(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融すべき円柱ロッド状の材料を受け入れる材料ホルダーと、材料ホルダー内の材料を内部の溶融路に受け入れて該材料を溶融状態若しくは半溶融状態に加熱する加熱筒と、該加熱筒の材料受け入れ側の端部と前記材料ホルダーとの間に配置され該受け入れる材料が外側表皮が削り取られた状態又は圧縮変形された状態で入り込んで加熱筒の内部を外部からシールするように内周径が材料の外径より小さく設定されたリングを有する絞り部と、該加熱筒の先端側に設けられ加熱筒の溶融路と連通する溶融材料の出口路を有する射出用のノズルと、前記リングに接続され前記材料によって加熱筒がシールされた状態で駆動して前記加熱筒内を真空状態とする真空発生手段と、ピストンの駆動により材料ホルダー内に受け入れられた材料を外側表皮が削り取られた状態又は圧縮変形された状態でリング内へ押し込んだ後、その材料を加熱筒の溶融路へ押し込むとともに加熱筒内の溶融状態若しくは半溶融状態の材料を前記射出用のノズルから金型側に射出するシリンダ装置からなる押圧手段とを備えてなることを特徴とした溶融金属材料の射出装置。
【請求項２】
前記射出用のノズルは、その出口路が加熱筒の溶融路より小径であり、前記加熱筒を水平状に配置するとともに、前記出口路の軸方向中心を溶融路の軸方向中心より上方へ変位させてノズルを加熱筒の先端側に取り付けており、加熱筒の溶融路の前記ノズルの出口路と連通する孔空間部位は、前記ノズルの出口路に向けて暫時小径となる孔形状であって、内周面の軸方向に沿う上辺部が溶融路および出口路と同じ高さでありかつ内周面の軸方向に沿う下辺部が出口路に向けて上向きに傾斜する孔形状に形成されている請求項１に記載された溶融金属材料の射出装置。
【請求項３】
前記射出用のノズルは、その出口路が加熱筒の溶融路より小径であり、前記加熱筒を水平状に配置するとともに、前記出口路の軸方向中心を溶融路の軸方向中心より上方へ変位させてノズルを加熱筒の先端側に取り付けており、加熱筒の溶融路の前記ノズルの出口路と連通する孔空間部位は、前記ノズルの出口路に向けて暫時小径となる孔形状であって、内周面の軸方向に沿う上辺部および下辺部が出口路に向けて上向きに傾斜する孔形状に形成されている請求項１に記載された溶融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、溶融金属材料の射出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、溶融金属材料の射出装置としては溶融金属を加圧下で金型内に射出充填することで製品を得る、いわゆるダイカスト装置が知られており、このダイカスト装置では、溶解炉で溶解された金属（一般にはアルミニウム合金、マグネシウム合金等の合金をいい、本明細書では、これらを総称して溶融材料又は溶融金属という。）をピストン・シリンダ機構の射出装置により加圧して金型内に導き、冷却固化させることで製品を得ている。
そして、近時、加熱筒を水平状に配置し、該加熱筒内に溶融すべき材料（一般にはアルミニウム合金、マグネシウム合金等の合金をいい、本明細書では、これらを総称して、単に、金属ともいう。）を受け入れてその材料を溶融するように構成され、溶融された材料を加熱筒から別の加圧充填装置に供給して金型側に加圧充填する装置が案出されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２０００−２５４７６４号公報（第３−４頁、図１、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の装置にあっては、加熱筒において一旦溶融された材料を、該加熱筒から再度、別の加圧充填装置に供給して金型側に加圧充填するものであるから、溶融すべき材料を溶融し、これを、金型側に充填するという一連の装置として比較的大がかりのものとなり、その作業効率の低下を招く要因ともなっていた。
