JP2002052577A

JP2002052577A - バルブゲート装置

Info

Publication number: JP2002052577A
Application number: JP2000241762A
Authority: JP
Inventors: Michiharu Ito; 道治伊藤; Shigeo Nagataki; 重男永滝
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2002-02-19

Abstract

(57)【要約】【課題】バルブピンとゲートの芯ずれを防止することが
できるバルブゲート装置を提供する。【解決手段】先端部に樹脂をキャビティ内に充填するた
めのゲート１８を有するヒーターキャスト１４と、ヒー
ターキャスト１４内に配置され、ゲート１８を開閉する
ためのバルブピン５と、ヒーターキャストのゲートとは
反対側に装着され、バルブピンの軸心がゲートの中心軸
と一致するようにバルブピンを摺動自在に支持するため
のバルブブッシュ８とを具備し、ヒーターキャスト１４
に第１の凸部又は凹部２５を設けるとともに、バルブブ
ッシュに第１の凸部又は凹部２５に嵌合する第２の凹部
又は凸部２３を設け、第１の凸部又は凹部と第２の凹部
又は凸部とを嵌合させることによりヒーターキャストと
バルブブッシュとを位置決めする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は射出成形用金型のバ
ルブゲート装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂の射出成形に用いられるホ
ットランナー金型は、成形効率を高めるためにスプー
ル、ランナーからゲート近傍までの樹脂を常に溶融状態
に維持させているものである。これに対して、製品形状
側のキャビティ内に充填した樹脂は、冷却して固化させ
なければならないため、ホットランナー装置を持つ金型
では、何らかの手段によってゲート部の開閉が必要であ
る。このゲート部の開閉方式として、ゲートをバルブに
より機械的に開閉するバルブゲート方式がある。

【０００３】ここで従来のバルブゲート方式を用いた金
型装置の一例について図４を参照しながら説明する。

【０００４】図４において、１０４は固定側金型部材、
１１０は可動側金型部材であり、これらの金型部材はお
互いに図示上下方向に移動して開閉し、型締時に内部に
製品形状のキャビティ１１９を形成するものである。固
定側金型部材１０４にはヒーターキャスト１１４、バル
ブブッシュ１０８、Ｅライナー１０６が埋め込み固定さ
れており、このヒーターキャスト１１４には、図示上下
方向を軸方向として先端部分にキャビティ１１９に接す
る開口部にＥライナー１０６が装着されている。

【０００５】また、ヒーターキャスト１１４は、ヒータ
ー１０７を内蔵した状態でマニホールドに固定され、固
定側金型部材１０４に埋め込まれている。また、ヒータ
ーキャスト１１４は、バルブブッシュ１０８とも同軸的
に固定されている。そして、バルブブッシュ１０８には
ランナー１１５が接続されており、ランナー１１５はバ
ルブブッシュ１０８内の通路１１７を介して、ヒーター
キャスト１１４内の通路１１６と連通している。

【０００６】また、ゲート通路１２０内には、ゲート１
１８と同軸的に位置したバルブピン１０５が図示上下方
向に移動可能に設けられ、ゲート１１８を開閉する。こ
のバルブピン１０５は、その中心軸がゲート１１８の軸
心と一致するよう、バルブブッシュ１０８の保持部分で
保持されている。

【０００７】次に、上述したように構成される金型装置
の動作について説明する。

【０００８】成形に際しては、固定側金型部材１０４と
可動側金型部材１１０とを型締めし、図４に示すよう
に、バルブピン１０５を上昇させてゲート１１８を開放
した状態で、射出成形機のノズルから溶融樹脂を射出さ
せる。この樹脂は、スプール１０１、マニーホールドの
ランナー１１５、バルブブッシュの通路１１７、ヒータ
ーキャスト１１４を通って、開放されたゲート１１８か
らキャビティ１１９内に充填される。

【０００９】この充填終了後、バルブピン１０５が下降
してバルブピン１０５の先端部分がゲート１１８に嵌合
することにより、ゲート１１８を閉鎖する。そして、キ
ャビティ１１９内に充填された樹脂が固化した後、固定
側金型部材１０４と可動側金型部材１１０を型開してキ
ャビティ１１９内で固化した樹脂である製品を取出す。

