JP2017189806A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】流動性の高い成形材料が射出シリンダから溶融シリンダに逆流することを阻止する。【解決手段】射出成形機において、溶融室に連通する上流領域の流路（１０Ａ）と、射出室に連通する下流領域の流路（１０Ｃ）と、一端が上流領域の流路に連通し内径が小径の部分で他端が外部に開放し内径が小径の部分よりも大きな大径の部分で成り、大径の部分の内周面に下流領域の流路が開口して連通し、小径の部分と大径の部分の間の段部で弁座を成している中空空間から成る中流領域の流路（１０Ｂ）と、を接続し溶融した成形材料を溶融室から射出室に送給する供給路（１０）を有する本体（３Ａ）と、本体の中空空間において本体の外部に開放している挿入口から挿入され、弁体として中空空間の中を往復移動可能に設けられる遮蔽体（３Ｂ）と、遮蔽体を移動させる遮蔽体駆動装置（３Ｃ）とを含み、溶融シリンダと射出シリンダとを連結する連結組体を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、溶融シリンダと射出シリンダを有する射出成形機に関する。特に、本発明は、成形材料が軽金属である射出成形に適する射出成形機に関する。

射出成形機は、射出シリンダにおいて計量された所定の量の成形材料を金型のキャビティ空間に射出するように構成されている。固化している成形材料を溶融する溶融シリンダと溶融している成形材料を射出する射出シリンダとを備える射出成形機の場合、溶融シリンダと射出シリンダとを連結する連結組体が設けられる。連結組体には、溶融シリンダの溶融室と射出シリンダの射出室との間を接続し、成形材料を溶融室から射出室に送給する供給路が設けられている。

連結組体の供給路は、溶融した成形材料を射出室に供給するための流路であるから、射出室にある成形材料を金型に射出するときには、射出室にある成形材料に加えられる圧力によって成形材料が供給路を逆流して溶融室に流入しないように供給路を確実に閉鎖することが要求される。

成形材料が樹脂である一般的な射出成形機には、成形材料が逆流する方向、言い換えると成形材料に高圧が付与される方向に弁体が押されて移動し供給路を閉鎖することによって成形材料を一方向にだけ流通させることができる逆止弁が設けられている。しかしながら、成形材料が金属であるとき、とりわけ鉄系の部材に対して親和性を有する金属であるときは、弁体が円滑に移動できなくなるため、逆止弁を設けることが難しい。

そこで、特許文献１は、端面に有する弁座が射出室に突出して設けられている所定の断面を有する供給路管に対して僅かな隙間をもって係合する凸部を先端に形成して成る弁棒とを有し、弁棒の先端の周囲を内部から冷却するとともに弁棒の基部の周囲を外部から冷却する構成の軽金属射出成形機の射出装置を開示している。引用文献１の発明によると、弁棒が射出によって高圧になる射出室の中から射出室の中に突出して設けられた弁座に当接する構成であるから、弁棒と弁座の当接部からの溶湯の逆流は、弁棒を弁座に対して比較的小さい力で当接させることで充分に防止することができる。また、引用文献１の発明によると、弁棒の先端を供給路管の端面の弁座に押し付けて供給路管を塞ぐときに、弁座の周囲における成形材料の粘性を高くすることによって、逆流防止装置をより有効に作動させることができる。また、特許文献１の発明によると、弁棒と当該弁棒の基部が挿通される弁棒案内孔との間の隙間における成形材料の粘性を高くした状態でシールするとともに弁棒と弁棒案内孔の直接的な接触を避けて両者の摩耗やかじりを防止することができる。

特開２００５−１９９３３５号公報

射出時には、射出室中の成形材料に対して相当高い圧力が加えられるので、逆流を阻止するためには、一般的に相応する高圧で弁座を押し付けることが要求される。そのため、成形材料が鉄系の部材に対して親和性を有する場合、高温で高圧の成形材料によって弁座面が比較的短期間に劣化して使用に耐えることができなくなる。とりわけ、成形材料がアルミニウムのときには、溶損による弁の劣化が顕著である。また、成形材料に侵蝕されにくいセラミック系の材料またはサーメット系の材料で弁を形成する場合は、弁の製造が容易ではない上に、靭性が低く衝撃に対して脆弱である材質であるため、高圧で弁座を押し付けたときに弁が破損するおそれが高い。また、弁の交換作業や清掃作業といったメインテナンスの作業がさらに容易になることが望まれる。

