JPS5923698B2 - 金型内のガス抜きをともなつた射出成形法および金型用ガス抜き装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ダイカストマシンや射出成形機等の成形機
において、成形時の金型のキャビティから大量のガスを
抜取りながら射出する金型内のガス抜きをともなった射
出成形法および金型用ガス抜き装置に関するものである
。

従来より、ダイカストは精密な製品を多量に製造する成
形法として広く普及しているが、製品内部に巣のない健
全性を重要視される品物には適さない場合があった。

その理由は、高速かつ高圧で溶融金属をキャビティ内に
充填するため、キャビティ内のガスが十分抜けきらずに
、溶融金属と混合して製品中に残存することがあるため
である。

このような不都合を解消する対策として、従来より、キ
ャビティ内を活性ガスで置換して、溶融金属と化合させ
、固定化する無孔性ダイカスト法や、減圧することによ
りキャビティ内のガスを急速に排出する方法等が提案さ
れているが、これらの方法を採用すると、金型や装置が
複雑となり一般的ではなかった。

本発明の目的は、射出成形時において、金型キャビティ
内のガスを確実に排出することができる金型内のガス抜
きを伴った射出成形力法および金型用ガス抜き装置を提
供するにある。

本発明においては、上記の目的を達成するために、金型
のキャビティから導かれたガス抜き溝部に、ガス抜き溝
の軸線方向とは異なる方向に移動する弁を設け、ガス抜
き溝の途中から弁の側面に通じたガス排出用の通路を設
けた金型を用い、前記通路から金型外に通じるガス排出
路を前記弁の作用で開いた状態で射出を行ない、ます、
キャビティから進んできた質量の小さいガスが前記弁の
ガス抜き溝側の端部に作用しているときは、前記弁がガ
ス抜き側の端部にあり、前記通路と弁部を通してガスを
排出し、ガスがほぼ排出し終った時点で、続いてキャビ
ティから進んできた質量の大きい被射出溶融物の慣性力
が前記弁のガス抜き溝側の端部と直接作用したとき、弁
が移動して、その弁でガス排出路を直接遮断し、被射出
溶融物が外部に排出されないようにし、射出時に金型内
のガス抜きを確実容易に行いうるようにした。

以下、図面に示す実施例とともに本発明の詳細な説明す
る。

第１図〜第４図は本発明の１実施例を説明するもので、
図において符号１は固定盤、符号２は可動盤、３は固定
金型、４は可動金型、５は押出板、６は押出ビン、７は
可動金型４のキャビティ、８は射出スリーブをそれぞれ
示し、射出スリーブ８中にはプランジャ９が摺動自在に
嵌合されている。

射出スリーブ８の外方端近傍には溶融金属の供給口８ａ
が形成されている。

可動金型４において、キャビティ７の周りの固定金型３
に而する部分には、十分な面積を有する浅いガス抜き溝
１０が形成されている。

ガス抜き溝１０は第２図に示すように１本のガス抜き溝
１１に連通しており、このガス抜き溝１１は可動金型４
の分割面に設けられている。

このガス抜き溝１１は第３図および第４図に示すように
固定金型３および可動金型４の分割面に共有状態をもっ
て形成された弁室１２に連通している。

この室１２は第３図に明らかなようにガス抜き溝１１と
直交した軸線を有し、その底面は、溶融金属の慣性力を
弁１３に極めて有効に又は最大限に作用させうるように
、摺鉢状に形成された円錐面となっており、進行してき
た溶融金属が室１２の傾斜した底面に当って反射し、そ
れが弁１３の底面に充分に作用するようになっている。

室１２中には弁１３が摺動自在に嵌合されている。

弁１３の弁棒１３ａは、固定金型３側に形成され、かつ
、弁座１３ｂ部を介して室１２に連続する透孔３ａ一方
に伸びており、透孔３ａ部に固定されたガイドブロック
１４を摺動自在に貫通して外力に導かれ、ガイドブロッ
ク１４の外側において、弁棒１３ａの端部にはストッパ
１５が固定されている。

