JP2012523975A

JP2012523975A - 電磁アクチュエーターに応じて移動可能なバルブステムを有するホットランナーシステム

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Publication number: JP2012523975A
Application number: JP2012506294A
Authority: JP
Inventors: ホントハイム，ダニエル; マリアテオドルスルイ，ルード
Original assignee: Husky Injection Molding Systems Ltd
Current assignee: Husky Injection Molding Systems Ltd
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2010-04-19
Publication date: 2012-10-11
Anticipated expiration: 2030-04-19
Also published as: US20110293761A1; WO2010121350A1; CA2757408A1; EP2421689A1; CN102300695A; JP5297559B2; EP2421689A4; US8393889B2

Abstract

ホットランナーシステム１０１であって、移動可能である作動プレート２０２と、該作動プレート２０２に取り付けられているバルブステム２０５であって、作動プレート２０２の移動に応じて移動可能であるバルブステム２０５と、作動プレート２０２と連結されている電磁アクチュエーター２１０であって、作動プレート２０２を作動可能に移動させるように構成されている電磁アクチュエーター２１０とを含む、ホットランナーシステム１０１を開示する。

Description

本発明の実施の形態は、包括的に、電磁アクチュエーターの作動に応じて移動可能である作動プレートに取り付けられているバルブステムを有するホットランナーシステムに関する。

１９９２年１月７日に発行されたOSUNA-DIAZへの特許文献１は、多数個取り射出成形装置内のキャビティゲートの遮断及びキャビティゲートへの流れを独立して制御する構成であって、複数のバルブピンが、移動可能なホルダープレートに取着されており、それぞれキャビティゲートと位置合わせされ、かつ、遮断を制御するようにキャビティゲートに対して移動可能であり、位置が固定された複数のプランジャースリーブが、それぞれのバルブピンを覆って各々取着されていると共に、関連するゲートの上流で供給通路の制限特徴部に対して調整可能に位置決めされている、構成を開示している。

１９９４年１１月１５日に公開されたHLAVATY他への特許文献２は、ガスアシストプラスチック射出成形機用の、直線状のガス給送通路が貫通している後退可能なノズルを有するガスインジェクターを開示している。インジェクターが、射出成形工具と相互作用し、成形中にガスを注入するために、前方位置において、金型（tool）キャビティへつながるポートへ、又は該キャビティへつながるランナーシステムへ突出する先端を有するノズルを有する。ノズル先端は、ノズル本体によって、アクチュエーターハウジング内に動作可能に取着されているベースに接続されている。ベースは、ハウジングの外側カバーを通って突出するノズルのインラインのガス経路決め延長部に接続されている。この延長部は、ベースに着座すると共に、プラスチック射出圧力の力に抵抗するガス注入位置にノゾル先端を保持する内側ばねと同軸上にある。ベースに接続されているノズルは、ばねに圧縮負荷をかけてガスの放出を高めながら、ハウジング内に取着されている電磁石と永久磁石との組み合わせた磁束場によって後退する。

１９９９年４月１３日に発行されたSCHRAMM他への特許文献３は、３層成形品、特にポリエチレンテレフタレートの内側層及び外側層、並びに再生されたポリエチレンテレフタレートの中間層を有するボトルブランクを、複数のキャビティを有する金型を用いて射出成形する装置を開示している。内側層及び外側層の材料（成分Ａ）は、１つの溶融成分搬送チャネルを通して供給され、中間層の材料（成分Ｂ）は別の溶融成分搬送チャネルを通して供給される。これらのチャネルは別個に加熱され、それらの温度は個別に調節される。成分Ａの溶融物は、成分Ｂの溶融物と同じ距離を流れる。これらの溶融物は、例えば均一なフロントを確実にするために射出成形ダイに流れ込む。

２００６年１０月５日に公開されたPARIS他への特許文献４は、成形機において有用な溶融物成形材料ディスペンサーを開示している。このディスペンサーは、出口を画定する出口体を有し、出口に対して移動可能である出口カバーも有する。出口体及び出口カバーは、磁気的に移動可能であることができ、機械作動式に離脱する。

米国のEWIKON Hotrunner Systems of America, Inc.（イリノイ州イーストダンディ所在）による、２００５年５月に公開された非特許文献は、成形システムにおいて用いられるバルブゲート付きホットランナーシステム用の電気針駆動ユニット（モデル番号ＨＰＳＩＩＩ−ＮＶＥ１及びＨＰＳＩＩＩ−ＮＶＥ２)を開示している。

既知の成形システムの例は、（特に）：すべてHusky Injection Molding Systems Limited（所在地：カナダ、オンタリオ州ボルトン; www.husky.ca）によって製造されている（ｉ）ＨｙＰＥＴ（商標）成形システム、（ｉｉ）Ｑｕａｄｌｏｃ（商標）成形システム、（ｉｉｉ）Ｈｙｌｅｃｔｒｉｃ（商標）成形システム、及び（ｉｖ）ＨｙＭｅｔ（商標）成形システムである。

