JP2003145259A - 軽金属射出成形機の逆流防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】摩耗あるいは欠損の問題が小さく、長期にわた
って軽金属製成形品を得ることができる軽金属射出成形
機の逆流防止装置を提供する。 【解決手段】押金（２０）とスクリュヘッド（１０）と
の間に逆流防止リング（３０）を設ける。逆流防止リン
グ（３０）は、スクリュヘッド（１０）の軸部（１１）
との間に第１の湯路（１３）が確保された状態で、その
先端面（３４）がスクリュヘッド（１０）の後端面（１
６）に接する位置と、その後端のシート面（３１）が押
金（２０）の先端のシート座（２１）に着座する位置と
に移動可能である。そして、逆流防止リング（３０）の
先端部には、半径方向に複数個の透孔（３５、３５、
…）を形成する。これらの透孔（３５、３５、…）の一
方は、第１の湯路（１３）に、そして他方は前室（２）
に連通した第２の湯路（３３）に開口させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱シリンダと、
この加熱シリンダ内に回転方向と軸方向とに駆動可能に
設けられているスクリュとからなり、前記スクリュの先
端部に設けられているスクリュヘッドと、前記スクリュ
の先端部の押金部材との間に逆流防止リングが設けられ
ている軽金属射出成形機の逆流防止装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】軽金属材料の成形に使用されるインライ
ンスクリュ式射出成形機は、加熱シリンダと、このシリ
ンダ内で回転および軸方向に駆動されるスクリュとから
構成されている。このような加熱シリンダと、スクリュ
とからなる軽金属射出成形機の逆流防止装置は、例えば
特開２０００−１９０３６４号公報により提案され、同
公報の図２に従来例が示されている。この従来例と同じ
タイプの、本願発明の従来例が、本願の明細書に添付さ
れた図３に示されている。この図３に示されているよう
に、従来の逆流防止装置は、スクリュ５０の先端部に取
り付けられているスクリュヘッド５５、スクリュ５０の
先端部の押金６０、スクリュヘッド５５と押金６０との
間に軸方向に移動可能に設けられている逆流防止リング
６５等から構成されている。逆流防止リング６５は、そ
の外周面は加熱シリンダ４０の内周面に密に接して軸方
向に移動可能になっている。すなわち、逆流防止リング
６５の外周面と加熱シリンダ４０の内周面との隙間から
溶融軽金属材料がスクリュ５０の方へ逆流するのを抑え
るために、逆流防止リング６５の外径は円滑な軸方向の
摺動が可能な範囲で最大径に設定されている。したがっ
て、スクリュ５０が回転駆動されるとき、逆流防止リン
グ６５は回転しない「非供回り」となっている。また、
その内周面とスクリュヘッド５５の軸部５７の外周面と
の間には所定の間隔５８がある。この間隔５８が溶融軽
金属材料の湯路となっている。

【０００３】このように構成されている逆流防止リング
６５の後端面は、射出・保圧時に押金６０のシート座６
１に着座するシート面６６となっている。また、先端部
には、スクリュヘッド５５の後端面５６に接しても、溶
融軽金属材料の流路を確保するための複数個の凹部６
７、６７、…が形成されている。したがって、加熱シリ
ンダ４０の外周部に設けられている加熱ヒータにより加
熱シリンダ４０の内部を加熱し、スクリュ５０を回転駆
動しながら軽金属材料を加熱シリンダ４０に供給する
と、供給された軽金属材料は加熱ヒータから加えられる
熱と、スクリュ５０の回転駆動による摩擦作用、剪断作
用等により生じる熱とにより、スクリュ５０の計量部に
おいて混練・溶融される。このとき、逆流防止リング６
５の後端のシート面６６が押金６０のシート座６１から
離間し、先端面６８はスクリュヘッド５５の後端面５６
に当接する。溶融軽金属材料は、押金６０のシート座６
１と逆流防止リング６５のシート面６６との間、スクリ
ュヘッド５５の軸部５７の外周面と逆流防止リング６５
の内周面との間５８および複数個の凹部６７、６７、…
を通って、前方の前室４１に貯えられる。スクリュ５０
は、貯えられる溶融軽金属材料の圧力あるいはスクリュ
５０を後方へ引くサックバックにより後退する。

