JP3903045B2

JP3903045B2 - 金属成形機の射出プランジャ

Info

Publication number: JP3903045B2
Application number: JP2004004148A
Authority: JP
Inventors: 紀泰甲田; 和夫安在; 守宮川
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2024-01-09
Also published as: JP2005193283A

Description

この発明は、金属成形機のリングバルブを備えた射出プランジャ、特にマグネシウム合金等の低融点金属合金をチクソトロピー性状で射出成形する場合に好適な金属成形機の射出プランジャに関するものである。

低融点の金属合金を液相線温度以上の温度により完全溶解し、溶湯状態で射出成形する場合の射出プランジャとして、外周面にシールリングを埋設したリングバルブを軸部の周囲に進退自在に設け、そのリングバルブと軸部との間に形成した流路を、リングバルブの後端面と軸部後部のシートリングとの接離により開閉できるようにして、上記シールリングによりリングバルブ周囲の摺動クリアランスを遮断し、射出負荷圧による計量材料の逆流を防止することが知られている。

完全溶解された溶融合金には粘度がほとんどなく、流動抵抗も生じにくいことから、溶融合金の流通が流路の断面積や射出プランジャの先端部の周囲に凹設した流通溝の断面積により左右されることはなく、加熱筒内の溶融合金は射出プランジャの後退に伴い拡張される計量室に、リングバルブの前進移動で開放された流路と、その先方の複数の流通溝を通ってスムーズに流入し、設定量の計量を継続して行うことができる。
特開２００２−２６３８１９号公報

しかしながら、溶融合金が半溶融状態で液相と固相との共存によりチクソトロピー性状を有するようになると、溶融合金に粘度が生じるので溶湯状態の場合よりも流通がわるくなる傾向が強く、これが原因で円滑な計量が継続して行えなくなり、ショートショットが発生し易くなる。

この発明の目的は、上記従来の流動性の課題を、射出時に不都合が生じないように、流路及び流通溝の断面積を拡大することにより解決した射出プランジャ、特にチクソトロピー性状を有する半溶融合金に好適な新たな射出プランジャを提供することにある。

上記目的によるこの発明は、流通溝を周囲に凹設した先端部よりも小径の軸部周囲にリングバルブを進退自在に備え、そのリングバルブと軸部との間を流路とし、その流路をリングバルブの後端面と軸後部に設けたシートリングとの接離により開閉する射出プランジャにおいて、上記リングバルブの内径と上記軸部の外径との差を大きく設定して、上記流路の断面積を拡大形成するとともに、上記先端部の流通溝の底面を軸部の側面よりも深く凹設し、その凹設により溝深さを増して該流通溝の断面積を拡大形成してなる、というものである。
また上記流通溝は、底面を軸部内まで延長形成して、上記流路の先端部内から先端部の先端面まで長く形成してなる、というものである。

この発明では、流通溝の断面積の拡大を溝深さを増して行ったので、流通溝の断面積が拡大されても、軸部内の溝端面が押圧面となるので、射出プランジャの先端面における押圧面積は拡大前と何ら変わらず、流路の開口面積も変わらないことから、流通溝の断面積の拡大による射出時の不都合を起すことなく、金属合金がチクソトロピー性状を有する半溶融合金であっても計量を継続して行うことができる。また流通溝の底面を流路内にまで延設したことによって、半溶融合金が流路の先端内から流通溝に流入するようになるので、流路から流通溝への流動が一層スムーズに行われるようになる。

図１は、低融点金属合金の成形機の１例を示すものである。図中１は傾斜設置した加熱筒で、先端にノズル２を有し、後方に供給口３を有する。供給口３には低融点金属合金の供給装置４が接続してある。

この供給装置４は、底部に流出孔を有する有底の溶融管４１と、その上に連結した短柱状の固形材料Ｍの投入口４２を側部に有する供給管４３と、その供給管４３の頂端に下向きに連結して、材料押し込み用のプランジャ４４を供給管内に挿入した押圧シリンダ４５とからなり、上記溶融管４１の下端部を上記供給口３に嵌着して加熱筒１に垂直に立設されている。

