专利名称：在金属物料注塑成型过程中防止熔融金属发生泄漏的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于防止在金属成型的注塑装置中发生熔融金属发生 泄漏的方法，其中金属物料作为熔融金属从金属物料熔融保持炉被供应到 其中安装有柱塞的注塑缸内，并且通过所述柱塞来完成熔融金属的配量和 注塑。
背景技术：
当安装在注塑缸梢端的注嘴接触冷模具以将熔融金属从注塑缸注塑入 模具内，并且注嘴接触在注塑之后还持续时，注嘴通过从模具传递过来的"冷量"(coldness)得到冷却，并且保持在注嘴内的熔融金属固化以形成 被称为"冷插塞"(cold plug)的金属插塞。注嘴梢端的内部由冷插塞所 闭合，因此即使注嘴与模具分离，熔融金属仍然不会从注嘴梢端发生任何 泄漏，因为注嘴的分离在冷插塞成型之后(参照日本专利公开 No.2001-79653)。另一方面，如果冷插塞过度地成型，则即使向其上施加注塑压力也难 以取下冷插塞，因而产生更大的注塑阻力。为了避免冷插塞的这种过度成 型，对注嘴温度进行控制，或者以比较的方式计算出注嘴梢端温度和插塞 成型温度；并且，当计算值处于容许范围内时，注嘴向后行进(参照日本 专利公开No. 2004-122141)。此外，还提出了一种技术，其中在注塑的时候 加热注嘴，以使冷插塞周围软化，由此使冷插塞可通过注塑压力更容易地 被取下(参照日本专利公开No. 2004-122141)。作为用于防止被供应到注塑缸内的熔融金属发生回流和泄漏的方法， 已经提出了这样一种方法(参照日本专利公开No. 2004-322200)，其中止回 阀组件被安装在用于向注塑缸供应熔融金属的成型材料连通管道中；以及 还提出如下的这样一种方法，其中柱塞的中间轴部分被形成在用于打开和 闭合供应开口的阀中，并且该阀在柱塞行进到其最向前的位置的过程中闭合了供应开口，由此防止在保压力(dwell force)的作用下回流到供应路 径中(参照日本专利公开No. 2007-38233)。发明内容利用从模具进行"冷"传递的冷插塞的形态不是总相同。因而，有时会发生这样的情形即使在从注嘴接触之后启动的注塑过程、经由注塑单 元的向后行进过程和配量过程、直到注塑单元的向前行进过程，注嘴加热 温度逐个过程地进行控制，或者即使冷插塞的成型状态是通过计算值得到 检査并且完成注嘴的向后行进，但是冷插塞的成型也会是不充分。在这种 情况下，可能会从注嘴梢端处发生熔融金属的泄漏。对于镁合金的金属物 料来说，会发生危险的情形例如是因其自燃而导致的泄漏熔融金属的燃烧。从注嘴梢端泄漏的熔融金属量，会根据注塑装置的构造而不同，但对 于熔融金属是通过供应开口利用重力从熔融保持炉中被供应到注塑缸内并 进行配量的注塑装置而言，柱塞头的向后位置被设定在比供应开口更靠后 的位置，所以同时在配量之后，熔融保持炉以及注塑缸是通过供应开口相 互连通，并保持熔融金属供应的状态。由于在缸内存在的熔融金属是通过 保持在熔融保持炉内的熔融金属的载荷而处于承压状态，因此如果冷插塞 的成型不充分，则其易于从注嘴梢端处发生泄漏，并且所泄漏的不仅仅是 在缸内存在的配量熔融金属，而且还包括保持在熔融保持炉内的熔融金属。 从而，从注嘴梢端泄漏的熔融金属量往往会变大。在现有技术中， 一种用于防止这种泄漏对保持在熔融保持炉内的熔融 金属产生影响的方法是，在熔融金属供应路径内设置阀机构例如止回阀或 关闭阀。然而，在这种情况下会产生许多机械问题，例如因阀机构的安装 而导致供应路径的内部结构复杂，因熔融金属在阀机构上的沉积而导致流 动阻塞，以及阀机构是否能够足够持久地承受熔融金属的高温。此外，由 于要求阀机构满足高温要求，因此导致价格升高以及成本增加。从而，阀 机构的设置会涉及成型机械的经济性问题。