(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機から射出された溶融された金属合金をスプルーブッシュを通してキャビティ（１５）内に注入する金属合金射出成形用金型において、
スプルーブッシュをノズルタッチ部（１０）側とキャビティ（１５）側とに分割し、ノズルタッチ部側スプルーブッシュ（３０）は加熱温度制御可能とし、キャビティ側スプルーブッシュ（５）は冷却機能を備え、
前記ノズルタッチ部側スプルーブッシュ（３０）の加熱温度制御は、射出開始時は、ノズルタッチ部側スプルーブッシュ（３０）の温度が、所定の射出開始温度となるように制御し、射出後は、金属合金の溶融温度以下のベース温度となるように制御するようにしたことを特徴とする金属合金射出成形用金型。
【請求項２】
前記金属合金は、マグネシウム合金であり、前記射出開始温度は約４００〜４５０℃であることを特徴とする請求項１に記載の金属合金射出成形用金型。
【請求項３】
前記金属合金は、マグネシウム合金であり、前記ベース温度は、約３７０〜４２０℃であることを特徴とする請求項１に記載の金属合金射出成形用金型。
【請求項４】
前記ノズルタッチ部側スプルーブッシュ（３０）の加熱温度制御は電磁誘導加熱手段により行うようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属合金射出成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネシウム合金等の金属合金の射出成形に用いられる金属合金射出成形用金型に関し、特に、成形稼動中連続してノズルタッチした状態で成形しても、安定した固体栓（コールドプラグ）の生成が可能で、低圧力で固体栓を抜くことができる金属合金射出成形用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３に従来のマグネシウム合金射出成形用金型を使用した射出成形機の一部の側断面図を示す。
【０００３】
かかる射出成形機は、内部に図示しないスクリュが設けられた図示しない加熱シリンダの外周部に、加熱シリンダを加熱するための図示しないシリンダヒータと、シリンダヒータを制御するための図示しないシリンダ温度制御用熱電対とがそれぞれ設けられている。加熱シリンダの先端にはノズル１７が設けられており、ノズル１７の外周部にはノズル１７を加熱するためのノズルヒータ１９と、ノズルヒータ１９を制御するための熱電対２０とがそれぞれ設けられている。スクリュは、これが回転することにより加熱された溶融又は半溶融の金属材料（以下溶湯という）を加熱シリンダ先端に輸送し、計量する。また、ノズル１７内には、溶融マグネシウム合金を射出するためのノズル穴１８が開口形成されている。２１は、溶融マグネシウム合金が冷却されることにより、ノズル１７内の先端に生成される固体栓である。
【０００４】
コールドランナ金型は、固定側金型１と可動側金型２とにより構成される。固定側金型１内の可動側金型２側に、キャビ入れ子３が組み込まれている。また、固定側金型１には、ノズル１７と接触して、スプルーブッシュ５が組み込まれている。スプルーブッシュ５は、溶融金属の流路であるスプルー１３を内部に開口形成している。また、スプルーブッシュ５は、冷却機能を有している。具体的には、スプルーブッシュ５を冷却するスプルーブッシュ冷却溝６が形成されており、冷却溝６に連通するように冷却媒体（例えば、１００℃の低温油、圧縮空気など）の導入管７が設けられている。
【０００５】
なお、８は、固定側金型１の取付板で、固定側金型１に図示しないキャップボルトで締め付けてスプルーブッシュ５をサンドイッチ状に挟んで固定する。取付板８のノズル１７に対応する位置には、ロケートリング９が取り付けられている。射出成形機に金型１、２を取り付ける際に、ロケートリング９を射出成形機の図示しない固定盤の案内穴に案内させて、取付板８を射出成形機にボルトで締め付けて取り付けるようにする。１０は、ノズル１７がスプルーブッシュ５に当接するノズルタッチ部である。
