JP2005153405A - 射出成形用金型装置およびこれを備えた射出成形装置 - Google Patents

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    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26Moulds
    • B29C45/27Sprue channels ; Runner channels or runner nozzles
    • B29C45/28Closure devices therefor
    • B29C45/2806Closure devices therefor consisting of needle valve systems

Abstract

【課題】射出成形用金型装置の注入部に対して溶融樹脂を射出するノズルの長さの調整をしないで済むようにする。
【解決手段】
注入部21内に埋め込みノズル部43を設けて、ノズル11から注入部21内に射出された溶融樹脂は埋め込みノズル部43を通過した後で、連通部26に供給されるようにする。そして、注入部21内に進入するノズル11が当接可能な当接部33と、埋め込みノズル部43を閉塞可能なサブシャットオフ34とを有するノズルタッチ部32を配置する。従って、ノズル11が当接部33を押圧しないときは、埋め込みノズル部43はサブシャットオフ34によって閉塞されて、ノズル11が当接部33を押圧し始めると、サブシャットオフ34が移動するので、埋め込みノズル部43は開放される。
【選択図】図2







Description

本発明は、射出成形品を成形するために利用される射出成形用金型装置およびこれを備えた射出成形装置に関するものである。
射出成形品を成形するための金型としては、いわゆるホットランナー方式が採用されたものが知られている。また、比較的大きな射出成形品を成形する場合には、射出成形品とほぼ同じキャビティ(空隙)全体に溶融樹脂を適正に注入するために、金型に対して射出された溶融樹脂が金型内の複数のゲートを通じてキャビティに注入されることがある(例えば、特許文献1参照)。かかる金型では、複数のゲートに連通する流路のぞれぞれについてホットランナーシステムを組み込む必要があるので、金型の製造コストが著しく高くなる。従って、図6に示すように、射出ユニット110のノズル111〜114から射出された溶融樹脂が、金型120に設けられた複数の注入部121〜124から注入される場合がある。
金型120は、図6に示すように、注入部121〜124と、成形部125(図6の斜線部分)と、連通部126〜129とを有している。注入部121は、図7に示すように、凹部131を有しており、その底面中央部において連通部126に連通している。そして、凹部131内にはスプルーブッシュ140が配置されている。スプルーブッシュ140の一端側(図7では上端側)にはノズル111の先端部が進入する凹部141が形成されており、その他端側(図7では下端側)には凹部141に連通するスプルー部142が形成されている。ここで、スプルーブッシュ140の下端部は凹部131の底面から連通部126内に嵌挿されている。また、凹部131の底面とスプルーブッシュの下面との間には、板バネ145が配置されている。なお、射出ユニット10は、その先端部に射出口116が形成された筒状のノズル本体115と、射出口116の開閉を行うためのシャットオフ117を有している。
そして、金型120内に溶融樹脂が注入される場合には、射出ユニット110のノズル111が金型120に近接する図7の状態から、ノズル111が金型120に対して前進すると、ノズル111の先端部がスプルーブッシュ140に当接する。そして、図8に示すように、ノズル111がスプルーブッシュ140を押し始めると、板バネ145が圧縮され、ノズル111の先端部が射出所定位置まで移動する(ノズルタッチ動作を完了する)。そして、ノズルタッチ動作完了後、ノズル111のシャットオフ117が後退し、溶融樹脂の流路が確保されるようになって、ノズル111の先端部から溶融樹脂が射出される。溶融樹脂の射出が完了すると、図9に示すように、シャットオフ117が前進してノズル111の射出口が閉鎖される。その後、溶融樹脂の冷却が完了すると、図10に示すように、ノズル111が後退して、ノズル111がスプルーブッシュ140から離れる。それと同時に、スプルーブッシュ140は板バネ145の付勢力によって後退して、溶融樹脂の湯口であるスプルー部142の先端部が成形部125から離れる。
