JP2015519204A - 射出成形機における金属溶湯の供給装置 - Google Patents

Abstract

例えば鋳造機のような射出成形機における金属溶湯のための供給装置は、金属溶湯のための貯湯容器と、成形キャビティに金属溶湯の供給する供給通路とを有する。供給通路はシリンダを含み、そのシリンダ内にピストンが軸方向に移動可能に配置されている。金属溶湯のために収集チャンバが設けられ、その収集チャンバから金属溶湯がピストンの軸方向の移動によって後続管路を通して成形キャビティに導入される。ピストンの外壁とシリンダの内壁との間に環状空間が形成されており、その環状空間が少なくとも１つの充填孔を介して収集チャンバに連通している。収集チャンバに開口する充填孔の端部が、移動可能な弁棒に結合された弁体により閉鎖可能であり、弁棒がピストンの軸方向孔内に移動可能に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、金属溶湯のための貯湯容器と供給通路とを有し、供給通路において金属溶湯が成形キャビティに供給可能であり、供給通路がシリンダを含み、シリンダ内にピストンが軸方向に移動可能に配置されており、金属溶湯のための収集チャンバが設けられ、収集チャンバから金属溶湯がピストンの軸方向移動によって後続管路を通して成形キャビティに導入可能である、例えば鋳造機のような、射出成形機における金属溶湯のための供給装置に関する。

鋳造機では、一般に合金である液状金属が成形キャビティに導入され、ここで硬化させられ、それによって成形キャビティに対応する金属部品が形成される。金属溶湯の導入は、例えば重力だけによって行われる。

しかし、成形キャビティへの金属溶湯の導入は、特に、一般にプラスチックからなる本体に金属部分が成形される部品の場合に比較的遅いことが分かった。従って、作業速度、即ち単位時間当たりの最大の作業サイクル数が、鋳造機の場合には、非常に制限されている。

特許文献１から、金属溶湯のためのこの種の供給装置は公知であり、この供給装置は、シリンダ内で軸方向に移動可能であるピストンを有する。金属溶湯は、ピストンに対して直角方向に配置されている回転駆動可能な押出スクリューにより、側方の供給孔を通してシリンダ内でピストン手前に形成される収集チャンバ内に導入可能であり、それからピストンの軸方向の移動によって、連通する供給管路に押し出され、これから成形キャビティ内へ射出されるようになっている。このような構造は、構造的に高価であり、大きな構造空間を必要とする。

欧州特許第１０４６４４５号明細書

本発明の課題は簡単でコンパクトな構造を有し、高いサイクル数で金属溶湯を成形キャビティに導入できる、例えば鋳造機のような射出成形機における金属溶湯のための供給装置を提供することにある。

この課題は、本発明によれば、従属請求項１の特徴事項を有する供給装置によって解決される。この供給装置では、同様に、供給通路がシリンダを含み、そのシリンダ内にピストンが軸方向に移動可能に配置され、金属溶湯のための収集チャンバが形成されており、金属溶湯が収集チャンバから後続管路を通して成形キャビティ内に導入可能である。収集チャンバはシリンダ内に形成されていることが好ましい。

本発明は、予め定められた量の金属溶湯を、収集チャンバ内に供給し、ピストンの移動によって収集チャンバから押し出し、後続管路を介して成形キャビティへ移送するという基本原理から出発している。これに続いてピストンが出発位置に復帰し、ピストンの復帰移動中に既に新たな金属溶湯が収集チャンバに流入することができる。ピストンの移動は、ピストンが上方の出発位置に達したときに既に、その流入した金属溶湯で収集チャンバが完全に満たされているように設計されていることが好ましい。それによって、ピストンは即座に再びピストン移動を実行することができ、その移動により金属溶湯が収集チャンバから後続管路を通して成形キャビティ内へ射出される。

金属溶湯は、貯湯容器から少なくとも１つの充填孔を介して収集チャンバへ導入可能である。ピストンが出発位置に復帰する間に、好ましくはピストン内に形成されている充填孔、特に好ましくはピストンを貫通している充填孔を通して、ピストンにより同時に開放された収集チャンバ内へ、金属溶湯が流入する。このようにして非常に迅速に信頼性のあるやり方で収集チャンバへの補充を行うことができる。並列接続されている、従って収集チャンバの高速充填を保証する複数の充填孔が設けられていることが好ましい。

ピストンの出発位置への復帰移動中には、常に、１つもしくは複数の充填孔を介して、金属溶湯のための貯湯容器と収集チャンバとが連通している。これは、本発明によれば、ピストンの外壁とシリンダの内壁との間において、ピストンの予め定められた部分に環状空間が形成されていて、その環状空間が１つ又は複数の充填孔を介して収集チャンバに連通していることによって達成される。追加的に環状空間には、貯湯容器から金属溶湯が供給される。

