轻金属注射成型机的注射装置.pdf

本发明涉及注射成形装置，该装置能够高效地进行轻金属材料，特别是镁合金材料的供给和熔化及注射，使该装置的维修检查变得简单。这样的注射装置(1)，具有熔化装置(10)、柱塞注射装置(20)和连通这些的连接部件(18)。轻金属材料，以坯段(2)的形式多个地插入熔化缸(11)或者(111)中。插入的坯段(2)，从其前方部分开始熔化，变成数份注射量的金属熔液。金属熔液，通过坯段插入装置(50)，经由坯段(2)自身被挤出，通过连接部件(18)计量并流入注射缸(21)。被计量的金属熔液，通过柱塞驱动装置(60)的柱塞(24)被注射。可以通过密封部件，防止这些熔化缸(11)或者(111)及注射缸(21)中的金属熔液的倒流，上述密封部件是金属熔液在一定的软化状态下固化而成。

1.  一种轻金属注射成形机的注射装置，具有：熔化装置，该熔化装置用于将轻金属材料熔化成金属熔液；柱塞注射装置，该柱塞注射装置将从所述熔化装置供给的所述金属熔液在注射缸中进行计量后，通过柱塞进行注射；连接部件，该连接部件包含连通两者的连通路；逆流防止装置，该逆流防止装置用于开关所述连通路，防止所述金属熔液的逆流，其特征在于，所述轻金属材料作为与多份注射量的注射容积相当的圆柱短棒形状的坯段(2)进行供给，所述熔化装置包含有：熔化缸(11或者111)，该熔化缸(11或者111)用于将从后端供给的多根所述坯段从前端一侧开始首先加热熔化并在前端一侧生成相当于多份注射量的注射容积的金属熔液；坯段供给装置(40)，该坯段供给装置(40)位于所述熔化缸的后端一侧，在补给材料时，能够将所述坯段逐个插入供给到所述熔化缸的后方；坯段插入装置(50)，该坯段插入装置(50)位于所述坯段供给装置的后方，在补给材料时，将所述坯段插入所述熔化缸中，另一方面，包含有推钢机(52a)，该推钢机(52a)在计量时，经由所述坯段，将一份注射量的所述金属熔液压入所述注射缸中。

2.  如权利要求1所述的轻金属注射成形机的注射装置，其特征在于，所述熔化缸(11)的至少除基端外的大部分缸孔(11a)，在计量的过程中在已软化的所述坯段前进、扩径的时候，与该坯段的前端侧面(2a)相接触，同时，形成通过该相接触的所述坯段的侧面能够阻止所述金属熔液倒流的尺寸。

3.  如权利要求1所述的轻金属注射成形机的注射装置，其特征在于，所述熔化缸(111)的至少除基端外的大部分缸孔(111c)，形成与已软化的所述坯段前端前进的时扩径的侧面产生间隙的尺寸关系，另一方面，在所述熔化缸(111)的基端一侧，具有冷却部件(114)和冷却套筒(112)，所述冷却部件(114)将所述坯段的基端一侧冷却为在计量时挤压压力的作用下不至于变形的程度；所述冷却套筒(112)位于所述熔化缸和所述冷却部件之间，用于冷却所述金属熔液；此外，所述冷却套筒(112)具有在所述坯段的周围形成密封部件(103)的环状沟(112a)，所述密封部件(103)是指所述金属熔液处于某种软化状态的固化物，该固化物固化为能防止所述金属熔液倒流程度。

4.  如权利要求2或3所述的轻金属注射成形机的注射装置，其特征在于，所述熔化缸的前端一侧通过端塞(13)被封闭，所述端塞(13)具有导入孔(13d)，该导入孔(13d)从所述熔化缸的缸孔(11c或者111c)的上侧连通所述连通路。

5.  如权利要求2或3所述的轻金属注射成形机的注射装置，其特征在于，所述柱塞的大部分形成为单一的圆柱形状，在所述注射缸的基端安装有将温度控制为比该注射缸的温度更低的小直径突出部(21e)，所述小直径突出部的基端一侧的内孔(21b)形成为与所述柱塞几乎没有间隙的内径，同时，在所述小直径突出部的内孔形成有环状沟(21c)，所述注射缸的除所述基端一侧的大部分缸孔(21d)形成为相对于所述柱塞具有间隙的内径，由此，在所述环状沟形成使所述金属熔液固化成可防止所述金属熔液的倒流程度的密封部件(101)。

6.  如权利要求2或3所述的轻金属注射成形机的注射装置，其特征在于，所述柱塞包含有头部(24a)和直径比该头部小的轴部(24b)，所述头部以形成微小间隙的状态插入并嵌在所述注射缸中，在所述头部的外圆周具有多个环状沟(24c)，同时在其中心内藏有柱塞冷却装置(28)，由此，在所述环状沟形成使所述金属熔液的固化成能够防止所述金属熔液倒流程度的密封部件(102)。

7.  如权利要求2或3所述的轻金属注射成形机的注射装置，其特征在于，所述逆流防止装置(30)包含有阀座(21f)、逆流防止阀杆(31)和阀杆驱动装置(32)，所述阀座(21f)形成于所述注射缸的内孔面上的所述连通路的入口处；所述逆流防止阀杆(31)从该注射缸的内侧与所述阀座分离或连接，以此开闭该连通路；所述阀杆驱动装置(32)从所述注射缸的外侧进退驱动所述逆流防止阀杆。

8.  如权利要求2或3所述的轻金属注射成形机的注射装置，其特征在于，从所述注射装置的所述注射缸(21)直到注射喷嘴(22)的喷嘴孔(22a)，形成于相对于所述缸孔偏心的上方位置。

9.  如权利要求2或3所述的轻金属注射成形机的注射装置，其特征在于，所述熔化装置配置在所述柱塞注射装置的上方，所述熔化缸的前端一侧通过端塞(13)被封闭，所述端塞具有导入孔(13d)，该导入孔(13d)将所述熔化缸的缸孔和所述连通路连通，同时，在该缸孔的上部开口，从所述注射缸向所述注射喷嘴连通的喷嘴孔(22a)，形成于相对于所述注射缸的缸孔偏心的上方位置，至少所述注射缸和所述熔化缸配置为如下的倾斜姿势：所述注射缸和所述熔化缸的前端一侧位于高位置，基端一侧位于低位置。

轻金属注射成形机的注射装置
技术领域
本发明涉及将镁、铝、锌等轻金属材料熔化，并将其金属熔液注射到金属模中进行成形的轻金属注射成形机的注射装置，特别是涉及以下的轻金属注射成形机的注射装置，该轻金属注射成形机的注射装置，将轻金属材料在熔化装置的熔化缸中进行熔化，然后将熔化的金属熔液供给到与熔化装置并设的柱塞注射装置的注射缸中并计量，接着通过柱塞将计量的金属熔液注射并成形。
背景技术
以往，轻金属合金的成形，是通过以热室方式和冷室方式为代表的压铸法进行的。特别是，在镁合金的成形中，除了上述压铸法之外，也通过摇溶浇铸法(チクソモ一ルド法)进行。
压铸法，是一种将事先在熔化炉中熔化的轻金属材料的金属熔液供给到注射装置的注射缸中，通过柱塞将该金属熔液进行注射并注入到金属模中的成形方法。通过这种方法，高温的金属熔液能稳定地供给到注射缸中。特别是，在热室方式中，由于注射缸配置在熔化炉中，所以高温的金属熔液能够高频率地供给到金属模中。另外，在冷室方式中，由于注射缸和熔化炉个别地进行配置，所以能够容易地进行注射装置的维护检修。另一方面，摇溶浇铸法，是一种通过由螺旋的旋转产生的材料的剪切发热和来自加热装置的发热，将小粒的颗粒状的镁材料熔化成半熔融状态，然后进行注射的成形方法，该注射装置构成为如下的2种装置的任意一种。一种装置是例如专利文献1(将在后面汇总记载文献名，下同)所公开地装置，该装置具有熔化装置和注射装置，是一种经由连通部件连结挤压缸和注液缸的装置，上述熔化装置是在挤压缸中通过螺旋将轻金属材料熔化成半熔融状态；上述注射装置是通过柱塞将从熔化装置供给到注液缸中的金属熔液进行注射。另一种装置，是一种具有和直列螺旋注射成形机结构基本相同的装置，该装置是在内部装有直列螺旋的一个缸中进行熔化和注射。后者的结构，由于很普通所以省略其专利文献等的先前文件的叙述。不管怎么说，这些基于摇溶浇铸法的注射成形机具有不需要压铸法所需的大容积的熔化炉的优点。
