JP5490099B2 - 加熱可能な副キャビティを備えるキャスティング装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の特徴を備える、少なくとも部分的に中空の物品を形成するためのキャスティング装置、特に射出成形装置、すなわち、少なくとも部分的に中空の物品を形成するためのキャスティング装置、特に射出成形装置であって、当該キャスティング装置が、‐流動性のキャスティング材料を主キャビティ内に充填するために形成されている充填装置と、‐押しのけ装置において、該押しのけ装置の作動時に、前記主キャビティ内に充填されたキャスティング材料の一部を、前記主キャビティに流動可能に接続した又は流動可能に接続可能な副キャビティに押しのけるために形成されている押しのけ装置とを備え、前記副キャビティが少なくとも部分的に、有利には全体的に加熱可能であり、前記副キャビティが、該副キャビティ内に受容された流動性のキャスティング材料を少なくとも部分的に、有利には完全に該副キャビティから圧送するために形成されている圧送装置の一部であり、前記充填装置が構成群として、前記主キャビティ内への充填が予定されている流動性のキャスティング材料が用意されるキャスティング材料貯蔵部、又は／及び前記主キャビティに開口する充填通路を備える形式のものに関する。

ＥＰ０７５７９３６Ａにおいて、例えばこの種のキャスティング装置は公知である。この公知のキャスティング装置において、押しのけ装置は、プロジェクティルインジェクション装置（Ｐｒｏｊｅｋｔｉｌｉｎｊｅｋｔｉｏｎｓｖｏｒｒｉｃｈｔｕｎｇ）である。プロジェクティルインジェクション装置は、主キャビティに流動性のキャスティング材料を充填し、主キャビティから副キャビティへの流動可能な接続を開放した後、圧力下にある流体を用いて、プロジェクティルあるいは発射体（Ｐｒｏｊｅｋｔｉｌ）を、主キャビティ内のキャスティング材料を通して駆動する。その際、プロジェクティルは、キャスティング材料を主キャビティから副キャビティへと押しのける。最終的にプロジェクティル自体も、副キャビティ内に到着する。

主キャビティ内の流動性のキャスティング材料が、軌道に沿って主キャビティ内に侵入し、一般に主キャビティを貫通して運動する剛体により押しのけられるプロジェクティルインジェクション技術（ＰＩＴ：Ｐｒｏｊｅｋｔｉｌｉｎｊｅｋｔｉｏｎｓｔｅｃｈｎｉｋ）の他に、キャスティング材料を主キャビティから「無形の」流体によって押しのける押しのけ装置も公知である。この種の押しのけ装置の例として、ガスインジェクション技術（ＧＩＴ：Ｇａｓｉｎｊｅｋｔｉｏｎｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅ）及びウォーターインジェクション技術（ＷＩＴ：Ｗａｓｓｅｒｉｎｊｅｋｔｉｏｎｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅ）が挙げられる。ガスインジェクション技術では、圧力下にあるガスを、流動性のキャスティング材料を充填した主キャビティに吹き込む。その結果、キャスティング材料は、吹き込まれたガスによって押しのけられる。ウォーターインジェクション技術の場合も同様であり、ガスの代わりに水が、押しのけ用の流体として使用される。

ガスインジェクション技術又は／及びウォーターインジェクション技術が使用される上位概念部に記載の形式のキャスティング装置は、ＵＳ５７５９４５９Ａ及びＥＰ１２８２５００Ａにおいて公知である。

本願において、充填装置による主キャビティ内への流動性のキャスティング材料の「充填」について記載した場合、この記述をもって、主キャビティの完全な充填のみを意味すると解すべきではない。むしろ、主キャビティが部分的にのみ流動性のキャスティング材料で満たされ、その結果、引き続いての押しのけ装置の作動によって、まずキャスティング材料が当初の充填状態から、主キャビティの未充填の領域に押しのけられ、キャスティング材料の余剰部分のみが副キャビティに達するような場合も包含すべきである。

