JP4059786B2

JP4059786B2 - 溶解金属用密封装置

Info

Publication number: JP4059786B2
Application number: JP2003045326A
Authority: JP
Inventors: 高明加藤
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2023-02-24
Also published as: JP2004255381A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、ダイカストマシンやチクソモールディンング法を用いた射出成形機に適用される溶解金属用密封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属を成形する方法として、たとえば、チクソモールディンング法やダイキャスト法が知られている。チクソモールディンング法やダイキャスト法を用いた成形機では、溶解した金属を所望の温度に調整したのち、金型に射出、充填することが行われている。
溶解金属の温度調整は、たとえば、溶解金属の通路を構成する構成部材の外周にヒータを配置し、この構成部材を介して通路内の溶解金属を加熱することにより行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ダイカストマシンや射出成形機において、溶解金属の通路は複数の構成部材を結合して形成されることが多い。複数の構成部材を結合して溶解金属の通路を形成すると、構成部材間にシール部材を設け、構成部材の接合面間をシールする必要がある。
しかしながら、複数の構成部材の外周にヒータを配置して通路内の溶解金属の温度調整を行う場合には、構成部材間にシール部材を設けたとしても、構成部材の接合面から溶解金属が漏れ出すことがあった。
すなわち、溶解金属の通路を構成する複数の構成部材がヒータによって加熱されると、構成部材の接合面間や構成部材とシール部材との間に熱により溶解金属が侵入する隙間が形成されやすくなる。
【０００４】
本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであって、その目的は、溶解金属を用いた成形装置において、溶解金属の通路を構成する構成部材間のシールを確実に行うことができる溶解金属用密封装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶解金属用密封装置は、結合部材の締結により互いに結合されて溶解金属の通路を構成する第１および第２の構成部材と、前記第１および第２の構成部材の内周面に形成されたリング状の溝部に嵌め込まれ、前記第１および第２の構成部材の接合面と前記通路との間をシールする、金属性のリング状のシール部材とを有し、前記第１および第２の構成部材は、加熱手段によって外部から加熱されており、かつ、前記接合面を前記加熱手段から外側へ離隔した位置まで延長させるフランジ部を備え、前記第１および第２の構成部材の前記フランジ部はそれぞれ、冷却媒体を流す流路を備え、前記第１および第２の構成部材の前記流路はそれぞれ、前記フランジ部の外周縁部に形成されている。
【０００６】
本発明では、第１および第２の構成部材は加熱手段によって加熱される。一方、第１および第２の構成部材の接合面は、フランジ部によって加熱手段から離れた位置まで延びている。通路にある溶解金属が接合面間からシール部材を通じて漏れだすと、この漏れだした溶解金属はフランジ部に到達する。フランジ部は、加熱手段から離れた位置まで延びているので、フランジ部には大きな温度勾配が生じる。漏れだそうとする溶解金属は、この温度勾配により急激に冷却され、凝固し、第１および第２の構成部材の接合面間から漏れ出すことがない。
【０００７】
【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て説明する。
第１実施形態
ダイカストマシンの構成
図１は、本発明が適用されたダイカストマシンの構成図である。
図１に示すダイカストマシン１は、型締部２と、射出部４０と、溶解金属供給部５０と、溶解炉６０とを有する。
【０００８】
