JP2002059457A - 射出成形用ノズル構造及びこれを備えた射出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出ノズルの先端の温度をより迅速且つ安定
的に昇降させることにより、成形サイクルの短縮による
生産性の向上と、溶湯の流出や成形不良等の防止を図
る。 【解決手段】 射出ノズル３０の周囲には、ノズル先端
部３２の側から、第１加熱ヒータ３５、第２加熱ヒータ
３６、及び第３加熱ヒータ３７が順次設置されている。
第１加熱ヒータ３５は高周波コイルを備えた誘導加熱式
の加熱手段であり、成形サイクルに応じて設定温度を昇
降させることにより、成形材料３の射出後にノズル先端
部３２内にコールドプラグが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は射出成形用ノズル構
造及びこれを備えた射出成形機に係り、特に、溶融金属
射出成形を行う場合に好適なノズル構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、射出成形機として、射出ノズル
の先端開口を開いたままのオープン構造とし、射出ノズ
ルから成形材料を射出させた後に射出ノズルの先端開口
の近傍において成形材料を固化させていわゆるコールド
プラグを形成し、しかる後に成形品を取り出すように構
成されたものがある。このような射出成形機において
は、通常、射出ノズルの周囲に加熱ヒータを配置して、
射出時には射出ノズルのノズル先端部の温度を上昇させ
た状態とし、一方、射出終了後にはノズル先端部の温度
を降下させることによって上記のコールドプラグを形成
し、射出ノズルの先端開口からの成形材料の漏出を防止
している。このような射出ノズルは、通常、成形品に付
着するランナ部分をなくすためのホットランナノズルと
して用いられている。

【０００３】図９には上記射出成形機における射出ノズ
ル近傍の構造を示す。射出ノズル１０はノズル筒部１１
と、このノズル筒部１１の先端側に設けられたノズル先
端部１２と、ノズル筒部１１よりも外径が拡大され、図
示しない射出シリンダに接続されるノズル基部１３と、
ノズル先端部１２の外周に配置された先端側加熱ヒータ
１４と、ノズル筒部１１の外周に配置された基端側加熱
ヒータ１５とを有している。ノズル先端部１２は金型２
０内に導入され、その先端開口は金型２０のキャビティ
２０ａに臨むように構成されている。金型２０は固定型
２１及び可動型２２を有し、ノズル先端部１２の先端近
傍の外周面は固定型２１に接触している。

【０００４】図９（ａ）において、図示しない射出シリ
ンダ内において図示しない射出スクリュウが軸線方向に
駆動されると、射出シリンダ内の低融点金属等の成形材
料３は溶融状態でノズル流路１０ａを経てノズル先端部
１２の先端開口からキャビティ２０ａ内に押し出され
る。このとき、先端側加熱ヒータ１４及び基端側加熱ヒ
ータ１５は射出ノズル１０のノズル筒体１１及びノズル
先端部１２を加熱し、内部の成形材料３を溶融状態のま
まキャビティ２０ａ内に導くようにしている。

【０００５】射出されたキャビティ２０ａ内の成形材料
３は温度降下して徐々に固化していくが、そのとき先端
側加熱ヒータ１４の制御温度を低下させることにより、
ノズル先端部１２の先端開口近傍の成形材料３も固化さ
せる。しかる後に、図９（ｂ）に示すように、可動型２
２を開いて成形品４をノズル先端部１２から離反させ、
取り出す。このように成形品４がノズル先端部１２から
離反すると、ノズル先端部１２内には成形材料３が固化
した固形部５及び半固形部６からなるコールドプラグが
残される。

【０００６】図８には、射出ノズル１０におけるノズル
先端部１２の拡大断面図を示す。ノズル先端部１２に
は、ノズル流路１０ａから先端開口１２ａの側に向けて
縮径するように形成されたテーパ状部１２ｂと、このテ
ーパ状部１２ｂの先端開口１２ａの側に形成され、テー
パ状部１２ｂとは逆に先端開口１２ａに向けて拡径する
ように形成された開口テーパ部１２ｄとが設けられ、テ
ーパ状部１２ｂと開口テーパ部１２ｄとの間に最も内径
が小さく形成された絞り部１２ｅが形成されている。こ
こで、上記のテーパ状部１２ｂは、ノズル流路１０ａの
軸線に対する傾斜角が４５〜５０度程度になるように形
成される。

