JP2009160592A - 金属成形用射出装置の射出シリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】金属成形用の射出装置において、シリンダ本体内のライナを締まりばめした場合に生じがちなシリンダ本体とノズル部材間からの溶融材料の漏洩を防止する。
【解決手段】シリンダ本体の前端側の開口内を二段に拡径してライナのフランジ嵌合部とノズル部材のフランジ嵌合部とに形成し、シリンダ上部に供給口を穿設する。ライナの前端外周をフランジに形成してシリンダ本体内に嵌挿し、フランジをシリンダ本体の開口内に嵌合する。供給孔と供給口とを同位置にして熱膨張によりライナをシリンダ内面に密着する。先端をノズルに形成したノズル部材の円筒部の後端外周をフランジに形成する。そのフランジを上記開口内に嵌合して後端面をライナの先端面に当接する。ノズル部材の円筒部周囲の連結リングをボルトにより締付ける。ノズル部材をライナのフランジを介してシリンダ本体に締結する。
【選択図】図４

Description

この発明は、溶融金属材料をプランジャにより先端のノズルから金型に射出する金属成形用射出装置の射出シリンダに関するものである。

射出装置による金属材料の成形には、スクリュ内装の射出装置と、プランジャ内装の射出装置とが使用されているが、射出シリンダの基本的な構成は殆ど変わるところがなく、金属材料の溶解手段と射出手段において相異するというものであった。

スクリュ内装の射出装置では、前端にノズル部材を取付けたシリンダ本体の後部上に供給口を設け、その供給口から投入された粒状の金属材料を加熱下のスクリュ回転よりシリンダ本体の前部に達するまでに溶解し、その溶解材料をスクリュの後退によりシリンダ本体の前部に計量（蓄積）したのち、スクリュの前進移動により先端のノズルから金型に射出している。

またプランジャ内装の射出装置には、金属材料をシリンダ本体内で溶解して多量に貯留し、その溶解材料の一部をプランジャの後退によりシリンダ本体の前部内に計量（蓄積）したのち、プランジャの前進移動によりノズルから射出するものと、金属材料を溶解炉等の装置により溶解してシリンダ本体に供給するものとがあり、溶解供給方式では供給口をシリンダ本体の前部上に設けている。

金属材料の溶解には高温（例えば、マグネシウム合金ＡＺ９１Ｄ ５９５℃）を要することから、射出シリンダを構成する関連部品は高温強度の高い鋼材を使用しており、またスクリュが進退移動するシリンダ内面の対摩耗性の向上を目的として、鋼材よりも対摩耗性に優れた合金のライナをシリンダ体内に嵌挿しているものもある。
特表平３−５０４８３０号公報 特開２００４−５０２４８号公報

シリンダ本体内にライナを装着する手段には、焼き嵌めと室温で嵌挿したライナを熱膨張によりシリンダ内面に密着する締まりばめとがある。その何れにおいてもライナの内周に摩耗が発生すると、内周を研磨して内径をボアアップし、その内径にスクリュ又はプランジャを対応させて使用を継続しているが、焼き嵌めではライナの引き抜きが困難なことから、使用限界まで摩耗するとシリンダ本体をライナと一緒に新たなものと交換している。

それに対して、締まりばめではシリンダ本体に挿入したライナを、成形開始時の加熱によりシリンダ本体と共に熱膨張させて、熱膨張率の差からライナをシリンダ内面に密着しているので、両方の温度が室温まで下がって熱膨張が収まればライナの抜出しが容易となることから、内周の摩耗が使用限界に達したところでライナを交換し、新たなライナをシリンダ本体に嵌挿して使用できるという経済的な利点を要する。

しかし、ライナとシリンダ内面との密着は熱膨張率の差によることから、シリンダ内径とライナ外径との公差が大きいと密着し切れずに隙間が生じ、また公差が小さいとライナの嵌合がきつくなり過ぎて熱膨張による不要な応力が両方に掛かり、これに射出圧力が成形ごとに加わることから耐久強度の低下となって、射出シリンダの寿命が短命となり易い。

