JP6612095B2 - 軽金属射出成形機の射出装置 - Google Patents

Description

この発明は、マグネシウム、アルミニウム等の軽金属材料を溶融し、その溶湯を金型に射出して成形する軽金属射出成形機の射出装置に関する。

軽金属合金の成形には、ホットチャンバ方式とコールドチャンバ方式とで代表されるダイカスト法がある。ダイカスト法は、予め溶融炉で溶融した軽金属材料の溶湯をプランジャ射出装置の射出シリンダの中に供給し、その溶湯を射出シリンダの中のプランジャを前進させることで射出して金型に注入する成形方法である。この方式によれば、高温の溶湯が射出シリンダに安定して供給される。特に、ホットチャンバ方式では、射出シリンダが溶融炉中に配置されるので高温の溶湯が金型に供給される。また、コールドチャンバ方式では、射出シリンダが溶融炉と個別に配置されるので射出装置の保守点検が容易である。また、ダイカスト法は、大容積の溶融炉が使用されるので装置が大がかりになる等のような背景の下、別異の射出装置も提案されている。

特許文献１（特許４１１９８９２号公報）と特許文献２（特許５３４４４６９号公報）では、溶融部としての溶融装置と射出部としてのプランジャ射出装置とを別設し、溶融装置に有する溶融シリンダの中に軽金属材料をビレットの形で順次挿入することで、溶融シリンダの中でビレットを先端側から溶湯に溶融するとともに溶融シリンダの中の溶湯を計量して連通路を通してプランジャ射出装置の射出シリンダの中に供給するようにした軽金属射出成形機の射出装置が開示されている。また、特許文献３（特許４２７２４１３号公報）では、溶融シリンダの中にビレットを順次挿入することで、溶融シリンダの中でビレットを先端側から溶湯に溶融するとともに溶融シリンダの中の溶湯を計量して溶融シリンダの前端の注湯孔から射出シリンダの材料供給口に注ぐようにしたコールドチャンバ方式の軽金属射出成形機の射出装置が開示されている。

また、特許文献４（特許４０１２４４２号公報）では、溶融部と射出部を１つのシリンダで構成し、シリンダの中に挿入されたビレットの形の軽金属材料を溶湯に溶融するとともにプランジャの代わりとしてビレットを順次挿入することで計量した溶湯を射出するようにした軽金属射出成形機の射出装置が開示されている。特許文献４では、溶融と射出で共用される１つのシリンダが、前方部分の融解ゾーンと後方部分の冷却ゾーンを含み、冷却ゾーンとなる個別の冷却シリンダを有する。冷却シリンダは、外周に巻き回された冷却管を有し、溶融ゾーンとなる個別の溶融シリンダに挿入され加熱されたビレットの前半部分からビレット自身から伝わる熱で、溶融シリンダに挿入される前のビレットの後半部分が軟化しない程度に加熱されて熱膨張しても相互に干渉しない程度に、ビレットに対して隙間が残る寸法に形成されて、射出の際に押し出されるビレットが射出圧力によって変形しない程度の非軟化状態に維持するように冷却することが開示されている。

また、特許文献５（実公昭６１−３０７６８号公報）では、鋳造機ポツト等の溶融炉に搬入されるインゴツトを予め加熱するようにしたインゴツトの予熱装置に係り、鋳造機ポツトなどの溶融炉に搬入されるインゴツトは溶融炉内の溶湯の急激な温度低下による悪影響を防止するため、予め加熱することが開示されている。

特許４１１９８９２号公報 特許５３４４４６９号公報 特許４２７２４１３号公報 特許４０１２４４２号公報 実公昭６１−３０７６８号公報

軽金属射出成形機の射出装置では、成形サイクル時間を短縮するために、加熱されたシリンダの中にビレットを速やかに挿入し、ビレットを速やかに溶湯に溶融することが望まれる。しかしながら、特許文献１ないし５では、ビレットを軸芯部位まで所定の温度に予備加熱するとともに予備加熱されたビレットが押し込まれる圧力で変形しない温度にビレットの外周面の温度が冷却されるように当該外周面を予備冷却してから、ビレットをシリンダの中に挿入しシリンダの中で溶湯に溶融することが開示されていなかった。

そこで、本発明の軽金属射出成形機の射出装置では、軸芯部位まで所定の温度に予備加熱したあとのビレットの外周面を当該ビレットが加熱されたシリンダの中に押し込まれるときの圧力で変形しない温度に予備冷却してから加熱されたシリンダの中に挿入するようにして、加熱されたシリンダの中に挿入される際にビレットが押し込まれる圧力で変形して挿入を妨げるようなことを防止し、加熱されたシリンダの中に挿入されたあとのビレットが速やかに溶湯に溶融されるようにすることで、成形サイクル時間を短縮することを目的とする。

本発明の軽金属射出成形機の射出装置は、シリンダ孔の基端から挿入される円柱形状の軽金属材料製ビレットの先端側から溶湯に溶融するとともに前記ビレットで押し出すように前記シリンダ孔の外に前記溶湯を排出するシリンダを有する軽金属射出成形機の射出装置において、前記シリンダと前記ビレットとの隙間に前記溶湯の固化物を生成し前記固化物によって前記隙間をシールするリング部材を含む冷却リングと、前記シリンダに挿入される前の前記ビレットを予め軸芯部位まで所定の温度に加熱して軟化させる予備加熱装置と、前記冷却リングと前記予備加熱装置との間に設けられ前記予備加熱装置で加熱されたあとの前記ビレットの外周面部位のみを前記シリンダのシリンダ孔の中に押し込む際に加熱された状態でも変形しない非軟化状態を維持可能な温度にまで冷却する予備冷却装置と、を有す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は、軽金属材料を溶融して前記溶湯を生成する溶融ユニットと、前記溶融ユニットから供給される前記溶湯を計量して射出する射出ユニットと、を有し、前記シリンダが、前記溶融ユニットの溶融シリンダであると良い。

また、本発明の軽金属射出成形機の射出装置は、前記シリンダが、前記ビレットの先端側から少なくとも１ショット分の前記溶湯に溶融するとともに前記ビレットで１ショット分の前記溶湯を押し出すように射出する射出シリンダであると良い。

また、本発明の軽金属射出成形機の射出装置は、前記予備加熱装置が、前記シリンダに挿入される前の前記ビレットの外周を囲むように同一円周上に配置される複数の分割加熱体と、前記複数の分割加熱体を前記ビレットの外周面に向けて移動させて前記ビレットの外周面の少なくとも一部に当接するように移動させる移動手段と、を有すると良い。

また、本発明の軽金属射出成形機の射出装置は、前記予備冷却装置が、前記ビレットが加熱された状態でも変形しない前記非軟化状態を維持可能な温度のときで熱膨張しているときの前記ビレットの外径寸法が少なくとも一部の内径寸法になるように前記ビレットを挿通するシリンダ孔を形成した冷却シリンダと、前記冷却シリンダを冷却する冷却装置と、を有するようにすると良い。

