JP2003011173A - バルブゲート式金型装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゲートから製品キャビティヘの成形材料の流
れを均一化し、製品の精度及び特性を向上する。 【解決手段】 バルブ装置11は、材料通路15を内部に形
成するとともにこの材料通路15を加熱する加熱手段たる
バンドヒータ16を設けたバルブケーシング12と、ゲート
14を開閉するバルブピン25とを有し、材料通路15と連通
するゲート側材料通路43に螺旋状案内溝51を形成する。
樹脂が螺旋状案内溝51の方向に案内され、螺旋方向の流
れが発生し、これにより材料通路15から送られてきた樹
脂の流れを均一にすると共に、樹脂が螺旋方向の力を含
んだ流れとなって製品キャビテイ３内へと円滑に充填さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂の射
出成形などに用いられるバルブゲート式金型装置に関す
る。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】製品キャビティヘのゲ
ートまでの材料通路内の成形材料である樹脂を加熱して
常時溶融状態に保つホツトランナー金型装置において、
ゲートをバルブ体であるバルブピンにより機械的に開閉
するバルブゲート式金型装置が知られている。なお、ホ
ットランナー金型装置は、成形能率を高めることを目的
としたものであり、ゲートを閉じるのは、型開時などに
ゲートから樹脂が漏れるのを防止するためである。

【０００３】ここで、従来のバルブゲート式金型装置に
ついて説明する。型体である固定型と可動型は互いに移
動して開閉し、型閉時に相互間に製品形状の製品キャビ
ティを形成する。固定型は固定側型板と固定側受け板と
を備え、固定側型板に貫通形成されたゲートブッシュ組
込み孔にはゲートブッシュが嵌合されている。このゲー
トブッシュの先端部には前記製品キャビティヘ開口する
ゲートが形成されている。前記固定側受け板に貫通形成
された組込み孔および前記ゲートブッシュの内部に形成
された組込み孔にはバルブ装置のバルブケーシングが組
み込まれている。このバルブケーシングはほぼ筒状にな
っており、その内部が前期ゲートに連通する材料通路に
なっている。前記バルブケーシングの外周面には材料通
路内の成形材料である熱可塑性樹脂を常時溶融状態に保
つための手段であるバンドヒータと、このバンドヒータ
を外側から覆うヒータカバーとが設けられている。前記
バルブケーシング内には油圧シリンダーなどにより駆動
されてガイドブッシュに支持されながら移動することに
より前記ゲートブクシュのゲートを開閉するバルブピン
が設けられている。このバルブピンはゲートブッシュの
ゲートに嵌合してこれを閉塞する。そして成形時には、
複数の型体を型閉してこれら型体間に製品キヤビティを
形成するとともにゲートを開き、材料通路からゲートを
介して製品キャビティ内に成形材料を充填する。つい
で、バルブピンによりゲートブッシュのゲートを閉じ、
さらに、製品キャビティ内の成形材料が固化した後、型
開して製品キャビティ内の成形材料すなわち成形された
製品を取り出す。その後、再び型閉して以上の成形サイ
クルを繰り返すが、全成形サイクルを通じて、バルブ本
体の材料通路内の成形材料は加熱手段の加熱により常時
溶融状態に保たれる。

【０００４】このようなバルブゲート式金型装置におい
ては、一般的に、バルブケーシング内の材料通路にバル
ブピンを収納しているが、ゲートとバルブビンの芯ずれ
は、その動作不良や樹脂の流れの偏りによる成形不良を
招く虞がある。そこで、特開平１０−１５９９５号公報
に記載のバルブゲート式金型装置では、バルブケーシン
グのゲート側先端部に形成したバルブピン支持部（貫通
孔）にバルブピンを常時摺動自在に嵌合し、成形材料は
バルブピン支持部の周囲に形成した凹溝（流通溝）を通
すようにしている。この凹溝は、材料通路の軸方向と一
致するバルブピンの摺動方向と平行に延び、バルブケー
シングのゲート側先端面まで至ると共に、互いに120°
ずつ離れて３本形成されている。

