JP2003531026A - 改良されたホットランナー弁ゲートピストン組立体 - Google Patents

改良されたホットランナー弁ゲートピストン組立体

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Abstract

(57)【要約】 改良されたホットランナー弁ゲートピストン装置及び方法は、構造及び工程であって、これらにより、空気ピストンシリンダー壁(２５)が全圧縮力よりも小さい圧縮力をバックプレート(１８)とマニホールドとの間で伝達する、ものを備えている。好適に、バックアップパッド(１６)が、バックプレート(１８)からマニホールド(１)へ熱をも伝達して、シリンダー壁(２５)の温度を低下させる。バックプレート(１８)とマニホールド(１)との間の圧縮力のうちの幾らかかを吸収する撓み部材が、好適に、シリンダー(２５)に隣接して又はシリンダー(２５)と一体に設けられており、もって、ピストンシリンダー(２５)とホットランナーバックプレートにおける空気チャンネルとの間の空気シールが、維持される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、ホットランナープラスチック射出成形において通常使用されている
弁ゲートピストン組立体における改良に関する。特に、本発明は、改良された空
気ピストンシリンダー装置及び方法であって、向上したシーリング、向上した熱
管理性、より安価な部品、及びより長いシール寿命をもたらすものに関する。
【０００２】
【発明の背景】
ホットランナー弁ゲート組立体は、射出成形技術においては周知である。Ｒｅ
ｅｓへの米国特許第４,１７３,４４８号は、典型的な構成を示しており、この構
成においては、弁ステムが、シリンダー内に収容されている空気ピストンによっ
て上下動させられる。弁ブッシュが、ホットランナーマニホールド内に装着され
ていると共に、熔融体チャンネル内にプラスチックをシールすべく設計されてい
る。しかしながら、この設計の一の欠点は、マニホールドから伝わるかなりの圧
縮力の全てをシリンダー壁が金型バッキングプレートへ伝達することを要求され
ている、ということである。同時に、シリンダー壁は、バッキングプレートにお
ける空気供給チャンネルとブッシュ内に収容されているシリンダーとの間に、複
動ピストンの空気圧動作用の空気シールを結果的にもたらさなければならない。
更に、組立体の構成要素に過度の応力を加えることなく、空気又は樹脂の漏れを
防止する、完璧にバランスの取れた十分な圧縮を達成するために、バッキングプ
レートの内腔の深さは、非常に厳しい公差で製造されなければならない。同様に
、弁ゲート組立体の種々の構成要素も、厳しい公差に従わせられ、それらの全て
が、コストを大いに上昇させる。
【０００３】 更に、現行のシリンダー壁は、マニホールドが横方向に熱膨脹し、これによっ
て金型バッキングプレートの面を横切る方向にブッシュ組立体が摺動させられる
際に、それらのシリンダー壁に作用する横力に耐えるに十分に強くなければなら
ない。 ４４８特許のデザインにおいては、空気ピストンの複動運動がもたらさ
れ得るように、シリンダー壁は、また、バッキングプレートからピストンの真下
のシリンダー空間へ搬送されるべき空気用の導管を収容している。後者の理由の
ために、シリンダー壁は、局部的に厚くされている。シリンダー壁に沿って伝え
られるマニホールドからの熱がシリンダーの内面を高温にし、これにより、その
壁の面に沿って摺動しなければならないピストンシールの寿命が劇的に短縮させ
られる、という点において、そのことは、現行のシリンダーデザインに伴う別の
問題を提供している。更に、弁ステム(熱いプラスチック熔融体の流れによって
直接取り囲まれている)を介してピストンに伝えられる熱も、ピストンを高温に
し、ピストンシールの劣化に更に寄与する。また、シールを交換するためには、
ピストンがシリンダーの背面から引き抜かれ得るように、バッキングプレートが
、取り外されなければならない。
【０００４】 別の弁ゲートピストン組立体が、Ｄａｒｎｅｌｌへの米国特許第３,０３７,２
４５号に示されており、この特許は、バッキングプレート内に完全に装着されて
いるシリンダー内に収容されている空気ピストンを示している。弁ブッシュ２８
は、図１におけるマニホールド内に装着されている別体品であり、又は、図２に
示されているように、シリンダーへの付属品として装着されている別体品である
。これらの構成要素は、構造的な無欠性及び適切なシーリング力に要求される厳
しい公差の故に、非常に高価である。更に、厚肉のシリンダー及びピストンそれ
自体も、過熱によるピストンシールの早期劣化を引き起こす。圧縮シーリング力
は、専らブッシュ壁を介してのみ、マニホールドからバックプレートへ伝達され
る。
【０００５】 Ｆｅｒｎａｎｄｅｚへの米国特許第４,２１３,７５１号は、プラスチックを弁
