(57)【要約】【課題】  プランジャスリーブが熱変形等で偏心あるいは傾いても、射出シリンダの作動によりプランジャチップを安定して摺動でき、安定した射出動作を行うことができる。【解決手段】  射出装置２０は、射出シリンダ２１に連動するプランジャロッド３０で押圧されてプランジャスリーブ２４内を摺動し、成形材料を射出するプランジャチップ４０を備え、プランジャロッド３０の先端に連結されたチップ押圧部材３２は球状面を有する押圧部３３が形成され、プランジャチップ４０は押圧部３３と対接する凹球部４１が形成されている。押圧部３３および凹球部４１の円弧中心Ｃは、プランジャチップ４０の摺動方向長さＬの中心より先端側に位置しており、前方長さＬ１は後方長さＬ２より小さく設定されている。プランジャチップ４０の揺動角度はチップ押圧部材３２と規制部材４５とのクリアランスｄで設定される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出シリンダに連動するプランジャロッド等で押圧されてプランジャスリーブ内を摺動し、成形材料を射出するプランジャチップを備える射出装置であって、
前記プランジャロッドは先端部に球状面を有する押圧部が形成され、プランジャチップは前記押圧部と対接する凹球部が形成されており、前記押圧部および凹球部の円弧中心は、プランジャチップの摺動方向長さの中心より先端側に位置していることを特徴とする成形材料の射出装置。
【請求項２】
前記押圧部は、外周に冷却用の流体を流すべく凹溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成形材料の射出装置。
【請求項３】
前記プランジャロッドは、前記円弧中心に対して押圧部の反対側に位置し該円弧中心を中心とする後方球面部を有しており、前記プランジャチップは、該後方球面部と対接すると共にプランジャロッドと間隔を有して対向する規制部材を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の成形材料の射出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型のキャビティへ溶融した金属等の成形材料を射出、充填する射出装置に係り、特に、ダイカストマシン等の射出装置において、熱膨張等によって生じるプランジャスリーブとプランジャチップとの偏心や傾きを吸収でき、プランジャスリーブとプランジャチップの耐久性を向上させることができる射出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属溶湯を射出するダイカストマシンのプランジャチップは、寿命が短く消耗部品の一つである。その原因は単にチップがスリーブ内を摺動して消耗する以外に、射出スリーブと射出シリンダの芯ずれや、スリーブが熱膨張で変形することによる摺動抵抗の増加などがある。これらの問題点を解決するべく、プランジャチップを駆動するプランジャロッドと射出シリンダのピストンロッドとを接続しているカップリングでばねを用いてフローティングさせ、スリーブとシリンダとの芯ずれを吸収している。また、プランジャチップと、このチップを押出すプランジャロッドとの間に、球状のボールジョイントを組み込んだ自在継手を介在させ、プランジャチップをフローティングさせている。
【０００３】
従来、この種のフローティング機構を備える射出装置としては、ホットチャンバダイカストマシンの射出ポンプにおいて、プランジャスリーブおよびプランジャチップをセラミックスで形成するとともに、プランジャロッドと射出シリンダのピストンロッドとを、連結筒内の一端に、プランジャロッドの先端に形成された球状の玉部を回動自在に支承する玉軸受を有し、他端にピストンロッドの先端に形成された球状の玉部を回動自在に支承する玉軸受を有する２点接合構造の自在継手を介して連結しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、特許文献１に記載の射出ポンプの不具合点を改善する技術として、金属溶湯を溶湯保温炉からダイカストマシンの金型装置へ射出するホットチャンバ型ダイカストマシンにおいて、プランジャチップには底面が平面である穴を設け、この底面に先端を球状としたプランジャロッドを係合させてプランジャチップとプランジャスリーブの間に自在性を持たせ、射出シリンダのピストンロッドとプランジャチップのプランジャロッドとを接続する継手構造を、ピストンロッド先端をフラット状にし、プランジャロッド上端を球状にしている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】実公平３−１２４４２号公報