そこで、本発明は、上記した従来の問題点に鑑み、その目的とするところは、溶融金属材料の射出装置としての構成の簡素化とともに、その作業効率及び得られる製品品質の良化向上を図ることができる溶融金属材料の射出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明による溶融金属材料の射出装置は、上記課題を解決するためのもので、溶融すべき円柱ロッド状の材料を受け入れる材料ホルダーと、材料ホルダー内の材料を内部の溶融路に受け入れて該材料を溶融状態若しくは半溶融状態に加熱する加熱筒と、該加熱筒の材料受け入れ側の端部と前記材料ホルダーとの間に配置され該受け入れる材料が外側表皮が削り取られた状態又は圧縮変形された状態で入り込んで加熱筒の内部を外部からシールするように内周径が材料の外径より小さく設定されたリングを有する絞り部と、該加熱筒の先端側に設けられ加熱筒の溶融路と連通する溶融材料の出口路を有する射出用のノズルと、前記リングに接続され前記材料によって加熱筒がシールされた状態で駆動して前記加熱筒内を真空状態とする真空発生手段と、ピストンの駆動により材料ホルダー内に受け入れられた材料を外側表皮が削り取られた状態又は圧縮変形された状態でリング内へ押し込んだ後、その材料を加熱筒の溶融路へ押し込むとともに加熱筒内の溶融状態若しくは半溶融状態の材料を前記射出用のノズルから金型側に射出するシリンダ装置からなる押圧手段とを備えてなるものである。
【０００６】
この請求項１の発明によれば、溶融すべき材料を、リング手段によりその外側表皮を削り取るか又は圧縮変形しながら真空若しくはほぼ真空状態にある加熱筒内押し込んで溶融状態若しくは半溶融状態にするとともに、その溶融状態若しくは半溶融状態にした材料をそのまま加熱筒内から射出用のノズルを経て金型側に射出するものである。
【０００７】
請求項２の発明による溶融金属材料の射出装置では、前記射出用のノズルは、その出口路が加熱筒の溶融路より小径であり、前記加熱筒を水平状に配置するとともに、前記出口路の軸方向中心を溶融路の軸方向中心より上方へ変位させてノズルを加熱筒の先端側に取り付けている。加熱筒の溶融路の前記ノズルの出口路と連通する孔空間部位は、前記ノズルの出口路に向けて暫時小径となる孔形状であって、内周面の軸方向に沿う上辺部が溶融路および出口路と同じ高さでありかつ内周面の軸方向に沿う下辺部が出口路に向けて上向きに傾斜する孔形状に形成されている。
また、請求項３の発明による溶融金属材料の射出装置では、前記射出用のノズルは、その出口路が加熱筒の溶融路より小径であり、前記加熱筒を水平状に配置するとともに、前記出口路の軸方向中心を溶融路の軸方向中心より上方へ変位させてノズルを加熱筒の先端側に取り付けている。加熱筒の溶融路の前記ノズルの出口路と連通する孔空間部位は、前記ノズルの出口路に向けて暫時小径となる孔形状であって、内周面の軸方向に沿う上辺部および下辺部が出口路に向けて上向きに傾斜する孔形状に形成されている。
【０００８】
請求項２，３の発明によれば、射出用のノズルの出口路内と共に溶融路内を常に溶融材料（溶融金属）が充満された状態を維持することができるので、該溶融路内の溶融材料（溶融金属）から発生するガスが上方部位に溜まることを未然に防止するものである。
【０００９】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
溶融金属材料の射出装置１は、予備加熱装置２と加圧充填装置３を一体的に組込んだ真空加熱装置４とを有している。
【００１０】