【０００６】
可動側金型２は、固定側金型１に接触及び離隔するように移動可能に構成されており、分割面で固定側金型１と可動側金型２が開閉する。可動側金型２内部には、固定側金型１側にコア−入れ子４、スプルーブッシュ５に隣接してブッシュコア１１が組み込まれている。固定側金型１と可動側金型２とが接合することにより空間部１３，１４，１５が形成される。具体的には、１３は、スプルー、１４は、ランナー、１５は、キャビティである。なお、１２は、マグネシウム固体栓を捕捉するプラグキャッチャーである。両金型１、２は、図示されていない電熱、加熱油媒体等からなる金型温度調整回路により、１５０〜２３０℃程度に加熱温度制御される。
【０００７】
可動側金型２には、複数本のエジェクタピン１６の一端が軸方向に移動可能に貫通しており、各エジェクタピン１６の一端が可動側金型２から突出することにより成形品を押し出すことが可能である。各エジェクタピン１６の他端はこれらを軸方向へ移動可能な図示してないエジェクタプレートに固定されている。
【０００８】
次に、動作について説明する。
図示しない油圧装置に駆動されることにより、ノズル１７がノズルタッチ部１０に押し付けられる。そして、成形工程では、加熱シリンダとスクリュによって溶融された約５７０〜６３０℃の溶融マグネシウム合金がノズル１７のノズル穴１８から高速に射出される。射出された溶融マグネシウム合金は、スプルー１３、ランナー１４、キャビティ１５からなる空間部に高速で射出され、冷却されることにより凝固した成形品を得る。
【０００９】
スプルーブッシュ５の周辺に設けられたスプルーブッシュ冷却溝６には、導入管７から空気、油等の冷却媒体が導入されて、スプルー１３が冷却される。ノズル１７は、ヒータ１９と熱電対２０により温度制御される。射出完了で溶融したマグネシウム合金の流動が停止すると、マグネシウム合金は、金型温度まで、急速冷却される。
【００１０】
マグネシウム合金の場合、熱伝動度が６２〜７２Ｗ／ｍｋで、鋼の４２Ｗ／ｍｋに比較して、約２倍、ＡＢＳ，ＰＣ等のプラスチックの０．２Ｗ／ｍｋに比較して３１０から３６０倍もあるため、スプルー１３、ノズルタッチ部１０のマグネシウム合金は急速に冷却されることとなる。さらに、ノズル１７の先端部は、ノズルタッチ部１０から金型に伝熱して通常設定する５１０から５３０℃の温度よりさらに低下して、マグネシウム合金の固体栓２１が形成される。
【００１１】
成形品は、可動側金型２を型開きして取り出す。このとき、製品は、可動側に収縮して抱きついて型開きするように抜き勾配を調整してある。スプルー１３部分のマグネシウム合金は体積が大きいため凝固の進行が遅いので、スプルーブッシュ５を冷却する必要がある。冷却する方法として、スプルーブッシュ５の周辺に設けた冷却溝６に導入管７から冷却媒体を導入してスプルーブッシュ５を冷却して急速にスプルー１３の凝固収縮を促進させて、スプルー１３がノズルタッチ部１０で切断して固定型金型１に残るのを防止する。
【００１２】
また、ノズル１７の温度は、ヒータ１９の発熱によって固体栓２１が抜け易くなる温度まで回復させ、次の射出に備える。そのため、金型とノズル１７は常時タッチした状態ではなく、成形サイクル毎に金型とノズルは離隔させたり、タッチさせたりの繰り返しを行う反復成形を採用している。射出圧力によって抜けた固体栓２１は、スプルー１３前方のプラグキャッチャー１２に捕捉され、溶解した健全な流動性マグネシウム合金のみがランナー１４を通って、キャビティ１５側に流れる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のコールドランナ金型では、以下の問題がある。
