JP3809973B2

JP3809973B2 - 軽合金用射出成形装置

Info

Publication number: JP3809973B2
Application number: JP04962797A
Authority: JP
Inventors: 紳一植木
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2017-02-19
Also published as: JPH10230352A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも、先端に射出ノズルを有するシリンダバレルと、このシリンダバレル内で回転方向と軸方向とに駆動されるようになっているスクリュウとを備え、射出ノズルの水平方向と、上下方向との位置が駆動手段によって調節されるようになっている軽合金用射出成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金等の低融点金属製品あるいは軽金属製品の製造には、周知のように重力鋳造方法、ダイカスト法等と共に、射出成形方法も適用されている。この射出成形方法の実施に供される軽合金用射出成形機、例えばインラインスクリュウ式射出成形機は、文献名を挙げるまでもなく従来周知で、シリンダバレル、この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なっているスクリュウ、スクリュウを回転および軸方向に駆動する駆動装置等から構成されている。したがって、スクリュウを駆動装置により回転駆動すると共に、ホッパから軽金属射出材料をシリンダバレルに供給すると、スクリュウの回転による摩擦力、剪断力、外部から加える熱等により混練・溶融されながらシリンダバレルの前方に搬送され、所定量の溶融射出金属材料が蓄積される。
次いで、蓄積された溶融射出金属材料を、射出ユニットを軸方向に駆動して、シリンダバレルの先端部に設けられている射出ノズルを金型にタッチせさ、そしてスクリュウを軸方向に駆動して型締めされた金型のスプルーからランナおよびゲートを通してキャビテイに射出し、冷却固化を待って金型を開くと軽金属成形品を得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような射出成形機によると、射出成形方法の特徴を生かして品質の優れた軽金属成形品を樹脂成形品と同様にして得ることができる利点がある。しかしながら、問題点もある。すなわち、シリンダバレルの外周部は、一般にバンドヒータと呼ばれる加熱器により加熱され、このときの加熱温度は射出材料が樹脂のときは１５０〜３００°Ｃと比較的低い温度に加熱されているので問題は少ない。しかしながら、射出材料が軽金属射出材料のときは６００°Ｃ程度と高いので、シリンダバレルが熱膨張により歪む、あるいは撓むことがある。特に、ホッパ内に貯蔵されている軽金属射出材料は、大気温度になっているので、これが高温に加熱されているシリンダバレルに供給されると、供給される部分の低温部分と、他の部分の高温部分との間の大きな温度分布差により歪、撓み等の変形は倍加される。この変形により、射出ノズルの位置がずれ、射出ノズルのノズル孔とスプルーとが整合しないようになる。このように整合しない状態で射出すると、高温の溶融軽金属材料が射出ノズルのノズル孔から飛び散り、付近の機器、電装品等に被害を与え、また人身事故にもつながる。このように飛び散ると、飛び散った溶融軽金属材料を取り除く作業も必要となり、飛び散る量が多いと、射出量が不足し、軽金属成形品の品質を落とすことにもなる。
【０００４】
また、シリンダバレルが歪を起こしている状態で射出ノズルを金型に無理にタッチさせて成形を続行すると、シリンダバレルの歪がスクリュウにも影響が及び、シリンダバレル内で高速で移動するスクリュウの寿命を著しく短くすることにもなる。
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消した軽合金用射出成形装置を提供することを目的とし、具体的にはシリンダバレルが熱膨張等により変形あるいは歪んでも、常に射出ノズルが所定位置すなわち金型のスプルーに自動的に芯合わせされる、軽合金用射出成形装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【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、シリンダバレルの歪検出手段が適用される。そして、シリンダバレルが歪、撓み等の変形を起こすと、この変形量を歪検出手段が検出し、射出ノズルが金型のスプルーに整合するように、射出ノズルの位置が自動的に調節される。