JP2002513687A - 流れ制御機能を備えるマニホルド機構 - Google Patents

流れ制御機能を備えるマニホルド機構

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JP2002513687A
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hole
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ダイニスコ・ホットラナーズ・インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】 射出成形サイクル中、鋳型キャビティ又は複数の鋳型キャビティ内への材料の流量を制御する射出成形装置が提供される。この装置は例えば、プラスチック溶融材を射出するホットランナー装置である。ゲートから出る材料の流れを制御すべく弁ピンが設けられる。弁ピンの面とゲートから離れる材料の流れ穴の面との間に空隙が形成される。弁ピンを変位させ、これにより空隙の寸法を調節することにより材料の流れが制御される。鋳型キャビティ内への材料の流量を表示する感知された状態をその感知された状態の目標プロファイルと比較し、射出サイクル中、目標プロファイルを模擬し得るように弁ピンを調節する制御装置が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、ホットランナー装置内にて溶融したプラスチックを射出成形するよ
うな、マニホルドを通じて加圧された材料を射出することに関する。より具体的
には、本発明は、射出成形サイクル中にゲートを通る溶融材の流量が制御される
、改良された射出成形ホットランナー装置に関する。
【０００２】
【関連する技術の説明】
米国特許第５，５５６，５８２号には、個々のゲートを通る溶融材の流量が特
定の目標の工程条件に従い制御器を介して独立的に制御される多数ゲートの単一
キャビティ装置が開示されている。この装置は、部品の溶接線（１つのゲートか
らの溶融材が別のゲートからの溶融材と合う部品の部分）を選択的に配置するこ
とを可能にする。本発明は、また、より丈夫な結合部を形成し得るように溶接線
の形状を変更することをも可能にする。
【０００３】 米国特許第５，５５６，５８２号には、鋳型キャビティへのテーパー付き弁ピ
ンにて溶融材の流量を制御することが開示されている。本発明は、また、成形キ
ャビティ内に圧力変換器を配置することも開示する。圧力変換器を成形キャビテ
ィ内に配置する結果、圧力変換器は、弁ピンが閉じられたときに生ずる可能性の
ある急激な圧力上昇を感知することができる。変換器により感知された急激な圧
力上昇は、制御器に予期しない応答を生じさせ、また、溶融材の流れを所望より
も低い精密にて制御することになる。
【０００４】 米国特許第５，５５６，５８２号に開示された制御装置は、弁ピンを配置すべ
き位置を決定するため、弁ピンの位置及びキャビティ圧力の可変値を使用する。
このように、米国特許第５，５５６，５８２号における制御装置により行われる
計算方法は、キャビティ内への溶融材の流量を制御するため２つの可変値を利用
する。
【０００５】
【発明の概要】
射出サイクル中、ゲートからの材料の流量を制御する射出成形装置が提供され
る。この制御装置は、圧力のような可変値を使用して、ゲートからの溶融材の流
れ穴を有する可調節型の空隙を形成する弁ピンの位置を調節する。
【０００６】 １つの実施の形態において、ゲートからの流れを制御することは、制御面を有
するより大きい弁ピンヘッドを使用することにより、また、ゲートにおける急激
な圧力上昇の効果を回避することにより、溶融材の流量をより精密に制御するこ
とを可能にする。
【０００７】 別の実施の形態において、材料をマニホルドのゲートに送る穴を有するノズル
を備える成形装置が提供される。このノズルは、鋳型のゲートと接続する第一の
端部と、材料を受け入れける第二の端部とを有している。また、該装置は、ゲー
トからの穴表面を有する空隙を形成する表面を有するピンも備えており、この場
合、弁ピンがゲートから引き込むとき、上記空隙の寸法が増大し、弁ピンがゲー
トに向けて変位されるとき、この空隙の寸法は縮小する。
【０００８】 別の実施の形態において、材料を通す穴を有するマニホルドと、材料を鋳型の
ゲートに送る穴を有するマニホルドに接続されたノズルとを備える射出成形装置
が提供される。該ノズルは、マニホルドのゲートと接続する第一の端部と、マニ
ホルドの穴から材料を受け取るべくマニホルドに接続された第二の端部とを有し
ている。該装置は、マニホルドの穴表面に対する空隙を形成する表面を有する弁
ピンを更に備えている。この空隙の寸法は、弁ピンがゲートから引き込むときに
増大し、弁ピンが上記ゲートに向けて変位されるとき、縮小する。
【０００９】 別の実施の形態において、材料を送る穴を有するマニホルドと、材料を鋳型の
ゲートに送るべく穴を有するマニホルドに接続された少なくとも１つのノズルと
を備える、射出成形装置が提供される。該少なくとも１つのノズルは、鋳型のゲ
ートと接続する第一の端部と、マニホルドの穴から材料を受け取るべくマニホル
ドに接続された第二の端部とを有している。また、この装置は、マニホルドの穴
の少なくとも一部分内にて往復運動する弁ピンと、ノズルが接続される箇所であ
るマニホルドの一側部と反対側にてマニホルドのリセス部内に取り付けられたプ
ラグとをも備えている。このプラグは、上記弁の軸部が通る穴を有しており、こ
の軸部が通るプラグの穴は、弁ピンヘッド部の最大箇所にて弁ピンヘッド部より
も小径であり、マニホルドのリセス部は、弁ピンヘッド部の最大点における弁ピ
ンヘッド部の直径よりも大きい直径を有し、このため、上記プラグがマニホルド
から除去されるとき、上記リセス部が形成されたマニホルド側部にてマニホルド
から上記弁ピンを除去することができる。
【００１０】 別の実施の形態において、材料を送る穴を有するマニホルドと、該マニホルド
