专利名称：供模制金属产品的注射设备用的用于熔化、存储并输送来自棒状金属材料的金属材料的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对来自棒状金属材料的金属材料熔化、存储和输送的装置，该装置供用于模制金属产品的注射设备使用，其中棒状金属材料例如镁和铝被熔化且喷射进入模子。
背景技术：
用于模制金属产品的传统注射设备之一是安装熔炉在喷射缸上，该喷
射缸内部具有柱塞(日本专利申请公开No.2004-291032)。固体材料在熔炉中熔化并存储，且柱塞退回在缸的前部产生材料测量腔，熔化材料从熔炉输送进入材料测量腔并为单次喷射注射而测量(积累)。柱塞随后前进以从缸顶部处的喷嘴喷射测量的材料进入模子。
在另一注射设备中，喷射加热缸内部用作熔化保持腔(日本专利申请公开No.2005-40807)。喷射柱塞退回以在柱塞前产生材料测量腔，在熔化保持腔中的熔化材料进入材料测量腔并为单次喷射注射而积累和测量。喷射柱塞随后前进以从喷射加热缸顶部处的喷嘴喷射测量的单注射材料进入模子。该注射设备具有的熔化装置包括竖立在喷射加热缸的熔化保持腔上的隔热存储筒；和侧向布置在隔热存储筒顶部区域上的熔化筒。熔化筒熔化棒状金属材料，且隔热存储筒存储用于大量注射的熔融金属材料。在又一注射设备中，隔热存储筒由具有狭窄底部的筒构成，且用于熔化棒状金属材料的筒竖立在隔热存储筒顶部上(日本专利申请公开No.2007-廳68)。
以固体金属材料在熔炉中熔化并存储的设备为例子，且每次柱塞为喷射而退回以测量熔融金属材料用于单注射。此处，固体金属材料浸入并熔化在预先已被熔化且存储在炉中的熔融金属材料中。如果在熔炉中有一些熔融金属材料，上述熔化因而快些。但是，当开始模制时没有熔融金属材料则浸入瑢化不会发生，且因此在棒状金属材料熔化至可浸入熔化的量之前将耗费长时间。换言之，使用熔炉熔化和存储金属材料的装置要求长时间的模制启动，具有相应的模制操作效率低的问题。
当在熔炉中熔融金属材料时，炉中的金属材料温度降低，即每次加载一块新的金属材料导致温度变化。此原因是加载的金属材料纵然预热后，也具有比存储在炉中的熔融金属材料较低的温度。为避免此基于加载的温度降低影响熔融金属材料从熔炉底部输送至喷射缸，熔炉因此必须为了增加存储能力而形成得深些。这不可避免地使得炉体尺寸变大、重量变重，导致熔炉几乎不能适用于待安装在喷射缸上的用于熔化并存储金属材料的
以棒状金属材料加载进入熔化筒中并熔化为例子，该熔化筒在其周边具有加热装置。此熔化通过辐射加热实现，该辐射加热提供比浸入熔化较小的熔化率，但整个棒状金属材料能够从周边同时高加热效率地加热。从熔化筒流出的熔融金属材料存储进入喷射加热缸的隔热存储筒或进入内部具有喷射柱塞的加热缸，这排除了基于加载的温度变化。另外，因为需要为模制启动而存储的熔融金属材料的量比用熔炉的小，模制启动时间能减少故具有更早开始模制操作的优势。
熔融金属材料存储在喷射加热缸外部的存储单元且通过退回喷射柱塞而为单注射测量熔融金属材料的设备中，因为喷射加热缸本身不可用于存储金属材料，故存储能力受限于隔热存储筒的存储能力。能安装在隔热存储筒上的熔化筒数目也受限为一。因此，按照金属材料的熔化速度和模制循环之间的关系，有时较难熔化并输送足够量的对应模制循环的熔融金属材料，该量依赖于待模制金属产品的重量。
隔热存储筒可增加容量和尺寸以便存储大量的熔融金属材料。但这造成熔融金属材料在隔热存储筒中驻留更久，所以新从熔化筒供给的熔融金属材料容易发生温度差异。这可通过提高隔热存储筒的温度设置而防止，带来不可避免的热能消耗增长的问题。
