JP5729239B2

JP5729239B2 - 射出成形装置及び射出成形方法

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Publication number: JP5729239B2
Application number: JP2011212049A
Authority: JP
Inventors: 元基田中; 一晃本田; 山本　将之; 将之山本; 祐一郎釼
Original assignee: Ube Machinery Corp Ltd
Current assignee: Ube Machinery Corp Ltd
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2031-09-28
Also published as: JP2013071156A

Description

この発明は、ダイカストマシンなどの射出成形装置及び射出成形方法に関する。

従来より、ダイカストマシンや射出成形機などの射出成形装置においては、溶湯への空気の巻き込みや酸化物の混入及び溶湯温度の低下などによる不良品の発生を抑え、成形品の品質向上を図るため、射出スリーブ内に注湯される溶湯のスリーブ充填率（射出スリーブ断面積に占める溶湯面積の割合）を高める工夫がなされてきた（例えば、下記特許文献１〜３参照）。

特開平４−１４３０６０号公報特開２００１−２８７００７号公報特許第３５２２１７２号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたものでは、射出スリーブにおけるプランジャチップの射出ストロークが長いため、射出スリーブ内の溶湯の温度低下や凝固層発生の抑制に対しては、根本的な解決策になっていないという問題がある。また、第１のプランジャチップと連動する第２のプランジャチップが金型を貫通して取り付けられているため、金型の交換が容易ではないという問題もある。

また、上記特許文献２に開示されたものでは、成形品の形状によっては射出スリーブや固定プラテンを専用の形状にしなければならないため汎用性が低く、給湯口を設けるために固定プラテンを大きく切り欠いた形状とする必要があり、固定プラテンの剛性を確保できないという問題がある。

更に、給湯口がプランジャチップの可動域にあるため、射出時に溶湯が溢れないようにしようとすると、スリーブ充填率を高めることができず、射出開始時にプランジャチップを低速で動かす必要があるという問題もある。

また、上記特許文献３に開示されたものでは、溶湯を射出スリーブ内に上方から注湯するいわゆる竪型の射出鋳造機に適用されるものであるため、横型の射出成形装置には適用できないという問題がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもので、射出時間の短縮や、射出機構及び射出制御の簡素化を図ることができる射出成形装置及び射出成形方法を提供することを目的とする。

本発明に係る射出成形装置は、固定盤に設けられた固定型及び可動盤に設けられた可動型からなる金型手段と、前記固定盤及び固定型を貫通し、先端部が前記固定型と前記可動型との分割面まで到達すると共に、内部にプランジャチップが取り付けられた射出プランジャを備えた射出スリーブと、前記射出スリーブの先端部と当接するように進退動手段によって進退自在に設けられた分流子と、前記金型手段が所定位置まで型閉することにより形成される前記分割面側の給湯空間から、溶湯を前記射出スリーブ内に注湯可能な給湯手段とを備え、前記分流子は、前記射出スリーブの先端部と当接することにより前記溶湯を前記射出スリーブ内に注湯するための注湯口を形成し、前記プランジャチップは、前記給湯手段が注湯を開始するときは前記射出スリーブの先端部に配置され、且つ前記給湯手段による注湯が予め設定された鋳込み量となり終了するまで、注湯開始から注湯状況に応じて前記射出スリーブ内を後退限まで後退移動すると共に、前記金型手段の型閉において前記可動型が所定の位置に到達したときに前記射出スリーブ内の前進移動を開始することを特徴とする。

本発明の一実施形態においては、前記プランジャチップが、前記鋳込み量に応じて前記射出スリーブ内に充填される前記溶湯のスリーブ充填率が所定の値となるように、前記後退限の位置を変更可能に取り付けられている。

本発明の他の実施形態においては、前記分流子が、前記金型手段が型閉し型締力発生中は、前記可動型に支持される。

本発明の更に他の実施形態においては、前記分流子が、前記金型手段が型開するときは、前記可動型と連動して移動する。

本発明の更に他の実施形態においては、前記射出スリーブ内を洗浄する洗浄手段が更に備えられ、前記洗浄手段が、前記金型手段の前記分割面側から前記射出スリーブ内を洗浄する。