ステムで４４においてシールするノズルハウジングに依存している。空気ピスト
ン組立体は、バッキングプレート内に完全に配置されており、もって、低温環境
が、良好なシール寿命に役立つ。全圧縮力が、別体のブッシュ７０を介して、マ
ニホールドからバックプレートへ直接伝達され、シリンダー壁を通して伝達され
る力は、全く無い。しかしながら、空気ピストン組立体は、バックプレートに固
定されており、マニホールドが熱膨張する際にそれと一緒に横方向に摺動するこ
とができないので、弁ステム４２は、それらの二者の間のその相対的な運動を吸
収すべく、撓まなければならない。この結果、ステムは、ノズルハウジングの内
側のシールの直径を４６において摩耗させる傾向があり、最後には、プラスチッ
クは、その箇所で漏出することを引き起こされる。更に、ステムの撓みは、ピス
トンブッシュ６８が摩耗することを引き起こし、これは、シリンダーから空気が
漏れるのを可能にする。同様に、Ｇｅｌｌｅｒｔへの米国特許第４,４６９,１９
１号は、撓む弁ステムの同じ特徴を示している。 １９１特許は、マニホールド
からの圧縮力をバックプレートへ伝達させる方法に関する教示を何ら与えていな
い。
【０００６】 Ｓｃｈｍｉｄｔへの米国特許第５,０２２,８４６号は、別の撓みステム構成を
示している。しかしながら、 ８４６特許においては、プラスチックをシールす
る弁ブッシュは、マニホールドに装着されていると共に、ピストン組立体内の空
気用の底部シールとして作用する。グラファイトのピストンシールが、より安価
ではあるが、より温度に敏感なポリマーシールの代わりに、使用されている。
８４６特許のシールは、バッキングプレート内の通り穴の内腔の内側に直接広が
っており、これは、内腔の深さに厳しい公差を要求することはないが、内腔の高
価な表面仕上げを要求し得る。また、ステムの撓み作用は、マニホールドにおけ
るブッシュの摩耗を引き起こす。圧縮力は、ブッシュ５６を通してマニホールド
からバックプレートへ完全に伝達される。
【０００７】 ＬａＢｉａｎｃａへの米国特許第５,０７１,３４０号は、プレート内の摺動シ
ールを備えている在来の弁ブッシュ構成体を示している。しかしながら、ピスト
ンへの空気の供給は、弁ステムの冷却をもたらすべく、その弁ステムを通過する
ようにルートを定められている。空気ピストンのシールがその上で働かされると
ころの面の温度における低下は、全く無く、そして、マニホールドからの全圧縮
力が、シリンダー壁を介してバックプレートへ伝達される。
【０００８】 Ｇｅｓｓｎｅｒへの米国特許第５,３７４,１８２号は、摺動シールを備えてい
る在来の弁ブッシュの別の具体例を示している。 ３４０特許においては、ブッ
シュ１３０及びシリンダー本体１３６は、ナット１５８で一体となるように締着
されている２つの部品である。厳しい公差が、依然として、シリンダーとプレー
ト内腔深さとに対して要求されている。更に、シリンダー壁及びピストンのデザ
インは、ピストンのシールがその上で働くところの面の温度を低下させることを
全くしない。マニホールドからの全圧縮力が、シリンダー壁を介してバックプレ
ートへ伝達される。 ３４０特許は、シリンダーとバックプレートとの間の空気
シールを維持するのに熱圧縮力が使用されるところの他の全ての構成と同様に、
スタックを組み立てる構成要素の製造公差が非常に厳密に制御される(典型的に
は±０.０００５″)、ということを要求する。明らかに、これは、製造コストを
非常に高くする。例えば、バックプレートにおける内腔の深さは、±０.０００
２″の公差を典型的に有している。更に、シリンダー壁を通して伝達される圧縮
力は、１０,０００〜２０,０００ポンドのオーダーであり、このことは、それら
の力を伝達する構成要素が鋼又は同等の高力材料で作られることを要求し、それ
らの鋼又は同等の高力材料は、比較的薄い断面においてさえ、依然として良好な
熱伝導体である。
【０００９】 ＭｃＧｒｅｖｙへの米国特許第５,４７８,２３０号は、スタック金型における
使用に適している背合せ構成体に装着される弁ゲート組立体を開示している。こ
の構成においては、弁ピストン組立体は、マニホールドの内側の共通のシリンダ
ーハウジング内に装着されている。ピストンの両側への空気の供給は、シリンダ
ー壁の外側に沿ってルートを定められている。しかしながら、ピストンのシール
がそれに沿って働くところの面を冷却すべく空気を使用することの開示は、全く
無い。実際、 ２３０特許は、高価な「強化高温プラスチック」でシールが作ら
れている(第５蘭第１２行)、ということを開示している。シールを交換するには
、支持プレート・マニホールド組立体が、分解されなければならず、これは、時
間の掛かる、高コストの作業である。
【００１０】 従って、弁ゲート空気ピストン組立体であって、この弁ゲート空気ピストン組
立体においては、製造公差が増大させられ得、安価なピストンシールが使用され
