JP3999698B2

JP3999698B2 - 溶融金属成形機の射出装置

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Publication number: JP3999698B2
Application number: JP2003124638A
Authority: JP
Inventors: 孔康井辻; 康雄丹野; 卓也佐々木
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: JP2004322200A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属成形機の射出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、溶融金属成形機においては、溶融させた金属材料、例えば、マグネシウム合金を射出装置から金型内に射出して所望の成形品を成形するようになっている。このような溶融金属成形機の一種として、チクソモールディング式のマグネシウム成形機が知られている。該チクソモールディング式のマグネシウム成形機においては、粉砕された固体のマグネシウム合金を射出装置の供給口からシリンダ内に供給し、該シリンダ内のスクリュの回転攪拌（かくはん）作用によって、マグネシウム合金を半凝固スラリー状にして射出するようになっている。しかし、シリンダ内のスクリュの回転攪拌作用によってマグネシウム合金を半凝固スラリー状にするために、シリンダ、スクリュ等の構成が複雑となり、高い工作精度が要求され、かつ、シリンダ、スクリュ等の温度管理が困難となるので、射出装置の製造コスト及び運転コストが高くなってしまう。
【０００３】
そこで、射出装置に接続された溶解炉において加熱して、溶融させた金属を射出装置のシリンダ内に供給する溶融金属成形機が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この場合、溶融金属が射出装置に供給されるので、該射出装置の構成を簡素化することができ、シリンダ等の温度管理も容易となり、射出装置の製造コスト及び運転コストを低くすることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１７９４２２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の溶融金属成形機においては、複数の制御弁と該制御弁の動作を制御するための制御装置とによって、射出装置に供給される溶融金属の量を制御するようになっているので、溶融金属成形機の構成が複雑となり、コストが高くなってしまう。
【０００６】
また、プランジャ前方の射出シリンダ内の空間に供給された溶融金属が逆流したり漏出したりすることを防止する手段が採用されていない。そのため、逆流や漏出によって、計量されてプランジャ前方の射出シリンダ内の空間に供給された溶融金属の量が変動し、正確な量の溶融金属を射出することができなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、前記従来の溶融金属成形機の問題点を解決して、簡単な構成でありながら、供給された溶融金属が逆流したり漏出したりすることを防止することができる溶融金属成形機の射出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の溶融金属成形機の射出装置においては、溶融された成形材料を射出シリンダ内に供給する成形材料連通管路と、前記射出シリンダ内に移動及び回転可能に挿入されたプランジャと、該プランジャの先端及び側壁に開口を備え、前記プランジャの回転に応じて、前記側壁の開口が、前記射出シリンダの内壁の開口に連通する前記成形材料連通管路と遮断又は接続される成形材料導入孔（こう）と、前記成形材料連通管路又は成形材料導入孔に配設された逆止弁装置とを有する。
【０００９】
本発明の他の溶融金属成形機の射出装置においては、さらに、前記成形材料導入孔の開口は、前記プランジャの側壁における対向する位置にそれぞれ形成される。
【００１１】
本発明の更に他の溶融金属成形機の射出装置においては、溶融された成形材料を射出するノズル孔を備える射出ノズルと、該射出ノズルの外周に配設された加熱装置とを有し、前記ノズル孔の先端開口が前記加熱装置よりも前方に突出していない位置にある。
【００１２】
本発明の更に他の溶融金属成形機の射出装置においては、さらに、前記射出ノズルは、先端面が凹面形状である。
【００１３】
本発明の更に他の溶融金属成形機の射出装置においては、さらに、前記加熱装置は、前記ノズル孔の先端開口近傍にコールドプラグを形成するように制御され、かつ、該コールドプラグを消失するように制御される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図２は本発明の第１の実施の形態における溶融金属成形機の構成を示す側面図である。
【００１６】
ここで、本実施の形態においては、金属材料としてマグネシウムを使用した例について説明する。
【００１７】
