JP2001259818A - ホットランナ金型及びその成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャビティ内が排気されて負圧になっても、
ホットランナノズル内に保持された溶湯が射出前にキャ
ビティ内に吸い込まれることがないようにする。 【解決手段】 固定側金型２６のホットランナノズル３
２先端近くに設けられている熱電対５８を用いてホット
ランナノズル３２温度を制御し、ホットランナノズル内
湯道３２ａの直径（ａ）とランド部３２ｂの直径（ｂ）
の比（ｂ／ａ）が０．５〜０．８であるランド部３２ｂ
に形成されるコールドプラグ３８を完全溶解させない状
態で、内径が中心軸に対して３度以上の勾配を有するよ
うに大きくなっている先端部３２ｃを通って射出を行
い、射出された完全溶解していないコールドプラグ３８
を、可動側金型２８に形成され、中心軸方向への側面抜
き勾配が中心軸に対して１０度以下の凹部であるコール
ドプラグキャッチャ５６が受け入れた後、キャビティ３
３内に溶湯３６が充填されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マグネシウム合
金、アルミニウム合金、亜鉛合金などの金属射出成形に
用いられる金型内加熱ランナ内に溶湯を保持するホット
ランナ金型と、その成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６に従来のホットランナ金型を使用し
た金属射出成形機の一部を示す側断面図を、図７に従来
のホットランナ成形においてコールドプラグが溶解した
状態を示す側断面図を、図８に従来のホットランナ成形
においてキャビティ内に溶湯を射出し、冷却固化した状
態を示す側断面図を、図９にホットランナノズル先端部
付近の拡大側断面図を、それぞれ示す。

【０００３】これに示されるものは、内部にスクリュ１
０が設けられたシリンダーバレル１２の外周部に、シリ
ンダ１２を加熱するためのシリンダヒータ１４と、シリ
ンダヒータ１４を制御するためのシリンダ温度制御用熱
電対１６とがそれぞれ設けられている。シリンダ１２の
先端にはノズル１８が設けられており、ノズル１８の外
周部にはノズル１８を加熱するためのノズルヒータ２０
と、ノズルヒータ２０を制御するための熱電対２２とが
それぞれ設けられている。スクリュ１０は、これが回転
することにより加熱された溶融又は半溶融の金属材料
（以下溶湯という）３６をシリンダーバレル１２先端に
輸送、計量する。スクリュヘッド１０ａとシリンダーバ
レル１２先端との間にできる貯留部の溶湯３６とスクリ
ュ１０側の溶湯３６とは逆流防止リング１１により連通
又は遮断される。

【０００４】ホットランナ金型は、固定側金型２６と可
動側金型２８とにより構成されており、固定側金型２６
は、固定側金型バックプレート２５を介して成形機型締
め装置の固定側型盤２４に固定されて移動が拘束されて
いる。可動側金型２８は、図示されない可動側型盤に取
付けられて、固定側金型２６に接触及び離隔するように
移動可能に構成されており、固定側金型２６と可動側金
型２８とが整合することによりキャビティ３３及びオー
バーフロー３７が形成される。

【０００５】固定側金型バックプレート２５内には、マ
ニホールド３０とマニホールド３０を加熱保持するマニ
ホールド加熱誘導コイル３４とがそれぞれ収納されてお
り、固定側金型２６内には、マニホールド３０に接続し
先端がキャビティ３３内に開口したホットランナノズル
３２が設けられている。ホットランナノズル３２の外周
部には、これを加熱するためのノズル加熱用誘導コイル
３５と、ノズル加熱用誘導コイル３５を制御する熱電対
３７とがそれぞれ設けられている。ホットランナノズル
３２の先端部付近には、ホットランナノズル内湯道３２
ａの直径よりも小さい直径を有するランド部３２ｂが形
成されており、ランド部３２ｂには、成型品とホットラ
ンナノズル３２内の溶湯３６とが切り離される際に溶湯
３６が凝固して形成されるコールドプラグ３８が成形さ
れる。このコールドプラグ３８により溶湯３６が外部に
漏れないようになっている。

【０００６】ノズル１８の先端はマニホールド３０に当
接しており、シリンダ１２、ノズル１８、マニホールド
３０及びホットランナノズル３２内には、シリンダヒー
タ１４、ノズルヒータ２０、誘導加熱コイル３４及びノ
ズル加熱用誘導コイル３５により加熱された溶湯３６が
保持されている。

【０００７】可動側金型２８には、複数本のエジェクタ
ピン４０の一端が軸方向に移動可能に貫通しており、各
エジェクタピン４０の一端が可動側金型２８から突出す
ることにより成形品を押し出すことが可能である。各エ
ジェクタピン４０の他端はこれらを軸方向へ移動可能な
図示してないエジェクタプレートに固定されている。

