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技術 ホットランナ金型及びその成形方法

出願人 株式会社日本製鋼所株式会社十王
発明者 山口毅坂本隆一比枝敏昭
出願日 2000年3月16日 (20年9ヶ月経過) 出願番号 2000-073783
公開日 2001年9月25日 (19年3ヶ月経過) 公開番号 2001-259818
状態 特許登録済
技術分野 チル鋳造・ダイキャスト
主要キーワード 加熱ラン 先端近辺 サポートブロック 内径比 加熱用誘導コイル シリンダヒータ 冷却用通路 昇温幅
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年9月25日)のものです。
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図面 (13)

課題

キャビティ内が排気されて負圧になっても、ホットランナノズル内に保持された溶湯射出前にキャビティ内に吸い込まれることがないようにする。

解決手段

固定側金型26のホットランナノズル32先端近くに設けられている熱電対58を用いてホットランナノズル32温度を制御し、ホットランナノズル内湯道32aの直径(a)とランド部32bの直径(b)の比(b/a)が0.5〜0.8であるランド部32bに形成されるコールドプラグ38を完全溶解させない状態で、内径中心軸に対して3度以上の勾配を有するように大きくなっている先端部32cを通って射出を行い、射出された完全溶解していないコールドプラグ38を、可動側金型28に形成され、中心軸方向への側面抜き勾配が中心軸に対して10度以下の凹部であるコールドプラグキャッチャ56が受け入れた後、キャビティ33内に溶湯36が充填されるようにする。

概要

背景

図6に従来のホットランナ金型を使用した金属射出成形機の一部を示す側断面図を、図7に従来のホットランナ成形においてコールドプラグが溶解した状態を示す側断面図を、図8に従来のホットランナ成形においてキャビティ内に溶湯射出し、冷却固化した状態を示す側断面図を、図9にホットランナノズル先端部付近の拡大側断面図を、それぞれ示す。

これに示されるものは、内部にスクリュ10が設けられたシリンダーバレル12の外周部に、シリンダ12を加熱するためのシリンダヒータ14と、シリンダヒータ14を制御するためのシリンダ温度制御用熱電対16とがそれぞれ設けられている。シリンダ12の先端にはノズル18が設けられており、ノズル18の外周部にはノズル18を加熱するためのノズルヒータ20と、ノズルヒータ20を制御するための熱電対22とがそれぞれ設けられている。スクリュ10は、これが回転することにより加熱された溶融又は半溶融の金属材料(以下溶湯という)36をシリンダーバレル12先端に輸送、計量する。スクリュヘッド10aとシリンダーバレル12先端との間にできる貯留部の溶湯36とスクリュ10側の溶湯36とは逆流防止リング11により連通又は遮断される。

ホットランナ金型は、固定側金型26と可動側金型28とにより構成されており、固定側金型26は、固定側金型バックプレート25を介して成形機型締め装置固定側型盤24に固定されて移動が拘束されている。可動側金型28は、図示されない可動側型盤に取付けられて、固定側金型26に接触及び離隔するように移動可能に構成されており、固定側金型26と可動側金型28とが整合することによりキャビティ33及びオーバーフロー37が形成される。

固定側金型バックプレート25内には、マニホールド30とマニホールド30を加熱保持するマニホールド加熱誘導コイル34とがそれぞれ収納されており、固定側金型26内には、マニホールド30に接続し先端がキャビティ33内に開口したホットランナノズル32が設けられている。ホットランナノズル32の外周部には、これを加熱するためのノズル加熱用誘導コイル35と、ノズル加熱用誘導コイル35を制御する熱電対37とがそれぞれ設けられている。ホットランナノズル32の先端部付近には、ホットランナノズル内湯道32aの直径よりも小さい直径を有するランド部32bが形成されており、ランド部32bには、成型品とホットランナノズル32内の溶湯36とが切り離される際に溶湯36が凝固して形成されるコールドプラグ38が成形される。このコールドプラグ38により溶湯36が外部に漏れないようになっている。

ノズル18の先端はマニホールド30に当接しており、シリンダ12、ノズル18、マニホールド30及びホットランナノズル32内には、シリンダヒータ14、ノズルヒータ20、誘導加熱コイル34及びノズル加熱用誘導コイル35により加熱された溶湯36が保持されている。

可動側金型28には、複数本エジェクタピン40の一端が軸方向に移動可能に貫通しており、各エジェクタピン40の一端が可動側金型28から突出することにより成形品押し出すことが可能である。各エジェクタピン40の他端はこれらを軸方向へ移動可能な図示してないエジェクタプレートに固定されている。

次に動作について説明する。マニホールド30及びホットランナノズル32は、それぞれ誘導加熱コイル34及びノズル加熱用誘導コイル35によって昇温されており、ホットランナ内湯道32aの成形材料完全溶融もしくは半溶融状態で保持されている。ただし、通常時はノズル先端にコールドプラグ38が形成できるような温度に調整されている。