【０００４】所定量計量されたら、スクリュ５０を軸方
向すなわち射出方向に駆動する。逆流防止リング６５の
シート面６６が押金６０のシート座６１に着座し、溶融
軽金属材料のスクリュ５０側への逆流が防止され、計量
された溶融軽金属材料は金型のキャビティに射出され、
そして保圧される。冷却固化を待って金型を開くと、キ
ャビティの形状をした軽金属成形品が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、逆流防
止リング６５の外径は、円滑な摺動が可能な範囲で最大
径に設定されているので、逆流防止リング６５は「非供
回り」となっている。そして、計量時には逆流防止リン
グ６５の先端面６８は、スクリュヘッド５５の後端面５
６に接している。したがって、計量時には逆流防止リン
グ６５の先端面５８とスクリュヘッド５５の後端面５６
は、面圧を受けて摺動することになる。ところで、逆流
防止リング６５の先端面５８には、複数個の凹部６７、
６７、…が形成されているので、先端面６８の面積は、
図３の（ｂ）に示されているように、とびとびになっ
て、スクリュヘッド５５の後端面５６に接する面積は、
それだけ狭くなっている。すなわち、受圧面積が狭くな
っている。したがって、単面積当たりに発生する面圧が
高くなっている。面圧が高くなると、逆流防止リング６
５の先端面６８、６８、…とスクリュヘッド５５の後端
面５６に摩耗が発生する。摩耗が大きくなると、逆流防
止リング６５の作動不良の原因になり、また摩耗により
欠損することもあり得る。欠損した破片が金型内へ射出
されると、金型が損傷することもある。本発明は、上記
したような従来の逆流防止装置の欠点を解消した金属射
出成形機の逆流防止装置を提供することを目的とし、具
体的には摩耗あるいは欠損の問題が小さく、長期にわた
って軽金属製成形品を得ることができる軽金属射出成形
機の逆流防止装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、ス
クリュヘッドの後端面に接する、逆流防止リングの面積
を広くすることにより達成される。すなわち、請求項１
に記載の発明は、上記目的を達成するために、加熱シリ
ンダと、この加熱シリンダ内に回転方向と軸方向とに駆
動可能に設けられているスクリュとからなり、前記スク
リュの先端部に設けられているスクリュヘッドと、前記
スクリュの先端部の押金部材との間に逆流防止リングが
設けられている軽金属射出成形機において、前記逆流防
止リングは、前記スクリュヘッドの軸部との間に湯路が
確保された状態で、その先端面が前記スクリュヘッドの
後端面に接する位置と、その後端面が前記押金部材の先
端面に着座する位置とに移動可能であり、前記逆流防止
リングの先端部には、半径方向に複数個の透孔が形成さ
れ、これらの透孔の一方は前記湯路に、そして他方は前
記加熱シリンダの、計量された溶融軽金属材料が蓄積さ
れる前室側に開口した開口部にそれぞれ連通しているよ
うに構成される。請求項２に記載の発明は、請求項１に
記載の透孔が、湯路から開口部に向かって傾斜している
ように構成される。

【０００７】

【実施の形態】以下、図１、２により本発明の実施の形
態を説明する。図１の（ａ）は計量時の逆流防止リング
３０の位置を示す断面図で、その（ｂ）、（ｃ）は、図
１の（ａ）において、それぞれ矢視ｂーｂ、ｃーｃで見
た断面図であるが、これらの図に示されているように、
本実施の形態に係わる軽金属射出成形機は、加熱シリン
ダ１と、この加熱シリンダ１の内部に回転方向と軸方向
とに駆動可能に設けられているスクリュ５とから構成さ
れている。そして、逆流防止装置は、概略的にはスクリ
ュ５の先端部に螺合されているスクリュヘッド１０、ス
クリュ５の先端部とスクリュヘッド１０との間に挟設さ
れている押金２０、スクリュヘッド１０と押金２０との
間で軸方向に移動自在に遊嵌されている逆流防止リング
３０等から構成されている。

