JP2008023539A

JP2008023539A - 金属射出成形装置および金属射出成形方法

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Publication number: JP2008023539A
Application number: JP2006196842A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Tanaka; 達也田中; Kazuo Yamaguchi; 和郎山口
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2008-02-07

Abstract

【課題】ストローク量を有効利用するとともに初期圧力を昇圧させることにより平均圧力を増加させることができる射出成形装置および金属射出成形方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る射出成形装置においては、金型に射出される半凝固スラリーを保持するシリンダと、半凝固スラリーを金型に射出するプランジャと、プランジャ射出装置とを含む。プランジャにより半凝固スラリーを金型に射出させる前に、プランジャの進行側圧油室３３０ａおよび後退側圧油室３３０ｂの圧力を所定の射出圧力まで互いに釣り合いを保たせながら昇圧させる。そして、プランジャにより半凝固スラリーを金型に射出させる際に、プランジャの後退側圧油室３３０ｂの圧力を減圧する。
【選択図】図３

Description

本発明は、軽合金等の金属材料を用いて射出成形を行なう金属射出成形装置および金属射出成形装置に関する。

近年、軽合金を成形材料とする金属射出成形装置に対して種々の開発がなされている。例えば、特許文献１には、精度の良い計量が可能である軽合金の金属射出成形装置について開示されている。

特許文献１記載の金属射出成形装置によれば、初期段階でのガスの混入を抑制し、チクソモールド法のような剪断履歴等の熱履歴のばらつきを防止することができる。その結果、品質の良い半凝固スラリーの生成およびその精度の良い計量が可能であり、バリやヒケ巣の少ない高精度な軽合金の射出成形を行なうことができる。
特開２００４−０２５２９１号公報

しかしながら、上記の特許文献１に開示された金属射出成形装置においては、金型に高温高圧で溶融金属を射出する時間を確保するため、プランジャのストローク量を多く取らねばならず、結果的に金属射出成形装置の大きさが大きくなっていた。すなわち、金型に高温高圧で溶融金属を射出する時間は、金型に対して溶融金属を射出させるためのプランジャのストローク量によって決定されるものである。

金属射出成形装置の大きさを限りなく大きくすることは可能であるが、フットパターンとの関係から、溶融金属を射出する時間を確保しつつ、ストローク量を短くするべきであるが、特許文献１記載の金属射出成形装置では、電磁弁の開閉特性によって射出成形開始直後から所望するプランジャ速度を用いて溶融金属の射出をすることができないという課題がある。

すなわち、特許文献１の金属射出成形装置では、電磁弁の開閉によりプランジャの動作を制御している。ここで、一般的な電磁弁では、開閉時間に約４０ｍｓｅｃ前後の開閉時間がかかる。そのため、プランジャにより溶融金属を射出する際、即座に所望の速度を発生させることができず、約４０ｍｓｅｃ遅延した後に所望の速度で溶融金属を射出させる状態となっている。また、この約４０ｍｓｅｃの間に限られたストローク量の一部が使用されるとともに、射出動作の開始直後に低速で射出された溶融金属が金型に入ってしまう。そのため、低速で射出された溶融金属が、冷えてしまい鋳道不良を引き起こすという課題が生じている。

本発明の目的は、ストローク量を有効利用するとともに初期圧力を昇圧させることにより射出開始直後より所望のプランジャ速度を得ることができる金属射出成形装置および金属射出成形方法を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

（１）
本発明に係る金属射出成形方法は、油圧シリンダにおいて、プランジャを進行させる側の進行側圧油室およびプランジャを後退させる側の後退側圧油室の圧力差を変化させることにより、射出シリンダ内にプランジャを進行させて当該射出シリンダ内から金型内へ溶融金属を射出する金属射出成形方法において、射出前から射出時に亘って進行側圧油室に対して油圧源からの圧油の圧力を付与しておくとともに、射出前においてプランジャが進行しないように後退側圧油室に対して油圧源からの圧油の圧力を付与しておき、射出時に後退側圧油室から圧油を排出して当該後退側圧油室内を減圧することにより射出を開始するものである。