【０００５】しかし、このように互いに離れた３本の凹
溝に樹脂を通すようにしているため、これら凹溝により
有向的な流れが作られ、製品キャビティにおける樹脂の
流れも、凹溝のある部分に偏った三角形状に近いものと
なる。そして、前記流れに起因する樹脂の配向により、
ウェルドラインや周方向における密度のばらつきを生じ
る虞がある。また、製品がギヤやターンテーブルなどの
回転部品の場合、周方向における密度のばらつきがある
と、回転時の面振れが生じるなどの不具合が生じる。

【０００６】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、バルブケーシング内の材料通路を通って
ゲートから製品キャビティに成形材料を充填するバルブ
ゲート式金型装置において、ゲートから製品キャビティ
ヘの成形材料の流れを均一化し、製品の精度及び特性を
向上することができるバルブゲート式金型装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のバルブ
ゲート式金型装置は、前記目的を達成するために、互い
に開閉し型閉時に製品キャビティを相互間に形成する複
数の型体と、この型体に設けられた材料通路を前記製品
キャビティに連通させるゲートを開閉するバルブ装置と
を備え、このバルブ装置は、材料通路を内部に形成する
とともにこの材料通路を加熱する加熱手段を設けたバル
ブケーシングと、前記ゲートを開閉するバルブピンとを
有し、前記材料通路と連通するゲート側材料通路に螺旋
状案内溝を形成したものである。

【０００８】成形時には、複数の型体を型閉してこれら
型体間に製品キャビティを形成するとともにゲートを開
き、製品キャビティ内に成形材料を充填する。この際、
成形材料は、バルブケーシング内の材料通路とゲート側
樹脂通路とを通ってゲートから製品キャビティ内に流入
する。そして、ゲート側樹脂通路には螺旋状案内溝が形
成されているため、成形材料が螺旋状案内溝の方向に案
内され、螺旋方向の流れが発生し、これにより材料通路
から送られてきた成形材料の流れを均一にすると共に、
螺旋方向の力を含んだ流れとなって製品キャビティ内へ
円滑に充填することができる。ついで、バルブピンによ
りゲートを閉じ、さらに、製品キャビティ内の成形材料
が固化した後、型開して製品キャビティ内の成形材料す
なわち成形された製品を取り出す。その後、再び型閉し
て以上の成形サイクルを繰り返す。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明のバル
ブゲート式金型装置において、前記バルブケーシングの
前記ゲート側に前記バルブピンを摺動自在に支持するバ
ルブピン支持部を設け、このバルブピン支持部より前記
ゲート側に前記螺旋状案内溝を設けたものである。

【００１０】バルブピン支持部を通ることにより成形材
料の流れに偏りが生じるが、バルブピン支持部よりゲー
ト側に螺旋状案内溝があるため、成形材料の流れが螺旋
状案内溝の方向に案内され、螺旋方向の力が発生し、流
れが撹絆されることにより、成形材料の流れの偏りが緩
和され、ゲートから製品キャビティに充填される成形材
料の流れも偏りのない均一なものとなる。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
のバルブゲート式金型装置において、前記ゲート側材料
通路に前記ゲート側に向って縮小する縮小通路を設け、
この縮小通路に前記螺旋状案内溝を設けたものである。

【００１２】縮小通路において、樹脂の流れが絞られる
と共に、螺旋方向の力が加えられることにより、均一な
状態になった後、ゲートから製品キャビティ内に充填さ
れる。