溶湯36を射出する際には、まず、可動側金型28を移動させて固定側金型26と可動側金型28とを閉じた状態にする。次に、図7に示されるように、ノズル加熱用誘導コイル35によりホットランナノズル32の先端温度を溶湯36を加熱保持するための保持温度から急上昇させてコールドプラグ38を溶かし、ピーク温度到達と同時にスクリュ10を高速前進させて、ホットランナ30、ノズル18及びシリンダ12内の溶湯36を、図8に示されるように、ホットランナノズル32から順次キャビティ33内に射出させる。

ここで、代表的なマグネシウム合金であるAZ91Dの場合、ホットランナノズル32先端近辺に差し込まれた熱電対37によって測定される温度で制御されるノズル保持温度は500℃〜560℃であり、射出前昇温時には600℃〜650℃まで短時間の間に加熱されてコールドプラグ38が完全に溶解される。

金型26及び28は、溶湯36よりもかなり低い200℃に加熱保持されており、さらに金型26及び28は注入される溶湯36の体積よりも十分に大きいので、キャビティ33内へ充填された溶湯36の熱は金型26及び28に直ちに奪われることになり、溶湯36は1秒以下という短時間で凝固する。

射出後、ホットランナノズル32の加熱出力を落として、ホットランナノズル32の温度を保持温度まで降温する。ホットランナノズル32先端部はキャビティ33に面しているので、キャビティ33内と同じように金型26及び28に熱を奪われて凝固相が形成される。

この後、型開し、成形品が取り出されるが、その時にランド部32b内に残った凝固相がコールドプラグ38となり、ホットランナノズル32内の溶湯36の漏出を防ぐ。

成形品を取り出し後、次のショットのために金型26及び28表面に離型剤噴霧されて1サイクルが終了する。

次に、図10にホットランナ金型を使用して真空成形するときの金属射出成形装置の側断面図を、図11にコールドプラグ38が完全溶解した状態の側断面図を、図12に射出前のホットランナノズル32内の溶湯36がキャビティ33内に吸い出されて凝固してしまった状態の側断面図を、それぞれ示す。なお、上記真空成型しないときの金属射出成形装置と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略するとともに、同様の動作に関しても説明を省略する。

オーバーフロー37から真空引きする際にキャビティ33内のガスのみ排出して溶湯36を冷却固化させるための冷却ベントブロック42が金型26及び28の上部に設けられており、冷却ベントブロック42には、ホース44の一端が接続されている。ホース44の他端は、型閉じ後の射出前に一定時間開く真空バルブ46を介して常時真空保持されている真空タンク48に接続されており、真空タンク48にはこれを排気する真空ポンプ50が接続されている。

次に、動作について説明する。溶湯36の射出前に、真空ポンプ50を駆動し、真空バルブ46を開いて真空タンク48にキャビティ33内のガスを排出し、その後、射出成形を行う。

概要

キャビティ内が排気されて負圧になっても、ホットランナノズル内に保持された溶湯が射出前にキャビティ内に吸い込まれることがないようにする。

固定側金型26のホットランナノズル32先端近くに設けられている熱電対58を用いてホットランナノズル32温度を制御し、ホットランナノズル内湯道32aの直径(a)とランド部32bの直径(b)の比(b/a)が0.5〜0.8であるランド部32bに形成されるコールドプラグ38を完全溶解させない状態で、内径中心軸に対して3度以上の勾配を有するように大きくなっている先端部32cを通って射出を行い、射出された完全溶解していないコールドプラグ38を、可動側金型28に形成され、中心軸方向への側面抜き勾配が中心軸に対して10度以下の凹部であるコールドプラグキャッチャ56が受け入れた後、キャビティ33内に溶湯36が充填されるようにする。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
5件

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請求項1

金属射出成形機から射出された溶湯(36)をホットランナノズル(32)を通してキャビティ(33)内に注入するホットランナ金型において、前記ホットランナノズル(32)の温度を制御するホットランナノズル加熱手段(52)を設け、射出時にコールドプラグ(38)が完全溶解しない温度で成形を行うことができるように構成したことを特徴とするホットランナ金型。

請求項2

前記ホットランナノズル(32)は、先端部付近にホットランナノズル内湯道(32a)の直径を細くしたランド部(32b)を形成し、前記ランド部(32b)は、ホットランナノズル(32)先端に形成されたコールドプラグ(38)が射出時の溶湯圧力によって塑性変形しながら押し出されるような内径比としたことを特徴とする請求項1記載のホットランナ金型。

請求項3

前記ホットランナノズル(32)のホットランナノズル内湯道(32a)の直径(a)とランド部(32b)の直径(b)の比(b/a)が0.5〜0.8であることを特徴とする請求項2記載のホットランナ金型。

請求項4

前記ホットランナノズル(32)は、ランド部(32b)から先端までの内径が、中心軸に対して3度以上の勾配をなすように大きくなっていることを特徴とする請求項2又は3記載のホットランナ金型。

請求項5

前記ホットランナノズル(32)を内蔵する固定側金型(26)には、該固定側金型(26)を冷却するための冷却用媒体通路(54)が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載のホットランナ金型。