【０００７】図９（ａ）に示す成形材料３の固化領域
は、成形材料３を射出した後、先端開口１２ａから徐々
にノズル内部に向けて伸び、やがて絞り部１２ｅを越え
てテーパ状部１２ｂの内側まで形成される。そして、図
９（ｂ）に示すように成形品をノズル先端部１２から離
反させたとき、上記の固化領域は、通常は絞り部１２ｅ
の近傍において分断され、絞り部１２ｅよりもノズルの
奥部側の固化領域がコールドプラグとしてノズル内に残
るように設計されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
射出ノズルにおいては、ノズル先端部１２全体が先端側
加熱ヒータ１４によって温度制御されているため、先端
側加熱ヒータ１４による加熱領域の体積が大きいことか
ら、先端側加熱ヒータ１４の設定温度を昇降させたとき
に加熱領域の温度が追従するのに時間がかかり、これに
よって成形サイクルが長くなるという問題点がある。

【０００９】特に、先端側加熱ヒータ１４の設定温度を
低下させたときには、ノズル先端部１２の熱はノズルの
先端開口１２ａを通した金型２０内の成形材料や先端外
面部１２ｃに接触した固定型２１に対して自然に放出さ
れていくだけであるので、ノズル先端部１２の冷却に時
間がかかることから成形サイクルが長くなるとともに、
上記のように先端開口１２ａや先端外面部１２ｃからの
自然放熱によってノズル先端部１２を降温させるので、
ノズル先端部１２の温度や温度プロファイルにばらつき
が生じて、コールドプラグの形成状態が不安定になると
いう問題点がある。例えば、ノズル先端部１２内の温度
が高すぎる場合にはコールドプラグの形成不良による溶
湯の流出が発生しやすく、ノズル先端部１２内の温度が
低くなりすぎる場合には成形品の取り出し時において絞
り部１２ｅに負荷がかかり、ノズル先端部の内面に磨耗
や変形が生じやすくなる。

【００１０】さらに、上記のコールドプラグの形成状態
の不安定性に起因して、ノズル流路内におけるコールド
プラグの形成部位或いは形成深さにもばらつきが生じ、
その結果、成形材料の射出量にばらつきが生じ、成形品
位が悪化するという問題点もある。

【００１１】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、その課題は、射出ノズルのノズル先端部の温度
を迅速に昇降させることにより、成形サイクルを短縮し
て生産性を向上させることにある。また、射出ノズル内
のコールドプラグの形成状態を安定させることにより溶
湯の流出や成形不良等の発生を防止し、さらに、コール
ドプラグを安定的に形成することによって成形材料の射
出量を一定化し、成形品位を向上させることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の射出成形用ノズル構造は、ノズル流路から成
形型内に成形材料を射出するための射出成形用ノズル構
造であって、ノズルの先端開口が形成されたノズル先端
側からその反対のノズル基端側に向けて順次配設された
３以上の加熱手段を備えていることを特徴とする。

【００１３】本発明によれば、ノズル先端側からノズル
基端側に向けて順次配設された３以上の加熱手段を備え
ていることにより、ノズル先端部内にコールドプラグを
形成するためにノズル先端部の温度を昇降させる場合
に、ノズル先端部に配置された加熱手段のみにより温度
制御される領域を従来よりも限定することができ、この
限定された領域において温度を昇降させることができ
る。このとき、その他の少なくとも２つの加熱手段のう
ちノズル基端側の加熱手段については確実に成形材料が
液相に維持されるようにノズルを加熱することができ
る。一方、上記少なくとも２つの加熱手段のうちノズル
先端側の加熱手段については、ノズル先端部の温度の昇
降をなるべく妨げないように、より固相若しくは固液共
存相に近い液相温度又は固液共存相の温度で、或いは、
ノズル先端部の温度の昇降に対応させて温度が昇降する
ように、動作させることができる。したがって、ノズル
先端部の温度の追随性を向上させることができるので、
ノズル尖端部を迅速に昇温することができるとともにノ
ズル先端部内にコールドプラグを迅速に形成することが
可能になり、成形サイクルを短縮して生産性を向上させ
ることができる。また、同様の理由によってノズル先端
部の温度をより正確且つ安定に制御することが可能にな
るので、ノズル先端部内に形成されるコールドプラグの
形成状態を安定化させることができ、これによって、溶
湯の流出や成形不良などの発生頻度を低減することがで
きる。

