JP6544875B1 - 軽金属射出成形機の射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽金属射出成形機において、プランジャを円滑に移動し、溶湯のもれを防止し、成形品の巣の発生を防止し、さらに軽金属の材料棒を円滑に供給する。【解決手段】射出シリンダ（２０）のプランジャ挿入口（３１ａ）の周囲を囲んで中を不活性ガス雰囲気にする第１不活性ガス貯留部（６１）と、溶融シリンダ（２０）内の余剰の溶湯を収容し、溶湯の上方を不活性ガス雰囲気にする第２不活性ガス貯留部（６２）とを備え、第１不活性ガス貯留部内の不活性ガスの圧力（Ｐ１）が、射出シリンダ（３０）内を含め当該射出シリンダ内に連通する部分の中の溶湯の一番高い位置（ｈｍａｘ）と一番低い位置（ｈｍｉｎ）の高さの差分（Δｈ）に溶湯の比重（ｓ）を乗算した値に基づいて求まる圧力（Ｐｉ）と、第２不活性ガス貯留部内の不活性ガスの圧力（Ｐ２）とを加算した圧力以下に設定される（Ｐｉ＋Ｐ２＝Ｐ０≧Ｐ１）。【選択図】図１

Description

本発明は、マグネシウム合金またはアルミニウム合金などの軽金属の材料棒を溶融シリンダの中で溶湯に溶融し、溶湯を射出シリンダの中に供給し、そして、射出シリンダの中のプランジャで溶湯を金型の中に射出して成形品を得る軽金属射出成形機の射出装置において、プランジャを円滑に移動すること、溶湯のもれを防止すること、成形品の鬆（す）の発生を防止すること、さらには材料棒を円滑に供給することに関する。

軽金属射出成形機は、射出装置と型締装置とそれらを制御する制御装置を有する。射出装置は、射出シリンダの中の軽金属の溶湯をプランジャで押し出して型締装置に取り付けた金型の中に射出する。

特許文献１のダイカスト装置は、溶解炉などで軽金属の材料を溶湯に溶融し、射出シリンダに相当するスリーブの中に溶湯を供給し、スリーブの中のプランジャを前進させて金型の中に溶湯を射出します。溶湯は、下から上に供給管を通り、スリーブの内周面に開口する供給口からスリーブの中に供給される。スリーブは、一端に金型が接続されて、他端に密閉箱が接続されている。密閉箱の中は、プランジャとその駆動部の一部が収容されていて、不活性ガスが充満している。特許文献１のダイカスト装置は、溶湯の供給を完了して、プランジャが前進してプランジャヘッドが供給口を超えると、密閉箱の中の不活性ガスが供給管の中に流れ込む。不活性ガスは、供給配管の内壁に付着した溶湯の酸化を抑えて、内壁に酸化物が堆積して供給管を詰まらせることを防止する。

特許文献２の軽金属射出成形機の射出装置は、軽金属の材料棒に相当するビレットを溶湯に溶融する溶融ユニットと、溶融ユニットから供給される溶湯をプランジャで射出する射出ユニットと、溶融ユニットと射出ユニットを連通する連通路が形成されている連結部材とを有する。

溶融ユニットは、前端に連通路が接続され、後端の開口からビレットが順次供給される溶融シリンダを有する。溶融シリンダは、ヒータによる加熱によって後端から前端に向かうにつれてビレットを強く溶融する。ビレットの外形は、溶融シリンダの後端の内径よりもわずかに小径である。溶融シリンダの後端とビレットの間は、溶湯のある程度に軟化した状態にあって溶湯のバックフローを防止する程度に固化した固化物であるシール部材でシールされている。シール部材は、前進移動するビレットを円滑に摺動する。

射出ユニットは、前端に射出ノズルが接続され、後端の開口からプランジャが収められる射出シリンダを有する。射出シリンダは、シリンダ孔とプランジャの先端面で囲まれた射出室を有する。射出シリンダは、プランジャが後退すると、接続した連通路から所定の容量の溶湯を射出室の中に計量して貯留し、プランジャが前進すると、射出ノズルから射出室の中の溶湯を射出する。連通路は、逆流防止装置によって、溶湯を計量するときに開かれ、溶湯を射出するときに閉じられる。プランジャの外形は、射出シリンダの後端の内径よりもわずかに小径である。射出シリンダの後端とプランジャの間は、溶湯のある程度に軟化した状態にあって溶湯のバックフローを防止する程度に固化した固化物であるシール部材でシールされている。シール部材は、前進後退移動するプランジャを円滑に摺動する。

