JP2007050445A - 金属成形機の材料押出供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 溶解筒内の残余の金属材料の排出を、必要に応じて押出プランジャに延長ロッドを継ぎ足すことにより、押出プランジャの移動ストロークを変えることなく、先端位置を前進限位置から先方に移動可能となす。
【解決手段】 外周囲に加熱手段を有し、後部上に短柱状の金属材料の投入口を有する溶解筒と、溶解筒の後端から内部に先端部を挿入し、該先端部により溶解筒内の金属材料を先方に押圧移動する押出プランジャと、その射出プランジャの後端を着脱自在に連結したベースプレート上の進退自在な押圧板とからなる。その押圧板と押出プランジャとの間に介在し、かつその両方と連結して押出プランジャの先端位置を、前進限位置から溶解筒内の金属材料の全量を排出するところまで移動する長さの延長ロッドを備える。
【選択図】 図４

Description

この発明は、マグネシウム又はその合金等の短柱状の低融点金属材料を溶融して金型に射出する金属成形機の材料押出供給装置に関するものである。

短柱状の金属材料を溶融して金型に射出する成形機の材料押出供給装置としては、溶融装置の融解シリンダの後部に供給装置と挿入装置とを備え、供給装置内に投入された金属材料を挿入装置のプッシャにより融解シリンダに挿入し、その融解シリンダ内で先に融解して生じた溶湯を、後の半溶融状態の金属材料を介して射出スリーブに押出供給するものがある。

また加熱筒の後部に棒状の金属材料の供給装置を設け、その供給装置から加熱筒後部に落下供給された棒状材料を、材料押込ロッドにより加熱筒内に押込み、加熱筒内で先に融解して生じた溶湯又は半溶融の金属材料を後の金属料材料を介して射出加熱筒内に押出供給するものもある。
特開２００１−１６７４９９号公報 特開２００５−４０８０７号公報

融解シリンダ又は加熱筒（以下融解シリンダという）に短柱状又は棒状の金属材料を挿入して溶融し、これをプッシャやロッド（以下プッシャという）により融解シリンダに押出供給する装置では、プッシャの移動ストロークは１本の金属材料の全長を若干越える程度であればよいとされている。この範囲であれば融解シリンダやプッシャの長さも短く済むので、装置全体をコンパクトに構成することができる。しかし、プッシャのストロークが融解シリンダの先端まで及ばぬために、融解シリンダ内に溶融して残った金属材料をプッシャにより押し出して完全に排出することはできない。このため融解シリンダ内に溶融材料を残したまま成形終了となり、次回の成形はその残量を溶融してから開始されることになる。したがって、成形開始までに時間を要するという課題を有する。

この発明は、上記従来の課題を解決するために考えられたものであって、その目的は、金属材料を射出加熱筒に押出供給する押出プランジャの移動ストロークを変えることなく、延長ロッドの採用により必要時に溶解筒内の金属材料を押出プランジャをもって排出でき、これによりメンテナンスの容易性と、次回の成形開始までの時間の短縮とを図ることができる新たな金属成形機の材料押出供給装置を提供することにある。

上記目的によるこの発明は、外周囲に加熱手段を有し、後部上に短柱状の金属材料の投入口を有する溶解筒と、その溶解筒の後端から内部に先端部を挿入し、該先端部により溶解筒内の金属材料を先方に押圧移動する押出プランジャと、その押出プランジャの後端を着脱自在に連結したベースプレート上の進退自在な押圧板とからなり、その押圧板と押出プランジャとの間に介在し、かつその両方と連結して押出プランジャの先端位置を、前進限位置から溶解筒内の金属材料の全量を排出するところまで移動する長さの延長ロッドを備える、というものである。

また上記溶解筒は、射出加熱筒と一体で内部に射出路と連通した供給路を有する接続ブロックに先端面を当接してジョイントにより水平に連結され、その供給路の金属材料を射出路に排出する長さの延長ロッドを備えるというものであり、上記延長ロッドは、上記押出プランジャの後端内に設けたねじ孔と螺合するねじ軸を先端に有し、後端に押出ロッドの後端の連結手段と同一の連結手段を有する、というものである。

