(57)【要約】【課題】溶体を貯留・吸引計量する射出装置であっても、射出加熱筒に粒状材料の予備加熱部を有する溶融貯留筒を立設することにより、機台上に水平に設置して金型へのノズルタッチを直接可能となす。射出加熱筒の溶体保持室の底部を蓋部材１６により構成して底部から沈積物の除去を可能とする。【解決手段】ノズル口と連通した計量室１３を先端部に有する水平な射出加熱筒１の溶体保持室１４を、射出加熱筒１に貫設した縦穴の底部を蓋部材１６により閉塞して、底部から沈積物の除去を行えるように構成する。溶体保持室１４の上に加熱手段３を外周囲に有する溶融貯留筒２を立設して、溶体保持室１４に及ぶ溶融貯留室を一体形成する。溶融貯留筒２にシャッター４３付きの筒体４２をホッパー４１下端に連設したホッパー装置４を、筒体４２を粒状材料Ｍの予備温調部として溶融貯留筒に連結する。ホッパー装置４の上部から溶融貯留筒２の下部内に攪拌装置を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル口と連通した計量室を先端部に有し、内部に計量室と連通した溶体保持室を有する水平な射出加熱筒と、先端の射出プランジャを計量室に進退自在に挿入して射出加熱筒内に設けた射出ロッドとを備え、上記射出プランジャの強制後退により溶体保持室の溶体を計量室に吸引計量する低融点金属材料の射出装置であって、
上記溶体保持室を射出加熱筒に貫設した縦穴の底部を蓋部材により閉塞して、底部から沈積物の除去を行えるように構成し、
その溶体保持室の上に加熱手段を外周囲に有する溶融貯留筒を立設して、溶体保持室に及ぶ溶融貯留室を一体形成し、
その溶融貯留筒にシャッター付きの筒体をホッパー下端に連設したホッパー装置を、該筒体を粒状材料の予備温調部として溶融貯留筒に連結し、
そのホッパー装置の上部から溶融貯留筒の下部内に攪拌装置を設けてなることを特徴とする低融点金属材料の射出装置。
【請求項２】
上記射出ロッドは、溶体保持室に位置する部分に、複数の環状段部による攪拌部を有す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装置。
【請求項３】
上記溶解筒は上部内にアルゴンガス等の不活性ガスパイプを具備す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装置。
【請求項４】
上記不活性ガスパイプは、ガス噴出口の位置が溶融面を境に上下に異なる複数本の不活性ガスパイプからなり、その不活性ガスパイプの圧力差から溶融貯留筒内の溶体貯留量の増減を検出する手段を有することを特徴とする請求項１又は４記載の低融点金属材料の射出装置。
【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金属の粒状材料を溶融し、その溶体を射出プランジャにより金型に射出充填して金属製品に成形する射出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
従来の低融点金属材料の射出装置では、ホッパーの粒状金属材料を予熱加熱してからてから水平な加熱シリンダに供給し、その加熱シリンダ内のスクリュ回転により粒状材料を溶解したのち射出するようにしているしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
またノズル口と連通した計量室を先端部に有し、中程上側に供給口を有する筒体内に射出ロッドを備え、射出ロッド先端の射出プランジャを計量室内に進退自在に設けた溶解筒を、型締機構に対し下向きに傾斜し、その溶解筒により粒状材料を溶解すると共に貯留して、射出プランジャの後退移動により溶解筒内の溶湯を吸引計量した後、射出プランジャの前進移動により金型に射出充填するものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１３８０２４号公報（第４−５頁、図１）。
【特許文献２】