本発明は、上記課題に鑑みて、流動性の高い成形材料の逆流をより確実に阻止することができるとともに、よりメインテナンス作業の容易な射出成形機を提供することを主たる目的とする。本発明によって得ることができるいくつかの有利な点は、本発明の実施の形態の説明において、その都度示される。

本発明の射出成形機は、上記課題を解決するために、溶融シリンダと射出シリンダとを有する射出成形機において、前記溶融シリンダの溶融室に連通する上流領域の流路と、前記射出シリンダの射出室に連通する下流領域の流路と、一端が前記上流領域の流路に連通し内径が小径の部分で他端が外部に開放し内径が前記小径の部分よりも大きな大径の部分で成り、前記大径の部分の内周面に前記下流領域の流路が開口して連通し、前記小径の部分と前記大径の部分の間の段部で弁座を成している中空空間から成る中流領域の流路と、を接続し溶融した成形材料を前記溶融室から前記射出室に送給する供給路を有する本体と、前記本体の前記中空空間において前記本体の外部に開放している挿入口から挿入され、弁体として前記中空空間の中を往復移動可能に設けられる遮蔽体と、
前記遮蔽体を移動させる遮蔽体駆動装置と、を含んでなり、前記溶融シリンダと前記射出シリンダとを連結する連結組体を備える。

また望ましくは、前記連結組体が、前記遮蔽体中に設けられて前記遮蔽体の先端部位の周囲の成形材料を局部的に冷却する冷却配管を含むと良い。

また望ましくは、前記連結組体が、前記冷却配管を前記遮蔽体との間で前記遮蔽体の先端部位を除く箇所を選択的に断熱する断熱部位を含むと良い。

また望ましくは、前記冷却配管は、冷媒の供給の開始と停止を前記連結組体の構造と成形材料に適するタイミングで行なうと良い。

また望ましくは、前記連結組体が、前記供給路中の前記成形材料を所定の温度の範囲に加熱して保温する加熱装置を含むと良い。

また望ましくは、前記連結組体が、前記本体の前記挿入口に設けられて、前記挿入口と前記遮蔽体の間の微小な間隙に介在する成形材料を冷却して前記成形材料の流動性を低下させることによって前記間隙から成形材料が漏出することを防止する冷却用リングを含むと良い。

また望ましくは、前記連結組体が、前記中空空間の中の前記弁座の付近の温度を検出する温度センサを含むと良い。

本発明の射出成形機は、射出ユニットの溶融シリンダと射出シリンダを連結する連結組体が、溶融シリンダの溶融室と射出シリンダの射出室を連通する供給路と、供給路を閉鎖する遮蔽体と、を設けて、遮蔽体の先端部位で供給路における溶融室に連通する上流領域の流路を閉鎖するときに、供給路における射出室に連通する下流領域の流路の開口が遮蔽体の胴部の外周面に対面して、高い射出圧力で逆流してくる成形材料の初期の衝撃圧力を遮蔽体の胴部の外周面で一度受けて緩和するので、高温で高圧の成形材料の逆流をより確実に阻止できるとともに、弁体となる遮蔽体が弁座に対して比較的小さい力で当接して閉弁することができるので、遮蔽体が破損しにくく、より長期間の使用に耐えることができる。また、本発明の射出成形機は、射出ユニットの溶融シリンダと射出シリンダを連結する連結組体が遮蔽体を有する構成であるため、清掃作業および遮蔽体の交換作業などのメインテナンスの作業が非常に容易になる。

また、本発明の射出成形機は、供給路中の成形材料を局所的に冷却する冷却配管を連結組体の遮蔽体中に設けて、弁体となる遮蔽体の先端部位を弁座に押し付けて供給路を閉鎖するときに、弁体と弁座の間の隙間の成形材料が局所的に直接冷却されて粘性が高くなことで流動性が低下して、弁体と弁座の間の隙間から溶融している高温で高圧の成形材料が漏出するおそれがない。また、本発明の射出成形機は、供給路中の成形材料を加熱し保温する加熱装置を連結組体に設けてあることで、弁体と弁座の間の隙間の成形材料の粘性を適正に高めるために冷却配管の温度だけでなく連結組体の加熱装置の温度も溶融シリンダおよび射出シリンダとは別に温度制御することも可能になるため、高温で高圧の成形材料が漏出するおそれがない。このとき、なお、固化に近づいて粘性が高くなった状態にある成形材料は、供給路中の遮蔽体に接する僅かな量であるから、冷却配管による冷却を断てば比較的短時間で再度溶融させることができる。その結果、本発明の射出成形機は、安全性が高く、実質的に成形サイクルに影響を与えず、作業効率を低下させない。