但是，在上述的成形法中，分别具有如下述的那样需要改进的问题。首先，在压铸法中，由于使用大容积的熔化炉，所以导致装置变大，同时，由于需要维持大量的金属熔液处于高温状态所以将导致运行成本变高。另外，由于熔化炉的温度的升降需要较长时间，所以熔化炉的维修必须要一天的时间。此外，特别是使用镁合金的时候，由于镁非常容易氧化且容易着火，所以不但要采取防止金属熔液氧化的对策还要采取充分的防止着火的对策。因此，必须向熔化炉中大量注入阻燃助熔剂和惰性气体。此外，即使采取了这样的对策，由于要产生以镁的氧化物为主要成分的淤渣，所以必须定期地进行去除淤渣的工作。另一方面，在摇溶浇铸法中，由于粒状材料的熔化是通过旋转螺旋来进行的，所以将材料稳定地熔化成所希望的半熔融状态未必很容易。
特别是在直列螺旋方式的注射成型机中，由于一边使螺旋后退一边进行计量，所以进行成形条件的调整时需要熟练的技术。另外，螺旋和挡圈容易磨损。此外，由于成形材料呈颗粒状、其表面积较大，所以容易氧化，在进行材料的操作时有必要进行考虑。
在这样的背景下，提出了其他形式的注射装置。这就是专利文件2所公开的注射装置。该注射装置，是一种具有由金属模一侧(前方一侧)的高温侧的缸部和后方一侧的低温侧的缸部及两者之间的隔热缸构成的注射缸的装置，是一种将事先成形为圆柱棒状的成形材料插入上述的注射缸并在高温侧的缸部中熔化，然后通过未熔化的其成形材料将其金属熔液挤出并注射的装置。由于不使用以往的柱塞而使用成形材料自身进行注射，所以该成形方式中的上述成形材料在说明书中被命名为自身消耗型柱塞。这样的注射装置，由于没有熔化炉，所以使注射装置的周围得到了简化，同时融化的成形材料的容积也较小，所以可以推断该装置能够高效地进行熔化。此外，这样的注射装置，由于没有柱塞，所以可以推断能够减少注射缸的磨耗，并能够在短时间内进行维修检查。
此外，一项同样的技术被同一申请人提出(例如，参照专利文献3及专利文献4)。这些文件，虽然公开的是用于玻璃成形的注射装置，但是，却是和使用自身消耗型柱塞相类似的技术。
具体的是，专利文献3的防止擦伤的技术，其公开的技术是：事先在缸一侧形成多个沟槽或者螺旋沟槽，然后通过在这些沟槽中循环制冷剂，冷却成形材料。另外，专利文献4的防止擦伤的技术所公开的技术是：事先在成形材料(自身消耗型柱塞)一侧形成多个沟槽或者螺旋沟槽，然后在这些沟槽中，吸收由于软化而导致的成形材料的扩径和变形。由于玻璃在比较宽的温度范围内呈高粘度的软化状态，其熔液不能迅速地填埋上述沟槽，所以可以推断上述沟槽在防止玻璃材料的擦伤方面将会很奏效。
以上所引用的文献如下：
专利文献1是专利3258617号公告，
专利文献2是日本特开平第05-212531号公告，
专利文献3是日本特开平第5-238765号公告，
专利文献4是日本特开平第5-254858号公告。
但是，上述的专利文献2并没有公开关于成形材料的长度、其成形装置的构造及成形运转的可实施程度的技术。例如，该专利文献2中，没有公开在注射轻金属材料的情况下有可能发生的下面的现象的解决方法。该现象是指在注射的时候，由于高压低粘度的熔液在注射缸和上述自身消耗型柱塞的间隙倒流并固化，结果导致上述柱塞的进退动作不能进行的现象。这种现象，在注射以高压进行时会变得更加明显。这是因为，熔液的固化物在每次进行注射动作时，先被破坏、然后再形成，最后成长为坚固的固化物。
这种现象的解决方法，即使是类似的上述专利文献3及专利文献4也没有公开。这是因为，当将这些成形装置用于轻金属材料的成形的时候，由于金属熔液迅速侵入到上述的沟槽中并在宽范围内进行固化，所以该沟槽不能发挥作为冷却沟或者变形吸收沟的作用。更具体地说就是，由于轻金属特有的小热容量和熔化热(潜热)及高导热率导致轻金属迅速地熔化或者固化；表示软化状态的材料的温度范围比玻璃更窄；及金属熔液呈显著的低粘度的流动性，所以导致金属熔液直接侵入上述沟槽，同时发生固化。其结果，沟槽的上述作用效果由于其固化物的充满而导致不能像玻璃成形的时候那样奏效。不过，由于这些文献公开的是用于玻璃成形注射装置的玻璃材料的防止擦伤的技术，所以以上的问题也是理所当然的。
如此，基于自身消耗型柱塞的注射成形装置，虽然是与以往的有代表性的轻金属合金的成形方法即压铸法和摇溶浇铸法有所不同的方法，但是并未公开到可实施的程度。此外，本发明的发明人也没有见识过将基于该方式的注射成形机投入实用的例子。
于是，本发明的目的是，通过提出具有特征的轻金属的供给方式，和包含具有与该方式在实用上相对应特征的熔化装置及注射装置的注射装置，提出一种注射装置，该装置能够将轻金属材料高效地供给到熔化装置中，同时能够更准确且高效地将金属熔液稳定供给到柱塞注射装置中。另外，本发明的目的也是提供一种熔化装置和柱塞注射装置，该熔化装置能够充分抑制在计量过程中及注射过程中金属熔液从熔化缸或注射缸倒流，同时，能够尽量消除磨耗。对于其余的更细节部分的构造的作用效果将与实施方式一同进行说明。
发明内容
本发明的轻金属注射成形机的注射装置，具有：熔化装置，该熔化装置用于将轻金属材料熔化成金属熔液；柱塞注射装置，该柱塞注射装置将从上述熔化装置供给的上述金属熔液在注射缸中计量后，通过柱塞进行注射；连接部件，该连接部件包含连通两者的连通路；逆流防止装置，该逆流防止装置用于开关上述连通路防止上述金属熔液的逆流，其特征在于，上述轻金属材料作为与多份注射量的注射容积相当的圆柱短棒形状的坯段进行供给，上述熔化装置包含有：熔化缸，该熔化缸用于将从后端供给的多根上述坯段从前端一侧开始首先加热熔化并在前端一侧生成相当于多份注射量的注射容积的金属熔液；坯段供给装置，该坯段供给装置位于上述熔化缸的后端一侧，在补给材料时，能够将上述坯段逐个插入供给到上述熔化缸的后方；坯段插入装置，该坯段插入装置位于上述坯段供给装置的后方，在补给材料时，将上述坯段插入上述熔化缸中，另一方面，包含有推钢机，该推钢机在计量时，经由上述坯段，将一份注射量的上述金属熔液压入上述注射缸中。
由于这样的结构，本发明的轻金属注射成形机的注射装置，通过由熔化装置进行坯段的熔化，并在熔化装置和柱塞注射装置之间进行计量，能够以容易操作的坯段形状高效地供给成形材料，同时，由于计量时的金属熔液的压力不会变得过大，所以能够稳定地进行计量，同时，能够容易地采取防止金属熔液倒流的对策。另外，本发明的注射装置，由于在成形运转中不必大量地熔化金属熔液，所以能够实现高效的成形材料的熔化，同时，能够使融化装置小型化、简便化，能够容易地进行注射装置的操作和使用。
另外，本发明的上述熔化缸的至少除基端外的大部分缸孔，在计量的过程中在软化的上述坯段前进、扩径的时候，最好在与该坯段的前端侧面相接触的同时，形成为通过该相接触的上述坯段的侧面能够阻止上述金属熔液倒流的尺寸。
通过这样的结构，软化并扩径后的坯段前端部相对于熔化装置的熔化缸的缸孔，以等同且适度软化的状态相接触，结果，缸孔和坯段的间隙稳定得被密封，同时，还能够降低摩擦。另外，能够抑制熔化缸和推钢机的磨耗。熔化缸，仅形成为单一形状的内径即可。