型締部２は、ベース１０上に設けられたリンクハウジング２１と、ベース１０上に固定され、リンクハウジング２１と複数のタイバー２２と連結された固定ダイプレート２３と、固定ダイプレート２３に接近、離隔する向きに移動可能にベース１０上に設けられた移動ダイプレート２５と、リンクハウジング２１と移動ダイプレート２５とを連結するトグル機構２０と、固定ダイプレート２３に固定された金型２４と、移動ダイプレート２５に固定された金型２６とを有する。
【０００９】
トグル機構２０は、上下二組のリンク系を備えているが、図１においてはその上側のリンク系のみ示している。このリンク系は、アングル状の第１リンク２０Ａと、直線状の第２リンク２０Ｂとを備えている。第１リンク２０Ａは、一端がリンクハウジング２１に枢着され、他端がクロスヘッド２０Ｃに枢着されている。第２リンク２０Ｂは、一端がリンクハウジング２１およびクロスヘッド２０Ｃに対する枢着点の間の位置において第１リンク２０Ａと枢着されており、他端が移動ダイプレート２５に枢着されている。クロスヘッド２０Ｃはねじ軸２０Ｄに螺合している。ねじ軸２０Ｄは、リンクハウジング２１に設けられた図示しないサーボモータにより回転する。クロスヘッド２０Ｃは、ねじ軸２０Ｄの回転方向に応じて矢印Ｃ１およびＣ２の向きに移動する。
クロスヘッド２０Ｃの矢印Ｃ２の向きへの移動により、移動ダイプレート２５が固定ダイプレート２３に向かって移動し、金型２４と金型２６の型締が行われる。
【００１０】
射出部４０は、射出スリーブ３５と、射出シリンダ４１と、プランジャチップ３３Ａおよびプランジャロッド３３Ｂからなるプランジャ３３と、を有する。
射出スリーブ３５は、固定ダイプレート２３の背面に固定されている。この射出スリーブ３５は、金型２４と金型２６が型締されたときに形成されるキャビティに連通している。
射出スリーブ３５には、溶解金属ＭＬを供給するための供給路５４ａを備えた接続部材５４が接続されている。射出スリーブ３５内には、この供給路５４ａを通じて溶解金属ＭＬが供給される。
射出スリーブ３５の外側には、複数のヒータ７０が設けられている。このヒータ７０は、図示しない温度制御装置によって発熱量がそれぞれ独立に制御され、射出スリーブ３５内に供給された溶解金属ＭＬを射出スリーブ３５を介して加熱する。ヒータ７０には、セラミックス等の絶縁体に電熱線を内蔵したものが使用される。
なお、ヒータ７０は、後述する溶解金属供給部５０のシリンダ部材５１の外側にも設けられている。
【００１１】
射出スリーブ３５の内周には、プランジャチップ３３Ａが嵌合している。プランジャチップ３３Ａは、プランジャロッド３３Ｂに連結されている。プランジャロッド３３Ｂは、シリンダ装置４１を駆動することにより、矢印Ｄ１およびＤ２に向きに進退する。
【００１２】
溶解金属供給部５０は、シリンダ部材５１と、スクリュー部材５２と、シンダ装置５５と、モータ５６と、ヒータ７０とを有する。
【００１３】
シリンダ部材５１は、先端部が支持部材５３に連結されている。支持部材５３は接続部材５４に連結されている。
シリンダ部材５１は、支持部材５３および接続部材５４に形成された流路を通じて射出スリーブ３５と連通している。
また、シリンダ部材５１は、水平に対して所定角度で傾斜している。これは、シリンダ部材１５１内の溶解金属ＭＬが自重により支持部材５３および接続部材５４に形成された流路を通じて射出スリーブ３５に供給されるようにするためである。
なお、シリンダ部材５１の先端部と支持部材５３との間は、密封部ＭＡによって密封されている。この密封部ＭＡの構造については後述する。
【００１４】
シリンダ部材５１の外側には、ヒータ７０が設けられている。このヒータ７０の発熱によって、シリンダ部材５１内に供給された溶解金属ＭＬがシリンダ部材５１を通じて加熱される。なお、ヒータ７０は本発明の加熱手段の一実施態様である。
【００１５】
溶解炉６０は、たとえば、マグネシウム合金やアルミニウム合金等の金属材料Ｍを溶解し、これを溶解金属ＭＬとして貯える。溶解炉６０は、シリンダ部材５１に形成された供給路５１ｈに接続されている。この供給路５１ｈを通じて溶解炉６０からシリンダ部材５１内へ溶解金属ＭＬが供給される。
【００１６】
シリンダ装置５５は、スクリュー部材５２を矢印Ｂ１およびＢ２で示す軸方向に移動させる。
スクリュー部材５２を矢印Ｂ１の向きに移動させると、スクリュー部材５２の先端部が支持部材５３に形成された流路５３ｈを閉塞する。流路１５３ｈを閉塞すると、シリンダ部材５１側からの射出スリーブ３５への溶解金属ＭＬの供給が遮断される。
