专利名称：熔融金属成型装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及向模具内腔内注射、填充熔融金属(熔融金属溶液)的熔融金属成型装置，尤其涉及具备在加热缸内熔化金属材料的金属熔化机构的熔融金属成型装置。
背景技术：
作为向模具内腔内注射、填充熔融金属材料而得到产品的熔融金属成型装置，公知有冷室式压铸机，该冷室式压铸机具备熔化金属材料(例如Al合金、Mg合金等)的熔化炉(坩埚)，将用该熔化炉熔化的金属材料以每次的注料量为桶计量并汲上来，将汲上来的熔融金属(熔融金属溶液)注入注射筒内，将其通过注射推杆的高速前进运动注射、填充到模具内腔内。在该冷室式熔融金属成型装置(压铸机)中，将用熔化炉熔化的金属材料(熔融金属)用桶汲上来并搬运，所以装置整体成为大型的装置，而且由于在用桶汲上来并搬运时，熔融金属与空气接触的面氧化或者温度下降，从而在产品质量的提高上有一定的限度。
于是，提出如下熔融金属成型装置(参照专利文献1特开2004-148391号公报)，即在熔化金属材料上不使用熔化炉，而是利用兼作注射筒的加热缸熔化金属材料。
图7是表示采用与专利文献1所述的技术大致相同的结构的熔融金属成型装置的说明图。在图7中，101是加热缸，102是设在加热缸101的前端上的喷嘴(热流道喷嘴)，103是分别卷绕安装在加热缸101的外周及喷嘴102的外周上的带式加热器，104是利用未图示的模具成型并与喷嘴103的前端连通的内腔，105是设在加热缸101的后端的氧化膜剥离部(模具)，106是设在靠加热缸101的后端的位置上并在采取开放位置时使加热缸101的内部与真空泵107连通的开关阀，107是与开关阀106内的空心部连通并用于将加热缸101的内部抽成真空(接近真空的状态)的真空泵，108是用于检验加热缸101内的真空度的量规，109是空气源，110是利用来自空气源109的气压而开关控制开关阀106的电磁阀，111是与加热缸101的后端的开口相对配置的收料部，112是利用未图示的液压缸驱动并在收料部111内及加热缸101内可以前进后退的活塞体。
在图7所示的结构中，如图7(a)所示，首先，从设在收料部111的上方并纵向一例容纳规定长度的圆柱状的金属材料113的未图示的预热装置，向收料部111内一个一个落下、供给被预热的规定长度的圆柱状的金属材料113。这时，在加热缸101及喷嘴102内，从前端侧仅塞满规定量的利用活塞体112预先压入加热缸101内的金属材料113，随着从加热缸101内的靠后端的位置行进到喷嘴102，金属材料113逐渐被熔化，在喷嘴102内金属材料113成为被完全熔化的状态。另外，这时开关阀106处于闭锁状态。
接着，如图7(b)所示，使活塞体112低速前进，将金属材料113从收料部111压入到加热缸101的后端侧，在该压入时利用氧化膜剥离部105剥掉金属材料113的外周的氧化膜。若金属材料113一部分从收料部111进入加热缸101内，则加热缸101的后端的开口被金属材料113堵塞，所以在该状态下暂时停止活塞体112的前进。然后，利用电磁阀110将开关阀106切换到开放位置，使加热缸101的内部和真空泵107连通，利用真空泵107将加热缸101的内部抽为真空。
在加热缸101的内部抽为真空后，如图7(c)所示，利用电磁阀110将开关阀106切换到闭锁位置，接着，使活塞体112高速前进。由此，被活塞体112挤压而重新装填到加热缸101内的金属材料113依次向前方侧推压之前的金属材料113，通过该推压，如图7(d)所示，喷嘴102内的熔化的金属材料(金属熔融溶液)113开始被迅速注射到内腔104内。
然后，如图7(e)所示，当金属材料113完全遍及内腔104内而完成注射(注射、填充)时，则活塞体112从金属材料113受到的压力上升到规定值，以该压力检测为契机，活塞体112的前进被停止。
