JP6409549B2 - 鋳造方法、及び、鋳造装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋳造方法、及び、鋳造装置に関する。

融点以上の温度となっている金属である金属溶湯を金型の内部に充填し凝固させることによって所望の形状の金属部材を成形する鋳造方法では、金型の内部を形成し金属溶湯と接触するおそれがある金属部材成形面に金型と金属溶湯との潤滑を確保する離型剤を塗布する。例えば、特許文献１には、金属溶湯を金型の内部に供給する金属溶湯供給部のスリーブと金型との間に形成される湯道に接続する離型剤供給部を備え、金型を閉じた状態で離型剤を金型の内部に供給した後、スリーブの内部に金属溶湯を供給する鋳造装置が記載されている。

特開２００１−１０５１１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の鋳造装置では、金型の内部に金属溶湯を供給する前に金属部材成形面への離型剤の塗布が完了しており、金型の内部に金属溶湯を供給すると金属部材成形面に付着した離型剤が流失するおそれがある。このため、成形した金属部材を金型から分離するとき金属部材が変形したり、金属部材と金属部材成形面との間で金属化合物が生成するため成形した金属部材に不具合が生じたりする。

本発明の目的は、所望の形状の金属部材を確実に成形する鋳造方法を提供することにある。

本発明は、金型の内部に充填される金属溶湯を凝固し所望の形状の金属部材を成形する鋳造方法であって、金型の内部を形成する金属部材成形面と金属溶湯との間に離型剤を供給しつつ金型の内部に金属溶湯を充填する金属溶湯充填工程を含むことを特徴とする。金属溶湯充填工程において、離型剤は金属溶湯が金型の内部に充填される鋳造圧力より高い圧力で金型の内部に供給されることを特徴とする。

本発明の鋳造方法では、金属部材成形面と金属溶湯との間に離型剤を供給しつつ、金型の内部に金属溶湯を供給する。これにより、金属部材成形面と金属溶湯との間に離型剤の膜が形成され、金属溶湯と金属部材成形面とを確実に遮断することができる。したがって、金属溶湯が凝固したあと金型の内部から成形した金属部材を外すとき、金属部材の変形などの不具合が発生することなく、金属部材を金型から確実に分離することができる。

また、本発明は鋳造装置であって、離型剤を供給する供給孔を金属溶湯と接触する金属部材成形面に有する金型と、金型の内部に金属溶湯を供給する金属溶湯供給部と、供給孔に連通する第１連通室を有し第１連通室を介して供給孔に離型剤を供給する離型剤供給部と、を備えることを特徴とする。

本発明の鋳造装置では、金型の内部に離型剤を供給可能な供給孔を金属部材成形面に有している。金型の内部に金属溶湯が供給されるとき離型剤を金型の内部に供給する。これにより、金属溶湯と金属部材成形面との間に離型剤の膜が形成され、金属部材成形面と金属溶湯とを確実に遮断することができる。したがって、金属溶湯が凝固したあと金型の内部から成形した金属部材を外すとき、金属部材の変形などの不具合が発生することなく、金属部材を金型から確実に分離することができる。

本発明の第１実施形態による鋳造装置の模式図である。 図１のＩＩ部の断面図である。 図２のＩＩＩ部拡大図である。 本発明の第１実施形態による鋳造方法のフローチャートである。 本発明の第１実施形態による鋳造方法における金属溶湯の給湯圧及び離型剤の吐出圧の時間変化を示す特性図である。 本発明の第１実施形態による鋳造方法の工程を説明する模式図である。 本発明の第１実施形態による鋳造方法の工程を説明する模式図であって、図６とは異なる工程を説明する模式図である。 本発明の第１実施形態による鋳造方法の工程を説明する模式図であって、図６、７とは異なる工程を説明する模式図である。 本発明の第１実施形態による鋳造方法の工程を説明する模式図であって、図６、７、８とは異なる工程を説明する模式図である。 本発明の第１実施形態による鋳造方法の工程を説明する模式図であって、図６、７、８、９とは異なる工程を説明する模式図である。 本発明の第２実施形態による鋳造装置が有する離型剤供給部の断面図である。 図１１のＸＩＩ部拡大図である。 本発明の第２実施形態による鋳造方法のフローチャートである。 本発明の第２実施形態による鋳造方法の工程を説明する模式図である

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による鋳造方法及び鋳造装置を図１〜１０に基づいて説明する。
図１に、第１実施形態による鋳造装置１の模式図を示す。鋳造装置１は、内部に金属溶湯を充填可能な空間を有する。当該空間は、充填される金属溶湯が所望の形状となるよう形成されており、供給された金属溶湯が凝固することによって所望の形状の金属部材が得られる。第１実施形態による鋳造方法は、いわゆる、ダイカストであり、鋳造装置１の内部に金属溶湯が圧入され金属部材が成形される。鋳造装置１は、金型１０、金属溶湯供給部２０、離型剤供給部３０などから構成される。なお、図１において、紙面の上側を「天」側、紙面の下側を「地」側とする。

金型１０は、金属溶湯が充填される「金型の内部」としての内部空間１００を有する。第１実施形態による鋳造装置１が備える金型１０では、内部空間１００は略直方体形状に形成されている。内部空間１００には後述する入子ピン１３が突出している。内部空間１００は、金属溶湯供給部２０の内部と連通する「金型の内部」としての連通路１０１に連通している。これにより、鋳造装置１によって入子ピン１３に対応する部位に窪みを有し、連通路１０１に対応する部位に突起が形成される略直方体形状の金属部材が成形される。しかしながら、本発明の鋳造装置において成形される金属部材の形状はこれに限定されない。金型１０は、第１金型部１１、第２金型部１２、入子ピン１３などから構成されている。

