説明

金属成形用射出装置の射出シリンダ

【課題】金属成形用の射出装置において、シリンダ本体内のライナを締まりばめした場合に生じがちなシリンダ本体とノズル部材間からの溶融材料の漏洩を防止する。
【解決手段】シリンダ本体の前端側の開口内を二段に拡径してライナのフランジ嵌合部とノズル部材のフランジ嵌合部とに形成し、シリンダ上部に供給口を穿設する。ライナの前端外周をフランジに形成してシリンダ本体内に嵌挿し、フランジをシリンダ本体の開口内に嵌合する。供給孔と供給口とを同位置にして熱膨張によりライナをシリンダ内面に密着する。先端をノズルに形成したノズル部材の円筒部の後端外周をフランジに形成する。そのフランジを上記開口内に嵌合して後端面をライナの先端面に当接する。ノズル部材の円筒部周囲の連結リングをボルトにより締付ける。ノズル部材をライナのフランジを介してシリンダ本体に締結する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、溶融金属材料をプランジャにより先端のノズルから金型に射出する金属成形用射出装置の射出シリンダに関するものである。
【背景技術】
【0002】
射出装置による金属材料の成形には、スクリュ内装の射出装置と、プランジャ内装の射出装置とが使用されているが、射出シリンダの基本的な構成は殆ど変わるところがなく、金属材料の溶解手段と射出手段において相異するというものであった。
【0003】
スクリュ内装の射出装置では、前端にノズル部材を取付けたシリンダ本体の後部上に供給口を設け、その供給口から投入された粒状の金属材料を加熱下のスクリュ回転よりシリンダ本体の前部に達するまでに溶解し、その溶解材料をスクリュの後退によりシリンダ本体の前部に計量(蓄積)したのち、スクリュの前進移動により先端のノズルから金型に射出している。
【0004】
またプランジャ内装の射出装置には、金属材料をシリンダ本体内で溶解して多量に貯留し、その溶解材料の一部をプランジャの後退によりシリンダ本体の前部内に計量(蓄積)したのち、プランジャの前進移動によりノズルから射出するものと、金属材料を溶解炉等の装置により溶解してシリンダ本体に供給するものとがあり、溶解供給方式では供給口をシリンダ本体の前部上に設けている。
【0005】
金属材料の溶解には高温(例えば、マグネシウム合金AZ91D 595℃)を要することから、射出シリンダを構成する関連部品は高温強度の高い鋼材を使用しており、またスクリュが進退移動するシリンダ内面の対摩耗性の向上を目的として、鋼材よりも対摩耗性に優れた合金のライナをシリンダ体内に嵌挿しているものもある。
【特許文献1】特表平3−504830号公報
【特許文献2】特開2004−50248号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
シリンダ本体内にライナを装着する手段には、焼き嵌めと室温で嵌挿したライナを熱膨張によりシリンダ内面に密着する締まりばめとがある。その何れにおいてもライナの内周に摩耗が発生すると、内周を研磨して内径をボアアップし、その内径にスクリュ又はプランジャを対応させて使用を継続しているが、焼き嵌めではライナの引き抜きが困難なことから、使用限界まで摩耗するとシリンダ本体をライナと一緒に新たなものと交換している。
【0007】
それに対して、締まりばめではシリンダ本体に挿入したライナを、成形開始時の加熱によりシリンダ本体と共に熱膨張させて、熱膨張率の差からライナをシリンダ内面に密着しているので、両方の温度が室温まで下がって熱膨張が収まればライナの抜出しが容易となることから、内周の摩耗が使用限界に達したところでライナを交換し、新たなライナをシリンダ本体に嵌挿して使用できるという経済的な利点を要する。
【0008】
しかし、ライナとシリンダ内面との密着は熱膨張率の差によることから、シリンダ内径とライナ外径との公差が大きいと密着し切れずに隙間が生じ、また公差が小さいとライナの嵌合がきつくなり過ぎて熱膨張による不要な応力が両方に掛かり、これに射出圧力が成形ごとに加わることから耐久強度の低下となって、射出シリンダの寿命が短命となり易い。
【0009】
