JP4091618B2 - 溶融金属射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、加熱筒に断続的に供給された円柱状の金属材料を溶融して金型内へ導出する溶融金属射出成形機に関する。

この種の溶融金属射出成形機１００として、例えば特許文献１に記す技術が既に知られている。この特許文献１に開示された技術では、図２に示すように、水平状に設置した材料供給筒７（以下、「材料ホルダ７」と記す）の上方には予備加熱装置２が設けてある。この予備加熱装置２は、収納ケース５とその収納ケース５の外周に巻き付けられたヒータ９によって構成されている。この予備加熱装置２によって予備加熱された射出材料Ｒ（例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金などであり、以下、「材料Ｒ」と記す）は、自重による落下によって材料ホルダ７に供給されることになる。このように予備加熱装置２で予め材料Ｒを予備加熱することによって、加熱筒１１で該材料Ｒを加熱させる時間を短縮できるため、加熱筒１１の長さを短くできる。さらに、加熱筒１１には一定温度の材料Ｒが供給されることになるため、温度制御が安定する。

そして、材料ホルダ７に供給された材料Ｒは、シリンダ６ａとピストン６ｂによって構成されている油圧シリンダ６のピストン６ｂによって加熱筒１１の入口側端部に設けられたリング部材１４を通過させて加熱筒１１内へと水平に送り込まれている。なお、このリング部材１４の内径は、通過させる材料Ｒの外径より僅かに小さくなるように設定されている。そのため、このリング部材１４の内部に材料Ｒを通過させることによって、材料Ｒの外皮が周縁状に削りとられ、外皮に付着している酸化皮膜を除去できる。

また、リング部材１４の内周と材料Ｒの外周との間でシール性を有することになり、加熱筒１１の内部を真空ポンプ１７によって真空若しくはほぼ真空状態となるようにしておけば、次々とリング部材１４に材料Ｒを送り込むことで、加熱筒１１の内部を真空もしくはほぼ真空状態に保つことができる。また、加熱筒１１の外周にはヒータ１２が巻き付けてあり、このヒータ１２と真空ポンプ１７とによって、真空状態で材料Ｒを溶解させることができる。そして、溶解させた材料Ｒを油圧シリンダ６のピストン６ｂによって加圧して、加熱筒１１の先端のホットノズル１９から金型内（図示しない）に導き、冷却固化させることで製品を得ている。
特開２００４−１４８３９１号公報

上述した溶融金属射出成形機１００では、材料の外皮に付着している酸化皮膜を除去するために、リング部材１４の内径は、材料Ｒの外径より僅かに小さくなるように設定されている。例えば、材料Ｒの外径が常温で「φ５９．５ｍｍ（以下、径の単位を表す「ｍｍ」は省略する）」、リング部材１４の内径が「φ５９．８」、予備加熱装置２の加熱温度が「３００℃」、加熱筒１１の加熱温度が「４５０℃」にそれぞれ設定されている場合、常温で外径が「φ５９．５」の材料Ｒは、予備加熱装置２で外径が「φ５９．９７」へと熱膨張し、リング部材１４によって外径が「φ５９．８」となるように削られて、その後に加熱筒１１で外径が「φ６０．２３」へと熱膨張する。このように材料Ｒの外径が常温で「φ５９．５」であれば、材料Ｒの外径はリング部材１４で「０．１７」削られることになる。

しかしながら、外径寸法を指定して材料Ｒを購入しても、「±０．３」程度のバラツキが生じていることが一般的である。すなわち、常温で外径が「φ５９．５」の材料Ｒを指定して購入しても、実際には、常温で外径が「φ５９．２」〜「φ５９．８」の材料Ｒであった。そのため、外径が「φ５９．８」の材料Ｒについては、予備加熱装置２で外径が「φ６０．２７」へと熱膨張し、リング部材１４によって外径が「φ５９．８」となるように削られるため、材料Ｒの外皮の削り代は、「０．４７」必要となっていた。このように、最大「０．４７」削り取る必要があると、材料Ｒの表面の金属組織が抉り取られるように削られることになってしまい、材料Ｒの真円度、外径寸法精度が低下することとなっていた。

本発明は、このような課題を解決するためのもので、その目的は、射出材料を溶融状態へと加熱する加熱筒に押し込む際に、該材料の真円度、外径寸法精度を低下させることなく押し込みを可能とした溶融金属射出成形機を提供することである。