特許文献２の軽金属射出成形機の射出装置は、準備段階において、溶融シリンダと射出シリンダの中の空気等のガスを少ない量の不活性ガスで置換して、成形中において、シール部材で空気等のガスの侵入を防止する。

特公平７−１０６４４４号公報 特許第４１１９８９２号公報

特許文献１のダイカスト装置は、プランジャが前進したあと供給管に不活性ガスが流れ込む。供給管の中の不活性ガスは、プランジャが後退したあと溶湯と一緒にスリーブの中の射出室に流れ込む。また、密閉箱の中の不活性ガスは、プランジャが後退する際にプランジャとスリーブの間から巻き込まれるようにして射出室にわずかに侵入するおそれがある。射出室の中の不活性ガスは、溶湯と一緒に金型の中に射出されて、金型に有するガス抜き機構の排気能力を超えると成形品に鬆を発生させる。

特許文献２の軽金属射出成形機の射出装置は、成形サイクルを繰り返す中でシール部材の少なくとも一部が空気等の外気に触れて酸化して酸化物が生成されるおそれがある。酸化物を含むシール部材は、ビレットおよびプランジャに対して摩擦抵抗が増大して、ビレットおよびプランジャが円滑に移動することを妨げるおそれがある。酸化物を含むシール部材と酸化物を含まないシール部材は、溶湯が適性なシール性能を有する軟化状態を維持可能な温度範囲が異なる。酸化物は、シール部材の適正なシール性能を維持するための温度制御を難しくするおそれがある。

また特許文献２の軽金属射出成形機の射出装置は、溶融ユニットにおいて、ビレットの表面に生成された酸化物で表面の面粗度が悪くなる。表面の凹凸にガスが入り込んだビレットは、ガスを巻き込みながら溶融シリンダの中に供給されるおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みて、プランジャを円滑に移動し、溶湯のもれを防止し、成形品の鬆の発生を防止し、さらに軽金属の材料棒を円滑に供給することを可能にする軽金属射出成形機の射出装置を提供することを主たる目的とする。

本発明の軽金属射出成形機の射出装置（１）は、上記課題を解決するために、溶融シリンダ（２０）の中に供給される軽金属の材料棒（２２）を溶融シリンダの中で溶湯に溶融する溶融ユニット（２）と、溶融シリンダから射出シリンダ（３０）の中に供給される溶湯を射出シリンダの中で進退するプランジャ（３２）で射出する射出ユニットと、溶融ユニットと射出ユニットを連結し、溶融シリンダの中と射出シリンダの中を連通する連通路（２１）が形成されている連結部材（４）とを備える軽金属射出成形機の射出装置（１）において、不活性ガスを常時供給する不活性ガス供給装置と、プランジャを挿入する射出シリンダのプランジャ挿入口（３１ａ）と射出シリンダの外部に露出しているプランジャの少なくとも一部分とを収容して、その中を前記不活性ガスの雰囲気にする第１不活性ガス貯留部（６１）と、溶融シリンダの中に連通して溶融シリンダの中の余剰の溶湯を収容し、収容した溶湯の上方を不活性ガス雰囲気にする第２不活性ガス貯留部（６２）とを備えて、第１不活性ガス貯留部は、第１ガス供給口（６１ａ）と第１ガス排出口（６１ｂ）が形成されて、第２不活性ガス貯留部は、第２ガス供給口（６２ａ）と第２ガス排出口（６２ｂ）が形成されて、第１ガス供給口と第２ガス供給口は、それぞれ不活性ガス供給装置に接続されて、第１ガス排出口と第２ガス排出口は、それぞれリリーフバルブに接続されて、第１不活性ガス貯留部の中の前記不活性ガスの圧力（Ｐ１）が、射出シリンダの中を含め射出シリンダの中に連通する部分の中の溶湯の一番高い位置（ｈｍａｘ）と一番低い位置（ｈｍｉｎ）の高さの差分（Δｈ）に溶湯の比重を乗算した値に基づいて求められる圧力（Ｐｉ）と、第２不活性ガス貯留部の中の前記不活性ガスの圧力（Ｐ２）と、を加算して求められる圧力（Ｐ０＝Ｐｉ＋Ｐ２）以下の圧力（Ｐ０≧Ｐ１）に設定されていることを特徴とする。