本発明の射出成形機の射出ユニットの基本的な構成の断面図である。 射出ユニットにおける連結組体の断面図である。 連結組体の本体の中空空間の段部周辺および遮蔽体中の冷却配管を部分的に示す断面図である。 連結組体の本体の中空空間の別の実施形態の段部周辺および遮蔽体中の冷却配管の別の実施形態を部分的に示す断面図である。

図１ないし図４は、制御ユニットの操作パネルの位置を基準にして射出成形機の前面から見た射出ユニット、射出ユニットにおける連結組体および連結組体の要部を示すが、説明の便宜上、溶融シリンダと射出シリンダを説明する場合に限って射出する方向を前方とする。図１において、型締ユニットと制御ユニットは、図示省略されている。また、図１において、溶融シリンダと射出シリンダの作動油供給装置等の駆動源の詳細は、図示省略されている。

実施の形態の射出成形機は、成形材料が軽金属である射出成形に適する構造を有する。本発明における軽金属は、比重が４以下の金属をいう。実用上は、特に、アルミニウムとマグネシウムが成形材料として有効である。以下、特段の記載がない限り、成形材料がアルミニウムであるものとして説明する。なお、成形材料がアルミニウムの場合、溶損しないように、成形材料と接触する部位は、基本的にサーメット系の材料で被覆されている。

本発明の射出成形機は、主に、成形材料を溶融し溶融された所定の量の成形材料を金型のキャビティ空間に注入する射出ユニットと、型開閉および型締を行なう図示しない型締ユニットと、射出ユニットと型締ユニットの動作を制御する制御ユニットとからなる。本発明の射出成形機は、溶融シリンダ１と射出シリンダ２とを有する。具体的に、実施の形態の射出ユニットは、溶融シリンダ１と、射出シリンダ２と、連結組体３と、射出ノズル４と、ビレット押出装置５と、プランジャ駆動装置６とを含んでなる。

溶融シリンダ１は、円柱形状に固化された成形材料のビレット１Ａを溶融室１Ｂにおいて複数のヒータ１Ｃによって加熱して溶融する。溶融シリンダ１は、ビレット押出装置５を駆動して材料供給装置１Ｄから順次供給されるビレット１Ａを前方に押し出して、すでに溶融室１Ｂの中で溶融している成形材料を連結組体３を経由して射出シリンダ２に送り出す。

射出シリンダ２は、プランジャ駆動装置６を作動してプランジャ２Ａを後退させ、溶融シリンダ１から連結組体の供給路１０を通して射出室２Ｂに送られてくる成形材料を計量する。射出室２Ｂは、複数のヒータ２Ｃによって成形材料が溶融している状態を維持できる所定の温度の範囲に保温されている。射出シリンダ２は、成形材料を計量してから供給路１０を閉鎖した後、プランジャ駆動装置６を作動してプランジャ２Ａを射出室２Ｂの所定の位置まで前進させる。プランジャ２Ａが所定の位置まで前進すると、射出室２Ｂの中の所定の量の成形材料が射出ノズル４から図示しない金型のキャビティ空間に射出される。

連結組体３は、溶融シリンダと射出シリンダとを連結する。具体的に、連結組体３は、供給路１０を有する本体３Ａと、供給路１０を閉鎖する遮断体３Ｂと、遮蔽体３Ｂを移動させる遮蔽体駆動装置３Ｃと、供給路１０の中の遮蔽体３Ｂの中に設けられて遮蔽体の先端部位の周囲の成形材料を局部的に冷却する冷却配管３Ｄと、を含んでなる。また、連結組体３は、本体１０に外部から遮蔽体３Ｂを挿入するための挿入口１１Ｄと遮蔽体３Ｂとの間の間隙に介在する溶融している成形材料を所定の温度の範囲に冷却する冷却用リング３Ｆと、冷却用リング３Ｆに所定の冷温を供給する冷温供給体３Ｇとを含む。

連結組体３は、本体３Ａに、少なくとも遮蔽体３Ｂを含む複数の部材を組み合わせてなるアセンブリである。実施の形態の射出成形機の射出ユニットにおける連結組体３は、溶融シリンダ１の溶融室１Ｂと射出シリンダ２の射出室２Ｂとの間で成形材料の流路を繋ぐ継手の役割を有するとともに、供給路１０を適宜閉鎖する閉鎖弁の機能を有する。