【０００８】加熱シリンダ１の先端部すなわち図１の
（ａ）において左方には、金型と当接するために内径と
外径が共に縮小された射出ノズルが設けられ、その後方
が計量される溶融軽金属材料が蓄積される前室２とな
り、スクリュヘッド１０の後方が計量部３となってい
る。計量部３に対応したスクリュ５には、従来周知のよ
うに螺旋状のフライト６が設けられている。また、加熱
シリンダ１の後方端部には、スクリュ５を駆動する駆動
装置が設けられ、加熱シリンダ１と射出ノズルの外周部
には、個々に発熱温度が制御される加熱用のヒータが装
着されているが、これらは図１の（ａ）には示されてい
ない。なお、スクリュ５は軸方向に移動するので、前室
２も計量部３も正確には移動することになる。

【０００９】スクリュヘッド１０は、本実施の形態では
軸部１１とヘッド部１２とから一体的に形成されてい
る。軸部１１は、軸方向に所定の長さを有し、その径は
逆流防止リング３０の内径よりも小さ。したがって、軸
部１１の外周面と逆流防止リング３０の内周面との間
に、環状の第１の湯路１３が構成される。軸部１１の後
端部の縮経部にはネジが形成され、このネジをスクリュ
５の先端部に螺合することにより、スクリュヘッド１０
がスクリュ５に取り付けられている。ヘッド部１２は、
前方に向かって縮経されたテーパ部１４と、加熱シリン
ダ１の内径よりも小径の胴部１５とからなり、胴部１５
の後端面１６は軸部１１から半径外方へ広がった面を構
成し、この後端面１６に計量時に逆流防止リング３０の
先端面３４が当接するようになっている。

【００１０】押金２０は、短い筒状を呈している。この
押金２０の外径は、加熱シリンダ１の内径より小さい。
したがって、加熱シリンダ１の内周面と、押金２０の外
周面との間には、組み立てたとき環状の隙間２２が生
じ、スクリュ５で押し出される溶融軽金属材料はこの隙
間２２を通って加熱シリンダ１の前方の前室２に蓄積さ
れることになる。また、押金２０の内径は、スクリュヘ
ッド１０の軸部１１の小径部より僅かに大きく、組み立
て時にスクリュヘッド１０の小径部が通されるようにな
っている。この押金２０の前方端面は、逆流防止リング
３０の後方のシート面３１がシール時に着座するシート
座２１となっている。

【００１１】逆流防止リング３０は、筒状体から構成さ
れている。逆流防止リング２０の外径は、加熱シリンダ
１の内径より小さいが、加熱シリンダ１の内周面と円滑
な摺動が可能な最小限の隙間を有する寸法に選定されて
いる。また、逆流防止リング３０の内径は、スクリュヘ
ッド１０の軸部１１の直径よりかなり大きく、軸方向の
垂直な断面において、逆流防止リング３０の内周面とス
クリュヘッド１０の軸部１１の外周面との間に溶融軽金
属材料の円滑な通過を許容するに充分な環状の第１の湯
路１３を構成するような大きさに選定されている。

【００１２】このように構成されている逆流防止リング
３０の後端面は、射出あるいは保圧時に押金２０のシー
ト座２１に着座するシート面３１となっている。また、
前方部分は、その外経が加熱シリンダ１の内径よりも小
さい縮経部３２となっている。この縮経部３２の外周面
と、加熱シリンダ１の内周面とにより、加熱シリンダ１
の前室２に連通した、環状の第２の湯路３３が構成され
ている。そして、本実施の形態によると、逆流防止リン
グ３０の先端部には、図１の（ｂ）、（ｃ）に示されて
いるように、そのリング状の先端面３４を残して、半径
方向に複数個の透孔３５、３５、…が開けられている。
これらの透孔３５、３５、…は、第１の湯路１３と第２
の湯路３３とに開口している。したがって、計量時に
は、溶融軽金属材料は第１の湯路１３、複数個の透孔３
５、３５、…および第２の湯路３３を通って前室２の方
へ流れることになる。

【００１３】次に、上記逆流防止装置を備えた軽金属射
出成形機による成形例について説明する。加熱シリンダ
１の後方に取り付けられている、図示されない軽金属材
料ホッパに、粒状、薄片、破砕小片等の形状をしたマグ
ネシウム、アルミニウム、亜鉛、錫等の純金属あるいは
これらの合金を入れる。また、加熱シリンダ１、射出ノ
ズル等を加熱ヒータで所定温度に加熱する。