【００１０】また、ホットランナーユニット（ヒーター
キャスト１１４とＥライナー１０６とバルブブッシュ１
０８を組み合わせたもの）の組込み調整方法としては、
従来方法では、まず、ヒーターキャスト１１４にＥライ
ナー１０６を圧入する。その後バルブブッシュ１０８を
ヒーターキャスト１１４側の取付ネジで仮止めする。そ
して、バルブピン１０５をバルブブッシュ１０８側から
挿入し、バルブピン１０５とゲート１１８の摺動状況
（Ｅライナー１０６の嵌合部にバルブピン１０５が片当
りしない状態）を確認する。また、この時にバルブピン
１０５がゲート１１８（Ｅライナー１０６）の嵌合面に
片当りしている場合はバルブブッシュ１０８の外側の部
分をたたきながら同軸精度を調整して、片当りが無くな
るまで繰り返す。この作業により、ホットランナーの各
部材を芯出してバルブブッシュ１０８とヒーターキャス
ト１１４を固定する。このようにして、ホットランナー
ユニットを芯出し調整して組込んでいる。

【００１１】また、このようなバルブピン１０５の上下
動によってゲート１１８を開閉する従来装置では、バル
ブブッシュ１０８によって、バルブピン１０５をゲート
１１８の軸心と一致するように保持しているものの、バ
ルブピン１０５を保持するバルブブッシュ１０８とゲー
ト１１８の間が離れて位置しているため、バルブピン１
０５とゲート１１８との間に芯ずれが生じやすい。ま
た、ヒーターキャスト１１４内のヒーター１０７によ
り、樹脂が常時溶融状態に保たれており、この溶融樹脂
からの熱によってバルブピン１０５が変形することによ
っても芯ずれが発生する。

【００１２】そして、このような芯ずれが生じると、バ
ルブピン１０５の上下動に際して、バルブピン１０５と
ゲート１１８とが擦れ合い、その摺動部分が磨耗する。
このことから、バルブピン１０５によってゲート１１８
を完全に塞ぐことができなくなったり、成形品のゲート
跡にバリが生じたりするという問題が発生する。

【００１３】このような不良現象の対策として、プラス
チックの射出成形に使用する、バルブピンによってホッ
トランナー先端に設けたゲートを機械的に開閉する外部
加熱方式のホットランナー金型において、ゲート構造を
構成するホットランナー加熱用金属円筒とバルブピンと
を、ゲート近傍での溶融樹脂がゲートに流入するホット
ランナー流路の軸芯と、ゲート近傍でのバルブピンの軸
芯とが同一方向にならないように配置したことを特徴と
したホットランナー金型のゲート構造が提案されてい
る。この提案の特徴は、従来のホットランナーシステム
と比較して、ホットランナー流路内に存在するバルブピ
ンの長さを短くして、流路内での圧力損失を小さくし、
バルブピンの腐食及び摩耗に対する改善がなされている
点である（特開平６−４３８３６号公報）。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例のバル
ブゲート式金型においては、バルブピン１０５が上下動
することにより、ヒーターキャスト１１４下側先端のＥ
ライナー１０６に挿脱自在に嵌合してゲートを開閉する
ため、ヒーターキャスト１１４、バルブブッシュ１０
８、Ｅライナー１０６の芯出しが重要となる。そして、
この種の従来装置では、バルブブッシュ１０８とヒータ
ーキャスト１１４を、２本のネジによりバルブピンの嵌
合具合をみながら位置決め固定しているため芯出しが難
しい。バルブブッシュ１０８によって軸芯が一致するよ
うにバルブピン１０５を保持しているものの、バルブピ
ン１０５を保持するバルブブッシュ１０８とゲート１１
８の間が離れて位置しているため、ヒーターキャスト１
１４内での内部圧力により、バルブピン１０５とゲート
１１８の芯ずれが生じる可能性がある。

【００１５】また、ヒーターキャスト１１４内はヒータ
ーによって樹脂が常時溶融状態に保たれており、この溶
融樹脂からの熱によるバルブピンの変形によってもバル
ブピン１０５とゲート１１８との芯ずれが生じる。そし
て、この芯ずれが生じると、バルブピン１０５の上下動
に際してバルブピン１０５とゲート１１８がお互いに擦
れ合い、その摺動部分が磨耗することから部品自体の寿
命が短くなる。また、この磨耗によりバルブピン１０５
によってゲート１１８を完全に塞ぐことができず、成形
品のゲート跡にバリが生じる。

【００１６】また、バルブブッシュ１０８、ヒーターキ
ャスト１１４、Ｅライナー１０６の組込み方法について
は、ヒーターキャスト１１４の下側に位置するＥライナ
ー１０６は、圧入方式で挿入するだけで位置決め構造が
ない。また、ヒーターキャスト１１４とバルブブッシュ
１０８についても、２ケ所のネジで固定するだけで位置
決め構造がない。このように位置決め構造がないため、
位置精度を左右する要因が人的であることと感覚作業で
あるため品質が安定しない問題点も発生している。