【００１４】本発明において、３以上の前記加熱手段の
うち、少なくとも最もノズル先端側の前記過熱手段が誘
導過熱ヒータであることが好ましく、前記先端開口から
最も離れたノズル基端側の前記加熱手段を抵抗加熱ヒー
タとすることが好ましい。ノズル先端側の加熱手段は射
出を可能にするために昇温したり、ノズル先端部にコー
ルドプラグを形成するために降温させたりするなど、設
定温度を大きく昇降させる必要があるので、誘導加熱ヒ
ータとすることにより発熱量を迅速に変化させることが
でき、加熱領域の温度追従性を高めることが可能にな
る。一方、ノズル基端側の加熱手段はノズル流路内の成
形材料を液相に維持すればよいので、設定温度を大幅に
昇降させる必要がないことから、抵抗加熱ヒータとする
ことにより安価で安定した動作が得られる。ここで、最
もノズル先端側の加熱手段以外の全ての加熱手段を抵抗
加熱ヒータとすることも可能である。

【００１５】本発明において、３以上の前記加熱手段の
うち、少なくとも最もノズル先端側の前記加熱手段が、
冷媒通路を備えた管状部材を有する電磁誘導体からなる
誘導加熱ヒータであることが好ましい。最もノズル先端
側の加熱手段を誘導加熱ヒータとし、この誘導加熱ヒー
タが冷媒通路を備えた管状部材を有する電磁誘導体から
なることにより、管状部材の冷媒通路に冷媒（水その他
のクーラントなど）を通すことによって、ノズル先端部
を強制的に冷却することができるので、より迅速にコー
ルドプラグを形成することができる。

【００１６】次に、本発明の射出成形機は、上記の射出
成形用ノズルを備えたものである。この射出成形機にお
いては、上記の射出成形用ノズルにおける迅速且つ安定
なコールドプラグの形成状態に起因して、成形サイクル
を短縮できるとともに成形動作に支障を与える溶湯の流
出や成形不良の発生を低減できるので、高い生産性をも
って成形を行うことが可能になる。

【００１７】本発明において、最もノズル先端側の前記
加熱手段の温度目標値が成形サイクルに応じて繰り返し
昇降し、最もノズル基端側の前記加熱手段の温度目標値
がほぼ一定となるように構成され、その他の前記加熱手
段の温度目標値が最もノズル基端側の前記加熱手段の温
度目標値よりも前記成形材料の固相温度又は固液共存相
の温度に近いことが好ましい。この手段によれば、最も
ノズル先端側の加熱手段と、最もノズル基端側の加熱手
段との間のその他の加熱手段の温度目標値が、最もノズ
ル基端側の加熱手段の温度目標値よりも固相温度又は固
液共存相の温度により近いので、最もノズル先端側の加
熱手段によって制御されるノズル先端部の温度の昇降に
対する熱的な妨げを低減することができるので、コール
ドプラグ形成の迅速化及び安定化を図ることができる。

【００１８】本発明において、前記ノズル先端部若しく
はその近傍に強制冷却手段が設けられていることが好ま
しい。この手段によれば、ノズル先端部若しくはその近
傍に強制冷却手段を設けることにより、ノズル先端部を
強制的に冷却することができるので、コールドプラグ形
成の迅速化を図ることができる。ここで、強制冷却手段
としては、冷媒を通過させることのできる冷媒通路を設
けることが望ましい。また、ノズル先端部の近傍として
は、ノズル先端部に接触する固定型等の部材における前
記ノズル先端部の近傍部位であることが望ましい。

【００１９】本発明において、前記先端開口の近傍に設
定された、成形品の取り出し開始時に固相の前記成形材
料が存在する第１領域と、該第１領域よりもノズル基端
側に設定された、成形品の取り出し開始時に液相の前記
成形材料が存在する第２領域と、前記第１領域と前記第
２領域との間に設定された、成形品の取り出し開始時に
固液共存相の前記成形材料が存在する中間領域とを有
し、前記中間領域の温度が所定温度に達した時点で成形
品の取り出しを開始するように構成されていることが好
ましい。中間領域の温度によって成形品の取り出し開始
時点を決定することにより、ノズル先端部内のコールド
プラグの形成状態を直接検出し、この状態に応じて成形
サイクルを行うようにしているので、コールドプラグ形
成の安定化を図ることができる。