本发明的目的是提供一种新的方法，其中不通过控制注嘴温度或安装 阀机构，而是通过操作柱塞的行程，就可以很容易地防止熔融金属从其内 部装有柱塞的上述注塑装置的注嘴梢端处发生泄漏。为了实现上述目的，本发明提供了一种用于在金属物料注塑成型过程中防止熔融金属物料发生泄漏的方法，其中注塑装置包含 注塑缸，其包括具有内部空间的缸体，所述缸体在其前端包括注嘴， 形成在缸体上部中的供应开口 ； 注塑柱塞，其被插入到缸体的内部空间内用于向前和向后行进， 并且具有可从供应开口后部的向后位置一直行进达到最向前位置的 柱塞头；以及对金属物料进行熔融和保持的熔融保持炉，所述熔融保持炉被 设置在注塑缸的顶部上，并在熔融保持炉的底端处具有与所述供应 开口相连通的出口； 其特征在于，所述方法包括以下步骤在完成一注塑步骤之后，在保持注嘴接触的同时，通过迫使柱塞头从 最向前的位置向后行进到向后位置，来对熔融金属进行配量；并且，将来 自所述熔融保持炉的熔融金属通过供应开口供应到缸体内；在完成配量之后，通过使柱塞头以低速从向后位置向前行进到位于供 应开口前面的待用位置处，来闭合供应开口，用于切断缸体中的熔融金属 与熔融保持炉中的熔融金属之间的相互连通，从而防止熔融金属从注嘴中 发生泄漏。柱塞头从向后位置向前行进到待用位置的向前行进速度低到10-100mm/s，并且进行着从熔融金属配量的开始直到通过柱塞头来闭合供应开口的过程，同时利用阻碍了注塑装置行进的互锁来保持注嘴接触。柱塞头停在待用位置以进行定位控制，随后柱塞以预定注塑速度向前 行进，并注塑进行配量的熔融金属。本发明的有益效果根据上述方法，在配量之后，柱塞头向前行进以闭合供应开口，并且 通过柱塞头维持对供应开口的闭合直至转换到注塑过程。这是所需要的全 部，并且由此可以在不需要任何其它特殊操作的情况下，以简单方式防止 熔融金属从注嘴中泄漏。此外，成本不会有任何增加，因为不必采用任何 装置(例如阀机构)来防止泄漏对保持在熔融保持炉内的熔融金属的影响。 而且，由于很难发生因熔融金属的沉积所导致的供应开口阻塞，因此可以长期平稳地实现利用重力供应熔融金属。由于以低速执行柱塞头的向前行进，因此即使熔融金属受压也仅对冷 插塞具有很小的影响，并且不会发生在配量之后由于柱塞头的向前行进引 起熔融金属从注嘴中泄漏。此外，通过闭合供应开口，切断了缸体内存在 的熔融金属与保持在熔融保持炉内的熔融金属之间的连通，并且在缸体内 存在的熔融金属所承受的载荷变为零，从而防止熔融金属在上述载荷下很 容易地从注嘴中泄漏；并且，即使发生熔融金属从注嘴中泄漏，所泄漏的 也仅仅是在缸体内存在的熔融金属，而不是保持在熔融保持炉内的熔融金 属。因而，可以防止大量的熔融金属从注嘴中发生泄漏。在从配量开始直到通过柱塞头来闭合供应开口的过程中，通过阻碍了 注塑装置行进的互锁来保持着注嘴接触。因而，即使在配量过程中错误地 试图分离注嘴，也可以确切地防止熔融金属从注嘴中泄漏，因为通过互锁 保持了注嘴接触。
图1是可适用于本发明的、用于金属成型的注塑装置的纵向剖面侧视图；图2是通过柱塞头向后行进所进行的物料配量的示意图；图3是通过柱塞头向前行进所进行的供应开口关闭示意图；以及图4是在注嘴分离时通过柱塞头所进行的供应开口关闭示意图。
具体实施方式