【００１３】

【発明の実施形態】以下、本発明のバルブゲート式金型
装置の第１実施形態について、図１から図３を参照しな
がら説明する。１は固定型、２は可動型で、型体である
これら固定型１および可動型２は、図示上下方向（型開
閉方向）に互いに移動して開閉し、型閉時に相互間に製
品形状の製品キャビティ３を形成するものである。尚、
成形される製品は回転する機械部品などである。固定型
１は、その本体部としての固定側型板４と、この固定側
型板４における可動型２と反対側の面に固定された固定
側受け板５とを備えている。固定側型板４に貫通形成さ
れたブッシュ組込み孔６にはケーシングブツシュ７が嵌
合されている。このケーシングブツシュ７の先端部には
ケーシング組込み孔８が形成されている。前記固定側受
け板５に貫通形成された組込み孔９および前記ケーシン
グブツシュ７の内部に形成された組込み孔10にはバルブ
装置11のバルブケーシング12が組み込まれているととも
に、バルブケーシング12の先端側のバルブケーシング小
径体13が前記ケーシングブツシュ７のケーシング組込み
孔８に嵌合状態で組み込まれている。そして、バルブケ
ーシング12はバルブケーシング本体12Ａと前記バルブピ
ン小径体13とがらなる。前記バルブケーシング12はほぼ
筒状になっており、前記小径体13の先端部には前記製品
キャビティ３へ開口するゲート14が形成されているレま
た前記バルブケーシング12の内部は前記ゲート14に連通
する材料通路15になっている。前記バルブケーシング12
の外周面には材料通路15内の成形材料である熱可塑性樹
脂を常時溶融状態に保つための手段であるバンドヒータ
16と、このバンドヒータ16を外側から覆うヒータカバー
17とが設けられている。前記バルブケーシング12には前
記バンドヒーター16の内側に沿わせて温度センサー18が
設けられている。前記バルブケーシング12の基端部はフ
ランジ部19になっていてマニホールド20および固定側受
け板７間に固定されて支持されている。前記バルブケー
シング12の基端部には入子21およびバルブピン支持部で
あるガイドブツシュ22が固定されている。このガイドブ
ツシュ22は、入子21を貫通している。前記バルブケーシ
ング12内の材料通路15は屈曲部23により前記マニホール
ド20内のランナー24と連通している。

【００１４】前記バルブケーシング12には、図示してい
ない油圧シリンダー装置などの駆動装置の駆動により前
記型開閉方向に移動して前記ゲート14を開閉するほぼ円
柱状のバルブピン25が内蔵されている。このバルブピン
25は、バルブケーシング12内に位置するピン本体26の先
端部にストレート部として形成されたゲート閉塞部27が
ゲート14に挿脱自在に嵌合してこのゲート14を閉じるも
のであり、ピン本体26とゲート閉塞部27との間にテーパ
部26Ａが形成され、ゲート閉塞部27よりピン本体26が径
大に形成されている。そして、これらゲート14，ゲート
閉塞部27，ピン本体26及びバルブピン支持部31は同軸上
に配置される。また、前記ピン本体26とピン基端部28と
の間にはピン基端部28側に向って拡大する拡大部26Ｂが
形成され、ピン基端部28はピン本体26より径大に形成さ
れている。前記バルブピン25のピン基端部28はマニホー
ルド20側において前記ガイドブツシュ22により支持され
ている。すなわち、このガイドブッシュ22内をバルブピ
ン25のピン基端部28が摺動自在に貫通している。

【００１５】また、バルブピン25は前記型開閉方向を軸
方向としており、直線状の前記材料通路15内を同軸的に
貫通しているが、前記バルプケーシング12のゲート14側
に形成されたバルブピン支持部31の内側縁に、前記ピン
本体26の外周面が常時摺動自在に接触している。前記バ
ルブピン支持部31は図３に示すように複数の放射状の支
持羽根32により構成され、これによりバルブピン25のゲ
ート14側のピン本体26が摺動自在に支持されている。ま
た、前記支持羽根32間には前記材料通路15と前記ゲート
14とを連通する凹溝部33が形成されている。