【００２０】本発明において、前記所定温度が前記成形
材料の固液共存相の温度であることが好ましい。ここ
で、前記所定温度は、固液共存相の固相率が約５０〜９
０％となる温度域であることが望ましい。特に、ＡＺ９
１Ｄのマグネシウム合金の場合には、約５２０〜５７５
度であることが望ましい。

【００２１】また、上記の各手段においては、ノズル先
端部内に、ノズル流路に臨む最小の開口面積を有する絞
り部（ノッチ）を設けることが好ましい。また、この絞
り部のノズル基端側にテーパ状部を設けることが望まし
い。これらの場合、上記中間領域は、絞り部、或いは、
絞り部及びテーパ状部の内側の領域となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
に係る射出成形用ノズル構造及びこれを用いた射出成形
機の実施形態について詳細に説明する。

【００２３】［第１実施形態］図１は、本発明に係る第
１実施形態の射出成形機の射出成形用ノズル構造を示す
断面図である。本実施形態の射出成形機における射出ノ
ズル３０は、従来例と同様のいわゆるホットランナタイ
プの金型構造に用いられるものである。

【００２４】本実施形態において、射出ノズル３０のノ
ズル先端部３２には先端開口３２ａが設けられ、この先
端開口３２ａの開口縁の外面である先端外面部には金型
２０の固定型２１が接触している。先端開口３２ａの内
側には、先端開口３２ａに向けて拡径する開口テーパ部
と、この開口テーパ部の奥側（ノズル基端側）には最も
内径が小さく構成された絞り部（ノッチ）３２ｅが形成
されている。絞り部３２ｅのさらにノズル基端側には、
ノズル基端側に向けて拡径するテーパ状部３２ｂが形成
されている。このテーパ状部３２ｂのさらにノズル基端
側のノズル流路３０ａはほぼ一定の内径を有するものと
なっている。

【００２５】ノズル先端部３２の周囲には高周波コイル
等からなる誘導加熱方式の第１加熱ヒータ３５が配置さ
れ、この第１加熱ヒータ３５のノズル基端側には、電熱
線等を有する抵抗加熱方式の第２加熱ヒータ３６が配置
されている。さらに、この第２加熱ヒータ３６のノズル
基端側には、抵抗加熱方式の第３加熱ヒータ３７が配置
されている。なお、第２加熱ヒータ３６及び第３加熱ヒ
ータ３７は誘導加熱方式であってもよい。

【００２６】第１加熱ヒータ３５は、上記先端開口３２
ａから開口テーパ部、絞り部３２ｅ及びテーパ状部３２
ｂを経てさらにノズル基端側に進んだ部分までを加熱す
るように構成されている。この第１加熱ヒータ３５は、
ノズル先端部３２において先端開口３２ａ側（すなわち
ノズル先端側）に進むに従ってコイルの巻回ピッチが徐
々に増大するように構成されていてもよい。

【００２７】ノズル先端部３２には、上記絞り部３２ｅ
及びテーパ状部３２ｂ内の成形材料３（上記中間領域に
ある成形材料３）の温度を検出するための熱電対等の温
度センサ３８を備えている。ここで、上記開口テーパ部
の内側に存在する成形材料３（上記第１領域にある成形
材料３）の温度を検出するための温度センサと、上記の
温度センサ３８よりもノズル基端側に配置され、上記テ
ーパ状部３２ｂよりもノズル基端側の成形材料３（第２
領域にある成形材料３）の温度を検出するための温度セ
ンサとを設けてもよい。

【００２８】上記の温度センサ３８は、第１加熱ヒータ
３５によってノズル先端部３２を設定温度（温度目標
値）に制御するためのフィードバック信号を出力するも
のである。なお、図示しないが、上記と同様に第２加熱
ヒータ３６や第３加熱ヒータ３７によってそれぞれの加
熱領域を設定温度に制御するためのフィードバック信号
を出力する温度センサが設けられている。

【００２９】本実施形態において、成形材料３を金型２
０の内部に射出する時には、第１加熱ヒータ３５の設定
温度を高めてノズル先端部内の温度を上昇させ、また、
成形材料３の射出後には、成形材料３の圧力を保持（保
圧）したまま、第１加熱ヒータ３５の設定温度を低下さ
せてノズル温度を降下させ、後述するコールドプラグを
形成する。