发明内容
本发明已经完成以便解决前述问题，这些问题涉及在熔炉中把来自棒状金属材料的金属材料熔化并存储，且通过熔化筒把来自棒状金属材料的金属材料熔化和存储。因此本发明的一个目标是提供新的用于把来自棒状金属材料的金属材料熔化、存储并输送的装置供模制金属产品的注射设备 使用，由此熔融金属材料输送入喷射缸用于每个单次喷射注射。此装置将 使用筒熔化棒状金属材料和罐-筒单元存储熔融金属材料，所以纵然小尺 寸能够安装在喷射缸上，该装置提供高熔化效率；纵然在紧密构型下，该 装置能够存储对应模制循环的大量熔融金属材料；且该装置能排除存储单 元中的熔融金属材料的温度变化，并将调节至设置温度的熔融金属材料输 送至喷射缸。
为完成前述目标，本发明提供用于把来自棒状金属材料的金属材料熔 化、存储并输送的装置供模制产品的注射设备使用，该装置布置在内部具 有喷射柱塞的喷射缸上，且每次通过一次注射输送熔融金属材料进入喷射 缸。
用于把来自棒状金属材料的金属材料熔化、存储并输送的装置包括用 于熔化材料的存储单元，其包括由圆柱形罐构成的上部熔化金属存储罐； 直径小于存储罐内径的下部材料温度控制筒，材料温度控制筒垂直布置于 罐底部之下以便通过形成在罐底部中央的口连通，材料温度控制筒的下部 内壁的内径逐渐减少以朝向其底部中央的出口形成斜坡，出口连通形成在 喷射缸顶部的输送口，固定至存储罐的打开的顶部轮缘的盖构件；环绕存 储罐和材料温度控制筒的周边布置的加热装置，和一个以上熔化筒，该熔 化筒由各自的筒体构成，该筒体具有适合容纳棒状金属材料的内径和长度， 加热装置环绕筒体周边布置，筒体垂直地平行布置在盖构件上，且该筒体 的底部端插入形成在盖构件表面两侧区域的一个以上孔中，以使其底部口 朝存储罐内部打开。
根据本发明在用于把来自棒状金属材料的金属材料熔化、存储并输送 的装置中，存储单元包括高度小于棒状金属材料长度的存储罐和材料温度 控制筒，该材料温度控制筒具有相同于或小于存储罐的高度，且其外径小 于喷射缸的外径。存储单元垂直竖立在喷射缸上。
用于把来自棒状金属材料的金属材料熔化、存储并输送的装置中的盖 构件，其由中央处的筒体竖立部分和安装到筒体竖立部分两侧的一对转门 部分组成，该转门部分沿着该筒体竖立部分的纵向被枢转地支撑。
该一个以上熔化筒具有能够容纳两块棒状金属材料的高度，该棒状金 属材料纵向连续地堆积。该一个以上熔化筒的顶端固定至支撑柱的支撑臂上，该支撑柱竖立在喷射缸的保持板上，所以用于把来自棒状金属材料的 金属材料熔化、存储并输送的装置被垂直地支撑。
根据前述构型，棒状金属材料的熔化和熔融金属材料的存储分别在熔 化筒和存储单元完成，所以在棒状金属材料的熔化中不涉及存储单元。这 避免熔融金属材料基于加载的温度变化，该温度变化发生在炉中浸入熔化 的情况下，由此稳定熔融金属材料的温度。熔融金属材料能够存储在存储 单元中，该存储单元由罐和布置在罐底部中央之下并连通它的筒组成。这 使得存储并输送对应模制循环的大量熔融金属材料成为可能，尽管使用了 用于熔融金属材料的熔化筒。
一个以上熔化筒平行地竖直布置在上部存储罐的盖构件上，这构成了 用于熔化、存储和输送的装置，所以熔化筒底部口面向存储罐内部。这允 许熔化筒中的熔融金属材料始终可靠地通过重力放出并输送进入在下的存 储罐。为减少启动时间这两个熔化筒也能同时完成熔化操作。为交替操作， 熔化筒中任一个能进行熔化操作同时另 一个预热操作以待命。这提高了棒 状金属材料的熔化效率，且当增大存储量时稳定对喷射缸的输送。