【００１６】前記バルブケーシング12の一部を構成する
前記小径体13は、該バルブケーシング本体12Ａに着脱可
能に設けられている。具体的には、バルブケーシング本
体12Ａの先端部に組込み凹部41を設け、前記小径体13を
前記組込み凹部41に装着している。また、組込み状態
で、前記組込み凹部41と小径体13との間には、バルブケ
ーシング12の長さ方向の隙間42が設けられ、この隙間42
によりバルブケーシング本体12Ａの長さ方向の熱膨張を
吸収できるようになっている。また、前記バルブケーシ
ング本体12Ａの先端側に前記バルブピン支持部31が設け
られている。前記バルブケーシング小径体13は、前記材
料通路15とゲート14とを連通するゲート側材料通路43を
有し、このゲート側材料通路43の基端側43Ｋ（反ゲート
14側）は前記材料通路15と同径であり、ゲート側材料通
路43のゲート14側には、ゲート14側に縮小する縮小通路
44が形成されている。

【００１７】前記ゲート側材料通路43の内周面に螺旋状
案内溝51を形成し、この案内溝51はゲート側材料通路43
の基端とゲート14との間に複数の凹溝52，52…を螺旋状
に配置してなる。そして、凹溝52の断面形状としては、
半円形や弓形、あるいは三角形など適宜選定可能であ
る。

【００１８】つぎに、前記の構成について、その作用を
説明する。まず固定型１と可動型２とを型閉して、これ
ら固定型１および可動型２間に製品キャビティ３を形成
した後、バルブピン25を可動型２から離れる方向へ移動
させてゲート14を開放する。そして、射出成形機から固
定型１内に熱可塑性の成形材料である溶融した熱可塑性
樹脂を射出する。この樹脂は、マニホールド20のランナ
ー24などを通り、ゲート14から製品キャビティ３内に流
入する。このようにして製品キャビティ３内に樹脂が充
填された後、保圧を経て、バルブピン25が可動型２の方
へ移動し、ゲート14に嵌合してこのゲート14を閉じる。
ゲート14の開閉を行うバルブピン25は、バルブケーシン
グ12のゲート14側に設けられたバルブピン支持部31に案
内支持されながらゲート14を開閉する。そして、製品キ
ャビティ３内の樹脂が冷却して固化した後、固定型１と
可動型２とを型開して、製品キャビティ３内の樹脂すな
わち成形された製品を取り出す。その後、再び型閉して
以上の成形サイクルを繰り返す。

【００１９】このような成形サイクルにおいて、樹脂
は、マニホールド20のランナー24などを通り、さらにバ
ルブケーシング12内の材料通路15、バルブピン25のピン
本体26が嵌合している支持羽根32間の凹溝部33を通って
バルブケーシング12の先端部のゲート14から製品キャビ
ティ３内に流入する。この際、樹脂は支持羽根32間の凹
溝部33を通ることにより、該支持羽根32により樹脂の流
れに偏りが生じるが、支持羽根32を通過した後、ゲート
14の手前の螺旋状案内溝51により、螺旋方向の流れが発
生し、これにより材料通路15から送られてきた樹脂の流
れが均一化すると共に、螺旋方向の力を含んだ流れとな
って製品キャビティ３内へ充填される。このようにゲー
ト14から製品キャビティ３への樹脂の流れがより均一な
ものとなり、樹脂の配向もより均一なものになるから、
成形される製品の精度及び特性が向上する。

【００２０】このように本実施形態では、請求項１に対
応して、互いに開閉し型閉時に製品キャビティ３を相互
間に形成する複数の型体たる固定型１及び可動型２と、
この固定型１に設けられた材料通路15を製品キャビティ
３に連通させるゲート14を開閉するバルブ装置11とを備
え、このバルブ装置11は、材料通路15を内部に形成する
とともにこの材料通路15を加熱する加熱手段たるバンド
ヒータ16を設けたバルブケーシング12と、ゲート14を開
閉するバルブピン25とを有し、材料通路15と連通するゲ
ート側材料通路43に螺旋状案内溝51を形成したから、成
形材料である樹脂が螺旋状案内溝51の方向に案内され、
螺旋方向の流れが発生し、これにより材料通路15から送
られてきた樹脂の流れを均一にすると共に、樹脂が螺旋
方向の力を含んだ流れとなって製品キャビティ内へと円
滑に充填される。

