CN107999724B - 射出成形机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有效果地防止停滞，能够提高成形材料的熔融效率，并且能够获得均质的熔融材料的射出成形机。射出成形机包括：熔融装置，使成形材料熔融而生成熔融材料；射出装置，将从熔融装置供给的熔融材料予以射出；以及连结构件，包含连通熔融装置与射出装置的连通路径，熔融装置包括：材料供给口，被供给成形材料；分隔板，从材料供给口侧延伸到连通路径侧，将熔融装置的至少除了两端以外的内部予以分隔；以及搅拌装置，以在分隔板周围循环的方式搅拌熔融材料。

Description

射出成形机

技术领域

本发明涉及一种射出成形机。尤其，本发明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。

背景技术

专利文献1所揭示的射出成形机具备：熔融装置，对成形材料进行加热以使其熔融，而生成熔融材料；射出装置，计量规定量的熔融材料并射出至模具的模腔(cavity)空间；以及连结构件，连接熔融装置与射出装置。经熔融装置熔融的成形材料即熔融材料通过连结构件内的连通路径而被送往射出装置。

此种射出成形机中，若引起熔融材料的停滞，则热难以均等地传递至成形材料及熔融材料，熔融效率将下降。尤其，在材料供给口附近，未熔融的成形材料会剥夺热，因此熔融材料的温度容易下降。而且，尤其在成形材料为轻金属合金等合金材料的情况下，若引起长时间的停滞，则有产生沉积偏析现象(sedimentation and segregation)之虞。若产生沉积偏析现象，则可能引起成形品的品质下降等各种问题，即，成分元素的分布变得不均匀，从而造成局部性的特性变质，熔融材料的一部分低于熔点而呈固化状态。基于以上理由，理想的是对熔融材料进行搅拌，以免引起停滞。此处，例如在专利文献2中，揭示了一种具备对熔融材料进行搅拌的搅拌装置的射出成形机。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4119892号公报

专利文献2：日本专利特开2004-195527号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

但是，仅仅只设置搅拌装置是不够的。例如，在引用文献2所揭示的射出成形机中，被认为除了搅拌装置附近以外，并未充分地形成熔融材料的流动，有可能引起熔融材料的停滞。理想的是，就连熔融装置的整个内部也能搅拌到熔融材料。

本发明是有鉴于此种状况而完成，其目的在于提供一种射出成形机，所述射出成形机在熔融装置及分隔板中具有对熔融材料进行搅拌的搅拌装置，能够通过分隔板来形成有特征的流动，从而更有效果地防止停滞，能够提高成形材料的熔融效率，并且获得均质的熔融材料。

[解决问题的技术手段]

本发明提供一种射出成形机，包括：熔融装置，使成形材料熔融而生成熔融材料；射出装置，将从熔融装置供给的熔融材料予以射出；以及连结构件，包含连通熔融装置与射出装置的连通路径，熔融装置包括：材料供给口，被供给成形材料；分隔板，从材料供给口侧延伸到连通路径侧，将熔融装置的至少除了两端以外的内部予以分隔；以及搅拌装置，以在分隔板周围循环的方式搅拌熔融材料。

[发明的效果]

本发明的射出成形机中，以在设于熔融装置中的分隔板周围循环的方式形成熔融材料的流动，由此，就连熔融装置的整个内部也能形成熔融材料的流动而防止停滞，从而能够提高成形材料的熔融效率，并且获得均质的熔融材料。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的射出单元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B-B箭头剖面图，并且是表示材料供给装置6的另一实施例的概略图。

图5是图1的C-C箭头剖面图。

图6是本发明的第2实施方式的射出单元1的结构图。

图7是图6的D-D箭头剖面图。

图8是图6的E-E箭头剖面图。

[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：竖向气缸

23：横向气缸

25：材料供给口

27：端塞

29、47、53：加热器

31：分隔板

33：搅拌装置

35：惰性气体供给装置

37：环境测定计

39：液面计

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

231：槽部

233：盖部

291：隔热部

331：搅拌叶片

333：轴

335：马达

337：扭矩计

351：惰性气体层

611：臂

613、633：升降装置

631：钩

635：储料器

637：挡闸

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及图6中，是指面向熔融装置或射出装置而言的左侧的端部。所谓“后端”，是指供给成形材料81的一侧，具体而言，在图1及图6中，是指面向熔融装置或射出装置而言的右侧的端部。

实施方式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(ceramet)系的材料所包覆，以免造成熔损。

本发明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1与锁模单元的动作。

[第1实施方式]

