(57)【要約】【課題】マグネシウム合金材料等の軽金属材料の供給、融解が効率的に行われ、溶湯の計量が正確にできるコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置が望まれる。【解決手段】射出装置１の融解装置１０は、軽金属材料をビレットの形で補給するビレット供給装置４０と、そのビレット２を融解シリンダ１１に挿入する挿入装置５０と、ビレット２の先端側を先に融解して数ショット分の溶湯３を生成する融解シリンダ１１とを含み、計量時に、１ショット分の溶湯３を融解装置１０からプランジャ射出装置２０に注湯部材１５の開閉装置７０を介して計量する。特に、融解シリンダ１１の中の溶湯３のシールは、拡径したビレット２の側面２ａがシリンダ孔１１１ａに適宜に当接することによって、あるいは、冷却スリーブ２１２の環状溝２１２ａで固化した環状固化物２０１がビレット２に当接することによって行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出スリーブの上部に開口する材料供給口に軽金属材料の溶湯を供給し、プランジャによって該溶湯を射出するプランジャ射出装置を備えたコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置において、
ａ）前記軽金属材料を融解する融解装置と、前記融解装置から前記プランジャ射出装置に溶湯を注ぐ注湯部材とを更に備え、
ｂ）前記融解装置が、前記軽金属材料を円柱短棒形状のビレットの状態で補給することによって成形材料の補給を行うビレット供給装置と、前記ビレット供給装置の後方に位置して補給された前記ビレットを前方に押し出す一方、少なくともビレット１本分の長さを超える距離を後退するプッシャを有するビレット挿入装置と、前記ビレット供給装置の前方に位置して前記プッシャによって押し出された複数本の前記ビレットを収容して、該ビレットの先端側を先に融解して数ショット分の溶湯を生成する融解シリンダとを含み、
ｃ）前記注湯部材が、前記融解シリンダのシリンダ孔の前端から前記射出スリーブの前記材料供給口に前記溶湯を注ぐ注湯孔を含んで、
ｄ）前記プランジャ射出装置が前記プランジャを後退した後に前記融解装置が前記ビレットを介して前記プッシャを押し込んで、前記融解装置が１ショット分の前記溶湯を前記射出スリーブに供給することによって前記溶湯が計量されることを特徴とするコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置。
【請求項２】
前記融解シリンダが第１の融解シリンダによって構成され、前記第１の融解シリンダの少なくともその基端を除く大部分のシリンダ孔が、前記溶湯のバックフローを阻止する程度に前記ビレットの未溶融の先端の拡径した側面を当接させる内径に形成され、前記第１の融解シリンダの基端側のシリンダ孔が、ビレットの外径よりわずかに大きい内径に形成されることを特徴とする請求項１記載のコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置。
【請求項３】
前記融解装置が、
ａ）前記ビレットを冷却する冷却部材と、前記冷却部材の前方に固定される第２の融解シリンダと、前記第２の融解シリンダと前記冷却部材の間に位置する冷却スリーブとを含み、
ｂ）前記冷却部材が前記ビレットの外径よりわずかに大きい内径の透孔を備えるとともに該透孔の周囲に冷却路を備え、
ｃ）前記第２の融解シリンダのシリンダ孔が前記ビレットの先端に当接しない内径に形成され、
ｄ）前記冷却スリーブが、少なくとも、前記溶湯を冷却することによって前記ビレットの外周に前記溶湯の固化物である環状固化物を生成する環状溝を有することを特徴とする請求項１記載のコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置。
【請求項４】
前記注湯部材の前記注湯孔が前記融解シリンダの前記シリンダ孔の上部に開口する連通路によって連通するとともに前記融解シリンダがその先端部を高い位置とする傾斜した姿勢に配置されることを特徴とする請求項１記載のコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置。
【請求項５】
前記注湯部材の前記注湯孔の中で昇降して前記注湯孔の略下端を開閉する弁棒と、前記弁棒を計量時にのみ開口する弁棒駆動装置とを含む開閉装置が設けられることを特徴とする請求項１記載のコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置。
【請求項６】
前記請求項５記載のコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置の計量方法において、前記開閉装置の前記注湯孔の開閉動作と前記プッシャの前記溶湯を押し出す動作が略同時に行われることによって、前記溶湯が前記注湯孔中に常時貯留された状態で計量が行われることを特徴とするコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置の計量方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽金属材料を円柱短棒形状のビレットの状態で融解装置に供給して融解し、その溶湯をプランジャ射出装置に注湯して計量した後に金型に射出して成形するコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置に関する。また、本発明は、前記コールドチャンバダイカスト成形機の射出装置の計量方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネシウム、アルミニウム、亜鉛等の軽金属合金の射出成形機は、一般にダイカスト成形機と呼称され、ホットチャンバ方式とコールドチャンバ方式に大きく分類される。前者のホットチャンバ方式は、射出装置を融解炉に配置して、あらかじめ融解炉中で融解された軽金属材料の溶湯から成形の１ショット分の溶湯を射出装置の射出スリーブに吸引することによって計量して、その溶湯を射出スリーブ中のプランジャによって金型に射出する方式である。この方式では、高温の溶湯が射出スリーブに安定して供給される。一方、後者のコールドチャンバ方式は、射出スリーブを融解炉の外に備えて、作業者によって、ラドルによって、あるいはポンプによって融解炉中の軽金属材料の溶湯を射出スリーブに計量して、その溶湯をプランジャによって金型に射出する方式である。この方式では、射出装置が融解炉から分離しているのでその保守点検が容易である。
【０００３】
ところが、上記の方式では、成形品の容量に比べて大容量の融解炉が必要となり、多量の溶湯を所定の加熱状態に維持するために成形運転中のランニングコストが大きくならざるを得ない。また、温度の昇降に多大な時間を必要とするので、融解炉の保守作業が１日がかりの作業にならざるを得ない。加えて、成形材料がマグネシウム合金である場合には、溶融状態にあるマグネシウムが非常に酸化されやすく発火しやすいことから、融解炉中の酸化物を主とするスラッジを時折除去する保守作業が欠かせない。融解炉中の溶湯の表面積が大きいために、発火防止や酸化防止のための防燃フラックスや不活性ガスが融解炉中に注入されるにもかかわらず、上記のスラッジの発生を充分に抑えることができないためである。しかも、上記のスラッジが射出スリーブやプランジャの摩耗を増加する。
【０００４】
