JP2002263819A - 金属材料成形用のリングバルブ付き射出プランジャ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リングバルブ付きプランジャをシートリング
により計量室の中心に設定することでリングバルブのシ
ール性を高め計量材料の逆流防止を図る。流路の流入間
隙を狭く設定して計量室へのスラッジの流入を制限す
る。 【解決手段】 外周面にシールリング１３を埋設したリ
ングバルブ１４を外周囲に進退自在に備える。リングバ
ルブ１４とプランジャ１１との間に形成した流路１５
を、リングバルブ後端面とプランジャ後部のシートリン
グ１６との接離により開閉する。シートリング１６の外
径を流通個所１７を残して計量室５の内径とほぼ同一に
形成する。流路後端の流入間隙１８を狭く形成する。シ
ートリング１６によりプランジャ１１を計量室中心に保
持する。バルブ当接面１６ａに臨むリングバルブ１４の
後端面内側を環状でフラットな凸面による開閉面１４ａ
に突出形成する。後端面外側をシートリング１６から隔
離する。

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、亜鉛、マグネシ
ウム又はそれら合金等の金属材料を溶解して射出成形す
る場合に採用し得る射出プランジャに関するものであ
る。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】低溶融点の金属材料
は、溶解してプラスチック材料と同様に射出成形するこ
とができるが、液相状態に完全溶解した金属材料は、プ
ラスチック材料とは異なって粘度が無いに等しく、流動
抵抗も生じ難いことから、プラスチックの射出成形に使
用されているスクリュ先端のリングバルブ付きプランジ
ャでは、プランジャの前進により生ずる射出負荷圧によ
り、リングバルブが後退してプランジャ周囲の流路が閉
弁された後にも、リングバルブ周囲の摺動クリアランス
から逆流して計量室から漏れ、その分量が計量不足とな
って成形精度が良好な金属製品を成形することが困難と
されている。

【０００３】そこで、リングバルブの外周面に通常のピ
ストンリングによるシールリングを埋設し、そのシール
リングによりリングバルブ周囲の摺動クリアランスを遮
断して、射出負荷圧による計量材料の逆流を防止するこ
とが行われている。この場合には、リングバルブがシー
ルリングを介して計量室の内周面により保持されること
になるので、計量室内におけるプランジャの位置が中心
から僅かでもずれて挿入されると、リングバルブとシー
トリングとの当接面（開閉面）にもずれが生じて、射出
時にシートリングがリングバルブの当接面を均等に押圧
することができず、僅かではあるがリングバルブに傾が
生ずるようになる。このリングバルブの傾により当接面
に隙間ができ易くなり、またシールリングによる噛りも
生じ易くなって摩耗し、これらが原因で射出時にバルブ
シールや摺動クリアランスから計量材料が漏れて逆流す
る、という課題を有する。

【０００４】また金属材料では、プラスチック材料とは
異なって、溶解中に溶湯面にスラッジ（酸化物）が発生
する。このスラッジは設定溶融温度では溶解し難いもの
で、攪拌により溶湯の中に取り込まれ易く、それが粒子
となって溶融材料と共に金型に射出される。しかし、粒
子が微細なものは特に問題視されることはないが、大き
な粒子はそのまま製品に現れ、外観及び物性にも悪影響
を及ぼすので、混入を防止する必要がある。

【０００５】この発明は、上記事情から考えられたもの
であって、その目的は、リングバルブの後端面が当接さ
れるプランジャ後部のシールリングを、プランジャの保
持に兼用し、これにより計量室に対するプランジャの位
置を常にリングバルブと共に中心に設定できるようにし
て、上記摺動クリアランスからの逆流を防止し、また流
路の流入間隙を狭く設定することにより、製品に悪影響
を及ぼす大きな粒子のスラッジの混入を防止した新たな
金属材料成形用のリングバルブ付き射出プランジャを提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的によるこの発明
は、外周面にシールリングを埋設したリングバルブを外
周囲に進退自在に備え、そのリングバルブとプランジャ
との間に形成した流路を、リングバルブの後端面とプラ
ンジャ後部のシートリングとの接離により開閉できるよ
うにして、金属材料の溶解容器の先端部に設けた円筒形
の計量室に移動自在に嵌挿した射出プランジャであっ
て、上記シートリングの外径を流通個所を残して上記計
量室の内径とほぼ同一に形成するとともに、流路後端の
流入間隙を狭く形成して、シートリングによりプランジ
ャを計量室中心に保持し、上記バルブ当接面に臨むリン
グバルブの後端面内側を、環状でフラットな凸面による
開閉面に突出形成して、後端面外側をシートリングから
隔離してなる、というものである。