【０００８】次に動作について説明する。マニホールド
３０及びホットランナノズル３２は、それぞれ誘導加熱
コイル３４及びノズル加熱用誘導コイル３５によって昇
温されており、ホットランナ内湯道３２ａの成形材料は
完全溶融もしくは半溶融状態で保持されている。ただ
し、通常時はノズル先端にコールドプラグ３８が形成で
きるような温度に調整されている。

【０００９】溶湯３６を射出する際には、まず、可動側
金型２８を移動させて固定側金型２６と可動側金型２８
とを閉じた状態にする。次に、図７に示されるように、
ノズル加熱用誘導コイル３５によりホットランナノズル
３２の先端温度を溶湯３６を加熱保持するための保持温
度から急上昇させてコールドプラグ３８を溶かし、ピー
ク温度到達と同時にスクリュ１０を高速で前進させて、
ホットランナ３０、ノズル１８及びシリンダ１２内の溶
湯３６を、図８に示されるように、ホットランナノズル
３２から順次キャビティ３３内に射出させる。

【００１０】ここで、代表的なマグネシウム合金である
ＡＺ９１Ｄの場合、ホットランナノズル３２先端近辺に
差し込まれた熱電対３７によって測定される温度で制御
されるノズル保持温度は５００℃〜５６０℃であり、射
出前昇温時には６００℃〜６５０℃まで短時間の間に加
熱されてコールドプラグ３８が完全に溶解される。

【００１１】金型２６及び２８は、溶湯３６よりもかな
り低い２００℃に加熱保持されており、さらに金型２６
及び２８は注入される溶湯３６の体積よりも十分に大き
いので、キャビティ３３内へ充填された溶湯３６の熱は
金型２６及び２８に直ちに奪われることになり、溶湯３
６は１秒以下という短時間で凝固する。

【００１２】射出後、ホットランナノズル３２の加熱出
力を落として、ホットランナノズル３２の温度を保持温
度まで降温する。ホットランナノズル３２先端部はキャ
ビティ３３に面しているので、キャビティ３３内と同じ
ように金型２６及び２８に熱を奪われて凝固相が形成さ
れる。

【００１３】この後、型開し、成形品が取り出される
が、その時にランド部３２ｂ内に残った凝固相がコール
ドプラグ３８となり、ホットランナノズル３２内の溶湯
３６の漏出を防ぐ。

【００１４】成形品を取り出し後、次のショットのため
に金型２６及び２８表面に離型剤が噴霧されて１サイク
ルが終了する。

【００１５】次に、図１０にホットランナ金型を使用し
て真空成形するときの金属射出成形装置の側断面図を、
図１１にコールドプラグ３８が完全溶解した状態の側断
面図を、図１２に射出前のホットランナノズル３２内の
溶湯３６がキャビティ３３内に吸い出されて凝固してし
まった状態の側断面図を、それぞれ示す。なお、上記真
空成型しないときの金属射出成形装置と同様の構成には
同一符号を付し、その説明を省略するとともに、同様の
動作に関しても説明を省略する。

【００１６】オーバーフロー３７から真空引きする際に
キャビティ３３内のガスのみ排出して溶湯３６を冷却固
化させるための冷却ベントブロック４２が金型２６及び
２８の上部に設けられており、冷却ベントブロック４２
には、ホース４４の一端が接続されている。ホース４４
の他端は、型閉じ後の射出前に一定時間開く真空バルブ
４６を介して常時真空保持されている真空タンク４８に
接続されており、真空タンク４８にはこれを排気する真
空ポンプ５０が接続されている。

【００１７】次に、動作について説明する。溶湯３６の
射出前に、真空ポンプ５０を駆動し、真空バルブ４６を
開いて真空タンク４８にキャビティ３３内のガスを排出
し、その後、射出成形を行う。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の真空成形を行わない場合の金属成形においては、次
のような問題がある。すなわち、射出時に溶湯３６が型
表面に噴霧された離型剤など発生するガスを巻き込み、
成形品の内部欠陥や膨れを発生したり、ボスなどの突起
部への充填性が低下したり、背圧により湯流れ性が低下
したりすることなどがある。

