JP2001001122A - 軽合金の射出成形方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置全体の高さ寸法を過大にしなくても、気
泡や引けの少ない高品質な軽金属成形品を射出成形でき
るようにする。 【解決手段】 実質的に縦向きのチャンバー４内におい
て金属溶湯５を押出スクリュー３で剪断しながら冷却し
て半凝固スラリー７に遷移させたあと、チャンバー２の
下端排出口から排出されてきた半凝固スラリー７をいっ
たん水平方向に向きを変えて水平方向に型開閉する成形
金型２４，２６に射出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばマグネシウ
ムやアルミニウム等の軽合金を鋳造するための射出成形
方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、樹脂の射出成形に近い形式で
軽合金材料を成形する方法として、軽合金材料を半凝固
スラリーにして成形金型内に射出する方法がある。この
種の軽合金の射出成形方法では、一般に、ペレット状の
原料をスクリュー押出機の内部で加熱したり（特表平３
−５０４８３０号公報参照）、あるいは、半溶融状態に
加熱されたインゴット原料を粉砕機で粒状にしたものを
スクリュー押出機の内部で加熱することにより（特許第
２８３２６２５号公報、特開平９−１０８８０５号公報
参照）、軽合金材料を半凝固状態にしている。

【０００３】しかるに、上記の方法では、いずれも出発
原料が固体金属であるため、押出スクリューの上流部の
磨損や折損が激しいとともに、スクリュー押出機の負荷
トルクや加熱攪拌経路を大きくせねばならず、専ら装置
が大型になるという欠点がある。また、上記の方法で
は、固相原料と半凝固スラリーがスクリュー押出機内の
軸方向に混在しており、このため、射出時の計量が不安
定になりがちで、かつ、不活性ガスの巻き込みによって
成形品に気泡が混じりやすいので、不良品が発生しやす
いという欠点もある。

【０００４】そこで、固体原料を加熱して半凝固スラリ
ーにすることに伴う上記不都合を解消すべく、縦向きの
チャンバー内において金属溶湯を押出スクリューで剪断
しながら冷却して半凝固スラリーに遷移させたあと、チ
ャンバーの下端排出口から排出されてきた半凝固スラリ
ーを成形金型に射出する方法が提案されている（レオモ
ールディング法：特表平９−５０８８５９号公報、及
び、チクソモールディング方：特開平９−１０３８５９
号公報参照）。そして、縦向きのチャンバー内で金属溶
湯を冷却しながら半凝固スラリーに遷移させて射出する
上記射出成形方法の場合、特表平９−５０８８５９号公
報に記載されているように、押出スクリューそのものを
急激に下降させて射出するインライン方式と、特開平９
−１０３８５９号公報に記載されているように、押出ス
クリューとは別の水平方向に移動する射出プランジャで
半凝固スラリーを射出するプリプランジャ方式とがあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来の
射出成形方法のうち、特表平９─５０８８５９号公報に
記載のインライン方式では、下方から降りてくる縦向き
のチャンバーの下端排出口（ノズル）をその下方に配置
した成形金型の上部に着脱自在に直結するようにしてい
るので、装置全体が高くなり過ぎて設備コストが高騰す
るとともに、メンテナンスコストが高くなるという欠点
がある。特に、成形品のサイズに伴って成形金型が大き
くなる場合には、スクリュー押出機の上部に連結される
モータやプランジャ等の駆動系や金属溶湯の貯溜ホッパ
ーをよりいっそう高く配置する必要があり、実操業を行
う鋳造設備としては甚だ不安定な配置にせざるを得な
い。

【０００６】一方、特開平９−１０３８５９号公報に記
載のプリプランジャ方式においては、射出プランジャの
先のノズルが水平方向に向いているので、このノズルを
成形金型の側部に接続すれば、上記インライン方式の場
合に比べて装置全体の高さ寸法をある程度は低減するこ
とができる。しかし、特開平９−１０３８５９号公報に
記載の装置では、チャンバーの上部に大型の溶解炉（同
公報の図１に示すヒータ２５付きのフィーダ２０）を直
に接続しているので、この点で装置全体の高さ寸法をコ
ンパクト化するには自ずから限界がある。