本発明に係る金属射出成形方法においては、射出前から射出時に亘って進行側圧油室に対して油圧源からの圧油の圧力を付与しておくとともに、射出前においてプランジャが進行しないように後退側圧油室に対して油圧源からの圧油の圧力を付与しておき、射出時に後退側圧油室から圧油を排出して当該後退側圧油室内を減圧することにより射出を開始するものである。

この場合、金型に溶融金属を射出する前に、第１電磁弁および第２電磁弁を開くことにより進行側圧油室および後退側圧油室の両方の圧力を高めることができる。それにより、この時点（射出前）において、プランジャは駆動せず、射出シリンダ内を進行しないためストローク量が減少しない。そして、金型に溶融金属を射出する際に、進行側圧油室に油圧源から圧油が供給されている状態で後退側圧油室の圧力を即時に低下させることができる。それにより、プランジャが速度零の状態から素早く加速する。したがって、プランジャの動作を短時間で立ち上げることができ、高圧高速で長時間動作させることができるので、金型に溶融金属を射出させる際にストローク量を有効利用することができる。

（２）
本発明に係る金属射出成形装置は、金型に射出される溶融金属を内部に保持する射出シリンダ、射出時に射出シリンダ内を進行するプランジャ、およびプランジャを駆動する駆動装置を備えた金属射出成形装置において、駆動装置は、プランジャを進行させる側の進行側圧油室、およびプランジャを後退させる側の後退側圧油室を有する油圧シリンダと、進行側圧油室に対して油圧源からの圧油を供給する第１電磁弁と、後退側圧油室に対して油圧源からの圧油を供給する第２電磁弁と、後退側圧油室からタンクへ圧油を排出するバルブ装置と、第１電磁弁、第２電磁弁およびバルブ装置を制御する制御装置とを備え、制御装置は、射出前から射出時に亘って進行側圧油室に対して圧油を供給するべく第１電磁弁を開放させ、かつ射出前から射出時に亘って後退側圧油室に対して圧油を供給するべく第２電磁弁を開放させるとともに、射出前にバルブ装置を閉塞させ、射出時においてバルブ装置を開放させてプランジャにより射出動作を開始させるよう制御するものである。

本発明に係る金属射出成形装置においては、制御装置が、射出前から射出時に亘って進行側圧油室に対して圧油を供給するべく第１電磁弁を開放させ、かつ射出前から射出時に亘って後退側圧油室に対して圧油を供給するべく第２電磁弁を開放させるとともに、射出前にバルブ装置を閉塞させ、射出時においてバルブ装置を開放させてプランジャにより射出動作を開始させるよう制御する。

（３）
バルブ装置は、第２電磁弁を介することなく後退側圧油室に対して接続された絞り弁であることが好ましい。

この場合、バルブ装置は、第２電磁弁を介することなく後退側圧油室に対して接続された絞り弁であるので、第２電磁弁の開閉動作と射出時の絞り弁の動作とを分けて行なうことができる。その結果、絞り弁を開いて射出を開始すると同時に第２電磁弁を閉じるようにすれば、プランジャを高圧高速でより長時間動作させることができるので、金型に溶融金属を射出させる際に射出シリンダ内のストローク量をより有効利用することができる。

以下、図を用いて本発明の実施の形態について説明する。
（一実施の形態）
図１は、本発明に係る一実施の形態の金属射出成形装置の一例を示す模式図である。

図１に示す射出成形装置１００は、主に成形材料投入部１０、垂直型配置バレル部２０、シリンダ部３０および型締め部４０を含む。

成形材料投入部１０は、溶解炉１１に接続されるホッパー１２を含む。垂直型配置バレル部２０は、バレル２１、スクリュー２２、貯留部２３、冷却手段２４（複数の温度制御ジャケット２４ａ）、連通流路２５、駆動モーター２６、スクリュー用油圧シリンダ２７、供給口２８、シリンダロッド２９を含む。シリンダ部３０は、シリンダ３１、プランジャ３２、プランジャ射出装置３３、計量部３４、ノズル部３５、バルブ装置３６およびプランジャ用油圧シリンダ３７を含む。