第１金型部１１は、内部空間１００の一部を形成するよう断面が略コの字状の金属部材である。第１金型部１１は、入子ピン１３が挿通される挿入孔１１１を有する。第１金型部１１の地側には、第１金型部１１と第２金型部１２とが組み合わされるとき形成される連通路１０１の内壁の一部となる溝状の部位が設けられている。

第２金型部１２は、内部空間１００の一部を形成するよう断面が略コの字状の金属部材である。第２金型部１２の地側には、金属溶湯供給部２０が挿入される挿入孔１２１が形成されている。

入子ピン１３は、図２に示すように、有底筒状に形成されている金属部材である。入子ピン１３は、第１金型部１１の挿入孔１１１に挿通されている。入子ピン１３は、内部空間１００に突出する側の端部に底面を有する通路１３０を有する（図２参照）。通路１３０は、離型剤供給部３０の内部と連通可能である。内部空間１００に突出する側の端部には、通路１３０と外部、すなわち、内部空間１００とを連通する「供給孔」としての吐出孔１３１を複数有する。

金属溶湯供給部２０は、金属溶湯を金型１０の内部に供給する。金属溶湯供給部２０は、スリーブ２１、プランジャ２２などから形成される。

スリーブ２１は、筒状に形成されている。スリーブ２１の一方の端部は、第２金型部１２の挿入孔１２１に挿入され、第２金型部１２に対して固定されている。スリーブ２１の他方の端部は、プランジャ２２が挿通される開口２１１を有する。スリーブ２１の側壁には、スリーブ２１の内部に給湯される金属溶湯が通る供給口２１２を有する。

プランジャ２２は、スリーブ２１の内壁に摺動可能なよう設けられる。プランジャ２２は、スリーブ２１の内部に給湯される金属溶湯を加圧し、金型１０の内部空間１００及び連通路１０１に金属溶湯を圧入する。

離型剤供給部３０は、入子ピン１３の複数の吐出孔１３１を介して加圧した離型剤を金型１０の内部に供給する。離型剤供給部３０は、第１弁体３１、第２弁体３２、弁部材４０、駆動部３４、「離型剤貯留部」としての離型剤タンク３５などから構成されている。

第１弁体３１は、略筒状に形成されている。第１弁体３１は、筒部３１１と接続部３１２などから形成される。第１弁体３１は、第１金型部１１の外壁１１２に入子ピン１３と接続するよう固定される。

筒部３１１は、筒状に形成されており、第１弁体３１の中心軸ＣＡ３１の方向に第１弁体３１を貫通する貫通孔を有する。当該貫通孔は入子ピン１３の通路１３０と連通している。筒部３１１と入子ピン１３との間には、中間部材３１６が設けられている。

中間部材３１６は、環状に形成され、シール部材３１４、３１５を介して筒部３１１と入子ピン１３とを接続する。中間部材３１６は、略中央に筒部３１１の貫通孔と入子ピン１３の通路１３０とを連通する貫通孔３１８が形成されている。

接続部３１２は、筒部３１１の径方向外側に径外方向に突出するよう設けられている。接続部３１２は、第１弁体３１の貫通孔に連通する「第２連通路」としての供給通路３０３を有する。

第２弁体３２は、シール部材３２６を介して第１弁体３１の内壁３１３に摺動可能に収容されている。第２弁体３２は、第１弁体３１の貫通孔を入子ピン１３側の「第１連通室」としての加圧室３０１と駆動部３４側の弁室３０２とに区画するよう設けられている。第２弁体３２は、大内径部３２１、小内径部３２２などから形成されている。大内径部３２１及び小内径部３２２には、第１弁体３１の中心軸ＣＡ３１の方向に貫通する貫通孔３２３を有する。

大内径部３２１は、第２弁体３２の駆動部３４側に設けられ、略環状に形成されている。大内径部３２１側の貫通孔３２３は、その内径が小内径部３２２側の貫通孔３２３の内径より大きくなるよう形成されている。大内径部３２１側の貫通孔３２３を形成する内壁３２４は、第１弁体３１の中心軸ＣＡ３１に対して傾斜するよう形成されている。

小内径部３２２は、第２弁体３２の加圧室３０１側に設けられ、略環状に形成されている。小内径部３２２は、弁部材４０の引き戻しロッド４２が有する第２小径部４２２に対向するよう設けられている。

加圧室３０１の内径は、図２に示すように、中間部材３１６が有する貫通孔３１８の内径より大きい。これにより、加圧室３０１の入子ピン１３側には中間部材３１６の加圧室３０１側の端面３１７が露出している。
弁室３０２には、弁部材４０の大部分が往復移動可能に収容されている。

弁部材４０は、駆動部３４が発生する駆動力によって弁室３０２及び加圧室３０１を往復移動する。弁部材４０は、加圧ロッド４１、引き戻しロッド４２から構成される。

加圧ロッド４１は、略棒状に形成されている。加圧ロッド４１は、軸部４１１及び当接部４１２が一体に形成されている。
軸部４１１は、第１弁体３１の内壁３１３に案内されるよう形成されている。軸部４１１の加圧室３０１側の端部は、引き戻しロッド４２と接続する。
当接部４１２は、軸部４１１の加圧室３０１側に設けられる。当接部４１２は、外径が軸部４１１の外径より小さくなるよう形成されている。当接部４１２の径方向外側の側壁４１３は、第１弁体３１の中心軸ＣＡ３１に対して傾斜している。側壁４１３は、第２弁体３２の内壁３２４と当接可能に設けられている。
軸部４１１の当接部４１２が設けられる側の端部及び当接部４１２は、引き戻しロッド４２が挿入される挿入孔４１４を有する。