【０００７】すなわち、チャンバーの上部に溶解炉を接
続する構造にすると、固体状態の金属がチャンバーに混
入する恐れがあるので、かかる混入を防止するために炉
内で完全に固体材料を溶融させる必要がある。そして、
この場合、射出成形サイクルを可及的に短期化するため
には、溶解炉に多くの金属溶湯を貯溜しておく必要があ
るが、これではチャンバーの上部の溶解炉が益々大型化
し、装置としては甚だ不安定なものになる。本発明は、
このような実状に鑑み、装置全体の高さ寸法を過大にし
なくても、気泡や引けの少ない高品質な軽金属成形品を
射出成形できるようにすることを目的とする。

【０００８】ところで、特表平９−５０８８５９号公報
に記載のインライン方式では、液相と半凝固相が混在す
る材料中を押出スクリューを急激に下降させてスラリー
を射出するようにしているので、押出スクリューのフラ
イトの摩耗が激しく、また、押出スクリューの上部に付
着したスラリーが軸封部分を損傷させ易いという固有の
課題がある。また、特開平９−１０３８５９号公報に記
載の装置では、固定原料を加熱して金属溶湯にするため
の溶解炉がチャンバーの上部に接続されているため、大
量の金属溶湯が常にチャンバーの上部に存在することに
なり、この点で安全上好ましくないし、また、かかる溶
解炉をチャンバーの上部に接続した場合には流量の制御
が難しいという固有の課題がある。

【０００９】従って、本発明は、これらの固有の課題を
解決することを第二の目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
べく、本発明は次の技術的手段を講じた。すなわち、本
発明装置は、実質的に縦向きのチャンバー内において金
属溶湯を押出スクリューで剪断しながら冷却して半凝固
スラリーに遷移させたあと、前記チャンバーの下端排出
口から排出されてきた半凝固スラリーを成形金型に射出
するタイプの射出成形装置において、型締め装置は固定
金型に対して移動金型を水平方向に開閉するように構成
されており、チャンバーの下端排出口に、縦方向の第一
流路とこの流路の下端から水平方向に延びかつ固定金型
に連通する第二流路を内部に有する接続部材が接続され
ているものである。

【００１１】この場合、チャンバーの下端排出口から排
出される半凝固スラリーはいったん水平方向に向きを変
え、その射出方向と同じ水平方向に型開閉する成形金型
に射出されることになるので、成形金型やそのストロー
ク量を大きくしても、スクリュー押出機を必要以上に高
く配置する必要がなくなる。また、本発明装置では、縦
向きのチャンバー内において金属溶湯を押出スクリュー
で剪断しながら冷却して半凝固スラリーに遷移させるの
で、従前のレオモールディング法と同様に、固体原料を
加熱して半凝固スラリーにすることに伴う種々の不都合
を解消することができ、その上、気泡や引けの少ない高
品質な軽金属成形品を射出成形することができる。

【００１２】上記の本発明おいて、スクリュー押出機が
押出スクリューを軸方向に移動させて半凝固スラリーを
射出する射出機能を備えている場合には、射出流路の第
二流路内に射出プランジャを設ける必要はなく、射出流
路は第一流路と第二流路とからなるほぼＬ字形の流路に
形成することができる。この場合、第一流路と第二流路
の交差部分に半凝固スラリーを滑らかに方向転換させる
ためのアール部を形成しておけば、押出スクリューの下
方移動により半凝固スラリーをスムーズに水平方向に射
出できるようになる。

【００１３】一方、スクリュー押出機が軸方向に移動し
ない押出スクリューを備えており、このため、同押出機
が半凝固スラリーを射出する射出機能を備えていない場
合には、射出流路の第二流路内に水平方向に移動する射
出プランジャを設けることにしてもよい。この場合、第
二流路内の半凝固スラリーがスクリュー押出機に逆流す
るのを防止する逆止弁を第一流路に設けておけば、射出
成形時における１ショットの計量が極めて正確に行える
ようになる。

