(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端にノズル軸心と垂直なノズル先端垂直面（１９）を設け、その面の端部から基端部へ向けて両テーパ角度θ１＝２５°〜５０°としたテーパ筒状接触面（２０）を設けてなる先端凸部を備えたノズルの該先端凸部を、スプルブッシュ（８）のスプルブッシュ垂直面（２２）に設けたスプル孔凹部に挿入してノズルのテーパ筒状接触面（２０）とスプル孔凹部のテーパ筒状被接触面（２３）が当接可能となるように、テーパ筒状接触面（２０）の両テーパ角度θ１とテーパ筒状被接触面（２３）の両テーパ角度θ２の関係をθ２−θ１＝０°５′〜１°としたことを特徴とする軽合金射出成形装置のノズル装置。
【請求項２】
前記ノズル先端垂直面（１９）の直径Ｄ１とスプル孔凹部のスプル孔垂直面（２４）の直径Ｄ２との関係をＤ１−Ｄ２＝０．０５〜１ｍｍとしたことを特徴とする請求項１記載の軽合金射出成形装置のノズル装置。
【請求項３】
前記テーパ筒状接触面（２０）のノズル軸心方向長さＬ１とテーパ筒状被接触面（２３）のノズル軸心方向長さＬ２とノズル先端垂直面（１９）とスプル孔垂直面（２４）の隙間長さＬ３の関係を（Ｌ１＋Ｌ３）−Ｌ２＝５〜５０ｍｍとしたことを特徴とする請求項１または２記載の軽合金射出成形装置のノズル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネシウム合金、アルミニウム合金などの軽合金材料を金型内に射出する軽合金射出成形装置のノズルとスプルブッシュとからなるノズル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の軽合金射出成形装置の構成を示す。図４は図３のノズル先端部分の詳細を示す。シリンダ１の内部には、スクリュ駆動装置（図示せず）によって回転および軸方向に駆動されるスクリュ２が備えられている。シリンダ１の外周にはシリンダヒータ３およびシリンダヒータ制御に使用するシリンダ用熱電対４が取り付けられている。シリンダ１の先端には、内部にノズル孔１７とそれに連通するノズル先端孔１２を有するノズル５が取り付けられ、ノズル５のノズル円筒部１８の外周にはノズルヒータ１０およびノズルヒータ制御に使用するノズル用熱電対１３が取り付けられている。ノズル５の先端には半球状接触面１５が形成され、ノズル５が挿入されるノズル挿入穴１１を有する固定盤６には金型７が取り付けられ、金型７のスプルブッシュ８に開設されたスプル孔９の端部には、半球状接触面１５よりも大径の半球状非接触面１６が形成されている。
【０００３】
次に従来の軽合金射出成形装置の動作について説明する。
【０００４】
一般に軽合金射出成形方法は２種類あり、それぞれシフト成形、タッチ成形と呼ばれる。シフト成形とは、計量工程終了後に一旦ノズル５を後退させノズル５の半球状接触面１５とスプルブッシュ８の半球状非接触面１６との当接つまりノズルタッチを解除し、射出工程直前にノズル５を前進させてノズルタッチさせる成形方法である。タッチ成形とは、ノズルタッチを継続させた状態で成形サイクルを繰り返す成形方法であり、主にホットランナを使用して射出成形する際に採用される。
どちらの成形方法においてもまず図示しないホッパから軽合金材料のチップを供給し、同時に図示しないスクリュ駆動装置によってスクリュ２を回転させることによって、シリンダ１内の軽合金材料はホッパ側からノズル５側へと搬送される。軽合金材料は、この搬送過程においてシリンダヒータ３によりシリンダ１の内部で加熱されるとともに、スクリュ２の回転によるせん断、摩擦作用を受けることにより発熱し、搬送が進むにつれて溶融または半溶融状態（以下溶湯という。）となる。シリンダ１の先端に搬送される溶湯の体積に応じた速度でスクリュ２をホッパ側へ後退させると、溶湯はスクリュ２の後退によって生じるシリンダ前室１４に流入し、貯蔵される。このシリンダ前室１４に所定量の溶湯を貯蔵する動作を計量という。