また、本発明の軽金属射出成形機の射出装置は、前記予備冷却装置が、前記予備加熱装置で加熱されたあとの前記ビレットを隙間を空けて挿通するシリンダ孔に前記ビレットに向けて冷却ガスを噴射させるガス噴射孔を形成して成る冷却シリンダと、前記ガス噴射孔から噴射させる前記冷却ガスを供給する冷却ガス供給装置と、前記予備加熱装置で加熱されたあとの前記ビレットの温度を検出する温度センサと、前記温度センサで検出される温度が前記ビレットが加熱された状態でも変形しない前記非軟化状態を維持可能な温度以上の温度であること検出すると、前記ビレットに向けて前記ガス噴出孔から冷却ガスを吹き付けるように制御する制御装置と、を有すると良い。

また、本発明の軽金属射出成形機の射出装置は、前記予備冷却装置が、前記予備加熱装置で加熱されたあとの前記ビレットの外周を囲むように同一円周上に配置される複数の分割冷却体と、前記複数の分割冷却体を前記ビレットの外周面に向けて移動させて前記ビレットの外周面の少なくとも一部に当接するように移動させる移動手段と、を有すると良い。

本発明の軽金属射出成形機の射出装置は、加熱されたシリンダの中に軽金属材料から成るビレットを速やかに挿入することを可能にし、加熱されたシリンダの中で軽金属材料から成るビレットを速やかに溶湯に溶融することを可能にして、成形サイクル時間を短縮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構成の概略を断面で示す側面図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図であって、ビレット供給装置の断面図である。 本発明の予備加熱装置の構成を示し、図（ａ）が図１のＣ−Ｃ矢視断面図であって、図（ｂ）が図（ａ）のＸ−Ｘ矢視側面図である。 本発明の予備冷却装置の構成を示し、図（ａ）が図１のＤ−Ｄ矢視断面図であって、図（ｂ）が図（ａ）のＸ−Ｘ矢視側面図である。 本発明の予備冷却装置の別の構成を示し、図（ａ）が図１のＤ−Ｄ矢視断面図に相当し、図（ｂ）が図（ａ）のＸ−Ｘ矢視側面図である。 本発明の予備冷却装置の別の構成を示し、図（ａ）が図１のＤ−Ｄ矢視断面図に相当し、図（ｂ）が図（ａ）のＸ−Ｘ矢視側面図である。 本発明の溶湯のバックフローを防止する手段の構成を示し、図（ａ）が図１のＢ−Ｂ矢視断面図であって、リング部材と冷却部材が別体でなる冷却リングと空気断熱層とを含む場合の溶融シリンダの基端の断面図であり、図（ｂ）が図（ａ）のＸ−Ｘ矢視側面図である。 本発明の溶湯のバックフローを防止する手段の別の構成を示し、図（ａ）が図１のＢ−Ｂ矢視断面図であって、リング部材と冷却部材が一体の冷却リングと断熱材とを含む場合の溶融シリンダの基端の断面図であり、図（ｂ）が図（ａ）のＸ−Ｘ矢視側面図である。 本発明の溶湯のバックフローを防止する手段の要部を拡大して示し、図（ａ）が図１のＢ−Ｂ矢視断面図であって、溶融シリンダの基端を断面で示す側面図であり、図（ｂ）が図１のＥ−Ｅ矢視断面図であって、射出シリンダの基端を断面で示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態は、図１の軽金属射出成形機の射出装置の概略図で示す一例を用いて説明される。なお、本発明の軽金属射出成形機の射出装置は、短棒形状の軽金属材料でなる柱状押出体であるビレット２を溶融シリンダ１１に挿入して溶湯に溶融する溶融ユニット１０と、溶融シリンダ１１から供給される溶湯２ａを射出シリンダ２１で計量したあと柱状押出体であるプランジャ２４で射出する射出ユニット２０と、溶融シリンダ１１と射出シリンダ２１を連通する連通路１８ａを含んだ図１に示す方式の射出装置１の他にも、前記連通路を含まないコールドチャンバ方式の射出装置（図示省略）、溶解炉などから供給される軽金属材料の溶湯を射出シリンダで計量したあとプランジャで射出する方式の射出装置（図示省略）、ビレットを射出シリンダに挿入して溶湯に溶融しかつ射出する方式の射出装置（図示省略）など、本発明の趣旨を逸脱しない限り各種の射出装置に適用が可能である。ビレット２は、例えば、マグネシウム、アルミニウム等の軽金属材料から成る。なお、プランジャ２４とは、先端部にチェックリングを有するスクリュなど各種射出軸を含むものとする。

図１に示す射出装置１は、溶融ユニット１０と射出ユニット２０とそれらを連結する連結部材１８と射出時に溶湯２ａが射出ユニット２０から溶融ユニット１０に逆流することを防ぐ逆流防止装置３０とを含む。ビレット２は、１回のショットで射出される射出容積の数ショット分ないしは１０数ショット分の容積を含む長さに形成されると良く、キャビティ空間（成形品）にもよるが、例えば１５０ｍｍないし３００ｍｍ程度に形成されると良い。

溶融ユニット１０は、溶融シリンダ１１とビレット供給装置４０とビレット挿入装置５０とを含む。溶融シリンダ１１は、複数本のビレット２を収容可能な長さに形成されて、シリンダ孔１１ａはビレット２より若干大径に形成され、そのシリンダ孔１１ａの先端がエンドプラグ１３によって塞がれる。溶融シリンダ１１の連結部材１８側の閉塞端を先端とし、ビレット供給装置４０側の開口端を基端とするとき、溶融シリンダ１１の基端における開口部位の内周とシリンダ孔１１ａに挿入されたビレット２の外周との間の隙間からの溶湯２ａのバックフローは、後述されるリング部材７１を含む冷却リング７０で生成される溶湯２ａの固化物２ｂによってシールされることで防止されている。溶融シリンダ１１の基端はビレット供給装置４０などを収容する中央枠部材９０に固定されると良い。溶融シリンダ１１の基端と中央枠部材９０は、例えば、互いに小さい面積で当接するようにして熱の伝導を抑えるなど、各種手段で断熱されると良い。中央枠部材９０は、４方を囲む矩形の４側板と１底板で構成され、対向する側板９０ａの一方に溶融シリンダ１１が接続されもう一方の側板９０ａにビレット挿入装置５０が接続される。これらの２つの側板９０ａには、ビレット２の外径よりわずかに大きい透孔９０ｂが形成される。溶融シリンダ１１とビレット供給装置４０とビレット挿入装置５０は、１直線上に直列に配置される。ビレット２は、１回のショットで射出される射出容積の数ショット分ないしは１０数ショット分の容積を含む長さに形成されていて、ビレット供給装置４０によって溶融シリンダ１１の中に複数ショット毎に１個ずつ補給され、ビレット挿入装置５０のプッシャ５２ａによって溶融シリンダ１１中に挿入される。溶融シリンダ１１の基端もしくはその近傍に、不活性ガスが注入される注入孔が用意されても良い。

ビレット供給装置４０は、例えば、図２に示すように、ビレット２が多数装填されるホッパ４１と、ビレット２を順次落下させるシュート４２と、ビレット２を１個ずつ落下させるシャッタ装置４３と、ビレット２を溶融シリンダ１１の軸中心に同芯に保持する保持部４４と、を含む。ホッパ４１は内部に、ビレット２を案内しながら落下させるための仕切り４１ａを有する。シャッタ装置４３は、シャッタプレート４３ａによってビレット２を１個ずつ落下させる。シャッタプレート４３ａは、エアシリンダ等の流体シリンダ４３ｂで進退すると良い。保持部４４は、落下してくるビレット２を受け止めるとともに後述するプッシャ５２ａで押し出す際にビレット２を移動方向に案内するための凹部４４ａが形成されている。保持部４４の凹部４４ａの中心は、溶融シリンダ１１のシリンダ孔１１ａの中心に略一致するように形成されると良い。

