CN107999721B - 射出成形机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具备减少惰性气体的使用量的熔融装置的射出成形机。熔融装置包括：熔融缸，被加热至规定温度，使从材料供给口供给的成形材料熔融而生成熔融材料；惰性气体供给装置，向熔融材料的熔融面上供给惰性气体而形成惰性气体层；以及低比重气体供给装置，向惰性气体层上供给低比重气体而形成低比重气体层，所述低比重气体是与所述惰性气体不同种类的气体，且低比重气体层的比重小于惰性气体层。

Description

射出成形机

技术领域

本发明涉及一种熔融装置。尤其涉及一种适合于成形材料为轻金属的射出成形的射出成形机中的熔融装置。

背景技术

例如，已知有如射出成形那样，使成形材料熔融后注入到模具等中，以成形为所需制品形状的成形法。在此种成形法中，有时成形材料在熔融时会与所接触的空气中的物质发生反应而引起变质。例如，在成形材料为镁合金或铝合金的情况下，有可能与空气中的氧、氮发生反应，而产生氧化物或氮化物。除此以外，在成形材料为镁合金的情况下，有可能与氧发生反应而引起燃烧反应。

因此，已知有一种熔融装置，其如专利文献1所揭示那样，向装置内供给实质上不与熔融材料发生反应的惰性气体，在熔融材料的熔融面上形成包含惰性气体的惰性气体层，以免成形材料在熔融时直接与空气接触。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2004-195527号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

即便暂时将惰性气体供给到熔融装置内，但因熔融装置的热而受到加热的惰性气体的比重变小，会在材料供给口等开口部处引起与外部空气的对流。其结果，熔融装置内的惰性气体漏出，惰性气体浓度逐渐下降。因此，必须定期地向熔融装置内补充惰性气体。另一方面，期望所使用的惰性气体的量尽可能少。

本发明是有鉴于此种状况而完成，其目的在于提供一种熔融装置，低比重气体层形成在惰性气体层之上。低比重气体层是由低比重气体的气流所形成，其中所述低比重气体是与惰性气体不同种类的气体，且比重小于惰性气体层。由于防止外部空气的侵入，因此防止熔融材料的变质并且降低了惰性气体的使用量。

[解决问题的技术手段]

根据本发明，提供一种熔融装置，包括：熔融缸，被加热至规定温度，使从材料供给口供给的成形材料熔融而生成熔融材料；惰性气体供给装置，向熔融材料的熔融面上供给惰性气体而形成惰性气体层；以及低比重气体供给装置，向惰性气体层上供给低比重气体而形成低比重气体层，所述低比重气体是与惰性气体不同种类的气体，且低比重气体层的比重小于惰性气体层。

[发明的效果]

在具备本发明的熔融装置的射出成形机中，在惰性气体层之上，形成低比重气体层，所述低比重气体层是与惰性气体不同种类的气体，且比重小于惰性气体层。由此，熔融后的成形材料不会直接与空气接触，防止成形材料的变质。进而，通过低比重气体层来阻挡惰性气体的漏出，从而能够进一步减少惰性气体的使用量。

附图说明

图1是具备本发明的熔融装置2的射出单元1的结构图。

图2是图1的A-A箭头剖面图。

图3是图1的B-B箭头剖面图，并且是材料供给装置6的概略图。

图4是图1的C-C箭头剖面图。

图5是表示材料供给口盖231的开闭的说明图。

[符号的说明]

1：射出单元

2：熔融装置

4：射出装置

5：连结构件

6：材料供给装置

7：防逆流装置

21：熔融缸

23：材料供给口

25、47、53：加热器

27：分隔板

29：搅拌装置

31：环境测定计

33：液面计

35：惰性气体供给装置

37：低比重气体供给装置

39：热交换器

41：活塞驱动装置

43：活塞

45：射出喷嘴

51：连通路径

71：阀座

73：防逆流阀杆

75：流体压力缸

81：成形材料

83：熔融材料

85：熔融面

211：竖缸

213：横缸

215：槽部

217：盖部

231：材料供给口盖

251：隔热部

291：搅拌叶片

293：轴

295：马达

297：扭矩计

311：冷却器

351：惰性气体层

371：低比重气体层

391：供给口

393：管路

395：排出口

611：臂

613：升降装置

具体实施方式

以下，使用附图来说明本发明的实施方式。以下说明的各实施方式及多个各构成构件中的变形例能够各自任意组合而实施。另外，在以下的说明中，所谓“前端”，是指射出熔融材料83的一侧，具体而言，在图1中，是指面向熔融装置2或射出装置4而言左侧的端部。所谓“后端”，是指供给成形材料81的一侧，具体而言，在图1中，是指面向熔融装置2或射出装置4而言右侧的端部。