連結組体３の本体３Ａは、溶融シリンダ１の溶融室１Ｂに連通する上流領域の流路１０Ａと、射出シリンダ２の射出室２Ｂに連通する下流領域の流路１０Ｃと、一端が上流領域の流路１０Ａに連通し内径が小径の部分１１Ａで他端が本体３Ａの外部に開放し内径が小径の部分１１Ａよりも大きな大径の部分１１Ｃで成り、大径の部分１１Ｃの内周面に下流領域の流路１０Ｃが開口し、小径の部分１１Ａと大径の部分１１Ｃの間の段部１１Ｂで弁座を成している中空空間１１から成る中流領域の流路１０Ｂと、を接続し溶融した成形材料を溶融室１Ｂから射出室２Ｂに送給するための供給路１０を有する。本体３Ａは、実質的に連結組体３のハウジングを構成する。

遮蔽体３Ｂは、本体３Ａの中空空間１１において本体３Ａの外部に開放している挿入口１１Ｄから挿入して設けられる。遮蔽体３Ｂは、弁体として中空空間１１の中を弁座となる段部１１Ｂに対して往復移動可能に設けられる。したがって、遮蔽体３Ｂの経年劣化に際しては、射出シリンダ２を分解せずに連結組体３を交換するだけでよく、弁体に相当する遮蔽体３Ｂの取外しと取付けも比較的容易であるので、実施の形態の遮蔽体３Ｂは、メインテナンス性に優れる点で有利である。なお、図２に示すように、中空空間１１の部位およびその中空空間１１に上流領域の流路１０Ａおよび下流領域の流路１０Ｃが接続する部位を本体３Ａから一体に取外しと取付けが可能な部材１１０で構成するようにしても良いし、本体３Ａに中空空間１１を直接形成するようにしても良い。

遮蔽体３Ｂは、成形材料がアルミニウムであるとき、成形材料に侵蝕されにくく、より高い耐久性を有するセラミック系の材料またはサーメット系の材料で製作されてもよい。また、製作が困難ではない範囲で遮蔽体３Ｂの少なくとも成形材料と接触する部位がセラミックスまたはサーメットで形成されてもよい。

遮蔽体駆動装置３Ｃは、中空空間の中の弁座となる段部１１Ｂに向って弁体となる遮蔽体１０Ｂを直線的に往復移動させる。遮蔽体駆動装置３Ｃは、例えば、油圧シリンダまたは電動シリンダから成る複動シリンダでなり、ピストンロッド３１と遮蔽体３Ｂの基端をカップリング３２で接続する構成でも良い。

実施の形態の射出ユニットの連結組体３においては、図２に示されるような遮蔽体３Ｂが中空空間１１の中の段部１１Ｂから離れて後退した位置が溶融室１Ｂに連通する上流領域の流路１０Ａと射出室２Ｂに連通する下流領域の流路１０Ｃとを中空空間１１の中の中流領域の流路１０Ｂによって接続して、溶融室１Ｂと射出室２Ｂの間が供給路１０で連通している状態である。図３および図４に示されるような遮蔽体３Ｂが中空空間１１の中の段部１１Ｂに当接するまで前進した位置が溶融室１Ｂと射出室２Ｂの間の供給路１０が閉鎖されている状態である。

例えば、図３に示す連結組体３のように、中空空間１１の大径の部分１１Ｃの段部１１Ｂ側の内周面が遮蔽体３Ｂの先端部位を摺動しがなら挿脱できる内径に形成されて、供給路１０が、遮蔽体３Ｂの先端部位の外周面と中空空間の内周面による閉鎖と、段部１１の端面と遮蔽体３Ｂの平坦な先端部位の端面とによる閉鎖との２つの箇所で閉鎖を行なうように構成されても良い。また、図４に示す連結組体３のように、中空空間１１の小径の部分１１Ａに摺動しながら挿脱できる外径に形成される外周面を有する凸部が遮蔽体３Ｂの先端部位に形成されて、供給路１０が、小径の部分１１Ａの内周面と遮蔽体３Ｂの先端部位の凸部の外周面による閉鎖と、段部１１の端面と遮蔽体３Ｂの先端部位の凸部を除く平坦な端面とによる閉鎖との２つの箇所で閉鎖を行なうように構成されても良い。なお、図３および図４の実施の形態のように２つの箇所で閉鎖を行うように構成するのが好ましいが、１つまたは複数の箇所で閉鎖を行うように構成されても良い。また、図３および図４の実施の形態のように弁体となる遮蔽体３Ｂと弁座となる中空空間１１の段部１１Ｂの形状に形成するのが好ましいが、図３および図４の実施の形態と異なる形状に形成されても良い。