すなわち、本発明は上記目的を達成するために、少なくとも、先端に射出ノズルを有するシリンダバレルと、このシリンダバレル内で回転方向と軸方向とに駆動されるようになっているスクリュウとを備え、前記射出ノズルの水平方向と、上下方向との位置が駆動手段によって調節されるようになっている射出成形装置であって、前記駆動手段は、シリンダバレルの先端部あるいは後端部に取り付けられている反射鏡と、この反射鏡にレーザー光線を照射するレーザー発光器と、前記反射鏡と対向して前記シリンダバレルの後端部あるいは先端部に取り付けられているレーザー受光器とからなるシリンダバレルの歪検出手段により検出される信号により、前記射出ノズルの水平方向と上下方向の位置が所定位置になるように制御されるように構成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図１により本発明の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態に係わる軽合金用射出成形装置の模式的平面図であるが、同図に示されているように、本実施の形態に係わる軽合金用射出成形装置は、射出ベッド上に軸方向に移動自在に設けられている移動架台１、この移動架台１に水平方向と垂直あるいは上下方向とに旋回可能に設けられている旋回架台２、この旋回架台２に取り付けられている射出ユニット４等から構成されている。また、軽合金用射出成形装置は、後述する歪検出装置、制御装置、金型装置等も備えている。
【０００７】
移動架台１は、図に示されていない射出ベッドに固定されている油圧ピストン・シリンダユニット１０により軸方向に駆動されるようになっている。すなわち、油圧ピストン・シリンダユニット１０のシリンダは、射出ベッドに固定され、そしてロッド１１の先端部は移動架台１に接続されている。また、シリンダにはピストンの位置を検出する位置検出器１２が設けられ、この位置検出器１２により検出されるピストンの位置、したがって後述する射出ノズル６の位置は信号ラインａにより制御装置３０に入力されるようになっている。
【０００８】
旋回架台２は、移動架台１に対して水平方向と上下方向とに旋回あるいは調節されるもので、旋回架台１の、図１において右方の後端部は旋回ピン３により移動架台１に取り付けられている。したがって、旋回架台２は、この旋回ピン３を中心として左右方向に旋回できる。また、旋回ピン３の周りには多少の隙間がある。したがって、旋回架台２の図１において左方の前方端は、上下方向に調節できる。旋回架台２を左右方向に旋回あるいは調節するために、図示の実施の形態では、旋回ピン３よりも左方の位置に調整ナット１５が固定されている。そして、この調整ナット１５に調整ボルト１６が螺合し、調整ボルト１６はユニバーサルジョイント１７を介して、移動架台１に固定されている第１のモータ２１に接続されている。したがって、第１のモータ２１が左右方向に回転すると、調整ボルト１６も左右方向に回転し、旋回架台２が旋回ピン３を中心として左右方向へ旋回する。これにより、射出ノズル６の左右方向の調節が行われる。なお、第１のモータ２１と制御装置３０は、信号ラインｂにより接続されている。
【０００９】
旋回架台２の、図１において左方の前方端部には、この旋回架台２の前方端部を上下方向に駆動するための第２のモータ２２が取り付けられている。そして、この第２のモータ２２の出力軸に水平方向に延びた１本のウォーム軸２３が接続されている。ウォーム軸２３には、所定の間隔をおいて２箇所にウォーム２４、２４が形成され、これらのウォーム２４、２４は、水平面内で回転するウォームホィール２５、２５と螺合している。ウォームホィール２５、２５には、同心的に昇降ネジ２６、２６が固定されている。これらの昇降ネジ２６、２６は、旋回架台２に上下方向に貫通して形成されている雌ネジと螺合し、その下端部は移動架台１に接している。したがって、これらの昇降ネジ２６、２６を左右方向に回転駆動すると、旋回架台２の前方端部が上下方向に駆動調節されることになる。なお、第２のモータ２２と制御装置３０は、信号ラインｃで接続されている。
【００１０】
射出ユニット４は、従来周知のように、シリンダバレル５、このシリンダバレル５の前方端に設けられている射出ノズル６、シリンダバレル５内で回転方向と軸方向とに駆動されるようになっているスクリュウ、このスクリュウを回転方向と軸方向とに駆動する駆動装置等から構成されている。そして、射出ノズル６の前方に図示されない固定盤に取り付けられた金型８が設けられ、射出ノズル６のノズル孔７は、この金型８のスプルー９と整合するようになっている。
【００１１】
歪検出装置は、シリンダバレル５の前方端に、その反射面がシリンダバレル５の軸に対して４５°になるように固定されている反射鏡３１と、シリンダバレル５の後端部に固定されて、反射鏡３１からのレーザー光線ＬＢを受光するレーザー受光器３２と、反射鏡３１にレーザー光線ＬＢを４５°の角度で照射するレーザー発光器３３とから構成されている。レーザー受光器３２と制御装置３０は信号ラインｄにより接続され、この信号ラインｄによりレーザー光線ＬＢの位置に関する信号が制御装置３０に入力されるようになっている。なお、レーザー発光器３３と制御装置３０は、ラインｅにより接続され、射出ノズル６が金型８に対して所定位置に接近すると、制御装置３０からの信号によりレーザー発光器３３が発光するようになっている。
【００１２】
制御装置３０は、射出成形に必要な各種機器を制御すると共に、演算機能も備え、レーザー受光器３２で受光されるレーザー光線ＬＢの、基準点からの変化あるいはズレ量に関する信号から、第１、２のモータ２１、２２の駆動方向と駆動量とを演算する。そして、演算した演算値により第１、２のモータ２１、２２を制御するようになっている。
【００１３】
