(57)【要約】      （修正有）【課題】プランジャおよびシリンダの隙間から軽金属および軽合金の漏出を防止することができる射出成形装置を提供することである。【解決手段】シリンダ３１内に設けられたプランジャが軸線方向に前進動作をすることにより圧力を加えた半凝固スラリーが金型に射出される。また、プランジャ軸３２１のストローク後端側において第２のシリンダ３１２とプランジャ軸３２１との摺動部の隙間がシール部材３５０により封止される。シール部材３５０は、２個の部材３５０Ｋ及び３５０Ｌ（３５０ａ〜３５０ｆ）からなり、互いに隣り合う部材３５０Ｋ及び３５０Ｌの対向する面が一対の接触面３７３，３７４，３７５として設けられ、一対の摺動面３７３，３７４，３７５が摺動部の隙間におけるシリンダ軸線方向に対して傾斜して設けられる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内で圧力を加えた溶融金属を金型に対して射出する射出成形装置において、
前記シリンダの軸線方向に進退自在に設けられたプランジャと、
前記シリンダの前記金型とは反対側において当該シリンダと前記プランジャとで形成される周方向の隙間を封止するシール部材とを備え、
前記シール部材は、
前記プランジャの外周と前記シリンダの内周との異なる一方に沿ってそれぞれ近接し、且つ前記軸線方向に互いに隣り合うように設けられた第１部材および第２部材からなり、前記第１部材および前記第２部材の互いに対向する面が一対の接触面として設けられ、かつ該接触面が前記軸線方向に対して傾斜して設けられたことを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
前記シリンダは、
前記シール部材を保持するための凹部を有することを特徴とする請求項１記載の射出成形装置。
【請求項３】
前記シリンダは、
前記周方向の隙間と連通する周方向に形成された凹形状部を有することを特徴とする請求項１または２記載の射出成形装置。
【請求項４】
前記シリンダは、
溶融金属を貯留する空間を有する第１シリンダ部材および前記周方向の隙間を形成する第２シリンダ部材からなり、前記第１シリンダ部材および第２シリンダ部材の間に断熱部材および他のシール部材を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の射出成形装置。
【請求項５】
前記第２シリンダの温度を制御可能な温度制御手段をさらに含み、
前記第２シリンダの温度を前記溶融金属の融点未満に調節可能であることを特徴とする請求項４記載の射出成形装置。
【請求項６】
前記シール部材を保持するための凹部および前記凹形状部の少なくとも一方が、前記第２シリンダに設けられていることを特徴とする請求項５記載の射出成形装置。
【請求項７】
前記第１部材および前記第２部材は、
それぞれ切れ目のない無端環状部材からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の射出成形装置。
【請求項８】
前記第１部材および前記第２部材は、
ステンレス合金からなることを特徴とする請求項７に記載の射出成形装置。
【請求項９】
前記シール部材は、
前記軸線方向に沿って複数配置されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽金属または軽合金の溶融金属を金型に射出する射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂等を成形材料とする射出成形装置について種々の開発がなされている。その射出成形装置の一例として、例えばプリプランジャ式射出成形機と呼ばれる装置がある。
【０００３】
このプリプラ式射出成形機の主な工程は、ホッパーから可塑化室に供給された成形材料が、可塑化スクリュウの回転と可塑化室の加熱とによって混練・溶融される工程（以下可塑化工程という。）と、可塑化工程された樹脂が連通路から射出室に圧送される工程と、圧送に伴い後退するプランジャの後退量が検出されて、樹脂の可塑化量が計量される工程と、プランジャが前進しこの溶融樹脂が金型のキャビティの中に射出される工程とからなる。
【０００４】
このようなプリプラ射出成形機においては、射出シリンダとプランジャとの間に、プランジャの摺動を可能とする隙間が設けられている。この隙間は成形材料の入り込みが困難な最小限の寸法に設計されているが、プランジャの摺動の繰り返しにより成形材料の入り込みが生じてしまう。
【０００５】
特許文献１には、プランジャ軸の周りに付着した排出樹脂を落下させるとともに、プランジャを支承するためのスクレーパリングを備えた射出装置が開示されている。そのスクレーパリングによりプランジャ軸の周りに付着した排出樹脂を排出孔から落下させることによりプランジャ軸周りの樹脂を排出することができる。
【０００６】