図において、１０は溶融金属成形機としてのマグネシウム成形機であり、装飾品、各種容器、精密部品、カメラ、コンピュータ等の精密装置の筐（きょう）体、自動車部品、事務機械部品等のマグネシウム合金製の各種成形品を成形するための成形機である。そして、前記マグネシウム成形機１０は、成形機フレーム１２上に配設された射出装置２０、該射出装置２０と対向するように前記成形機フレーム１２上に配設された金型装置４０、前記射出装置２０の上方に配設され、該射出装置２０に溶融マグネシウム合金を供給する溶解炉５０、及び、該溶解炉５０の上方に配設され、成形材料としての粉砕された固体のマグネシウム合金を前記溶解炉５０に供給する材料供給装置６０を有する。なお、前記マグネシウム合金は、成形品の用途等によって成分が異なり、いかなる成分から成るものであってもよいが、一般的には、ＡＺ９１マグネシウム合金が使用される。
【００１８】
ここで、前記成形機フレーム１２上には支持プレート１３が固定され、さらに、長尺のスライドガイド１５が、両端を取付部材１５ａを介して固定されることによって、前記支持プレート１３の上方に配設されている。そして、前記射出装置２０を駆動する射出駆動装置１１を支持する支持台ユニット１４が、図における横方向にスライド可能に、前記スライドガイド１５に取り付けられている。
【００１９】
また、前記支持プレート１３上には、前記射出装置２０の射出シリンダ２１を支持するサポートブロック２５がサポートブロック支持部材２６を介して図における横方向にスライド可能に配設されている。なお、該サポートブロック支持部材２６の下部には、サポートブロック２５の高さを調整する高さ調整機構３２を介してスライド部材３１が取り付けられ、該スライド部材３１が前記支持プレート１３上をスライドする。また、前記サポートブロック２５とサポートブロック支持部材２６との間には断熱材２７を介在させて、射出シリンダ２１の熱がスライド部材３１等に伝達されないようになっている。なお、必要であれば、前記スライド部材３１と支持プレート１３との間に車輪、ベアリング、リニアガイド機構等を配設して、前記スライド部材３１が支持プレート１３上をスムーズにスライドすることができるようにしてもよい。また、前記サポートブロック２５は複数本（例えば、四本）のタイロッド１６によって射出駆動装置１１に結合されている。そのため、射出シリンダ２１と射出駆動装置１１とは一体的に結合された状態で、成形機フレーム１２上を図における横方向に移動する。
【００２０】
そして、前記射出シリンダ２１の円筒状空間２１ａ内には、プランジャ２２が図における横方向に移動可能に挿入されている。なお、該プランジャ２２の後端部（図における右端部）は、プランジャ接続部２２ｂを介して、射出駆動装置１１の図示されないプランジャ駆動装置に接続され、該プランジャ駆動装置によって前進又は後退させられる。また、前記射出シリンダ２１の外周には、温度を調節するための電気ヒータ等から成る加熱装置２４が取り付けられ、前記射出シリンダ２１の先端部（図における左端部）には円筒状空間２１ａに連通するノズル孔２３ａを備える射出ノズル２３が配設されている。なお、前記プランジャ２２には、溶融マグネシウム合金を前記射出シリンダ２１の先端部における円筒状空間２１ａに導入するための成形材料導入孔としての導入孔２２ａが形成されている。
【００２１】
また、前記射出シリンダ２１の下方には、ドレインとしての漏洩（えい）した溶融マグネシウム合金を回収するためのドレイン収容装置３３が配設されている。そして、前記円筒状空間２１ａの内面とプランジャ２２の外面との隙（すき）間から漏洩した溶融マグネシウム合金は、前記円筒状空間２１ａに形成されたドレイン回収溝３４ａ及び該ドレイン回収溝３４ａに連通するドレイン管３４を介して、前記ドレイン収容装置３３内に排出されて回収される。
【００２２】
さらに、前記射出シリンダ２１の上方には、前記溶解炉５０が、前記円筒状空間２１ａに連通する連通管５２を介して、取り付けられている。また、前記溶解炉５０の上方には、前記サポートブロック２５に固定された支柱６１に取り付けられた前記材料供給装置６０が配設されている。なお、必要に応じて、前記溶解炉５０も前記支柱６１に取り付けることができる。
【００２３】
そして、射出装置２０の前方（図における左方）には、金型装置４０が配設されている。該金型装置４０は、固定プラテン４１に取り付けられた固定金型４２ａと、図示されない可動プラテンに取り付けられた可動金型４２ｂとを有し、前記固定金型４２ａ及び可動金型４２ｂの合わせ面に成形品の形状を有する図示されない型としてのキャビティが形成されている。そして、前記可動金型４２ｂは、前記可動プラテンを移動させるための図示されない型締装置が駆動することによって、前記固定金型４２ａに対して前進又は後退させられて、型開、型閉及び型締が行われるようになっている。前記型締装置は、例えば、サーボモータとボールナット機構との組み合わせ、油圧シリンダ装置、空圧シリンダ装置等の駆動源、及び、トグルリンク機構から成るトグル式型締装置、油圧シリンダ装置、空圧シリンダ装置等の駆動源によって可動プラテンを直接駆動する直圧式型締装置であるが、いかなる種類のものであってもよい。なお、前記固定プラテン４１には、前記射出シリンダ２１の射出ノズル２３が進入して固定金型４２ａの背面（図における右側の面）にノズルタッチを行うことができるように、ノズル進入孔４４が形成されている。
【００２４】