米国特許第５０７８５８９号米国特許第５３６４２５２号米国特許第５８９４０２３号米国特許出願公開第２００６／０２２２７３１号

本発明は主請求項（複数可）において記載されると共に特徴付けられており、従属請求項は本発明の他の特徴を記載している。

本発明者らは、当業者に一般的に知られていない可能性がある現行の技術水準に関連する問題点の理解に到達した。本発明者らは、バルブステム閉鎖の終了時及び（部品冷却中の）バルブステムの閉位置において、バルブステムを閉鎖したままに維持するために最も高い力が必要であると考えている。バルブステムと連結されている既知のリニア電磁アクチュエーターの場合、この構成は、高い電流を用いることによって既知のアクチュエーターを通電することを必要とする可能性があり、これは、アクチュエーターのコイルの不都合な過熱につながり、したがってこれらの既知のアクチュエーターの寿命を縮める。既知のアクチュエーターには、その好適に長い耐用年数を確実にするために、通常はコイルのスイッチオン時間に制限があるが、特定の用途（例えばバルブステムの閉鎖時間及び／又は全体のサイクル時間の比率等）の場合は、サイクル時間を増やすことなく（すなわち、サイクル時間を短く抑えることは全体的な製造コストを低減するために非常に重要である）電流に課されるこの制限を守ることは非常に難しいであろう。加えて、本発明者らは、油圧作動機構及び／又は空気圧作動機構が封止部において摩擦を受け、この構成は不都合なことにゲートの作動遅延及び効果的なゲートの閉鎖力の損失につながると考えている。

本発明は、油圧（oil）作動式ホットランナーシステムの使用が可能ではないクリーンルームの用途（すなわち医療用成形）において用いることができるホットランナーシステムを提供する。ホットランナーシステムにおける電磁作動は、医療用品製造業者が、既知の油圧作動式ホットランナーシステムと関連する油圧油に起因する、あり得る（不慮の）汚染なく、成形システムをクリーンルーム環境において操作することを可能にする。別の利点は、任意選択的な油圧式補助装置を用いることなく完全に電動式の成形システム用のホットランナーシステムの提供である。また、別の可能な利点は、金型のシャットハイトを低減することである。

したがって、本発明の包括的な態様によると、移動可能な作動プレートと、該作動プレートに取り付けられているバルブステムであって、作動プレートの移動に応じて移動可能なバルブステムと、作動プレートに連結されている電磁アクチュエーターであって、作動プレートを作動可能に移動させるように構成されている電磁アクチュエーターとを含むホットランナーシステムが提供される。

本発明者らは、本発明の非限定的な実施の形態として、バルブステムを閉じたときに、電磁石及び永久磁石（すなわち、電磁アクチュエーターにおいて用いられる構成要素）間の距離が非常に小さく、これは、電磁石を励磁するのに低い電流を用いることによって（バルブステムに作用する）比較的高い閉鎖力を達成することができるという利点を提供し、それによって電磁石のコイルの極度の過熱のリスクがかなり低くなり、したがって電磁アクチュエーターの寿命が延びると考えている。

本発明の非限定的な実施形態のこれらの態様及び特徴並びに他の態様及び特徴は、次に添付の図面と併せて本発明の特定の非限定的な実施形態の以下の記載を検討すれば、当業者には明らかになるであろう。

本発明及びその実施形態は、本発明による例示的な（非限定的な）実施形態の以下の詳細な説明を添付の図面と併せて参照することによってより完全に理解されるであろう。

第１の非限定的な実施形態によるホットランナーシステム１０１を有する成形システム１００の概略図である。図１のホットランナーシステム１０１の概略図である。第２の非限定的な実施形態による図１のホットランナーシステム１０１の別の概略図である。

図面は必ずしも縮尺通りには描かれておらず、仮想線、概略図及び部分図によって示される場合がある。或る特定の場合では、実施形態の理解に必要ではないか又は他の細部の把握を難しくする細部は省略されている場合がある。