実施の形態の射出成形機によると、溶融シリンダ１と射出シリンダ２とを連結する連結組体３において、弁体となる遮蔽体３Ｂの先端部位が中空空間１１の中の弁座となる段部１１Ｂに当接するまで前進して供給路１０を閉鎖したときに、中空空間１１の大径の部分１１Ｃの内周面に開口する下流領域の流路１０Ｃの開口部が遮蔽体３Ｂの胴部の外周面に対面して、逆流してくる高温で高圧の成形材料の初期の衝撃圧力を遮蔽体３Ｂの胴部の外周面で一度受けて緩和することができるため、離れた位置にある遮蔽体３Ｂと段部１１Ｂによる閉鎖弁で成形材料の逆流をより確実に受け止めることができる。また、遮蔽体３Ｂが段部１１Ｂに対して比較的小さい力で当接して閉弁することができるので、閉鎖弁として弁体に相当する遮蔽体３Ｂが破損しにくく、耐久性が高い点で有利である。

冷却配管３Ｄは、遮蔽体３Ｂの中に設けられる。冷却配管３Ｄは、より具体的には、外壁が遮蔽体３Ｂの中で遮蔽体３Ｂに密接するように遮蔽体３Ｂの中に埋設される。冷却配管３Ｄは、遮蔽体３Ｂの先端部位の周囲の成形材料を局部的に冷却する。冷却配管３Ｄに供給される冷媒は、基本的に常温の空気である。そのため、冷却速度がそれほど速くなく、成形材料を必要以上に冷却するおそれがない。また、冷媒を空気とすることによって、遮蔽体３Ｂの構成を比較的簡単にでき、安全性が高く維持管理が容易である点で有利である。

連結組体３の冷却配管３Ｄは、図３および図４に詳しく示されるように、冷媒である空気を冷却部位２０Ａとなる遮蔽体３Ｂの先端部位に供給する導入管路２０Ｂと、冷却部位２０Ａに供給された空気を排出する排出管路２０Ｃと、遮蔽体３Ｂと冷却配管３Ｄとの間で選択的に断熱する断熱部位２０Ｄとを含んでなる。導入管路２０Ｂと排出管路２０Ｃは、二重管路になっている。断熱部位２０Ａは、遮蔽体３Ｂと冷却配管３Ｄとの間で遮蔽体３Ｂの先端部位を除く箇所を選択的に断熱する。実施の形態の断熱部位２０Ｄは、空気溜まりであり、空気によって要求される箇所を断熱する。なお、遮蔽体３Ｂは、図３に示すように、先端面が平らな形状でも良い。また、遮蔽体３Ｂは、図４および図５に示すように、平らな先端面の中央に中空空間１１の小径の部分１１Ａに挿入可能な凸部を有する形状でも良い。また、冷却配管３Ｄは、図４に示すように、遮蔽体３Ｂの先端面の凸部の周囲の成形材料も局部的に冷却できるように冷却部位２０Ａを適宜に変更しても良い。

冷却のための空気は、図示しないエアコンプレッサから図２に示される導入口２０Ｅを通して導入管路２０Ｂに供給される。一方、排出管路２０Ｃの温められた空気は、冷却配管３Ｄの後端の排出口２０Ｆから遮蔽体３Ｂの外側に排出される。排出口２０Ｆから排出された空気は、連結組体３の外に出る。

遮蔽体３Ｂに埋設されている冷却配管３Ｄは、遮蔽体駆動装置３Ｃによって遮蔽体３Ｂが移動するときに一体的に移動する。

成形材料の粘性が低い場合、遮蔽体３Ｂによって供給路１０を閉鎖すると、高圧で押し戻されてくる流れが遮断された成形材料は、本体３Ａの中空空間１１の段部１１Ｂから成る弁座と遮蔽体３Ｂから成る弁体との間の避けることができない僅かな隙間から溶融室１Ｂに向って逃れるように逆流しようとする。このとき、冷却配管３Ｄの冷却部位２０Ａによって遮蔽体３Ｂの先端部位の周囲の成形材料だけが所定の温度の範囲に緩やかに冷却される。

溶融している成形材料は、温度が成形材料固有の所定の温度の範囲まで低下すると、完全に溶融している状態から固化している状態に移行する過渡状態、言い換えると、固化に近づいて粘性が高くなった状態になり、流動性が低下する。本発明では、微小な間隙では、流動が阻害される程度まで粘性が高くなった状態を"半固化状態"という。