また、特許文献２には、漏出樹脂を溶融樹脂の形態で排出するために、樹脂抜き穴を射出シリンダに直接設け、その抜き穴の後方にもヒータを備えた射出シリンダが開示されている。この射出シリンダによれば、漏出樹脂を溶融樹脂で排出することができる。
【０００７】
さらに特許文献３には、掻取用のスリーブを射出シリンダの樹脂抜き穴の直後に設けて、溶融樹脂が掻取用スリーブより後方に洩れないようにした樹脂用の射出成形機が開示されている。この樹脂用の射出成形機によれば、樹脂を掻取用スリーブより後方に漏らさず排出孔から排出可能にすることができる。
【０００８】
また、特許文献４には、射出シリンダの後端近傍が温度低下しても、射出シリンダの内径がその後方へ行くほどすぼまることがないようにした射出装置が開示されている。この射出装置によれば、エンジニアリングプラスチック材料、スーパーエンジニアリングプラスチック材料を使用して成形する場合、材料が隙間において固化する可能性があり、その固化物によるプランジャの進退動作の負荷増大を防止することができる。
【特許文献１】特開平８−１５６０４９号公報
【特許文献２】特開平８−２２９９９７号公報
【特許文献３】特開平９−８５７８７号公報
【特許文献４】特開平１１−２７７５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の特許文献１〜４に開示された射出成形機においては、いずれも成形材料が樹脂の場合を想定している。すなわち、高い粘性を有しかつ溶融温度も２００℃〜３００℃程度の樹脂等の場合には成形材料の漏れが少ないと考えられる。
【００１０】
一方、金属を成形材料とした場合には、マグネシウム、アルミニウム等のように溶融時に低い粘性からなる材質となるため、溶融状態で流動しやすい液体となり、湯道を通過する速度が樹脂に比べてその３〜１０倍も速い。
【００１１】
したがって、軽金属または軽合金を成形材料とした場合、シリンダとプランジャとの隙間から溶融材料が流出しやすく、また溶融材料の温度が６００℃前後と極めて高温であるから、外部へ溶融材料が流出すると、（Ｍｇの場合には、）急激な酸化や燃焼のおそれがある。
【００１２】
なお、圧力損失も少なく小さな隙間からも洩れやすいため、金属等の成形材料がプランジャ軸とシリンダ内壁とのわずかな隙間に詰まる状態が生じる。そして、射出成形を行なう度に順次漏れ出た軽金属または軽合金が冷え固まり、次第に蓄積されていくことによってプランジャの軸がさらに圧迫され、最終的にプランジャの進退動作に支障をきたすこととなる。
【００１３】
本発明の目的は、プランジャおよびシリンダの隙間から軽金属および軽合金の溶融あるいは判凝固スラリーの漏出を防止することができる射出成形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１４】
（１）
本発明に係る射出成形装置は、シリンダ内で圧力を加えた溶融金属を金型に対して射出する射出成形装置において、シリンダの軸線方向に進退自在に設けられたプランジャと、シリンダの金型とは反対側においてシリンダとプランジャとで形成される周方向の隙間を封止するシール部材とを備え、シール部材は、プランジャの外周とシリンダの内周との異なる一方に沿ってそれぞれ近接し、且つ軸線方向に互いに隣り合うように設けられた第１部材および第２部材からなり、第１部材および第２部材の互いに対向する面が一対の接触面として設けられ、かつ接触面が軸線方向に対して傾斜して設けられたものである。
【００１５】
本発明に係る射出成形装置においては、シリンダ内に進退自在に設けられたプランジャが軸線方向に前進動作をすることにより圧力を加えた溶融金属が金型に射出される。また、シリンダの金型とは反対側（シリンダのプランジャのストローク方向における非加圧側）においてシリンダとプランジャとで形成される周方向の隙間が、外部への溶融金属の漏出を防止するべく、シール部材により封止される。シール部材は、第１部材および第２部材からなり、第１部材および第２部材の互いに対向する面が一対の接触面として設けられ、これら接触面がシリンダの軸線方向（プランジャの進退方向であって、周方向隙間における溶融金属の流出しようとする方向）に対して傾斜して設けられる。
【００１６】
この場合、仮に周方向の隙間において溶融金属が流出しそうな場合でも、シール部材に溶融金属が当接し、シール部材が第１部材および第２部材の傾斜した一対の接触面において互いに逆方向に押され、第１部材と第２部材が、相対的に拡縮（径方向に変形）することによって隙間を封止する。それにより、シリンダとプランジャとの摺動部の隙間が完全に封止されるので、周方向の隙間から外部への溶融金属の流出を防止することができる。また、流出しようとする材料が周方向の隙間の全体に亘って蓄積することを防ぐことができるので、プランジャの進退動作に支障をきたすことなく長期に亘って安定したプランジャ動作を維持することができる。
【００１７】
（２）
