JP2007061880A - 射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロータリー式ノズルから周囲への溶融材料の流出を防止することができる射出成形装置を提供することである。
【解決手段】 溶融金属が流通経路およびバルブ装置内を介して金型まで流通される。その流通経路にバルブ装置が介挿されており、バルブが回転することにより流通経路を連通および遮蔽させることにより、溶融金属の流れが制御される。また、第１部材３６３ａおよび第２部材３６３ｂからなるシール部材によりバルブおよび流通経路の隙間が封止される。 また、シール部材は、隙間から溶融金属の流出方向に対して一対の接触面３７３，３７４，３７５が傾斜するように設けられている。
【選択図】 図６

Description

本発明は、軽金属または軽合金の溶湯を金型に射出する射出成形装置に関する。

従来、樹脂を成形材料とする射出成形装置においては、射出ノズルと加熱シリンダとの間にロータリーバルブを配設し、射出工程の終了時等においてロータリーバルブを回転させることで湯道を遮断し、溶融材料の型への供給を停止させる技術が知られている。

この上記技術を軽金属または軽合金（以下単に金属と呼ぶ。）を成形材料とする射出成形装置に適用する試みが行われている（特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１にも記載されているように、上記技術を金属を成形材料とする射出成形装置に適用した場合、射出成形装置から成形材料が流出するという問題が生じる。

例えば、溶融時に高い粘性を有しかつ溶融温度も２００℃〜３００℃程度の樹脂等のような成形材料の場合には、ロータリーバルブの周囲に溶融材料が流出しない。しかし、金属を成形材料とした場合には、マグネシウム、アルミニウム等のように溶融時に低い粘性からなる原料を用いるため、溶融状態で流動しやすい液体となり、湯道を通過する速度が樹脂に比べてその３〜１０倍も速く、しかも圧力損失が小さく小さな隙間からも漏れやすくなる。そのため、射出成形装置から溶融材料の流出が生じ、ロータリーバルブの動作不良等のトラブルが生じる。

この問題に対して、特許文献１には、溶融材料が流出しないように一般の従来からあるシールリング等を設けても、シリンダから高速、高圧で供給される液状の溶融金属がロータリーバルブの周囲へ漏出するのを確実に阻止することが難しいとされている（特許文献１参照）。

また、溶融材料の温度が６００℃前後と極めて高温であるから、バルブブロックの外へ溶融材料が流出すると、急激な酸化や燃焼のおそれがあり、作業上好ましくない。

そこで、特許文献１においては、ロータリーバルブの周囲へ流出する溶融材料を効率的に回収してこれによるトラブルを防ぐことのできる高性能で安全性の高い金属射出成形機のロータリーバルブ（ロータリーシャットオフノズル）について開示されている。
特開平１１−３２０６１２号公報

しかしながら、特許文献１記載のロータリーバルブでは、根本的に流出を防止するのではなく、流出した分を還流させる方式を採用している。したがって、流出そのものを停止させるわけではないため、例えば、溶融材料回収用湯道のつまり等他要因による問題が生じやすい。

本発明の目的は、ロータリー式ノズルから周囲への溶融材料の流出を防止することができる射出成形装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

（１）
本発明に係る射出成形装置は、金型内に所定の圧力で溶融金属を射出する射出成形装置であって、溶融金属を金型まで流通させる流通経路と、流通経路に介挿され、かつロータリー式で流通経路の連通および遮蔽を行なうロータリー式バルブと、ロータリー式バルブの摺動部からロータリー式バルブ外部への溶融金属の漏出を防止するシール部材とを含み、シール部材は、ロータリー式バルブの回動する軸部の周囲および該軸部が挿入される穴の周面に近接し、且つ隣合うように設けられた第１部材および第２部材からなり、第１部材および第２部材の対向面が互いに傾斜する一対の接触面として設けられ、且つ隙間における前記溶融金属の流出方向に対して傾斜して設けられたものである。

本発明に係る射出成形装置においては、溶融金属が流通経路およびロータリー式バルブ内を介して金型まで流通される。その流通経路にロータリー式バルブが介挿されており、ロータリー式バルブが回転することにより流通経路を連通および遮蔽させて、溶融金属の流れが制御される。また、第１部材および第２部材からなるシール部材によりロータリー式バルブおよび流通経路の隙間が封止される。また、シール部材は、隙間から溶融金属の流出方向に対して一対の接触面が傾斜するように設けられている。