型締め部４０は、基台４１、リンクハウジング４２、タイバー４３、固定板４４、可動盤４５、型締めシリンダ４６、シリンダロッド４７、複数のリンク４８、押出しシリンダ４９ａおよび押出しロッド４９ｂを含む。金型６０は、固定金型６１および移動金型６２からなる。

以下、本実施の形態にかかる金属射出成形装置１００について説明する。本実施の形態に係る金属射出成形装置１００は、成形材料投入部１０に垂直配置バレル部２０が接続されている。垂直配置バレル部２０の下方にシリンダ部３０が設けられ、シリンダ部３０に型締め部４０が連通可能に設けられている。また、型締め部４０には、金型６０が設けられている。

金属射出成形装置１００の成形材料投入部１０に接続される溶解炉１１は、特に種類は問わず、高周波誘導炉あるいは電磁誘導加熱炉等からなる。溶解炉１１は、金属溶湯を送るためのポンプ等の装置によりホッパー１２に連通されている。なお、溶解炉１１をホッパー１２よりも高い位置に設置する場合には、ポンプ等を用いることなく、大気圧や重力を利用して溶解炉１１に内部の湯面より下方の位置からホッパー１２の上部ないし中部に連通する流路を介して溶湯を送るようにしてもよい。ホッパー１２は、溶解炉１１で溶解された溶融金属を受け入れてこれを溶融状態で貯溜するものである。また、ホッパー１２には、加熱ヒータ等の温度制御装置が設けられている。さらにホッパー１２内には、アルゴン等の不活性ガスが充満されており、溶融金属の湯面を不活性ガスでシールするようにしている。なお、必要によりホッパー１２内の溶融金属を攪拌する攪拌装置を設けて、攪拌作用を付与してもよい。このホッパー１２の開口部はバレル２１の供給口２８に連通されている。

また、実質的に縦向きに配置された垂直配置バレル部２０のバレル２１の上部には、溶融金属が供給される供給口２８が設けられる。バレル２１の内部には、回転自在で、かつバレル２１軸方向に進退自在のスクリュー２２が設けられる。このスクリュー２２が後退することによってバレル２１内下部に貯留部２３が形成される。このスクリュー２２は、その下端がバレル２１内で自由端となるように片持ち状に配置されている。

また、バレル２１の上端にはホローシャフトタイプの駆動モーター２６が固定され、この駆動モーター２６には上下方向に出退するシリンダロッド２９を有するスクリュー用油圧シリンダ２７が固定されている。

スクリュー２２の上端の軸部とスクリュー用油圧シリンダ２７のシリンダロッド２９とは連結されており、この連結された軸が、ホローシャフトタイプの駆動モーター２６の駆動軸の穴を貫通するように設けられている。この連結された軸は、モーター駆動軸に対して回転方向に不動で且つ軸方向に移動自在に係合している。このため、本実施形態のスクリュー押出し機では、スクリュー用油圧シリンダ２７のシリンダロッド２９を下方に突出することにより駆動モーター２６を介してスクリュー２２を軸方向下方に移動させ、これにより、バレル２１内の下端部（貯留部２３）に溜まっている成形材料を外部に押し出すことができるようになっている。

バレル２１の外周面は冷却手段２４で覆われている。この冷却手段２４は、上下方向に分離された複数の温度制御ジャケット２４ａよりなる。そして、この温度制御ジャケット２４ａ内に成形材料である金属溶湯の温度よりも低い油等の熱媒体を流通させることにより、バレル２１内の溶融金属が液相温度以下でかつ固相温度以上の温度範囲になるように冷却できるようになっている。例えば、金属溶湯がマグネシウムを主体とする場合、温度範囲は５６０℃以上６５０℃以下で、また、溶融金属における固相率が０％以上で５０％以下となる温度範囲であることが好ましく、０％以上３０％以下となる温度範囲であることがより好ましい。

