JP2004066695A - ホットランナー金型構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バルブピン13の先を、円錐台状に凸にし、その先端面23の径をD1とし、このD1をバルブピンの径d1より大きく設定する。D1>d1であるから、先端面23でゲート12を塞ぐことができる。そして、D1>d1であるから、バルブピンの径d1を任意に小さく設定することができる。
【効果】バルブピンの先端面でゲートを塞ぐ構成としたため、バルブピンの先端面の径よりゲートを小径にすることができる。この結果、ごく小さな成形品を容易に得ることができる。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はごく小さな樹脂成形品を製造することのできるホットランナー金型に関する。
【0002】
【従来の技術】
ホットランナー金型に内蔵するバルブゲート機構に関する技術として、例えば特開2001−225361公報「バルブゲートシステム」が知られている。以下、同公報の図2を再掲して、説明する。
【0003】
図10は特開2001−225361公報の図2再掲図であり、金型ゲート101(符号は振り直した。以下同様)に、バルブピン102を嵌合したところの弁閉状態を示す図である。
【0004】
図11は図10の作用図であり、バルブピン102をシリンダユニットなどにより弁開側へ移動すると、矢印のごとく溶融樹脂が金型ゲート101を通過して、下方のキャビティ103に至る。一定時間が経過したら、バルブピン102を弁閉側へ戻す。これで、図10の状態になる。この様に図10(弁閉状態)と図11(弁開状態)とを繰り返すことがバルブゲートの基本的作動である。
【0005】
図10において、キャビティ103に充填した溶融樹脂が固まることにより成形品となる。金型ゲート101がバルブピン102で塞がれているために、成形品から金型ゲート101へ樹脂が張出すところのバリ差しの発生を抑えることができる。この結果、成形品にはバリが残らず、滑らかな面に仕上げることができる。
この様な理由から、従来のバルブゲートシステムは、図10、11に示したとおりに、金型ゲート101にゲートピン102の先端部を抜差しする構成とされている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
バルブピン102は、細長いロッドであるため、軸方向の圧縮力を受けると曲がりやすい。ピンの先端に作用する樹脂圧力が500〜800kgf/cm2もの高圧であることから、バルブピン102の先端部の最小径は、0.8mmが限度であると言われている。これに伴って、金型ゲート101の最小径も0.8mmが限度となる。
【0007】
ところで、近年、例えば厚さが0.2mmで外径が1.0mmの小型円板を、ホットランナー金型で成形する必要が出てきた。しかし、ゲートの径が0.8mmで成形品の最大径が1.0mmでは、ゲートの径とキャビティの大きさとに差が無く、仮にこの様なキャビティへ溶融樹脂を充填した場合に過充填の問題が起こり、実施不可能となる。そのために、従来は、バルブゲートを備えたホットランナー金型では、上述の小型円板の成形は難しく、成形品の小型化に限界があった。
【0008】
そこで、本発明の目的は、バルブゲート機構及/又は金型の要部構造を改良することにより、上述の小型円板の成形が可能なホットランナー金型構造を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1は、キャビティの入口のゲートを、バルブピンで開閉することで、前記キャビティへ所定量の溶融樹脂を充填することのできるバルブゲート機構を備えたホットランナー金型構造において、
前記ゲートを塞ぐ際にバルブピンの先端を案内するストレート案内部を金型側に設けると共にゲートを塞ぐ際に溶融樹脂を逃がす樹脂逃がし溝を前記ストレート案内部に設け、
前記ゲートの径よりバルブピンの外径を大きく設定し、バルブピンの先端面で前記ゲートを塞ぐように構成したことを特徴とする。
【0010】
樹脂逃がし溝を設けたことにより、バルブピンの外径を大きくすることができる。バルブピンが大径であっても、樹脂を樹脂逃がし溝を通じて逃がすことができるからである。
樹脂逃がし溝を金型側に設けることにより、バルブピンの加工度を下げることができるとともに、バルブピンの強度低下を抑えることができる。
【0011】