そこで、大容量の融解炉を採用せずに成形材料を直接供給する射出装置が開発されている。その内の一つとして、軽金属材料を円柱短棒形状のビレットの形で供給できる材料供給装置を備えた射出装置が提案されている。この射出装置は、一般的に、成形材料を半凝固状態で金型に充填する装置として開発されている。この射出装置によれば、上記の融解炉に係る問題点から解放されることはもちろん、特に成形材料がマグネシウム合金である場合にその酸化も多いに減少する。
【０００５】
このようなビレットで材料を供給できる射出装置には、例えばつぎのような射出装置が開示されている。一つの装置は、あらかじめ別の成形装置で射出成形の１ショット分の大きさに成形されたインゴットを複数個収容して加熱する加熱筒と、プランジャを含む射出スリーブと、加熱筒から射出スリーブにインゴットを移送するシュートとを備えて、加熱筒で加熱されて軟化したことが確認されたインゴットを射出スリーブに移送して、射出スリーブで半溶融状態になった溶湯をプランジャで加圧して金型に射出する装置である（例えば、
【特許文献１】参照）。この種のもう一つの装置は、上記の装置の構成に加えて、上記のインゴットに相当するビレットを射出スリーブの内径に適合した直径に整形して切断する、整形穴とカッタープレートとを加熱筒に相当する加熱スリーブの先端に備える装置である（例えば、
【特許文献２】参照）。後者の特許出願の射出装置では、ビレットの外径が射出スリーブの内径に合わされるとともにビレットの長さが１ショット分の大きさに整形できるので、前者の特許出願で問題になる、インゴットの種類の増加によるその製作とその予備加熱の煩雑さが解決される。インゴットがあらかじめ成形品ごとに用意される必要がないからである。
【０００６】
一方、上記の方式と異なる射出装置が提案されている（例えば、
【特許文献３】参照）。この射出装置は、成形型側（金型に近い先端側）の高温側シリンダ部と、後方側の低温側シリンダ部と、その間の断熱シリンダ部とからなる加熱シリンダを備え、あらかじめ円柱棒状に成形された成形材料を前記加熱シリンダに挿入して高温側シリンダ部で融解し、前記未溶融の成形材料によってこの溶湯を射出する装置である。プランジャではなく成形材料自体で射出するところから、この成形材料は、自己消費型プランジャと命名されている。このような射出装置は、融解炉を備えないので、射出装置周りを簡素にすることができるとともに効率的な融解を可能にする。また、プランジャを備えないので射出スリーブの摩耗の低減や短時間の保守点検などを可能にする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の先願特許文献１及び特許文献２の射出装置は、どちらかと言えば成形材料を完全に融解した溶湯にして射出する装置ではないために、特に精密な薄物の成形品の成形に適さないという制約がある。また、この制約を超えて成形材料を完全に融解した溶湯にしてから射出する場合には、成形材料が射出スリーブで軟化状態から完全溶融状態に変化するまでの待機時間を必要とする問題がある。
【０００８】
一方、上記の先願特許文献３は、成形材料の長さ及びその成形材料の供給装置の態様について説明していない。また、上記の特許文献３は、つぎのような現象が発生する虞が多分にあるにもかかわらずその解決策を開示していない。その現象は、この射出装置で軽金属材料を使用して成形する場合に発生する現象であり、射出の際に高圧となる低粘度の溶湯が射出スリーブと自己消費型プランジャの隙間にバックフローして固化する結果、自己消費型プランジャの前後方向への移動が阻害されて射出動作が不能になる現象である。そして、その現象は、自己消費型プランジャが水平に配置された射出スリーブ中に挿入される場合に両者の隙間の偏在（かたより）が上記バックフローを局部的に助長することによってより顕著になる。自己消費型プランジャがその熱膨張を見込んで射出スリーブの内径より小さめに製作せざるを得ないからである。また、その現象は、その固化物が射出動作中に破損したり再形成されたりして、固化物がより強固に広範囲に成長することよってもより顕著になる。特に薄肉で複雑形状の成形品を射出成形する場合には、射出が高速高圧で行われるので、上記現象の発生がより顕著になる。上記現象が発生する場合には、その固化物が射出スリーブ内壁に高圧で当接して摩擦抵抗を著しく増大させるのである。
【０００９】
また、その後に同一出願人によって出願された公報（
【特許文献４】）も、主としてガラス成形のための射出装置におけるかじり防止技術を開示するものであることから、軽金属成形における上記現象を解決しているとは言い難い。なぜなら、上記かじり防止技術は、シリンダ側に多数の溝もしくは螺旋溝を単に形成して冷却することによって成形材料の冷却を促進する技術であるからである。確かに、ガラスの射出成形では、ガラスが比較的広い温度範囲での高粘度の軟化状態を呈して溶湯が上記の溝をすぐに埋めることがなく、上記溝等の作用効果があり得ると推察される。しかし、軽金属材料の射出成形では、溶湯が上記溝等にすぐに充満してそれが広範囲に固化してしまうので、その溝が冷却溝として機能しない。軽金属特有の小さい熱容量及び融解熱（潜熱）と高い熱伝導率とによって軽金属が速やかに融解、固化すること、軟化状態を示す温度範囲が狭いこと、及び溶湯が著しく低粘度の流動性を呈することから、上記溝の作用効果がガラス成形の場合と同様には得られないからである。したがって、本願発明者は、上記の先願特許文献３及び文献４の射出装置における問題点から、この射出装置が文献に開示された構成のままで射出装置として直接に溶湯を射出することには無理があると考察した。
【００１０】
そこで、本発明は、軽金属材料をビレットの形で供給することができる射出装置でありながら成形材料を溶湯の状態で射出スリーブに注湯することができる射出装置を提案することによって、軽金属材料を効率的に融解するとともに射出スリーブに射出成形の１ショット分の溶湯を正確に計量できる射出装置を提案することを目的とする。
【００１１】
【特許文献１】
特許２６３９５５２号公報（コラム４第１８行からコラム５第３行、第２図）
【特許文献２】
特開２００１−１９１１６８号公報（請求項１、第１図）
【特許文献３】
特開平５−２１２５３１号公報（請求項１、第１図）
【特許文献４】
特開平５−２５４８５８号公報（請求項１、第１図）
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置は、射出スリーブ（２１）の上部に開口する材料供給口（２１ｈ）に軽金属材料の溶湯を供給し、プランジャ（２２）によって該溶湯を射出するプランジャ射出装置（２０）を備えたコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置（１）において、
ａ）前記軽金属材料を融解する融解装置（１０）と、前記融解装置から前記プランジャ射出装置に溶湯を注ぐ注湯部材（１５）とを更に備え、
ｂ）前記融解装置が、前記軽金属材料を円柱短棒形状のビレット（２）の状態で補給することによって成形材料の補給を行うビレット供給装置（４０）と、前記ビレット供給装置の後方に位置して補給された前記ビレットを前方に押し出す一方、少なくともビレット１本分の長さを超える距離を後退するプッシャ（５２ａ）を有するビレット挿入装置（５０）と、前記ビレット供給装置の前方に位置して前記プッシャによって押し出された複数本の前記ビレットを収容して、該ビレットの先端側を先に融解して数ショット分の溶湯（３）を生成する融解シリンダ（１１）とを含み、