シリンダは、シール部材を保持するための凹部を有してもよい。この場合、シリンダに一体として設けられた凹部によりシール部材が保持されるので、新たにシール部材を保持する構造を設けなくてもよい。その結果、構造を容易にして部品のコスト削減を図ることができる。
【００１８】
（３）
シリンダは、周方向の隙間と連通する周方向に形成された凹形状部を有してもよい。この場合、凹形状部により隙間を流れる溶融金属の流れを一時的に停滞させることができる。それにより、周方向の隙間において金型とは反対側へ流出する可能性のある溶融金属の流れを低減し、溶融金属の流出を抑制することができる。
【００１９】
（４）
第２のシリンダは、溶融金属を貯留する空間を有する第１シリンダ部材および周方向の隙間を形成する第２シリンダ部材からなり、第１シリンダ部材および第２シリンダ部材の間に断熱板および他のシール部材を設けてもよい。
【００２０】
この場合、シリンダが第１部材および第２部材の別部材により構成されるので、射出する溶融金属を貯留するシリンダの温度と、シール部における溶融金属の温度をそれぞれ好ましい温度に別個独立に調整することができる。
【００２１】
また、第１部材および第２部材の間においてもシール部材を設けるので、第１部材および第２部材の間からの溶融金属の流出を防止することができる。
【００２２】
（５）
第２シリンダの温度を制御可能な温度制御手段（ヒータおよび／または冷却手段（冷却チャンネル等））をさらに含み、第２シリンダの温度を溶融金属（成形する金属材料）の融点未満で保持させることが好ましい。
【００２３】
この場合、温度制御手段（ヒータおよび／または冷却手段）により第２シリンダの温度が融点未満で保持させることができるので、金属が液体から固体に変遷する状態に制御することができる。その結果、溶融金属の粘性を高めて環状空間におけるシリンダ外部側への溶融金属の流出を防止することができる。なお、融点未満の温度とは、融点に対して−２５０℃以上−２０℃以下の範囲であることが好ましい。
【００２４】
（６）
射出成形装置は、シール部材を保持するための凹部および凹形状部の少なくとも一方が、第２シリンダに設けられていることが好ましい。
【００２５】
この場合、溶融金属の粘性が高くなっているシリンダ部位に、凹部や凹形状部を設けているので、より確実にシリンダ外部への溶融金属の流出を防止することができる。なお、隙間は、プランジャ径に対して０．１／５０以上０．２５／５０以下であることが好ましい。
【００２６】
（７）
第１部材および第２部材は、それぞれ切れ目のない無端環状部材からなることが好ましい。この場合、切欠きを設けないので溶融金属の流出を確実に防止することができる。
【００２７】
（８）
第１部材および第２部材は、ＳＵＳ４０３，４１０，４２０Ｊ２等のステンレス合金からなることがこのましい。
【００２８】
この場合、金属の弾性変形（環状部材の拡縮）により隙間なくシール部材を好適に設けることができる。また、グラファイト等と異なり高温高圧の環境下においても確実に溶融金属のシールを行なうことができる。
【００２９】
（９）
シール部材は、シリンダの軸線方向に沿って複数配置されてもよい。この場合、仮に１個のシール部材で溶融金属の流出を防止できない場合でも、他のシール部材で確実に溶融金属の流出を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図を用いて本発明の実施の形態について説明する。
（一実施の形態）
図１は、本発明に係る一実施の形態の射出成形装置の一例を示す模式図である。
【００３１】
図１に示す射出成形装置１００は、主に成形材料投入部１０、垂直型配置バレル部２０、シリンダ部３０および型締め部４０を含む。
【００３２】
成形材料投入部１０は、溶解炉１１に接続されるホッパー１２を含む。垂直型配置バレル部２０は、バレル２１、スクリュー２２、貯留部２３、冷却手段２４（複数の温度制御ジャケット２４ａ）、連通流路２５、駆動モーター２６、スクリュー用油圧シリンダ２７、供給口２８、シリンダロッド２９を含む。
【００３３】
シリンダ部３０は、シリンダ３１、プランジャ３２、プランジャ射出装置３３、計量部３４、ノズル部３５、バルブ装置３６およびプランジャ用油圧シリンダ３７を含む。
【００３４】
型締め部４０は、基台４１、リンクハウジング４２、タイバー４３、固定盤４４、可動盤４５、型締めシリンダ４６、シリンダロッド４７、複数のリンク４８、押出しシリンダ４９ａおよび押出しロッド４９ｂを含む。金型６０は、固定金型６１および移動金型６２からなる。
【００３５】
以下、本実施の形態にかかる射出成形装置１００について説明する。本実施の形態に係る射出成形装置１００は、成形材料投入部１０に垂直配置バレル部２０が接続されている。垂直配置バレル部２０の下方にシリンダ部３０が設けられ、シリンダ部３０に型締め部４０が連通可能に設けられている。また、型締め部４０には、金型６０が設けられる。
【００３６】