当完成向内腔104内注射金属材料113时，则内腔104内的金属材料113通过从模具夺取热而迅速被冷却、固化。在该冷却工序中，通过中断利用卷绕安装在喷嘴102上的带式加热器103的加热控制，喷嘴102内的前端侧的金属材料113也被冷却、固化，由此，喷嘴102的前端侧被固化的金属材料113密封(封闭)。注射结束后，如图7(f)所示，活塞体112被后退驱动到可以向收料部111落下、供给新的金属材料113的位置。而且，冷却、固化工序一结束，就进行开模，固化了的产品(铸造品)与喷嘴102侧的金属材料切断(这时，为了容易进行切断，在开模之前加热喷嘴102)，与未图示的可动侧模具成为一体，从未图示的固定侧模具分离。然后，开模结束后或者在开模的途中，进行利用未图示的推顶机构的产品从可动侧模具的脱模以及利用未图示的机器人取出产品。
使用图7的如上所述的熔融金属成型装置，利用兼作注射筒的加热缸101熔化金属材料，从加热缸前端的喷嘴102直接向模具的内腔内注射、填充熔融金属(熔融金属溶液)，所以若与如具备熔化炉的冷室式压铸机采用将用熔化炉熔化的金属材料以每次的注料量为桶计量并汲上来而后注入到注射筒内的结构的装置相比，不需要大的熔化炉，可以比较紧凑地装配装置整体。另外，熔融金属与空气接触的可能性较小，所以熔融金属氧化的可能性小。
然而，在图7所示的熔融金属装置中，加热缸101的前端的喷嘴102的脊面的直径，若不设定为一定程度以上细的直径，则喷嘴102的金属材料113的熔化或固化的应答性变差，所以喷嘴102的脊面的直径必须设定为一定程度以下。但是，若喷嘴102的脊面的直径较小，则产生如下问题。即，在熔融金属的注射、填充中，一般认为从粘砂或压力损失方面考虑，模具的浇口部或流道部的熔融金属的通过速度普遍设定为55m/秒以下，最好是30～40m/秒。每单位时间的熔融金属的通过量是喷嘴102的脊面的直径的面积和通过速度的乘积，由于喷嘴102的脊面的直径小且如上所述有通过速度的限制，因此每单位时间的熔融金属的通过量，换言之填充量自然而然受到限制。在熔融金属的成型中，如上所述熔融金属在填充到内腔内后，迅速冷却、固化，因此填充时间一般极短为0.1～0.05秒左右。根据以上内容，如图7所示的熔融金属成型装置无论金属的熔融能力多么充分，其可成型(铸造)的产品重量也自然而然受限制。
这一点，冷室式压铸机(熔融金属成型装置)，可以对每个产品设定最佳的注射、填充速度或其熔融材料道路的通过面积的大小，所以通用性优良。
于是，本申请人在特愿2005-223038中提出了兼备如下优点的熔融金属成型装置，即在熔化金属材料时不使用熔化炉，而利用加热缸熔化金属材料的结构的优点；以及冷室式压铸机的优点。在用该特愿2005-223038提出的熔融金属成型装置中，从设置于加热缸的前端侧上的喷嘴部向注射筒内落下供给熔融金属而进行熔融材料的供给，利用注射推杆向模具内注射、填充向注射筒内供给的熔融金属，由此，实现兼备利用加热缸熔化金属材料的结构的优点和冷室式压铸机的优点的熔融金属成型装置。
可是，在用上述特愿2005-223038提出的熔融金属成型装置或上述专利文献1所述的熔融金属成型装置中，根据向模具内的熔融金属的填充量，可变控制预热的圆柱状的金属材料向加热缸的压入程度，因此在向模具内的熔融金属的填充量较少的场合，重新装填的(插入的)金属材料不能完全压入到加热缸内，存在金属材料的一部分长期暴露在空气中而严重进行氧化的问题，或者金属材料的一部分长期暴露在空气中而使温度下降的问题。另外，在用特愿2005-223038提出的熔融金属成型装置或专利文献1所述的熔融金属成型装置中，向模具的熔融金属的填充量被限制在一个圆柱状的金属材料的量以下，没有考虑将向模具内的熔融金属的填充量设定为超过它的量的情况。
