新しいプランジャリング５２、方案部５１は一体に成形される。本実施例の「方案部５１」は、溶湯凝固部分のうちの製品５０と新プランジャリング５２以外の部分を意味する。なお、クリアランス４５内に侵入した溶湯Ｈも方案部５１の一部（係止部５３）として凝固する。これに伴い、溶湯Ｈの押出しに用いられたプランジャリング３６は、スリーブ２０内で凝固した溶湯Ｈ（方案部５１）に固着する。

（４．型抜き工程）
所定時間が経過し、上記の各部の溶湯が凝固すると、コントローラは、可動盤を動作させて、金型を開く（図４参照）。金型を開いた後（或いは金型を開くと同時に）、コントローラは、プランジャ３０をさらに前進させる。こうして、プランジャ３０が、製品５０、プランジャリング５２、方案部５１を固定金型４から押し出す。

製品５０、新プランジャリング５２、方案部５１を固定金型４から離脱させた後、図４に示すように、プランジャ３０を後退端まで後退させる。このとき、上述の通り、方案部５１に固着したプランジャリング３６は、プランジャ３０の凸部３７から離脱する。プランジャリング３６の中心孔の内径が、表面３６ａ側から裏面３６ｂ側に向けて漸次拡径しているため、方案部５１のうち、クリアランス４５内の溶湯が凝固して形成された部分５３（以下、「係止部５３」と呼ぶ）は、いわゆる「抜け止め」の機能を発揮する。その結果、プランジャ３０の後退時において、プランジャリング３６は方案部５１から離脱しない。一方、プランジャ３０の凸部３７が先端面４１側（根元側）から柱状部３８側（先端側）に向かって漸次縮径しているため、プランジャ３０を後退させる際、係止部５３に大きな抵抗がかかりにくく、プランジャ３０を係止部５３から容易に離脱させることができる。製品の成形が終了した後、プランジャリング３６は方案部５１に固着したまま残るので、プランジャリング３６は方案部５１とともに金型から取り出される。即ち、使用後のプランジャリング３６を取り出す手間がかからない。

プランジャ３０を後退端まで後退させると、可動金型６に残された製品５０、新プランジャリング５２、方案部５１は、所定の搬出装置によって可動金型６から取り出される。新プランジャリング５２は、製品５０及び方案部５１から分離され、次回以降の鋳造時に、凸部３７に遊嵌させるプランジャリングとして利用される。また、使用後のプランジャリング３６は、方案部５１とともに溶融され、溶湯として再利用される。

以上、本実施例の鋳造装置２について説明した。上述の通り、本実施例の鋳造装置２は、プランジャチップ３２全体を使い捨てにするのではなく、プランジャチップ３２よりサイズが小さいプランジャリング３６だけが使い捨てとされるため、１回の鋳造で生じる無駄が少なくて済む。

また、本実施例の鋳造装置２は、プランジャ３０によって溶湯を射出した後、プランジャ３０を後退させる際に、プランジャリング３６がスリーブ２０先端に残留した溶湯（即ち方案部５１）に固着し、プランジャ３０の凸部３７から離脱する（図４参照）。使用後のプランジャリング３６は方案部５１と一緒に鋳造装置２から取り出せる。そのため、鋳造後にプランジャリング３６を取り出すための手間がかからない。

さらに、本実施例の鋳造装置２は、プランジャリング３６の中心孔の内径が、凸部３７の外径以上である（図２参照）。即ち、プランジャリング３６の中心孔の内壁４２と凸部３７の間にクリアランス４５が存在する。そのため、プランジャリング３６は、凸部３７に遊嵌しながらプランジャ３０の中心線に対して径方向に移動可能である。従って、射出成形時に、スリーブ２０とプランジャ３０との間で偏心が生じた場合であっても、プランジャリング３６はスリーブ２０内周面に応じて受動的に移動する（即ち調心する）ことができる。クリアランス４５によって、スリーブ２０とプランジャ３０との間で偏心が生じた場合であっても、溶湯Ｈをスムーズに射出することができる。

さらにまた、凸部３７は、その根元側から先端（柱状部３８）に向かって漸次縮径している。また、プランジャリング３６と凸部３７の間にクリアランス４５が存在するため、プランジャ３０を前進させた際、そのクリアランス４５に溶湯Ｈが入り込む（図３参照）。クリアランス４５内の溶湯は凝固して方案部５１となる。この構成によると、凸部３７が漸次縮径しているため、プランジャ３０を後退させる際、クリアランス４５内で形成された方案部５１と凸部３７との間に大きな抵抗がかかることがなく、プランジャ３０を離脱させ易い。

また、プランジャリング３６は、その中心孔の内径が、表面３６ａ側から裏面３６ｂ側に向けて漸次拡径しているため、クリアランス４５内に侵入した溶湯が凝固して形成された部分である係止部５３は、いわゆる「抜け止め」の機能を発揮する。その結果、プランジャ３０の後退時において、プランジャリング３６が方案部５１から離脱しない。

本実施例では、プランジャチップ３２内に冷却媒体流路６４を備え、凸部３７の柱状部３８に接する溶湯Ｈを冷却し、その凝固を促進させる。スリーブ２０内の溶湯Ｈが早期に凝固し易くなり、生産性が向上する。