また、本発明の軽金属射出成形機の射出装置（１）は、材料棒（２２）を挿入する溶融シリンダ（２０）の材料棒挿入口（２１ａ）と材料棒挿入口に挿入される直前の材料棒の少なくとも一部とを収容して、その中を不活性ガスの雰囲気にする第３不活性ガス貯留部（６３）を備えて、第３不活性ガス貯留部は、第３ガス供給口（６３ａ）と第３ガス排出口（６３ｂ）が形成されて、第３ガス供給口は、不活性ガス供給装置に接続されて、第３ガス排出口は、リリーフバルブに接続されて、不活性ガスは、アルゴンガスであり、第１ガス供給口は、第１ガス排出口の高さ以下の位置に設けられ、第２ガス供給口は、第２ガス排出口の高さ以下の位置に設けられ、第３ガス供給口は、第３ガス排出口の高さ以下の位置に設けられ、第１不活性ガス貯留部の中の前記不活性ガスの圧力が、プランジャを所定の位置まで後退させたときの、射出シリンダの中を含め当該射出シリンダの中に連通する部分の中の溶湯の一番高い位置と一番低い位置の高さの差分に溶湯の比重を乗算した値に基づいて求められる圧力と、第２不活性ガス貯留部の中の前記不活性ガスの圧力と、を加算して求められる圧力以下の圧力に設定されているとよい。

本発明の軽金属射出成形機の射出装置は、プランジャを円滑に移動させることを可能にし、溶湯のもれを防止することを可能にし、成形品の鬆の発生を防止することを可能にし、さらに軽金属の材料棒を円滑に供給することを可能にする。総じて本発明の軽金属射出成形機は、成形品の高い品質と高い生産性を両立することを可能にする。

本発明の軽金属射出成形機の射出装置の基本的な構成を示す断面図である。

軽金属射出成形機は、射出装置と、型締装置と、それらを制御する制御装置とを有する。射出装置は、例えば、図１で示される。図１は、本発明の軽金属射出成形機の射出装置１の基本的な構成を示している。型締装置と制御装置は、図示省略される。型締装置は、金型装置を搭載し、金型装置を開閉または型締めする。図示省略する金型装置は、例えば、固定側金型と可動側金型を有する。なお、各種装置を駆動する駆動源は、詳しい説明を省略するが、油圧式、空圧式または電動式などの各種方式の駆動源が適宜使用されている。

軽金属射出成形機は、型締装置で金型装置を閉じ、さらに型締めし、射出装置１で金型装置の中のキャビティ空間に向けて軽金属の溶湯を射出して充填し、金型装置の中で軽金属の溶湯を冷まして固めたあと、型締装置で金型を開いて成形品を取り出す。

実施の形態の軽金属射出成形機は、成形材料が軽金属である射出成形機に適する構造を有する。本発明における軽金属は、比重が４以下の金属をいう。実用上は、特に、アルミニウムとマグネシウムが成形材料として有効である。成形材料がアルミニウムの場合、溶損しないように、成形材料と接触する部位は、基本的にサーメット系の材料で被覆されている。

図１に示す実施の形態の軽金属射出成形機の射出装置１は、溶融シリンダ２０を有する溶融ユニット２と、射出シリンダ３０を有する射出ユニット３と、溶融シリンダ２０の中と射出シリンダ３０の中を連通する連通路４０が形成されている連結部材４と、連通路４０を開閉する逆流防止装置５と、を含む。射出シリンダ３０と溶融シリンダ２０と連結部材４は、ヒータが巻き回されている。

溶融ユニット２は、溶融シリンダ２０の中に軽金属の材料棒（以下、ビレット２２と称する。）を押し込むためのビレット押出装置２３を有する。図１に示す溶融シリンダ２０は、射出シリンダ３０の上方に水平に設置されている。連結部材４は、溶融シリンダ２０の先端側の下部に接続されている。連通路４０は、溶融シリンダ２０のシリンダ孔の先端側の下部に開口している。ビレット２２は、所定の長さの丸棒の形であって順番に溶融シリンダ２０の中に押し込まれる。ビレット２２は、加熱されている溶融シリンダ２０の中を前進するにしたがい温度が上昇して溶融する。ビレット２２は、前進することで溶融する前の軟化した部分が拡径する。ビレット２２の拡径部は、溶融シリンダ２０のシリンダ孔に摺動可能に当接して、溶融シリンダ２０とビレット２２の間をシールする。

溶融シリンダ２０のシリンダ孔の内径は、後端部がその他の部分よりも小さくかつビレット２２の外径よりも大きい。図１に示す溶融シリンダ２０は、後端部に縮径部２１を有する。縮径部２１の内径は、溶融シリンダ２０のシリンダ孔の内径よりも小さくかつビレット２２の外径よりも大きい。溶融シリンダ２０と縮径部２１は、一体に形成されてもよい。