本発明に係る射出成形方法は、固定盤に設けられた固定型及び可動盤に設けられた可動型からなる金型手段を所定位置まで型閉することにより、前記固定型と前記可動型との分割面側に給湯空間を形成する工程と、前記固定盤及び固定型を貫通し、先端部が前記分割面まで到達すると共に内部にプランジャチップが取り付けられた射出プランジャを備えた射出スリーブの前記先端部に、進退動手段によって前記先端部と当接するように進退自在に設けられると共に前記先端部と当接することにより溶湯を前記射出スリーブ内に注湯するための注湯口を形成する分流子を当接させる工程と、前記プランジャチップを前記先端部まで前進移動させる工程と、前記給湯空間から給湯手段によって前記注湯口を介して前記射出スリーブ内に注湯を開始すると共に、注湯が予め設定された鋳込み量となり終了するまで、注湯開始から注湯状況に応じて前記プランジャチップを前記射出スリーブ内の後退限まで後退移動させる工程と、前記可動型を前記所定位置から前記固定型に近付けて前記金型手段を型閉させる工程と、前記金型手段の型閉において前記可動型が所定の位置に到達したときに前記プランジャチップを前記後退限から前進移動させて溶湯を前記射出スリーブ内から射出する工程とを備えたことを特徴とする。

本発明の一実施形態においては、前記プランジャチップを前記後退限まで後退移動させる工程では、前記鋳込み量に応じて前記射出スリーブ内に充填される前記溶湯のスリーブ充填率が所定の値となるように前記後退限の位置を変更可能である。

本発明の他の実施形態においては、前記プランジャチップを前記後退限まで後退移動させる工程では、前記射出スリーブ内に充填される前記溶湯のスリーブ充填率が充填中において所定の値を維持するように前記プランジャチップが後退移動される。

本発明によれば、成形品の品質を向上させることができると共に、射出時間の短縮や、射出機構及び射出制御の簡素化を図ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る射出成形装置の全体構成を示す断面図である。同射出成形装置の全体構成を示す他の断面図である。同射出成形装置による射出成形工程を示すフローチャートである。同射出成形装置を射出成形工程順に示す断面図である。同射出成形装置を射出成形工程順に示す断面図である。同射出成形装置における可動金型及び射出プランジャの移動速度と移動時間との関係を示す図である。同射出成形装置の給湯手段のレイアウトを説明するための図である。同射出成形装置の給湯手段のレイアウトを説明するための図である。本発明の第２の実施形態に係る射出成形装置の全体構成を示す断面図である。本発明の第３の実施形態に係る射出成形装置の全体構成を示す断面図である。

以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係る射出成形装置及び射出成形方法を詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る射出成形装置の全体構成を示す断面図である。図２は、射出成形装置の全体構成を示す他の断面図である。図１に示すように、射出成形装置１００は、固定盤（固定プラテン）１に設けられた固定金型２と、可動盤３に設けられて固定金型２に対して接近及び離間する方向に前進後退移動（進退動）することにより、型閉及び型開される可動金型４とを備える。

可動金型４の分割面５ａ側には、キャビティ６、ゲート部７及びランナ部８が形成されており、ランナ部８に続く部分には、分流子２０を収容支持するための切欠からなる凹部９が形成されている。固定盤１及び固定金型２には、円筒状の射出スリーブ１０を収容するためのスリーブ孔１９が水平方向に貫通形成され、このスリーブ孔１９内に、先端部１０ａが固定金型２の分割面５ｂまで到達するように射出スリーブ１０が挿入配置されている。

射出スリーブ１０内には、先端にプランジャチップ１１が取り付けられた射出プランジャ１２が備えられており、この射出プランジャ１２は、射出スリーブ１０内をプランジャチップ１１が先端部１０ａまで到達する前進限及び所定位置の後退限の間で水平方向に進退動可能に設けられている。

なお、射出プランジャ１２は、例えば図示しない射出シリンダのピストンロッドにカップリングを介して接続されている。一方、分流子２０は、例えば可動盤３に設けられた油圧シリンダ２１のピストンロッド２２の先端に、可動金型４とは別体に取り付けられており、固定盤１側の射出スリーブ１０の先端部１０ａと当接するように、水平方向に進退動可能に設けられている。

このように構成された第１の実施形態に係る射出成形装置１００は、溶湯の注湯時に、図２に示すように、可動金型４が、可動盤３と共に固定金型２の分割面５ｂと可動金型４の分割面５ａとの間に、所定の隙間からなる給湯空間２９を形成するように近付けられる。そして、分流子２０は、射出スリーブ１０の先端部１０ａと当接するように移動配置される。

分流子２０は、射出スリーブ１０と当接することで、射出スリーブ１０内に溶湯を注湯するための注湯口２８を形成する。溶湯は、ラドル３０などを用いて、給湯空間２９側からこの注湯口２８を介して射出スリーブ１０内に注湯される。このとき、射出プランジャ１２は、ラドル３０による注湯量に合わせて射出スリーブ１０内を徐々に後退移動し、注湯が終了するときには後退限にプランジャチップ１１が位置するように移動する。