なお、バレル２１内の溶融金属を高精度に温度制御するために、冷却手段２４の各温度制御ジャケット２４ａは加熱機能も兼ね備えている。

また、スクリュー用油圧シリンダ２７は、軸方向上方に移動した際に、バレル２１内下部に少なくも成形品体積よりも大きな容積の貯留部２３が形成できるように構成されている。さらに、この貯留部２３を形成する位置から連通流路２５を閉止可能な位置まで移動するのに十分なストロークを有している。バレル２１の下端に設けられた連通流路２５を介してシリンダ部３０が接続される。

シリンダ部３０には、前方（下流）にバルブ装置３６を備えたノズル部３５を有するシリンダ３１と、シリンダ３１内部でシリンダ３１の軸に沿って進退移動自在なプランジャ３２とが設けられる。このプランジャ３２が後退することによってシリンダ３１内部前方に計量部３４が形成され、プランジャ３２が前進することによって半凝固スラリーＨＳがノズル部３５から射出される。この計量部３４の容積は、成形品を得るのに必要な容量となるようプランジャ３２の後退量により適宜設定することができる。

また、このプランジャ用油圧シリンダ３７は、計量部３４を形成する位置からプランジャ３２が前進することによりシリンダ３１の先端部近傍に接続された連通流路２５を閉止可能な位置まで移動するのに十分なストロークを有している。

プランジャ３２は、プランジャ用油圧シリンダ３７の油圧力で駆動する。なお、プランジャ用油圧シリンダ３７には、後述する油圧制御装置が連通される。なお、ノズル部３５近傍に設けられたバルブ装置３６は、射出時以外では閉じた状態となっている。

型締め部４０には、基台４１上に立設されたリンクハウジング４２と、このリンクハウジング４２に水平方向のタイバー４３を介して固定された固定板４４と、この固定板４４に固定された固定金型６１と、タイバー４３に対して摺動自在に貫通支持された可動盤４５と、固定金型６１に対して水平方向に開閉自在となるよう可動盤４５に固定された移動金型６２とが設けられている。

リンクハウジング４２の外面中央部には型締めシリンダ４６が固定され、この型締めシリンダ４６のシリンダロッド４７の先端は可動盤４５の中央部に連結されている。このリンクハウジング４２と可動盤４５とは、接近したときに折り畳まれ、かつ離反したときに水平方向にほぼ一直線に並ぶ複数のリンク４８で連結されている。

可動盤４５のリンクハウジング４２側の側面には押出しシリンダ４９ａが設けられ、この押出しシリンダ４９ａの押出しロッド４９ｂは可動盤４５を貫通して移動金型６２の製品突出し機構に連結されている。

したがって、この型締め部４０では、型締めシリンダ４６のシリンダロッド４７を突出させて複数のリンク４８を一直線上に伸びた状態にし、この複数のリンク４８の突っ張り状態とすることにより、移動金型６２を固定金型６１に対して強力に押圧できるようになっている。また、製品の離型は、押出しシリンダ４９ａの押出しロッド４９ｂを突出させて製品突出し機構を作動させることにより行なう。

次いで、この金属射出成形装置１００の動作および軽合金の金属射出成形方法について軽合金が半凝固スラリーである場合を例に挙げて説明する。

まず、溶解炉１１で溶解された軽合金からなる金属（成形材料）の溶湯がホッパー１２内に送られる。ホッパー１２内の溶融金属は、ホッパー１２に設けられた加熱ヒータ等の温度制御装置によって、均一の温度に保たれている。溶湯は、ガスシールされた状態でバレル２１の供給口２８に供給され、各温度制御ジャケット２４ａによって液相温度以下でかつ固相温度以上に冷却されて樹枝状晶に成長する。この樹枝状晶は回転するスクリュー２２の剪断作用によって攪拌破砕し、均一で微細な結晶粒が生成されて半凝固スラリーに遷移する。