ｃ）前記注湯部材が、前記融解シリンダのシリンダ孔（１１ａ）の前端から前記射出スリーブの前記材料供給口に前記溶湯を注ぐ注湯孔（１５ａ）を含んで、
ｄ）前記プランジャ射出装置が前記プランジャを後退した後に前記融解装置が前記ビレットを介して前記プッシャを押し込んで、前記融解装置が１ショット分の前記溶湯を前記射出スリーブに供給することによって前記溶湯が計量されるように構成される。
【００１３】
また、本発明のコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置の前記融解シリンダが第１の融解シリンダ（１１１）によって構成され、前記第１の融解シリンダの少なくともその基端を除く大部分のシリンダ孔（１１１ｂ）が、前記溶湯のバックフローを阻止する程度に前記ビレットの未溶融の先端の拡径した側面（２ａ）を当接させる内径に形成されされ、前記第１の融解シリンダの基端側のシリンダ孔（１１１ｃ）が、ビレットの外径よりわずかに大きい内径に形成されると良い。
【００１４】
また、上記本発明のコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置の前記融解装置は、
ａ）前記ビレットを冷却する冷却部材（２１４）と、前記冷却部材の前方に固定される第２の融解シリンダ（２１１）と、前記第２の融解シリンダと前記冷却部材の間に位置する冷却スリーブ（２１２）とを含み、
ｂ）前記冷却部材が前記ビレットの外径よりわずかに大きい内径の透孔（９０ｂ）を備えるとともに該透孔の周囲に冷却路（９０ｄ）を備え、
ｃ）前記第２の融解シリンダのシリンダ孔（２１１ａ）が前記ビレットの先端に当接しない内径に形成され、
ｄ）前記冷却スリーブが、少なくとも、前記溶湯を冷却することによって前記ビレットの外周に前記溶湯の固化物である環状固化物（２０１）を生成する環状溝（２１２ａ）を有するように構成されても良い。
【００１５】
また、本発明のコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置の前記注湯部材の前記注湯孔が、前記融解シリンダの前記シリンダ孔の上部に開口する連通路（１３ｂ）によって連通するとともに前記融解シリンダがその先端部を高い位置とする傾斜した姿勢に配置されるように構成されても良い。
【００１６】
また、本発明のコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置において、前記注湯部材の前記注湯孔の中で昇降して前記注湯孔の略下端を開閉する弁棒（７１）と、前記弁棒を計量時にのみ開口する弁棒駆動装置（７２）とを含む開閉装置（７０）が設けられるように構成しても良い。
【００１７】
また、本発明の、前記注湯部材の前記注湯孔を開閉する前記開閉装置が備えられるコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置の計量方法において、前記開閉装置の前記注湯孔の開閉動作と前記プッシャの前記溶湯を押し出す動作が略同時に行われることによって前記溶湯が前記注湯孔中に常時貯留された状態で計量が行われるようにしても良い。
【００１８】
なお、上記括弧内の符号は、構成要素を図面と参照するものであり、何ら本発明の構成を図面のものに限定するものではない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置が、図示の実施形態を参照して説明される。図１は、本発明のコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置の全体構成を断面で示す側面図である。
【００２０】
最初に、射出装置に供給される軽金属材料が説明される。軽金属材料は、円柱の棒材を所定寸法に切断したような形状の短棒形状にあらかじめ形成される。この形状の軽金属材料は、以下、ビレットと称される。２は、そのビレットであり、その外周及び切断面が平滑に仕上げられる。ビレット２の外径は、後に説明される融解シリンダ１１での加熱に影響されて僅かに膨張するときにあっても、融解シリンダ１１のシリンダ孔１１ａの基端側（図中右側）の内径より０．２ｍｍないし０．５ｍｍ小さくなるように形成される。ビレット２の長さは、射出成形の１０数ショット分ないしは数１０ショット分の射出容積に相当する長さに形成され、その取り扱いやすさを考慮して、例えば、３００ｍｍないし４００ｍｍ程度に形成される。軽金属材料がこのようなビレットの形で供給されるので、その保管、運搬等の取り扱いが容易である。特に、ビレットがマグネシウム合金材料である場合には、ビレットの体積に対する表面積が小さいので、その材料がチクソモールド法で使用されるチップ形状の材料より酸化しにくい利点もある。なお、１ショット分の射出容積は、１回のショットで射出される溶湯の湯量であり、成形品の容積とそれに付随するランナ等の容積、及び収縮するであろう容積を見込む容積である。
【００２１】
つぎに、本発明のコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置の実施形態の概要が説明される。この射出装置１は、図１に示すように、融解装置１０と、プランジャ射出装置２０と、融解装置１０からプランジャ射出装置２０に溶湯を注ぐ注湯部材１５とを含む。
【００２２】
融解装置１０は、融解シリンダ１１とビレット供給装置４０とビレット挿入装置５０とを含む。融解シリンダ１１とビレット挿入装置５０は中央枠部材９０に固定される。中央枠部材９０は、ビレット供給装置４０を収容する部材で、矩形の４つの側板と１つの底板で構成される。対向する２つの側板９０ａの一方には、ビレット２の外径よりわずかに大きい透孔９０ｂが形成され、もう一方には、後に説明されるプッシャ５２ａが進退する透孔９０ｃが形成される。融解シリンダ１１は、その基端から順次挿入されるビレット２を複数本収容する長さの長尺のシリンダであり、そのシリンダ孔１１ａの少なくとも基端を除く大部分は、後に説明されるようにビレット２より大径に形成される。シリンダ孔１１ａの先端は、エンドプラグ１３によって塞がれるとともに後に説明される注湯部材１５の注湯孔１５ａに連通する。こうして、融解シリンダ１１とビレット供給装置４０とビレット挿入装置５０とが１軸線上に配置された融解装置１０は、ビレット供給装置４０によって融解シリンダ１１の後方に１個ずつ補給されたビレット２をビレット挿入装置５０のプッシャ５２ａによって融解シリンダ１１中に挿入して、その先端側から先に融解する。融解された溶湯３は、常時数ショット分の湯量になるように後に説明されるように調整される。融解シリンダ１１、注湯部材１５、ビレット供給装置４０及びビレット挿入装置５０は、後に更に詳細に説明される。
【００２３】
プランジャ射出装置２０は、射出スリーブ２１とプランジャ２２とプランジャ駆動装置６０とを含む。射出スリーブ２１とプランジャ駆動装置６０は、接続部材６４を介して１軸上に固定される。射出スリーブ２１は、その中心に溶湯３を一時的に貯留するシリンダ孔２１ａを有し、その上部に溶湯３が注入される材料供給口２１ｈを有する。そして、射出スリーブ２１の先端側（図中左側）が、固定プラテン３１と金型３２に貫通する。プランジャ２２は、その基端でプランジャ駆動装置６０のピストンロッド６２に接続されて射出スリーブ２１中で前後に移動制御される。このようなプランジャ射出装置２０は、図示省略した機台上の移動ベース９１に載置されたプランジャ駆動装置６０上で連結ベース部材９２を介して中央枠部材９０を固定することによって融解装置１０を搭載する。そして、このプランジャ射出装置２０は、注入された溶湯３をプランジャ２２によって金型３２、３３のキャビティ３４に射出する。射出スリーブ２１、プランジャ２２、接続部材６４及びプランジャ駆動装置６０は、後に更に詳細に説明される。なお、金型３２、３３は従来公知の金型で、金型３２が型締装置３０の固定プラテン３１に固定され、開閉する金型３３と組み合わされてキャビティ３４を形成する。