【００２１】また、このように本実施形態では、請求項
２に対応して、バルブケーシング12のゲート14側にバル
ブピン25を摺動自在に支持するバルブピン支持部31を設
け、このバルブピン支持部31とゲート14との間に螺旋状
案内溝51を設けたから、バルブピン支持部31を通ること
により成形材料である樹脂の流れに偏りが生じるが、バ
ルブピン支持部31よりゲート14側に螺旋状案内溝51があ
るため、樹脂が螺旋状案内溝51の方向に案内され、螺旋
方向の力が発生し、流れが撹絆されることにより、樹脂
の流れの偏りが緩和され、ゲート14から製品キャビティ
３に充填される樹脂の流れも偏りのない均一なものとな
る。

【００２２】また、このように本実施形態では、請求項
３に対応して、ゲート側材料通路43にゲート14側に向っ
て縮小する縮小通路44を設け、この縮小通路44に螺旋状
案内溝51を設けたから、縮小通路において、樹脂の流れ
が絞られると共に、螺旋方向の力が加えられることによ
り、均一な状態になった後、ゲート14から製品キャビテ
ィ内に充填される。

【００２３】また、実施形態上の効果として、互いに開
閉する一対の型体たる固定型１及び可動型２を型閉して
これら固定型１及び可動型２間に製品キャビティ３を形
成し、固定型１に設けられたバルブ装置11内の材料通路
15から、製品キャビティ３に開口したゲート14を介して
製品キャビティ３内に成形材料たる樹脂を充填し、製品
キャビティ３内に樹脂を充填するとき以外にゲート14を
バルブ装置11のバルブ体たるバルブピン25により閉じ、
バルブ装置11の材料通路15のゲート14側にバルブ体支持
部31を設け、このバルブ体支持部31によりバルブピン25
を摺動自在に支持する成形方法において、バルブ体支持
部31を通った樹脂がゲート14を通る前に旋回方向の力を
加える成形方法であるから、樹脂が螺旋状案内溝51の方
向に案内され、螺旋方向の力が発生し、流れが撹絆され
ることにより、樹脂の流れの偏りが緩和され、ゲート14
から製品キャビティ３に充填される樹脂の流れも偏りの
ない均一なものとなる。

【００２４】図４は本発明の第２実施形態を示し、上記
第１実施形態と同一部分に同一符号を付し、その詳細な
説明を省略して詳述すると、この例は、ゲート側材料通
路43は、前記材料通路15と同径部分を有する基端通路45
と、材料通路15より径小な部分を有する先端通路46とを
備え、その基端通路45は先端通路46に向って湾曲状に縮
小する縮小通路45Ａを有し、基端通路46はゲート14に向
ってテーパ状に縮小する縮小通路46Ａを有し、ゲート側
材料通路43の全長に前記螺旋状案内溝51を形成してい
る。

【００２５】したがって、バルブピン支持部31の凹溝部
33を通過した樹脂は、基端通路45で旋回方向の流れが発
生し、縮小通路45Ａにより絞れらながら旋回し、基端通
路46及び縮小通路46Ａでさらに旋回して均一化された
後、ゲート14を通って製品キャビティ３内へ充填され
る。このように２つの縮小通路45Ａ，46Ａにより2段階
で流れが絞られると共に、螺旋方向の力が加えられ、請
求項１，２，３に対応して、上記第１実施形態と同様な
作用・効果を奏する。

【００２６】図５は本発明の第３実施形態を示し、上記
第１実施形態と同一部分に同一符号を付し、その詳細な
説明を省略して詳述すると、この例は、このゲート側材
料通路43の基端側43Ｋ（反ゲート14側）は前記材料通路
15と同径であり、ゲート側材料通路43のゲート14側に
は、ゲート14側に縮小する縮小通路44が形成され、前記
基端側43Ｋの円柱状分部に前記螺旋状案内溝51を設け、
縮小通路44には螺旋状案内溝を設けていない。

【００２７】したがって、樹脂が基端側43Ｋの螺旋案内
溝51の方向に案内され、螺旋方向の流れが発生し、螺旋
方向の流れが縮小通路44により絞れらた後、ゲート14を
通って製品キャビティ３に充填され、請求項１，２に対
応して、上記第１実施形態と同様な作用・効果を奏す
る。