請求項6

前記ホットランナ金型のうち可動側金型(28)には、前記ホットランナノズル(32)口と対向する位置に充填口を有し、該充填口からコールドプラグ(38)を受け入れるコールドプラグキャッチャ(56)が形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか記載のホットランナ金型。

請求項7

前記コールドプラグキャッチャ(56)の充填口は、ホットランナノズル(32)口の大きさよりも大きいことを特徴とする請求項6記載のホットランナ金型。

請求項8

前記コールドプラグキャッチャ(56)は可動側金型(28)に形成された凹部であることを特徴とする請求項6又は7記載のホットランナ金型。

請求項9

前記凹部の中心軸方向への側面抜き勾配が中心軸に対して10度以下であることを特徴とする請求項8記載のホットランナ金型。

請求項10

金属射出成形機から射出された溶湯(36)をホットランナノズル(32)を通してキャビティ(33)内に注入するホットランナ金型において、射出時にコールドプラグ(38)が完全溶解しない温度で成形を行うようにしたことを特徴とするホットランナ成形方法。

請求項11

固定側金型(26)のホットランナノズル(32)先端近くに設けられているノズル温度制御熱電対(58)を用いてホットランナノズル(32)温度を制御し、ホットランナノズル(32)先端付近に形成されるホットランナノズル内湯道(32a)の直径よりも小さい直径を有するランド部(32b)に形成されるコールドプラグ(38)を完全溶解させない状態で、ランド部(32b)からホットランナノズル(32)先端にかけて内径が大きくなっている先端部(32c)を通って射出を行い、射出された完全溶解していないコールドプラグ(38)を、可動側金型(28)に形成されたコールドプラグキャッチャ(56)が受け入れた後、キャビティ(33)内に成形材料が充填され、成形材料が凝固して金型が開き成形品が取り出されたとき、ホットランナノズル(32)内の成形材料はランド部(32b)の先端から破断してコールドプラグ(38)が形成されることを特徴とする請求項10記載のホットランナ成形方法。

請求項12

完全溶解していないコールドプラグ(38)は、ホットランナノズル内湯道(32a)の直径(a)とランド部(32b)の直径(b)の比(b/a)が0.5〜0.8であるランド部(32b)と、ランド部(32b)からホットランナノズル(32)先端までの内径が中心軸に対して3度以上の勾配を有するように大きくなっている先端部(32c)とを通って射出され、射出されたコールドプラグ(38)は、ホットランナノズル(32)口よりも充填口が大きく、中心軸方向への側面抜き勾配が中心軸に対して10度以下の凹部であるコールドプラグキャッチャ(56)に受け入れられることを特徴とする請求項11記載のホットランナ成形方法。

請求項13

使用される成形材料がマグネシウム合金であり、射出時における前記ホットランナノズル(32)の温度が液相線温度以下であることを特徴とする請求項11又は12記載のホットランナ成形方法

請求項14

固定側金型(26)及び可動側金型(28)により形成されたキャビティ(33)内を排気する工程を有することを特徴とする請求項11〜13のいずれか記載のホットランナ成形方法。

技術分野

0001

本発明は、マグネシウム合金アルミニウム合金亜鉛合金などの金属射出成形に用いられる金型内加熱ランナ内に溶湯を保持するホットランナ金型と、その成形方法に関するものである。

背景技術

0002

図6に従来のホットランナ金型を使用した金属射出成形機の一部を示す側断面図を、図7に従来のホットランナ成形においてコールドプラグが溶解した状態を示す側断面図を、図8に従来のホットランナ成形においてキャビティ内に溶湯を射出し、冷却固化した状態を示す側断面図を、図9ホットランナノズル先端部付近の拡大側断面図を、それぞれ示す。

0003

これに示されるものは、内部にスクリュ10が設けられたシリンダーバレル12の外周部に、シリンダ12を加熱するためのシリンダヒータ14と、シリンダヒータ14を制御するためのシリンダ温度制御用熱電対16とがそれぞれ設けられている。シリンダ12の先端にはノズル18が設けられており、ノズル18の外周部にはノズル18を加熱するためのノズルヒータ20と、ノズルヒータ20を制御するための熱電対22とがそれぞれ設けられている。スクリュ10は、これが回転することにより加熱された溶融又は半溶融の金属材料(以下溶湯という)36をシリンダーバレル12先端に輸送、計量する。スクリュヘッド10aとシリンダーバレル12先端との間にできる貯留部の溶湯36とスクリュ10側の溶湯36とは逆流防止リング11により連通又は遮断される。

0004

ホットランナ金型は、固定側金型26と可動側金型28とにより構成されており、固定側金型26は、固定側金型バックプレート25を介して成形機型締め装置固定側型盤24に固定されて移動が拘束されている。可動側金型28は、図示されない可動側型盤に取付けられて、固定側金型26に接触及び離隔するように移動可能に構成されており、固定側金型26と可動側金型28とが整合することによりキャビティ33及びオーバーフロー37が形成される。