次に、上記実施の形態の作用について説明する。油圧ピストン・シリンダユニット１０に作動油を給排して、移動架台１を軸方向に駆動し、射出ノズル６が金型８にタッチする直前の位置まで近づけ、ノズル孔７が金型８のスプルー９と整合するように旋回架台１を手動的に調節する。これがノズル孔７を金型８のスプルー９に芯合わせするときの基準点となる。また、射出ノズル６が金型８にタッチする直前の位置を位置検出器１２により検出し、この位置をレーザー発光器３３が発光する位置として、制御装置３０に入力し、そして記憶しておく。
【００１４】
スクリュウを回転駆動して軽金属射出材料を、従来周知のようにして計量し、そして軸方向に駆動して金型８へ射出する。冷却固化を待って金型８を開いて軽金属成形品を得る。上記のようにして射出成形するとき、射出ノズル６が金型８にタッチする直前の設定位置に達すると、位置検出器１２がこれを検知して制御装置３０にその信号が入力される。これによりレーザー発光器３３が発光する。レーザー光線ＬＢは、反射鏡３１に照射され、この反射鏡３１で反射されたレーザー光線ＬＢは、レーザー受光器３２で受光される。そして信号ラインｄにより制御装置３０に入力される。制御装置３０において、受光したレーザー光線ＬＢの位置と基準点とが比較され、これが一致するように、旋回架台２を駆動する方向と駆動量とが演算される。演算された制御信号は、信号ラインｃ、ｂにより第１、２のモータ２１、２２にそれぞれ印加される。この制御信号により第１、２のモータ２１、２２は、所定方向に所定量だけ駆動される。これにより旋回架台２、したがってこの旋回架台２に固定されている射出ユニット４の射出ノズル６は、左右上下方向に所定量だけ駆動され、シリンダバレル５が熱膨張等により歪んでも、常にノズル孔６が金型８のスプルー９に芯合わせされる。
【００１５】
以上のように、本実施の形態によると、反射鏡３１とレーザー受光器３２は、シリンダバレル５の両端部に設けられているので、シリンダバレル５の小さな歪量も検出できる効果が得られる。なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な形で実施できる。例えば、図示の反射鏡３１の位置にレーザー受光器３２を設け、レーザー受光器３２の位置に反射鏡３１を設けても同様に実施できる。また、反射鏡３１の位置に直接レーザー発光器３３を設けても同様に実施できることは明らかである。さらには、上記実施の形態では反射鏡３１とレーザー受光器３２は、シリンダバレル５に取り付けられているが、反射鏡３１とレーザー受光器３２とレーザー発光器３３の少なくとも１個をシリンダバレル５の先端部に取り付け、他を他の固定的な部材に取り付けても実施できることも明らかである。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、射出ノズルは水平方向と、上下方向との位置が駆動手段によって調節されるようになって、その駆動手段は、シリンダバレルの先端部あるいは後端部に取り付けられている反射鏡と、この反射鏡にレーザー光線を照射するレーザー発光器と、前記反射鏡と対向して前記シリンダバレルの後端部あるいは先端部に取り付けられているレーザー受光器とからなるシリンダバレルの歪検出手段により検出される信号により、前記射出ノズルの水平方向と上下方向の位置が所定位置になるように制御されるので、シリンダバレルが熱膨張等により変形しても、射出ノズルは常に所定位置すなわち金型のスプルーに芯合わせされる、という本発明に特有な効果が得られる。したがって、本発明によると、シリンダバレルが熱膨張等により変形しても、高温の溶融軽金属材料が射出ノズルのノズル孔から飛び散ることも、またスクリュウの寿命を短くするようなこともない。このとき、本発明によると、シリンダバレルの歪検出手段の反射鏡と、レーザー受光器とがシリンダバレルの両端部にそれぞれ取り付けられているので、シリンダバレルの小さな歪量にも確実に対応できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係わる軽合金用射出成形装置の模式的平面図である。
【符号の説明】
１移動架台
２旋回架台
３旋回ピン
４射出ユニット
５シリンダバレル
６射出ノズル
２１、２２第１、２のモータ（駆動手段）
３０制御装置
３１反射鏡
３２レーザー受光器
３３レーザー発光器

Claims

少なくとも、先端に射出ノズル（６）を有するシリンダバレル（５）と、このシリンダバレル（５）内で回転方向と軸方向とに駆動されるようになっているスクリュウとを備え、前記射出ノズル（６）の水平方向と、上下方向との位置が駆動手段（２１、２２）によって調節されるようになっている射出成形装置であって、
前記駆動手段（２１、２２）は、シリンダバレル（５）の先端部あるいは後端部に取り付けられている反射鏡（３１）と、この反射鏡（３１）にレーザー光線（ＬＢ）を照射するレーザー発光器（３３）と、前記反射鏡（３１）と対向して前記シリンダバレル（５）の後端部あるいは先端部に取り付けられているレーザー受光器（３２）とからなるシリンダバレル（５）の歪検出手段により検出される信号により、前記射出ノズル（６）の水平方向と上下方向の位置が所定位置になるように制御されることを特徴とする軽合金用射出成形装置。