本発明の課題は、上位概念部に記載のキャスティング装置をさらに改良することである。

この課題は本発明により、請求項１の特徴を備えるキャスティング装置、すなわち、前記副キャビティは、流動性のキャスティング材料が前記圧送装置により、場合によっては流動通路の介在下で、前記副キャビティから前記構成群の少なくとも一方又は／及び前記主キャビティに圧送可能であるように、前記キャスティング材料貯蔵部及び前記充填通路のうちの少なくとも一方の前記構成群に流動可能に接続されているか、又は流動可能に接続可能であることを特徴とするキャスティング装置によって解決される。好ましくは、前記副キャビティを加熱するために加熱装置が設けられており、該加熱装置は、前記副キャビティ内に押しのけられたキャスティング材料が流動性を維持するために形成されている。好ましくは、前記副キャビティが可変の容積を有する。好ましくは、流動性のキャスティング材料を前記副キャビティから圧送するために形成されている流動通路が設けられており、該流動通路は少なくとも部分的に、有利には該流動通路の全長の大部分にわたって、通路加熱装置により加熱可能である。好ましくは、前記副キャビティがキャスティング工具、特に前記主キャビティを備える型工具に設けられている。好ましくは、前記副キャビティが前記充填装置の加熱通路構成群に一体的に形成されている。副キャビティは、少なくとも部分的に、有利には全体的に加熱可能である。副キャビティの加熱可能性により、副キャビティ内に捕捉されたキャスティング材料が、副キャビティ内でもはや硬化せず、これにより流動性のキャスティング材料として副キャビティ内に、キャスティング法での再利用のために提供可能な状態でとどまる前提が形成される。

つまり、換言すると、加熱装置はキャスティング装置に、副キャビティがこの加熱装置により加熱可能、特に、副キャビティ内に押しのけられたキャスティング材料が流動性を保つことができるように加熱可能であるように、配置され、かつ形成されている。つまり、有利には、副キャビティは、使用されるキャスティング材料の軟化温度又は溶融温度を超える温度に加熱可能であるべきである。

副キャビティ内の不要な中空空間を回避するために、ひいては副キャビティに配設される加熱装置による不要に高いエネルギ供給を回避するために、有利には、副キャビティの容積は可変である。さらに、副キャビティのこのような可変の容積により、流動性のキャスティング材料を副キャビティから押しのけ、ひいては他の場所に圧送する前提を形成することが可能である。

さらに本発明では、副キャビティが、副キャビティ内に受容された流動性のキャスティング材料を少なくとも部分的に、有利には完全に、副キャビティから圧送するために形成されている圧送装置の一部であってもよい。

キャスティング装置の構造における可及的大きな構造的な自由度を得るために、圧送装置は、充填装置とは別個に形成されている。同様に、副キャビティに配設される加熱装置も、有利には、充填装置に配設される加熱装置とは別個に形成されている。

主キャビティ内にキャスティング材料を充填するために設けられる充填装置は、主キャビティ内に充填することが予定される流動性のキャスティング材料が用意されているキャスティング材料貯蔵部、又は／及び主キャビティに開口する、加熱通路（Ｈｅｉｓｓｋａｎａｌ）とも呼ばれる充填通路を有する。キャスティング材料は充填通路を、主キャビティを充填する際に通流する。

さらに、副キャビティは、キャスティング材料貯蔵部及び充填通路のうちの少なくとも一方の充填装置構成群に流動可能に接続されているか、又は流動可能に接続可能であり、その結果、流動性のキャスティング材料は、圧送装置により副キャビティから構成群の少なくとも一方に圧送可能である。副キャビティは、直接構成群の一方に開口していてもよいし、流動通路の介在により、前記構成群の少なくとも一方に流動可能に接続されているか、又は流動可能に接続可能であるようになっていてもよい。

これにより、有利には、副キャビティの流動性のキャスティング材料を、主キャビティ内にキャスティング材料を充填するための充填装置の、キャスティング材料の充填流内に導入することが可能である。このことは、とりわけ、キャスティング材料を各々のキャスティング工程において同じ箇所及び同じ量で主キャビティ内に充填することができ、生産されるキャスティング製品の再現性を改善するという利点を有する。

本発明において意図される圧送装置を構造的に実現するために、副キャビティは、例えばピストンシリンダシステムを有していてよい。この場合、副キャビティの少なくとも一部は、シリンダ壁及び少なくとも１つのピストン壁により画成されている。択一的には、副キャビティに圧送スクリュが配設されていてもよい。この圧送スクリュは、副キャビティ内に配置されているか、又は副キャビティを貫通している。

設けられた圧送装置により、副キャビティは直接主キャビティに、流動性のキャスティング材料が圧送装置により副キャビティから主キャビティに圧送可能であるように、流動可能に接続されているか、又は少なくとも流動可能に接続可能であるようになっていてよい。これにより、あるキャスティング工程において副キャビティ内に捕捉され、副キャビティ内で流動性に維持されたキャスティング材料は、次のキャスティング工程において、キャスティング材料による主キャビティの充填を少なくとも補助可能である。

この形態でも、副キャビティは直接開口により主キャビティに流動可能に接続されているか、又は流動可能に接続可能であるようになっていてよい。しかし、副キャビティは、流動通路の介在により主キャビティに流動可能に接続されているか、又は少なくとも流動可能に接続可能であるようになっていてよい。流動通路を設けることは、副キャビティをその取付け場所に関してより大きな自由度を伴ってキャスティング装置に設けることができるという利点を有する。