このとき、冷却配管３Ｄの冷却部位２０Ａによって遮蔽体３Ｂの先端部位の周囲の成形材料だけが所定の温度の範囲に緩やかに冷却されて半固化状態になる。例えば、成形材料がアルミニウムであって射出室の中の成形材料の温度がおよそ６５０度に設定された場合であれば、遮蔽体３Ｂの先端部位の周囲の成形材料は、およそ５８０度から６００度に設定されると良い。その結果、本体３Ａの中空空間１１の段部１１Ｂから成る弁座と遮蔽体３Ｂの先端部位から成る弁体との間の僅かな隙間を半固化状態の成形材料で確実に遮断して、射出室２Ｂから溶融室１Ｂに向って高温で高圧の成形材料の溶湯が逆流することがない。例えば、図３に示す連結組体３では、遮蔽体３Ｂの先端部位の外周面と中空空間の内周面の間の僅かな隙間および段部１１の端面と遮蔽体３Ｂの平坦な先端部位の端面の間の僅かな隙間を半固化状態の成形材料で確実に遮断して、射出室２Ｂから溶融室１Ｂに向って高温で高圧の成形材料の溶湯が逆流することがない。また、例えば、図４に示す連結組体３では、小径の部分１１Ａの内周面と遮蔽体３Ｂの先端部位の凸部の外周面の間の僅かな隙間および段部１１の端面と遮蔽体３Ｂの先端部位の凸部を除く平坦な端面の間の僅かな隙間を半固化状態の成形材料で確実に遮断して、射出室２Ｂから溶融室１Ｂに向って高温で高圧の成形材料の溶湯が逆流することがない。

冷却配管３Ｄは、冷媒の供給の開始と停止を前記連結組体の構造と成形材料に適するタイミングで行なう。冷媒の供給の開始と停止のタイミングの設定と変更は、例えば、制御ユニットにおけるシーケンスプログラムの数値を変更することによって行なうことができるようにする。例えば、遮蔽体３Ｂに接する溶融している成形材料の温度が所定の温度の範囲まで低下する平均時間を計測し、計測した平均時間に基づいて射出前から冷媒の供給を開始し遮蔽体３Ｂが供給路１０を遮断したと同時に冷却が進められ、射出を終了したと同時に冷媒の供給を停止する。遮蔽体３Ｂが再度供給路１０を連通したときは、冷却が局部的であるため、直ちに成形材料が流通する。また、連結組体３は、弁座となる中空空間１１の段部１１Ｂの近傍に温度センサ１１１を有し、温度センサ１１１から検出される温度の検出値を利用して、弁座付近の温度が予め設定されている所望の温度になるように冷却配管３Ｄによる温度の制御を行うような構成としても良い。

上記のとおり構成される実施の形態の射出成形機は、供給路１０を遮断する箇所を局部的に冷却するようにしており、冷却の影響を受ける本体３Ａに対する遮蔽体３Ｂの冷却箇所の体積比率が極めて小さいので、冷却の影響が必要最小限度に抑えられ、実質的に成形材料の流通が妨げられない。その結果、成形材料を遮断してから再び供給路１０を連通させる際に成形材料が速やかに流通する点で有利である。

また、実施の形態の射出成形機は、常温の空気によって局部的に緩やかに冷却するようにしているので、遮蔽体３Ｂを円滑に移動させながら成形材料を確実に遮断することができ、冷却を停止した後に直ちに遮蔽体３Ｂの温度を本体３Ａの温度と同じ温度、言い換えると、溶融温度に戻すことができ、遮蔽体３Ｂの抵抗をより小さくでき、遮蔽体３Ｂを円滑に移動させながら成形材料を流通させることができる。したがって、実施の形態の形態の射出成形機は、冷媒の供給の開始と停止のタイミングを適切に操作することによって遮蔽体３Ｂを円滑に移動させ確実な遮断と流通を速やかに行なえる点で優位である。