この発明は、所定の内径を有しその内径より大きな外径を有する円柱状の金属材料を内径と一致する外径の数値となるように外皮を削り取るための第１のリング部材と、入口側端部に前記第１のリング部材が設けられ第１のリング部材を通過した材料が送り込まれて真空状態下で材料を溶融状態へと加熱する加熱筒と、予備加熱後の円柱状の金属材料をピストンにより押して第１のリング部材を通過させ前記加熱筒へ送り込む油圧シリンダと、加熱筒で溶解された材料を金型内へ導出するホットノズルとを備えた溶融金属射出成形機において、円柱状の金属材料の所望する外径と一致する内径を有し供給を受けた材料のうち内径より大きな外径を有する材料を内径と一致する外径の数値となるように外皮を削り取る第２のリング部材と、入口側端部に前記第２のリング部材が設けられ第２のリング部材を通過した材料を受け入れて予備加熱する予備加熱装置と、供給を受けた円柱状の金属材料をピストンにより前記第２のリング部材へ押し込むとともに第２のリング部材を通過させて予備加熱装置へ供給するアクチュエータとを備えて成るものであり、前記第２のリング部材の内径が、第１のリング部材の内径より小さな値であって、前記予備加熱装置で所定の加熱温度で予備加熱された材料の外径が熱膨張によって第１のリング部材の内径より大きな値となるように設定されている。
この構成によれば、加熱筒に供給するための射出材料の外径寸法が大きくても、その材料の外皮を第２のリング部材によって予め所望する外径の数値となるように削り取ることができる。そのため、射出材料を加熱筒の内部に供給する際、射出材料の外周と加熱筒の入口側の内周とによって生じる押し込み抵抗を小さくすることができる。これにより、押し込み能力の小さな油圧シリンダによって、加熱筒の内部へ射出材料を供給することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図１を用いて説明する。図１は、本発明に係る溶融金属射出成形機１の一実施形態の縦断面図である。この図１からも明らかなように、本発明の溶融金属射出成形機１は、従来技術の溶融金属射出成形機１００の前工程（上流工程）に予備加工装置２２を備えたものである。なお、実施例において、従来技術と同一部材もしくは同一作用をする部材には同一符号を付すことで説明を省略する。

この予備加工装置２２は、材料Ｒを１つづつ受け入れ可能な円筒状の材料ホルダ２７と、材料Ｒを内部に受け入れた状態で材料ホルダ２７を上下に移動可能なエアシリンダ５０と、このエアシリンダ５０によって下側に移動された材料ホルダ２７の出口側に同心で配置されたリング部材２４と、材料ホルダ２７内に受け入れられた材料Ｒをリング部材２４内へ押し込むとともに挿通させるアクチュエータ２６とから構成されている。以下に、これら材料ホルダ２７、エアシリンダ５０、リング部材２４、アクチュエータ２６をそれぞれ個別に説明する。

材料ホルダ２７は、材料Ｒを１つづつ受け入れ可能となるように円筒状に構成され水平状態で配置されている。この材料ホルダ２７の内径は、材料Ｒの外径より僅かに大きくなるように設定されている。

エアシリンダ５０は、シリンダ５０ａとそのシリンダ５０ａの長手方向へ直線往復動作するピストン５０ｂとからなっている。このピストン５０ｂの先端は、材料ホルダ２７の上端と接合されているため、ピストン５０ｂの直線往復動作によって、材料ホルダ２７を上下に移動させることができる。

また、このエアシリンダ５０によって下側に移動された状態での材料ホルダ２７の出口側に位置するリング部材２４は、材料ホルダ２７と同心となるように配置されている。このリング部材２４の内径は、材料Ｒの外径よりも僅かに小さく設定されている。また、このリング部材２４の材料ホルダ２７側の内周縁は鋭角状に形成されており、リング部材２４内部を通過する材料Ｒの外側表皮を削り取るように構成されている。これにより、例えば、リング部材２４の内径を「φ５９．５」に設定しておけば、材料Ｒの外径が「φ５９．８」であっても、このリング部材２４の内部にこの材料Ｒを押し込むことで外皮を削り取って材料Ｒの外径を「φ５９．５」にすることができる。したがって、材料Ｒの外径のサイズを所望するサイズへと統一させることができる。なお、このリング部材２４は、後述する予備加熱装置２の入口側に同心となるように設けられている。