【００１７】また、バルブピン１０５をＥライナー１０
６に嵌合させる場合、この嵌合範囲の樹脂がキャビティ
側あるいはホットランナー側のいずれかに押し込むか押
し戻されることが、バルブピン１０５がＥライナー１０
６の隙間を完全に塞ごうとする時の障害となる。そし
て、バルブピンが樹脂圧力に負ける場合には、バリの発
生原因となる。この時に充填圧力が高くなる傾向にあ
り、この場合、バリの発生を増長させてしまう。

【００１８】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その第１の目的は、成形品のゲート
跡の『バリ』と呼ばれる不良現象を起こす原因である、
バルブピンとゲートの芯ずれを防止することである。

【００１９】また、本発明の第２の目的は、バルブピン
にかかる内部圧力を減らしてバリの発生を低減させるこ
とである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明に係わるバルブゲート装
置は、型締時にキャビティを内部に形成する相互に移動
可能な金型部材を備える射出成形用金型に組み込まれる
バルブゲート装置であって、前記金型部材に埋め込み固
定される樹脂加熱用円筒部材であるヒーターキャストで
あって、その先端部に樹脂を前記キャビティ内に充填す
るためのゲートを有するヒーターキャストと、該ヒータ
ーキャスト内に配置され、前記ゲートを開閉するための
バルブピンと、前記ヒーターキャストの前記ゲートとは
反対側に装着され、前記バルブピンの軸心が前記ゲート
の中心軸と一致するように前記バルブピンを摺動自在に
支持するためのバルブブッシュとを具備し、前記ヒータ
ーキャストに第１の凸部又は凹部を設けるとともに、前
記バルブブッシュに前記第１の凸部又は凹部に嵌合する
第２の凹部又は凸部を設け、前記第１の凸部又は凹部と
前記第２の凹部又は凸部とを嵌合させることにより前記
ヒーターキャストと前記バルブブッシュとを位置決めす
ることを特徴としている。

【００２１】また、この発明に係わるバルブゲート装置
において、前記バルブピンの前記ゲートとの嵌合部分
に、溝形状を有することを特徴としている。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な一実施形態
について、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００２３】図１は本発明の一実施形態に係わるバルブ
ゲート装置を分解して示した図、図２は一実施形態のバ
ルブゲート装置を金型に組み込んだ状態を示した図、図
３はバルブゲート装置の部分を取り出して示した図であ
る。

【００２４】図２において、４は固定側金型部材、１０
は可動側金型部材であり、これらの金型部材４，１０
は、お互いに図示上下方向に移動して開閉し、型締め時
に内部にある製品形状キャビティ１９を形成するもので
ある。固定側金型部材４は、固定側取付板３を介して射
出成形機の固定プラテンに取りつけられる。

【００２５】一方、可動側金型部材１０は、図示はしな
いが、受け板、スペーサブロック、エジェクタープレー
トを介して、射出成形機の可動側プラテンに取りつけら
れる。

【００２６】そして、固定側金型部材４と固定側取付板
３の間にヒーター７を内蔵するヒーターキャスト１４が
固定されている。ヒーターキャスト１４は、固定側金型
部材４に埋め込み固定され、射出成形機本体のノズルが
接続されるスプールブッシュ１内のスプールに連通する
ランナー１５と接続されている。固定側金型部材４に
は、ゲート１８を構成するＥライナー６がキャビティ１
９に臨ませて埋め込み固定されている。

【００２７】また、ヒーターキャスト１４は、バルブブ
ッシュ８とも同軸的に固定されている。そして、バルブ
ブッシュ８にはランナー１５が接続されており、ランナ
ー１５はバルブブッシュ８内の通路１７を介して、ヒー
ターキャスト１４内の通路１６と連通している。

【００２８】また、ゲート通路２０内には、ゲート１８
と同軸的に位置したバルブピン５が図示上下方向に移動
可能に設けられ、ゲート１８を開閉する。このバルブピ
ン５は、その中心軸がゲート１８の軸心と一致するよ
う、バルブブッシュ８の保持部分で保持されている。

【００２９】そして、本実施形態では、固定側金型部材
４にインロー加工を施し、そのインロー加工部にＥライ
ナー６とヒーターキャスト１４とを挿入し、Ｅライナー
６とヒーターキャスト１４の同軸度を保証するようにし
ている。また、同様にバルブブッシュ８とヒーターキャ
スト１４の間にもインロー加工を施し、その嵌合により
バルブブッシュ８とヒーターキャスト１４の同軸度を保
証している。

