JP2002336951A

JP2002336951A - 金属射出成形機用ノズル面の溶融金属漏れ防止装置及びその方法

Info

Publication number: JP2002336951A
Application number: JP2001146284A
Authority: JP
Inventors: Takahide Omobayashi; 孝英面林
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2002-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ノズルと金型との接触面に異物が噛み込むこ
とによりできる隙間から溶融金属が漏れ出ることを防止
する。【解決手段】固定側金型１０が設けられた固定盤２２
に取付けられている距離センサ１８により、該距離セン
サ１８と互いに対面するように、ノズル１６が設けられ
たシリンダ２４に取付けられている反射板２０との距離
を測定し、該測定値とあらかじめ設定されている基準値
とを比較して、あらかじめ設定された許容値以上の差が
ある場合、異常警報を発するとともに射出動作を停止す
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、亜鉛合金などの低融点金属材料
を射出成形するための金属射出成形機における金型とノ
ズルとの当たり面から溶融または半溶融状態になった金
属材料（以下、溶融金属という。）が漏れるのを防止す
る装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２に従来の金属射出成形機の射出装置
の断面図を示す。これに示されるものは、固定盤２２に
固定側金型１０が固定されており、可動盤２６に可動側
金型１２が固定されている。固定側金型１０と可動側金
型１２とを閉じた際に形成されるキャビティ１４は、固
定側金型１０に形成されたスプル穴２８を介してノズル
１６と連通している。ノズル１６は、射出ユニット３６
に取付けられた筒状のシリンダ２４の先端に配置されて
おり、シリンダ２４には、中心軸周りに回転可能、か
つ、中心軸方向に移動可能なスクリュ３０が収納されて
いる。また、シリンダ２４の先端部分には、溶融金属５
４を溜めるための貯蓄室３２が形成されており、貯蓄室
３２はノズル１６に連通している。シリンダ２４の周囲
にはヒータ３４が配置されており、シリンダ２４の後方
部分には、金属材料チップ５５をシリンダ２４の中のス
クリュ３０の上に供給するためのホッパ３５が設けられ
ている。

【０００３】射出ユニット３６は、油圧シリンダ３８及
び油圧シリンダロッド４０を介して固定盤２２に取付け
られており、射出ユニット３６は、図示しない油圧源か
ら油圧が油圧シリンダ３８に供給されることで、ベッド
４８上を摺動可能である。

【０００４】また、射出ユニット３６には計量モータ５
０及び計量モータ５０と一端が連結されている射出ピス
トン５２が設けられており、射出ピストン５２の他端は
スクリュ３０に連結されている。

【０００５】次に、従来技術の動作について説明する。
まず、油圧シリンダ３８のロッド側シリンダ室４６に油
圧源から油圧が供給されると、射出ユニット３６は固定
盤２２方向へベッド４８上を移動し、ノズル１６が固定
側金型１０に接触して押し付けられる。（この動作を、
ノズル前進動作と称する。）

【０００６】次に、計量モータ５０が駆動してスクリュ
３０が回転すると、ホッパ３５から金属材料チップ５５
がシリンダ２４内へ送られる。更にスクリュ３０が回転
を続けると、金属材料チップ５５はヒータ３４からの熱
をうけて溶融金属５４になりながらシリンダ２４先端の
貯蓄室３２へ送られる。（この動作を、計量動作と称す
る。）

【０００７】次に、計量された溶融金属５４は射出ピス
トン５２によってノズル１６及びスプル穴２８を通って
キャビティ１４へ充填される。（この動作を、射出動作
と称する。）