スプルー１３が固定側金型１に残るのを防止するためには、スプルーブッシュ５の温度が金型温度よりも更に１０〜３０℃低くなるように冷却する必要がある。成形されたマグネシウム合金は、スプルー１３側の方が製品形状１５側よりも冷却速度が速く、マグネシウム合金は熱伝動度が非常に大きいため、金型にノズル１７がタッチしている間、大きくて強固な固体栓２１が生成されることとなる。一旦、強固な固体栓２１が形成されると、射出を行う際、固体栓２１を加熱して柔らかくしないと、射出することが困難となる。このため、スクリュ、シリンダ装置の計量部、溶融部に逆流し易くなり、バリ、ショートショット、湯じわなどの成形品の品質低下や、加熱時間による成形サイクルが長くなりコストアップにつながるという問題がある。
【００１４】
このため、成形サイクルを短縮するために、ノズル１７のヒータワット密度を上げて固体栓２１が柔らかくなるまでの温度の回復時間を短縮化することが考えられる。しかしながら、ノズルのヒータワット密度を上げるとノズルヒータの寿命が短くなり、ノズル１７が熱変形する等の問題がある。
【００１５】
仮に、ノズル１７の設定温度を前記通常温度より、１０〜３０℃程度高めに設定し、ノズルタッチしたままの状態で運転すると、ノズル１７の先端が異常に加熱されることとなるため、ノズル１７の先端であるノズルタッチ面の変形が大きくなったり、低粘度マグネシウムのはな垂れ現象でノズルタッチ面に隙間ができて、マグネシウム合金が漏れる危険性がある。このように、マグネシウム合金の固体栓２１の排出条件がノズル１７温度、金型温度に影響されることは明らかであり、固体栓２１の抜け圧の変動が製品品質のばらつきに大いに影響するという問題がある。
本発明は、このような課題を解決するためのものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような従来のものの課題を解決するためのものであり、固体栓の大きさを最適に制御し、射出時の固体栓を低圧力で抜くことが可能とすることにより、溶湯の逆流を防止し、成形品の品質精度を向上することができる金属合金射出成形用金型を提供することを目的とする。
【００１７】
本発明のうちで請求項１記載の発明では、射出成形機から射出された溶融された金属合金をスプルーブッシュを通してキャビティ（１５）内に注入する金属合金射出成形用金型において、スプルーブッシュをノズルタッチ部（１０）側とキャビティ（１５）側とに分割し、ノズルタッチ部側スプルーブッシュ（３０）は加熱温度制御可能とし、キャビティ側スプルーブッシュ（５）は冷却機能を備え、
前記ノズルタッチ部側スプルーブッシュ（３０）の加熱温度制御は、射出開始時は、ノズルタッチ部側スプルーブッシュ（３０）の温度が、所定の射出開始温度となるように制御し、射出後は、金属合金の溶融温度以下のベース温度となるように制御するようにしたことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明のうちで請求項２記載の発明では、前記金属合金は、マグネシウム合金であり、前記射出開始温度は約４００〜４５０℃であることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明のうちで請求項３記載の発明では、前記金属合金は、マグネシウム合金であり、前記ベース温度は、約３７０〜４２０℃であることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明のうちで請求項４記載の発明では、前記ノズルタッチ部側スプルーブッシュ（３０）の加熱温度制御は電磁誘導加熱手段により行うようにしたことを特徴とするものである。
【００２１】
なお、上記かっこ内の符号は、後述する実施の形態の対応する部材を示す。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図により説明する。
図１に、本発明の１実施の形態を示す部分構成図、図２は、本発明の分割ブッシュの温度線図を成形の工程に合わせて表示した図を、それぞれ示す。なお、従来技術で説明した構成と重複する部分に関しては同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２３】