このストッパ１５を囲むようにして筒体１６が固定金型
３に対してボルト１７によって固定されており、この筒
体１６の先端の裏面と前記ストッパ１５との間にはスプ
リング１８が弾装されており、弁１３に対して押圧力を
与えている。

１６ａは空気通し用の穴である。

一方、前記ガス抜き溝１１は室１２の近傍において、第
４図に示すように左右に分岐したガス排出用の通路であ
るバイパス１９，１９を有し、これらバイパス１９，１
９は第３図および第４図に示すように互いに相対した凹
凸部を有した金型の分割面に沿って、室１２の弁１３の
移動路の側面に迂回して室１２中に開口している。

このバイパス１９の室１２に対する開口部は弁１３の非
作動時にあっては、弁１３の弁棒１３ａ側に位置してお
り、前記透孔３ａに連通している。

そして、弁１３がガイドブ七ツク１４に当たる位置まで
移動したときに、この開口部は弁１３の外周面で閉じら
れるようになっている。

透孔３ａは固定金型３に形成されたガス排出路３ｂに連
通している。

次に以上のように構成された本実施例の動作につき説明
する。

ます型締が行なわれ、射出スリーブ８中に溶融金属が注
入され、射出プランジャ９が前進すると、射出スリーブ
８中の溶融金属は高速度でキャビテイア中へ流入する。

これに伴ってキャビティγ中の質量の小さいガスはガス
抜き溝ｉｏ、ｉ１を介して室１２方向へ導かれ、室１２
は弁１３で封じられているため、バイパス１９を通って
弁１３の外側に迂回し、透孔３ａおよびガス排出路３ｂ
を通って外気に排出される。

そしてそのあとに被射出溶融物である溶融金属がガス抜
き溝１０，１１を通って進入してくる。

この溶融金属は質量が大きく、高速であるため、まず、
バイパス１９方向へは迂回せずに直進し、室１２内に向
う。

室１２の底面は前述したように円錐形状に形成されてい
るため、直進してきた溶融金属がこの斜面に激突し、矢
印で示すように、はぼ９０度方向を替えて弁１３の端面
に激突する。

従って、弁１３はスプリング１８の弾発力に抗して第３
図中右方に高速で移動され、透孔３ａの基端側に形成さ
れたバルブシー１−１３ｂに着座する。

この結果バイパス１９の弁室１２に対する開口部は弁１
３の周面によってブロックされ、バイパス１９と透孔３
ａ、ガス排出路３ｂとの連通状態は遮断される。

この結果、溶融金属自身の作用によってガス排出用の通
路は遮断され、溶融金属の外部への排出は完全に遮断さ
れる。

第５図〜第７図は本発明の他の実施例を説明するもので
、各図中第１図〜第４図と同一部分あるいは相当する部
分には同一符号を付しその説明は省略する。

本実施例にあっては、第１図〜第４図に示した実施例と
異なり１．バイパス１９を金型分割面に沿って直線状に
形成し、その変りに弁室１２に向う通路２０を可動金型
４の内側方向へ傾斜して設けである。

すなわち、第５図〜第７図に明らかなように、ガス抜き
溝１１に連通する通路２０は、弁室１２の円錐状の底面
の斜面に沿ってほぼ同一傾斜角度をもって形成され、こ
の通路２０の外側には固定金型３から膨出された仕切壁
２１が臨まされ、この仕切壁２１が第７図に示すように
通路２０中に所定距離嵌入し、通路２０の断面形状を所
定の大きさに規定している。

本実施例は以上のように形成されているため、前述した
第１図〜第４図に示す実施例と同様に、射出成形時にお
いてはまず小質量のガスがバイパス１９、透孔３ａ、ガ
ス排出路３ｂを通って排出されたのち、大質量の溶融金
属が通路２０を通って弁室１２内に進入してくること、
前述したのと同様にその円錐形状の底面の斜面に激突し
たのち反射し、弁１３を押してバルブシーｔ−１３ｂに
着座させるため、金型外部への排出路は溶融金属自身の
作用によって自動的に閉塞される。