【０００８】射出動作の間、ノズル１６は油圧源からの
油圧力により固定側金型１０との接触面から溶融金属５
４が漏れ出ないように固定側金型１０に押し付けられて
いる。この押付動作は、計量、射出動作が繰返される毎
に、ノズル１６及び固定側金型１０との接触面との接
触、乖離を繰り返される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の金属射出成形機の射出装置では、ノズル１６が固定
側金型１０への接触、乖離を繰返したときに、ノズル１
６と固定側金型１０との接触面に異物が噛み込むと、ノ
ズル１６が前進動作をしたときにノズル１６と固定側金
型１０との接触面に隙間ができたり、均等に接触するこ
とができなかったりする。このため、射出動作によりノ
ズル１６と固定側金型１０との接触面付近で充填中の溶
融金属５４が高圧になると、接触面で溶融金属５４をシ
ールすることができなくなり、溶融金属５４が漏れ出て
しまうことがある。これは、成形できないだけでなく、
溶融金属５４がヒータ３４に付着して、ヒータ３４の損
傷の原因になる可能性がある。

【００１０】ノズル１６と固定側金型１０との接触面に
噛み込む異物は、計量動作後にノズル１６部の温度を調
整して溶融金属５４が先端より漏れ出ないようにコール
ドプラグ５６を生成するときに、計量動作時の溶融金属
５４の内圧や、ノズル１６の温調不良により固化してい
ないコールドプラグ５６が徐々にノズル１６の先端部か
ら出てきて、ノズル１６の前進動作時にノズル１６と固
定側金型１０との間に挟まったものであり、通常の成形
においてはオペレータが経験により除去しているもので
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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
従来の課題を解決するためのものであり、ノズルと固定
側金型との間に異物が生成したことを固定盤とシリンダ
との相対距離を測定することにより検出し、溶融金属が
ノズルと金型との接触面から漏れる前にオペレータに知
らせることができる金属射出成形機用ノズル面の溶融金
属漏れ防止装置及びその方法を提供することを目的とす
る。

【００１２】本発明のうちで請求項１記載の発明は、金
型（１０、１２）を閉じた状態にして形成されるキャビ
ティ（１４）中に、ノズル（１６）から溶融金属（５
４）を射出して金属成形を行う金属射出成形機であっ
て、該金属射出成形機には、前記ノズル（１６）と前記
金型（１０、１２）の相対距離を測定可能な距離測定装
置（１８、２０）が設けられており、該距離測定装置
（１８、２０）により測定された値により前記ノズル
（１６）と前記金型（１０、１２）との接触面から溶融
金属（５４）が漏れる可能性があることを検知するよう
に構成されていることを特徴とするものである。

【００１３】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、前記距離測定装置
（１８、２０）が測定した値と、あらかじめ設定されて
いる基準値とを比較して、あらかじめ設定された許容値
以上の距離差がある場合に、前記ノズル（１６）と前記
金型（１０、１２）との接触面から溶融金属（５４）が
漏れる可能性があることを検知するように構成されてい
ることを特徴とするものである。

【００１４】本発明のうちで請求項３記載の発明は、請
求項１または２に記載の発明において、前記距離測定装
置は、固定側金型（１０）が設けられた固定盤（２２）
に取付けられている距離センサ（１８）と、該距離セン
サ（１８）と互いに対面するように前記ノズル（１６）
が設けられたシリンダ（２４）に取付けられている反射
板（２０）と、により構成されていることを特徴とする
ものである。

【００１５】また、本発明のうちで請求項４記載の発明
は、請求項３に記載の発明において、前記距離センサ
（１８）は、レーザー式距離センサであることを特徴と
するものである。

【００１６】また、本発明のうちで請求項５記載の発明
は、請求項１〜４の何れか１項に記載の発明において、
前記距離測定装置（１８、２０）が、前記ノズル（１
６）と前記金型（１０、１２）との接触面から溶融金属
（５４）が漏れる可能性がある値を測定した場合に射出
動作を停止するように構成されていることを特徴とする
ものである。

【００１７】本発明のうちで請求項６記載の発明は、請
求項１〜５の何れか１項に記載の発明において、前記距
離測定装置（１８、２０）が、前記ノズル（１６）と前
記金型（１０、１２）との接触面から溶融金属（５４）
が漏れる可能性がある値を測定した場合に異常警報を発
するように構成されていることを特徴とするものであ
る。