スクリュー部材５２を矢印Ｂ２の向きに移動させると、支持部材５３に形成された流路５３ｈが開放され、シリンダ部材５１側から射出スリーブ３５へ溶解金属ＭＬが供給される。
なお、シリンダ装置５５とシリンダ部材５１との間は、密封部ＭＢによって密閉されている。密封部ＭＢは上記した密閉部ＭＡと同様の構造を有している。密封部ＭＢの構造については密閉部ＭＡとともに後述する。
【００１７】
モータ５６は、スクリュー部材５２と接続されており、スクリュー部材５２を一定方向に回転させる。
スクリュー部材５２は回転することにより、シリンダ部材５１内に供給された溶解金属ＭＬを攪拌するとともに、射出スリーブ３５側に向けて搬送する。
【００１８】
上記のダイカストマシン１による鋳造では、まず、型締部２を作動させて金型２４，２６の型締を行うとともに、プランジャ１３３を所定の位置に後退させ、射出スリーブ１３５へ溶解金属ＭＬを供給する。
溶解金属供給部５０では、溶解金属ＭＬが常時回転するスクリュー部材５２によって攪拌されながら、射出スリーブ３５へ供給される。このとき、溶解金属ＭＬは、シリンダ部材５１を介してヒータ７０から熱を受け、所望の温度に調整される。
たとえば、溶解炉６０の溶解金属ＭＬが６５０℃とすると、この温度を６８０℃程度に調整して供給するような場合、溶解金属ＭＬは、ヒータ７０によって加熱されるため、速やかに温度調整される。
射出スリーブ３５内に溶解金属ＭＬが充填されたところで、スクリュー部材５２を矢印Ｂ１の向きに移動させ、流路５３ｈを閉塞する。
【００１９】
次いで、プランジャ３３を前進させ、射出スリーブ３５内の溶解金属ＭＬを金型２４，２６の間に形成されるキャビティに射出、充填する。このとき、射出スリーブ３５内の溶解金属ＭＬは高圧となる。高圧の溶解金属ＭＬはシリンダ部材５１側に通じる流路に逆流しようとするが、シリンダ部材５１側に通じる流路はスクリュー部材５２によって閉塞されているため、溶解金属ＭＬの逆流が発生しない。
鋳造品が得られた後、金型２４，２６を開いて鋳造品を取り出し、プランジャ３３を後退させる。また、スクリュー部材５２を矢印Ｂ２の向きに移動させて流路５３ｈを開放し、再び射出スリーブ３５へ溶解金属ＭＬを供給することにより、次の鋳造の準備が行われる。
【００２０】
密閉部の構造
図２は、密封部ＭＡ、ＭＢの構造を示す断面図である。
【００２１】
図２において、密封部ＭＡ，ＭＢは、第１構成部材Ｐ１および第２構成部材Ｐ２と、シール部材ＳＲとを有する。
なお、密封部ＭＡにおけるシリンダ部材５０および支持部材５３を図２における第１構成部材Ｐ１および第２構成部材Ｐ２にぞれぞれ相当するものとする。また、密封部ＭＢにおけるシリンダ装置５５およびシリンダ部材５０を第１構成部材Ｐ１および第２構成部材Ｐ２にそれぞれ相当するものとする。
【００２２】
第１構成部材Ｐ１および第２構成部材Ｐ２には、それぞれ溶解金属ＭＬが通過する通路ＦＰが形成されている。
第１構成部材Ｐ１と第２構成部材Ｐ２とは、それぞれの接合面ｆａ，ｆｂが合わせられ、結合部材ＢＴによって締結されている。
【００２３】
通路ＦＰの外周であって、第１構成部材Ｐ１と第２構成部材Ｐ２との間には、リング状の保持部ＲＴが形成されている。この保持部ＲＴにリング状のシール部材ＳＲが保持されている。
シール部材ＳＲは、保持部ＲＴに連続する接合面ｆａと接合面ｆｂとの間をシールし、これらの間から溶解金属ＭＬが漏れだすのを防ぐ。シール部材ＳＲは、耐熱性の金属で形成されている。
【００２４】
第１構成部材Ｐ１および第２構成部材Ｐ２は、対向する位置にフランジ部ＦＬａ，ＦＬｂを有する。
フランジ部ＦＬａ，ＦＬｂは、第１構成部材Ｐ１と第２構成部材Ｐ２の外側に設けられたヒータ７０を突き抜けてヒータ７０の外側まで延びている。すなわち、フランジ部ＦＬａ，ＦＬｂをヒータ７０の外側まで延ばすことにより、第１構成部材Ｐ１の接合面ｆａと第２構成部材の接合面ｆｂがヒータ７０の外側まで延びる。
【００２５】
フランジ部ＦＬａ，ＦＬｂには、冷却媒体ＣＬを循環させるための冷却用流路ＣＬＰａ，ＣＬＰｂが全周にわたってそれぞれ形成されている。この冷却用流路ＣＬＰａ，ＣＬＰｂには、図示しない冷却媒体供給装置から冷却媒体ＣＬが常時供給され、冷却用流路ＣＬＰａ，ＣＬＰｂを循環したのち排出される。