予備加熱装置２は図１に示すように、予め一定の長さに切断された円柱ロッド状の材料Ｒ〜Ｒを縦方向一列で収容する収容ケース５と、材料Ｒ〜Ｒを真空加熱装置４に押し込むとともに、後述する射出用のホットノズル１９の出口路２０から溶融金属をダイカスト装置の金型側に射出するための加圧充填装置３の構成を兼ねる油圧シリンダ装置６とからなっている。ここで、材料Ｒ〜Ｒは金型での成形に適した金属材料、例えばアルミニウム合金やマグネシウム合金製であるのが好ましい。また、加圧充填装置３の構成を兼ねる油圧シリンダ装置６は本発明の押圧手段に相当するものである。
【００１１】
水平状に配置される前記油圧シリンダ装置６は、収容ケース５から落下供給された材料Ｒを一つづつ受け入れる円筒シリンダ状の材料ホルダー７と、この材料ホルダー７内に受け入れられた材料Ｒを真空加熱装置４（後述する加熱筒側）に向けて押し込むピストン８とからなっている。
【００１２】
収容ケース５の周囲にはヒータ９が設けられており、収容ケース５内に収容された材料Ｒを真空加熱装置４への供給に先立って、予備加熱するようになっている。なお、収容ケース５はその上部から材料Ｒ〜Ｒを投入できるようになっており、収容できる材料Ｒ〜Ｒの数は加圧充填装置３の材料消費量に応じて適宜設定される。また、収容ケース５の下部にはストッパ１０が設けられており、このストッパ１０は図示しない駆動装置により材料Ｒの落下を禁止し或いは許容するために図中紙面に対して直角方向に作動可能となっている。
【００１３】
また、このストッパ１０の下方に位置する材料ホルダー７の一部は図２に示すように下端をヒンジ結合された半割部７Ａ，７Ａにより構成されている。これらの半割部７Ａ、７Ａは図示しない駆動装置により開閉可能となっており、図２に示すように、落下した材料Ｒを受け入れるために開放し、材料を受け入れると閉鎖可能となっている。なお、これらの半割部７Ａ，７Ａの駆動装置はストッパ１０の駆動装置と連動して、適宜タイミングで駆動されるようになっている。
【００１４】
次に、真空加熱装置４は、前記予備加熱装置２により予備加熱された材料Ｒ〜Ｒを受け入れて完全に溶融した状態若しくは半溶融状態（金型による成形に適した温度）になるまで加熱するための加熱筒１１を有しており、この加熱筒１１の外周にはヒータ１２が取付けられている。また、加熱筒１１の内周には内部を溶融路１１Ａとなしたセラミック層１３が設けられて溶融材料が加熱筒１１と直接接触しないようになっている。なお、ヒータ１２は図示した外部加熱式のもののみならず、加熱筒１１内に埋め込まれたもの等、いかなる形式のものであっても良く、また加熱筒１１はヒータ１２の能力、要求される材料加熱温度に応じて適宜長さに設計される。
【００１５】
また、加熱筒１１は予備加熱装置２の材料ホルダー７と僅かな所定の間隔を対向する先端部に超硬合金により形成された絞り部としてのリング１４を備えており、このリング１４の内周径は材料Ｒの外径よりも僅かに小さく設定されている。また、このリング１４の内周面には環状溝１５が形成されており、この環状溝１５は接続口１６を介して真空ポンプ１７に接続されている。これによって、後述するように加熱筒１１の内部を真空若しくはほぼ真空状態とすることができる。なお、リング１４は本発明にいうリング手段の一例であり、材料ホルダー７側に面する端部が鋭角状に形成されて加熱筒１１側に供給される材料の外側表皮を削り取るように構成されている。また、真空ポンプ１７については本発明にいう真空発生手段の一例である。
【００１６】
前記加熱筒１１の先端部には射出用のホットノズル１９が取り付けられ、このホットノズル１９には加熱筒１１における溶融路１１Ａと連通されて溶融材料の通路を形成する小径の出口路２０が形成されている。
【００１７】
