KR100877116B1 - 경금속 사출성형기의 사출장치 - Google Patents

Abstract

경금속 재료, 특히 마그네슘합금 재료의 공급과 융해 및 사출이 효율적으로 행해지고, 그 장치의 보수점검이 용이하게 되는 사출성형장치에 관한 것이다. 이러한 사출장치(1)는 융해장치(10)와, 플런저 사출장치(20)와, 이들을 연결하는 연결 부재(18)를 구비한다. 경금속 재료는 빌릿(2)의 형으로 융해 실린더(11) 또는(111)의 내에 다수 삽입된다. 삽입한 빌릿(2)은 그 전방부분으로부터 융해하여 수샷분의 용탕으로 변화한다. 용탕은 빌릿 삽입장치(50)에 의해 빌릿(2) 자체를 통하여 압출하고, 연결 부재(18)를 경유하여 사출 실린더(21)에 계량된다. 계량된 용탕은 플런저 구동장치(60)의 플런저(24)에 의해 사출된다. 이들의 융해 실린더(11) 또는 (111) 및 사출 실린더(21)에서의 용탕의 역류는 용탕이 어느 정도 변화한 상태에서 고화한 밀봉 부재에 의해 방지된다.

역류, 밀봉 부재, 용탕, 플런저 구동장치, 사출 실린더

Description

경금속 사출성형기의 사출장치{Injection device of light metal injection molding machine}

본 발명은 마그네슘, 알루미늄, 아연 등의 경금속 재료를 융해하여, 그 용탕을 금형에 사출하여 성형하는 경금속 사출성형기의 사출장치에 관한 것으로, 특히, 경금속 재료를 융해장치의 융해 실린더 내에서 융해하고, 융해된 용탕을 융해장치에 병렬 설치된 플런저 사출장치의 사출 실린더로 공급하여 계량하고, 계량된 용탕을 플런저로 사출하여 성형하는 경금속 사출성형기의 사출장치에 관한 것이다.

종래, 경금속 합금의 성형은 핫(hot) 챔버 방식과 콜드(cold) 챔버 방식으로 대표되는 다이캐스트법에 의해 행해지고 있었다. 특히, 마그네슘 합금의 성형으로는 상기 다이캐스트법 외에 틱소몰드법에 의해도 행해지고 있었다.

다이캐스트법은 미리 융해로에서 융해된 경금속 재료의 용탕을 사출장치의 사출 실린더 내에 공급하고, 플런저로 그 용탕을 사출하여 금형에 주입하는 성형방법이다. 이 방식에 의하면, 고온의 용탕이 사출 실린더에 안정하게 공급된다. 특히, 핫 챔버 방식에서는, 사출 실린더가 융해로 내에 배치되므로 고온의 용탕이 하이사이클로 금형에 공급된다. 또한, 콜드 챔버 방식에서는, 사출 실린더가 융해로와 별개로 배치되므로 사출장치의 보수 점검이 용이하다. 한편, 틱소몰드법은, 스크류의 회전에 의한 재료의 전단 발열과 가열장치로부터의 가열에 의해 작은 입자의 펠릿 형상의 마그네슘 재료를 반용융 상태로 융해하여 사출하는 성형방법이며, 이 사출장치는 다음과 같은 2종류의 장치 중 어느 하나로 구성되었다. 1개의 장치는 예를 들면, 특허문헌 1(나중에 정리하여 문헌명이 기재된다. 이하 동일함)에 개시된 장치이고, 경금속 재료를 압출하여 실린더 내에서 스크류에 의해 반용융 상태로 융해하는 융해장치와, 융해장치로부터 주탕 실린더 내에 공급된 용탕을 플런저로 사출하는 사출장치를 구비하고, 압출 실린더와 주탕 실린더를 연결 부재를 통하여 연결한 장치이다. 다른 1개의 장치는 기본적으로 인라인 스크류 사출성형기와 동일한 구성의 장치로서, 인라인 스크류를 내장하는 1개의 실린더로 융해와 사출을 하는 장치이다. 후자의 구성은 너무나 일반적이기 때문에 그 특허문헌 등의 선행 문헌의 개시를 생략한다. 어떻든 간에, 이러한 틱소몰드법에 의한 사출성형기는 다이캐스트법에 필요한 대용적의 융해로를 구비하지 않아도 좋다는 이점이 있다.

그런데, 상기 성형법에는, 각각 다음과 같은 개량되어야 할 과제가 있다. 우선, 다이캐스트법에서는 대용적의 융해로가 사용되기 때문에, 장치가 대형화되어야 함과 동시에 다량의 용탕을 고온으로 유지하기 위해 운전 비용이 비싸게 된다. 또한, 융해로의 온도 승강에 장시간을 필요로 하기 때문에 융해로의 보수를 하루에 걸쳐 하지 않을 수 없다. 게다가, 특히 마그네슘 합금이 사용되는 경우에, 마그네슘이 매우 산화되기 쉽고 또한 발화하기 쉽기 때문에, 용탕의 산화방지 대책은 당연한 것으로서 충분한 발화 방지 대책이 필요하다. 그래서, 융해로 내에 방연 플럭스(flux)나 불활성 가스가 다량으로 주입되지 않으면 안 된다. 또한, 이러한 대책을 하더라도 마그네슘의 산화물을 주성분으로 하는 슬러지(sludge)가 발생하고, 그 제거작업이 정기적으로 행해지지 않으면 안 된다. 이러한 슬러지는 마모의 원인으로도 된다. 한편, 틱소몰드법에서는 입자 형상의 재료의 융해가 스크류를 회전함으로써 행해지기 때문에, 재료를 필요한 반용융 상태로 일정하게 융해하는 것이 반드시 용이하지 않다. 특히, 인라인 스크류 방식의 사출성형기에서는 스크류를 후퇴시키면서 계량하기 때문에, 그 성형조건의 조정에 숙련을 요한다. 또한, 스크류나 체크 링이 마모되기 쉽다. 또한, 성형재료가 펠릿 형상으로 그 표면적이 크기 때문에 산화되기 쉽고, 그 재료의 취급에 배려할 필요가 있다.

이러한 배경 하에, 다른 사출장치가 제안되어 있다. 그것은 특허문헌 2에 개시되어 있는 사출장치이다. 이 사출장치는 금형측(전방측)의 고온측 실린더부와, 후방측의 저온측 실린더부와, 그 사이의 단열 실린더부로 이루어지는 사출 실린더를 구비한 장치이다. 상기 장치는 미리 원기둥 봉 형상으로 성형된 성형재료를 상기 사출 실린더에 삽입하여 고온측 실린더 내에서 융해하고, 용탕을 미용융의 성형재료에 의해 압출하여 사출하는 장치이다. 종래의 플런저를 사용하지 않고 성형재료 자체로 사출하는 것이기 때문에, 이러한 성형방식에서의 상기 성형재료는 명세서 중에서 자기소비형 플런저로 명명되어 있다. 이러한 사출장치는 융해로를 구비하지 않기 때문에 사출장치 주변을 간소하게 하는 동시에 융해되는 성형재료의 용적이 작게 되므로 효율적인 융해를 가능하게 하는 것으로 추정된다. 또한, 이와 같은 사출장치는 플런저를 구비하지 않으므로 사출 실린더의 마모 저감이나 짧은 시간의 보수점검 등이 가능하다.

또한, 동일한 기술이 동일 출원인에 의해 출원되어 있다(예를 들면, 특허문헌 3 및 특허문헌 4 참조). 이들의 문헌은 유리성형을 위한 사출장치를 개시하는 것이지만, 자기소비형 플런저를 사용하기 때문에 유사한 기술이다. 구체적으로는 특허문헌 3의 갤링(galling) 방지기술은 실린더측에 다수의 홈 또는 나선홈을 미리 형성하여 두고, 이들의 홈에 냉매를 순환시키는 것에 의하여 성형재료를 냉각하는 기술을 개시한다. 또한, 특허문헌 4의 갤링 방지기술은 성형재료(자기소비형 플런저) 측에 다수의 홈 또는 나선홈을 형성하고, 이들의 홈으로 연화에 의한 성형재료의 확장된 지름과 변형을 흡수하는 기술을 개시한다. 유리가 비교적 넓은 온도 범위에서의 고점도의 연화상태를 나타내고 용탕이 상기 홈을 즉시 메우는 것이 아니기 때문에, 상기 홈은 유리재료의 갤링을 방지하는 작용 효과를 나타내는 것으로 추정된다.

이상에 있어서, 인용된 문헌은

특허문헌 1이 일본 특허3258617호 공보,

특허문헌 2가 일본 특개평05-212531호 공보,

특허문헌 3이 일본 특개평5-238765호 공보, 그리고,

특허문헌 4가 일본 특개평5-254858호 공보이다.

그러나, 상기 특허문헌 2는 성형재료의 길이나 그 성형장치의 구조 및 그 성형 운전에 대하여 실시할 수 있는 정도의 기술을 개시하고 있지 않다. 예를 들면, 이 특허문헌 2는 경금속 재료를 사출하는 경우에 발생할 우려가 다분히 있는 다음과 같은 현상의 해결책을 전혀 개시하고 있지 않다. 그 현상은 사출 시에 고압으로 저점도의 용탕이 사출 실린더와 상기 자기소비형 플런저의 틈으로 역류하여(back flow) 고화한 결과, 상기 플런저의 진퇴동작이 불가능하게 되는 현상이다. 이러한 현상은 사출이 고속 고압으로 행해지는 경우에 더욱 현저하게 된다. 용탕의 고화물이 사출 동작마다 파괴, 재형성되어 보다 강고한 고화물로 성장하기 때문이다.

이러한 현상의 해결방법은 유사한 상기 특허문헌 3 및 특허문헌 4에서도 개시되어 있지 않다. 왜냐하면, 이들의 성형장치가 경금속 재료의 성형에 사용되는 경우에는, 용탕이 상기 홈으로 바로 침입하여 광범위에 걸쳐 고화하기 때문에, 그 홈이 냉각홈으로서 또는 변형 흡수 홈으로서 기능하지 못하기 때문이다. 보다 구체적으로는, 경금속 특유의 작은 열 용량과 융해열(잠열) 및 높은 열전도율에 의해, 경금속이 신속하게 융해 또는 고화하는 것, 연화상태를 나타내는 재료의 온도범위가 유리보다 좁은 것, 및 용탕이 현저히 낮은 점도의 유동성을 나타내기 때문에, 용탕이 상기 홈에 바로 침입하는 동시에 고화하기 때문이다. 그 결과, 홈의 상기 작용 효과는 그 고화물의 충만에 의해 유리 성형의 경우처럼 나타나지는 않는다. 다만, 이들 문헌이 유리 성형의 사출장치에 있어서의 유리재료의 갤링 방지기술을 개시하는 것이기 때문에 당연한 것이기는 하다.

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그래서, 본 발명은 특징이 있는 경금속 재료의 공급방식과, 그 방식에 실용적으로 대응한 특징 있는 융해장치와 사출장치를 포함하는 사출장치를 제안하는 것에 의하여, 경금속 재료를 융해장치에 효율적으로 공급할 수 있도록 하는 동시에 플런저 사출장치에 용탕을 보다 확실하고 효율적으로 안정하게 공급할 수 있는 사출장치를 제안하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 계량 중 및 사출 중에 용탕이 융해 실린더 또는 사출 실린더로부터 역류하는 것을 충분히 억제하는 동시에 마모를 가능한 제거한 융해장치와 플런저 사출장치를 제공하는 것도 목적으로 한다. 나머지의 보다 세부 구성에 의한 작용 효과에 대해서는 실시예의 설명과 함께 설명된다.