【００１４】そして、スクリュ５を駆動装置の例えば油
圧モータで回転駆動する。そうすると、軽金属材料ホッ
パから供給される軽金属材料は、スクリュ５により撹拌
されながら螺旋状のフライト６とフライト６の間の溝の
中を加熱シリンダ１の前方へ送られる。送られる過程
で、ヒータから加えられる熱と、スクリュ５の回転駆動
による摩擦力、剪断力等により生じる熱とにより溶融さ
れる。逆流防止リング３０は、溶融された軽金属材料に
より前方に押され、逆流防止リング３０のシート面３１
は、押金２０のシート座２１から離間する。そして、そ
の先端面３４がスクリュヘッド１０の後端面１６に当接
する。溶融された軽金属材料は、加熱シリンダ１の内周
面と、押金２０の外周面との間の環状の隙間２２、スク
リュヘッド１０の軸部１１の外周面と逆流防止リング３
０の内周面との間の環状の第１の湯路１３、複数個の透
孔３５、３５、…および環状の第２の湯路３３を通って
加熱シリンダ１の前方へ搬送され、そして前室２に蓄積
される。

【００１５】このとき、スクリュ５は、加熱シリンダ１
の前端部へ搬送される溶融軽金属材の圧力により後退す
る。あるいは、図示されていないスクリュ駆動用の油圧
シリンダのロッド側に低圧の作動油を供給してスクリュ
５の後退する力を補助する。図示しない位置センサがス
クリュ５が所定量後退したことを検知すると、スクリュ
５の回転を停止して計量を終わる。このようにして計量
するとき、スクリュ５は回転駆動されるが、逆流防止リ
ング３０は回転しないので、スクリュヘッド１０の後端
面１６と逆流防止リング３０の先端面３４との間には、
面圧を受けて摺動的摩擦が生じている。ところで、本実
施の形態によると、逆流防止リング３０の先端面３４に
は、従来のように凹部が形成されていないので、接触面
積は広くなっている。したがって、単位面積当たりの面
圧は小さくなり、スクリュヘッド１０の後端面１６ある
いは逆流防止リング３０の先端面３４の摩耗が抑えられ
る。また、凹部が設けられていると、凹部の縁等が欠損
する確率も高くなるが、従来のように凹部がないので、
摩耗量が小さくなると同時に欠損の問題も小さくなって
いる。

【００１６】所定量計量したら、スクリュ駆動用の例え
ば油圧シリンダのヘッド側に高圧の作動油を供給する。
そうすると、スクリュ５は前方へ駆動され、加熱シリン
ダ１の前室２に蓄積された溶融軽金属材料は、従来周知
のように射出ノズルを通って図示しない金型のキャビテ
ィに射出される。

【００１７】この射出工程におけるスクリュ５の前進速
度は、低速から高速そして低速と制御され、加熱シリン
ダ１の先端部の溶融金属材料の圧力は、成形品によって
は速度と圧力との関係は連動しないこともあるが、低圧
から高圧そして低圧と変化する。このため、加熱シリン
ダ１の前室２内に蓄積された溶融軽金属材料の一部は、
加熱シリンダ１の計量部３の方へ逆流しようとするが、
前述した逆流防止装置により逆流が阻止される。すなわ
ち、計量部３の方へ逆流しようとする溶融軽金属材料が
逆流防止リング３０に作用し、逆流防止リング３０を図
１の（ａ）において右方へ押す。そうすると、逆流防止
リング３０のシート面３１が、押金２０のシート座２１
に着座する。これにより、逆流が阻止され、計量された
全量が射出される。

