JP2000326366A - ホットランナー・バルブゲート金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センターピンと固定ピンを、熱膨張があって
も常にぴたりと当接させることができ、しかも製造簡単
であるホットランナー・バルブゲート金型を提供するこ
と。 【解決手段】 センターピン１２を備えるノズル側金型
３と、センターピンと対応する位置に形成され、使用時
にセンターピンの下端と当接する上端を有する固定ピン
２０を備える製品成形側金型４とを備え、前記ノズル側
金型のセンターピンの周囲に、前記製品成形金型内に形
成された製品成形部に開口する環状のゲート孔９が形成
されており、前記ノズル側金型内に、軸方向に移動して
前記ゲート孔を開閉するためのバルブピン１３を備える
ノズル本体５を備え、前記センターピンに該センターピ
ンを固定ピンに向かって付勢するバネ６が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、センターピンを備
えるノズル側金型と、前記センターピンと対応する位置
に形成され、使用時に前記センターピンの下端と当接す
る上端を有する固定ピンを備える製品成形側金型とを備
え、前記センターピンの周囲に前記製品成形金型内に形
成された製品成形部に開口する環状のゲート孔が形成さ
れており、前記ノズル側金型内に、軸方向に移動して前
記ゲート孔を開閉するためのバルブピンを備えるノズル
本体を備えて成るホットランナー・バルブゲート金型に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ホットランナー・バルブゲート金型は、
ノズル側金型のノズル本体内及びこれに連通するゲート
孔内でバルブピンが軸方向に移動することにより、ゲー
ト孔を開閉する機構を備えている。このホットランナー
・バルブゲート金型により、中央に貫通孔を有する製品
を成形する場合には、ノズル側金型の前記バルブピンの
軸心部にセンターピンを設けることにより、該センター
ピンの周囲に環状の前記ゲート孔を形成し、この環状の
ゲート孔を環状の前記バルブピンで開閉するようになっ
ている。また製品成形側金型（下型）内には固定ピンを
設け、該固定ピン部分に溶融樹脂が流れないようにして
製品の中央に貫通孔を形成するようにしている。そし
て、ノズル側金型と製品成形側金型が型締め（閉）され
た状態において、前記センターピンと固定ピンとは互い
に当接するように設計される。以下、このようなタイプ
の金型をスリーブゲート方式のホットランナー・バルブ
ゲート金型と呼ぶ。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】スリーブゲート方式の
ホットランナー・バルブゲート金型では、センターピン
と固定ピンは、上記したようにノズル側金型と製品成形
側金型とが型締め（閉）された使用状態において、互い
にぴたりと当接する必要がある。その理由は、両ピンが
短くて少し隙間ができる場合は、図７に示した如く、製
品には貫通孔５１の円周にバリ６０が生じてしまい、他
方両ピンが長すぎる場合には、ノズル側金型と製品成形
側金型とが型締めできず、無理に型締めすると両ピンが
当接部で座屈してしまう問題が発生するからである。

【０００４】しかしながら、センターピンと固定ピン
は、製品成形時の高温環境により熱膨張するため、設計
通りにぴたりと両者が当接するように製造することは簡
単ではない。そこで、従来においては、使用時の熱膨張
を考慮してセンターピン少し短く作り、不足長さはスペ
ーサを入れることで調整していたが、本質的な解決には
ならなかった。

【０００５】本発明の課題は、センターピンと固定ピン
を、熱膨張があっても常にぴたりと当接させることがで
き、しかも製造簡単であるホットランナー・バルブゲー
ト金型を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本願請求項１に記載の発明は、センターピンを備え
るノズル側金型と、前記センターピンと対応する位置に
形成され、使用時に前記センターピンの下端と当接する
上端を有する固定ピンを備える製品成形側金型とを備
え、前記ノズル側金型のセンターピンの周囲に、前記製
品成形金型内に形成された製品成形部に開口する環状の
ゲート孔が形成されており、前記ノズル側金型内に、軸
方向に移動して前記ゲート孔を開閉するためのバルブピ
ンを備えるノズル本体を備え、溶融された樹脂を前記ゲ
ート孔を介して前記製品成形部へ射出して樹脂成形品を
形成するホットランナー・バルブゲート金型であって、
前記センターピンに該センターピンを固定ピンに向かっ
て付勢するバネが設けられていることを特徴とするもの
である。