に接続され且つ材料を鋳型のゲートに送る穴を有する少なくとも１つのノズルと
を備える射出成形装置が提供される。このノズルは、鋳型のゲートと接続する第
一の端部と、マニホルドから材料を受け取る第二の端部とを有している。また、
この装置は、マニホルドの穴内にて往復運動する弁ピンも備えており、この弁ピ
ンは、少なくとも１つのノズルの穴の１つの面及びマニホルドの穴と共に、ゲー
トからの空隙を形成する面を有する弁ピンヘッドを有している。この弁ピンは、
軸部と、軸部からゲートに向けて直径が増す後方部分と、ゲートに向けてある一
点まで直径が縮小する前側の円錐形面部分とを有している。
【００１１】 別の実施の形態において、材料を送る穴を有するマニホルドと、該マニホルド
に接続され且つ材料を鋳型のゲートに送る穴を有する少なくとも１つのノズルと
を備える射出成形装置が提供される。該ノズルは、鋳型のゲートと接続する第一
の端部と、マニホルドから鋳型を受け取る第二の端部とを有している。該装置は
、マニホルドの穴内で往復運動する弁ピンを更に備え、該弁ピンは、少なくとも
１つのノズルの１つの穴の面及びマニホルドの穴と共に、ゲートへの材料の流れ
を遮断する前側の円錐形面を有する弁ピンヘッドを備えている。該前側の円錐形
面は、材料の流れを防止すべく少なくとも１つのノズルの穴表面及びマニホルド
の穴と接触する隆起部分と、該隆起部分が該面に接触するとき、少なくとも１つ
のノズルの穴の１つの面及びマニホルドの穴に接触しないリセス部分部分とを備
えている。
【００１２】 別の実施の形態において、ゲートからの材料の流量を制御するステップと、材
料がゲート内に流れるときの流量に関する単一の状態を感知するステップと、射
出サイクル中、単一の状態の値に従ってゲートへの材料の流量を調節するステッ
プとを含む、鋳型のゲートに材料を供給すべくマニホルドに接続された少なくと
も１つのノズルを備える装置内で射出成形する方法が提供される。
【００１３】
【詳細な説明】
図１及び図２には、本発明による射出成形装置の１つの実施の形態が図示され
ている。該射出成形装置１は、溶融材料３がゲート７、９からキャビティ５内に
射出される多数ゲート単一キャビティの装置である。溶融材料３は、外部入口１
３を通じて射出成形機械１１からマニホルド１５内に射出される。マニホルド１
５は溶融材料を通路１７、１９を通じて分配する。プラスチック溶融材料が射出
されるホットランナー装置が図示されているが、本発明は、材料（例えば、金属
又は複合材料）がキャビティに供給されるときの流量を制御するために使用可能
なその他の型式の射出装置に適用可能である。
【００１４】 溶融材は、マニホルドにより通路１７、１９を通じ且つノズル２１、２３の穴
１８、２０内にそれぞれ分配される。溶融材は、ノズル２１、２３から鋳型プレ
ート２５、２７により形成されたキャビティ５（部品が形成される箇所）内に射
出される。多数ゲート単一キャビティの装置が図示されているが、本発明はこの
型式の装置にのみ限定されるものではなく、例えば、以下により詳細に説明する
ように多数キャビティ装置にも適用可能である。
【００１５】 射出ノズル２１、２３は、鋳型プレート２７に形成されたそれぞれのウェル２
８、２９内に受け入れられる。ノズル２１、２３の各々は支持リング３１、３３
内に着座している。支持リングは、ノズルをゲート７、９と整合させ且つノズル
をマニホルドから絶縁する働きをする。マニホルド１５は、ノズルの後端の頂部
に着座し且つ射出成形機械のクランプ（図示せず）によりアッセンブリに付与さ
れる圧縮力を介してノズルと密封接触状態を保つ。ノズルとマニホルドとの間の
溶融材の漏洩を防止するためＯリング３６が設けられている。止め具７３がマニ
ホルドの中心を鋳型プレート２７の上に設定する。止め具３２、３４はノズル２
３及び支持リング３３がそれぞれ鋳型２７に対して回転するのを防止する。
【００１６】 ノズルはまたヒータ３５（図２）も備えている。電気バンドヒータが図示され
ているが、その他のヒータを使用することもできる。更に、ヒートパイプ（例え
ば、米国特許第４，３８９，００２号に開示されたような）を各ノズル内に配置
し且つ単独で又はヒータ３５と組み合わせて使用することができる。このヒータ
は、溶融材料をゲート７、９までその処理温度に保つために使用される。また、
ノズル２１、２３は、挿入体３７と、先端３９とをも備えている。ヒータ３５か
ら溶融材に熱を付与することにより、溶融材をゲートまでその処理温度に保つた
め高熱伝導率を有する材料（例えば、ベリリウム銅）にて挿入体を製造すること
ができる。先端３９は、鋳型プレート２７に対するシールを形成するために使用
され、ノズルから鋳型への熱伝導を少なくするため低熱伝導率の材料（例えば、
チタン合金又はステンレス鋼）であることが好ましい。
【００１７】 それぞれのゲート７、９への溶融材料の流量を制御するためヘッド４３を有す
る弁ピン４１が使用される。該弁ピンはマニホルドを通じて往復運動する。弁ピ
ンの軸部１０２に沿って溶融材料が漏洩するのを防止するため弁ピンブッシュ４
４が提供される。該弁ピンブッシュは螺着可能に取り付けたキャップ４６により
所定位置に保持される。弁ピンは、射出サイクルの開始時に開き、サイクルの終
了時に閉じる。このサイクル中、弁ピンは、溶融材の流量を増減させるため完全
に開いた位置と閉じた位置との間の中間の位置を占めることができる。該ヘッド
部は、マニホルドの穴１９の面４７に対する空隙８１を形成するテーパー付き部
分４５を備えている。このため、弁ピンを変位させることにより空隙の寸法を拡
大又は縮小させると、これに対応して、ゲートへの溶融材料の流れが増し又は減
少する。弁ピンが閉じられると、弁ピンヘッド部のテーパー付き部分４５は、マ
ニホルドの穴の面４７に接触し且つ該面４７を密封する。
【００１８】 図２は、閉じ位置を仮想線で示し、また、溶融材が最大の流量にて流れること
を許容される完全に開いた位置を実線で示す、弁ピンのヘッド部が図示されてい