そして、加熱筒１１におけるセラミック層１３内の溶融路１１Ａとホットノズル１９の出口路２０とは、図１及び図３に示すように、前記出口路２０の軸方向中心Ｓ２が溶融路１１Ａの軸方向中心Ｓ１に対して上方に変位した状態にある。前記溶融路１１Ａの出口路２０と連通する孔空間部位２１は、溶融路１１Ａから出口路２０にかけて暫時小径となる孔形状であって、内周面の軸方向に沿う上辺部２１ｕが出口路２０および溶融路１１Ａと同じ高さでありかつ内周面の軸方向に沿う下辺部２１ｄが溶融路１１Ａから出口路２０に向けて上向きに傾斜する孔形状に形成されている。なお、図中、Ｓ３は前記軸方向中心Ｓ１，Ｓ２を結ぶ孔空間部位２１の中心線である。
【００１８】
図４に示す実施例では、ホットノズル１９の出口路２０の軸方向中心Ｓ２は溶融路１１Ａの軸方向中心Ｓ１より上方へ変位した状態にあり、溶融路１１Ａの出口路２０と連通する孔空間部位２１は、出口路２０に向けて暫時小径となる孔形状であって、内周面の軸方向に沿う上辺部２１ｕおよび下辺部２１ｄが出口路２０に向けて上向きに傾斜する孔形状に形成されている。なお、図中、Ｓ３は前記軸方向中心Ｓ１，Ｓ２を結ぶ孔空間部位２１の中心線である。
【００１９】
前記ホットノズル１９は、先端部を金型のキャビティーに対応するよう対向されているとともに、例えば、電圧を加えることにより主として先端部が発熱するように構成されていて、成形サイクルに応じて先端部を最適な温度に迅速に制御できる、すなわち、暖めない低温度の状態では溶融金属をある程度固めてその出口路２０を該溶融金属により閉し、この閉状態より高い温度の暖め状態では溶融金属を射出する（開状態とする）ように制御するものである。
【００２０】
次に、溶融金属材料の射出装置１の作用について説明する。
まず、溶融金属材料の射出装置１の予備加熱装置２の収容ケース５内に材料Ｒ〜Ｒを充填し、ヒータ９により適当な温度まで加熱し、材料Ｒ〜Ｒが適当な温度まで加熱（予備加熱）されたら材料ホルダー７の半割部７Ａ，７Ａをストッパ１０を材料Ｒ下部から後退させ、該材料Ｒを半割部７Ａ，７Ａ内に落下させる。
【００２１】
一つの材料Ｒが落下したらストッパ１０を即座に実線で示した位置に戻して次の材料Ｒの落下を阻止し、次いで、半割部７Ａ，７Ａを閉じる。次にピストン８を前方に駆動して、まず、最初の材料Ｒをリング１４内に押し込む。但し、この最初の材料Ｒはこの時点ではリング１４を通過させず、リング１４の環状溝１５よりも後方位置に止めておく。
【００２２】
材料Ｒを上述のようにしてリング１４内に押し込むと、リング１４の内径は材料Ｒの径よりも僅かに小さいため、材料Ｒはその外周部分がリング１４の内周後縁により若干削られた状態または圧縮変形された状態でリング１４内に入り込む。つまり、リング１４は材料Ｒを絞る絞り部として機能する。このため、リング１４と材料Ｒとの間に隙間がなくなり、リング１４の内部さらには加熱筒１１の内部は外部からシールされた状態となる。（図１において削り取られた「削りかす」を実線で示す。）
【００２３】
次に、真空ポンプ１７を駆動する。これによって加熱筒１１内部は真空状態として、ピストン８を前方へ動かすとともに材料Ｒを加熱筒１１内に押し込み、材料Ｒの後端が加熱筒１１の直前位置に達したら押し込みを停止して、ピストン８を元の位置まで後退させる。なお、真空ポンプ１７の駆動は射出作業（材料の溶解を含む）中は継続される。
【００２４】
そして、上記と同じ工程で次の材料Ｒを材料ホルダー７の半割部７Ａ，７Ａ内に落下させ、該ピストン８を前方に駆動してリング１４から加熱筒１１内側に押し込むものである。
【００２５】
以上のようにして材料Ｒ〜Ｒを順次加熱筒１１内に送り込んでいくと、前方のものからヒータ１２の加熱作用により半溶融状態から完全に溶融した状態に移行し、加熱筒１１の溶融路１１Ａ内及びホットノズル１９の出口路２０内に溶融材料が充満した状態となる。
【００２６】
なお、加熱筒１１におけるヒータ１２の加熱温度を溶融すべき材料が液相状態となる温度より低くかつ固相状態となる温度より高い範囲内に設定することにより、溶融すべき材料を半溶融状態のまま加熱筒１１の溶融路１１Ａ内及びホットノズル１９の出口路２０内に充満させて後述の射出に対応することができる。
