(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル部材と連通する所要長さの計量室を先端部内に有し、中程上側に供給口を有する溶解筒と、先端の射出プランジャを上記計量室に摺動自在に嵌合して、溶解筒内に進退自在に設けた射出ロッドによる射出手段と、その射出手段を進退移動する溶解筒後端側の駆動装置とからなる射出機構と、その射出機構を型締機構に対しノズル部材側を常に下向きに傾斜支持する機台上の進退自在な台座とからなり、
その台座は、上記ノズル部材を斜めに当接支持するノズルタッチブロックを先端上に有するとともに、後部上に上記射出機構の後部を駆動装置と共に斜めに支持する架台を備え、そのノズルタッチブロックと機台上面の後部とにわたり、台座を上記射出機構と共に型締機構に対し移動して、ノズルタッチブロックの型締機構に臨む前面のノズル筒を、型締機構内の金型にノズルタッチするノズルタッチ装置を備えてなることを特徴とする低融点金属材料の射出成形機。
【請求項２】
上記射出プランジャは、溶解筒内径よりも小径に縮径形成した上記計量室の内部に、溶融金属が流入する摺動用のクリアランスをもって挿入可能な外径からなり、その先端部外周に射出時における溶融金属の逆流を防止するシールリングを設けてなることを特徴とする請求項１記載の低融点金属材料の射出成形機。
【請求項３】
上記射出手段の駆動装置は、上記溶解筒の後端側に所要間隔を空けてタイバーにより一体的に連結した油圧の射出シリンダからなり、その射出シリンダ側部と上記台座の先端部上とにわたり、上記ノズル部材をノズルタッチブロックにノズルタッチするノズルタッチ装置を設けてなることを特徴とする請求項１記載の低融点金属材料の射出成形機。
【請求項４】
上記ノズルタッチブロックの内側上部は、上記射出機構のノズル部材が当接する傾斜後面に形成され、その傾斜後面に設けたゲートと上記ノズル筒とを、ブロック内に屈曲形成したホットランナにより連通してなることを特徴とする請求項１記載の低融点金属材料の射出成形機。
【請求項５】
上記架台は、上面を内向きの傾斜面に形成して上記台座の後部上に旋回自在に設けられ、その傾斜上面の両側に並設した支持軸に、上記射出機構の溶解筒と溶解筒後端側の上記駆動装置を挿通支持してなることを特徴とする請求項１記載の低融点金属材料の射出成形機。
【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低融点の非鉄金属を、完全に溶融して液相状態で射出成形する場合に用いられる射出成形機に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
低融点の非鉄金属の鋳造にはダイカストが採用されるが、ダイカストでは金属材料を完全溶融する溶解炉を必要とし、この溶解炉から湯を汲み出したり、あるいはプランジャにより押し出して鋳造を行っている。そこで溶融を溶解炉によらず、プラスチック材料の場合と同様に、射出用のスクリュを回転かつ軸方向に移動可能に備えた加熱筒内で溶融して、加熱筒の後部から供給された粒状の金属材料を、スクリュ回転により加熱筒の前方へと移送しつつ完全に溶融して、加熱筒前室に液相状態で蓄積して計量したのち、スクリュ前進により加熱筒先端のノズルから金型に射出充填することが行われつつある。
【０００３】
このような射出成形を金属材料に採用した場合における課題は、スクリュ回転による金属材料の溶融及び移送の困難さと計量の不安定さにある。
プラスチック材料における溶融は、その殆どがせん断発熱によることから、スクリュは先端部になるにしたがって大径に形成され、材料の流通間隙となるスクリュ溝は相対的に浅く形成される。しかし溶融プラスチックでは加熱筒内壁の境界面における摩擦係数に差があることから、流通間隙が狭く形成されてもスクリュ回転による前方への移送はスムーズに行われる。
【０００４】
それに対し、液相状態にまで完全に溶融した金属材料では、プラスチック材料とは比較にならぬほど粘度が小さいため、上記２つの境界面における摩擦係数差が殆どないに等しく、これにより溶融プラスチックの場合のようなスクリュ回転による移送力が生じ難い。
【０００５】