得、長い有効寿命に亘る有効な動作が達成され得、且つサービスを容易にするた
めのシールへの簡単なアクセスがもたらされ得る、ものに対するニーズが、存在
する。
【００１１】
【発明の概要】
本発明は、ホットランナー金型において使用するための改良された弁ゲートピ
ストン組立体を提供し、この弁ゲートピストン組立体においては、マニホールド
とバックプレートとの間の圧縮力の一部のみが、金型プレートに対する空気シー
ルを維持すべく、ピストンシリンダーを通して伝達される。好適に、ピストンシ
リンダーは、十分な空気シーリング力をもたらすべく、一体のばね手段又は弾性
手段を用いており、これにより、より低い精度及びより低いコストで組立体の構
成部品が作られることが、可能になる。好適に、バックアップパッドが、マニホ
ールドとバックプレートとの間で圧縮力を伝達する第２の路として使用されてい
る。この第２の路は、また、かなりの量の熱をもマニホールドからバックプレー
トへ伝達し、これにより、ピストンシリンダーの温度が、下がり、より長いピス
トンシール寿命が、もたらされる。
【００１２】 本発明の第１の側面によると、ホットランナーノズル組立体用の空気シリンダ
ー装置は、空気ピストンシリンダーであって、空気ピストンとの空気シールを形
成する寸法に定められており且つ全圧縮力よりも小さい圧縮力をホットランナー
マニホールドとバックプレートとの間で伝達すべく配置されているものを備えて
いる。ばねであって、ホットランナーマニホールドとバックプレートとの間に圧
縮力が加えられると撓むものが、配置されている。
【００１３】 本発明の別の側面によると、ホットランナーノズル組立体の空気ピストン用の
装置は、空気ピストンと係合する空気ピストンシリンダーを備えている。空気ピ
ストンシリンダーは、ホットランナーマニホールドとバックプレートとの間で圧
縮力を伝達する第１の路を提供する。バックアップパッドが、ホットランナーマ
ニホールドとバックプレートとの間で圧縮力を伝達する第２の路を提供すべく配
置されている。
【００１４】 本発明の更なる側面によると、ホットランナーノズル用の空気シリンダーは、
バックプレートにおけるチャンネルと空気連通しているピストンシリンダーを備
えている。ピストンシリンダーは、ピストンシリンダーと空気チャンネルとの間
で空気シールが維持されるのを引き起こすべく、全圧縮力よりも小さい圧縮力を
マニホールドとバックプレートとの間で伝達すべく配置されている。
【００１５】 本発明の更に別の側面によると、ホットランナー組立体における空気ピストン
用の装置は、ピストンシリンダーであって、空気ピストンとの空気シールを形成
しており且つホットランナーバックプレートにおける空気チャンネルと空気連通
しているものを備えている。ピストンシリンダーは、全圧縮力よりも小さい圧縮
力と全熱伝達よりも少ない熱伝達とを、バックプレートとマニホールドとの間で
伝達する。バックアップパッドであって、圧縮力及び熱伝達の両方をバックプレ
ートとマニホールドとの間で伝達するものが、マニホールドとバックプレートと
に接触した状態で配置されている。撓み部材であって、ピストンシリンダーと空
気チャンネルとの間の空気シールを維持すべく、バックプレートとマニホールド
との間の圧縮力を吸収するものが、設けられている。
【００１６】 本発明の更に別の側面によると、ホットランナーノズル組立体における空気ピ
ストンをシールする方法は、(ｉ)ホットランナーマニホールドとバックプレート
との間に配置されているピストンシリンダーで空気ピストンをシールする工程と
、(ii)ピストンシリンダーを介して且つバックアップパッドを介してホットラン
ナーマニホールドとバックプレートとの間で伝達されるべき圧縮力を生じさせる
工程とを備えている。
【００１７】
【好適な実施形態の詳細な記載】 本発明は、全圧縮力よりも小さい圧縮力がピストンシリンダーを介してマニホ
ールドとバックプレートとの間で伝達されるということを保証することにより、
向上したシーリング、より長い部品寿命、及び低い製造コストを達成する。好適
に、バックアップパッドが、それらの圧縮力を伝達する第２の路として使用され
る。バックアップパッドは、また、マニホールドからバックプレートへ熱を伝達
する第２の路をも提供し、これにより、ピストンシリンダーを介して伝達される
熱が、減少されられる。好適な形態においては、ピストンシリンダーは、このピ
ストンシリンダーとバックプレートにおける空気チャンネルとの間に十分なシー
リング力を供給する一体のばね(ベベル又はフランジ)を、その一端部に有してい
る。
【００１８】 本発明において、マニホールドに対するスタックのシーリング圧力を維持する
、ノズルハウジング組立体及びばねパックの全体は、Ｇｅｓｓｎｅｒへの米国特
許第５,３７４,１８２号(これを引用することによって本明細書に組み入れられ
ている)に記載されているものと同様である。しかしながら、Ｇｅｓｓｎｅｒの