0005

固定側金型バックプレート25内には、マニホールド30とマニホールド30を加熱保持するマニホールド加熱誘導コイル34とがそれぞれ収納されており、固定側金型26内には、マニホールド30に接続し先端がキャビティ33内に開口したホットランナノズル32が設けられている。ホットランナノズル32の外周部には、これを加熱するためのノズル加熱用誘導コイル35と、ノズル加熱用誘導コイル35を制御する熱電対37とがそれぞれ設けられている。ホットランナノズル32の先端部付近には、ホットランナノズル内湯道32aの直径よりも小さい直径を有するランド部32bが形成されており、ランド部32bには、成型品とホットランナノズル32内の溶湯36とが切り離される際に溶湯36が凝固して形成されるコールドプラグ38が成形される。このコールドプラグ38により溶湯36が外部に漏れないようになっている。

0006

ノズル18の先端はマニホールド30に当接しており、シリンダ12、ノズル18、マニホールド30及びホットランナノズル32内には、シリンダヒータ14、ノズルヒータ20、誘導加熱コイル34及びノズル加熱用誘導コイル35により加熱された溶湯36が保持されている。

0007

可動側金型28には、複数本エジェクタピン40の一端が軸方向に移動可能に貫通しており、各エジェクタピン40の一端が可動側金型28から突出することにより成形品押し出すことが可能である。各エジェクタピン40の他端はこれらを軸方向へ移動可能な図示してないエジェクタプレートに固定されている。

0008

次に動作について説明する。マニホールド30及びホットランナノズル32は、それぞれ誘導加熱コイル34及びノズル加熱用誘導コイル35によって昇温されており、ホットランナ内湯道32aの成形材料完全溶融もしくは半溶融状態で保持されている。ただし、通常時はノズル先端にコールドプラグ38が形成できるような温度に調整されている。

0009

溶湯36を射出する際には、まず、可動側金型28を移動させて固定側金型26と可動側金型28とを閉じた状態にする。次に、図7に示されるように、ノズル加熱用誘導コイル35によりホットランナノズル32の先端温度を溶湯36を加熱保持するための保持温度から急上昇させてコールドプラグ38を溶かし、ピーク温度到達と同時にスクリュ10を高速前進させて、ホットランナ30、ノズル18及びシリンダ12内の溶湯36を、図8に示されるように、ホットランナノズル32から順次キャビティ33内に射出させる。

0010

ここで、代表的なマグネシウム合金であるAZ91Dの場合、ホットランナノズル32先端近辺に差し込まれた熱電対37によって測定される温度で制御されるノズル保持温度は500℃〜560℃であり、射出前昇温時には600℃〜650℃まで短時間の間に加熱されてコールドプラグ38が完全に溶解される。

0011

金型26及び28は、溶湯36よりもかなり低い200℃に加熱保持されており、さらに金型26及び28は注入される溶湯36の体積よりも十分に大きいので、キャビティ33内へ充填された溶湯36の熱は金型26及び28に直ちに奪われることになり、溶湯36は1秒以下という短時間で凝固する。

0012

射出後、ホットランナノズル32の加熱出力を落として、ホットランナノズル32の温度を保持温度まで降温する。ホットランナノズル32先端部はキャビティ33に面しているので、キャビティ33内と同じように金型26及び28に熱を奪われて凝固相が形成される。

0013

この後、型開し、成形品が取り出されるが、その時にランド部32b内に残った凝固相がコールドプラグ38となり、ホットランナノズル32内の溶湯36の漏出を防ぐ。

0014

成形品を取り出し後、次のショットのために金型26及び28表面に離型剤噴霧されて1サイクルが終了する。

0015

次に、図10にホットランナ金型を使用して真空成形するときの金属射出成形装置の側断面図を、図11にコールドプラグ38が完全溶解した状態の側断面図を、図12に射出前のホットランナノズル32内の溶湯36がキャビティ33内に吸い出されて凝固してしまった状態の側断面図を、それぞれ示す。なお、上記真空成型しないときの金属射出成形装置と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略するとともに、同様の動作に関しても説明を省略する。

0016

オーバーフロー37から真空引きする際にキャビティ33内のガスのみ排出して溶湯36を冷却固化させるための冷却ベントブロック42が金型26及び28の上部に設けられており、冷却ベントブロック42には、ホース44の一端が接続されている。ホース44の他端は、型閉じ後の射出前に一定時間開く真空バルブ46を介して常時真空保持されている真空タンク48に接続されており、真空タンク48にはこれを排気する真空ポンプ50が接続されている。

0017

次に、動作について説明する。溶湯36の射出前に、真空ポンプ50を駆動し、真空バルブ46を開いて真空タンク48にキャビティ33内のガスを排出し、その後、射出成形を行う。

発明が解決しようとする課題

0018

しかしながら、上記従来の真空成形を行わない場合の金属成形においては、次のような問題がある。すなわち、射出時に溶湯36が型表面に噴霧された離型剤など発生するガスを巻き込み、成形品の内部欠陥膨れを発生したり、ボスなどの突起部への充填性が低下したり、背圧により湯流れ性が低下したりすることなどがある。