于是，本申请人还在特愿200-372677中，对采用在熔化金属材料时不使用熔化炉，而利用加热缸熔化金属材料的结构的熔融金属成型装置提出如下结构，即，即使在向模具内的熔融金属的填充量较少的场合，也不产生重新装填的金属材料的一部分长期暴露在空气中的不良状况，而且可以将向模具内的熔融金属的填充量设定为超过一个圆柱状的金属材料的量。
可是，在专利文献1、特愿2005-223038、特愿2005-372677所述的熔融金属成型装置中，采用在加热缸的两端设置由模具构成的氧化膜剥离部的结构。这是因为以在圆柱状的金属材料的外周存在氧化膜为前提，但是若利用机器人从被惰性气体介质保持的预热装置一个一个迅速取出圆柱状的金属材料，并向加热缸内迅速完全压入圆柱状的金属材料，则实际上不存在圆柱状的金属材料氧化的可能性。然而，若如上所述在加热缸的后端侧设置由模具构成的氧化膜剥离部，则(1)不能提高圆柱状的金属材料向加热缸内的压入速度，(2)在氧化膜剥离部产生磨损而需要更换它，(3)为了避免可压入加热缸内的直动体的前端圆柱部被氧化膜剥离部切削，而在直动体的前端圆柱部的外周和加热缸的内周之间具有间隙，所以成为具有如下问题的装置，即，不能利用直动体的前端圆柱部密封加热缸的后端侧与外部气体隔绝。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而做成，其目的在于在具备上述特愿2005-223038、特愿2005-372677的优点的熔融金属成型装置中，通过构成在加热缸的后端侧去掉氧化膜剥离部(模具)的结构，消除由模具的存在引起的问题。
为了实现上述目的，本发明的熔融金属成型装置从加热缸的后端侧向该加热缸内依次供给被预热的圆柱状的金属材料，利用直动体将上述金属材料依次压入到上述加热缸的前端侧，同时通过安装在上述加热缸上的加热器的加热，使上述金属材料随着从上述加热缸的后端侧向前端侧的移动而逐渐熔化，并且构成为，在上述加热缸的内周和上述圆柱状的金属材料的外周之间具有规定量的间隙，并且可以使可压入到上述加热缸内的上述直动体的前端圆柱部的外周相对上述加热缸的内周滑动，与向模具内的填充量无关，可以将新的上述圆柱状的金属材料完全压入到上述加热缸内。
另外，除了在向上述加热缸内供给新的上述圆柱状的金属材料时以外，使上述直动体的上述前端圆柱部位于上述加热缸内。
而且，上述加热缸的后端侧的内部保持惰性气体氛围。
还有，从设置于上述加热缸的前端侧的喷嘴部向注射筒内落下供给熔融金属而进行供给熔融溶液，利用注射推杆将向上述注射筒内供给的熔融金属注射、填充到模具内。
再有，可以将用于供给上述熔融溶液的上述直动体的压入行程设定为比一个上述圆柱状的金属材料的全长还长。
本发明具有以下效果。
在根据本发明的熔融金属成型装置中，在加热缸的内周和圆柱状的金属材料的外周之间具有规定量的间隙，并且可以使可压入到加热缸内的直动体的前端圆柱部的外周相对加热缸的内周滑动，与向模具内的填充量无关，可以将新的圆柱状的金属材料完全压入到加热缸内。从而，当进行圆柱状的金属材料向加热缸内的压入时，不会像现有技术那样在进入加热缸时产生较大阻力，所以可以将圆柱状的金属材料顺利且高速压入到加热缸内，可以提高压入速度，而且即使在模具内的熔融金属的填充量较少的场合，也不会如现有技术那样产生重新装填的金属材料的一部分长期暴露在空气中的不良状况，所以能够尽量减少新的金属材料氧化的可能性，而且也不存在新的金属材料的温度下降的可能性。再有，由于是在加热缸的内周和直动体的前端圆柱部的外周之间实际上没有间隙的结构，所以除了进行新的圆柱状的金属材料的供给以外，使直动体的上述前端圆柱部位于加热缸内，从而可以利用直动体的前端圆柱部密封加热缸的后端侧与外部气体隔绝，能够尽量抑制加热缸内的金属材料的氧化。另外，可以将重新装填的金属材料完全压入到保持惰性气体氛围的加热缸的后侧内，所以通过这样做，可以消除压入到加热缸内的金属材料氧化的可能性。另外，在兼备在熔化金属材料时不使用熔化炉而利用加热缸熔化金属材料的结构的优点和冷室式压铸机的优点的熔融金属成型装置中，可以将用于进行熔融材料的供给的直动体的压入行程设定为比一个圆柱状的金属材料的全长还长，所以与上述特愿2005-372677同样，还可以容易铸造如向模具内的熔融金属的填充量超过一个圆柱状的金属材料的量的增大重量的大型产品。