多数のばねスタックは、単一のばねワッシャー及び絶縁体(後述される)で置き換
えられているが、それらの機能、即ち、構成要素の温度に拘わりなくノズルハウ
ジングとマニホールドとの間の圧縮シーリング力を維持するということは、同じ
である。
【００１９】 図１を参照するに、ホットランナーのマニホールド１は、プラスチック熔融体
チャンネル２と、ヒーター３とを備えている。ブッシュ４が、マニホールドにお
ける内腔を通して組み込まれており、この場合、合せピン５が、ブッシュにおけ
る熔融体チャンネル６をマニホールドにおける熔融体チャンネル２と整合させて
いる。ノズルハウジング７が、ばねワッシャー８によってブッシュの頭部に対し
て押圧されており、そのばねワッシャー８は、マニホールド板１０における内腔
内に配置されているチタン絶縁体９の上に載っている。ノズルハウジングは、ヒ
ーター１１によって加熱されると共に、チップ１２を搭載しており、このチップ
１２は、ハウジングを金型キャビティインサート１３内に配置している。チップ
１２がハウジングに螺子作用で着脱される際にハウジング７が回転するのを防止
すべく、回転防止クリップ１４が、使用されている。
【００２０】 ブッシュ４は、ナット１５によってマニホールド内に保持されており、そのナ
ット１５は、バックアップパッド１６を捕捉していると共に、締め付けられると
、金属“Ｏ”リング１７がしっかりとシールすることを引き起こし、これにより
、ブッシュ４の内腔に沿うプラスチックの漏出が、防止される。バックアップパ
ッド１６は、ばねワッシャー８によってマニホールドに加えられる圧縮力の大部
分に抵抗する。バックアップワッシャーは、この部分的な力を、環状の肩部１９
を介して、バックプレート１８に直接伝達する。ヒーター３により、そして、間
接的にノズルヒーター１１により、マニホールドが加熱されると、それは、ブッ
シュ４がノズルハウジング７の接合面上を摺動するのを引き起こしつつ且つバッ
クアップパッド１６の肩部１９がバックプレート１８の表面上を摺動するのを引
き起こしつつ、横方向に膨脹する。弁ステム２０であって、ブッシュ４を通るよ
うにして案内され且つノズルチップ１２の端部におけるゲート２１を閉じるのに
使用されるものも、マニホールドが膨脹するにつれて、それと共に横方向に移動
する。ステムの撓みは、起こらない。
【００２１】 ピストン/シリンダー構成体の好適な実施形態の拡大断面図が、図４に示され
ている。空気ピストン２２は、止め螺子２３を介して弁ステム２０の頭部を保持
しており、もって、ピストン２２が移動させられると、ステムは、移動する。ピ
ストン２２は、シリンダー２５の内面上を摺動するシール２４を有しており、こ
のシール２４は、ピストンの互いに反対側にある面の間の空気シールを維持し、
もって、圧縮空気がチャンネル２６を介しシリンダー２５の頂部における穴２７
を介して入るのを許容されると、それは、ピストンが下方に移動することを引き
起こし、これにより、ゲート２１は、ステム２０によって閉じられる。圧縮空気
がチャンネル２８を介しシリンダー２５の側壁における穴２９を介して入るのを
許容されると、それは、ピストンが上方に移動することを引き起こし、これによ
り、ゲート２１は、後退しつつあるステム２０によって開けられる。
【００２２】 シリンダー２５は、薄肉の金属部品であると共に、僅かに高くされた環状のベ
ベル３０に形成されている上端部を有しており、もって、この端壁は、シリンダ
ーをマニホールド１に向けて絶えず押圧しているばねのように作用する。シリン
ダーの下縁部３１は、バックアップパッド１６における嵌込み環状段部内にぴっ
たりと嵌入している。ばねワッシャー８からの十分な圧縮シーリング力は、シリ
ンダー２５の壁を通るように方向付けられており、もって、組立体の全ての作業
温度において、空気シールが、下縁部３１とベベル３０とにおいて維持される。
これは、作業の間に、チャンネル２６及び２８からの空気の漏れがそれぞれ存在
しないということを、保証する。シリンダーをシールするのに必要な力は、１０
００〜２０００ポンドのオーダーであり、従来技術のデザインの１０分の１であ
る。スタック品を製造するのに必要な公差は、±０.００５″のオーダーであり
、従来技術のデザインよりも１０倍大きい。一例として、シリンダー２５は、０
.５〜２.０ｍｍの肉厚、２５〜１００ｍｍの直径、及び１５〜７５ｍｍの高さを
有している金属シリンダーから成り得る。頂部におけるベベルは、数ｍｍ高くな
り得且つその頂部に５〜１５ｍｍの開口を有し得る。このシリンダーを通して伝
達される圧縮力は、数１００ポンドから数１０００ポンドのオーダーであり得る
。
【００２３】 スタックの全圧縮シーリング力を空気シリンダーの壁を介してバックプレート
に伝達するところの従来技術の構成は、その力を伝達するに十分に強いシリンダ
ー壁を必要としていた。これは、過去においては、鋼(典型的にはＨ−１３等)と