また、前記固定プラテン４１は、成形機フレーム１２上に固定されるとともに、複数本（例えば、四本）のタイバー４３によって前記型締装置の駆動源、トグル等が取り付けられた図示されないサポートプレートに結合されている。さらに、前記固定プラテン４１の背面には、複数本（例えば、四本）のスライドバー１７の一端（図における左端）が固定されている。そして、該スライドバー１７の他端（図における右端）は、前記射出駆動装置１１に対してスライド可能に取り付けられている。この場合、前記射出駆動装置１１は図示されないシリンダ装置から成るスライド駆動源を備え、前記シリンダ装置のピストンロッドが前記スライドバー１７の他端に接続されている。そして、前記シリンダ装置を作動させることによって、前記射出駆動装置１１をスライドガイド１５に沿ってスライドさせ、前記固定プラテン４１に対して前記射出駆動装置１１を移動させる。
【００２５】
さらに、前記マグネシウム成形機１０は、図示されない成形機制御装置を有する。該成形機制御装置は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、半導体メモリ、磁気ディスク等の記憶手段、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ等の表示手段、キーボード、マウス等の入力手段、入出力インターフェイス等を備え、マグネシウム成形機１０が有する手段や装置の動作を統括的に制御する。なお、前記成形機制御装置は、独立したものであってもよいし、金型の移動や開閉を制御する型締装置の制御装置のような他の制御装置と一体に形成されたものであってもよい。
【００２６】
次に、前記構成の射出装置２０の動作について説明する。
【００２７】
まず、計量工程においては、射出駆動装置１１のプランジャ駆動装置を駆動してプランジャ２２を徐々に後退（図における右方向へ移動）させる。すると、該プランジャ２２の前方（図における左方）における射出シリンダ２１の円筒状空間２１ａが徐々に拡大し、かつ、前記プランジャ２２に形成された導入孔２２ａが射出シリンダ２１に形成された長溝を介して連通管５２と連通するので、溶解炉５０内の溶融マグネシウム合金が、前記連通管５２及び導入孔２２ａを通って、前記プランジャ２２の前方における射出シリンダ２１の円筒状空間２１ａ内に供給される。そして、前記プランジャ２２を所定の距離だけ後退させることによって、前記プランジャ２２の前方に所定量の溶融マグネシウム合金を溜（た）めることができる。すなわち、溶融マグネシウム合金の計量が行われる。また、前記溶解炉５０内の溶融マグネシウム合金の量が減少した場合には、材料供給装置６０から粉砕された固体のマグネシウム合金が前記溶解炉５０内に供給される。これにより、該溶解炉５０内の溶融マグネシウム合金の量を適正な値に保つことができる。
【００２８】
続いて、射出工程においては、前記射出駆動装置１１のスライド駆動源を駆動して前記射出駆動装置１１と射出シリンダ２１とを前進させ、射出ノズル２３を固定プラテン４１のノズル進入孔４４内に進入させ、前記射出ノズル２３の先端を固定金型４２ａの背面に押し付けてノズルタッチを行う。この場合、型締装置が駆動して可動プラテンに取り付けられた可動金型４２ｂの合わせ面が固定金型４２ａの合わせ面に接触して、金型装置４０は型閉が行われた状態となっている。続いて、前記プランジャ２２を所定角度回転させた後、前記射出駆動装置１１のプランジャ駆動装置を駆動してプランジャ２２を急速に前進（図における左方向へ移動）させる。すると、該プランジャ２２の前方における射出シリンダ２１の円筒状空間２１ａが急速に縮小するので、該円筒状空間２１ａに溜められていた溶融マグネシウム合金が射出ノズル２３のノズル孔２３ａを通って射出される。そして、射出された溶融マグネシウム合金は、固定金型４２ａの内部に形成された図示されないスプルー、ランナ等を通って、固定金型４２ａ及び可動金型４２ｂの合わせ面に形成されたキャビティ内に充填（てん）される。
【００２９】
続いて、溶融マグネシウム合金の射出が終了すると、前記射出駆動装置１１のスライド駆動源を駆動して前記射出駆動装置１１と射出シリンダ２１とを後退させ、元の位置へ復帰させる。そして、計量工程が再び行われ、前述された動作が繰り返される。なお、計量工程及び射出工程の間に射出シリンダ２１の円筒状空間２１ａの内面とプランジャ２２の外面との隙間から少量の溶融マグネシウム合金が不可避的に漏洩する。該溶融マグネシウム合金は、前記円筒状空間２１ａに形成されたドレイン回収溝３４ａ及び該ドレイン回収溝３４ａに連通するドレイン管３４を通ってドレイン収容装置３３内に流入し、ドレインとして回収される。
【００３０】
一方、金型装置４０は、型締装置によって更に押圧力が加えられて型締が行われた状態となり、キャビティ内に充填された溶融マグネシウム合金は冷却され固化して、前記キャビティの形状通りの成形品となる。そして、型締装置が駆動して可動プラテンに取り付けられた可動金型４２ｂの合わせ面が固定金型４２ａの合わせ面から離間して、金型装置４０の型開が行われ、マグネシウム合金製の成形品が前記金型装置４０から取り出される。以上のような動作を繰り返すことによって、所定数のマグネシウム合金製の成形品を成形することができる。
【００３１】
次に、前記射出装置２０について詳細に説明する。
【００３２】
図１は本発明の第１の実施の形態における溶融金属成形機の射出シリンダの構成を示す要部側断面図、図３は本発明の第１の実施の形態における溶融金属成形機の射出シリンダの構成を示す横断面図であり図１のＡ矢視断面図、図４は本発明の第１の実施の形態における溶融金属成形機の逆止弁ユニットの構成を示す側断面図であり図１のＢ部拡大図である。