ビレット挿入装置５０は、ビレット２の補給時にビレット２を溶融シリンダ１１の中に挿入する装置であればどのような装置であっても良い。例えば、ビレット挿入装置５０は、油圧シリンダなどの流体シリンダ５１と、流体シリンダ５１によって前後に移動制御されるピストンロッド５２と、ピストンロッド５２先端に一体に形成されたプッシャ５２ａとを含んで、計量時にプッシャ５２ａを逐次前進させて、１回の前進で１ショット分の射出容積に相当する溶湯２ａを射出シリンダ２１に送り込んで計量することになる。

射出ユニット２０は、射出シリンダ２１と、射出ノズル２２と、プランジャ２４と、ピストンロッド６２を前後に移動制御する油圧シリンダなどの流体シリンダ６１を有するプランジャ駆動装置６０と、ピストンロッド６２とプランジャ２４を結合するカップリング６３とを含む。射出シリンダ２１は、プランジャ２４より若干大径に形成されて計量した溶湯２ａを貯留するシリンダ孔２１ａを有し、その先端側にノズルアダプタ２３を介して図示省略された金型に当接する射出ノズル２２を有する。射出シリンダ２１の射出ノズル２２側の開口端を先端とし、プランジャ駆動装置６０側の開口端を基端とするとき、射出シリンダ２１の基端における開口部位の内周とシリンダ孔２１ａに挿入されたプランジャ２４の外周との間の隙間からの溶湯２ａのバックフローは、後述されるリング部材７１を含む冷却リング７０で生成される溶湯２ａの固化物２ｂによってシールされることで防止されている。射出シリンダ２１の基端は、プランジャ駆動装置６０の前方に接続部材６４を介して固定される。射出シリンダ２１の基端と接続部材６４は、例えば、互いに小さい面積で当接するようにして熱の伝導を抑えるなど、各種手段で断熱されると良い。実施例として図示された接続部材６４は、プランジャ２４の後部やカップリング６３を移動可能に収容する筒状の部材で、その前方に近い位置にプランジャ２４とほとんど隙間のない状態で嵌り合う隔壁６４ａを備え、射出シリンダ２１基端と隔壁６４ａとの間に空間６６を備える。空間６６の下方には、回収パン６５が接続部材６４の下側に着脱自在に用意される。このような構成によって、プランジャ２４が後退したときに、プランジャ２４の表面に僅かに付着した溶湯２ａの固化物２ｂがさらに冷却されて射出シリンダの外に僅かに排出されて、回収パン６５に回収される。

プランジャ駆動装置６０は、計量時において、ビレット挿入装置５０のプッシャ５２ａを押し込む圧力の制御に合わせてプランジャ２４の後退を許容する背圧が制御されて、溶融シリンダ１１中の溶湯２ａの圧力上昇が抑えられると共に射出シリンダ２１中の溶湯２ａの圧力、すなわち計量時の背圧が適正に制御される。プランジャ２４の後退位置は、計量位置として検出されることは従来と同じである。また、プランジャ駆動装置６０は、射出時において、溶湯２ａの射出速度及び射出圧力を制御する従来と同じ制御が行われる。また、プランジャ駆動装置６０は、プランジャ２４を所定量後退させる、従来公知のサックバック動作も行う。射出ユニット２０は、図示省略した機台上で前後に移動する移動ベース９１上に載置されて、射出装置１全体が図示省略した型締装置に対して離接するように移動する。

溶融シリンダ１１のシリンダ孔１１ａと射出シリンダ２１のシリンダ孔２１ａは、溶融シリンダ１１と射出シリンダ２１を連結する連結部材１８の中の連通路１８ａで連通してある。

連通路１８ａは、逆流防止装置３０によって、計量動作の開始時に開かれ射出動作の直前に閉じられる。したがって、逆流防止装置３０は、そのような開閉動作をする装置であれば従来公知の装置であっても良い。

逆流防止装置３０は、例えば、図１に示すように、射出シリンダ２１の内孔面上に形成された弁座２１ｆと、これに離接する棒状の逆流防止弁棒３１と、射出シリンダ２１の側面に固定されて逆流防止弁棒３１を進退駆動する弁棒駆動装置である油圧シリンダ等の流体圧シリンダ３２を含むと良い。また、逆流防止装置３０は、例えば、チェックバルブあるいはロータリバルブなどの従来公知のバルブが採用されても良い。

そうした射出装置１は、溶融シリンダ１１、射出シリンダ２１及び連結部材１８に巻回されたバンドヒータ等によって所定の温度に加熱制御されて、計量の度に前進するビレット２が溶融シリンダ１１中で先端から先に順次溶融し、溶融した溶湯２ａは射出シリンダ２１や連結部材１８の中で溶融状態に保持される。

例えば、溶融シリンダ１１には、溶融シリンダ１１の先端側から基端側を複数ゾーンに分けるように複数の加熱ヒータが巻回されて、例えば、図１に示されるような４個の加熱ヒータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが巻回される。特に、後述される本発明のバックフロー防止手段を用いることで、例えば、溶融シリンダ１１の基端側の加熱ヒータ１２ｄを含め、すべての加熱ヒータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄをビレット２の溶融温度に設定することを可能にして、ビレット２を溶湯２ａに速やかに溶融することを可能にする。また、従来のように、先端側の２個の加熱ヒータ１２ａ、１２ｂがビレット２の溶融温度に、加熱ヒータ１２ｃがその溶融温度より若干低い温度に、そして基端側の加熱ヒータ１２ｄが溶融温度より更に低い温度に設定するなど、各加熱ヒータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを個別の温度に設定することも可能である。

また、射出ノズル２２、ノズルアダプタ２３及び射出シリンダ２１には、加熱ヒータ２５、２６、及び２７ａ，２７ｂ，２７ｃが巻回され、連結部材１８には加熱ヒータ１９が巻回されている。連結部材１８や射出シリンダ２１の中の溶湯２ａは、溶融状態に維持される。射出ノズル２２を加熱する加熱ヒータ２５の制御温度は、射出ノズル２２からの溶湯２ａの漏れ出しをその中で生成するコールドプラグによって防止して、成形サイクルに合わせて射出ノズル２２を開閉するために、成形サイクル時間（射出間隔）に合わせて調整されてもよい。

そうした射出装置１は、各加熱ヒータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１９，２５，２６，２７ａ，２７ｂ，２７ｃを所定の温度に制御して、計量時において、逆流防止装置３０が連通路１８ａを開いた状態で、ビレット挿入装置５０が１回の前進で１ショット分の射出容積に相当する距離だけビレット２を前進させて、既に溶融シリンダ１１の中で溶融されている溶湯２ａを１ショットの射出容積に相当する分だけ射出シリンダ２１に送り込み、供給される溶湯２ａでプランジャ２４を後退させて、射出時において、逆流防止装置３０が連通路１８ａを閉じた状態で、１ショット分の射出容積に相当する距離だけプランジャ２４を前進させて、図示省略される金型の中に溶湯２ａを射出する。なお、溶融ユニット１０は、計量前に溶融シリンダ１１の中に少なくとも１ショット分の射出容積を超える溶湯を貯留するために、溶融シリンダ１１の中に挿入されているビレット２の先端側から溶湯２ａに溶融する。なお、射出装置１の各部の内径および外径の寸法は、各部の材質の熱膨張差を考慮して設定されると良い。