図１に示す溶融シリンダ２０は、後端部の温度がヒータで制御されて、縮径部２１とビレット２２の間に溶湯のある程度に軟化した状態にあって溶湯のバックフローを防止する程度に固化した固化物であるシール部材を生成する。シール部材は、溶融シリンダ２０の後端部とビレット２２の間をシールして、溶湯のもれを防止する。シール部材は、溶融シリンダ２０とビレット２２の間の摩擦を小さくしてビレット２２の円滑な移動を可能にする。シール部材は、縮径部２１の内周面に形成される還状溝または溶融シリンダ２０のシリンダ孔と縮径部２１の間の段差に引っかかることで溶湯の圧力を受けても溶融シリンダ２０の後端部から抜け出ない。なお、ビレット２２は、予熱装置２４で予熱したあと、溶融シリンダの中に供給されてもよい。予熱されたビレット２２は、縮径部２１を通過したあとに速やかに溶湯に溶融する温度まで加熱される。

射出ユニット３は、射出シリンダ３０の先端に取り付けられている射出ノズル３５と、射出シリンダ３０の中で前後に移動するプランジャ３２と、プランジャ３２を駆動するためのプランジャ駆動装置３３とを有する。図１に示す射出シリンダ３０は、溶融シリンダ２０の下方に水平に設置されている。プランジャ３２とプランジャ駆動装置３３の駆動軸は、カップリング３４で接続されている。連結部材４は、射出シリンダ３０の先端側の上部に接続されている。連通路４０は、射出シリンダ３０のシリンダ孔の先端側の上部に開口している。

射出シリンダ３０のシリンダ孔の内径は、後端部がその他の部分よりも小さくかつプランジャ３２の外形よりも大きい。図１に示す射出シリンダ３０は、後端部に縮径部３１を有する。縮径部３１の内径は、射出シリンダ３０のシリンダ孔の内径よりも小さくかつプランジャ３２の外径よりも大きい。射出シリンダ３０と縮径部３１は、一体に形成されてもよい。

図１に示す射出シリンダ３０は、後端部の温度がヒータで制御されて、縮径部３１とプランジャ３２の間に溶湯のある程度に軟化した状態にあって溶湯のバックフローを防止する程度に固化した固化物であるシール部材を生成する。シール部材は、射出シリンダ３０の後端部とプランジャ３２の間をシールして、溶湯のもれを防止する。シール部材は、射出シリンダ３０とプランジャ３２の間の摩擦を小さくしてプランジャ３２の円滑な移動を可能にする。シール部材は、縮径部３１の内周面に形成される還状溝または射出シリンダ３０のシリンダ孔と縮径部３１の間の段差に引っかかることで溶湯の圧力を受けても射出シリンダ３０の後端部から抜け出ない。

逆流防止装置５は、溶融シリンダ２０のシリンダ孔の中に開口する連通路４０の開口部の周囲に形成される弁座４１と、溶融シリンダ２０の中で弁座４１に着座する弁棒５０と、弁棒５０を弁座４１に向かって前後移動させる弁棒駆動装置５１とを有する。図１に示す逆流防止装置５は、後述される第２不活性ガス貯留部６２の上に弁棒駆動装置５１が設けられて、第２不活性ガス貯留部６２の中を通して弁棒５０が設けられている。弁座４１は、溶融シリンダ２０のシリンダ孔の先端側の下部に開口する連通路４０の開口部の周囲に形成されている。弁棒５０は、下降して弁座４１に着座して連通路４０を閉じ、上昇して弁座４１から離れて連通路４０を開く。弁棒５０は、弁棒５０の先端を冷却するために内部に冷却媒体を通す冷却配管５０ａを有してもよい。例えば、弁棒５０は、弁座４１に着座する直前に先端部が冷却されて、先端部の周囲に溶湯がある程度軟化した状態の固化物を形成してもよい。弁棒５０先端の固化物は、弁棒５０が弁座４１に着座する際に弁座４１に倣って変形して、弁棒５０と弁座４１の間の隙間を無くすことで溶湯のもれを防止することができる。