【０００７】本発明によれば、センターピンはバネによ
って固定ピンに押し付けられた状態で当接している。す
なわち、センターピンと固定ピンは、互いに剛体的に当
接しているのではなく、弾性的に当接しているため、射
出成形時に高温環境になってセンターピン更には固定ピ
ンが熱膨張しても、その熱膨張による長さの変動はバネ
によって吸収され、両ピンの当接状態は変わらずに維持
される。このようにセンターピンと固定ピンを熱膨張が
あっても常にぴたりと当接させておくことができる。し
かもその目的の為に前記バネを設けただけなので製造が
簡単である。

【０００８】また本願請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載されたホットランナー・バルブゲート金型にお
いて、前記バネは、前記センターピンの上端部に縮設さ
れていることを特徴とするものである。これにより、前
記バルブピンを軸方向に移動させる為の機構部に影響を
与えることなく、簡単に当該バネを配設することができ
る。

【０００９】また本願請求項３に記載の発明は、請求項
１または２に記載されたホットランナー・バルブゲート
金型において、前記センターピンの下端部分にはヒータ
が設けられていることを特徴とするものである。

【００１０】当該金型は、溶融樹脂注入時に、前記セン
ターピンの下端が前記固定ピンに当接しているため、該
センターピンの下端が固定ピンとの接触によって局所的
に冷却され、センターピン下端周囲及び固定ピン周辺の
ゲート孔内で樹脂が他より早期に固化し始めてしまう傾
向がある。そのためゲート孔をバルブピンで完全に閉鎖
することができにくく、図７に示した如く、製品にはゲ
ート孔周辺に対応する部分にゲートボツ６０が生じる虞
がある。また、製品成形側金型への入口部分で樹脂が早
期に固化すると、その後から流れてくる溶融樹脂の流動
性を妨げ、製品成形側金型内の全てへ樹脂を送り込むの
に時間がかかり、製品精度への悪影響を生じる虞があ
る。

【００１１】本発明においては、ヒータが加熱されるこ
とによりセンターピンの下端部分が加熱される。この熱
は、センターピンに接触している固定ピンへも伝熱さ
れ、センターピン周辺及び固定ピン周辺のゲート孔内を
流れている溶融樹脂が途中で冷却され、固化してしまう
ことを防止する。そして、本発明によれば、上記の如く
センターピンにヒータを設けたことにより、該センター
ピンは熱膨張が一層しやすくなっているため、当該バネ
により弾性的当接の効果は特にこのヒータを設けたセン
ターピンについて顕著と言える。

【００１２】また本願請求項４に記載の発明は、請求項
３に記載されたホットランナー・バルブゲート金型にお
いて、前記ヒータは、成形サイクルの段階に応じて加熱
状態と非加熱状態とに制御可能であることをことを特徴
とするものである。本発明によれば、溶融樹脂がゲート
孔から製品成形部側へ流動中は加熱状態とし、一旦製品
成形部への充填が終了したら非加熱状態とすることによ
り、溶融樹脂のスムースな充填と、製品成形部内での樹
脂の速やかな硬化とが実現できると共に、センターピン
の熱膨張を当該バネにより吸収することができる。

【００１３】また、本願請求項５に記載の発明は、請求
項４に記載されたホットランナー・バルブゲート金型に
おいて、前記ヒータは、溶融樹脂を前記製品成形部へ射
出する前の段階から、溶融樹脂の製品成形部への射出段
階を経て、前記バルブピンが前記ゲート孔を閉鎖する直
前の段階まで加熱状態にあり、前記バルブピンがゲート
孔を閉鎖後は非加熱状態にあるように制御されることを
特徴とするものである。