る。溶融材の流れを減少させるためには、ピンはアクチュエータ４９によりゲー
トから引き戻し、これにより、弁ピンとマニホルドの穴１９との間の空隙８１の
幅を狭くする。
【００１９】 アクチュエータ４９（例えば、特許出願第０８／８７４，９６２号に開示され
た型式）は、射出成形装置１を覆うクランププレート５１内に取り付けられてい
る。アクチュエータ４９は、液圧アクチュエータではあるが、空圧又は電子式ア
クチュエータを使用することができる。アクチュエータ４９は、弁ピン４１が箇
所５５にて螺着可能に取り付けられる可動ピストン５３を含む液圧回路を備えて
いる。このように、ピストン５３が動くと、弁ピン４１は該ピストンと共に動く
。アクチュエータ４９は、サーボ弁１、２により制御される液圧管５７、５９を
備えている。液圧管５７は作動されて、弁ピン４１をゲートに向けて開放位置ま
で動かし、また、液圧管５９を作動させ、弁ピンをゲートから閉じ位置に向けて
引っ込ませる。アクチュエータキャップ６１は、ピストン５３が垂直方向に向け
て長手方向に動くのを制限する。Ｏリング６３は、液圧流体がアクチュエータか
ら漏洩するのを防止するそれぞれのシールを提供する。アクチュエータ本体６５
はねじ６７を介してマニホルドに取り付けられる。
【００２０】 弁ピンヘッド４３の下流にてマニホルドの穴１９内の圧力を感知すべく圧力変
換器６９が使用される。作動時、各ノズルと関係した圧力変換器６９により感知
された状態は、図１に概略図的に図示した制御装置ＰＩＤ１、ＰＩＤ２、ＣＰＵ
を備える制御装置にフィードバックされる。ＣＰＵは、圧力変換器からの感知さ
れた圧力を（所定の時間に対して）プログラム化された目標圧力と比較する（所
定の時点にて）ＰＩＤ（比例、積分、誘導）計算方法を実行する。ＣＰＵは、ア
クチュエータ４９を使用して弁ピンを調節し、その所定の時点に対する目標圧力
を模擬するようにＰＩＤ制御装置に命令する。このようにして、各ゲート７、９
に対する特定部分の射出サイクルのプログラム化した目標圧力プロファイルに従
うことができる。
【００２１】 開示した実施の形態において、感知した状態は圧力であるが、溶融材の流量に
関係するその他の感知された状態を使用することもできる。例えば、弁ピンの位
置又は弁ピンに加わる負荷を感知された状態としてもよい。その場合、位置セン
サ又はロードセンサをそれぞれ使用して、感知された状態をＰＩＤ制御装置にフ
ィードバックすることができる。上述した方法と同一の方法にて、鋳型キャビテ
ィに対する特定のゲートに関してプログラム化した目標位置プロファイル又は荷
重プロファイルと感知された状態とを比較するため、また、これに応じて弁ピン
を調節するため、ＣＰＵはＰＩＤの計算方法を使用することになろう。
【００２２】 溶融材の流れは、穴１９内で感知された圧力に直接、関係している。このよう
に、制御装置ＰＩＤ１、ＰＩＤ２を使用すれば、溶融材がゲート７、９内に流れ
込む流量は、所定の圧力プロファイルに従って、所定の射出サイクル中に、調節
することができる。弁ピンを引き込ませ且つ弁ピンとマニホルド穴との間の空隙
８１の幅を縮小させることにより圧力（及び溶融材の流量）は降下する一方、弁
ピンをゲート９に向けて変位させ且つ空隙８１の幅を拡げることにより、圧力（
及び溶融材の流量）は上昇する。ＰＩＤ制御装置は、サーボ弁１、２に命令を送
ることにより、アクチュエータピストン５１の位置を調節する。
【００２３】 単一キャビティ装置内の圧力を制御することにより（図１に図示するように）
、米国特許第５，５５６，５８２号に開示されるように、ゲート７からの溶融材
の流れ７５がゲート９からの溶融材の流れ７７と合わさるときに溶接線の位置及
び形状を調節することが可能である。しかしながら、本発明は、多数キャビティ
装置にても有用である。多数キャビティ装置において、本発明は、それぞれのキ
ャビティ内の充填量と充填プロファイルとを釣り合わせるために使用することが
できる。このことは、例えば、異なるキャビティ内にて同様の複数の部品を成形
するときに有用である。かかる装置において、部品の均一さを実現するため、キ
ャビティの充填量及び充填プロファイルは、可能な限り等しくなければならない
。各ノズルについて、プログラム化した同一の圧力プロファイルを使用すること
により、キャビティ毎の予測し得ない充填量の変動が解消され、各キャビティか
ら常に均一な部品が製造される。
【００２４】 本発明の別の有利な点は、異なる充填量及び充填プロファイルを必要とする寸
法の異なる部品を成形するキャビティ内にノズルが射出する、多数キャビティ装
置にて見ることができる。この場合、各それぞれのキャビティの各それぞれの制
御装置に対して、異なる圧力プロファイルをプログラム化することができる。更
なる有利な点は、キャビティの寸法が常に変動するとき、すなわち、部品が内部
で成形される成形挿入体を交換することにより、寸法の異なる部品を製造すると
きに得られる。新たな部品に対して充填量及び充填プロファイルを変化させるべ
く関係する機器類（例えば、ノズル）を交換するのではなくて、ユーザは成形す
べき部品に対応する新たなプログラムを選択する。
【００２５】 図１及び図２の実施の形態は、ゲート７、９ではなくて、マニホルド１５内の
ゲートからの溶融材の流量を制御するという利点がある。ゲートからの溶融材の
流れを制御することは、圧力変換器をゲートから離れた位置に配置することを可
能にする（図１乃至図５）。このようにして、圧力変換器は、鋳型キャビティ内
に配置することを必要とせず、このため、圧力変換器を鋳型キャビティ内に又は
ゲートの近くに配置するときに生ずる可能性のある急激な圧力上昇が圧力変換器
に生ずることはない。鋳型キャビティ内の急激な圧力上昇は、弁ピンがゲートに
て閉じられることに起因する。この急激な圧力上昇は、例えば、弁ピンを閉じる
べきときに、弁ピンを開いて、圧力を降下させるといったような、制御装置によ
る予期しない応答を生じさせる可能性がある。
【００２６】 ゲートを鋳型に対して閉じることに起因する急激な圧力上昇の効果を回避する