特開２００３−２００２４９号公報（第４−５頁、図２）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
加熱シリンダの後部上に予備加熱装置付きのホッパーを備えた成形機では、予熱後の粒状金属材料をスクリュフィダにより加熱シリンダの後部に供給しているため、溶解とは別に保温手段が必要となる。またスクリュ回転により溶融した溶体の計量をスクリュ後退により行うことから、成形の都度、材料の供給と溶融とを連続して行わねばならず、材料の予備加熱により溶解能力の不足を補っていても、それに限界があって、多量の材料を短時間で溶解して大型の金属製品を射出成形するには採用し難いとしれている。
【０００７】
また加熱シリンダを液相線温度以上の温度に維持することは容易であっても、加熱温度を固相線温度と液相線温度間に維持し難く、粒状材料を温度むらなく半溶融状態に溶融して、固相が粒状に結晶化した金属組織の製品を射出成形するには技術的に困難であり、予備加熱された粒状材料の温度むらの解消も、フィーダとホッパー部とを仕切る仕切柵の作用により粒状材料を循環させなければならぬなど、材料供給がホッパーから直ちに加熱シリンダに行えないという課題をも有する。
【０００８】
上記特許文献２に記載の成形機では、溶解筒により粒状材料を直接溶解して、材料を多量の溶湯として先端部に貯留し、その一部を内装する射出プランジャの強制後退をもって、射出成形ごとに先端の計量室に吸引計量してから金型に射出しているので、温度制御は多量の溶湯を対象に行われることになり、このため１ショット分の僅かな量の溶湯を対象とする場合よりも温度制御は容易となって、安定した温度管理の下に完全溶融又は半溶融状態の溶体を温度むらなく貯留できるので、射出量に左右されず常に安定した成形が行える。
【０００９】
しかし、この成形機では多量の溶湯に貯留するために、溶解筒を型締装置に対して傾斜設置することを不可欠とする。このため金型へのノズルタッチを湯漏れを来すことなく直接行うことが難しくなり、ノズルタッチはノズルタッチブロックを介した間接的なものとなる。また貯留により生ずる不純物の排出口を設けているが、溶解筒の先端部下側に部分的に設けられた排出口では、先端部下側の全体にわたり沈積した不純物を、清掃時に効率よく除去し難く、成形機としても傾斜設置により後部高さが一段と高くなり、これらが大型化する際の課題となっている。
【００１０】
この発明は、上記従来技術の課題を解決するために考えられたものであって、その目的は、粒状材料を溶融して貯留する成形機であっても、機台上に水平に設置して金型に直接ノズルタッチすることができ、また粒状材料の予備加熱から溶融及び貯留、吸引計量後の射出充填に至るまでの温度管理が容易で、溶体温度を温度むらなく保持でき、沈積物の除去も溶体保持室の底部を蓋部材により構成することによって効率よく行え、構成もこれまでよりも簡素化されて大型化も可能な新たな低融点金属材料の射出装置を提供すことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的によるこの発明は、ノズル口と連通した計量室を先端部に有し、内部に計量室と連通した溶体保持室を有する水平な射出加熱筒と、先端の射出プランジャを計量室に進退自在に挿入して射出加熱筒内に設けた射出ロッドとを備え、上記射出プランジャの強制後退により溶体保持室の溶体を計量室に吸引計量する低融点金属材料の射出装置であって、上記溶体保持室を射出加熱筒に貫設した縦穴の底部を蓋部材により閉塞して、底部から沈積物の除去を行えるように構成し、その溶体保持室の上に加熱手段を外周囲に有する溶融貯留筒を立設して、溶体保持室に及ぶ溶融貯留室を一体形成し、その溶融貯留筒にシャッター付きの筒体をホッパー下端に連設したホッパー装置を、該筒体を粒状材料の予備温調部として溶融貯留筒に連結し、そのホッパー装置の上部から溶融貯留筒の下部内に攪拌装置を設けてなる、というものである。
【００１２】