、荷重に耐えるに十分な厚さの壁とを用いることにより、達成されていた。これ
は、マニホールドから冷却されているバックプレートへとシリンダー壁を介して
熱を伝達することにおける、そこそこ有能な熱伝導体として、壁が作用すること
をも引き起こし、これにより、空気ピストンシール用の走行面は、所望されてい
るよりも熱くなることを強いられる。これに対し、本発明によれば、より薄く、
より耐熱性の材料が、シリンダー２５の構造に使用され得、これにより、ピスト
ンのシールがシリンダーの壁と接触するところの温度は、より低くなる。より詳
細には、本発明においては、シリンダーの壁は、バックプレート１８とのその接
触面において空気シールを維持するに十分に強いということを必要としているだ
けである。シリンダー又はより弾性的なシリンダー構造と結び付いているばね手
段を組み入れることにより、バックプレートの内腔の深さの公差とシリンダーの
高さの公差とが、増大させられ得、これは、製造コストを引き下げる。ばねワッ
シャー８からの圧縮力の大部分は、バックアップパッド１６を介して、肩部１９
におけるバックプレート１８に向けられている。この結果、シリンダーの壁は、
従来使用されていたものよりも、より薄く、より弱い材料で作られ得、従って、
より大きい耐熱性を有し得、これにより、空気ピストン用の走行面の温度は、長
い有効寿命を維持しつつ、より低い価格のシールが使用されるのを可能にするに
十分に低くなる。ブッシュ４及びバックアップパッド１６におけるドレン通路３
５及び３６が、弁ステムに沿って漏出するプラスチックが脱出するのを可能にす
る。
【００２４】 シールの周囲の温度を最小にすべくデザインされている第２の特徴は、ピスト
ン２２それ自体の形状である。従来技術のピストンとは異なり、本発明は、シー
ルが位置させられているところの周縁フランジ３４にハブ３３を半径方向に接続
している薄い断面部３２を設けることを教示している。熱い弁ステムの頭部から
熱を伝え得るピストン材料の断面を局部的に減少させることにより、ピストンの
シール領域の温度は、かなり低下させられる。あるいは、ピストンは、エンジニ
アリングポリマーのような、高い熱伝導抵抗性を有している材料で作られ得る。
【００２５】 これらのデザインの特徴の熱的な特性が、図２と図３との間で対比される。図
２は、米国特許第５,３７４,１８２号に示されているものと同様なデザインにつ
いての熱プロファイルを示している。熱は、ブッシュ及びシリンダー壁を介して
マニホールド(赤)から冷却されているバックプレート(青)に伝えられる。この場
所におけるマニホールドから失われる熱の殆ど全ては、この伝導ルートを介して
、８６.５ワット失われる一方、より少ない量の９.２ワット及び１１.９ワット
が、放射によって失われる。図は、また、ピストンのシールが働かなければなら
ないところのシリンダーの壁面の温度１３５.２℃をも示している。これに対し
、図３は、本発明の発明デザインの熱プロファイルを示している。今度も、熱の
大部分は、バックアップパッド及びバックプレートの接触領域を通過する伝導ル
ートを介して、９１.２ワット失われる。しかしながら、シール用のシリンダー
壁の表面温度は、ここでは９８.１℃である。これは、以前のデザインよりもか
なり低く、そして、これは、より安価なシールが使用され得ると同時に長い有効
寿命が依然としてもたらされ得る、ということを意味している。
【００２６】 もし必要ならば、バックプレートとシリンダー２４とを取り外すことにより、
ピストンのシール２４は、簡単に交換され得、これにより、組立体の修理容易性
が、維持される。
【００２７】 本発明に係る空気ピストン組立体のデザインの第２の利点は、空気供給チャン
ネル２６及び２８が、バックプレートの錐もみを低コストにすべく、それぞれ単
純化され得る、ということである。 １８２特許のような幾つかの従来技術のデ
ザインは、両方の空気供給チャンネルがシリンダー壁のシーリング面に設けられ
ることを要求していた。これは、プレートにおける錐もみが、より複雑であった
ということと、シリンダーのシーリング平面の後のバックプレートの厚さの中に
両方の回路を収容すべく、そのプレートにおける錐もみが、プレートがより厚く
なることをしばしば要求していたということとを、意味している。
【００２８】 図５及び図６は、本発明のピストン/シリンダーの構成の代替実施形態を示し
ている。共通の品目は、同じ数字を有している。図５は、薄肉のシリンダー５５
を示しており、このシリンダー５５は、ばね様特性を有しているフランジを両端
部に有しており、これにより、組み立て時に調整され得る撓みの範囲が、増大さ
せられる。バックアップパッド５６は、下方フランジ５８を位置させるための環
状凹面５７を提供すべく変更されている。バックアップパッド５６を通して伝達
される圧縮力は、例えば１,０００〜２０,０００ポンドであり得ると共に、高く
された環状リブ５９を介してバックプレート１８に伝達される。空気は、幾つか