【００１９】また、真空成形を行う金属成形の場合は、
射出前にガスの巻き込みを防ぐためにキャビティ３３内
を排気するため、上記課題は改善されるものの、射出前
にキャビティ３３内を排気すると、キャビティ３３内が
負圧になる。これにより、射出するためにコールドプラ
グ３８を完全溶解させると、ホットランナノズル３２内
に保持された溶湯３６が射出前にキャビティ３３内に吸
い込まれてしまう。吸い込まれた溶湯３６は金型２６及
び２８に熱を奪われて直ちに凝固するので、キャビティ
３３入口が凝固した金属によって塞がれてしまい、射出
しようとしてもできなくなり、成形が行われなくなるこ
とがあるという課題がある。本発明は、このような課題
を解決するためのものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
従来のものの課題を解決するためのものであり、ホット
ランナノズル先端にコールドプラグを形成したまま射出
成形することによりキャビティ内が排気されて負圧にな
っても、射出前にホットランナノズル内の溶湯がキャビ
ティ内に吸い込まれることがないようにしたホットラン
ナ金型とその成形方法を提供することを目的とする。

【００２１】本発明のうちで請求項１記載の発明は、金
属射出成形機から射出された溶湯（３６）をホットラン
ナノズル（３２）を通してキャビティ（３３）内に注入
するホットランナ金型において、 前記ホットランナノ
ズル（３２）の温度を制御するホットランナノズル加熱
手段（５２）を設け、射出時にコールドプラグ（３８）
が完全溶解しない温度で成形を行うことができるように
構成したことを特徴とするものである。

【００２２】また、本発明のうちで請求項２記載の発明
は、請求項１記載の発明において、前記ホットランナノ
ズル（３２）は、先端部付近にホットランナノズル内湯
道（３２ａ）の直径を細くしたランド部（３２ｂ）を形
成し、前記ランド部（３２ｂ）は、ホットランナノズル
（３２）先端に形成されたコールドプラグ（３８）が射
出時の溶湯圧力によって塑性変形しながら押し出される
ような内径比としたことを特徴とするものである。

【００２３】また、本発明のうちで請求項３記載の発明
は、請求項２記載の発明において、前記ホットランナノ
ズル（３２）のホットランナノズル内湯道（３２ａ）の
直径（ａ）とランド部（３２ｂ）の直径（ｂ）の比（ｂ
／ａ）が０．５〜０．８であることを特徴とするもので
ある。

【００２４】また、本発明のうちで請求項４記載の発明
は、請求項２又は３記載の発明において、前記ホットラ
ンナノズル（３２）は、ランド部（３２ｂ）から先端ま
での内径が、中心軸に対して３度以上の勾配をなすよう
に大きくなっていることを特徴とするものである。

【００２５】また、本発明のうちで請求項５記載の発明
は、請求項１〜４のいずれか記載の発明において、前記
ホットランナノズル（３２）を内蔵する固定側金型（２
６）には、該固定側金型（２６）を冷却するための冷却
用媒体の通路（５４）が設けられていることを特徴とす
るものである。

【００２６】また、本発明のうちで請求項６記載の発明
は、請求項１〜５のいずれか記載の発明において、前記
ホットランナ金型のうち可動側金型（２８）には、前記
ホットランナノズル（３２）口と対向する位置に充填口
を有し、該充填口からコールドプラグ（３８）を受け入
れるコールドプラグキャッチャ（５６）が形成されてい
ることを特徴とするものである。

【００２７】また、本発明のうちで請求項７記載の発明
は、請求項６のいずれか記載の発明において、前記コー
ルドプラグキャッチャ（５６）の充填口は、ホットラン
ナノズル（３２）口の大きさよりも大きいことを特徴と
するものである。

【００２８】また、本発明のうちで請求項８記載の発明
は、請求項６又は７記載の発明において、前記コールド
プラグキャッチャ（５６）は可動側金型（２８）に形成
された凹部であることを特徴とするものである。

【００２９】また、本発明のうちで請求項９記載の発明
は、請求項８記載の発明において、前記凹部の中心軸方
向への側面抜き勾配が中心軸に対して１０度以下である
ことを特徴とするものである。

【００３０】また、本発明のうちで請求項１０記載の発
明は、クレーム１のホットランナ金型において、射出時
にコールドプラグ（３８）が完全溶解しない温度で成形
を行うようにしたことを特徴とするものである。

【００３１】また、本発明のうちで請求項１１記載の発
明は、請求項１０記載の発明において、固定側金型（２
６）のホットランナノズル（３２）先端近くに設けられ
ているノズル温度制御用熱電対（５８）を用いてホット
ランナノズル（３２）温度を制御し、ホットランナノズ
ル（３２）先端付近に形成されるホットランナノズル内
湯道（３２ａ）の直径よりも小さい直径を有するランド
部（３２ｂ）に形成されるコールドプラグ（３８）を完
全溶解させない状態で、ランド部（３２ｂ）からホット
ランナノズル（３２）先端にかけて内径が大きくなって
いる先端部（３２ｃ）を通って射出を行い、射出された
完全溶解していないコールドプラグ（３８）を、可動側
金型（２８）に形成されたコールドプラグキャッチャ
（５６）が受け入れた後、キャビティ（３３）内に成形
材料が充填され、成形材料が凝固して金型が開き成形品
が取り出されたとき、ホットランナノズル（３２）内の
成形材料はランド部（３２ｂ）の先端から破断してコー
ルドプラグ（３８）が形成されることを特徴とするもの
である。