また上記溶解筒は上部内にアルゴンガス等の不活性ガスパイプを具備し、その不活性ガスパイプは、ガス噴出口の位置が溶融面を境に上下に異なる複数本の不活性ガスパイプからなり、その不活性ガスパイプの圧力差から溶融貯留筒内の溶体貯留量の増減を検出する手段を有する、というものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図中１は射出加熱筒、２は溶融貯留筒で、それらの外周囲には加熱温度を個々に制御できるヒータ等による加熱手段３が設けてある。４は粒状材料のホッパー装置、５は油圧作動の射出駆動装置、６は金型７を備えた機台８上の型締装置で、この型締装置６に対して射出加熱筒１が射出駆動装置５と共に機台８上に水平に設置してある。
【００１４】
上記射出加熱筒１は、筒状本体１１の先端に部材１１ａをもって取付けたノズル部材１２を備え、そのノズル部材１２のノズル孔と連通する後部内は、所要長さの計量室１３に形成してある。この計量室１３は筒状本体１１の内部に形成した上部開口の縦長の溶体保持室１４と流通口１５を介して連通している。部材１１ａ及びノズル部材１２の外周囲には加熱手段３が設けてある。
【００１５】
上記溶体保持室１４は、筒状本体１１を貫通して穿設した縦穴の底部を、ボルトにより着脱自在に取付けた蓋部材１６により閉塞して構成され、その蓋部材１６の取り外しにより、溶体保持室１４の底部に生じたスラッジやドロスなどの沈積物Ｍ０  を、清掃時に除去できるようにしてある。
【００１６】
筒状本体１１の中央には、筒状本体１１の後端から挿入した射出ロッド１７が、先端の射出プランジャ１８を流通口１５から計量室１２に進退自在に挿入して設けてある。この射出ロッド１７の溶体保持室１４に位置する部分は、複数の環状段部による攪拌部１７ａに形成してある。
【００１７】
また射出ロッド１７の後端は、筒体本体１１の後端に連結した後部部材１９から外部に突出して、上記射出駆動装置５のピストンロツド５１に連結してある。この射出駆動装置５と後部部材１９の支持盤３０は、機台８上に旋回自在に設置固定したベース３１の上部のガイドバー３２に脚部を摺動自在に挿通してあり、これにより射出加熱筒１は射出駆動装置５と共に、上記型締装置６に対して機台８上に水平に設置されている。
【００１８】
上記射出プランジャ１８は、図ではその詳細は省略するが、外周囲にリングバルブを備えたものからなり、そのリングバルブにより、計量室１３の内壁面と射出プランジャ１８の外側面との間形成した吸引クリアランスを開閉して、溶体保持室１４の溶体Ｍ１  の吸引計量と、計量室の溶体Ｍ２  の金型７への射出充填が行い得る構造からなる。
【００１９】
上記溶融貯留筒２は、溶体保持室１４と内径が同径の筒体２１の外周囲に上記加熱手段３と、筒体側部に設けた温度検出端子２２とを備え、下端を溶体保持室１４の上部開口に嵌合して、射出加熱筒１の筒状本体上に垂直に立設してある。これにより溶融貯留筒２の内部は、同一径の溶体保持室１４との一体化により、該溶体保持室に及ぶ溶体貯留室となって、上記射出プランジャ１８の射出動作ごとに、貯留された溶体Ｍ１  が溶体保持室１４から計量室１３に吸引計量されるようになる。
【００２０】
上記ホッパ装置４は、ホッパー４１とその下部に連設した筒体４２と、その筒体４２の下部内に設けた外部から開閉操作が可能なシャッター４３と、材料投入口４４及びガス排出口４５とを有する蓋４６とからなり、その蓋４６の中央に下端が筒体４２の下部内に達する長さの保持筒４７が、図では省略するが断熱手段を介して設けてある。上記シャッター４３には任意構造のものが採用されるが、図示の例は、保持筒４７を取り囲むように設けた多数枚の羽根板を、カム溝とピン及び回動リングとにより構成し、リングを回動して羽根板を開閉する所謂羽根シャッターからなる。
【００２１】
ホッパー４１は、上記筒体４２を溶融貯留筒２の筒体２１の上端に連結して溶融貯留筒２の上に連設され、筒体４２が外周囲に設けた予備加熱手段３ａ（２００°〜３００℃）により、粒状材料Ｍの予備温調部として機能するようにしてある。
【００２２】