在图中，附图标记l表示注塑缸。注塑缸l包括在其梢端具有注嘴ll 的缸体12，以及包括被布置在缸体12内部的柱塞2，从而能够向前和向后 行进。柱塞2包括柱塞头21和柱塞杆22，其与位于注塑缸后面的注塑驱动 单元3相连。柱塞头21适于从向后位置A行进直到最向前的位置B，其中 向后位置A位于形成在缸体12的向前靠上位置处的供应开口 13的后方(参 见图2)。采用带式加热器的加热装置被安装在注嘴11和缸体12的外周上， 以使得每个加热器的温度单独得到控制。附图标记4表示用于金属物料的熔融保持炉。熔融保持炉4包括炉体 41、与炉体41的底部结合成一体的存储缸42、以及在其下端处插入到炉体41的盖元件43内并直立在炉体上的物料供应缸44。在存储缸42的下端开 口 45与供应开口 13相连的状态下，熔融保持炉4安装在注塑缸1上。多 个带式加热器作为加热装置，以每个加热器的温度得到单独控制的方式被 安装在炉体41和存储缸42的外周上。在由此构造的熔融保持炉4中，棒状金属物料M (例如镁基合金)在物 料供应缸44中被熔化成熔融金属M'，该熔融金属成批量地(例如10Kgf / 50 次注塑)被存储在炉体41和存储缸42内。在柱塞头21处于其向后位置A 时，由此存储的熔融金属M'通过重力作用从打开的供应开口 13中流入缸内。在以上构造的注塑装置中，注塑装置在模具夹持过程之后向前移动， 并且注嘴U接触到冷模具6;此后，缸体中的配量熔融金属M"通过柱塞头 21的向前行进得到加压，并且从注嘴11中注塑且填充到被连接在模具夹持 单元5上的模具6内。当确定注塑完成时，柱塞头21向后行进，同时保持 注嘴接触(nozzle touching),并且开始配量。通过柱塞头21的行进直到 向后位置A，来完成所述向后行进。在注嘴梢端部分，利用通过注嘴接触从模具6中传递的冷却，剩余材 料变为冷插塞7，并且阻塞着注嘴梢端的内部。由于注嘴与冷插塞7发生阻 塞，因此缸体的内部在柱塞头21从最向前位置B行进到向后位置A的过程 中变为负压，但这种负压不会阻碍向后行进，因为其低于迫使柱塞头21向 后行进的力。由于供应开口 13以上述方式被打开，因此缸体12的内部以及存储缸 42的内部相互形成连通，并且熔融金属M，利用重力从烙融保持炉4流入缸 体12内。在熔融金属进入的同时，缸体12内存在的空气排入熔融保持炉4 内，从而使得缸体12的内部充满熔融金属，由此一次注塑的熔融金属M" 得到配量。在这种配量操作过程中，注塑装置向后行进，并得到互锁以防 止发生注嘴分离。在配量结束之后，确认完成了冷插塞7的配量和成型，之后通过注塑 装置的向后行进使得注嘴与模具6分离。然而，如果冷插塞7的成型不充 分，则在缸体12内得到配量的熔融金属M"会在注嘴分离之后从注嘴中泄 漏，因为其承受着熔融保持炉4中的熔融金属M'的载荷。因此，供应开口 13在注嘴分离之前利用柱塞头21得到闭合，以切断缸体12的内部与烙融 保持炉4的内部之间的连通，并且随后通过注塑装置的向后行进来完成注嘴分离。如图3所示，通过柱塞头21在从向后位置A到供应开口 13前面的预 设待用位置C的这段距离(至少在所述这段距离上，供应开口 13利用柱塞 头21得到闭合)上的向前行进，来完成利用柱塞头21对供应开口 13的闭 合。如果以注塑速度(1000-4000 mm/s)完成所述向前行进，则即使柱塞 头21从向后位置A到待用位置C的行进距离非常短(例如10-30 mm),进 行配量的熔融金属M"也会同时得到较强推压，因此配量后的熔融金属M" 会向后流到熔融保持炉4内，从而产生配量的偏差。此外，施加在冷插塞7 上的推压力会因为所述配量中的偏差而变得不平衡，并且在冷插塞7成型 的状态下也发生偏差。因此，以低速(10-100 ran/s)完成柱塞头21的向 前行进，其不会导致回流。通过柱塞头21在注嘴接触的状态下、以低速向前行进，冷插塞7在不 受到较强推压的情况下得到推动，以使得冷插塞7的成型状态变得稳定， 并且降低了每次注塑的配量偏差。在向前行进之后，柱塞头21停留在其待用位置C，并进行定位控制。 在柱塞头21停留在待用位置C之后，注塑装置从其互锁状态得到释放，向 后行进到设定位置，并停留在向后位置，直至完成模具夹持过程。