JP2979461B2 - 軽合金の射出成形方法および射出成形機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体状の軽合金射出材
料を射出成形機のシリンダバレル内で外部から加える熱
と、スクリュウを回転駆動するときに生じる摩擦熱、剪
断熱等により溶融してシリンダバレルの前方に計量し、
そしてスクリュウを油圧ピストン・シリンダ機構により
軸方向に駆動して計量された溶融状態の軽合金射出材料
を射出する射出形成方法およびこの方法の実施に直接使
用される射出成形機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機は、文献名を挙げるまでもな
く従来周知で、一般に図２に示されているように、外周
部にヒータａが設けられているシリンダバレルｂ、この
シリンダバレルｂ内で回転および軸方向に駆動されるス
クリュウｃ、このスクリュウｃを軸方向に駆動する油圧
ピストン・シリンダ機構ｄ、油圧回路等から構成されて
いる。したがって、切換弁ｖを切り換えて油圧モータ
ｄ’によりスクリュウｃを回転駆動すると共に、ホッパ
ｅから軽合金射出材料をシリンダバレルｂに供給する
と、固体状の軽合金射出材料はスクリュウｃの回転によ
る摩擦熱、剪断熱、ヒータａから加える熱等により混練
・溶融され、そしてシリンダバレルｂの前方に送られ計
量される。必要なときは、切換弁ｗ、ｖ”を切り換えて
油室ｋに圧油を適宜供給してサックバックする。所定量
計量したら、切換弁ｖ’、ｖ”を切り換える。そうする
と、油圧ポンプｊから吐出される圧力油と、アキュムレ
ータｈからの圧力油とが同時に油圧ピストン・シリンダ
機構ｄの油圧室ｆに供給され、計量された溶融状態の軽
合金射出材料は高速で金型ｇのキャビテイに射出され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
射出成形機の油圧ピストン・シリンダ機構ｄの油圧室ｆ
側には、アキュムレータｈが接続されているので、比較
的容量の小さい油圧ポンプｊで射出以外の工程中に圧油
をアキュムレータｈに貯え、そして射出時には貯えた圧
力油を一気に油圧室ｆへ放出することにより、高速でス
クリュウｃを射出方向に駆動するとこができる。ところ
で、このように高速でスクリュウｃを駆動すると、油圧
ピストン・シリンダ機構ｄの油室ｋ側の背圧も大きくな
る。そこで、油室ｋには比較的大径の排出管ｍが設けら
れている。そして、この排出管ｍからは複数本の排出分
岐管ｎ、ｎ、…が分岐している。したがって、油室ｋ中
の作動油を背圧が大きくならないようにしてタンクｐへ
排出することはできる。しかしながら、多量の作動油を
短時間に排出しなければならないので、複数本の排出分
岐管ｎ、ｎ、…を必要とし、配管系が複雑になってい
る。また、油圧ピストン・シリンダ機構ｄは、シリンダ
バレルｂの先端部の射出ノズルｒの移動にともない移動
するのに対し、タンクｐは移動しないので、移動する排
出分岐管ｎ、ｎ、…から移動しないタンクｐへ作動油を
排出するためには、排出分岐管ｎ、ｎ、…に可撓性のホ
ースｑ、ｑ、…を接続しなければならず、配管系は一層
複雑になっている。複雑になっているので、保守管理の
点でも問題が生じている。また、軽合金の射出材料の粘
性は樹脂材料のそれに比較して低いので、計量時に計量
室の圧力が高くなると、軽合金の射出材料が射出ノズル