罐和布置在罐底部中央之下并连通它的筒作为对存储的熔融金属材料 的温度控制筒。当驻留在控制筒中时，从存储罐流下的熔融金属材料统一 至设置温度。这使得将恒定温度的熔融金属材料输送至喷射缸成为可能， 此通过一次注射而用于稳定模制。因为存储罐的盖构件具有转门部分，这 些转门部门能被打开，以通过使用清洁工具将漂浮在熔融金属材料表面上 的氧化物和其它杂质轻易移除出罐。
因为在棒状金属材料的熔化中不涉及存储罐，由罐和筒组成的存储单元 只需具有足够的容量以存储熔融金属材料，该熔融金属材料和一个以上熔 化筒一次产生的一样多。存储罐的高度因此无需被确定为覆盖棒状金属材 料的长度。此外，材料温度控制筒只需具有存储容量，该存储容量能够控 制对应模制循环的材料温度。这允许方便安装在喷射缸上的低高度紧密构 型。
图1是模制金属产品的注射设备的侧视图，该设备包括根据本发明而 用于熔化、存储和输送金属材料的装置。图2是相同注射设备的正视图。
图3是注射设备和用于熔化、存储和输送金属材料的装置的纵向截面
图4A和4B是用于熔化、存储和输送金属材料的装置的纵向截面正视 图，图4A是例如金属圆棒材料在两个熔化筒熔化的说明性图表，图4B是 例如金属圆棒材料在两个熔化筒之一熔化的说明性图表。且
图5是根据另一实施例而用于熔化、存储和输送金属材料的装置的纵 向截面侧视图。
具体实施例方式
在附图中，附图标记1指明喷射缸且附图标记2指明放置在与喷射缸1 的尾端隔开一段距离处的喷射驱动单元。这两个单元在两侧上都连接有杆 4，且可移动地布置在底座5上。附图标记3指明用于熔化、存储和输送金 属材料的装置，该装置布置在喷射缸1的缸体11上以便于连通缸体11的 内部。
喷射缸1液位地安装且缸体11的后端插入并固定到底座5上的保持板 10。保持板10用一对平行布置在底座5的座板50上的左右支撑轴51穿过， 且保持板10底部固定至座板50上的滑动板50a以便保持板10能够与缸体 11自由地往复运动。供用于熔化、存储和输送金属材料的装置3使用的支 撑柱6直立在保持板10上。此支撑柱6是圆柱形柱且支撑臂61沿着缸的 方向连在其上。将在随后描述的用于熔化、存储和输送金属材料的装置3 的熔化筒34的顶端通过一对前后接合板61'在这臂端处牢固保持，由此用 于熔化、存储和输送金属材料的装置3被垂直地支撑在缸体11上。
缸体11具有缸孔部分12和出口孔16。缸孔部分12由接触缸内表面的 缸衬套12a形成。出口孔16在缸的底壁中形成，该出口孔在缸衬套12a后 端和位于缸体11后端部分的轴衬15之间。喷射柱塞17穿过在缸体后端处 的轴衬15插入缸孔部分12。喷射柱塞17通过将具有截锥顶的柱塞头17a 连接至柱塞棒17b的末端而形成。带式加热器或加热装置18围绕缸周边布 置。集成喷嘴13的喷嘴件14连接至缸体的前端。
喷嘴件14是在其顶部具有喷嘴13的圆柱形体。连通喷嘴口的流动通 道14a形成于其中。喷嘴件14通过螺栓和连接环19连接至缸体11前端，该连接环19安装至圆柱形体周边。流动通道14a具有小于缸孔部分12内 径的直径。与喷嘴口相反的开口端形成以使直径增加至缸孔部分12的相同 直径，且形状符合柱塞头17a的顶面。
液压缸21、缸中的活塞22和喷射杆23构成喷射驱动单元2。液压缸 21在其前端之下部具有支撑腿20。喷射杆23连接至活塞22的杆末端。喷 射杆23的极端连接至柱塞杆17b的末端。如同保持板10，支撑腿20用该 对平行布置在底座5的座板50上的左右支撑轴51穿过，且支撑腿20底部 固定至座板上的滑动板50a以便支撑腿20能够与喷射缸1自由地往复运动。
