JP2001191168A - アルミニウムの射出成形方法及び成形機 - Google Patents

アルミニウムの射出成形方法及び成形機

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビレットを半溶融時に射出スリーブの内径に
適合した直径の成形材料に整形することによって、既製
サイズのビレットであっても支障なくアルミニウムの射
出整形を可能とする。 【解決手段】 アルミニウムのビレット5を該ビレット
よりも小径の整形穴42を先端に有する加熱スリーブ4
1に収容する。ビレット5を加熱スリーブ41内で半溶
融状態する。押圧部材43によりビレット5を整形穴4
2から押し出して所要長さだけ小径に押出整形する。整
形ビレット52をカッターにより一定寸法に裁断して射
出スリーブ21内の後退位置のプランジャ23の前面に
供給する。プランジャ23の前進移動により直ちに射出
充填を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ビレットと称さ
れている成形材料を、溶融状態にてプランジャにより金
型に射出充填するアルミニウムの射出成形方法及び成形
機に関するものである。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】アルミニウムの成形方
法としては、先ずアルミニウムのインゴットを溶融し、
それからビレットと称されている棒状の成形材料を製作
し、そのビレットを目的とする成形品のボリュームに合
わせて一定の長さに切断したのち、それを加熱(例えば
580℃)により半溶融状態にしてから、ロボットハン
ド等を用いて射出スリーブに投入し、射出プランジャに
より金型に射出充填して成形品を得る、という連続成形
方法が知られている。
【0003】この従来法では、製造設備の都合からビレ
ットのサイズが、長さは同じでも直径が76.2mm(3
インチ)〜152.4mm(6インチ)のものに制限され
ている。
【0004】それに対し、加熱筒内の溶融材料をプラン
ジャにより射出する成形機では、射出スリーブの内径及
び射出プランジャの直径が、成形する製品のサイズによ
り種々異なり、ビデオカメラやMDプレーヤーなどの比
較的小型の筐体を成形する成形機では、射出スリーブの
内径が40mmか、それ以下であることから、市販のビレ
ットでは寸法が大きすぎて射出スリーブ内に入れること
ができないという課題を有する。
【0005】またこの解決としては、射出スリーブに適
合した小径のビレットを製造すればよいのであるが、そ
のようなビレットの需要が拡大されない限り、それは小
ロットのオーダーメイドとなって極めてコスト高の材料
となり、成形材料として使用し難いものとなる。またビ
レットを旋盤などにより加熱筒内径に適合するまで削っ
て使用することも考えられるが、削りくずは材料ロスと
なり、また切削にも時間を要するので、このような解決
策でも材料のコストアップは避けられない。
【0006】さらにまた、成形品のボリュームに合わせ
て、一定の直径と長さに切断したビレットを高周波誘導
加熱器を採用して加熱するには、そのサイズにあわせた
最適なコイルを準備しなければならない。このため成形
に使用する射出スリーブのサイズに合わせて何種類もの
誘導加熱コイルを準備し、最適加熱条件を把握しておく
ことは非常に費用と労力を要する、という課題をも有す
る。
【0007】誘導加熱コイルによる加熱についても、成
形品の取り出しに時間がかかったり、いろいろな理由で
成形サイクルが変動することが多く、成形サイクルが変
化すると誘導加熱コイルから受ける熱量が変化してビレ
ット温度が変化してしまうという問題がある。また一定
長さのビレットを加熱しながら押出して成形する場合
は、成形とともに徐々にビレットの長さが短くなってく
るので、このようにビレットサイズが変化すると、誘導
加熱コイルによる加熱に温度が変動し易いという課題を
有する。
【0008】この発明は上記従来の課題を解決するため
に考えられたものであって、その目的は、ビレットを半
溶融時に射出スリーブの内径に適合した直径の成形材料