ここで、スプルー部142の形状として推奨される制約条件が経験値として知られている。スプルー部142の入口寸法Xは、樹脂流動抵抗があまり大きくなく流路末端まで樹脂が到達するように内径11mm以上であることが好ましい。また、スプルー部142の出口寸法Y(成形部126への入口寸法)は、樹脂冷却されるまでに長時間を要することなく成形部126で二次発泡(後膨れ)が生じないように内径22mm以下であることが好ましい。さらに、スプルー部142の内周面の勾配は、離型時に樹脂が金型に残って離型できなくなるのを防止するために1°min以上であることが好ましい。このような制約条件を満たすようにスプルーブッシュ140のスプルー部142を形成する場合には、その最大長さLは、
L={(22−11)/2}/tan1°=315mm
と求めることができる。
よって、金型120の入口から成形部125の入口までの距離が最大長さLを超えるような場合においても、スプルーブッシュ140のスプルー部142の長さを最大長さLよりも長くすることは好ましくない。従って、このような場合には、スプルーブッシュ140のスプルー部142の入口位置に合わせて、ノズル111の長さを調整することが必要となる。ここで、ノズル111の長さを調整するためには、図11に示すように、ノズル基部118からノズル本体115およびシャットオフ117を取り外して、必要なノズルの長さに適する長さのノズル本体115’およびシャットオフ117’に交換しなければならない。
特開2001−198954号公報
ここで、上述したように、射出ユニット110のノズル111〜114から射出された溶融樹脂が、金型120に設けられた複数の注入部121〜124から注入される場合には、各注入部121〜124ごとに、ノズル111〜114の長さを調整しなければならない。しかしながら、ノズル111〜114の長さを調整する作業は非常に煩雑であって、多大な工数が必要である。
そこで、本発明の主な目的は、ノズルの長さの調整を必要としない射出成形用金型装置およびこれを備えた射出成形装置を提供することである。
課題を解決するための手段および発明の効果
本発明の射出成形用金型装置は、溶融樹脂が注入される注入部と、空隙を有する成形部と、前記注入部と前記成形部とを連通させる連通部とを有する射出成形用金型装置であって、前記注入部に向かって進退可能な第1射出部から前記注入部内に射出された溶融樹脂を前記連通部へ射出可能な第2射出部と、前記第1射出部と当接可能であって、前記第2射出部が溶融樹脂を前記連通部へ射出する開放位置および前記第2射出部が溶融樹脂を前記連通部へ射出しない閉塞位置のいずれかの位置を取り得る開閉部材と、前記第2射出部を閉塞する位置に近づく方向に前記開閉部材を付勢する付勢手段とを備えており、前記開閉部材が前記第1射出部に押圧されて前記付勢手段による付勢力とは反対方向に移動すると、前記第2射出部から溶融樹脂が前記連通部へ射出されるものである。
この構成によると、注入部内に第2射出部が設けられているので、注入部の入口から成形部までの距離に合わせて、注入部の長さ(注入部の入口から連通部の入口までの長さ)を調整することができる。従って、注入部の入口から成形部までの距離が長い場合でも、第2射出部の位置を適正に設定することによって、連通部の長さを所定長さ以下に維持することができる。また、注入部の入口から成形部までの距離に合わせて、第1射出部の長さを調整する必要がなくなる。その結果、注入部の入口から成形部までの距離が異なる場合であっても、注入部に対して同じ長さの第1射出部を利用して溶融樹脂を注入することができるので、第1射出部の長さを変更する作業が不要になる。
本発明の射出成形用金型装置において、前記開閉部材は、前記第1射出部と当接可能であって、前記付勢手段による付勢力を受ける当接部と、前記当接部から前記第2射出部に向かって突出する突出部とを有しており、前記突出部の先端部は、前記第2射出部に対して前記当接部と反対側に配置されていると共に前記第2射出部を閉塞可能であって、前記第1射出部が前記当接部を押圧するまでは前記突出部の先端部は前記第2射出部を閉塞すると共に、前記第1射出部が前記当接部を押圧して前記当接部を前記第2射出部に近接する方向に移動させると前記突出部の先端部は前記第2射出部を開放するものであってもよい。