そして、バルブピンの先端面でゲートを塞ぐ構成としたため、例えばバルブピンの先端面の径を0.8mmとすれば、ゲートの径はそれより小径の0.2mmにすることができる。ゲートの径が0.2mmであれば、上述の小型円板(厚さが0.2mmで外径が1.0mmの円板)の成形が可能となる。
【0012】
請求項2では、バルブピンの先端面は、球面であることを特徴とする。
請求項1の作用、効果に加えて、バルブピンの先端が球面であれば、ゲートの中心にバルブピンの中心を合わせる、センターリング作用を発揮させることができる。
【0013】
請求項3は、キャビティの入口のゲートを、バルブピンで開閉することで、前記キャビティへ所定量の溶融樹脂を充填することのできるバルブゲート機構を備えたホットランナー金型構造において、
前記ゲートの径よりバルブピンの外径を大きく設定し、バルブピンの先端面で前記ゲートを塞ぐように構成すると共に、
前記バルブピンの先端面にゲートの径より大径でバルブピンの外径より小径の仮想円を描き、この仮想円を溝底とする樹脂逃がし溝をバルブピンの先端に備えたことを特徴とする。
【0014】
ゲートの径よりバルブピンの外径を大きく設定すれば、逆にバルブピンの径よりゲートの径を小さくすることができ、ゲートの径が小さければ、小型部品の成形が可能となる。
そして、樹脂逃がし溝を設けたことにより、バルブピンの外径を大きくすることができる。バルブピンが大径であっても、樹脂を樹脂逃がし溝を通じて逃がすことができるからである。
【0015】
バルブピンが大径であれば、曲げ剛性を高めることができ、バルブの締切り性を良好に維持させることができる。
加えて、樹脂逃がし溝をバルブピンに設ければ、金型側の溝加工が不要となる。
【0016】
請求項4では、ゲートの径は、0.1〜0.5mmであることを特徴とする。ゲートの径を0.1mm未満にすると、ゲートの穴開け加工が難しくなり、加工コストが嵩む。また、ゲートの径が0.5mmを超えると、キャビティを大きくせざるを得ず、小型成形品が得られなくなる。
そこで、ゲートの径は0.1〜0.5mm範囲から選択することが望ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係るホットランナー金型の要部拡大図であり、ホットランナー金型10に、キャビティ11と、このキャビティ11の入口を構成するゲート12と、このゲート12に臨むバルブピン13と、このバルブピン13を往復移動させるピン駆動シリンダ14と、バルブピン13を囲うホットランナーノズル15と、このホットランナーノズル15を加熱するヒータ16と、ホットランナーノズル15へ溶融樹脂を導く樹脂通路17と、後述の図3で詳述するバルブピン嵌合プレート、このプレートに設けたストレート案内部、このストレート案内部に設けた樹脂逃がし溝を備えたことを示す。18はエジェクタピンである。
【0018】
すなわち、ホットランナー金型10は、ゲート12とバルブピン13とピン駆動シリンダ14とからなるバルブゲート機構20を備える。
【0019】
図2は本発明に係るバルブゲート機構の第1実施例図であり、キャビティ11は軸付き円板を成形するための空間であり、円板部キャビティ21と軸部キャビティ22とからなる。軸部キャビティ22の径とゲート12の径とは同一のd1とする。
【0020】
そして、バルブピン13の先を、円錐台状に凸にし、その先端面23の径をD1とし、このD1を前記d1より大きく設定する。D1>d1であるから、先端面23でゲート12を塞ぐことができる。
【0021】
図3は図2の3−3線断面図である。ただし、図示の都合でバルブピン13は省略した。
金型の要部であるバルブピン嵌合プレート50にストレート案内部51を設け、このストレート案内部51に樹脂逃がし溝52・・・(・・・は複数を示す。以下同様。)を備えたことを示す。樹脂逃がし溝52・・・は、図では等ピッチで8個/360°設けたが、この個数は任意である。また、樹脂逃がし溝52はV字断面溝の他、U字断面溝であってもよい。
【0022】
図4(a)〜(c)はバルブゲート機構(第1実施例)の作用説明図である。(a)で、hはストレート案内部51の高さを示す。
そして、(a)は、溶融樹脂充填前の状態を示し、キャビティ21、22は空(から)であり、ゲート12をバルブピン13の先端面23で閉じたため、キャビティ21、22へ溶融樹脂が流れ込むことはない。
【0023】
(b)において、バルブピン13を上げて弁開状態にすれば、矢印▲1▼、▲1▼のごとく溶融樹脂がキャビティ21、22へ流れ込む。
【0024】