射出成形装置１００の成形材料投入部１０に接続される溶解炉１１は、特に種類は問わず、高周波誘導炉あるいは電磁誘導加熱炉等からなる。溶解炉１１は、金属溶湯を送るためのポンプ等の装置によりホッパー１２に連通されている。なお、溶解炉１１をホッパー１２よりも高い位置に設置する場合には、ポンプ等を用いることなく、大気圧やガス圧や重力を利用して溶解炉１１に内部の湯面より下方の位置からホッパー１２の上部ないし中部に連通する流路を介して溶湯を送るようにしてもよい。
【００３７】
ホッパー１２は、溶解炉１１（図示せず）で溶解された金属を受け入れてこれを溶融状態で貯溜するものである。また、ホッパー１２には、加熱ヒータ等の温度制御手段が設けられている。さらにホッパー１２内には、アルゴン等の不活性ガスが充満されており、溶融金属の湯面を不活性ガスでシールするようにしている。なお、必要によりホッパー１２内の溶融金属を攪拌する攪拌装置を設けて、攪拌作用を付与してもよい。このホッパー１２の出口側の開口部は後述するバレル２１の供給口２８に連通されている。
【００３８】
実質的に縦向きに配置された垂直配置バレル部２０のバレル２１の上部には、溶融金属が供給される供給口２８が設けられる。バレル２１の内部には、回転自在で、かつバレル２１軸方向に進退自在のスクリュー２２が設けられる。このスクリュー２２が後退することによってバレル２１内下部に貯留部２３が形成される。このスクリュー２２は、その下端がバレル２１内で自由端となるように片持ち状に配置されている。
【００３９】
また、バレル２１の上端にはホローシャフトタイプの駆動モーター２６が固定され、この駆動モーター２６には上下方向に出退するシリンダロッド２９を有するスクリュー用油圧シリンダ２７が固定されている。
【００４０】
スクリュー２２の上端の軸部とスクリュー用油圧シリンダ２７のシリンダロッド２９とは連結されており、この連結された軸が、ホローシャフトタイプの駆動モーター２６の駆動軸の穴を貫通するように設けられている。この連結された軸は、モーター駆動軸に対して回転方向に不動で且つ軸方向に移動自在に係合している。このため、本実施形態のスクリュー押出し機では、スクリュー用油圧シリンダ２７のシリンダロッド２９を下方に突出することにより駆動モーター２６を介してスクリュー２２を軸方向下方に移動させ、これにより、バレル２１内の下端部（貯留部２３）に溜まっている成形材料を外部に押し出すことができるようになっている。
【００４１】
バレル２１の外周面は冷却手段２４で覆われている。この冷却手段２４は、上下方向に分離された複数の温度制御ジャケット２４ａよりなる。そして、この温度制御ジャケット２４ａ内にバレルに供給される金属溶湯の温度よりも低い油等の熱媒体を流通させることにより、バレル２１内の溶融金属が液相温度以下でかつ固相温度以上の温度範囲になるように冷却できるようになっている。例えば、金属溶湯がマグネシウムを主体とする場合、温度範囲は５６０℃以上６５０℃以下で、また、溶融金属における固相率が０％以上で５０％以下となる温度範囲であることが好ましく、０％以上３０％以下となる温度範囲であることがより好ましい。
【００４２】
なお、バレル２１内の溶融金属を高精度に温度制御するために、冷却手段２４の各温度制御ジャケット２４ａは加熱機能も兼ね備えている。
【００４３】
また、スクリュー用油圧シリンダ２７は、軸方向上方に移動した際に、バレル２１内下部に少なくも成形品体積よりも大きな容積の貯留部２３が形成できるように構成されている。さらに、この貯留部２３を形成する位置から連通流路２５を閉止可能な位置まで移動するのに十分なストロークを有している。バレル２１の下端に設けられた連通流路２５を介してシリンダ部３０が接続される。
【００４４】
シリンダ部３０には、前方（下流）にバルブ装置３６を備えたノズル部３５を有するシリンダ３１と、シリンダ３１内部でシリンダ３１の軸に沿って進退移動自在なプランジャ３２とが設けられる。このプランジャ３２が後退することによってシリンダ３１内部前方に計量部３４が形成され、プランジャ３２が前進することによって半凝固スラリーがノズル部３５から射出される。この計量部３４の容積は、成形品を得るのに必要な容量となるようプランジャ３２の後退量により適宜設定することができる。
【００４５】
また、このプランジャ用油圧シリンダ３７は、計量部３４を形成する位置からプランジャ３２が前進することによりシリンダ３１の先端部近傍に接続された連通流路２５を閉止可能な位置まで移動するのに十分なストロークを有している。
【００４６】
プランジャ３２は、プランジャ用油圧シリンダ３７の油圧力で駆動する。なお、プランジャ用油圧シリンダ３７には、油圧制御装置５０（図示せず）が連通される。なお、ノズル部３５近傍に設けられたバルブ装置３６は、射出時以外では閉じた状態となっている。
【００４７】
型締め部４０には、基台４１上に立設されたリンクハウジング４２と、このリンクハウジング４２に水平方向のタイバー４３を介して固定された固定盤４４と、この固定盤４４に固定された固定金型６１と、タイバー４３に対して摺動自在に貫通支持された可動盤４５と、固定金型６１に対して水平方向に開閉自在となるよう可動盤４５に固定された移動金型６２とが設けられている。