【００１４】本発明によれば、溶融樹脂を製品成形部へ
射出する前の段階から加熱し始め、溶融樹脂の製品成形
部への射出充填中及びバルブピンがゲート孔を閉鎖する
直前の段階までの加熱により溶融樹脂の固化を確実に防
止し、バルブピンがゲート孔を閉鎖後は速やかに樹脂が
固化するようにできると共に、センターピンの熱膨張を
当該バネにより吸収することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１は本発明に係るスリーブゲ
ート方式のホットランナー・バルブゲート金型２を含む
射出成形装置１の一実施の形態を示す。図１に示すホッ
トランナー・バルブゲート金型２は、図６に示すよう
に、中央に貫通孔５１が形成された製品５０を成形する
ためのものである。

【００１６】図３に示すように、本実施の形態のホット
ランナー・バルブゲート金型２は、樹脂射出用のノズル
を設置する側の上側の金型３（以下、ノズル側金型３と
いう）と、製品を成形する下側の金型（以下、製品成形
側金型４という）とを備え、ノズル側金型３内にはノズ
ル本体５の先端部分が組み込まれている。

【００１７】ノズル側金型３の下面側は、製品５０の上
部の形状を規定するような形状を備えており、またノズ
ル側金型３の上面側は、ノズル本体５を下から支持する
ような形状を有する。すなわち、ノズル本体５は、ノズ
ル側金型３の外形形状に沿って嵌まり込むようにして固
定されている。図３および図４に示す如く、ノズル側金
型３にはリング状のゲート孔９が形成されており、この
ゲート孔９は製品成形部１０に連通している。

【００１８】ノズル本体５には樹脂供給路７が形成され
ており、その中心には同軸的にセンターピン１２が固定
して設けられるとともに、該センターピン１２の周囲に
円筒状のバルブピン１３が設けられている。図１に示す
如くバルブピン１３は、その基端側に取り付けられたピ
ストン３０が油圧または空気圧駆動源から駆動力を受け
ることにより、軸方向に往復動できるようになってい
る。

【００１９】一方、製品成形側金型４の中央には固定ピ
ン２０が形成されている。該固定ピン２０は、中央に貫
通孔５１が形成された製品５０（図６参照）を成形する
ときに、貫通孔５１の部分を形成するために必要な部分
である。ノズル側金型３と製品成形側金型４とが型締め
（閉）されるとき、固定ピン２０の上端はセンターピン
１２の下端に当接するようになっている。ここで、セン
ターピン１２は、バネ６によって固定ピン２０に押し付
けられた状態で当接している。すなわち、センターピン
１２と固定ピン２０は、互いに剛体的に当接しているの
ではなく、バネ６によって弾性的に当接している。これ
により、射出成形時に高温環境になってセンターピン１
２、更には固定ピン２０が熱膨張しても、その熱膨張に
よる長さの変動はバネ６によって吸収され、両ピン１２
と２０の当接状態は変わらずに維持されるようになって
いる。

【００２０】なお、本実施の形態では、バネ１２はコイ
ルスプリングから成り、センターピン１２の上端部に縮
設されているが、両ピン１２と２０を弾性的に当接する
構造であれは良く、この構造には限定されない。バネ６
をセンターピン１２の上端部に縮設したので、前記バル
ブピン１３を軸方向に移動させる為の機構部に何ら影響
を与えることなく、簡単に当該バネ６を配設することが
できる。