の穴６０を介してピストン２２の下側部に供給され、それらの穴６０は、シリン
ダーの下方フランジ５８を貫通するようにして、そのシリンダーのフランジが形
成されるのと同時に、打ち抜かれ得、これにより、個別の作業のコストが、節減
される。
【００２９】 図６は、第２代替実施形態を示しており、この第２代替実施形態においては、
薄肉のシリンダー６５は、ナット１５の真下に捕捉されている閉鎖端部と、バッ
クプレート１８における内腔の底部に対してシールを形成している開放端部とを
有している。シリンダーの閉鎖端壁６７は、ばね様特性を有していると共に、撓
むことが可能であり、もって、それは、バックプレート１８における内腔の底部
に対する空気シールを行なうべく、シリンダー壁の開放端部を絶えず押圧してい
る。前のように、空気ピストン２２の下部への空気の供給をもたらすべく、幾つ
かの穴６８が、シリンダーの端壁６７を貫通するようにして打ち抜かれ得る。こ
の構成においては、バックアップパッド６６は、環状肩部６９を介してバックプ
レート１８に圧縮力を直接伝達するための、単純化された構造を有している。
【００３０】 図７は、第３代替実施形態を示しており、この第３代替実施形態においては、
図６に示されているものと同様の、薄肉のシリンダー７１は、ばね様特性を有し
ている閉鎖端壁７２を有しており、もって、それは、撓むことが可能であると共
に、バックプレート１８における内腔の底部に対する空気シールを行なうべく、
シリンダー壁の開放端部を絶えず押圧している。バックアップパッド７３は、チ
タン製部品であり、このチタン製部品は、マニホールド１から冷却されているバ
ックプレート１８への熱の伝導を最小にすべく、薄い断面を有している。バック
アップパッド及びシリンダー７１の両方は、ブッシュ７５に装着されている割り
リング７４によって所定の場所に保持されている。内腔におけるバックアップパ
ッドの環状厚肉部７６であって、ブッシュ７５上に嵌まっているものが、バック
アップパッド及びマニホールドの間の絶縁空気ギャップ７７と、バックアップパ
ッド及びシリンダー７１の端壁の間のクリアランスとを、局部的にもたらし、も
って、シリンダーの端壁７２用の空所であって、バックプレート１８の内腔にお
ける開放端部にその端壁が空気シールを結果的にもたらす際に撓むためのものが
、存在する。
【００３１】 図８は、第４代替実施形態を示しており、この第４代替実施形態においては、
薄肉のシリンダー８１は、その閉鎖端壁８２においてばね様特性を有している必
要はない。何故ならば、その特徴は、別体のばねワッシャー８３によってもたら
されるからである。ノズルハウジング８４は、在来のものであり、ブッシュ８５
の下面をシールしている。しかしながら、本明細書に含まれている ８１２特許
及び ２３０特許に示されているような従来技術の例とは異なり、室温から、シ
ステムの作業温度及びそれ以上の温度を通り越し、たとえシステムがその正常の
温度範囲を超えて働かされても、プラスチックの漏出が防止されるべく設計され
ている所定の最大値まで、ハウジング８４とブッシュ８５との間のプラスチック
のシールがもたらされるのを引き起こすサイズに、ばねワッシャー８３も、定め
られている。２０００年５月１９日に出願された同時係属米国出願第０９/５７
５,３５３号を、この主題についての追加の教示用に参照されたい。
【００３２】 図９は、第５代替実施形態を示しており、この第５代替実施形態においては、
シリンダー９１は、端壁を有していない。その代わりに、端壁は、バックプレー
ト１８における内腔の底部に対してシリンダー９１を押圧するばねワッシャー９
２であり、これにより、空気シールが、もたらされる。バックアップパッド９３
が、シリンダー壁を中心に合わせ、その下端部９４において空気シールを行ない
、且つばねワッシャー９２の内面をその内腔９５において支持する。
【００３３】 各代替実施形態は、より低い製造コスト、向上した信頼性、組立て及びサービ
スの容易性等のような、１つ以上の利点を備えている。しかしながら、好適な実
施形態(図１)が、それらの利点の最良の組合せを備えているものと考えられる。
【００３４】 以上のように、新規な空気ピストン組立体であって、圧縮力の一部のみを、ピ
ストンシリンダー壁を介してマニホールドとバックプレートとの間を伝達させる
ものが、記載されている。好適に、バックアップパッドは、その他の圧縮力、及
び熱を伝達し、これにより、より低いシリンダー壁温度とより長いシール寿命と
が、もたらされる。更に、バックプレートに対してシリンダーを保持する撓み部
材の使用も、シリンダー壁がずっと薄くされ、従って、より冷えることを可能に
する。この有利な構造は、より緩い部品公差と、より容易な部品交換及びサービ
スとを可能にする。
【００３５】 好適な実施形態であると現時点では考えられるものについて、本発明が記載さ
れているが、本発明は開示されている実施形態に限定されないということが、理