본 발명의 경금속 사출성형기의 사출장치는 경금속 재료를 용탕에 융해하는 융해장치와, 상기 융해장치로부터 공급된 상기 용탕을 사출 실린더에 계량한 후에 플런저로 사출하는 플런저 사출장치와, 양자를 연결하는 연결 통로를 포함하는 연결 부재와, 상기 연결 통로를 개폐하여 상기 용탕의 역류를 방지하는 역류방지장치를 구비한 경금속 사출성형기의 사출장치에 있어서, 상기 경금속 재료가 다수의 샷(shot)의 사출 용적에 상당하는 원기둥 봉 형상의 빌릿(billet)으로서 공급되고, 상기 융해장치가, 후단으로부터 공급된 다수의 상기 빌릿을 선단측으로부터 먼저 가열융해하여 다수의 샷의 사출 용적에 상당하는 용탕을 선단측에서 생성하는 융해 실린더와, 상기 융해 실린더의 후단측에 위치하여 재료 보급 시에 상기 빌릿을 1개씩 상기 융해 실린더의 후방에 삽입 가능하게 공급하는 빌릿 공급장치와, 상기 빌릿 공급장치의 후방에 위치하여 재료 보급 시에 상기 빌릿을 상기 융해 실린더 내에 삽입하는 한편, 계량 시에 1회의 샷의 상기 용탕을 상기 빌릿을 통하여 상기 사출 실린더에 압출하는 푸셔를 포함하는 빌릿 삽입장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의해, 본 발명의 경금속 사출성형기의 사출장치는 빌릿의 융해를 융해장치에서 행하는 계량을 융해장치와 플런저 사출장치 사이에서 행함으로써, 성형재료를 취급이 용이한 빌릿의 형상으로 효율적으로 공급하는 것을 가능하게 하는 동시에, 계량 시에 걸리는 용탕의 압력이 과대해지지 않기 때문에, 안정하게 계량하는 것을 가능하게 동시에 용탕의 역류의 방지대책을 용이하게 한다. 또한, 본 발명의 사출장치는 성형 운전 중에 다량으로 용탕을 융해할 필요가 없기 때문에 효율적인 성형재료의 융해를 실현하는 동시에 융해장치를 소형화, 간소화하여 사출장치의 조작이나 취급을 용이하게 한다.

또한, 상기 본 발명의 상기 융해 실린더의 적어도 기단을 제외한 대부분의 실린더 구멍은, 연화한 상기 빌릿이 계량 시에 전진하여 직경이 확장되었을 때 상기 빌릿의 선단의 측면과 당접하는 동시에 그 당접한 상기 빌릿의 측면에 의해 상기 용탕의 역류가 저지되는 치수로 형성되면 좋다.

이러한 구성에 의해, 연화하여 지름이 확장된 빌릿 선단부가 융해장치의 융해 실린더의 실린더 구멍에 대하여 한결같이 폭이 좁고 또한 적절하게 연화한 상태에서 당접한 결과, 실린더 구멍과 빌릿의 틈이 안정하게 밀봉되는 동시에 마찰이 저감된다. 또한, 융해 실린더나 푸셔의 마모가 억제된다. 융해 실린더는 단순 형상의 내경으로 형성되어도 좋다.

또한, 상기 본 발명의 경금속 사출성형기의 사출장치는 상기 융해 실린더의 적어도 기단을 제외한 대부분의 실린더 구멍이 연화한 상기 빌릿 선단을 전진할 때 지름이 확장된 측면과 틈이 생기는 치수 관계로 형성되는 한편, 상기 융해 실린더의 기단측에, 상기 빌릿의 기단측을 계량 시의 압출 압력에 의해 변형하지 않을 정도로 냉각하는 냉각 부재와, 상기 융해 실린더와 상기 냉각 부재의 사이에 위치하여 상기 용탕을 냉각하는 냉각 슬리브(sleeve)가 구비되고, 또한 상기 냉각 슬리브는 상기 용탕의 역류를 방지할 정도로 고화한, 상기 용탕의 어느 정도 연화상태에 있는 고화물인 밀봉 부재를 상기 빌릿의 주위에 생성하는 고리형 홈을 갖는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의해, 융해장치의 융해 실린더와 빌릿의 틈이 밀봉 부재에 의해 마찰저항의 증대를 동반함이 없이 확실하게 밀봉되며, 융해 실린더나 푸셔의 마모가 억제된다. 그리고, 이러한 구성은 특히 대형 사출장치나 하이 사이클 성형기에 채택되더라도 그 작용 효과를 보인다.

또한, 상기 본 발명의 경금속 사출성형기의 사출장치에 있어서, 상기 융해 실린더의 선단측이 엔드 플러그에 의해 폐쇄되고, 상기 엔드 플러그가 상기 융해 실린더의 실린더 구멍의 상측으로부터 상기 연결 통로로 연결하는 도입구멍을 갖도록 구성되어도 좋다.

이러한 구성에 의해, 운전개시 시에 융해 실린더 내에 잔류하는 공기나 불활성가스 등이 빠르게 퍼지(purge)되는 것은 물론, 융해 실린더 내의 용탕이 사출 실린더에 불안정하게 유출함이 없이 최초의 경금속 재료의 융해가 정체되는 일도 없다.

또한, 상기 본 발명의 경금속 사출성형기의 사출장치에 있어서, 상기 플런저의 대부분이 단순 원기둥 형상으로 형성되고, 상기 사출 실린더의 기단에 상기 사출 실린더보다 저온으로 온도 제어되는 작은 직경의 돌출부가 구비되고, 상기 작은 직경의 돌출부의 기단측의 내측 구멍이 상기 플런저와 대부분 틈이 없는 내경으로 형성되는 동시에 상기 작은 직경의 돌출부의 내측 구멍에 고리형 홈이 형성되고, 상기 사출 실린더의 상기 기단측을 제외한 대부분의 실린더 구멍이 상기 플런저에 대하여 틈이 있는 내경으로 형성됨으로써, 상기 용탕의 역류를 방지하도록 상기 용탕이 고화된 밀봉 부재가 상기 고리형 홈에서 생성되도록 구성되어도 좋다.

이러한 구성에 의해서도, 플런저가 사출 실린더와 직접 접촉하지 않더라도 용탕을 밀봉 부재에 의해 확실하게 밀봉하는 동시에 양자간의 마찰저항을 증대시킴이 없이 사출할 수 있다. 그리고, 플런저와 사출 실린더의 마모가 대폭 감소하여, 이들의 보수 교환작업이 경감된다.

또한, 상기의 본 발명의 경금속 사출성형기의 사출장치에 있어서, 상기 플런저가 상기 사출 실린더에 약간의 틈을 형성하는 상태로 삽입되는 헤드부와 상기 헤드부보다 작은 직경인 샤프트부를 포함하고, 상기 헤드부가 외주에 다수의 고리형 홈을 갖는 동시에 중심에 플런저 냉각수단을 내장함으로써, 상기 고리형 홈에서 상기 용탕의 역류를 방지하도록 상기 용탕이 고화된 밀봉 부재가 생성되도록 구성되어도 좋다.

이러한 구성에 의해, 사출할 때에 플런저의 고리형 홈에 생성된 밀봉 부재가 용탕을 확실하게 밀봉하는 동시에 사출 실린더와 플런저가 접촉하지 않는다. 그래서, 플런저와 사출 실린더 사이의 마찰저항이 감소하는 동시에 플런저와 사출 실린더의 마모도 대폭 감소하여, 이러한 것들의 보수 교환작업도 경감된다.

또한, 상기 본 발명의 경금속 사출성형기의 사출장치에 있어서, 상기 역류방지장치가, 상기 사출 실린더의 내측 구멍 면의 상기 연결 통로의 입구에 형성된 밸브시트와, 상기 밸브시트에 상기 사출 실린더의 내측으로부터 접촉ㆍ이탈하여 상기 연결 통로를 개폐하는 역류 방지 밸브봉과, 상기 역류방지 밸브봉을 상기 사출 실린더의 외측으로부터 진퇴구동하는 밸브봉 구동장치를 포함하여 이루어지도록 구성되어도 좋다.

이러한 구성에 의해, 연결 통로의 역류방지가 정확하게 제어되는 것은 당연하고, 용탕이 쉽게 고화되는 마그네슘 합금이라도 역류방지 밸브봉 주위의 용탕을 고화시키는 일이 없다.

또한, 상기 본 발명의 경금속 사출성형기의 사출장치에 있어서, 상기 사출장치의 상기 사출 실린더로부터 사출 노즐에 도달하는 노즐구멍이, 상기 실린더 구멍에 대해 편심된 상방 위치에 형성되어도 좋다.

이러한 구성에 의해, 운전 개시 시에 사출 실린더 내에 잔류하는 공기, 가스 등이 빠르게 퍼지되는 것은 물론, 사출하는 사이에 사출 노즐선단으로부터 용탕이 떨어지는 문제가 해소된다.

또한, 상기 본 발명의 경금속 사출성형기의 사출장치에 있어서, 상기 융해장치가 상기 플런저 사출장치의 상방에 배치되고, 상기 융해 실린더의 선단측이 엔드 플러그에 의해 폐쇄되고, 상기 엔드 플러그가 상기 융해 실린더의 실린더 구멍을 상기 연결 통로에 연결하는 동시에 상기 실린더 구멍의 상부에서 개방하는 도입구멍을 구비하고, 상기 사출 실린더로부터 상기 사출 노즐로 연결하는 노즐구멍이 상기 사출 실린더의 실린더 구멍에 대해 편심된 상방 위치에 형성되고, 적어도, 상기 사출 실린더와 상기 융해 실린더가 그 선단측을 높은 위치, 기단측을 낮은 위치로 하는 경사진 자세로 배치되어도 좋다.

이러한 구성에 의해, 운전개시 시에 융해 실린더나 사출 실린더 내에 잔류하는 공기, 가스 등이 빠르게 퍼지되는 것은 물론, 운전개시 시에 용탕이 융해 실린더로부터 사출 실린더에 불안정하게 유출되는 문제가 해소되는 동시에, 운전 중에 있어서의 사출하는 사이에 사출 노즐선단으로부터 용탕이 떨어지는 문제도 해소된다.

도 1은 본 발명의 경금속 사출성형기의 사출장치의 구성을 단면으로 개략 도시하는 측면도.

도 2는 도 1의 X-X 화살표로 본 단면도로서, 본 발명의 사출장치의 빌릿 공급장치의 단면도.

도 3은 본 발명의 보다 바람직한 실시예에 채택되는 융해 실린더의 단면을 도시하는 측면도.

도 4는 본 발명의 역류방지 장치의 일 실시예를 도시하는 측면 단면도.

도 5는 본 발명의 사출 실린더 및 융해 실린더의 선단부 근방의 보다 바람직한 실시예에 따른 측면 단면도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보다 바람직한 융해장치의 측면 단면도.

도 7은 도 6의 융해장치의 주요부를 확대하여 도시하는 측면 단면도.

도 8은 본 발명의 사출 실린더와 플런저의 조합에 관련되는 플런저 사출장치의 보다 바람직한 실시예의 단면을 도시하는 측면도.

도 9는 다른 조합에 관련되는 보다 바람직한 실시예의 단면을 도시하는 측면도.

이하, 본 발명에 따른 경금속 사출성형기의 사출장치를 개략 도시한 실시예에 의해 설명된다.