また上記押出プランジャは、軸部が中空で後端に一対の半部材による止め金具を着脱自在に有し、その止め金具と係合する環状溝を先端部と後端の連結用の環状溝の手前の後部に有する延長ロッドを、後端の開口から軸部内に収納して備える、というものである。

上記構成では、延長ロッドの採用により押出プランジャの移動ストロークを変えずに、押出プランジャの先端位置を延長ロッドの長さ分だけ前進限位置から更に先方に変えることができるので、残量を全て排出して成形作業の終了又は停止が行え、これにより次回の成形開始時の立上げ時間を短縮して成形効率を上げることができる。また押出プランジャによる排出を可能とするために、押出プランジャの長さを余分に設ける必要もないので装置の長さにも変わりはなく、排出機能を有する材料押出供給装置をコンパクトに構成することができる。

また延長ロッドの継ぎ足しは必要に応じて行えばよく、その継ぎ足し作業も、設定ストロークの移動後に押出プランジャを押圧板から外し、押圧板を後退移動して延長ロッドの長さに適合したスペースを空けてから、押出プランジャと押圧板との間に延長ロッドを入れて両方と連結するだけでよいから簡単に済み、また延長ロッドの取外しも同様に行えるので延伸ロッドの継ぎ足しに長時間を要しない。

図中１は型締装置、２は射出装置、３は材料押出供給装置である。
上記型締装置１は、受圧盤１１と、その受圧盤１１と所要間隔を置いて対設した連結盤１２と、両盤間の中央に配置した型置盤１３とを、四隅部に挿通したクランプシャフト１４．１４により連結して備え、その受圧盤１１と型置盤１３との間に、可動盤１５をクランプシャフト１４．１４に挿通支持して進退自在に有する。この可動盤１５の背面には、受圧盤１１の中央部にシリンダ１６ａを一体に設けた型締機構１６の型締ラム１６ｂが連結してあり、その型締ラム１６ｂの伸縮作動により可動盤１５が進退移動して、該可動盤１５と型置盤１３とに分割して取付けた金型の可動型１７ａと固定型１７ｂの型開閉及び型締とを行う構造からなる。

連結盤１２の外側盤面には、上記射出装置２の射出シリンダ２１が、ピストンロッド２２を連結盤１２に穿設した穴に進退自在に挿通して固設してある。また型置盤１３には両端が開口した射出加熱筒１８が、型取付面側の盤面から先端が若干突出するところまで、周囲に断熱材を施して盤体に穿設した穴に連結盤側から挿通し、先端周囲に嵌合した割りリングとボルトにより止着してある。この先端部のみ型置盤１３に固定して他を自由状態となした射出加熱筒１８では、型置盤１３に拘束されることなく軸方向に熱膨張するようになる。

上記射出加熱筒１８は、型置盤１３から突出した後側面に、上記材料押出供給装３の接続ブロック１９を一体に有し、その接続ブロック１９と共に射出加熱筒１８を加熱する手段（図では省略）が設けてある。接続ブロック１９は斜め後方に向け突出しており、その内部中央に射出加熱筒内の射出路１８ａと所要角度で交差する供給路１９ａが、ブロック端面から後退限位置の射出プランジャ２０の先端に近接した射出路１８ａの壁面まで穿設してある。また図では省略したが、射出加熱筒１８には、射出路１８ａをアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気となすガス供給手段が接続されている。なお、図では供給路１９ａを４５°の角度で交差させているが、その角度は任意とするものである。

上記ブロック端面は供給路１９ａに対し直角な垂直面で、そこに材料押出供給装置３の前部に位置する溶解筒３１が先端面を当接してジョイント３１ａにより水平に連結してある。この溶解筒３１は、長さ３００ｍｍ、直径６０ｍｍの短柱状（棒状ともいう）の金属材料Ｍ（マグネシウム合金）を、供給路１９ａを含めて３〜５本収容できる長さを有し、その内部に材料押出用の押出プランジャ３０が挿入してある。また後部上側には金属材料Ｍの投入口３１ｂが軸方向に長く開設してあり、投入口３１ｂを除く筒体周囲にはバンドヒータ３１ｃが取付けてある。