本発明の金属合金射出成形用金型は、射出成形機から射出された溶湯をスプルーブッシュを通してキャビティ内に注入する金属合金射出成形用金型において、スプルーブッシュをノズルタッチ部１０側とキャビティ１５側とに分割し、ノズルタッチ部側スプルーブッシュ３０は加熱温度制御可能とし、他方のキャビティ側スプルーブッシュ５は冷却機能を備えるようにしたことを特徴とするものである。本実施の形態の金属合金は、チクソモールデイングに適したマグネシウム合金である。
【００２４】
ノズルタッチ部側スプルーブッシュ３０の加熱は電磁誘導加熱するようにしたものであり、外側にスプルーブッシュ３０の体積、温度調整範囲に応じた誘導加熱コイル３１を巻回し、温度検知用の熱電対３２を設けている。なお、ノズルタッチ部側スプルーブッシュ３０は、前面の取付板８とキャビティ側スプルーブッシュ５とでサンドイッチ状に挟んで固定されている。
【００２５】
ノズルタッチ部側スプルーブッシュ３０の加熱温度制御は、図示しない電磁誘導加熱装置により行う。図２に示すように、加熱装置により、射出時に、ノズルタッチ部側スプルーブッシュ３０が、射出開始温度となるように設定する。通常、射出開始温度は、マグネシウム合金の固体相の範囲である４００〜４５０℃の範囲である。かかる温度とすることにより、ノズル１７の温度低下があっても、固体栓２１を柔らかくすることが可能としておくことができる。射出後は、成形機からの信号を受信して、加熱装置の温度設定を自動的にベース温度加熱（通常、３７０〜４２０℃）に切り替えるようにする。
【００２６】
キャビティ側スプルーブッシュ５は、外周に設けられたスプルーブッシュの冷却溝６に冷却媒体（例えば、１００℃の低温油、圧縮空気など）をタイマーで制御した時間だけ連通させてスプルー１３を冷却する。タイマーで制御した時間とは、射出後、型開きを行い、ベース温度以下となるようにするものである。具体的には、キャビティ側スプルーブッシュ５の温度が約３５０℃程度に下がるまで冷却する。なお、キャビティ側スプルーブッシュ５には、冷却媒体を流したとき、冷却媒体がキャビティ側スプルーブッシュ５と固定側金型１の接合部分のクリアランスから漏れ出すのを防止するため、耐熱シールリング３３をスプルーブッシュ冷却溝６の左右両側に装着している。
【００２７】
次に、動作について説明する。
図２に示すように、金型１、２が型閉により成形工程サイクルを開始すると、型閉と同時に、ノズルタッチ部側スプルーブッシュ３０を電磁誘導加熱装置により、射出開始温度に加熱する。これにより、ノズルタッチ部側スプルーブッシュ３０の温度は、ベース温度から加熱されて射出時には、通常、４００〜４５０℃の射出開始温度となるように、加熱制御される。射出終了後、ノズルタッチ部１０側のスプルーブッシュ３０は、電磁誘導加熱装置により、通常３７０〜４２０℃のベース温度となるように加熱制御される。
【００２８】
このとき、射出後、キャビティ側スプルーブッシュ５側の外周に設けられたスプルーブッシュ冷却溝６に冷却媒体がタイマーで制御した時間だけ連通され、スプルー１３が冷却される。製品取り出し後は、次の成形工程のサイクルスタートでは、ピーク加熱に自動的に切り替えられて、射出開始温度となるように、加熱される。実際の生産ラインにおいては、上述の工程の繰り返しとなる。射出は、設定した射出開始温度になったことを射出成形機にフィードバックしてから行うようにするのが、成形品質の均質化のため望ましい。
【００２９】
なお、本実施の形態では、マグネシウム合金について説明しているが、チクソモールデイングで適用可能な軽金属であれば、適用は可能である。他の金属合金の場合には、射出開始温度及びベース温度、冷却温度を適宜選択するようにすると良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１記載の発明は、スプルーブッシュをノズルタッチ部側とキャビティ側とに分割し、ノズルタッチ部側スプルーブッシュは加熱温度制御可能とし、他方のキャビティ側スプルーブッシュは冷却機能を備えるようにした構成としたことにより、ノズルタッチ部側のスプルーブッシュを任意の温度に加熱温度制御できるので、ノズル先端に生成される固体栓の大きさを任意に制御でき、固体栓を抜く圧力を低下させることができ、射出速度制御を容易に行うことができる。このため、従来のようなばり、ショートショット、湯じわなどの成形不良が生じることがなく、金型への転写性も向上し、精度の高い成形品を得ることができる。