また供給口をシリンダ本体の後部に設けたスクリュ内装式では、供給口付近では溶融が行われず金属材料は固体状態にあるので、供給口周囲からライナとシリンダ内面との間に溶融材料の侵入はないが、供給口を前部上に設けて金属材料を溶融供給するプランジャ内装式では、溶融材料が射出圧力により供給口周囲から隙間に侵入し、さらにはシリンダ本体とノズル部材との当接面から外部に漏出するようになる。このためシリンダ本体とノズル部材との連結には当接面間にシールリングを挟んで行うようにしている。このシールリングは、塑性変形を起こしてシールさせるため、シリンダやライナ、ノズル、プランジャなどをメンテナンスする都度交換する必要がある。
【0010】
この発明は、シリンダ本体内へのライナの装着を締まりばめにより行った場合の上記課題を解決するために考えられたものであって、その目的は、ライナの前端部をノズル部材の後端部と共にシリンダ本体の前端部の開口に嵌合し、ノズル部材をもってライナをシリンダ本体に止着することにより、ライナを締まりばめしたものであっても溶融材料の漏出を防止できる新たな金属成形用射出装置の射出シリンダを提供することにある。また他の課題として、シールリングを不要とする新たな金属成形用射出装置の射出シリンダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的によるこの発明は、前端側の開口内を二段に拡径してライナのフランジ嵌合部とノズル部材のフランジ嵌合部とに形成し、上部に供給口を穿設したシリンダ本体と、前端外周をフランジに形成した円筒体の所定個所に供給孔を穿設し、その円筒体をシリンダ本体内に嵌挿してフランジを上記開口内に嵌合し、供給孔と供給口とを同位置にして熱膨張によりシリンダ内面に密着したライナと、先端をノズルに形成した円筒部の後端外周をフランジに形成し、そのフランジを上記開口内に嵌合して後端面をライナの前端面に当接したノズル部材と、そのノズル部材の円筒部周囲にあってフランジと係合し、挿通したボルトによるシリンダ本体への締め付けにより、該ノズル部材をライナのフランジを介してシリンダ本体に締結する連結リングからなる、というものである。
【0012】
上記シリンダ本体は、高温強度の高い鋼材からなり、上記ライナはその鋼材よりも熱膨張率が大きいコバルト基合金からなり、熱膨張前のシリンダ内径とライナ外径の嵌め合いが隙間ばめ又は中間ばめのいずれかであって、かつ熱膨張後のシリンダ内径とライナ外径の嵌め合いが締まりばめになる公差であるというものである。
【0013】
上記ライナは、フランジ縁辺とシリンダ本体のフランジ嵌合部の開口縁との境界に設けた回り止めにより位置決めされて、円筒体の供給孔を上記供給口と同一位置に維持してなる、というものである。
【0014】
上記ノズル部材は、後端面の開口周囲に該開口と同心円の環状突条を有し、その環状突条を上記ライナの前端面の開口周囲に当接して、ノズル部材とライナの当接面を密にシールしてなる、というものである。
【0015】
上記ノズル部材の後端外周のフランジの肉厚は、上記シリンダ本体の開口内に嵌合した状態において、フランジ面がシリンダ本体の前端面から突出する厚さからなり、そのフランジ面の突出により該前端面と上記連結リングとの間に締結間隙を形成してなる、というものである。
【発明の効果】
【0016】
上記構成では、シリンダ本体の前端開口にライナとノズル部材のフランジを嵌合して相互の前端と後端とを当接し、連結リングとボルトとによるノズル部材の締付けにより、ライナのフランジをフランジ嵌合部の受け面に圧接して、シリンダ本体へのノズル部材の連結とライナの止着が行え、またボルトによる連結リングの締付力がノズル部材からライナのフランジに集中するので、シール部材がなくともシリンダ本体の開口内での止着及び連結を隙間がなく密に行え、締まりばめであってもシリンダ本体とノズル部材との間からの溶融材料の漏出を防止することができる。
【0017】
またノズル部材を連結するボルトでライナの止着も行うことから、ライナを嵌合部の受け面に止着するボルトとフランジのボルト孔が不要となり、連結リングをボルトにより締付けるだけで止着と連結とが行えるので、ライナの交換も容易に行うことができる。またフランジに漏出間隙を形成しやすいボルト孔がないので、供給口と供給孔の境からライナとシリンダ内面との間に溶融材料が入り込んでもボルト孔から漏出するという事態も生じない。
【0018】