また供給口をシリンダ本体の後部に設けたスクリュ内装式では、供給口付近では溶融が行われず金属材料は固体状態にあるので、供給口周囲からライナとシリンダ内面との間に溶融材料の侵入はないが、供給口を前部上に設けて金属材料を溶融供給するプランジャ内装式では、溶融材料が射出圧力により供給口周囲から隙間に侵入し、さらにはシリンダ本体とノズル部材との当接面から外部に漏出するようになる。このためシリンダ本体とノズル部材との連結には当接面間にシールリングを挟んで行うようにしている。このシールリングは、塑性変形を起こしてシールさせるため、シリンダやライナ、ノズル、プランジャなどをメンテナンスする都度交換する必要がある。

この発明は、シリンダ本体内へのライナの装着を締まりばめにより行った場合の上記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、ライナの前端部をノズル部材の後端部と共にシリンダ本体の前端部の開口に嵌合し、ノズル部材をもってライナをシリンダ本体に止着することにより、ライナを締まりばめしたものであっても溶融材料の漏出を防止できる新たな金属成形用射出装置の射出シリンダを提供することにある。また他の課題として、シールリングを不要とする新たな金属成形用射出装置の射出シリンダを提供することにある。

上記目的によるこの発明は、前端側の開口内を二段に拡径してライナのフランジ嵌合部とノズル部材のフランジ嵌合部とに形成し、上部に供給口を穿設したシリンダ本体と、前端外周をフランジに形成した円筒体の所定個所に供給孔を穿設し、その円筒体をシリンダ本体内に嵌挿してフランジを上記開口内に嵌合し、供給孔と供給口とを同位置にして熱膨張によりシリンダ内面に密着したライナと、先端をノズルに形成した円筒部の後端外周をフランジに形成し、そのフランジを上記開口内に嵌合して後端面をライナの前端面に当接したノズル部材と、そのノズル部材の円筒部周囲にあってフランジと係合し、挿通したボルトによるシリンダ本体への締め付けにより、該ノズル部材をライナのフランジを介してシリンダ本体に締結する連結リングからなる、というものである。

上記シリンダ本体は、高温強度の高い鋼材からなり、上記ライナはその鋼材よりも熱膨張率が大きいコバルト基合金からなり、熱膨張前のシリンダ内径とライナ外径の嵌め合いが隙間ばめ又は中間ばめのいずれかであって、かつ熱膨張後のシリンダ内径とライナ外径の嵌め合いが締まりばめになる公差であるというものである。

上記ライナは、フランジ縁辺とシリンダ本体のフランジ嵌合部の開口縁との境界に設けた回り止めにより位置決めされて、円筒体の供給孔を上記供給口と同一位置に維持してなる、というものである。

上記ノズル部材は、後端面の開口周囲に該開口と同心円の環状突条を有し、その環状突条を上記ライナの前端面の開口周囲に当接して、ノズル部材とライナの当接面を密にシールしてなる、というものである。

上記ノズル部材の後端外周のフランジの肉厚は、上記シリンダ本体の開口内に嵌合した状態において、フランジ面がシリンダ本体の前端面から突出する厚さからなり、そのフランジ面の突出により該前端面と上記連結リングとの間に締結間隙を形成してなる、というものである。

上記構成では、シリンダ本体の前端開口にライナとノズル部材のフランジを嵌合して相互の前端と後端とを当接し、連結リングとボルトとによるノズル部材の締付けにより、ライナのフランジをフランジ嵌合部の受け面に圧接して、シリンダ本体へのノズル部材の連結とライナの止着が行え、またボルトによる連結リングの締付力がノズル部材からライナのフランジに集中するので、シール部材がなくともシリンダ本体の開口内での止着及び連結を隙間がなく密に行え、締まりばめであってもシリンダ本体とノズル部材との間からの溶融材料の漏出を防止することができる。

またノズル部材を連結するボルトでライナの止着も行うことから、ライナを嵌合部の受け面に止着するボルトとフランジのボルト孔が不要となり、連結リングをボルトにより締付けるだけで止着と連結とが行えるので、ライナの交換も容易に行うことができる。またフランジに漏出間隙を形成しやすいボルト孔がないので、供給口と供給孔の境からライナとシリンダ内面との間に溶融材料が入り込んでもボルト孔から漏出するという事態も生じない。