ここからは、本発明の特有の構成が説明される。本発明の射出装置１では、ビレット供給装置４０とビレット挿入装置５０で１本ずつ押し出されるビレット２を、まず予備加熱装置１００で予備加熱しておくことで溶融シリンダ１１の中に挿入されると速やかに溶融されるように準備し、続いて予備冷却装置２００（もしくは、別の実施形態の予備冷却装置２１０または２２０）で予備加熱されたビレット２の外周面、あるいは、溶融シリンダ１１の中に前部が挿入されて後部が挿入されていない状態のビレット２の後部の外周面が所定の温度を超えた場合に当該ビレット２の外周面だけを冷却するようにして、ビレット２を溶融シリンダ２１の中に挿入するときの押圧力でビレット２が変形してビレット２の移動を妨げないようにしている。予備冷却装置２００，２１０，２２０は、ビレット２が変形するのを防止するためにビレット２の外周面部位を冷却して、溶融シリンダ１１に挿入されると速やかに溶融されるようにビレット２の軸芯部位を冷却しないようにすると良い。従来は、ビレット２が比較的に熱伝導の良い軽金属材料であるために、射出装置１が何らかの理由で運転を停止した際に、溶融シリンダ１１に挿入した後のビレット２から伝わる熱で挿入前のビレット２が加熱されて、挿入前のビレット２がある一定の温度を超えると剛性が低下してしまい、運転を再開した際に、溶融シリンダ１１に挿入する圧力で挿入前のビレット２がたわむように変形して、ビレット２が挿入できなくなることを防止するために、加熱ヒータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを、例えば、成形サイクル時間、１ショットの射出充填量、ビレット２の予備加熱温度、ビレット２の材料の熱伝導率など、で導出される初期設定温度よりも低い設定温度で温度制御していた。それは、加熱ヒータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄで加熱される溶融シリンダ１１の温度制御の応答が低いこと、すなわち、溶融シリンダ１１の実際の温度を即時に変更することが難しいことに起因する。本発明の射出装置１では、予備冷却装置２００，２１０，２２０によって、上記の初期設定温度、さらには、初期設定温度より高い設定温度に設定された状態でも、射出装置１が何らかの理由で運転が停止しても、例えば、溶融シリンダ１１に挿入されるビレット２が変形しないような剛性に維持されるように、ビレット２の外周面部位を所定の温度を超えないように冷却するとともに、溶融シリンダ１１に挿入されると速やかに溶融されるようにビレット２の軸芯部位を冷却しないようにすることができるので、溶融シリンダ１１にビレット２を確実に挿入することを可能にすること、および、これまでに比べて溶融時間および成形サイクル時間を短縮することを両立することを可能にする。

特に、予備冷却装置２００，２１０，２２０は、後述される本発明のバックフロー防止手段と一緒に用いると、総じて、ビレット２の溶融を速やかに行うことを可能にする。予備冷却装置２００，２１０，２２０は、後述される本発明のバックフロー防止手段において、ビレット２が溶湯２ａの固化物２ｂから成る小さなシールを越えて前進すると、急峻な温度勾配の状態によって急激にかつ強力に加熱が開始されることでビレット２を速やかに溶融することを可能にするが、その際に加熱ヒータ１２ｄからの強力な加熱によってビレット２自身を熱が伝導することで、移動の際に押し出される圧力でビレット２の後部が熱で変形しないようにビレット２の外周面のみを冷却して、速やかにビレット２を溶融シリンダ２１の中に挿入して速やかに加熱して溶融することを可能にする。

図１に示す射出装置１の溶融ユニット１０では、ビレット挿入装置５０、ビレット供給装置４０、予備加熱装置１００、予備冷却装置２００、そして、後述される本発明のバックフロー防止手段を有する溶融シリンダ２１の順番に配置されるとともに、ビレット供給装置４０から溶融シリンダ１１まで移動するビレット２が同じ軸中心上になるように配置されている。なお、ビレット２を射出シリンダに挿入することでビレット２の溶融と溶湯の射出を行う方式の軽金属射出成形機の射出装置では、溶融シリンダ２１を射出シリンダに置き換えて説明されるものとする。

例えば、図３に示す本発明の予備加熱装置１００は、ビレット２の外周を囲むようにして、同一円周上に配置される複数の分割加熱体となる複数の円弧状の加熱ヒータ１０１から成る。複数の円弧状の加熱ヒータ１０１は、移動手段として隣り合う円弧状の加熱ヒータ１０１同士が付勢部材１０２で近づいたり離れたりできるように取り付けられていて、そうした複数の円弧状の加熱ヒータ１０１で囲まれた空間にビレット２が挿入されると、ビレット２の外径に合わせてビレット２の外周面にすべての円弧状の加熱ヒータ１０１が当接して、ビレット２を外周面から均一に加熱して、ビレット２を速やかに加熱することができるようになっている。

本発明の予備加熱装置１００では、軽金属材料を柱状のビレット２に加工する際に外径寸法にばらつきが生じても確実に予備加熱を行うことを可能にする。複数の円弧状の加熱ヒータ１０１の移動手段は、図示省略される流体シリンダなどの各種駆動源を用いて行うようにしても良い。なお、予備加熱装置１００は、上記の実施の形態に限定されることなく、加熱ヒータ１０１の個数および形状、加熱ヒータ１０１の移動手段など、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、各種手段を適用することが可能である。

また、例えば、図４に示す本発明の予備冷却装置２００は、外径寸法が所定の誤差の範囲に入るように形成されて寸法管理されたビレット２が加熱された状態でも変形しない非軟化状態を維持可能な温度のときのビレット２の外径寸法、例えば、加熱されたビレット２が、例えば、後述されるような本発明のバックフロー防止手段を通して溶融シリンダ１１の中に押し込まれる圧力で変形してしまう直前の所定の温度、例えば、およそ５００度にまで加熱されて熱膨張しているときのビレット２の外径寸法が少なくとも一部の内径寸法になるように形成されたシリンダ孔２０１ａを形成し、所定の温度に冷却される冷却シリンダ２０１からなる。冷却シリンダ２０１の外周には、例えば、図示省略される外部の冷却媒体供給装置から給排される冷却媒体を冷却配管２０２ａに循環させて冷却シリンダ２０１を冷却する冷却装置２０２を有する。

冷却シリンダ２０１は、中央枠部材９０の側板９０ａに取り付けられて、側板９０ａに形成されているビレット２の外径より大きい透孔９０ｂを通してビレット２が挿入される。冷却シリンダ２０１の中を通過するビレット２は、変形する直前の温度にまで加熱されて熱膨張すると、外周面が冷却シリンダ２０１のシリンダ孔２０１ａの内周面に当接して冷やされて、ビレット２の外周面を均一に変形しない温度にまで冷却するとともにビレット２の外径も熱収縮するので移動が妨げられることはない。本実施の形態では、温度センサが不要になる。ビレット２の内部の加熱状態を維持しながらビレット２の外周面だけを冷却することで、ビレット２の変形を防止するとともに溶融シリンダ２１に挿入されると速やかに溶融を開始することができる。また、冷却シリンダ２０１は、シリンダ孔２０１ａの少なくとも一部の内径寸法だけをビレット２が所定の温度に加熱されて熱膨張した状態ときの外径寸法と同じ寸法に形成するようにしても良い。