またプラスチック材料では、溶融により高粘度となることから、スクリュ回転により溶解筒の前室に蓄えられるに従い、その反力としてスクリュを後方へ押し戻す材料圧が発生するので、この材料圧によるスクリュ後退を制御することによって溶融材料の計量を毎回一定量にすることができるが、金属材料が低粘度の液相状態では、スクリュを後方へ押し戻す程の圧力上昇は生じないので、材料圧によるスクリュ後退が起こり難く、スクリュ回転のみでは前室への蓄え量も異なって毎回一定量にすることができない。
【０００６】
この発明は、金属材料を溶融状態にて射出成形する場合の上記課題を、射出プランジャを内装した溶解筒の斜設をもって解決しようとするものであって、その目的は、機台上の受座により溶解筒をノズル部材側を下向きに傾斜支持しても、金型とのノズルタッチが行える新たな構成の低融点金属材料の射出成形機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的によるこの発明は、ノズル部材と連通する所要長さの計量室を先端部内に有し、中程上側に供給口を有する溶解筒と、先端の射出プランジャを上記計量室に摺動自在に嵌合して、溶解筒内に進退自在に設けた射出ロッドによる射出手段と、その射出手段を進退移動する溶解筒後端側の駆動装置とからなる射出機構と、その射出機構を型締機構に対しノズル部材側を常に下向きに傾斜支持する機台上の進退自在な台座とからなり、その台座は、上記ノズル部材を斜めに当接支持するノズルタッチブロックを先端上に有するとともに、後部上に上記射出機構の後部を駆動装置と共に斜めに支持する架台を備え、そのノズルタッチブロックと機台上面の後部とにわたり、台座を上記射出機構と共に型締機構に対し移動して、ノズルタッチブロックの型締機構に臨む前面のノズル筒を、型締機構内の金型にノズルタッチするノズルタッチ装置を備えてなる、というものである。
【０００８】
上記射出プランジャは、溶解筒内径よりも小径に縮径形成した上記計量室の内部に、溶融金属が流入する摺動用のクリアランスをもって挿入可能な外径からなり、その先端部外周に射出時における溶融金属の逆流を防止するシールリングを設けてなる、というものである。
【０００９】
上記射出手段の駆動装置は、上記溶解筒の後端側に所要間隔を空けてタイバーにより一体的に連結した油圧の射出シリンダからなり、その射出シリンダ側部と上記台座の先端部上とにわたり、上記ノズル部材をノズルタッチブロックにノズルタッチするノズルタッチ装置を設けてなる、というものである。
【００１０】
上記ノズルタッチブロックの内側上部は、上記射出機構のノズル部材が当接する傾斜後面に形成され、その傾斜後面に設けたゲートと上記ノズル筒とを、ブロック内に屈曲形成したホットランナにより連通してなる、ものである。
【００１１】
上記架台は、上面を内向きの傾斜面に形成して上記台座の後部上に旋回自在に設けられ、その傾斜上面の両側に並設した支持軸に、上記射出機構の溶解筒と溶解筒後端側の上記駆動装置を挿通支持してなる、というものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図中１は射出機構、２は型締機構で共に機台３の上面に設置されている、４は型締機構２に対し進退自在に設置した台座４で、上面が傾斜した一対の板体５１，５１による架台５を後部上に旋回自在に備え、その架台５に上記射出機構１が型締機構２に対してノズル側を下向きに傾斜位置するように設置してある。
【００１３】
上記射出機構１は、溶解筒１１と、その内部の後記する攪拌及び射出手段と、溶解筒１１の後端部に間隔を置いて設けた油圧の射出シリンダ１２と、溶解筒１１の後端下側の二股状の支脚１３に取付けた攪拌用の電動モータ１４と、非鉄金属による低融点の粒状の金属材料を溶解筒内に供給する送出装置１５とからなる。この送出装置１５は水平なシリンダ１５ａと、シリンダ端部に設けた電動モータ１５ｂにより回転する内部のスクリュ軸１５ｃとからなる。また図では省略したが、必要に応じてシリンダ周囲に材料予熱用のヒータを取付け得る構造からなる。
【００１４】