【００１４】また、本発明装置は、前記した射出成形装
置において、型締め装置と実質的に同じグランドレベル
に設置された固体原料を加熱して金属溶湯にする溶解炉
と、この溶解炉内の金属溶湯を不活性ガスでシールされ
た供給管路を介して貯溜ホッパーに供給する溶湯供給手
段と、を備えているものである。この場合、溶解炉が型
締め装置と実質的に同じグランドレベルに設置され、か
かる溶解炉内の金属溶湯を供給管路を介して貯溜ホッパ
ーに供給するようにしているので、サイクルタイムに合
わせた必要量の金属溶湯をホッパーに供給することがで
き、大量の金属溶湯を装置の高所に配置する必要がな
く、安全上好ましいものとなる。

【００１５】また、グランドレベルに設置する溶解炉
は、固体材料を瞬時に金属溶湯に溶融する電磁誘導加熱
方式の加熱装置を備えたものが好ましく、これによって
溶解炉もコンパクトになり、常時大量に溶湯状態に合金
を貯溜しておかねばならない方法に比べて極めて安全で
ある。また、本発明装置は、前記した射出成形装置にお
いて、貯溜ホッパー内の金属溶湯の湯面高さを検出する
レベルセンサと、このセンサからの信号に基づいて前記
金属溶湯の湯面高さが押出スクリューの軸封位置よりも
高くならないように当該貯溜ホッパーに対する金属溶湯
の供給量を制御する制御装置と、を備えたものである。

【００１６】この場合、上記制御装置によって貯溜ホッ
パー内の金属溶湯の湯面高さが押出スクリューの軸封位
置よりも高くならないように制御されるので、チャンバ
ー内の材料の水頭圧が軸封位置を越えることがない。こ
のため、押出スクリューの上部に半凝固スラリーが付着
しても、そのスラリーが押出スクリューの軸封部分に至
るのが可及的に防止され、同軸封部分が損傷され難くな
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明の第一の実施形態
を示している。この実施形態に係る軽合金の射出成形装
置１は、チャンバー２の内部に押出スクリュー３を回転
自在に有する垂直に配置されたスクリュー押出機４と、
チャンバー２の上端部に接続された金属溶湯５を貯溜す
るための貯溜ホッパー６と、を備えている。

【００１８】また、この射出成形装置１は、貯溜ホッパ
ー６からチャンバー２内に供給された金属溶湯５が半凝
固スラリー７となるように冷却する冷却手段８と、チャ
ンバー２の下端排出口から排出された半凝固スラリー７
が射出される型締め装置９と、を備えている。この射出
成形装置１の構成部材のうち、貯溜ホッパー６は、溶解
炉１０で溶解された金属溶湯５を受け入れてこれを溶融
状態で貯溜するもので、このホッパー６の下端開口部は
チャンバー２の上端部に接続されている。

【００１９】また、貯溜ホッパー６の下部には、アルゴ
ン等の不活性ガスを当該ホッパー６の下部から吹き込む
シール手段（図示せず）が接続されており、このシール
手段からの不活性ガスにより貯溜ホッパー６内の金属溶
湯５をバブリングして不純物を除去するとともに、金属
溶湯５の湯面を不活性ガスでシールするようにしてい
る。チャンバー２の上端には駆動モーター１１が直結さ
れ、この駆動モーター１１の駆動軸には、チャンバー２
の内部に回転自在に挿通された押出スクリュー３の上端
が連結されていて、この押出スクリュー３は、その下端
がチャンバー２内で自由端となるように片持ち状に配置
されている。

【００２０】駆動モーター１１の上部には上下方向に出
退するシリンダロッドを有する射出シリンダ１２が接続
され、この射出シリンダ１２のシリンダロッドに前記駆
動モーター１１が直結されている。このため、本実施形
態のスクリュー押出機４では、射出シリンダ１２のシリ
ンダロッドを下方に突出することにより駆動モーター１
１を介して押出スクリュー３を軸方向下方に移動させ、
これにより、チャンバー２内の下端部に溜まっている半
凝固スラリー７を外部に射出できるようになっている。