【００３３】
本実施の形態において、プランジャ２２に形成された成形材料導入孔としての導入孔２２ａは、図１及び３に示されるように、プランジャ２２の軸方向に延在する軸方向部２２ａ−１、及び、該軸方向部２２ａ−１の後端（図１における右端）に接続され、プランジャ２２の半径方向に延在する半径方向部２２ａ−２から成る。なお、前記軸方向部２２ａ−１の前端は（図１における左端）はプランジャ２２の前端において開口し、前記半径方向部２２ａ−２の両端はプランジャ２２の側壁における対向する位置において開口する。そして、射出シリンダ２１には、成形材料連通管路としての連通管５２の管路５２ａと円筒状空間２１ａとを連通するための流路５５ａが半径方向に延在するように形成されている。また、前記円筒状空間２１ａの流路５５ａ付近の内壁には、軸方向に延在する長溝５５ｂが形成され、該長溝５５ｂに前記流路５５ａの一端が接続されている。
【００３４】
ここで、前記プランジャ２２は、射出駆動装置１１のプランジャ駆動装置によって、矢印Ｃで示されるように前進又は後退させられ、かつ、矢印Ｄで示されるように回転させられる。そして、前記プランジャ２２が、図１及び３に示されるような位置にあるとき、すなわち、導入孔２２ａの半径方向部２２ａ−２の一端が長溝５５ｂと連通するようになっているとき、前記管路５２ａ、流路５５ａ、長溝５５ｂ及び導入孔２２ａが連通されて、溶融マグネシウム合金の連通路を形成し、該連通路を通って溶解炉５０内の溶融マグネシウム合金がプランジャ２２の前方における射出シリンダ２１の円筒状空間２１ａ内に供給される。
【００３５】
また、連通管５２における管路５２ａの下端部には、逆止弁装置としての逆止弁ユニット５３が配設されている。該逆止弁ユニット５３は、図４に示されるように、前記管路５２ａの下端部を拡径することによって形成された円筒状の弁収容部５３ａ、該弁収容部５３ａと管路５２ａとの境界部分に配設された弁座５３ｂ、及び、前記弁収容部５３ａ内に軸方向（図における上下方向）に移動可能に配設された弁体５４を有する。該弁体５４は、円筒形状部材の上端に円錐（すい）形状部材を一体的に形成し、下端に大径の円形フランジ部材を一体的に形成したものである。
【００３６】
そして、該円形フランジ部材の外径は、前記弁収容部５３ａの内径よりわずかに小さく、円形フランジ部材の側壁と弁収容部５３ａの内壁との隙間を溶融マグネシウム合金がほとんど流通しないようになっている。なお、円筒形状部材の外径は、前記弁収容部５３ａの内径より十分に小さくなっている。また、前記弁体５４の内部には、両端が円筒形状部材の側壁に開口する半径方向流路５４ａ、及び、上端が該半径方向流路５４ａに接続し、下端が円形フランジ部材の下面に開口する軸方向流路５４ｂが形成されている。このように、前記弁収容部５３ａ内の弁体５４の上側と下側とは、半径方向流路５４ａ及び軸方向流路５４ｂによって連通される。
【００３７】
また、射出シリンダ２１に形成され、前記連通管５２の下端に接続された流路５５ａの内径は、管路５２ａの内径と同様であり、弁収容部５３ａの内径よりも小さくなっている。そのため、前記弁体５４は、円形フランジ部材の下面が弁収容部５３ａと流路５５ａとの接続部分に当接することによって、下方向への移動が阻止され、下限位置が規定される。なお、前記連通管５２の外周にも、温度を調節するための電気ヒータ等から成る加熱装置２４が取り付けられている。
【００３８】
本実施の形態において、射出ノズル２３は、本体と別個に形成された先端部２３ｂを備え、該先端部２３ｂが本体に螺（ら）合されて結合されるようになっている。そして、前記先端部２３ｂ内にも本体のノズル孔２３ａと連通するノズル孔２３ｃが形成されている。なお、前記先端部２３ｂは本体と一体的に形成することもできる。
【００３９】
次に、前記構成の射出装置２０の動作について詳細に説明する。
【００４０】
図５は本発明の第１の実施の形態における溶融金属成形機の射出シリンダの射出時の状態を示す横断面図である。
【００４１】
まず、計量工程においては、射出駆動装置１１のプランジャ駆動装置を駆動してプランジャ２２を徐々に後退させると、図１に示されるように、プランジャ２２に形成された導入孔２２ａの半径方向部２２ａ−２が射出シリンダ２１に形成された長溝５５ｂと連通する。この場合、前記プランジャ２２は、図３に示されるように、半径方向部２２ａ−２が上下方向に延在するようになる角度にまで、あらかじめ回転させられている。これにより、管路５２ａ、流路５５ａ、長溝５５ｂ及び導入孔２２ａが連通されて、溶融マグネシウム合金の連通路が形成されるので、プランジャ２２の前方における射出シリンダ２１の円筒状空間２１ａが徐々に拡大することによって、前記連通路を通って溶解炉５０内の溶融マグネシウム合金がプランジャ２２の前方における射出シリンダ２１の円筒状空間２１ａ内に供給される。
【００４２】
この場合、逆止弁ユニット５３の弁体５４は、図４に示されるような位置にある。そのため、前記弁体５４の円錐形状部材と弁座５３ｂとの間が開いているので、溶解炉５０から流出した溶融マグネシウム合金は、管路５２ａから前記弁体５４の円錐形状部材と弁座５３ｂとの間を通って、弁収容部５３ａ内に流入する。そして、該弁収容部５３ａ内に流入した溶融マグネシウム合金は、半径方向流路５４ａ及び軸方向流路５４ｂを通って弁収容部５３ａから流出し、流路５５ａ、長溝５５ｂ及び導入孔２２ａを通って前記円筒状空間２１ａ内に流入する。