【０００７】また上記リングバルブは、外周面に複数条
のシールリングを拡径自在に埋設して備え、かつ上記流
路後端の流入間隙は、プランジャ後部の拡径により狭く
形成されている、というものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】図中１は外周囲にバンドヒータ
（図は省略）を備えた円筒体による金属材料の溶解容
器、２はノズル部材で、容器内径よりも小径のシリンダ
の前部を、内部に流通路３を有するノズルヘッド４に形
成し、後部内を円筒形の計量室５として、溶解容器１の
先端面にボルトにより取付けたものからなる。

【０００９】上記溶解容器１の内部には、中空軸６の外
周囲に複数枚の攪拌翼７，７と先端保持板８，８とを備
えた回転自在な攪拌機９と、その中空軸６に進退自在に
貫挿した射出ロッド１０の先端にネジ着して、攪拌機９
から上記計量室５に摺動自在に嵌装したプランジャ１１
とからなる射出プランジャ１２が設けてある。

【００１０】上記プランジャ１１は、外周面に２条のシ
ールリング１３，１３を埋設して有するリングバルブ１
４を進退自在に備え、そのリングバルブ１４とプランジ
ャ１１との間に形成した流路１５を、リングバルブ１４
の後端面とプランジャ後部のシートリング１６との接離
により開閉できるようにして、上記計量室５に摺動自在
に嵌装してある。

【００１１】上記シートリング１６は、垂直面に形成し
たバルブ当接面１６ａを除く面内に、流通個所１７を残
して部分的に外径が計量室５の内径とぼほ同一に形成さ
れており、それによりプランジャ１１をリングバルブ１
４と共に計量室５の中心に保持できるようにしてある。
またシートリング１６を受けるプランジャ後部１１ａは
フランジ状に拡径形成され、これにより流路後端の流入
間隙１８を出来るだけ狭く形成して、時折り発生する製
品に悪影響を与えるような大きな粒子のスラッジが、流
路１５に流れ込むのを制限する一方、時にはリングバル
ブ１４の後端の振れを極力小さく支持する。

【００１２】また上記バルブ当接面１６ａに臨むリング
バルブ１４の後端面内側は、環状でフラットな凸面によ
る開閉面１４ａに突出形成してあり、それにより閉弁時
にも後端面外側がシートリング１６から離れて開放間隙
１９を形成し、開閉面１４ａのみがバルブ当接面１６ａ
に隙間なく密着するようにしてある。

【００１３】上記シールリング１３は、合わせ目を有す
る通常の拡径自在な耐熱性のピストンリングからなり、
その幅と高さは張力が１Ｋｇ前後となるような幅と高さ
寸法を計算で求めて決められる。また上記リングバルブ
１４に施したリング溝２０の溝幅や深さは、射出負荷圧
時に張力の作用によりシールリング１３がリングバルブ
外周の摺動クリアランスを遮断し、射出プランジャ１２
の計量後退時には、コールドプラグ２１によるノズル口
の密閉で生ずる負圧により、張力が低減してシールリン
グ１３の周りにクリアランスが生じて、プランジャ１１
の後退移動が、負圧により困難とならないような隙間が
生ずるような寸法をもって形成してある。

【００１４】因に、１例を挙げれば、リングバルブ径φ
３６mmで、 シールリング（外径φ３６mm挿着時） リング溝 幅 ３．５mm 溝幅 ３．５mm 高さ １．４mm 溝深さ ２．５mm である。

【００１５】上記射出プランジャ１２による溶融金属の
計量はプランジャ１１の後退移動により行うことができ
る。射出後のノズル口は残留した溶融金属の冷却固化に
より生じたコールドプラグ２１により密栓されており、
その状態でプランジャ１１を前進位置から後退移動する
と、図４（Ｂ）に示すように、射出負荷圧により閉弁状
態にあって計量材料の逆流を防止していたリングバルブ
１４が、計量室内の負圧による引張と材料圧により前進
移動して、図４（Ａ）に示すように、開閉面１４ａがバ
ルブ当接面１６ａから離れ、溶解容器１に蓄えられてい
る溶融金属（図示せず）が、上記流路１５から後退移動
に伴い拡張されつつある計量室５に流れ込み、図１に示
す後退限位置で停止するまで計量を行うことができる。

【００１６】この計量工程において、溶融金属に混入し
たスラッジも流路１５から計量室５に流入するので、流
路１５の流入間隙１８を極力狭く（例えば、直径で０．
００８mm程まで）形成して、そこを通過するスラッジの
粒子を微小のものに制限するのが最も好ましいが、０．
５mm程度の流入間隙１８であっても、製品によっては混
入したスラッジにより外観や物性が損なわれるようなこ
とはない。