ことは、制御装置がより正確に且つ用件可能に振舞うことを可能にする。ゲート
からの流れを制御することは、可変値として単一の感知された状態（例えば、圧
力）のみを使用して正確に制御することを可能にする。米国特許第５，５５６，
５８２号には、急激な圧力上昇による予期しない応答を補償するため、２つの感
知された状態（弁の位置及び圧力）を使用することが開示されている。２つの状
態を感知することは、より複雑な制御計算方法（２つの可変値を使用するもの）
及びより複雑な機器類（圧力センサ及び位置センサ）を使用する結果となる。
【００２７】 ゲートからの溶融材の流れを制御するもう１つの有利な点は、弁ピンがゲート
にて閉じられるならば使用されるであろうものよりも大型の弁ピンヘッド４３を
使用することである。このより大きい弁ピンヘッドは、より大きい弁ピンヘッド
を受け入れ得るように溶融材の流れ穴１９がより大きく形成されるマニホルド内
に配置されるため、かかる大きい弁ピンヘッドを使用することができ。より大き
い寸法の弁ピンヘッドをノズル２３の端部、先端３９、挿入体３７内のゲート領
域内に受け入れることは一般に望ましくない。その理由は、ゲート領域内のノズ
ル、先端及び挿入体の寸法が増大することは、例えば、鋳型内への水線をゲート
に近い位置に配置することが望ましいといった鋳型構造とすることの妨げとなる
可能性があるからである。このように、より大きい弁ピンヘッドをゲードから離
して受け入れることができる。
【００２８】 より大きい弁ピンヘッドを使用することは、弁ピンヘッドにてより大きい面４
５を使用し、また、制御空隙８１を形成するため穴にてより大きい面４７を使用
することを可能にする。「制御」面（４５、４７）が大きければ大きい程且つ「
制御」空隙（８１）が長ければ長い程、弁ピンが動く毎の溶融材の流れの変化率
が少なくなるため、溶融材の流量及び圧力をより正確に制御することが可能とな
る。図１乃至図３において、空隙の幅を調節することにより空隙の寸法及び溶融
材の流量が調節されるが、空隙の長さを変化させることにより空隙の寸法及び材
料の流量を調節することが可能となる、すなわち、空隙が長ければ長いほど、流
量はより制限される。このように、空隙の長さ又は幅を変化させることにより、
空隙の寸法を変化させ且つ材料の流量を制御することも可能となる。
【００２９】 弁ピンヘッドは、中間部分８３と、該中間部分から先端８５までテーパーが付
けられた前方円錐形部分９５とを備えている。この形状は、溶融材が制御空隙８
１を経て流れるとき溶融材の流れを均一にし易くするのに役立つ。また、弁ピン
の形状は、空隙８１の下流における溶融材の流れ中の不作動箇所を解消するのに
も役立つ。
【００３０】 図３には、プラグ８７がマニホルド１５内に差し込まれ且つキャップ８９によ
り所定位置に保持された、別の特徴が図示されている。止め具８６が、プラグが
取り付けられたマニホルドのリセス部内にて回転するのを防止する。このプラグ
は、マニホルド、ノズル及び鋳型を分解せずに、弁ピン４１を容易に除去するこ
とを可能にする。プラグをマニホルドから除去すると、プラグが着座していた箇
所であるマニホルドから弁ピンを引き出すことができ、それは、プラグがあった
マニホルド内のリセス部の直径は、弁ピンヘッドの最大幅部分の直径よりも大き
いからである。このように、弁ピンは、顕著な不作動時間を伴うことなく、容易
に交換することができる。
【００３１】 図４及び図５には、支持リングノズル型式に代えて、ねじ付きノズル型式が使
用される、本発明の追加の代替的な実施の形態が図示されている。ねじ付きノズ
ルの型式において、ノズル２３はねじ９１を介してマニホルド１５内に直接、ね
じ込まれる。また、図１乃至図３に図示したバンドヒータに代えて、コイルヒー
タ９３が使用される。ねじ付きノズル型式は、マニホルド及びノズル（２１、２
３）を単一の要素として除去することを許容する点にて有利である。また、ノズ
ルがマニホルド上に螺着される箇所にて溶融材が漏洩する可能性も少なくする。
支持リング型式（図１乃至図３）は、マニホルドをノズルから分離させるために
、マニホルドが冷却するのを待つ必要がない点にて有利である。また、図５には
、弁ピン４１を便宜に除去するためプラグ８７を使用する状態も図示されている
。
【００３２】 図６乃至図１０には、図１乃至図５に図示した後退シャットオフではなくて、
「前進」シャットオフが使用される、本発明の１つの代替的な実施の形態が図示
されている。図６及び図７の実施の形態において、弁ピンヘッド４３の前側の円
錐形のテーパー付き部分９５を使用して、ノズル２３の内側穴２０の面９７によ
り溶融材の流れを制御する。この構成の有利な点は、弁ピン軸部１０２が、図１
乃至図５におけるように、溶融材の流れを制限しない点である。図１乃至図５に
図示するように、マニホルドの軸部１０２と穴１９との間の隙間１００は、図６
及び図７における隙間１００程に大きくない。図６及び図７におけ大きい隙間１
００の結果、圧力降下は減少し、また、プラスチックに対するせん断力も小さく
なる。
【００３３】 図６及び図７において、前側円錐形部分９５及びノズル２３の後端における穴
２０の面９７により制御空隙９８が形成される。圧力変換器６９は、制御空隙の
下流に配置され、このため、図６及び図７において、図１乃至図５にてマニホル
ド内に取り付けられた圧力変換器と異なり、ノズルは、圧力変換器を受け入れ得
るように機械加工されている。
【００３４】 図７には、開き位置を実線で示し、また、閉じ位置を仮想線で示す、弁ピンが
図示されている。溶融材の流れを制限し、これにより、溶融材の圧力を降下させ
るため、弁ピンは、ノズルの穴２０の面９７に向けて開き位置から前方に動かし
、このことは、制御空隙９８の幅を狭くすることになる。溶融材の流れを増すた
め、弁ピンは、空隙９８の寸法を増大させ得るように引込ませる。
【００３５】 弁ピンヘッド４３の後部４５は、弁ピン４１の軸部１０２からある角度にてテ
ーパーが付けられたままである。表面４５は、この実施の形態において、何ら密