上記溶解筒１１は、先端にノズル部材１０を備え、外周囲にバンドヒータ１６を備える。上記ノズル部材１０のノズル孔と連通する溶解筒１１の先端部内は、溶解筒内径よりも小径に縮径した所要長さの計量室１７に形成してある。図示の例では、先端部材１８により溶解筒先端に取付けたノズル部材１０の後部内を、溶解筒内径よりも小さく縮径し、その後部内を溶解筒内と連通した計量室１７としているが、場合によって、先端部材１８の内径を縮径して計量室１７となし、その先端部材１８にノズルチップを取付けた構造であってもよい。
【００１５】
このような溶解筒の中程の上側には供給口１９が開設してあり、その供給口１９に金属材料の上記送出装置１５が管路２０を接続して配設してある。また溶解筒１１の後端は開口状態にあって、その後端から内部に上記攪拌及び射出手段を構成する溶融金属の攪拌部材２１と射出部材２２とが内設してある。
【００１６】
上記攪拌部材２１は、中央に貫通孔を有する中空軸部２３の先端部外周に、図４に示すように、複数条の攪拌翼２４，２４を断続的に旋回形成した回転軸からなる。これらの攪拌翼２４，２４は溶解筒１１の内径とほぼ等しい外径からなる。また中空軸部２３の攪拌翼２４よりも後方の軸部周囲には、溶解筒１１の内周面と密着するシールリングを外周囲に嵌合した仕切用のフランジ２５を一体形成してある。
【００１７】
また溶解筒１１の開口端から突出した上記中空軸部２３の端部には、プーリー２６が止着してあり、このプーリー２６と上記電動モータ１４の駆動軸端のプーリー２７とにわたりタイミングベルト２８が掛け設けられて、該電動モータ１４により攪拌部材２１が溶解筒内にて回転して、上記攪拌翼２４，２４により溶融金属を攪拌することができるようにしてある。
【００１８】
上記射出部材２２は、上記中空軸部２３の貫通孔に挿入して、攪拌部材２１の中央に摺動自在に設けた射出ロッド２９と、その先端に取付けて攪拌部材２１の前面から上記計量室１７に嵌合した射出プランジャ３０とからなり、射出ロッド２９の中間部位には、中空軸部２３とのクリアランスに滲入した溶融金属をシャットするスクリュ２９ａが設けてある。
【００１９】
上記射出プランジャ３０は、上記計量室１７に摺動用のクリアランスをもって挿入可能な外径からなり、その先端部外周に射出時におけるクリアランスから溶融金属の逆流を防止するシールリング３１（図５参照）が、図では省略するが、プランジャ周囲の環状溝に緩く嵌合して備えている。このシールリング３１は特殊鋼などによる耐熱性のピストンリングをそのまま採用したものからなる。
【００２０】
このような射出プランジャ３０では、前進による射出時にプランジャ先端により押圧されて生じた溶融金属圧が、シールリング３１に作用してシールリング３１は拡張し、計量室１７の内周面にシールリング３１が押し付けられるようになって、摺動用のクリアランスからの溶融金属の逆流を防止する。
【００２１】
また射出プランジャ３０の後退時には、射出プランジャ３０の計量室内の後退移動により生ずる負圧によって、拡張されたシールリング３１が元の状態に縮小し、そこに再びクリアランスが生ずるとともに、負圧による吸引作用により蓄えられた溶融金属が、プランジャ後退限に達する前から拡張されつつある計量室１７に流入するようになる。これにより気密状態の計量室内を射出プランジャ３０が後退するものであっても、射出プランジャ３０の強制後退を困難となすほどの大きな負圧が発生せず、射出プランジャ３０の後退がスムーズに行えるようになる。
【００２２】
上記射出シリンダ１２は、シリンダ前端の下側に、溶解筒下側の支脚１３と同様な二股状の支脚３４を一体に有し、後端に射出ロッド回転用の電動モータ３５を備える。この射出シリンダ１２は両側に配設したタイバー３６により上記溶解筒１１と間隔を置いて一体に連結され、またピストン３７は上記中空軸部２３の後端から突出した上記射出ロッド２９の後端に連結されて、射出ロッド２９を先端の射出プランジャ３０と一緒に進退移動する。
【００２３】
上記ピストン３７は、後部において上記電動モータ３５の駆動軸３８と、角軸又はスプライン軸３９などを介して回転方向にのみ一体的に連結され、そのピストン３７を介して、上記射出ロッド２９を電動モータ３５により回転して、ロッド周囲のクリアランスに侵入した溶融金属を前方へ送出排除できるようにしてある。
【００２４】