またノズル部材のフランジ面をシリンダ本体の前端面から突出し、後端面の環状突条をライナの前端面に当接した連結では、連結リングがシリンダ本体の前端面と接触しないので、締付力がライナに集中して環状突条の当接面の面圧が高まり、フランジと嵌合部の受け面との面圧も高まって、シール部材を介在させなくとも溶融材料の漏出防止が長期間にわたり維持される。
【0019】
さらにシリンダ内径とライナ外径の嵌め合いを隙間ばめ又は中間ばめのいずれかであって、かつ熱膨張後のシリンダ内径とライナ外径の嵌め合いが締まりばめになる公差に設定したことによって、熱膨張力による相互の干渉が大きくならずに密着が行え、シリンダ内面とライナとの間に溶融材料が侵入する間隙は生じないことから、シリンダ前端部におけるライナとノズル部材の止着及び連結と相俟って、シリンダ本体とノズル部材との間からの溶融材料の漏出防止を一層確実なものとなすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
図中1は射出シリンダで、外周囲に加熱手段を備えたシリンダ本体11の後端部を保持盤12に挿通止着して、図示しない機台上に水平に設置してある。2はシリンダ本体11の前部上に設置した材料溶解保持装置である。
【0021】
上記シリンダ本体11は、前端側の開口内を二段に拡径してライナ13のフランジ嵌合部14とノズル部材15のフランジ嵌合部16とに形成し、前部上に供給口17を穿設したシリンダからなり、ライナ13により形成されたシリンダ穴内にプランジャ18が、シリンダ後端からノズル部材15の後端内まで進退自在に挿入してある。
【0022】
上記ライナ13は、前端外周をフランジ13aに形成した円筒体からなり、その円筒体の上記供給口17に位置する所定個所に供給孔13bが穿設してある。 このライナ13は供給孔13bを真上にしてシリンダ本体11の前端側の開口から、フランジ13aがフランジ嵌合部14に収まるところまで室温で嵌挿され、フランジ縁辺とフランジ嵌合部の開口縁との境界に分けて設けたピン孔に打ち込んだ回り止め13a′により位置決めして、供給孔13bを供給口17と同一位置に保っている。嵌挿後のライナ13は熱膨張により締まりばめとなりシリンダ内面に密着される。
【0023】
上記ノズル部材15は、先端をノズル15aに形成した円筒部の後端外周をフランジ15bに形成し、後端面の開口周囲に該開口と同心円の環状突条15cを突出形成した円筒体からなる。フランジの肉厚はシリンダ本体11の開口内に嵌合した状態において、フランジ面がシリンダ本体の前端面から突出する厚さからなり、そのフランジ15bと係合する連結リング19が円筒部周囲に嵌めてある。
【0024】
このノズル部材15は、ライナ13をシリンダ本体11内に嵌挿したのちに、フランジ15bをフランジ嵌合部16に嵌合してシリンダ本体11の前端内に後端を接続し、その後に連結リング19をフランジ15bに当接してボルト20によりシリンダ本体側に締付けて、シリンダ本体11の前端に連結している。このノズル部材15の連結は、ライナ13のフランジ13aを介して行われ、ボルト20による連結リング19の締付力がノズル部材15の後端からライナ13のフランジ13aに集中作用するので、シリンダ本体11の開口内での連結が隙間なく密に行われるようになる。
【0025】
このようなノズル部材15の連結では、ボルト20によりライナ13がノズル部材15と一緒にシリンダ本体11に止着されるので、フランジ13aをフランジ嵌合部14の受け面14aに止着するボルトが不要となり、フランジ13aにボルト孔を穿設する必要もなくなる。またフランジ13aと受け面14a及びノズル部材15の後端面とライナ13の前端面の各当接面間には溶融材料が入り込む隙間も生じないことから、シリンダ内面とランナ13との間に間隙が生じて、そこに溶融材料が侵入することがあっても、その溶融材料はフランジ13aと受け面14との密着により塞き止められて、シリンダ本体11とノズル部材15との間から外部に漏出するようなことはない。
【0026】
またノズル部材13のフランジ面をシリンダ本体11の前端面から突出し、後端面の環状突条15cをライナ13の前端面に当接した連結では、フランジ13aと係合した連結リング19が、そこに生じた間隙(s)によりシリンダ本体11の前端面と接触しないので、ボルト20による締付力がライナ13に集中して環状突条15cの当接面の面圧が高まり、それによりフランジ13aと嵌合部の受け面14aとの面圧も高まるので、相互の当接面における密着がさらに向上し、シール部材を介在させなくとも溶融材料の漏出防止が長期間にわたり維持されるようになる。