上記射出路１８ａには、先端面が平らな射出プランジャ２０が射出加熱筒１８の後端から挿入してある。この射出プランジャ２０は、図４及び図１２に鎖線で示すように、プランジャ先端部２０ａの直径を、摺動可能な範囲で射出路１８ａの内径とほぼ同径に形成して、射出時に周囲のクリアランスからバックフローする溶融金属材料を少なくしている。また最前進状態で供給路１９ａの開口に位置する中間部位２０ｂの直径を、プランジャ先端部２０ａよりも若干小径に形成し、さらに他のプランジャ軸部を中間部位２０ｂよりも小径に形成して、そこに生じた段差によりクリアランスからバックフローした小径軸部の周囲の溶融金属材料を、プランジャ後退時に射出加熱筒１８の後端の開口から掻き出して、溶融金属材料による摺動抵抗が減少するようにしてある。

上記型締装置１と射出装置２は、互いに連結したそれぞれの機台４，５に設置してある。型締装置１では受圧盤１１と型置盤１３とを機台４に固定して設置し、連結盤１２と可動盤１５は機台４に固定せずに設置している。また射出装置２は機台５に油圧駆動部２３を載置固定し、射出シリンダ２１の前部を支持材５１により支持して機台５に設置している。この機台５の連結盤１２と型置盤１３との間の側部に上記材料押出供給装置３の台フレーム７が張り出して設けてあり、その台フレーム７の上面板６にベースプレート３２を載せて上記材料押出供給装置３が設置してある。

上記材料押出供給装置３の上面板６には、前後複数のリニアガイド６１が射出加熱筒１８と平行に敷設してあり、そのリニアガイド６１に裏側面のガイド部材を嵌合して、ベースプレート３２が上面板６に可動自在に載置してある。このベースプレート３２は射出加熱筒１８に対し４５°の角度で、上記接続ブロック内の供給路１９ａの延長線上に水平に位置し、射出加熱筒１８の熱膨張に対応して溶解筒３１と共に熱膨張方向に動くようにしてある。

ベースプレート３２には、上記押出プランジャ３０の進退駆動機構が設けてあり、その進退駆動機構より前のベースプレート上に溶解筒３１のサポート３２ａが立設してある。進退駆動機構は油圧駆動によるもので、上記溶解筒３１と平行にベースプレート３２の上面に敷設した左右一対のリニアガイド３３，３３と、その両方のリニアガイド３３，３３に嵌合した固定台板３４ａ，３４ａに取付けて、ベースプレート３２の前部上に並設した駆動部設置板３５及び溶解筒後端の支持板３７と、両方のリニアガイド３３，３３に裏面のガイド部材を嵌合した可動台板３４ｂ，３４ｂに取付けて、ベースプレート上に進退自在に設けた押圧板３８とを有し、その押圧板３８の中央に上記押出プランジャ３０の後端が着脱自在に連結してある。

上記駆動部設置板３５は固定台板３４ａ，３４ａの前側に、支持板３７は後側に互いに平行に載置固定してあり、その両方は駆動部設置板３５の前面に取付けた部材３２ｂによりベースプレート３２に固定してある。また駆動部設置板３５の上部中央は溶解筒後部が間隔を置いて位置する凹所に形成してあり、その両側に一対の油圧シリンダ３６，３６が溶解筒３１と平行に前方に長く水平に取付けてある。上記支持板３７の溶解筒後端に臨む板面には、押出プランジャ３０の挿通穴３７ａが設けてある。この挿通穴３７ａの前面周囲には溶解筒３１の後端支持リング３７ｂが上下調節ボルト３７ｃを設けて取付けてあり、その後端支持リング３７ｂに上記凹所を越えて位置する溶解筒３１の後端が、支持板３７の板面との間に熱膨張スペースＳを空けて摺動自在に挿入してある。