【００２４】
融解シリンダ１１の先端近傍に固定された注湯部材１５の注湯孔１５ａは、エンドプラグ１３に形成された連通路１３ａ、１３ｂを介してシリンダ孔１１ａに連通する。そして、注湯部材１５の下部と材料供給口２１ｈとがカバー１６によって覆われる。また、不活性ガスを連通路１３ａ又は注湯孔１５ａ、若しくはカバー１６内に注入する注入孔１７が用意される。この注入孔１７は、例えば、図１ではエンドプラグ１３に形成され、後述される図５ではカバー１６に設けられる。この注入孔１７から不活性ガスが注入されることによって、注湯孔１５ａや射出スリーブ２１中の空気がパージされる。このパージによって、特に、マグネシウム合金等の酸化しやすい成形材料の酸化が防止される。
【００２５】
概略、このように構成された射出装置１において、融解シリンダ１１に挿入された複数本のビレット２のその先端側を先に融解するために、融解シリンダ１１に、例えば、バンドヒータ等の加熱ヒータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが巻回される。そして、その溶湯３を注湯部材１５や射出スリーブ２１の中で融解状態に維持するために、注湯部材１５に加熱ヒータ１８が巻回され、射出スリーブ２１に加熱ヒータ２３が巻回される。これらの加熱ヒータは、図示省略した温度センサの検出温度に応じて、設定した所定の温度に制御される。例えば、加熱ヒータ２３、加熱ヒータ１８の温度は、ビレット２がマグネシウム合金である場合にその融解温度である、６００℃ないし６５０℃程度に設定される。加熱ヒータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの温度設定は、後に説明される。なお、融解シリンダ１１がセラミックス等から形成されて、加熱ヒータが誘導加熱コイルとなっても良い。また、射出スリーブ２１の加熱ヒータ２３は、省略されることもある。コールドチャンバダイカスト成形機は、多くの場合に射出スリーブ２１に加熱ヒータ２３を備えないからである。
【００２６】
つぎに、本発明の特徴を最も示す融解装置１０に係る実施形態が詳細に説明される。まず、融解シリンダ１１の２つの実施形態が説明される。図２はその第１の実施形態に係る第１の融解シリンダを例示する側面断面図である。図３は第２の実施形態に係る第２の融解シリンダを示す側面断面図であり、図４は図３の基部をより拡大して示す側面断面図である。
【００２７】
１１１は、第１の融解シリンダである。このシリンダ１１１では、そのシリンダ孔１１１ａの少なくとも基端を除く大部分がビレット２より数ｍｍ程度大径のシリンダ孔１１１ｂに形成され、その基端側がビレット２よりわずかに大径のシリンダ孔１１１ｃに形成されて、それらの間に段差１１１ｄが形成されている。例えば、マグネシウム合金を成形する場合に、大径のシリンダ孔１１１ｂは、ビレット２に対する隙間が１ｍｍないし２ｍｍ程度になるようにあらかじめ製作されている。また、基端側のシリンダ孔１１１ｃは、融解シリンダ１１での加熱に影響されて僅かに膨張するビレット２に対しての隙間が０．２ｍｍないし０．５ｍｍ程度になるようにあらかじめ製作されている。段差１１１ｄの位置は、融解シリンダ１１１の口径や貯留する溶湯３の湯量や加熱ヒータ１２ｃ、１２ｄの設定温度、若しくは大径のシリンダ孔１１１ｂのビレット２に対する隙間との関係で、適宜前後に異なる位置にあらかじめ形成される。なお、基端側のシリンダ孔１１１ｃの直径は、射出成形機の能力の１つを示すシリンダ口径となるものである。
【００２８】
２１１は、第２の融解シリンダである。この融解シリンダ２１１は、後に説明される冷却スリーブ２１２と共に、その基部が中央枠部材９０の側板９０ａに固定されてボルト２１３にて強固に結合される。この実施形態では、特に、中央枠部材９０の側板９０ａの透孔９０ｂの周囲に冷却液が循環する冷却路９０ｄが形成される。それで、側板９０ａは、冷却部材としても機能することから、以下の説明において冷却部材２１４とも称される。もちろん、この冷却部材２１４は、中央枠部材９０の側板９０ａと異なる部材に構成して、融解シリンダ２１１と側板９０ａとの間に介装されても良い。透孔９０ｂのビレット２に対する隙間は、例えば、ビレット２がマグネシウム合金である場合に、僅かに膨張するビレット２に対して０．２ｍｍないし０．５ｍｍ程度になるように形成される。この透孔９０ｂにおける隙間と側板９０ａの冷却作用によって、ビレット２は、透孔９０ｂに干渉することなく挿入されることはもちろん、計量時に若干上昇する溶湯３の圧力によって変形しない非軟化状態に維持される。
【００２９】
上記の第２の融解シリンダ２１１は、以下に説明される構成において第１の融解シリンダ１１１と異なる。まず、第２の融解シリンダ２１１のシリンダ孔２１１ａは、ビレット２より数ｍｍ大きく形成される。例えば、成形材料がマグネシウム合金である場合には、シリンダ孔２１１ａの内径は、ビレット２との隙間が１ｍｍないし３ｍｍ程度になるように大きめに形成される。この隙間による作用効果は、後に説明される。
【００３０】
つぎに、融解シリンダ２１１は、その外周周縁に図４に示されるようなスリーブ形状に膨出する環状凸部２１１ｅを備えて、冷却部材２１４に冷却スリーブ２１２を介して接続される際に融解シリンダ２１１と冷却部材２１４の間に空間２１５を形成する。そして、この環状凸部２１１ｅに透孔もしくは切り欠き２１１ｆが複数個形成されて、この空間２１５に籠もる熱が放熱される。したがって、この空間２１５は、冷却部材２１４と融解シリンダ２１１との間の断熱空間として機能する。
【００３１】
一方、上記の冷却スリーブ２１２は、融解シリンダ２１１の基端と冷却部材２１４としての側板９０ａの間にあって両者との接触面積をできる限り小さくする小容積の略筒状の部材に形成される。この冷却スリーブ２１２は、図４のように、冷却部材２１４の前端の座ぐり穴と、融解シリンダ２１１基端の座ぐり穴との間に挿嵌される。冷却スリーブ２１２には、図示省略された温度センサが取り付けられてその温度が検出される。
【００３２】
冷却スリーブ２１２の内孔には、図４のように、ビレット２の周りでバックフローした溶湯３を固化して保持する環状溝２１２ａが形成される。この環状溝２１２ａは、例えば、ビレット２がマグネシウム合金である場合に、その溝幅が２０ｍｍないし４０ｍｍ、好ましくは３０ｍｍ程度に、またその溝深さ寸法が融解シリンダのシリンダ孔２１１ａに対して３ｍｍないし４ｍｍ程度になるように形成される。そして、環状溝２１２ａより前方側の冷却スリーブ２１２の内孔２１２ｂがシリンダ孔２１１ａに等しい内径に形成され、環状溝２１２ａより後方側の内孔２１２ｃが透孔９０ｂに等しい内径に形成される。このような環状溝２１２ａは、冷却部材２１４に接した冷却スリーブ２１２に形成されるので、冷却部材２１４によって強力に冷却される。環状溝２１２ａの作用効果は後に説明される。なお、環状溝２１２ａは、図４で冷却スリーブ２１２中にすべて含まれるように形成されているが、融解シリンダ２１１側、あるいは冷却部材２１４側のいずれかに接するように形成されても良い。
【００３３】