この場合、隙間から溶融金属が漏出する際にシール部材の第１部材に押圧力が加わり、第２部材との一対の接触面によって第１部材と第２部材とが互いに逆方向に移動し、隙間をより確実に封止することができる。すなわち、第１部材が第２の傾斜面に沿って隙間を形成する一方の壁に押圧され、第２部材が第１の傾斜面に押されて隙間を形成する他方の壁に押圧される。その結果、溶融金属を成形材料とする射出成形装置であっても溶融金属の流出を確実に防止することができる。

（２）
第１部材および第２部材は、断面が直角三角形状を有し、互いに斜辺を対向させるように設けることが好ましい。

この場合、直角三角形状の第１部材および第２部材の斜辺を対向させた略矩形状のシール部材により隙間の封止をおこなうことができる。すなわち、第１部材により溶融金属の流出方向に垂直な面を形成することができるので、溶融金属の押圧力を確実に受け止めることができる。

（３）
第１部材および第２部材は、それぞれ環状部材からなることが好ましい。この場合、切欠きを設けないので溶融金属の流出をより確実に防止することができる。

（４）
第１部材および第２部材は、それぞれＦｅ系（例えばＳＵＳ）、Ｎｉ系またはＣｏ系の耐熱鋼（耐熱合金）からなることがこのましい。

この場合、金属溶融から受ける押圧力で、金属からなるシール部材の変形（リングの収縮又は拡張）が生じることにより隙間なくシール部材を設けることができる。

（５）
シール部材は、軸部の軸線方向に沿って複数配置されてもよい。この場合、仮に１個のシール部材で溶融金属の流出を防止できない場合でも、次のシール部材で確実に溶融金属の流出を防止することができる。

（６）
シール部材近傍の温度を制御可能なヒータをさらに含み、シール部材近傍の温度が射出成形材料となる金属の液相線近傍で保持されるようにヒータを制御する制御装置を備えてもよい。

この場合、シール部材近傍の温度が液相線近傍で保持されるので、溶融金属を固体から液体に変遷する状態に保持することができ、溶融金属の粘性を高めて隙間からの流出をより確実に防止することができる。なお、ここでの液相線近傍とは、液相線に対して＋１０℃〜−５０℃の範囲であることが好ましい。

（７）
制御装置は、シール部材よりも軸線方向外側の軸部の周辺温度を制御可能なヒータをさらに含み、このヒータをさらに制御することによりシール部材よりも軸線方向外側に位置する軸部の周辺温度を射出成形材料となる金属の固相線温度以上液相線温度以下の温度範囲に保持することができるものである。

この場合、シール部材の磨耗や損傷により溶融状態の成形材料がシール部を通過してしまったとしても、それが、冷却固化されて軸部周囲に固着することがなく、ロータリーバルブの作動を維持することができる。また、金属の溶融を射出成形する場合、シール部材の磨耗や損傷により液相状態の成形材料がシール部を通過してしまったとしても、それが外部に噴出することを防止できる。

以下、図を用いて本発明の実施の形態について説明する。
（一実施の形態）
図１は、本発明に係る一実施の形態の射出成形装置の一例を示す模式図である。

図１に示す射出成形装置１００は、主に成形材料投入部１０、垂直型配置バレル部２０、シリンダ部３０および型締め部４０を含む。

成形材料投入部１０は、溶解炉１１に接続されるホッパー１２を含む。垂直型配置バレル部２０は、バレル２１、スクリュー２２、貯留部２３、冷却手段２４（複数の温度制御ジャケット２４ａ）、連通流路２５、駆動モーター２６、スクリュー用油圧シリンダ２７、供給口２８、シリンダロッド２９を含む。シリンダ部３０は、シリンダ３１、プランジャ３２、プランジャ射出装置３３、計量部３４、ノズル部３５、バルブ装置３６およびプランジャ用油圧シリンダ３７を含む。

型締め部４０は、基台４１、リンクハウジング４２、タイバー４３、固定板４４、可動盤４５、型締めシリンダ４６、シリンダロッド４７、複数のリンク４８、押出しシリンダ４９ａおよび押出しロッド４９ｂを含む。金型６０は、固定金型６１および移動金型６２からなる。

以下、本実施の形態にかかる射出成形装置１００について説明する。本実施の形態に係る射出成形装置１００は、成形材料投入部１０に垂直配置バレル部２０が接続されている。垂直配置バレル部２０の下方にシリンダ部３０が設けられ、シリンダ部３０に型締め部４０が連通可能に設けられている。また、型締め部４０には、金型６０が設けられている。