먼저, 사출장치(1)에 공급되는 경금속 재료가 설명된다. 경금속 재료는 도 1에 도시하는 바와 같이, 원기둥 봉을 소정 크기로 절단한 짧은 봉 형상으로 형성되고(이하, 빌릿이라고 부른다), 그 외주 및 절단면이 평활하게 다듬질된다. 도면 부호 2는 빌릿이고, 그 외경은 나중에 설명되는 융해 실린더(11)의 실린더 구멍(11a)의 기단측(도면중 우측)의 내경보다 약간 작게 형성된다. 빌릿(2)이 가열되어 열팽창하여도 실린더 구멍(11a)의 기단측에 간섭하여 상기 구멍(11a)으로 삽입 불능이 되지 않도록 하기 위해서이다. 빌릿(2)의 길이는 1회의 샷으로 사출되는 사출 용적의 십수 샷 내지는 수십 샷의 용적을 포함하는 길이로 형성되고, 취급의 용이함을 고려하여, 예를 들면 300mm 내지 400mm 정도로 형성된다. 경금속 재료가 이러한 빌릿의 형태로 공급되기 때문에, 보관이나 운반 등의 취급이 용이하다. 그리고, 특히 빌릿(2)이 마그네슘 재료인 경우에는 용적에 대한 표면적이 작기 때문에, 빌릿(2)은 틱소몰드법으로 사용되는 펠릿재보다 산화하기 어려운 이점도 있다. 또, 1회의 샷으로 사출되는 사출 용적은 1 샷에서의 성형품의 용적과 그것에 부수하는 스풀, 런너(runner) 등의 용적 및 열적인 변화를 예상한 용적을 합계한, 종래 공지의 용적이다.

경금속 재료가 상기와 같은 빌릿 형태로 공급되는 본 발명의 경금속 사출성형기의 사출장치(1)는 대략 아래와 같이 구성된다. 이 사출장치(1)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 융해장치(10), 플런저 사출장치(20), 그것들을 연결하는 연결 부재(18), 사출 시에 용탕이 플런저 사출장치(20)로부터 융해장치(10)로 역류하는 것을 방지하는 역류방지장치(30)를 포함한다.

융해장치(10)는 융해 실린더(11)와, 빌릿 공급장치(40)와, 빌릿 삽입장치(50)를 포함한다. 융해 실린더(11)는 기단으로부터 순차 삽입되는 빌릿(2)을 다수 수용하는 길이로 형성되는 길이의 실린더이고, 나중에 설명되는 바와 같이, 그 실린더 구멍(11a)의 기단 근방을 제외한 대부분이 빌릿(2) 보다 약간 큰 직경으로 형성되고, 그 실린더 구멍(11a)의 선단이 엔드 플러그(13)에 의해 막힌다. 융해 실린더(11)의 기단은 빌릿 공급장치(40)를 수용하는 중앙 프레임 부재(90)에 고정된다. 중앙 프레임 부재(90)는 4방을 둘러싸는 직사각형의 4개의 측판과 1개의 바닥판으로 구성되고, 대향하는 측판(90a)의 한쪽에 융해 실린더(11)가 접속되고, 다른 한쪽의 측판(90a)에 빌릿 삽입장치(50)가 접속된다. 그리고, 이들중 2개의 측판(90a)에는 빌릿(2)의 외경보다도 약간 큰 투과구멍(90b)이 형성된다. 이와 같이, 융해 실린더(11)와, 빌릿 공급장치(40)와, 빌릿 삽입장치(50)는 일직선상에 직렬로 배치된다. 그리고, 빌릿(2)은 나중에 설명되는 바와 같이, 빌릿 공급장치(40)에 의해 융해 실린더(11)의 후방으로 다수의 샷마다 1개씩 보급되고, 빌릿 삽입장치(50)의 푸셔(52a)에 의해 융해 실린더(11) 내로 삽입된다. 이렇게 하여, 본 발명에서는 경금속 재료가 빌릿 형태로 융해장치(10)에 공급되어 융해된다. 또한, 융해 실린더(11)와, 빌릿 공급장치(40)와, 빌릿 삽입장치(50)는 나중에 더욱 상세하게 설명된다.

플런저 사출장치(20)는 사출 실린더(21)와, 사출 노즐(22)과, 플런저(24)와, 플런저 구동장치(60)를 포함한다. 사출 실린더(21)는 계량한 용탕을 저류하는 실린더 구멍(21a)을 갖고, 그 선단측에 노즐 어댑터(23)를 통하여 금형(도시되지 않음)에 당접하는 사출 노즐(22)이 설치된다. 플런저(24)는 그 기단(근원)에서 플런저 구동장치(60)의 피스톤 로드(62)에 접속되어 사출 실린더(21) 내에서 전후로 이동 제어된다. 이러한 플런저 사출장치(20)는 기대(도시되지 않음)상에서 전후로 이동하는 이동 베이스(91)상에 재치되고, 사출장치(1) 전체가 형체결 장치(도시되지 않음)에 대하여 접촉ㆍ이탈하도록 이동한다. 이러한 사출 실린더(21), 사출 노즐(22), 플런저(24) 및 플런저 구동장치(60)는 나중에 더욱 상세하게 설명된다.

융해 실린더(11)의 선단 근방과 사출 실린더(21)의 선단 근방은 연결 부재(18)에 의해 연결되는 한편, 양쪽의 실린더(11, 21)의 기단측이 중앙 프레임 부재(90)와 플런저 구동장치(60)의 유압 실린더(61)의 사이에서 연결 베이스 부재(92)를 통하여 강고하게 결합된다. 연결 부재(18) 내에는 연결 통로(18a)가 형성되고, 연결 통로(18a)는 융해 실린더(11)의 실린더 구멍(11a)과 사출 실린더(21)의 실린더 구멍(21a)을 연결한다. 융해 실린더(11)의 선단 근방과 사출 실린더(21)의 선단 근방은 연결 부재(18)를 통하여 인장 볼트(도시되지 않음)에 의해 서로 인장된 상태로 고정된다. 그래서, 연결 부재(18)의 양단은 융해 실린더(11)나 사출 실린더(21)의 외주에 대하여 끼워져 들어가도록 고정된다. 특히, 연결 통로(18a)는 가는 직경의 파이프로 형성되고, 연결 통로의 단면은 융해 실린더(11)나 사출 실린더(21)에 가압된다.

연결 통로(18a)는 역류방지장치(30)에 의해, 계량 동작의 개시 시에 개방되고 사출 동작의 직전에 폐쇄된다. 따라서, 역류방지장치(30)는 이와 같은 개폐동작을 하는 장치면 종래 공지의 장치라도 좋다. 바람직한 역류방지장치(30)는 나중에 보다 상세하게 설명된다.

이와 같은 사출장치(1)에 있어서, 계량마다 전진하는 빌릿(2)이 융해 실린더 (11) 내에서 선단으로부터 먼저 순차 융해되고, 융해된 용탕은 사출 실린더(21)나 연결 부재(18) 내에서 융해 상태로 유지된다. 그래서, 이러한 실린더(11, 21) 및 연결 부재(18)는 권취된 밴드히터 등에 의해 소정의 온도로 가열 제어된다.

예를 들면, 융해 실린더(11)에는 도 1에 도시되는 바와 같은 4개의 가열히터(12a, 12b, 12c, 12d)가 권취된다. 그리고, 선단측의 2개의 가열히터(12a, 12b)가 빌릿(2)의 융해 온도로, 가열히터(12c)가 그 융해 온도보다 약간 낮은 온도에, 그리고 기단측의 가열히터(12d)가 융해 온도보다 더 낮은 온도에 설정된다. 특히, 기단측의 가열히터(12d)는 융해 실린더(11)의 기단측에 위치하는 빌릿(2)이 사출 시에 변형하도록 그 연화가 억제되는 낮은 온도로 설정된다. 예를 들면, 빌릿(2)이 마그네슘 합금인 경우에는 선단측의 가열히터(12a, 12b)가 650℃ 정도로, 가열히터(12c)가 600℃ 정도로, 그리고 기단측의 가열히터(12d)가 350℃내지 400℃ 정도로 적절하게 조정된다. 마그네슘 합금은 350℃ 정도로 가열되었을 때로부터 실질적으로 연화하기 시작하여 650℃ 정도로 가열되었을 때에 완전히 융해되기 때문이다. 단, 가열 히터(12d)의 온도는 구체적인 실시예에 의해 약간 다르고, 나중에 설명되는 실시예에서는 다른 온도로 조정된다. 중앙 프레임 부재(90)의 측판(90a)은 통상 가열되는 일은 없다.

또한, 사출 노즐(22), 노즐 어댑터(23) 및 사출 실린더(21)에는 가열히터(25, 26, 및 27)가 권취되고, 연결 부재(18)에는 가열히터(19)가 권취된다. 그리고, 빌릿(2)이 마그네슘 합금인 경우에, 가열 히터의 피크가 650℃ 정도로 온도 제어되고, 연결 부재(18)나 사출 실린더(21) 내의 용탕이 융해 상태로 유지된다. 특히, 가열히터(25)의 제어온도는 성형 사이클 시간(사출 간격)에 맞추어서 조정되는 경우도 있다. 사출 노즐(22)로부터의 용탕의 누출을 그 안에서 생성하는 콜드 플러그에 의해 방지하고, 성형 사이클에 맞추어서 사출 노즐(22)을 개폐하기 위해서이다.

이렇게 하여, 빌릿(2)은 융해 실린더(11)의 기단측에서 그 연화가 방지된 상태로 예비가열되어 그 중간정도로부터 선단측에 이르는 위치로 급격히 가열되어 그 선단측에서 급속히 융해된다. 융해되는 용탕의 양은 사출 용적의 수샷분이 되도록 조정된다. 이러한 융해장치(10)에서는 최소한의 재료가 융해될 뿐이므로 가열 에너지가 적어도 되므로 효율적이다. 또한, 융해장치(10)는 융해로 만큼 큰 용적을 필요로 하지 않기 때문에, 장치로서는 소형으로 간소한 것으로 된다. 또한, 융해를 위한 승온 시간 또는 고화를 위한 강온 시간이 짧아도 되므로 보수점검 작업에서의 불필요한 대기 시간이 최소한으로 억제된다.

다음에, 본 발명의 사출장치(1)의 구성 요소의 더욱 세부가 설명된다. 단, 사출장치(1)의 주요한 구성 요소인 융해 실린더(11)와 사출 실린더(21)에 관한 보다 바람직한 실시예는 나중에 상세하게 설명된다.

빌릿 공급장치(40)는 다수의 빌릿(2)을 저류하는 동시에 빌릿(2)이 융해 실린더(11)에 삽입되도록 빌릿(2)을 융해 실린더(11)의 후단 바로 근처의 동심위치에 1개씩 공급하는 장치이다. 이 때문에, 빌릿 공급장치(40)는 예를 들면 도 2의 단면도에 도시하는 바와 같은, 빌릿(2)이 정렬상태로 다수 장전되는 호퍼(41)와, 빌릿(2)을 정렬 상태로 순차 낙하시키는 슈트(42)와, 빌릿(2)을 일단 수용하여 1개씩 낙하시키는 셔터 장치(43)와, 빌릿(2)을 융해 실린더(11)의 축중심에 동심으로 유지하는 유지장치(44)로 구성된다. 호퍼(41) 내에는 빌릿(2)이 정체함이 없이 낙하하도록, 꾸불꾸불한 안내홈이 형성되는 칸막이(41a)가 배치된다. 셔터 장치(43)는 셔터 플레이트(43a)와, 유지 장치(44)를 개폐하는 측의 유지 부재(45)로 상하 2단의 셔터를 구성하고, 셔터 플레이트(43a)와 유지 부재(45)의 교대 개폐동작으로 빌릿(2)을 1개씩 낙하시킨다. 43b는 셔터 플레이트(43a)를 진퇴시키는 에어 실린더 등의 유체 실린더이다. 유지장치(44)는 빌릿(2)을 좌우로부터 약간 틈을 남겨 끼우도록 유지하는 1세트의 유지 부재(45,46)와, 한쪽의 유지 부재(45)를 개폐하는 에어 실린더 등의 유체 실린더(47)와, 슈트(42)의 하방으로부터 빌릿(2)을 그 안내 곡면에서 수용하여 유지 부재(46)측으로 안내하는 가이드 부재(48)를 포함한다. 유지 부재(45,46)의 서로 대향하는 내측 측면에는 빌릿(2)의 외경보다 약간 큰 직경의 대략 반원 원호형의 오목부(45a, 46a)가 형성되고, 유지 부재(45)가 닫혔을 때 오목부(45a, 46a)의 중심이 실린더 구멍(11a)의 중심과 거의 일치하도록 형성된다.