の先端から漏れることがある。したがって、計量時の圧
力を高くすることができず、スクリュウがスムーズに後
退し難いという問題もある。本発明は、上記したような
従来の欠点あるいは問題点を解決した軽合金の射出成形
方法および射出成形機を提供しようとするもので、具体
的には油圧ピストン・シリンダ機構により、計量時に軽
合金の射出材料の漏れがなく安定した計量ができると共
に、高速でスクリュウを射出方向に駆動することがで
き、また油圧ピストン・シリンダ機構に格別に背圧が生
じることなく、しかも配管系が簡単になり、したがっ
て、装置がコンパクトになる軽合金の射出成形方法およ
びこの方法の実施に直接使用される射出成形機を提供す
ることを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、固体状の軽合金射出材料を、射出成形機
のシリンダバレル内で外部から加える熱と、スクリュウ
を回転駆動するときに生じる摩擦熱、剪断熱等により溶
融して前記シリンダバレルの前方に計量し、そして油圧
ピストン・シリンダ機構の油圧室に圧油を供給して、前
記スクリュウを軸方向に駆動し、計量された溶融状態の
軽合金射出材料を金型に射出して金属成形品を得ると
き、計量するときは、前記油圧ピストン・シリンダ機構
の他方の油室に作動油を供給してサックバックし、 射
出するときは、油圧ピストン・シリンダ機構の油圧室に
第１アキュムレータからの圧油も供給すると共に、前記
油圧ピストン・シリンダ機構の他方の油室の作動油を、
前記シリンダバレルと共に移動する第２アキュムレータ
に蓄積するように構成される。請求項２に記載の発明
は、固体状の軽合金射出材料を、射出成形機のシリンダ
バレル内で外部から加える熱と、スクリュウを回転駆動
するときに生じる摩擦熱、剪断熱等により溶融して前記
シリンダバレルの前方に計量し、そして油圧ピストン・
シリンダ機構の油圧室に圧油を供給して、前記スクリュ
ウを軸方向に駆動し、計量された溶融状態の軽合金射出
材料を金型に射出して金属成形品を得るとき、計量する
ときは、前記油圧ピストン・シリンダ機構の他方の油室
に作動油を供給してサックバックし、射出するときは、
油圧ピストン・シリンダ機構の油圧室に第１アキュムレ
ータからの圧油も供給すると共に、前記油圧ピストン・
シリンダ機構の他方の油室の作動油を、前記シリンダバ
レルと共に移動する第２アキュムレータに蓄積し、蓄積
した作動油を次の射出工程までに絞弁を介して徐々にタ
ンクに放出するように構成される。請求項３に記載の発
明は、外部に加熱体が設けられているシリンダバレル
と、該シリンダバレル内で回転および軸方向に駆動され
るように設けられているスクリュウと、前記スクリュウ
を軸方向に駆動する油圧ピストン・シリンダ機構とを備
え、前記油圧ピストン・シリンダ機構の、前記スクリュ
ウを射出方向に駆動するための油圧室には第１アキュム
レータが接続されていると共に、前記スクリュウをサッ
クバックする方向に駆動するための油室にはタンクへ連
なって いる排出管が接続され、該排出管は切換弁を介し
て油圧源に接続されていると共に、前記シリンダバレル
と共に移動する第２アキュムレータが接続されている。
そして請求項４に記載の発明は、請求項３記載の油圧ピ
ストン・シリンダ機構の油室と第２アキュムレータとの
間には、切換弁が設けられていると共に、前記第２アキ
ュムレータからタンクへ向かう管路には絞弁が設けられ
ている。