【００３１】
また、従来のように強固な固体栓を抜くために、ノズルの温度を異常に加熱する必要もないため、ノズルを金型にタッチしたままのタッチ成形を継続して行うことができるため、ノズルの変形寿命を延ばすことが可能となる。さらに、ノズル先端が異常加熱されてはな垂れ現象が生じることもない。
【００３２】
また、固体栓の性状を左右するノズルタッチ部のみのスプルーブッシュのみを加熱するようにしているため、従来のようにスプルーブッシュ全体が冷却されて固体栓が大きく生成されてしまうことにより再度柔らかくなるまで加熱する必要がないため、成形サイクルを従来よりも短縮することができるので、製品のコストダウンが可能となる。
【００３３】
さらに、射出後、キャビティ側スプルーブッシュを冷却して固体栓を形成する際も、従来のように、強固な固体栓を溶融させるために必要な高温度設定で高熱量を負荷する必要がないため、固体栓も、従来よりも速く生成することができ、成形サイクルの短縮化が可能となる。
【００３４】
また、前記ノズルタッチ部側スプルーブッシュの加熱温度制御は、射出開始時は、ノズルタッチ部側スプルーブッシュの温度が、所定の射出開始温度となるように制御し、射出後は、金属合金の溶融温度以下のベース温度となるように制御するようにしたので、効果的に最適に固体栓の成長を行うことができる。また、前記冷却機能を有する側のスプルーブッシュは、射出後から型開きまでの所定の時間のみ冷却を行うようにしたことにより、効果的にスプルーを冷却して凝固収縮を速めて、スプルーの型残りを防止することができる。
【００３５】
本発明のうち請求項２、３記載の発明は、前記加熱温度制御は、射出開始温度は４００〜４５０℃の範囲で制御し、射出後は、再び３７０〜４２０℃の範囲となるようにしたことにより、すなわち、本発明では、ノズルが異常加熱しないようにノズルタッチ部側スプルーブッシュをマグネシウム合金の溶融温度５９６℃以下のベース温度（３７０〜４２０℃）となるように加熱制御するようにしているので、効果的に最適に固体栓の成長を行うことができる。また、前記金属合金は、マグネシウム合金であるので、チクソモールデイングに適した金属であり、固体栓の成長制御を適切に行うことができる。
【００３６】
本発明のうち請求項４記載の発明は、前記ノズルタッチ部側のスプルーブッシュの加熱温度制御は電磁誘導加熱手段により行うようにしたことにより、効率良くノズルタッチ部側のスプルーブッシュの加熱制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態を示す部分断面構成図である。
【図２】本発明の分割ブッシュの温度線図を成形の工程に合わせて表示した図である。
【図３】従来の金型の部分断面図である。
【符号の説明】
１  固定側金型、金型
２  可動側金型、金型
３  固定側キャビ入れ子
４  コアー入れ子
５  キャビティ側スプルーブッシュ
６  スプルーブッシュ冷却溝
７  冷却媒体導入管
８  取付板
９  ロケートリング
１０  ノズルタッチ部
１１  ブッシュコアー
１２  プラグキャッチャー
１３  スプルー
１４  ランナー
１５  キャビティ
１６  エジェクタピン
１７  ノズル
１８  ノズル穴
１９  ヒータ
２０  熱電対
２１  固体栓
３０  ノズルタッチ部側スプルーブッシュ
３１  誘導加熱コイル
３２  （温度検出用の）熱電対３３  耐熱シールリング
【図１】
0003558165.tif 000002
【図２】
0003558165.tif 000003
【図３】
0003558165.tif 000004