【０００５】
次に、シフト成形の場合はノズル５を前進させ、ノズルタッチさせることによって、ノズル先端孔１２とスプル孔９を連通させる。なお、タッチ成形の場合はノズルタッチを継続する。
【０００６】
続く射出工程では、シリンダ前室１４に貯蔵された溶湯がスクリュ２の前進により、ノズル５のノズル孔１７およびスプルブッシュ８のスプル孔９を経て金型７内の図示しないキャビティ内へ注入され、スクリュ２をさらに前進させて保圧をかけることによりキャビティ内への充填は完了される。
【０００７】
キャビティ内に充填された溶湯は、キャビティ内で冷却固化した後、金型７が開かれ突き出されることによって成形品として金型７の外へ取り出される。これらの動作と同時に、次の成形のために溶湯の計量と、シフト成形の場合はノズル５を後退させてノズルタッチの解除が行われる。なお、タッチ成形の場合はノズルタッチを継続する。
【０００８】
その後、金型７内のキャビティ表面に離型剤が噴霧され、金型７が閉じられて次の射出工程が始まる。以上の工程が繰り返されることにより、軽合金の成形品が連続的に生産される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の軽合金射出成形装置で使用されているノズル５は、図４に示すように先端部に半球状接触面１５が適用されており、シフト成形の場合は射出サイクル毎に、タッチ成形の場合は射出成形開始時に、スプルブッシュ８の半球状被接触面１６へノズルタッチさせる必要がある。
【００１０】
しかし、ノズルタッチさせた際に、ノズル５の芯とスプル孔９の芯のわずかなずれ、傾きによって、ノズルタッチ面に隙間を生じることがある。
【００１１】
またシフト成形の場合、ノズル５および半球状接触面１５はノズルヒータ１０およびノズル孔１７にある溶湯によって加熱され高温状態になっており、高温状態のまま半球状被接触面１６へ強い力で当接される。すると半球状接触面１５は半球状被接触面１６へ押し込まれるような強い力を受けることによって弾性および塑性変形する。そして、ノズルタッチが繰り返されることによって半球状接触面１５の塑性変形量は増大していき、ノズルタッチ面に隙間を生じるようになることがある。
【００１２】
前記の原因によってノズルタッチ面に隙間生じた場合、射出工程において溶湯が漏洩するという欠点があった。
【００１３】
この発明は上記のような従来のものの課題を解決するためになされたもので、ノズルとスプルブッシュの当接面の構造を改良することによって、ノズルタッチさせる際にノズルの芯とスプル孔の芯のわずかなずれ、傾きがあっても、またノズルタッチが繰り返されても、ノズルタッチ面に隙間を生じず、射出工程において溶湯がノズルタッチ面から漏洩しない軽合金射出成形装置のノズルとスプルブッシュとからなるノズル装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明による軽合金射出成形装置のノズル装置は、先端にノズル軸心と垂直なノズル先端垂直面を設け、その面の端部から基端部へ向けて両テーパ角度θ１＝２５°〜５０°としたテーパ筒状接触面を設けてなる先端凸部を備えたノズルの該先端凸部を、スプルブッシュのスプルブッシュ垂直面に設けたスプル孔凹部に挿入してノズルのテーパ筒状接触面とスプル孔凹部のテーパ筒状被接触面が当接可能となるように、テーパ筒状接触面の両テーパ角度θ１とテーパ筒状被接触面の両テーパ角度θ２の関係をθ２−θ１＝０°５′〜１°としたことを特徴とする。
【００１６】