이러한 구성에 의해, 호퍼(41)로부터 보급된 빌릿(2)은 유지장치(44)에 의해 실린더 구멍(11a)의 중심에 동심으로 유지된다. 물론, 빌릿 공급장치(40)는 셔터 장치(43)와 유지 부재(45) 대신에, 도시가 생략된, 빌릿(2)을 호퍼로부터 1개씩 낙하시키기 위한 2개의 셔터와, 빌릿(2)을 실린더 구멍(11a)의 중심에 동심으로 유지하는 홈 형상의 안내부재로 이루어지는 구성으로 할 수도 있다.

빌릿 삽입장치(50)는 빌릿(2)의 보급 시에 빌릿(2)을 융해 실린더(11) 내로 삽입하는 장치면 어떠한 장치라도 좋다. 예를 들면, 빌릿 삽입장치(50)는 도 1과 같이, 유압 실린더(51)와, 유압 실린더(51)에 의해 전후로 이동 제어되는 피스톤 로드(52)와, 이 피스톤 로드 선단에 일체로 형성된 푸셔(52a)를 포함하도록 구성된다. 푸셔(52a)는 그 선단부분(도면 중에서 좌단부분)이 빌릿(2)보다 약간 가늘게 형성되고, 융해 실린더(11) 내에 약간 침입할 때에 융해 실린더(11)에 접촉함이 없이 침입한다. 그래서, 푸셔(52a)와 융해 실린더(11) 사이에 마모가 발생하지 않는다. 푸셔(52a)의 최대 이동 스트로크는 빌릿(2)의 전체 길이를 약간 초과하는 길이로 구성된다. 푸셔(52a)의 위치는 도시가 생략된 예를 들면 리니어 스케일 등의 위치검출장치에 의해 검출되고, 도시가 생략된 제어장치로 피드백되어 제어된다. 이와 같은 빌릿 삽입장치(50)는 유압 실린더 구동의 구동장치에 한정되지 않고, 서보 모터의 회전연동을 볼 나사 등을 통해 직선운동으로 바꾸어 푸셔(52a)를 이동하는 공지의 전동구동장치라도 좋다.

이와 같이 구성된 빌릿 삽입장치(50)는 빌릿(2)의 보급 시에 푸셔(52a)를 빌릿(2)의 전체 길이 이상의 거리 후퇴시켜서 빌릿(2)이 공급되는 공간을 확보하고, 다음으로 푸셔(52a)를 전진시켜 보급된 빌릿(2)을 융해 실린더(11) 내로 삽입한다. 또한, 빌릿 삽입장치(50)는 계량 시에 푸셔(52a)를 점차 전진시켜, 1회의 전진으로 1 샷분의 사출 용적에 상당하는 용탕을 사출 실린더(21)에 송출하고 계량한다.

플런저(24)는 종래 공지의 것이라도 좋다. 이 경우, 플런저(24)는 사출 실린더(21)의 내경보다 약간 작은 직경의 헤드부(24a)와, 헤드부(24a)보다 약간 작은 직경의 샤프트부(24b)를 구비한다. 그리고, 헤드부(24a)가 도시가 생략된 피스톤 실린더를 그 외주에 구비한다. 이와 같이 플런저(24)가 종래 공지의 구성과 동일한 경우에는 플런저(24)와 사출 실린더(21) 사이에 마모가 발생하지만, 종래 그대로의 성능으로 좋은 경우에는 충분히 채택 가능한 실시예이다. 보다 바람직한 실시예는 나중에 사출 실린더와 조합한 구성으로서 설명된다.

플런저 구동장치(60)는 예를 들면, 도 1과 같이, 유압 실린더(61)와, 유압 실린더(61)에 의해 전후로 이동 제어되는 피스톤 로드(62)와, 피스톤 로드(62)와 플런저(24)를 결합하는 커플링(63)을 포함한다. 플런저(24)는 사출 실린더(21) 내에 삽입되고, 유압 실린더(61)에 의해 전후로 구동된다. 플런저(24)의 위치는 도시가 생략된 예를 들면 리니어 스케일 등의 위치검출장치에 의해 검출되고, 도시가 생략된 제어 장치로 피드백되어 그 위치가 제어된다. 플런저(24)의 이동 가능한 최대 스트로크는 당연히, 사출장치(1)의 최대 사출 용적에 맞추어서 미리 설계되어 있다. 이러한 플런저 구동장치(60)는 유압 실린더 구동의 구동장치에 한정되지 않고, 서보 모터의 회전운동을 볼 나사 등을 통하여 직선운동으로 변경하여 플런저(24)를 이동하는 공지의 전동 구동 장치라도 좋다.

이와 같이 구성된 플런저 구동장치(60)는 계량 시와 사출 시에 플런저(24)의 후퇴동작과 전진동작을 제어한다. 즉, 계량시에는, 빌릿 삽입장치(50)의 푸셔(52a)를 가압하는 압력의 제어에 맞추어 플런저(24)의 후퇴를 허용하는 배압을 제어하고, 융해 실린더(11) 내의 용탕의 압력 상승이 억제되는 동시에 사출 실린더(21) 내의 용탕의 압력, 즉 계량 시의 배압이 적정하게 제어된다. 이 때, 플런저(24)의 후퇴위치가 계량을 위한 위치로서 검출되는 것은 종래와 동일하다. 또한, 사출 시에는 용탕의 사출 속도 및 사출 압력을 제어하는 종래와 동일한 제어가 행해진다. 또한, 플런저 구동장치(60)는 플런저(24)를 소정량 후퇴시키는 종래 공지의 흘림 방지(suck back) 동작도 행한다. 플런저 사출장치가 체크 장치를 통하여 융해장치로부터 분리되기 때문에 이러한 흘림 방지 동작이 정확하게 가능해진다.

사출 실린더(21)의 기단은 플런저 구동장치(60)의 전방에 접속부재(64)를 통하여 고정된다. 일 실시예로서 도시된 접속부재(64)는 플런저(24)의 후부나 커플링(63)을 이동 가능하게 수용하는 통 형상의 부재로, 그 전방에 가까운 위치에 플런저(24)와 거의 틈이 없는 상태로 끼워지는 격벽(64a)을 구비하고, 사출 실린더(21) 기단과 격벽(64a) 사이에 공간(66)을 구비한다. 공간(66)의 하방에는 회수 팬(65)이 접속부재(64)의 하측에 착탈 가능하게 준비된다. 이러한 구성에 의해, 만일 용탕이 플런저(24)의 헤드부(24a)를 넘어서 누출된 경우가 있더라도, 용탕은 공간(66)으로부터 외측으로 튀어나감이 없이 회수 팬(65)으로 회수된다.

이 경우, 접속부재(64)의 상측에 불활성가스가 주입되는 주입구멍(64b)이 형성되어 공간(66)으로 불활성가스가 주입되어도 좋다. 이러한 것에 의해 운전 개시 직전에 실린더 구멍(21a) 내의 공기가 퍼지된다. 이러한 퍼지는 특히, 마그네슘 성형의 경우에 재료의 산화방지를 위해 도움이 된다. 공급되는 불활성 가스의 양은 상기 공간(66) 및 사출 실린더(21)와 플런저(24) 사이의 약간의 틈으로 공급될 뿐이므로 약간이라도 된다. 물론 이 불활성가스가 실린더 후방으로부터 용탕 속으로 침입하는 일은 없다. 따라서, 성형개시 후에 있어서는 가스의 공급을 정지하더라도 하등 지장은 없다.

연결 통로(18a)를 개폐하는 역류방지장치(30)에는 간단하게 종래 공지의 밸브가 채택되어도 좋다. 그 밸브는 충분히 공지되어 있으므로 도시를 생략하지만, 예를 들면, 체크 밸브 또는 로터리 밸브가 채택된다. 전자는 용탕이 흐름과 동시에 정역 양 방향으로 이동하여 사출 시에 밸브시트에 안치되어 연결 통로를 막는 밸브체를 포함하는 밸브이다. 후자는 연결 통로(18a) 내에서 회동하는 것에 의하여 연결 통로(18a)를 연통 또는 폐쇄하는 관로를 구비한 회전밸브이다. 특히, 체크 밸브는 사출 시에 역류를 방지하는 타이밍이 정확하지 않기 때문에, 정밀한 성형이 요구되지 않는 사출성형기에 있어서 채택될 수 있다. 보다 바람직한 역류방지장치(30)는 나중에 더 설명된다.

사출장치(1)는 더욱 바람직하게는 이하에 설명되는 바와 같이 구성되면 좋다. 도 3은 그 융해 실린더의 1개의 실시예를 예시하는 측면 단면도이고, 또한, 도 4는 역류방지장치의 보다 바람직한 실시예를 도시하는 측면 단면도이고, 도 5는 사출 실린더 및 융해 실린더의 선단부 근방의 다른 실시예를 도시하는 측면 단면도이다.

융해 실린더(11)의 선단부를 막는 엔드 플러그(13)는 도 3에 도시되는 바와 같은 플랜지부(13a)와 마개부재(13b)를 구비한다. 마개부재(13b)는 연결 부재(18)의 당접 위치를 초과하는 길이로 형성되는 동시에 연결 부재(18)의 연결 통로(18a)와 융해 실린더(11)의 실린더 구멍(11a)을 연결하는 도입구멍(13c, 13d)을 갖고, 특히, 실린더 구멍(11a) 내로 향하여 개방하는 도입구멍(13d)은 마개부재(13b)의 상방으로 개방하도록, 마개부재(13b)의 상부를 수평으로 절단한 단면이 D자인 형상, 또는 키 홈과 같은 직사각형 홈으로 형성된다. 이러한 도입구멍(13d)에 의해, 최초에 사출장치(1)가 운전 개시될 때에 용탕 내로 혼입된 공기나 불활성 가스 등이 융해 실린더(11)로부터 사출 실린더(21) 측으로 확실하게 퍼지된다. 공기나 가스 등이 상방으로 모이기 쉽기 때문이다. 이러한 엔드 플러그(13)는 단열부재(14)로 덮여 보온될 뿐만 아니라 그 중심에 카트리지 히터(15)가 삽입되는 심공(deep hole)을 구비하고, 카트리지 히터(15)에 의해 가열되면 더욱 좋다. 이 경우, 엔드 플러그(13)가 충분히 가열되기 때문에, 고화하기 쉬운 마그네슘 합금이더라도 그 용탕이 도입구멍(13c)에서 고화되는 일은 없다.

도입구멍(13d)이 마개부재(13b)의 상방으로 개방함으로써, 다음과 같은 현상, 즉, 융해 실린더(11) 내에서 융해된 용탕이 빈 사출 실린더(21)에 최초로 공급될 때에 발생하는 현상으로서, 역류방지장치(30)가 최초에 연결 통로(18a)를 개방하였을 때에 융해 실린더(11) 내의 용탕이 사출 실린더(21)로 갑자기 부정량, 즉 불안정하게 유출되는 현상도 방지된다. 이 현상이 방지됨으로써, 융해 실린더(11) 내의 용탕의 감소에 의한 공간이 단열공간으로 되고, 가열히터에 의한 열이 충분히 전파하지 않는 것에 의한 후속하는 빌릿(2)의 융해가 일시적으로 정체하는 문제의 발생이 억제된다.