この場合、プランジャ射出装置３３のプランジャ３２は、連通流路２５を閉止する位置まで前進している。そして、スクリュー押出し機のスクリュー２２が後退することによって、スクリュー２２と連通流路２５との間に貯留部２３が形成され、半凝固スラリーが、この貯留部２３に貯留される。

スクリュー２２は、回転を止めて後退するものであっても、回転しながら後退するもののいずれであってもよい。なお、このとき、スクリュー２２の先端部にはチェックリング等の逆流防止手段を設けることが好ましく、逆流防止手段を設けることによって、後退時はスムーズに半凝固スラリーを下方に流動させながら成形品体積よりも大きな容積の貯留部２３において１次計量が行われる。

次いで、プランジャ３２を後退させると同時に、スクリュー２２を前進させる。そして、プランジャ３２が成形品体積に応じて設定された所定の位置になるまで後退する間、スクリュー２２による加圧力を作用させながら半凝固スラリーＨＳをシリンダ３１の前方に形成される計量部３４に正圧をかけながら圧入することによって２次計量される。

圧入による計量が完了すると、スクリュー２２により連通流路２５が閉止され、計量部３４からの半凝固スラリーの逆流が制限される。なお、計量の際、プランジャ射出装置３３のシリンダ３１の先端のノズル部３５は、バルブ装置３６によって閉止されている。

こうして、２次計量が完了した後、ノズル部３５のバルブ装置３６を開放するとともにプランジャ３２を前進させることにより成形材料である半凝固スラリーを金型６０内に射出し一定形状の成形体の成形が行なわれる。

次に、プランジャ射出装置３３における詳細について図面を用いて説明する。図２は、プランジャ射出装置３３における詳細構造の一例を示す模式図である。

図２に示すように、プランジャ射出装置３３は、油圧シリンダにおけるシリンダ圧力室３３０、第１ポンプ３３１（油圧源）、第１電磁弁３３２、第２ポンプ３３３（油圧源）、第２電磁弁３３４、逃がし弁３３５およびタンク３３６を含む。

シリンダ圧力室３３０は、プランジャを射出方向に進行させるための進行側圧油室３３０ａおよびプランジャを後退させるための後退側圧油室３３０ｂからなる。

図２に示すように、シリンダ３１内のプランジャ３２の後端部には、プランジャ用油圧シリンダのロッド３７が接続され、ロッド３７の後端に設けられたピストン部材３７ａにより進行側圧油室３３０ａおよび後退側圧油室３３０ｂが分割される。すなわち、進行側圧油室３３０ａおよび後退側圧油室３３０ｂの空間体積は、ピストン部材３７ａの動作により変動するものである。

次に図３は、図２のプランジャ射出装置３３の詳細を説明するための拡大図である。

図３に示す第２ポンプ３３３により圧油が第２電磁弁３３４に与えられる。第２電磁弁３３４により内部の弁が開放され、圧油がシリンダ圧力室３３０の後退側圧油室３３０ｂに流入し、ピストン部材３７ａを矢印Ｐ１の方向に押圧する。この場合、逃がし弁３３５は閉塞されている。

また、第１ポンプ３３１により圧油が第１電磁弁３３２に与えられる。第１電磁弁３３２により内部の弁が開放され、圧油がシリンダ圧力室３３０の進行側圧油室３３０ａに流入し、ピストン部材３７ａを矢印Ｐ２の方向に押圧する。

この場合、ピストン部材３７ａの両面に付与される圧力の関係は、矢印Ｐ１の方向の圧力が、矢印Ｐ２の方向の圧力よりも大きいまたは等しい関係にある。したがって、この場合の後退側圧油室３３０ｂの空間体積は、進行側圧油室３３０ａの空間体積よりも大きくなっている。そして、進行側圧油室３３０ａの空間体積が最小になった場合、矢印Ｐ１および矢印Ｐ２の圧力が等しい関係になり、ピストン部材３７ａは停止状態を維持する。以下、プランジャ３２の動作について比較例を挙げて説明する。