従って溶融金属が外部に排出されることはない。

なお、上記２つの実施例において、射出成形が終了して
溶融金属が冷却固化し、型開が行われたのちにはガス抜
き溝ｉｏ、ｉ１、弁室１２、バイパス１９中に固化した
金属は、可動金型４に付着した状態で固定金型３側から
剥離される。

しかる後、押出板５が前進し押出ビン６によってキャビ
ティ７中の成形品と共に、可動金型４から離形される。

そして型開が行われ、弁室１２内の凝固金属が剥離され
たのちには、弁１３はスプリング１８の弾発立により突
出された状態となり次の動作の待機状態となる。

なお、第３図及び第５図に符号１６ａで示すものは筒体
１６の後端に形成された空気抜き用の小孔である。

第８図及び第９図は本発明の第３の実施例を説明するも
ので、両図中筒１図〜第４図と同一部分は同一符号をも
って示しである。

本実施例にあっては弁２２は円筒状のものとして形成さ
れ、その先端には底壁２２ａが形成され弁室１２中に嵌
入しており、その後端にはフランジ部２２ｂが形成され
固定金型３の外側面に係止される構成とされている。

固定金型３の外側面には弁２２を囲んで中室のブロック
２３がボルト２４によって固定されており、このブロッ
ク２３の内面と弁２２の底壁２２ａの内面との間にはス
プリング２５が弾装されており、弁２２に対して固定金
型３から突出する方向への移動習性を与えている。

一方、弁２２にはその底壁２２ａの内側に近接した状態
で透孔２２ｃが形成されており、この透孔２２ｃは射出
成形が行われるまではガス抜き溝１１から左右に分岐し
たバイパス１９の弁室１２への開口端と一致した状態に
ある。

そしてブロック２３の中央部には透孔２３ａが形成され
ている。

なお、透孔２２ｃとバイパス１９の開口端と一致させる
必要から、弁２２は回転しないように規匍比なければな
らないため、第９図に示すように弁２２の側方にキー２
６を突設し、このキー２６をブロック２３に形成された
キー溝中に摺動自在に嵌合し、弁２２が軸線方向にのみ
動くようにしている。

また、バイパス１９はガス抜き溝１１の弁室１２の近傍
において分岐し、固定金型３方向に向って屈曲して金型
分割面に沿って形成されている。

本実施例は以上のように構成されているため、射出成形
時において、ガス抜き溝１１から導かれてくるキャビテ
ィ内のガスはバイパス１９を通って弁２２の透孔２２ｃ
から弁２２の内側に導かれ、ブロック２３の透孔２３ａ
から外方に排出される。

そして、ガスに続いて進入してくる溶融金属は変速大質
量であるため大きな運動量をもち、弁室１２内に直進し
てくる。

弁室１２の底面は第８図に示すように傾斜面となってい
るため、この傾斜面に激突したのち約９０度方向を替え
て弁２２の底面に激突し、スプリング２５をたわませて
第８図中右方に弁２２を移動させる。

この結果透孔２２はバイパス１９の弁室１２に対する開
口端からはずれ、弁２２の外壁によってバイパス１９の
開口端はブロックされる。

従って、溶融金属自身の作用によって外方との間の通路
は遮断され、溶融金属が排出されることはない。

第１０図〜第１５図は本発明のそれぞれ異なった他の実
施例を説明するもので、第１０図に示す実施例は、有底
円筒状の弁２２の周面に環状の溝２２ｄを形成し、この
溝２２ｄと透孔２２ｃとを連通させた構造を採用してお
り、図示した位置で、バイパス１９の弁室１２に対する
開口端をこの溝２２ｄに連通できる構造とされている。

このような構造を採用すると、弁２２は軸方向の位置決
めだけをフランジ部２２ｂによって決定できれば良いた
め、回転してもよく、第９図に示すような回り止め用の
キー２６を設ける必要がない。