図１に示す実施の形態の軽金属射出成形機の射出装置１は、つぎのように動作する。逆流防止装置５が連通路４０を閉じる。ビレット押出装置２３がビレット２２を溶融シリンダ２０の中に供給する。予め溶融シリンダ２０の中でビレット２２を溶湯に溶融する。逆流防止装置５が連通路４０を開く。射出シリンダ３０の中のプランジャ３２が後退する。溶融シリンダ２０の中の溶湯が連通路４０を通して射出シリンダ３０の中に落下する。プランジャ３２が後退する位置で溶湯を計量する。そのあと逆流防止装置５が連通路４０を閉じる。プランジャ３２が前進して射出シリンダ３０の中の溶湯を射出ノズル３５を通して金型装置のキャビティ空間に射出する。

溶融シリンダ２０の中の溶湯は、溶融シリンダ２０の中に不活性ガスが供給されることで射出シリンダの中に移動することができる。また、溶融シリンダ２０の中の溶湯は、溶融シリンダ２０の中にビレット２２が押し込まれることで射出シリンダの中に移動することができる。溶融シリンダ２０に後述される第２不活性ガス貯留部６２を有する場合であれば、ビレット２２が溶湯を押す圧力と第２不活性ガス貯留部６２の中の不活性ガスの圧力を同等にすることによって、溶融シリンダ２０の中にビレット２２が押し込まれることで、溶湯が第２不活性ガス貯留部６２に収容されることなく、射出シリンダ３０の中に供給することができる。また、後述される第２不活性ガス貯留部６２は、連通路４０を閉じて、溶融シリンダ２０の中にビレット２２を供給することで、予め溶湯を溜めておくことができる。第２不活性ガス貯留部６２の中の溶湯は、連通路４０を開いて、第２不活性ガス貯留部６２に不活性ガスを供給することで、自重または不活性ガスの圧力で連通路４０を通して射出シリンダ３０の中に移動する。

ここからは、本発明の特有の構成が説明される。

射出シリンダ３０は、プランジャ３２を挿入する射出シリンダ３０のプランジャ挿入口３１ａと、射出シリンダ３０の外部に露出しているプランジャ３２の少なくとも一部分を収容して、その中を不活性ガス雰囲気にする第１不活性ガス貯留部６１が接続されている。図１に示す射出シリンダ３０のプランジャ挿入口３１ａは、縮径部３１のプランジャ駆動装置３３側の開口部である。図１に示す第１不活性ガス貯留部６１は、一端を射出シリンダ３０に接続して、他端をプランジャ駆動装置３３のハウジングに接続して、プランジャ挿入口３１ａの周囲を密閉している。また例えば、第１不活性ガス貯留部６１は、一端を射出シリンダ３０の縮径部３１に接続して、他端をプランジャ３２の外周にわずかな隙間をあけて設けてもよい。第１不活性ガス貯留部６１にわずかな隙間があっても、第１不活性ガス貯留部６１は、内部に連続して少量の不活性ガスを供給するだけで外気の侵入を防止できる。

溶融シリンダ２０は、溶融シリンダ２０の中に連通して溶融シリンダ２０の中の余剰の溶湯を収容して、その収容した溶湯の上方を不活性ガス雰囲気にする第２不活性ガス貯留部６２が接続されている。図１に示す第２不活性ガス貯留部６２は、水平に設置されている溶融シリンダ２０の先端側の上部に設けられている。また、図１に示す第２不活性ガス貯留部６２は、上に逆流防止装置５の弁棒駆動装置５１が設けられて、内部に上下に移動する弁棒５０を通して、溶融シリンダ２０の余剰の溶湯を収容する部分を密閉している。第２不活性ガス貯留部６２は、収容する溶湯の液面の高さを検出する液面センサ２５を有して、予め設定されている収容可能な容量を超えて溶湯を収容しないように不活性ガスの供給量および不活性ガスの圧力が制御され、あるいは、ビレット２２の供給が制御されている。第２不活性ガス貯留部６２は、溶融シリンダ２０の中、射出シリンダ３０の中および連通路４０の中に侵入した不活性ガスや空気などの各種ガスを集めることができる。

さらに溶融シリンダ２０は、ビレット２２を挿入する溶融シリンダ２０の材料棒挿入口２１ａと材料棒挿入口２１ａに挿入される直前のビレット２２の少なくとも一部を収容して、その中を不活性ガス雰囲気にする第３不活性ガス貯留部６３が接続されている。図１に示す溶融シリンダ２０の材料棒挿入口２１ａは、縮径部２１のビレット押出装置側の開口部である。図１に示す第３不活性ガス貯留部６３は、一端を縮径部２１に接続して、他端を予熱装置２４で予熱されたあとであって、溶融シリンダ２０の縮径部２１に挿入される直前のビレット２２の外周にわずかな隙間をあけて設けられている。第３不活性ガス貯留部６３にわずかな隙間があっても、第３不活性ガス貯留部６３は、内部に連続して少量の不活性ガスを供給するだけで外気の侵入を防止できる。また例えば、第３不活性ガス貯留部６３は、一端を溶融シリンダ２０に接続して、他端を予熱装置２４を含むビレット押出装置２３のハウジングに接続して、材料棒挿入口の周囲を密閉することができる。なお、不活性ガスは、水分を多く含まないので、ビレット２２の乾燥に役立つ。