【００３２】また、本発明のうちで請求項１２記載の発
明は、請求項１１記載の発明において、完全溶解してい
ないコールドプラグ（３８）は、ホットランナノズル内
湯道（３２ａ）の直径（ａ）とランド部（３２ｂ）の直
径（ｂ）の比（ｂ／ａ）が０．５〜０．８であるランド
部（３２ｂ）と、ランド部（３２ｂ）からホットランナ
ノズル（３２）先端までの内径が中心軸に対して３度以
上の勾配を有するように大きくなっている先端部（３２
ｃ）とを通って射出され、射出されたコールドプラグ
（３８）は、ホットランナノズル（３２）口よりも充填
口が大きく、中心軸方向への側面抜き勾配が中心軸に対
して１０度以下の凹部であるコールドプラグキャッチャ
（５６）に受け入れられることを特徴とするものであ
る。

【００３３】また、本発明のうちで請求項１３記載の発
明は、請求項１１又は１２記載の発明において、使用さ
れる成形材料がマグネシウム合金であり、射出時におけ
る前記ホットランナノズル（３２）の温度が液相線温度
以下であることを特徴とするものである。

【００３４】また、本発明のうちで請求項１４記載の発
明は、請求項１１〜１３のいずれか記載の発明におい
て、固定側金型（２６）及び可動側金型（２８）により
形成されたキャビティ（３３）内を排気する工程を有す
ることを特徴とするものである。なお、上記かっこ内の
符号は、後述する実施の形態の対応する部材を示す。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
により説明する。図１にホットランナノズル先端近傍の
拡大側断面図を、図２に本発明のホットランナ成形にお
いて金型を型閉めした射出前の状態を示す側断面図を、
図３に本発明のホットランナ成形において射出直後の状
態を示す側断面図を、図４に本発明のホットランナ成形
においてキャビティ内に射出した溶湯が冷却固化された
状態を示す側断面図を、図５に本発明のホットランナ成
形において金型が開いた状態を示す側断面図を、それぞ
れ示す。なお、従来技術で説明した構成と重複する部分
に関しては同一符号を付し、その説明を省略する。

【００３６】図２に示すように、内部にスクリュ１０及
び逆流防止リング１１が設けられたシリンダーバレル１
２の外周部に、シリンダヒータ１４と、シリンダ温度制
御用熱電対１６とがそれぞれ設けられている。シリンダ
１２の先端にはノズル１８が設けられており、ノズル１
８の外周部にはノズルヒータ２０と、熱電対２２とがそ
れぞれ設けられている。

【００３７】ホットランナ金型は、固定側金型２６と可
動側金型２８とにより構成されており、固定側金型２６
は、固定側金型バックプレート２５を介して固定側型盤
２４に固定されている。可動側金型２８は、サポートブ
ロック２９、図示されない取付板などと共に図示されな
い可動側型盤に取付けられて、固定側金型２６に接触及
び離隔するように移動可能に構成されており、固定側金
型２６と可動側金型２８とが整合することによりキャビ
ティ３３及びオーバーフロー３７が形成される。固定側
金型バックプレート２５内にはマニホールド３０が、ま
た固定側金型２６内にはホットランナノズル３２がそれ
ぞれ設けられており、マニホールド３０とホットランナ
ノズル３２とはそれぞれ電気ヒータ５２により加熱され
る。

【００３８】ノズル１８の先端はマニホールド３０に当
接しており、シリンダ１２、ノズル１８、マニホールド
３０及びホットランナノズル３２内には、シリンダヒー
タ１４、ノズルヒータ２０及び電気ヒータ５２により加
熱された溶湯３６が保持されている。ホットランナノズ
ル３２の先端にはコールドプラグ３８が成形されてお
り、このコールドプラグ３８により溶湯３６が外部に漏
れないようになっている。

【００３９】可動側金型２８には、複数本のエジェクタ
ピン４０の一端が貫通しており、各エジェクタピン４０
の他端は図示してないエジェクタプレートに固定されて
いる。

【００４０】固定側金型２６及び可動側金型２８の上部
には冷却ベントブロック４２が設けられており、冷却ベ
ントブロック４２にはホース４４の一端が接続されてい
る。ホース４４の他端は、真空バルブ４６を介して真空
タンク４８に接続されており、真空タンク４８には真空
ポンプ５０が接続されている。