流動性のキャスティング材料を副キャビティから圧送するために形成されている上述の流動通路は、流動通路がどこに通じているかにかかわらず、有利には少なくとも部分的に通路加熱装置により加熱可能であるようになっていてよい。その結果、流動通路内でのキャスティング材料の望ましくない硬化の危険は、回避又は軽減可能である。

副キャビティは、キャスティング工具、特に、主キャビティを有する型工具に設けられていてよい。択一的又は付加的に、副キャビティは、充填装置の加熱通路構成群とともに、有利にはこの加熱通路構成群と一体的に形成されていてもよい。この場合、「一体的に」とは、分離可能性が修理目的で提供されているとはいえ、副キャビティが簡単には加熱通路構成群から分離できないことを意味する。分離可能性は、比較的高い手間をもって、例えば工具の使用によって達成される。

以下に、本発明について添付図面を参照しながら詳説する。

本発明に係るキャスティング装置の概略図である。

本願の唯一の図面において、概略的に示した本発明に係るキャスティング装置全体に符号１０が付されている。

このキャスティング装置１０は、充填装置１２と、押しのけ装置１４と、内部に主キャビティ１８を備える型工具１６と、型工具１６にホルダ１７により取り付けられる副キャビティ２０とを有する。

主キャビティ１８と副キャビティ２０とは、流動通路２２により互いに流動可能に接続されている。流動通路２２は、図示しない弁により適当に開閉可能である。

充填装置１２は、キャスティング材料貯蔵部２４を有する。キャスティング材料貯蔵部２４内には、原料、例えば射出成形装置であるキャスティング装置１０の図示の例では熱可塑性のプラスチックが、貯蔵されている。

このキャスティング材料貯蔵部２４から、キャスティング材料は、自体公知の押出スクリュ式の圧送装置２６の加熱された領域に到達する。押出スクリュ式の圧送装置２６内において、自体公知の形式でキャスティング材料、本実施の形態ではつまり熱可塑性のプラスチックが、溶融され、圧送方向Ｖで圧送される。

充填装置１２はさらに、加熱通路２８を有する。加熱通路２８により、流動性のキャスティング材料が押出スクリュ式の圧送装置２６によって、型工具１６の一区分を通過して、主キャビティ１８内に到達、厳密に言えば、押出スクリュ式の圧送装置２６の圧送圧力の下で主キャビティ１８内に到達する。

押しのけ装置１４は、いわゆる「プロジェクティルインジェクション装置」である。プロジェクティルインジェクション装置は、金属、特に鋼、セラミック、ガラス又はプラスチックからなるプロジェクティル３０をプロジェクティル侵入方向Ｐに沿って主キャビティ１８内へ駆動することができる。

プロジェクティル３０の駆動は、圧力下にある流体、ガス又は液体、特に圧縮空気又は圧力下にある水の吐出によってなされる。流体は、プロジェクティル３０を前進させる。

主キャビティ１８内へのプロジェクティル３０の侵入時、主キャビティ１８が予め完全に流動性のキャスティング材料で満たされている場合、プロジェクティル３０は、なおも流動性のキャスティング材料を流動通路２２を通して副キャビティ２０内に押しのける。

その際、副キャビティ２０は、流動通路２２への開口部２０ａに、自体公知の逆止弁（開口部弁）を備える。この逆止弁は、キャスティング材料が流動通路２２から副キャビティ２０へ流動することを許可する一方で、副キャビティ２０から流動通路２２へ流動することを阻止する。

副キャビティ２０は、加熱装置３２によって、副キャビティ２０内に押しのけられたキャスティング材料が副キャビティ２０内で流動性を維持することができるように加熱可能である。

さらに、副キャビティ２０は、ピストンシリンダ装置３４により形成されているので、とりわけ、シリンダ壁２０ｂと、ピストンシリンダ装置３４のシリンダ軸線Ｚに沿って可動なピストン３６の端面２０ｃとにより画成されている。これにより、副キャビティ２０の容積は可変である。

副キャビティ２０はさらに、加熱可能な通路３８により前記加熱通路２８に接続されているので、副キャビティ内に存在する、加熱装置３２により流動性に保たれたキャスティング材料は、ピストン３６の、副キャビティ２０の容積を縮小する相応の運動によって、副キャビティ２０から加熱可能な通路３８を介して直接前記加熱通路２８へと圧送可能である。これに関して、ピストン３６の運動によりできる限り副キャビティ２０のすべてのキャスティング材料内容物を副キャビティ２０から圧送するために、加熱される通路３８が、図面の概略的な図示とは異なり、副キャビティ２０の、開口部２０ａ近傍の長手方向端部領域において副キャビティ２０に開口するようになっていてもよいことを明記しておく。加熱される通路３８も、圧送作用を保証するために、キャスティング材料を副キャビティ２０から流出する方向にのみ通過させ、逆方向には通過させない、図示しない通路弁を有していてもよい。