また、例えば、図５に示す本発明の予備冷却装置２１０は、加熱されて熱膨張した状態のビレット２を隙間を空けて挿通するシリンダ孔２１１ａを形成し、図示省略される外部の冷却ガス供給装置から供給される冷却ガスを供給孔２１１ｂから供給し、冷却ガスを連通配管２１１ｃを介してシリンダ孔２１１ａに開口する複数のガス噴射孔２１１ｄから噴射する冷却シリンダ２１１を有し、シリンダ孔２１１ａ内を通過するビレット２の温度、例えば、ビレット２の外周面の表面温度を図示省略される温度センサで検出して、所定の温度を超える場合に外部から供給される冷却ガスを複数のガス噴射孔２１１ｄからビレット２の外周面に吹き付けるように図示省略される制御装置で制御することで、ビレット２の外周面を均一に冷却する。

冷却ガスをビレット２に吹き付ける条件となる所定の温度は、ビレット２が加熱された状態でも変形しない非軟化状態を維持可能な温度以上の温度、例えば、加熱されたビレット２が、後述される本発明のバックフロー防止手段を通して溶融シリンダ１１の中に押し込まれる圧力で変形してしまう直前のビレット２の外周面の温度などが適宜に設定されると良い。また、本発明の予備加熱装置２１０では、軽金属材料を柱状のビレット２に加工する際に外径寸法にばらつきが生じても確実に予備冷却を行うことを可能にする。

また、例えば、図６に示す本発明の予備冷却装置２２０は、加熱されて熱膨張した状態のビレット２を隙間を空けて挿通するシリンダ孔２２１ａを形成した冷却シリンダ２２１を有し、シリンダ孔２２１ａの中に突き出すようにビレット２に向って進退可能に取り付けられた複数の分割冷却体となる複数の冷却ブロック２２２をビレット２の外周を囲むようにして同一円周上に配置して、移動手段として内周面に複数の冷却ブロック２２２を当接させて、両端を付勢部材２２４で接続することで内径を所定の範囲で可変可能にするとともに図示省略される外部の冷却媒体供給装置から給排される冷却媒体を流動させる冷却配管２２３ａを有して冷却ブロック２２２を冷却するようにした締め付け部材２２３で覆われている。

本実施の形態では、予備冷却装置２２０の中を通過するビレット２の外径に合わせて冷却ブロック２２２が常にビレット２の外周面に当接して、ビレット２の外周面を均一に所定の温度に冷却することができる。また、予備加熱冷却装置２２０は、ビレット２の表面温度を図示省略される温度センサで検出して、例えば、加熱されたビレット２が、後述される本発明のバックフロー防止手段を通して溶融シリンダ１１の中に押し込まれる圧力で変形してしまう直前の温度に到達したときにのみ、締め付け部材２２３の冷却配管２２３ａに冷却媒体を循環させてビレット２の外周面を冷却するようにしても良い。また、図示省略されるが、他の実施の形態としては、複数の冷却ブロックにそれぞれ冷却配管を設けて、通過するビレット２の外周面の温度を温度センサで検出して、所定の温度を超えた場合にだけ、複数の冷却ブロックを流体シリンダなどの駆動手段によって前進させてビレット２の外周面に当接させてビレット２の外周面を冷却するようにしても良い。また、本発明の予備加熱装置２２０では、軽金属材料を柱状のビレット２に加工する際に外径寸法にばらつきが生じても確実に予備冷却を行うことを可能にする。

また、本発明の射出装置１は、溶融シリンダ１１の基端と射出シリンダ２１の基端からの溶湯２ａのバックフローを防止する手段を有する。図７に示すように、各シリンダ１１，２１のシリンダ孔１１ａ，２１ａの基端には、同じ軸中心に断熱部７３と冷却リング７０のうちのリング部材７１の部分を収めるために、各シリンダ孔１１ａ，２１ａよりも大きくかつ同じ軸中心の大径部１１ｂ，２１ｂが形成されている。各シリンダ孔１１ａ，２１ａに形成される大径部１１ｂ，２１ｂは、底面にそれぞれシリンダ孔１１ａ，２１ａが開口した底付きの穴を成す。バックフローを防止する手段は、各シリンダ孔１１ａ，２１ａの基端に形成される大径部１１ｂ，２１ｂに内挿されるリング部材７１と、リング部材７１を所定の温度で冷却するとともにリング部材７１を各シリンダ孔１１，２１の基端に固定するための冷却部材７２と、リング部材７１と各シリンダ１１，２１の間に設けられる空気断熱層７３ａまたは各種断熱材７３ｂなどから成る断熱部７３と、を含む。

図８に示すように、冷却リング７０は、リング部材７１と冷却部材７２を一体に形成したものでも良い。また、大径部１１ｂ，２１ｂの中に収められた状態のリング部材７１の外周には、断熱部７３と各シリンダ１１，２１を間に挟むようにして各シリンダ１１，２１の基端の外周に取り付けられた加熱ヒータ、例えば、図９に示すように加熱ヒータ１２ｄ，２７ｃが配置されているとなお良い。加熱ヒータは、溶融シリンダ１１および射出シリンダ２１に巻き回された加熱ヒータ、例えば、溶融シリンダ１１の基端の加熱ヒータ１２ｄ、および、射出シリンダ２１の基端の加熱ヒータ２７ｃを利用しても良いし、別途の加熱ヒータを用いても良い。本発明では、シリンダの基端となる溶融シリンダ１１の基端または射出シリンダ２１の基端と、冷却リング７０と、柱状押出体となるビレット２またはプランジャ２４と、のそれぞれの温度が干渉しないように構成されることで、それぞれを所望する温度に制御することが容易になる。例えば、溶融シリンダ１１に挿入されたビレット２が、冷却リング７０を超えてすぐに溶融シリンダ１１の基端に設けられて溶融温度に設定されている加熱ヒータ１２ｄで速やかに溶融が開始できるようになり、後述されるような移動抵抗が小さくビレット２の移動を妨げることなくバックフローを防止する固化物２ｂを局所的に小さく生成することも容易になる。

図７ないし図９に示されるように、冷却リング７０の一部となるリング部材７１は、リング形状を成し、内孔に柱状押出体であるビレット２またはプランジャ２４を挿通する。リング部材７１の内孔には、その内孔に挿通する柱状押出体と成るビレット２またはプランジャ２４の外径よりも大きくかつ各シリンダ１１，２１の各シリンダ孔１１ａ，２１ａの内径よりも小さい内径に形成される縮径部７１ａを有する。リング部材７１の前面および外周面は、一部分が各シリンダ孔１１ａ，２１ａの大径部１１ｂ、１１ｂの底面および内周面に当接し、大径部１１ｂ、１１ｂに当接しない部分と大径部１１ｂ、２１ｂとの間に断熱部７３が形成される。リング部材７１が各シリンダ１１，２１の大径部１１ｂ、２１ｂに当接する面積は、各シリンダ１１，２１からの熱の伝導を小さくするためになるべく小さい面積に設定されると良い。リング部材７１の外周面に形成される少なくとも１つの環状凸部７１ｂは、大径部１１ｂ、２１ｂの中に各シリンダ孔１１ａ，２１ａと同じ軸中心にリング部材７１を取り付けるための案内となる。リング部材７１の外周面の環状凸部７１ｂは、断熱部７３を断熱材７３ｂで形成する場合に形成しないようにしても良い。リング部材７１の前面に形成される少なくとも１つの環状凸部７１ｂは、大径部１１ｂ、２１ｂの底面に開口する各シリンダ孔１１ａ，２１ａの開口の周りに当接し、好ましくはその開口の周りに極力小さな面積で当接し、冷却部材７２で後ろから底面に均等に押し付けられることで、各シリンダ孔１１ａ，２１ａから大径部１１ｂ、２１ｂに溶湯２ａを浸入させないようにしている。