射出成形装置１００の成形材料投入部１０に接続される溶解炉１１は、特に種類は問わず、高周波誘導炉あるいは電磁誘導加熱炉等からなる。溶解炉１１は、好ましくは大気圧又は重力を利用してホッパーに金属溶湯を送るものであり、その内部の湯面より下方で、ホッパー１２の上部ないし中部に連通されている。なお、溶解炉１１をホッパー１２よりも下方に設置する場合には、ポンプ等を利用して溶解炉１１からホッパー１２へ金属溶湯を送るようにしてもよい。ホッパー１２は、溶解炉１１で溶解された溶融金属を受け入れてこれを貯溜するものである。また、ホッパー１２には、加熱ヒータ等の温度制御手段が設けられている。さらにホッパー１２内には、アルゴン等の不活性ガスが充満されており、貯留されている溶融金属の湯面を不活性ガスでシールするようにしている。なお、必要によりホッパー１２内に貯留されている溶融金属を攪拌する攪拌装置を設けて、攪拌作用を付与してもよい。このホッパー１２の下端開口部は後述するバレル２１の供給口２８に連通されている。

実質的に縦向きに配置された垂直配置バレル部２０のバレル２１の上部には、溶融金属が供給される供給口２８が設けられる。バレル２１の内部には、回転自在で、かつバレル２１軸方向に進退自在のスクリュー２２が設けられる。このスクリュー２２が後退することによってバレル２１内下部に成形材料を貯留する貯留部２３が形成される。

また、バレル２１の上端には駆動モーター２６が直結され、この駆動モーター２６の駆動軸には、バレル２１の内部に回転自在に挿通されたスクリュー２２の上端が連結されていて、このスクリュー２２は、その下端がバレル２１内で自由端となるように片持ち状に配置されている。

駆動モーター２６の上部には上下方向に出退するシリンダロッド２９を有するスクリュー用油圧シリンダ２７が接続され、このスクリュー用油圧シリンダ２７のシリンダロッド２９に駆動モーター２６が直結されている。このため、本実施形態のスクリュー押出し機では、スクリュー用油圧シリンダ２７のシリンダロッド２９を下方に突出することにより駆動モーター２６を介してスクリュー２２を軸方向下方に移動させ、これにより、バレル２１内の下端部（貯留部２３）に溜まっている成形材料（スラリーＨＳ）を外部に押し出すことができるようになっている。

本実施の形態においては、バレル２１の外周面は冷却手段２４で覆われている。この冷却手段２４は、上下方向に分離された複数の温度制御ジャケット２４ａよりなる。そして、この温度制御ジャケット２４ａ内に成形材料（溶融金属ＭＦ、スラリーＨＳ）の温度よりも低い油等の熱媒体を流通させることにより、バレル２１内の成形材料（溶融金属）が液相温度以下でかつ固相温度以上の温度範囲になるように冷却できるようになっている。例えば、固相率が０％以上〜５０％以下の温度範囲であることが好ましく、０％以上〜３０％以下の温度範囲であることがより好ましい。なお、バレル２１内の成形材料を高精度に温度制御するために、冷却手段２４の各温度制御ジャケット２４ａは加熱機能も兼ね備えている。

また、スクリュー用油圧シリンダ２７は、軸方向上方に移動した際に、バレル２１内下部に少なくも成形品体積よりも大きな容積の貯留部２３が形成できるように構成されている。さらに、この貯留部２３を形成する位置から連通流路２５を閉止可能な位置まで移動するのに十分なストロークを有している。バレル２１の下端に設けられた連通流路２５を介してシリンダ部３０が接続される。

シリンダ部３０には、前方（下流）にバルブ装置３６を備えたノズル部３５を有するシリンダ３１と、シリンダ３１内部でシリンダ３１の軸に沿って進退移動自在なプランジャ３２とが設けられる。このプランジャ３２が後退することによってシリンダ３１内部前方にスラリー状の成形材料を計量する計量部３４が形成され、プランジャ３２が前進することによって成形材料がノズル部３５から射出される。この計量部３４の容積は、成形品を得るのに必要な容量となるようプランジャ３２の後退量により適宜設定することができる。

また、このプランジャ用油圧シリンダ３７は、計量部３４を形成する位置からプランジャ３２が前進することによりシリンダ３１の先端部近傍に接続された連通流路２５を閉止可能な位置まで移動するのに十分なストロークを有している。