従って、図示のように、この射出成形装置１００は、射出スリーブ１０内に溶湯をスリーブ充填率をほぼ１００％近い状態で注湯することができる。これにより、射出時の空気の巻き込みや溶湯の酸化による様々な不具合を防止することができる。また、スリーブ充填率がほぼ１００％に近い状態となるため、射出スリーブ１０の長さを従来よりも短くすることができ、省スペース化を実現することができる。

更に、射出スリーブ１０の長さが短いので、注湯時や射出時の射出プランジャ１２のストローク量を少なくすることができ、特に射出時間の短縮を図ることができる。また、分流子２０が可動金型４とは別体に固定盤３に取り付けられているため、可動金型４を容易に交換することができ、汎用性を高めることができる。

次に、第１の実施形態に係る射出成形装置１００による射出成形方法について説明する。図３は、射出成形装置による射出成形工程を示すフローチャートである。図４及び図５は、射出成形装置を射出成形工程順に示す断面図である。図６は、射出成形装置における可動金型及び射出プランジャの移動速度と移動時間との関係を示す図である。

まず、図４（ａ）に示すように、射出成形装置１００を、可動金型４及び固定金型２が型開し、分流子２０が可動金型４の凹部９内に収容されると共に、射出プランジャ１２のプランジャチップ１１が後退限に位置している状態にする。

次に、図４（ｂ）に示すように、可動金型４と分流子２０を図中矢印で示すように、固定金型２との間に給湯空間２９を形成する状態まで近付け（ステップＳ１００）、図４（ｃ）に示すように、分流子２０を図中矢印で示すように前進移動させて、射出スリーブ１０の先端部１０ａと当接させる（ステップＳ１０２）。

そして、図４（ｄ）に示すように、射出プランジャ１２を図中矢印で示すように前進移動させて、プランジャチップ１１が射出スリーブ１０の先端部１０ａの前進限に位置している状態とする（ステップＳ１０４）。なお、このステップＳ１０４までの工程（動作）は、説明の便宜上それぞれに分けて説明したが、連動して同時に動作するように制御することが望ましい。

プランジャチップ１１を前進限まで移動させたら、図４（ｅ）に示すように、溶湯３１で満たされたラドル３０を給湯空間２９内に移動させ（ステップＳ１０６）、図４（ｆ）に示すように、ラドル３０を分流子２０の注湯口２８上で傾けて射出スリーブ１０内への注湯を開始し、溶湯３１が分流子２０とプランジャチップ１１とで構成される空間を満たしたら、これに併せて射出プランジャ１２を図中矢印で示すように後退移動させ、プランジャチップ１１を徐々に後退移動させる（ステップＳ１０８）。

このとき、プランジャチップ１１は、例えばラドル３０の傾斜角度、溶湯３１の注湯量、及び射出スリーブ１０の容積などの情報に基づき、注湯がスリーブ充填率をほぼ１００％に維持しながら、予め設定された鋳込み量となり終了する後退限までの距離を加味した後退移動速度で徐々に後退移動される。

そして、図４（ｇ）に示すように、徐々に後退移動されていたプランジャチップ１１が射出スリーブ１０内の後退限まで図中矢印で示すように後退移動されると同時に注湯を終了させ（ステップＳ１１０）、ラドル３０を給湯空間２９内から外部に移動させる。その後、図４（ｈ）に示すように、可動金型４を図中矢印で示すように前進移動させて型閉を開始すると共に、例えば完全に型閉する直前に図中矢印で示すように射出プランジャ１２を前進移動させてプランジャチップ１１の前進移動を開始する（ステップＳ１１２）。

すなわち、図６に示すように、射出成形装置１００では、可動金型４が実線で示すような移動速度及び移動時間で前進移動して、型閉が完了する直前に、射出プランジャ１２が点線で示すような移動速度及び移動時間で前進移動し、プランジャチップ１１の前進移動が開始されて射出スリーブ１０内の溶湯３１の射出が開始される。

このように、スリーブ充填率がほぼ１００％の状態で、完全に型閉する直前に射出が開始されても、分流子２０の注湯口２８の近傍箇所や可動金型４のランナ部８には空間が存在するため、このような部分を射出プランジャ１２の加速代とすることができ、溶湯３１が溢れてしまうことはない。

また、射出開始時にはスリーブ充填率がほぼ１００％の状態であるため、溶湯３１への空気などの混合を避けるために射出プランジャ１２を低速で前進移動させる必要がなく、完全に型閉する直前での射出開始及び短い射出スリーブ長と相俟って、従来のものよりも射出時間を大幅に短縮することが可能となる。