具备实施方式的熔融装置2的射出成形机具有适合于成形材料81为轻金属的射出成形的结构。本发明中的轻金属是指比重为4以下的金属，不仅包括纯金属，也包括含有各添加元素的合金。在实用上，尤其是镁合金或铝合金作为成形材料81而有效。另外，在成形材料81为铝合金的情况下，与熔融材料83接触的部位基本上由金属陶瓷(cermet)系的材料所包覆，以免造成熔损。

具备本发明的熔融装置2的射出成形机主要包括：射出单元1，使成形材料81熔融，并将规定量的熔融材料83注入到模具的模腔(cavity)空间；未图示的锁模单元，进行模具的开/合及锁模；以及未图示的控制单元，控制射出单元与锁模单元的动作。射出单元1包含熔融装置2、射出装置4以及连结构件5。

如图1所示，熔融装置2具备熔融缸21，所述熔融缸21被加热至规定温度，使成形材料81熔融而生成熔融材料83，熔融缸21包含设在熔融装置2的后端侧的竖缸211、及连通于竖缸211且设在前端侧的横缸213。横缸213具有贮存熔融材料83的槽部215、及设在横缸213上部的盖部217。如图1至图3分别所示，竖缸211是沿铅垂方向延伸的剖面U字形状，横缸213的槽部215是沿水平方向延伸的剖面U字形状。在竖缸211及槽部215中，以沿着U字形状而分别密接的方式设有多个加热器25。在加热器25的周围，设有包含隔热原材料的隔热部251，以免来自加热器25的热逃逸至外部，从而提高热效率。盖部217包含隔热原材料，且可开闭或装卸地构成。通过开放或拆卸盖部217，从而便于熔融缸21的维护。而且，理想的是，盖部217不与熔融材料83直接接触。另外，本说明书中，所谓剖面U字形状，是指包含一对侧面和底面、且侧面与底面以曲线连接的形状。例如剖面U字形状可为底面为大致半圆形状者；或者如图2或图3所示那样，侧面与底面相连接的角带有弧形的形状者。相对于剖面U字形状的缸，容易以密接的方式设置侧面与底面未分割而成一体的加热器25。

竖缸211通过加热器25来对从材料供给口23供给的成形材料81进行加热以使其熔融而生成熔融材料83，并送往横缸213。被送往横缸213的熔融材料83一边由加热器25给予充分的热，一边被送往前方，经由连结构件5的连通路径51而被送出至射出装置4。

在熔融装置2中，设有：分隔板27，从后端侧延伸到前端侧，将熔融缸21的至少除了两端以外的内部予以分隔；以及搅拌装置29，对熔融材料83进行搅拌。搅拌装置29例如是使设在熔融缸21内的搅拌叶片291通过轴(shaft)293而利用马达295来旋转的齿轮泵(gearpump)。通过此种结构，能够形成在分隔板27周围循环的熔融材料83的流动，从而防止熔融材料83的停滞。结果，熔融缸21内的熔融材料83的温度得以均匀化，能够防止沉积偏析现象(sedimentation and segregation)。仅通过搅拌难以防止搅拌装置附近的部分停滞。尤其，在如本实施例那样包含沿水平方向延伸的横缸213的熔融缸21时，难以防止整个横向气缸23中的停滞。在包含横向气缸23的熔融部2中，使熔融材料83以在分隔板27周围循环的方式流动的做法尤其有效。另外，搅拌装置29设在熔融缸21的任何处皆可，但为了防止未熔融的成形材料81与搅拌叶片291接触，理想的是与材料供给口23隔开一定程度而设置。

较佳的是，设置对马达295的转速及转矩进行检测的扭矩计297。通过测定转速与转矩，能够算出熔融材料83的粘度。进而能够根据成形材料81的种类与粘度来判断熔融材料83的熔融状态。