【００４３】
そして、前記プランジャ２２が所定の距離だけ後退すると、前記プランジャ２２の前方に所定量の溶融マグネシウム合金が溜まり、溶融マグネシウム合金の計量が行われる。
【００４４】
続いて、射出工程においては、プランジャ２２を所定角度、例えば、９０度回転させ、半径方向部２２ａ−２がほぼ水平方向に延在する状態にする。これにより、長溝５５ｂと導入孔２２ａとの連通が遮断され、溶融マグネシウム合金の連通路が遮断される。その後、前記射出駆動装置１１のプランジャ駆動装置を駆動してプランジャ２２を急速に前進させると、該プランジャ２２の前方における射出シリンダ２１の円筒状空間２１ａが急速に縮小し、該円筒状空間２１ａに溜められていた溶融マグネシウム合金が射出ノズル２３のノズル孔２３ａを通って射出される。この場合、長溝５５ｂと導入孔２２ａとの連通が遮断されているので、前記円筒状空間２１ａに溜められていた溶融マグネシウム合金が導入孔２２ａを通って逆流することがない。
【００４５】
ところで、前記円筒状空間２１ａの内壁とプランジャ２２の外壁との間には、不可避的な隙間が存在する。そして、射出工程においては、プランジャ２２の前方における円筒状空間２１ａに溜められていた溶融マグネシウム合金が高圧となるので、該高圧の溶融マグネシウム合金の一部が、プランジャ２２の前方から円筒状空間２１ａの内壁とプランジャ２２の外壁との間の隙間を通って、プランジャ２２の後方へ向かって流れ出て、漏洩してしまう。また、導入孔２２ａ内の溶融マグネシウム合金も高圧となるので、該高圧の溶融マグネシウム合金の一部が、半径方向部２２ａ−２の両端から円筒状空間２１ａの内壁とプランジャ２２の外壁との間の隙間に流れ出て、漏洩してしまう。
【００４６】
そして、漏洩した高圧の溶融マグネシウム合金が長溝５５ｂに流入すると、該長溝５５ｂや流路５５ａに残留する溶融マグネシウム合金は、圧力が上昇し、管路５２ａを上昇して溶解炉５０へ逆流する方向へ移動しようとする。特に、溶融マグネシウム合金は、他の溶融金属と比較して粘性が低いので、漏洩した溶融マグネシウム合金は比較的高圧のままで長溝５５ｂに流入する。この場合、長溝５５ｂや流路５５ａ内の溶融マグネシウム合金の圧力が上昇することによって、逆止弁ユニット５３の弁収容部５３ａ内における弁体５４の上側と下側とに圧力差が生じる。すなわち、弁体５４の下側の圧力が上側の圧力よりも高くなる。そのため、図５に示されるように、前記弁体５４は、前記圧力差によって上方向に移動させられ、弁体５４の円錐形状部材が弁座５３ｂに当接する。これにより、前記弁体５４の円錐形状部材と弁座５３ｂとの間が閉止されるので、流路５５ａから弁収容部５３ａに流入した溶融マグネシウム合金が、さらに上昇して管路５２ａに流入することが阻止される。
【００４７】
続いて、溶融マグネシウム合金の射出が終了すると、再び、プランジャ２２を徐々に後退させるとともに、所定角度、例えば、９０度回転させ、図３に示されるように、半径方向部２２ａ−２が上下方向に延在するようにしておく。そのため、図１に示されるように、プランジャ２２に形成された導入孔２２ａの半径方向部２２ａ−２が射出シリンダ２１に形成された長溝５５ｂと連通する。これにより、管路５２ａ、流路５５ａ、長溝５５ｂ及び導入孔２２ａが連通されて、溶融マグネシウム合金の連通路が形成され、計量工程が再び行われ、前述された動作が繰り返される。
【００４８】
このように、本実施の形態における射出装置２０においては、成形材料導入孔としての導入孔２２ａが成形材料連通管路としての管路５２ａと遮断可能に接続されている。すなわち、プランジャ２２を回転させることによって長溝５５ｂと導入孔２２ａとを連通を遮断するようになっている。さらに、射出装置２０は、管路５２ａに配設された逆止弁装置としての逆止弁ユニット５３を有する。
【００４９】
そのため、簡単な構成でありながら、射出工程において、プランジャ２２の前方における円筒状空間２１ａに溜められている溶融マグネシウム合金を高圧に維持することができ、かつ、高圧の溶融マグネシウム合金が溶解炉５０へ逆流することを確実に防止することができる。
【００５０】
また、プランジャ２２に形成された導入孔２２ａの半径方向部２２ａ−２は、両端がプランジャ２２の側壁における対向する位置において開口する。そのため、射出工程において導入孔２２ａ内の溶融マグネシウム合金が高圧となっても、該溶融マグネシウム合金によって円筒状空間２１ａの内壁からプランジャ２２に加えられる反力が互いに打ち消し合う。これにより、プランジャ２２の側壁が円筒状空間２１ａの内壁に押し付けられることがなく、プランジャ２２の側壁や円筒状空間２１ａの内壁が偏摩耗してしまうことない。
【００５１】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、前記第１の実施の形態と同じ構成を有するものについては、同じ符号を付与することにより、その説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【００５２】
図６は本発明の第２の実施の形態における溶融金属成形機のプランジャの構成を示す側断面図である。
【００５３】