【００３０】ここで、本実施形態では、第２加熱ヒータ
３６及び第３加熱ヒータ３７の設定温度を成形サイクル
を通じて常時一定とし、第１加熱ヒータ３５の設定温度
のみを上述のように昇降させている。第２加熱ヒータ３
６の設定温度は、ノズル基端側からの熱の流入と、ノズ
ル先端側への熱の放出とを勘案して、第２加熱ヒータ３
６による加熱領域内で成形材料３が常に液相を保持し得
る最低の温度、例えば成形材料３の液相線上の温度とさ
れる。また、第３加熱ヒータ３７の設定温度は、第２加
熱ヒータ３６の設定温度よりも高く、より安定して成形
材料３の液相状態を維持し得る温度とされる。

【００３１】本実施形態では、第３加熱ヒータ３７によ
ってノズル基端側の成形材料が液相に維持されるととも
に、第１加熱ヒータ３５によってノズル先端部３２内の
成形材料の温度が昇降し、成形サイクルに応じてコール
ドプラグが形成されるように構成されている。ここで、
第２加熱ヒータ３６の存在によって第１加熱ヒータ３５
によって温度を昇降させるノズル領域の体積が低減され
るとともに、第２加熱ヒータ３６の設定温度を成形材料
の射出に影響のない範囲内で第３加熱ヒータ３７よりも
低くすることにより、第１加熱ヒータ３５によるノズル
先端部３２の昇降温サイクルにおいてコールドプラグを
形成するための降温時間を従来よりも短縮することが可
能になる。

【００３２】特に、ノズル先端部３２において、第１加
熱ヒータ３５を先端開口３２ａに向けて徐々に加熱コイ
ルの巻回ピッチが増大するように構成すると、第１加熱
ヒータ３５がノズル先端部３２へ放出する熱量は先端開
口３２ａに向けて徐々に小さくなるため、第１加熱ヒー
タ３５によって加熱されるノズル先端部３２の領域内に
おいても大きな温度勾配を意図的に形成することがで
き、コールドプラグ形成のさらなる迅速化を図ることが
できる。

【００３３】また、本実施形態においては、後述するよ
うにほぼ一定の設定温度になるように射出ノズル３０を
加熱する第２加熱ヒータ３６及び第３加熱ヒータ３７を
抵抗加熱方式とし、設定温度を繰り返し昇降させる第１
加熱ヒータ３５を誘導加熱方式としたことによって、第
２加熱ヒータ３６及び第３加熱ヒータ３７については安
価に構成できるとともに安定した温度環境を構成するこ
とができ、第１加熱ヒータ３５については迅速な昇温及
び降温が可能になる。

【００３４】本実施形態では、ノズル先端部３２内のノ
ズル流路を、ノズル先端側の第１領域（成形品４の取り
出し開始時に固相の成形材料３が存在する領域、すなわ
ち開口テーパ部の内側領域）と、ノズル基端側の第２領
域（成形品４の取り出し開始時に液相の成形材料３が存
在する領域、すなわちテーパ状部３２ｂよりもノズル基
端側の領域）と、第１領域と第２領域との間にある中間
領域（成形品４の取り出し開始時に固液共存相の成形材
料３が存在する領域、すなわち絞り部３２ｅ及びテーパ
状部３２ｂの内側領域）とに分けて考えることができ
る。

【００３５】ここで、第１領域の成形材料３が固相温度
になって固化する一方、第２領域の成形材料３が液相温
度に維持されている時点で、中間領域の成形材料３が固
液共存相の温度となるように温度制御を行い、当該時点
で成形品４がノズル先端部３２から離反するように構成
することが好ましい。このように成形品の取り出し開始
時を決定する方法としては、予め適宜の時点で成形品の
取り出しが開始されるように成形サイクルの時間を決定
しておく方法もあり、また、後述するように温度センサ
の検出温度が所定値まで低下した時点で成形品の取り出
しを開始する方法もある。

【００３６】本実施形態では、金型２０内への成形材料
３の射出が完了し、金型２０内の成形材料が凝固して成
形品４が形成されていくと、先端開口３２ａの近傍の成
形材料も固化し、その固化領域は先端開口３２ａから徐
々にノズル基端側へ向けて広がっていく。この固化領域
の広がりは、金型２０内において既に固化した成形材料
や固定型２１に接触した先端外面部３２ｃを通した放熱
によって生ずるとともに、第１加熱ヒータ３５の設定温
度の低下によって、或いは、第１加熱ヒータ３５と第２
加熱ヒータ３６の双方の設定温度の低下によって促進さ
れる。