封作用を果たさないが、この表面は、依然として、溶融材の均一な流れを容易に
し且つ不作動箇所を少なくするため、軸部からテーパーが付けられている。
【００３６】 図１乃至図５において、圧力測定値は、制御装置（ＣＰＵ及びＰＩＤ制御装置
）にフィードバックされ、この制御装置は、これに応じて、目標の圧力プロファ
イルに従い得るように、弁ピン４１の位置を調節することができる。また、図６
及び図７に図示した前進シャットオフの配置は、また、長い制御空隙９８及び大
きい制御面９７を形成し得るように、大きい弁ピンヘッド４３が使用される点に
て、図１乃至図５に示した実施の形態の有利な点を持つ。上述したように、大き
い制御空隙及び大きい制御面は、圧力及び溶融材の流量をより正確に制御する。
【００３７】 図８及び図９には、図６及び図７と同様の前進シャットオフ機構が図示されて
いるが、ノズル２３の後部にて遮断することに代えて、シャットオフ機構は、面
１０１にてマニホルド内に配置されている。このように、図８及び図９に図示し
た実施の形態において、従来のねじ付きノズル２３をマニホルド１５と共に使用
することができ、これは、マニホルドは、図１乃至図５に示すように、圧力変換
器６９を受け入れ得るように機械加工されているからである。マニホルドを鋳型
から絶縁するために、分離具８８が設けられている。また、この実施の形態は、
弁ピンヘッド４３の除去を容易にし得るようにプラグ８７も有している。
【００３８】 図１０には、前側シャットオフ弁ピンヘッドが図６乃至図９にて使用される状
態にて図示した本発明の１つの代替的な実施の形態が示してある。しかしながら
、この実施の形態において、弁ピンにおける前方円錐形のテーパー付き部分９５
は、隆起部分１０３及びリセス部分１０４を有している。リッジ１０５は、隆起
部分がどこで開始し且つリセス部分がどこで終わるかを示す。このように、弁ピ
ンが閉じた位置にあるとき、空隙１０７は、溶融材が流れるときに通るノズルの
穴２０と弁ピンヘッドの面との間に残る。このように、弁ピンを密封し且つ閉じ
るため、遥かに小さい面１０９が使用される。空隙１０７は、射出成形機械が射
出成形サイクルを開始するとき、溶融材から実質的な力Ｆを受ける弁ピンの開放
を助けるという有利な点を持つ。射出が開始すると、溶融材は空隙１０７内に流
れ、アクチュエータが弁ピンを引込ませ且つ開くのを助ける力成分Ｆ１を提供す
る。このように、より小型のアクチュエータ、又は、同一であっても、付与され
る液圧が小さいアクチュエータは、弁ピンを引込ませるとき程に大きい力を発生
させる必要はないから、かかるアクチュエータが使用可能である。更に、弁ピン
のヘッド部に加わる応力も減少する。
【００３９】 空隙１０７が何ら密封機能を果たさないにも拘らず、その幅は、弁ピンが開い
たとき、制御空隙として作用するのに十分に小さく、これに対応して、図１乃至
図９の実施の形態におけるように溶融材の流れ圧力を正確に調節する。
【００４０】 図１１及び図１２には、以前の実施の形態におけるように溶融材の流れ制御が
未だ、ゲートから分離している流れ制御装置を備える１つの代替的なホットラン
ナー装置が図示されている。圧力変換器６９及びＰＩＤ制御装置を使用すること
は以前の実施の形態と同一である。しかしながら、この実施の形態において、弁
ピン４１は、伸長部１１０を介して流れ制御領域を経てゲートまで伸びている。
弁ピンは完全に開いた位置を実線で示し、また閉じた位置を仮想線で示してある
。上述したようにゲートからの流れを制御するという利点に加えて、伸びた弁ピ
ンは、該弁ピン４１のねじ付き端部１１２によりゲートにおける流れを遮断する
という有利な点がある。
【００４１】 ゲートを閉じるため弁ピンが伸びることは、幾つかの有利な点がある。第一に
、このことは、射出成形サイクル時間を短縮する。以前の実施の形態において、
熱ゲートが使用される。熱ゲートにおいて、その前のサイクルからの部品がキャ
ビティから突き出される迄、可塑化は開始されない。このことは、部品が突き出
されたとき、材料がゲートから出るのを防止する。しかしながら、弁ピンを使用
するとき、弁ピンが閉じられるときに鋳型が開くのと同時に可塑化を行うことが
でき、これにより、可塑化をより早期に開始することでサイクル時間を短縮する
ことができる。また、弁ピンを使用することは、部品に対するゲートの表面をよ
り平滑にする結果が得られる。
【００４２】 流れ制御領域は図１２にて拡張して示してある。弁ピンは、最大の溶融材の流
れが許容される完全に開いた位置が実線で示してある。弁ピンは、弁ピン４１の
軸部１０２の端縁１２８から縮小径の喉部領域１１６までテーパーが付けられた
凸面１１４を有している。弁ピンの部分１１８の直径は、喉部領域１１６から伸
長部１１０まで拡張し、この伸長部１１０は、弁ピンのテーパー付き端部まで均
一な直径にて伸びている。
【００４３】 流れ制御領域において、マニホルドは、面１２２により画定された縮小径部分
までテーパーが付けられた面１２０により画定された第一の部分を備えている。
次に、マニホルド通路は、面１２４により画定された部分の直径が縮小径部分か
らマニホルド１２６の出口まで拡張し、該マニホルドの出口はノズル２０の穴と
接続している。図１１及び図１２には、図１乃至図３と同様の支持リング型式の
ノズルが図示されている。しかしながら、例えば、図８に図示したねじ付きノズ
ルのような他の型式のノズルを使用することもできる。
【００４４】 上述したように、弁ピンは完全に開いた位置が実線で示してある。図１２にお
いて、弁ピン４１をゲートに向けて前方に動かし、これにより、制御空隙９８の
幅を縮小させることにより、流れ制御が実現され且つ溶融材の流れが減少する。
このように、面１１４は、マニホルドの面１２０に接近し、制御空隙の幅を縮小
させ且つマニホルドを通ってゲートに達する溶融材の流量を減少させる。
【００４５】 溶融材がマニホルドの穴１９から流れるのを防止し、また射出サイクルを終了
させるためには、弁ピンを前方に動かし、弁ピンの端縁１２８、すなわち、軸部