プランジャ３２は、プランジャ用油圧シリンダ３７の油圧力で駆動する。なお、プランジャ用油圧シリンダ３７には、油圧制御装置５０（図示せず）が接続される。

なお、ノズル部３５近傍に設けられたバルブ装置３６は、射出時以外では閉じた状態となっている。このバルブ装置３６の詳細については後述する。

型締め部４０には、基台４１上に立設されたリンクハウジング４２と、このリンクハウジング４２に水平方向のタイバー４３を介して固定された固定板４４と、この固定板４４に固定された固定金型６１と、タイバー４３に対して摺動自在に貫通支持された可動盤４５と、固定金型６１に対して水平方向に開閉自在となるよう可動盤４５に固定された移動金型６２とが設けられている。

リンクハウジング４２の外面中央部には型締めシリンダ４６が固定され、この型締めシリンダ４６のシリンダロッド４７の先端は可動盤４５の中央部に連結されている。このリンクハウジング４２と可動盤４５とは、接近したときに折り畳まれかつ離反したときに水平方向にほぼ一直線に並ぶ複数のリンク４８で連結されている。

可動盤４５のリンクハウジング４２側の側面には押出しシリンダ４９ａが設けられ、この押出しシリンダ４９ａの押出しロッド４９ｂは可動盤４５を貫通して移動金型６２の製品突出し機構に連結されている。

したがって、この型締め部４０では、型締めシリンダ４６のシリンダロッド４７を突出させて複数のリンク４８を一直線上に伸びた状態にし、この複数のリンク４８の突っ張り状態とすることにより、移動金型６２を固定金型６１に対して強力に押圧できるようになっている。また、製品の離型は、押出しシリンダ４９ａの押出しロッド４９ｂを突出させて製品突出し機構を作動させることにより行なう。

次いで、この射出成形装置１００の動作および軽合金の射出成形方法について説明する。

まず、溶解炉１１で溶解された軽合金（成形材料）の溶湯ＭＦがホッパー１２内に送られる。ホッパー１２内の溶湯は、ホッパー１２に設けられた加熱ヒータ等の温度制御手段によって、均一の温度に保たれている。溶湯ＭＦは、ガスシールされた状態でバレル２１の供給口２８に供給され、各温度制御ジャケット２４ａによって液相線温度以下でかつ固相線温度以上に冷却されて樹枝状晶に成長する。この樹枝状晶は回転するスクリュー２２の剪断作用によって攪拌破砕し、均一で、微細な結晶粒が生成されて半凝固状態のスラリーＨＳに遷移する。

この場合、プランジャ射出装置３３のプランジャ３２は、連通流路２５を閉止する位置まで前進している。そして、スクリュー押出し機のスクリュー２２が後退することによって、スクリュー２２と連通流路２５との間に貯留部２３が形成され、スラリーＨＳ（成形材料）が、この貯留部２３に貯留される。

スクリュー２２は、回転を止めて後退するものであっても、回転しながら後退するもののいずれであってもよい。なお、このとき、スクリュー２２の先端部にはチェックリング等の逆流防止手段を設けることが好ましく、逆流防止手段を設けることによって、後退時はスムーズにスラリーＨＳ（成形材料）を下方に流動させながら成形品体積よりも大きな容積の貯留部２３において1次計量が行われる。

次いで、連通流路２５を開放させてプランジャ３２を後退させると同時に、スクリュー２２を前進させる。そして、プランジャ３２が成形品体積に応じて設定された所定の位置になるまで後退する間、スクリュー２２による加圧力を作用させながらスラリーＨＳ（成形材料）をシリンダ３１の前方に形成される計量部３４に正圧をかけながら圧入することによって２次計量される。

圧入による計量が完了すると、スクリュー２２により連通流路２５が閉止され、計量部３４からのスラリーＨＳ（成形材料）の逆流が防止される。なお、計量の際、プランジャ射出装置３３のシリンダ３１の先端のノズル部３５は、バルブ装置３６によって閉止されている。

こうして、２次計量が完了した後、ノズル部３５のバルブ装置３６を開放するとともにプランジャ３２を前進させることにより成形材料であるスラリーＨＳを金型６０内に射出し一定形状の成形体の成形が行なわれる。

次に、バルブ装置３６における詳細について図面を用いて説明する。図２は図１におけるバルブ装置３６の拡大図であり、図３および図４はバルブ装置３６を説明するための模式図である。