また、アクチュエータ２６（例えば、油圧シリンダ、モートルシリンダなどであり、以下、「油圧シリンダ２６」と記す）は、シリンダ２６ａとそのシリンダ２６ａの長手方向を直線往復動作するピストン２６ｂからなっている。このピストン２６ｂは、エアシリンダ５０によって下側に移動された状態での材料ホルダ２７の内部の材料Ｒを押し出し可能となっている。そして、材料Ｒはピストン２６ｂによって押し出されると、上述したようにリング部材２４へと挿通されて、その外皮が削り取られることになる。そして、リング部材２４を挿通した材料Ｒは、予備加熱装置２の内部に供給され、例えば「３００℃」となるように予備加熱される。なお、このように、リング部材２４によって材料Ｒはその外皮を削り取られることになる。このことが、特許請求の範囲に記載の「第１ステップ」に相当する。

以降の工程で、材料Ｒは予備加熱装置２の内部で予備加熱され、予備加熱された後にピストン２６ｂによって材料ホルダ７内部へ供給される。この材料ホルダ７の上端には、既に説明した材料ホルダ２７と同様にエアシリンダ４０（シリンダ４０ａとピストン４０ｂとから構成）のピストン４０ｂの先端が接合されている。これにより材料ホルダ７を上下に移動させることができる。なお、この材料ホルダ７は、上側の位置で予備加熱装置２と同心となるように、また、下側の位置で加熱筒１１と同心となるように設定されている。そして、材料ホルダ７は、その内部に材料Ｒを供給され下側に移動されると、その材料Ｒは油圧シリンダ６のピストン６ｂによって押し出されるとともにリング部材１４を介して加熱筒１１の内部へと押し込まれていく。

このように、外皮が削り取られた材料Ｒは予備加熱装置２の内部で予備加熱されることになる。このことが、特許請求の範囲に記載の「第２ステップ」に相当する。また、同様に、予備加熱された後に、材料Ｒは材料ホルダ７内部に供給され、油圧シリンダ６のピストン６ｂによって押し出されるとともにリング部材１４を介して加熱筒１１の内部へと押し込まれていくことになる。この加熱筒１１へ材料を断続的に供給する第３ステップおよび前記の第２ステップは、背景技術で説明した技術である。

このようにして、購入状態で材料Ｒの外径サイズが所望するサイズより大きな場合であっても（例えば、外径が「φ５９．５」の材料Ｒを指定して購入したが、実際は外径が「φ５９．８」の材料Ｒであっても）、予備加工装置２２によって、その外皮を削り取って材料Ｒの外径サイズを所望する数値（例えば、材料Ｒの外径が「φ５９．５」）とさせてから該材料Ｒを予備加熱装置２で予備加熱させることができる。そして、予備加熱装置２で外径が「φ５９．９７」へと熱膨張し、リング部材１４によって外径が「φ５９．８」となるように削られるため、材料Ｒの外皮の削り代は、「０．１７」で済む。そのため、従来であれば最大「０．４７」削り取る必要があるところ、本発明によれば「０．１７」で済むために、材料Ｒの表面の金属組織が抉り取られることはなく、また、材料Ｒの真円度、外径寸法精度が低下することはない。

図１は、本発明に係る溶融金属射出成形機１の一実施形態の縦断面図である。 図２は、従来技術における溶融金属射出成形機１００の一実施形態の縦断面図である。

符号の説明

２ 予備加熱装置
７ 材料供給筒
１１ 加熱筒
２２ 予備加工装置
Ｒ 射出材料（材料）

Claims (1)

1. 所定の内径を有しその内径より大きな外径を有する円柱状の金属材料を内径と一致する外径の数値となるように外皮を削り取るための第１のリング部材と、入口側端部に前記第１のリング部材が設けられ第１のリング部材を通過した材料が送り込まれて真空状態下で材料を溶融状態へと加熱する加熱筒と、予備加熱後の円柱状の金属材料をピストンにより押して第１のリング部材を通過させ前記加熱筒へ送り込む油圧シリンダと、加熱筒で溶解された材料を金型内へ導出するホットノズルとを備えた溶融金属射出成形機において、
   円柱状の金属材料の所望する外径と一致する内径を有し供給を受けた材料のうち内径より大きな外径を有する材料について内径と一致する外径の数値となるように外皮を削り取る第２のリング部材と、入口側端部に前記第２のリング部材が設けられ第２のリング部材を通過した材料を受け入れて予備加熱する予備加熱装置と、供給を受けた円柱状の金属材料をピストンにより前記第２のリング部材へ押し込むとともに第２のリング部材を通過させて予備加熱装置へ供給するアクチュエータとを備えて成り、前記第２のリング部材の内径が、第１のリング部材の内径より小さな値であって、前記予備加熱装置で所定の加熱温度で予備加熱された材料の外径が熱膨張によって第１のリング部材の内径より大きな値となるように設定されて成る溶融金属射出成形機。

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