１０２が湾曲面１１４の開始部分に合う箇所がマニホルドの穴１９の縮小径部分
を画定する表面１２２の開始部分である点１３０を経て動くようにする。端縁１
２８がマニホルドの穴の箇所１３０を経て伸びるとき、弁軸部１０２の面がマニ
ホルドの面１２２に対して密封するため、溶融材の流れが防止される。弁ピンは
、端縁１２８が面１２２に対するてシールを形成するのに十分、前進した位置が
破線で示してある。しかしながら、この位置において、弁ピンはまだゲートにて
閉じられていない。ゲートを閉じるためには、弁ピンを更に前方に動かし、弁ピ
ンの端部１１２がゲートにより閉じる迄、軸部１０２の面がマニホルドの面１２
２に沿って更に動き且つ該面１２２により密封状態を保つようにする。
【００４６】 このようにして、ゲートが閉じられる前に、軸部１０２は面１２２に対するシ
ールを形成するから、マニホルドのゲート及び流れ穴１９を同時に閉じるように
弁ピンを機械加工する必要はない。更に、シールがマニホルドに形成された後、
弁ピンが閉じられるため、弁ピンが閉じることは、望ましくない急激な圧力上昇
を発生させることはない。同様に、溶融材が空隙９８を通って流れるのを許容す
るのに十分、弁ピンが引込んだならば、弁ピンの端部１１２は、ゲートから所定
の距離にあるから、弁ピンがゲートにて開いたときに弁ピンの端部１１２が溶融
材の流れを妨害することはない。弁ピンは、例えば、完全に開いた位置から軸部
１０２と面１２２との間に最初にシールが形成される箇所まで６ｍｍ動くことが
でき、また、ゲートを閉じるべく更に６ｍｍ動くことができる。このように、弁
ピンの移動距離は、流れを制御するための６ｍｍ及びゲートを閉じるため流れが
防止された状態の６ｍｍの合計１２ｍｍとなる。勿論、本発明は、この弁ピンの
移動範囲に制限されるものではなく、他の距離を使用することができる。
【００４７】 本発明の特定の実施の形態を説明したが、当業者には、色々な変更例、改変例
及び改良が容易に案出されよう。かかる変更例、改変例及び改良は、本発明の精
神及び範囲に包含することを意図するものである。従って、上記の説明は単に一
例にしか過ぎず、限定的なものとすることを意図するものではない。本発明は、
特許請求の範囲及びその均等例により規定された内容にのみ限定されるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の１つの実施の形態による射出成形装置の概略部分断面図である。
【図２】 図１の射出成形装置の一側部の拡大部分断面図である。
【図３】 弁ピンの除去を容易にするためプラグが使用される、図１と同様の装置の１つ
の代替的な実施の形態の拡大部分断面図である。
【図４】 ねじ付きノズルが使用される、図１と同様の装置の１つの代替的な実施の形態
の拡大部分断面図である。
【図５】 弁ピンの除去を容易にするためプラグが使用される１つの代替的な実施の形態
を示す、図４と同様の図である。
【図６】 前進シャットオフが使用される１つの代替的な実施の形態を示す、図１と同様
の装置の部分断面図である。
【図７】 それぞれ開き位置及び閉じ位置にある弁ピンを示す、図６の実施の形態の拡大
部分図である。
【図８】 弁ピンの除去を容易にすべくプラグと共にねじ付きノズルが使用される、図６
と同様の本発明の１つの代替的な実施の形態の断面図である。
【図９】 開き位置及び閉じ位置にある弁ピンを示す、図８の実施の形態の拡大部分図で
ある。
【図１０】 閉じ位置にある弁ピンの１つの代替的な実施の形態の拡大図である。
【図１１】 ゲートまで伸長する弁ピンを有する流れ制御装置を備える射出成形装置の１つ
の代替的な実施の形態の部分断面図である。
【図１２】 流れ制御領域の拡大部分断面詳細図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年６月１４日（２０００．６．１４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モス，マーク・ディー アメリカ合衆国マサチューセッツ州01921， ボックスフォード，キャリッジ・ハウス・ レイン 39 Ｆターム(参考） 4F202 AP02 AP13 AR07 AR14 CA11 CK03 CK07 CK89

Claims (42)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 射出成形装置において、 材料を鋳型のゲートまで送る穴を有するノズルであって、鋳型のゲートと接続
    する第一の端部と、材料を受け取る第二の端部とを有するノズルと、 前記ゲートから離れた前記穴の面に対する空隙を形成する面を有する弁ピンと
    を備え、 弁ピンがゲートから引離されるとき、前記空隙の寸法が増大され、弁ピンがゲ
    ートに向けて変位されるとき、該空隙の寸法が縮小される射出成形装置。
  2. 【請求項２】 ノズルの穴内の材料の圧力を感知すべく空隙よりもゲートに
    より近い位置にてノズルに接続される圧力変換器を更に備える請求項１の装置。
  3. 【請求項３】 射出サイクル中、圧力変換器により感知された圧力を目標圧
    力と比較し、該比較の結果に基づいて、射出サイクル中、弁ピンの位置を調節す
    る制御器を更に備える請求項２の装置。
  4. 【請求項４】 前記弁ピンが弁ピンヘッド及び空隙を形成する弁ピンヘッド
    の面を備える請求項１の装置であって、更に ノズルが接続されるマニホルドと、 ノズルが接続されるマニホルドの側と反対側にてマニホルドのリセス部内に取
    り付けられたプラグであって、前記弁ピンの軸部が通る穴を有し、軸部が通るプ
    ラグの穴がピンヘッドの最大点における弁ピンヘッドよりも小さい直径を有する
    、プラグと、を備え、 前記マニホルドのリセス部が、弁ピンヘッドの最大箇所における弁ピンヘッド
    の直径よりも大きい直径を有し、このため、前記プラグをマニホルドから除去し