【００２１】チャンバー２の外周面は前記冷却手段８で
覆われており、この冷却手段８は、上下方向に分離され
た複数の温度制御ジャケット１３よりなる。そして、こ
のジャケット１３内に金属溶湯５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、チャンバー２内の金
属溶湯５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。なお、チャ
ンバー２内の金属溶湯５を高精度に温度制御するため
に、各温度制御ジャケット１３は加熱機能も兼ね備えて
いる。

【００２２】チャンバー２の下端排出口には、ほぼＬ字
形に形成された接続管路（接続部材）１４が接続され、
この接続管路１４は、垂直方向の第一流路１５とこの流
路１５の下端から水平方向に延びる第二流路１６とから
なる射出流路１７を内部に備えている。このうち、第一
流路１５の上端はチャンバー２の下端排出口に接続さ
れ、第二流路１６の出口は、後述する型締め装置９の固
定盤２３に固定された固定金型２４に接続されている。
本実施形態では、上記第一流路１５と第二流路１６の交
差部分に半凝固スラリー７を滑らかに方向転換させるた
めのアール部１７Ｒが形成されており、これにより、押
出スクリュー３の下方移動により半凝固スラリー７をス
ムーズに水平方向に射出できるようにしている。

【００２３】なお、接続管路１４の外周面にも、その内
部の半凝固スラリー７を一定温度に保つための温度制御
ジャケット１３が設けられている。第二流路１６の出口
内には、射出するとき以外は閉じた状態になっているノ
ズル１８が設けられている。このノズル１８は、その外
周部に設けた温度制御ジャケット１３等よりなる温度制
御手段によりノズル先端に金属固体栓を形成してノズル
封鎖するものや、ノズル先端に設けた機械式又はばね式
のシャットオフバルブによりノズル封鎖するものを使用
できるもっとも、金属固体栓を形成する際にノズル先端
付近に固相率の高い部分が生じない点、及び、固体栓が
製品に混入する可能性がない点で、シャットオフバルブ
を用いる後者タイプのノズルの方が好ましい。

【００２４】前記型締め装置９は、基台２０上に立設さ
れたリンクハウジング２１と、このハウジング２１に水
平方向のタイバー２２を介して固定された固定盤２３
と、この固定盤２３に固定された固定金型２４と、タイ
バー２２に対して摺動自在に貫通支持された可動盤２５
と、固定金型２４に対して水平方向に開閉自在となるよ
う可動盤２５に固定された移動金型２６と、を備えてい
る。リンクハウジング２１の外面中央部には型締めシリ
ンダ２７が固定され、この型締めシリンダ２８のシリン
ダロッド２８の先端は可動盤２５の中央部に連結されて
いる。このリンクハウジング２１と可動盤２５同士は、
これらが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２９で連結さ
れている。

【００２５】可動盤２５のリンクハウジング２１側の側
面には押出シリンダ３０が設けられ、この押出シリンダ
３０の押出ロッド３１は可動盤２５を貫通して移動金型
２６に連結されている。従って、この型締め装置９で
は、型締めシリンダ２７のシリンダロッド２８を突出さ
せてリンク２９を一直線上に伸びた状態にし、このリン
ク２９の突っ張り状態において押出シリンダ３０の押出
ロッド３１を突出させることにより、移動金型２６を可
動金型２４に対して強力に押圧できるようになってい
る。

【００２６】次に、上記射出成形装置１の作用とそれに
よる軽合金の射出成形方法について説明する。まず、電
磁誘導加熱方式の溶解炉１０から機械式あるいは電磁ポ
ンプ等の手段で貯溜ホッパー６内に投入された金属溶湯
５は、ガスシールされた状態でスクリュー押出機４のチ
ャンバー２の上部に供給され、各温度制御ジャケット１
３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押出ス
クリュー３の剪断作用によって破砕し、微細な結晶粒が
生成されて半凝固スラリー７に遷移する。