0019

また、真空成形を行う金属成形の場合は、射出前にガスの巻き込みを防ぐためにキャビティ33内を排気するため、上記課題は改善されるものの、射出前にキャビティ33内を排気すると、キャビティ33内が負圧になる。これにより、射出するためにコールドプラグ38を完全溶解させると、ホットランナノズル32内に保持された溶湯36が射出前にキャビティ33内に吸い込まれてしまう。吸い込まれた溶湯36は金型26及び28に熱を奪われて直ちに凝固するので、キャビティ33入口が凝固した金属によって塞がれてしまい、射出しようとしてもできなくなり、成形が行われなくなることがあるという課題がある。本発明は、このような課題を解決するためのものである。

課題を解決するための手段

0020

本発明は、上記のような従来のものの課題を解決するためのものであり、ホットランナノズル先端にコールドプラグを形成したまま射出成形することによりキャビティ内が排気されて負圧になっても、射出前にホットランナノズル内の溶湯がキャビティ内に吸い込まれることがないようにしたホットランナ金型とその成形方法を提供することを目的とする。

0021

本発明のうちで請求項1記載の発明は、金属射出成形機から射出された溶湯(36)をホットランナノズル(32)を通してキャビティ(33)内に注入するホットランナ金型において、 前記ホットランナノズル(32)の温度を制御するホットランナノズル加熱手段(52)を設け、射出時にコールドプラグ(38)が完全溶解しない温度で成形を行うことができるように構成したことを特徴とするものである。

0022

また、本発明のうちで請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記ホットランナノズル(32)は、先端部付近にホットランナノズル内湯道(32a)の直径を細くしたランド部(32b)を形成し、前記ランド部(32b)は、ホットランナノズル(32)先端に形成されたコールドプラグ(38)が射出時の溶湯圧力によって塑性変形しながら押し出されるような内径比としたことを特徴とするものである。

0023

また、本発明のうちで請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記ホットランナノズル(32)のホットランナノズル内湯道(32a)の直径(a)とランド部(32b)の直径(b)の比(b/a)が0.5〜0.8であることを特徴とするものである。

0024

また、本発明のうちで請求項4記載の発明は、請求項2又は3記載の発明において、前記ホットランナノズル(32)は、ランド部(32b)から先端までの内径が、中心軸に対して3度以上の勾配をなすように大きくなっていることを特徴とするものである。

0025

また、本発明のうちで請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれか記載の発明において、前記ホットランナノズル(32)を内蔵する固定側金型(26)には、該固定側金型(26)を冷却するための冷却用媒体通路(54)が設けられていることを特徴とするものである。

0026

また、本発明のうちで請求項6記載の発明は、請求項1〜5のいずれか記載の発明において、前記ホットランナ金型のうち可動側金型(28)には、前記ホットランナノズル(32)口と対向する位置に充填口を有し、該充填口からコールドプラグ(38)を受け入れるコールドプラグキャッチャ(56)が形成されていることを特徴とするものである。

0027

また、本発明のうちで請求項7記載の発明は、請求項6のいずれか記載の発明において、前記コールドプラグキャッチャ(56)の充填口は、ホットランナノズル(32)口の大きさよりも大きいことを特徴とするものである。

0028

また、本発明のうちで請求項8記載の発明は、請求項6又は7記載の発明において、前記コールドプラグキャッチャ(56)は可動側金型(28)に形成された凹部であることを特徴とするものである。

0029

また、本発明のうちで請求項9記載の発明は、請求項8記載の発明において、前記凹部の中心軸方向への側面抜き勾配が中心軸に対して10度以下であることを特徴とするものである。

0030

また、本発明のうちで請求項10記載の発明は、クレーム1のホットランナ金型において、射出時にコールドプラグ(38)が完全溶解しない温度で成形を行うようにしたことを特徴とするものである。

0031

また、本発明のうちで請求項11記載の発明は、請求項10記載の発明において、固定側金型(26)のホットランナノズル(32)先端近くに設けられているノズル温度制御用熱電対(58)を用いてホットランナノズル(32)温度を制御し、ホットランナノズル(32)先端付近に形成されるホットランナノズル内湯道(32a)の直径よりも小さい直径を有するランド部(32b)に形成されるコールドプラグ(38)を完全溶解させない状態で、ランド部(32b)からホットランナノズル(32)先端にかけて内径が大きくなっている先端部(32c)を通って射出を行い、射出された完全溶解していないコールドプラグ(38)を、可動側金型(28)に形成されたコールドプラグキャッチャ(56)が受け入れた後、キャビティ(33)内に成形材料が充填され、成形材料が凝固して金型が開き成形品が取り出されたとき、ホットランナノズル(32)内の成形材料はランド部(32b)の先端から破断してコールドプラグ(38)が形成されることを特徴とするものである。