上記保持筒４７の内部には、蓋上に設置したモータ４８から溶融貯留筒２の下部内に達する長さで、下端に攪拌部材４９ａを有するの攪拌軸４９が、図示しないモータ軸との接続を断熱的に行って収容して有り、また保持筒４７の内壁に沿ってアルゴンガス等の２本の不活性ガスパイプ５０ａ，５０ｂが、ガス噴出口を溶体Ｍ１  の溶融面を境に上下位置させて上部から溶融貯留筒内に設けてある。
【００２３】
この溶融貯留筒２における溶体Ｍ１  の貯留量は、成形される金属製品の質量によって異なるが、溶体Ｍ１  を長時間にわたり貯留すると金属間化合物が過剰に生成されるおそれがあるので、１０ショット前後の分量を貯留するのが好ましい。この貯留量の増減は、上記不活性ガスパイプ５０ａ，５０ｂにおける圧力差から検出している。
【００２４】
この検出手段は既に実施されているものであって、両不活性ガスパイプ５０ａ，５０ｂのガス噴出口間に溶体Ｍ１  の溶融面が位置して、溶体Ｍ１  に長い方の不活性ガスパイプ５０ｂのガス噴出口が没し、そこに生ずる不活性ガスの噴出抵抗の差から、両ガスパイプに圧力差が生じているときを適正量としている。
【００２５】
これに対して、溶体Ｍ１  の増加による溶融面の上昇により両方のガス噴出口が溶体中に没し、不活性ガスパイプ５０ａの圧力が上昇して、両ガスパイプに圧力差が無くなると満タンを検出して供給停止となる。反対に溶体Ｍ１  の液面が降下して両方のガス噴出口が気中に露出し、不活性ガスパイプ５０ｂの圧力が低下して、両ガスパイプに圧力差が無くなると溶体不足を検出し、警告を発して材料供給が促進される。その何れにおいても射出成形は継続されるので、供給停止後に満タンは解消されて適正量となり材料供給が再開される。溶体不足でも溶融貯留室の溶体深さから貯留量に余裕があるので、その間の材料促進によって適正量に回復するようになる。
【００２６】
溶融貯留筒２及び溶体保持室１４における溶体Ｍ１  の保持温度は、低融点金属材料によって異なり、溶融状態によっても異なる。例えば、マグネシウム合金でも樹枝状組織を有する材料で液相状態に溶融される場合には、その温度を保持して貯留する必要性から、温度は液相線温度以上（例えば、６２０℃）に設定される。
【００２７】
また、そこに採用される粒状材料Ｍとしては、成形後の粉砕材も含まれるが、マグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）で、固相が粒状に結晶化したチクソトロピー性状を潜在的に有する固体材料を、切削機械により長さが９．０ｍｍ未満に切削されたチップ形状の場合には、粒状材料Ｍを半溶融状態に溶融する目的から、固液共存温度領域の温度（５７０°〜５９５℃）、加熱手段３における設定温度としては液相線温度よりも若干高い温度（６００°）に設定される。
【００２８】
上記構成では、予め設定された回数分の粒状材料Ｍが、材料投入口４４からシャッター４３により筒体内が閉ざされたホッパー４１に送り込まれ、シャッター上からからホッパー内に蓄積される。筒体４２では粒状材料Ｍ０  が外周囲の予備加熱手段３ａにより、部分溶融しない範囲の温度に加熱されたその温度を保持する。
【００２９】
設定回数分の射出成形が済んでカウンターにより検出されると、シャッター４３が開作動して蓄積された設定回数分の粒状材料Ｍが、上記不活性ガスパイプ５０ａ，５０ｂから噴出している不活性ガスにより、不活性ガス雰囲気に維持された溶融貯留筒２に落下し、溶体Ｍ１  の溶融面に落ち込んでゆく。この際の粒状材料の落下供給量は、シャッター４３の開度と時間により制御される。
【００３０】
粒状材料Ｍが落ち込んだ際の溶体温度は、粒状材料との温度差により低下するが、その温度差は蓄積されている間の予備加熱により小さいので、その溶体温度の低下は溶融面近傍に止まり、また溶体Ｍ１  が深く貯留されていることから、溶体保持室１４の溶体にまで及ぶことがなく、材料供給時においても設定温度で溶体Ｍ１  の計量及び射出を行い得る。
【００３１】