第１不活性ガス貯留部６１は、第１ガス供給口６１ａと第１ガス排出口６１ｂを有する。第２不活性ガス貯留部６２は、第２ガス供給口６２ａと第２ガス排出口６２ｂを有する。第３不活性ガス貯留部６３は、第３ガス供給口６３ａと第３ガス排出口６３ｂを有する。第１から第３ガス供給口６１ａ、６２ａ、６３ａは、不活性ガスを供給するための図示省略の不活性ガス供給装置に接続されている。第１から第３ガス排出口６１ｂ、６２ｂ、６３ｂは、内部の不活性ガスの圧力が所定の圧力を超えるとバルブが開かれて内部の不活性ガスを外に排出することで、一定の圧力を維持するためのリリーフバルブが接続されている。第１から第３不活性ガス貯留部６１、６２、６３の内部は、常時または所定のタイミングで少量の不活性ガスが供給されることで空気等のガスを外に排除して、所定の圧力の不活性ガスの雰囲気が維持されている。第１から第３ガス排出口６１ｂ、６２ｂ、６３ｂの内部の不活性ガスの圧力は、圧力センサを設けて、圧力センサの出力に基づいて不活性ガス供給装置から供給される不活性ガスの供給量を制御してもよい、第１から第３ガス排出口６１ｂ、６２ｂ、６３ｂから排出される不活性ガスの排出量を調整してよい。

不活性ガスは、例えば、アルゴンガス（Ａｒ）や窒素ガス（Ｎ２）である。アルゴンガスと窒素ガスは、空気に対する比重が異なる。アルゴンガスは、空気よりも比重が重い。アルゴンガスは、窒素ガスに比べてアルミニウムおよびマグネシウムに対する反応がより少ない。不活性ガスは、アルゴンガスの方が窒素ガスよりも好ましい。不活性ガスにアルゴンガスを使う場合には、第１ガス供給口６１ａが第１ガス排出口６１ｂの高さ以下の位置に設けられ、第２ガス供給口６２ａが第２ガス排出口６２ｂの高さ以下の位置に設けられ、そして、第３ガス供給口６３ａは、第３ガス排出口６３ｂの高さ以下の位置に設けられるとよい。不活性ガスにアルゴンガスを使う場合には、第２ガス供給口６２ａが図示省略されるパイプ部材によって第２ガス排出口６２ｂよりも低い位置に設けられてもよい。第１から第３不活性ガス貯留部６１、６２、６３は、アルゴンガスを充満させることで、上方に空気などのガスが溜まりやすい。第１から第３不活性ガス貯留部６１、６２、６３の中に所定のタイミングで少量のアルゴンガスを供給するだけで、上方の第１から第３ガス排出口６１ｂ、６２ｂ、６３ｂから空気などのガスのみを容易に排出でき、所定の圧力の不活性ガスの雰囲気を少ない量のアルゴンガスで維持できる。

窒素ガスは、空気よりも比重が軽い。不活性ガスに窒素ガスを使う場合には、第１ガス供給口６１ａが第１ガス排出口６１ｂよりも高い位置に設けられ、第２ガス供給口６２ａが第２ガス排出口６２ｂよりも高い位置に設けられ、そして、第３ガス供給口６３ａは、第３ガス排出口６３ｂよりも高い位置に設けられるとよい。不活性ガスに窒素ガスを使う場合には、第２ガス排出口６２ｂが図示省略されるパイプ部材によって第２ガス供給口６２ａよりも低い位置に設けられるとよい。

第１から第３ガス供給口および第１から第３ガス排出口は、空間の中の空気を不活性ガスに速やかに置換できる位置にそれぞれ配置されるとよい。

射出シリンダ３０とプランジャ３２の間のシール部材は、不活性ガスの雰囲気に維持されている第１不活性ガス貯留部６１の中にあるので酸化物が生成されない。プランジャ３２は、円滑に前進後退できる。射出シリンダ３０は、不活性ガスを連通路４０を通して第２不活性ガス貯留部６２で回収可能である。溶融シリンダ２０とビレット２２の間のシール部材は、不活性ガスの雰囲気に維持されている第３不活性ガス貯留部６３の中にあるので酸化物が生成されない。ビレット２２は、円滑に前進できる。溶融シリンダ２０は、ビレット２２の表面の凹凸に入り込んだ不活性ガスを第２不活性ガス貯留部６２で回収可能である。不活性ガスは、溶融シリンダ２０から射出シリンダ３０に移動しない。