前記ノズル先端垂直面の直径Ｄ１とスプル孔凹部のスプル孔垂直面の直径Ｄ２との関係をＤ１−Ｄ２＝０．０５〜１ｍｍとすることが好ましい。
【００１７】
前記テーパ筒状接触面のノズル軸心方向長さＬ１とテーパ筒状被接触面のノズル軸心方向長さＬ２とノズル先端垂直面とスプル孔垂直面の隙間長さＬ３の関係を（Ｌ１＋Ｌ３）−Ｌ２＝５〜５０ｍｍとすることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例による軽合金射出成形装置の構成を示す。図２は図１のノズル先端部分の詳細を示す。なお、従来例と同一または同等の部分については同一符号を用い、その部分の説明は従来例で述べたものを援用する。
【００１９】
本発明のノズル５の先端凸部は、ノズル５の先端にノズル軸心と垂直なノズル先端垂直面１９を設け、その面の端部からノズル５の基端部へ向けて両テーパ角度θ１＝２５°〜５０°としたテーパ筒状接触面２０を設け、その面の端部とノズル円筒部１８をノズル軸心に垂直なノズル垂直面２１によって接続させることによって形成する。
【００２０】
スプルブッシュ８のスプルブッシュ垂直面２２に設けたスプル孔凹部にノズル５の先端凸部を挿入してノズル５のテーパ筒状接触面２０とスプル孔凹部のテーパ筒状被接触面２３が当接可能となるように、テーパ筒状接触面２０の両テーパ角度θ１とテーパ筒状被接触面２３の両テーパ角度θ２の関係をθ２−θ１＝０°５´〜１°とする。
【００２１】
テーパ筒状接触面２０のノズル軸心方向長さＬ１とテーパ筒状被接触面２３のノズル軸心方向長さＬ２とノズル先端垂直面１９とスプル孔垂直面２４の隙間長さＬ３の関係を（Ｌ１＋Ｌ３）−Ｌ２＝５〜５０ｍｍとする。
【００２２】
ノズル先端垂直面１９の直径Ｄ１とスプル孔凹部のスプル孔垂直面２４の直径Ｄ２との関係をＤ１−Ｄ２＝０．０５〜１ｍｍとする。ここでノズル先端孔１２はストレートとし、ノズル先端孔１２の直径Ｄ３とスプル孔９の端部の直径Ｄ４との関係をＤ４−Ｄ３＝０.５〜６ｍｍとする。なお、ノズル先端孔１２は必ずしもストレートにする必要はなく、成形に使用する軽合金材料の種類や成形条件によっては、これを先端から遠ざかる方向へ縮径したテーパ孔にすることもできる。また、ノズル先端孔１２の角部が押しつぶされ、ノズル先端孔１２が縮小することを防ぐために角部を面取りしてもよい。
【００２３】
本発明では、上述したノズルとスプルブッシュによりノズル装置が構成されている。
【００２４】
次に本発明の軽合金射出成形装置の動作について説明する。
【００２５】
ノズル５を前進させることによって、ノズルタッチすなわちノズル５のテーパ筒状接触面２０とスプル孔凹部のテーパ筒状被接触面２３を当接させることにより、ノズル先端孔１２とスプル孔９を連通させる。
【００２６】
接触面がテーパ筒形状であるため、接触面が弾性変形することによって接触面積が増大し、ノズルタッチ時にテーパ筒状接触面２０とテーパ筒状被接触面２３の一部がほぼ円周方向に連続的に面接触することによってノズルタッチ面における隙間の発生が抑制される。したがって、ノズルタッチさせる際にノズル５の芯とスプル孔９の芯のわずかなずれ、傾きがあっても、芯ずれにともなう接触面のずれが吸収され、ノズルタッチ面における隙間の発生が抑制される。
【００２７】
また、接触面がテーパ筒形状であるため、ノズルタッチ時に接触面が受けるノズル軸方向の力が接触面方向と接触面の法線方向に分解され、法線方向の力の反力がテーパ筒状接触面２０とテーパ筒状被接触面２３を互いに密着させるように働くため、ノズルタッチ面における隙間の発生が抑制される。
【００２８】
【実施例】