【００２７】その後、この半凝固スラリー７は、押出ス
クリュー３によってスラリーポンプと同じように温度制
御されながら下方へ押し出される。この際、接続管路１
４のノズル１８は閉鎖されているので、押出スクリュー
３には自らの回転に伴う押出力によって軸方向上方に負
荷がかかる。一方、スクリュー押出機４の射出シリンダ
１２には一定の背圧が設定されており、この背圧に打ち
勝つ内圧がチャンバー２内に発生すると、押出スクリュ
ー３が軸方向上方に移動し、チャンバー２の下端部に半
凝固スラリー７が溜まり、所定量に計量される。

【００２８】なお、このとき、半凝固スラリー７と言え
ども合成樹脂等に比べると非常に低粘度であるため、そ
のスラリー７の粘度によっては、射出シリンダ１２への
逆背圧によって押出スクリュー３を強制的に上方へ移動
させて所定量の計量を行わねばならないこともある。こ
のようにして、半凝固スラリー７の計量が行われると、
押出スクリュー３の上方移動と回転が停止し、射出シリ
ンダ１２が押出スクリュー３を下方に一気に移動させ
る。この押出スクリュー３の下方移動により、チャンバ
ー２の下端部に溜まっていた計量済みの半凝固スラリー
７が接続管路１４の射出流路１７を介して成形金型（固
定金型２４及び移動金型２６）のキャビティ内に射出さ
れ、一定形状に成形される。

【００２９】上記した本実施形態の射出成形方法によれ
ば、金属溶湯５から出発して半凝固スラリー７を生成し
ているので、微細な結晶粒が均一に分散された組織にな
り、機械的特性に優れかつバリの少ない高品質な成形品
を得ることができる。すなわち、本実施形態の射出成形
方法では、垂直なチャンバー２内において金属溶湯５を
半凝固スラリー７に遷移させているので、金属溶湯５に
含まれている不活性ガスを圧力及び浮力によって抜き出
してから、同溶湯５が半凝固スラリー７に遷移すること
になる。このため、射出時の計量を正確に行えるととも
に、不活性ガスの巻き込みによって成形品に気泡が混じ
るのも防止でき、不良品の発生が極力防止されることに
なる。

【００３０】また、出発原料が金属溶湯５でありこれを
半凝固スラリー７に冷却しながら下方に搬送しているの
で、押出スクリュー３の上流部の磨損や折損を低減でき
るとともに、スクリュー押出機３の負荷トルクや攪拌経
路をそれほど大きく取る必要がなくなり、装置のコンパ
クト化が可能になる。更に、チャンバー２の下端排出口
から射出される半凝固スラリー７をいったん水平方向に
向きを変えたあと水平方向に型開閉する成形金型２４，
２６に射出しているので、成形金型２４，２６やそのス
トローク量の大きさとは関係なく、スクリュー押出機４
を必要以上に高く配置する必要がなくなる。このため、
装置全体の高さ寸法を過大に設定しなくても、気泡や引
けの少ない高品質な軽金属成形品を射出成形することが
できる。

【００３１】図２は、本発明の第二の実施形態を示して
いる。この実施形態の射出成形装置１では、スクリュー
押出機４のチャンバー２が型締め装置９の反対側にやや
倒れた状態に傾斜して設けられており、これにより、第
一実施形態の場合に比べて、装置全体の高さをより低く
抑えるようにしている。なお、このスクリュー押出機４
の傾斜度合いは、押出スクリュー３のヘリカル角とほぼ
同程度になるように設定されており、この程度の傾斜度
合いであれば、チャンバー２の内部での気泡の除去や半
凝固スラリー７の軸上部への付着が発生することがな
く、良好な安定運転が行える。

【００３２】しかして、本発明における「実質的に縦向
き」とは、チャンバー２が垂直に立設されている場合だ
けでなく、チャンバー２の内部での気泡の除去や半凝固
スラリー７の軸上部への付着が発生しない程度に傾いた
状態をも包含する。なお、その他の構成及び作用は第一
実施形態の場合と同様であるので、図面に同一符号を付
して詳細説明を省略する。図３は、本発明の第三の実施
形態を示している。この実施形態の射出成形装置１で
は、押出スクリュー３は軸方向に移動しないようにチャ
ンバー２内に挿通され、このため、駆動モーター１１の
上端には前記射出シリンダ１２は設けられていない。