冷却用流路ＣＬＰａ，ＣＬＰｂは、通路ＦＰ内の溶解金属ＭＬへの影響の観点から、通路ＦＰからできるだけ離隔させた位置、すなわち、フランジ部ＦＬａ，ＦＬｂの外周縁部に配置するのが好ましい。
冷却媒体ＣＬとしては、水、油等の液体や、空気等の気体を用いることができる。
【００２６】
上記構成の密封部ＭＡ，ＭＢでは、第１構成部材Ｐ１および第２構成部材Ｐ２の間は、結合部材ＢＴによって締結されているため、接合面ｆａ，ｆｂの間やシール部材ＳＲと接合面ｆａ，ｆｂとの間は、温度が低い間は隙間が殆ど存在しない。
しかしながら、ヒータ７０の発熱により、第１構成部材Ｐ１および第２構成部材Ｐ２は全体が高温になる。また、シール部材ＳＲも高温になる。
これらの部材が高温になると、接合面ｆａ，ｆｂの間やシール部材ＳＲと接合面ｆａ，ｆｂとの間には、隙間が発生しやすくなり、この隙間を通じて溶解金属ＭＬが漏れ出そうとする。
【００２７】
通路ＦＰ側からシール部材ＳＲを通過した溶解金属ＭＬは、フランジ部ＦＬａ，ＦＬｂの接合面ｆａ，ｆｂに沿って外周側に向かう。
一方、フランジ部ＦＬａ，ＦＬｂの外周縁部は、ヒータ７０の外側に突出し、ヒータ７０からの熱の影響を受けにくくなっている。また、フランジ部ＦＬａ，ＦＬｂの外周縁部には、冷却用流路ＣＬＰａ，ＣＬＰｂが設けられている。このため、フランジ部ＦＬａ，ＦＬｂのヒータ７０よりも内周側と外周側との間に大きな温度勾配が発生する。
この温度勾配により、接合面ｆａ，ｆｂ間を通じて漏れ出そうとする溶解金属ＭＬが速やかに凝固する。この結果、フランジ部ＦＬａ，ＦＬｂの外周からの溶解金属ＭＬの漏出を確実に防ぐことができる。
【００２８】
本実施形態では、ヒータ７０から突出するフランジ部ＦＬａ，ＦＬｂを設けることにより、フランジ部ＦＬａ，ＦＬｂ間を漏れ出そうとする溶解金属ＭＬを積極的に凝固させることにより確実なシールを実現している。
さらに、フランジ部ＦＬａ，ＦＬｂの外周縁部に冷却用流路ＣＬＰａ，ＣＬＰｂを設けることにより、フランジ部ＦＬａ，ＦＬｂのヒータ７０からの突出量を最小限に抑えることができる。
この結果、ダイカストマシンの使用する現場環境を向上させることができる。
【００２９】
第２実施形態
図３は、本発明の他の実施形態に係る射出成形装置の構成図である。図３に示す射出成形機１００は、たとえば、チクソモールド法により、マグネシウム合金やアルミニウム合金の軽金属材料を用いて製品を成形する。すなわち、チップ状の金属材料を加熱し、大気に触れることなく流動性の半溶融スラリー（チクソトロピー状態）にし、金型内へ射出するものである。この射出成形機１００に本発明の密封装置が提供される。
【００３０】
図３において、射出成形機１００は、シリンダ部材１０２と、ノズル１０３３と、スクリュー１０４と、ヒータ７０と、モータ１２２と、シリンダ装置１２１と、ホッパ１３０と、フィーダ１３１とを有している。
【００３１】
シリンダ部材１０２は、略水平に支持されており、円筒状の部材で構成され、耐熱性を有する金属で形成されている。シリンダ部材１０２の後端部には、フィーダ１３１を介してホッパ１３０が接続されている。
ホッパ１３０は、チップ状あるいは粒状のマグネシウム合金やアルミニウム合金等の金属材料Ｍを貯溜する。
フィーダ１３１は、ホッパ１０３に貯溜された金属材料Ｍをホッパ１０３の底部から搬送し、シリンダ部材１０２内に供給する。
ノズル１０３は、シリンダ部材１０２の先端に設けられている。このノズル１０３は、固定盤１５０の背後に設けられており、固定盤１５０に保持された金型１５１と移動盤１５２に保持された金型１５３とで形成されるキャビティＣａと連通している。
【００３２】
スクリュー１０４は、シリンダ部材１０２内に回転自在に挿入されている。このスクリュー１０４の後端部には、モータ１２２とシリンダ装置１２１とが接続されている。
モータ１２２は、スクリュー１０４を一定の向きに回転させる。スクリュー１０４の回転により、ホッパ１３０からシリンダ部材１０２内へ供給された金属材料Ｍは、スクリュー１０４の作用によりノズル１０３側に向けて搬送される。
シリンダ装置１２１は、たとえば、油圧によって、スクリュー１０４を前進方向Ａ１および後退方向Ａ２に駆動する。
【００３３】
ヒータ７０は、シリンダ部材２の外側に複数設けられている。ヒータ７０には、たとえば、セラミックス等の絶縁体に電熱線を内蔵したものが使用される。ヒータ７０は、それ自体が加熱し、シリンダ部材１０２を加熱することにより、シリンダ部材１０２内の金属材料Ｍを加熱する。