型締力７５トンのマグネシウム合金射出成形装置に使用するノズルにおいて、ノズル５のテーパ筒状接触面の両テーパ角度θ１を３０°とし、スプル孔凹部ののテーパ筒状被接触面２３の両テーパ角度θ２を３０°３０´とした。そして、テーパ筒状接触面２０のノズル軸心方向長さＬ１を２０ｍｍとし、テーパ筒状被接触面２３のノズル軸心方向長さＬ２を７．６ｍｍとし、ノズル先端垂直面１９とスプル孔垂直面２４の隙間長さＬ３を０．１ｍｍとした。また、ノズル先端垂直面１９の直径Ｄ１を１４．０５ｍｍ、スプル孔垂直面２４の直径Ｄ２を１４ｍｍ、ノズル先端孔１２の直径Ｄ３を８ｍｍ、スプル孔９の端部の直径Ｄ４を１０ｍｍとした。
【００２９】
このノズルを用いてカメラ筐体をタッチ成形した。使用した軽合金はマグネシウム合金ＡＺ９１Ｄで、金型はホットランナを使用した。射出工程において、従来のノズルでは、射出する溶湯の金型７のキャビティ内への充填油圧が６ＭＰａ（溶湯圧力換算  ６０ＭＰａ）の条件で射出成形を繰り返したところ、数ショットほどでノズルタッチ面から溶湯漏洩したこともあった。
【００３０】
しかし、本発明のノズルを前記のマグネシウム合金射出成形装置に適用し、さらに充填油圧を１０ＭＰａ（溶湯圧力換算  １００ＭＰａ）の条件でタッチ成形を行ったところ、通算３万ショット成形する過程において一度もノズルタッチ面から溶湯が漏洩しなかった。
【００３１】
【発明の効果】
ノズルの先端をテーパ筒状接触面とし、スプルブッシュのスプル孔凹部をテーパ筒状被接触面としたので、ノズルタッチすなわちテーパ筒状接触面とテーパ筒状被接触面を当接させることにより、ノズル先端孔とスプル孔の連通においてノズルタッチ面のシール性が著しく向上する。その結果、射出工程においてノズルタッチ面からの溶湯の漏洩が抑制され、射出した溶湯が確実に金型のキャビティに充填される。
【００３２】
また、溶湯が漏洩することによって生じるノズル用熱電対、ノズルヒータ、シリンダヒータ等の破損を未然に防止することができ、破損部品修復または交換に要する時間、費用が不要となる。
【００３３】
そして、射出成形開始時または射出成形を繰り返す過程においてノズルタッチさせる際もしくはノズルタッチ継続中に、ノズルの芯とスプル孔の芯のわずかなずれ、傾きが発生していてもノズルタッチ面のシール性は保たれるため、芯合わせのための微調整作業を免れることができる。
【００３４】
また、ノズルタッチが繰り返されても、ノズルタッチ面はテーパ筒状面であることから、従来の半球状接触面では過度に受けていたノズル軸方向の力が接触面方向と接触面の法線方向に分解されることによって軽減されるため、ノズルタッチ面のシール性保持におけるノズルの耐久性が向上し、ノズルの機械的寿命を延長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による軽合金射出成形装置の構成を示す図である。
【図２】図１のノズル先端部分の詳細を示す図である。
【図３】従来の軽合金射出成形装置の構成を示す図である。
【図４】図３のノズル先端部分の詳細を示す図である。
【符号の説明】
１  シリンダ
２  スクリュ
３  シリンダヒータ
４  シリンダ用熱電対
５  ノズル
６  固定盤
７  金型
８  スプルブッシュ
９  スプル孔
１０  ノズルヒータ
１１  ノズル挿入穴
１２  ノズル先端孔
１３  ノズル用熱電対
１４  シリンダ前室
１５  半球状接触面
１６  半球状被接触面
１７  ノズル孔
１８  ノズル円筒部
１９  ノズル先端垂直面
２０  テーパ筒状接触面
２１  ノズル垂直面
２２  スプルブッシュ垂直面
２３  テーパ筒状被接触面
２４  スプル孔垂直面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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