またノズル部材のフランジ面をシリンダ本体の前端面から突出し、後端面の環状突条をライナの前端面に当接した連結では、連結リングがシリンダ本体の前端面と接触しないので、締付力がライナに集中して環状突条の当接面の面圧が高まり、フランジと嵌合部の受け面との面圧も高まって、シール部材を介在させなくとも溶融材料の漏出防止が長期間にわたり維持される。

さらにシリンダ内径とライナ外径の嵌め合いを隙間ばめ又は中間ばめのいずれかであって、かつ熱膨張後のシリンダ内径とライナ外径の嵌め合いが締まりばめになる公差に設定したことによって、熱膨張力による相互の干渉が大きくならずに密着が行え、シリンダ内面とライナとの間に溶融材料が侵入する間隙は生じないことから、シリンダ前端部におけるライナとノズル部材の止着及び連結と相俟って、シリンダ本体とノズル部材との間からの溶融材料の漏出防止を一層確実なものとなすことができる。

図中１は射出シリンダで、外周囲に加熱手段を備えたシリンダ本体１１の後端部を保持盤１２に挿通止着して、図示しない機台上に水平に設置してある。２はシリンダ本体１１の前部上に設置した材料溶解保持装置である。

上記シリンダ本体１１は、前端側の開口内を二段に拡径してライナ１３のフランジ嵌合部１４とノズル部材１５のフランジ嵌合部１６とに形成し、前部上に供給口１７を穿設したシリンダからなり、ライナ１３により形成されたシリンダ穴内にプランジャ１８が、シリンダ後端からノズル部材１５の後端内まで進退自在に挿入してある。

上記ライナ１３は、前端外周をフランジ１３ａに形成した円筒体からなり、その円筒体の上記供給口１７に位置する所定個所に供給孔１３ｂが穿設してある。 このライナ１３は供給孔１３ｂを真上にしてシリンダ本体１１の前端側の開口から、フランジ１３ａがフランジ嵌合部１４に収まるところまで室温で嵌挿され、フランジ縁辺とフランジ嵌合部の開口縁との境界に分けて設けたピン孔に打ち込んだ回り止め１３ａ′により位置決めして、供給孔１３ｂを供給口１７と同一位置に保っている。嵌挿後のライナ１３は熱膨張により締まりばめとなりシリンダ内面に密着される。

上記ノズル部材１５は、先端をノズル１５ａに形成した円筒部の後端外周をフランジ１５ｂに形成し、後端面の開口周囲に該開口と同心円の環状突条１５ｃを突出形成した円筒体からなる。フランジの肉厚はシリンダ本体１１の開口内に嵌合した状態において、フランジ面がシリンダ本体の前端面から突出する厚さからなり、そのフランジ１５ｂと係合する連結リング１９が円筒部周囲に嵌めてある。

このノズル部材１５は、ライナ１３をシリンダ本体１１内に嵌挿したのちに、フランジ１５ｂをフランジ嵌合部１６に嵌合してシリンダ本体１１の前端内に後端を接続し、その後に連結リング１９をフランジ１５ｂに当接してボルト２０によりシリンダ本体側に締付けて、シリンダ本体１１の前端に連結している。このノズル部材１５の連結は、ライナ１３のフランジ１３ａを介して行われ、ボルト２０による連結リング１９の締付力がノズル部材１５の後端からライナ１３のフランジ１３ａに集中作用するので、シリンダ本体１１の開口内での連結が隙間なく密に行われるようになる。

このようなノズル部材１５の連結では、ボルト２０によりライナ１３がノズル部材１５と一緒にシリンダ本体１１に止着されるので、フランジ１３ａをフランジ嵌合部１４の受け面１４ａに止着するボルトが不要となり、フランジ１３ａにボルト孔を穿設する必要もなくなる。またフランジ１３ａと受け面１４ａ及びノズル部材１５の後端面とライナ１３の前端面の各当接面間には溶融材料が入り込む隙間も生じないことから、シリンダ内面とランナ１３との間に間隙が生じて、そこに溶融材料が侵入することがあっても、その溶融材料はフランジ１３ａと受け面１４との密着により塞き止められて、シリンダ本体１１とノズル部材１５との間から外部に漏出するようなことはない。