用于熔化、存储和输送金属材料的装置3包括存储单元30和一对预定 高度的熔化筒34。存储单元30存储熔融状态的金属材料(例如熔融的金属) 且保持其温度。熔化筒34布置在存储单元30上，且顶端被支撑柱6的支 撑臂61牢固保持。上部存储罐31、下部材料温度控制筒32和存储罐的盖 构件33构成存储单元30。存储罐31由圆柱形罐构成。材料温度控制筒32 是圆柱形体，具有小于存储罐31和缸体11直径的直径，且垂直布置于罐 底部中心的下部并连接它。安装凸缘围绕材料温度控制筒32的底端一体地 形成。盖构件33通过未显示的螺栓连接至存储罐31的轮缘。材料温度控 制筒32最好具有外径在存储罐31外径的35%至45%范围之间。低于此范 围，减少的存储能力使得依赖于模制循环的材料温度控制困难。
供惰性气体、阻燃气体或相似物使用的气体喷射管41插入存储罐31 的顶部。液位检测棒42通过盖构件33安装在存储罐31内部。材料温度控 制筒32的下部内壁直径逐渐减少以朝向底部中央的出口 32a形成斜坡。出 口 32a形成的直径大于形成在缸体11中的输入口 lla的直径。存储单元30 垂直竖立在喷射缸l上，且材料温度控制筒32放置在缸上。凸缘通过螺栓 紧固至缸所以出口 32a直接连接至通过套筒形成的输入口 lla。
熔化筒34每一个可以由筒体构成，该筒体具有足够的长度容纳两个金 属材料棒，该金属材料棒具有圆形横截面(以下称为金属圆棒材料M)纵 向连续堆积。例如，镁基合金具有常规的300mm长度和60mm直径。附加 额外长度后熔化筒34因而可以形成为850nmi长和62mm内径的圆柱形体。 此圆柱形体随后平行地竖直布置在存储单元30的盖构件33上，且其底端 插入形成在盖构件30表面的两侧区域的孔中，所以底部口 34a面向存储罐 31的内部。熔化筒34在底部具有出口孔，其直径小于筒体的内径。这些出口孔的 下部的直径增加至底部口 34a的下部轮缘。出口孔具有阶梯状顶部。材料 支撑杆34b横过放置在筒体内部且在阶梯之上，所以从筒顶部加载的金属 圆棒材料M能够保留在筒内部且被周边的辐射热熔化。熔融金属材料因而 能够直接从底部口 34a通过重力放出且作为熔融金属材料M,存储进入存储 单元30。
熔化筒34的顶部口用可拆卸盖35关闭。气体入口 36形成在熔化筒34 的上壁中。这些气体入口 36连接到供惰性气体、阻燃气体使用的喷射管37。 这使得甚至在熔化筒34中也能在惰性气体或阻燃气体环境中熔化金属圆棒 材料M成为可能。
加热装置40、 40，、 40"围绕存储罐31、料温度控制筒32和熔化筒34 周边布置。这些加热装置由布置为多个分离的阶段的带式加热器组成。这 些加热装置构造以便一个加热器接一个加热器地进行温度控制。当完全熔 化金属材料(例如，镁基合金)(成为熔融金属)，加热器温度设置在或高 于液相线温度(600度或更高)。对于半熔化态(固液共存态)，加热器温度 设置低于液相线温度且高于固相线温度(570度至585度)。
金属圆棒材料M的熔化仅在熔化筒34中完成。在金属材料的熔化中不 涉及存储单元30的存储罐31和材料温度控制筒32。随后，加热装置40、 40'在它们的周边主要用以保持和控制熔融金属材料M,的温度，除了当开始 模制熔化剩余金属材料时。具有小于存储罐31直径的直径，当加热内部熔 融材料时材料温度控制筒32比存储罐31具有更高的效率。这减少了材料 温度控制所需时间，所以在材料输入喷射缸1前能够调节温度分布。