このような射出シリンダ１２と上記溶解筒１１は、それぞれの下側両側に突設した上記脚部１３，３４の端部を、上記架台５の傾斜上面の両側に並設した支持軸４０，４０に挿通して、ノズル部材１０を下側に下向きに取付けられ、これにより上記型締機構２に対し傾斜設置された上記射出機構１を構成している。
【００２５】
このように溶解筒１１と射出シリンダ１２とを隔離してタイバー３６により一体化し、その両方をそれぞれの支脚１３，３４を支持軸４０に挿通して架台５の上面に設置すると、溶解筒１１が高温に加熱されるものであつても、機構全体の熱膨張による伸びが相互に吸収され易くなって、熱膨張による負荷が低減する。また射出シリンダ１２が溶解筒１１から隔離されて設けられているので、溶解筒側からの伝熱による作動油の加熱も防止されるようになる。
【００２６】
また射出機構１の両側には、油圧シリンダ４２と長軸のロッド４３とによるノズルタッチ装置４４が、台座４の先端中央に立設したノズルタッチブロック４５の両側の軸受部材４６に、ロッド４３の先端を回動自在に軸着する一方、油圧シリンダ４２を溶解筒後端と射出シリンダ前端とに掛け渡し、シリンダ後端を射出シリンダに回動自在に止着して設けてある。
【００２７】
このノズルタッチ装置４４のロッド４３の前進作動によりによって、ノズル部材１０の先端が、図１に示すように、ノズルタッチブロック４５に斜めにノズルタッチする。このノズルタッチ装置４４は射出機構２の修理やメンテナンスに際する後退装置としても機能する。
【００２８】
上記一対の板体５ａ，５ａによる架台５は、上面が４５°前後の角度の内向きの傾斜面に形成された板体内側に、上記支持軸４０が両端を部材４１，４１をもって取付けてある。この架台５は上記台座４の後端部上に設置した門型の受座６に、図では省略したが旋回自在に載置固定され、その受座６の内部中央から上記ノズルタッチブロック４５にわたり、ノズルタッチ装置４８が配設してある。
【００２９】
このノズルタッチ装置４８は、機台３に据え付けた台座４の内部中央の受部材５０に横長に固設され油圧シリンダ４９と、その内部のピストンロッド（図は省略）に連結して、先端を上記ノズルタッチブロック４５に連結したロッド部材５１とからなる。ノズルタッチブロック４５は型締機構に臨む前面に部材５２をもつて水平に設けたノズル筒４７を備えている。またノズルタッチブロック４５及びノズル筒４７は、図では省略したが、外側に設けた加熱装置により設定温度に保温されている。
【００３０】
上記ノズルタッチ装置４８では、油圧シリンダ４９が機台側に固設されていることから、油圧シリンダ４９のピストンロッドが伸長作動すると、ロッド部材５１が前進移動してノズルタッチブロック４５を押圧する。これにより台座４が、ノズルタッチブロック４５にノズル部材１０を斜めにノズルタッチした架台５の上面の射出機構１と共に進退移動して、ノズル筒４７が型締機構内の金型７とノズルタッチする。
【００３１】
また油圧シリンダ４９のピストンロッドが縮小するとロッド部材５１が後退移動して、ノズル部材１０を斜めにノズルタッチしたノズルタッチブロック４５を引き戻すと共に台座４が架台５の上面の射出機構１と共に後退移動して、ノズル筒４７の先端が金型７から離れる。
【００３２】
したがって、射出機構１を台座６に常に斜設した状態でも、その台座６と共に進退移動するノズルタッチブロック４５によつて、金型７とノズル筒４７のノズルタッチは水平状態で行われることになり、傾斜状態でノズル部材１０を金型７に直接ノズルタッチした際に生ずる漏れなどの不具合が解消されるようになる。
【００３３】
上記ノズルタッチブロック４５の内側上部は、上記射出機構１のノズル部材１０の軸線に対し直角に位置する傾斜後面に形成され、その傾斜後面にノズルタッチ用のゲートが開設してある。またノズルタッチブロック４５の内部には、上記ノズル筒４７と射出機構２のノズル部材１０とを連通するホットランナ５３が屈曲形成してあり、これにより射出機構１が型締機構３に対し傾斜設置されていても、ノズル部材１０とノズルタッチブロック４５とのノズルタッチは直角に行われるので隙間が生じず。射出充填時の溶融金属の漏洩が完全に防止されるようになる。
【００３４】
図６の各図は、型締機構２に対しノズル部材側を常に下向きに斜設した上記射出機構１による低融点金属（マグネシウム）の成形工程を示すものである。