【００４１】本実施の形態では、ホットランナノズル３
２の温度を制御するホットランナノズル加熱手段５２に
より、射出時にコールドプラグ３８が完全溶解しない温
度で成形を行うことができるように構成したものであ
る。さらに、図１に示すように、固定側金型２６に設け
られたホットランナノズル３２は、これの先端部付近に
ホットランナノズル内湯道３２ａの直径を細くしたラン
ド部３２ｂが形成されており、ホットランナノズル内湯
道３２ａの直径（ａ）とランド部３２ｂの直径（ｂ）の
比（ｂ／ａ）は０．５〜０．８である。これは、ホット
ランナノズル３２先端に形成されたコールドプラグ３８
が射出時の溶湯圧力によって塑性変形しながら押し出さ
れるような内径比であり、且つコールドプラグによって
溶湯を保持可能な内径比である。ホットランナノズル３
２のランド部３２ｂ近傍にはこの部分の温度を測定可能
な熱電対５８が設けられている。また、ホットランナノ
ズル３２は、ランド部３２ｂからホットランナノズル３
２先端までの内径が、中心軸に対して３度以上の勾配を
なすように大きくなっている先端部３２ｃを有してい
る。固定側金型２６には、これが異常加熱されないよう
にするためにこれを冷却するための冷却用媒体が通る冷
却用通路５４が設けられており、冷却媒体としてはエア
ーや油などが用いられる。

【００４２】また、可動側金型２８には、射出されたコ
ールドプラグ３８を受け入れるコールドプラグキャッチ
ャ５６が形成されており、コールドプラグキャッチャ５
６は、ホットランナノズル３２口と対向する位置にホッ
トランナノズル３２口の大きさよりも大きい充填口を有
するとともに、中心軸方向への側面抜き勾配が中心軸に
対して１０度以下である凹部である。このようにコール
ドプラグキャッチャ５６の中心軸に対する抜き勾配を１
０度以下にすることにより、型開時にコールドプラグキ
ャッチャ５６側面の摩擦力によって成形品に可動側金型
２８側へ付いていく力が働きやすくなる。

【００４３】次に動作について説明する。マニホールド
３０及びホットランナノズル３２は、それぞれ電気ヒー
タ５２によって加熱保持されており、ホットランナ内湯
道３２ａの成形材料は完全溶融もしくは半溶融状態で保
持されている。ただし、ホットランナノズル３２の先端
はコールドプラグ３８が形成できるような温度に調整さ
れており、ランド部３２ｂの働きによってホットランナ
ノズル３２内の溶湯３６が漏出しないようになってい
る。

【００４４】図２に示されるように、溶湯３６を射出す
る際には、まず、可動側金型２８を移動させて固定側金
型２６と可動側金型２８とを閉じた状態にする。次に、
真空バルブ４６が開いて数秒間キャビティ３３内が排気
された後、スクリュ１０が高速前進することにより溶湯
３６が前に押し出されてキャビティ３３内に溶湯３６が
射出される。射出時に、ホットランナノズル３２先端の
温度は待機温度と同じ温度でもコールドプラグ３８は塑
性変形しながら排出可能であるし、塑性変形しやすいよ
うに型閉じ動作中もしくは排気中に完全溶解しない範囲
で昇温するような制御行ってもよい。射出時にコールド
プラグが排出可能かどうかということは、ホットランナ
ノズル３２の温度、成形材料の種類によって決まるコー
ルドプラグ３８の硬さ、射出時にコールドプラグ３８に
かかる溶湯圧力、及びランド部３２ｂの形状によって左
右されるが、射出時にコールドプラグ３８が完全溶融し
ないような温度条件を選定する必要がある。

【００４５】例えば、代表的なマグネシウム合金である
ＡＺ９１Ｄの場合、ホットランナノズル３２先端近辺に
差し込まれた熱電対５８によって測定される温度で制御
されるノズル保持温度は５００℃〜５６０℃であり、射
出前昇温時には５００℃〜５９５℃までの間に加熱すれ
ばよいが、これらの設定温度とコールドプラグ３８自体
の温度は熱電対５８の位置などによって相対的に変わ
る。

【００４６】図３に示されるように、射出時に押し出さ
れたコールドプラグ３８はコールドプラグキャッチャ５
６に補足され、コールドプラグ３８に続くように射出さ
れる溶湯３６はキャビティ３３内に充填されていく。

【００４７】図４に示されるように、固定側金型２６及
び可動側金型２８は、溶湯３６よりもかなり低い２００
℃程度に加熱保持されており、さらに両金型２６及び２
８自体は注入される溶湯３６の体積よりも十分に大きい
金属の塊であるので、キャビティ３３内へ充填された溶
湯３６の熱は両金型２６及び２８に奪われることにな
り、溶湯３６は１秒以下という短時間で凝固する。