另外，在本发明的轻金属注射成形机的注射装置中，上述熔化缸的至少除基端外的大部分缸孔，形成与已软化的上述坯段前端前进的时扩径的侧面产生间隙的尺寸关系，另一方面，在上述熔化缸的基端一侧，具有冷却部件和冷却套筒，上述冷却部件将上述坯段的基端一侧冷却为在挤压压力的作用下不至于变形的程度；上述冷却套筒位于上述熔化缸和上述冷却部件之间，用于冷却上述金属熔液；此外，上述冷却套筒具有在上述坯段的周围形成密封部件的环状沟，上述密封部件是指上述金属熔液处于某种软化状态的固化物，该固化物固化到能防止上述金属熔液倒流程度。
通过这样的结构，熔化装置的熔化缸和坯段的间隙可以通过密封部件不伴随摩擦阻力增大地被密封，此外，还能够抑制熔化缸和推钢机的磨耗。这样的结构，特别是用于大型注射装置和高频成形机，其效果也将很明显。
另外，在上述本发明的轻金属注射成形机的注射装置中，上述熔化缸的前端一侧通过端塞被封闭，上述端塞可以具有导入孔，该导入孔从上述熔化缸的缸孔的上侧连通上述连通路。
通过这样的结构，在运转开始时不但能迅速地排除残留在熔化缸中的空气和惰性气体等，而且熔化缸中的金属熔液可以稳定地流向注射缸、最初的轻金属材料的熔化不会停止。
另外，在上述本发明的轻金属注射成形机的注射装置中，上述柱塞的大部分形成为单一的圆柱形状，在上述注射缸的基端安装有将温度控制为比该注射缸的温度更低的小直径突出部，上述小直径突出部的基端一侧的内孔形成为与上述柱塞几乎没有间隙的内径，同时，在上述小直径突出部的内孔形成有环状沟，上述注射缸的除上述基端一侧的大部分缸孔形成为相对于上述柱塞具有间隙的内径，由此，在所述环状沟形成使所述金属熔液固化到可防止所述金属熔液的倒流程度的密封部件。
通过这样的结构，柱塞即使不与注射缸直接接触，也可以通过密封部件进行密封，同时，可以不增大两者间的摩擦阻力地进行注射。此外，能够大幅减少柱塞和注射缸的磨耗，减轻维修更换工作的强度。
另外，在上述本发明的轻金属注射成形机的注射装置中，上述柱塞包含有头部和直径比该头部小的轴部，上述头部以形成微小间隙的状态插入并嵌在上述注射缸中，在上述头部的外圆周具有多个环状沟，同时在其中心内藏有柱塞冷却装置，由此，在所述环状沟形成使所述金属熔液固化成可防止所述金属熔液的倒流程度的密封部件。
通过这样的结构，在注射的时候在柱塞的环状沟上生成的密封部件能够较好地密封金属熔液，同时，注射缸和柱塞也不会接触。由此，可以减少柱塞和注射缸之间的摩擦阻力，同时，大幅减少两者间的磨耗，减轻维修更换工作的强度。
另外，在上述本发明的轻金属注射成形机的注射装置中，上述逆流防止装置可以构成为含有阀座、逆流防止阀杆和阀杆驱动装置，上述阀座形成于上述注射缸的内孔面上的上述连通路的入口处；上述逆流防止阀杆从该注射缸的内侧与上述阀座分离或连接，以此开闭该连通路；上述阀杆驱动装置从上述注射缸的外侧进退驱动上述逆流防止阀杆。
通过这样的结构，不但能够正确控制连通路的逆流防止，而且即使对金属熔液容易固化的镁合金，也不会使逆流防止阀杆周围的金属熔液固化。
另外，在上述本发明的轻金属注射成形机的注射装置中，从上述注射装置的上述注射缸直到注射喷嘴的喷嘴孔，可以形成于相对于上述缸孔偏心的上方位置。
通过这样的结构，在运转开始时不但残留在注射缸中空气、气体等能够被迅速地排出，而且还可以避免在注射期间金属熔液从注射喷嘴前端掉落的问题。
另外，在上述本发明的轻金属注射成形机的注射装置中，上述熔化装置配置在上述柱塞注射装置的上方，上述熔化缸的前端一侧通过端塞被封闭，上述端塞具有导入孔，该导入孔将上述熔化缸的缸孔和上述连通路连通，同时，开口于该缸孔的上部；从上述注射缸向上述注射喷嘴连通的喷嘴孔，形成于相对于上述注射缸的缸孔偏心的上方位置，至少上述注射缸和上述熔化缸配置为如下的倾斜姿势：上述注射缸和上述熔化缸的前端一侧位于高位置，基端一侧位于低位置。
通过这样的结构，在运转开始时不但可以迅速地排出残留在熔化缸和注射缸中的空气、气体等，而且还可以避免在运转开始时金属熔液从熔化缸向注射缸不稳定地流出的问题，同时，还可以避免在运转过程中的注射期间金属熔液从注射喷嘴前端掉落的问题。
图1是用剖面表示本发明的轻金属注射成形机的注射装置的大致构成的侧视图。
图2是第1图的X-X向的剖面图，是本发明的注射装置的坯段供给装置的剖面图。
图3是表示在本发明的更好的实施方式中所采用的熔化缸的剖面的侧视图。
图4是表示本发明的逆流防止装置的一个实施例的侧面剖面图。
图5是表示本发明的注射缸及熔化缸的前端部分附近的更好的实施方式的侧面剖面图。
图6是表示本发明的其他的实施方式的更好的熔化装置的侧面剖面图。
图7是将图6的熔化装置的重要部分扩大表示的侧面剖面图。
图8是表示柱塞注射装置的更好实施方式的剖面的侧视图，该柱塞注射装置是将本发明的注射缸和柱塞组合而成的。
图9是表示另一种组合的更好的实施方式的剖面的侧面图。
下面，通过图示的实施方式对本发明的轻金属注射模塑成形机的注射装置的概略进行说明。
首先，说明向注射装置1供给的轻金属材料。如图1所示，轻金属材料形成为短棒形状(下面，称作坯段)，并将其外圆周及切断面进行平滑的加工，上述短棒形状是将圆柱棒材按照规定尺寸切断而形成的。2是该坯段，其外径比后面说明的熔化缸11的缸孔11a的基端一侧(图中右侧)的内径稍小。这是为了使坯段2即使被加热并热膨胀也不至于与缸孔11a的基端一侧发生干涉导致不能插入。坯段2的长度，形成为注射容积包含10多份注射量至数10份注射量的容积的长度，上述注射容积是按照每次一份注射量的方式注射的，考虑到其操作的难易性，形成为例如300mm至400mm的程度。由于轻金属材料是以这样的坯段的形式供给的，所以能够容易地进行保管、搬运等操作。此外，特别是当坯段2是镁材料的时候，由于与其容积相对应的表面积较小，所以坯段2具有比摇溶浇铸法所使用的颗粒状材料更耐氧化的优点。另外，按照每次一份的注射量注射的注射容积，是目前公知的容积，该目前公知的容积是将一份注射量的成形品的容积和其附带的卷线筒(スプ一ル)、流道的容积，及预计的热变化的容积合计而得到的。
以上述的坯段的形式供给轻金属材料的本发明的轻金属注射成形机的注射装置1，大致如以下那样构成。该注射装置1，如图1所示，包含有熔化装置10和柱塞注射装置20及连结这些的连结部件18和逆流防止装置30，该逆流防止装置30用于在注射时防止金属熔液从柱塞注射装置20逆流到熔化装置10。
熔化装置10包含有熔化缸11和坯段供给装置40及坯段插入装置50。熔化缸11是长尺寸的圆筒，其长度为能容纳从基端顺次插入的多个坯段2的长度，如同后面的说明，除了熔化缸11的缸孔11a的基端近旁以外的大部分比坯段2的直径稍大，其缸孔11a的前端通过端塞封闭。熔化缸11的基端固定于容纳坯段供给装置40的中央框架部件90上。中央框架部分90由围着4个面的呈矩形的4块侧板和一块底板构成，对置的侧板90a的一方连接有熔化缸11，另一方侧板90a连接有坯段插入装置50。此外，在这两个侧板90a上，形成有比坯段2的外径稍大的透孔90b。如此，熔化缸11和坯段供给装置40及坯段插入装置50连续地排列在一条直线上。另外，如后面说明，坯段2，每复数个注射量通过坯段供给装置40逐个地供给到熔化缸11的后方，并通过坯段插入装置50的推杆插入到熔化缸11中。如此，在本发明中，轻金属材料以坯段的形式供给到熔化装置10中并被熔化。对于熔化缸11和坯段供给装置40及坯段插入装置50，将在后面进行更加详细地说明。
