(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にシールリングを埋設したリングバルブを外周囲に進退自在に備え、そのリングバルブとプランジャとの間に形成した流路を、リングバルブの後端面とプランジャ後部のシートリングとの接離により開閉できるようにして、金属材料の溶解容器の先端部に設けた円筒形の計量室に移動自在に嵌挿した射出プランジャであって、上記シートリングの外径を流通個所を残して上記計量室の内径とほぼ同一に形成するとともに、流路後端の流入間隙を狭く形成して、シートリングによりプランジャを計量室中心に保持し、上記バルブ当接面に臨むリングバルブの後端面内側を、環状でフラットな凸面による開閉面に突出形成して、後端面外側をシートリングから隔離してなることを特徴とする金属材料成形用のリングバルブ付き射出プランジャ。
【請求項２】
上記リングバルブは、外周面に複数条のシールリングを拡径自在に埋設して備え、かつ上記流路後端の流入間隙は、プランジャ後部の拡径により狭く形成されていることを特徴とする請求項１記載の金属材料成形用のリングバルブ付き射出プランジャ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、亜鉛、マグネシウム又はそれら合金等の金属材料を溶解して射出成形する場合に採用し得る射出プランジャに関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
低溶融点の金属材料は、溶解してプラスチック材料と同様に射出成形することができるが、液相状態に完全溶解した金属材料は、プラスチック材料とは異なって粘度が無いに等しく、流動抵抗も生じ難いことから、プラスチックの射出成形に使用されているスクリュ先端のリングバルブ付きプランジャでは、プランジャの前進により生ずる射出負荷圧により、リングバルブが後退してプランジャ周囲の流路が閉弁された後にも、リングバルブ周囲の摺動クリアランスから逆流して計量室から漏れ、その分量が計量不足となって成形精度が良好な金属製品を成形することが困難とされている。
【０００３】
そこで、リングバルブの外周面に通常のピストンリングによるシールリングを埋設し、そのシールリングによりリングバルブ周囲の摺動クリアランスを遮断して、射出負荷圧による計量材料の逆流を防止することが行われている。
この場合には、リングバルブがシールリングを介して計量室の内周面により保持されることになるので、計量室内におけるプランジャの位置が中心から僅かでもずれて挿入されると、リングバルブとシートリングとの当接面（開閉面）にもずれが生じて、射出時にシートリングがリングバルブの当接面を均等に押圧することができず、僅かではあるがリングバルブに傾が生ずるようになる。
このリングバルブの傾により当接面に隙間ができ易くなり、またシールリングによる噛りも生じ易くなって摩耗し、これらが原因で射出時にバルブシールや摺動クリアランスから計量材料が漏れて逆流する、という課題を有する。
【０００４】
また金属材料では、プラスチック材料とは異なって、溶解中に溶湯面にスラッジ（酸化物）が発生する。このスラッジは設定溶融温度では溶解し難いもので、攪拌により溶湯の中に取り込まれ易く、それが粒子となって溶融材料と共に金型に射出される。しかし、粒子が微細なものは特に問題視されることはないが、大きな粒子はそのまま製品に現れ、外観及び物性にも悪影響を及ぼすので、混入を防止する必要がある。
【０００５】
この発明は、上記事情から考えられたものであって、その目的は、リングバルブの後端面が当接されるプランジャ後部のシールリングを、プランジャの保持に兼用し、これにより計量室に対するプランジャの位置を常にリングバルブと共に中心に設定できるようにして、上記摺動クリアランスからの逆流を防止し、また流路の流入間隙を狭く設定することにより、製品に悪影響を及ぼす大きな粒子のスラッジの混入を防止した新たな金属材料成形用のリングバルブ付き射出プランジャを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的によるこの発明は、外周面にシールリングを埋設したリングバルブを外