に整形することによって、既製サイズのビレットであっ
ても射出成形に支障なく使用することができる新たなア
ルミニウムの射出成形方法と成形機とを提供することに
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的によるこの発明
の方法は、アルミニウムのビレットを該ビレットよりも
小径の整形穴を先端に有する加熱スリーブに収容し、そ
のビレットを加熱スリーブ内で半溶融状態に加熱してか
ら、押圧部材により整形穴から押し出してビレットを所
要長さだけ小径に押出整形し、その整形ビレットをカッ
ターにより一定寸法に裁断して、射出スリーブ内の後退
位置のプランジャ前面に供給し、そのプランジャの前進
により直ちに整形ビレツトを半溶融状態で金型に射出充
填する、というものである。
【0010】またこの発明の方法は、上記加熱スリーブ
に収容したビレットの加熱を、加熱スリーブ外周に設け
たバンドヒータ又はバンドヒータと高周波誘導加熱器の
併用による加熱手段により行う、というものである。
【0011】この発明の射出成形機は、分割金型を固定
盤と可動盤の対向側面に取付けた型締機構と、内径が同
一径で後部上に材料受口が開設された所要長さの射出ス
リーブと、その内部に進退自在に挿入した射出用のプラ
ンジャと、そのプランジャを進退移動する射出スリーブ
後部の射出シリンダとからなる射出機構と、アルミニウ
ムの成形材料として供給されるビレットを、後端開口か
ら収容可能な内径で先端にビレットの整形穴を有する加
熱スリーブと、その加熱スリーブに進退自在に挿入した
押出部材と、その押圧部材を進退移動する駆動装置と、
加熱スリーブの先端面に摺動自在に当接したビレット整
形用のカッタープレートとからなり、加熱スリーブの先
端を上記射出スリーブの材料受口上方にセットして、射
出スリーブ上に設けた材料整形供給装置とからなる、と
いうものである。
【0012】また上記加熱スリーブは、セラミックス又
は非磁性体金属からなり、その後部外周に高周波誘導加
熱器を備え、それより前部の外周にバンドヒータを備え
る、というものである。
【0013】
【発明の実施の形態】図中1は型締機構、2射出機構
で、それらは機台3の上面に対向設置されている。4は
材料整形供給装置で、射出機構2の上に設置してある。
【0014】上記型締機構1は、固定盤11に対し可動
盤12をタイバーにより支持して進退自在に設け、その
可動盤12と固定盤11との対向側面に固定金型13a
と可動金型13bとを、それぞれ断熱材14を介して取
付けた構造からなる。
【0015】上記射出機構2は、内径が同一径で後部上
に材料受口22が開設された所要長さの射出スリーブ2
1と、その内部に進退自在に挿入した射出用のプランジ
ャ23と、射出スリーブ21に連設してピストンロッド
24をプランジャロッド25に連結した射出シリンダ2
6とからなり、その射出シリンダ26を機台3の上面に
据え付けた支持台27に載置して、射出スリーブ先端が
上記固定金型13aの型閉面に達する所まで、固定盤1
1を貫通して位置するように水平に設けてある。
【0016】上記材料整形供給装置4は、アルミニウム
の成形材料として供給される棒状のビレット5を、後端
開口から収容可能な内径で先端にビレット5の整形穴4
2を有する加熱スリーブ41と、その加熱スリーブ41
に進退自在に挿入した押圧部材43と、その押圧部材4
3のロッド44にピストンロッド(図示せず)を連結し
て、上記射出シリンダ26の上部に並行に設置した油圧
作動の押出用シリンダ45と、上記整形穴42と同一の
穴部を面内中央に穿設した加熱スリーブ41の先端面の
整形板46に、一対のガイド部材47,47を設けて摺
動自在に当接したビレット裁断用のカッタープレート4
8とからなる。このカッタープレート48の面内には上
記整形穴42と同一径の円形カッター49が穿設してあ
る(図2参照)。
【0017】なお、カッタープレート48は下縁が斜め
の切刃に形成されたものであってもよく、この場合に
は、切刃を整形穴42の上部に位置させてカッタープレ
ートをセットする。また図示のものは、上記押圧部材4
3の駆動装置として押出用シリンダ45を採用している