上記の冷却スリーブ２１２において、望ましくは、その基端側の内孔２１２ｃの内径が、冷却部材２１４の透孔９０ｂと共に、透孔９０ｂ側から環状溝２１２ａ側にかけてわずかに拡径するテーパに形成されると更に良い。すなわち、基端側の内孔２１２ｃと透孔９０ｂのテーパが、温度勾配によってテーパ状に熱膨張するビレット２の外径に合わせて形成される。この場合、ビレット２の透孔９０ｂ及び内孔２１２ｂに対する隙間が更に小さく抑えられて両者の偏心が一層抑えられる結果、ビレット２とシリンダ孔２１１ａの隙間がほとんど一様になる。
【００３４】
なお、上記の冷却スリーブ２１２の材質は、融解シリンダ２１１、冷却部材２１４と剛性的、熱膨張的に均等な材質であるとともにできるだけ熱伝導度が良好な材質であることが好ましい。このことは、冷却スリーブ２１２が融解シリンダ２１１又は冷却部材２１４のいずれかと一体に形成され得ることを意味するが、製作上の都合から別の部材として製作される方がよい。また、冷却スリーブ２１２は、図示されるような小容積、すなわち比較的に薄肉の筒状部材であっても強度的に支障がない。環状溝２１２ａに後述される環状固化物２０１が形成されるので、この環状固化物から後方に溶湯３が漏れ出さないからである。
【００３５】
上記のような第１，第２の融解シリンダ１１１１、２１１に巻回される、例えば、４個の加熱ヒータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの内、先端側の３個の加熱ヒータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、ビレット２の融解温度に設定される。例えば、ビレット２がマグネシウム合金である場合、これらの加熱ヒータの温度は、６００℃ないし６５０℃程度に設定される。一方、加熱ヒータ１２ｄの温度は、第１の融解シリンダ１１１と第２の融解シリンダ２１１で若干異なる温度に設定される。
【００３６】
まず、第１の融解シリンダ１１１の加熱ヒータ１２ｄの設定温度は、融解シリンダ１１１の基端に位置するビレット２の軟化を抑えるために、４５０℃から５５０℃程度に適宜調整される。マグネシウム合金が３５０℃程度に加熱されたときから実質的に軟化し始めるからである。このように加熱されることによって、ビレット２は、融解シリンダ１１１の基端側で軟化しない程度に予備加熱され融解シリンダ１１１の中程から先端側にかけての部分で高温に加熱されて、シリンダ孔２１１ａ中で前方へ移動する間にその先端側から６００℃から６５０℃の溶湯３に急速に融解する。なお、この実施形態では、中央枠部材９０の側板９０ａは通常加熱されないが、第２の融解シリンダ２１１における冷却路９０ｄと同様に冷却管が設けられて冷却される場合もある。
【００３７】
一方、第２の融解シリンダ２１１の加熱ヒータ１２ｄは、冷却スリーブ２１２が装着される融解シリンダ２１１の基端付近を避けた位置に取り付けられて、冷却スリーブ２１２に対する加熱をできるだけ抑える。そして、その設定温度が５００℃ないし５５０℃前後に適宜調整される。それで、冷却スリーブ２１２は、その加熱が抑えられるとともに冷却部材２１４によって直接冷却される。したがって、冷却スリーブ２１２の温度は、主として冷却部材２１４の冷却温度設定によって調整されることになるが、この加熱ヒータ１２ｄによっても補助的に調整される。
【００３８】
この場合、具体的には、例えば、マグネシウム合金の成形では、冷却部材２１４中に位置するビレット２の温度が１００℃から１５０℃程度を上回らないように冷却され、冷却スリーブ２１２内に位置するビレット２の温度が僅かに軟化が発生する温度３５０℃に近い４００℃程度になるように温度制御される。
【００３９】
ビレット２が第１の融解シリンダ１１１、第２の融解シリンダ２１１で上記のように加熱されるので、ビレット２は、その先端側から先に融解して溶湯３に変化する。そして、この溶湯３の湯量は、成形運転中に多少変動があるにしても数ショット分の射出容積になるように調整される。こうして、融解装置１０で最小限の溶湯が融解されるので加熱エネルギが少なく効率的である。また、融解のための昇温、固化のための降温が短時間で済むので、保守点検作業での無駄な待ち時間を最小限に抑えることができる。もちろん、融解装置の大きさは、従来の融解炉より格段に小さくなる。
【００４０】
ところで、１ショット分の溶湯が融解シリンダ１１１あるは２１１から射出スリーブ２１に供給、すなわち計量される際には、ビレット２と融解シリンダ１１の隙間からの溶湯３のバックフローが阻止されなければならない。このため、第１の融解シリンダ１１１、第２の融解シリンダ２１１において、溶湯３のシールが行われなければならないが、上記のような融解シリンダ１１１、２１１の構成の違いから、つぎに説明される異なる方式によって溶湯のシールが行われる。
【００４１】
まず、第１の実施形態では、計量時にビレット２が前進する際に、その先端の周囲に溶湯３がバックフローして固化する。それで、その先端は見かけ上拡径する。また、計量時の溶湯３の若干の圧力上昇によって、軟化したビレット２の先端が実質的に若干拡径する。そこで、それらによって拡径した先端の側面２ａをシリンダ孔１１１ｂの壁面に適切に当接させることによって溶湯３をシールする。この側面２ａのシリンダ孔１１１ｂに対する適切な当接は、シリンダ孔１１１ｂとビレット２の隙間が適宜に大きく形成されることによって実現される。この場合、計量時の溶湯３の圧力上昇が小さいことが、上記のビレット側面２ａの極端な拡径を引き起こさない。その上、基端側のシリンダ孔１１１ｃとビレット２の隙間が小さいことが、ビレット２のシリンダ孔１１１ｂに対する偏心を抑えてそれらの間の隙間の偏りを最小限に抑える。更に、側面２ａのシリンダ孔１１１ｂに接する部位が加熱ヒータ１２ｃの加熱によってある程度の軟化状態を維持する。それで、ビレット２の側面２ａは、一様に拡径した軟らかいシールとして適度にシリンダ孔１１１ｂに当接して、溶湯３の後方への漏れ出しと空気等の溶湯中への侵入を防止することはもちろん摩擦抵抗の小さいシールとしても機能する。したがって、この実施態様における拡径した側面２ａは、「拡径シール」とも称される。
【００４２】
この実施形態では、シリンダ孔１１１ｂとビレット２の隙間が上記した成形条件に合わせてあらかじめ適正に設定されなければならない。しかしながら、上記の第１の融解シリンダ１１１は、その口径が比較的小さく、射出容積の少ない小型の射出成形機において充分に採用され得る。なぜなら、上記のシリンダ孔１１１ｂと１１１ｃとから成る単純な構成の融解シリンダ１１１が、小型の射出成形機に要求されるコストの低減要求を満たすからである。また、小型の射出成形機では、大型の射出成形機の融解シリンダにおいて発生しやすい溶湯のバックフロー現象が顕著に発生しないからである。なお、大型の射出成形機の融解シリンダでは、ビレット２の直径が大きいためにその周長が長くなってバックフローが発生しやすい。
【００４３】
一方、第２の実施形態では、溶湯３のシールが、既述した第１の融解シリンダ１１１における拡径したビレット２の先端側面２ａによって行われるのではなく、冷却スリーブ２１２の環状溝２１２ａで溶湯３が固化した環状固化物によって行われる。つぎにこの環状固化物によるシールがより詳細に説明される。
【００４４】
上記したように、冷却スリーブ２１２中のビレット２は、マグネシウム合金である場合にその軟化温度近くの４００℃程度に温度制御され、その外周で冷却スリーブ２１２によって強力に冷却される。そして、この状態で最初に射出装置１の運転が開始される際に後述されるようにビレット２が低速で前進する。このとき、融解シリンダ２１１の先端側で既に融解している溶湯３は、ビレット２の周りでバックフローして環状溝２１２ａに充満し、この溝で固化物に変化する。この固化物は、環状固化物２０１としてつぎに説明されるような特徴を有する。