图1是简化表示本发明的一实施方式的熔融金属成型装置的主要部分的说明图。
图2是简化表示本发明的一实施方式的熔融金属成型装置的主要部分的说明图。
图3是简化表示本发明的一实施方式的熔融金属成型装置的主要部分的说明图。
图4是简化表示本发明的一实施方式的熔融金属成型装置的主要部分的说明图。
图5是表示在本发明的一实施方式的熔融金属成型装置上的利用直动体的压入部(前端圆柱部)将重新装填的金属材料完全压入到加热缸内的状态的主要部分剖视图。
图6是简化表示本发明的一实施方式的熔融金属成型装置的主要部分的说明图。
图7是简化表示现有技术的熔融金属成型装置的主要部分的说明图。图中1-第一保持板；2-第二保持板；3-连接轴；4-直动体；4a-压入部(前端圆柱部)；5-电动伺服电机；6-电机驱动器；7-系统控制器；8-驱动小带轮；9-被动带轮；10-滚珠丝杠机构；11-丝杠轴；12-螺母体；13-负载传感器；14-加热缸；15-喷嘴部；15a-第一喷嘴部；15b-第二喷嘴部；16-惰性气体供给装置；17-气体配管；18-气体供给口；19-气体配管；20-气体供给口；21-固定模具；22-可动模具；23-内腔；24-注射筒；25-熔融金属注入口；26-液压缸；27-注射推杆；27a-推杆接头；30-金属材料；31-块部件。
具体实施例方式
以下，使用
本发明的实施方式。图1～图6关于本发明的一实施方式(以下记为本实施方式)的熔融金属成型装置，图1～图4是简化表示本实施方式的熔融金属成型装置的主要部分的说明图。
在图1～图4中，1是在熔融系统单元用的未图示的导轨部件上可前进后退地设置的第一保持板，2是同样在熔融系统单元用的未图示的导轨部件上可前进后退地设置且与第一保持板相对的第二保持板，3是一体连接第一保持板1和第二保持板2的多根连接轴，4在未图示的熔融系统单元用的导轨部件上可前进后退地设置(或者被连接轴3插通引导而可前进后退地设置)，且在第一保持板1和第二保持板2之间如后所述被前进后退驱动的直动体，5是搭载在第二保持板2上的金属材料压入用的电动伺服电机，6是驱动控制电动伺服电机5的电机驱动器，7是掌管熔融金属成型装置的整体控制的系统控制器，该系统控制器7参照来自未图示的各种传感器的计测信息或计时信息等，基于预先准备的各种程序，控制熔融金属成型装置的各部分的动作。该系统控制器7相对上述电动伺服电机5，参照附设在电动伺服电机5上的未图示的编码器的输出，并通过马达驱动器6发出速度反馈控制的驱动指令，以便用沿位置轴的速度反馈控制而驱动直动体4。
8是固定在电动伺服电机5上的驱动小带轮，9是通过驱动小带轮8及未图示的同步带传递电动伺服电机5的旋转的被动带轮，10是具备丝杠轴11和螺母体12并将旋转运动转换为直线运动的滚珠丝杠机构，11是可旋转地保持在第二保持板上并在其端部固定被动带轮9的丝杠轴，12是与丝杠轴11螺合而伴随丝杠轴11的旋转做直线移动，并在固定于直动体4上的负载传感器13上固定其端部的螺母体。电动伺服电机5的旋转通过驱动小带轮8、未图示的同步带、被动带轮9传递到丝杠轴11上，根据丝杠轴11的旋转方向，与螺母体成为一体，而使直动体4及负载传感器13前进驱动或后退驱动。
