JP2976274B2 - 低融点金属材料の射出成形方法および射出成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダバレルと、該
シリンダバレル内に回転および軸方向に駆動されるよう
に設けられているスクリュウとからなる射出装置を使用
して、低融点金属材料を溶融・計量し、そして金型のキ
ャビテイに射出して成形品を得る低融点金属材料の射出
成形方法およびこの方法の実施に使用される射出成形装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属の成形方法には、周知のように機械
的に加圧する加圧鋳造方法、格別に加圧しない重力鋳造
方法等が知られている。加圧鋳造方法としてはダイカス
ト法がよく知られており、低融点金属であるアルミニウ
ム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金等の製品の製造に
はこの方法も適用されている。また、射出成形方法によ
り成形品を得る方法も提案されている。射出成形方法に
実施に使用される射出成形機、例えばインラインスクリ
ュウ式射出成形機は、文献名を挙げるまでもなく従来周
知で、シリンダバレル、このシリンダバレル内で回転お
よび軸方向に駆動されるスクリュウ、スクリュウを回転
および軸方向に駆動する駆動装置等から構成されてい
る。したがって、スクリュウを駆動装置により回転駆動
すると共に、ホッパから射出材料例えば低融点金属材料
をシリンダバレルに供給すると、スクリュウの回転によ
る摩擦力、剪断力、外部から加える熱等により混練・溶
融されながらシリンダバレルの前方に搬送され所定量の
溶融材料が蓄積される。蓄積された金属材料は、スクリ
ュウを軸方向に駆動することにより、シリンダバレルの
先端部に設けられているノズルから、型締めされた金型
のスプル孔からランナ溝およびゲートを通してキャビテ
イに射出して金属成形品を得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の射
出成形機によっても、射出成形方法の特徴を生かして品
質の優れた金属成形品を得ることはできる。しかしなが
ら、大型成形品例えば射出容量が５０００ｃｃ以上の成
形品を得ようとすると問題がある。すなわち溶融金属材
料の固化速度は極めて早く、したがって、金型内での流
動長には限界があり、大型成形品を得るためには複数個
のゲートを設ける必要がある。ところで、ゲートを複数
個設けると、スプル孔からゲートにつながるランナ溝
は、必然的に分岐しなければならなくなる。このスプル
孔からゲートに到るランナ溝部分に充填される金属は、
成形品から切り落とされる部分で、使用した金属原材料
と成形品の割合である歩留まり面からみると、不要部分
に当たる。この不要部の割合が成形品に対して増え、成
形品のコストを引き上げる。