先ず溶解筒１１を外周のバンドヒーター１６により６２０°〜６８０℃ほどの温度に加熱して、その内部を溶融温度以上の高温となす。次に上記電動モータ１４により中空軸部２３を設定速度により回転して攪拌状態となす。かかる状態にて粒状の金属材料を上記送出装置１５により供給口１９から溶解筒１１内に供給すると、溶解筒１１が下向きに傾斜していることから、金属材料は直ちに中空軸部２３と共に回転している攪拌翼２４，２４の部位に蓄えられた溶融金属の湯の中に落ち込んで、溶融金属がもつ熱により溶解されるとともに、攪拌翼２４，２４により湯の中に混ぜ込まれる。これにより極めて短時間で溶解する。
【００３５】
溶融金属は射出プランジャ３０が前進位置にあって、上記計量室１７に収まっているときには、そのまま溶解筒１１の前部内に蓄えられる。その蓄え量は１０ショット程度でよく、成形ごとに１ショット分の材料供給を行えば連続成形が支障なく行える。
【００３６】
上記射出プランジャ３０が後退移動すると、その周囲のクリアランスから、蓄えられた溶融金属の一部が計量室１７に流れ込むようになる。射出プランジャ３０が後退限に達すると移動停止となる。また図では符号を省略したが、計量室１７の開口周囲には複数の流通溝が等間隔にて設けてあり、プランジャ後退限ではこの流通溝の途中にシールリングが位置するようになって、計量室１７と溶融筒先端内が連通し、溶融金属が射出プランジャ３０の周囲から計量室１７に自重で流入する（図Ａ）。
【００３７】
溶融金属の計量室１７への蓄えが完了したところで、工程は計量に切換わり、射出プランジャ３０の前進となる。この前進移動で計量室１７の溶融金属が圧迫されて計量されることになる。溶融金属は射出プランジャ３０の圧迫を受けて、その一部が摺動用のクリアランスから逆流して計量室１７から流出するようになるが、この逆流はプランジャ周囲のシールリングによって防止されるので、シールリングが上記流通溝の位置よりも前進したところからは、計量室１７の溶融樹脂の減量は生じない（図Ｂ）。
【００３８】
したがって、その位置を計量完了位置として設定し、その後に工程を射出充填に切換えて、図（Ｃ）に示す計量室１７の先端位置まで、射出プランジャ３０を前進移動すると、溶融金属はノズル部材１０の通路から、上記ノズルタッチブロック４５のホットランナ３５に斜めに押出され、さらに金型７とノズルタッチしたノズルタッチブロック前面のノズル筒４７から、金型７に射出充填される。これにより射出機構１が受座４に斜設されていても、金型７への射出充填は水平状態でノズルタッチしたノズル筒４７から行われるので、射出圧による溶融金属の漏れがなく、常に設定量の溶融金属の射出充填が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係る低融点金属の射出成形機の略示縦断側面図である。
【図２】  同じく一部を縦断して示す射出成形機の側面図である。
【図３】  射出シリンダの前部端面図である。
【図４】  攪拌部材の縦断端面図である。
【図５】  溶融金属の射出成形工程を順に示す溶解筒前部の縦断側面図である。
【符号の説明】
１    射出機構
２    型締機構
３    機台
４    台座
５    架台
６    受座
１０    ノズル部材
１１    溶解筒
１２    射出シリンダ
１３    溶解筒の支脚
１４    攪拌用の電動モータ
１５    金属材料の送出装置
１７    計量室
１９    供給口
２１    攪拌部材
２２    射出部材
２３    中空軸部
２４    攪拌翼
２９    射出ロッド
３０    射出プランジャ
２９ａ  スクリュ
３１    シールリング
３４    射出シリンダの支脚
３５    射出ロッド回転用の電動モータ
４０    支持軸
４４    ノズルタッチ装置
４５    ノズルタッチブロック
４７    ノズル筒
４８    ノズルタッチ装置
【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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