加熱筒１の外周囲には、供給装置４により半溶融状態に溶融されて加熱筒内に供給された固形材料Ｍを、半溶融温度領域の温度に加熱して、半溶融状態を維持するバンドヒーター５が設けてあり、内部中央には射出ロッド７が、密閉後端から加熱筒の先端部内を縮径してノズル２に隣接形成した計量室６まで進退自在に挿入してある。

上記射出ロッド７の後端は、加熱筒後方の射出シリンダ８のピストン９と連結し、先端は射出プランジャ１０と連結している。この射出プランジャ１０は計量室６内を進退移動して、加熱筒１に蓄積した半溶融合金の計量蓄積と射出とを行う。

上記射出プランジャ１０は、図２及び図３に示すように、先端部１１よりも小径の軸部１２の周囲に、２条のシールリング１３を外周面に埋設したリングバルブ１４を進退自在に備える。このリングバルブ１４は、外径が上記計量室の直径とほぼ同じく、内径が軸部１２よりもも大径で先端部１１よりも小径に形成された短筒状のリングからなり、その内径と軸部外径の差を大きく設定して、従来（完全溶融用射出プランジャ）よりも断面積を拡大した流路１５を、軸部１２とリングバルブ１４との間に形成している。この流路１５は軸部１２の後部に取付けたシートリング１６と、リングバルブ１４の後端面との接離により開閉する。

上記先端部１１の先端面は円錐台形で、その周面の四箇所には流路１５と接続した同一断面形状の流通溝１７が等間隔に軸方向に凹設してある。この流通溝１７は底面１７ａを軸部１２の側面よりも深く凹設して、上記従来よりも断面積を拡大形成し、半溶融合金Ｍ1 が流路１２から計量室６に流入し易くしてある。また流通溝１７の底面１７ａは軸部内まで延長形成され、これにより流通溝１７を流路１５の先端部内から先端部１１の先端面まで長く形成している。

上記シールリング１３は、合わせ目を有する通常の拡径自在な耐熱性のピストンリングからなる。また上記リングバルブ１４に施したシールリング１３のリング溝の溝幅や深さは、射出負荷圧時に張力の作用によりシールリング１３がリングバルブ外周の摺動クリアランスを遮断する寸法をもって形成してある。

上記シートリング１６は、外径が上記計量室の直径とほぼ同じく、内径が軸後部１２ａの外径と同一の盤状リングからなり、図５に示すように、外周囲の八箇所には流通用の切欠部１８，１８ａが等間隔に設けてある。この切欠部１８，１８ａのうち下部二箇所の切欠部１８ａは、他の六箇所の切欠部１８よりも横幅が小さく形成してあり、この切欠部１８ａを下側にして射出プランジャ１０を計量室１７に挿入するようにしてある。これによりシートリング１６の下部周面と計量室１７の内周面との接触面積を他の箇所よりも大きく確保して、シートリング１６の進退移動により生じがちな下部接触面の噛りを防止している。

このシートリング１６は、軸後部１２ａに一体形成した取付けねじ軸１９から軸後部１２ａを通して、リングバルブ１４の後方の軸部１２と軸後部１２ａの境界に形成した拡径部１２ｂに嵌合され、該ねじ軸１９と上記射出ロッド７の先端部との螺合により、ロッド先端と拡径部１２ｃに挟着されて軸後部１２ａに固定されている。この固定されたシートリング１６とリングバルブ１４の後端面との間に生じた環状の広い間隙が、上記流路１５の流入口２０となって、切欠部１８，１８ａから半溶融合金Ｍ₁ が流路１５に流入し、またリングバルブ１４の後退による流入口２０の閉鎖により半溶融合金Ｍ₁ の流入が遮断される。

上記射出プランジャ１０を備えた金属成形機では、短柱状の成形材料Ｍが、半溶融温度領域で、固相が微細に球状化されたチクソトロピー性状を有するように製造された短柱状の低融点金属合金の場合、例えばマグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ：液相線温度５９５℃）では、上記供給装置４の溶融管４１のヒーター温度は液相線温度以上に設定されているが、加熱筒１のヒーター温度は液相線温度と固相線温度との間の温度領域（例えば５７０°〜５９０℃）に設定される。