【００４８】
リンクハウジング４２の外面中央部には型締めシリンダ４６が固定され、この型締めシリンダ４６のシリンダロッド４７の先端は可動盤４５の中央部に連結されている。このリンクハウジング４２と可動盤４５とは、接近したときに折り畳まれかつ離反したときに水平方向にほぼ一直線に並ぶ複数のリンク４８で連結されている。
【００４９】
可動盤４５のリンクハウジング４２側の側面には押出しシリンダ４９ａが設けられ、この押出しシリンダ４９ａの押出しロッド４９ｂは可動盤４５を貫通して移動金型６２の製品突出し機構に連結されている。
【００５０】
したがって、この型締め部４０では、型締めシリンダ４６のシリンダロッド４７を突出させて複数のリンク４８を一直線上に伸びた状態にし、この複数のリンク４８の突っ張り状態とすることにより、移動金型６２を固定金型６１に対して強力に押圧できるようになっている。また、製品の離型は、押出しシリンダ４９ａの押出しロッド４９ｂを突出させて製品突出し機構を作動させることにより行なっている。
【００５１】
次いで、この射出成形装置１００の動作と軽合金スラリーの射出成形方法について説明する。
【００５２】
まず、溶解炉１１で溶解された軽合金からなる金属（成形材料）の溶湯がホッパー１２内に送られる。ホッパー１２内の溶湯は、ホッパー１２に設けられた加熱ヒータ等の温度制御手段によって、均一の温度に保たれている。溶湯は、ガスシールされた状態でバレル２１の供給口２８に供給され、各温度制御ジャケット２４ａによって液相温度以下でかつ固相温度以上に冷却されて樹枝状晶に成長する。この樹枝状晶は回転するスクリュー２２の剪断作用によって攪拌破砕し、均一で、微細な結晶粒が生成されて半凝固スラリーに遷移する。
【００５３】
この場合、プランジャ射出装置３３のプランジャ３２は、前進限にある。連通流路２５を閉止する位置まで前進している。そして、スクリュー押出し機のスクリュー２２が後退することによって、スクリュー２２と連通流路２５との間に貯留部２３が形成され、半凝固スラリーが、この貯留部２３に貯留される。
【００５４】
スクリュー２２は、回転を止めて後退するものであっても、回転しながら後退するもののいずれであっても良い。なお、このとき、スクリュー２２の先端部にはチェックリング等の逆流防止手段を設けることが好ましく、逆流防止手段を設けることによって、後退時はスムーズに半凝固スラリーを下方に流動させながら成形品体積よりも大きな容積の貯留部２３において１次計量が行われる。
【００５５】
次いで、プランジャ３２を後退させると同時に、スクリュー２２を前進させる。そして、プランジャ３２が成形品体積に応じて設定された所定の位置になるまで後退する間、スクリュー２２による加圧力を作用させながら半凝固スラリーＨＳをシリンダ３１の前方に形成される計量部３４に正圧をかけながら圧入することによって２次計量される。
【００５６】
圧入による計量が完了すると、スクリュー２２により連通流路２５が閉止され、計量部３４からの半凝固スラリーの逆流が制限される。なお、計量の際、プランジャ射出装置３３のシリンダ３１の先端のノズル部３５は、バルブ装置３６によって閉止されている。
【００５７】
こうして、２次計量が完了した後、ノズル部３５のバルブ装置３６を開放するとともにプランジャ３２を前進させることにより成形材料である半凝固スラリーを金型６０内（図１参照）に射出し一定形状の成形体の成形が行なわれる。
【００５８】
次いで、シリンダ部３０の詳細な構造について説明する。図２は図１に示したシリンダ部３０の拡大図である。図１でも説明したように、シリンダ部３０は、シリンダ３１、プランジャ３２、プランジャ射出装置３３、計量部３４、ノズル部３５、バルブ装置３６およびプランジャ用油圧シリンダ３７を含む。
【００５９】
また、図２に示すように、シリンダ３１は、第１のシリンダ３１１、第２のシリンダ３１２、断熱板３１３およびシール部材３５０，３５１を含む。また、プランジャ３２は、プランジャヘッド３２０およびプランジャ軸３２１を含む。
【００６０】
第１のシリンダ３１１は、プランジャ３２を収容可能でかつ半凝固スラリーを所定容積だけ貯留可能な空間からなる計量部３４を有する。また、第１のシリンダ３１１の一端には、計量部３４から連通するノズル部３５が形成され、第１のシリンダ３１１の計量部３４の側部には、連通流路２５が連通形成される。第１のシリンダ３１１の他端には、計量部３４の空間に応じた開口部３１１ａが形成される。この開口部３１０ａの直径φｄ１は、例えば２００Ｔ（トン）クラスの装置でφ４０ｍｍ以上φ５０ｍｍ以下であり、プランジャヘッド３２０の直径は、例えば開口部の直径φｄ１よりも１ｍｍ〜２ｍｍ小さいものである。
【００６１】