上記押圧板３８の両側には上記油圧シリンダ３６，３６のピストンロッド３６ａ，３６ａが後端を上下に可動自在にピン止めして連結してあり、そのピストンロッド３６ａ，３６ａの伸縮動作とリニアガイド３３，３３とにより、押圧板３８が押出プランジャ３０と共に上記支持板３７まで、ベースプレート上を進退移動するようにしてある。この押圧板３８の移動ストロークは、図では金属材料Ｍの２本分の長さ（６００ｍｍ）よりも若干長く設定してあり、その移動ストロークを、投入口３１ｂよりも後の後退限位置に待機した押出プランジャ３０とともに複数回に分けて前進移動し、その前進移動ごとに押出プランジャ３０が、溶解筒内に投入した短柱状の金属材料Ｍを溶解筒先方に順に押し送り、先方の半溶融した金属材料を供給路１９ａから射出路１８ａに押出すことができるようにしてある。

押出プランジャ３０は後端の外周囲に環状溝３０ｂを有し、後端内にねじ孔３０ｃを軸方向に有する。この押出プランジャ３０と押圧板３８の連結は、図８に示すように、穴部３８ａを設けた押圧板３８の上部を薄板に形成して後面側に段部を形成し、その段部上に当て板３８ｂを止着して、当て板中央の受け筒３８ｃを穴部３８ａに挿入する一方、止めリングの一端周囲にフランジを有する内押え金具３９ａを、プランジャ後端に嵌挿して環状溝３０ｂに割りリング３９ｂを嵌め、その割りリング３９ｂと一緒にプランジャ後端を受け筒３８ｃに挿入したのち、当て板３８ｂの外側開口を外押え金具３９ｃにより塞いで、内押え金具３９ａの止めリングを受け筒３８ｃに嵌合し、内外の押え金具３９ａ，３９ｃを止めねじにより一体に締め着して行ってる。これにより押出プランジャ３０は後端の内外の押え金具３９ａ，３９ｃと割りリング３９ｂとにより、当て板３８ｂを介して押圧板３８に連結され、止めねじを外すだけで押圧板３８から取り外すこともできる。

図９は、押出プランジャ３０の延長ロッド４０で、先端にねじ軸４０ａを有し、後端に連結用の環状溝４０ｂを有する。この延長ロッド４０は押出プランジャ３０に継ぎ足して、溶解筒３１内の全ての金属材料を供給路１９ａから射出路１８ａに排出するときに使用される。継ぎ足しは押出プランジャ３０の上記ねじ孔３０ｃにねじ軸４０ａを螺合し、後端を押圧板３８に連結して行われる。継ぎ足しにより押出プランジャ３０の先端部３０ａが、図１４に示すように、射出路１８ａと接する供給路１９ａの開口端まで達するようになる。また押圧板３８と延長ロッド４０の連結は上記押出プランジャ３０の場合と同様に行い得る。

図１０は、延長ロッド４０を内部に収納した押出プランジャ３０の他の実施形態を示すものである。押出プランジャ３０は先端部３０ａを除く軸部を中空に形成したものからなり、その軸部後端に突条４１ａを内周囲に突設した一対の半部材による止め金具４１がボルトにより着脱自在に取付けてある。また延長ロッド４０は後端に形成した連結用の環状溝４０ｂに加えて、先端部と環状溝４０ｂより手前の後部とに係合用の環状溝４０ｃ，４０ｄを有する。

この延長ロッド４０は、後部の環状溝４０ｄが止め金具４１の突条４１ａに位置するところまで押出プランジャ３０に収納されており、その環状溝４０ｄと突条４１ａとの嵌合により押出プランジャ３０と一体に結合されて、止め金具４１から突出した後端が押出プランジャ３０と上記支持板３８の連結部を構成している。また必要時には止め金具４１を外して、先端部の環状溝４０ｃがプランジャ後端から露出するところまで延長ロッド４０を引出し、その環状溝４０ｃに突条４１ａを嵌合して止め金具４１をロッド周囲に当接したのち、止め金具４１をプランジャ後端に再び止着する。これにより延長ロッド４０が止め金具４１に固定されて押出プランジャ３０の後端に長く連なり、図１１に示すように、押出プランジャ３０の長さが伸びるようになる。

上記構成の材料押出供給装置３では、材料がマグネシウム合金で、半溶融によりチクソトロピー性状を呈する短柱状の金属素材Ｍの場合、溶解筒３１の加熱温度は、金属素材Ｍが半溶融状態（５５０°〜５９０℃）となる温度に設定している。半溶融状態の金属素材Ｍは、完全溶融した場合と異なって、溶解筒３１と供給路１９ａが水平でも射出路１８ａに流動することなく、全体が膨張して均一に軟化した状態にあって、短柱状の形態を保っている。