융해 실린더(11)의 기단 또는 그 근방에, 불활성 가스가 주입되는 주입구멍이 준비되어도 좋다. 도 3에서는 주입구멍(90c)이 융해 실린더(11)와 중앙 프레임 부재(90)의 측판(90a)의 경계에 형성되지만, 이 근방이면 융해 실린더(11), 중앙 프레임 부재(90) 어디에든 형성되어도 좋다. 이 주입구멍(90c)에 불활성 가스가 주입됨으로써, 실린더 구멍(11a) 내의 공기가 퍼지되어 재료의 산화가 방지된다. 이러한 퍼지는 특히, 마그네슘 성형의 성형 전의 준비단계, 즉, 빈 실린더 구멍(11a) 내에 마그네슘 재료를 최초로 삽입하여 융해하는 단계에서 유효하다. 공급되는 불활성가스의 양은 빈 실린더 구멍(11a)에 공급될 뿐이므로 약간이라도 충분하다. 물론, 준비단계가 완료한 후에 불활성가스가 정지되어도 좋다. 나중에 설명하는 것처럼, 융해 실린더(11) 내의 용탕 내에 후방으로부터 공기가 침입하는 일이 없기 때문이다.

역류방지장치(30)는 바람직하게는 도 4와 같은 실시예로 구성되면 좋다. 이 역류방지장치(30)는 사출 실린더(21)의 내측 구멍 면에 형성된 밸브시트(21f)와, 이것에 접촉ㆍ이탈하는 막대형의 역류방지 밸브봉(31)과, 사출 실린더(21)의 측면에 고정되어 역류방지 밸브봉(31)을 진퇴 구동하는 밸브봉 구동장치인 유압 실린더 등의 유체압 실린더(32)를 포함한다. 밸브시트(21f)는 연결 통로(18a)에 연결하는 투과구멍(21h)의 입구에 형성되어 사출 실린더(21) 내로 개방한다. 역류방지 밸브봉(31)은 그 기단이 유압 실린더(32)의 피스톤 로드에 접속되고, 사출 실린더(21)에 형성된 밸브봉 안내구멍(21g)에 삽입되고, 그 대부분이 용탕 내에서 진퇴한다. 유압 실린더(32)는 연결 부재(18)에 대하여 반대측의 사출 실린더(21)의 측면에 설치된다.

역류방지장치(30)가 이와 같이 구성됨으로써, 밸브봉(31)의 상당 부분이 사출 실린더(21)내의 용탕 내에 존재하여 밸브봉(31)의 온도가 거의 저하하지 않는다. 그래서, 고화하기 쉬운 마그네슘 합금 등의 용탕이라도 그 용탕이 역류방지 밸브봉(31)의 주위에서 고화하는 일이 없다. 이 현상은 연결 부재(18)의 설치 위치가 사출 실린더(21)의 선단측보다 약간 기단측의 위치에 있는 것에 의해 보다 효과적으로 된다. 밸브봉(31)의 주위에 존재하는 용탕이 충분히 고온으로 유지되고 있기 때문이다. 물론, 역류방지 밸브봉(31)에 의한 연결 통로(18a)의 개폐는 계량이나 사출의 타이밍에 맞추어서 정확하게 제어된다. 따라서, 이러한 역류방지장치(30)는 사출 용적을 정확하게 제어하는 것이 필요한 정밀 사출성형기에 적합하다.

상기 역류방지장치(30)는 또한 다음과 같은 역류방지 밸브봉(31)의 밀봉기구를 구비하는 것이 바람직하다. 이 밀봉기구는 도 4에 도시하는 바와 같이, 사출 실린더(21)에 형성된 밸브봉 안내구멍(21g)에 고정된 봉쇄통(33)과, 이 봉쇄통(33)을 냉각하는 냉각관(34)을 포함한다. 밸브봉 안내구멍(21g)은 도면에서 과장되어 도시하는 바와 같이 역류방지 밸브봉(31)에 대하여 1㎜ 정도의 틈이 생기도록 크게 형성된다. 봉쇄통(33)은 역류방지 밸브봉(31)을 이동 가능하고 또한 거의 틈이 없는 상태로 안내하는 동시에 밸브봉 안내구멍(21g)에 삽입되어 밸브봉 안내구멍(21g)을 막는다. 그리고 봉쇄통(33)은 냉수가 공급되는 냉각관(34)에 의해 그 외주로부터 냉각된다. 이러한 구성에 의해, 밸브봉 안내구멍(21g)에 존재하는 봉쇄통(33) 근방의 용탕은 역류방지 밸브봉(31)의 주위에서 다음과 같이 적절하게 연화한 채로 고화한다. 이 때, 용탕은 역류방지 밸브봉(31)의 진퇴 동작을 방해하는 정도로 경화됨이 없이 적절하게 연화한 상태로 밸브봉(31)과 안내구멍(21g)과의 사이의 틈을 밀봉하도록 고화한다. 따라서, 고화물은 밸브봉(31)과 밸브봉 안내 구멍(21g) 사이의 직접적인 접촉을 피하여 양자의 마모나 열팽창에 의한 갤링을 방지하는 밀봉 부재로 된다.

사출 실린더(21)로부터 사출 노즐(22)로의 노즐구멍(22a)은 도 5에 도시하는 바와 같이 실린더 구멍(21a)의 상방으로 편심한 위치로 개방하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 사출 실린더(21)는 선단측이 높고, 기단측이 낮은 경사진 자세로 배치되면 좋다. 경사각도는 3° 정도로 충분하다. 이러한 구성에 의해, 사출 실린더(21) 내에 잔류하는 공기 또는 가스의 퍼지가 확실하게 되어, 사출 노즐(22)의 선단으로부터 용탕이 흘러나가는 문제도 해소된다. 이 경우에, 융해 실린더(11)에 있어서도 엔드 플러그(13)의 도입구멍(13d)이 기술된 바와 같이 상방에 형성되는 동시에 융해 실린더(11)가 동일하게 3° 정도 경사진 자세로 배치되면 좋다. 이러한 배치에 의해, 융해 실린더(11) 내의 공기 등도 마찬가지로 확실하게 퍼지되는 동시에 불안정한 유출이 방지된다. 물론, 사출장치(1)는 융해 실린더(11)의 상기 도입구멍(13d)의 구성과 사출 노즐(22)의 편심한 노즐구멍(22a)의 배치에 더하여, 융해 실린더(11)와 사출 실린더(21)의 기단측이 3° 정도에 의해 낮아지는 경사 자세로 배치되면 가장 좋다. 형체결 장치를 포함하여 사출성형기의 전체가 상기한 바와 같이 경사진 자세로 배치되어도 좋다.

이상 설명된 본 발명의 사출장치(1)에 있어서, 주요 구성 요소인 융해장치(10)와 플런저 사출장치(20)는 보다 바람직하게 이하에 설명된 바와 같이 구성된다. 융해장치의 2개의 실시예가 이하에서 설명된다.

제 1 실시예에 따른 융해장치(10)에 있어서는, 융해 실린더(11)의 실린더 구멍(11a)은 도 3과 같이, 적어도 그 기단을 제외한 대부분인 빌릿(2) 보다 수㎜ 정도 큰 직경인 실린더 구멍(11b)에 형성되고, 그 기단측에 단차(11c)가 형성된다. 이 큰 직경의 실린더 구멍(11b)은 미리 성형품의 재료나 크기 등에 맞추어진 치수의 것으로 결정되지만, 예를 들면, 마그네슘 합금을 성형하는 성형장치인 경우, 빌릿(2)에 대한 틈이 0.5㎜ 내지 2㎜ 정도, 바람직하게는 1㎜ 정도가 되는 융해 실린더(11)가 선정된다. 또한, 단차(11c)의 위치도, 필요한 용탕의 용적이나 가열히터(12d)의 온도 설정, 또는 큰 직경의 실린더 구멍(11b)의 빌릿(2)에 대한 틈과의 관계로, 적절하게 전후에 다른 위치에 미리 형성된다. 가열히터(12a 내지 12d)는 기술한 것과 동일한 것이다.

이러한 구성에 의해, 계량 시에 빌릿(2)이 전방으로 압출될 때 이미 연화하고 있는 빌릿(2)의 선단이 용탕의 압력에 의해 확대, 즉 지름이 확장되어, 그 측면(2a)이 실린더 구멍(11b)의 벽면에 당접한다. 이때, 계량 시에 있어서의 융해 실린더(11) 내의 압력이 기술된 바와 같이 적정한 계량의 압력으로 제어되기 때문에, 빌릿(2)을 가압하는 압력이 과대해지는 일은 없다. 또한, 실린더 구멍(11b)과 빌릿(2)의 틈이 적절하게 크게 형성되어 있기 때문에, 빌릿(2)의 측면(2a)이 실린더 구멍(11b)에 대하여 광범위하고 또한 고압으로 눌러짐이 없이 당접한다. 또한, 큰 직경의 실린더 구멍(11b)에 당접하는 측면(2a)은 접하는 고온의 용탕이나 큰 직경의 실린더 구멍(11b)에 의해 계속하여 가열되고, 적절하게 연화한 표면층을 갖은 채로 유지된다. 게다가, 실린더 구멍(11a)의 기단측의 내측 구멍과 빌릿(2)의 틈이 작은 것이 빌릿(2)의 융해 실린더(11)에 대한 편심을 억제하고, 지름이 확장된 측면(2a)의 실린더 구멍(11b)과의 당접상태를 한결같이 동일하게 한다. 이렇게 해서, 측면(2a)은 한결같이 동일하게 실린더 구멍(11b)에 당접하는 적절한 정도로 연화한 밀봉 부재로서 기능하고, 용탕의 후방으로의 역류와 공기 등의 용탕 내로의 침입을 확실하게 방지하여 마찰저항을 저감시킨다. 따라서, 이 실시예에 있어서의 측면(2a)은 지름이 확장된 측면(2a)에 의한 밀봉 부재, 즉 지름 확장 밀봉 부재라고 불리는 것에 상응한 것이다.

상기 큰 직경의 실린더 구멍(11b)과 빌릿(2)의 틈의 크기는 양자 사이에 형성되는 상기 지름 확장 밀봉 부재의 발생 형태에 특히 막대한 영향을 준다. 우선, 이 틈이 지나치게 작은 경우에는 빌릿(2)이 가압될 때에 측면(2a)과 실린더 구멍(11b) 사이에 당접이 즉시 발생하여 마찰저항이 증가하고, 저항의 증가에 의해 당접이 발생한 위치로부터 후방의 빌릿(2)이 좌굴(buckling)하도록 더욱 지름이 확장된다. 그리고, 이러한 측면(2a)의 지름 확장이 더욱 후방으로 성장하고, 그 마찰저항의 극단적인 누적이 결국에는 빌릿(2)의 전진을 불가능하게 한다. 한편, 이 틈이 지나치게 큰 경우에는, 용탕이 온도 저하, 압력 저하함이 없이 후방까지 역류하고, 단차(11c)로부터 후방의 틈으로 침입하여 고화한다. 이 경우, 실린더(11)의 기부인 이 틈에서의 온도가 특히 낮기 때문에 용탕이 빠르게 고화되는 데다가, 틈이 단순히 직진하기 때문에 계량마다 고화물이 더욱 성장한다. 그 결과, 성장한 고화물이 양자간에서 마찰저항을 극단적으로 증대시켜 최종적으로 빌릿(2)의 전진을 불가능하게 한다. 따라서, 상기 틈의 적정한 크기는 미리 성형재료 및 사출성형기의 사출 능력에 맞추어서 구해진 몇 종류인가의 크기 형상의 1개로부터 선정되는 것으로 된다.