【００４８】キャビティ３３内で凝固した溶湯３６を介
して金型に奪われる熱量はホットランナノズル３２を加
熱する熱量よりも圧倒的に大きいので、キャビティ３３
内と同じようにホットランナノズル３２先端にも凝固相
が形成される。

【００４９】射出後にスクリュ１０は回転しながら後退
し、スクリュ１０の前の空洞部に次のショットのための
溶湯３６を計量する。計量完了後、図５に示されるよう
に、金型２６及び２８を開き、エジェクタピン４０が前
進して成形品が押し出され、図示してない取出しロボッ
トなどによって成形品が取り出される。この時、ホット
ランナノズル３２内に残った凝固相においてランド部３
２ｂの先端が最も弱いのでそこから破断し、ホットラン
ナノズル３２内に残った凝固相がコールドプラグ３８と
なって、ホットランナノズル３２内の溶湯３６の漏出を
防ぐ。

【００５０】成形品取り出し後、次のショットのために
固定側金型２６及び可動側金型２８表面に離型剤が噴霧
されて１サイクルが終了する。

【００５１】なお、上記実施の形態においては、インラ
インスクリュ方式の成形機について記述したが、成形機
の形式については限定せず、たとえば、スクリュ１０で
はなくプランジャが前進して溶湯３６を射出するような
方式のものでも構わない。

【００５２】また、ホットランナノズル３２及びマニホ
ールド３０の加熱方式についても限定せず、抵抗加熱ヒ
ータ以外に、例えば誘導加熱法など他の加熱方法を使用
してもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１記載の発明は、射出時にコールドプラグ（３８）を
完全溶解しない状態で溶湯圧によって排出可能とする構
成としたため、キャビティ（３３）内を排気しても射出
前にキャビティ（３３）内に溶湯が吸い込まれることが
ない。また、キャビティ（３３）内への溶湯（３６）吸
い込みを防ぐためにホットランナノズル（３２）先端に
シャットオフバルブを設けるといった複雑な構造も必要
ないので装置が安価にできる。また、射出前にホットラ
ンナノズル（３２）を急速加熱してコールドプラグ（３
８）を完全溶解させる必要がないので、コールドプラグ
（３８）が排出しやすいように昇温して軟化させるとし
ても完全溶解させる場合よりも少ない昇温幅でよいた
め、急速加熱するための誘導加熱などの特殊な加熱方法
を使わなくてもよいので装置のコストが安価に抑えられ
る。

【００５４】また、本発明のうちで請求項２記載の発明
は、ランド部（３２ｂ）の内径比により、ランド部（３
２ｂ）内にある完全溶解していないコールドプラグ（３
８）を射出時の溶湯圧力により塑性変形させながらキャ
ビティ（３３）内に押し出すことができる。

【００５５】また、本発明のうちで請求項３記載の発明
は、ホットランナノズル内湯道（３２ａ）の直径（ａ）
とランド部（３２ｂ）の直径（ｂ）の比が０．５〜０．
８であるため、ランド部（３２ｂ）内にある完全溶解し
ていないコールドプラグ（３８）を射出時の溶湯圧力に
より効果的に塑性変形させながらキャビティ（３３）内
に押し出すことができる。

【００５６】また、本発明のうちで請求項４記載の発明
は、ランド部（３２ｂ）からホットランナノズル（３
２）先端までの内径が中心軸対して３度以上の勾配をな
すように大きくなっているため、型開時に成形品が固定
側金型（２６）から離れやすくなり、ランド部（３２
ｂ）において凝固相が破断しやすい。

【００５７】また、本発明のうちで請求項５記載の発明
は、冷却用媒体の通路に冷却用媒体を通すことにより、
ホットランナノズル（３２）の加熱によって固定側金型
（２６）が異常加熱することを防止することができる。

【００５８】また、本発明のうちで請求項６記載の発明
は、排出された完全溶解されていないコールドプラグ
（３８）が、ホットランナノズル（３２）口と対向する
位置にある充填口からコールドプラグキャッチャ（５
６）に受け入れられるため、製品部へコールドプラグ
（３８）が混入することがなく、これによる欠陥の発生
を防止することができる。

【００５９】また、本発明のうちで請求項７記載の発明
は、充填口の大きさはホットランナノズル（３２）口の
大きさよりも大きいため、ホットランナノズルから排出
されたコールドプラグ（３８）を確実に充填口からコー
ルドプラグキャッチャ（５６）に受け入れさせることが
できる。