射出路１８ａへの半溶融状態の金属材料の押出供給は、上記射出プランジャ２０の先端部２０ａが、後退退位置にあって供給路１９ａが射出路１８ａと連通しているときに、上記油圧シリンダ３６のピストンロッド３６ａを予め設定したストロークだけ縮小作動して行われる。ピストンロッド３６ａの縮小により上記押出プランジャ３０が押圧板３８と一緒に設定ストロークを前進移動して、そのストローク分だけ溶解筒３１内の半溶融状態の金属材料Ｍを押圧する。これにより押圧移動した分量の金属材料Ｍが、１ショット分として供給路１９ａから射出路１８ａに押出供給される。したがって、射出路１８ａにおける材料供給量は押出プランジャ３０の移動量により計量されることになる。

押出プランジャ３０が前進限位置に達すると、油圧シリンダ３６がピストンロッド３６ａの伸長作動に切換わり、押圧板３８が押出プランジャ３０と一緒に元の後退限位置まで後退移動する。この後退移動により押出プランジャ３０の先端部３０ａが溶解筒３１の投入口３１ｂより後の溶解筒後端に位置するので、新たな金属材料Ｍの投入が行えるようになる。

補給材料の投入は射出プランジャ２０が最前進位置に停止していて、中間部位２０ｂにより供給路１９ａの開口が塞がれている時に行うのが好ましい。材料補給は１ショットごとに行う必要がなく、溶解筒内に少なくとも１本分の金属材料の補給スペースが生じてから行えば材料不足を来すようなことはない。挿入後に油圧シリンダ３６を縮小作動して押出プランジャ３０をプランジャ先端３０ａが金属材料Ｍと接するところまで前進移動し、その先端で金属材料Ｍを押さえる。

成形作業の終了又は停止等により、溶解筒３１及び供給路１９ａの半溶融材料の全部を排出する必要が生じた場合には、上記延長ロッド４０を押出プランジャ３０の後に継ぎ足す。この継ぎ足しは、押圧板３８と押出プランジャ３０とを、そこに採用された延長ロッド４０の長さから予め設定された移動ストロークを、移動してから行うことができる。

移動停止後に、先ず押出プランジャ３０と押圧板３８とを連結している内押え金具３９ａと外押え金具３９ｃの締め付けボルトを外し、外押え金具３９ｃを当て板３８ｂから取除く。そして油圧シリンダ３６を伸長作動して押圧板３８を後退移動すると、押出プランジャ３０の後端が内押え金具３９ａと後端周囲の割りリング３９ｂと共に受け筒３８ｃから抜け出し、図１３に示すように押圧板３８だけが元の後退限位置まで移動して、そこに延長ロッド４０の長さに適合したスペースが生ずる。

次に、準備しておいた延長ロッド４０を押出プランジャ３０の後端にねじ着して継ぎ足し、延長ロッド後端を押出プランジャ３０と同様な手段により押圧板３８に連結する。これにより押圧板３８の移動ストロークは変わらないが、押出プランジャ３０では延長ロッドの長さが移動ストロークに加算されて、図１４に示すように、先端部３０ａが前進限位置から射出路１８ａに突出するところまで供給路１９ａを移動するようになる。この結果、溶解筒３１及び供給路１９ａの全ての半溶融材料を、押出プランジャ３０と上記射出プランジャ２０を交互に往復動して、射出路１８ａから排出することができる。排出作業が終了したら、後退限位置で戻して延長ロッド４０を押出プランジャ３０と押圧板３８から取外し、その後に押圧板３８を押出プランジャ３０の後端まで前進移動して再連結する。

図１５は、電動モータ８を駆動源とする押圧板３８の他の進退駆動機構の実施形態を示すもので、ベースプレート３２の上に対設した前部固定盤８１及び後部固定盤８２と、両盤間に配置した上記押出プランジャ３０の押圧板３８と、その押圧板３８を貫通して両盤の対角線上の隅部にわたり設けた一対のガイドロッド８４と、押圧板３８に内設したボールナット部材８５と螺合して、両盤の他の対角線上の隅部にわたり回転自在に設けた一対のボールねじ軸８６と、そのボールねじ軸８６を回転する後部固定盤８２に取付けた上記電動モータ８と、電動モータ８の回転を一対のボールねじ軸８６に同時に伝達する駆動ベルト８７とからなる。