図４は図３のプランジャ射出装置３３と比較するためのプランジャ射出装置３３ａにおける詳細構造の一例を示す模式図である。

図４に示すプランジャ射出装置３３ａがプランジャ射出装置３３と異なるのは以下の点である。例えば、プランジャ射出装置３３ａにおいては、プランジャ射出装置３３と異なり、第２ポンプ３３３および第２電磁弁３３４が設けられていない。

したがって、金型６０に半凝固スラリーＨＳを射出する際、第１ポンプ３３１により与えられた圧油が第１電磁弁３３２に与えられる。逃がし弁３３５および第１電磁弁３３２内部の弁が開放されて圧油がシリンダ進行側圧油室３３０ａに流入し、ピストン部材３７ａを射出方向へ押圧するため、ピストン部材３７ａが移動する。すなわち、比較例であるプランジャ射出装置３３ａにおいては、プランジャ射出装置３３のように、金型６０に半凝固スラリーＨＳを射出する前に後退側圧油室３３０ｂ内の昇圧を行なっていない。そのため、第１電磁弁３３２を射出前に開放させておくことができず、第１電磁弁３３２の内部の弁の開放時間がそのままピストン部材３７ａの動作に影響を及ぼすこととなる。以下、詳細を説明する。

図５は、プランジャ射出装置３３，３３ａのシリンダ圧力室３３０内のピストン部材３７ａの動作を説明するための模式的拡大図である。

図５（ａ）はプランジャ射出装置３３ａのシリンダ圧力室３３０内のピストン部材３７ａの状態を示し、図５（ｂ）はプランジャ射出装置３３のシリンダ圧力室３３０内のピストン部材３７ａの状態を示す。

図５（ａ）に示すように、プランジャ射出装置３３ａにおいては、金型６０に半凝固スラリーＨＳを射出する際に、進行側圧油室３３０ａに圧油が流入する。この場合、第１電磁弁３３２の内部の弁が完全に開くまでに４０ｍｓｅｃの時間がかかるため、その間にピストン部材３７ａが矢印Ｘの方向に徐々に速度を増しながら移動し、ピストン部材３７ａが所定の圧力で移動可能なストロークは距離Ｌｓ（Ｌ＞Ｌｓ）となる。したがって、第１電磁弁３３２が開放された後、すなわち距離Ｌｓをプランジャ３２が移動する時間しか、所定の圧力を与えることができない。なお、ここで逃がし弁３３５の開放速度は、第１電磁弁３３２よりも速く、射出動作開始と同時に弁を開き始めるものである。

一方、図５（ｂ）に示すように、プランジャ射出装置３３においては、金型６０に半凝固スラリーＨＳを射出する前に、第２電磁弁３３４の内部の弁が開放されて後退側圧油室３３０ｂに圧油が流入する。そして、第１電磁弁３３２の内部の弁が開放されて進行側圧油室３３０ａに圧油が流入する。この場合、所望の圧力で後退側圧油室３３０ｂおよび進行側圧油室３３０ａ内の圧力バランスが取れているため、第１電磁弁３３２が開放されていても、ピストン部材３７ａが図５（ａ）のように矢印Ｘの方向に移動しない。その結果、射出動作開始（逃がし弁３３５の開放）と同時に所望速度まで急速にピストン速度が上昇し、ピストン部材３７ａが移動可能なストローク距離はＬ（Ｌ＞Ｌｓ）となる。したがって、距離Ｌをプランジャ３２が移動する間、所定の圧力を付与することができることとなる。

ここで、シリンダ圧力室３３０内におけるピストン部材３７ａの移動距離には、制限がある。仮にピストン部材３７ａの移動距離に制限がない場合には、圧力を所定圧にまで昇圧させるための助走距離を確保することができる。しかし、現実の射出成形装置においては、機器自体の大きさを制限してフットパターンを少なくすることが求められているため、シリンダ圧力室３３０の大きさをピストン部材３７ａの最小限必要な移動距離にすることが必須条件となる。よって、シリンダ圧力室３３０内を移動するピストン部材３７ａのストロークＬを最大限に有効利用する必要がある。