周囲に進退自在に備え、そのリングバルブとプランジャとの間に形成した流路を、リングバルブの後端面とプランジャ後部のシートリングとの接離により開閉できるようにして、金属材料の溶解容器の先端部に設けた円筒形の計量室に移動自在に嵌挿した射出プランジャであって、上記シートリングの外径を流通個所を残して上記計量室の内径とほぼ同一に形成するとともに、流路後端の流入間隙を狭く形成して、シートリングによりプランジャを計量室中心に保持し、上記バルブ当接面に臨むリングバルブの後端面内側を、環状でフラットな凸面による開閉面に突出形成して、後端面外側をシートリングから隔離してなる、というものである。
【０００７】
また上記リングバルブは、外周面に複数条のシールリングを拡径自在に埋設して備え、かつ上記流路後端の流入間隙は、プランジャ後部の拡径により狭く形成されている、というものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図中１は外周囲にバンドヒータ（図は省略）を備えた円筒体による金属材料の溶解容器、２はノズル部材で、容器内径よりも小径のシリンダの前部を、内部に流通路３を有するノズルヘッド４に形成し、後部内を円筒形の計量室５として、溶解容器１の先端面にボルトにより取付けたものからなる。
【０００９】
上記溶解容器１の内部には、中空軸６の外周囲に複数枚の攪拌翼７，７と先端保持板８，８とを備えた回転自在な攪拌機９と、その中空軸６に進退自在に貫挿した射出ロッド１０の先端にネジ着して、攪拌機９から上記計量室５に摺動自在に嵌装したプランジャ１１とからなる射出プランジャ１２が設けてある。
【００１０】
上記プランジャ１１は、外周面に２条のシールリング１３，１３を埋設して有するリングバルブ１４を進退自在に備え、そのリングバルブ１４とプランジャ１１との間に形成した流路１５を、リングバルブ１４の後端面とプランジャ後部のシートリング１６との接離により開閉できるようにして、上記計量室５に摺動自在に嵌装してある。
【００１１】
上記シートリング１６は、垂直面に形成したバルブ当接面１６ａを除く面内に、流通個所１７を残して部分的に外径が計量室５の内径とぼほ同一に形成されており、それによりプランジャ１１をリングバルブ１４と共に計量室５の中心に保持できるようにしてある。
またシートリング１６を受けるプランジャ後部１１ａはフランジ状に拡径形成され、これにより流路後端の流入間隙１８を出来るだけ狭く形成して、時折り発生する製品に悪影響を与えるような大きな粒子のスラッジが、流路１５に流れ込むのを制限する一方、時にはリングバルブ１４の後端の振れを極力小さく支持する。
【００１２】
また上記バルブ当接面１６ａに臨むリングバルブ１４の後端面内側は、環状でフラットな凸面による開閉面１４ａに突出形成してあり、それにより閉弁時にも後端面外側がシートリング１６から離れて開放間隙１９を形成し、開閉面１４ａのみがバルブ当接面１６ａに隙間なく密着するようにしてある。
【００１３】
上記シールリング１３は、合わせ目を有する通常の拡径自在な耐熱性のピストンリングからなり、その幅と高さは張力が１Ｋｇ前後となるような幅と高さ寸法を計算で求めて決められる。
また上記リングバルブ１４に施したリング溝２０の溝幅や深さは、射出負荷圧時に張力の作用によりシールリング１３がリングバルブ外周の摺動クリアランスを遮断し、射出プランジャ１２の計量後退時には、コールドプラグ２１によるノズル口の密閉で生ずる負圧により、張力が低減してシールリング１３の周りにクリアランスが生じて、プランジャ１１の後退移動が、負圧により困難とならないような隙間が生ずるような寸法をもって形成してある。
【００１４】
因に、１例を挙げれば、リングバルブ径φ３６mmで、
0003677738.tif 000002
である。
【００１５】
上記射出プランジャ１２による溶融金属の計量はプランジャ１１の後退移動により行うことができる。