【００１８】冷却固化を待って、金型を開き軽金属成形
品を取り出す。以下同様にして成形する。

【００１９】本発明は、上記実施の形態に限定されるこ
となく色々な形で実施できる。例えば、上記実施の形態
では、押金２０が別体としてスクリュ５の先端部に設け
られているが、スクリュと一体的に形成できる。また、
複数個の透孔３５、３５、…は、図２に示されているよ
うに、後端部から先端部に向かって半径外方に傾斜した
テーパ孔３５’、３５’、…でも実施できる。このよう
に実施すると、溶融軽金属材料の流れ抵抗が小さくな
る。また、逆流防止リング３０’の先端面３４’を広く
し、面圧をさらに下げることもできる。先端面が３４’
が、図２に示されているように広くなると、射出開始時
に先端面３４’がスクリュヘッド１０の後端面１６から
離間すると、溶融軽金属材料が離間した隙間に流入し、
先端面３４’を後方へ押すので、逆流防止リング３０の
シート面３１が押金２０のシート座２１に早期に着座す
るようにもなる。なお、図２に関しては、主要な構成要
素に、図１に示されている要素と同じ参照数字あるいは
同じ参照数字にダッシュ「’」を付けて重複説明はされ
ていない。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よると、逆流防止リングは、スクリュヘッドの軸部との
間に湯路が確保された状態で、その先端面がスクリュヘ
ッドの後端面に接する位置と、その後端面が押金部材の
先端面に着座する位置とに移動可能であり、前記逆流防
止リングの先端部には、半径方向に複数個の透孔が形成
され、これらの透孔の一方は前記湯路に、そして他方は
加熱シリンダの、計量された溶融軽金属材料が蓄積され
る前室側に開口した開口部にそれぞれ連通しているの
で、計量時には溶融軽金属材料の流れる通路が確保さ
れ、そして射出・保圧時には逆流が防止される。そし
て、本発明によると、スクリュヘッドの軸部の外周部に
構成されている湯路と前室側に開口した開口部とが複数
個の透孔により連通しているので、逆流防止リングの先
端面は面になっている。したがって、計量時にはスクリ
ュヘッドの後端面に面接触する。これにより、接触面積
は広くなり、計量時に逆流防止リングの先端面あるいは
スクリュヘッドの後端面が受ける単位面積当たりの面圧
は小さくなり、これらの面の摩耗が軽減される。したが
って、長期にわたって摩耗を抑えることができ、品質の
安定した軽金属製の成形品を得ることができる。また、
逆流防止装置の寿命が延び、高価な部品代を削減するこ
とができ、ランニングコストの低減に寄与できる。請求
項２に記載の発明によると、透孔が湯路から開口部に向
かって傾斜しているので、上記のような効果に加えて、
計量時の溶融軽金属材料の流れ抵抗が小さくなる効果が
さらに得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を示す図で、その（ａ）
は逆流防止リングがスクリュヘッドに当接している状態
でその要部のみを示す断面図、その（ｂ）、（ｃ）は、
（ａ）においてそれぞれ矢印ｂーｂ、ｃーｃ方向から見
た断面図である。

【図２】 本発明の他の実施の形態の要部の一部を示す
断面図である。

【図３】 従来の逆流防止リングを示す図で、その
（ａ）は逆流防止リングがスクリュヘッドに当接してい
る状態で示す断面図、その（ｂ）は（ａ）において矢視
ｂ−ｂ方向に見た断面図である。

【符号の説明】

１ 加熱シリンダ ２ 前室
５ スクリュ １０ スクリ
ュヘッド １６ 後端面 ２０ 押金 ２１ シート座 ３０ 逆流
防止リング ３１ シート面 ３５、３５’ 透孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沖本 晋一 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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱シリンダと、この加熱シリンダ内に
   回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリ
   ュとからなり、前記スクリュの先端部に設けられている
   スクリュヘッドと、前記スクリュの先端部の押金部材と
   の間に逆流防止リングが設けられている軽金属射出成形
   機において、 前記逆流防止リングは、前記スクリュヘッドの軸部との
   間に湯路が確保された状態で、その先端面が前記スクリ
   ュヘッドの後端面に接する位置と、その後端面が前記押
   金部材の先端面に着座する位置とに移動可能であり、 前記逆流防止リングの先端部には、半径方向に複数個の
   透孔が形成され、これらの透孔の一方は前記湯路に、そ
   して他方は前記加熱シリンダの、計量された溶融軽金属
   材料が蓄積される前室側に開口した開口部にそれぞれ連
   通していることを特徴とする軽金属射出成形機の逆流防
   止装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の透孔が、湯路から開口部
   に向かって傾斜している軽金属射出成形機の逆流防止装
   置。