【００１８】本発明のうちで請求項７記載の発明は、固
定側金型（１０）が設けられた固定盤（２２）に取付け
られている距離センサ（１８）により、該距離センサ
（１８）と互いに対面するようにノズル（１６）が設け
られたシリンダ（２４）に取付けられている反射板（２
０）との距離を測定し、該測定値とあらかじめ設定され
ている基準値とを比較して、あらかじめ設定された許容
値以上の差がある場合、異常警報を発するとともに射出
動作を停止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。

【００１９】

【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に本発明の実施の形態の金属射出
成形機の射出装置の側断面図を示す。なお、従来技術で
説明した構成と同様の機能を有する部分に関しては同一
符号を付してある。

【００２０】固定盤２２に固定側金型１０が固定されて
おり、可動盤２６に可動側金型１２が固定されている。
固定側金型１０と可動側金型１２とを閉じた際に形成さ
れるキャビティ１４は、固定側金型１０に形成されたス
プル穴２８を介してノズル１６と連通している。ノズル
１６は、射出ユニット３６に取付けられた筒状のシリン
ダ２４の先端に配置されており、シリンダ２４には、中
心軸周りに回転可能、かつ、中心軸方向に移動可能なス
クリュ３０が収納されている。また、シリンダ２４の先
端部分には、溶融金属５４を溜めるための貯蓄室３２が
形成されており、貯蓄室３２はノズル１６に連通してい
る。シリンダ２４の周囲にはヒータ３４が配置されてお
り、シリンダ２４の後方部分には、金属材料チップ５５
をシリンダ２４の中のスクリュ３０の上に供給するため
のホッパ３５が設けられている。

【００２１】固定側金型１０が設けられた固定盤２２に
は、レーザー式の距離センサ１８が取付けられており、
距離センサ１８と互いに対面するように反射板２０がシ
リンダ２４に取付けられている。距離センサ１８は、こ
れから発射されたレーザーが反射板２０に当たって帰っ
てくる時間を測定することにより、反射板２０と接触す
ることなく固定側金型１０とノズル１６との距離を測定
する。

【００２２】射出ユニット３６は、油圧シリンダ３８及
び油圧シリンダロッド４０を介して固定盤２２に取付け
られており、射出ユニット３６は、図示しない油圧源か
ら油圧が油圧シリンダ３８に供給されることで、ベッド
４８上を摺動可能である。

【００２３】また、射出ユニット３６には計量モータ５
０及び計量モータ５０と一端が連結されている射出ピス
トン５２が設けられており、射出ピストン５２の他端は
スクリュ３０に連結されている。

【００２４】また、射出装置には、あらかじめ測定して
おいた、ノズル１６と固定側金型１０との接触面から溶
融金属５４が漏れる可能性がない基準距離と、距離セン
サ１８により測定された距離との差が、あらかじめ設定
された許容値以上であったときに、自動的に異常警報を
発したり、自動的に機械を停止させたりする図示してな
い装置が設けられている。

【００２５】次に第１の実施の形態の動作について説明
する。まず、油圧シリンダ３８のロッド側シリンダ室４
６に油圧源から油圧が供給されると、射出ユニット３６
は固定盤２２方向へベッド４８上を移動し、ノズル１６
が固定側金型１０に接触して押し付けられる。このと
き、距離センサ１８が反射板２０との距離を測定し、測
定した値と基準距離とを比較して、あらかじめ設定され
た許容値以上であるとき、自動的に異常警報が発せられ
るとともに機械が停止する。

【００２６】これにより、型締め力７５トンのマグネシ
ウム合金射出成形機において、許容値を０．３ｍｍと設
定して成形したときに、ノズル１６の先端に付着した溶
融金属５４の固化物が増加することによりノズル１６と
固定側金型１０との隙間が許容値の０．３ｍｍ以上にな
って、溶融金属５４が漏れる寸前に検知することができ
た。また、作業者が中座していても、自動的に異常警報
を発し、機械が停止したので、溶融金属５４が漏れるト
ラブルに至らなかった。