【特許文献２】登録実用新案第２５３６６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記特許文献２に記載のダイカストマシンの継手構造は、プランジャチップに設けた底面が平面である穴と、プランジャロッドの先端の球状部とを係合させて、プランジャロッド上端およびプランジャチップ先端にそれぞれ自在性をもたせ、かつ、プランジャスリーブとプランジャチップ間に偏荷重が働かない形状とすることにより、プランジャチップ先端の割損等を防止できるが、いまだ十分な効果を発揮していない。
【０００７】
すなわち、プランジャチップの穴に係合するプランジャロッドの球状部の円弧中心点が、チップ摺動面の中央より後方にあるため、換言すると円弧中心点とプランジャチップの摺動方向の前端までの長さが、円弧中心点とプランジャチップの摺動方向の後端までの長さより大きく設定されており、プランジャロッドの押圧によりプランジャチップの後端が振れてプランジャスリーブの内周面と接触し、溶湯の射出時に局部的に力が集中して加速度的にプランジャチップが消耗することが考えられる。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、プランジャスリーブが熱変形等で偏心しても、プランジャチップと射出シリンダで摺動されるプランジャロッドとの連動が円滑に行われ、安定した射出動作を行うことができる成形材料の射出装置を提供することにある。また、プランジャチップの摩耗が少ないため交換作業を減らすことができ、保守の容易な成形材料の射出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成すべく、本発明に係る成形材料の射出装置は、射出シリンダに連動するプランジャロッドで押圧されてプランジャスリーブ内を摺動し、成形材料を射出するプランジャチップを備える射出装置であって、プランジャロッドは先端部に球状面を有する押圧部が形成され、プランジャチップは押圧部と対接する凹球部が形成されており、押圧部および凹球部の円弧中心は、プランジャチップの摺動方向長さの中心より先端側に位置していることを特徴としている。すなわち、フローティング機構を構成する押圧部および凹球部の円弧の中心がプランジャチップの摺動方向長さの前半部に位置している。換言すると、押圧部および凹球部の円弧の中心とプランジャチップ先端面との長さより、円弧中心とプランジャチップ後端面との長さが大きく設定され、プランジャチップのスカート部の長さが大きいことを特徴としている。
【００１０】
前記のごとく構成された本発明の成形材料の射出装置は、プランジャチップとプランジャロッドとが偏心していても、またプランジャスリーブに熱変形が生じても、プランジャチップはプランジャロッドでプランジャスリーブの摺動方向に押圧されたとき、プランジャチップの振れが防止されるため、プランジャチップを円滑に移動させることができ、射出動作を安定させることができる。また、プランジャチップの振れを少なくすることで摩耗を最小限とすることができるため、プランジャチップの交換時期を遅くすることができ、射出装置の保守、点検作業を減らすことができる。
【００１１】
また、本発明に係る成形材料の射出装置の好ましい具体的な態様としては、前記球状面を有する押圧部は、外周に冷却用の流体を流すべく凹溝が形成されていることを特徴としている。この構成によれば、プランジャチップの先端に近い押圧部を効率良く冷却でき、プランジャチップの熱膨張を抑制して安定した摺動を可能とすることができ、プランジャチップの摩耗を少なくすることができる。
【００１２】
さらに、本発明に係る成形材料の射出装置の好ましい具体的な他の態様としては、前記プランジャロッドは、円弧中心に対して押圧部の反対側に位置し該円弧中心を中心とする後方球面部を有しており、前記プランジャチップは、該後方球面部と対接すると共にプランジャロッドと間隔を有して対向する規制部材を備えることを特徴としている。この構成によれば、規制部材が後方球面部と対接してプランジャチップの脱落を防止することができ、プランジャロッドとプランジャチップとの揺動範囲を前記の間隔内に規制することができるため、プランジャチップを安定した状態で摺動させることができる。この結果、成形材料の射出動作が安定し、プランジャチップの摩耗を減らすことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る成形材料の射出装置によれば、プランジャチップを摺動させるプランジャロッドと射出シリンダとの間に芯ずれが合っても、またプランジャスリーブ等が熱変形しても、プランジャチップを安定した状態で摺動させることができ、安定した射出動作が可能となる。また、プランジャチップの摩耗を少なくすることができるため、チップの寿命を大幅に向上させることができ、交換作業の周期を長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る成形材料の射出装置の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る成形材料の射出装置をコールドタイプのダイカストマシンに適用した要部構成図、図２は、図１の動作説明のための要部構成図、図３は、射出装置の要部構成を示す断面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図およびＢ−Ｂ線に沿う一部を省略した断面図である。