【００６０】また、本発明のうちで請求項８記載の発明
は、排出されたコールドプラグ（３８）を凹部内に収納
することができる。

【００６１】また、本発明のうちで請求項９記載の発明
は、凹部の中心軸方向への側面抜き勾配を中心軸に対し
て１０度以下にすることにより、型開時にコールドプラ
グキャッチャ（５６）側面の摩擦力によって成形品に可
動側金型（２８）側へ付いていく力が働きやすくなる。

【００６２】また、本発明のうちで請求項１０記載の発
明は、射出時にコールドプラグが完全溶解しない温度で
成形を行うため、キャビティ（３３）内を排気しても射
出前にキャビティ（３３）内に溶湯（３６）が吸い込ま
れることがない。

【００６３】また、本発明のうちで請求項１１記載の発
明は、ランド部（３２ｂ）の内径比により、コールドプ
ラグ（３８）を完全溶解させない状態で射出させること
ができ、また、射出されたコールドプラグ（３８）は可
動側金型（２８）のコールドプラグキャッチャ（５６）
に受け入れられるため、製品部に混入して欠陥を生じる
ことはなく、さらには、先端部（３２ｃ）の形状により
型開時に成形品が固定側金型（２６）から離れやすくな
り、ランド部（３２ｂ）において凝固相が破断しやす
い。

【００６４】また、本発明のうちで請求項１２記載の発
明は、射出時には、ランド部（３２ｂ）内にある完全溶
解していないコールドプラグ（３８）を射出時の溶湯
（３６）圧力により塑性変形させながらキャビティ（３
３）内に押し出しやすく、型開時には、ランド部（３２
ｂ）において破断して、成形品が固定側金型（２６）か
ら離れやすく、且つ可動側金型（２８）側へ付いていく
力が働きやすくなる。

【００６５】また、本発明のうちで請求項１３記載の発
明は、マグネシウム合金の成形材料を、液相線温度以下
のホットランナノズル（３２）温度で射出することがで
きる。

【００６６】また、本発明のうちで請求項１４記載の発
明は、射出中のガスの巻き込みを低減することができ、
成形品の品質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ホットランナノズル先端近傍の拡大側断面図で
ある。

【図２】本発明のホットランナ成形において金型を型閉
めした射出前の状態を示す側断面図である。

【図３】本発明のホットランナ成形において射出直後の
状態を示す側断面図である。

【図４】本発明のホットランナ成形においてキャビティ
内に射出した溶湯が冷却固化された状態を示す側断面図
である。

【図５】本発明のホットランナ成形において金型が開い
た状態を示す側断面図である。

【図６】従来のホットランナ金型を使用した金属射出成
形機の一部を示す側断面図である。

【図７】従来のホットランナ成形においてコールドプラ
グが溶解した状態を示す側断面図である。

【図８】従来のホットランナ成形においてキャビティ内
に溶湯を射出し、冷却固化した状態を示す側断面図であ
る。

【図９】ホットランナノズル先端部付近の拡大側断面図
である。

【図１０】ホットランナ金型を使用して真空成形すると
きの金属射出成形装置の側断面図である。

【図１１】コールドプラグ３８が完全溶解した状態の側
断面図である。

【図１２】射出前のホットランナノズル３２内の溶湯３
６がキャビティ３３内に吸い出されて凝固してしまった
状態の側断面図である。

【符号の説明】

２６ 固定側金型 ２８ 可動側金型 ３２ ホットランナノズル ３２ａ ホットランナノズル内湯道 ３２ｂ ランド部 ３２ｃ 先端部 ３３ キャビティ ３６ 溶湯 ３８ コールドプラグ ５６ コールドプラグキャッチャ ５８ 熱電対