【００２１】図３に破線で示したように、センターピン
１２の下端の軸心部にはヒータ１４が設けられており、
該ヒータ１４は、電源（図示せず）からセンターピン１
２内部を通って接続されているヒータ用コード１６を介
して電気が供給されることにより加熱できるようになっ
ている。電源からヒータ１４への電流量は、制御装置
（図示せず）で管理されており、製品を成形するための
樹脂の種類や金型の種類あるいは周囲の環境に応じて、
ヒータ１４の加熱温度を調節できるようになっている。
なおヒータ１４の作用については後述する。

【００２２】バルブピン１３の先端１５は、バルブピン
１３が下死点まで移動したときにゲート孔９を塞いで、
製品成形部１０内への溶融樹脂の供給をストップするよ
うな形状を備えている。従って、バルブピン１３の往復
動によりゲート孔９は開閉し、溶融した樹脂１７の製品
成形部１０への射出充填が制御されるようになってい
る。

【００２３】図４に示す如く、バルブピン１３が下死点
に位置するとき、バルブピン１３とゲート孔９を規定す
る面との間及びバルブピン１３とセンターピン１２との
間には、バルブピン１３の往復動を円滑にするためにそ
れぞれ一定幅のクリアランス部１８，１９が形成されて
いる。射出成形時、これらのクリアランス部１８，１９
には溶融した樹脂が流れ込み、溶融樹脂で満たされるよ
うになる。

【００２４】次に、上記実施の形態に係るホットランナ
ー・バルブゲート金型の作用を説明する。上記の如く、
センターピン１２と固定ピン２０は、バネ６によって互
いに弾性的に当接しているため、射出成形時に高温環境
になってセンターピン１２等が熱膨張しても、その熱膨
張による長さの変動はバネ６によって吸収され、両ピン
１２と２０の当接状態は変わらずに維持される。従っ
て、センターピン１２と固定ピン２０は、熱膨張によっ
て長さが変わってもその影響は受けずに常にぴたりと当
接した状態となる。しかも、熱膨張の影響を受けなくす
るのに前記バネ６を設けただけなので、構造的にシンプ
ルであり、製造も簡単である。

【００２５】次に、固定ピン２０による吸熱への対処に
ついて説明する。固定ピン２０の上端部分は、ゲート孔
９に隣接しているため、センターピン１２の下端は固定
ピン２０により吸熱されて冷却され、ゲート孔９から製
品成形側金型４内へ流れ込んだ溶融樹脂は、前記の如く
冷却されてセンターピン下端の周囲および固定ピン２０
の周辺に接触すると他の部分より先行して冷却されて固
化しがちである。本発明ではこれを防止するため、セン
ターピン１２の下端に設けられたヒータ１４により、以
下のような作用により溶融樹脂の早期固化を防止する用
に形成されている。

【００２６】図５は、一連の射出成形工程を示してい
る。射出成形時、バルブピン１３の先端１５はゲート孔
９よりも上方に位置しており、ゲート孔９は開放してい
る（バルブ開状態）。この状態で溶融樹脂１７に圧力が
加えられ、ゲート孔９を介して製品成形部１０内に射出
されていく（射出工程）。バルブピン１３は、保圧工程
終了後にゲート孔９を閉鎖する。

【００２７】このような射出成形行程において、バルブ
ピン１３が上方に位置するとき（バルブ開状態）からバ
ルブピン１３の前進工程中に、ヒータ１４が加熱される
ように制御されている。そのため溶融樹脂１７が製品成
形部１０に充填される前の段階から、センターピン１２
の下端が加熱され、この熱はセンターピン１２に接触し
ている固定ピン２０にも伝熱される。そのため溶融樹脂
１７が製品成形部１０に充填される段階では、溶融樹脂
１７が固定ピン２０の周囲に接触しても固定ピン２０に
より冷却されることはない。従って、固定ピン２０の周
囲のゲート孔９内で樹脂が固化することなく、高い流動
性を維持したまま製品成形部１０内へ流れ込んでいく。