【００２７】一方、距離センサ１８の測定値と基準距離
との差が許容値以下の場合、計量モータ５０が駆動して
スクリュ３０が回転し、ホッパ３５から金属材料チップ
５５がシリンダ２４内へ送られる。更にスクリュ３０が
回転を続けると、金属材料チップ５５はヒータ３４から
の熱を受けて溶融金属５４になりながらシリンダ２４先
端の貯蓄室３２へ送られる。

【００２８】次に、計量された溶融金属５４は射出ピス
トン５２によってノズル１６及びスプル穴２８を通って
キャビティ１４へ充填される。射出動作の間、ノズル１
６は油圧源からの油圧力により固定側金型１０との接触
面から溶融金属５４が漏れないように固定側金型１０に
押し付けられている。また、この押付動作は、計量、射
出動作が繰返される毎に接触、乖離を繰り返す。

【００２９】なお、上記実施の形態においては、距離セ
ンサ１８が測定した値と基準距離とを比較して許容値以
上である場合に、自動的に機械が停止するようにした
が、機械の停止を手動で行ってもよい。

【００３０】また、上記実施の形態においては、距離セ
ンサ１８は図中固定盤２２の上部に取付けてあるが、ノ
ズル１６の芯と同じ高さの手前側または向う側（すなわ
ち、ノズル１６の芯を中心に距離センサ１８及び反射板
２０を９０度回転させた位置）に取付けてもよい。この
ようにすることにより、ノズル１６が固定側金型１０に
押付けられることで、ノズル１６の前進方向に固定盤２
２が傾くことによる距離の誤差をなくすことができる。

【００３１】なお、上記実施の形態においては、レーザ
ー式の距離センサ１８を使用したが、これに代えて接触
式の距離センサを使用してもよい。レーザー式距離セン
サ１８としては、例えば、ＫＥＹＥＮＣＥ製ＬＫ０３０
（センサヘッド）とＬＫ２０００（アンプユニット）の
組み合わせの高感度タイプのものを用いることが考えら
れ、接触式の距離センサとしては、ＫＹＯＷＡ製ＤＴＨ
−Ａ５のように低い測定力で高い出力を有する高精度の
ひずみゲージ式変換器が考えられる。

【００３２】

【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、距離測定装置（１８，２０）によっ
てノズル（１６）と金型（１０，１２）との相対距離を
測定することにより、ノズル（１６）と金型（１０，１
２）との接触面における異物を検知し、溶融金属（５
４）の漏れるタイミングを事前に知ることができるた
め、溶融金属（５４）が漏れて成形ができなくなった
り、漏れた溶融金属（５４）がヒータ（３４）に付着し
てヒータ（３４）が損傷したりすることを防止すること
ができる。また、溶融金属（５４）が付着したヒータ
（３４）の交換により成形が中断することもない。

【００３３】また、溶融金属は固化すると非常に硬くな
り、付着した機械などから分離するためには固化したプ
ラスチックに比べてはるかに大きな困難を生ずるが、溶
融金属の漏出を事前に防止することができるため、この
ような作業を行う必要がなくなる。

【００３４】また、本発明のうちで請求項２記載の発明
は、距離測定装置（１８、２０）が測定した値と基準値
とを比較して、あらかじめ設定された許容値以上の距離
差がある場合に、溶融金属（５４）が漏れることを検知
することができる。

【００３５】また、本発明のうちで請求項３記載の発明
は、ノズル（１６）が前進する際にノズル（１６）と一
体にシリンダ（２４）及びシリンダ（２４）に取付けら
れた反射板（２０）が前進するため、距離センサ（１
８）と反射板（２０）との距離を測定することにより、
ノズル（１６）と固定側金型（１０）との距離を測定す
ることができる。

【００３６】また、本発明のうちで請求項４記載の発明
は、前記距離センサ（１８）は、レーザー式距離センサ
とすることにより、非接触で距離センサ（１８）と反射
板（２０）との距離を測定するができ、ノズル（１６）
と固定側金型（１０）との距離を精度良く測定すること
ができる。