柱塞注射装置20，包含注射缸21、注射喷嘴22、柱塞24、柱塞驱动装置60。注射缸21具有积存已计量的金属熔液的缸孔21a，在其前段安装有注射喷嘴22，该注射喷嘴22经由喷嘴接合器23与未图示的金属模相连接。柱塞24，在其基端(根部)与柱塞驱动装置60的柱塞杆62相连接、并在注射缸21中前后控制移动。该柱塞注射装置20，放置于在未图示的机台上前后移动的移动基座91上，注射装置1整体以相对于未图示的合模装置分离、接合的形式移动。这些注射缸21、注射喷嘴22、柱塞24、及柱塞驱动装置60将在以后做更加详细地说明。
熔化缸11的前端附近和注射缸21的前端附近，通过连结部件18进行连接，另一方面，两个缸11、21的基端一侧在中央框架部件90和柱塞驱动装置60的油压缸61之间，经由连结基座部件92坚固地结合。在连结部件18中形成有连通路18a，该连通路18a连通熔化缸11的缸孔11a和注射缸21的缸孔21a。熔化缸11的前端附近和注射缸21的前端附近，经由连结部件18通过未图示的拉近螺栓以相互拉紧状态进行固定。于是，连结部件18的两端，以嵌入熔化缸11、注射缸21的外周的形式进行固定。特别是，连通路18a通过细径管形成，其端面紧靠熔化缸11、注射缸21。
连通路18a，通过逆流防止装置30，在计量动作开始时，在打开并进行注射动作之前被关闭。因此，逆流防止装置30，如果是如上的进行开闭动作装置，则可以使用现有已知的装置。更好的逆流防止装置30将在以后进行详细说明。
在这样的注射装置1中，每次计量时前进的坯段2在熔化缸11中从前端开始首先依次熔化，熔化的金属熔液在注射缸21、连结部件18中保持熔化状态。因此，这些缸11、21及连结部件18，要通过卷绕的带式加热器被控制加热到规定的温度。
例如，在熔化缸11上，卷绕着第1图所示的4个加热器12a、12b、12c、12d。此外，前端一侧的2个加热器12a、12b设定为坯段2的熔化温度；加热器12c设定为比该熔化温度稍低的温度；基端部的加热器12d设定为比熔化温度更低的温度。特别是基端一侧的加热器12d，设定为能够抑制其软化的较低温度，上述的软化指位于熔化缸11的基端一侧的坯段2在注射的时候不至于变形的程度。例如，当坯段2是镁合金的时候，在前端一侧的加热器12a、12b是650℃、加热器21c是600℃的程度，将基端一侧的加热器12d适当地调整为350℃到400℃的程度。这是因为镁合金从加热到350℃的时候起便实质地开始软化，当加热到650℃的时候便完全熔化。但是，加热器12d的温度，根据具体的实施方式有所不同，在后面说明的实施方式中，将调整为不同的温度。中央框架部分90的侧板90a通常不加热。
另外，在注射喷嘴22，喷嘴接合器23及注射缸21中，卷绕有加热器25、26及27，在连结部件18中卷绕有加热器19。此外，当坯段2是镁合金的时候，将这些加热器的温度控制加热到650℃的程度，保持连结部件18、注射缸21中的金属熔液的熔融状态。特别是，加热器25的控制温度，要对照成形循环时间(注射时间)进行调整。这是为了通过在喷嘴22中生成的冷型火花塞来防止从喷嘴22泄漏金属熔液，并对照成形循环开闭注射喷嘴22，。
如此，坯段2，在熔化缸11的基端一侧在防止其软化的状态下，进行预热，然后在从其中间到前端一侧的位置上急剧加热，其前段一侧迅速地熔化。要熔化的金属熔液的量，调整为注射容积的多个注射量。在这样的熔化装置10中，因为只熔化最小限度的材料，所以加热消耗的能源较少、效率较高。另外，熔化装置10，由于不必具有熔化炉那样大的体积，所以可以使装置小型简便。此外，由于用于熔化的升温时间或用于固化的降温时间比较短，所以可以将用于维护检修作业的无用的等待时间限制在最小限度。
下面，对本发明的注射装置1的构成要素的细节进行说明。而对于注射装置1的主要结构要素，即熔化缸11和注射缸21的更好的实施方式将在后面总结并详细说明。
坯段供给装置40，是一种在蓄留多个坯段2的同时，将坯段2逐个供给到熔化缸11后端最近处的同芯位置，以此将坯段2插入到熔化缸11的装置。由此，坯段供给装置40，如第2图的截面图所示，由漏斗41、滑动道42、闸门装置43、保持装置44构成，上述漏斗41用于将坯段2整列地进行多个装填；上述的滑动道42用于使坯段2以整列的状态顺次落下；上述的闸门装置43用于使坯段2一旦受阻便逐个落下；上述保持装置44用于将坯段2同芯地保持在熔化缸11的轴中心位置。在漏斗41中，为了使坯段2不停滞地落下，设置有隔板41a，该隔板41a用于形成弯曲的导向槽。闸门装置43，由闸门平板43a和保持装置44的开闭一侧的保持部件45构成为上下两段的闸门，通过闸门平板43a和保持部件45的交替开闭动作，使坯段2逐个落下。43b，是使闸门平板43a进退的气缸等流体汽缸。保持装置44，包含一组保持部件45、46和气缸等流体汽缸47、导向部件48，上述一组保持部件45、46用于将坯段2以从左右留下微小间隙夹持的形式保持；上述气缸等流体汽缸47用于开闭单侧的保持部件45；上述导向部件48在滑动道42的下方，通过其导向曲面的阻碍将坯段2引导到保持部件46一侧。保持部件45、46的相互面对着的内侧侧面，形成有凹部45a、46a，该凹部45a、46a的直径比坯段2的外径稍大，呈大致半圆的圆弧状，在保持部件45关闭时，该凹部45a、46a的中心与缸孔11a的中心大致一致。
通过这样的结构，从漏斗41补给的坯段2，通过保持装置44同芯地保持在缸孔11a的中心。当然，坯段供给装置40，代之闸门装置43和保持部件45，也可以由未图示的2个闸门和槽状的导向部件构成，上述的闸门用于使坯段2从漏斗逐个地落下；上述槽状的导向部件用于将坯段2同芯地保持在缸孔11a的中心。
坯段插入装置50，如果是在坯段2的补给时向熔化缸11中插入坯段2的装置，则不论什么样的装置都可以。例如，坯段插入装置50，如图1所示，可构成为包含有油压缸51、柱塞杆52、推钢机52a，上述柱塞杆52通过油压缸51前后控制移动；上述推钢机52a在该柱塞杆的前端一体地形成。推钢机52a，其前端部分(图中左端部分)比坯段2稍细地形成，在稍微伸入到熔化缸11中的时候，与熔化缸11不接触地伸入。所以，在推钢机52a和熔化缸11之间不发生磨耗。推钢机52a的最大移动冲程，其长度比坯段2的全长稍长。推钢机52a的位置，通过未图示的例如线位移传感器等位置检测装置进行检测，由未图示的控制装置进行反馈控制。这样的坯段插入装置50，不仅限于油压缸驱动的驱动装置，也可以是已知的电动驱动装置，上述已知的电动驱动装置经由滚珠丝杠将伺服电动机的回转运动变为直线运动以此来移动推钢机52a。
这样构成的坯段插入装置50，在坯段2补给时使推钢机52a后退大于坯段2的全长的距离，以此确保坯段2的供给空间，下面，将坯段2插入到熔化缸11中，上述坯段2是通过使推钢机52a前进来进行补给的。此外，坯段插入装置50，在计量的时候使推钢机52a逐步前进，每次前进时将相当于一份注射量的注射容积的金属熔液送入到注射缸21中并计量。