图5根据另一实施例示出用于熔化、存储和输送金属材料的装置3。在 此例子中，存储单元30的盖构件33由中央处的筒体竖立部分33a和一对 前后转门部分33b组成。转门部分33b安装到筒体竖立部分33a的两侧， 沿着该竖立部分的纵向被枢转地支撑。转门部分33b能被向上打开所以浆 料移除操作和罐清洁操作能通过使用清洁工具完成。材料温度控制筒32的 底部中央安装到缸体11的套筒。材料温度控制筒32的底部内壁倾斜以减 少内径直到达到套筒中的输入口 lla，所以存储的熔化材料能够更平稳地流 入缸孔12。
在前述的任何实施例中，前述构造的用于熔化、存储和输送金属材料的装置3开关材料温度控制筒32的底部端时不要求阀。这原因是喷射柱塞17 运行当作开关输入口 lla的阀。甚至当喷射柱塞17收縮至柱塞头17a位于 输入口 lla之后的位置，熔融金属材料M,进入缸中的量受限至如单次喷射 注射一般多。
因为圆柱形体和金属材料的周边之间只有小空隙，且金属材料的整个 周边被从筒壁的辐射热加热，熔化筒34能高效熔化金属圆棒材料。甚至在 开始模制时，通过两个熔化筒34的熔化(大约20分钟)快过当相同的4 个金属圆棒材料放入空熔化炉且共同熔化(大约60分钟)。熔融金属材料M, 因而能够更快积累到规定熔化液位L,且模制启动时间减少。
图4A和4B示出两个熔化筒34的熔化操作。图4A示出两个熔化筒34 同时完成熔化操作的例子，从而积累熔融金属材料M,至例如开始模制时的 规定液位L。
图4B示出在存储的熔融金属材料M,达到规定液位L之后，任一个熔 化筒34进行熔化操作的例子。当一个熔化筒运行熔化操作时，另一个被控 制温度以预热金属圆棒材料M。当一个完成熔化操作且存储的熔融金属材 料M,的量降至规定液位L之下以后，另一个从预热转换至熔化加热，从而 进入熔化金属圆棒材料M的操作。空筒用金属圆棒材料M重新加载，且转 换至对金属圆棒材料M预热操作。这两个熔化筒34于预热和熔化之间的交 替操作，使得熔融金属材料M,的规定量连续供应至存储单元30成为可能， 且在存储罐31和材料温度控制筒32中平稳地存储熔融金属材料^ 。
在前述构造的用于熔化、存储和输送金属材料的装置3中，惰性气体 例如氩气和氮气或阻燃气体例如S&能被喷射入存储单元30和熔化筒34， 所以金属圆棒材料M能被熔化且熔融金属材料A/,能存储在气体环境中。此 处，金属圆棒材料M通过筒顶端的口加载入熔化筒34，且顶部口在熔化前 用穿孔盖关闭。
为将熔融金属材料^从存储单元30输送至喷射缸1，喷嘴13的顶部 被带进以接触模子。此喷嘴接触同时冷却喷嘴顶部和喷嘴顶部中的剩余材 料，由此剩余材料固化成金属塞子。喷射驱动单元2随后运行收縮操作， 由此在前进位置的喷射柱塞17退回至柱塞头17a位于输入口 lla之后的位置。
通过此退回，在柱塞头17a前的缸内部用作用于熔融金属材料的材料测量腔12'，此熔融金属材料自打开的输入口 lla流出。因此，熔融金属材 料(未示出)在柱塞头17a前蓄积(按量配给)至如单次喷射注射一般多。 当喷射驱动单元2运行伸展操作，喷射柱塞17前进用柱塞头17a加压测量 的单次喷射注射熔融金属材料。以上将金属塞子推出至未示出模子直浇口 顶部处的套中，且随后熔融金属材料通过喷嘴13喷射并填充进模子中直到 喷射柱塞17停止在前进位置处。
用于熔化、存储和输送金属材料的装置3分别在熔化筒34和存储单元 30中熔化金属圆棒材料M和存储熔融金属材料M,。因为存储单元30顶部 的存储罐31不涉及金属圆棒材料M的热熔化，存储单元30只须具有足够 的深度以存储熔融金属材料，该熔融金属材料与两个熔化筒34 —次从四个 杆产生的一样多。存储罐31的高度因此无须被确定为覆盖金属圆棒材料M 的长度，且甚至可以小于金属圆棒材料M的长度。