上述直动体4是将后述熔化前的圆柱状的金属材料30从后述加热缸14的后端的开口部压入到加热缸14的内部的部件，在该直动体4上设有具有与后述加热缸14的内周直径大致相同直径的外径的作为前端圆柱部的压入部4a。而且，可进入后述加热缸14内的直动体4的压入部4a的外周可以相对加热缸14的内周滑动，在压入部4a进入加热缸14内的状态下，可以在加热缸14的内周和直动体4的压入部4a的外周之间实际上没有间隙，所以可以利用压入部4a实际上密封加热缸14的后端侧与外部气体隔绝。在本实施方式中，如后所述除了在进行向加热缸13内供给新的圆柱状的金属材料30时以外，控制直动体4的压入部4a位于加热缸14内。另外，在本实施方式中，可以利用直动体4的压入部4a，如后所述，与供给熔融材料量无关，将后述熔化前的金属材料30完全压入到后述加热缸14的内部。
14是将其前端侧固定在第一保持板1上的加热缸，本实施方式的加热缸14与如上所述的现有的加热缸不同，采用在其后端侧没有模具(氧化膜剥离部)的结构。另外，加热缸14的内周直径的尺寸被设定为可以在该加热缸14的内周和后述圆柱状的金属材料30的外周之间具有规定量的间隙，并且被设定为与直动体4的压入部4的外周直径的尺寸大致相同。15是与加热缸14一体设置在加热缸14的前端侧的喷嘴部，该喷嘴部15包括设在加热缸14的前端侧，并具备向上倾斜管部和与该向上倾斜管状部相连的向下倾斜管状部的大致“ヘ”字形的第一喷嘴部15a；以及，内装第一喷嘴部15a的前端部，并用于将从加热缸14通过第一喷嘴部15a排出的熔融金属向后述注射通24内落下供给的由垂直管构成的第二喷嘴部15b。另外，虽然省略了图示，但加热缸14及喷嘴部15的外周与图7的结构同样卷绕安装有带式加热器。
16是向加热缸14的后端侧内及喷嘴部15内供给加压(加压为充分超过大气压的程度的压力)的惰性气体的惰性气体供给装置，17是通过设在加热缸14的后端侧的外周部上的气体供给口18，而将来自惰性气体供给装置16的惰性气体向加热缸14的后端侧内供给的气体配管，19是通过设在喷嘴部15的上部的气体供给口20，而将来自惰性气体供给装置16的惰性气体向喷嘴部15的内部供给的气体配管。惰性气体供给装置16利用系统控制器7控制，向加热缸14的后端侧内及喷嘴部15内持续供给被加压的惰性气体。
21是固定模具，22是可动模具，虽然省略了图示，但固定模具21搭载在固定装模板上，可动模具22搭载在可前进后退的可动装模板上，可动模具22通过可动装模板的前进后退可以进行合模(闭模)和开模，在完成合模的状态下，利用固定模具21和可动模具22可形成内腔23。
24是将其端部固定在固定模具21上的注射筒，25是与喷嘴部15的第二喷嘴部15b的前端开口(下部开口)相对而穿设在注射筒24的外周上部上的熔融金属注入口，26是熔融金属的注射、填充用的液压缸，27是在注射筒24内可前进后退的注射推杆，在这里，由于简化图示的关系，该注射推杆27画成与液压缸26的活塞杆一体化的部件，但实际上在液压缸26的活塞杆的前端上连接固定具有推杆接头27a的注射推杆27的杆部。另外，液压缸26利用系统控制器7，通过未图示的控制阀或阀控制器而进行控制，使注射推杆27前进或后退。
30是金属材料，在各图中利用标记30总括表示熔化前的圆柱状的金属材料或半熔融状态的金属材料或熔融状态的金属材料。另外，在各图中，最浓地表示的金属材料30、网状表示的金属材料30以及打点表示的金属材料30分别表示熔融状态、半熔融状态以及固化状态。