【０００５】

【作用】固体状の軽合金射出材料を、射出成形機のシリ
ンダバレルに供給する。そして、従来周知のようにスク
リュウを回転駆動する。そうすると、外部から加える熱
と、スクリュウが回転するときに生じる摩擦熱、剪断熱
等により軽合金射出材料は、混練・溶融されてシリンダ
バレルの前方に計量される。計量中に油圧ピストン・シ
リンダ機構の油室に圧油を供給し、サックバックする。
上記のようにして計量を完了するまでに、第１アキュム
レータに圧油を貯える。計量が終わったら、第１アキュ
ムレータに貯えた圧油を油圧ピストン・シリンダ機構の
油圧室に供給する。そうすると、スクリュウは所定速度
で駆動され、計量された溶融状態の軽合金射出材料が金
型に射出される。射出するとき、油圧ピストン・シリン
ダ機構の油室中の作動油は第２アキュムレータに蓄積さ
れる。蓄積された作動油は次の射出工程までにタンクに
適宜放出しておく。請求項２記載の発明では絞弁を介し
て徐々に放出される。請求項４記載の発明では、切換弁
により油圧ピストン・シリンダ機構の油室と第２アキュ
ムレータとの間を閉鎖して、油室に作動油を供給してサ
ックバックする。

【０００６】

【実施例】以下、図１により本発明の射出成形機の実施
例を説明する。本実施例に係わる射出成形機は、従来周
知のように、シリンダバレル１、このシリンダバレル１
内に軸方向と回転方向とに駆動自在に設けられているス
クリュウ１０、このスクリュウ１０を軸方向に駆動する
油圧ピストン・シリンダ機構２０、この油圧ピストン・
シリンダ機構２０に関連して設けられている第１、２の
アキュムレータ３０、５０、スクリュウ１０を回転方向
に駆動する油圧モータ１２等から構成されている。

【０００７】シリンダバレル１は周知の構造を有し、図
において左方の後端部寄りに開口があけられ、この開口
にホッパ２が取り付けられている。そして前方に射出ノ
ズル３が設けられている。シリンダバレル１および射出
ノズル３の外周部には、周知のように個々に精密に温度
制御されるヒータ４、４、…が設けられている。

【０００８】本実施例に係わる射出成形機も、図には示
されていないが射出台を備え、この射出台に固定盤５が
取り付けられている。そして、この固定盤５には周知の
ように、可動金型７と対をなす固定金型６が取り付けら
れている。固定盤５のシリンダバレル１側には駆動棒８
が固定されている。この駆動棒８は、図において左方の
後端部に向かって延びシリンダバレル１に固定されてい
るピストン・シリンダ装置９のピストンロッドに機械的
に接続されている。したがって、ピストン・シリンダ装
置９に圧油を給排すると、シリンダバレル１すなわち射
出ノズル３が金型６へタッチする方向へ、あるいは金型
６から離間する方へ駆動されることになる。

【０００９】スクリュウ１０は、従来周知のような形状
をし、その後端部はシリンダバレル１から外方へ延びス
クリュウ軸１１となっている。油圧ピストン・シリンダ
機構２０は、シリンダ２１、このシリンダ２１内に摺動
自在に設けられているピストン２２、ピストン２２が取
り付けられているピストンロッド２３等から構成されて
いる。そしてシリンダ２１はシリンダバレル１の後端部
に取り付けられ、スクリュウ軸１１はピストンロッド２
３と機械的に接続されている。ピストンロッド２３は、
油圧ピストン・シリンダ機構２０のシリンダ２１を軸方
向に貫通し、シリンダ２１の外部において油圧モータ１
２に接続されている。なお、油圧モータ１２は第３の電
磁切換弁３９”を介して油圧ポンプ３７の圧力油が供給
されるようになっている。

【００１０】油圧ピストン・シリンダ機構２０の、ピス
トン２２を射出方向に駆動する油圧室２５には、比較的
大径の圧油供給管３４が接続されている。この圧油供給
管３４には第１の電磁切換弁３５が介装され、油圧ポン
プ３７の吐出管３６に接続されている。そしてこの吐出
管３６に第１のアキュムレータ３０が設けられている。
第１のアキュムレータ３０は、周知のように、ピストン
３１を備え、ピストン３１の上側がガス室３２となり、
下側の蓄圧室３３に吐出管３６が接続されている。