この構成によると、比較的簡略な構成の開閉部材によって、第2射出部の開閉を適正に行うことができる。
本発明の射出成形用金型装置において、前記注入部において前記第2射出部から前記連通部へ射出される前の溶融樹脂を加熱可能な加熱手段をさらに備えていてもよい。
この構成によると、第2射出部から連通部へ射出される前の溶融樹脂を適宜加熱することができる。
本発明の射出成形用金型装置において、1つの前記成型部に対して複数の前記注入部が設けられていてもよい。
この構成によると、複数の注入部内にそれぞれ第2射出部が設けられているので、各注入部の入口から成形部までの距離に合わせて、各注入部の長さを調整することができる。従って、各注入部の入口から成形部までの距離が長い場合でも、それぞれの第2射出部の位置を適正に設定することによって、連通部の長さを所定長さ以下に維持することができる。また、各注入部の入口から成形部までのそれぞれの距離に合わせて、第1射出部の長さをそれぞれ調整する必要がなくなる。その結果、各注入部の入口から成形部までの距離が互いに異なる場合であっても、各注入部に対して同じ長さの第1射出部を利用して溶融樹脂を注入することができるので、第1射出部の長さを変更する作業が不要になる。
本発明の射出成形装置は、上述のいずれかの射出成形用金型装置と、前記注入部に向かって進退可能な第1射出部とを備えているものである。
この構成によると、注入部の入口から成形部までのそれぞれの距離に合わせて、第1射出部の長さを調整する必要がないので、射出成形装置における作業効率が向上する。
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る射出成形用金型装置を備えた射出成形装置の概略構成を示す図である。図2は、図1の射出成形用金型装置の注入部近傍の概略構成を示す図である。なお、図2は、ノズルが注入部近傍に配置されたときの様子を示す図である。
図1に示す射出成形装置1は、4つのノズル11〜14を含む射出ユニット10を備えており、各ノズル11〜14から射出成形用金型装置20(以下、「金型20」と称する)に対して溶融樹脂を注入することによって、比較的大きな射出成形品を成形することができる。
射出成形装置1では、射出ユニット10に溶融樹脂が供給されて、その溶融樹脂が各ノズル11〜14から射出される。ここで、射出ユニット10に備えられたノズル11は、図2に示すように、ノズル本体15を有している。ノズル本体15は、筒状の部材であって、その先端部は縮径されている。そして、ノズル本体15の先端部には、金型20に対して溶融樹脂を射出するための射出口16が形成されている。また、ノズル本体15内にはシャットオフ17が配置されている。
シャットオフ17は、射出口16よりも若干大きい外径を有する棒状部材であって、ノズル本体15内を進退可能である。このシャットオフ17は、ノズル本体15の射出口16の開閉を行うために利用される。すなわち、シャットオフ17は、その先端部がノズル本体15の先端部に向かって押圧され射出口16を閉塞する状態と、その先端部がノズル本体15の先端部から離隔し射出口16を開放する状態とのいずれかの状態に切り換えることができる。なお、ノズル12〜14の構成についても、ノズル11の構成と同様であるので詳細な説明は省略する。
金型20は、図1に示すように、注入部21〜24と、成形部25(図1の斜線部分)と、連通部26〜29とを有している。注入部は、射出成形装置1の射出ユニット10から射出された溶融樹脂を金型20内に注入するためのものである。なお、本実施の形態では、金型20は4つの注入部21〜24を有している。
成形部25は、射出成形品の形状とほぼ同じ形状を有するキャビティ(空隙)である。連通部26〜29は、注入部21〜24と成形部25とをそれぞれ連通させるためのものである。従って、注入部21〜24内に射出された溶融樹脂は連通部26〜29を介して成形部25の空隙内に注入される。そして、成形部25の空隙内に注入された溶融樹脂が冷却されることによって、射出成形品が得られる。