なお、上記例では、プランジャチップ１１の前進移動は、型閉が完了する直前に開始されたが、可動金型４が型閉において所定の位置に到達したときに開始されればよいので、型閉完了後に開始されてもよいし、可動金型４が型閉中で任意の位置にあるときに開始されてもよい。この場合、前進移動開始のトリガとして用いられる可動金型４の位置は、位置検出器を配置して直接検出したり、可動金型４が取り付けられた可動盤３を駆動する油圧シリンダなどの駆動装置の位置情報から間接的に検出したりすることで得るようにすればよい。

射出を開始したら、図５（ｉ）に示すように、射出プランジャ１２を図中矢印で示すように加速させながら前進移動させ、溶湯３１を分流子２０を介してランナ部８及びゲート部７側へ押し出し、図５（ｊ）に示すように、射出プランジャ１２を図中矢印で示すように移動させてプランジャチップ１１を一気に前進限まで前進移動させ、溶湯３１をキャビティ６内に射出し、冷却などを行ってキュアリングする（ステップＳ１１４）。

なお、このステップＳ１１４においては、分流子２０は、可動金型４の凹部９にて支持されるため、射出に伴う増圧時（すなわち、型締力発生中）に油圧シリンダ２１やピストンロッド２２に負荷がかかることはなく、これらの耐久性を向上させることができる。

キュアリングが完了したら、図５（ｋ）に示すように、可動金型４を図中矢印で示すように後退移動させると共にこれに連動して分流子２０を後退移動させて型開し、例えば図中矢印で示す方向に成形品３２を取り出す（ステップＳ１１６）。最後に、図５（ｌ）に示すように、スリーブスプレー３９を固定金型２の分割面５ｂ側に挿入し、射出スリーブ１０内を先端部１０ａ側から洗浄して（ステップＳ１１８）、射出成形工程を終了する。

なお、ラドル３０を備えた給湯手段の射出成形装置１００におけるレイアウトは、例えば次のようになる。図７及び図８は、射出成形装置の給湯手段（給湯機構）のレイアウトを説明するための図である。図７に示すように、給湯手段は、ロボットアームの先端に取り付けられたラドル３０を有する給湯装置３３と、溶湯３１が貯留されている炉３７とを備える。

そして、射出成形装置１００のコントロールパネル３８と装置本体１０１との間に、これら給湯装置３３及び炉３７が配置される。この場合、給湯時のラドル３０の移動軌跡は、図中矢印曲線で示すようなものとなる。一方、図８に示すように、給湯装置３３及び炉３７を、図７で示した配置とは装置本体１０１の反対側となるように配置してもよい。

このように、第１の実施形態に係る射出成形装置１００は、分流子２０が可動金型４と別体に備えられているため金型の交換が容易で汎用性が高い。また、給湯を給湯空間２９から行いこれに併せて射出プランジャ１２を後退させ、例えば完全に型閉する直前に射出を開始するため、固定盤１などを別途切り欠く必要が無く、剛性を損なうことなく射出ストロークを短くできて射出時間の短縮及び射出機構の簡素化を図ることができる。更に、給湯状況に合わせてスリーブ充填率がほぼ１００％となるように射出プランジャ１２を後退させるので、溶湯を酸化させることなくスリーブ充填率を高めつつ鋳込み量を自在に制御することができる。

［第２の実施形態］
図９は、本発明の第２の実施形態に係る射出成形装置の全体構成を示す断面図である。図９に示すように、第２の実施形態に係る射出成形装置１００Ａは、分流子２０の配置態様及び移動方向が、第１の実施形態に係る射出成形装置１００と相違している。

すなわち、分流子２０は、図中矢印で示すように、固定金型２の分割面５ｂに沿った方向に進退動して射出スリーブの先端部１０ａと当接可能となるように、図示しない装置本体１０１に取り付けられた油圧シリンダ２１のピストンロッド２２の先端に取り付けられている。この第２の実施形態に係る射出成形装置１００Ａによっても、上記第１の実施形態に係る射出成形装置１００と同様の作用効果を奏することができる。

［第３の実施形態］
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る射出成形装置の全体構成を示す断面図である。図１０に示すように、第３の実施形態に係る射出成形装置１００Ｂは、分流子２０の配置態様が、第１及び第２の実施形態に係る射出成形装置１００，１００Ａと相違している。