柱塞24可以是已知的结构。这种情况下，柱塞24具有头部24a和轴部24b，上述头部24a的直径比注射缸21的内径稍小；上述轴部24b的直径比其头部24a的直径稍小。此外，头部24a在其外圆周上具有未图示的柱塞环。如此，当柱塞24与目前所知的结构相同时，虽然在柱塞24和注射缸21之间要产生磨耗，但在凭目前的性能也能够满足要求的情况下，也是可以充分采用的实施方式。更好的实施方式，将在后面作为与注射缸相组合的结构进行说明。
柱塞驱动装置60，例如，如第1图所示，含有油压缸61、柱塞杆62、联轴器63，上述柱塞杆62通过油压缸61前后控制移动；上述联轴器63与柱塞杆62和柱塞24相联接。柱塞24，插入并通过注射缸21的内部，通过油压缸61前后驱动。柱塞24的位置，通过未图示的例如线位移传感器等位置检测装置进行检测，由未图示的控制装置进行反馈并控制其位置。柱塞24可以移动的最大冲程，当然，是与注射装置1的最大注射容积相对应并预先设定的。这样的柱塞驱动装置60，不仅限于油压缸驱动的驱动装置，也可以是已知的电动驱动装置，上述已知的电动驱动装置经由滚珠螺杆等将伺服电动机的回转运动变为直线运动以此来移动柱塞24。
这样构成的柱塞驱动装置60，在计量时和注射时控制柱塞24的后退动作和前进动作。即，在计量时，对照压入坯段插入装置50的推钢机52a的压力控制，控制允许柱塞24后退的背压，并在抑制熔化缸11中的金属熔液的压力上升的同时，适当地控制注射缸21中的金属熔液的压力，即计量时的背压。此时，将柱塞24的后退位置作为用于计量的位置进行检测，这是与以往相同的。另外，在注射时，进行与以往相同的控制，即，控制金属熔液的注射速度及注射压力。此外，柱塞驱动装置60使柱塞24后退规定量，并进行已知的回吸动作。由于柱塞注射装置经由止回装置从熔化装置分开，所以能够正确地进行这样的回吸动作。
注射缸21的基端，经由连接部件64固定于柱塞驱动装置60的前方。作为一个实施例图示的连接部件64，是一个可移动地容纳柱塞24的后部、联轴器63的筒状部件，并具有隔壁64a，该隔壁64a在接近连接部件64前方的位置与柱塞24几乎无间隙地配合，在注射缸21基端和隔壁64a之间具有空间66。在空间66的下方，装卸自由地安装有回收盘65。通过这样的结构，即使万一金属熔液越过柱塞24的头部24a泄露出来，金属熔液也不会飞溅到该空间66之外地被回收到回收盘65上。
这种情况下，在连结部件64的上侧设置有用于注入惰性气体的注入孔64b，可以从该孔向空间66注入惰性气体。由此，在运转开始之前可以清除缸孔21a内的空气。这种清除，特别是在镁成形的时候对防止材料的氧化有帮助。供给的惰性气体的量，由于只供给到上述空间66及注射缸21和柱塞24之间的微小间隙，所以只需少许便可。当然这种惰性气体不会从缸后方侵入到金属熔液中去。所以，在成形开始后即使停止气体的供给也不会有妨碍。
在开闭连通路18a的逆流防止装置30中，可以简易地采用已知的阀门。这些阀门，由于已广为人知，所以省略其图示，例如，可以采用单向阀或者回转式导阀。前者是包含阀体的阀，该阀体与金属熔液流一同向正反两方向移动，注射时回复到阀座上堵住连通路。后者是具有管线的回转阀，该管线位于连通路18a中通过转动连通或者关闭连通路18a。特别是，单向阀，由于在注射时逆流防止时间不准确，所以在不要求精密成形的注射成形机中经常采用。更好的逆流防止装置30，将在后面进一步说明。
注射装置1，最好是以下面说明的方式构成。第3图是表示该熔化缸的一个实施方式的侧面剖面图，另外，第4图是表示比逆流防止装置更好的实施方式的侧面剖面图，第5图是表示注射缸及熔化缸的前端部附近的其他实施方式的侧面剖面图。
塞住熔化缸11的前端部的端塞13，如第3图所示，具有凸缘部13a和栓部件13b。栓部件13b，形成为超过连接部件18的连接位置的长度，同时，具有连通连结部件18的连通路18a和熔化缸11的缸孔11a的导入孔13c、13d，特别是，朝向缸孔11a开口的导入孔13d，为了在栓部件13b的上方开口，形成为水平切除栓部件13b的上部的D字形状的截面，或者如同键槽那样的矩形槽。通过这样的导入孔13d，最初在注射装置1运转开始时混入到金属熔液中的空气、惰性气体等，能够从熔化缸11顺利地向注射缸21一侧排除。这是因为空气、燃气等容易向上方聚集。该端塞13，不仅覆盖隔热部件14进行保温，在其中心还具有插入筒式加热器15的深孔，通过筒式加热器15进行加热效果会更好。这种情况下，由于端塞13能够被充分加热，所以即使是容易固化的镁合金，其金属熔液也不会在导入孔13c固化。
由于导入孔13d在栓部件13b的上方开口，所以可以防止如下的现象，即，在熔化缸11中熔化的金属熔液最初向注射缸21中供给时发生的现象：在逆流防止装置30最初打开连通路18a的时候，熔化缸11中的金属熔液向注射缸21中不定量、即不稳定地流出的现象。通过防止该现象，能够抑制以下问题的发生：由熔化缸11中的金属熔液的减少而得到的空间变成隔热空间，由于加热器产生的热不能够充分传导而导致的后续坯段2的熔化暂时停滞。
也可以在熔化缸11的基端或者其旁边，设置注入惰性气体的注入孔。在第3图中，虽然注入孔90c形成于熔化缸11和中央框架部件90的侧板90a的交界处，但是只要是这附近，形成于熔化缸11和中央框架部件90的任一部件上都可以。通过在该注入孔90c中注入惰性气体，能够排除缸孔11a内的空气、防止材料的氧化。这样的排除，特别是在镁成形的成形前的准备阶段，即在空的缸孔11a内最初插入镁材料并熔化的阶段是很有效的。供给的惰性气体的量，由于仅向空的缸孔11a中供给，所以只要供给少许就可以。当然，在准备阶段结束后可以停止惰性气体的供给。这是因为如同在后面的说明，来自后方的空气不能侵入到熔化缸11中的金属熔液内。
逆流防止装置30，最好是如第4图的实施方式那样构成。该逆流防止装置30，具有阀座21f和棒状的逆流防止阀杆31、油压缸等液压缸32，上述阀座21f形成于注射缸21的内孔面上；上述棒状的逆流防止阀杆31与阀座21f分离、接合；上述的油压缸等液压缸32，是一种固定于注射缸21的侧面进退驱动逆流防止阀杆31的阀杆驱动装置。阀座21f，形成于与连通路18a相联通的透孔21h的入口处并向注射缸21内开口。逆流防止阀杆31，其基端与油压缸32的柱塞杆相连接，插入并通过形成于注射缸21的阀杆导向孔21g，其大部分在金属熔液中进退。油压缸32，安装于与连接部件18相对的相反侧的注射缸21的侧面上。
由于逆流防止装置30这样地构成，所以阀杆31的大部分存在于注射缸21内的金属熔液中，导致阀杆31的温度几乎不下降。所以，即使是容易固化的镁合金等金属熔液，其金属熔液在逆流防止阀杆31的附近也不会固化。将连接部件18的安装位置提前到比注射缸21的前端一侧更靠近基端一侧的位置上，这种现象的效果更好。这是因为存在于阀杆31的周围的金属熔液由于高温而得到了充分的保存。当然，由逆流防止阀杆31进行的连通路18a的开闭，是根据计量和注射的时间正确地进行控制的。因此，这样的逆流防止装置30，最好是能够正确地控制注射容积的精密注射成形机。