如图1所示，熔融装置2包含：竖向气缸(cylinder)21，设于熔融装置2的后端侧；以及横向气缸23，连通于竖向气缸21且设于前端侧。如图1至图4分别所示，竖向气缸21是沿铅垂方向延伸的剖面U字形状，横向气缸23是沿水平方向延伸的剖面圆形状。在竖向气缸21及横向气缸23中，分别以密接的方式设有多个加热器29。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。例如包括：如图3及图4所示那样，底面为大致半圆形状者；或者如图7及图8所示的后述的第2实施方式那样，侧面与底面相连接的角带有弧形的形状者。相对于剖面U字形状的气缸，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29。而且，横向气缸23的前端由端塞(end plug)27予以堵塞。若可装卸地构成端塞27，则便于熔融装置2的维护。

竖向气缸21通过加热器29来对从材料供给口25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，并送往横向气缸23。被送往横向气缸23的熔融材料83一边由加热器29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31，从材料供给口25侧延伸到连通路径51侧，即，从后端侧延伸到前端侧，将熔融装置2的至少除了两端以外的内部予以分隔；以及搅拌装置33，对熔融材料83进行搅拌。搅拌装置33例如是使设在熔融装置2内的搅拌叶片(叶轮(impeller))331通过轴(shaft)333而利用马达335来旋转的齿轮泵(gear pump)。搅拌叶片331的形状是根据熔融装置2的形状或成形材料81的种类来选择合适的形状，例如既可为齿轮状，也可为桨叶(paddle)状。通过此种结构，如图5中的虚线箭头所示那样，形成在分隔板31周围循环的熔融材料83的流动，能够防止熔融材料83的停滞。结果，熔融装置2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。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向气缸23的熔融装置2时，难以防止整个横向气缸23中的停滞。在包含横向气缸23的熔融装置2中，使熔融材料83以在分隔板31周围循环的方式流动的做法尤其有效。另外，搅拌装置33设在熔融装置2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331接触，理想的是与材料供给口25隔开一定程度而设置。而且，分隔板31既可为一片，也可分割成多片。本实施方式中，以夹隔搅拌叶片331的方式设有两片分隔板31。

适宜的是，设置对马达335的转速及转矩进行检测的扭矩计337。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，理想的是在熔融材料83的熔融面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，由于镁合金存在与空气中的氧发生反应而燃烧的可能性，因此这种结构是非常优选的。本实施方式中，通过从惰性气体供给装置35向竖向气缸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，但适宜的是比重大于空气、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37，惰性气体供给装置35根据环境测定计37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37，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。

材料供给装置6从材料供给口25供给成形材料81。另外，当成形材料81为轻金属时，作为成形材料81，可使用小块坯(billet)或铸锭(ingot)。本说明书中，通过将金属精炼并浇注到铸模中而固化的铸块称为铸锭。，将对铸锭进行进一步铸造而主要成形为圆柱形状或方柱形状的、与铸锭相比为小型的铸块称作小块坯。

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25下降，从浸在熔融材料83中的部位开始逐渐熔融。

或者，材料供给装置6例如是如图4所示那样，具备钩(hook)631及升降装置633的装置，所述钩631支撑成形材料81，所述升降装置633使钩631上下。钩631在进行材料供给时被固定在成形材料81局部地浸在熔融材料83中的位置。在完成一根成形材料81的供给后，钩631通过升降装置633而上升，由储料器(stocker)635所储放的成形材料81经挡闸(shutter)637被逐根地送往钩631。

除了以上具体例示的以外，材料供给装置6还可利用各种实施方式，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25附近的熔融材料83的急剧的温度下降方面较为理想。在以往的装置中，例如作为铝合金的一种的ADC12的铸锭一般流通的最小大小也有约5kg，若将其一次性投放到熔融装置中，则会产生急剧的温度下降，因此必须重新铸造铸锭成更小的铸块即小块坯。若逐次少量地供给成形材料81，则即使将铸锭直接作为成形材料81，也能够保持高温，因此能够进一步降低与成形材料81相关的成本。

而且，设置对熔融装置2内的熔融面85的高度进行测定的液面计39。作为液面计39，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。

如前所述，理想的是，逐次少量地供给成形材料81，以免引起急剧的温度下降。作为控制成形材料81的供给量的方法，例如有下述方法。例如，材料供给装置6也可构成为，以合适的供给速度来进行成形材料81的供给。而且，材料供给装置6也可构成为，以合适的周期来切换成形材料81的供给的开始及中断。而且，材料供给装置6也可构成为，成形材料81浸在熔融材料83中的量为合适的体积。合适的供给速度、合适的周期、合适的体积是根据成形材料81的形状、种类、加热器29的温度、射出单元1的内部容量大小等来求出合适的值。例如，合适的体积是：不超过射出单元1的内部容量即熔融装置2、连通路径51及射出装置4的内部容量合计值的1vol％的量。以上所示的方法也可彼此组合而实施。

射出装置4使活塞(plunger)驱动装置41运行而使活塞43后退，对从熔融装置2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连结熔融装置2与射出装置4，熔融装置2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，形成在熔融装置2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，被固定于熔融装置2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。

[第2实施方式]