【００１１】油圧ピストン・シリンダ機構２０の、ピス
トン２２をサックバックする方向に駆動する油室２６に
は、比較的大径の排出管３８が接続されている。この排
出管３８には、第２の電磁切換弁３９および絞弁４１が
介装され、そして可撓性のホース４２によりタンク４３
に接続されている。第２の電磁切換弁３９と絞弁４１と
の間の管路４０からは分岐管５１が分岐し、この分岐管
５１に、第２のアキュムレータ５０が設けられている。
これらの排出管３８、第２の電磁切換弁３９、第２のア
キュムレータ５０等は、図１においては油圧ピストン・
シリンダ機構２０から離れて示されているが、排出管３
８は短く、第２のアキュムレータ５０は油圧ピストン・
シリンダ機構２０あるいはシリンダバレル１と一体構造
になるようにして接近して設けられている。なお、油圧
ポンプ７と排出管３８とを結ぶ管路にはクローズトセン
タ型の電磁方向切換弁３９’が介装され、この電磁方向
切換弁３９’の一方のポートは圧油供給管３４に接続さ
れている。

【００１２】次に、上記実施例の射出成形機を使用した
軽合金射出材料の射出方法を説明する。射出材料には樹
脂も適用することができるが、本実施例では軽合金が適
用される。軽合金としては、融点が６５０゜Ｃ以下の金
属元素単体もしくはこれらの金属を基にした合金を称す
る。実際的な例としては例えばアルミニウム、マグネシ
ウム、亜鉛、錫、鉛、ビスマス、テルビウム、テルル、
カドミウム、タリウム、アスタチン、ポロニウム、セレ
ン、リチウム、インジウム、ナトリウム、カリウム、ル
ビジュウム、セシウム、フランシウム、ガリウム等を挙
げることできるが、特にアルミニウム、マグネシウム、
鉛、亜鉛、ビスマス、錫の単体およびこれらの金属を基
にした合金が望ましい。これらの金属材料は、いずれも
上記実施例の射出成形機で混練溶融し、そして射出成形
できる金属元素あるいは合金である。

【００１３】第３の電磁切換弁３９”を励磁してＡポジ
ションに切り換える。また、クローズトセンタ型の電磁
方向切換弁３９’をＣポジションに切り換える。そうす
ると、油圧モータ１２が回転しスクリュウ１０が回転駆
動される。そしてホッパ２から固体状の軽合金射出材料
をシリンダバレル１に供給する。このときヒータ４、
４、…の発熱温度は適宜設定しておく。そうすると、軽
合金射出材料は、シリンダバレル１内でヒータ４、４、
…から加える熱と、スクリュウ１０を回転駆動するとき
に生じる摩擦熱、剪断熱等により溶融されてシリンダバ
レルの前方に計量される。計量の進行と共に、スクリュ
ウ１０は計量される溶融状態の軽合金射出材料の圧力に
より後退する。このとき、油圧室２５の作動油は、クロ
ーズドセンタ型の電磁方向切換弁３９’を介して油室２
６の方へ還流する。軽合金射出材料はスクリュウ１０に
噛み込みにくいので、必要なときは、第２の電磁切換弁
３９をＢポジションにすると共に、クローズドセンタ型
の電磁方向切換弁３９’を励磁してＡポジションに切り
換え、油室２６に圧油を適宜供給してサックバックす
る。

【００１４】第１の電磁方向切換弁３５を消磁してＢポ
ジションにし、油圧ポンプ３７を駆動する。そうする
と、油圧ポンプ３７から圧力油が吐出管３６を介して第
１のアキュムレータ３０の蓄圧室３３に供給される。圧
力油はピストン３１を押し上げ、蓄圧室３３に貯えられ
る。所定量計量したら、ピストン・シリンダ装置９に圧
油を供給して射出ノズル３を金型６にタッチさせる。そ
して第１の電磁方向切換弁３５を励磁してＡポジション
に切り換える。また、クローズドセンタ型の電磁方向切
換弁３９’をＢポジションに切り換えておく。第２の電
磁切換弁３９をＡポジションに切り換える。そうする
と、油圧ポンプ３７から吐出される圧力油と、第１のア
キュムレータ３０からの圧力油とが同時に圧油供給管３
４から油圧ピストン・シリンダ機構２０の油圧室２５に
供給される。圧力油の供給量は多いので、ピストン２２
すなわちスクリュウ１０は高速で駆動され、計量された
溶融状態の軽合金射出材料は高速で金型６、７のキャビ
テイに射出される。