【００３７】また、本発明のうちで請求項５記載の発明
は、距離測定装置（１８、２０）が、ノズル（１６）と
金型（１０、１２）との接触面から溶融金属が漏れる可
能性がある値を測定した場合に射出動作を停止するた
め、作業員がいなくても溶融金属（５４）の漏出を防止
することができる。

【００３８】また、本発明のうちで請求項６記載の発明
は、距離測定装置（１８、２０）が、ノズル（１６）と
金型（１０、１２）との接触面から溶融金属（５４）が
漏れる可能性がある値を測定した場合に異常警報を発す
るため、作業員に異常を知らせることができる。

【００３９】また、本発明のうちで請求項７記載の発明
は、距離センサ（１８）により反射板（２０）との距離
を測定し、該測定値とあらかじめ設定されている基準値
とを比較して、あらかじめ設定された許容値以上の差が
ある場合、異常警報を発するとともに射出動作を停止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の金属射出成形機の射出装
置の側断面図である。

【図２】従来の金属射出成形機の射出装置の側断面図で
ある。

【符号の説明】

１０固定側金型１６ノズル１８距離センサ２０反射板２２固定盤２４シリンダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金型（１０、１２）を閉じた状態にして
形成されるキャビティ（１４）中に、ノズル（１６）か
ら溶融金属（５４）を射出して金属成形を行う金属射出
成形機であって、該金属射出成形機には、前記ノズル（１６）と前記金型
（１０、１２）の相対距離を測定可能な距離測定装置
（１８、２０）が設けられており、該距離測定装置（１
８、２０）により測定された値により前記ノズル（１
６）と前記金型（１０、１２）との接触面から溶融金属
（５４）が漏れる可能性があることを検知するように構
成されていることを特徴とする金属射出成形機用ノズル
面の溶融金属漏れ防止装置。
【請求項２】前記距離測定装置（１８、２０）が測定
した値と、あらかじめ設定されている基準値とを比較し
て、あらかじめ設定された許容値以上の距離差がある場
合に、前記ノズル（１６）と前記金型（１０、１２）と
の接触面から溶融金属（５４）が漏れる可能性があるこ
とを検知するように構成されていることを特徴とする請
求項１記載の金属射出成形機用ノズル面の溶融金属漏れ
防止装置。
【請求項３】前記距離測定装置は、固定側金型（１
０）が設けられた固定盤（２２）に取付けられている距
離センサ（１８）と、該距離センサ（１８）と互いに対
面するように前記ノズル（１６）が設けられたシリンダ
（２４）に取付けられている反射板（２０）と、により
構成されていることを特徴とする請求項１または２に記
載の金属射出成形機用ノズル面の溶融金属漏れ防止装
置。
【請求項４】前記距離センサ（１８）は、レーザー式
距離センサであることを特徴とする請求項３記載の金属
射出成形機用ノズル面の溶融金属漏れ防止装置。
【請求項５】前記距離測定装置（１８、２０）が、前
記ノズル（１６）と前記金型（１０、１２）との接触面
から溶融金属（５４）が漏れる可能性がある値を測定し
た場合に射出動作を停止するように構成されていること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の金属射
出成形機用ノズル面の溶融金属漏れ防止装置。
【請求項６】前記距離測定装置（１８、２０）が、前
記ノズル（１６）と前記金型（１０、１２）との接触面
から溶融金属（５４）が漏れる可能性がある値を測定し
た場合に異常警報を発するように構成されていることを
特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の金属射出
成形機用ノズル面の溶融金属漏れ防止装置。
【請求項７】固定側金型（１０）が設けられた固定盤
（２２）に取付けられている距離センサ（１８）によ
り、該距離センサ（１８）と互いに対面するようにノズ
ル（１６）が設けられたシリンダ（２４）に取付けられ
ている反射板（２０）との距離を測定し、該測定値とあ
らかじめ設定されている基準値とを比較して、あらかじ
め設定された許容値以上の差がある場合、異常警報を発
するとともに射出動作を停止する金属射出成形機用ノズ
ル面の溶融金属漏れ防止方法。