引き戻しロッド４２は、外径が加圧ロッド４１の外径に比べ小さい略棒状に形成されている。引き戻しロッド４２は、第１小径部４２１、第２小径部４２２、及び、大径部４２３が一体に形成されている。引き戻しロッド４２は、駆動部３４側から第１小径部４２１、第２小径部４２２、及び、大径部４２３の順に設けられる。

第１小径部４２１は、加圧ロッド４１の挿入孔４１４に挿入されている。これにより、引き戻しロッド４２は加圧ロッド４１に固定される。第１小径部４２１は、外径が第２弁体３２の貫通孔３２３の内径より小さくなるよう形成されている。

第２小径部４２２は、第２弁体３２の貫通孔３２３に挿通されている。第２小径部４２２は、外径が第１小径部４２１の外径より小さくなるよう形成されている。第２小径部４２２の径方向外側には、中心軸ＣＡ３１の方向に沿うよう形成される溝４２４を複数有する。

大径部４２３は、加圧室３０１に収容されている。大径部４２３は、外径が第２弁体３２が有する小内径部３２２側の貫通孔３２３の内径より大きくなるよう形成されている。大径部４２３は、第２小径部４２２に接続する側の端面４２５が第２弁体３２の加圧室３０１側の端面３２５に当接可能である。

駆動部３４は、加圧ロッド４１の軸部４１１と連結している。駆動部３４は、加圧ロッド４１を中心軸ＣＡ３１の方向に往復移動するよう駆動する。

離型剤タンク３５は、金型１０の内部に供給される離型剤を貯留する。離型剤タンク３５は、第１弁体３１の接続部３１２と接続している。離型剤タンク３５に貯留されている離型剤は、接続部３１２の供給通路３０３、筒部３１１の弁室３０２、加圧室３０１、入子ピン１３の通路１３０、吐出孔１３１を通って金型１０の内部に吐出される。

次に、鋳造装置１を用いた第１実施形態による鋳造方法について説明する。図４に、鋳造工程のフローチャートを示す。図５には、第１実施形態による鋳造方法における金属溶湯の供給圧、及び、離型剤の金型１０の内部への吐出圧の時間変化を示す。図５では、金属溶湯の供給圧を点線Ｌ１で示し、離型剤の吐出圧を実線Ｌ２で示す。図６〜１０には、第１実施形態による鋳造方法におけるそれぞれ異なる工程を説明する模式図を示す。図６〜１０では、図６〜１０の紙面左側を「駆動部方向」とし、図６〜１０の紙面右側を「入子ピン方向」とし、弁部材４０及び第２弁体３２の移動方向を説明する。

最初に、ステップ（以下、略して「Ｓ」とする）１０１において、金属溶湯が接触するおそれがある金型１０の内壁に離型剤を塗布する。第１実施形態による鋳造装置では、第１金型部１１と第２金型部１２とを組み合わせる前に第１金型部１１において内部空間１００を形成する内壁１１０と連通路１０１を形成する内壁１１３、第２金型部１２において内部空間１００を形成する内壁１２０と連通路１０１を形成する内壁１２２、及び、入子ピン１３の内部空間１００に突出している部位の外壁１３２に離型剤を塗布する（図１参照）。内壁１１０、１１３、１２０、１２２、及び、外壁１３２は、特許請求の範囲に記載の「金属部材成形面」に相当する。

次に、「給湯工程」としてのＳ１０２において、金属溶湯を金属溶湯供給部２０に給湯する。第１金型部１１と第２金型部１２とを組み合わせた後、プランジャ２２が供給口２１２に対して開口２１１側に位置しているスリーブ２１の内部に供給口２１２を介して金属溶湯を給湯する。

また、Ｓ１０２と並行して、離型剤供給部３０では、Ｓ１０３において、入子ピン１３に離型剤を供給する。
図６に、Ｓ１０２において、離型剤が入子ピン１３に供給されるときの弁部材４０と第１弁体３１及び第２弁体３２との位置関係を示す。離型剤が入子ピン１３に供給されるとき、図６に示すように、第２弁体３２の内壁３２４と加圧ロッド４１の側壁４１３とは離間しており、かつ、第２弁体３２の端面３２５と引き戻しロッド４２の端面４２５とは離間している。これにより、供給通路３０３を通る離型剤は、図６に示す二点鎖線矢印Ｆ１のように、弁室３０２、第２弁体３２の内壁３２４と加圧ロッド４１の側壁４１３との間の隙間、引き戻しロッド４２の溝４２４、第２弁体３２の端面３２５と引き戻しロッド４２の端面４２５との間の隙間、加圧室３０１を通って入子ピン１３の通路１３０に供給される。

次に、Ｓ１０４において、弁部材４０を入子ピン方向に移動し、Ｓ１０５において、弁部材４０と第２弁体３２とを当接させる。
図７に、弁部材４０と第２弁体３２とを当接させたときの弁部材４０と第１弁体３１及び第２弁体３２との位置関係を示す。弁部材４０を入子ピン方向に移動させると、図７に示すように、加圧ロッド４１の側壁４１３と第２弁体３２の内壁３２４とが当接する。これにより、弁室３０２と加圧室３０１とが遮断される。
弁部材４０が入子ピン方向にさらに移動すると、第２弁体３２は弁部材４０と一緒に入子ピン方向に移動する。これにより、加圧室３０１の体積が小さくなり、加圧室３０１及び入子ピン１３の通路１３０に供給された離型剤の加圧が開始される（図５の時刻ｔ１）。