(c)において、一定時間が経過したらバルブピン13を白抜き矢印の通りに下げる。すると、余分な溶融樹脂が矢印▲2▼、▲2▼のごとく、樹脂逃がし溝52・・・を通って逃げる。この結果、バルブピン13の先端面23は円滑にゲート12に到達し、ゲート12を塞ぐ。余分な溶融樹脂が矢印▲2▼、▲2▼のごとく逃げるため、キャビティ21、22へ充填した溶融樹脂に過大な圧力が掛かることはない。
この結果、所望の密度の成形品を得ることができる。
【0025】
図2に戻って、バルブピン13の先端面23でゲート12を塞ぐ構成としたため、例えばバルブピン13の先端面の径D1を0.8mmとすれば、ゲート12の径d1はそれより小径の例えば0.2mmにすることができる。ゲート12の径d1が0.2mmであれば、キャビティ21の厚さを0.2mm、外径を1.0mmにすることができ、小型円板の成形が可能となる。
【0026】
ただし、ゲート12の径d1を0.1mm未満にすると、ゲート12の穴開け加工が難しくなり、加工コストが嵩む。また、ゲート12の径d1が0.5mmを超えると、キャビティ21、22を大きくせざるを得ず、小型成形品が得られなくなる。
そこで、ゲートの径d1は0.1〜0.5mm範囲から選択することが望ましい。
【0027】
図5は本発明に係るバルブゲート機構の第2実施例図であり、バルブピン13Bは、先端面23にゲート12の径d1より大径で、バルブピン13Bの外径D2より小径の径D3で仮想円24を描き、この仮想円24を溝底とした樹脂逃がし溝25、25を刻設したことを特徴とする
【0028】
図6は第2実施例におけるバルブピンの先端の斜視図であり、バルブピン13Bの先端面23に直径D3の仮想円24を描き、この仮想円24が底となるようにして、放射線状に6本の樹脂逃げ溝25・・・を刻んだことを示す。
【0029】
バルブピン13Bの剛性を評価すると、バルブピン13Bは、外径D2の円柱よりは樹脂逃げ溝25・・・による剛性低下分だけ剛性が小さくなるが、外径D3の円柱よりは剛性が格段に大きくなる。
すなわち、図から明らかなごとく、バルブピン13Bは、仮想円の外径D3の円柱より格段に剛性が高まり、弁閉時の曲げや撓みを低レベルに抑えることができ、弁の締切り性能をより高めることができる。
【0030】
図7(a)〜(c)はバルブゲート機構(第2実施例)の作用説明図である。(a)は、溶融樹脂充填前の状態を示し、キャビティ21、22は空であり、ゲート12をバルブピン13Bの先端面23で閉じたため、キャビティ21、22へ溶融樹脂が流れ込むことはない。
【0031】
(b)において、バルブピン13Bを上げて弁開状態にすれば、矢印▲3▼、▲3▼のごとく溶融樹脂がキャビティ21、22へ流れ込む。
【0032】
(c)において、一定時間が経過したらバルブピン13Bを下げる。すると、余分な溶融樹脂が矢印▲4▼、▲4▼のごとく、樹脂逃がし溝25、25を通って逃げる。この結果、バルブピン13Bの先端面23は円滑にゲート12に到達し、ゲート12を塞ぐ。余分な溶融樹脂が矢印▲4▼、▲4▼のごとく逃げるため、キャビティ21、22へ充填した溶融樹脂に過大な圧力が掛かることはない。
【0033】
この結果、所望の密度の成形品を得ることができる。
しかも、バルブピン13Bは剛性が高いたため、弁閉時の締切り性を良好に保つことができる。
【0034】
図8は本発明に係るバルブゲート機構の第3実施例図であり、図2の変更例に相当する。
キャビティ11は軸付き円板を成形するための空間であり、円板部キャビティ21と軸部キャビティ22とからなる。軸部キャビティ22の径とゲート12の径とは同一のd1とする。
【0035】
そして、バルブピン13Cの先を凸にし、その先端面23の径をD1(ただし、D1>d1)するとともに、先端面23を球面にしたことを特徴とする。先端面23が球面であるから、ゲート12の中心にバルブピン13Cの中心が自然的に合致する。この作用をセンターリング作用を言う。両者の中心が合えば、弁の締切り性が高まる。
D1>d1としたことで、先端面23でゲート12を塞ぐことができることは言うまでもない。
【0036】
図9は図8の9−9線断面図である。ただし、図示の都合でバルブピン13は省略した。
金型の要部であるバルブピン嵌合プレート50にストレート案内部51を設け、このストレート案内部51に樹脂逃がし溝52・・・(・・・は複数を示す。以下同様。)を備えたことを示す。樹脂逃がし溝52・・・は、図では等ピッチで8個/360°設けたが、この個数は任意である。また、樹脂逃がし溝52はV字断面溝の他、U字断面溝であってもよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項1では、樹脂逃がし溝を設けたことにより、バルブピンの外径を大きくすることができる。バルブピンが大径であっても、樹脂を樹脂逃がし溝を通じて逃がすことができるからである。