【００３０】このような、インロー方式では、ヒーター
キャスト１４とバルブブッシュ８の同軸度の調整は、図
１に示すようにヒーターキャスト１４の凸溝形状部２５
をバルブブッシュ８の凹溝形状部２３に挿入して固定す
るのみで行われる。この時、従来方法で示したホットラ
ンナーの金型への位置調整は一切なく、バルブブッシュ
８はヒーターキャスト１４により位置決めされ、バルブ
ピン５とバルブブッシュ８及びゲートの軸芯が一致す
る。

【００３１】また、上記のホットランナーユニットにお
いて、バルブピン５のＥライナー６との嵌合部に、図１
に示すように溝形状３１を形成している。このようにす
ると、Ｅライナー６の嵌合範囲２７に対応するバルブピ
ン先端部の溶融樹脂をホットランナー側に戻し易くする
ことができる。これにより、バルブピン５にかかる内部
圧力を減らして、バリの発生を抑制することができる。

【００３２】以下、具体的な実施例について説明する。

【００３３】[実施例]複写機トナーカートリッジ容器
（成形材料：ＨＩＰＳ材、２個取り、成形機３５０ｔ）
の金型組込み作業において、ホットランナーユニットの
金型への組込み調整をする。なお、ここでいう、ホット
ランナーユニットは、モールドマスターズ社等のような
分割型で構成して金型へ組込まれているホットランナー
ユニットである。インロー方式とは、ヒーターキャスト
１４に凸溝形状部２５が形成されており、バルブブッシ
ュ８には、逆形状の凹溝形状部２３が形成されているも
のである。この両者の部材の凸溝と凹溝を嵌合させるこ
とで、一定量の同軸位置精度を維持することが可能とな
る。なお、本発明は、ヒーターキャストに凸溝形状を形
成しバルブブッシュに凹溝形状を形成することに限定さ
れることなく、逆にヒーターキャストに凹溝形状を形成
し、バルブブッシュに凸溝形状を形成するようにしても
よい。また、固定側金型部材４には、Ｅライナー６及び
ヒーターキャスト１４と嵌合する円形穴（インロー加工
部）が加工されており、この円形穴にＥライナー６とヒ
ーターキャスト１４を挿入することにより、Ｅライナー
６とヒーターキャスト１４の同軸度が一定の精度に維持
される。

【００３４】このようにして、ホットランナーユニット
を組込んだ時の、バルブブッシュ８のＥライナー６とヒ
ーターキャスト１４の外径に対する位置ズレ量を計測し
た。結果を図５に示す。

【００３５】上記の金型組込み方法で複写機トナーカー
トリッジ容器（成形材料：ＨＩＰＳ材、２個取り、成形
機３５０ｔ）の成形を行った。射出成形条件について
は、成形サイクル２８秒、射出・保圧条件として、充填
ピーク圧力７００Ｋｇ／ｃｍ²（実測）・充填時間１．
５ｓｅｃ（実測）Ｖ→Ｐ位置１０．０ｍｍ・保圧４０
０Ｋｇ／ｃｍ²、時間条件として、保圧時間５ｓｅｃ・
冷却時間８ｓｅｃ・中間時間１２．５ｓｅｃ・型締時間
２．０ｓｅｃ、温度条件として、樹脂温度設定１９５℃
・ＨＲ温度設定１９５℃１〜７ｃｈ・金型温度設定（キ
ャビ・コア側共）２５℃として、ゲート部分に発生する
バリが発生するまで成形する。成形数の結果を図５に示
す。

【００３６】［比較例］実施例１と同様なホットランナ
ーユニットの組込み作業において、従来方法でバルブブ
ッシュ８を取付けてＥライナー６とヒーターキャスト１
４の外径に対し位置ズレ量を計測した。結果を図５に示
す。

【００３７】この金型組込み方法で実施例１と同様な成
形を行った。成形数の結果を図５に示す。

【００３８】この実施例と比較例の結果から、本実施形
態のホットランナーの組み込み方式によれば、バルブピ
ンとバルブゲートの同軸度の精度を従来例に比較して向
上させることができ、バリの発生もおきにくいことがわ
かる。