0032

また、本発明のうちで請求項12記載の発明は、請求項11記載の発明において、完全溶解していないコールドプラグ(38)は、ホットランナノズル内湯道(32a)の直径(a)とランド部(32b)の直径(b)の比(b/a)が0.5〜0.8であるランド部(32b)と、ランド部(32b)からホットランナノズル(32)先端までの内径が中心軸に対して3度以上の勾配を有するように大きくなっている先端部(32c)とを通って射出され、射出されたコールドプラグ(38)は、ホットランナノズル(32)口よりも充填口が大きく、中心軸方向への側面抜き勾配が中心軸に対して10度以下の凹部であるコールドプラグキャッチャ(56)に受け入れられることを特徴とするものである。

0033

また、本発明のうちで請求項13記載の発明は、請求項11又は12記載の発明において、使用される成形材料がマグネシウム合金であり、射出時における前記ホットランナノズル(32)の温度が液相線温度以下であることを特徴とするものである。

0034

また、本発明のうちで請求項14記載の発明は、請求項11〜13のいずれか記載の発明において、固定側金型(26)及び可動側金型(28)により形成されたキャビティ(33)内を排気する工程を有することを特徴とするものである。なお、上記かっこ内の符号は、後述する実施の形態の対応する部材を示す。

発明を実施するための最良の形態

0035

以下に、本発明の実施の形態を図により説明する。図1にホットランナノズル先端近傍の拡大側断面図を、図2に本発明のホットランナ成形において金型を型閉めした射出前の状態を示す側断面図を、図3に本発明のホットランナ成形において射出直後の状態を示す側断面図を、図4に本発明のホットランナ成形においてキャビティ内に射出した溶湯が冷却固化された状態を示す側断面図を、図5に本発明のホットランナ成形において金型が開いた状態を示す側断面図を、それぞれ示す。なお、従来技術で説明した構成と重複する部分に関しては同一符号を付し、その説明を省略する。

0036

図2に示すように、内部にスクリュ10及び逆流防止リング11が設けられたシリンダーバレル12の外周部に、シリンダヒータ14と、シリンダ温度制御用熱電対16とがそれぞれ設けられている。シリンダ12の先端にはノズル18が設けられており、ノズル18の外周部にはノズルヒータ20と、熱電対22とがそれぞれ設けられている。

0037

ホットランナ金型は、固定側金型26と可動側金型28とにより構成されており、固定側金型26は、固定側金型バックプレート25を介して固定側型盤24に固定されている。可動側金型28は、サポートブロック29、図示されない取付板などと共に図示されない可動側型盤に取付けられて、固定側金型26に接触及び離隔するように移動可能に構成されており、固定側金型26と可動側金型28とが整合することによりキャビティ33及びオーバーフロー37が形成される。固定側金型バックプレート25内にはマニホールド30が、また固定側金型26内にはホットランナノズル32がそれぞれ設けられており、マニホールド30とホットランナノズル32とはそれぞれ電気ヒータ52により加熱される。

0038

ノズル18の先端はマニホールド30に当接しており、シリンダ12、ノズル18、マニホールド30及びホットランナノズル32内には、シリンダヒータ14、ノズルヒータ20及び電気ヒータ52により加熱された溶湯36が保持されている。ホットランナノズル32の先端にはコールドプラグ38が成形されており、このコールドプラグ38により溶湯36が外部に漏れないようになっている。

0039

可動側金型28には、複数本のエジェクタピン40の一端が貫通しており、各エジェクタピン40の他端は図示してないエジェクタプレートに固定されている。

0040

固定側金型26及び可動側金型28の上部には冷却ベントブロック42が設けられており、冷却ベントブロック42にはホース44の一端が接続されている。ホース44の他端は、真空バルブ46を介して真空タンク48に接続されており、真空タンク48には真空ポンプ50が接続されている。

0041

本実施の形態では、ホットランナノズル32の温度を制御するホットランナノズル加熱手段52により、射出時にコールドプラグ38が完全溶解しない温度で成形を行うことができるように構成したものである。さらに、図1に示すように、固定側金型26に設けられたホットランナノズル32は、これの先端部付近にホットランナノズル内湯道32aの直径を細くしたランド部32bが形成されており、ホットランナノズル内湯道32aの直径(a)とランド部32bの直径(b)の比(b/a)は0.5〜0.8である。これは、ホットランナノズル32先端に形成されたコールドプラグ38が射出時の溶湯圧力によって塑性変形しながら押し出されるような内径比であり、且つコールドプラグによって溶湯を保持可能な内径比である。ホットランナノズル32のランド部32b近傍にはこの部分の温度を測定可能な熱電対58が設けられている。また、ホットランナノズル32は、ランド部32bからホットランナノズル32先端までの内径が、中心軸に対して3度以上の勾配をなすように大きくなっている先端部32cを有している。固定側金型26には、これが異常加熱されないようにするためにこれを冷却するための冷却用媒体が通る冷却用通路54が設けられており、冷却媒体としてはエアーや油などが用いられる。