    たとき、前記リセス部が形成されたマニホルドの一側部にてマニホルドから、前
    記弁ピンを除去することができる装置。
  5. 【請求項５】 請求項１の装置であって、弁ピンが弁ピンヘッドを備え、弁
    ピンヘッドの面が空隙を形成し、また、該面が、弁ピンが閉じられたとき穴の面
    と接触する隆起部分と、弁ピンが閉じられたとき穴の面と接触しないリセス部分
    とを有する装置。
  6. 【請求項６】 空隙を形成する弁ピンヘッドの面が円錐形の形状である請求
    項５の装置。
  7. 【請求項７】 請求項１の装置であって、ノズルが接続されるマニホルドを
    更に備え、該装置は、対応する複数の分離した鋳型キャビティ内に材料を射出す
    べくマニホルドと接続された複数のノズルを備える装置。
  8. 【請求項８】 請求項３の装置であって、ノズルが接続されるマニホルドを
    更に備え、該装置は、対応する複数の分離した鋳型キャビティ内に材料を射出す
    べくマニホルドと接続された複数のノズルを備え、該ノズルの各々は該ノズルと
    協働する圧力変換器及び制御器を有する装置。
  9. 【請求項９】 材料が鋳型内に流れるときの流量に関係する１つの状態を感
    知する手段を更に備える請求項１の装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９の装置であって、射出サイクル中、感知された状
    態を目標の状態と比較し且つ射出サイクル中、該比較に従って弁ピンの位置を調
    節する手段を更に備える、装置。
  11. 【請求項１１】 前記弁ピンは、前記空隙から前記ゲートまで伸びて該ゲー
    トを閉じる請求項１の装置。
  12. 【請求項１２】 前記弁ピンが前記空隙から前記ゲートまで伸びて該ゲート
    を閉じる請求項９の装置。
  13. 【請求項１３】 戦機感知手段が、材料が鋳型内に流れる流量に関係する１
    つの状態のみを感知する請求項９の装置。
  14. 【請求項１４】 前記穴の面がノズルの第二の端部にある請求項１の装置。
  15. 【請求項１５】 射出成形装置において、 材料を送る穴を有するマニホルドと、 マニホルドに接続され、材料を鋳型のゲートまで送る穴を有するノズルであっ
    て、鋳型のゲートと接続する第一の端部と、マニホルドの穴から材料を受け取る
    べくマニホルドに接続された第二の端部とを有するノズルと、 マニホルドの穴の面に対する空隙を形成する面を有する弁ピンとを備え、 弁ピンがゲートから引離されるとき、前記空隙の寸法が増大され、弁ピンが前
    記ゲートに向けて変位されるとき、該空隙の寸法が縮小される射出成形装置。
  16. 【請求項１６】 マニホルドの穴内の材料の圧力を感知すべく空隙よりもゲ
    ートにより近い位置にてマニホルドに接続される圧力変換器を更に備える請求項
    １５の装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１６の装置であって、射出サイクル中、圧力変換器
    により感知される圧力を目標圧力と比較し、射出サイクル中、該比較の結果に基
    づいて、弁ピンの位置を調節する制御器を更に備える、装置。
  18. 【請求項１８】 弁ピンが弁ピンヘッド及び空隙を形成する弁ピンヘッドの
    面とを備える請求項１５の装置であって、該装置は、更に ノズルが接続されるマニホルドの側と反対側にてマニホルドのリセス部内に取
    り付けられたプラグであって、前記弁ピンの軸部が通る穴を有し、軸部が通るプ
    ラグの穴がピンヘッドの最大点における弁ピンヘッドよりも小さい直径を有する
    プラグを備え、 前記マニホルドのリセス部が、弁ピンヘッドの最大箇所における弁ピンヘッド
    の直径よりも大きい直径を有し、このため、前記プラグをマニホルドから除去し
    たとき、前記リセス部が形成されたマニホルドの一側部にてマニホルドから前記
    弁ピンを除去することができる装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１５の装置であって、弁ピンが弁ピンヘッドを備え
    、弁ピンヘッドの面が空隙を形成し、また該面は、弁ピンが閉じられたとき穴の
    面と接触する隆起部分と、弁ピンが閉じられたとき穴の面と接触しないリセス部
    分とを有する装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１９の装置であって、空隙を形成する弁ピンヘッド
    の面が円錐形の形状である装置。
  21. 【請求項２１】 請求項１５の装置であって、対応する複数の分離した鋳型
    キャビティ内に材料を射出すべくマニホルドに接続された複数のノズルを備える
    装置。
  22. 【請求項２２】 請求項１７の装置であって、対応する複数の分離した鋳型
    キャビティ内に材料を射出すべくマニホルドに接続された複数のノズルを備え、
    該ノズルの各々が、該ノズルと関係した圧力変換器と、目標圧力と、制御器とを
    有する装置。
  23. 【請求項２３】 請求項１５の装置であって、材料が鋳型内に流れるときの
    流量に関係した１つの状態を感知する手段を更に備える装置。
  24. 【請求項２４】 請求項２３の装置であって、射出サイクル中、感知された
    状態を目標の状態と比較し、射出サイクル中、該比較に従って、弁ピンの位置を
    調節する手段を更に備える装置。
  25. 【請求項２５】 請求項１５の装置であって、弁ピンが前記空隙から前記ゲ
    ートまで伸びて該ゲートを閉じる装置。
  26. 【請求項２６】 請求項２３の装置であって、弁ピンが前記空隙から前記ゲ
    ートまで伸びて該ゲートを閉じる装置。
  27. 【請求項２７】 請求項２３の装置であって、感知手段が、材料が鋳型内に
    流れる流量に関係する１つの状態のみを感知する装置。