【００３３】その代わりに、チャンバー２の下端排出口
は、水平方向に出退する射出プランジャ３３が内部に挿
通された計量シリンダ（接続部材）３４の前端上部に接
続されている。この計量シリンダ３５の前端部には、垂
直方向の第一流路１５と水平方向の第二流路１６よりな
る射出流路１７が構成されていて、第二流路１６内の半
凝固スラリー７がチャンバー２側に逆流するのを防止す
る逆止弁（図示せず）が第一流路１５に設けられてい
る。また、計量シリンダ３４の後端には、射出プランジ
ャ３３を固定金型２４側へ突出させるための射出シリン
ダ３６が設けられている。このため、この射出成形装置
１では、計量シリンダ３４の第二流路１６内に一定量の
半凝固スラリー７を溜めたあと、射出プランジャ３３を
一気に突出させることにより、その半凝固スラリー７を
成形金型２４，２６内に射出することができる。

【００３４】このように、本実施形態によれば、水平方
向に射出する射出プランジャ３３で第二通路１６内の半
凝固スラリー３３を水平方向に射出するようにしている
ので、スクリュー押出機４の上部に射出シリンダ１２を
設ける必要がなくなり、第一実施形態の場合に比べて装
置全体の高さをより低く抑えることができる。また、図
３に示すように、本実施形態では、型締め装置９の固定
盤２３の中央部を切り欠いて形成した内空部３５にスク
リュー押出機４のチャンバー２が埋め込まれており、こ
れにより、水平方向の射出プランジャ３３を採用したこ
とに伴う装置長さの増大を極力防止するようにしてい
る。

【００３５】更に、本実施形態の射出成形装置１によれ
ば、第一及び第二実施形態の場合では得られない次の作
用効果を奏することができる。すなわち、本実施形態で
は、押出スクリュー３とは別の射出プランジャ３３で半
凝固スラリー３３を射出しているので、第一及び第二実
施形態の場合のように半凝固スラリー３３を射出するた
めに押出スクリュー３を高速移動させる必要がない。こ
のため、押出スクリュー３を高速移動することに伴う同
スクリュー３の先端部の摩耗を防止できるし、仮に射出
プランジャ３３が摩耗しても安価な当該プランジャ３３
のみを交換するだけで済む。

【００３６】また、インライン方式の場合、例えチャン
バー２を縦型に配置しても、押出スクリュー３の軸方向
移動によって多少は軸シール部へスラリーが侵入する恐
れがある。この点、本実施形態では、押出スクリュー３
を軸方向移動させる必要がないので、金属溶湯５の湯面
高さよりそれほど高くない位置に軸シール部を配置する
ことができる。このため、本実施形態では、駆動モータ
ー１１の設置高さそのものを低く設定することができ、
併せてその上に射出シリンダ１２を配置する必要がない
ので、装置全体の高さをより低く抑えることができる。
従って、第一及び第二実施形態の場合に比べて、設備の
安全性を向上できかつメンテナンスの容易化を図ること
ができる。

【００３７】図４は、本発明の第四の実施形態を示して
いる。この実施形態の射出成形装置１は、型締め装置９
と実質的に同じグランドレベルに設置された固体原料を
加熱して金属溶湯５にする溶解炉１０を備えており、こ
の溶解炉１０は、周知の電磁誘導方式によって内部の金
属材料を短時間で液相に溶融する機能を有する。この溶
解炉１０の内部には、スクリュー式ポンプ又は電磁式ポ
ンプ等よりなる溶湯供給手段３８が設けられ、この供給
手段３８は、供給管路３９を介してスクリュー押出機４
側の貯溜ホッパー６に接続されている。この供給管路３
９は、内外二重管構造になっており、外管と内管との間
を不活性ガスで満たして内管内の溶湯を不活性ガスでシ
ールし、これによって金属溶湯５の酸化を防止できるよ
うになっている。