【００４５】
まず、環状固化物２０１は、溶湯３が環状溝２１２ａとビレット２の空間に倣って固化したものであるから、たとえビレット２と融解シリンダ２１１との間にわずかな偏心があっても、ビレット２の周りの間隙を隙間なく埋める。また、環状固化物２０１の大部分が固化した状態で環状溝２１２ａに嵌っているために、環状固化物２０１が計量の際にビレット２と共に前進したり圧壊したりすることがなく、環状固化物２０１が更新されて成長することもない。また、計量の際に前進したビレット２の外周面がその外周とシリンダ孔２１１ｂの間隙の溶湯３によってつぎの計量までに急速に加熱されるので、環状固化物２０１のビレット２に接する表面が軟化状態に維持される。また、環状固化物２０１のビレット２に対する結合力あるいは付着力は、高温の溶湯３が比較的低い温度にあるビレット２に対して急速に固化した物であるから、それほど強くない。
【００４６】
加えて、融解シリンダ２１１のシリンダ孔２１１ａの内径とビレット２の外径との隙間が数ｍｍ程度に形成されるので、軟化したビレット２先端が前進時にわずかに拡径することがあってもシリンダ孔２１１ａに当接することはなく、溶湯３が拡径したビレット先端の背後に確実に回り込む。それで、この溶湯３の回り込みが溶湯の回り込まない空間の発生を阻止して、ビレット２によって押し出される溶湯の計量容積の変動を引き起こすことがない。このことは、ビレット２の先端の拡径部分が成形運転中にその成長と圧壊を繰り返してシリンダ孔２１１ａに当接したりしなかったりする、逆の場合を想定することによって容易に理解されるであろう。
【００４７】
このような環状固化物２０１は、後続して行われる計量においてビレット２が前進して溶湯３を押し出すときに、ビレット２と融解シリンダ２１１との間の隙間を完全に安定してシールする。そして、環状固化物２０１は、ビレット２と融解シリンダ２１１との間から空気等を侵入させないことはもちろん溶湯３を後方に漏らすこともなく、かつビレット２の移動時の摩擦抵抗を低減する。環状固化物２０１のこのようなシール作用は、軽金属材料、特にマグネシウム合金の特性である、大きい熱伝導率、小さい熱容量、潜熱によって急速に固体から液体に状態変化する特性をうまく利用している。
【００４８】
以上説明した環状固化物２０１は、「環状固化物シール」として、溶湯３のシールを確実に行う。それで、このような融解シリンダ２１１は、ビレット２の直径がより太い、大型の射出成形機に特に好適である。もちろん、この融解シリンダ２１１は、小型の射出成形機においても充分に採用できるものである。
【００４９】
つぎに、本発明の他の特徴である、上記の融解シリンダ１１に関連する構成要素の実施形態が説明される。なお、以下の説明において、融解シリンダ１１は、特に記載が無い限り第１の融解シリンダ１１１と第２の融解シリンダ２１１の両方を含む。
【００５０】
まず、融解シリンダ１１の先端のエンドプラグ１３に形成された連通路１３ｂの配置位置と融解シリンダ１１の取り付け姿勢とに係る実施形態が図１で説明される。連通路１３ｂは、融解シリンダ１１のシリンダ孔１１ａの上部で開口するように、エンドプラグ１３の栓部分の上面の一部を断面Ｄ字の形状に水平に切除した部分とシリンダ孔１１ａとの間の空間として形成される。また、融解シリンダ１１を含む融解装置１０は、その先端側をより高い位置とした、３度程度の傾斜姿勢に配置される。このような連通路１３ｂの位置によって、最初に射出装置１の運転が開始される際に、融解シリンダ１１中に混入した空気やガス等が融解シリンダ１１から容易にパージされる。シリンダ孔１１ａの中にある空気やガス等が上方に集まりやすいからである。また、連通路１３ｂの位置と融解シリンダ１１の傾斜によって、融解シリンダ１１中で融解された溶湯３が計量時を除く予定しない時機に射出スリーブ２１側に流出する現象が阻止されて計量が正確になる。この場合、融解シリンダ１１のみならず射出スリーブ２１や型締装置３０を含めた射出成形機全体がその後方でより低位に傾斜した姿勢に配置されるとなお良い。
【００５１】
このような実施態様において、注湯部材１５が図５に示されるような開閉装置７０を更に含むと良い。図５は、注湯部材１５周りの構成を拡大して示す断面図である。この開閉装置７０は、注湯部材１５の注湯孔１５ａの下端直近に形成された弁座１５ｂと、これにその先端を弁座１５ｂに当接、離隔して注湯孔１５ａを開閉する弁棒７１と、弁棒７１を進退駆動する流体シリンダ等の弁棒駆動装置７２とを含む。弁棒７１と注湯孔１５ａの間には、溶湯３の流路が確保される。そして、流体シリンダ７２が融解シリンダ１１の上部に固定されたブラケット７３に固定され、弁棒７１の上端が流体シリンダ７２のピストンロッド７２ａにカップリング７４によって結合される。このような開閉装置７０は、計量する際にのみ注湯孔１５ａを開口することによって注湯孔１５ａの側面に付着する可能性がある溶湯３の不意の垂れ落ちを防止して、計量時を除く予定しない時機での溶湯３の漏出を防止する。しかも、注湯孔１５ａがその下端で開閉されるので、溶湯３が付着し得る注湯孔１５ａの側面はほとんど無い。こうして、開閉装置７０は正確な計量を実現することに寄与する。なお、開閉装置７０が取り付けられる場合には、ガス注入孔１７がカバ−１６に取り付けられて、弁棒７１が冷却されないように配慮される。
【００５２】
このような開閉装置７０が取り付けられる場合に、弁棒７１と注湯孔１５ａの間に溶湯が常に充満した状態で計量が行われるようにしても良い。この場合、ビレット２の溶湯３の押し出し動作の開始、終了のタイミングが、計量動作の開始、終了を決定する開閉装置７０の注湯孔１５ａの開閉動作のタイミングに一致するように制御される。このような計量によって、計量はより正確に制御される。溶湯の充満によって注湯孔１５ａや弁棒７１の温度低下が全くなく、溶湯がそれらの側面に付着することが回避されるからである。また、融解シリンダ１１中での溶湯３の融解効率が向上する作用効果もある。第１に、連通路１３ｂに接する融解シリンダ１１中の溶湯３が不活性ガスに触れて温度がわずかではあるが低下する現象が避けられるからである。第２に、融解シリンダ１１中の溶湯３を予圧することが可能になって溶湯３の融解効率が向上するからである。
【００５３】
つぎに、ビレット供給装置４０が説明される。図６は、図１の中央枠部材９０でのＸ−Ｘ矢視断面図であり、ビレット供給装置の断面図である。この装置は、例えば、ビレット２が整列状態で多数装填されるホッパ４１と、ビレット２を整列状態で順次落下させるシュート４２と、ビレット２を一旦受け止めて１個ずつ落下させるシャッタ装置４３と、ビレット２を融解シリンダ１１の軸中心に同心に保持する保持装置４４とからなる。ホッパ４１中には、ビレット２が滞ることなく落下するように、葛折れの仕切り４１ａが配設される。シャッタ装置４３は、シャッタプレート４３ａと、保持装置４４の開閉する側の保持部材４５とで上下２段のシャッタを構成し、シャッタプレート４３ａと保持部材４５の交互の開閉動作によってビレット２を１個ずつ落下させる。４３ｂは、シャッタプレート４３ａを進退させるエアシリンダ等の流体シリンダである。保持装置４４は、ビレット２を左右からわずかな隙間を余して挟むように保持する１組の保持部材４５、４６と、片側の保持部材４５を開閉するエアシリンダ等の流体シリンダ４７と、シュート４２の下方にてビレット２をその案内曲面にて受け止めて保持部材４６側に案内するガイド部材４８とを含む。保持部材４５、４６のお互いに対向する内側側面には、ビレット２の外径よりわずかに大きい直径の略半円円弧状の凹部４５ａ，４６ａが形成されて、保持部材４５が閉じたときにその凹部４５ａ，４６ａの中心がシリンダ孔１１ａの中心に略一致する。それで、ホッパ４１から補給されたビレット２は、保持装置４４によってシリンダ孔１１ａの中心に略一致するように保持される。このようなビレット供給装置４０は、ビレット２を整列状態で保持してビレット２を１個ずつ落下させる装置であれば上記の実施形態の装置に限定されない。なお、ビレット２がこのビレット供給装置４０によって加熱されることはないが、ビレット２がその表面の除湿を目的に機外で予備加熱される場合もある。