同样在 配量之后，柱塞头21停留在待用位置C以保持供应开口 13闭合，由此防 止熔融金属从注嘴中泄漏。即使在冷插塞7 (例如因为设置在注嘴梢端处的加热控制电路的故障) 发生故障、从而导致熔融金属泄漏的情况下，泄漏也在配量范围内，并且 不会导致容纳在熔融保持炉4内的熔融金属M'发生泄漏。因此，即使在注 嘴部分中发生任何无法预见的事故的情况下，也可以通过利用柱塞头21闭 合供应开口 13来减小从注嘴中泄漏的熔融金属量。此外需要互锁，用来防止注塑装置在从配量开始一直直到供应开口 13 由柱塞头21闭合的过程中发生行进。例如，通过采用仅在待用(stand-by) 信号处于ON时才允许注塑装置行进(此时互锁得到解除)的构造，注塑装 置的行进总是在供应幵口的闭合状态下进行，并且优选采用这种构造；其 中，所述待用信号是在定位控制状态下通过停留在待用位置C处的柱塞头 21而产生。在完成模具夹持过程之后，注塑装置向前行进，并且注嘴接触着模具6，此时柱塞头21以上述的高注塑速度向前行进，并且向模具6内注塑和填充 得到配量的熔融金属M"。
权利要求
1.一种在金属物料注塑成型过程中防止熔融金属物料发生泄漏的方法，其中注塑装置包含注塑缸，其包括具有内部空间的缸体，所述缸体在其前端包括注嘴，形成在缸体上部中的供应开口；注塑柱塞，其被插入到缸体的内部空间内用于向前和向后行进，并且具有可从供应开口后部的向后位置一直行进达到最向前位置的柱塞头；以及对金属物料进行熔融和保持的熔融保持炉，所述熔融保持炉被设置在注塑缸的顶部上，并在熔融保持炉的底端处具有与所述供应开口相连通的出口；其特征在于，所述方法包括以下步骤在完成一注塑步骤之后，在保持注嘴接触的同时，通过迫使柱塞头从最向前的位置向后行进到向后位置，来对熔融金属进行配量；并且，将来自所述熔融保持炉的熔融金属通过供应开口供应到缸体内；在完成配量之后，通过使柱塞头以低速从向后位置向前行进到位于供应开口前面的待用位置处，来闭合供应开口，用于切断缸体中的熔融金属与熔融保持炉中的熔融金属之间的相互连通，从而防止熔融金属从注嘴中发生泄漏。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，柱塞头从向后位置到待用 位置的向前行进速度低到10-100 mm/s。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用柱塞头来执行从熔融 金属配量的开始直到闭合供应开口的过程，同时通过阻碍了注塑装置行进 的互锁来保持着注嘴接触。
4. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，柱塞头停留在待用位置以进行定位控制，随后柱塞以预定注塑速度向前行进，并注塑着配量后的熔
全文摘要
本发明提供了一种防止熔融金属从注塑装置的注嘴泄漏的方法，其中注塑装置设置有位于缸体中的柱塞、形成在缸体上部中的供应开口以及对金属物料进行熔融保持的炉，所述炉设置在注塑缸的顶部上并在炉的底端处具有与供应开口相连通的出口。所述方法包括以下步骤通过迫使柱塞头从最向前的位置向后行进到向后位置，来对熔融金属进行配量，同时在完成注塑步骤之后保持注嘴接触，并且将来自所述炉的熔融金属通过供应开口供应到缸体内；在完成配量之后，通过使柱塞头以低速从向后位置向前行进到位于供应开口前面的待用位置处，来闭合供应开口，用于切断缸体中的熔融金属与炉中的熔融金属之间的相互连通，从而防止熔融金属从注嘴中发生泄漏。
文档编号B22D17/20GK101402135SQ200810165829
公开日2009年4月8日 申请日期2008年9月25日 优先权日2007年10月3日
发明者上平郁雄, 南村正昭, 宫川守, 河野卓, 甲田纪泰, 竹内康彦 申请人:日精树脂工业株式会社