択一的には、上述の通路弁を含む、加熱される通路３８を省略してもよい。この場合、前述の、副キャビティ２０の開口部２０ａに設けられる図示されていない開口部弁は、単純な逆止弁としてではなく、適当に開閉可能な弁として形成されていてよい。その結果、この弁は、主キャビティ１８の充填中、まず閉鎖されており、その後、キャスティング材料を主キャビティ１８から流動通路２２を介して副キャビティ２０に押しのけ可能とするために開放され、その後、主キャビティ１８内で成形された物品が取り出されるまで閉鎖され、その後で最終的に、流動性のキャスティング材料を副キャビティ２０から流動通路２２を介して主キャビティ１８へ押し出し可能とするために開放される。流動通路２２の適当な寸法設定時又はピストンシリンダ装置３４の適当な配置若しくは位置決め時、完全に弁なしで済ますことも可能である。

図示した本発明に係るキャスティング装置によれば、プロジェクティル３０によって主キャビティ１８から押しのけられるキャスティング材料を、手間のかかる中間処理、例えば副キャビティからのキャスティング材料の取り出し、押しのけられ硬化したキャスティング材料の細断又は粉砕、及び充填装置１２内でのキャスティング材料の再溶融の手間なしに、従来よりも迅速に、生産プロセスに再供給可能である。

もちろん、図示したプロジェクティルインジェクション式の押しのけ装置１４の代わりに、主キャビティ１８内への圧力下にある流体の導入によってキャスティング材料を主キャビティ１８内においてあるいは主キャビティ１８から押しのける押しのけ装置の使用も可能である。このために、自体公知の形式で、圧力下にあるガス又は圧力下にある液体が、流動性のキャスティング材料を少なくとも部分的に充填した主キャビティ１８内に導入可能である。

Claims (7)

1. 少なくとも部分的に中空の物品を形成するためのキャスティング装置（１０）であって、当該キャスティング装置が、
   ‐流動性のキャスティング材料を主キャビティ（１８）内に充填するために形成されている充填装置（１２）と、
   ‐押しのけ装置において、該押しのけ装置の作動時に、前記主キャビティ（１８）内に充填されたキャスティング材料の一部を第１の流動通路（２２）を通して、前記主キャビティ（１８）に前記第１の流動通路（２２）を介して流動可能に接続した又は流動可能に接続可能な副キャビティ（２０）に押しのけるために形成されている押しのけ装置（１４）とを備え、
   前記副キャビティ（２０）が部分的に又は全体的に加熱可能であり、
   前記副キャビティ（２０）が、該副キャビティ（２０）内に受容された流動性のキャスティング材料を部分的に又は完全に該副キャビティ（２０）から圧送するために形成されている圧送装置（３４）の一部であり、
   前記充填装置（１２）が構成群として、前記主キャビティ（１８）に開口する充填通路（２８）を備え、
   前記副キャビティ（２０）は、流動性のキャスティング材料が前記圧送装置（３４）により第２の流動通路（３８）の介在下で前記副キャビティ（２０）から前記充填通路（２８）に圧送可能であるように、前記充填通路（２８）に流動可能に接続されているか、又は流動可能に接続可能である、キャスティング装置において、
   前記副キャビティ（２０）は、前記第１の流動通路（２２）への開口部（２０ａ）に、逆止弁を備え、該逆止弁は、キャスティング材料が前記第１の流動通路（２２）から前記副キャビティ（２０）へ流動することを許可する一方、前記副キャビティ（２０）から前記第１の流動通路（２２）へ流動することを阻止することを特徴とする、キャスティング装置。
2. 前記副キャビティ（２０）を加熱するために加熱装置（３２）が設けられており、該加熱装置（３２）は、前記副キャビティ（２０）内に押しのけられたキャスティング材料が流動性を維持するために形成されている、請求項１記載のキャスティング装置。
3. 前記副キャビティ（２０）が可変の容積を有する、請求項１又は２記載のキャスティング装置。
4. 流動性のキャスティング材料を前記副キャビティ（２０）から圧送するために形成されている前記第２の流動通路（３８）は、部分的に又は該第２の流動通路（３８）の全長の大部分にわたって、通路加熱装置により加熱可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載のキャスティング装置。
5. 前記副キャビティ（２０）がキャスティング工具（１６）に設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載のキャスティング装置。
6. 前記副キャビティが前記充填装置（１２）の加熱通路構成群（２８の近傍）に一体的に形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のキャスティング装置。
7. 前記第２の流動通路（３８）は、キャスティング材料を前記副キャビティ（２０）から流出する方向にのみ通過させ、逆方向には通過させない通路弁を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載のキャスティング装置。

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