【００２８】なお、本発明は、前記実施形態に限定され
るものではなく、種々の変形実施が可能である。例え
ば、前記実施形態では、複数の凹溝が並んで設けた例を
示したが、１つの連続する凹溝を螺旋状に配置したもの
でもよい。

【００２９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、互いに開閉し
型閉時に製品キャビティを相互間に形成する複数の型体
と、この型体に設けられた材料通路を前記製品キャビテ
ィに連通させるゲートを開閉するバルブ装置とを備え、
このバルブ装置は、材料通路を内部に形成するとともに
この材料通路を加熱する加熱手段を設けたバルブケーシ
ングと、前記ゲートを開閉するバルブピンとを有し、前
記材料通路と連通するゲート側材料通路に螺旋状案内溝
を形成したから、成形材料が螺旋状案内溝の方向に案内
され、螺旋方向の流れが発生し、これにより材料通路か
ら送られてきた成形材料の流れを均一にすると共に、螺
旋方向の力を含んだ流れとなって製品キャビテイ内へ円
滑に充填することができ、これにより製品の精度及び特
性を向上することができる。

【００３０】請求項２の発明によれば、記バルブケーシ
ングの前記ゲート側に前記バルブピンを摺動自在に支持
するバルブピン支持部を設け、このバルブピン支持部よ
り前記ゲート側に前記螺旋状案内溝を設けたから、成形
材料の流れが螺旋状案内溝の方向に案内され、螺旋方向
の力が発生し、流れが撹絆されることにより、成形材料
の流れの偏りが緩和され、ゲートから製品キャビティに
充填される成形材料の流れも偏りのない均一なものにす
ることができる。

【００３１】請求項３の発明によれば、前記ゲート側材
料通路に前記ゲート側に向って縮小する縮小通路を設
け、この縮小通路に前記螺旋状案内溝を設けたから、縮
小通路において、樹脂の流れが絞られると共に、螺旋方
向の力が加えられることにより、均一な状態になった
後、ゲートから製品キャビティ内に充填される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバルブゲート式金型装置の第１実施形
態を示す断面図である。

【図２】同上ゲート近傍の断面図である。

【図３】同上バルブ装置のバルブピン支持部を示す断面
図である。

【図４】本発明のバルブゲート式金型装置の第２実施形
態を示すゲート近傍の断面図である。

【図５】本発明のバルブゲート式金型装置の第３実施形
態を示すゲート近傍の断面図である。

【符号の説明】

１ 固定型（型体） ２ 可動型（型体） ３ 製品キャビティ 11 バルブ装置 14 ゲート 15 材料通路 16 ヒーター（加熱手段） 25 バルブピン 31 バルブピン支持部 43 ゲート側材料通路 44 縮小通路 45Ａ 縮小通路 46Ａ 縮小通路 51 螺旋状案内溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに開閉し型閉時に製品キャビティを
   相互間に形成する複数の型体と、この型体に設けられた
   材料通路を前記製品キャビティに連通させるゲートを開
   閉するバルブ装置とを備え、このバルブ装置は、材料通
   路を内部に形成するとともにこの材料通路を加熱する加
   熱手段を設けたバルブケーシングと、前記ゲートを開閉
   するバルブピンとを有し、前記材料通路と連通するゲー
   ト側材料通路に螺旋状案内溝を形成したことを特徴とす
   るバルブゲート式金型装置。
2. 【請求項２】 前記バルブケーシングの前記ゲート側に
   前記バルブピンを摺動自在に支持するバルブピン支持部
   を設け、このバルブピン支持部より前記ゲート側に前記
   螺旋状案内溝を設けたことを特徴とする請求項１記載の
   バルブゲート式金型装置。
3. 【請求項３】 前記ゲート側材料通路に前記ゲート側に
   向って縮小する縮小通路を設け、この縮小通路に前記螺
   旋状案内溝を設けたことを特徴とする請求項１又は２記
   載のバルブゲート式金型装置。