本実施の形態においては、プランジャ２２に形成された導入孔２２ａの軸方向部２２ａ−１に逆止弁装置としての逆止弁ユニット５６が配設されている。該逆止弁ユニット５６は、図６に示されるように、前記軸方向部２２ａ−１の途中を拡径することによって形成された円筒状の弁収容部５６ａ、該弁収容部５６ａ内に軸方向（図における横方向）に移動可能に配設された弁体５７、及び、前記弁収容部５６ａ前方の軸方向部２２ａ−１との境界部分に配設された間隔保持部材５６ｂを有する。
【００５４】
前記弁体５７は球形部材であり、その外径は、軸方向部２２ａ−１の内径より大きく、弁収容部５６ａの内径より小さい。また、前記間隔保持部材５６ｂは、前記弁体５７が弁収容部５６ａ前方の軸方向部２２ａ−１との境界部分と接触することを防止し、前記弁体５７と境界部分との間に間隔を保持して、溶融マグネシウム合金の流通を確保するための部材である。そのため、前記間隔保持部材５６ｂには、多数の溝を備え、前記弁体５７が前方に移動して前記間隔保持部材５６ｂに当接しても、弁収容部５６ａから前方の軸方向部２２ａ−１へ溶融マグネシウム合金が流入することができるようになっている。
【００５５】
これにより、計量工程においては、溶融マグネシウム合金が半径方向部２２ａ−２から弁収容部５６ａに流入し、さらに、弁収容部５６ａから前方の軸方向部２２ａ−１へ溶融マグネシウム合金が流入して、プランジャ２２の前方における射出シリンダ２１の円筒状空間２１ａ内に供給される。また、射出工程においては、プランジャ２２の前方における円筒状空間２１ａに溜められていた溶融マグネシウム合金が高圧となるので、逆止弁ユニット５６の弁収容部５６ａ内における弁体５７の前側と後側とに圧力差が生じる。そのため、図６に示されるように、前記弁体５７は、前記圧力差によって後方に移動させられ、弁体５７が後方の軸方向部２２ａ−１の境界部分に当接する。これにより、前記弁体５７と後方の軸方向部２２ａ−１の境界との間が閉止されるので、プランジャ２２の前方における円筒状空間２１ａに溜められていた溶融マグネシウム合金が、軸方向部２２ａ−１を通って半径方向部２２ａ−２に流入することが阻止される。
【００５６】
このように、本実施の形態における射出装置２０は、プランジャ２２に形成された導入孔２２ａの軸方向部２２ａ−１に逆止弁ユニット５６を配設して、射出工程において、溶融マグネシウム合金が導入孔２２ａを逆流することを防止するようになっている。
【００５７】
そのため、簡単な構成でありながら、射出工程において、プランジャ２２の前方における円筒状空間２１ａに溜められている溶融マグネシウム合金を高圧に維持することができ、かつ、溶融マグネシウム合金が半径方向部２２ａ−２の両端から円筒状空間２１ａの内壁とプランジャ２２の外壁との間の隙間に流れ出て漏洩することを防止することができる。
【００５８】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、前記第１及び第２の実施の形態と同じ構成を有するものについては、同じ符号を付与することによって、その説明を省略する。また、前記第１及び第２の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【００５９】
図７は比較例の溶融金属成形機の射出シリンダの射出ノズル先端の構成を示す側断面図、図８は本発明の第３の実施の形態における溶融金属成形機の射出シリンダの射出ノズル先端の構成を示す側断面図である。
【００６０】
前記第１及び第２の実施の形態において、射出ノズル２３は、本体と別個に形成された先端部２３ｂを備え、該先端部２３ｂが本体に螺合されて結合されるようになっている。この場合、前記先端部２３ｂの先端面２３ｄは、例えば、図７に示されるように、凸面形状を有している。そして、射出工程においては、前記射出ノズル２３の先端面２３ｄが固定金型４２ａの背面に取り付けられたスプルーブッシュ４６の凹面形状の当接面４６ａに押し付けられて、ノズルタッチが行われるようになっている。
【００６１】
ところで、射出工程において、溶融マグネシウム合金が射出ノズル２３のノズル孔２３ａを通って射出された後にも、プランジャ２２の前方における射出シリンダ２１の円筒状空間２１ａやノズル孔２３ａの内部には溶融マグネシウム合金が残留している。そのため、溶融マグネシウム合金が射出された後、射出シリンダ２１を後退させ、射出ノズル２３の先端面２３ｄをスプルーブッシュ４６の当接面４６ａから引き離すと、開放されたノズル孔２３ａの先端開口から溶融マグネシウム合金が射出装置２０の外部に流出してしまう。
【００６２】
そこで、前記第１及び第２の実施の形態においては、先端部２３ｂの外周に取り付けられた加熱装置２４の温度を制御して、溶融マグネシウム合金が射出された後に、射出ノズル２３の先端面２３ｄ近傍の温度を低下させ、ノズル孔２３ａの先端開口近傍のマグネシウム合金を固化させて、いわゆるコールドプラグ４７を形成するようになっている。これにより、ノズル孔２３ａの先端開口近傍がコールドプラグ４７によって塞（ふさ）がれるので、射出ノズル２３の先端面２３ｄをスプルーブッシュ４６の当接面４６ａから引き離しても、ノズル孔２３ａの先端開口から溶融マグネシウム合金が射出装置２０の外部に流出してしまうことがない。なお、射出を行うときには、先端部２３ｂの外周に取り付けられた加熱装置２４の温度を制御して、ノズル孔２３ａの先端開口近傍の温度を上昇させ、前記コールドプラグ４７を溶融させて消失させるようになっている。
【００６３】