上述的逆流防止装置30，最好具有如下的逆流防止阀杆31的密封机构。该密封机构，如第4图所示，包括密封筒33和冷却管34，上述密封筒33固定于形成于注射缸21上的阀杆导向孔21g内；上述冷却管34用于冷却该密封筒33。阀杆导向孔21g，如图夸张地所示，以产生相对于逆流防止阀杆31一毫米的间隙的程度稍大地形成。密封筒33，以自由移动且几乎没有间隙的状态导入逆流防止阀杆31，同时，插入并嵌在阀杆导向孔21g中、塞住阀杆导向孔21g。此外密封筒33，通过供给冷水的冷却管34从外圆周进行冷却。通过这样的结构，存在于阀杆导向孔21g内的密封筒33旁边的金属熔液，在逆流防止阀杆31的周围，在适当软化到以下的状态下发生固化。此时，金属熔液不硬化至妨碍逆流防止阀杆31的进退动作的程度，而是在适当软化的状态下，以密封阀杆31和导向孔21g之间的间隙的形式进行固化。因此，固化物形成为一种密封部件，该密封部件避免阀杆31和阀杆导向孔21g之间的直接接触，防止由于两者的磨耗和热膨胀而导致的金属磨损。
从注射缸21开始到注射喷嘴22的喷嘴孔22a，如图5所示，最好开口于缸孔21a的上方的偏心位置。在这种状态下，注射缸21，最好以其前端高、其基端一侧低的倾斜姿势进行配置。倾斜角度为3度即可。通过这样的结构，能够顺利地进行残留在注射缸21内的空气等的排除，并避免从注射喷头22的前端流出金属熔液的故障。这种情况下，即使在熔化缸11中，也可以如已述的那样使端塞13的导入孔13d形成于上方，同时，将熔化缸11同样以倾斜3度的姿势进行配置。通过这样的配置，熔化缸11中的空气等同样可以顺利地排除，同时，还能够防止不稳定的流出。当然，注射装置1，在熔化缸11的上述导入孔13d的结构和注射喷嘴22的偏心喷嘴孔22a的配置的基础上，最好将熔化缸11和注射缸21的基端一侧以低于3度的倾斜姿势进行配置。包含合模装置的注射成形机整体也可以如上述那样以倾斜的姿势进行配置。
在以上说明的本发明的注射装置1中，主要的构成要素，即，熔化装置10和柱塞注射装置20，最好如下面说明的那样构成。首先，说明熔化装置的两个具体实施方式。
在第1实施方式的熔化装置10中，熔化缸11的缸孔11a，如图3所示，至少除了其基端以外的大部分应该形成为比坯段2的直径大数mm的缸孔11b，由此在其基端一侧形成台阶高差11c。该大直径的缸孔11b，是根据事先对照成形品的材料、大小等求得的尺寸决定的，例如，如果是成形镁合金的成形装置的时候，与坯段2相对应的间隙是0.5mm-2mm的程度，则最好选定1mm程度的熔化缸11。另外，台阶高差11c的位置，根据需要的金属熔液的容积和加热器12d的温度设定，或者根据大直径的缸孔11b相对于坯段2的间隙的关系，事先在适当的前后不同的位置形成。加热器12a至12d，与上述的相同。
通过这样的结构，在计量时当将坯段2向前方推压时，已经软化的坯段2的前端由于金属熔液的压力而扩大，即扩孔，导致其侧面2a与通孔11b的壁面相接触。这时，由于计量时的熔化缸11中的压力已经如上所述控制为适当的计量压力，所以塞入坯段2的压力不会变得过大。另外，由于缸孔11b和坯段2的间隙适当地较大地形成，所以坯段2的侧面2a不会与缸孔11b宽范围且高压地挤压在一起。此外，与大直径缸孔11b相接触的侧面2a，通过相接触的高温的金属熔液和大直径的缸孔11b继续被加热，保持拥有适当的软化的表面层的状态。另外，缸孔11a的基端一侧的内孔和坯段2的间隙较小，所以能够抑制坯段2相对于熔化缸11的偏芯，使其与扩径后的侧面2a的缸孔11b的连接状态保持相同。如此，侧面2a，可以等同地作为与缸孔11b相接触的适度柔软的密封部件发挥作用，而且能够有效地防止金属熔液向后方倒流及空气等侵入到金属熔液中，并降低摩擦阻力。因此，该实施方式的侧面2a，可以相应地称作由经扩径的侧面2a而得到的密封部件，即，扩径密封部件。
上述的大直径的缸孔11b和坯段2的间隙的大小，会对形成于两者之间的上述扩径密封部件的生成形式产生特别大的影响。首先，在该间隙过小的情况下，当塞入坯段2时，在侧面2a和缸孔11b之间，接触直接发生并且摩擦阻力增加，由于其阻力的增加，从接触的发生位置开始以后方的坯段2压曲的形式进行进一步的扩径。而且，这样的侧面2a的扩径进一步向后方延伸，其摩擦阻力的极端的累积最终导致坯段2不能前进。另一方面，在该间隙过大的情况下，金属熔液在温度和压力均不降低的状态下倒流至后方，从台阶高差11c侵入到后方的间隙并发生固化。这种情况下，由于缸11的基部即该间隙的温度特别低，所以金属熔液迅速地固化，而且由于间隙笔直，所以每次计量时其固化物都进一步增加。其结果是，增加的固化物在两者之间使摩擦阻力极端地增大最终导致坯段2不能前进。因此，上述的间隙的适当的大小，是从多种尺寸形状中选择一个而得到的，上述的多种尺寸形状是事先对照成形材料及注射成形机的注射能力而求得的。
在以上说明的第1实施方式的熔化装置10中，具有以下的优点：熔化缸11是由上述的缸孔11b和台阶高差11c构成的简单的结构。但是，这样的熔化装置10，在大型的注射成形机或高频注射成形机的熔化装置10中几乎不被采用，这是因为，在大型的注射成形机中，坯段2的直径变粗，周长变长，只依靠这部分难以调整其间隙，导致计量时容易发生金属熔液的倒流现象。另外，也是因为，在要求高频的注射成形机中，由于一并要求计量动作的高速化，只好高速地进行坯段的塞入动作、使金属熔液处于高压状态，结果同样导致容易发生倒流现象。所以，其特征就是，在坯段2的直径比较小的小型注射成形机，或者成形周期比较长的注射成形机中，经常被采用。
另一方面，在第2实施方式的熔化装置中，熔化缸，构成为第6图至第7图所示的实施方式。第6图是表示其熔化装置的大致结构的剖面图，第7图是表示其熔化装置的重要部分的剖面图。与图中已经说明的结构要素相同的要素使用相同的符号表示，并省略其说明。
该熔化装置10，在已叙述的中央框架部件90、坯段供给装置40及坯段插入装置50的基础上，还包含有熔化缸111和冷却套筒112，上述的熔化缸111固定于中央框架部件90的侧板90a上；上述的冷却套筒112以嵌入的形式安装于该缸111和侧板90a之间。中央框架部件90，与所述的中央框架部件同样，在其对置的两个侧板90a上具有透孔90b，特别是，在其透孔90b的熔化缸111一侧的周围，形成有循环供给冷却液的冷却管路90d。所以，侧板90a，通过计量时的推压压力，能将位于基端一侧的坯段2冷却到不变形仅发生微小软化的状态。另外，透孔90b，例如，在镁合金成形的时候，形成为相对于坯段2产生0.2mm-0.5mm的间隙的大小。通过该间隙，坯段2，即使在以所述的软化状态升温的时候，也能以与熔化缸111几乎没有间隙的状态插入。这样的侧板90a，在下面也称作冷却部件114。
熔化缸111，除了其基端一侧的形状之外，与已述的缸11的结构相同，形成为长尺寸的圆筒，该长尺寸的圆筒能够同时容纳相当于多份注射量的注射容积的金属熔液。此外，在该熔化缸111中，从前端一侧开始同样依次卷绕着加热器12a、12b、12c、12d。特别是在该实施方式中，将加热器12a至12c设定为坯段2的熔化温度以上，而将加热器12d适当地调整为比其熔化温度低的温度。例如，在坯段2是镁合金的时候，将加热器12a至12c的温度设定为650℃的程度，而将加热器12d的温度调整为550℃左右。因此，当坯段2在缸孔111c中向前方移动时，金属熔液从600℃变化为650℃。特别是，加热器12d，安装于避开熔化缸111的基端附近的位置并且不能加热到冷却套筒112，在上述熔化缸111的基端附近的位置安装有冷却套筒112。