【００３７】可動型２２が開くことによって成形品４が
ノズル先端部３２から離反するタイミング（すなわち成
形品取り出し開始時）を、図示のように、成形材料３の
固化領域が絞り部３２ｅの内側まで広がり、さらにテー
パ状部３２ｂの内側に達して、その先に固液共存相から
なる半固化領域が形成されたときに一致させることが最
も好ましい。図示の状態で、可動型２２を開き、成形品
４をノズル先端部３２から離反させると、ノズル先端部
３２のテーパ状部３２ｂ及び絞り部３２ｅの内側には固
形部５及び半固形部６からなるコールドプラグが残され
る。

【００３８】このとき、上記中間領域に設置した温度セ
ンサ３８によって検出された温度データが所定値まで低
下したときに、成形品４の取り出しを開始させるように
制御することが好ましい。このようにすると、予め時間
で決定された成形サイクルをもって制御したり、或い
は、第１領域や第２領域の温度によって成形品の取り出
しを開始させたりするよりも、コールドプラグ形成状態
を正確に把握することができ、コールドプラグの形成状
態を安定させ、溶湯の流出や成形不良の発生を低減する
ことができる。

【００３９】本実施形態の射出ノズル３０を用いた射出
成形機においては、成形品４の取り出し開始時を決定す
る、温度センサ３８によって検出される検出温度の所定
値を、絞り部３２ｅ及びテーパ状部３２ｂの内側（すな
わち中間領域）の成形材料３が固液共存相の温度にまで
低下した状態に対応する値とすることが好ましい。例え
ば、温度センサ３８によって検出される検出温度が成形
材料３の実際の温度にきわめて近い場合には、成形品４
の離反タイミングを温度センサ３８の検出温度が成形材
料３の固液共存相の温度となった時点を成形品の取り出
し開始時に設定することが望ましい。

【００４０】本実施形態の射出成形機により、成形材料
３としてＡｌ−Ｍｇ系のマグネシウム合金ＡＺ９１Ｄを
用いて、約５０ｇの成形品を成形した。具体的には、こ
のマグネシウム合金ＡＺ９１Ｄの場合、図７の相図（平
衡状態図）において一点鎖線にて示すように、約５００
℃以下で固相、約６００℃以上で液相であり、約５００
〜６００℃が固液共存相となる。ここで、液相線Ｌと固
相線Ｓとによって囲まれた領域が固液共存相を示す。本
実施形態の場合には、上記温度センサ３８によって中間
領域の成形材料が固液共存相となった時点で、成形品を
取り出すようにしている。

【００４１】図５は、本実施形態の射出成形機の成形サ
イクルにおける第１加熱ヒータ３５による加熱領域の検
出温度Ａ、第２加熱ヒータ３６による加熱領域の検出温
度Ｂ、及び、第３加熱ヒータ３７による加熱領域の検出
温度Ｃを示すタイミングチャートである。また、成形品
の取り出し開始時における射出ノズル３０の温度プロフ
ァイルを図６に示す。

【００４２】本実施形態では、第３加熱ヒータ３７の設
定温度を約６２０℃、第２加熱ヒータ３６の設定温度を
約６００℃として、両ヒータの加熱領域において温度が
ほぼ一定温度になるように制御し、第１加熱ヒータ３５
の設定温度を約５００℃（成形品取り出し開始時）と、
約５８０℃（射出時）との間で成形サイクルにおいて繰
り返し昇降させた。

【００４３】特に、成形品取り出し開始時における中間
領域の固相率（固液共存相中の固相部分の割合）を約５
０〜９０％の範囲とすることが好ましい。この範囲より
も固相率が低くなると、コールドプラグの形成不良によ
る溶湯の流出が発生する可能性が高くなり、この範囲よ
りも固相率が高くなると、成形サイクルが長くなるとと
もに、ノズル内の絞り部に加わる負荷が大きくなり、ノ
ズル先端部の内部の異常磨耗などを招き、ノズル寿命を
縮める結果となる。上記固相率の範囲に対応するマグネ
シウム合金ＡＺ９１Ｄの温度範囲は、約５２０〜５７５
℃である。

【００４４】上記の温度設定によって射出成形機を稼動
させた結果、ノズル先端部を約５００℃から約５８０℃
まで加熱するのに要する時間は、従来の約８秒に対して
約４秒と半減し、ノズル先端部の降温時間も大幅に低減
された結果、成形サイクルのサイクルタイムを従来の４
５秒から３５秒まで短縮することができ、生産効率を２
５％以上向上させることができた。また、コールドプラ
グの形成状態を安定化させることもでき、溶湯の流出、
成形不良、成形品の品質不良などを大幅に低減すること
ができた。