加熱装置であるヒータ３Ｅは、連結組体３の本体３Ａの外周を囲繞するように本体３Ａの外壁面に密着して設けられる電気式のバンドヒータである。ヒータ３Ｅは、遮蔽体３Ｂを間に挟んで本体３Ａの上下に設けられる。ヒータ３Ｅは、供給路１０の中の成形材料を所定の温度の範囲に加熱して保温する。具体的に、ヒータ３Ｅは、本体３Ａを加熱して成形材料を再度溶融させる。また、ヒータ３Ｅは、加熱して溶融した後の供給路１０の中の成形材料を所定の温度の範囲に保温して成形材料が溶融している状態を保持する。なお、連結組体３の本体３Ａを加熱するヒータ３Ｅは、遮蔽体３Ｂの冷却部位２０Ａの温度を速やかに低下させるとともに温度制御を容易にすることを目的に、溶融している状態の成形材料の流通を妨げない範囲において、溶融シリンダ１の溶融室１Ｂを加熱するヒータ１Ｃおよび射出シリンダ２の射出室２Ｂを加熱するヒータ２Ｃとは異なる温度に設定し別々の温度制御が可能なように構成し、例えば、各ヒータ１Ｃ，２Ｃよりも低い温度に設定し各ヒータ１Ｃ，２Ｃとは別に温度制御が可能なように構成されても良い。また、連結組体３は、弁座となる中空空間１１の段部１１Ｂの近傍に温度センサ１１１を有し、温度センサ１１１から検出される温度の検出値を利用して、弁座付近の温度が予め設定されている所望の温度になるように冷却配管３Ｄまたは本体３Ａを加熱するヒータ３Ｅのどちらか一方またはそれら両方による温度の制御を行うような構成としても良い。

例えば、実験によれば、成形材料がアルミニウムの場合では、供給路１０の中の成形材料の温度をおよそ６００度にすると、成形材料の温度を射出室２Ｂと同じおよそ６５０度にするときに比べて粘性がおよそ５倍から１０倍に高まるが１ＭＰａ以下の圧力で供給路１０の中を流れることができ、供給路１０の中の成形材料の温度をおよそ５８０度にすると、さらに成形材料の粘性が高まって著しく流動性が悪くなり１０ＭＰａの圧力をかけても流れなくなる傾向にある。そこで、例えば、本体３Ａを加熱するヒータ３Ｅで遮蔽体３Ｂの近傍をおよそ５９０度から６００度になるようにしておけば、遮蔽体３Ｂの冷却配管３Ｄに冷却用エアーを供給するだけで弁体となる遮蔽体３Ｂの先端部位の近傍をおよそ５８０度に容易に冷却でき確実にシールすることができる。遮蔽体３Ｂの先端部位の近傍の温度を射出室２Ｂの中と同じ６５０度から５８０度まで冷却させるような場合に比べて、射出室２Ｂより低いおよそ６００度から５８０度まで冷却させる場合には、温度差が小さいので冷却用エアを冷却配管３Ｄに供給すれば十分に冷却が可能であるので、そのための装置の構成画が簡単で済む。また、弁座は、弁座の内径と弁体の外径の嵌合によるシールと、弁座に弁体を押し付けることによるシールと、そして、弁座と弁体の間の僅かな隙間にあって適選な温度に冷却された成形材料によるシールとによって確実にシールできるので、弁体に弁座を押し付ける圧力として弁座の面を変形させる程の圧力を必要としないので耐久性が向上する。

冷却用リング３Ｆは、本体３Ａの供給路１０の一部を成す中空空間１０Ｂにおいて本体３Ａの外部から遮蔽体３Ｂを挿入するための挿入口１１Ｄとなる開口に設けられる。冷却リング３Ｆは、遮蔽体３Ｂとの間に微小な間隙をもって取り付けられる。冷却リング３Ｆは、微小な間隙に介在する成形材料を所定の温度の範囲まで冷却することによって成形材料を半固化状態にし、成形材料の流動性を低下させることによって微小な間隙から成形材料が漏出しないようにする。半固化状態の成形材料は、遮蔽体３Ｂの往復移動を妨げることがなく、成形材料の漏出を阻止し、謂わば自己シールを形成する。なお、冷却用リング３Ｆは、その内周面に環状溝を有して、環状溝の中の半固化状態の成形材料と一体となった自己シールを生成することで、自己シールが冷却用リング３Ｆから抜け出ないようにしてあっても良い。

冷却用リング３Ｆは、成形材料に適する材質が選定されることが望ましい。冷却用リング３Ｆは、成形材料と接触するために、成形材料に対して腐蝕しにくい材料が優先させる。望ましくは、冷却用リング３Ｆは、成形材料を所定の温度に冷却するものであるから、成形材料に熱を伝達しやすい熱伝導率が比較的良好である材質が選択される。具体的には、例えば、成形材料が実施の形態のアルミニウムである場合は、サーメット系の材料が適している。また、例えば、成形材料がマグネシウムであるときは、ニッケルを含まない耐熱鋼材が適している。

冷温供給体３Ｇは、冷却用リング３Ｆに接触して冷却用リング３Ｆに所定の冷温を供給する。冷温供給体３Ｇは、内部に中空管路を有し、中空管路に冷媒が供給される。冷温供給体３Ｇと遮蔽体３Ｂとの間は、十分な間隙を有し、冷温供給体３Ｇが可能な限り遮蔽体３Ｂに熱的影響を直接与えないようにされる。