また、第２のシリンダ３１２の一端（第１シリンダ側）には、第１のシリンダ３１１のプランジャヘッド３２０の直径とほぼ大きさと等しい開口部３１２ａが設けられ、第２のシリンダ３１２の中央部には、プランジャ軸３２１の直径とほぼ同じ大きさの開口部３１２ｂ（直径φｄ２）が設けられ、第２のシリンダ３１２の他端には、開口部３１２ｃ（直径φｄ３）が設けられる。開口部３１２ｂの直径（φｄ２）は例えば２００Ｔ（トン）クラスの装置の場合、φ３８ｍｍ以上φ４９ｍｍ以下であり、開口部３１２ｃの直径（φｄ３）は例えばφ３８ｍｍ以上φ４９ｍｍ以下である。また、プランジャ軸３２１の直径（φｄ４）は例えば、φｄ２よりも０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ小さいものである。この差によりプランシャ軸と間に僅かな周方向の隙間が形成される。
【００６２】
この開口部３１２ｂは開口部３１２ａよりも小さい。したがって、図２に示すように、第２のシリンダ３１２は、内部に階段形状を有する。以下、第２のシリンダ３１２の開口部３１２ｂから開口部３１２ｃに続く周面を摺動部３１１ｂと呼ぶ。この摺動部３１１ｂの軸方向の長さＬは例えば２００Ｔ（トン）クラスの装置の場合、２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。
【００６３】
以下、第２シリンダ３１２の開口部３１２ｂの直径φｄ２とプランジャ軸３２１の直径φｄ４との差を隙間ｄとする。この場合、距離Ｌおよび隙間ｄ（Ｌ／ｄ）の比率は１００以上２５０以下が好ましく、２００以上２５０以下がさらに好ましい。すなわち、比率が１００以上２５０以下であれば、隙間ｄ内を流れる溶融金属を距離Ｌにおいて適切に封止することができる。すなわち、隙間ｄ内を流れる溶融金属の流れを抑制することができる結果、溶融金属の流出を防止することができる。
【００６４】
また、第２のシリンダ３１２の内部には、ヒータ３８０および冷却チャンネル３９０が設けられている。このヒータ３８０により第１のシリンダ３１１と別個独立に第２のシリンダ３１２の温度を調整することができる。すなわち、第２のシリンダ３１２の温度は、液相温度以下でかつ固相温度以上の温度範囲よりも固相温度に近づけた温度範囲にすることにより半凝固スラリー状の成形材料の流動性をさらに低下することができる。また、プランジャ軸３２１に負荷を与えないよう定期的に温度範囲をあげて流動性を高めてもよい。万一洩れが発生した場合には、冷却することにより外部への漏出を減らし、影響を最小限にすることができる。
【００６５】
また、摺動部３１１ｂには、シール部材３５０を収納可能な凹部３１４が設けられる。さらに、摺動部３１１ｂには、半凝固スラリーを貯留可能な凹形状部（溜まり部）３５５が設けられる。
【００６６】
この凹形状部（溜まり部）３５５の働きについて簡略に説明する。例えば、プランジャ３２が矢印Ｍの方向に前進動作をする場合、プランジャヘッド３２０に付着した成形材料が高圧下におかれ、第１のシリンダ３１１を介して半凝固スラリーがプランジャ軸３２１に付着する。
【００６７】
そして、プランジャ３２が矢印Ｍとは逆方向に後退動作をする場合、プランジャ軸３２１に付着した半凝固スラリーが第２シリンダ３１１に設けられた凹形状部３５５に流れ込み、半凝固スラリーのプランジャ３２のストローク後端側（プランジャ後退側）に流れる勢いが抑制される。そして、凹部３５５において勢いが低下されなかった一部の半凝固スラリーの漏出をシール部材３５０により防止することができる。
【００６８】
図３は図２のシリンダ３１の他の例の拡大図である。図２のシリンダ３１と図３のシリンダ３１とが異なるのは、以下の点である。
【００６９】
図３に示すシリンダ３１は、プランジャ３２の形状が異なる。図３に示すプランジャ３２は、プランジャ軸３２１が先端まで延びておりプランジャヘッドを備えていないものである。
【００７０】
図３に示すシリンダ３１は、シール部材３５０によりシリンダ内の圧力を保持することができるのでプランジャヘッドをなくすことができ、その結果、プランジャヘッドの磨耗や焼付きの問題が生じない利点がある。
【００７１】
以下、シール部材３５０の働きについて説明する。図４は、シール部材３５０の外観を示す模式図である。
【００７２】
シール部材３５０は、少なくとも２個の部材からなる。図４（ａ）および（ｂ）においては、シール部材３５０の一対の部材３５０Ｋ，３５０Ｌについて図示している。シール部材の一の部材３５０Ｋ及び３５０Ｌは、リング状部材（輪状）からなる。より詳しくは切れ目のない無端環状部材からなる。一の部材３５０Ｋにおいては、外周ほど厚みが増す断面が略直角三角形（角を面取りした直角三角形）からなる。また、一の部材３５０Ｋのリング内径は、プランジャ軸３２１の直径に則した大きさである。また、部材３５０Ｋは、Ｆｅ系，Ｎｉ系またはＣｏ系の耐熱鋼でできており、例えば、ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４１０，ＳＵＳ４２０Ｊ２等のステンレス合金などからなる。他の部材３５０Ｌは外周ほど厚みが減る断面が略直角三角形（角を面取りした直角三角形）である以外は、部材３５０Ｋと同様である。