【００３９】以上説明したように、上記の実施形態によ
れば、型締時にキャビティ１９を内部に形成する相互に
移動可能な金型部材と、この金型部材に形成され前記キ
ャビティ１９へ開口するゲート１８を開閉するバルブピ
ン５とを備え、前記ゲート１８を有する金型部材に埋め
込み固定するヒーターキャスト１４とバルブブッシュ８
から構成された部材をインロー型にして締結させること
により、ヒーターキャスト１４とバルブブッシュ８の位
置精度を向上させ、なおかつ、安定した位置精度を維持
することと金型への組込み時の調整レス化ができる。こ
のようにして、バルブピン５の上下動によってヒーター
キャスト１４下側先端のＥライナー６に挿脱自在に嵌合
してゲート１８を開閉する場合の芯ずれの問題を解決し
て、ヒーターキャスト１４、バルブブッシュ８、Ｅライ
ナー６の芯出しを調整レス化することができる。

【００４０】また、ホットランナーユニットにおいて、
バルブピン５とＥライナー６の嵌合部分２７に対応する
バルブピン５の嵌合部に溝形状３１を有することによ
り、Ｅライナー６に嵌合する範囲２７のバルブピン先端
部の溶融樹脂をホットランナー側に戻し易くなるため、
バルブピン５にかかる内部圧力を減らすことができる。
また、インロー方式を用いたホットランナーユニットの
組込み作業における位置調整では、ヒーターキャスト１
４とバルブブッシュ８を安定した位置精度で嵌合させて
締結させることにより、Ｅライナー６とヒーターキャス
ト１４とバルブブッシュ８の芯ずれ量が常時０．０２ｍ
ｍ以下で締結させることが可能で従来のような調整は一
切必要なく、調整レスで金型への組込みができる。

【００４１】従って、この状態で固定側金型部材に埋め
込み固定することでバルブピン５の上下動に際して、バ
ルブピン５とゲートが擦れ合い、その摺動部分が磨耗す
ることがなく、バルブピン５によってゲートを完全に塞
ぐことができる。そして、成形品のゲート跡にバリが生
じるといった問題の発生する頻度が少なく、金型のメン
テナンスサイクルが延長されるという効果がある。

【００４２】また、Ｅライナー６とヒーターキャスト１
４とバルブブッシュ８にキズや打痕などが発生せず、取
付前に清掃を行いゴミ等を除去すれば、金型の熟練者で
なくても、安定した品質のホットランナーユニット組込
み作業が可能となり、ホットランナーユニットの安定し
た精度が維持でき、組込み調整時間が大幅に短縮でき
る。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
成形品のゲート跡の『バリ』と呼ばれる不良現象を起こ
す原因である、バルブピンとゲートの芯ずれを防止する
ことができる。

【００４４】また、バルブピンにかかる内部圧力を減ら
してバリの発生を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係わるバルブゲート装置
を分解して示した図である。

【図２】一実施形態のバルブゲート装置を金型に組み込
んだ状態を示した図である。

【図３】バルブゲート装置の部分を取り出して示した図
である。

【図４】従来例を示す図である。

【図５】実施例と比較例におけるゲートとバルブピンの
芯ずれを比較した図である。

【符号の説明】

１スプールブッシュ２油圧ピストン３固定側取付け板４固定側金型部材５バルブピン６Ｅライナー７ヒーター８バルブブッシュ１０可動側金型部材１４ヒーターキャスト２２位置決め用ネジ部２３凹溝形状部２４バルブピン摺動部２５凸溝形状部２７Ｅライナー内径嵌合面３１溝部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】型締時にキャビティを内部に形成する相
互に移動可能な金型部材を備える射出成形用金型に組み
込まれるバルブゲート装置であって、前記金型部材に埋め込み固定される樹脂加熱用円筒部材
であるヒーターキャストであって、その先端部に樹脂を
前記キャビティ内に充填するためのゲートを有するヒー
ターキャストと、該ヒーターキャスト内に配置され、前記ゲートを開閉す
るためのバルブピンと、前記ヒーターキャストの前記ゲートとは反対側に装着さ
れ、前記バルブピンの軸心が前記ゲートの中心軸と一致
するように前記バルブピンを摺動自在に支持するための
バルブブッシュとを具備し、前記ヒーターキャストに第１の凸部又は凹部を設けると
ともに、前記バルブブッシュに前記第１の凸部又は凹部
に嵌合する第２の凹部又は凸部を設け、前記第１の凸部
又は凹部と前記第２の凹部又は凸部とを嵌合させること
により前記ヒーターキャストと前記バルブブッシュとを
位置決めすることを特徴とするバルブゲート装置。
【請求項２】前記バルブピンの前記ゲートとの嵌合部
分に、溝形状を有することを特徴とする請求項１に記載
のバルブゲート装置。