【００５４】
つぎにビレット挿入装置５０が説明される。この装置は、例えば、図１のように、油圧シリンダ５１と、油圧シリンダ５１によって前後に移動制御されるピストンロッド５２と、ピストンロッド先端に一体に形成されたプッシャ５２ａとを含む。プッシャ５２ａの最大移動ストロークは、ビレット２の全長を若干超える長さに設定される。また、プッシャ５２ａは、計量時に１ショット分ずつ逐次前進する。プッシャ５２ａの位置、速度は、図示省略された例えばリニアスケールなどの位置検出装置によって検出され、図示省略された制御装置にフィードバックされて制御される。
【００５５】
上記のビレット挿入装置５０は、ビレット２の補給時にプッシャ５２ａをビレット２の全長以上の距離後退させて、ビレット２の供給される空間を確保する。そして、プッシャ５２ａを前進させてビレット２を融解シリンダ１１の中に挿入する。また、ビレット挿入装置５０は、計量時にプッシャ５２ａを逐次前進させて、１回の前進で１ショット分の射出容積に相当する溶湯３を射出スリーブ２１に送り込む。このようなビレット挿入装置５０は、上記のようなプッシャ５２ａの動作を可能にする装置である限り、油圧シリンダ駆動の駆動装置に限定されず、サーボモータの回転運動をボールねじ等を介して直線運動に変えてプッシャ５２ａを移動する電動駆動装置であっても良い。
【００５６】
上記のような融解装置１０に組み合わされるプランジャ射出装置２０の各構成要素が、図１でより詳細に説明される。これらの構成要素は、従来のコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置に共通するものであるから、以下に説明される構成に限定されるものではない。
【００５７】
最初にプランジャ射出装置２０の全体構成が説明される。射出スリーブ２１とプランジャ駆動装置６０とを接続する接続部材６４は、筒状の部材であり、その前方に近い位置にプランジャ２２とほとんど隙間のない状態で嵌り合う透孔を有する隔壁６４ａを備える。そして、隔壁６４ａより前方の接続部材６４の下側に溶湯３の漏れ出しに備えて回収パン６５が着脱自在に用意され、同じ接続部材６４の上側に不活性ガスが注入される注入孔６４ｂが設けられる。このような構成の接続部材６４は、射出スリーブ２１の基端と隔壁６４ａとの間に空間６６を形成する。このような構成によって、万一、溶湯３が射出スリーブ２１の基端からわずかに漏れ出ることがあっても、溶湯はこの回収パン６５に回収される。また、この空間６６に不活性ガスが注入されてプランジャ２２と基端側のシリンダ孔２１ａの間隙の空気がパージされる。このパージは、特に、マグネシウム成形の場合に材料の酸化防止のための好ましい環境を作り出す。供給される不活性ガスの量は、上記空間６６及び射出スリーブ２１とプランジャ２２の間のわずかな間隙に供給されるだけであるからわずかで済む。
【００５８】
つぎにプランジャ駆動装置６０が説明される。この装置は、例えば、図１のように、油圧シリンダ６１と、油圧シリンダ６１によって前後に移動制御されるピストンロッド６２と、ピストンロッド６２とプランジャ２２とを結合するカップリング６３とを含む。プランジャ２２は、射出スリーブ２１の基端側から挿通され、油圧シリンダ６１のピストンロッド６２によって前後に駆動される。プランジャ２２の位置は、図示省略された、例えばリニアスケールなどの位置検出装置によって検出され、図示省略した制御装置にフィードバックされてその位置が制御される。プランジャ２２の後退可能な位置は、材料供給口２１ｈより基端側の位置に設定され、その最大ストロークは、射出装置１の最大射出容積に合わせてあらかじめ設計される。このようなプランジャ駆動装置６０は、油圧シリンダ駆動の駆動装置に限らず、サーボモータの回転運動をボールねじ等を介して直線運動に変えてプランジャ２２を移動する電動駆動装置であっても良い。
【００５９】
なお、プランジャ２２は、従来公知の構成であり、射出スリーブ２１の内径よりわずかに小径のヘッド部２２ａとそのヘッド部２２ａよりわずかに小径のシャフト部２２ｂを備える。そして、ヘッド部２２ａが図示省略されたピストンリングをその外周に備える。
【００６０】
このようなプランジャ駆動装置６０は、計量時にプランジャ２２を材料供給口２１ｈより後方まで後退させ、計量後にプランジャ２２を前進させて溶湯３の射出速度と射出容量を制御し、必要に応じて保圧圧力を制御する。
【００６１】
以上のように構成された本発明の射出装置１によって、成形運転がつぎのように行われる。理解されやすいように、本番の射出成形動作が先に説明される。この動作が行われるとき、複数本のビレット２があらかじめ融解シリンダ１１に供給されており、数ショット分の射出容積に応じた溶湯３が融解シリンダ１１の前方に既に確保されている。この状態で、最初に計量動作が開始される。まず、プランジャ２２が材料供給口２１ｈより後方まで後退してから、プッシャ５２ａがビレット２を所定量前進させる。開閉装置７０が備えられる場合には弁棒７１の開口動作が略同時に行われる。この動作によって融解シリンダ中の１ショット分の溶湯３が注湯部材１５から射出スリーブ２１に供給される。この計量動作は、通常、先の成形サイクルで成形された成形品が取り出されて型締めされた後に行われる。この計量において、注湯部材１５の注湯孔１５ａが開口されているので、溶湯３の圧力が高くなることがなく、溶湯３のシールが上記した「拡径シール」、あるいは「環状固化物シール」によって確実に行われる。特に開閉装置７０によって注湯孔１５ａの中に溶湯３が常時充満している場合でも、弁棒７１の開口動作が略同時に行われるので、溶湯の圧力が特段に高圧にならない。
【００６２】
計量によって射出スリーブ２１中に供給された溶湯３は、望ましくは加熱ヒータ２３によって溶融状態に維持される。このとき、不活性ガスは溶湯の酸化を防止する。つぎに、プランジャ２２が前進して１ショット分の溶湯がキャビティ３４に射出される。つぎに、従来公知の成形品の冷却が行われ、型開きされて成形品が取り出される。つぎに型閉じされて再び上記のように計量が行われる。計量の度に消費される融解シリンダ１１中の溶湯３は、つぎの計量が始まるまでの間に融解される。
【００６３】
上記のような計量が繰り返されるたびに、融解シリンダ１１中のビレット２が逐次前進する。やがてビレット１本分の溶湯の射出が行われると、ビレット２の補給が行われる。この補給動作は、成形運転中にプッシャ５２ａがビレット１本分の距離を超えて前進したことをプッシャ５２ａの位置検出器が検出したときに始まる。まず、ビレット挿入装置５０がプッシャ５２ａをビレット２の全長以上の距離後退させてビレット２が供給される空間を融解シリンダ１１の後方に確保する。つぎに、ビレット供給装置４０がビレット２を融解シリンダ１１後方に供給して、最後に、ビレット挿入装置５０がそのビレット２を融解シリンダ１１中に押し込んで補給動作が完了する。このとき、ビレット２の側面や端面が平滑に仕上げられているのでビレット間の隙間にほとんど空気が入り込まない。また、融解シリンダ１１中の溶湯３に空気が侵入することや溶湯３がバックフローすることは、上記の「拡径シール」あるいは「環状固化物シール」によって阻止される。それで、一旦パージが終了した後に空気が融解シリンダ１１中に侵入することはない。