まず、図２に示すように、バルブ装置３６は、プランジャ射出装置３３のシリンダ３１からノズル部３５までの流通経路３６６に介挿される。

図２〜図４に示すように、バルブ装置３６は、回転部材３６０と保持部材３６１とからなる軸部、バルブ体３６２ａ、および固定部材３６５からなるロータリー式バルブと、シール部材３６３、ヒータ３６４、温度センサ３６８とを含む。

図３および図４（ａ）に示すように、固定部材３６５内に流通経路３６６が形成されている。また、ヒータ３６４は、固定部材３６５に対して加熱可能に設けられている。ここで、ヒータ３６４は、制御装置により固定部材３６５がシール部材近傍において成形材料の液相線近傍の温度となるようにその温度が設定される。また、別のヒータ３６４は、制御装置により固定部材３６５がシール部材よりも軸方向外側に位置する軸部の周辺において成形材料の固相線温度以上、液相線温度以下となるようにその温度が設定される。例えば、成形材料がマグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）の場合、前者の設定温度は、マグネシウムの液相線温度（５９５℃）に対して−５０℃以上＋５℃以下の温度範囲内になるように設定される。また後者の設定温度は、固相線温度（４２８℃）以上、液相線温度（５９５℃）以下となるように設定される。

成形材料を射出する場合には、図３および図４（ａ）に示すように、流通経路３６６が、バルブ体３６２ａの流通経路３６２と連通する状態で設けられる。それにより、成形材料が流通経路３６６から流通経路３６２を介してノズル部３５に供給される。

一方、成形材料を射出しない場合、図４（ｂ）に示すように、軸部３６０が、例えば矢印Ｒの方向に回転される。それにより、流通経路３６６と流通経路３６２とが連通しない状態となる。したがって、成形材料がバルブ体３６２ａの流通経路３６２内に流れ込まない。

このように、固定部材３６５に対してバルブ体３６２ａが回転可能に設けられているため、その部材間の摺動部に形成される微小な隙間から成形材料の流出が生じる。本発明においては、その流出によるバルブ装置３６の故障およびバルブ外部にまで流出して作業者の安全性を脅かすことのないようシール部材３６３を設けている。

以下、シール部材３６３の働きについて説明する。図５は、シール部材３６３の外観を示す模式図である。

シール部材３６３は、少なくとも一対の部材からなる。図５（ａ）および（ｂ）においては、一対のシール部材３６３の一の態様３６３Ｋおよび３６３Ｌについて図示している。シール部材３６３Ｋおよび３６３Ｌは、切欠きのないリング状部材（輪状）からなる。部材３６３Ｋにおいては、外周側ほど厚みが増す断面が直角二等辺三角形からなる。また、部材３６３Ｋのリング内径は、軸部３６０の外径に則した形状である。また、部材３６３Ｋは、Ｆｅ系、Ｎｉ系又はＣｏ系の耐熱鋼で出来ており例えば、ＳＵＳ４３０などからなる。部材３６３Ｌは外周側ほど厚みが減る断面が二等辺三角形からなる点以外は、部材３６３Ｋと同様である。

図６は図３から図５において説明したシール部材３６３の働きを示す説明図である。図６に示すように、保持部材３６１および固定部材３６５の隙間には、バルブ体３６２ａ側から順にスペーサ３６７、３対のシール部材３６３およびストッパ３６６ａが設けられている。

以下、説明のためにシール部材３６３をそれぞれ部材３６３ａ〜３６３ｆとして説明する。部材３６３ａ〜３６３ｆの斜辺３６３ｃａ〜３６３ｃｆがそれぞれ対向することにより一対の接触面３７３，３７４，３７５を形成する。

図６に示すように、成形材料の流出方向（矢印ＦＦ）によりスペーサ３６７に押圧力Ｆ１が加わる。その押圧力Ｆ１は、シール部材３６３の部材３６３ａに対する押圧力Ｆ２として与えられる。

部材３６３ａは、部材３６３ｂとの接触面３７３において、隙間が０になり且つ流出方向ＦＦへの移動が制限されると、流路部材により制限されるまで矢印ｆ２の方向に変形し、同時に部材３６３ｂも保持部材３６１により制限されるまで矢印ｆ３の方向に変形する。それにより、部材３６３ａが固定部材３６５に押圧され、部材３６３ｂが保持部材３６１に押圧される。したがって、部材３６３ａ，３６３ｂがそれぞれ隙間を確実に封止するように作用する。