【００３８】このように、本実施形態では、溶解炉１０
が型締め装置９と実質的に同じグランドレベルに設置さ
れ、かかる溶解炉１０内の金属溶湯５を供給管路を介し
て貯溜ホッパー６に供給するようにしているので、大量
の金属溶湯５を装置の高所に配置する必要がなく、安全
上好ましい。また、本実施形態の射出成形装置１は、金
属溶湯５の湯面高さを検出するレベルセンサ４０と、こ
のレベルセンサ４０からの信号に基づいて前記溶湯供給
手段３８による材料供給を制動する制御装置４１と、を
備えており、このレベルセンサ４０の液面検出高さは、
押出スクリュー３の軸封部４２よりも低くなるように設
定されている。

【００３９】なお、このレベルセンサ４０には、熱電対
や超音波センサを使用することができる。また、制御装
置４１によって、供給管路３９の途中に設けた電磁弁
（図示せず）を開閉して材料供給を制御する方式にする
こともできる。このように、本実施形態では、制御装置
４１によって貯溜ホッパー６内の金属溶湯５の湯面高さ
が押出スクリュー３の軸封位置よりも高くならないよう
に制御されるので、チャンバー２内の材料の水頭圧が軸
封部４２を越えることがない。このため、押出スクリュ
ー３の上部に半凝固スラリー７が付着しても、そのスラ
リー７が押出スクリュー３の軸封部分に至るのが可及的
に防止され、同軸封部分が損傷するのを有効に防止する
ことができる。

【００４０】なお、その他の構成は第一の実施形態の場
合（図１）と同様であるから、その場合と同じ符号を図
４に付すことにより、詳細な構造説明は省略する。ま
た、上記した第四の実施形態固有の構成は、前記第二の
実施形態（図２）や第三の実施形態（図３）にも採用す
ることができる。なお、本発明の各実施の形態を説明し
たが、これらの実施の形態は例示的なものであって限定
的なものではない。本発明の技術的範囲は冒頭の特許請
求の範囲により決定され、その意味に入るすべての態様
は本発明の範囲に含まれる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装置全体の高さ寸法を過大にしなくても、気泡や引けの
少ない高品質な軽金属成形品を射出成形できるので、射
出成形による高品質な鋳造品を安価に得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施形態に係る軽合金の射出成形装置の全
体側面図である。