射出後のノズル口は残留した溶融金属の冷却固化により生じたコールドプラグ２１により密栓されており、その状態でプランジャ１１を前進位置から後退移動すると、図４（Ｂ）に示すように、射出負荷圧により閉弁状態にあって計量材料の逆流を防止していたリングバルブ１４が、計量室内の負圧による引張と材料圧により前進移動して、図４（Ａ）に示すように、開閉面１４ａがバルブ当接面１６ａから離れ、溶解容器１に蓄えられている溶融金属（図示せず）が、上記流路１５から後退移動に伴い拡張されつつある計量室５に流れ込み、図１に示す後退限位置で停止するまで計量を行うことができる。
【００１６】
この計量工程において、溶融金属に混入したスラッジも流路１５から計量室５に流入するので、流路１５の流入間隙１８を極力狭く（例えば、直径で０．００８mm程まで）形成して、そこを通過するスラッジの粒子を微小のものに制限するのが最も好ましいが、０．５mm程度の流入間隙１８であっても、製品によっては混入したスラッジにより外観や物性が損なわれるようなことはない。
【００１７】
また上記バルブ当接面１６ａに臨むリングバルブ１４の後端面内側を突出して、後端面外側に開放間隙１９を形成したので、大きな粒子のスラッジは、その開放間隙１９に留まって流路１５への流入が阻止されるので、製品への影響も防止されることになる。
【００１８】
次に、計量材料の金型（図示せず）への射出は、油圧力などにより上記射出プランジャ１２に射出圧力を加えて行われるが、この際、ノズル部材４のノズル口は、上述のようにコールドプラグ２１により塞がれているので材料圧が上昇し、これが射出負荷圧となって、バルブ当接面１６ａに開閉面１４ａが突き当たるところまで、リングバルブ１４が後退移動し、これにより閉弁が行われて計量材料の逆流が防止されるようになる。
【００１９】
さらに射出圧力の上昇によりコールドプラグ２１が金型側に押し出されて、計量材料はノズル口から金型に射出される。また射出により射出負荷圧は低減するが、射出が終了するまではシートリング１６がリングバルブ１４を押圧しているので、射出中の計量材料の逆流による漏れも防止されるようになる。
【００２０】
上記射出工程において、プランジャ１１はシートリング１６によりリングバルブ１４と共に計量室５の中心に位置し、またその位置はプランジャ１１がシートリング１６により常に保持された状態にあるので、長期にわたり進退移動しても変わるところがない。
【００２１】
このため射出時にシートリング１６がリングバルブ１４の開閉面１４ａを均等に押圧することになるので、偏荷重によるリングバルブ１４の傾は生じ難く、開閉面１４ａはバルブ当接面１６ａに密着して閉弁状態を維持し、計量材料の逆流を防止する。
またリングバルブ１４はシートリング１６により均等に押圧されながら、計量室５の内壁面と平行に移動するので、シールリングによる噛りも起こらず、そのシール機能を長く維持することになるので、摺動クリアランスからの計量材料の漏れによる逆流も防止される。
【００２２】
このようなことから、外周面にシールリング１３を埋設したリングバルブ１４を、進退自在に備えたプランジャ１１による射出プランジャ１２であっても、計量した溶融金属の逆流を確実に防止でき、またスラッジによる課題も解決されるので、成形状態が良好で成形精度に優れた金属製品を射出成形することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係るリングバルブ付き射出プランジャを備えた溶解容器先端部の計量終了時の縦断側面図である。
【図２】  同じく射出終了時の縦断側面図である。
【図３】  計量終了位置における射出プランジャの縦断面図である。
【図４】  リングバルブの後端面による流路の開弁状態（Ａ）と閉弁状態（Ｂ）とを示す縦断部分図である。
【符号の説明】
１    溶解容器
２    ノズル部材
５    計量室
９    攪拌機
１０    射出ロッド
１１    プランジャ
１１ａ  プランジャ後部
１２    射出プランジャ
１３    シールリング
１４    リングバルブ
１４ａ  開閉面
１５    流路
１６    シートリング
１６ａ  バルブ当接面
１７    流通個所
１８    流入間隙
１９    開放間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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