が、この駆動装置はサーボモータでもよく、この場合に
はナット部材により回転運動を押圧部材43の直線運動
に変換する周知のボールねじ軸を、上記ロッド44に替
えて押圧部材43に連結される。
【0018】上記加熱スリーブ41は、セラミック又は
非磁性体金属からなり、その外周に加熱手段が設けてあ
る。この加熱手段としてはバンドヒータ又は高周波誘導
加熱器などを採用することができる。図示の実施形態で
は、ビレット挿入のために開口した後部外周に網高周波
誘導加熱器51を取付け、それより前部の外周にバンド
ヒータ50を取付けて、高周波誘導加熱器51により半
溶融状態に加熱したビレットの保温を、バンドヒータ5
0により行うように構成している。
【0019】このような加熱スリーブ41は、先端を上
記材料受口22の上方にセットして、射出スリーブ21
の上部に重ね設けられ、その先端にて上記カッタープレ
ート48により所要肉厚にスライスされた整形ビレット
52が、自重により材料受口22に落ち込むようにして
ある。
【0020】上記カッタープレート48の駆動装置53
は、上記固定盤11の上に立設したスタンド部材54の
頂部の受板55に下向きに載置したエア又は油圧シリン
ダからなり、そのピストンロッド(図示せず)にカッタ
ープレート48をロッド56介して連結し、そのロッド
56と共に該カッタープレート48が所要寸法だけ上下
動するようにしてある。
【0021】このような構成の成形機において、既存サ
イズのビレット5を、成形材料としてアルミニウムの射
出成形を行うには、先ず上記加熱スリーブ41に後端開
口からビレット5を挿入し、外周囲に備える加熱手段に
よりビレット5を半溶融状態に加熱する。
【0022】この際の加熱温度は、580℃が最も好ま
しく、570℃以下では粘度(固い)が高すぎてビレッ
ト5を押圧部材43により先端の整形穴42から押し出
すのに非常な力が必要になる。反対に590℃以上では
粘度が低すぎて棒状が維持されず、上記整形穴42から
流出するようになる。
【0023】また図では省力したが、バンドヒータ50
のみによる全体加熱では、熱効率が低いためビレット5
の昇温が遅く成形開始までに時間が掛かる。成形開始時
間を短縮するには、外部で熱風炉や高周波誘導加熱器を
使ってハンドリングし易い温度、例えば560℃に予備
加熱してから、加熱スリーブ41に収容し、その後にバ
ンドヒータ50により580℃まで均一に加熱して、そ
の温度を維持するようにすればよい。
【0024】図示の場合には、ビレット5の加熱に高周
波誘導加熱器51とバンドヒータ50とを併用し、それ
らのコイルをスリーブ外周に並列に設置しているので、
効率が高い高周波誘導加熱器51によりビレット5が設
定温度まで短時間で昇温し、その後はバンドヒータ50
による保温をもって、ビレット5を一定温度に維持する
ことができる。
【0025】このような加熱スリーブ41では、上記射
出スリーブ21の内径が製品サイズから40mmで、それ
に適合するビレット5として直径36mmのものが要求さ
れるとき、入手したビレット5が直径76.2mm(3イ
ンチ)のものであつても、そのビレット5を、先端に3
6mmの整形穴42を有する加熱スリーブ41に後端開口
から挿入しながら、高周波誘導加熱器51により半溶融
状態に加熱し、ビレット全体が設定温度に加熱されて加
熱スリーブ41に収まったのち、上記押圧部材43の前
進により半溶融状態のビレット5を先方へ押圧するだけ
で、ビレット5の成形を行うことができる。
【0026】押圧部材43に加圧されたビレット5の先
端部は、上記整形穴42から押し出されて、直径36mm
のビレット52に整形される。この場合、上記カッター
プレート48の面内の円形カッター49も整形穴42と
同様な直径にあって、整形穴42に重ねてセットされて
いるので、ビレット5の先端部は円形カッター49か
ら、上記射出スリーブ21の材料受口22の上方に突き
出ることになる。
【0027】またビレット5の押出寸法(例えば40m
m)は予め設定されているので、設定寸法だけ押し出さ
れたときに、上記カッタープレート48を下方へ摺動す
ると、円形カッター穴49が下方へずれてビレット5は