【００１４】第１の電磁方向切換弁３５を消磁してＢポ
ジションにし、油圧ポンプ３７を駆動する。そうする
と、油圧ポンプ３７から圧力油が吐出管３６を介して第
１のアキュムレータ３０の蓄圧室３３に供給される。圧
力油はピストン３１を押し上げ、蓄圧室３３に貯えられ
る。所定量計量したら、ピストン・シリンダ装置９に圧
油を供給して射出ノズル３を金型６にタッチさせる。そ
して第１の電磁方向切換弁３５を励磁してＡポジション
に切り換える。また、クローズドセンタ型の電磁方向切
換弁３９’をＢポジションに切り換えておく。そうする
と、油圧ポンプ３７から吐出される圧力油と、第１のア
キュムレータ３０からの圧力油とが同時に圧油供給管３
４から油圧ピストン・シリンダ機構２０の油圧室２５に
供給される。圧力油の供給量は多いので、ピストン２２
すなわちスクリュウ１０は高速で駆動され、計量された
溶融状態の軽合金射出材料は高速で金型６、７のキャビ
テイに射出される。

【００１５】上記のようにして射出するとき、油圧ピス
トン・シリンダ機構２０の油室２６の作動油は、排出管
３８から第２の電磁切換弁３９、絞弁４１および可撓性
のホース４２を通ってタンク４３に排出される。このと
き、油室２６から排出される作動油は、絞弁４１により
背圧が与えられているので、絞弁４１から全量は排出さ
れず、残りの作動油は第２のアキュムレータ５０に蓄圧
状態で一時的に貯えられる。そして次の射出のために計
量しているときに、分岐管５１、絞弁４１および可撓性
のホース４２を通ってタンク４３に蓄圧された圧力によ
り徐々に排出される。射出が終わったら、冷却固化を待
つ。その間に前述したようにして計量し、そして射出す
る。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明によると、固体状の
軽合金射出材料を、射出成形機のシリンダバレル内で外
部から加える熱と、スクリュウを回転駆動するときに生
じる摩擦熱、剪断熱等により溶融してシリンダバレルの
前方に計量するときは、油圧ピストン・シリンダ機構の
他方の油室に作動油を供給してサックバックするので、
溶融状態で粘性の小さい軽合金射出材料も例えば射出ノ
ズルの先端部から漏れることなくスクリュウはスムーズ
に後退し、正確に計量できる、そして射出するときは、
油圧ピストン・シリンダ機構の油圧室に第１アキュムレ
ータからの圧油も供給するので、冷却固化の早い軽合金
射出材料も支障なく射出成形できる、また射出するとき
は油圧ピストン・シリンダ機構の他方の油室の作動油
を、シリンダバレル共に移動する第２アキュムレータに
蓄積するので、従来のように油圧ピストン・シリンダ機
構の他方の油室に、配管系が複雑になる複数本の排出
管、可撓性のホース等を接続しなくても、油圧ピストン
・シリンダ機構に背圧が生じるようなことはない、また
油圧ピストン・シリンダ機構の他方の油室の作動油は、
第２アキュムレータに蓄積されるので、第２アキュムレ
ータから下流側のタンクに到る配管の径を小さくするこ
とができる、さらには第２アキュムレータはシリンダバ
レルと共に移動する構造になっていると共に、配管系が
簡単になっているので、装置がコンパクトになる、とい
う本発明に特有の数々の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を一部破断して模式的に示す側
面図である。

【図２】従来例を一部破断して模式的に示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１ シリンダバレル ３ 射出ノズル ６、７ 金型 １０ スクリュウ ２０ 油圧ピストン・シリンダ機構 ２５ 油圧室 ２６ 油室 ３０ 第１アキュムレータ ３９ 第２電磁切換弁 ４１ 絞弁 ５０ 第２アキュムレータ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 17/20,17/30 B29C 45/47,45/54,45/82