材料温度控制筒32只须具有存储容量以便内部的熔融金属材料在输入 喷射缸(例如，如15至20次注射一样多)前能被调节至均匀温度。材料温度 控制筒32因此可以具有和存储罐31相同或更小的高度，取决于外径。因 此，存储单元30高度减小且尺寸小型化。
例如，如果存储单元30具有285mm罐高且320mm罐外径的存储罐31 ， 和180mm筒高且120mm筒外径的材料温度控制筒32，具有熔化筒34除外 的465mm总高度，则它最多能够存储10kg熔融金属材料。当安装在190mm 缸外径的喷射缸l上，该存储单元30能熔化、存储和输送对应模制循环的 金属材料。
权利要求
1. 供模制金属产品的注射设备使用的装置，其用于熔化、存储并输送来自棒状金属材料的金属材料，该装置布置在内部具有喷射柱塞的喷射缸上，且每次通过一次注射输送熔融金属材料进入喷射缸，该装置包括用于熔融金属材料的存储单元，其包括由圆柱形罐构成的上部熔化金属存储罐；直径小于存储罐内径的下部材料温度控制筒，该材料温度控制筒垂直布置于存储罐底部之下以便通过形成在存储罐底部中央的口连通，该材料温度控制筒的下部内壁的内径逐渐减小以朝向其底部中央的出口形成斜坡，该出口连通形成在喷射缸顶部的输入口；固定至存储罐的打开的顶部轮缘的盖构件；以及围绕存储罐和材料温度控制筒的周边布置的加热装置，和一个以上熔化筒，熔化筒由各自的筒体构成，筒体具有适合容纳棒状金属材料的内径和长度，加热装置围绕筒体周边布置，筒体彼此平行并垂直地布置在盖构件上，且筒体的底端插入形成在盖构件表面两侧区域的一个以上孔中，以使其底部口朝存储罐内部打开。
2. 根据权利要求1所述的装置，其中存储单元包括的存储罐的高度小于棒状金属材料的长度，而包括的材料温度控制筒的高度相同于或小于存储罐的高度，且材料温度控制筒外径小于喷射缸的外径，其中存储单元垂直竖立在喷射缸上。
3. 根据权利要求1所述的装置，其中材料温度控制筒具有的外径在存储罐外径的35%至45%范围内。
4. 根据权利要求1所述的装置，其中围绕存储罐和材料温度控制筒的周边并围绕熔化筒的周边布置的加热装置是多段带式加热器，且能逐段进行温度控制。
5. 根据权利要求1所述的装置，其中盖构件由中央处的筒体竖立部分和安装到筒体竖立部分两侧的一对转门部分组成，转门部分沿着筒体竖立部分的纵向被枢转地支撑。
6. 根据权利要求1所述的装置，其中一个以上熔化筒具有能够容纳两块纵向连续地堆叠的棒状金属材料的高度，且其中熔化筒各自的顶端固定至支撑柱的支撑臂上，该支撑柱竖立在喷射缸的保持板上，以使该装置被垂直地支撑。
全文摘要
提供了用于熔化、存储并输送金属材料的装置，该装置构型紧密能够存储对应模制循环的大量熔融金属材料，使用筒熔化棒状金属材料和罐-筒存储单元存储熔融金属材料。用于熔融金属材料的存储单元由上部存储罐和具有更小直径的下部材料温度控制筒组成，该筒垂直布置于罐底部中央之下且连通罐底部中央。用于棒状金属材料的熔化筒由筒体构成，该筒体具有适合容纳棒状金属材料的内径和长度。一个以上熔化筒平行地垂直布置在存储罐的盖构件上，且它们的底部口面向存储罐内部。
文档编号B22D17/28GK101530901SQ20091000348
公开日2009年9月16日 申请日期2009年1月15日 优先权日2008年1月16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