【００１５】
先ず、本実施形態の射出装置を適用するコールドタイプのダイカストマシンについて説明する。図１，２において、ダイカストマシンＭは、基台１に固定盤２と、固定プラテン３とが固定され、固定盤２と固定プラテン３との間に複数本のシャフト４が架設されている。そして、シャフト４に可動プラテン５が支持されている。可動プラテン５は型締機構６により移動され、固定プラテン３との間に金型１０を挟持する構成となっている。基台１に近接して、金属溶湯を貯留する保持炉７が設置されている。保持炉７には、金属溶湯を汲み出すラドル８が装着されている。
【００１６】
金型１０は固定型１１と可動型１２とから構成され、ダイカストマシンＭは、固定型１１と可動型１２との間に形成されたキャビティ１３内に保持炉７内の金属溶湯をラドル８で汲み出して射出して成形する装置である。固定プラテン３の外方には、成形材料の射出装置２０が設置されている。射出装置２０は、射出シリンダ２１と、射出シリンダのピストンロッド２２でカップリング機構２３を介して連動されるプランジャロッド３０と、プランジャロッドで押圧されプランジャスリーブ２４内を摺動されるプランジャチップ４０とを備えている。
【００１７】
プランジャスリーブ２４は、固定プラテン３および固定型１１を貫通しており、プランジャスリーブの内部空間が金型１０のキャビティ１３に連通している。プランジャスリーブ２４は円筒状をしており、プランジャスリーブ２４の上部壁面は、プランジャチップ４０が後退した位置で開口する注湯口２５が開口している。この注湯口２５から保持炉７内の金属溶湯をラドル８で注入することができる。注入された金属溶湯は、スリーブの内部空間に摺動可能に位置するプランジャチップ４０により押圧されて金属溶湯を金型１０のキャビティ１３に射出する。
【００１８】
プランジャロッド３０は、前記のように射出シリンダ２１のピストンロッド２２とカップリング機構２３を介して連結されており、この構成により、射出シリンダ２１のピストンロッド２２の移動がプランジャロッド３０に伝達され、プランジャチップ４０がプランジャスリーブ２４内を摺動する。カップリング機構２３は射出シリンダ２１のピストンロッド２２の中心軸と、プランジャロッド３０の中心軸とが僅かにずれていても、傾いていてもプランジャロッド３０の安定した摺動を可能とするものであり、詳細には図示していないが自在継手等が使用される。
【００１９】
本実施形態の射出装置２０は、射出シリンダ２１のピストンロッド２２にカップリング機構２３を介して連結されたプランジャロッド３０の先端に、フローティング機構を介してプランジャチップ４０が連結されている。そして、金型１０のキャビティ１３に連通するプランジャスリーブ２４内にラドル８で汲み出して金属溶湯を供給し、射出シリンダ２１を作動させることで、プランジャスリーブ２４に嵌合挿入されたプランジャチップ４０がプランジャロッド３０で押圧されて前進することにより、金属溶湯はキャビティ１３内へ射出充填される構成となっている。
【００２０】
ここで、プランジャロッド３０とプランジャチップ４０とを連動させるフローティング機構について、図３，４を参照して説明する。射出シリンダ２１のピストンロッド２２にカップリング機構２３を介して連動するプランジャロッド３０は中空のパイプで形成され、その先端には連結部材３１が雄ねじ部３１ａで連結され、この連結部材の雌ねじ部３１ｂにチップ押圧部材３２が連結されている。そして、チップ押圧部材３２の先端でプランジャチップ４０を押圧してプランジャスリーブ２４内を摺動させる構成となっている。連結部材３１の中心軸部分は貫通孔が形成されている。プランジャロッド３０、連結部材３１およびチップ押圧部材３２の連結部分にはＯリングが装着され、液体が漏れないように構成されている。
【００２１】