また、仮に成形材料にさらに高圧が作用するような場合、押圧力Ｆ１も大きくなることから、シール部材３６３ｃにより大きな押圧力Ｆ３が作用する。

部材３６３ｃは、部材３６３ｄとの接触面３７４において、隙間が０になり且つ流出方向ＦＦへの移動が制限されると固定部材３６５により制限されるまで矢印ｆ４の方向に変形し、同時に部材３６３ｄも保持部材３６１により制限されるまで矢印ｆ５の方向に変形する。それにより、部材３６３ｃが固定部材３６５に押圧され、部材３６３ｄが保持部材３６１に押圧される。したがって、部材３６３ｃ，３６３ｄがそれぞれ隙間を確実に封止するよう作用する。

また、仮に成形材料にさらに高圧が作用するような押圧力Ｆ１もさらに大きくなることから部材３６３ａにより押圧力Ｆ４より大きな押圧力が作用する。

部材３６３ｅは、部材３６３ｆとの接触面３７５において、隙間が０になり且つ流出方向ＦＦへの移動が制限されると固定部材３６５により制限されるまで矢印ｆ６の方向に変形し、同時に部材３６３ｆも保持部材３６１により制限されるまで矢印ｆ７の方向に変形する。それにより、部材３６３ｅが固定部材３６５に押圧され、部材３６３ｆが保持部材３６１に押圧される。したがって、部材３６３ｅ，３６３ｆがそれぞれ隙間を確実に封止するよう作用する。

また、シール部材３６３の外側には、ストッパ３６６ａが設けられており、シール部材３６３に押圧力が加わって保持部材３６１からシール部材３６３が抜出しないように保持される。なお、本実施の形態においては、シール部材３６３を３対設けることとしたが、これに限定されず、他の任意数のシール部材を設けてもよい。また、ストッパを固定部材３６５と一体に設けることとしてもよい。

以上のことから、射出成形装置１００においては、バルブ装置３６が設けられているので、流通経路３６２と流通経路３６６との連通および遮蔽を容易に行なうことができる。また、バルブ装置３６の固定部材３６５と保持部材３６１との隙間には成形材料が流出することを防止する少なくとも一対のシール部材３６３Ｋ、３６３Ｌからなるシール部材３６３が設けられているので、一方の部材３６３ａ，３６３ｃ，３６３ｅに押圧力が加わり他方の部材３６３ｂ，３６３ｄ，３６３ｆとの接触面３７３，３７４，３７５によって両方の部材が互いに逆方向に向けて変形し、隙間をより確実に封止するよう作用する。その結果、金属からなる成形材料を用いた射出成形装置１００において溶融状態にある成形材料の流出を確実に防止することができる。

また、シール部材３６３は、複数配置することにより、成形材料により高圧が作用する場合でも、確実に成形材料の流出を防止することができる。

また、シール部材３６３近傍の温度が原料の液相線近傍で保持されるので、液体から固体に変遷するスラリーＨＳになるため、バルブ装置の流通経路３６２を通過する成形材料の溶融状態が半凝固状態の場合だけでなく、溶湯状態の場合でもシール部材近傍の成形材料の粘性を高めて流出をより確実に防止することができる。
（他の例）

図７は図６に示したシール部材３６３の他の断面形状を有するシール部材３６９を設けた場合の説明図である。

図７に示すシール部材３６９は、断面が、５角形からなる環状（リング形状）からなる。図７に示すように、溶融金属（成形材料）の流出方向によりスペーサ３６７に押圧力Ｆ１が加わる。その押圧力Ｆ１は、そのまま、シール部材３６９の部材３６９ａに押圧力Ｆ２として与えられる。

部材３６９ａは、部材３６９ｂとの接触面３７３ａにおいて、隙間が０になり且つ流出方向ＦＦへの移動が制限されると、固定部材３６５により制限されるまで矢印ｆ２の方向に変形し、同時に部材３６９ｂも保持部材３６１により制限されるまで矢印ｆ３の方向に移動する。それにより、隙間を確実に封止するように作用する。

また、仮に成形材料にさらに高圧が作用するような場合、押圧力Ｆ１も大きくなることから、シール部材３６９ｃにより大きな押圧力Ｆ３が作用する。

部材３６９ｃは、部材３６９ｄとの接触面３７４ａにおいて、隙間が０になり且つ流出方向ＦＦへの移動が制限されると固定部材３６５により制限されるまで矢印ｆ４の方向に変形し、同時に部材３６９ｄも保持部材３６１に制限されるまで矢印ｆ５の方向に変形する。それにより、隙間を確実に封止するよう作用する。