第１不活性ガス貯留部６１の中の不活性ガスは、後退するプランジャ３２にわずかに巻き込まれて射出シリンダ３０の中に侵入する可能性がある。第１不活性ガス貯留部６１の中の不活性ガスは、連通路４０が開いた状態で、プランジャ３２が後退する際に射出シリンダ３０の中の溶湯に作用している圧力以下の圧力であれば射出シリンダ３０の中に進入しない。

図１に示す実施の形態の軽金属射出成形機の射出装置１において、プランジャ３２が後退する際に連通路４０は、開いている。第１不活性ガス貯留部６１の中の不活性ガスの圧力Ｐ１は、射出シリンダ３０の中の溶湯に作用する圧力Ｐ０以下の圧力に設定される（Ｐ１≦Ｐ０）。圧力Ｐ０は、射出シリンダ３０の中を含め当該射出シリンダ３０の中に連通する部分の中の溶湯の一番高い位置ｈｍａｘと一番低い位置ｈｍｉｎの高さの差分Δｈ（＝ｈｍａｘ−ｈｍｉｎ）に溶湯の比重ｓを乗算した値に基づいて求められる圧力Ｐｉと、第２不活性ガス貯留部６２の中の不活性ガスの圧力Ｐ２と、を加算することで求められる（Ｐ１≦Ｐ０＝Ｐｉ＋Ｐ２）。圧力Ｐ１は、圧力Ｐ０よりも小さく、圧力Ｐ０に対して十分な圧力差があるとよい。射出シリンダ３０の中を含め当該射出シリンダ３０の中に連通する部分は、射出ノズル３５の中、連通路４０の中、溶融シリンダ２０の中、および、第２不活性ガス貯留部６２の中を含んでいる。

図１に示す実施の形態の射出装置１は、基本的に溶融シリンダ２０の中の溶湯が密閉されているので、溶融シリンダ２０の中から射出シリンダ３０の中に自重による落下などで移動した溶湯の分の空間を補うために、溶融シリンダ２０の中にビレット２２が供給されるか、または、不活性ガス貯留部６２の中に不活性ガスが供給される。

溶融シリンダ２０から射出シリンダ３０の中に溶湯を供給するときに、溶融シリンダ２０の中にビレット２２を供給すると、溶湯の一番高い位置ｈｍａｘは、プランジャ３２が後退する位置に関係なく一定を保つことができる。

溶融シリンダ２０から射出シリンダ３０の中に溶湯を供給するときに、第２不活性ガス貯留部６２の中に不活性ガスを供給すると、プランジャ３２が後退するに従い溶湯の一番高い位置ｈｍａｘが下がる。溶湯の一番高い位置ｈｍａｘがプランジャ３２が後退する所定の位置で変動することを考慮して圧力Ｐｉを求めるとよい。例えば、計量が完了したときにおける溶湯の一番高い位置ｈｍａｘを採用するとよい。また、例えば、プランジャ３２が後退可能な限界位置まで後退した時における溶湯の一番高い位置ｈｍａｘを採用してもよい。また、例えば、圧力Ｐ１を圧力Ｐ０の２分の１ないし３分の１などに設定して、圧力Ｐ０に対して十分な圧力差を持たせるようにしてもよい。

図１に示す射出装置１の中の溶湯で一番高い位置ｈｍａｘは、ビレット２２の供給なしに計量が完了する位置までプランジャ３２が後退したときの第２不活性ガス貯留部６２の中の溶湯の液面の高さである。図１に示す射出装置１の中の溶湯で一番低い位置ｈｍｉｎは、射出シリンダ３０の中の下部の高さである。高さの差分Δｈは、第２不活性ガス貯留部６２の中の溶湯の液面の高さと射出シリンダ３０の中の下部の高さの差（Δｈ＝ｈｍａｘ−ｈｍｉｎ）となる。

以上説明した本発明は、この発明の精神および必須の特徴的事項から逸脱することなく他のいろいろな形態で実施することができる。したがって、本明細書に記載した実施例は例示的なものであり、これに限定して解釈されるべきものではない。