すなわち、分流子２０は、図中矢印で示すように、第１の実施形態に係る射出成形装置１００の分流子２０と同様の方向に進退動し、射出スリーブ１０の先端部１０ａと当接可能となるように配置されているが、ピストンロッド２２を有する油圧シリンダ２１が、固定盤１の前面における固定金型２の下方に取り付けられている点が相違している。この第３の実施形態に係る射出成形装置１００Ｂによっても、上記第１及び第２の実施形態に係る射出成形装置１００，１００Ａと同様の作用効果を奏することができる。

１固定盤
２固定金型
３可動盤
４可動金型
５ａ，５ｂ分割面
６キャビティ
７ゲート部
８ランナ部
９凹部
１０射出スリーブ
１０ａ先端部
１１プランジャチップ
１２射出プランジャ
１９スリーブ孔
２０分流子
２１油圧シリンダ
２２ピストンロッド
２８注湯口
２９給湯空間
３０ラドル
３１溶湯
３２成形品
３３給湯装置
３７炉
３８コントロールパネル
３９スリーブスプレー
１００射出成形装置

Claims

固定盤に設けられた固定型及び可動盤に設けられた可動型からなる金型手段と、
前記固定盤及び固定型を貫通し、先端部が前記固定型と前記可動型との分割面まで到達すると共に、内部にプランジャチップが取り付けられた射出プランジャを備えた射出スリーブと、
前記射出スリーブの先端部と当接するように進退動手段によって進退自在に設けられた分流子と、
前記金型手段が所定位置まで型閉することにより形成される前記分割面側の給湯空間から、溶湯を前記射出スリーブ内に注湯可能な給湯手段とを備え、
前記分流子は、前記射出スリーブの先端部と当接することにより前記溶湯を前記射出スリーブ内に注湯するための注湯口を形成し、
前記プランジャチップは、前記給湯手段が注湯を開始するときは前記射出スリーブの先端部に配置され、且つ前記給湯手段による注湯が予め設定された鋳込み量となり終了するまで、注湯開始から注湯状況に応じて前記射出スリーブ内を後退限まで後退移動すると共に、前記金型手段の型閉において前記可動型が所定の位置に到達したときに前記射出スリーブ内の前進移動を開始する
ことを特徴とする射出成形装置。
前記プランジャチップは、前記鋳込み量に応じて前記射出スリーブ内に充填される前記溶湯のスリーブ充填率が所定の値となるように、前記後退限の位置を変更可能に取り付けられている
ことを特徴とする請求項１記載の射出成形装置。
前記分流子は、前記金型手段が型閉し型締力発生中は、前記可動型に支持される
ことを特徴とする請求項１又は２記載の射出成形装置。
前記分流子は、前記金型手段が型開するときは、前記可動型と連動して移動する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の射出成形装置。
前記射出スリーブ内を洗浄する洗浄手段を更に備え、
前記洗浄手段は、前記金型手段の前記分割面側から前記射出スリーブ内を洗浄する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の射出成形装置。
固定盤に設けられた固定型及び可動盤に設けられた可動型からなる金型手段を所定位置まで型閉することにより、前記固定型と前記可動型との分割面側に給湯空間を形成する工程と、
前記固定盤及び固定型を貫通し、先端部が前記分割面まで到達すると共に内部にプランジャチップが取り付けられた射出プランジャを備えた射出スリーブの前記先端部に、進退動手段によって前記先端部と当接するように進退自在に設けられると共に前記先端部と当接することにより溶湯を前記射出スリーブ内に注湯するための注湯口を形成する分流子を当接させる工程と、
前記プランジャチップを前記先端部まで前進移動させる工程と、
前記給湯空間から給湯手段によって前記注湯口を介して前記射出スリーブ内に注湯を開始すると共に、注湯が予め設定された鋳込み量となり終了するまで、注湯開始から注湯状況に応じて前記プランジャチップを前記射出スリーブ内の後退限まで後退移動させる工程と、
前記可動型を前記所定位置から前記固定型に近付けて前記金型手段を型閉させる工程と、
前記金型手段の型閉において前記可動型が所定の位置に到達したときに前記プランジャチップを前記後退限から前進移動させて溶湯を前記射出スリーブ内から射出する工程とを備えた
ことを特徴とする射出成形方法。
前記プランジャチップを前記後退限まで後退移動させる工程では、前記鋳込み量に応じて前記射出スリーブ内に充填される前記溶湯のスリーブ充填率が所定の値となるように前記後退限の位置を変更可能である
ことを特徴とする請求項６記載の射出成形方法。
前記プランジャチップを前記後退限まで後退移動させる工程では、前記射出スリーブ内に充填される前記溶湯のスリーブ充填率が充填中において所定の値を維持するように前記プランジャチップが後退移動される
ことを特徴とする請求項６記載の射出成形方法。