为了防止熔融材料83的氧化或氮化，理想的是在熔融面85上充满规定浓度的惰性气体。尤其在成形材料81为镁合金的情况下，由于存在与空气中的氧发生反应而燃烧的可能性，因此惰性气体的供给极为重要。本实施方式中，通过从惰性气体供给装置35向熔融缸21的内部供给惰性气体，从而在熔融面85上形成包含规定浓度的惰性气体的惰性气体层351。惰性气体只要是实质上不与熔融材料83发生反应的气体即可，但较佳的是比重相对较大、可容易地入手且对人体、环境无害的氩。而且，理想的是，设置对惰性气体层351的环境成分进行测定的环境测定计31，惰性气体供给装置35根据环境测定计31的测定结果来控制惰性气体的供给量，以使惰性气体层351的惰性气体成为规定浓度。作为环境测定计31，既可为直接测定惰性气体浓度者，也可为测定氧浓度或氮浓度者。如此，便能够不多不少地供给惰性气体。另外，较佳的是，在熔融缸21与环境测定计31之间设置冷却器311，利用环境测定计31，对通过冷却器311而经一定程度冷却的惰性气体进行测定。

此处，在惰性气体层351之上，形成低比重气体层371，所述低比重气体层371包含由低比重气体供给装置37所供给的低比重气体，且比重小于惰性气体层351。低比重气体必须是与惰性气体不同种类的气体，且比重小于惰性气体层351的气体，例如低比重气体是被加热至比重小于惰性气体层351的温度为止的气体。本实施方式中，规定气体具体为空气。从成本方面等考虑，空气为适宜，但由于空气包含水蒸气，因此空气理想的是经除湿的空气。而且，规定气体也可为氮。氮比使用空气耗费成本，但从储气瓶(gas bomb)或氮产生装置供给的氮品质相对较稳定。通过如此那样在惰性气体层351之上形成低比重气体层371，从而能够防止熔融材料83与空气中的氧或氮发生反应的效果能够减少惰性气体的使用量。

当低比重气体为被加热至比重小于惰性气体层351的温度为止的规定气体时，设置对规定气体进行加热而生成低比重气体的加热装置。加热装置只要是能够适当地加热规定气体者，则可采用各种方式，例如也可使用通过电热线来加热空气的电加热器。本实施方式中是热交换器39，所述热交换器39包含：供给口391，供给规定气体；管路393，设在熔融缸21内，对从供给口391送出的规定气体进行加热；以及排出口395，将通过管路393而经加热的规定气体排出到熔融缸21内。如图1及图4所示，从供给口391被送往管路393的规定气体通过熔融缸21内的热而受到加热，并从设在材料供给口23附近的排出口395作为低比重气体而排出。若是此种热交换器39，则能够利用熔融缸21的热来对规定气体进行加热，因此可更廉价地生成低比重气体。另外，图4中，对于加热器25及隔热部251省略了图示。

低比重气体是从以围绕成形材料81的方式而设的供给口391大致均等地供给。所供给的低比重气体欲上升以围绕成形材料81，但低比重气体的上升因来自外部空气的压力而停留。因此，被热交换器39加热的低比重气体作为覆盖惰性气体层351的低比重气体层371发挥功能。可以说，由低比重气体的气流，形成防止外部空气侵入的气障(gasbarrier)。所供给的低比重气体的量只要是外部空气不会流入的程度即可。而且，考虑到防止惰性气体漏出的观点，成形材料81与供给口391之间的间隙是在可适当地进行低比重气体供给的范围内小者为佳，根据设想使用的最大的成形材料81的大小来设计。

材料供给装置6从材料供给口23供给成形材料81。材料供给装置6例如是如图3所示那样，具备臂611及升降装置613的装置，所述臂611抓持成形材料81，所述升降装置613使臂611上下。臂611逐根地抓持成形材料81。升降装置613构成为，控制臂611的高度位置、下降速度以及切换控制臂611下降的开始及中断。成形材料81在由臂611所抓持的状态下，逐渐从材料供给口23下降，从浸在熔融材料83中的部位开始逐渐熔融。除了如以上那样具体例示的以外，材料供给装置6还可利用各种方式，使成形材料81局部熔融等而逐次少量地供给成形材料81的结构，在防止材料供给口23附近的急剧的温度下降方面较为理想。

而且，理想的是，如图5所示，在材料供给口23设置可开闭的材料供给口盖231。当未进行成形材料81的供给时，关闭材料供给口盖231，由此，能够更佳地防止惰性气体的漏出。另外，在关闭材料供给口盖231时，防止熔融缸21的内压升高，也可设置适合于材料供给口盖231的大小的间隙，还可中断来自低比重气体供给装置37的低比重气体供给。而且，若不设置材料供给口盖231，则通过在未进行成形材料81的供给时增多低比重气体的供给量，便能够适当地抑制惰性气体的漏出。