  28. 【請求項２８】 射出成形装置において、 材料を送る穴を有するマニホルドと、 マニホルドに接続され、材料を鋳型のゲートまで送る穴を有する少なくとも１
    つのノズルであって、鋳型のゲートと接続する第一の端部と、マニホルドの穴か
    ら材料を受け取るべくマニホルドに接続された第二の端部とを有する少なくとも
    １つのノズルと、 マニホルドの穴の少なくとも一部内にて往復運動可能な弁ピンと、 ノズルが接続されるマニホルドの側と反対側にてマニホルドのリセス部内に取
    り付けられたプラグであって、前記弁ピンの軸部が通る穴を有し、軸部が通るプ
    ラグの穴がピンヘッドの最大点における弁ピンヘッドよりも小さい直径を有する
    、プラグとを備え、 前記マニホルドのリセス部が、弁ピンヘッドの最大箇所における弁ピンヘッド
    の直径よりも大きい直径を有し、このため、前記プラグをマニホルドから除去し
    たとき、前記リセス部が形成されたマニホルドの一側部にてマニホルドから、前
    記弁ピンを除去することができる射出成形装置。
  29. 【請求項２９】 請求項２８の装置において、 弁ピンが、前記プラグの面に対する空隙を形成する面を有し、 弁ピンがゲートから引込んだとき、前記空隙の寸法が縮小し、弁ピンがゲート
    に向けて変位されたとき、該空隙の寸法が増大する、装置。
  30. 【請求項３０】 請求項２８の装置において、 弁ピンヘッドに弁ピンの面が形成され、該弁ピンが、ゲートに向けて直径が増
    大する後側部分と、ゲートに向けて直径が縮小する前方円錐形部分とを有する、
    装置。
  31. 【請求項３１】 射出成形装置において、 材料を送る穴を有するマニホルドと、 前記マニホルドに接続され、材料を鋳型のゲートまで送る穴を有する少なくと
    も１つのノズルであって、鋳型のゲートと接続する第一の端部と、マニホルドか
    ら材料を受け取る第二の端部とを有する少なくとも１つのノズルと、 マニホルドの穴内にて往復運動可能な弁ピンであって、少なくとも１つのノズ
    ルの穴及びマニホルドの穴の一方の面から離れた空隙を形成する面を有する弁ピ
    ンヘッドを有する、弁ピンと、を備え、該弁ピンが、 軸部と、 軸部からゲートに向けて直径が増大する後側部分と、 ゲートから一点まで直径が縮小する前方円錐形部分とを備える、射出成形装
    置。
  32. 【請求項３２】 請求項３１の射出成形装置において、マニホルドの穴と弁
    ピンの後側部分との間に空隙が形成され、 弁ピンがゲートから引離されるとき、前記空隙の寸法が縮小され、弁ピンがゲ
    ートに向けて変位されるとき、該空隙の寸法が増大される射出成形装置。
  33. 【請求項３３】 請求項３１の射出成形装置において、 弁ピンの前方円錐形部分とマニホルドの穴及び少なくとも１つのノズルの穴と
    の間に空隙が形成され、 弁ピンがゲートから引離されるとき、前記空隙の寸法が増大され、弁ピンがゲ
    ートに向けて変位されるとき、該空隙の寸法が縮小される射出成形装置。
  34. 【請求項３４】 請求項３３の射出成形装置において、前方円錐形状部分が
    、弁ピンが閉じられるとき、穴の面と接触して材料が流れるのを防止する隆起部
    分と、前記弁ピンが閉じられるとき、穴の面に接触しないリセス部分とを備える
    、射出成形装置。
  35. 【請求項３５】 請求項３１の装置において、ゲートと空隙との間の位置に
    材料の圧力を感知する圧力変換器を更に備える装置。
  36. 【請求項３６】 請求項３５の装置において、射出サイクル中、圧力変換器
    により感知された圧力を目標圧力と比較し、射出サイクル中、該比較の結果に基
    づいて、弁ピンの位置を調節する制御器を更に備える装置。
  37. 【請求項３７】 請求項３１の装置において、材料が鋳型内に流れる流量に
    関係する１つの状態のみを感知する手段を更に備える装置。
  38. 【請求項３８】 請求項３７の装置において、射出サイクル中、感知された
    状態を目標の状態と比較し、射出サイクル中、該比較に従って、弁ピンの位置を
    調節する手段を更に備える装置。
  39. 【請求項３９】 射出成形装置において、 材料を送る穴を有するマニホルドと、 前記マニホルドに接続され、材料を鋳型のゲートまで送る穴を有する少なくと
    も１つのノズルであって、鋳型のゲートと接続する第一の端部と、マニホルドか
    ら材料を受け取る第二の端部とを有する少なくとも１つのノズルと、 マニホルドの穴内にて往復運動可能な弁ピンであって、少なくとも１つのノズ
    ルの穴及びマニホルドの穴の一方の面によりゲートへの材料の流れを遮断すべく
    前方円錐形面を有する弁ピンヘッドを備える、弁ピンと、を備え、該前方円錐形
    面が、 少なくとも１つのノズルの穴及びマニホルドの穴の一方の面に接触して材料
    が流れるのを防止する隆起部分と、 該隆起した部分が前記面に接触するとき、少なくとも１つのノズルの穴及び
    マニホルドの穴の一方の面に接触しないリセス部分とを備える射出成形装置。
  40. 【請求項４０】 材料を鋳型のゲートに供給すべくマニホルドに接続された
    少なくとも１つのノズルを備える装置内にて射出成形する方法において、 （Ａ）ゲートからの材料の流量を制御するステップと、 （Ｂ）材料がゲート内に流れる量に関係した１つの状態を感知するステップと
    、 （Ｃ）射出成形中、１つの状態の値に従ってゲートへの材料の流量を調節する
    ステップと、を備える方法。
  41. 【請求項４１】 請求項４０の方法において、ステップ（Ａ）がノズル内の
    材料の流量を制御するステップを含む方法。
  42. 【請求項４２】 請求項４０の方法において、ステップ（Ａ）がマニホルド
    内の材料の流量を制御するステップを含む方法。
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