また粒状材料Ｍが予備加熱されていることにより、溶融熱による溶融も急速に行われて、溶体Ｍ１  の溶融面に高く積もる間もなく溶融するので蒸し焼き状態がなくなり、これが原因とされるスラッジ等の発生が抑制されることから、溶体保持室１４における沈積物Ｍ０  も減少するようになる。粒状材料Ｍの落下後、タイマーからの指示によりシャッター４３が閉作動して筒体内を閉ざすと、新たな同量の粒状材料Ｍがホッパー４１に送り込まれ、シャッター４３が開作動するまで設定温度に予備加熱される。
【００３２】
溶体保持室１４の溶体Ｍ１  は、上記射出ロッド１５の射出作動後の強制後退により、計量室１３の前進限に位置した射出プランジャ１８が、計量室１３を後退限位置まで移動する間、ノズル口の閉栓によって生ずる負圧で、上記吸引クリアランスから計量室内に吸引されてゆく。
【００３３】
計量室１３に吸引計量された溶体Ｍ２  は、上記射出ロッド１７の前進移動により計量室内を前進移動する射出プランジャ１８によって、ノズル口から型閉した金型７の図示しないキャビティに射出充填され、冷却により所望の金属製品に成形される。この際、吸引クリアランスは溶体Ｍ２  の圧縮抵抗により後退作動するリングバルブにより閉鎖され、吸引クリアランスからの溶体Ｍ２  の逆流が防止される。
【００３４】
したがって、計量室内を進退移動する射出プランジャ１８が、溶融貯留室の溶体Ｍ１  を溶体保持室１４から計量室１３の溶体Ｍ２  として順に送込むポンプを兼ねることになるので、他に溶体Ｍ１  の移送手段は不要となり、射出プランジャ１７が溶体Ｍ１  と接する長さも短くなるので、射出装置全体における温度管理も容易となって、温度むらによる不良成形が減少する。
【００３５】
また溶融貯留室の溶体Ｍ１  は、攪拌軸４９の先端の攪拌部材４９ａと、進退移動する射出ロッド１５が備える環状段部の攪拌部１７ａとにより攪拌されるので、溶体保持室１４におけるスラッジ等の生成が防止される。長期間の稼働により生じた沈積物Ｍ０  は、その殆どが底面を形成する蓋部材１６の上に積もるので、溶体Ｍ１  の殆どを射出したのち、温度が危険範囲よりも低下してから、射出加熱筒１の先端側を機台８の外まで旋回移動して止め、蓋部材１６を外すことによって、溶体保持室１４からそっくり除去することができる。これにより定期的な沈積物Ｍ０  の除去と、溶融貯留室内の清掃を容易に行うことができる。
【００３６】
また射出加熱筒１の溶体保持室１４の上部に、保温貯留筒２を立設したことによって、貯留した溶体Ｍ１  を吸引計量後に射出充填する射出装置であっても、溶融貯留筒２によって溶体Ｍ１  の深さを充分に確保できるので、溶融時に起こりがちなガスの取込みが防止でき、また溶体中のガスの逃出もシャッターが開く度に、ホッパー装置４を通して自然に行われるので、これまでのように射出加熱筒１を型締装置６に対して傾斜設置する必要がなくなる。これにより射出加熱筒１を機台上に水平に設置して金型に直接ノズルタッチすることができることから、ノズルタッチブロックや傾斜支持部材などが不要となり、傾斜設置と比べて機械高さも低くなるので、溶体の貯留・吸引計量を採用した射出装置の大型化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係わる低融点金属材料の射出装置の縦断側面図である。
【図２】同上の溶融貯留筒部位の縦断正面図である。
【符号の説明】
１    射出加熱筒
２    溶融貯留筒
３    加熱手段
３ａ  予備加熱手段
４    ホッパー装置
５    射出駆動装置
６    型締装置
８    機台
１１    筒状本体
１２    ノズル部材
１３    計量室
１４    溶体保持室
１５    連通口
１６    蓋部材
１７    射出ロッド
１７ａ  攪拌部
１８    射出プランジャ
２１    溶融貯留筒の筒体
４１    ホッパー
４２    ホッパーの筒体
４３    シャッター
４８    攪拌装置のモータ
４９    攪拌軸
４９ａ  攪拌部材
５０ａ，５０ｂ    不活性ガスパイプ
【図１】
2005052843.tif 000003
【図２】
2005052843.tif 000004