本発明は、軽金属の射出成形に利用することができる。

１ 軽金属射出成形機の射出装置
２ 溶融ユニット
３ 射出ユニット
４ 連結部材
５ 逆流防止装置
２０ 溶融シリンダ
２１ 縮径部
２１ａ 材料棒挿入口
２２ ビレット
２３ ビレット押出装置
２４ 予熱装置
２５ 液面センサー
３０ 射出シリンダ
３１ 縮径部
３１ａ プランジャ挿入口
３２ プランジャ
３３ プランジャ駆動装置
３４ カップリング
３５ 射出ノズル
４０ 連通路
４１ 弁座
５０ 弁棒
５０ａ 冷却配管
５１ 弁棒駆動装置
６１ 第１不活性ガス貯留部
６１ａ 第１ガス供給口
６１ｂ 第１ガス排出口
６２ 第２不活性ガス貯留部
６２ａ 第２ガス供給口
６２ｂ 第２ガス排出口
６３ 第３不活性ガス貯留部
６３ａ 第３ガス供給口
６３ｂ 第３ガス排出口
Δｈ 溶湯の一番高い位置と一番低い位置の高さの差分

Claims (2)

1. 溶融シリンダの中に供給される軽金属の材料棒を当該溶融シリンダの中で溶湯に溶融する溶融ユニットと、
   前記溶融シリンダから射出シリンダの中に供給される前記溶湯を当該射出シリンダの中で進退するプランジャで射出する射出ユニットと、
   前記溶融ユニットと前記射出ユニットを連結し、前記溶融シリンダの中と前記射出シリンダの中を連通する連通路が形成されている連結部材とを備える軽金属射出成形機の射出装置において、
   不活性ガスを常時供給する不活性ガス供給装置と、
   前記プランジャを挿入する前記射出シリンダのプランジャ挿入口と前記射出シリンダの外部に露出している前記プランジャの少なくとも一部分とを収容して、その中を前記不活性ガスの雰囲気にする第１不活性ガス貯留部と、
   前記溶融シリンダの中に連通して当該溶融シリンダの中の余剰の前記溶湯を収容し、収容した前記溶湯の上方を前記不活性ガスの雰囲気にする第２不活性ガス貯留部とを備えて、
   前記第１不活性ガス貯留部は、第１ガス供給口と第１ガス排出口が形成されて、
   前記第２不活性ガス貯留部は、第２ガス供給口と第２ガス排出口が形成されて、
   前記第１ガス供給口と前記第２ガス供給口は、それぞれ前記不活性ガス供給装置に接続されて、
   前記第１ガス排出口と前記第２ガス排出口は、それぞれリリーフバルブに接続されて、
   前記第１不活性ガス貯留部の中の前記不活性ガスの圧力が、前記射出シリンダの中を含め当該射出シリンダの中に連通する部分の中の前記溶湯の一番高い位置と一番低い位置の高さの差分に前記溶湯の比重を乗算した値に基づいて求められる圧力と、前記第２不活性ガス貯留部の中の前記不活性ガスの圧力と、を加算して求められる圧力以下の圧力に設定されていることを特徴とする軽金属射出成形機の射出装置。
2. 前記材料棒を挿入する前記溶融シリンダの材料棒挿入口と当該材料棒挿入口に挿入される直前の前記材料棒の少なくとも一部とを収容して、その中を前記不活性ガスの雰囲気にする第３不活性ガス貯留部を備えて、
   前記第３不活性ガス貯留部は、第３ガス供給口と第３ガス排出口が形成されて、
   前記第３ガス供給口は、前記不活性ガス供給装置に接続されて、
   前記第３ガス排出口は、リリーフバルブに接続されて、
   前記不活性ガスは、アルゴンガスであり、
   前記第１ガス供給口は、前記第１ガス排出口の高さ以下の位置に設けられ、
   前記第２ガス供給口は、前記第２ガス排出口の高さ以下の位置に設けられ、
   前記第３ガス供給口は、前記第３ガス排出口の高さ以下の位置に設けられ、
   前記第１不活性ガス貯留部の中の前記不活性ガスの圧力が、前記プランジャを所定の位置まで後退させたときの、前記射出シリンダの中を含め当該射出シリンダの中に連通する部分の中の前記溶湯の一番高い位置と一番低い位置の高さの差分に前記溶湯の比重を乗算した値に基づいて求められる圧力と、前記第２不活性ガス貯留部の中の前記不活性ガスの圧力と、を加算して求められる圧力以下の圧力に設定されていることを特徴とする前記請求項１記載の軽金属射出成形機の射出装置。

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