이상 설명한 제 1 실시예에 따른 융해장치(10)에서는 융해 실린더(11)의 구성이 상기 실린더 구멍(11b)과 단차(11c)로 이루어지는 단순하고 간소한 구성으로 충분하다는 이점이 있다. 단, 이러한 융해장치(10)는 대형의 사출성형기 또는 하이사이클의 사출성형기의 융해장치(10)에는 그다지 채택되지 않는다. 왜냐하면, 대형의 사출성형기에서는 빌릿(2)의 직경이 크게 되어 둘레 길이가 길어져, 그 양만큼 틈의 조정이 어렵게 되어 계량 시에 용탕의 역류 현상이 발생하기 쉽기 때문이다. 또한, 하이 사이클이 요구되는 사출성형기에서는 계량 동작의 고속화도 아울러 요구되고, 빌릿의 가압 동작이 고속으로 되어 용탕이 고압으로 되지 않을 수 없고, 결과적으로 역류 현상이 마찬가지로 발생하기 쉽기 때문이다. 따라서, 빌릿(2)의 직경이 비교적 작은 소형의 사출성형기, 또는 성형 사이클이 비교적 긴 사출성형기에 있어서 채택됨으로써 그 특징이 생긴다.

한편, 제 2 실시예에 따른 융해장치에 있어서, 융해 실린더는 도 6 내지 도 7에 도시하는 바와 같은 실시예로 구성된다. 도 6은 그 융해장치의 개략구성을 도시하는 단면도이고, 도 7은 그 융해장치의 주요부를 도시하는 단면도이다. 도면 중의 이미 설명한 구성 요소와 동등한 요소에는 동일한 부호가 붙여지고 그 설명이 생략된다.

이 융해장치(10)는 이미 기술한 중앙 프레임 부재(90), 빌릿 공급장치(40) 및 빌릿 삽입장치(50)에 더하여, 중앙 프레임 부재(90)의 측판(90a)에 고정된 융해 실린더(111)와, 이 실린더(111)와 측판(90a) 사이에 삽입되도록 설치된 냉각 슬리브(112)를 포함한다. 중앙 프레임 부재(90)는 기술한 중앙 프레임 부재와 동일하게, 그 대향하는 2개의 측판(90a)에 투과구멍(90b)을 갖지만, 특히, 그 투과구멍(90b)의 융해 실린더(111) 측의 주위에는 냉각액이 공급되어 순환하는 냉각관로(90d)가 형성된다. 그래서, 측판(90a)은 기단측에 위치하는 빌릿(2)을 계량 시의 압출 압력에 의해 변형하지 않도록 약간 연화한 상태로 냉각한다. 또한, 투과구멍(90b)은 예를 들면, 마그네슘 합금의 성형의 경우에, 빌릿(2)에 대하여 0.2㎜ 내지 0.5㎜ 정도의 틈을 만드는 치수로 형성된다. 이 틈에 의해, 빌릿(2)은 기술된 바와 같은 연화상태로 승온하고 있을 때에도 융해 실린더(111)에 거의 틈이 없는 상태로 삽입된다. 이러한 측판(90a)은 이하에 있어서 냉각 부재(114)라고도 불린다.

융해 실린더(111)는 기단측의 형상을 제외하고 기술된 실린더(11)와 동일하게 구성되고, 수샷분의 사출 용적에 적당한 용탕을 일시적으로 저류하도록 일정 길이의 실린더로 형성된다. 그리고, 이 융해 실린더(111)에, 선단측으로부터 순차로 가열히터(12a, 12b, 12c, 12d)가 마찬가지로 권취된다. 특히 이 실시예에서는 가열히터(12a 내지 12c)가 빌릿(2)의 융해 온도 이상으로 설정되고, 가열히터(12d)가 그 융해 온도보다 낮은 온도로 적절하게 조정된다. 예를 들면, 빌릿(2)이 마그네슘 합금인 경우에는 가열히터(12a 내지 12c)의 온도가 650℃ 정도로 설정되고, 가열히터(12d)의 온도가 550℃ 전후로 적절하게 조정된다. 그래서, 빌릿(2)이 실린더 구멍(111c) 내에서 전방으로 이동하는 동안에 600℃로부터 650℃의 용탕으로 변화한다. 특히, 히터(12d)는 냉각 슬리브(112)가 장착되어 있는 융해 실린더(111)의 기단 부근을 피한 위치에 설치되어 냉각 슬리브(112)를 가열하지 않도록 구성된다.

이러한 융해 실린더(111)는 도 7과 같이, 그 기단의 외주측에 슬리브의 형상으로 팽출하는 고리형 볼록부(111a)를 구비하는 동시에 그 내주측에 냉각 슬리브(112)가 끼워진 삽입구멍(111h)을 갖는다. 한편, 다음에 설명되는 냉각 슬리브(112)는 융해 실린더(111)의 기단과 냉각 부재(114)로서의 측판(90a)의 전면 사이에 양자의 접촉 면적이 가능한 작게 되도록 형성된 작은 용적의 대략 통 형상의 부재로 구성된다. 그래서, 융해 실린더(111)가 측판(90a), 즉 냉각 부재(114)에 냉각 슬리브(112)를 통하여 볼트(113)에 의해 부착되었을 때에 융해 실린더(111), 냉각 부재(114), 고리형 볼록부(111a) 및 냉각 부재(114) 사이에 공간(115)이 형성된다. 공간(115)에 가득찬 열은 이 고리형 볼록부(111a)에 다수 형성된 투과구멍 또는 노치(111b)로부터 방열된다. 따라서, 이 공간(115)은 냉각 부재(114)와 융해 실린더(111) 사이의 단열공간(115)으로서 기능한다.

냉각 슬리브(112)는 도 7과 같이, 냉각 부재(114)의 전방면의 삽입구멍(114h)과 융해 실린더(111)의 기단의 삽입구멍(111h) 사이로 삽입된다. 그리고, 냉각 슬리브(112)에 온도센서(도시되지 않음)가 설치되어 그 온도가 검출된다. 또한, 냉각 슬리브(112)의 내측 구멍에는 빌릿(2)의 주위를 따라서 역류하는 용탕을 어느 정도 연화한 상태로 고화하여 고화물(103)을 생성하는 고리형 홈(112a)이 형성된다. 이 고리형 홈(112a)은 보다 구체적으로는 예를 들면, 빌릿(2)이 마그네슘 합금인 경우에, 그 홈 폭이 20㎜ 내지 40㎜이고, 바람직하게는 30㎜ 정도로, 또한 그 홈 치수가 융해 실린더의 실린더 구멍(111c)에 대하여 3㎜ 내지 4㎜ 정도로 형성된다.

고리형 홈(112a)은 도 6에서는 냉각 슬리브(112) 내에 전부 포함되도록 형성되어 있지만, 융해 실린더(111) 측 또는 냉각 부재(114) 측의 어느 하나에 접하도록 편면으로부터 가공한 구멍형상으로 형성되어도 좋다. 이러한 고리형 홈(112a)을 갖는 냉각 슬리브(112)는 냉각 부재(114)에 접하도록 하는 것에 의하여 직접 냉각되는 한편, 히터(12d)에 의해는 그다지 가열되지 않는다. 그래서, 냉각 슬리브(112f)는 주로 냉각 부재(114)에 의해 냉각되어 고리형 홈(112a)은 강력하게 냉각된다. 물론, 냉각 부재(114)로부터의 냉각에 더하여 냉각 슬리브(112) 자체를 직접 냉각하여도 좋다. 이 경우, 냉각 슬리브(112)의 외주에 냉각관(112p)을 권취하여 냉각한다.

이러한 구성에 의해, 냉각 부재(114)나 냉각 슬리브(112) 내에 위치하는 빌릿(2)은 강하게 냉각되고, 융해 실린더(111)로부터 전반(傳搬)하는 고온에 의해 과도하게 연화되는 일은 없다. 예를 들면, 마그네슘 성형기에서는 냉각 부재(114) 내에 위치하는 빌릿(2)의 심부의 온도가 100℃로부터 150℃ 정도를 상회하지 않도록 냉각되고, 냉각 슬리브(112) 내에 위치하는 빌릿(2)의 심부의 온도가 특히 연화가 발생하는 온도 350℃를 하회하는 온도 250℃ 내지 300℃로 되도록 온도 제어된다.

이상의 구성에 더하여, 냉각 슬리브(112)의 기단측(냉각 부재(114)측)의 내측 구멍(112b)의 내경은 냉각 부재(114)의 투과구멍(90b)과 마찬가지로, 어느 정도로 열팽창한 빌릿(2)으로도 간섭하지 않을 정도로, 빌릿(2)에 대하여 약간의 틈이 생기는 크기로 형성된다. 구체적으로는 빌릿(2)이 마그네슘 합금인 경우에, 그 틈이 0.2㎜ 내지 0.5㎜로 되도록 형성된다. 이러한 구성에 의해 빌릿(2)이 투과구멍(90b) 및 냉각 슬리브(112)의 내측 구멍(112b) 내의 중심위치에서는 거의 틈이 없이 유지되기 때문에, 빌릿(2)과 융해 실린더(111)의 내측 구멍(112c), 및 빌릿(2)과 고리형 홈(112a)의 틈이 거의 편심이 없는 한결같이 동일한 틈으로 된다.

또한, 융해 실린더(111)의 실린더 구멍(111c) 및 냉각 슬리브(112)의 융해 실린더(111) 측의 내측 구멍(112c)은 냉각 슬리브(112)의 기단측의 내측 구멍(112b) 보다 수㎜ 크게 형성된다. 예를 들면, 성형재료가 마그네슘 합금인 경우에는 실린더 구멍(111c)과 내측 구멍(112c)의 내경은 내측 구멍(112b) 보다 한쪽 크기에서 1㎜ 내지 3㎜ 정도 크게 형성된다. 이것은, 실린더 구멍(111c), 내측 구멍(112c)과 빌릿(2) 사이의 틈도 1㎜ 내지 3㎜ 정도로 되는 것을 의미하지만, 이 틈에 의한 작용 효과는 나중에 설명된다.

또한, 냉각 슬리브(112)는 도시된 바와 같은 작은 용적의 부재, 즉 비교적 얇은 통 형상 부재로 구성되어 있어도 강도적으로 지장이 없다. 고리형 홈(112a)에 후술하는 고화물(103)이 생성되기 때문에 이 고화물(103)로부터 후방으로의 용탕의 침입이 저지되기 때문이다. 또한, 가령 일시적으로 용탕이 침입하더라도, 이 용탕의 압력이 실린더 구멍(111c) 내의 용탕의 압력보다 훨씬 작기 때문이다. 물론, 냉각 슬리브(112)의 재료로는 강성적, 열팽창적으로 융해 실린더(111)나 냉각 부재(114)와 균등한 동시에 가능한 열전도도가 양호한 재료가 선정된다.

이러한 제 2 실시예에 따른 융해장치(10)에 있어서, 그 운전이 최초에 개시될 때에 빌릿(2)이 저속으로 전진한다. 그렇게 하면, 융해 실린더(111)의 선단에서 이미 융해하고 있는 용탕은 빌릿(2)을 따라 역류하여 고리형 홈(112a)에 충만하고, 즉시 고화물(103)로 변화한다. 이 고화물(103)은 다음에 설명되는 바와 같이 용탕 자체가 빌릿(2)의 외주에서 어느 정도 연화한 상태로 고화하여 밀봉의 작용 효과를 나타내는 것이므로, 이하에 있어서 자기 밀봉 부재(103)라고도 불려진다.