【０００４】また、大型成形品を射出する成形装置の面
からみると、加熱装置の部分に問題がある。すなわちシ
リンダバレルの外周部には、抵抗ヒータからなる加熱体
が設けられ、計量時には低融点金属材料は加熱体からも
加熱されるが、低融点金属を溶融するためには高熱量を
必要とする。ところで、抵抗ヒータの単位面積当たりの
容量には、寿命を考慮すると、自ずと限界があり、溶融
能力を上げるためには抵抗ヒータの容量の絶対量を増や
す必要がある。そのためには加熱体の表面積を広くす
る、すなわち強度機能上必要となる外径寸法を必要以上
に大きくする必要があり、不経済である。また、低融点
金属材料の充填時間には、例えば０.０２秒という超高
速射出速度が要求されるので、大射出容量をこのような
短時間に射出するためには射出装置が大型化し、装置の
製造コストが高くなる。本発明は、上記したような従来
の欠点あるいは問題点に鑑みてなされたものであって、
大型成形品を低コストで成形できる低融点金属材料の射
出成形方法およびこの方法の実施に直接使用される射出
成形装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、大型の射出成
形装置の１台の製造コストは、２台の小型射出成形装置
の製造コストより高くなり、また所定量の溶融金属を所
定時間内に射出装置２台のノズルから射出する方が、１
台のノズルから射出するよりランナの容積が小さいこと
に着目して、一対の射出装置を使用して前記目的を達成
しようとするものである。一対の射出装置を使用する
と、それぞれの射出ノズルを金型のスプル孔に芯あわせ
る操作が煩雑になり、保守点検も面倒なものとなるの
で、本発明においては、射出装置支持台上に互いに平行
に配置され且つ同時に旋回できる一対の射出装置を使用
するように構成される。すなわち、本発明は、上記目的
を達成するために、射出装置支持台上に互いに平行に配
置され且つ同時に旋回できる一対の射出装置を使用し
て、低融点金属材料を溶融し、計量し、そして射出して
低融点金属成形品を得る低融点金属材料の射出成形方法
であって、溶融するときは、前記一対の射出装置の各々
のシリンダバレル内で固体状の低融点金属材料を外部か
ら加える熱と、前記シリンダバレル内に設けられている
スクリュウを回転駆動するときの摩擦、剪断作用等によ
り生じる熱とにより溶融し、計量するときは、溶融され
た低融点金属材料を、前記一対の射出装置の各々に予め
決められた量をそれぞれで計量し、そして射出するとき
は、前記一対の射出装置のそれぞれの射出ノズルから金
型の２本のスプル孔を介して前記金型に形成されている
１個のキャビテイに射出するように構成される。請求項
２に記載の発明は、請求項１に記載の低融点金属材料
が、融点が６５０゜Ｃ以下の金属元素単体もしくはこれ
らの金属を基にした合金であり、且つ一対の射出装置に
より計量する合計量が５０００ｃｃ以上であるように構
成される。そして請求項３に記載の発明は、固定盤に形
成されている一対のノズル挿入孔が、２本のスプル孔を
介して１個のキャビテイに連通している金型に低融点金
属材料を射出するための射出成形装置であって、該射出
成形装置は、その先端部に射出ノズルが設けられている
シリンダバレル、該シリンダバレル内に回転および軸方
向に駆動されるように設けられているスクリュウ、該ス
クリュウを回転および軸方向に駆動する駆動手段等を備
えた一対の射出装置からなり、これらの一対の射出装置
は、前記固定盤に対して接近する方向と離間する方向と
に駆動される射出装置支持台上に互いに平行に載置され
ていると共に、該射出装置支持台はその軸芯から左右に
旋回する旋回部材上に固定されるように構成される。

【０００６】

【作用】従来周知のように、一対の射出装置のそれぞれ
のスクリュウを回転駆動して低融点金属材料を予め決め
られた量宛計量する。そして、一対の射出装置を固定盤
に対して接近する方向に駆動して、一対の射出装置の射
出ノズルを固定盤に形成された一対のノズル挿入孔に挿
入し、金型のスプル孔にタッチさせる。次いで、一対の
射出装置のそれぞれのスクリュウを軸方向に駆動して、
型締めされている金型の１個のキャビテイに２本のラン
ナ孔を介して射出する。このとき、それぞれの一対の射
出装置で蓄積されている低融点金属材料が略同時に射出
されるようにスクリュウの速度を調整する。保圧後、金
型を開いて金属成形品を取り出す。以下、同様にして射
出成形する。

【０００７】

【実施例】以下、添付図面によって本発明の実施例を説
明する。図１は本発明の実施例を一部破断にして示す平
面図、図２は図１に示す実施例の側面図、そして図３は
図１、２に示す実施例の分解斜視図であるが、これらの
図に示されているように本実施例に係わる射出成形装置
は、射出ベッド１、射出ベッド１の上に旋回自在に設け
られている旋回板１０、旋回板１０に長手方向に平行に
固着されている一対の射出装置支持台２０ａ、２０ｂ、
射出装置支持台２０ａ、２０ｂ上に軸方向にスライド自
在に設けられている射出装置３０ａ、３０ｂ等から構成
されている。

【０００８】射出ベッド１は、図１、２において右側、
すなわち後方に位置する略方形をした肉厚の第１ベッド
部１ａと、前方に位置する第２ベッド部１ｂとから構成
されている。そして第１ベッド部１ａの前方寄りの上面
には、図３に示されているように円弧状のスライドレー
ル２が横方向に取り付けられている。また、後方端部寄
りの略中心部には旋回ピン３が上方へ突き出るようにし
て設けられ、側方には流体シリンダ４の後端部の受部材
５が枢着されている。第２ベッド部１ｂには、図１、２
に示されているように固定盤６が取り付けられ、この固
定盤６には前方に向かってテーパ状に縮径している一対
のノズル挿入孔６ａ、６ｂが形成されている。これらの
ノズル挿入孔６ａ、６ｂに相対する図には示されていな
い固定金型の２本のスプル孔は、金型内の１個のキャビ
テイに連通している。なお、固定盤６には従来周知のよ
うにタイバー７、７の端部がネジにより固定されてい
る。