接着，用图1～图4说明本实施方式的熔融金属成型装置的动作。在本实施方式中，利用系统控制器7进行控制，使得除了在进行新的圆柱状的金属材料30的供给时以外，使直动体4的压入部4a位于加热缸14内。若到达向加热缸14压入供给新的圆柱状的金属材料30之前的时刻，则直动体4被后退驱动，直动体4定位于后退限制位置上。而且，与该直动体4的后退动作同步，被预热的圆柱状的金属材料30根据来自系统控制器7的指令，从将其内部用惰性气体介质保持的未图示的预热装置，利用未图示的材料供给用机器人被迅速取出、搬运，被该材料供给用机器人抓持的圆柱状的金属材料30与加热缸14的后端的开口部相对地定位。这时，如图1所示，加热缸14内及喷嘴部15内的一部分上，利用直动体4的压入部4a先压入到加热缸14内的金属材料30从大致“ヘ”字形的第一喷嘴部15a的向上倾斜管状部到加热缸14内的中途位置(加热缸14内的靠后端的位置)仅塞满规定量，随着从加热缸14内的靠后端的位置移动到喷嘴部15，金属材料30逐渐被熔化，在喷嘴15(第一喷嘴部15a的向上倾斜管状部)内金属材料30处于完全熔化的状态。而且，这时，注射推杆27位于后退限制位置。另外，如之前也已叙述，从惰性气体供给装置16向加热缸14的后端侧内一直供给被加压的惰性气体，加热缸14的后端侧的内部被惰性气体充满，而且，在喷嘴部15的第二喷嘴部15b上也从惰性气体供给装置16一直供给被加压的惰性气体，喷嘴部15的内部也被惰性气体充满。
如上所述，若被未图示的材料供给用机器人抓持的圆柱状的金属材料30，当与加热缸14的后端的开口部相对地定位，则立即根据来自系统控制器7的指令，材料供给用机器人缓和圆柱状的金属材料30的把持力，使金属材料30处于可压入的状态(不言而喻，这时维持金属材料30的定位精度)，而且，根据来自系统控制器7的指令，通过电机驱动器6使电动伺服电机5沿着规定方向旋转，使直动体4前进，如图2所示，利用直动体4的压入部4a，将圆柱状的金属材料30从加热缸14的后端的开口部压入到加热缸14内。与一次的供给熔融材料量无关，该压入迅速进行，以使圆柱状的金属材料30完全压入到加热缸14内。总之，并不是如上述专利文献1等，仅压入按照供给熔融材料量(向模具内的填充量)的行程重新装填的金属材料，在本实施方式中，与供给熔融材料量无关，将重新装填的金属材料完全压入到一直充满惰性气体的加热缸14内。从而，在专利文献1等现有技术中，在供给熔融材料量少的场合重新装填的金属材料不能完全压入到加热缸内，金属材料的一部分长期暴露在空气中而严重进行氧化，或者金属材料的一部分长期暴露在空气中而使温度下降，而这种情况在本实施方式中决不会产生。再有，在本实施方式中，加热缸14采用在其后端侧没有模具(氧化膜剥离部)的结构，且在加热缸14的内周和圆柱状的金属材料30的外周之间具有规定量的间隙，所以当圆柱状的金属材料30向加热缸14内压入时，不会像现有技术那样在进入加热缸时产生较大阻力，所以可以将圆柱状的金属材料30顺利且高速压入到加热缸14内，可以提高压入速度，在这一点上也能有助于防止金属材料30氧化，而且由于可以提高压入速度而可以实现缩短铸造周期。
而且，若成为重新装填的金属材料30完全压入到加热缸14内的状态，则成为直动体4的压入部4a实际上密封加热缸14的后端侧与外部气体隔绝的状态，能够尽量抑制加热缸14内的金属材料30的氧化。另外，加热缸14的内周和直动体4的压入部4a的外周之间成为实际上没有间隙的结构，但加热缸14的内周和直动体4的压入部4a的外周按照直线轴承和被它引导进行直动运动的部件的关系而成为两者滑动的结构，因此很难说两者之间完全保持气密，但是由于在加热缸14的后端内一直供给被加压的惰性气体，因此即使从加热缸14的内周和直动体的压入部4a的外周之间向外部一点一点漏出惰性气体，也完全不存在空气进入加热缸14的后端内的情况。从而，在直动体4的压入部4a进入到加热缸14内的状态下，向加热缸14的后端内的惰性气体的供给量极少即可，由此可以实现节约惰性气体。
图5是表示利用直动体4的压入部4a将重新装填的金属材料30完全压入到加热缸14内的状态的主要部分剖视图，在该状态下，如该图所示，直动体4的压入部4a进入到加热缸14内，成为在加热缸14的内周和直动体的压入部4a的外周之间实际上没有间隙的状态。