図６はプランジャ射出装置３３，３３ａのプランジャの移動速度および時間の関係を示す図である。図６の縦軸は速度Ｖを示し、横軸は時間ｔ（ｍｓｅｃ）を示す。

図６に示すように、プランジャ射出装置３３ａにおいては、第１電磁弁３３２の内部の弁を完全に開放するまでに４０ｍｓｅｃ必要なことから、所定の速度Ｖ１に到達するのに４０ｍｓｅｃかかり、その間にピストン部材３７ａが移動することとなる。したがって、４０ｍｓｅｃ後から所定の速度Ｖ１で所定の圧力を半凝固スラリーＨＳに付与することができ、プランジャ３２により半凝固スラリーＨＳを有効に射出するための射出時間も短くなる。

一方、プランジャ射出装置３３においては、プランジャ射出装置４４ａと同様に、第１電磁弁３３２の内部の弁を完全に開放するまでに４０ｍｓｅｃ必要であるが、金型６０に半凝固スラリーＨＳを射出する前に、第１電磁弁３３２の内部の弁を予め完全に開放している。

すなわち、プランジャ射出装置３３においては、第２電磁弁３３４を設けて後退側圧油室３３０ｂの内部を昇圧させることにより、第１電磁弁３３２の内部の弁を予め開放できる構成となっている。

したがって、金型６０に半凝固スラリーＨＳを射出する場合、進行側圧油室３３０ａに与える圧力は維持したまま、後退側圧油室３３０ｂの圧力を一気に低下させるべく、逃がし弁３３５を開放する。それにより、後退側圧油室３３０ｂ内の油圧が逃がし弁３３５を介してタンク３３６に排出され、高い圧力を維持したままピストン部材３７ａを移動させることができる。ここで、逃がし弁３３５の開閉時間は、第１電磁弁、第２電磁弁よりも短いものであり、図６に示すように、約１０ｍｓｅｃである。

すなわち、初期圧力を零から徐々に上昇させるのではなく、目標圧力を開放させることによりプランジャ３２を動かすことができるので、プランジャ速度を急速に立ち上げることができると共に初動圧力を高く維持することができる。本実施の形態においては、プランジャの加速度が７０Ｇを達成し、比較例の１０Ｇに対して大幅に上昇した。さらに、初期移動がないためストロークの距離Ｌを有効に使用することができるため、金型６０に対して有効に圧力を加える時間を長くすることができる。

以上のように、本発明に係る射出成形装置１００においては、金型６０に半凝固スラリーＨＳを射出する前に、第１電磁弁３３２および第２電磁弁３３４を開放することにより進行側圧油室３３０ａおよび後退側圧油室３３０ｂの両方の圧力Ｐ１、Ｐ２を高めることができる。

そして、金型６０に半凝固スラリーＨＳを射出する際に、後退側圧油室３３０ｂの圧力を急激に減圧させることができる。その結果、進行側圧油室３３０ａが昇圧する時間よりも後退側圧油室３３０ｂの減圧する時間の方が短くなるので、例えば、第１電磁弁３３２を介して進行側圧油室３３０ａに供給される単位時間当りの圧油量よりも、逃がし弁３３５を介して後退側圧油室３３０ｂから排出し得る単位時間当たりの排出量を多く許容できるようにしたり、または、逃がし弁３３５の開放動作と同時に第２電磁弁３３４を閉止動作するようにしたりする場合、プランジャ３２の動作をより短時間の立ち上がりで、かつ高圧高速で長い時間動作させることができるので、金型６０に半凝固スラリーＨＳを最適に射出させることができる。