【０００９】旋回板１０は、第１ベッド部１ａと同様に
略方形をし、その前方寄りの下面にはスライドレール２
に対応してスライドシュ１１、１１が設けられている。
また後方の寄りの下面にも同様に複数個のスライドシュ
１２、１２、…が埋設されている。スライドレール２
は、図３の斜視図によく示されているように第１ベッド
部１ａの上面から上方に突き出ている。また、旋回板１
０のスライドシュ１２、１２、、、…は、図には正確に
現れていないが、旋回板１０の下面から下方へ突き出て
いる。したがって、旋回板１０は第１ベッド部１ａの上
に水平に支持される。すなわち、第１ベッド部１ａの旋
回ピン３に旋回板１０の透孔１３が一致するように位置
合わせして、旋回板１０を第１ベッド部１ａに載置する
と、旋回板１０の前方のスライドシュ１１、１１は、ス
ライドレール２に、そして後方寄りのスライドシュ１
２、１２、…は、第１ベッド部２の上面に、旋回ピン３
を中心にして旋回自在に支持される。旋回板１０を旋回
させるために、流体シリンダ４のピストンロッドのピン
受部材８が旋回板１０の側方に枢着されている。

【００１０】第１の射出装置支持台２０ａは、第２の射
出装置支持台２０ｂと、また第１の射出装置３０ａは第
２の射出装置３０ｂと同じ構造をしているので、以下図
３によく現れている第２の射出装置支持台２０ｂと第２
の射出装置３０ｂについて説明し、第１の射出装置支持
台２０ａと第１の射出装置３０ａについては、同じ参照
数字あるいは同じ参照数字に添え文字「ｂ」の代わりに
「ａ」を付けて重複説明はしない。第２の射出装置支持
台２０ｂは、所定間隔に配置されている一対の側壁２
１、２１と、これらの側壁２１、２１の下端部を閉鎖し
ている底壁２２とから略樋状に形成されている。そして
底壁２２が旋回板１０に固着されている。側壁２１の上
方端部には、水平な支持面２３と、この支持面２３の外
側から上方に延びている垂直なガイド面２４とからなる
アングル状のガイドレール２５が形成されている。他方
の側壁の上方端部にも同様にガイドレール２５が設けら
れているが、これらのガイドレール２５は、垂直なガイ
ド面２４、２４が向き合うように対向している。

【００１１】第１の射出装置３０ｂは、従来周知のよう
にシリンダバレル、このシリンダバレル内で回転および
軸方向に駆動されるスクリュウ、スクリュウを回転およ
び軸方向に駆動する駆動装置３１ｂ、３２ｂ等から構成
されている。シリンダバレルの外周部には加熱体が設け
られ、図には加熱筒３６ｂとして示されている。そして
この加熱筒３６ｂの先端に射出ノズル３７ｂが設けられ
ている。スクリュウには、供給部、圧縮部、貯留部等か
らなるスクリュウが適用される。そしてスクリュウの圧
縮比すなわち供給部の溝内空間容量と、貯留部の溝内空
間容量との比は、１.０〜２.０に選定されている。圧縮
比が１のスクリュウすなわち圧縮しないスクリュウで
も、溶融効率は多少悪くなるが、前述の低融点金属材料
を溶融させることはできる。これに対し圧縮比が２を越
えると、金属材料を押しつぶすためのトルクが過大に
り、金属材料を前方へ前進させる抵抗も大きくなりすぎ
「閉塞」状態となる。実験の結果、好ましい圧縮比は、
１.２〜１.８であった。

【００１２】スクリュウを回転駆動する例えば油圧モー
タからなる駆動装置３１ｂと、スクリュウを軸方向に駆
動する油圧ピストン・シリンダ機構からなる駆動装置３
２ｂが設けられている。また、駆動装置３２ｂの下方に
は外方へ突出した一対のスライド部材４０、４０が軸方
向に所定の間隔をおいて２ヶ所設けられている。これら
のスライド部材４０、４０も射出装置支持台２０ｂのガ
イドレール２５、２５で案内される。なお、シリンダバ
レルの先端には、固定盤６のノズル挿入孔６ａ、６ｂに
挿入され金型のスプル孔に当接される比較的長いノズル
３７ｂが設けられている。