次に、注入部21〜24の詳細な構成について、図2を参照して説明する。なお、注入部22〜24の構成は同様であるので、ここでは注入部21についてのみ詳細に説明する。
注入部21は、略円柱形状の凹部31を有している。そして、注入部21は凹部31の底面中央部において連通部26に連通している。また、凹部31内には、ノズルタッチ部32と、スプルーブッシュ40と、板バネ45と、ヒータ46とが配置されている。
ノズルタッチ部32は、射出ユニット10のノズル11が注入部21に近づけられたときに、ノズル11の先端部が当接する部分である。ノズルタッチ部32は、凹部31の内周面とほぼ同じ大きさの当接部33と、当接部33の下端部中央部から凹部31の底面に向かって突出するサブシャットオフ34とを有している。当接部33の上端部には、ノズル11の先端部が進入する凹部35が形成されており、その下端部中央部近傍には、凹部35と注入部21内の空間とを連通させる貫通孔36が形成されている。サブシャットオフ34は、棒状部材であって、その先端部34aが後述するスプルーブッシュ40の埋め込みノズル部43の下方まで延在している。つまり、サブシャットオフ34の先端部は、埋め込みノズル部43に対して当接部33と反対側に配置されている。そして、先端部34aは、埋め込みノズル部43を閉塞可能な形状を有している。
また、後述するように、ノズルタッチ部32の当接部33が板バネ45によって凹部31の外部に向かって付勢されているので、サブシャットオフ34の先端部は埋め込みノズル部43を閉塞する位置に近づく方向に付勢される。従って、ノズル11が当接部33を押圧していないときは、サブシャットオフ34の先端部は埋め込みノズル部43を閉塞し、ノズル11が当接部33を押圧し始めると、サブシャットオフ34の先端部は埋め込みノズル部43を開放する。
このように、ノズルタッチ部32は、ノズル11に押圧された場合には、当接部33の外周面が凹部31の内周面に沿いつつ進退可能である。なお、ノズルタッチ部32が凹部31内から外部へ抜け出るのを防止するために、当接部33の外周面に溝33aが形成されていると共に、凹部31の端部近傍には溝33a内に配置される突起48aを有する抜け止め部48が設けられている。
スプルーブッシュ40は、注入部21内に射出された溶融樹脂の流路となる略円筒状の部材である。スプルーブッシュ40の一端側(図2では上端側)は凹部31内に配置されており、略円柱状の樹脂溶融部41を形成している。また、他端側は凹部31の底面から連通部26内に嵌挿されており、略円柱状のスプルー部42を形成している。ここで、樹脂溶融部41はスプルー部42よりも大きな径を有する空隙である。そして、スプルーブッシュ40の樹脂溶融部41とスプルー部42との境界部には、スプルー部42よりも小さな径の埋め込みノズル部43が形成されている。
板バネ45は、ノズルタッチ部32の当接部33の下面と、スプルーブッシュ40の上面との間に配置されている。従って、当接部33は、凹部31の外部に向かって(スプルーブッシュ40の埋め込みノズル部43から離れる方向に)付勢される。そのため、ノズルタッチ部32がノズル11によって押圧されているときには、ノズル11の先端部とノズルタッチ部32とを板バネ45の付勢力によって圧着させることができる。また、本実施の形態の金型20のように、複数のノズルによって複数の注入部から溶融樹脂が注入される場合には、複数のノズルの先端位置が互いに若干ずれる可能性があるが、板バネ45は、この多点ノズルにおけるノズルの先端位置の誤差を吸収することができる。
ヒータ46は、スプルーブッシュ40の樹脂溶融部41内の溶融樹脂を加熱するためのものである。従って、ヒータ46は、スプルーブッシュ40の外周面の樹脂溶融部41に対応する部分の少なくとも一部に巻き付けられている。
なお、注入部22〜24の構成は、注入部21と同様であるが、図1に示すよいうに、スプルーブッシュの樹脂溶融部の長さが互いに異なっている。つまり、スプルーブッシュの樹脂溶融部の長さは、各注入部の入口から成形部までの距離に応じて設定されている。なお、本実施の形態では、各注入部の入口から成形部までの距離にかかわらず、連通部26〜29が所定長さを超えない範囲で同じ値になるように、スプルーブッシュの樹脂溶融部の長さが設定されている。
次に、金型20の注入部11内の動作について、図2〜図5を参照して説明する。