36mmに縮径された長さ40mmの上記整形ビレット52
となって材料受口22に落ち込み、その材料受口22の
後部まで後退しているプランジャ23の前面に収まる。
また整形穴42はカッタープレート48のプレート面に
より閉鎖されて余圧によるビレット5の押し出されが防
止される。
【0028】上記整形ビレット52は半溶融状態にある
ので、そのままプランジャ23を前進移動して、整形ビ
レット52を射出スリーブ21の先端まで送込むと、整
形ビレット52は押圧力により分割金型13a,13b
の型閉面に形成されたキャビティ13cに射出充填され
て成形品となる。
【0029】このような成形手段では、射出スリーブ2
1への整形ビレット52の投入を素早く行えるので、冷
却による固化前に射出充填を完了することができ、成形
品の品質も一定化する。また射出スリーブ21は温度維
持のために、図では省略したが、バンドヒーターにより
加熱されて設定温度を維持し、整形ビレット52の冷却
固化を防止している。しかし、射出スリーブ21の温度
が高いとアルミニウムが溶着し易くなって射出充填が困
難になるので、その温度管理を確り行う必要があること
はいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係わるアルミニウムの射出成形機
の略示断面図である。
【図2】 図1のA−A線における縦断正面図である。
【符号の説明】
1 型締機構 2 射出機構 3 機台 4 材料整形供給装置 5 ビレット 21 射出スリーブ 23 射出用のプランジャ 41 加熱スリーブ 42 整形穴 43 押圧部材 48 カッタープレート 49 円形カッター 50 バンドヒータ 51 高周波誘導加熱器 52 整形ビレット

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウムのビレットを該ビレットよ
    りも小径の整形穴を先端に有する加熱スリーブに収容
    し、そのビレットを加熱スリーブ内で半溶融状態に加熱
    してから、押圧部材により整形穴から押し出してビレッ
    トを所要長さだけ小径に押出整形し、その整形ビレット
    をカッターにより一定寸法に裁断して、射出スリーブ内
    の後退位置のプランジャ前面に供給し、そのプランジャ
    の前進により直ちに整形ビレツトを半溶融状態で金型に
    射出充填することを特徴とするアルミニウムの射出成形
    方法。
  2. 【請求項2】 上記加熱スリーブに収容したビレットの
    加熱は、加熱スリーブ外周に設けたバンドヒータ又はバ
    ンドヒータと高周波誘導加熱器の併用による加熱手段に
    より行うことを特徴とする請求項1記載のアルミニウム
    の射出成形方法。
  3. 【請求項3】 分割金型を固定盤と可動盤の対向側面に
    取付けた型締機構と、内径が同一径で後部上に材料受口
    が開設された所要長さの射出スリーブと、その内部に進
    退自在に挿入した射出用のプランジャと、そのプランジ
    ャを進退移動する射出スリーブ後部の射出シリンダとか
    らなる射出機構と、 アルミニウムの成形材料として供給されるビレットを、
    後端開口から収容可能な内径で先端にビレットの整形穴
    を有する加熱スリーブと、その加熱スリーブに進退自在
    に挿入した押出部材と、その押圧部材を進退移動する押
    出用シリンダと、加熱スリーブの先端面に摺動自在に当
    接したビレット整形用のカッタープレートとからなり、
    加熱スリーブの先端を上記射出スリーブの材料受口上に
    セットして、射出スリーブ上に設けた材料整形供給装置
    と、からなることを特徴とするアルミニウムの射出成形
    機。
  4. 【請求項4】 上記加熱スリーブは、セラミックス又は
    非磁性体金属からなり、その後部外周に高周波誘導加熱
    器を備え、それより前部の外周にバンドヒータを備える
    ことを特徴とする請求項2記載のアルミニウムの射出成
    形機。
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