【００１３】次に、上記第１、２の射出装置３０ａ、３
０ｂを使用して、低融点金属成形品を得る射出成形方法
を説明する。本発明でいう低融点金属材料とは、融点が
６５０゜Ｃ以下の金属元素単体もしくはこれらの金属を
基にした合金を称する。実際的な例としては例えばアル
ミニウム、マグネシウム、亜鉛、錫、鉛、ビスマス、テ
ルビウム、テルル、カドミウム、タリウム、アスタチ
ン、ポロニウム、セレン、リチウム、インジウム、ナト
リウム、カリウム、ルビジュウム、セシウム、フランシ
ウム、ガリウム等を挙げることできるが、特にアルミニ
ウム、マグネシウム、鉛、亜鉛、ビスマス、錫の単体お
よびこれらの金属を基にした合金が望ましい。これらの
金属材料は、いずれも射出成形機例えばインラインスク
リュウ式射出成形機で混練溶融し、成形できる金属元素
あるいは合金である。

【００１４】これらの金属材料は、色々な方法で得るこ
とができる。例えばインゴットをチッピングマシンでチ
ップ化して得ることもできる。あるいは切削マシンで切
削して得られる切削粉を利用することもできる。また、
水などの冷却媒に溶融金属を滴下して作ることもでき
る。これらの方法により得られる金属材料は、適度に形
状が小さく、粉体とは異なり取扱いが容易で、シリンダ
バレル内で先端部へ送られる過程で容易に溶融する。さ
らには、従来周知の還元法、回転消耗電極法等により得
ることもできる。

【００１５】上記のようにして準備した低融点金属材料
を例えばホッパに収納し、そしてフィードスクリュウを
回転駆動すると、低融点金属材料は第１、２の射出装置
３０ａ、３０ｂのシリンダバレルに供給される。駆動装
置３１ａ、３１ｂによりスクリュウを回転駆動し、計量
する。このとき、例えば５０００ｃｃの成形品を得ると
きは、２５００ｃｃ宛計量する。あるいは成形品の形状
が非対称形で、例えば肉厚部と肉薄部とからなるような
時、または、ランナの距離が異なるようなときは、射出
装置３０ａ、３０ｂで計量する割合もそれに合わせて異
なるようにして計量する。射出装置３０ａ、３０ｂを、
図には示されていない駆動装置により射出装置支持台２
０ａ、２０ｂ上をスライドさせて前進させ、その射出ノ
ズル３７ａ、３７ｂを固定盤６のノズル挿入孔６ａ、６
ｂに挿入し、図示しない金型のスプル孔に当接させる。
このとき芯がずれていれば、旋回板１０を旋回ピン３を
中心にして、流体シリンダ４により適宜旋回させて、金
型のスプル孔に射出ノズル３７ａ、３７ｂを芯合わせす
る。次いで、それぞれの駆動装置３２ａ、３２ｂにより
スクリュウを軸方向に同じ速度で駆動して、あるいは同
時に射出が終わるような速度で、型締めされた金型に射
出する。冷却固化を待って、金型を開いて成形品を取り
出す。以下、同様にして成形する。

【００１６】射出装置３０ａ、３０ｂを保守点検する時
は、図１に示されているように、射出装置３０ａ、３０
ｂの射出ノズル３７ａ、３７ｂが第２ベッド部１ｂから
側方へはみ出すように、流体シリンダ４に圧力流体を供
給して旋回板１０を大きく旋回させる。これにより、作
業が容易になる。