加圧された離型剤は、入子ピン１３の吐出孔１３１から金型１０の内部に吐出される（図４のＳ１０６）。これにより、入子ピン１３の外壁１３２に離型剤がさらに塗布される（図５の時刻ｔ１から時刻ｔ３の間）このとき、離型剤が吐出孔１３１から吐出し過ぎることを防止するため、図５に示すように離型剤の圧力を一定にするよう弁部材４０を移動する（図５の時刻ｔ２から時刻ｔ３の間）。

次に、「金属溶湯充填工程」としてのＳ１０７において、離型剤を吐出孔１３１から吐出しつつ、金型１０の内部に金属溶湯を充填する。金属溶湯供給部２０において、プランジャ２２を移動させることによってスリーブ２１内の金属溶湯を加圧しつつ内部空間１００及び連通路１０１に供給する。このとき、離型剤供給部３０では、弁部材４０を介して第２弁体３２をさらに入子ピン方向に移動させ、吐出孔１３１から吐出される離型剤の圧力が金型１０の内部に供給される金属溶湯の圧力より高くなるよう加圧する（図５の時刻ｔ３から時刻ｔ４の間）。なお、第１実施形態による鋳造装置１では、第２弁体３２は、図８に示すように、中間部材３１６の端面３１７に当接するまで移動可能である。離型剤供給部３０では、第２弁体３２が入子ピン方向に移動し続けることによって離型剤を加圧し続ける。

金型１０の内部に充填された金属溶湯の圧力が所定の鋳造圧力Ｐ１（図５の時刻ｔ４での圧力）に到達した後、「凝固工程」としてのＳ１０８において、金属溶湯を凝固させる。金属溶湯供給部２０による金属溶湯の供給を停止した後、金型１０の内部に充填されている金属溶湯を、例えば、冷却水を利用して凝固させる。金属溶湯を凝固させている間、離型剤供給部３０は、離型剤を鋳造圧力Ｐ１より高い圧力Ｐ２で吐出孔１３１から吐出し続ける（図５の時刻ｔ４から時刻ｔ５の間）。

一定程度金属溶湯の凝固が進行した後、Ｓ１０９において、吐出孔１３１からの離型剤の吐出を停止する。具体的には、加圧ロッド４１の入子ピン方向への移動を停止し加圧ロッド４１の駆動部方向への移動を開始すると、図９に示すように、加圧ロッド４１の側壁４１３と第２弁体３２の内壁３２４とが離間する。側壁４１３と内壁３２４とが離間すると、供給通路３０３の離型剤が、図９に示す二点鎖線矢印Ｆ２のように、弁室３０２、第２弁体３２の内壁３２４と加圧ロッド４１の側壁４１３との間の隙間、引き戻しロッド４２の溝４２４、第２弁体３２の端面３２５と引き戻しロッド４２の端面４２５との間の隙間、加圧室３０１を通って入子ピン１３の通路１３０に再び供給される。

さらに、加圧ロッド４１を駆動部方向に移動すると、図１０に示すように、第２弁体３２の端面３２５と引き戻しロッド４２の端面４２５とが当接する。この状態から加圧ロッド４１がさらに駆動部方向に移動すると、第２弁体３２は弁部材４０と一体となって駆動部方向に移動する。これにより、第２弁体３２は、図６に示す状態の位置に戻る。

次に、Ｓ１１０において、金型１０を開き、成形された金属部材を鋳造装置１から外す。第１金型部１１と第２金型部１２との組み合わせを解除し、成形された金属部材を金型１０の内部から取り出す。

（ａ）第１実施形態による鋳造装置１は、金型１０の内部に離型剤を吐出可能な吐出孔１３１を有している。金型１０の内部に金属溶湯が供給される「金属溶湯充填工程」において、鋳造装置１は、外壁１３２と金属溶湯との間に離型剤を供給し続ける。これにより、外壁１３２と金属溶湯との間に離型剤の膜が形成され、外壁１３２と金属溶湯とを確実に遮断することができる。したがって、金属部材と金型１０との金属間化合物の生成や変形などの不具合が起きることを防止することができる。

（ｂ）従来、金属部材成形面への離型剤の塗布は、金型の内部に金属溶湯を充填する前に行われていた。しかしながら、離型剤を塗布した金型の内部に金属溶湯を供給すると、金属部材成形面に形成されている離型剤の膜を洗い流すおそれがある。このため、例えば、金属溶湯の材料がアルミニウム合金の場合、金型を形成する材料、例えば、鉄との親和性によって金属間化合物を生成し金属部材成形面を破損するため、金型の寿命が短くなる。
第１実施形態による鋳造方法では、金属溶湯を金型１０の内部に供給している最中に離型剤を入子ピン１３の外壁１３２に供給する。これにより、外壁１３２と金属溶湯との間に離型剤の膜が形成され、例えば、金属溶湯との反応によって金属間化合物を生成するなどの破損を防止することができる。したがって、金型の寿命を長くすることができるため、金属部材の製造コストを低減することができる。

（ｃ）また、金属部材成形面が破損しにくくなるため、金属部材成形面が破損したときの修復工程に要する時間を短くすることができる。これにより、金属部材の製造コストをさらに低減することができる。

（ｄ）また、従来、金型の寿命を長くするため、金属部材成形面を特別に表面処理するなどされている。しかしながら、通常と異なる表面処理を行うことによって金型のコストが増加し、製造コストが増加する。第１実施形態による鋳造方法では、このような表面処理が不要となるため、金型の製造コストを低減することができる。これにより、金属部材の製造コストをさらに低減することができる。