【００２８】その後、バルブピン１３がゲート孔９を閉
鎖すると、ヒータ１４への電気供給は停止され、センタ
ーピン１２の加熱が停止する。これにより固定ピン２０
周辺の溶融樹脂１７は、製品成形部１０内の他の樹脂と
ともに冷却されて固化し始める。以上の射出成形工程に
おいて、前記ヒータ１４により、前記固定ピン２０に因
る前記冷却の問題を解決できる。更に、ヒータ１４を設
けたことによりセンターピン１２は、一層熱膨張し易く
なっているが、当該バネ６により、センターピン１２の
熱膨張を吸収することができ、両ピン１２と２０を安定
的に当接させておくことができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、センターピンと固定ピ
ンは、互いに弾性的に当接しているため、射出成形時に
高温環境になってセンターピン更には固定ピンが熱膨張
しても、その熱膨張による長さの変動はバネによって吸
収され、両ピンを常にぴたりと当接させておくことがで
きる。しかもその為に前記バネを設けただけなので製造
が簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のホットランナー・バルブゲート金型を
含む射出成形装置を示す断面図である。

【図２】本発明のホットランナー・バルブゲート金型の
バネが設けられている部分を示す側断面図である。

【図３】本発明のホットランナー・バルブゲート金型の
ゲート孔部分を示す側断面図である。

【図４】バルブピン、センターピン及び固定ピンの位置
関係を示す、バルブピンがゲート孔を閉鎖しているとき
のノズル側金型の拡大断面図である。

【図５】成形機動作フロー、バルブ動作フロー及びヒー
タ動作フローを並べて示す説明図である。

【図６】図１の射出成形装置により成形される製品を示
す側面図である。

【図７】従来の製品のゲート孔周辺に対応する部分にゲ
ートボツが発生する様子を示す従来製品の側面図であ
る。

【符号の説明】

１ 射出成形装置 ２ ホットランナー・バルブゲート金型 ３ ノズル側金型 ４ 製品成形側金型 ５ ノズル本体 ６ バネ ９ ゲート孔 １０ 製品成形部 １２ センターピン １３ バルブピン １４ ヒータ １５ バルブピンの先端 １７ 溶融した樹脂 １８，１９ クリアランス部 ２０ 固定ピン ５０ 製品

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センターピンを備えるノズル側金型と、
   前記センターピンと対応する位置に形成され、使用時に
   前記センターピンの下端と当接する上端を有する固定ピ
   ンを備える製品成形側金型とを備え、 前記ノズル側金型のセンターピンの周囲に、前記製品成
   形金型内に形成された製品成形部に開口する環状のゲー
   ト孔が形成されており、 前記ノズル側金型内に、軸方向に移動して前記ゲート孔
   を開閉するためのバルブピンを備えるノズル本体を備
   え、 溶融された樹脂を前記ゲート孔を介して前記製品成形部
   へ射出して樹脂成形品を形成するホットランナー・バル
   ブゲート金型であって、 前記センターピンに該センターピンを固定ピンに向かっ
   て付勢するバネが設けられていることを特徴とするホッ
   トランナー・バルブゲート金型。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記バネは、前記セ
   ンターピンの上端部に縮設されていることを特徴とする
   ホットランナー・バルブゲート金型。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記センタ
   ーピンの下端部分にはヒータが設けられていることを特
   徴とするホットランナー・バルブゲート金型。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記ヒータは、成形
   サイクルの段階に応じて加熱状態と非加熱状態とに制御
   可能であることを特徴とするホットランナー・バルブゲ
   ート金型。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記ヒータは、溶融
   樹脂を前記製品成形部へ射出する前の段階から、溶融樹
   脂の製品成形部への射出段階を経て、前記バルブピンが
   前記ゲート孔を閉鎖する直前の段階まで加熱状態にあ
   り、前記バルブピンがゲート孔を閉鎖後は非加熱状態に
   あるように制御されることを特徴とするホットランナー
   ・バルブゲート金型。