他の部分は第８図及び第９図に示す構造と全く同様であ
る。

第１１図に示す実施例は、同じく有底円筒状の弁２２を
使用しているが、バイパス１９を屈曲させずに、可動金
型４の側面に沿って形成し、そのかわり弁室１２に向う
通路２７を可動金型４方向に向って傾斜させたもので、
弁室１２、通路２７の構造は第５図に示す実施例のもの
と同一の構造を有し、固定金型３側から通路２７の断面
形状を決定する膨出した仕切壁２１が突設されている。

第１２図に示す実施例は、同じく有底円筒状に形成され
た弁２２を使用しているが、弁２２のみ周面には幅の広
い環状溝２２ｅを形成し、この環状溝２２ｅを介してバ
イパス１９とガス排出路３ｂとを連通させた構造を採用
している。

なお、ブロック２３の中央部には空気抜き用の小孔２３
ｂが形成されている。

本実施例は以上のように構成されているため、射出成形
時においてガスはバイパス１９から溝２２ｅを介してガ
ス排出路３ｂを通って外方に排出され、続いて進入して
くる大きな質量を持った溶融金属は弁室１２の斜面に当
って反射し、ガス抜き溝１１の軸線方向とは異なる方向
へ約９０度方向を替えて弁２２をスプリング２５の弾発
力に抗して右方に移動させ、溝２２ｅとバイパス１９の
開口端とをずらしてバイパス１９の開口端を弁２２の周
面でブロックするため、外部との通路は遮断され、溶融
金属自身の作用によって弁を閉じる。

従って溶融金属は金型外へ排出されることがない。

第１３図に示す実施例は有底円筒状に形成された弁２２
を有するが、第１２図に示すようにスプリング２５によ
って弁２２を押圧することなく、空気源２８から減圧弁
２９を介して弁２２に対して背圧を導き、この圧力によ
って弁２２を押圧し、ガス圧と対抗させている。

このような構造を採用しても第１２図に示す実施例と同
様な効果が期待できる。

なお、第１３図に示す実施例を変形し、弁２２に加える
押圧力を空気ではなくてシリンダによる押圧力に替えて
もよい。

また、弁２２には背圧を何ら加えることなくガスの排出
と溶融金属のブロックを行うこともできる。

その理由は、排出ガスは自由に排出されるが、大質量の
溶融金属が弁室１２に導かれると弁２２は直ちに第８図
中右方に移動され、バイパス１９の開口端をブロックし
、溶融金属の外部への排出を防止するが、型開時におい
ては、弁室１２内で固化した溶融金属が弁２２を引張り
、後退した状態から元の前進した状態へとリセットする
からである。

第１４図に示す実施例では、有底円筒状の弁２２の先端
に円錐形状の突出部２２ｆを形成し、弁室１２はフラッ
トな底面をもつ単なる円筒状に影形成しである。

本実施例は以上のような構造を有するため、ガス抜きは
他の実施例と同様に行えるが、大きな運動量をもつ溶融
金属が弁室１２内に進入すると、弁２２の円錐状の突出
部２２ｆの側面に激突し、その反作用によって弁２２は
スプリング２５をたわませて後退する。

この結果バイパス１９の開口端は弁２２の周面によって
、ブロックされ、外部への通路は遮断されるため、溶融
金属が外部へ排 ｊ出されることがない。

第１５図に示す実施例にあっては有底円筒状の弁２２の
先端は、ガス抜き溝１１方向に面して斜面２２ｇを有す
るため、ガス抜きは他の実施例と同様に行われる他、斜
面２２ｇに激突した溶融金 ｌ属の反作用により弁２２
はスプリング２５をたわませて後退し、バイパス１９の
開口端をフ七ツクし、溶融金属の外部への排出を阻止す
ることができる。

なお、このガス抜き装置は、可動金型４に取付５けるこ
ともできる。

以上の説明から明らかなように本発明によれば、金型キ
ャビティから導かれたガス抜き溝に、ガス抜き溝の軸線
方向とは異なる方向に弁を設け、ガス抜き溝の途中から
弁の側面に通じたガス排出用 二の通路を設け、前記弁
をキャビティから進んできた被射出溶融物によって外部
に連絡される通路を遮断することができる構成とされて
いるため、金型キャビティ内のガスを確実に排出でき、
被射出溶融物の外部への排出を完全に阻止することがで
；きる。