収集チャンバへの金属溶湯の流入を制御することができるように、本発明に従って、充填孔は、収集チャンバに開口している充填孔端部において、弁体により閉鎖可能である。並列接続された複数の充填孔が設けられている場合には、これらの充填孔のために１つの共通な弁体が設けられるとよい。弁体は、充填孔から収集チャンバへの金属溶湯の流れを阻止する閉位置と、弁体が１つもしくは複数の充填孔から収集チャンバへ金属溶湯を流入させ得る開位置との間で移動可能である。弁体の移動のために、弁体は、制御装置によって制御される駆動装置を備えた移動可能な弁棒に接続されていることが好ましい。

弁棒は、ピストンの軸方向孔内に、言い換えるならば中心縦孔内に、移動可能に配置されており、それによって非常にコンパクトな構造を与えられている。従って、弁体および弁棒は、シリンダ内でピストンと一緒に移動もできるし、ピストンに対して相対的に移動もできる。

ピストンとシリンダとの間の密閉は、ピストンが少なくとも部分的にぴったり合うようにピストン内に嵌合していることによって達成される。

弁体の横断面積がシリンダの横断面積よりも小さいことが好ましく、それによって金属溶湯がシリンダ内で弁体の周りを自由に通流することができる。

金属溶湯が後続管路から収集チャンバへ逆流するのを回避するために、本発明による実施形態に従って、後続管路内に逆止弁が配置されているとよく、その逆止弁は、例えばバネ付勢された弁体であってよい。

以下における図面に基づく実施例の説明により本発明の更なる詳細および特徴を明らかにする。

図１は本発明による供給装置の縦断面図を示す。 図２は閉位置にある弁体を有するピストンの下端の拡大図を示す。 図３は開位置にある弁体を有する下方位置でのピストンを示す。

図１に示された供給装置１０はハウジング１１を有し、そのハウジングにシリンダ１２が形成されている。

ハウジング１１には金属溶湯Ｍのための貯湯容器２７が突設され、この貯湯容器は容器ハウジング２８を含み、この容器ハウジング内に容器内部空間２９が形成されており、この容器内部空間には金属溶湯Ｍが満たされている。金属溶湯Ｍは、容器内部空間２９に液状の形で供給されてもよいし、容器内部空間２９内で、例えば金属顆粒の溶解によって生成されてもよい。

貯湯容器２７の容器内部空間２９は、流れ方向に斜め下方に傾斜して延びた少なくとも１つ供給通路１８を介してシリンダ１２に連通している。供給通路１８の入口には、容器内部空間２９内にフィルタとして効果のあるスラグ分離器３０が設けられている。

シリンダ１２内にはピストン１３がぴったり合うように挿通されている。ピストン１３の軸方向の長さの下半分部に配置されていてピストン下端から軸方向に或る距離を有する領域に、ピストン１３の外側表面に対して環状空間１７が形成されている。環状空間１７の下端には、ピストン１３の周囲にわたって分散配置された複数の充填孔１６がそれぞれピストン１３の下端面に向かって延びている（図２参照）。充填孔１６が形成されているピストン１３の領域は、シリンダ１２の内壁に密着接触している。

さらに、ピストン１３は中心の軸方向孔１４を有し、この軸方向孔１４内に弁棒１９が移動可能に配置されている。弁棒１９は、ピストン１３を完全に貫通しており、ピストン１３の端面の下流側で弁棒下端部において皿形の弁体２０を支持している。弁体２０は、ピストン１３に対する弁棒１９の相対的な移動によって、図２に示された閉位置と、図３に示された開位置との間で移動することができる。閉位置においては、弁体２０が充填孔１６からの金属溶湯の流出を阻止し、開位置においては、金属溶湯が充填孔１６からその下側にあるシリンダ１２内に形成された収集チャンバ１５内に流入することができる。

図２および図３が示すように、弁体２０の横断面積はシリンダ１２の横断面積よりも小さいので、シリンダ１２内において弁体２０は密閉機能を持たず、金属溶湯Ｍは弁体２０の周りを自由に流れることができる。

シリンダ１２もしくはそのシリンダ内に形成される収集チャンバ１５は、下端部において、後続管路２１を介して詳しくは図示されていない成形キャビティＦに接続されている。後続管路２１は下方の横孔３１を有し、この横孔を介して収集チャンバ１５が垂直上昇管路２２に連通している。上昇管路２２の上端は殆ど水平に延びている充填通路２３に移行し、この充填通路から金属溶湯が、矢印Ｆによって示されているように、成形キャビティに供給される。上昇管路２２と充填通路２３との間の移行部には逆止弁２４が配置されており、この逆止弁はバネ２６によって反流れ方向に弁座３２に向かって押圧される弁体２５を有する。