【００７３】
次いで、図５は図４において説明したシール部材３５０の働きを示す説明図である。
【００７４】
図５に示すように、凹部３１４には、３個のシール部材３５０が設けられている。以下、説明のためにシール部材３５０の一の部材３５０Ｋごとにそれぞれ部材３５０ｂ，３５０ｄ，３５０ｆと符号を付して説明し、また、他の部材３５０Ｌごとにそれぞれ部材３５０ａ，３５０ｃ，３５０ｅと符号を付して説明する。
【００７５】
図５に示すように、射出する際には、プランジャ軸３２１が矢印Ｍの方向（射出する方向）に前進動作を行なう。その場合、半凝固スラリーの一部がプランジャ後側の周方向隙間にも流れ込むが、凹形状部３５５にて貯留されるため、流出方向への勢いが低下される。なお、第２のシリンダ３１２においては、ヒータ３８０の働きにより成形する金属材料の融点未満の温度で保持されているので、半凝固スラリーが液体から固体に変遷する状態で維持されている。その結果、粘性を高めて流動性を低下することができる。例えば、金属材料がマグネシウムを主体とする場合、第２シリンダ３１２の温度範囲は３５０℃以上５９０℃以下で設定される。
【００７６】
一方、勢いが低下されなかった半凝固スラリーが負荷Ｆ１として部材３５０ａに与えられる。
【００７７】
この場合、部材３５０ａは、負荷Ｆ１方向への移動が制限されると、部材３５０ｂとの接触面３７３において、矢印ｆ１の方向に押され、同時に部材３５０ｂも矢印ｆ２の方向に押される。それにより、部材３５０ａがプランジャ軸３２１によって制限されるまで変形して、プランジャ軸３２１の周面を押圧し、部材３５０ｂが凹部３１４の内周面によって制限されるまで変形して凹部３１４の内周面を押圧する。その結果、プランジャ軸３２１および凹部３１４の隙間が確実に封止される。
【００７８】
また、仮に半凝固スラリーによりさらに高い負荷Ｆ１が部材３５０ａに与えられた場合、シール部材３５０ｃにも負荷Ｆ１の一部が作用する。
【００７９】
この場合、部材３５０ｃは、部材３５０ｄとの接触面３７４において、矢印ｆ３の方向に押され、同時に部材３５０ｃも矢印ｆ４の方向に押される。それにより、部材３５０ｃがプランジャ軸３２１によって制限されるまで変形してプランジャ軸３２１を押圧し、部材３５０ｄが凹部３１４の内周面によって制限されるまで変形して凹部３１４を押圧する。その結果、プランジャ軸３２１および凹部３１４の隙間が確実に封止される。
【００８０】
また、仮に半凝固スラリーによりさらに高い負荷Ｆ１が部材３５０に加わった場合、シール部材３５０ｅにも負荷Ｆ１の一部が作用する。
【００８１】
この場合、部材３５０ｅは、部材３５０ｆとの接触面３７５において、矢印ｆ５の方向に押され、同時に部材３５０ｅも矢印ｆ６の方向に押される。それにより、部材３５０ｅがプランジャ軸３２１によって制限されるまで変形してプランジャ軸３２１を押圧し、部材３５０ｆが凹部３１４の内周面によって制限されるまで変形して凹部３１４の内周面を押圧する。その結果、プランジャ軸３２１および凹部３１４の隙間が確実に封止される。
【００８２】
次いで、図６は図５において説明したシール部材３５０の他の例を示す説明図である。図６の説明図においては、シール部材３５０を一個のみ用いた状態を示している。
【００８３】
図６に示すように、プランジャ軸３２１が矢印Ｍの方向に前進して射出動作を行なう。この場合、流出しようとする半凝固スラリーが負荷Ｆ１として部材３５０ａに与えられ、部材３５０ａは、部材３５０ｂとの接触面３７３において、矢印ｆ１の方向に押され、同時に部材３５０ｂも矢印ｆ２の方向に押される。それにより、部材３５０ａがプランジャ軸３２１によって制限されるまで変形して、プランジャ軸３２１を押圧し、部材３５０ｂが凹部３１４によって制限されるまで変形して凹部３１４の内周面を押圧する。その結果、プランジャ軸３２１および凹部３１４の隙間が１対のシール部材３５０により効率よく封止される。
【００８４】
図７および図８は、プランジャ軸３２１の付着物を除去するためにシリンダ３１２に環状のスクレーパ３９２を設けた状態を説明するための模式図である。
【００８５】
図７は、図２のシリンダ３１２の後端を示す。図７に示すように、プランジャ軸３２１に異物や材料が付着した場合、摺動に必要な力が増加し、成形に悪影響がでることとなる。そのため、シリンダ３１２にスクレーパ３９２（図８参照）を設ける。
【００８６】
スクレーパ３９２によりプランジャの進退動作に伴ってプランジャ軸３２１の表面の異物や材料をかき落とすことができる。例えば、２００Ｔ（トン）クラスの装置の場合、スクレーパ３９２とプランジャ軸３２１との隙間ｄは、プランジャ軸３２１とシリンダ３１２との隙間ｄと同等または隙間ｄ±０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下とする。
【００８７】