解されるべきである。それとは反対に、本発明は、添付されている請求項の精神
及び範囲の中に包含される、種々の改造物及び均等な構成物を覆うべく意図され
ている。請求項の範囲は、そのような改造物並びに均等な構造及び機能の全てを
包含すべく、最も広い解釈と一致させられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の弁ゲートノズル組立体の断面図である。
【図２】 標準的な弁ゲートデザインについての、空気ピストンシリンダー装置の熱画像
断面図である。
【図３】 本発明の弁ゲートデザインについての、空気ピストンシリンダー装置の熱画像
断面図である。
【図４】 本発明の好適な実施形態のピストン/シリンダー組立体の断面図である。
【図５】 本発明の代替実施形態のピストン/シリンダー組立体の断面図である。
【図６】 本発明の第２代替実施形態のピストン/シリンダー組立体の断面図である。
【図７】 本発明の第３代替実施形態のピストン/シリンダー組立体の断面図である。
【図８】 本発明の第４代替実施形態のピストン/シリンダー組立体の断面図である。
【図９】 本発明の第５代替実施形態のピストン/シリンダー組立体の断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4F202 CA11 CB01 CK03 CK07

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ホットランナーノズル組立体用の空気シリンダー装置であっ
    て、 空気ピストンシリンダーであって、空気ピストンとの空気シールを形成すべき
    寸法に定められていると共に、全圧縮力よりも小さい圧縮力をホットランナーマ
    ニホールドとバックプレートとの間で伝達すべく配置されているもの、 を具備しており、 前記ピストンシリンダーは、ホットランナーマニホールドとバックプレートと
    の間に圧縮力が加えられると、ばね様特性を示す、 空気シリンダー装置。
  2. 【請求項２】 前記ばねが、前記ピストンシリンダーと一体のものである請
    求項１の装置。
  3. 【請求項３】 前記ばねが、前記ピストンシリンダーの頂部における環状の
    ベベルから成っている請求項２の装置。
  4. 【請求項４】 前記ベベルが、その中に円形の開口を有している請求項３の
    装置。
  5. 【請求項５】 前記ばねが、前記ピストンシリンダーの底部に形成されてい
    るフランジから成っている請求項２の装置。
  6. 【請求項６】 圧縮力の部分をマニホールドとバックプレートとの間で伝達
    すべく配置されているバックアップパッドを更に具備している請求項１の装置。
  7. 【請求項７】 前記バックアップパッドが、前記圧縮力の第１の部分を前記
    バックプレートへ直接伝達し且つ前記圧縮力の別の部分を前記バックプレートへ
    前記ピストンシリンダーを介して伝達する請求項６の装置。
  8. 【請求項８】 前記バックアップパッドが、このバックアップパッドを介し
    てマニホールドからバックプレートへ熱を直接伝達することによって前記ピスト
    ンシリンダーを介しての熱伝達を低減させるべく、配置されている請求項６の装
    置。
  9. 【請求項９】 前記ばねが、バックアップパッドとの一体品として形成され
    ている請求項６の装置。
  10. 【請求項１０】 前記ばねが、前記ピストンシリンダーと前記バックアップ
    パッドとの間に配置されている請求項６の装置。
  11. 【請求項１１】 前記ピストンシリンダーが、前記バックアップパッドが伝
    達する圧縮力よりも小さい圧縮力を伝達する請求項６の装置。
  12. 【請求項１２】 圧縮力の部分が、マニホールドとの空気シールをピストン
    シリンダーが維持することを引き起こす請求項１の装置。
  13. 【請求項１３】 前記ピストンシリンダーが、円筒状の部品であって、その
    一方の端部におけるベベル形状と、その１つ以上の壁を貫通するようにして形成
    されている２つの空気穴とを有しているものを具備している請求項１の装置。
  14. 【請求項１４】 ホットランナーノズル組立体の空気ピストン用の装置であ
    って、 空気ピストンと係合するピストンシリンダーであって、ホットランナーマニホ
    ールドとバックプレートとの間で圧縮力を伝達する第１の路を提供しているもの
    と、 ホットランナーマニホールドとバックプレートとの間で圧縮力を伝達する第２
    の路を提供すべく配置されているバックアップパッドと、 を具備している装置。
  15. 【請求項１５】 前記ピストンシリンダーとマニホールドとの間の空気シー
    ルを保つべく圧縮力の下で撓む撓み部材を更に具備している請求項１４の装置。