さらに、仮に成形材料にさらに高圧が作用するような押圧力Ｆ１もさらに大きくなることから部材３６９ａにより押圧力Ｆ４より大きな押圧力が作用する。

部材３６９ｅは、部材３６９ｆとの接触面３７５ａにおいて、隙間が０になり且つ流出方向ＦＦへの移動が制限されると固定部材３６５により制限されるまで矢印ｆ６の方向に変形し、同時に部材３６９ｆも保持部材３６１により制限されるまで矢印ｆ７の方向に変形する。それにより隙間を確実に封止する方向に移動する。

また、シール部材３６９の外側には、ストッパ３６６ａが設けられており、シール部材３６９に押圧力が加わって保持部材３６１からシール部材３６９が抜出しないように保持される。

以上のように、本実施の形態に係る射出成形装置１００においては、固定部材３６５とバルブ体との摺動部における隙間から成形材料が漏出する際にスペーサ３６７を介してシール部材３６３，３６９の第１部材３６３ａ，３６９ａに押圧力が加わり、第２部材３６３ｂ，３６９ｂとの一対の接触面３７３，３７３ａによって第１部材３６３ａ，３６９ａと第２部材３６３ｂ，３６９ｂとが互いに逆方向に移動し、隙間をより確実に封止することができる。すなわち、第１部材３６３ａが第２の傾斜面３６３ｃｂに沿って隙間を形成する一方の壁（固定部材３６５の内周面）に押圧され、第２部材３６３ｂが第１の傾斜面３６３ｃａに押されて隙間を形成する他方の壁（保持部材３６１の外周面）に押圧される。その結果、スラリーＨＳあるいは溶融ＭＦを成形材料とする射出成形装置１００であってその流出を確実に防止することができる。

さらに、部材３６３Ｋ，３６３Ｌに切欠きを設けないので成形材料（溶融金属）の流出をより確実に防止することができる。成形材料から受ける押圧力で金属の変形（リングの収縮又は拡張）が生じることにより固定部材３６５と保持部材３６１（軸部）との間隙に隙間なくシール部材３６３，３６９を設けることができる。

また、シール部材３６３，３６９が複数配置されることにより成形材料により高圧が作用する場合でも、成形材料の流出を防止することができる。

また、シール部材３６３近傍の温度が原料の液相線近傍で保持されるので、液体から固体にスラリーＨＳが変遷する状態になるため、バルブ装置の流通経路を通過する成形材料の溶融状態が半凝固状態の場合だけでなく、溶湯状態の場合でも、シール部材近傍の成形材料の粘性を高めて隙間からの流出をより確実に防止することができる。

さらに、バレル２１に溶湯ＭＦの状態の成形材料（金属）を供給しているので、バレル２１内へのガスの混入が少ない。また、供給された溶湯ＭＦをバレル２１内部で攪拌しながら冷却して半凝固状態のスラリーＨＳを生成するものであるため、チクソモールド法のようなせん断履歴等の熱履歴のバラツキがなく、溶融状態（半凝固スラリーの状態）が安定する。また、実質的に縦向きに配置されたスクリュー押出し機の下部に貯留部２３を形成し、そこへ成形材料（スラリーＨＳ）を供給口２８からのヘッド圧と自重とを利用して移動させるものであるため、ガスを巻き込むことなく一旦スラリーＨＳを貯留することができる。そして、貯留しているスラリーＨＳに加圧力を作用させながら貯留部２３から所定の容積の計量部３４に圧入することにより計量を行なうものであるため、スラリーＨＳにヘッド圧と自重による圧力以上の圧力が生じて、供給口２８側のヘッド圧の変動が計量に影響しないばかりか残存ガスを低圧の供給口２８側に抜くことができ、安定かつ高精度の計量を行なうことができる。また、出発原料が溶湯ＭＦの状態の金属であり、これを冷却しながら下方に搬送しているので、スクリュー２２の上流部の磨損や折損を低減できるとともに、スクリュー押出し機の負荷トルクや攪拌経路をそれほど大きく取る必要がなくなり、装置の小型化が可能になる。