溶融管４１に押し入れられた成形材料Ｍは、溶融管４１で液相線温度まで加熱される前に半溶融状態で加熱筒１に流下し、そのままチクソトロピー性状を有する半溶融合金Ｍ₁ として加熱筒内に蓄積される。蓄積された半溶融合金Ｍ₁ は上記射出プランジャ１０の後退により開放された上記流路１５を通って上記計量室６に蓄積され、射出プランジャ１０の前進により計量室６からノズル２を通って図示しない金型に射出される。

上記流路１５の断面積は、上記リングバルブ１４の内径と軸部１２の外径の差を大きく設定して、これまでよりも拡大形成してあり、また流路１５に続く先端部１１の周面の流通溝１７の断面積も、底面１７ａを軸部１２の側面よりも深く凹設して拡大形成してあるので、加熱筒１における蓄積時間の経過から固相率が高くなって半溶融合金Ｍ1 の粘度が増すようなことがあっても、計量を円滑に継続して行えるようになり、ショートショットの発生が防止されるようになる。

また流通溝１７の断面積の拡大を、溝幅を広げておこなうと、先端部１１の先端面における押圧面積が減少して、流路１５の開口面積が増すことから、射出時の押圧力により流路１５内の圧力も高くなって、リングバルブ１４の後退による流入口２０の閉鎖を迅速に行い難くなり、所謂材料リークの原因ともなるが、溝深さを増して断面積を拡大形成した場合には、軸部１２内の溝端面１２ｂが押圧面となるので押圧面積の減少とならず、流路１５の開口面積も変わらないので、断面積の拡大により流通性を増しても射出時の不都合は生じない。

さらに、流通溝１７の底面１７ａを流路１５内にまで延設したので、先端部１１の側面長さに制限されがちな流通溝１７の長さを、これまでよりも長く形成することができ、これにより流路１５内から半溶融合金Ｍ₁ が流通溝１７に流入するようになるので、先端部１１の壁面による流動抵抗も低減し、流路１５から流通溝１７の流れが一段とスムーズに行われるようになる。

また流入口２０を含めて流路１５及び流通溝１７の断面積の拡大は、加熱筒１内に蓄積されるスラッジの排出効率を高め、スラッジの蓄積低減により加熱筒１のメンテナンス周期を長期化させることも可能となる。この結果、金属成形機の稼働率が向上するようになる。

なお、この発明の射出プランジャは、図示の射出ロッド以外にも射出スクリュの先端に同様な手段により取付けて使用できるので、取付け対象を射出ロッドに限定するものではない。

この発明に係る射出プランジャを備えた金属成形機の部分縦断側面図である。この発明に係る射出プランジャの要部縦断側面図である。リングバルブを断面にて示す射出プランジャの平面図である。射出プランジャの先端面図である。射出プランジャの後端面図である。

符号の説明

１加熱筒
２ノズル部材
５バンドヒータ
６計量室
７射出ロッド
１０射出プランジャ
１１先端部
１２軸部
１２ａ軸後部
１２ｂ拡径部
１３シールリング
１４リングバルブ
１５流路
１６シートリング
１７流通溝
１７ａ底面
１７ｂ溝端面
１８，１８ａ切欠部
２０流入口

Claims

流通溝を周囲に凹設した先端部よりも小径の軸部周囲にリングバルブを進退自在に備え、そのリングバルブと軸部との間を流路とし、その流路をリングバルブの後端面と軸後部に設けたシートリングとの接離により開閉する射出プランジャにおいて、
上記リングバルブの内径と上記軸部の外径との差を大きく設定して、上記流路の断面積を拡大形成するとともに、上記先端部の流通溝の底面を軸部の側面よりも深く凹設し、その凹設により溝深さを増して該流通溝の断面積を拡大形成してなることを特徴とする金属成形機の射出プランジャ。
上記流通溝は、底面を軸部内まで延長形成して、上記流路の先端部内から先端部の先端面まで長く形成してなることを特徴とする請求項１記載の金属成形機の射出プランジャ。