  16. 【請求項１６】 前記撓み部材が、前記ピストンシリンダーの頂部における
    ベベルとして形成されている請求項１５の装置。
  17. 【請求項１７】 前記撓み部材が、前記ピストンシリンダーの底部における
    フランジとして形成されている請求項１５の装置。
  18. 【請求項１８】 前記撓み部材が、前記バックアップパッドと前記ピストン
    シリンダーとの間に配置されているディスクばねから成っている請求項１５の装
    置。
  19. 【請求項１９】 第１の路及び第２の路が、共に、ホットランナーマニホー
    ルドとバックプレートとの間で熱を伝達する請求項１４の装置。
  20. 【請求項２０】 ホットランナーノズル用の空気シリンダーであって、 バックプレートにおける空気チャンネルと空気連通しているピストンシリンダ
    ーであって、全圧縮力よりも小さい圧縮力をマニホールドとバックプレートとの
    間で伝達して、前記ピストンシリンダーと空気チャンネルとの間で空気シールが
    維持されることを引き起こすべく、配置されているもの、 を具備している空気シリンダー。
  21. 【請求項２１】 前記ピストンシリンダーによって伝達されない圧縮力の部
    分を伝達するバックアップパッドを更に具備している請求項２０のシリンダー。
  22. 【請求項２２】 前記ピストンシリンダーが、マニホールドとバックプレー
    トとの間で熱を伝達する第１の路を提供しており、且つ、前記バックアップパッ
    ドが、マニホールドとバックプレートとの間で熱を伝達する第２の路を提供して
    いる請求項２１のシリンダー。
  23. 【請求項２３】 異なる圧縮力の下で前記空気シールを維持すべく配置され
    ているばねを更に具備している請求項２２のシリンダー。
  24. 【請求項２４】 ホットランナー組立体における空気ピストン用の装置であ
    って、 空気ピストンとの空気シールを形成しており且つホットランナーのバックプレ
    ートにおける空気チャンネルと空気連通しているピストンシリンダーであって、
    全圧縮力よりも小さい圧縮力と全熱伝達よりも少ない熱伝達とを、バックプレー
    トとマニホールドとの間で伝達するものと、 マニホールド及びバックプレートと接触しているバックアップパッドであって
    、バックプレートとマニホールドとの間で、圧縮力及び熱伝達の両方を伝達する
    ものと、 バックプレートとマニホールドとの間の圧縮力を吸収する撓み部材であって、
    ピストンシリンダーと空気チャンネルとの間の空気シールを維持するものと、 を具備している装置。
  25. 【請求項２５】 前記ピストンシリンダーと接触しているピストンシールを
    有している空気ピストンであって、前記ピストンの中心から前記ピストンシール
    への熱伝達を妨げるべく、減少させられた断面の部分を有しているものを更に具
    備している請求項２４の装置。
  26. 【請求項２６】 前記撓み部材が、前記ピストンシリンダーとの一体品のベ
    ベルから成っている請求項２４の装置。
  27. 【請求項２７】 前記撓み部材が、前記ピストンシリンダーとの一体品のフ
    ランジから成っている請求項２４の装置。
  28. 【請求項２８】 前記撓み部材が、前記ピストンシリンダーの内方に突出し
    ている底部から成っている請求項２４の装置。
  29. 【請求項２９】 前記撓み部材が、前記ピストンシリンダーと前記バックア
    ップパッドとの間に配置されているディスクばねから成っている請求項２４の装
    置。
  30. 【請求項３０】 前記撓み部材が、前記バックアップパッドとの一体品から
    形成されている請求項２４の装置。
  31. 【請求項３１】 前記バックアップパッドが、前記ピストンシリンダー、バ
    ックプレート及びマニホールドと接触すべく配置されている請求項２４の装置。
  32. 【請求項３２】 前記バックアップパッドが、前記ピストンシリンダー及び
    前記バックプレートの両方に圧縮力を伝達すべく配置されている請求項２４の装
    置。
  33. 【請求項３３】 ホットランナーノズル組立体における空気ピストンをシー
    ルする方法であって、 ホットランナーマニホールドとバックプレートとの間に配置されているピスト
    ンシリンダーで空気ピストンをシールする工程と、 ピストンシリンダー及びバックアップパッドを介して圧縮力がホットランナー
    マニホールドとバックプレートとの間で伝達されることを引き起こす工程と、 を具備している方法。
  34. 【請求項３４】 ばねが、ホットランナーマニホールドとバックプレートと
    の間に圧縮力が加えられると撓むべく配置されている請求項１の装置。
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