（第２実施例）
図５を参照して、第１実施例と異なる点を中心に、第２実施例の鋳造装置について説明する。第２実施例の鋳造装置は、プランジャリング３６の中心孔の内壁４２に、溝４４が形成されている点で第１実施例と相違する。図５に示すように、溝４４は、凸部３７に向けて開口しているが、プランジャリング３６の表面３６ａや裏面３６ｂには開口していない。本実施例の溝４４は、リングキャビティ１２内でプランジャリングが鋳造される際に一緒に形成される。

このプランジャリング３６を凸部３７に遊嵌させて、製品及びプランジャリングを鋳造する場合も、第１実施例の鋳造装置２による場合と同様である。第２実施例の鋳造装置では、プランジャを前進させてスリーブ２０内の溶湯Ｈを押す際、クリアランス４５内のみならず、溝４４内にも溶湯Ｈが侵入する。溝４４内とクリアランス４５内の両方の溶湯Ｈが凝固することで形成される係止部５３は、「抜け止め」の機能をより有効に発揮することができる。即ち、プランジャリング３６は方案部５１にしっかり固定される。その結果、プランジャ３０を後退させる際、プランジャリング３６が方案部５１からより離脱し難くなる。

上記の各実施例の変形例を以下に列挙する。
（１）上記の各実施例では、プランジャリング３６は、金型で鋳造される製品と同じ金属製（例えばアルミニウム）である。これに代えて、プランジャリング３６を、合金鋼製等、製品と異なる金属製としてもよい。その場合、プランジャリング３６を使い捨てとせず、再利用可能としてもよい。
（２）上記の各実施例では、溶湯押出後のプランジャリング３６が方案部５１に固着され、プランジャ３０が後退する際に方案部５１に固着したまま凸部３７から離脱する場合の例を説明した。これに代えて、溶湯押出後のプランジャリング３６が方案部５１に固着されない構成としてもよい。その場合、プランジャリング３６は、プランジャ３０が後退する際に凸部３７から脱落することとしてもよい。
（３）上記の各実施例では、金型にリングキャビティ１２を備え、製品の鋳造を行う毎に、プランジャリング３６も同時に鋳造される場合の例を説明した。これに代えて、金型にリングキャビティ１２を備えず、プランジャリング３６を、金型とは別の他の金型で、あるいは鋳造でない製法で作ってもよい。
（４）上記の各実施例では、まず、スリーブ２０内にプランジャリング３６を嵌め込み、次いで、プランジャ３０を、凸部３７にプランジャリング３６が遊嵌される位置まで前進させる例を説明した。これに代えて、スリーブ２０内に挿入する前のプランジャ３０の凸部３７に、予めプランジャリング３６を遊嵌させておき、プランジャリング３６が遊嵌された状態のプランジャ３０をスリーブ２０内に挿入して前進させてもよい。
（５）第２実施例では、プランジャリング３６の中心孔がテーパ状になっているとともに、溝４４を有している。プランジャリング３６は、テーパでない円筒状の中心孔を有し、その中心孔の内壁に溝が形成されている構造であってもよい。溝が形成されていれば、中心孔がテーパでなくとも「抜け止め」の効果が得られる。

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。

２：鋳造装置、４：固定金型、６：可動金型、８：湯道、１０：製品キャビティ、１２：リングキャビティ、１４：オーバーフロー空間、２０：スリーブ、２２：溶湯供給孔、２４：湯道孔、３０：プランジャ、３２：プランジャチップ、３４：プランジャロッド、
３６：プランジャリング、３６ａ：表面、３６ｂ：裏面、３７：凸部、３８：柱状部、４０：テーパ部、４１：先端面、４２：内壁、４４：溝、４５：クリアランス、５０：製品、５１：方案部、５２：新プランジャリング、５３：係止部、６０：供給路、６２：排出路、６４：冷却媒体流路、Ｈ：溶湯

Claims (6)

1. 金型と、
   金型に送るための溶融金属を一時的に溜めておくスリーブと、
   先端面に凸部が形成されており、往復可能にスリーブ内に配置されているプランジャと、
   スリーブ内でプランジャ前方に置かれているとともに外周がスリーブ内周面と接しているプランジャリングと、
   を備えており、
   プランジャリングは、プランジャが前進するときに前記凸部に遊嵌しながらプランジャに押されて前進し、プランジャが後退するときにプランジャから離脱することを特徴とする鋳造装置。
2. 前記凸部は、その根元から先端に向けて漸次縮径していることを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
3. プランジャリングの内径が、プランジャ先端側から後端側に向けて漸次拡径していることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造装置。
4. プランジャリングの内周面に溝が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造装置。
5. 前記凸部の内部に冷却媒体を通す空間が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の鋳造装置。
6. スリーブに供給された溶融金属をプランジャによって金型内へ射出する鋳造方法であり、
   外周がスリーブ内周面と接するプランジャリングとプランジャリングに遊嵌する凸部を先端に備えたプランジャをスリーブ内に配置する工程と、
   スリーブ内に溶融金属を供給する工程と、
   プランジャを前進させて溶融金属を金型内へ射出する工程と、
   スリーブ先端空間に残留する溶融金属にプランジャリングを固着させたまま、プランジャからプランジャリングを離脱させてプランジャを後退させる工程と、
   を備えることを特徴とする鋳造方法。

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