また、上記のような方法及び装置を利用すると、以下に
記載するような多くの効果が期待できる。

（１）質量の小さいガスがほぼ逃げたとき、ガスに続い
て進行して来た質量の大きい被射出溶融物 ；の慣性力
で、弁を直接押すことにより、ガスの排出路を遮断する
ようにしたので、弁の作動が早く、かつ、確実であり、
ガス抜きと、弁部からの被射出溶融物の排出防止を確実
容易に行える。

特に、被射出溶融物を斜面に激突させ、そ ・の反射に
よって弁に作用させるようにしたので、弁の作動が早く
、確実である。

そして、各回の鋳込動作に完全に同調して、自動的にガ
ス抜きが行われ、タイミングが狂うこともなく、ガス抜
き作動が安定する。

（２）射出時にガス抜きを充分に行えるので、射出製品
中の残存ガスが大幅に減少し、射出製品の湯まわり、耐
圧、気密性が著しく向上する。

（３）キャビティ外周のエヤベント部におけるパリの発
生が減少するのでパリをのけなくても良く、金型に傷を
つけることがない。

その結果、自動化が容易になり、金型の寿命も延びる。

（４）ガス抜きが充分に行われるので、低い射出圧力で
良い射出製品が得られる。

勿論、このために、自動化も容易になり、金型の寿命も
延びる。

（５）ガス抜きが充分に行われるので、射出条件の幅が
拡大するとともに、試打時間の短縮と射出製品の品質の
安定化がはかれる。

従来より、射出圧力、射出速度、高速射出スタート位置
の良い条件をさがし、ガス抜きの良好なところにセット
していたが、この条件を見つけるのに時間がかかり、か
つ、この条件も射出時に次第に変わっていたが、この発
明を用いれば、ガス抜きが充分に行われるので、射出条
件を選択する幅がかなり拡大する。

（６）従来より、真空装置により金型間の薄い溝を油上
でキャビティ内の墾気を外に抜くことも考えられていた
が、この場合、キャビティ内の空気の抜き量が少ないと
、固定金型と可動金型の合わせ面から外の空気が入り、
キャビティが真空にならないが、この発明では、多量の
空気を抜くので、金型の合わせ面の精度はそれ程間間に
ならず、キャビティの空気を充分に抜くことができる。

したがって、減圧法と併用すれば、効果はさらに増大す
る。

（カ キャビティ内を酸素などの活性ガスの雰囲気にし
て射出する無孔性ダイカスト法と併用すれば、効果が太
きい。

この場合、この発明のガス抜き装置の開いた弁部から、
活性ガスをキャビティ内に入れた後、射出する。

射出中にも活性ガスをキャビティ内に入れることもでき
る。

（８）マグネシウムのダイカストに用いれば、効果が太
きい。

すなわち、アルミニウムのダイカス・トでは、ゆっくり
射出して、キャビティ内のガスをベント部から抜くよう
に試みることもできたが、マグネシウム合金は凝固速度
が早いので、低速射出することができず、射出開始後、
すぐ高速射出に移る必要があった。

もともと、射出時には、キャビティの容積の約２倍の容
積を有するキャビティ内と射出スリーブ内の多量のガス
を金型外へ逃す必要があるが、マグネシウムのダイカス
トの場合は、アルミニウムのダイカストに比べて、高速
射出する必要があるので、どうしても射出製品へのガス
のまき込みが太きかった。

しかし、この発明を用いれば、ガス抜きが充分に行われ
るので、マグネシウムのダイカストでも、気泡のない良
質の射出製品を確実容易に得ることができる。

（９）ホットチャンバ一式ダイカストにも用いることが
できる。

（１０）従来より、型開後、金型に冷却水や水溶性５の
離型剤をスプレーしていたが、型締を行ったとき、金型
に水滴が残っていると水蒸気の逃げ場がなく、そのまま
射出すると、射出製品の表面が黒くなったり、湯まわり
が悪くなり、良質の射出製品を得ることができない。