【００３４】
上記構成の射出成形機１００の動作は、まず、スクリュー１０４を回転させ、シリンダ部材１０２内へ金属材料Ｍを供給するとともに、予め決められた発熱量となるようにヒータ７０を制御する。
シリンダ部材１０２内に供給された金属材料Ｍは、シリンダ部材１０２の前方に向けて搬送される。搬送される金属材料Ｍは、シリンダ部材１０２を介してヒータ１０６からの熱を受ける。
【００３５】
シリンダ部材１０２内を搬送される金属材料Ｍは、加熱されることにより溶融するとともに、スクリュー１０４から受けるせん断力により混練される。スクリュー１０４には、自らの回転に伴う押出力によって軸方向に負荷がかかる。一方、シリンダ装置１２１には、一定の背圧が設定されており、この背圧に打ち勝つ内圧がシリンダ部材１０２内に発生すると、スクリュー１０４が後退方向Ａ２の向きに後退し、シリンダ部材１０２の前方に溶解金属ＭＬが溜まる。スクリュー１０４の位置によって、溶融した金属材料Ｍａの計量が行われる。
【００３６】
計量動作が完了したのち、スクリュー１０４の回転が停止し、シリンダ装置１２１がスクリュー１０４を前進方向Ａ１に前進させる。このスクリュー１０４の前進により、溶解金属ＭＬがノズル１０３からキャビティＣａに向かって射出される。これにより、成形品が成形される。
【００３７】
上記構成の射出成形機１００において、ノズル１０３とシリンダ部材１０２とは、別個の部材である。
一方、ノズル１０３に充填された溶解金属ＭＬをノズル１０３からキャビティＣａに向かって射出するときには、溶解金属ＭＬは高い圧力となる。加えて、ノズル１０３とシリンダ部材１０２とは、ヒータ７０の加熱によって共に高温となる。
このため、ノズル１０３とシリンダ部材１０２との間からは、溶解金属ＭＬが漏れ出しやすく、十分なシールが必要となる。
【００３８】
このため、本実施形態では、ノズル１０３とシリンダ部材１０２との間を上述した第１の実施形態における密封部ＭＡ，ＭＢと同様の構成の密封部ＭＣによって密封している。
このように、射出成形機１００のノズル１０３とシリンダ部材１０２との間を密封部ＭＣによって密封することにより、射出により高い圧力となる溶解金属ＭＬのノズル１０３とシリンダ部材１０２との間からの漏出を確実に防ぐことができる。
【００３９】
本発明は上述した実施形態に限定されない。
上述した実施形態では、冷却液ＣＬをフランジ部に循環させる構成としたが、フランジ部を冷却液ＣＬによって冷却しない構成とすることも可能である。この場合には、フランジ部を冷却液ＣＬによって冷却する場合ほど急峻な温度勾配を得られないが、シール効果は得られる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、溶解金属の通路を構成する構成部品間のシールを確実に行うことができる溶解金属用密封装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたダイカストマシンの構成を示す図である。
【図２】密封部の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の密封装置が適用された射出成形機の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ダイカストマシン
２…型締部
４０…射出部
５０…溶融金属供給部
６０…溶解炉
１００…射出成形機
ＭＡ，ＭＢ，ＭＣ…密封部
ＭＬ…溶解金属
ＦＰ…通路
Ｐ１…第１構成部材
Ｐ２…第２構成部材
ｆａ，ｆｂ…接合面
ＳＲ…シール部材
７０…ヒータ
ＦＬａ，ＦＬｂ…フランジ部

Claims

結合部材の締結により互いに結合されて溶解金属の通路を構成する第１および第２の構成部材と、
前記第１および第２の構成部材の内周面に形成されたリング状の溝部に嵌め込まれ、前記第１および第２の構成部材の接合面と前記通路との間をシールする、金属性のリング状のシール部材と、
前記第１および第２の構成部材は、加熱手段によって外部から加熱されており、かつ、前記接合面を前記加熱手段から外側へ離隔した位置まで延長させるフランジ部を備え、
前記第１および第２の構成部材の前記フランジ部はそれぞれ、冷却媒体を流す流路を備え、
前記第１および第２の構成部材の前記流路はそれぞれ、前記フランジ部の外周縁部に形成されている
溶解金属用密封装置。