チップ押圧部材３２の円柱状部の先端（摺動方向の前方）には球状面を有する押圧部３３が形成され、この押圧部は円弧中心Ｃから半径Ｒ１の球面で形成されている。押圧部３３の球状面は球面の一部で形成されているが、半球面でもよい。また、チップ押圧部材３２には先端側の押圧部３３の球状面と円弧中心Ｃに対して押圧部の反対側に位置し、円弧中心Ｃを中心とする半径Ｒ２の後方球面部３４が形成してある。前方側の球状面と、後方球面部の曲率半径は同じでもよいが、本実施形態では後方側の球面部の曲率半径Ｒ２が大きく設定されている。チップ押圧部材３２には中心部を貫通する段付きの冷却孔３５が形成され、段部にパイプ３６が嵌合されている。そして、冷却孔の大径の部分と押圧部材の外周面とを連通する２つの貫通孔３７が形成されている。また、押圧部３３の球状面には４つの方向に放射状に凹溝３８が形成され冷却孔３５と連通している。
【００２２】
チップ押圧部材３２に押圧されるプランジャチップ４０は、先端が閉塞した円筒状をしており、後端の開口からプランジャロッド３０の先端に連結されたチップ押圧部材３２が挿入されている。先端の閉塞部の外側面は溶融した金属溶湯を押出す押圧面を形成している。プランジャチップ４０の押圧面の内面には、押圧部３３の球状面と対接する凹球部４１が形成されており、この凹球部の円弧中心および半径は、押圧部３３の円弧中心Ｃおよび半径Ｒ１と一致している。この構成により、押圧部３３に対して凹球部４１は密着した状態で揺動することができる。
【００２３】
プランジャチップ４０の後端開口にはプランジャロッド３０の先端に固定されたチップ押圧部材３２との脱落を防止すると共にプランジャチップ４０の揺動範囲を規制する規制部材４５が装着されている。この規制部材４５は円筒状部とフランジ部とを備えており、プランジャチップ４０の内部に挿入される円筒状部の先端部にチップ押圧部材３２の後方球面部３４と対接する凹球面が形成され、凹球面にはＯリングが装着されている。すなわち、プランジャロッド３０の先端に形成された球状面を有する押圧部３３がプランジャチップ４０の凹球部４１に対接しており、規制部材４５の凹球面が後方球面部３４を押さえつけることで、プランジャロッド３０からプランジャチップ４０が脱落するのを防止する構成となっている。
【００２４】
規制部材４５の円筒状部の内周にチップ押圧部材３２のくびれた小径部が嵌合しており、円筒状部の内径Ｄ２は小径部の外径Ｄ１より大きく設定され、内径Ｄ２と外径Ｄ１との間に、クリアランスｄが形成されている。このクリアランスｄにより、プランジャロッド３０に連結されたチップ押圧部材３２に対して、プランジャチップ４０は所定の角度範囲で揺動できるように構成されている。規制部材４５のフランジ部はプランジャチップ４０の後端面とスペーサ４６を挟んで対接し多数の固定ねじ４７で固定されている。このように、プランジャチップ４０のフローティング機構はプランジャチップ４０、チップ押圧部材３２および規制部材４５で構成され、チップ押圧部材３２に対してプランジャチップ４０がクリアランスｄの範囲で揺動できる構成となっている。
【００２５】
冷却孔３５およびパイプ３６は冷却水が流れる通路を構成し、この通路は図視していない冷却水源に連通している。チップ押圧部材３２の先端に開口する冷却孔３５は凹球部４１で閉塞されているが凹溝３８と連通しており、凹溝３８はチップ押圧部材３２とプランジャチップ４０との間の空間に開口している。そして、この空間は貫通孔３７を通してパイプ３６の外周空間に連通している。このように、冷却水通路は二重に構成され、パイプ３６の内周の通路部は冷却水の往き通路を構成し、パイプ３６の外周の通路部は冷却水の戻り通路を構成している。
【００２６】
プランジャチップ４０の摺動方向の長さはＬに設定され、チップ押圧部材３２の押圧部３３およびプランジャチップ４０の凹球部４１の円弧中心Ｃの位置は、摺動方向長さＬの中心より先端側に位置している。すなわち、前方長さＬ１は摺動方向長さＬの半分より小さく設定され、前方長さＬ１＜後方長さＬ２の関係となっており、プランジャチップ４０は円弧中心Ｃに対して前方の長さが小さく、後方のスカート部分の長さが大きい形状をしており、円弧中心Ｃは前半部に位置している。このように、円弧中心Ｃの位置が摺動方向長さＬの前方寄りに位置することで、チップ押圧部材３２でプランジャチップ４０が押圧されたとき、プランジャチップは前方寄りを押圧される構成となっている。
【００２７】
前記の如く構成された本実施形態の成形材料の射出装置２０の動作について以下に説明する。本実施形態のダイカストマシンＭの射出装置２０で成形材料を射出するときは、射出シリンダ２１を作動させてピストンロッド２２を摺動させる。ピストンロッド２２の摺動はカップリング機構２３を介してプランジャロッド３０に連動される。プランジャロッド３０の摺動によりプランジャスリーブ２４内にラドル８で供給された金属溶湯は押出され、金型１０内のキャビティ１３に射出されて成形される。
【００２８】