而且，设置对熔融缸21内的熔融面85的高度进行测定的液面计33。液面计33，可采用浮标(float)式、激光(laser)式等各种方式者。材料供给装置6以熔融面85的高度处于规定范围内的方式来供给成形材料81。由此，能够不多不少地供给成形材料81，并且能够防止盖部217与熔融材料83的接触。

射出装置4使活塞(plunger)驱动装置41运行而使活塞43后退，对从熔融缸21通过连结构件5的连通路径51被送往射出装置4的熔融材料83进行计量。射出装置4通过多个加热器47而保温在能够维持熔融材料83的熔融状态的规定温度范围内。射出装置4对熔融材料83进行计量后封闭连通路径51，随后，使活塞驱动装置41运行而使活塞43前进至射出装置4的规定位置为止。当活塞43前进至规定位置为止时，射出装置4中的规定量的熔融材料83从射出喷嘴(nozzle)45射出至未图示的模具的模腔空间内。

连结构件5连结熔融缸21与射出装置4，熔融缸21与射出装置4利用连结构件5中的连通路径51而连通。连结构件5通过加热器53而保温在能够维持熔融材料83的熔融状态的规定温度范围内。

防逆流装置7例如包括：阀座71，形成在熔融缸21的内孔面上；杆状的防逆流阀杆73，离开/接触阀座71；以及作为阀杆驱动装置的液压缸等流体压力缸75，被固定于熔融缸21的侧面，以驱动防逆流阀杆73进退。连通路径51通过防逆流装置7而在计量动作开始时打开，并在即将进行射出动作之前关闭。另外，防逆流装置7也可设于射出装置4或连结构件5，而且，也可采用止回阀(check valve)或者回转阀(rotary valve)等以往公知的阀。

以上说明的发明并不限定于所述实施方式，可基于所述发明的主旨进行各种变形，这些变形并不排除在本发明的范围以外。尤其，对于具体的装置而言，具有符合本发明主旨的基本功能的装置包含在本发明中。

Claims (9)

1.一种射出成形机，其特征在于包括：

熔融装置；以及

射出装置，将自所述熔融装置送出的熔融材料射出，

所述熔融装置包括：

熔融缸，被加热至规定温度，使从材料供给口供给的成形材料熔融而生成熔融材料；

惰性气体供给装置，向所述熔融材料的熔融面上供给惰性气体而形成惰性气体层；以及

低比重气体供给装置，向所述惰性气体层上供给低比重气体而形成低比重气体层，所述低比重气体是与所述惰性气体不同种类的气体，

所述低比重气体层的比重小于所述惰性气体层，

所述低比重气体是被加热至比重小于所述惰性气体层的温度为止的空气或氮。

2.根据权利要求1所述的射出成形机，其中，

所述成形材料为轻金属。

3.根据权利要求2所述的射出成形机，其中，

所述成形材料为镁合金或铝合金。

4.根据权利要求1所述的射出成形机，其中，

所述惰性气体为氩。

5.根据权利要求1所述的射出成形机，其中，

所述低比重气体供给装置包含加热装置，所述加热装置对所述空气或所述氮进行加热而生成所述低比重气体。

6.根据权利要求5所述的射出成形机，其中，

所述加热装置为电加热器。

7.根据权利要求5所述的射出成形机，其中，

所述加热装置为热交换器，所述热交换器包括：

供给口，供给所述空气或所述氮；

管路，设在所述熔融缸内，对从所述供给口送出的所述空气或所述氮进行加热；以及

排出口，将通过所述管路而经加热的所述空气或所述氮排出到所述熔融缸内。

8.根据权利要求1所述的射出成形机，其还包括：

环境测定计，测定所述惰性气体层的氧浓度、氮浓度或惰性气体浓度中的至少一者；以及

冷却器，设在所述熔融缸与所述环境测定计之间，对所述惰性气体进行冷却，

所述惰性气体供给装置控制惰性气体的供给量，以使所述环境测定计的检测值呈现规定范围内。

9.根据权利要求1所述的射出成形机，其还包括：

材料供给口盖，设在所述材料供给口且可开闭，

所述材料供给口盖在未供给所述成形材料时关闭。

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