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 隆一 広島県広島市安芸区船越南一丁目６番１号 株式会社日本製鋼所内 (72)発明者 比枝 敏昭 広島県広島市安芸区船越南一丁目６番１号 株式会社日本製鋼所内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属射出成形機から射出された溶湯（３
   ６）をホットランナノズル（３２）を通してキャビティ
   （３３）内に注入するホットランナ金型において、 前記ホットランナノズル（３２）の温度を制御するホッ
   トランナノズル加熱手段（５２）を設け、射出時にコー
   ルドプラグ（３８）が完全溶解しない温度で成形を行う
   ことができるように構成したことを特徴とするホットラ
   ンナ金型。
2. 【請求項２】 前記ホットランナノズル（３２）は、先
   端部付近にホットランナノズル内湯道（３２ａ）の直径
   を細くしたランド部（３２ｂ）を形成し、前記ランド部
   （３２ｂ）は、ホットランナノズル（３２）先端に形成
   されたコールドプラグ（３８）が射出時の溶湯圧力によ
   って塑性変形しながら押し出されるような内径比とした
   ことを特徴とする請求項１記載のホットランナ金型。
3. 【請求項３】 前記ホットランナノズル（３２）のホッ
   トランナノズル内湯道（３２ａ）の直径（ａ）とランド
   部（３２ｂ）の直径（ｂ）の比（ｂ／ａ）が０．５〜
   ０．８であることを特徴とする請求項２記載のホットラ
   ンナ金型。
4. 【請求項４】 前記ホットランナノズル（３２）は、ラ
   ンド部（３２ｂ）から先端までの内径が、中心軸に対し
   て３度以上の勾配をなすように大きくなっていることを
   特徴とする請求項２又は３記載のホットランナ金型。
5. 【請求項５】 前記ホットランナノズル（３２）を内蔵
   する固定側金型（２６）には、該固定側金型（２６）を
   冷却するための冷却用媒体の通路（５４）が設けられて
   いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載のホ
   ットランナ金型。
6. 【請求項６】 前記ホットランナ金型のうち可動側金型
   （２８）には、前記ホットランナノズル（３２）口と対
   向する位置に充填口を有し、該充填口からコールドプラ
   グ（３８）を受け入れるコールドプラグキャッチャ（５
   ６）が形成されていることを特徴とする請求項１〜５の
   いずれか記載のホットランナ金型。
7. 【請求項７】 前記コールドプラグキャッチャ（５６）
   の充填口は、ホットランナノズル（３２）口の大きさよ
   りも大きいことを特徴とする請求項６記載のホットラン
   ナ金型。
8. 【請求項８】 前記コールドプラグキャッチャ（５６）
   は可動側金型（２８）に形成された凹部であることを特
   徴とする請求項６又は７記載のホットランナ金型。
9. 【請求項９】 前記凹部の中心軸方向への側面抜き勾配
   が中心軸に対して１０度以下であることを特徴とする請
   求項８記載のホットランナ金型。
10. 【請求項１０】 金属射出成形機から射出された溶湯
    （３６）をホットランナノズル（３２）を通してキャビ
    ティ（３３）内に注入するホットランナ金型において、 射出時にコールドプラグ（３８）が完全溶解しない温度
    で成形を行うようにしたことを特徴とするホットランナ
    成形方法。
11. 【請求項１１】 固定側金型（２６）のホットランナノ
    ズル（３２）先端近くに設けられているノズル温度制御
    用熱電対（５８）を用いてホットランナノズル（３２）
    温度を制御し、ホットランナノズル（３２）先端付近に
    形成されるホットランナノズル内湯道（３２ａ）の直径
    よりも小さい直径を有するランド部（３２ｂ）に形成さ
    れるコールドプラグ（３８）を完全溶解させない状態
    で、ランド部（３２ｂ）からホットランナノズル（３
    ２）先端にかけて内径が大きくなっている先端部（３２
    ｃ）を通って射出を行い、射出された完全溶解していな
    いコールドプラグ（３８）を、可動側金型（２８）に形
    成されたコールドプラグキャッチャ（５６）が受け入れ
    た後、キャビティ（３３）内に成形材料が充填され、成
    形材料が凝固して金型が開き成形品が取り出されたと
    き、ホットランナノズル（３２）内の成形材料はランド
    部（３２ｂ）の先端から破断してコールドプラグ（３
    ８）が形成されることを特徴とする請求項１０記載のホ
    ットランナ成形方法。
12. 【請求項１２】 完全溶解していないコールドプラグ
    （３８）は、ホットランナノズル内湯道（３２ａ）の直
    径（ａ）とランド部（３２ｂ）の直径（ｂ）の比（ｂ／
    ａ）が０．５〜０．８であるランド部（３２ｂ）と、ラ
    ンド部（３２ｂ）からホットランナノズル（３２）先端
    までの内径が中心軸に対して３度以上の勾配を有するよ
    うに大きくなっている先端部（３２ｃ）とを通って射出
    され、射出されたコールドプラグ（３８）は、ホットラ
    ンナノズル（３２）口よりも充填口が大きく、中心軸方
    向への側面抜き勾配が中心軸に対して１０度以下の凹部
    であるコールドプラグキャッチャ（５６）に受け入れら
    れることを特徴とする請求項１１記載のホットランナ成
    形方法。
13. 【請求項１３】 使用される成形材料がマグネシウム合
    金であり、射出時における前記ホットランナノズル（３
    ２）の温度が液相線温度以下であることを特徴とする請
    求項１１又は１２記載のホットランナの成形方法。
14. 【請求項１４】 固定側金型（２６）及び可動側金型
    （２８）により形成されたキャビティ（３３）内を排気
    する工程を有することを特徴とする請求項１１〜１３の
    いずれか記載のホットランナ成形方法。