0042

また、可動側金型28には、射出されたコールドプラグ38を受け入れるコールドプラグキャッチャ56が形成されており、コールドプラグキャッチャ56は、ホットランナノズル32口と対向する位置にホットランナノズル32口の大きさよりも大きい充填口を有するとともに、中心軸方向への側面抜き勾配が中心軸に対して10度以下である凹部である。このようにコールドプラグキャッチャ56の中心軸に対する抜き勾配を10度以下にすることにより、型開時にコールドプラグキャッチャ56側面の摩擦力によって成形品に可動側金型28側へ付いていく力が働きやすくなる。

0043

次に動作について説明する。マニホールド30及びホットランナノズル32は、それぞれ電気ヒータ52によって加熱保持されており、ホットランナ内湯道32aの成形材料は完全溶融もしくは半溶融状態で保持されている。ただし、ホットランナノズル32の先端はコールドプラグ38が形成できるような温度に調整されており、ランド部32bの働きによってホットランナノズル32内の溶湯36が漏出しないようになっている。

0044

図2に示されるように、溶湯36を射出する際には、まず、可動側金型28を移動させて固定側金型26と可動側金型28とを閉じた状態にする。次に、真空バルブ46が開いて数秒間キャビティ33内が排気された後、スクリュ10が高速前進することにより溶湯36が前に押し出されてキャビティ33内に溶湯36が射出される。射出時に、ホットランナノズル32先端の温度は待機温度と同じ温度でもコールドプラグ38は塑性変形しながら排出可能であるし、塑性変形しやすいように型閉じ動作中もしくは排気中に完全溶解しない範囲で昇温するような制御行ってもよい。射出時にコールドプラグが排出可能かどうかということは、ホットランナノズル32の温度、成形材料の種類によって決まるコールドプラグ38の硬さ、射出時にコールドプラグ38にかかる溶湯圧力、及びランド部32bの形状によって左右されるが、射出時にコールドプラグ38が完全溶融しないような温度条件選定する必要がある。

0045

例えば、代表的なマグネシウム合金であるAZ91Dの場合、ホットランナノズル32先端近辺に差し込まれた熱電対58によって測定される温度で制御されるノズル保持温度は500℃〜560℃であり、射出前昇温時には500℃〜595℃までの間に加熱すればよいが、これらの設定温度とコールドプラグ38自体の温度は熱電対58の位置などによって相対的に変わる。

0046

図3に示されるように、射出時に押し出されたコールドプラグ38はコールドプラグキャッチャ56に補足され、コールドプラグ38に続くように射出される溶湯36はキャビティ33内に充填されていく。

0047

図4に示されるように、固定側金型26及び可動側金型28は、溶湯36よりもかなり低い200℃程度に加熱保持されており、さらに両金型26及び28自体は注入される溶湯36の体積よりも十分に大きい金属の塊であるので、キャビティ33内へ充填された溶湯36の熱は両金型26及び28に奪われることになり、溶湯36は1秒以下という短時間で凝固する。

0048

キャビティ33内で凝固した溶湯36を介して金型に奪われる熱量はホットランナノズル32を加熱する熱量よりも圧倒的に大きいので、キャビティ33内と同じようにホットランナノズル32先端にも凝固相が形成される。

0049

射出後にスクリュ10は回転しながら後退し、スクリュ10の前の空洞部に次のショットのための溶湯36を計量する。計量完了後、図5に示されるように、金型26及び28を開き、エジェクタピン40が前進して成形品が押し出され、図示してない取出しロボットなどによって成形品が取り出される。この時、ホットランナノズル32内に残った凝固相においてランド部32bの先端が最も弱いのでそこから破断し、ホットランナノズル32内に残った凝固相がコールドプラグ38となって、ホットランナノズル32内の溶湯36の漏出を防ぐ。

0050

成形品取り出し後、次のショットのために固定側金型26及び可動側金型28表面に離型剤が噴霧されて1サイクルが終了する。

0051

なお、上記実施の形態においては、インラインスクリュ方式の成形機について記述したが、成形機の形式については限定せず、たとえば、スクリュ10ではなくプランジャが前進して溶湯36を射出するような方式のものでも構わない。

0052

また、ホットランナノズル32及びマニホールド30の加熱方式についても限定せず、抵抗加熱ヒータ以外に、例えば誘導加熱法など他の加熱方法を使用してもよい。

発明の効果

0053

以上説明したように、本発明のうち請求項1記載の発明は、射出時にコールドプラグ(38)を完全溶解しない状態で溶湯圧によって排出可能とする構成としたため、キャビティ(33)内を排気しても射出前にキャビティ(33)内に溶湯が吸い込まれることがない。また、キャビティ(33)内への溶湯(36)吸い込みを防ぐためにホットランナノズル(32)先端にシャットオフバルブを設けるといった複雑な構造も必要ないので装置が安価にできる。また、射出前にホットランナノズル(32)を急速加熱してコールドプラグ(38)を完全溶解させる必要がないので、コールドプラグ(38)が排出しやすいように昇温して軟化させるとしても完全溶解させる場合よりも少ない昇温幅でよいため、急速加熱するための誘導加熱などの特殊な加熱方法を使わなくてもよいので装置のコストが安価に抑えられる。