若在重新装填的金属材料30完全压入到加热缸14内后，根据来自系统控制器7的指令，当直动体4再被前进驱动时，则被直动体4的压入部4a挤压的重新装填的金属材料30与之前的金属材料30抵接，之后，若再次前进驱动直动体4，则重新装填的金属材料30依次向前方推压之前的金属材料30，通过该推压，如图3所示，从喷嘴部15排出的金属材料30(被熔化的金属材料(熔融金属溶液)30)从注射筒24的熔融金属注入口25向注射筒24内迅速落下供给(即供给熔融溶液)。
当然，向注射筒24内供给熔融金属30的熔融溶液量，由在重新装填的金属材料30与之前的金属材料30抵接以后的直动体4的前进行程来决定，但是在本实施方式中，通过直动体4的一次压入动作，将重新装填的金属材料30必定完全压入到加热缸14内，所以在一次供给熔融材料量不到一个圆柱状的金属材料30的量的场合，例如是一个圆柱状的金属材料30的一半的供给熔融溶液量的场合，在每两次供给熔融溶液动作进行一次向加热缸14内压入新的金属材料30。而且，在该场合，从两次供给熔融溶液动作的最初的供给熔融溶液动作的结束到下一个供给熔融溶液动作的开始，直动体4的压入部4a被停止在加热缸14内。相反，在一次供给熔融溶液量超过一个圆柱状的金属材料30的量的场合，例如一个圆柱状的金属材料30的2倍的供给熔融溶液量的场合，在每次供给熔融溶液动作时，连续进行两个新的金属材料30向加热缸14内压入。在本实施方式的熔融金属成型装置中，这样即使在一次供给熔融溶液量超过一个圆柱状的金属材料30的量的场合，也能够容易对应，所以可以容易铸造增大重量的大型产品。
如上所述，若向注射筒24内供给一个注料量部分的熔融金属30，则直动体4的前进驱动被停止。上述向注射筒24内供给熔融金属30高速进行，这通过以下方法进行，即在预先规定的速度控制条件下利用速度反馈控制而驱动电动伺服电机5，从而使直动体4以按照行程(位置)的速度前进移动。这样，将电动伺服电机5作为直动体4的驱动源，按照直动体4的行程而速度反馈控制电动伺服电机5，所以能够精密地控制直动体4的前进位置，由此，可以稳定从喷嘴部15排出的一个注料量部分的熔融金属30的量。
另外，从上部气体供给口20向喷嘴部15内持续供给被加压的惰性气体，在喷嘴部15内充满惰性气体，并且从喷嘴部15的前端开口通过熔融金属注入口25向注射筒24内也供给惰性气体，所以在注射筒24内也充满惰性气体，在上述向注射筒24内供给熔融金属30的熔融溶液过程中，也完全不存在在金属材料上产生氧化的可能性。
若完成向注射筒24内供给一个注料量部分的熔融金属30，则立即根据来自系统控制器7的指令，驱动控制液压缸26，由此，在首先用低速前进驱动注射推杆27而进行众所周知的排气后，继续以高速前进驱动注射推杆27，由此，从注射筒24内迅速向内腔23内注射、填充熔融金属30。图4表示完成向内腔23内的熔融金属30的填充的状态。
上述的向内腔23内的熔融金属30的注射、填充，是与冷室式压铸机同样的熔融金属的成型(铸造)，所以与图7所示的现有技术相比，可以对每个产品设定最佳的注射、填充速度或其熔融金属道路的通过面积的大小，所以成为通用性优良的装置，可以铸造增大重量的产品。再有，在本实施方式中，还可以铸造一次供给熔融溶液量超过一个圆柱状的金属材料30的量的产品，所以可以铸造更大型的增大重量的产品。再有，通过采用以往常使用的冷室式的控制方法，可以使注射、填充的举动变得稳定。另外，在冷室式的熔融金属的成型(铸造)中，在从模具取出铸造产品时，与铸造产品相连的块部件(在图4中标记31表示块部件)也与铸造产品同时取出，所以可以将每一个注料量注射、填充到模具内的熔融金属30做成不受到加热→冷却→加热的新鲜(热经历少)的材料，能够有助于铸造产品的质量提高。
另外，图6作为参考表示将用于一次供给熔融溶液的直动体4的压入行程L1设定为比一个圆柱状的金属材料30的全长L2还长，且将一次供给熔融溶液量设定为超过一个圆柱状的金属材料30的量的供给熔融溶液量的场合的铸造的情况。