（ｅ）第１実施形態による鋳造装置１では、入子ピン１３の吐出孔１３１からの離型剤の吐出を停止した後、加圧ロッド４１を駆動部方向に移動すると、加圧ロッド４１の側壁４１３と第２弁体３２の内壁３２４とが離間する。側壁４１３と内壁３２４とが離間すると、加圧室３０１及び入子ピン１３の通路１３０の体積が変化することなく、供給通路３０３の離型剤が、図９に示す二点鎖線矢印Ｆ２のように、入子ピン１３の通路１３０及び加圧室３０１に再び供給される。これにより、金型１０の内部に充填されている金属溶湯が吐出孔１３１を介して通路１３０に流れ込むことを防止できる。したがって、次回の鋳造工程における離型剤の供給不足を防止し、金属部材の不具合を防止することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による鋳造装置を図１１〜１４に基づいて説明する。第２実施形態は、金型が吐出孔開閉部を有する点が第１実施形態と異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第２実施形態による鋳造装置２では、金型１０は、第１金型部１１、第２金型部１２、「突出部」としての入子ピン１４、「供給孔開閉部」としての吐出孔開閉部１５などから構成されている。

入子ピン１４は、図１１に示すように、筒状に形成されている金属部材である。入子ピン１４は、第１金型部１１の挿入孔１１１に挿通されている。入子ピン１４は、入子ピン１４が挿通されている方向に入子ピン１４を貫通する貫通孔１４０を有する。貫通孔１４０は、離型剤供給部３０の内部と連通可能である。内部空間１００に突出する側の端部には、貫通孔１４０と内部空間１００とを連通可能な「供給孔」としての吐出孔を有する。第２実施形態では、図１１に示すように、吐出孔は、入子ピン１４の中心軸ＣＡ１４方向に三個並ぶよう形成されている。ここでは、便宜的に、入子ピン１４の内部空間１００に突出する側の端部から順に吐出孔１４１、１４２、１４３とする。

吐出孔開閉部１５は、入子ピン１４の内部空間１００に突出する側の端部を覆うよう設けられている。吐出孔開閉部１５は、「規制部」としての規制部材１５１、第１環状部材１６、第２環状部材１７、第３環状部材１８、「付勢部材」としてのばね１５２、位置決め部材１５３などを有する。第１環状部材１６、第２環状部材１７及び第３環状部材１８は、特許請求の範囲に記載の「環状部材」に相当する。

規制部材１５１は、入子ピン１４が有する貫通孔１４０の内部空間１００側の開口を塞ぐよう設けられている。規制部材１５１の外径は、入子ピン１４の内部空間１００に突出する側の端部の外径より大きい。規制部材１５１は、第１環状部材１６、第２環状部材１７及び第３環状部材１８が内部空間１００に脱落しないよう内部空間１００の方向への移動を規制する。

第１環状部材１６、第２環状部材１７及び第３環状部材１８は、入子ピン１４の径方向外側に設けられている略環状の部材である。第１環状部材１６、第２環状部材１７及び第３環状部材１８は、入子ピン１４の外壁１４４に沿って中心軸ＣＡ１４方向に往復移動可能に設けられている。第１環状部材１６、第２環状部材１７及び第３環状部材１８は、規制部材１５１側からこの順番で並んでいる。

第１環状部材１６及び第２環状部材１７は、図１２に示すように、中心軸ＣＡ１４を含む断面形状が六角形となるよう形成されている。第１環状部材１６及び第２環状部材１７の径方向内側の内壁１６１、１７１は、入子ピン１４の外壁１４４に摺動可能に形成されている。第１環状部材１６が有する中心軸ＣＡ１４に略垂直な側壁１６２、１６３のうち、側壁１６２は規制部材１５１の第１環状部材１６側の外壁１５４に当接可能に形成されている。また、側壁１６３は第２環状部材１７の中心軸ＣＡ１４に略垂直な側壁１７２に当接可能に形成されている。また、第２環状部材１７の中心軸ＣＡ１４に略垂直な側壁１７３は、第３環状部材１８の中心軸ＣＡ１４に略垂直な側壁１８３に当接可能に形成されている。

第１環状部材１６では、内壁１６１と側壁１６２とを接続する接続壁１６４は、中心軸ＣＡ１４に対して規制部材１５１に向かうにつれて中心軸ＣＡ４１から離れる方向に傾斜するよう形成されている。また、内壁１６１と側壁１６３とを接続する接続壁１６５は、中心軸ＣＡ１４に対して規制部材１５１に向かうにつれて中心軸ＣＡ４１に近づく方向に傾斜するよう形成されている。
第２環状部材１７では、内壁１７１と側壁１７２とを接続する接続壁１７４は、中心軸ＣＡ１４に対して規制部材１５１に向かうにつれて中心軸ＣＡ４１から離れる方向に傾斜するよう形成されている。また、内壁１７１と側壁１７３とを接続する接続壁１７５は、中心軸ＣＡ１４に対して規制部材１５１に向かうにつれて中心軸ＣＡ４１に近づく方向に傾斜するよう形成されている。

第３環状部材１８は、環状部１８１及びガイド部１８２を有する。
環状部１８１は、第３環状部材１８の規制部材１５１側に設けられ、中心軸ＣＡ１４を含む断面形状が六角形となるよう形成されている。環状部１８１の径方向内側の内壁１８４は、入子ピン１４の外壁１４４に摺動可能に形成されている。内壁１８４と側壁１８３とを接続する接続壁１８５は、中心軸ＣＡ１４に対して規制部材１５１に向かうにつれて中心軸ＣＡ４１から離れる方向に傾斜するよう形成されている。