즉, 이 자기 밀봉 부재(103)는 고리형 홈(112a)의 위치에서 빌릿(2)의 주위에 용탕이 고화한 것이므로, 빌릿(2)의 융해 실린더(111)에 대한 약간의 편심이 존재하는 경우에 있어서도 빌릿(2)의 주위를 틈이 없이 메운다. 또한, 자기 밀봉 부재(103)의 외측, 즉 고리형 홈(112a) 측의 부분이 충분하게 고화한 상태로, 이 고리형 홈(112a)에 끼워지므로, 자기 밀봉 부재(103)는 계량 시에 빌릿(2)과 함께 전진하거나 용탕의 압력에 의해 눌려 붕괴되어(壓壞) 손상되는 일이 없다. 물론, 계량 시의 압력은 사출 시의 압력만큼 고압으로 되지는 않는다. 그래서, 자기 밀봉 부재(103)가 계량마다 성장하는 현상은 전혀 일어나지 않는다. 또한, 자기 밀봉 부재(103)와 빌릿(2)의 결합력은 계량마다 양자의 접촉면이 온도 저하를 동반하여 갱신되기 때문에 그 다지 강하게 되지 않는다. 계량 시에 전진하여 갱신되는 빌릿(2)은 저온 구역의 후방에서 전진하기 때문에 자기 밀봉 부재(103)에 대하여 초기의 내저온이기 때문이다. 물론, 전진한 빌릿(2)은 다음 계량까지의 동안에 선단측으로부터 가열되어 자기 밀봉 부재(103)의 접촉면의 온도를 적절하게 연화한 온도로 다시 상승시킨다.

이렇게 하여, 상기 자기 밀봉 부재(103)는 계량 시에 빌릿(2)이 전진하여 용탕을 압출할 때에 빌릿(2)과 융해 실린더(111) 사이의 틈을 막아 용탕의 역류를 방지하는 것은 물론 공기 등도 침입시키지 않는다. 그리고, 자기 밀봉 부재(103)는 빌릿(2)의 이동 시의 마찰저항을 저감한다. 이러한 자기 밀봉 부재(103)의 밀봉 작용은 경금속 재료, 특히 마그네슘 합금의 특성이다, 큰 열전도율, 작은 열 용량, 잠열에 의해 급속히 고체로부터 액체로 상변화하는 특성에 의해 최대한 효과적으로 된다. 또한, 상기 자기 밀봉 부재(103)에 의해 밀봉이 행해지는 경우에는 계량이 변동함이 없이 안정하다는 작용 효과도 보인다. 융해 실린더(111)의 실린더 구멍(111c)의 내경과 빌릿(2)의 외경의 틈이 수 ㎜ 정도로 형성되기 때문에, 가열에 의해 연화한 빌릿(2) 선단이 계량 시에 약간 지름이 확장되었다고 해도, 이것이 실린더 구멍(111c)에 간섭하지 않고, 그 결과, 빌릿(2)이 전진할 때, 지름이 확장된 빌릿 선단의 배후로 용탕이 확실하게 들어가고, 용탕이 들어가지 않는 공간의 발생을 야기하지 않는다. 그래서, 빌릿(2)의 용탕 내에 침입한 용적 분만큼의 용탕이 밀려나오고, 용탕이 정확하게 계량되기 때문이다.

상기 제 2 실시예에 따른 융해장치(10)는 자기 밀봉 부재(103)에 의해 융해 실린더(111)의 용탕의 밀봉을 확실하게 하기 때문에, 특히, 빌릿(2)의 직경이 보다 큰, 사출 용적이 큰 대형의 사출성형기, 또는 성형 사이클이 보다 높은 사이클의 사출성형기에 있어서도 충분히 채택될 수 있다. 물론, 소형의 사출성형기, 또는 성형 사이클이 긴 사출성형기에 있어서도 충분히 채택될 수 있다. 게다가, 계량 용적의 변동을 야기하지 않기 때문에 정밀 성형에 적합하다.

사출장치(10)에 대해서는 플런저(24)와 사출 실린더(21)가 도 8 또는 도 9에서 설명되는 바와 같은 2개의 실시예의 어느 하나로 구성되는 것이 바람직하다.

도 8에 도시된 실시예에서는 플런저(24)의 대부분이 동일 크기의 단순 기둥 형상으로 형성된다. 그리고, 사출 실린더(21)는 냉각수단(29)에 의해 직접 냉각되는 작은 직경의 돌출부(21e)를 그 기단에 구비한다. 냉각수단(29)은 냉매가 순환하는 냉각배관이다. 작은 직경의 돌출부(21e)의 기단측(후단측)의 내측 구멍은 실린더 구멍(21b)으로서 플런저(24)의 외경과 거의 틈이 없는 내경으로 형성되고, 이 실린더 구멍(21b)으로부터 전방의 실린더 구멍(21a)의 대부분을 차지하는 실린더 구멍이 보다 큰 직경의 실린더 구멍(21d)으로서 플런저의 외경보다 수 ㎜ 정도 큰 내경으로 형성된다. 또한, 작은 직경의 돌출부(21e)의 기단측의 실린더 구멍(21b)에 접하여 고리형 홈(21c)이 형성된다. 구체적으로는 실린더 구멍(21d)은 예를 들면, 마그네슘 합금을 위한 사출장치인 경우에, 플런저(24)에 대하여 1㎜ 내지 3㎜ 정도의 틈이 생기도록 크게 형성된다. 또한, 고리형 홈(21c)은 그 홈 폭이 20㎜ 내지 40㎜, 바람직하게는 30㎜ 정도로, 또한 홈 깊이 치수가 실린더 구멍(21d)에 대하여 2㎜ 내지 4㎜ 정도로 형성된다.

이러한 구성에 있어서, 작은 직경의 돌출부(21e)의 온도가 냉각수단(29)에 의해 조정됨으로써, 사출 실린더(21) 기단의 작은 직경의 돌출부(21e)가 냉각되고, 그 내부에 형성된 고리형 홈(21c)이 특히 냉각된다. 그래서, 최초에 플런저(24)가 전진하였을 때에 이 고리형 홈(21c)으로 침입한 용탕은 이 홈에서 신속하게 고화하여, 고화물(101)로 되어 플런저(24)와 사출 실린더(21) 사이의 틈을 메운다. 이러한 고화물(101)은 기술된 밀봉 부재와 동일하게 기능한다. 첫번째로, 고화물(101)의 플런저(24)에 접하는 면은 고온의 용탕에 접하는 플런저(24)로부터의 고열에 의해 어느 정도 연화한 상태 그대로 있다. 두번째로, 고화물(101)은 충분히 평활하게 다듬질 가공되어 플런저(24)에 접한다. 세번째로, 고화물(101)은 고리형 홈(21c) 내에서 이동하는 것도 압괴(壓壞)하는 것도 없다. 그래서, 고화물(101)은 플런저(24)가 사출 시에 고속으로 전진할 때에도 플런저(24)와 사출 실린더(21)의 사이에서 마찰저항이 작은 밀봉 부재로 된다. 이 때, 플런저(24)와 사출 실린더(21)가 부드러운 고화물(101)을 통하여 직접 접촉하지 않기 때문에, 양자의 마모가 대폭 감소한다. 물론, 큰 직경의 실린더 구멍(21d)과 플런저(24) 사이의 수 ㎜ 정도의 틈에 존재하는 용탕은 고화함이 없이 이 틈에 충만한다. 이렇게 하여, 상기 고형물(101)은 밀봉 부재로서 기능한다.

다음에, 도 9에 도시되는 다른 1개의 실시예에서는 플런저(24)가, 사출 실린더(21)의 내경보다 약간 작은 직경의 헤드부(24a)와, 이 헤드부(24a)보다 약간 작은 직경의 샤프트부(24b)를 구비하는 동시에, 헤드부(24a)에 다수의 고리형 홈(24c)을 구비한다. 그리고, 헤드부(24a)와 샤프트부(24b)의 중심에 냉각수단(28)이 삽입되고, 이 냉각수단(28)이 헤드부(24a) 내측의 구멍 내주면에 특히 당접하여 고리형 홈(24c)을 중점적으로 냉각한다. 즉, 플런저(24)의 선단의 온도가 가능한 저하하지 않도록, 냉각수단(28)의 선단은 단열재를 통하거나 또는 최소한의 접촉 면적으로 플런저(24)에 접촉하도록 구성된다. 그리고, 냉각수단(28)으로는 냉매가 내부에서 순환함으로써 직접 냉각되는 냉각관이나, 외부에서 냉각됨으로써 간접적으로 냉각하는 구리 막대체 또는 동 파이프 등이 채택된다. 후자는, 소위 냉각용의 히트 파이프이다. 이 실시예에서, 사출 실린더(21)는 전체 길이에 걸쳐 진직인 실린더 구멍(21a)을 구비한 단순 형상으로 구성된다.

이러한 구성에 의해, 헤드(24a)의 외주를 따라 최초로 역류한 용탕이 고리형 홈(24c)으로 들어가는 동시에 급속히 고화하여, 고리형의 고화물(102)이 헤드 주위에 생성된다. 이 고화물(102)은 냉각되어 있는 헤드(24a)에서 급속히 고화하여 생성된 것이지만, 사출 실린더(21)에 접하는 그 외주는 고온의 사출 실린더(21)의 내부 구멍 벽면으로부터의 가열에 의해 어느 정도 연화상태에 있다. 또한, 고화물(102)이 당접하는 사출 실린더(21)의 실린더면은 충분히 다듬질 가공된 평활면이다. 그래서, 고화물(102)은 사출 시에, 기술한 밀봉 부재와 동일하게, 헤드(24a)로부터 후방으로의 용탕의 누출을 방지하는 동시에 헤드(24a)와 사출 실린더(21) 사이에서 발생하는 마찰저항을 저감한다. 게다가, 플런저 헤드(24a)와 사출 실린더(21)의 틈이 크게 형성되어, 이것들의 직접 접촉을 피할 수 있기 때문에, 플런저(24)와 사출 실린더(21) 사이에서 마모가 발생하지 않는다. 물론, 이 실시예에서, 플런저(24)의 연화가 발생하지 않기 때문에, 기술한 융해 실린더(11)에 있어서의 빌릿(2)의 연화에 의한 지름 확장과 같은 현상은 전혀 발생하지 않는다. 이렇게 하여, 상기 고형물(102)도 밀봉 부재로서 기능한다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 사출장치(1)에 의해, 다음과 같이 성형운전이 행해진다. 설명의 형편상, 정식의 사출성형 운전이 먼저 설명된다. 성형운전이 행해지기 이전에는 다수의 빌릿(2)이 미리 융해 실린더(11) 내에 공급되어 수 샷분의 사출 용적에 상당하는 용탕이 융해 실린더(11)의 전방에 확보되어 있다. 우선, 계량이 행해진다. 이를 위해, 역류방지 밸브봉(31)이 연결 통로(18a)를 개방하여 푸셔(52a)가 전진하는 동시에 플런저(24)가 후퇴하여, 용탕이 사출 실린더(21)에 옮겨진다. 이 계량 공정은 통상, 앞서의 성형 사이클로 충전된 성형품의 냉각공정 중에 행해진다. 이 계량에 의해, 1 샷분의 사출 용적에 상당하는 용탕이 사출 실린더(21) 내에 확보된다. 이 때, 푸셔(52a)의 전진동작과 플런저(24)의 후퇴동작이 대략 일치하는 동시에 융해 실린더(11) 내의 용탕과 사출 실린더(21) 내의 용탕의 압력이 소정의 압력으로 유지되도록 제어되기 때문에, 푸셔(52a)의 용탕을 가압하는 압력이 특별히 고압으로 되는 일이 없다. 그래서, 융해 실린더(11) 내의 용탕의 역류는 기술된 바와 같은 빌릿 선단이 지름이 확장된 측면(2a), 즉 지름 확장 밀봉 부재에 의해, 또는 용탕이 어느 정도 고화한 자기 밀봉 부재(103)에 의해 확실하게 저지된다.