そうしたリング部材は、柱状押出体であるビレット２またはプランジャ２４、および、各シリンダ１１，２１のそれぞれの温度に影響されることなく、また、それぞれの温度に影響を与えることなく、後述される冷却部材７２によって所望する温度に制御することを容易にする。リング部材７１は、溶融シリンダ１１と射出シリンダ２１で異なる形状にしても良い。例えば、溶融シリンダ１１に取り付けるリング部材７１の縮径部７１ａから後ろの内径は、縮径部７１ａの内径から徐々に径を大きくするようにテーパ形状に形成することで、溶融シリンダ１１とビレット２の軸中心が僅かに異なる場合でもビレット２をテーパ部７１ｃで案内することで溶融シリンダ１１に挿入し易くし、ビレット２の外径が熱膨張によって縮径部７１ａの内径よりも僅かに大きくなってしまった場合でもリング部材７１のテーパ部７１ｃに接触したビレット２を冷却して熱収縮させながらテーパ部７１ｃで徐々にビレット２を導くことで溶融シリンダ１１に挿入する際の抵抗を小さくするようにしても良い。また、例えば、射出シリンダ２１に取り付けるリング部材７１の縮径部７１ａから後ろの内径は、射出シリンダ２１に取り付けるリング部材７１の縮径部７１ａから後ろを縮径部７１ａの内径より大きな段部７１ｄに形成しても良い。また、冷却リング７０の一部となるリング部材７１の縮径部７１ａから前方に形成した段部に溝部７１ｅを形成しても良い。

リング部材７１の材質は、ビレット２を成す軽金属材料がマグネシウム合金であれば、各シリンダ１１，２１と同じ材質、例えば、耐熱鋼などであると良い。リング部材７１を耐熱鋼などで形成する場合には、冷却リング７０をリング部材７１と冷却部材７２を一体形成しても良い。リング部材７１の材質は、ビレット２を成す軽金属材料がアルミニウム合金であれば、リング部材７１の溶損またはリング部材７１への張り付きの関係から、例えば、セラミックス系、サーメット系、または、カーボン系の材料で形成し、容易に交換が可能なように冷却部材７２と別体でされると良い。

具体的には、各部の熱膨張を考慮した上で、溶融シリンダ１１と射出シリンダ２１のそれぞれのシリンダ孔１１ａ，２１ａの内径が柱状押出体であるビレット２またはプランジャ２４の外径よりも大きく形成されて、その差を２．４ｍｍから３．４ｍｍ程度、すなわち各シリンダ孔１１ａ，２１ａと各柱状押出体との間の片側の隙間を１．２ｍｍから１．７ｍｍ程度とし、冷却リング７０のリング部材７１の縮径部７１ａの内径が各柱状押出体の外径よりも大きく形成されて、その差を０．４ｍｍから０．６ｍｍ程度、すなわち冷却リング７０のリング部材７１の縮径部７１ａと各柱状押出体の間の片側の隙間を０．２ｍｍから０．３ｍｍ程度とし、そして、各シリンダ孔１１ａ，２１ａの内径が冷却リング７０のリング部材７１の縮径部７１ａの内径よりも大きく形成されて、その差を２ｍｍから３ｍｍ程度、すなわち各シリンダ孔１１ａ，２１ａの内径と冷却リング７０のリング部材７１の縮径部７１ａの間の段部の片側の高さを１ｍｍから１．５ｍｍ程度とすると良い。また、リング部材７１の軸芯方向、すなわち、柱状押出体を挿通するリング部材７１の内孔の軸芯方向に沿った縮径部７１ａの長さ（以下、縮径部７１ａの幅と称する）は、５ｍｍから１０ｍｍ程度に形成されると良い。また、溶融シリンダ１１と射出シリンダ２１のそれぞれにおける冷却リング７０のリング部材７１は、前面および外周面の各環状凸部７１ｂが各シリンダ１１，２１の大径部１１ｂ，２１ｂに当接する面積と縮径部７１ａがビレット２またはプランジャ２４に対面する面積の総面積Ｓａと後面の冷却部材に当接する面積Ｓｂが、Ｓａ対Ｓｂの比（＝Ｓａ／Ｓｂ）が０．６から１．０程度になるように形成されると良い。

溶融シリンダ１１と射出シリンダ２１のそれぞれにおける冷却リング７０の冷却部材７２は、柱状押出体となるビレット２またはプランジャ２４の外径よりも大きな内径の内孔が形成されて、前面を冷却リング７０のリング部材７１に当接し、後部のフランジ７２ｃをボルト７４などで各シリンダ１１，２１の基端に固定するようになっている。冷却部材７２は、例えば、図９に示すように、図示省略される外部の冷却装置と接続されて冷却媒体を循環させるための冷却配管７２ａが形成されている。冷却リング７０の冷却部材７２は、軽金属材料が直接接触して溶損が発生することがないので、各シリンダ１１，２１に強力に締め付けるように固定するために高い剛性と靭性を有する鉄系の材料で成ると良い。また、冷却部材７２と各シリンダ１１，２１の間には、断熱部７３を有し、好ましくは空気断熱層７３ａを有すると良い。また、各シリンダ１１，２１の大径部１１ｂ、２１ｂに挿入される部分には、各シリンダ孔１１ａ，２１ａと同じ軸中心に冷却部材７２を取り付けるための案内となる環状凸部７２ｂを形成してあっても良い。

こうした本発明の射出装置１のバックフロー防止手段では、各シリンダ１１，２１の内周面と柱状押出体となるビレット２またはプランジャ２４の外周面との間の隙間を流動する溶湯２ａが、各シリンダ１１，２１のそれぞれにおいて冷却された冷却リング７０のリング部材７１の縮径部７１ａの周辺の狭い範囲だけで局所的に溶湯２ａを冷却して、溶湯２ａがある程度軟化してバックフローを防止する程度に固化した固化物２ｂ、あるいは、常温のビレット２の状態に比べて剪断力または引張力が５分の１程度以下の状態であってビレット２またはプランジャ２４が移動すると容易に剪断できる程度に溶湯２ａが軟化または固化してバックフローを防止する固化物２ｂを局所的にかつ剪断をさらに容易にするように小さく生成することが可能になって、故にバックフローを防止しながらもシールとなる固化物２ｂが狭い範囲で小さく形成されることによって、リング部材７１と柱状押出体２，２４の両者に密着しても剪断されやすい状態なので、柱状押出体２，２４の移動する際の抵抗も小さく、その移動を妨げることもない。溶湯２ａを射出するためにプランジャ２４を射出シリンダ２１中に挿入する場合には、溶融するためにビレット２を溶融シリンダ１１に挿入するときに比べてバックフローしようとする溶湯２ａの圧力が大きくなるのでより低い温度で溶湯２ａを固化してシールとなる固化物２ｂを生成することになるが、バックフローを防止するために、好ましくは、常温のビレット２の状態に比べて剪断力または引張力が５分の１程度以下の状態に溶湯２ａを固化した固化物２ｂを生成すれば良い。シールとなる固化物２ｂは、温度の高い柱状押出体となるビレット２またはプランジャ２４よりも温度の低いリング部材７１に留まって、柱状押出体の側で剪断され易い傾向にある。また、リング部材７１の縮径部７１ａ前方の段部に溝部７１ｅを有する場合には、シールとなる固化物２ｂが溝部７１ｅに引っかかることでリング部材７１側に留まるとともに、柱状押出体となるビレット２またはプランジャ２４の表面近くで剪断されやすくしても良い。