ガイド部１８２は、環状部１８１から内部空間１００とは反対側に延びるよう設けられている。筒状のガイド部１８２は、外径が環状部１８１の外径より小さくなるよう形成されている。ガイド部１８２の径方向内側の内壁１８６は、入子ピン１４の外壁１４４に摺動可能に形成されている。ガイド部１８２は、第３環状部材１８の中心軸ＣＡ４１方向の往復移動を案内する。

第１環状部材１６の側壁１６２と規制部材１５１の外壁１５４とが当接しているとき、第１環状部材１６と規制部材１５１とは吐出孔１４１を閉塞している。第１環状部材１６の側壁１６３と第２環状部材１７の側壁１７２とが当接しているとき、第１環状部材１６と第２環状部材１７とは吐出孔１４２を閉塞している。第２環状部材１７の側壁１７３と第３環状部材１８の側壁１８３とが当接しているとき、第２環状部材１７と第３環状部材１８とは吐出孔１４３を閉塞している。このとき、ガイド部１８２の環状部１８１とは反対側の側壁１８７は、位置決め部材１５３から離間している。

ばね１５２は、環状部１８１と位置決め部材１５３との間に設けられている。ばね１５２は、第３環状部材１８を規制部材１５１の方向に付勢する。

位置決め部材１５３は、入子ピン１４と第１金型部１１との間に設けられている筒状の部材である。位置決め部材１５３の内部空間１００側の側壁１５５は、ばね１５２の一端が当接するとともに、第３環状部材１８の側壁１８７が当接可能に形成されている。

次に、鋳造装置２を用いた第２実施形態における鋳造方法について説明する。図１３に鋳造工程のフローチャートを示す。図１２、１４では、図１２、１４の紙面左側を「離型剤供給部方向」とし、図１２、１４の紙面右側を「規制部材方向」とし、第１環状部材１６、第２環状部材１７及び第３環状部材１８の移動方向を説明する。

最初に、Ｓ２０１において、第１実施形態のＳ１０１と同様に金属溶湯が接触するおそれがある金型１０の内壁に離型剤を塗布する。
次に、Ｓ２０２において、第１実施形態のＳ１０２と同様に金属溶湯を金属溶湯供給部２０に給湯する。また、Ｓ２０３において、第１実施形態のＳ１０３と同様に入子ピン１３に離型剤を供給する。

次に、Ｓ２０４において、第１実施形態のＳ１０７と同様に離型剤を吐出孔１３１から吐出しつつ、金型１０の内部に金属溶湯を充填する。
次に、Ｓ２０５において、金型１０の内部に充填された金属溶湯の一部を凝固させる。このとき、金型１０の内部の金属溶湯は、金型１０の内壁１１０、１１３、１２０、１２２、入子ピン１４の外壁１４４に接触している領域ＭＳ２から凝固する（図１４参照）。

次に、Ｓ２０６において第１実施形態のＳ１０４と同様に弁部材４０を規制部材方向に移動し、Ｓ２０７において第１実施形態のＳ１０５と同様に弁部材４０と第２弁体３２とを当接させる。さらに、弁部材４０が規制部材方向に移動すると、加圧室３０１の体積が小さくなり、加圧室３０１及び入子ピン１３の通路１３０に供給された離型剤の加圧が開始される。

次に、Ｓ２０８において吐出孔１４１、１４２、１４３から離型剤を吐出させる。このときの吐出孔開閉部１５の作用について図１２、１４に基づいて説明する。
Ｓ２０７において加圧室３０１の体積が小さくなる前には、入子ピン１４の貫通孔１４０には離型剤が充填されている（図１２の状態）。貫通孔１４０に充填されている離型剤の圧力は、第１環状部材１６の接続壁１６４、１６５、第２環状部材１７の接続壁１７４、１７５、第３環状部材１８の接続壁１８５に作用すると、中心軸ＣＡ１４方向の作用力に変換される。貫通孔１４０における離型剤の圧力が「所定の圧力」以上となり中心軸ＣＡ１４方向の作用力がばね１５２の付勢力より大きくなると、吐出孔１４１、１４２、１４３を閉塞している第１環状部材１６、第２環状部材１７及び第３環状部材１８は離型剤供給部方向に移動する。これにより、図１４に示すように、吐出孔１４１、１４２、１４３が開放され、凝固し始めている金属溶湯の領域ＭＳ２と入子ピン１４の外壁１４４との間に離型剤が吐出される（図１４の実線矢印Ｆ３）。このとき、第３環状部材１８の側壁１８７が位置決め部材１５３の側壁１５５に当接し、吐出孔１４１、１４２、１４３が開き過ぎることを防止する。

図１３のフローチャートに戻って、次に、Ｓ２０９において、金型１０の内部に充填された金属溶湯の全部を凝固させる。
次に、Ｓ２１０において、吐出孔１４１、１４２、１４３からの離型剤の吐出を停止する。具体的には、弁部材４０を駆動方向に稼働させ、第２弁体３２との当接を解除すると加圧室３０１及び貫通孔１４０に充填されている離型剤の圧力が低下するため、第１環状部材１６、第２環状部材１７及び第３環状部材１８は、ばね１５２の付勢力によって規制部材方向に移動する。これにより、規制部材１５１と第１環状部材１６、第１環状部材１６と第２環状部材１７、第２環状部材１７と第３環状部材１８とがそれぞれ当接し、吐出孔１４１、１４２、１４３を閉塞し、離型剤の吐出が停止する。