射出成形機1の射出ユニット10のノズル11が金型20に近接する図2の状態から、ノズル11が金型20に対して前進すると、ノズル11の先端部がノズルタッチ部32の当接部33に当接する。そして、ノズル11がノズルタッチ部32の当接部33を押圧し始めると、板バネ45が圧縮される。その後、ノズル11がさらに前進して定位置まで移動すると、ノズルタッチ動作が完了する(図3参照)。
このとき、当接部33の凹部31の底面方向への移動に伴って、サブシャットオフ34も凹部31の底面方向へ移動する。従って、ノズル11がノズルタッチ部32を押圧するまではサブシャットオフ34の先端部は埋め込みノズル部43を閉塞する位置に配置されているが、ノズル11がノズルタッチ部32を押圧すると、サブシャットオフ34の先端部は埋め込みノズル部43から離隔する。従って、埋め込みノズル部43は開放されて、溶融樹脂の流路が確保される。
そして、図3に示すように、ノズル11のシャットオフ17が後退すると、ノズル11の射出口16が開放されるので、ノズル11の先端部において溶融樹脂の流路が確保されるので、ノズル11から溶融樹脂が注入部21内に射出される。ノズル11から射出された溶融樹脂は、スプルーブッシュ40内の樹脂溶融部41を経由して、開放された埋め込みノズル部43を経てから、連通部26内に嵌挿されたスプルー部42に供給される。
その後、所定量の溶融樹脂が連通部26内に供給されると、図4に示すように、ノズル11のシャットオフ17が前進して射出口16が閉鎖される。そして、溶融樹脂の冷却が完了すると、図5に示すように、ノズル11が後退し、ノズル11の先端部がノズルタッチ部32から離れる。これと同時に、ノズルタッチ部32は板バネ45に押されて後退する。従って、サブシャットオフ34の先端部は、再度、埋め込みノズル部43を閉塞する位置に配置されるようになるので、スプルーブッシュ40内の樹脂溶融部41とスプルー部42とが遮断される。その後、再度、金型20内に溶融樹脂が注入される場合には、上述と同様の動作が繰り返される。
以上説明したように、本実施の形態に係る金型20では、複数の注入部21〜24内にそれぞれ埋め込みノズル部(注入部21では埋め込みノズル部43)が設けられているので、各注入部21〜24の入口から成形部25までの距離に合わせて、各注入部21〜24の長さを調整することができる。従って、各注入部21〜24の入口から成形部25までの距離が長い場合でも、それぞれの埋め込みノズル部の位置を適正に設定することによって、連通部26〜29のそれぞれの長さを所定長さ以下に維持することができる。また、各注入部21〜24の入口から成形部25までの距離に合わせて、射出ユニット10の各ノズル11〜14の長さを調整する必要がなくなる。その結果、各注入部2〜24の入口から成形部25までの距離が異なる場合であっても、各注入部21〜24に対して同じ長さのノズル11〜14を利用して溶融樹脂を注入することができるので、ノズル11〜14の長さを変更する作業が不要になる。
また、ノズルタッチ部32は、射出ユニット10のノズル11が注入部21に近づけられたときに、ノズル11の先端部が当接する当接部33と、当接部33の下端部中央部から凹部31の底面に向かって突出するサブシャットオフ34とを有しており、ノズル11が当接部33を押圧するまではサブシャットオフ34の先端部は埋め込みノズル部43を閉塞すると共に、ノズル11が当接部33を押圧して当接部33を埋め込みノズル部43に近接する方向に移動させるとサブシャットオフ34の先端部は埋め込みノズル部43を開放する構成である。従って、比較的簡略な構成のノズルタッチ部32によって、埋め込みノズル部43の開閉を適正に行うことができる。
また、金型20は、スプルーブッシュ40の樹脂溶融部41内の溶融樹脂を加熱するヒータ46を有しているので、埋め込みノズル部43から連通部26へ射出される前の溶融樹脂を適宜加熱することができる。
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能なものである。例えば、上述の実施の形態では、1つの成形部25に対して4つの注入部21〜24が設けられているが、1つの成形部に対して複数(4つ以外)の注入部が設けられていてもよいし、1つの成形部に対して1つの注入部だけが設けられていてもよい。