【００４５】［第２実施形態］次に、図２を参照して本
発明に係る射出成形機の第２実施形態について説明す
る。この実施形態の射出ノズル３０は、上記第１実施形
態の射出ノズルと同様であり、同一部分には同一符号を
付し、その説明は省略する。

【００４６】本実施形態においては、金型４０に設けら
れた固定型４１が第１実施形態と同様にノズル先端部３
２の先端外面部に接触しているが、第１実施形態とは異
なり、この固定型２１は先端外面部に対する近傍部位に
冷媒通路４１ａを備えている。この冷媒通路４１ａは、
図示しない冷媒供給装置から水、油、その他の各種クー
ラント等からなる冷媒の供給を受け、ノズル先端部３２
の強制冷却を行うようになっている。冷媒としては、例
えば水温が２０〜３０℃の範囲内に制御された冷却水を
用いることができる。

【００４７】また、可動型４２にはエジェクタピン４３
が出没自在に挿通され、可動型４２を開いて成形品４を
ノズル先端部３２から離反させた後、エジェクタピン４
３によって成形品４を可動型４２内から突き出すように
構成されている。

【００４８】この実施形態においては、上記第１実施形
態と同様に、第１加熱ヒータ３５、第２加熱ヒータ３６
及び第３加熱ヒータ３７の制御を行うようになってい
る。そして、第１加熱ヒータ３５の設定温度が低下した
とき、或いは、射出ノズル３０から成形材料３を金型４
０のキャビティ４０ａ内へ射出させ終わったとき、上記
冷媒通路４１ａに冷媒を循環させ、固定型４１における
ノズル先端部３２の強制冷却を行うことによって、コー
ルドプラグの形成をより迅速に行うことができる。

【００４９】なお、冷媒通路４１ａへの冷媒の循環は、
成形材料３の射出後から成形品の取り出し開始時までの
期間においてのみ行ってもよく、或いは、成形材料３の
射出後から次の成形材料３の射出準備前までの期間にお
いて行ってもよく、さらには、成形サイクルの全期間を
通じて行っても構わない。

【００５０】本実施形態の射出成形機を用いることによ
り、第１実施形態の射出成形機よりもさらにノズル先端
部３２の降温時間を短縮することができ、その結果、成
形サイクルをさらに短縮させることが可能になったの
で、より一層生産性を向上させることができる。

【００５１】［第３実施形態］次に、図３を参照して本
発明に係る射出成形機の第３実施形態について説明す
る。この実施形態の射出ノズル５０は、第１実施形態と
同様の先端開口５２ａ、絞り部５２ｅ、テーパ状部５２
ｂを備えたノズル先端部５２を有し、後述する第１加熱
ヒータ５５及び第２加熱ヒータ５６を除いて上記第１実
施形態とほぼ同様の全体構成を備えている。

【００５２】本実施形態においては、ノズル先端部５２
の周囲に形成された誘導加熱方式の第１加熱ヒータ５５
を備えている。第１加熱ヒータ５５は図示のようにノズ
ルに誘導加熱を施すための高周波コイルを有し、この高
周波コイルは、図４に示すように、銅などの導電体から
なり、内部に冷媒通路５５０ａを備えた導電管５５０の
外面上にセラミック繊維等からなる絶縁層５５１を被覆
してなる管材を螺旋状に巻回して構成されたものであ
る。

【００５３】上記導電管５５０内の冷媒通路５５０ａに
は、図示しない冷媒供給装置から第２実施形態に記載し
たものと同様の冷媒が供給され、高周波コイルを強制的
に冷却できるように構成されている。冷媒通路５５０ａ
内の冷媒は上記第２実施形態のようにノズル先端部を降
温させたいときにのみ流してもよいが、冷媒通路５５０
ａ内に常時冷媒を流し続けることが制御を簡単に行うた
めには好ましい。

【００５４】また、本実施形態では、第２加熱ヒータ５
６についても誘導加熱方式としている。このとき、第２
加熱ヒータ５６による加熱領域の温度を、第１加熱ヒー
タ５５による加熱領域と同様の周期で昇降させることに
より、第１加熱ヒータ５５の加熱領域の温度の昇降をよ
り迅速に行うことも可能である。例えば、第２加熱ヒー
タ５６の設定温度を液相線近傍において昇降させること
が好ましい。具体的にはＡＺ９１Ｄの場合には、射出後
には設定温度を約５９０℃とし、射出直前には約６１５
℃とすることが望ましい。