次に、Ｓ２１１において、第１実施形態のＳ１１０と同様に金型１０を開き、成形された金属部材を鋳造装置１から外す。

第２実施形態による鋳造装置２では、金型１０の内部に離型剤を吐出可能な吐出孔１４１を有している。これにより、鋳造装置２では、外壁１４４と金属溶湯との間に離型剤の膜が形成され、外壁１４４と金属溶湯とを確実に遮断することができる。したがって、第２実施形態は、第１実施形態の効果（ａ）〜（ｄ）を奏する。

また、第２実施形態による鋳造装置２の金型１０は、吐出孔１４１、１４２、１４３を開閉可能な吐出孔開閉部１５を有する。吐出孔開閉部１５は、離型剤を金型１０の内部に供給しないとき吐出孔１４１、１４２、１４３を閉塞し、金型１０の内部に充填されている金属溶湯が吐出孔１４１、１４２、１４３に流れ込み、閉塞してしまうことを確実に防止できる。したがって、鋳造装置２は、第１実施形態に比べ、次回の鋳造工程における離型剤の供給不足を確実に防止し、金属部材の不具合を確実に防止することができる。

また、吐出孔開閉部１５は、離型剤供給部３０が供給する離型剤の圧力に応じて吐出孔１４１、１４２、１４３を開閉する。これにより、簡素な構成によって貫通孔１４０に金属溶湯が流れ込むことを防止できる。

（その他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、ダイカストによって金属部材を成形するとした。しかしながら、本発明の鋳造方法はこれに限定されない。融点より高い温度の金属を金型の内部に流し込み、所望の形状の金属部材を得ることができる鋳造方法であればよい

（イ）第一実施形態では、入子ピンの外壁を「金属部材成形面」とし、入子ピンの外壁が離型剤を吐出する吐出孔を有するとした。しかしながら、「金属部材成形面」はこれに限定されない。金型の内部に充填される金属溶湯が接触するおそれがある面であれば「金属部材成形面」として吐出孔を有してもよい。

（ウ）上述の実施形態では、「給湯工程」及び「凝固工程」において、離型剤を金型の内部に吐出するとした。しかしながら、「給湯工程」及び「凝固工程」において離型剤を吐出しなくてもよい。

（エ）上述の実施形態では、離型剤は、鋳造圧力より高い圧力で金型の内部に吐出されるとした。離型剤を吐出する圧力はこれに限定されないが、金属溶湯が入子ピンの吐出孔及び通路に逆流を防止するため、吐出孔から離型剤を吐出する圧力は鋳造圧力より高い方が望ましい。

（オ）上述の実施形態では、離型剤供給部は、弁部材、弁部材を摺動可能に収容する第１弁体、第１弁体の内部に摺動可能に収容され弁部材と当接することによって離型剤を加圧する第２弁体などから構成されるとした。しかしながら、離型剤供給部の構成はこれに限定されない。

（カ）第２実施形態では、吐出孔開閉部は、規制部材、第１環状部材、第２環状部材、第３環状部材、ばね、位置決め部材などを有するとした。しかしながら、吐出孔開閉部の構成はこれに限定されない。

（キ）第２実施形態では、吐出孔は、入子ピンの中心軸方向に三個並ぶよう形成されるとした。また、これにあわせて、吐出孔を開閉する「環状部材」は、三個設けるとした。しかしながら、吐出孔の数及び環状部材の数はこれに限定されない。吐出孔を一個だけ設けてもよいし、二個、四個以上設けてもよい。吐出孔を一個だけ設ける場合、環状部材は、一個設ければよい。また、例えば、吐出孔を四個設ける場合、環状部材を四個設ければよい。

（ク）第２実施形態では、金型の内部に金属溶湯を充填してから金型の内部に離型剤を供給するとした。しかしながら、第１実施形態のように、金型の内部に離型剤を供給しつつ金属溶湯を充填してもよい。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１，２ ・・・鋳造装置、
１０ ・・・金型、
１００ ・・・内部空間（金型の内部）、
１０１ ・・・連通路（金型の内部）、
１１０ ・・・内壁（金属部材成形面）、
１１３ ・・・内壁（金属部材成形面）、
１２０ ・・・内壁（金属部材成形面）、
１２２ ・・・内壁（金属部材成形面）、
１３１、１４１・・・吐出孔（供給孔）、
１３２、１４２・・・外壁（金属部材成形面）、
２０ ・・・金属溶湯供給部、
３０ ・・・離型剤供給部、
３０１ ・・・加圧室（第１連通室）。

Claims (10)