上記溶解筒３１は、前部固定盤８１に後端を支持して盤体前面に水平に配置され、その後端内に押出プランジャ３０の先端部３０ａが挿入してある。この押出プランジャ３０は、ボールねじ軸８６の回転とガイドロッド８４とによる押圧板３８の前進移動により、溶解筒内を前進移動して上記油圧駆動による実施形態と同様に、溶解筒内の半溶融状態の金属材料を図示しない射出路に押出供給する。

この発明の材料押出供給装置を備えた金属形成機の一部を断面で示す平面図ある。 図１のＡ−Ａ線における背面図である。 この発明の材料押出供給装置の側面図である。 同上の一部を断面で示す平面図である。 材料押出供給装置の前面図である。 溶解筒後部の支持状態を示す支持板上部の半部縦断側面図である。 押圧板の後面図である。 押出プランジャを連結した押圧板上部の縦断側面図である。 延長ロッドの側面図である。 延長ロッドを収納した押出プランジャの縦断側面図である。 同上の延長ロッド引出し時の押出プランジャの縦断側面図である。 押出プランジャの前進限位置を示す材料押出供給装置の一部を断面で示す平面図である。 延長ロッド継ぎ足し時の材料押出供給装置の一部を断面で示す平面図である。 材料排出時の材料押出供給装置の一部を断面で示す平面図である。 材料押出供給装置の電動モータを駆動源とする押出駆動手段の側面図である。 同上の後面図である。

符号の説明

１ 型締装置
２ 射出装置
３ 材料押出供給装置
４ 機台
６ 上面板
７ 台フレーム
１３ 型置盤
１８ 射出加熱筒
１８ａ 射出路
１９ 接続ブロック
１９ａ 供給路
２０ 射出プランジャ
３０ 押出プランジャ
３０ｂ 後端の環状溝
３０ｃ ねじ孔
３１ 溶解筒
３２ ベースプレート
３２ａ 溶解筒のサポート
３３ リニアガイド
３４ａ 固定台板
３４ｂ 可動台板
３５ 駆動部設置板
３６ 油圧シリンダ
３６ａ ピストンロッド
３７ 支持板
３８ 押圧板
４０ 延長ロッド
４０ａ 先端のねじ軸
４０ｂ 後端の環状溝

Claims (4)

1. 外周囲に加熱手段を有し、後部上に短柱状の金属材料の投入口を有する溶解筒と、その溶解筒の後端から内部に先端部を挿入し、該先端部により溶解筒内の金属材料を先方に押圧移動する押出プランジャと、その押出プランジャの後端を着脱自在に連結したベースプレート上の進退自在な押圧板とからなり、その押圧板と押出プランジャとの間に介在し、かつその両方と連結して押出プランジャの先端位置を、前進限位置から溶解筒内の金属材料の全量を排出するところまで移動する長さの延長ロッドを備えることを特徴とする金属成形機の材料押出供給装置。
2. 上記溶解筒は、射出加熱筒と一体で内部に射出路と連通した供給路を有する接続ブロックに先端面を当接してジョイントにより水平に連結され、その供給路の金属材料を射出路に排出する長さの延長ロッドを備えることを特徴とする請求項１記載の金属成形機の材料押出供給装置。
3. 上記延長ロッドは、上記押出プランジャの後端内に設けたねじ孔と螺合するねじ軸を先端に有し、後端に押出ロッドの後端の連結手段と同一の連結手段を有することを特徴とする請求項１記載の金属成形機の材料押出供給装置。
4. 上記押出プランジャは、軸部が中空で後端に一対の半部材による止め金具を着脱自在に有し、その止め金具と係合する環状溝を先端部と後端の連結用の環状溝の手前の後部に有する延長ロッドを、後端の開口から軸部内に収納して備えることを特徴とする請求項１記載の金属成形機の材料押出供給装置。

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