此处，对本发明的射出成形机的第2实施方式进行说明。另外，对于与第1实施方式实质上等同的构件标注相同的符号，并省略详细说明。

如图6所示，熔融装置2包含：竖向气缸21，设在熔融装置2的后端侧；以及横向气缸23，设在前端侧。横向气缸23具有贮存熔融材料83的槽部231、及设在横向气缸23上部的盖部233。如图6至图8分别所示，竖向气缸21是沿垂直方向延伸的剖面U字形状，横向气缸23的槽部231是沿水平方向延伸的剖面U字形状。在竖向气缸21及槽部231中，以沿着U字形状分别密接的方式而设有多个加热器29。在加热器29的周围，设有包含隔热原材料的隔热部291，以免来自加热器29的热逃逸至外部，从而提高热效率。盖部233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233，从而便于熔融装置2的维护。

理想的是，盖部233不与熔融材料83直接接触，在盖部233与熔融材料83之间设有规定厚度的空间层。本实施方式中，所述空间层为惰性气体层351，通过从惰性气体供给装置35向横向气缸23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。除此以外，通过以由液面计39所测定的熔融面85的高度不超过规定值的方式来控制成形材料81的供给，从而防止盖部233与熔融材料83的接触。

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 (19)

1.一种射出成形机，其特征在于包括：

熔融装置，使成形材料熔融而生成熔融材料；

射出装置，将从所述熔融装置供给的所述熔融材料予以射出；以及

连结构件，包含连通所述熔融装置与所述射出装置的连通路径，

所述熔融装置包括：

材料供给口，被供给所述成形材料；

横向气缸，将所述熔融材料送往所述连通路径且沿水平方向延伸；

分隔板，从所述材料供给口侧沿所述水平方向延伸到所述连通路径侧，将所述横向气缸的至少除了两端以外的内部予以分隔；以及

搅拌装置，以在所述分隔板周围循环的方式搅拌所述熔融材料。

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至3中任一项所述的射出成形机，其还包括：

扭矩计，检测所述搅拌装置的转速及转矩。

5.根据权利要求1所述的射出成形机，其中，

所述横向气缸包括：

槽部，贮存所述熔融材料；以及

盖部，可开闭或装卸地设于所述横向气缸的上部。

6.根据权利要求5所述的射出成形机，其中，

所述槽部具有U字形状的纵剖面。

7.根据权利要求5或6所述的射出成形机，其包括：

加热器，设于所述槽部；以及

隔热部，包含设于所述加热器周围的隔热原材料。

8.根据权利要求1所述的射出成形机，其中，

所述搅拌装置包含设于所述横向气缸中的旋转的搅拌叶片。

9.根据权利要求8所述的射出成形机，其中，

所述搅拌装置包含驱动所述搅拌叶片的马达，且还包括对所述马达的转速及转矩进行检测的扭矩计。

10.根据权利要求1所述的射出成形机，其中，

所述熔融装置包含：竖向气缸，具有所述材料供给口，连通至所述横向气缸且沿铅垂方向延伸；以及加热器，设于所述竖向气缸。

11.根据权利要求10所述的射出成形机，其中，

所述竖向气缸具有U字形状的纵剖面。

12.根据权利要求10或11所述的射出成形机，其中，

所述成形材料为小块坯或铸锭，

所述射出成形机还包括材料供给装置，所述材料供给装置将所述成形材料以局部地浸在所述竖向气缸中的所述熔融材料中的方式予以供给。

13.根据权利要求1所述的射出成形机，其还包括：

惰性气体供给装置，向所述熔融装置的内部供给规定浓度的惰性气体，以在所述熔融材料的熔融面上形成惰性气体层。

14.根据权利要求13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惰性气体浓度、氧浓度或氮浓度中的至少一种，

所述惰性气体供给装置根据所述环境测定计的测定值来控制所述惰性气体的供给量。

15.根据权利要求1所述的射出成形机，其中，

所述成形材料为小块坯或铸锭，

所述射出成形机还包括材料供给装置，所述材料供给装置将所述成形材料以局部地浸在所述熔融材料中的方式予以供给。

16.根据权利要求15所述的射出成形机，其中，

所述材料供给装置包括：

臂，抓持所述成形材料；以及

升降装置，使所述臂上下。

17.根据权利要求15所述的射出成形机，其中，

所述材料供给装置包括：

钩，支撑所述成形材料；以及

升降装置，使所述钩上下。

18.根据权利要求15所述的射出成形机，其还包括：

液面计，测定所述熔融装置内的所述熔融材料的熔融面的高度，

所述材料供给装置以所述熔融面的高度处于规定范围内的方式来供给所述成形材料。

19.根据权利要求15所述的射出成形机，其中，

所述材料供给装置以所述成形材料浸在所述熔融材料中的量不超过所述熔融装置、所述连通路径及所述射出装置的内部容量合计值的1vol％的方式来供给。

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