また、本発明の射出装置１のバックフロー防止手段では、冷却リング７０のリング部材７１が、加熱ヒータ１２ｄ，２７ｃで加熱される溶融シリンダ１１または射出シリンダ２１の中に断熱部７３を挟んで挿入されているので、各シリンダ孔１１，２１内からリング部材７１内に向かって高温から低温の大きな温度差が形成され、急峻な温度勾配を設定することができるため、局所的に小さな溶湯２ａの固化物２ｂ形成することができる。

また、本発明の射出装置１のバックフロー防止手段では、加熱ヒータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを有する溶融シリンダ１１のシリンダ孔１１ａの中にビレット２を挿入するとシリンダ孔１１ａの内周面から溶湯２ａを介してビレット２に熱が伝導するのに対して、溶融シリンダ１１に対して断熱部７３で断熱された状態で溶融シリンダ１１の基端に埋め込まれている冷却リング７０のリング部材７１の中にビレット２が挿入されても縮径部７１ａの幅がビレット２の容積に対して小さいため、冷却されるリング部材７１がビレット２に及ぼす熱の影響は僅かである。また、本発明の射出装置１のバックフロー防止手段では、冷却リング７０のリング部材７１が溶融シリンダ１１に対して断熱部７３によって断熱されているため、溶融シリンダ１１の温度に影響されることなくシリンダ孔１１ａから流れてくる溶湯２ａをリング部材７１の端面で安定してかつ小さい範囲に固化させることができるので、より低い温度で固化させた固化物２ｂでもビレット２が移動する際の抵抗の小さいシールとなる固化物２ｂとして生成することが可能になる。それで、本発明の射出装置１のバックフロー防止手段では、溶融シリンダ１１を有する溶融ユニット１０において、速やかにビレット２を溶湯２ａに溶融するために、ビレット２を溶融シリンダ１１に押し込める際にビレット２が変形しない最低限の剛性が得られる温度に加熱することを可能にし、冷却リング７０の中を通過して直後の溶融シリンダ１１の温度をビレット２が溶湯２ａに溶融する溶融温度または溶融温度近くまで高めることを可能にし、そして、冷却リング７０によって小さい範囲に溶湯２ａを固化させることで、より低い温度で溶湯２ａを固化した剪断力の小さな固化物２ｂ生成することで、溶湯２ａのバックフローを防止しながらビレット２の移動の抵抗を小さくすることを可能にする。

また、本発明の射出装置１のバックフロー防止手段では、加熱ヒータ２７ａ，２７ｂ，２７ｃを有する射出シリンダ２１の中でプランジャ２４を進退するとシリンダ孔２１ａの内周面から溶湯２ａを介してプランジャ２４に熱が伝導するのに対して、射出シリンダ２１に対して断熱部７３で断熱された状態で溶融シリンダ２１の基端に埋め込まれている冷却リング７０のリング部材７１の中にプランジャ２４が挿入されても縮径部７１ａの幅がビレット２の容積に対して小さいため、冷却されるリング部材７１がプランジャ２４に及ぼす熱の影響は僅かである。プランジャ２４は、移動するときにシールとなる溶湯２ａの固化物２ｂと摩擦するが、溶湯２ａの固化物２ｂに比べて硬度が高いので摩擦が極力抑えられて耐久性がある。また、プランジャ２４は、後退して射出シリンダ２１の外に出た部分の温度が低下してしまうことに起因する前進時と後退時の温度差をより小さくするために、プランジャ駆動装置６０のピストンロッド６２を取り付ける基部から前部途中までの間に適正な強度を維持できる範囲で軸心方向に中をくり抜いた中空の空間が形成されていても良い。

このように、本発明の射出装置１のバックフロー防止手段では、冷却リング７０のリング部材７１が溶融シリンダ１１または射出シリンダ２１の熱の影響を受けにくい構成であって、冷却リング７０のリング部材７１がビレット２またはプランジャ２４に熱の影響を与えにくい構成であって、冷却リング７０のリング部材７１が溶湯２ａを冷却する温度が安定して、小さい範囲にシールとなる溶湯２ａの固化物２ｂを生成することを可能にして、バックフローを防止しながらも、ビレット２またはプランジャ２４の移動抵抗を極力小さくして、各部の摩耗箇所を少なくかつ各部の耐久性を高めることが可能になる。

具体的には、例えば、軽金属材料がアルミニウム合金の場合には、およそ２５０度から５１５度の間で常温のビレット２の状態に比べて剪断力または引張力が５分の１程度以下の状態であって柱状押出体となるビレット２またはプランジャ２４が移動すると容易に剪断できる程度に固化した固化状態となり、およそ５１５度から５８２度の間で軟化した固化状態となる。バックフローを防止する溶湯２ａの固化物２ｂを生成する温度制御は、およそ２５０度から５８２度の広い制御範囲で制御することができる。例えば、溶融シリンダ１１の基端の加熱ヒータ１２ｃでおよそ６５０度に加熱し、前面および外周面の各環状凸部７１ｂが溶融シリンダ１１の大径部１１ｂに当接する面積と縮径部７１ａがビレット２に対面する面積の総面積Ｓａが、後面の冷却部材７２に当接する面積Ｓｂと略等しい面積（Ｓａ＝Ｓｂ、すなわち、Ｓａ／Ｓｂ＝１．０）とする冷却リングを冷却部材でおよそ５０度に冷却して、冷却リング７０のリング部材７１の縮径部７１ａの周辺を３５０程度度に冷却される。したがって、本発明の射出装置１のバックフローを防止する手段は、マグネシウム合金に比べて軟化状態の温度制御の幅が小さいアルミニウム合金においても、柱状押出体であるビレット２またはプランジャ２４の移動を妨げることなく容易にバックフローを防止する溶湯２ａの固化物２ｂを生成することが可能になる。

また、本発明の射出装置１のバックフローを防止する手段は、温度の制御範囲が広いので、例えば、大きい容積の製品を成形するために、柱状押出体であるビレット２またはプランジャ２４を大きく移動させて、冷却リング７０のリング部材７１の縮径部７１ａの周辺の温度が大きく変化する場合でも、バックフローを充分に防止するともに柱状押出体の移動を妨げることのないシールとなる固化物２ｂを生成することを可能にする。また、本発明の射出装置１のバックフローを防止する手段は、バックフローを防止しかつビレット２やプランジャの移動を妨げることのないシールとなる溶湯２ａの固化物２ｂが、広い温度制御範囲の中で生成することを可能にするので、バックフローしようとする溶湯の圧力に応じた軟化状態または固化状態のシールとなる溶湯２ａの固化物２ｂを各シリンダ１１，２１の温度の影響が少ない状態で容易に生成することも可能にする。