这样的熔化缸111，如第7图所示，在其基端的外圆周一侧具有呈圆筒形状的突出的环状凸部111a，同时，在其内圆周一侧具有用于嵌入冷却套筒112的插入孔111h。另一方面，下面说明的冷却套筒112，位于熔化缸111的基端和作为冷却部件114的侧板90a的前表面之间，并且是与两者的接触面积尽可能小地形成的小容积的呈大致筒状的部件。所以，在通过螺栓113经由冷却套筒112，将熔化缸111安装到侧板90a，即冷却部件114上时，在熔化缸111、冷却部件114、环状凸部111a及冷却部件114之间形成空间115。蓄积在空间115内的热量，从形成于该环状凸部111a上的多个透孔或者切口111b进行放热。因此，该空间115，作为冷却部件114和熔化缸111之间的隔热空间进行工作。
冷却套筒112，如第7图所示，插入并嵌在冷却部件114前面的插入孔114h和熔化缸111的基端的插入孔111h之间。此外，在冷却套筒112上还安装有未图示的温度传感器，用于检测其温度。另外，在冷却套筒112的内孔上，形成有环状沟112a，该环状沟112a用于将沿坯段2的圆周回流而来的金属熔液以一定程度的软化状态进行固化并生成固化物103。该环状沟112a，更具体地说就是，例如，当坯段2为镁合金的时候，其沟槽宽度形成为20mm至40mm，最好是30mm的程度，另外其沟槽深尺寸最好形成为相对于熔化缸的缸孔111c，3mm至4mm的程度。
环状沟112a，在第6图中，虽然以全部包含在冷却套筒112中的形式形成，但是也可以以与熔化缸111一侧或者冷却部件114一侧的任何一个相连接的形式，形成为从单面加工而成的孔状。具有这种环状沟112a的冷却套筒112，通过与冷却部件114相连结而直接冷却，另一方面，又不会被加热器12d加热。所以，冷却套筒112主要通过冷却部件114进行冷却，并使环状沟112a也得到了强有力的冷却。当然，在通过冷却部件114冷却的基础上，也可以直接冷却冷却套筒112本身。这种情况下，在冷却套筒112的外圆周卷绕冷却管112p进行冷却。
通过这样的结构，位于冷却部件114、冷却套筒112中的坯段2被迅速冷却，不会因为从熔化缸111传导而来的高温而过度软化。例如，在镁成形机中，将位于冷却部件114中的坯段2的深部的温度冷却到不能超过100℃至150℃左右，将位于冷却套筒112内的坯段2的深部的温度控制为250℃至300℃的程度，该250℃至300℃的程度是将发生软化的温度降低350℃而得到的。
通过以上的结构，冷却套筒112的基端一侧(冷却部件114一侧)的内孔112b的内径，与冷却部件114的透孔90b一样，在与热膨胀的坯段2不互相干涉的前提下，形成为能相对于坯段2形成微小间隙的尺寸。具体的是，当坯段2为镁合金的时候，其间隙形成为0.2mm至0.5mm的程度。通过这样的结构，由于坯段2在透孔90b及冷却套筒112的内孔112b内的中心位置保持为几乎没有间隙，所以坯段2和熔化缸111的内孔112c，及坯段2和环状沟112a的间隙也是几乎没有偏芯的相同间隙。
另外，熔化缸111的缸孔111c及冷却套筒112的熔化缸111一侧的内孔112c，比冷却套筒112的基端一侧的内孔112b大数mm地形成。例如，当成形材料是镁合金的时候，缸孔111c和内孔112c的内径比内孔12b单侧尺寸大1mm至3mm的程度、较大地形成。这是为了使缸孔111c、内孔112c和坯段2之间的间隙形成为1mm至3mm的程度，该间隙的作用效果将在后面说明。
此外，冷却套筒112，即使如图示那样构成为小容积的部件，即，壁比较薄的筒状部件，在强度方面也不会有问题。这是因为由于在环状沟112a中形成有后述的固化物103，所以能够防止金属熔液从固化物103向后方泄漏。另外，也是因为即使金属熔液暂时泄漏，该金属熔液的压力也要远小于缸孔111c中的金属熔液的压力。当然，冷却套筒112的材料，要选择与熔化缸111、冷却部件114在刚性、热膨胀方面相同、同时热传导性尽可能好的材料。
在这样的第2实施方式的熔化装置10中，其运转在最初开始时，坯段2以低速前进。如此，在熔化缸111的前端一侧已经熔化的金属熔液沿着坯段2倒流并充满环状沟112a，然后直接变为固化物103。该固化物103，如下面说明的那样，由于金属熔液本身在坯段2的外圆周以一定程度的软化状态发生固化并发挥密封件的作用效果，所以在下面，也称作自身密封部件103。
即，该自身密封部件103，由于是金属熔液在环状沟112a的位置在坯段2的周围固化而得到的，所以即使相对于坯段2的熔化缸111存在微小的偏芯，也会不留间隙地塞满坯段2的周围。另外，由于自身密封部件103的外侧，即，环状沟112a一侧的部分以充分固化的状态嵌入该环状沟112a中，所以自身密封部件103在计量的时候，不会与坯段2一起前进，不会由于金属熔液的压力而压坏损伤。当然，计量时的压力，不会比注射时的压力高。所以，自身密封部件103在每次计量时生长的现象完全不会发生。另外，由于在每次计量时接触面伴随着两者的温度降低并更新，所以自身密封部件103和坯段2的结合力不会变强。这是由于，计量时前进并更新的坯段2，由于从低温区域的后方向前进，所以相对于自身密封部件103处于最初的内部低温。当然，前进的坯段2，在到下一个计量为止的期间，从前端一侧开始加热，然后使自身密封部件103的接触面的温度再度上升到适当软化的温度。
如此，上述自身密封部件103，在计量时，在坯段2前进并推出金属熔液时，塞住坯段2和熔化缸111之间的间隙，防止金属熔液的倒流，当然也要使空气等不能侵入。此外，自身密封部件103能降低坯段2移动时的摩擦阻力。这样的自身密封部件103的密封作用，由于轻金属材料，特别是镁合金的特性，能够最大限度地发挥效果，上述镁合金的特性是指大导热率、小热容量、由于潜热而导致的急速的从固体到液体的状态变化。另外，在通过上述自身密封部件103进行密封时，具有计量不发生变动且稳定的作用效果。由于熔化缸111的缸孔111c的内径和坯段2的外径间的间隙形成为数mm的程度，所以通过加热，软化的坯段2的前端在计量时即使进行微小地扩径也不会与缸孔111c相干涉，其结果是，坯段2在前进的时候，金属熔液顺利地蔓延到扩径后的坯段前端的背后，而不会产生没有蔓延金属熔液的空间。所以，压回仅相当于侵入到坯段2的金属熔液中的容积部分的金属熔液，便能准确计量金属熔液。
上述第2实施方式的熔化装置10，由于通过自身密封部件103严密地进行熔化缸111的金属熔液的密封，所以，即使是坯段2的直径更粗、注射容积更大的大型的注射成形机，或者是成形频率更高的注射成形机，也会被充分采用。当然，在小型的注射成形机，或者是成形周期长的注射成形机中也被充分采用。此外，由于不能引起计量容积的变动，所以非常适合精密成形。
对于注射装置10，柱塞24和注射缸21最好如第8图或者第9图说明的两个实施方式中的任意一个那样构成。
首先，在第8图所示的实施例中，柱塞24的大部分形成为同一尺寸的纯圆柱形状。此外，注射缸21在其基段具有通过冷却装置29直接冷却的小直径突起部21e。冷却装置29，是制冷剂循环冷却管路。小直径突出部21e的基端一侧的内孔作为缸孔21b，形成为与柱塞24的外径几乎没有间隙的内径；从该缸孔21b开始占据前方的缸孔21a的大部分的缸孔，作为更大直径的缸孔21d，形成为比柱塞的外径大数mm的内径。进而，形成与小直径突出部21e的基端一侧的缸孔21b相连结的环状沟21c。具体的是，例如，当缸孔21d是用于镁合金的注射装置的时候，能够较大地形成相对于柱塞24，1mm至3mm程度的间隙。另外，环状沟21c，其沟槽宽度为20mm至40mm，最好为30mm的程度，另外沟槽深度尺寸形成为相对于缸孔21d，2mm至4mm的程度。