図７においては一対のスクレーパを対向配置させその間に排出部を設けているが、排出部の片側だけにスクレーパを設けてもよい。また、図８に示すように、スクレーパ３９２は、刃先３９２ａの形状（波形エッジ）にすることで、より効率よくプランジャ軸３２１の付着物を除去することができる。
【００８８】
以上のことから、本実施の形態に係る射出成形装置１００においては、仮に摺動部３１１ｂの第２のシリンダ３１２およびプランジャ軸３２１の隙間に半凝固スラリーが流入した場合でも、例えば、シール部材３５０の第１部材３５０ａの傾斜面および第２部材３５０ｂの傾斜面からなる一対の接触面３７３においてシール部材３５０が径方向で互いに逆方向に押され、摺動部３１１ｂのシリンダ３１２およびプランジャ軸３２１の間に形成される周方向の隙間を封止する。その結果、半凝固スラリーがプランジャ３２のストロークの後端側から多量に流出することを防止することができる。
【００８９】
なお、本発明のシール部材を適用した射出成形装置においては、溶融金属を固相率が略０として、シリンダ内圧力７０ＭＰａで射出しても、シール部から外部への漏れは見られなかった。
【００９０】
また、シリンダ３１内の圧力を高く保持することができ、図３に示すように、プランジャ３１２のプランジャヘッド３２０部分を不要とすることもできる。さらにプランジャ軸３２１の進退動作によりプランジャ軸３２１の表面に接している材料がわずかにシール部を通過して後端側に流出することが考えられるが、流出した材料はわずかであるので、従来よりも清掃する手間が減りランニングコストの低下を実現することができる。また、プランジャ軸３２１の表面に付着した異物や材料を欠き落とすスクレーパ３９２をシール部のさらに後端に設けてもよく、プランジャ軸３２１を進退させることで付着した異物や材料がかき落とされるので、清掃の手間をさらに減らすことができる。（図７，８参照）
【００９１】
なお、本実施の形態において摺動部３１１ｂの開口部３１２ｂから開口部３１２ｃの内径を一定としているが、これに限定されず、開口部３１２ｃに近づくに連れて徐々に内径を大きくする形状であってもよい。
【００９２】
上記一実施の形態においては、金属溶湯、半凝固スラリーが溶融金属に相当し、金型６０が金型に相当し、射出成形装置１００が射出成形装置に相当し、吐出口３５が吐出口に相当し、シリンダ３１がシリンダに相当し、プランジャ３２がプランジャに相当し、シール部材３５０がシール部材に相当し、第１部材および第２部材が部材３５０Ｋ，３５０Ｌに相当し、第１部材が３５０ａ，３５０ｃ，３５０ｅに相当し、第２部材が３５０ｂ，３５０ｄ，３５０ｆに相当し、第１のシリンダ３１１が第１シリンダに相当し、第２のシリンダ３１２が第２シリンダに相当し、接触面３７３，３７４、３７５が一対の接触面に相当し、凹部３１４が凹部に相当し、凹形状部３５５が凹形状部に相当し、ヒータ３８０および冷却チャンネル３９０が温度制御手段に相当し、断熱板３１３が断熱部材に相当し、シール部材３５１がシール部材に相当する。
【００９３】
本発明は、上記の好ましい一実施の形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。例えば、上記実施の形態では、溶融金属として半凝固スラリーを射出する射出成形装置を例示しているが、本発明は溶融金属として金属溶湯を射出する射出成形装置にも適用することができる。この場合、温度調節手段により射出成形装置の各部の温度を溶融金属の液相線温度以上に保持し、溶融金属の固相率が０となるように調節すればよい。この様に、本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明に係る一実施の形態の射出成形装置の一例を示す模式図
【図２】図１に示したシリンダ部の拡大図
【図３】図２のシリンダ部の他の例の拡大図
【図４】シール部材の外観を示す模式図
【図５】図４において説明したシール部材の働きを示す説明図
【図６】図４において説明したシール部材の働きを示す説明図
【図７】プランジャ軸の異物や付着物を除去するためにシリンダにスクレーパを設けた状態を説明するための模式図
【図８】他のスクレーパの形状を説明するための模式図
【符号の説明】
【００９５】
３１  シリンダ
３２  プランジャ
３５  吐出口
６０  金型
１００  射出成形装置
３１１  第１のシリンダ
３１２  第２のシリンダ
３１３  断熱板
３１４，３１５  凹部
３５０  シール部材
３５１  シール部材
３５５  凹形状部
３１１ｂ  摺動部
３７３，３７４、３７５  接触面
３８０  ヒータ
【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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【図７】
2007268542.tif 000009
【図８】
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