【００１７】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によると、
射出装置支持台上に互いに平行に配置され且つ同時に旋
回できる一対の射出装置を使用して、低融点金属材料を
溶融するときは、前記一対の射出装置の各々のシリンダ
バレル内で固体状の低融点金属材料を外部から加える熱
と、前記シリンダバレル内に設けられているスクリュウ
を回転駆動するときの摩擦、剪断作用等により生じる熱
とにより溶融し、計量するときは、溶融された低融点金
属材料を、前記一対の射出装置の各々に予め決められた
量をそれぞれで計量するので、非対称形の成形品にもよ
く対応でき、そして射出するときは、前記一対の射出装
置のそれぞれの射出ノズルから金型の２本のスプル孔を
介して前記金型に形成されている１個のキャビテイに射
出するように構成されているので、金型内におけるラン
ナ溝が少なくなり従来のように多い場合に比較して成形
性が良くなる、またランナ溝の容積が小さいので低融点
金属成形品の歩留を高めることができる、大型の低融点
金属成形品を安価に成形できる、等の本発明に特有の数
々の効果が得られる。特に、本発明によると、射出装置
支持台上に互いに平行に配置され且つ同時に旋回できる
一対の射出装置を使用するので、すなわち一対の射出装
置は互いに平行に配置されているので、射出ノズルの軸
芯の相互間隔が不変でノズルの芯合わせが容易で、また
同時に旋回できるようになっているので、微旋回させて
射出ノズルを金型のスプル孔に芯合わせすることも、大
きく旋回させて保守点検することも容易にできる効果も
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を一部破断して示す平面図であ
る。

【図２】図１に示す実施例の側面図である。

【図３】図１、２に示す実施例の模式的な分解斜視図で
ある。

【符号の説明】

１ 射出ベッド ３ 旋回ピン ６ 固定盤 ６ａ、６ｂ ノズル挿入孔 １０ 旋回板 ２０ａ、２０ｂ 射出装置支持台 ３０ａ、３０ｂ 射出装置 ３１ａ、３１ｂ 駆動装置（回転方向の駆動装
置） ３２ａ、３２ｂ 駆動装置（軸方向の駆動装置） ３６ａ、３６ｂ 加熱筒 ３７ａ、３７ｂ 射出ノズル ４０ スライド部材

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出装置支持台上に互いに平行に配置さ
   れ且つ同時に旋回できる一対の射出装置（３０ａ、３０
   ｂ）を使用して、低融点金属材料を溶融し、計量し、そ
   して射出して低融点金属成形品を得る低融点金属材料の
   射出成形方法であって、 溶融するときは、前記一対の射出装置（３０ａ、３０
   ｂ）の各々のシリンダバレル内で固体状の低融点金属材
   料を外部から加える熱と、前記シリンダバレル内に設け
   られているスクリュウを回転駆動するときの摩擦、剪断
   作用等により生じる熱とにより溶融し、 計量するときは、溶融された低融点金属材料を、前記一
   対の射出装置（３０ａ、３０ｂ）の各々に予め決められ
   た量をそれぞれで計量し、 そして射出するときは、前記一対の射出装置（３０ａ、
   ３０ｂ）のそれぞれの射出ノズル（３７ａ、３７ｂ）か
   ら金型の２本のスプル孔を介して前記金型に形成されて
   いる１個のキャビテイに射出することを特徴とする低融
   点金属材料の射出成形方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の低融点金属材料が、融
   点が６５０゜Ｃ以下の金属元素単体もしくはこれらの金
   属を基にした合金であり、且つ一対の射出装置（３０
   ａ、３０ｂ）により計量する合計量が５０００ｃｃ以上
   である、低融点金属材料の射出成形方法。
3. 【請求項３】 固定盤（６）に形成されている一対のノ
   ズル挿入孔（６ａ、６ｂ）が、２本のスプル孔を介して
   １個のキャビテイに連通している金型に低融点金属材料
   を射出するための射出成形装置であって、 該射出成形装置は、その先端部に射出ノズル（３７ａ、
   ３７ｂ）が設けられているシリンダバレル、該シリンダ
   バレル内に回転および軸方向に駆動されるように設けら
   れているスクリュウ、該スクリュウを回転および軸方向
   に駆動する駆動手段（３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２
   ｂ）等を備えた一対の射出装置（３０ａ、３０ｂ）から
   なり、 これらの一対の射出装置（３０ａ、３０ｂ）は、前記固
   定盤（６）に対して接近する方向と離間する方向とに駆
   動される射出装置支持台（２０ａ、２０ｂ）上に互いに
   平行に載置されていると共に、該射出装置支持台（２０
   ａ、２０ｂ）はその軸芯（３）から左右に旋回する旋回
   部材（１０）上に固定されていることを特徴とする低融
   点金属材料の射出成形装置。