以上説明した発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、この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、それらをこの発明の範囲から排除するものではない。特に具体的な装置については、本発明の趣旨に添った基本的な機能を有するものは、本発明に含まれる。

以上説明したように、本発明の軽金属射出成形機の射出装置は、加熱されたシリンダの中に軽金属材料から成るビレットを速やかに挿入することを可能にし、加熱されたシリンダの中で軽金属材料から成るビレットを速やかに溶湯に溶融することを可能にして、成形サイクル時間を短縮することが可能な射出装置を実現する。

１ 軽金属射出成形機の射出装置
２ ビレット
２ａ 溶湯
２ｂ シールとなる溶湯の固化物
１０ 溶融ユニット
１１ 溶融シリンダ
１１ａ 溶融シリンダのシリンダ孔
１１ｂ 溶融シリンダのシリンダ孔の大径部
１２ａ，１２ａ，１２ａ，１２ａ 加熱ヒータ
１４ ビレット供給装置
１８ 連結部材
１８ａ 連通路
１９ 加熱ヒータ
２０ 射出ユニット
２１ 射出シリンダ
２１ａ 射出シリンダのシリンダ孔
２１ｂ 射出シリンダのシリンダ孔の大径部
２２ 射出ノズル
２３ ノズルアダプタ
２４ プランジャ
２５ 加熱ヒータ
２６ 加熱ヒータ
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 加熱ヒータ
３０ 逆流防止装置
３１ 逆流防止弁棒
４０ ビレット供給装置
５０ ビレット挿入装置
６０ プランジャ駆動装置
７０ 冷却リング
７１ リング部材
７１ａ 縮径部
７１ｂ 環状凸部
７１ｃ テーパ部
７１ｄ 段部
７１ｅ 溝部
７２ 冷却部材
７２ａ 冷却配管
７２ｂ 環状凸部
７２ｃ フランジ
７３ 断熱部
７３ａ 空気断熱層
７３ｂ 断熱材
７４ ボルト
９０ 中央枠部材
９０ａ 側板
１００ 予備加熱装置
１０１ 円弧状の加熱ヒータ
１０２ 付勢部材
２００ 予備冷却装置
２０１ 冷却シリンダ
２０１ａ 冷却シリンダのシリンダ孔
２０２ａ 冷却配管
２０２ 冷却装置
２１０ 予備冷却装置
２１１ 冷却シリンダ
２１１ａ 冷却シリンダのシリンダ孔
２１１ｂ 供給孔
２１１ｃ 連通配管
２１１ｄ ガス噴射孔
２２０ 予備冷却装置
２２１ 冷却シリンダ
２２１ａ 冷却シリンダのシリンダ孔
２２２ 冷却ブロック
２２３ 締め付け部材
２２３ａ 冷却配管
２２４ 付勢部材

Claims (3)

1. シリンダ孔の基端から挿入される円柱形状の軽金属材料製ビレットの先端側から溶湯に溶融するとともに前記ビレットで押し出すように前記シリンダ孔の外に前記溶湯を排出するシリンダを有する軽金属射出成形機の射出装置において、
   前記シリンダと前記ビレットとの隙間に前記溶湯の固化物を生成し前記固化物によって前記隙間をシールするリング部材を含む冷却リングと、
   前記シリンダに挿入される前の前記ビレットを予め軸芯部位まで所定の温度に加熱して軟化させる予備加熱装置と、
   前記冷却リングと前記予備加熱装置との間に設けられ前記予備加熱装置で加熱されたあとの前記ビレットの外周面部位のみを前記シリンダのシリンダ孔の中に押し込む際に加熱された状態でも変形しない非軟化状態を維持可能な温度にまで冷却する予備冷却装置と、を有し、
   前記予備冷却装置が、
   前記ビレットが加熱された状態でも変形しない前記非軟化状態を維持可能な温度のときで熱膨張しているときの前記ビレットの外径寸法が少なくとも一部の内径寸法になるように前記ビレットを挿通するシリンダ孔を形成した冷却シリンダと、
   前記冷却シリンダを冷却する冷却装置と、
   を有することを特徴とする軽金属射出成形機の射出装置。
2. シリンダ孔の基端から挿入される円柱形状の軽金属材料製ビレットの先端側から溶湯に溶融するとともに前記ビレットで押し出すように前記シリンダ孔の外に前記溶湯を排出するシリンダを有する軽金属射出成形機の射出装置において、
   前記シリンダと前記ビレットとの隙間に前記溶湯の固化物を生成し前記固化物によって前記隙間をシールするリング部材を含む冷却リングと、
   前記シリンダに挿入される前の前記ビレットを予め軸芯部位まで所定の温度に加熱して軟化させる予備加熱装置と、
   前記冷却リングと前記予備加熱装置との間に設けられ前記予備加熱装置で加熱されたあとの前記ビレットの外周面部位のみを前記シリンダのシリンダ孔の中に押し込む際に加熱された状態でも変形しない非軟化状態を維持可能な温度にまで冷却する予備冷却装置と、を有し、
   前記予備冷却装置が、
   前記予備加熱装置で加熱されたあとの前記ビレットを隙間を空けて挿通するシリンダ孔に前記ビレットの外周面に向けて冷却ガスを噴射させるガス噴射孔を形成して成る冷却シリンダと、
   前記ガス噴射孔から噴射させる前記冷却ガスを供給する冷却ガス供給装置と、
   前記予備加熱装置で加熱されたあとの前記ビレットの前記外周面の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサで検出される温度が前記ビレットが加熱された状態でも変形しない前記非軟化状態を維持可能な温度以上の温度であることを検出すると、前記ビレットの前記外周面に向けて前記ガス噴出孔から冷却ガスを吹き付けるように制御する制御装置と、
   を有することを特徴とする軽金属射出成形機の射出装置。
3. シリンダ孔の基端から挿入される円柱形状の軽金属材料製ビレットの先端側から溶湯に溶融するとともに前記ビレットで押し出すように前記シリンダ孔の外に前記溶湯を排出するシリンダを有する軽金属射出成形機の射出装置において、
   前記シリンダと前記ビレットとの隙間に前記溶湯の固化物を生成し前記固化物によって前記隙間をシールするリング部材を含む冷却リングと、
   前記シリンダに挿入される前の前記ビレットを予め軸芯部位まで所定の温度に加熱して軟化させる予備加熱装置と、
   前記冷却リングと前記予備加熱装置との間に設けられ前記予備加熱装置で加熱されたあとの前記ビレットの外周面部位のみを前記シリンダのシリンダ孔の中に押し込む際に加熱された状態でも変形しない非軟化状態を維持可能な温度にまで冷却する予備冷却装置と、を有し、
   前記予備冷却装置が、
   前記予備加熱装置で加熱されたあとの前記ビレットの外周を囲むように同一円周上に配置される複数の分割冷却体と、
   前記複数の分割冷却体を前記ビレットの外周面に向けて移動させて前記ビレットの前記外周面の少なくとも一部に当接するように移動させる移動手段と、
   前記冷却分割体または前記移動手段に設けられる冷却配管と、
   前記冷却配管に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置と、
   を有することを特徴とする軽金属射出成形機の射出装置。

Images