樹脂逃がし溝を金型側に設けることにより、バルブピンの加工度を下げることができるとともに、バルブピンの強度低下を抑えることができる。
【0038】
以上により請求項1では、バルブピンの先端面でゲートを塞ぐ構成としたため、バルブピンの先端面の径よりゲートを小径にすることができる。この結果、ごく小さな成形品を容易に得ることができる。
【0039】
請求項2では、バルブピンの先端面は、球面であることを特徴とする。
請求項1の効果に加えて、バルブピンの先端が球面であれば、ゲートの中心にバルブピンの中心を合わせる、センターリング作用を発揮させることができる。
【0040】
請求項3では、ゲートの径よりバルブピンの外径を大きく設定すれば、逆にバルブピンの径よりゲートの径を小さくすることができ、ゲートの径が小さければ、小型部品の成形が可能となる。
そして、樹脂逃がし溝を設けたことにより、バルブピンの外径を大きくすることができる。バルブピンが大径であっても、樹脂を樹脂逃がし溝を通じて逃がすことができるからである。
バルブピンが大径であれば、曲げ剛性を高めることができ、バルブの締切り性を良好に維持させることができる。
加えて、樹脂逃がし溝をバルブピンに設ければ、金型側の溝加工が不要となる。
【0041】
請求項4では、ゲートの径は、0.1〜0.5mmであることを特徴とする。ゲートの径を0.1mm未満にすると、ゲートの穴開け加工が難しくなり、加工コストが嵩む。また、ゲートの径が0.5mmを超えると、キャビティを大きくせざるを得ず、小型成形品が得られなくなる。
そこで、ゲートの径は0.1〜0.5mm範囲から選択することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るホットランナー金型の要部拡大図
【図2】本発明に係るバルブゲート機構の第1実施例図
【図3】図2の3−3線断面図
【図4】バルブゲート機構(第1実施例)の作用説明図
【図5】本発明に係るバルブゲート機構の第2実施例図
【図6】第2実施例におけるバルブピンの先端の斜視図
【図7】バルブゲート機構(第2実施例)の作用説明図
【図8】本発明に係るバルブゲート機構の第3実施例図
【図9】図8の9−9線断面図
【図10】特開2001−225361公報の図2再掲図
【図11】図10の作用図
【符号の説明】
10…ホットランナー金型、11…キャビティ、12…ゲート、13、13B、13C…バルブピン、20…バルブゲート機構、23…バルブピンの先端面、24…仮想円、25、52…樹脂逃がし溝、50…金型側(バルブピン嵌合プレート)、51…ストレート案内部、h…ストレート案内部の高さ、d1…ゲートの径、D1…バルブピンの外径。
Claims (4)
- キャビティの入口のゲートを、バルブピンで開閉することで、前記キャビティへ所定量の溶融樹脂を充填することのできるバルブゲート機構を備えたホットランナー金型構造において、
前記ゲートを塞ぐ際にバルブピンの先端を案内するストレート案内部を金型側に設けると共にゲートを塞ぐ際に溶融樹脂を逃がす樹脂逃がし溝を前記ストレート案内部に設け、
前記ゲートの径よりバルブピンの外径を大きく設定し、バルブピンの先端面で前記ゲートを塞ぐように構成したことを特徴とするホットランナー金型構造。 - 前記バルブピンの先端面は、球面であることを特徴とする請求項1記載のホットランナー金型構造。
- キャビティの入口のゲートを、バルブピンで開閉することで、前記キャビティへ所定量の溶融樹脂を充填することのできるバルブゲート機構を備えたホットランナー金型構造において、
前記ゲートの径よりバルブピンの外径を大きく設定し、バルブピンの先端面で前記ゲートを塞ぐように構成すると共に、
前記バルブピンの先端面にゲートの径より大径でバルブピンの外径より小径の仮想円を描き、この仮想円を溝底とする樹脂逃がし溝をバルブピンの先端に備えたことを特徴とするホットランナー金型構造。 - 前記ゲートの径は、0.1〜0.5mmであることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3記載のホットランナー金型構造。
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