【００６４】
つぎに、上記本番の射出成形前の準備段階の動作が説明される。最初に、不活性ガスが注入されて融解シリンダ中の空気がパージされる。ついで、あらかじめホッパ４１に貯蔵されていたビレット２が、ビレット供給装置４０によって融解シリンダ１１の後方に供給され、ビレット挿入装置５０によって融解シリンダ１１の中に順次挿入される。挿入された複数本のビレット２は、融解シリンダ１１の中で前方に押し込まれるとともに加熱ヒータ１２ａないし１２ｄによって加熱されることによって先端側に位置する部分から先に融解し始める。やがて数ショット分の溶湯３が確保されると、プランジャ２２が後退しプッシャ５２ａが前進して、溶湯３が射出スリーブ２１に送り込まれる。溶湯３が射出スリーブ２１中に充満されると、つぎに上記の射出に準ずる動作が同様に行われて、最初に溶湯３を生成する際に混入した空気や不活性ガスがパージされる。このパージが完了した後に予備成形が何回か行われ、成形条件が調整されて成形前の準備動作が完了する。
【００６５】
以上説明した本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明した請求項１記載の射出装置では、融解装置が、軽金属材料を円柱短棒形状のビレットで補給することによって成形材料の補給を行うビレット供給装置と、ビレットを前方に押し出すプッシャを有するビレット挿入装置と、プッシャによって押し出されたビレットを複数本収容して、その先端側を先に融解して数ショット分の溶湯を生成する融解シリンダとを含むので、ビレットを最小限の量だけ融解することによってその溶湯を射出スリーブに供給することができる。それで、融解装置の溶湯を融解する加熱エネルギが少なく効率的であることはもちろん、短時間で融解シリンダの昇温や固化ができるので射出装置の保守点検作業が速やかにできる。また、融解装置の大きさが従来の融解炉より格段に小さくなる。加えて、軽金属材料がビレットの形で供給されるので、その取り扱いが容易である。特に、ビレットがマグネシウム材料である場合には、酸化しにくい利点もある。
【００６７】
また、請求項２記載の射出装置によれば、融解装置が、第１の融解シリンダによって構成され、第１の融解シリンダの少なくとも基端を除く大部分のシリンダ孔が、ビレットの先端の拡径した側面を溶湯のバックフローを阻止する程度に当接させる内径に形成されるとともに基端側のシリンダ孔がビレットの外径よりわずかに大きい内径に形成されるので、その拡径した側面は、「拡径シール」として、溶湯の後方への漏れ出しと空気等の溶湯中への侵入を防止することはもちろん摩擦抵抗の小さいシールとしても機能する。そして、第２の融解シリンダとプッシャが接触しないので、これらが摩耗することがほとんどなく、融解装置の保守点検作業が楽になる。このような融解シリンダは、構造が簡単であるから小型の射出成形機において採用されるときに効果的である。
【００６８】
また、請求項３記載の射出装置によれば、融解装置が、ビレットを冷却する冷却部材と、冷却部材に固定される第２の融解シリンダと、第２の融解シリンダと冷却部材の間に位置する冷却スリーブとを含み、冷却部材が前記ビレットの外径よりわずかに大きい内径の透孔を備え、第２の融解シリンダのシリンダ孔がビレットの先端に当接しない内径に形成され、冷却スリーブが、少なくとも、溶湯を冷却することによって溶湯の固化物である環状固化物を生成する環状溝を有するので、その環状固化物は、「環状固化物シール」として、溶湯の後方への漏れ出しと空気等の溶湯中への侵入を完全に防止することはもちろん摩擦抵抗の小さいシールとしても機能する。このような融解シリンダは、小型の射出成形機に採用される場合はもちろん、大型の射出成形機に採用される場合に特に効果的である。
【００６９】
また、請求項４記載の射出装置によれば、注湯部材の注湯孔が、融解シリンダのシリンダ孔の上部に開口する連通路によって連通するとともに融解シリンダがその先端部を高い位置とする傾斜した姿勢に配置されるので、最初の内融解シリンダ中に残留する空気やガスが速やかにパージされることはもちろん、融解シリンダ中の溶湯が計量時を除く予定しない時機に射出スリーブに流出する現象が阻止されて、計量が正確になる。
【００７０】
また、請求項５記載の射出装置によれば、注湯孔の略下端を開閉する弁棒を含む開閉装置が設けられて、開閉装置が計量時にのみ注湯孔を開口するので、注湯孔中の溶湯の予定しない垂れ落ちが防止されて計量が正確になる。
【００７１】
また、請求項６記載の射出装置の計量方法によれば、開閉装置の注湯孔の開閉動作とプッシャの溶湯を押し出す動作が略同時に行われることによって、溶湯が注湯孔中に常時貯留された状態で計量が行われるので、溶湯が注湯孔や弁棒に付着することが回避されて計量がより正確に制御される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置の全体構成を断面で示す側面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る第１の融解シリンダの断面を示す側面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る第２の融解シリンダの断面を示す側面図である。
【図４】図３の第２の融解シリンダの基部をより拡大して示す側面断面図である。
【図５】本発明の注湯部材に設けられる開閉装置の構成を拡大して示す断面図である。
【図６】本発明のコールドチャンバダイカスト成形機の射出装置のビレット供給装置の断面図で、図１のＸ−Ｘ矢視断面図ある。
【符号の説明】
１        コールドチャンバダイカスト成形機の射出装置
２        ビレット
２ａ      拡径したビレット先端の側面
３        溶湯
１０      融解装置
１１      融解シリンダ
１１ａ    融解シリンダのシリンダ孔
１３ｂ    連通路
１５      注湯部材
１５ａ    注湯孔
２０      プランジャ射出装置
２１      射出スリーブ
２１ｈ    材料供給孔
２２      プランジャ
４０      ビレット供給装置
５０      ビレット挿入装置
５２ａ    プッシャ
７０      開閉装置
７１      弁棒
７２      弁棒駆動装置（流体シリンダ）
１１１    第１の融解シリンダ
１１１ｂ  第１の融解シリンダの大部分の大径のシリンダ孔
１１１ｃ  第１の融解シリンダの基端側のシリンダ孔
２０１    環状固化物
２１１    第２の融解シリンダ
２１１ａ  第２の融解シリンダのシリンダ孔
２１２    冷却スリーブ
２１２ａ  環状溝
２１４    冷却部材
９０ｂ    冷却部材の透孔
９０ｄ    冷却部材の冷却路
【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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【図６】
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