在这样的结构中，小直径突出部21e的温度通过冷却装置29进行调整，由此能够冷却注射缸21基端的小直径突出部21e，特别是能冷却形成于其内部的环状沟21c。所以，最初在柱塞24前进时侵入该环状沟21c中的金属熔液在该沟槽中迅速地固化，并成为固化物埋入柱塞24和注射缸21之间的间隙。这样的固化物101，与已述的密封部件同样地进行工作。第1，固化物101的与柱塞24相接触的面，由于来自与高温的金属熔液相接触的柱塞24的高温，因此保持一定程度的软化状态。第2，固化物101，与经过充分、平滑地精加工的柱塞24相接触。第3，固化物101，位于环状沟21c中，并且不会被移动、压坏。所以，固化物101，是柱塞24在注射时高速前进的时候，位于柱塞24和注射缸21之间、摩擦阻力小的密封部件。此时，由于柱塞24和注射缸21经由柔软固化物101不直接接触，所以两者的磨耗大幅地减少。当然，存在于大直径缸孔21d和柱塞24之间的数mm程度的间隙内的金属熔液，也不固化地充满该间隙。如此，上述的固化物101作为密封部件发挥作用。
下面，在如第9图所示的另一个实施方式中，柱塞24，在具有直径比注射缸21的内径稍小的头部24a和直径比其头部24a稍小的轴部24b的同时，在头部24a具有多个环状沟24c。此外，在头部24a和轴部24b的中心插入有冷却装置28，该冷却装置28重点冷却与头部24a内侧的孔圆周面相接触的环状沟24c。即，为了使柱塞24的前端的温度尽量不降低，冷却装置28的前端，以经由隔热材料或者以最小限度的接触面积与柱塞24相接触的形式构成。此外，在冷却装置28中，采用冷却管、铜棒或者铜管等，上述冷却管通过在其内部循环制冷剂而直接冷却，上述铜棒或者铜管通过在外部冷却而间接地冷却。后者是所谓的冷却用热管。在这样的实施方式中，注射缸21构成为全长具有笔直缸孔21a的简单形状。
通过这样的结构，最初沿头部24a的外圆周倒流的金属熔液在进入到环状沟24c的同时迅速地固化，并在头部周围生成环状的固化物102。该固化物102，是在被冷却的头部24a上迅速固化而生成的，与注射缸21相接触的其外圆周，由于来自高温注射缸21的内孔壁面的加热而处于一定程度的软化状态。另外，固化物102所接触的注射缸21的缸面是经过充分精加工的平滑面。所以，固化物102，在注射时，与已述的密封部件一样，防止从头部24a向后方泄漏金属熔液，同时，降低产生于头部24a和注射缸21之间的摩擦阻力。此外，由于柱塞头部24a和注射缸21之间的间隙较大地形成、能够避免这些部件的直接接触，所以在柱塞24和注射缸21之间不会产生磨耗。当然，在本实施方式中，由于不发生柱塞24的软化，所以由于已述的熔化缸11中的坯段2的软化导致的扩径现象完全不会发生。如此，上述的固化物102也作为密封部件发挥作用。
通过以上构成的本发明的注射装置1，能够进行如下的成形运转。考虑到发明的具体情况，先说明本发明的注射成形运转。在成形运转前，多根坯段2事先供给到熔化缸11中，确保在熔化缸11的前方具有相当于多份注射量的注射容积的金属熔液。首先，进行计量。为此，逆流防止阀杆31打开连通路18a，推钢机52a前进，同时，柱塞24后退，金属熔液向注射缸21移动。该计量工程，通常，在先前的成形循环中，在被填充的成形品的冷却工程中进行。通过该计量，确保在注射缸21中具有相当于一份注射量的注射容积的金属熔液。此时，推钢机52a的前进动作和柱塞24的后退动作大致保持一致，同时，控制熔化缸11中的金属熔液和注射缸21中的金属熔液的压力，使其维持为规定的压力，所以，推钢机52a的压入金属熔液的压力不会变成特别高的高压。因此，熔化缸11中的金属熔液的倒流，可以通过如所述的坯段前端的扩径后的侧面2a，即扩径密封部件，或者通过金属熔液在一定程度固化后产生的自身密封部件103有效地进行阻止。
通过计量供给到注射缸21中的金属熔液，通过加热器27维持熔化状态。接着，逆流防止阀杆31关闭连通路18a，柱塞24前进，从注射喷嘴22向金属模注射一份注射量的金属熔液。此时，已述的金属熔液的固化物101或者102作为密封部件防止金属熔液的倒流。然后，进行已知的保持压力，进入冷却工程并再次进行上述的计量。每次计量消耗的金属熔液，在到计量后的下一个计量开始为止的期间内进行熔化补充。
如果坯段2在每次注射时熔化并进行一根坯段份的注射，则进行新的坯段2的补给。该补给动作，从推钢机52a的位置检测器，检测到计量过程中推钢机52a前进的距离超过一根坯段份的时候开始。首先，坯段插入装置50使推钢机52a后退大于坯段2的全长的距离，确保在熔化缸11的后方具有供给坯段2的空间。下面坯段供给装置40向熔化缸11的后方供给1个坯段2，最后坯段插入装置将该坯段2插入熔化缸11中。此时，由于坯段2的端面被平滑地进行精加工，且熔化缸11和坯段2的间隙很小地形成，所以在两者的间隙之间几乎不可能进入空气。该补给动作在成形品的冷却期间进行。因此，补给动作不会导致成形周期变长。
上述本发明的成形运转前的准备如下面那样地进行。最开始，最好注入惰性气体，排除缸中的空气。接着，通过坯段供给装置40将事先储藏于漏斗41中的坯段2供给到熔化缸11的后方，通过坯段插入装置50插入到熔化缸11中。起初，为了使熔化缸11中充满坯段2，最好插入多个坯段2。此时，逆流防止阀杆31关闭连通路18a。
多根坯段2，在熔化缸11中，以向前方压入的状态，通过加热器12a、12b、12c及12d进行加热，从位于前端一侧的部分开始熔化。残留在熔化缸11的前端一侧的空气的大部分，随着金属熔液的充满，几乎全部被挤到后方。一段时间后，如果能确保具有数份注射量的金属熔液，则逆流防止阀杆31打开连通路18a，接着，推钢机52a前进，同时，柱塞24后退，金属熔液被送入注射缸21中。此外，可不必挤压地将残留在金属熔液中的空气和惰性气体与金属熔液一起排除。特别是当端塞13的导入孔13d形成为开口于熔化缸孔11a的上方的时候，能迅速地进行该排除动作。
若金属熔液充满注射缸21，则下面同样地进行以所述的注射动作为标准的动作。特别是在注射喷嘴22的喷嘴孔22a形成为开口于注射缸孔21a的上方的情况下，能够迅速地进行排除动作。如果排除动作完成，则将注射喷嘴22与金属模相连结，多次进行预备成形动作。如果调整成形条件并使成型条件稳定，则成形前的准备动作完成。
以上说明的本发明，不仅限于上述的实施方式，也可适用于基于本发明的宗旨的各种变形，这些都包含于本发明的范围之内。特别是对于具体的装置，只要具有在本发明的宗旨的基础上添加的基本机能，都包含于本发明。
如以上的说明，本发明的注射装置，在轻金属材料的注射成形装置中，能够将成形材料以坯段的形状进行供给，使材料的操作变得容易，同时，对于注射成形也能够实现高效率的成形材料的熔化。此外，本发明的注射装置，通过熔化装置的简化，使注射装置的操作变得容易，同时也使维护保养变得轻松。因此，本发明，使以往的轻金属材料的注射成形装置为之一变。