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体状の軽合金射出材料を、射出成形機
   のシリンダバレル（１）内で外部から加える熱と、スク
   リュウ（１０）を回転駆動するときに生じる摩擦熱、剪
   断熱等により溶融して前記シリンダバレル（１）の前方
   に計量し、そして油圧ピストン・シリンダ機構（２０）
   の油圧室（２５）に圧油を供給して、前記スクリュウ
   （１０）を軸方向に駆動し、計量された溶融状態の軽合
   金射出材料を金型（６、７）に射出して金属成形品を得
   るとき、 計量するときは、前記油圧ピストン・シリンダ機構（２
   ０）の他方の油室（２６）に作動油を供給してサックバ
   ックし、 射出するときは、油圧ピストン・シリンダ機構（２０）
   の油圧室（２５）に第１アキュムレータ（３０）からの
   圧油も供給すると共に、前記油圧ピストン・シリンダ機
   構（２０）の他方の油室（２６）の作動油を、前記シリ
   ンダバレル（１）と共に移動する第２アキュムレータ
   （５０）に蓄積することを特徴とする軽合金の射出成形
   方法。
2. 【請求項２】 固体状の軽合金射出材料を、射出成形機
   のシリンダバレル（１）内で外部から加える熱と、スク
   リュウ（１０）を回転駆動するときに生じる摩擦熱、剪
   断熱等により溶融して前記シリンダバレル（１）の前方
   に計量し、そして油圧ピストン・シリンダ機構（２０）
   の油圧室（２５）に圧油を供給して、前記スクリュウ
   （１０）を軸方向に駆動し、計量された溶融状態の軽合
   金射出材料を金型（６、７）に射出して金属成形品を得
   るとき、 計量するときは、前記油圧ピストン・シリンダ機構（２
   ０）の他方の油室（２６）に作動油を供給してサックバ
   ックし、 射出するときは、油圧ピストン・シリンダ機構（２０）
   の油圧室（２５）に第１アキュムレータ（３０）からの
   圧油も供給すると共に、前記油圧ピストン・シリンダ機
   構（２０）の他方の油室（２６）の作動油を、前記シリ
   ンダバレル（１）と共に移動する第２アキュムレータ
   （５０）に蓄積し、蓄積した作動油を次の射出工程まで
   に絞弁（４１）を介して徐々にタンク（４３）に放出す
   ることを特徴とする軽合金の射出成形方法。
3. 【請求項３】 外部に加熱体（４、４、…）が設けられ
   ているシリンダバレル（１）と、該シリンダバレル
   （１）内で回転および軸方向に駆動されるように設けら
   れているスクリュウ（１０）と、前記スクリュウ（１
   ０）を軸方向に駆動する油圧ピストン・シリンダ機構
   （２０）とを備え、 前記油圧ピストン・シリンダ機構（２０）の、前記スク
   リュウ（１０）を射出方向に駆動するための油圧室（２
   ５）には第１アキュムレータ（３０）が接続されている
   と共に、前記スクリュウ（１０）をサックバックする方
   向に駆動するための油室（２６）にはタンク（４３）へ
   連なっている排出管（３８）が接続され、該排出管（３
   ８）は切換弁（３９’）を介して油圧源（７）に接続さ
   れていると共に、前記シリンダバレル（１）と共に移動
   する第２アキュムレータ（５０）が接続されていること
   を特徴とする軽合金の射出成形機。
4. 【請求項４】 請求項３記載の油圧ピストン・シリンダ
   機構（２０）の油室（２６）と第２アキュムレータ（５
   ０）との間には、切換弁（３９）が設けられていると共
   に、前記第２アキュムレータ（５０）からタンク（４
   ３）へ向かう管路（４０）には絞弁（４１）が設けられ
   ている軽合金の射出成形機。