本実施の形態においては、金型６０が金型に相当し、液相線温度以下で固相線温度以上に冷却された成形材料（スラリーＨＳ）が溶融金属に相当し、射出成形装置１００が射出成形装置に相当し、流通経路３６２、３６６が流通経路に相当し、バルブ装置３６がロータリー式バルブに相当し、回転部材３６０および保持部材３６１が軸部に相当し、シール部材３６３がシール部材に相当し、部材３６３ａ〜３６３ｆ，３６９ａ〜３６９ｆが第１部材および第２部材に相当し、斜辺３６３ｃａ〜３６３ｃｆ，３６９ｃａ〜３６９ｃｆが第１部材の傾斜面および第２部材の傾斜面に相当し、一対の接触面３７３（３６３ｃａ、３６３ｃｂ）、３７４（３６３ｃｃ、３６３ｃｄ）３７５（３６３ｃｅ、３６３ｃｆ）、３７３ａ（３６９ｃａ、３６９ｃｄ）３７３ｂ（３６９ｃｃ、３６９ｃｄ）３７３ｃ（３６９ｃｅ、３６９ｃｆ）が一対の接触面に相当し、矢印ＦＦの方向が溶融金属（スラリーＨＳ）の流出方向に相当し、部材３６３Ｋ、３６３Ｌが環状部材に相当し、ヒータ３６４がヒータに相当する。

本発明は、上記の好ましい一実施の形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。例えば、溶融金属として射出される成形材料の溶融状態が、半凝固状態にあるスラリーを例示したが、全部が液相状態にある金属溶湯であってもよい。その場合、射出装置１００のバレル部２０に少なくとも成形材料を液相状態にするためのヒータを設けたり、又はバレル部２０自体を無くすようにしてもよい。また、バルブ装置をノズル部近傍に設けた射出成形装置を例示したが、バルブ装置の設置位置は、これに限らず、流通経路の連通と遮蔽を要する所望の位置に設けることができる。このように、本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

本発明に係る一実施の形態の射出成形装置の一例を示す模式図 図１におけるバルブ装置の拡大図 バルブ装置を説明するための模式図 バルブ装置を説明するための模式図 シール部材の外観を示す模式図 図３から図５において説明したシール部材の働きを示す説明図 図６に示したシール部材の他の断面形状を有するシール部材を設けた場合の説明図

符号の説明

３６ バルブ装置
６０ 金型
１００ 射出成形装置
３６６ 流通経路
３６３ シール部材
３６３Ｋ 部材
３６４ ヒータ
３６３ａ〜３６３ｆ，３６９ａ〜３６９ｆ 部材
３６３ｃａ〜３６３ｃｆ，３６９ｃａ〜３６９ｃｆ 斜辺
３７３，３７４，３７５，３７３ａ，３７４ｂ，３７５ｃ 一対の接触面
ＭＦ 溶湯
ＨＳ スラリー

Claims (7)

1. 金型内に所定の圧力で溶融金属を射出する射出成形装置であって、
   前記溶融金属を前記金型まで流通させる流通経路と、
   前記流通経路に介挿され、かつロータリー式で前記流通経路の連通および遮蔽を行なうロータリー式バルブと、
   前記ロータリー式バルブの摺動部からロータリー式バルブ外部への前記溶融金属の漏出を防止するシール部材とを含み、
   前記シール部材は、
   ロータリー式バルブの回動する軸部の周囲および該軸部が挿入される穴の周面に近接し、且つ隣合うように設けられた第１部材および第２部材からなり、前記第１部材および前記第２部材の対向面が互いに傾斜する一対の接触面として設けられ、且つ前記隙間における前記溶融金属の流出方向に対して傾斜して設けられたことを特徴とする射出成形装置。
2. 前記第１部材および前記第２部材は、断面が直角三角形状を有し、互いに斜辺を対向させるように設けられたことを特徴とする請求項１記載の射出成形装置。
3. 前記第１部材および前記第２部材は、それぞれ環状部材からなることを特徴とする請求項１または２記載の射出成形装置。
4. 前記第１部材および前記第２部材は、それぞれＦｅ系、Ｎｉ系またはＣｏ系の耐熱鋼からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の射出成形装置。
5. 前記シール部材は、
   前記軸部の軸線方向に沿って複数配置されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の射出成形装置。
6. 前記シール部材近傍の温度を制御可能なヒータをさらに含み、
   前記シール部材近傍の温度が射出成形材料となる金属の液相線近傍で保持されるよう前記ヒータを制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の射出成形装置。
7. 前記制御装置は、
   前記シール部材よりも軸線方向外側の前記軸部の周辺温度を制御可能なヒータをさらに含み、
   このヒータをさらに制御することにより前記シール部材よりも軸線方向外側に位置する前記軸部の周辺温度を射出成形材料となる金属の固相線温度以上液相線温度以下の温度範囲に保持することができることを特徴とする請求項６記載の射出成形装置。

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