したがって、金型表面の水滴が充分に乾燥してなくなっ
た後、型締を行う必要があった。

しかし、この発明を用いれは、型締時にガス抜き装置の
開いている弁を通して、金型内に熱風を送り込み、金型
内の水蒸気を射出スリーブ内を通して外へ逃がすことも
できる。

この熱風の送り込みは型締後や給湯時にも行える。

したがって、型締時にガス抜き装置を通してキャビティ
内に熱風を送り込むようにすれば、スプレー後、す早く
型締をすることができ、サイクルが短くなる。

０υ 勿論、恒久的な弁装置として使用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第“１図は本発明の１実施例を示す縦断側面図、第２図
は第１図の１−■線断面図、第３図は第１図の一部拡大
断面図、第４図は第３図の金型の分割面に沿ったＩＶ−
ＩＶ線断面図、第５図は本発明の他の実施例を示す要部
拡大断面図、第６図は第５図の■−■線断面図、第７図
は第５図の■−■線断面図、第８図は本発明のさらに他
の実施例を示す要部拡大断面図、第９図は第８図のＤＣ
−ＩＸ線断面図、第１０図〜第１５図は本発明のそれぞ
れ異なった他の実施例を示す要部拡大断面図である。 １・・・・・・固定盤、２・・・・・・可動盤、３・・
・・・・固定金型、４・・・・・・可動金型、７・・・
・・・キャビティ、１０，１１・・・・・・・・・ガス
抜き溝、１２・・・・・・弁室、１３，２２・・・・・
・弁、１９・・・・・・バイパス、２０・・・・・・通
路、２５・・・・・・スプリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金型のキャビティから導かれたガス抜き溝部で、か
   つ、互いに相対した凹凸部を有する金型の分離部に、キ
   ャビティから進んで来る被射出溶融物の慣性力の作用に
   よってガス抜き溝の軸線方向とは異なる方向に直接動か
   される弁と、キャビティから進んで来る被射出溶融物の
   進行方向をガス抜き溝の軸線方向から弁の移動力向に変
   えうる傾斜した面と、ガス抜き溝の途中から弁の移動路
   の側面に通じたガス排出用の通路を設けた金型を用い、
   このガス排出用の通路から金型外に通じるガス排出路を
   弁の作用で開いた状態で射出を行い、ます、キャビティ
   から進んできたガスが弁のガス抜き溝側の端部に作用し
   ているときは、弁がガス抜き溝側の端部にあり、前記通
   路と前記ガス排出路を通してガスを排出し、続いて、キ
   ャビティからガス抜き溝に進んで来た被射出溶融物が前
   記傾斜した面で反射して、被射出溶融物の慣性力が弁の
   ガス抜き溝側の端部に直接作用したときは、弁が移動し
   て前記ガス排出路を直接遮断し、被射出溶融物が外部に
   排出されないようにした金型内のガス抜きをともなった
   射出成形法。 ２ 金型のキャビティから導かれたガス抜き溝部で、か
   つ、互いに相対した凹凸部を有する金型の分離部に、キ
   ャビティから進んでくる被射出溶融物の作用によってガ
   ス抜き溝の軸線力向とは異なる方向に直接動かされる弁
   と、キャビティから進んで来る被射出溶融物の進行方向
   をガス抜き溝の軸線方向から弁の移動方向に変えつる傾
   斜した面と、ガス抜き溝から弁の移動路の側面に通じた
   ガス排出用の通路を設け、弁を、被射出溶融物の慣性力
   を受ける端部を弁の移動方向と交差させた状態で設けた
   弁にして、傾斜した面で反射した被射出溶融物の慣性力
   を弁に直接作用させて弁を直接閉じうるようにするとと
   もに、弁の開閉作動により前記通路と金型外部間のガス
   排出路の連通遮断を行いうるようにした金型用ガス抜き
   装置。