【0027】
シリンダ本体11は高温強度の高い鋼材:SKD61からなり、ライナ13はその鋼材よりも熱膨張率が大きいコバルト基合金:ステライトからなる。シリンダ内径寸法φ62、ライナ外径寸法φ62の場合、その嵌め合いはH7/g6(隙間ばめ)又はH7/h6(中間ばめ)が好ましく、その範囲であれば熱膨張による相互の干渉による負担は小さく、両当接面間への溶融材料の侵入もなくなる。また嵌め合いが上記範囲よりもきつくなると熱膨張が過剰となって不要な応力が両方に掛かり、成形ごとに射出圧力の影響を受けることから耐久性に課題が生ずるので好ましくはない。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】この発明に係わる金属成形用射出装置の射出シリンダの縦断面図である。
【図2】ライナとノズル部材を斜線で示すシリンダ本体の前端部の縦断面図である。
【図3】シリンダ本体の前端部の正面図である。
【図4】ライナとノズル部材を装着したシリンダ本体の前端部の縦断面図である。
【符号の説明】
【0029】
1 射出装置
11 シリンダ本体
13 ライナ
13a フランジ
13a′回り止め
13b 供給孔
14 フランジ嵌合部
14a 受け面
15 ノズル部材
15a ノズル
15b フランジ
15c 環状突条
16 フランジ混合部
17 供給口
18 プランジャ
19 連結リング
20 ボルト

【特許請求の範囲】
【請求項1】
前端側の開口内を二段に拡径してライナのフランジ嵌合部とノズル部材のフランジ嵌合部とに形成し、上部に供給口を穿設したシリンダ本体と、
前端外周をフランジに形成した円筒体の所定個所に供給孔を穿設し、その円筒体をシリンダ本体内に嵌挿してフランジを上記開口内に嵌合し、供給孔と供給口とを同位置にして熱膨張によりシリンダ内面に密着したライナと、
先端をノズルに形成した円筒部の後端外周をフランジに形成し、そのフランジを上記開口内に嵌合して後端面をライナの前端面に当接したノズル部材と、
そのノズル部材の円筒部周囲にあってフランジと係合し、挿通したボルトによるシリンダ本体への締め付けにより、該ノズル部材をライナのフランジを介してシリンダ本体に締結する連結リングからなることを特徴とする金属成形用射出装置の射出シリンダ。
【請求項2】
上記シリンダ本体は、高温強度の高い鋼材からなり、上記ライナはその鋼材よりも熱膨張率が大きいコバルト基合金からなり、熱膨張前のシリンダ内径とライナ外径の嵌め合いが隙間ばめ又は中間ばめのいずれかであって、かつ熱膨張後のシリンダ内径とライナ外径の嵌め合いが締まりばめになる公差であることを特徴とする請求項1記載の金属成形用射出装置の射出シリンダ。
【請求項3】
上記ライナは、フランジ縁辺とシリンダ本体のフランジ嵌合部の開口縁との境界に設けた回り止めにより位置決めされて、円筒体の供給孔を上記供給口と同一位置に維持してなることを特徴とする請求項1記載の金属成形用射出装置の射出シリンダ。
【請求項4】
上記ノズル部材は、後端面の開口周囲に該開口と同心円の環状突条を有し、その環状突条を上記ライナの前端面の開口周囲に当接して、ノズル部材とライナの当接面を密にシールしてなることを特徴とする請求項1記載の金属成形用射出装置の射出シリンダ。
【請求項5】
上記ノズル部材の後端外周のフランジの肉厚は、上記シリンダ本体の開口内に嵌合した状態において、フランジ面がシリンダ本体の前端面から突出する厚さからなり、そのフランジ面の突出により該前端面と上記連結リングとの間に締結間隙を形成してなることを特徴とする請求項1記載の金属成形用射出装置の射出シリンダ。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate


【公開番号】特開2009−160592(P2009−160592A)
【公開日】平成21年7月23日(2009.7.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−339058(P2007−339058)
【出願日】平成19年12月28日(2007.12.28)
【出願人】(000227054)日精樹脂工業株式会社 (293)