プランジャチップ４０はプランジャロッド３０により押出される際に、プランジャロッド先端の球状の押圧部３３がプランジャチップ４０の凹球部４１に当接しており、プランジャロッド３０の後方球面部３４に規制部材４５の凹球面が対接しており、プランジャチップ４０はクリアランスｄの範囲内で揺動できるため、プランジャロッド３０がプランジャスリーブ２４の中心軸と傾いていても、あるいは偏心していても、さらにプランジャスリーブ２４が熱変形していても、安定した状態でプランジャチップ４０を連動させることができ、成形材料を安定して射出することができる。
【００２９】
すなわち、プランジャチップ４０の摺動方向の長さＬの半分より前方側にフローティング機構を構成する球状の押圧部３３の円弧中心Ｃが位置しているため、プランジャロッド３０の移動がプランジャチップ４０に円滑に伝達される。また、押圧部３３の球状面と凹球部４１とが対接するフローティング機構により、クリアランスｄの範囲内で自由度を持ってプランジャチップ４０とプランジャロッド３０とが連動しているため、プランジャスリーブ２４内でプランジャチップ４０が摺動する際に、このチップ４０の後端部が円弧中心を中心として大きく揺動してスリーブ内面に無理な方向の負荷を与えることがなく、プランジャチップ４０の摩耗が防止される。
【００３０】
換言すると、プランジャロッド３０先端に連結されたチップ押圧部材３２の押圧部３３の球状面の円弧中心Ｃがプランジャチップ４０の摺動方向の中心より後方側に位置していると、プランジャチップ４０がプランジャロッド３０の押圧部で押されたときに、このチップの後方端部が揺動してプランジャスリーブ２４の内壁面と接触し、プランジャチップ４０はプランジャスリーブ２４に無理な方向の負荷を与えてしなう。この結果、プランジャチップ４０には局部的に力が集中してしまい、加速的にチップを消耗させてしまうのである。
【００３１】
このように、本実施形態の成形材料の射出装置２０は、供給される金属溶湯の熱でプランジャスリーブ２４が熱変形を起こしても、またプランジャスリーブ２４の中心とプランジャチップ４０の中心とが偏心していても、射出シリンダ２１に連動するプランジャロッド３０の摺動に対してプランジャチップ４０が安定して摺動できるため、成形材料を安定して射出することができる。また、プランジャチップ４０の摩耗を最小限とすることができ、寿命を延ばすことができるため、射出装置２０の保守点検作業を簡略化することができる。
【００３２】
パイプ３６内を流れる冷却水はチップ押圧部材３２の押圧部３３から噴出され、プランジャチップ４０の凹球部４１に接触して熱を奪い、４方向の凹溝３８を通してプランジャチップ４０とチップ押圧部材３２との空間に進入する。そして、熱を奪った冷却水は貫通孔３７からパイプ３６の外周側の冷却孔３５に進入してから排出される。このように、冷却水は金属溶湯と接触して高温となるプランジャチップ４０の先端面を効率よく冷却することができるため、プランジャチップの耐久性を向上させることができる。
【００３３】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、プランジャチップはプランジャロッドで押圧されて摺動する構成としたが、ピストンロッドで直接押圧するように構成してもよい。また、プランジャチップの冷却は冷却水に限らず冷媒を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の活用例として、この射出装置をコールドチャンバタイプの射出装置に限らずホットチャンバタイプの射出装置にも適用でき、また合成樹脂等の射出成形装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る成形材料の射出装置をダイカストマシンに適用した一実施形態を示す要部構成図。
【図２】図１の動作説明のための要部構成図。
【図３】射出装置の要部構成を示す断面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図およびＢ−Ｂ線に沿う一部を省略した断面図。
【符号の説明】
【００３６】
Ｍ：ダイカストマシン、２０：射出装置、２１：射出シリンダ、２２：ピストンロッド、２３：カップリング機構、２４：プランジャスリーブ、３０：プランジャロッド、３２：チップ押圧部材、３３：押圧部、３４：後方球面部、３５：冷却孔、３８：凹溝、４０：プランジャチップ、４１：凹球部、４５：規制部材、Ｃ：円弧中心、ｄ：クリアランス、Ｌ：プランジャチップの摺動方向長さ、Ｌ１：プランジャチップの前方長さ（円弧中心とプランジャチップ先端との距離）、Ｌ２：プランジャチップの後方長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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