0054

また、本発明のうちで請求項2記載の発明は、ランド部(32b)の内径比により、ランド部(32b)内にある完全溶解していないコールドプラグ(38)を射出時の溶湯圧力により塑性変形させながらキャビティ(33)内に押し出すことができる。

0055

また、本発明のうちで請求項3記載の発明は、ホットランナノズル内湯道(32a)の直径(a)とランド部(32b)の直径(b)の比が0.5〜0.8であるため、ランド部(32b)内にある完全溶解していないコールドプラグ(38)を射出時の溶湯圧力により効果的に塑性変形させながらキャビティ(33)内に押し出すことができる。

0056

また、本発明のうちで請求項4記載の発明は、ランド部(32b)からホットランナノズル(32)先端までの内径が中心軸対して3度以上の勾配をなすように大きくなっているため、型開時に成形品が固定側金型(26)から離れやすくなり、ランド部(32b)において凝固相が破断しやすい。

0057

また、本発明のうちで請求項5記載の発明は、冷却用媒体の通路に冷却用媒体を通すことにより、ホットランナノズル(32)の加熱によって固定側金型(26)が異常加熱することを防止することができる。

0058

また、本発明のうちで請求項6記載の発明は、排出された完全溶解されていないコールドプラグ(38)が、ホットランナノズル(32)口と対向する位置にある充填口からコールドプラグキャッチャ(56)に受け入れられるため、製品部へコールドプラグ(38)が混入することがなく、これによる欠陥の発生を防止することができる。

0059

また、本発明のうちで請求項7記載の発明は、充填口の大きさはホットランナノズル(32)口の大きさよりも大きいため、ホットランナノズルから排出されたコールドプラグ(38)を確実に充填口からコールドプラグキャッチャ(56)に受け入れさせることができる。

0060

また、本発明のうちで請求項8記載の発明は、排出されたコールドプラグ(38)を凹部内に収納することができる。

0061

また、本発明のうちで請求項9記載の発明は、凹部の中心軸方向への側面抜き勾配を中心軸に対して10度以下にすることにより、型開時にコールドプラグキャッチャ(56)側面の摩擦力によって成形品に可動側金型(28)側へ付いていく力が働きやすくなる。

0062

また、本発明のうちで請求項10記載の発明は、射出時にコールドプラグが完全溶解しない温度で成形を行うため、キャビティ(33)内を排気しても射出前にキャビティ(33)内に溶湯(36)が吸い込まれることがない。

0063

また、本発明のうちで請求項11記載の発明は、ランド部(32b)の内径比により、コールドプラグ(38)を完全溶解させない状態で射出させることができ、また、射出されたコールドプラグ(38)は可動側金型(28)のコールドプラグキャッチャ(56)に受け入れられるため、製品部に混入して欠陥を生じることはなく、さらには、先端部(32c)の形状により型開時に成形品が固定側金型(26)から離れやすくなり、ランド部(32b)において凝固相が破断しやすい。

0064

また、本発明のうちで請求項12記載の発明は、射出時には、ランド部(32b)内にある完全溶解していないコールドプラグ(38)を射出時の溶湯(36)圧力により塑性変形させながらキャビティ(33)内に押し出しやすく、型開時には、ランド部(32b)において破断して、成形品が固定側金型(26)から離れやすく、且つ可動側金型(28)側へ付いていく力が働きやすくなる。

0065

また、本発明のうちで請求項13記載の発明は、マグネシウム合金の成形材料を、液相線温度以下のホットランナノズル(32)温度で射出することができる。

0066

また、本発明のうちで請求項14記載の発明は、射出中のガスの巻き込みを低減することができ、成形品の品質を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0067

図1ホットランナノズル先端近傍の拡大側断面図である。
図2本発明のホットランナ成形において金型を型閉めした射出前の状態を示す側断面図である。
図3本発明のホットランナ成形において射出直後の状態を示す側断面図である。
図4本発明のホットランナ成形においてキャビティ内に射出した溶湯が冷却固化された状態を示す側断面図である。
図5本発明のホットランナ成形において金型が開いた状態を示す側断面図である。
図6従来のホットランナ金型を使用した金属射出成形機の一部を示す側断面図である。
図7従来のホットランナ成形においてコールドプラグが溶解した状態を示す側断面図である。
図8従来のホットランナ成形においてキャビティ内に溶湯を射出し、冷却固化した状態を示す側断面図である。
図9ホットランナノズル先端部付近の拡大側断面図である。
図10ホットランナ金型を使用して真空成形するときの金属射出成形装置の側断面図である。
図11コールドプラグ38が完全溶解した状態の側断面図である。
図12射出前のホットランナノズル32内の溶湯36がキャビティ33内に吸い出されて凝固してしまった状態の側断面図である。

--

0068

26固定側金型
28可動側金型
32ホットランナノズル
32a ホットランナノズル内湯道
32bランド部
32c 先端部
33キャビティ
36溶湯
38コールドプラグ
56 コールドプラグキャッチャ
58 熱電対

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