1. 金型（１０）の内部（１００、１０１）に充填される金属溶湯を凝固し所望の形状の金属部材を成形する鋳造方法であって、
   前記金型の内部を形成する金属部材成形面（１１０、１１３、１２０、１２２、１３２）と金属溶湯との間に離型剤を供給しつつ前記金型の内部に金属溶湯を充填する金属溶湯充填工程を含み、
   前記金属溶湯充填工程において、離型剤は前記金属溶湯が前記金型の内部に充填される鋳造圧力（Ｐ１）より高い圧力（Ｐ２）で前記金型の内部に供給されることを特徴とする鋳造方法。
2. 前記金属溶湯充填工程の後、離型剤を前記金型の内部に供給しつつ前記金型の内部に充填された金属溶湯を凝固させる凝固工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の鋳造方法。
3. 前記金属溶湯充填工程の前に、離型剤を前記金型の内部に供給しつつ金属溶湯を金属溶湯供給部（２０）に給湯する給湯工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の鋳造方法。
4. 金型（１０）の内部（１００、１０１）に充填される金属溶湯を凝固し所望の形状の金属部材を成形する鋳造方法であって、
   前記金型の内部を形成する金属部材成形面（１１０、１１３、１２０、１２２、１３２）と金属溶湯との間に離型剤を供給しつつ前記金型の内部に金属溶湯を充填する金属溶湯充填工程を含み、
   前記金属溶湯充填工程の後、離型剤を前記金型の内部に供給しつつ前記金型の内部に充填された金属溶湯を凝固させる凝固工程を含むことを特徴とする鋳造方法。
5. 金型（１０）の内部（１００、１０１）に充填される金属溶湯を凝固し所望の形状の金属部材を成形する鋳造方法であって、
   前記金型の内部を形成する金属部材成形面（１１０、１１３、１２０、１２２、１３２）と金属溶湯との間に離型剤を供給しつつ前記金型の内部に金属溶湯を充填する金属溶湯充填工程を含み、
   前記金属溶湯充填工程の前に、離型剤を前記金型の内部に供給しつつ金属溶湯を金属溶湯供給部（２０）に給湯する給湯工程を含むことを特徴とする鋳造方法。
6. 金属溶湯を凝固し所望の形状の金属部材を成形する鋳造装置（１，２）であって、
   離型剤を供給する供給孔（１３１、１４１、１４２、１４３）を金属溶湯と接触する金属部材成形面（１１０、１１３、１２０、１２２、１３２）に有する金型（１０）と、
   前記金型の内部に金属溶湯を供給する金属溶湯供給部（２０）と、
   前記供給孔に連通する第１連通室（３０１）を有し、前記第１連通室を介して前記供給孔に離型剤を供給する離型剤供給部（３０）と、
   を備え、
   前記離型剤供給部は、前記金属溶湯が前記金型の内部に充填される鋳造圧力より高い圧力で前記離型剤を前記金型の内部に供給することを特徴とする鋳造装置。
7. 前記離型剤供給部は、
   体積が変更可能な前記第１連通室、外部から供給される離型剤が通る第２連通室（３０３）、及び、前記第１連通室と前記第２連通室とを連通可能に設けられる弁室（３０２）を有する第１弁体（３１）と、
   前記第１弁体の内壁（３１３）に摺動可能に設けられる筒状の第２弁体（３２）と、
   前記第２弁体の前記第１連通室とは反対側に前記第１弁体の内壁に摺動可能に設けられ前記第２弁体が有する貫通孔（３２３）の内径より大きい外径を有する軸部（４１１）、前記軸部の前記第１連通室側の端部に設けられ前記第１弁体の中心軸（ＣＡ３１）方向の長さが前記第２弁体の前記中心軸方向の長さより長くなるよう形成され前記貫通孔に挿通される小径部（４２１、４２２）、及び、前記小径部の前記第１連通室側の端部に前記第１連通室に収容されるよう設けられ前記貫通孔の内径より大きい外径を有する大径部（４２３）を有し、前記第１弁体の内部を往復移動する弁部材（４０）と、
   前記弁部材を前記第１弁体に対し往復移動可能な駆動部（３４）と、
   前記第２連通室に供給される離型剤を貯留する離型剤貯留部（３５）と、
   を有し、
   前記軸部及び前記大径部と前記第２弁体とが離間すると前記貫通孔を介して前記第１連通室と前記第２連通室とは連通し、前記軸部及び前記大径部のいずれか一方と前記第２弁体とが当接すると前記第１連通室と前記第２連通室とは遮断され、前記第２弁体と当接している前記軸部が前記第１連通室の方向に移動すると前記第２弁体は前記第１連通室の体積を小さくするよう移動し、前記第２弁体と当接している前記大径部が前記第１連通室とは反対の方向に移動すると、前記第２弁体は前記第１連通室の体積を大きくするよう移動
   することを特徴とする請求項６に記載の鋳造装置。
8. 前記金型は、前記供給孔を閉塞または開放可能な供給孔開閉部（１５）を有することを特徴とする請求項６または７に記載の鋳造装置。
9. 前記金型は、前記金型の内部に突出する筒状の突出部（１４）を有し、
   前記突出部は、前記突出部の径方向に前記突出部の内側と外側とを連通する前記供給孔を有し、
   前記供給孔開閉部は、
   前記突出部の径方向外側に前記突出部の外壁（１４４）に沿って往復移動可能に設けられる複数の環状部材（１６、１７、１８）と、前記突出部の一方の端部に設けられ前記環状部材の前記突出部の一方の端部方向への移動を規制する規制部（１５１）と、前記突出部の径方向外側に設けられ前記環状部材と前記規制部とが当接するよう複数の前記環状部材を前記突出部の一方の端部方向へ付勢する付勢部材（１５２）と、
   を有し、
   複数の前記環状部材が互いに当接しかつ前記環状部材が前記規制部に当接すると前記供給孔を閉塞し、複数の前記環状部材が互いに離間すると前記供給孔を開放することを特徴とする請求項８に記載の鋳造装置。
10. 前記環状部材の径方向内側の内壁（１６１、１７１、１８４）と前記環状部材の側壁（１６２、１６３、１７２、１７３、１８３）とを接続する接続壁（１６４、１６５、１７４、１７５、１８５）は、前記突出部の中心軸（ＣＡ１４）方向に対して傾斜するよう形成され、
    前記供給孔開閉部は、前記接続壁に作用する前記離型剤の圧力が所定の圧力以上になると複数の前記環状部材が互いに離間することを特徴とする請求項９に記載の鋳造装置。

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