また、上述の実施の形態では、当接部33およびサブシャットオフ34を有するノズルタッチ部32によって埋め込みノズル部43の開閉が行われているが、埋め込みノズル部43の開閉方法は変更することができる。
また、上述の実施の形態では、金型20は、スプルーブッシュ40の樹脂溶融部41内の溶融樹脂を加熱するヒータ46を有しているが、必ずしもヒータは有していなくてもよい。また、金型が樹脂溶融部内の溶融樹脂を加熱する加熱手段を有する場合であっても、加熱手段の構成は変更することができる。
本発明の実施の形態に係る射出成形用金型装置を備えた射出成形装置の概略構成を示す図である。 図1の射出成形用金型装置の注入部近傍の概略構成を示す図である。 図1の射出成形用金型装置に溶融樹脂を注入する際の動作を説明するための図である。 図1の射出成形用金型装置に溶融樹脂を注入する際の動作を説明するための図である。 図1の射出成形用金型装置に溶融樹脂を注入する際の動作を説明するための図である。 従来の射出成形用金型装置を備えた射出成形装置の概略構成を示す図である。 図6の射出成形用金型装置の注入部近傍の概略構成を示す図である。 図6の射出成形用金型装置に溶融樹脂を注入する際の動作を説明するための図である。 図6の射出成形用金型装置に溶融樹脂を注入する際の動作を説明するための図である。 図6の射出成形用金型装置に溶融樹脂を注入する際の動作を説明するための図である。 図6の射出成形装置のノズルの長さを調整する手順を説明するための図である。
符号の説明
1 射出成形装置
10 射出ユニット
11〜14 ノズル(第1射出部)
20 射出成形用金型装置(金型)
21〜24 注入部
25 成形部
26〜29 連通部
32 ノズルタッチ部(開閉部材)
33 当接部
34 サブシャットオフ(突出部)
43 埋め込みノズル部(第2射出部)
45 板バネ(付勢手段)
46 ヒータ(加熱手段)

Claims (5)

  1. 溶融樹脂が注入される注入部と、空隙を有する成形部と、前記注入部と前記成形部とを連通させる連通部とを有する射出成形用金型装置であって、
    前記注入部に向かって進退可能な第1射出部から前記注入部内に射出された溶融樹脂を前記連通部へ射出可能な第2射出部と、
    前記第1射出部と当接可能であって、前記第2射出部が溶融樹脂を前記連通部へ射出する開放位置および前記第2射出部が溶融樹脂を前記連通部へ射出しない閉塞位置のいずれかの位置を取り得る開閉部材と、
    前記第2射出部を閉塞する位置に近づく方向に前記開閉部材を付勢する付勢手段とを備えており、
    前記開閉部材が前記第1射出部に押圧されて前記付勢手段による付勢力とは反対方向に移動すると、前記第2射出部から溶融樹脂が前記連通部へ射出されることを特徴とする射出成形用金型装置。
  2. 前記開閉部材は、
    前記第1射出部と当接可能であって、前記付勢手段による付勢力を受ける当接部と、
    前記当接部から前記第2射出部に向かって突出する突出部とを有しており、
    前記突出部の先端部は、前記第2射出部に対して前記当接部と反対側に配置されていると共に前記第2射出部を閉塞可能であって、
    前記第1射出部が前記当接部を押圧するまでは前記突出部の先端部は前記第2射出部を閉塞すると共に、前記第1射出部が前記当接部を押圧して前記当接部を前記第2射出部に近接する方向に移動させると前記突出部の先端部は前記第2射出部を開放することを特徴とする請求項1に記載の射出成形用金型装置。
  3. 前記注入部において前記第2射出部から前記連通部へ射出される前の溶融樹脂を加熱可能な加熱手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の射出成形用金型装置。
  4. 1つの前記成型部に対して複数の前記注入部が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の射出成形用金型装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の射出成形用金型装置と、
    前記注入部に向かって進退可能な第1射出部とを備えていることを特徴とする射出成形装置。
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