如上所述，本实施方式在兼备无需使用熔化炉，可以形成紧凑的装置整体的利用加热缸14熔化金属材料30的结构的优点；以及通用性优良且可以成型(铸造)增大重量的产品的冷室式压铸机的优点的熔融金属成型装置中，加热缸14采用在其后端侧没有氧化膜剥离部(模具)的结构，而且，在加热缸14的内周和圆柱状的金属材料30的外周之间具有规定量的间隙，并且可以使可进入加热缸14内的直动体4的压入部4a的外周相对加热缸14的内周滑动，与向模具内的填充量无关，可以将新的圆柱状的金属材料30完全压入到加热缸14内。从而，当进行圆柱状的金属材料30向加热缸14内的压入时，不会像现有技术那样在进入加热缸时产生较大阻力，所以可以将圆柱状的金属材料30顺利且高速压入到加热缸14内，可以提高压入速度，而且，即使在向模具内的熔融金属30的填充量较少的场合，也不会像现有技术那样产生重新装填的金属材料的一部分长期暴露在空气中的不良状况，所以能够尽量减少新的金属材料30被氧化，而且也可以消除新的金属材料30的温度下降的可能性。再有，由于形成加热缸14的内周和直动体4的压入部4a的外周之间实际上没有间隙的结构，所以除了在进行新的圆柱状的金属材料30的供给时以外，使直动体4的压入部4a位于加热缸14内，从而可以利用直动体14的压入部4a实际上密封加热缸14的后端侧与外部气体隔绝，能够尽量抑制加热缸14内的金属材料30的氧化。另外，在加热缸14的后侧内供给被加压的惰性气体，所以能够消除加热缸14内的金属材料30氧化的可能性。还有，可以将用于供给熔融材料的直动体4的压入行程设定为比一个圆柱状的金属材料30的全长还长，所以也可以容易铸造如向模具内的熔融金属30的填充量超过一个圆柱状的金属材料30的量的增大重量的大型产品。
权利要求
1.一种熔融金属成型装置，从加热缸的后端侧向该加热缸内依次供给被预热的圆柱状的金属材料，利用直动体将上述金属材料依次压入到上述加热缸的前端侧，同时通过安装在上述加热缸上的加热器的加热，使上述金属材料随着从上述加热缸的后端侧向前端侧移动而逐渐熔化，其特征在于，在上述加热缸的内周和上述圆柱状的金属材料的外周之间具有规定量的间隙，并且可压入到上述加热缸内的上述直动体的前端圆柱部的外周可以相对上述加热缸的内周滑动，与向模具内的填充量无关，可以将新的上述圆柱状的金属材料完全压入到上述加热缸内。
2.根据权利要求1所述的熔融金属成型装置，其特征在于，除了在向上述加热缸内供给新的上述圆柱状的金属材料时以外，使上述直动体的上述前端圆柱部位于上述加热缸内。
3.根据权利要求1所述的熔融金属成型装置，其特征在于，上述加热缸的后端侧的内部保持惰性气体氛围。
4.根据权利要求1所述的熔融金属成型装置，其特征在于，从设置于上述加热缸的前端侧的喷嘴部向注射筒内落下供给熔融金属而进行供给熔融溶液，利用注射推杆将向上述注射筒内供给的熔融金属注射、填充到模具内。
5.根据权利要求4所述的熔融金属成型装置，其特征在于，可以将用于供给上述熔融溶液的上述直动体的压入行程设定为比一个上述圆柱状的金属材料的全长还长。
全文摘要
本发明涉及熔融金属成型装置，其目的在于在采用从加热缸的后端侧向该加热缸内依次供给圆柱状的金属材料，并利用直动体将金属材料依次压入到加热缸的前端侧的结构的装置中，通过形成在加热缸的后端侧去掉模具的结构，而消除由模具的存在引起的问题。加热缸采用在其后端侧没有模具的结构，与向模具内的填充量无关，可以将新的圆柱状的金属材料完全压入到加热缸内，除了在进行新的圆柱状的金属材料的供给时以外，使直动体的前端圆柱部位于加热缸内。
文档编号B22D17/04GK101020232SQ20071000552
公开日2007年8月22日 申请日期2007年2月9日 优先权日2006年2月13日
发明者谷口吉哉 申请人:东洋机械金属株式会社