またノズル部材１３のフランジ面をシリンダ本体１１の前端面から突出し、後端面の環状突条１５ｃをライナ１３の前端面に当接した連結では、フランジ１３ａと係合した連結リング１９が、そこに生じた間隙（ｓ）によりシリンダ本体１１の前端面と接触しないので、ボルト２０による締付力がライナ１３に集中して環状突条１５ｃの当接面の面圧が高まり、それによりフランジ１３ａと嵌合部の受け面１４ａとの面圧も高まるので、相互の当接面における密着がさらに向上し、シール部材を介在させなくとも溶融材料の漏出防止が長期間にわたり維持されるようになる。

シリンダ本体１１は高温強度の高い鋼材：ＳＫＤ６１からなり、ライナ１３はその鋼材よりも熱膨張率が大きいコバルト基合金：ステライトからなる。シリンダ内径寸法φ６２、ライナ外径寸法φ６２の場合、その嵌め合いはＨ７／ｇ６（隙間ばめ）又はＨ７／ｈ６（中間ばめ）が好ましく、その範囲であれば熱膨張による相互の干渉による負担は小さく、両当接面間への溶融材料の侵入もなくなる。また嵌め合いが上記範囲よりもきつくなると熱膨張が過剰となって不要な応力が両方に掛かり、成形ごとに射出圧力の影響を受けることから耐久性に課題が生ずるので好ましくはない。

この発明に係わる金属成形用射出装置の射出シリンダの縦断面図である。 ライナとノズル部材を斜線で示すシリンダ本体の前端部の縦断面図である。 シリンダ本体の前端部の正面図である。 ライナとノズル部材を装着したシリンダ本体の前端部の縦断面図である。

符号の説明

１ 射出装置
１１ シリンダ本体
１３ ライナ
１３ａ フランジ
１３ａ′回り止め
１３ｂ 供給孔
１４ フランジ嵌合部
１４ａ 受け面
１５ ノズル部材
１５ａ ノズル
１５ｂ フランジ
１５ｃ 環状突条
１６ フランジ混合部
１７ 供給口
１８ プランジャ
１９ 連結リング
２０ ボルト

Claims (5)

1. 前端側の開口内を二段に拡径してライナのフランジ嵌合部とノズル部材のフランジ嵌合部とに形成し、上部に供給口を穿設したシリンダ本体と、
   前端外周をフランジに形成した円筒体の所定個所に供給孔を穿設し、その円筒体をシリンダ本体内に嵌挿してフランジを上記開口内に嵌合し、供給孔と供給口とを同位置にして熱膨張によりシリンダ内面に密着したライナと、
   先端をノズルに形成した円筒部の後端外周をフランジに形成し、そのフランジを上記開口内に嵌合して後端面をライナの前端面に当接したノズル部材と、
   そのノズル部材の円筒部周囲にあってフランジと係合し、挿通したボルトによるシリンダ本体への締め付けにより、該ノズル部材をライナのフランジを介してシリンダ本体に締結する連結リングからなることを特徴とする金属成形用射出装置の射出シリンダ。
2. 上記シリンダ本体は、高温強度の高い鋼材からなり、上記ライナはその鋼材よりも熱膨張率が大きいコバルト基合金からなり、熱膨張前のシリンダ内径とライナ外径の嵌め合いが隙間ばめ又は中間ばめのいずれかであって、かつ熱膨張後のシリンダ内径とライナ外径の嵌め合いが締まりばめになる公差であることを特徴とする請求項１記載の金属成形用射出装置の射出シリンダ。
3. 上記ライナは、フランジ縁辺とシリンダ本体のフランジ嵌合部の開口縁との境界に設けた回り止めにより位置決めされて、円筒体の供給孔を上記供給口と同一位置に維持してなることを特徴とする請求項１記載の金属成形用射出装置の射出シリンダ。
4. 上記ノズル部材は、後端面の開口周囲に該開口と同心円の環状突条を有し、その環状突条を上記ライナの前端面の開口周囲に当接して、ノズル部材とライナの当接面を密にシールしてなることを特徴とする請求項１記載の金属成形用射出装置の射出シリンダ。
5. 上記ノズル部材の後端外周のフランジの肉厚は、上記シリンダ本体の開口内に嵌合した状態において、フランジ面がシリンダ本体の前端面から突出する厚さからなり、そのフランジ面の突出により該前端面と上記連結リングとの間に締結間隙を形成してなることを特徴とする請求項１記載の金属成形用射出装置の射出シリンダ。

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