以下において、成形キャビティＦにおける金属溶湯Ｍの導入の個々の段階を説明する。

図１によれば、ピストン１３が上方位置に達しており、弁体２０が閉位置にあり（図２）、充填孔１６から収集チャンバ１５への金属溶湯の流出を阻止している。収集チャンバ１５は金属溶湯Ｍで満たされている。それからピストン１３が弁棒１９と一緒に下方に向かって移動されるが、弁体２０は閉位置のままである。シリンダ１２内でピストン１３の下部領域が密閉された状態にあるので、収集チャンバ１５内に存在する金属溶湯が収集チャンバ１５から押し出され、横孔３１および上昇管路２２を介して逆止弁２４に運ばれ、逆止弁２４がバネ２６の力に抗する圧力により開かれる。従って、金属溶湯Ｍが充填通路２３に入ることができ、成形キャビティへ供給される（矢印Ｆ）。ピストン１３が下方位置に達したとき、充填過程が終了し、ピストン１３の移動方向が逆になり、即ちピストン１３が上に向かって移動される。その際に、先ず、軸方向孔内の弁棒１９が押し込まれて弁体２０がピストン１３の端面から離されることによって、弁体２０が開位置にもたらされる（図３参照）。

図２および図３が示すように、ピストン１３のあらゆる軸方向位置において、即ち図２によるピストン１３の上方位置および図３によるピストン１３の下方位置ならびにあらゆる中間位置において、貯湯容器２７が供給通路１８を介して容器内部空間２９に連通するので、金属溶湯Ｍが絶え間なく充填孔１６の端面側出口に到来する。

ピストン１３が下方位置から移動する前に、又は移動に伴って、弁体２０を有する弁棒１９がピストン１３に対して相対的に移動され、それにより弁体２０が開位置に達する。従って、ピストン１３が上方位置へ引き戻される間に、金属溶湯Ｍが貯湯容器２７から供給通路１８、環状空間１７および充填孔１６を通して収集チャンバ１５内に流入する。ピストン１３の移動に基づいて、収集チャンバ１５内に、場合によっては僅かな低圧が生じ得る。逆止弁２４が閉じることによって、まだ上昇管路２２又は充填通路２３内に存在する金属溶湯Ｍの吸い込み又は逆流が防止される。ピストン１３が上方位置に達して収集チャンバ１５が金属溶湯Ｍで満たされたとき弁体２０が閉位置に移動され、その閉位置において弁体２０が充填孔１６と収集チャンバ１５との間の接続を遮断する。この瞬間において、再び、図１に示された出発位置に到達し、それに続いてすぐに、ピストン１３が再び下方に向かって移動され、金属溶湯Ｍが収集チャンバ１５から成形キャビティ（矢印Ｆ）へ射出される。

１０ 供給装置
１１ ハウジング
１２ シリンダ
１３ ピストン
１４ 軸方向孔
１５ 収集チャンバ
１６ 充填孔
１７ 環状空間
１８ 供給通路
１９ 弁棒
２０ 弁体
２１ 後続管路
２２ 上昇管路
２３ 充填通路
２４ 逆止弁
２５ 弁体
２６ バネ
２７ 貯湯容器
２８ 容器ハウジング
２９ 容器内部空間
３０ スラグ分離器
３１ 横孔
３２ 弁座
Ｆ 成形キャビティ
Ｍ 金属溶湯

Claims (7)

1. 金属溶湯（Ｍ）のための貯湯容器（２７）と供給通路とを有し、供給通路内で金属溶湯（Ｍ）が成形キャビティ（Ｆ）に供給可能である、射出成形機における金属溶湯（Ｍ）のための供給装置であって、供給通路がシリンダ（１２）を含み、前記シリンダ（１２）内にピストン（１３）が軸方向に移動可能に配置され、金属溶湯（Ｍ）のための収集チャンバ（１５）が設けられ、前記ピストン（１３）の軸方向移動によって金属溶湯（Ｍ）が前記収集チャンバ（１５）から後続管路（２１）を通して成形キャビティ（Ｆ）に導入可能である供給装置において、
   前記ピストン（１３）の外壁と前記シリンダ（１２）の内壁との間に環状空間（１７）が形成され、
   前記環状空間（１７）が少なくとも１つの充填孔（１６）を介して前記収集チャンバ（１５）に連通し、
   前記収集チャンバ（１５）に開口する前記充填孔（１６）の端部が、移動可能な弁棒（１９）に結合された弁体（２０）により閉鎖可能であり、
   前記弁棒（１９）が前記ピストン（１３）の軸方向孔（１４）内に移動可能に配置されていることを特徴とする供給装置。
2. 前記収集チャンバ（１５）が、前記シリンダ（１２）内に形成されていることを特徴とする請求項１記載の供給装置。
3. 前記少なくとも１つの充填孔（１６）が、前記ピストン（１３）を貫通していることを特徴とする請求項１又は２記載の供給装置。
4. 前記環状空間（１７）が、複数の充填孔（１６）を介して前記収集チャンバ（１５）に連通していることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の供給装置。
5. 全ての前記充填孔（１６）のために、１つの共通な前記弁体（２０）が設けられていることを特徴とする請求項４記載の供給装置。
6. 前記弁体（２０）の横断面積が、前記シリンダ（１２）の横断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の供給装置。
7. 前記後続管路（２１）内に、逆止弁（２４）が配置されていることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の供給装置。

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