【図２】第二実施形態に係る軽合金の射出成形装置の全
体側面図である。

【図３】第三実施形態に係る軽合金の射出成形装置の全
体側面図である。

【図４】第四実施形態に係る軽合金の射出成形装置の全
体側面図である。

【符号の説明】

１ 射出成形装置 ２ チャンバー ３ 押出スクリュー ４ スクリュー押出機 ５ 金属溶湯 ６ 貯溜ホッパー ７ 半凝固スラリー ８ 冷却手段 ９ 型締め装置 １４ 接続管路（接続部材） １５ 第一流路 １６ 第二流路 １７ 射出流路 ２４ 固定金型 ２６ 移動金型 ３３ 射出プランジャ ３４ 計量シリンダ（接続部材） ３８ 溶湯供給手段 ３９ 供給管路 ４０ レベルセンサ ４１ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 克典 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 神田 剛 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 藤沢 和久 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャンバー（２）の内部に押出スクリュ
   ー（３）を回転自在に有する実質的に縦向きに配置され
   たスクリュー押出機（４）と、前記チャンバー（２）の
   上部に接続された金属溶湯（５）を貯溜するための貯溜
   ホッパー（６）と、この貯溜ホッパー（６）から前記チ
   ャンバー（２）内に供給された金属溶湯（５）が半凝固
   スラリー（７）となるように冷却する冷却手段（８）
   と、前記チャンバー（２）の下端排出口から排出された
   前記半凝固スラリー（７）を射出成形するための型締め
   装置（９）と、を備えている軽合金の射出成形装置にお
   いて、 前記型締め装置（９）は固定金型（２４）に対して移動
   金型（２６）を水平方向に開閉するように構成されてお
   り、前記チャンバー（２）の下端排出口に、縦方向の第
   一流路（１５）とこの流路（１５）の下端から水平方向
   に延びかつ前記固定金型（２４）に連通する第二流路
   （１６）を内部に有する接続部材（１４，３４）が接続
   されていることを特徴とする軽合金の射出成形装置。
2. 【請求項２】 スクリュー押出機（４）は押出スクリュ
   ー（３）を軸方向に移動させて半凝固スラリー（７）を
   射出する射出機能を備えている請求項１に記載の軽合金
   の射出成形装置。
3. 【請求項３】 第一流路（１５）と第二流路（１６）の
   交差部分に半凝固スラリー（７）を滑らかに方向転換さ
   せるためのアール部（１７Ｒ）が形成されている請求項
   ２に記載の軽合金の射出成形装置。
4. 【請求項４】 スクリュー押出機（４）は軸方向に移動
   しない押出スクリュー（３）を備えており、射出流路
   （１７）の第二流路（１６）内に水平方向に移動する射
   出プランジャ（３３）が設けられている請求項１に記載
   の軽合金の射出成形装置。
5. 【請求項５】 第二流路（１６）内の半凝固スラリー
   （７）がスクリュー押出機（４）に逆流するのを防止す
   る逆止弁が第一流路（１５）に設けられている請求項４
   に記載の軽合金の射出成形装置。
6. 【請求項６】 型締め装置（９）と実質的に同じグラン
   ドレベルに設置された固体原料を加熱して金属溶湯
   （５）にする溶解炉（１０）と、この溶解炉（１０）内
   の金属溶湯（５）を不活性ガスでシールされた供給管路
   （３９）を介して貯溜ホッパー（６）に供給する溶湯供
   給手段（３８）と、を備えている請求項１〜５のいずれ
   かに記載の軽合金の射出成形装置。
7. 【請求項７】 貯溜ホッパー（６）内の金属溶湯（５）
   の湯面高さを検出するレベルセンサ（４０）と、このセ
   ンサ（４０）からの信号に基づいて前記金属溶湯（５）
   の湯面高さが押出スクリュー（３）の軸封位置よりも高
   くならないように当該貯溜ホッパー（６）に対する金属
   溶湯（５）の供給量を制御する制御装置（４１）と、を
   備えている請求項１〜６のいずれかに記載の軽合金の射
   出成形装置。
8. 【請求項８】 溶解炉（１０）は、固体材料を瞬時に金
   属溶湯（５）に溶融する電磁誘導加熱方式の加熱装置を
   備えている請求項１〜７のいずれかに記載の軽合金の射
   出成形装置。
9. 【請求項９】 チャンバー（２）は、内部の材料を加熱
   する加熱手段（１３）を備えている請求項１〜８のいず
   れかに記載の軽合金の射出成形装置。
10. 【請求項１０】 実質的に縦向きのチャンバー（４）内
    において金属溶湯（５）を押出スクリュー（３）で剪断
    しながら冷却して半凝固スラリー（７）に遷移させたあ
    と、そのチャンバー（２）の下端排出口から排出される
    前記半凝固スラリー（７）をいったん水平方向に向きを
    変えて同水平方向に型開閉する成形金型（２４，２６）
    に射出することを特徴とする軽合金の射出成形方法。
11. 【請求項１１】 次の工程（ａ）〜（ｄ）を備えている
    軽合金の射出成形方法。 （ａ） グランドレベルに設置されている溶解炉（１
    ０）によって軽合金材料を金属溶湯（５）に溶融する工
    程 （ｂ） 前記グランドレベルに実質的に縦向きに設置さ
    れているチャンバー（４）の貯溜ホッパー（６）に前記
    金属溶湯（５）を供給する工程、 （ｃ） 前記チャンバー（４）内において前記金属溶湯
    （５）を押出スクリュー（３）で剪断しながら冷却して
    半凝固スラリー（７）に遷移させる工程 （ｄ） 前記半凝固スラリー（７）を、前記チャンバー
    （２）の下端排出口から水平方向に向きを変えて前記グ
    ランドレベルに設置されている水平方向に型開閉する成
    形金型（２４，２６）に射出する工程