冷温供給体３Ｇの冷媒の温度は、基本的には、熱損失を考慮して冷却用リング３Ｆが特定の種類の成形材料を常時半固化状態に維持することができる所定の温度である。冷却用リング３Ｆと冷温供給路３Ｇとの接触面積は、熱伝導率に影響を与えるので、実用上は、成形材料に対応して両者の接触面積を調整することによって冷却用リング３Ｆの温度を決めることができる。なお、本体３Ａとの間の熱的影響を小さくするため、冷却用リング３Ｆおよび冷温供給体３Ｇは、本体３Ａとの接触部分が可能な限り小さくされるように取り付けられると良い。なお、冷却用リング３Ｆと冷温供給体３Ｇは、一体の部材として構成されても良い。

以上に説明される実施の形態の射出成形機は、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で変形が可能である。また、実施の形態の射出成形機に具体的に示される部材に限らず、同等の作用を有する別の部材を適用することができる。

本発明は、射出成形に利用される。特に、本発明は、金型を用いて軽金属の成形品を生産する射出成形に適する。本発明は、高精度の軽金属の成形品を量産する射出成形機の技術の発展に寄与する。

１ 溶融シリンダ
１Ａ ビレット
１Ｂ 溶融室
２ 射出シリンダ
２Ａ プランジャ
２Ｂ 射出室
３ 連結組体
３Ａ 本体
３Ｂ 遮蔽体
３Ｃ 遮蔽体駆動装置
３Ｄ 冷却配管
３Ｅ 加熱装置（ヒータ）
３Ｆ 冷却用リング
３Ｇ 冷温供給体
４ 射出ノズル
５ ビレット押出装置
６ プランジャ駆動装置
１０ 供給路
１０Ａ 供給路の上流領域の流路
１０Ｂ 供給路の中流領域の流路
１０Ｃ 供給路の下流領域の流路
１１ 中空空間
１１Ａ 小径の部分
１１Ｂ 段部
１１Ｃ 大径の部分
１１Ｄ 挿入口
２０Ａ 冷却部位
２０Ｂ 導入路
２０Ｃ 排出路
２０Ｄ 断熱部位（空気溜まり）
２０Ｅ 導入口
２０Ｆ 排出口
１１１ 温度センサ

Claims (7)

1. 溶融シリンダと射出シリンダとを有する射出成形機において、
   前記溶融シリンダの溶融室に連通する上流領域の流路と、前記射出シリンダの射出室に連通する下流領域の流路と、一端が前記上流領域の流路に連通し内径が小径の部分で他端が外部に開放し内径が前記小径の部分よりも大きな大径の部分で成り、前記大径の部分の内周面に前記下流領域の流路が開口して連通し、前記小径の部分と前記大径の部分の間の段部で弁座を成している中空空間から成る中流領域の流路と、を接続し溶融した成形材料を前記溶融室から前記射出室に送給する供給路を有する本体と、
   前記本体の前記中空空間において前記本体の外部に開放している挿入口から挿入され、弁体として前記中空空間の中を往復移動可能に設けられる遮蔽体と、
   前記遮蔽体を移動させる遮蔽体駆動装置と、
   を含んでなり、
   前記溶融シリンダと前記射出シリンダとを連結する連結組体を備えてなる射出成形機。
2. 前記連結組体が、前記遮蔽体中に設けられて前記遮蔽体の先端部位の周囲の成形材料を局部的に冷却する冷却配管を含んでなる請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記連結組体が、前記冷却配管を前記遮蔽体との間で前記遮蔽体の先端部位を除く箇所を選択的に断熱する断熱部位を含んでなる請求項２に記載の射出成形機。
4. 前記冷却配管は、冷媒の供給の開始と停止を前記連結組体の構造と成形材料に適するタイミングで行なう請求項２または３に記載の射出成形機。
5. 前記連結組体が、前記供給路中の前記成形材料を所定の温度の範囲に加熱して保温する加熱装置を含んでなる請求項１ないし４に記載の射出成形機。
6. 前記連結組体が、前記本体の前記挿入口に設けられて、前記挿入口と前記遮蔽体の間の微小な間隙に介在する成形材料を冷却して前記成形材料の流動性を低下させることによって前記間隙から成形材料が漏出することを防止する冷却用リングを含んでなる請求項１ないし５に記載の射出成形機。
7. 前記連結組体が、前記中空空間の中の前記弁座の付近の温度を検出する温度センサを含んでなる請求項１ないし６に記載の射出成形機。

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