しかし、前記第１及び第２の実施の形態においては、射出ノズル２３の先端面２３ｄが凸面形状を有しているので、ノズル孔２３ａの先端開口は、前記加熱装置２４よりも前方に突出した位置にある。そのため、前記ノズル孔２３ａの先端開口と加熱装置２４との距離が長くなってしまい、温度抵抗が大きくなるので、加熱装置２４の温度を制御しても、ノズル孔２３ａの先端開口近傍の温度を正確に制御することが困難である。
【００６４】
特に、溶融マグネシウム合金は、他の溶融金属と比較して粘性が低いので、コールドプラグ４７の形成が不完全であると、開放されたノズル孔２３ａの先端開口から溶融マグネシウム合金が流出してしまう。しかし、コールドプラグ４７の形成を完全なものにしようとして、ノズル孔２３ａの先端開口近傍の温度を低下させ過ぎると、射出を行うときにノズル孔２３ａの先端開口近傍の温度を上昇させても、前記コールドプラグ４７が溶融しなくなってしまう。
【００６５】
そこで、本実施の形態における射出ノズル２３は、図８に示されるように、本体と別個に形成された先端部２３ｅを備え、該先端部２３ｅの先端面２３ｆが凹面形状を有し、ノズル孔２３ａの先端開口が加熱装置２４よりも前方に突出していない位置になっている。なお、前記先端部２３ｅは本体と一体的に形成することもできる。この場合、固定金型４２ａの背面に取り付けられたスプルーブッシュ４８の当接面４８ａは凸面形状を有している。そして、射出工程においては、前記射出ノズル２３の先端面２３ｆが固定金型４２ａの背面に取り付けられたスプルーブッシュ４８の凸面形状の当接面４８ａに押し付けられて、ノズルタッチが行われる。
【００６６】
また、溶融マグネシウム合金の射出が終了すると、先端部２３ｅの外周に取り付けられた加熱装置２４の温度を低下させるように制御して、ノズル孔２３ａの先端開口近傍の温度を低下させる。この場合、ノズル孔２３ａの先端開口が加熱装置２４よりも前方に突出していないので、前記ノズル孔２３ａの先端開口と加熱装置２４との距離が短い。そのため、温度抵抗が小さく、温度制御の応答性が高いので、ノズル孔２３ａの先端開口近傍の温度を所定の温度にまで正確に、かつ、速やかに低下させることができる。これにより、ノズル孔２３ａの先端開口近傍のマグネシウム合金が適切な温度にまで速やかに冷却されて固化し、完全なコールドプラグ４７が速やかに形成される。
【００６７】
続いて、射出駆動装置１１のスライド駆動源を駆動して前記射出駆動装置１１と射出シリンダ２１とを後退させる。この場合、ノズル孔２３ａの先端開口近傍が完全なコールドプラグ４７によって塞がれるので、射出ノズル２３の先端面２３ｆをスプルーブッシュ４８の当接面４８ａから引き離しても、ノズル孔２３ａの先端開口から溶融マグネシウム合金が射出装置２０の外部に流出してしまうことがない。
【００６８】
続いて、計量工程が完了し、再び射出工程が開始されると、先端部２３ｅの外周に取り付けられた加熱装置２４の温度を上昇させるように制御して、ノズル孔２３ａの先端開口近傍の温度を上昇させる。この場合、前記ノズル孔２３ａの先端開口と加熱装置２４との距離が短いので、温度抵抗が小さく、温度制御の応答性が高い。そのため、ノズル孔２３ａの先端開口近傍の温度を所定の温度にまで正確に、かつ、速やかに上昇させることができ、コールドプラグ４７が速やかに溶融されて消失する。また、コールドプラグ４７を形成する際にノズル孔２３ａの先端開口近傍の温度を必要以上に低下させていないので、前記コールドプラグ４７の温度がさほど低下していない。そのため、ノズル孔２３ａの先端開口近傍の温度が所定の温度にまで上昇すると、コールドプラグ４７は速やかに溶融されて消失する。
【００６９】
このように、本実施の形態においては、ノズル孔２３ａの先端開口が加熱装置２４よりも前方に突出していない位置にある。そのため、前記ノズル孔２３ａの先端開口と加熱装置２４との距離が短く、温度制御の応答性が高いので、加熱装置２４の温度を制御することによって、ノズル孔２３ａの先端開口近傍における温度を所定の温度にまで正確に、かつ、速やかに上昇又は低下させることができる。すなわち、ノズル孔２３ａの先端開口近傍における温度の制御特性が向上する。
【００７０】
そのため、本実施の形態における溶融金属成形機の射出装置は、溶融マグネシウム合金が射出装置２０の外部に流出することを防止するためにノズル孔２３ａの先端開口近傍にコールドプラグ４７を形成する場合に適している。この場合、ノズル孔２３ａの先端開口近傍にコールドプラグ４７を速やかに、かつ、完全に形成することができるとともに、前記コールドプラグ４７を速やかに消失させることができる。したがって、射出ノズル２３の先端面２３ｆをスプルーブッシュ４８の当接面４８ａから引き離しても、開放されたノズル孔２３ａの先端開口から溶融マグネシウム合金が射出装置２０の外部に流出してしまうことがない。また、コールドプラグ４７の形成及び消失に要する時間が短縮されるので、溶融金属成形機のスループットが向上する。
【００７１】
なお、前記実施の形態においては、金属材料としてマグネシウムを使用した例について説明したが、他に、アルミニウム、亜鉛等の金属材料を使用した場合についても本発明は適用することができる。
【００７２】