계량에 의해 사출 실린더(21) 내로 공급된 용탕은 가열히터(27)에 의해 용융 상태로 유지된다. 다음으로, 역류방지 밸브봉(31)이 연결 통로(18a)를 닫고, 플런저(24)가 전진하여 1회의 샷의 용탕이 사출 노즐(22)로부터 금형으로 사출된다. 이 때, 기술한 용탕의 고화물(101 또는 102)이 밀봉 부재로서 용탕의 역류를 방지한다. 그리고, 종래 공지의 보압이 행해지고, 냉각공정에 들어와 상기의 계량이 재개된다. 계량마다 소비되는 용탕은 계량 후 다음의 계량이 시작되기까지의 사이에 융해되어 보충된다.

빌릿(2)이 사출마다 융해되어 빌릿 1개분의 사출이 행해지면, 새로운 빌릿(2)의 보급이 행해진다. 이 보급 동작은 계량 중에 푸셔(52a)가 빌릿 1개분의 거리를 초과하여 전진한 것을 푸셔(52a)의 위치검출기가 검출하였을 때로부터 시작된다. 최초에, 빌릿 삽입장치(50)가 푸셔(52a)를 빌릿(2)의 전체 길이 이상의 거리를 후퇴시켜서 빌릿(2)이 공급되는 공간을 융해 실린더(11)의 후방에 확보한다. 다음에, 빌릿 공급장치(40)가 1개의 빌릿(2)을 융해 실린더(11) 후방에 공급하고, 마지막으로 빌릿 삽입장치(50)가 이 빌릿(2)을 융해 실린더(11) 내로 밀어넣는다. 이때, 빌릿(2)의 단부면이 평활하게 다듬질되어 있고, 융해 실린더(11)와 빌릿(2)의 틈이 근소하게 되도록 형성되어 있기 때문에, 양자의 틈에 공기 등이 들어가는 일은 거의 없다. 이 보급 동작은 성형품의 냉각기간 중에 행해진다. 따라서, 보급 동작이 성형 사이클에 지연을 초래하는 일은 없다.

상기 정식의 성형 운전전의 준비는 다음과 같이 행해진다. 최초에, 바람직하게, 불활성가스가 주입되어 실린더 내의 공기가 퍼지된다. 다음에, 미리 호퍼(41)에 저장되어 있던 빌릿(2)이 빌릿 공급장치(40)에 의해 융해 실린더(11) 후방으로 공급되고, 빌릿 삽입장치(50)에 의해 융해 실린더(11) 내에 삽입된다. 최초, 융해 실린더(11)가 빌릿(2)으로 가득 차도록 다수의 빌릿(2)이 삽입된다. 이때, 역류방지 밸브봉(31)은 연결 통로(18a)를 닫고 있다.

다수의 빌릿(2)은 융해 실린더(11) 내에서 전방으로 밀려들어간 상태에서 가열히터(12a, 12b, 12c 및 12d)에 의해 가열되고, 선단측에 위치하는 부분으로부터 먼저 융해하기 시작한다. 융해 실린더(11)의 선단측에 잔류하는 공기의 대부분은 용탕이 충만함에 따라 거의 후방으로 밀려나간다. 이윽고 수샷분의 용탕이 확보되면 역류방지 밸브봉(31)이 연결 통로(18a)를 열고, 계속하여 푸셔(52a)가 전진하는 동시에 플런저(24)가 후퇴하여, 용탕이 사출 실린더(21)로 보내진다. 그리고, 압출되지 않고 용탕 내에 잔류하는 공기나 불활성 가스가 용탕과 함께 퍼지된다. 특히 엔드 플러그(13)의 도입구멍(13d)이 융해 실린더 구멍(11a)의 상방으로 개방하도록 형성되어 있는 경우에, 이 퍼지가 빠르게 행해진다.

용탕이 사출 실린더(21) 내에 충만되면, 다음에 이미 기술된 사출에 준하는 동작이 마찬가지로 행해진다. 특히 사출 노즐(22)의 노즐구멍(22a)이 사출 실린더 구멍(21a)의 상방으로 개방하도록 형성되어 있는 경우에 신속하게 퍼지가 행해진다. 퍼지가 완료하면, 사출 노즐(22)이 금형에 당접되어, 예비성형이 몇 회 행해진다. 성형 조건이 조정되어 그것이 안정하면 성형 전의 준비 동작이 완료한다.

이상 설명한 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지에 기초하여 여러가지 변형시키는 것이 가능하고, 그것들을 본 발명의 범위로부터 배제하는 것이 아니다. 특히 구체적인 장치에 대해서는 본 발명의 취지에 따른 기본적인 기능을 갖는 것은 본 발명에 포함된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 사출장치는 경금속 재료의 사출성형장치에 있어서 성형재료를 빌릿의 형상으로 공급하는 것을 가능하게 하여 재료의 취급을 용이하게 하는 동시에, 사출성형에 있어서도 효율적인 성형재료의 융해를 실현한다. 게다가, 본 발명의 사출장치는 융해장치의 간소화에 의해 사출장치의 취급을 용이하게 하는 동시에 그 보수 점검 작업도 편안하게 한다. 따라서, 본 발명은 종래의 경금속 재료의 사출성형장치를 일변하는 것이다.

Claims (11)

1. 다수의 샷의 샷 용적에 상당하는 짧은 원기둥 봉 형상의 빌릿(2)의 형태로 공급되는 경금속 재료를 용탕으로 융해하기 위한 융해 장치(10)로서,

   융해 실린더의 후방 단부로부터 공급되는 다수의 빌릿을 가열 및 융해하여 전방 측에서 다수의 샷의 용적에 상당하는 용탕을 발생시키는 융해 실린더(111), 다수의 빌릿이 상기 융해 실린더의 후방 단부로부터 삽입되는 방식으로, 재료의 공급시에 다수의 빌릿을 한번에 하나씩 공급하기 위하여 상기 융해 실린더의 후방 단부에 위치되는 빌릿 공급장치(40), 및 상기 빌릿 공급장치 뒤에 위치되며, 계량할 때 빌릿을 사용하여 사출 실린더(21) 내로 1회의 샷 용적에 대한 용탕을 밀거나 또는 재료의 공급시에 빌릿을 사용하여 상기 융해 실린더 내로 빌릿을 삽입하기 위한 푸셔(52a)를 구비하는 빌릿 삽입장치(50)를 포함하는 융해 장치(10);

   용탕이 상기 융해장치로부터 상기 사출 실린더 내로 계량된 후에 플런저(24)를 사용하여 용탕의 사출을 실행하기 위한 플런저 사출장치(20);

   상기 용해장치와 상기 플런저 사출장치를 연결하기 위한 연결 통로(18a)를 포함하는 연결 부재(18);

   상기 연결 통로를 개폐하는 것에 의하여 용탕의 역류를 방지하기 위한 역류방지장치(30);

   상기 융해 실린더의 기단에 있으며, 계량시의 가압력으로 인하여 변형되지 않도록 빌릿의 기단을 냉각하기 위한 냉각 부재(114); 및

   상기 융해 실린더와 상기 냉각 부재 사이에 위치되어 용탕을 냉각하며, 빌릿 주위에서 고형 재료의 밀봉 부재(103)를 형성하기 위한 고리형 홈(112a)을 가지는 작은 용적의 부재인 냉각 슬리브(112)를 포함하며;

   상기 융해 실린더의 실린더 구멍(111c)은 연화된 빌릿의 끝이 전진함으로써 지름이 확장된 측면과의 틈을 유발하기 위한 치수 관계를 구비하지만, 상기 융해 실린더의 기단에서는 상기 틈을 구비하지 않으며;

   상기 다수의 빌릿은 연화가 방지된 상태에서 상기 융해 실린더의 기단에서 예비 가열되고, 상기 융해 실린더의 전방 단부에서 급속히 융해되도록 상기 융해 실린더의 중간 부분으로부터 상기 융해 실린더의 전방 단부로 가는 동안 가열되며;

   상기 밀봉 부재는 용탕의 역류를 방지하도록 용탕으로부터 고화되는, 경금속 사출성형기의 사출장치.
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10. 다수의 샷의 샷 용적에 상당하는 원기둥 봉 형상의 빌릿의 형태로 공급되는 경금속 재료를 용탕으로 융해하기 위한 융해장치로서,

    다수의 빌릿을 유지하는 길이를 가지며, 융해 온도로 설정하기 위한 전방 히터 및 저온으로 설정하기 위한 기단 히터의 다수의 히터로 둘러싸이며, 융해 실린더의 후방 단부로부터 공급되는 다수의 빌릿을 가열 및 융해하여, 전방 측에서 다수의 샷의 용적에 상당하는 용탕을 발생시키는 융해 실린더, 다수의 빌릿이 상기 융해 실린더의 후방 단부로부터 삽입되는 방식으로, 재료의 공급시에 다수의 빌릿을 한번에 하나씩 공급하기 위하여 상기 융해 실린더의 후방 단부에 위치되는 빌릿 공급장치, 및 상기 빌릿 공급장치 뒤에 위치되며, 계량할 때 빌릿을 사용하여 사출 실린더 내로 1회의 샷 용적에 대한 용탕을 밀거나 또는 재료 공급시에 빌릿을 사용하여 상기 융해 실린더 내로 빌릿을 삽입하기 위한 푸셔를 포함하는 빌릿 삽입장치를 구비하는 융해 장치;

    용탕이 상기 융해장치로부터 상기 사출 실린더 내로 계량된 후에 플런저를 사용하여 용탕의 사출을 실행하기 위한 플런저 사출장치;

    상기 용해장치와 상기 플런저 사출장치를 연결하기 위한 연결 통로를 포함하는 연결 부재;

    상기 연결 통로를 개폐하는 것에 의하여 용탕의 역류를 방지하기 위한 역류방지장치;

    상기 융해 실린더의 기단에 있으며, 계량시의 가압력으로 인하여 변형되지 않도록 빌릿의 기단을 냉각하기 위한 냉각 부재; 및

    상기 융해 실린더의 후방 단부와 상기 냉각 부재 사이의 공간(115)에 대해 주위에 노출되며, 상기 융해 실린더와 상기 냉각 부재 사이에 위치되어 용탕을 냉각하며, 빌릿 주위에서 고형 재료의 밀봉 부재를 형성하기 위한 고리형 홈을 가지는 작은 용적의 부재인 냉각 슬리브를 포함하며;

    상기 융해 실린더의 실린더 구멍은 연화된 빌릿의 끝이 전진함으로써 지름이 확장된 측면과의 틈을 유발하기 위한 치수 관계를 구비하지만, 상기 융해 실린더의 기단에서는 상기 틈을 구비하지 않으며;

    다수의 빌릿은 연화가 방지되는 상태에서 상기 융해 실린더의 기단에서 예비 가열되고, 전방 단부에서 급속히 융해되도록 상기 융해 실린더의 중간 부분으로부터 상기 전방 단부로 가는 동안 가열되며;

    상기 밀봉 부재는 용탕의 역류를 방지하도록 용탕으로부터 고화되는 경금속 사출성형기의 사출장치.
11. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 플런저는 단순 원기둥 형상으로 형성되고,

    상기 사출장치는, 상기 사출 실린더의 기단에 제공되어 상기 사출 실린더보다 낮은 온도로 제어되는 작은 직경의 돌출부(21a);

    상기 작은 직경의 돌출부의 기단에 있으며, 상기 플런저와 틈이 없는 내경을 가지는 내부 구멍(21b);

    상기 작은 직경의 돌출부의 상기 내부 구멍에 있는 고리형 홈(21c); 및

    상기 플런저에 대하여 틈을 가지는 내경을 포함하지만, 상기 사출 실린더의 기단에서는 상기 틈을 가지지 않는 실린더 구멍(21d)을 추가로 포함하며,

    용탕의 고형화 밀봉 부재(101)는 용탕의 역류를 방지하도록 상기 고리형 홈에서 생성되는 경금속 사출성형기의 사출장치.

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