【００２７】
この状態において、前記ピストン８を上記と同様に材料の押し込む動作を行なうとともに、加熱筒１１の溶融路１１Ａ内の溶融材料をそのままホットノズル１９の出口路２０から金型側に射出（充填）するものである。
【００２８】
なお、上記溶融材料の射出に際して、ホットノズル１９は、その先端部を電気的加熱手段により暖め状態の温度が制御されている、すなわち、暖めない低温度の状態では溶融金属をある程度固めてその出口路２０を該溶融金属により閉し、この閉状態より高い温度の暖め状態では溶融金属を射出する（開状態とする）ように制御するものであり、上記射出時における出口路２０の開状態又は非射出時における加熱筒１１の溶融路１１Ａ内の真空状態の維持を良好になすものである。
【００２９】
さて、図３に示す本実施の形態や図４に示す実施の形態にあっては、加熱筒１１における溶融路１１Ａと該溶融路１１Ａより小径のホットノズル１９の出口路２０との連通空間部位を、同図に示すような溶融路１１Ａから出口路２０に至るにしたがって暫時小径となるテーパ状の孔空間部位２１として形成したことによって、出口路２０内とともに溶融路１１Ａ内を常に溶融材料が充満された状態を維持することができるので、仮に、金型側への溶融材料の供給を停止した場合でも、該溶融路１１Ａ内の溶融材料から発生するガスが上方部位に溜まることを未然に防止することができ、該ガスによる種々の弊害を解消できるものである。
【００３０】
なお、本実施の形態にあっては、加熱筒１１における溶融路１１Ａ及びホットノズル１９の出口路２０の断面形状は、図示の円形に限定するものではなく、例えば、正方形でもよい。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、溶融すべき円柱ロッド状の材料を、外側表皮が削り取られた状態又は圧縮変形された状態で絞り部のリングに押し込んで加熱筒の内部を外部からシールした状態で真空発生手段を駆動して加熱筒内を真空状態としたうえで、材料を真空状態にある加熱筒内に押し込んで溶融状態若しくは半溶融状態にするとともに、その溶融状態若しくは半溶融状態にした材料をそのまま加熱筒内から射出用のノズルを経て金型側に射出するようにしたから、溶融金属材料の射出装置としての構成の簡素化とともに、得られる製品品質の良化向上及びその作業効率の高揚を図ることができる。
【００３２】
請求項２，３の各発明は、出口路内とともに溶融路内を常に溶融材料（溶融金属）が充満された状態を維持することができるので、該溶融路内の溶融材料（溶融金属）から発生するガスが上方部位に溜まることを未然に防止することができ、溶融材料（溶融金属）により得られる製品品質の良化向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の溶融金属材料の射出装置の縦断面図である。
【図２】予備加熱装置において材料が押し込みのためのシリンダの半割部内に落下する状態を示す説明図である。
【図３】加熱筒における溶融路とホットノズルの出口路との連通空間部位の拡大断面図である。
【図４】加熱筒における溶融路とホットノズルの出口路との連通空間部位の別例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１  溶融金属材料の射出装置
２  予備加熱装置
３  加圧充填装置
４  真空加熱装置
１１  加熱筒
１１Ａ  溶融路
１４  リング
１７  真空ポンプ
１９  ホットノズル
２０  出口路
２１  孔空間部位
【図１】
0003993813.tif 000002
【図２】
0003993813.tif 000003
【図３】
0003993813.tif 000004
【図４】
0003993813.tif 000005