【００１７】また上記バルブ当接面１６ａに臨むリング
バルブ１４の後端面内側を突出して、後端面外側に開放
間隙１９を形成したので、大きな粒子のスラッジは、そ
の開放間隙１９に留まって流路１５への流入が阻止され
るので、製品への影響も防止されることになる。

【００１８】次に、計量材料の金型（図示せず）への射
出は、油圧力などにより上記射出プランジャ１２に射出
圧力を加えて行われるが、この際、ノズル部材４のノズ
ル口は、上述のようにコールドプラグ２１により塞がれ
ているので材料圧が上昇し、これが射出負荷圧となっ
て、バルブ当接面１６ａに開閉面１４ａが突き当たると
ころまで、リングバルブ１４が後退移動し、これにより
閉弁が行われて計量材料の逆流が防止されるようにな
る。

【００１９】さらに射出圧力の上昇によりコールドプラ
グ２１が金型側に押し出されて、計量材料はノズル口か
ら金型に射出される。また射出により射出負荷圧は低減
するが、射出が終了するまではシートリング１６がリン
グバルブ１４を押圧しているので、射出中の計量材料の
逆流による漏れも防止されるようになる。

【００２０】上記射出工程において、プランジャ１１は
シートリング１６によりリングバルブ１４と共に計量室
５の中心に位置し、またその位置はプランジャ１１がシ
ートリング１６により常に保持された状態にあるので、
長期にわたり進退移動しても変わるところがない。

【００２１】このため射出時にシートリング１６がリン
グバルブ１４の開閉面１４ａを均等に押圧することにな
るので、偏荷重によるリングバルブ１４の傾は生じ難
く、開閉面１４ａはバルブ当接面１６ａに密着して閉弁
状態を維持し、計量材料の逆流を防止する。またリング
バルブ１４はシートリング１６により均等に押圧されな
がら、計量室５の内壁面と平行に移動するので、シール
リングによる噛りも起こらず、そのシール機能を長く維
持することになるので、摺動クリアランスからの計量材
料の漏れによる逆流も防止される。

【００２２】このようなことから、外周面にシールリン
グ１３を埋設したリングバルブ１４を、進退自在に備え
たプランジャ１１による射出プランジャ１２であって
も、計量した溶融金属の逆流を確実に防止でき、またス
ラッジによる課題も解決されるので、成形状態が良好で
成形精度に優れた金属製品を射出成形することができる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係るリングバルブ付き射出プラン
ジャを備えた溶解容器先端部の計量終了時の縦断側面図
である。

【図２】 同じく射出終了時の縦断側面図である。

【図３】 計量終了位置における射出プランジャの縦断
面図である。

【図４】 リングバルブの後端面による流路の開弁状態
（Ａ）と閉弁状態（Ｂ）とを示す縦断部分図である。

【符号の説明】

１ 溶解容器 ２ ノズル部材 ５ 計量室 ９ 攪拌機 １０ 射出ロッド １１ プランジャ １１ａ プランジャ後部 １２ 射出プランジャ １３ シールリング １４ リングバルブ １４ａ 開閉面 １５ 流路 １６ シートリング １６ａ バルブ当接面 １７ 流通個所 １８ 流入間隙 １９ 開放間隙

フロントページの続き (72)発明者 林 祐司 長野県埴科郡坂城町大字南条2110番地 日 精樹脂工業株式会社内 (72)発明者 宮川 守 長野県埴科郡坂城町大字南条2110番地 日 精樹脂工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面にシールリングを埋設したリング
   バルブを外周囲に進退自在に備え、そのリングバルブと
   プランジャとの間に形成した流路を、リングバルブの後
   端面とプランジャ後部のシートリングとの接離により開
   閉できるようにして、金属材料の溶解容器の先端部に設
   けた円筒形の計量室に移動自在に嵌挿した射出プランジ
   ャであって、 上記シートリングの外径を流通個所を残して上記計量室
   の内径とほぼ同一に形成するとともに、流路後端の流入
   間隙を狭く形成して、シートリングによりプランジャを
   計量室中心に保持し、上記バルブ当接面に臨むリングバ
   ルブの後端面内側を、環状でフラットな凸面による開閉
   面に突出形成して、後端面外側をシートリングから隔離
   してなることを特徴とすることを特徴とする金属材料成
   形用のリングバルブ付き射出プランジャ。
2. 【請求項２】 上記リングバルブは、外周面に複数条の
   シールリングを拡径自在に埋設して備え、かつ上記流路
   後端の流入間隙は、プランジャ後部の拡径により狭く形
   成されていることを特徴とする請求項１記載の金属材料
   成形用のリングバルブ付き射出プランジャ。