【００５５】尚、本発明の射出成形用ノズル構造及び射
出成形機は、上述の図示例にのみ限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更
を加え得ることは勿論である。

【００５６】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
射出ノズルの先端の温度をより迅速且つ安定して昇降さ
せることができるようになるので、成形サイクルの短縮
による生産性の向上と、溶湯の流出、成形不良、成形品
の品質不良等の低減とを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る射出成形機の第１実施形態におけ
る射出ノズルの構造を示す断面図である。

【図２】本発明に係る射出成形機の第２実施形態におけ
る射出ノズルの構造を示す断面図である。

【図３】本発明に係る射出成形機の第３実施形態におけ
るノズル先端部の構造を示す拡大断面図である。

【図４】第３実施形態の第１加熱ヒータを構成する高周
波コイル用の管材の構造を示す拡大断面図である。

【図５】第１実施形態の射出ノズル各部の検出温度を成
形サイクルとともに示すタイミングチャートである。

【図６】第１実施形態の射出ノズルの成形品取り出し開
始時における温度プロファイルを示すグラフである。

【図７】マグネシウム合金の平衡状態図である。

【図８】従来の射出ノズルのノズル先端部の形状を示す
拡大断面図である。

【図９】従来の射出成形機における射出時（ａ）及び成
形品取り出し時（ｂ）の状態を示す断面図である。

【符号の説明】

３０，５０ 射出ノズル ３０ａ，５０ａ ノズル流路 ３２，５２ ノズル先端部 ３２ａ，５２ａ 先端開口 ３５，５５ 第１加熱ヒータ ３６，５６ 第２加熱ヒータ ３７ 第３加熱ヒータ ３８，５８ 温度センサ ２０，４０ 金型 ２１，４１ 固定型 ２２，４２ 可動型

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル流路から成形型内に成形材料を射
   出するための射出成形用ノズル構造であって、 ノズルの先端開口が形成されたノズル先端側からその反
   対のノズル基端側に向けて順次配設された３以上の加熱
   手段を備えていることを特徴とする射出成形用ノズル構
   造。
2. 【請求項２】 請求項１において、３以上の前記過熱手
   段のうち、少なくとも最もノズル先端側の前記過熱手段
   が誘導過熱ヒータであることを特徴とする射出成形用ノ
   ズル構造。
3. 【請求項３】 請求項２において、３以上の前記加熱手
   段のうち、前記先端開口から最も離れたノズル基端側の
   前記加熱手段が抵抗加熱ヒータであることを特徴とする
   射出成形用ノズル構造。
4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３において、３以上
   の前記加熱手段のうち、少なくとも最もノズル先端側の
   前記加熱手段が、冷媒通路を備えた管状部材を有する電
   磁誘導体からなる誘導加熱ヒータであることを特徴とす
   る射出成形用ノズル構造。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に
   記載の射出成形用ノズルを備えた射出成形機。
6. 【請求項６】 請求項５において、最もノズル先端側の
   前記加熱手段の温度目標値が成形サイクルに応じて繰り
   返し昇降し、最もノズル基端側の前記加熱手段の温度目
   標値がほぼ一定となるように構成され、その他の前記加
   熱手段の温度目標値が最もノズル基端側の前記加熱手段
   の温度目標値よりも前記成形材料の固相温度又は固液共
   存相の温度に近いことを特徴とする射出成形機。
7. 【請求項７】 請求項５又は請求項６において、前記ノ
   ズル先端部若しくはその近傍に強制冷却手段が設けられ
   ていることを特徴とする射出成形機。
8. 【請求項８】 請求項５乃至請求項７のいずれか１項に
   おいて、前記先端開口の近傍に設定された、成形品の取
   り出し開始時に固相の前記成形材料が存在する第１領域
   と、該第１領域よりもノズル基端側に設定された、成形
   品の取り出し開始時に液相の前記成形材料が存在する第
   ２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に設定さ
   れた、成形品の取り出し開始時に固液共存相の前記成形
   材料が存在する中間領域とを有し、 前記中間領域の温度が所定温度に達した時点で成形品の
   取り出しを開始するように構成されていることを特徴と
   する射出成形機。