また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、溶融金属成形機の射出装置においては、溶融された成形材料を射出シリンダ内に供給する成形材料連通管路と、前記射出シリンダ内に移動及び回転可能に挿入されたプランジャと、該プランジャの先端及び側壁に開口を備え、前記プランジャの回転に応じて、前記側壁の開口が、前記射出シリンダの内壁の開口に連通する前記成形材料連通管路と遮断又は接続される成形材料導入孔と、前記成形材料連通管路又は成形材料導入孔に配設された逆止弁装置とを有する。
【００７４】
この場合、簡単な構成でありながら、射出工程において、プランジャの前方に溜められている溶融された成形材料を高圧に維持することができ、かつ、高圧の成形材料が逆流することを確実に防止することができる。
【００７５】
他の溶融金属成形機の射出装置においては、さらに、前記成形材料導入孔の開口は、前記プランジャの側壁における対向する位置にそれぞれ形成される。
【００７６】
この場合、射出工程において成形材料導入孔内の成形材料が高圧となっても、該成形材料によって射出シリンダの内壁からプランジャに加えられる反力が互いに打ち消し合う。これにより、プランジャの側壁が射出シリンダの内壁に押し付けられることがなく、プランジャの側壁や射出シリンダの内壁が偏摩耗してしまうことない。
【００７７】
更に他の溶融金属成形機の射出装置においては、溶融された成形材料を射出するノズル孔を備える射出ノズルと、該射出ノズルの外周に配設された加熱装置とを有し、前記ノズル孔の先端開口が前記加熱装置よりも前方に突出していない位置にある。
【００７８】
この場合、ノズル孔の先端開口と加熱装置との距離が短く、温度制御の応答性が高いので、加熱装置の温度を制御することによって、ノズル孔の先端開口近傍における温度を所定の温度にまで正確に、かつ、速やかに上昇又は低下させることができ、ノズル孔の先端開口近傍における温度の制御特性が向上する。
【００７９】
更に他の溶融金属成形機の射出装置においては、さらに、前記加熱装置は、前記ノズル孔の先端開口近傍にコールドプラグを形成するように制御され、かつ、該コールドプラグを消失するように制御される。
【００８０】
この場合、ノズル孔の先端開口近傍にコールドプラグを速やかに、かつ、完全に形成することができるとともに、前記コールドプラグを速やかに消失させることができる。したがって、ノズル孔の先端開口から成形材料が射出装置の外部に流出してしまうことがない。また、コールドプラグの形成及び消失に要する時間が短縮されるので、溶融金属成形機のスループットが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における溶融金属成形機の射出シリンダの構成を示す要部側断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における溶融金属成形機の構成を示す側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における溶融金属成形機の射出シリンダの構成を示す横断面図であり図１のＡ矢視断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における溶融金属成形機の逆止弁ユニットの構成を示す側断面図であり図１のＢ部拡大図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における溶融金属成形機の射出シリンダの射出時の状態を示す横断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における溶融金属成形機のプランジャの構成を示す側断面図である。
【図７】比較例の溶融金属成形機の射出シリンダの射出ノズル先端の構成を示す側断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態における溶融金属成形機の射出シリンダの射出ノズル先端の構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
１０マグネシウム成形機
２０射出装置
２１射出シリンダ
２２プランジャ
２２ａ導入孔
２３射出ノズル
２３ａ、２３ｃノズル孔
２３ｆ先端面
２４加熱装置
４７コールドプラグ
５２ａ管路
５３、５６逆止弁ユニット

Claims

（ａ）溶融された成形材料を射出シリンダ内に供給する成形材料連通管路と、
（ｂ）前記射出シリンダ内に移動及び回転可能に挿入されたプランジャと、
（ｃ）該プランジャの先端及び側壁に開口を備え、前記プランジャの回転に応じて、前記側壁の開口が、前記射出シリンダの内壁の開口に連通する前記成形材料連通管路と遮断又は接続される成形材料導入孔と、
（ｄ）前記成形材料連通管路又は成形材料導入孔に配設された逆止弁装置とを有することを特徴とする溶融金属成形機の射出装置。
前記成形材料導入孔の開口は、前記プランジャの側壁における対向する位置にそれぞれ形成される請求項１に記載の溶融金属成形機の射出装置。
（ａ）溶融された成形材料を射出するノズル孔を備える射出ノズルと、
（ｂ）該射出ノズルの外周に配設された加熱装置とを有し、
（ｃ）前記ノズル孔の先端開口が前記加熱装置よりも前方に突出していない位置にある請求項１に記載の溶融金属成形機の射出装置。
前記射出ノズルは、先端面が凹面形状である請求項３に記載の溶融金属成形機の射出装置。
前記加熱装置は、前記ノズル孔の先端開口近傍にコールドプラグを形成するように制御され、かつ、該コールドプラグを消失するように制御される請求項３又は４に記載の溶融金属成形機の射出装置。