上記一実施の形態においては、金型６０が金型に相当し、半凝固スラリーＨＳまたは溶融金属が溶融金属に相当し、金属射出成形装置１００が金属射出成形装置に相当し、シリンダ部３０がシリンダに相当し、プランジャ３２がプランジャに相当し、プランジャ射出装置３３が駆動装置に相当し、進行側圧油室３３０ａが進行側圧油室に相当し、後退側圧油室３３０ｂが後退側圧油室に相当し、ポンプ３３１，３３３が油圧源に相当し、タンク３３６がタンクに相当し、第１電磁弁３３２が第１電磁弁に相当し、第２電磁弁３３４が第２電磁弁に相当し、逃がし弁３３５がバルブ装置に相当する。

なお、本実施の形態においては、第２電磁弁３３４を介することなく後退側圧油室３３０ｂに対して、逃がし弁３３５が、接続されることとしたが、これに限定されず、第２電磁弁３３４を介して後退側圧油室３３０ｂに対して逃がし弁３３５を設けることとしてもよい。特に、第２電磁弁３３４が、約１０ｍｓｅｃで開閉可能な場合に適用することができる。

本発明は、上記の好ましい一実施の形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。例えば、プランジャにより軽合金の半凝固スラリーを射出するものだけではなく、軽合金の金属溶湯を射出するものにも適用することができるなど、本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

本発明に係る一実施の形態の射出成形装置の一例を示す模式図プランジャ射出装置における詳細構造の一例を示す模式図図２のプランジャ射出装置の詳細を説明するための拡大図図３のプランジャ射出装置と比較するためのプランジャ射出装置における詳細構造の一例を示す模式図プランジャ射出装置のシリンダ圧力室内のピストン部材の動作を説明するための模式的拡大図プランジャ射出装置の圧力および時間の関係を示す図

符号の説明

３０シリンダ部
３２プランジャ
３３プランジャ射出装置
６０金型
１００金属射出成形装置
３３０ａ進行側圧油室
３３０ｂ後退側圧油室
３３１，３３３ポンプ
３３２第１電磁弁
３３４第２電磁弁
３３５逃がし弁
３３６タンク

Claims

油圧シリンダにおいて、プランジャを進行させる側の進行側圧油室および前記プランジャを後退させる側の後退側圧油室の圧力差を変化させることにより、射出シリンダ内の前記プランジャを進行させて当該射出シリンダ内から金型内へ溶融金属を射出する金属射出成形方法において、
射出前から射出時に亘って前記進行側圧油室に対して油圧源からの圧油の圧力を付与しておくとともに、射出前において前記プランジャが進行しないように前記後退側圧油室に対して前記油圧源からの圧油の圧力を付与しておき、射出時に前記後退側圧油室から圧油を排出して当該後退側圧油室内を減圧することにより射出を開始することを特徴とする金属射出成形方法。
金型に射出される溶融金属を内部に保持する射出シリンダ、射出時に前記射出シリンダ内を進行するプランジャ、および前記プランジャを駆動する駆動装置を備えた金属射出成形装置において、
前記駆動装置は、
前記プランジャを進行させる側の進行側圧油室、および前記プランジャを後退させる側の後退側圧油室を有する油圧シリンダと、
前記進行側圧油室に対して油圧源からの圧油を供給する第１電磁弁と、
前記後退側圧油室に対して前記油圧源からの圧油を供給する第２電磁弁と、
前記後退側圧油室からタンクへ圧油を排出するバルブ装置と、
前記第１電磁弁、前記第２電磁弁および前記バルブ装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、射出前から射出時に亘って前記進行側圧油室に対して圧油を供給するべく第１電磁弁を開放させ、かつ射出前から射出時に亘って前記後退側圧油室に対して圧油を供給するべく第２電磁弁を開放させるとともに、射出前に前記バルブ装置を閉塞させ、射出時において前記バルブ装置を開放させて前記プランジャにより射出動作を開始させるように制御することを特徴とする金属射出成形装置。
前記バルブ装置は、
前記第２電磁弁を介することなく前記後退側圧油室に対して接続された絞り弁であることを特徴とする請求項２記載の金属射出成形装置。