ここで、本発明の非限定的な実施形態（複数可）を詳細に参照する。

図１は、ホットランナーシステム１０１を有する成形システム１００の概略図を示す。ホットランナーシステム１０１は、成形システム１００によって支持されている金型アセンブリ１０３と協働する（すなわち、溶融物を金型アセンブリ１０３に分配する）ように構成されている。成形システム１００は、（ｉ）固定プラテン３０１と、（ｉｉ）固定プラテン３０１に対して移動可能である可動プラテン３０３とを有するプラテンアセンブリ３０４を備える。プラテンアセンブリ３０４は、ホットランナーシステム１０１を支持するように構成されている。プラテンアセンブリ３０４は、金型アセンブリ１０３を支持するように構成されている。金型アセンブリ１０３は、ホットランナーシステム１０１と接続されることになっている。成形システム１００、ホットランナーシステム１０１及び金型アセンブリ１０３はすべて別個に販売されているか、又は単一の製造供給元によって組み合わせて提供されることができることが理解されるであろう。成形システム１００、ホットランナーシステム１０１及び金型アセンブリ１０３は、当業者に既知である構成要素を含むことができることも理解され、これらの既知の構成要素は、本明細書では記載せず、少なくとも一部が例えば以下の参考文献に記載されている：（ｉ）OSSWALD/TURNG/GRAMANN著「射出成形ハンドブック（Injection Molding Handbook）」（ISBN: 3-446- 21669-2）、（ｉｉ）ROSATO AND ROSATO著「射出成形ハンドブック（Injection Molding Handbook）」（ISBN: 0-412-99381-3）、（ｉｉｉ）JOHANNABER著「射出成形機（Injection Molding Machines）」（第３版）（ISBN: 3-446-17733-7）、及び／又は、（ｉｖ）BEAUMONT著「ランナーとゲートの設計ハンドブック（Runner and Gating Design Handbook）」（ISBN: 1 -446-22672-9）。

図２は、図１のホットランナーシステム１０１の概略図を示す。ホットランナーシステム１０１は、（ｉ）作動プレート２０２、（ｉｉ）バルブステムアセンブリ３０５、及び（ｉｉｉ）電磁アクチュエーター２１０を備える。作動プレート２０２は移動可能である。バルブステムアセンブリ３０５は、作動プレート２０２に取り付けられている（接続されているか又は連結されている）。バルブステムアセンブリ３０５は、作動プレート２０２の移動に応じて移動可能である。電磁アクチュエーター２１０は、作動プレート２０２と少なくとも部分的に連結されている。電磁アクチュエーター２１０は、作動プレート２０２を作動可能に移動させるように構成されている。より具体的には、ホットランナーシステム１０１はまた、（ｉ）第１の固定プレート２０１、及び（ｉｉ）第１の固定プレート２０１からオフセットされている第２の固定プレート２０３を含む。第２の固定プレート２０３は、金型アセンブリ１０３と連結するように構成されている。作動プレート２０２は、第１の固定プレート２０１と第２の固定プレート２０３との間に位置付けられている（かつ第１の固定プレート２０１と第２の固定プレート２０３との間で移動可能である）。より具体的には、バルブステムアセンブリ３０５は、作動プレート２０２に取り付けられているバルブステム２０５を含む。バルブステム２０５は第２の固定プレート２０３を通って延びている。バルブステム２０５は、作動プレート２０２の移動に応じて開位置と閉位置との間で移動可能である。バルブステム２０５のそれぞれと作動プレート２０２とを連結するためにステムカプラー（stem coupler）２１１が用いられる。ステムカプラー２１１を用いて、（選択肢ｉ）バルブステム２０５のそれぞれと作動プレート２０２とを恒久的に連結することができるか、又は（選択肢ｉｉ）バルブステム２０５のそれぞれと作動プレート２０２とを一時的に連結することができるか、又は（選択肢ｉｉｉ）（選択肢ｉ）と（選択肢ｉｉ）との組み合わせを行うことができることが理解されるであろう。より具体的には、（選択肢ｉｉ）の場合、ステムカプラー２１１は（例えば）せん断ピンを含み、該せん断ピンは、該せん断ピンに作用する或る量の望ましくない力に応じてメカニカルヒューズのように壊れ、（選択肢ｉｉ）に従った構成によって、バルブステム２０５を不慮に破損するか又は曲げることなくバルブステム２０５が作動プレート２０２から有利に分離されることが可能となる。バルブステム２０５は、第２の固定プレート２０３を通って延びる通路によって第２の固定プレート２０３を通って延びる。バルブステム２０５は、金型アセンブリ１０３を、成形システム１００の押出機によって準備された溶融物で充填することを可能にするように構成されている。開位置では、バルブステム２０５は、溶融物が金型アセンブリ１０３の金型キャビティ（単数又は複数）に流れ込むことができるように配置される。閉位置では、バルブステム２０５は金型アセンブリ１０３内への溶融物の流れを可能にしない（すなわち阻止する）。電磁アクチュエーター２１０は、（ｉ）第１の固定プレート２０１、（ｉｉ）第２の固定プレート２０３、及び（ｉｉｉ）作動プレート２０２と連結される。電磁アクチュエーター２１０は、作動プレート２０２を第１の固定プレート２０１及び第２の固定プレート２０３に対して（すなわち第１の固定プレート２０１と第２の固定プレート２０３との間で）移動させるように構成されている。より具体的には、電磁アクチュエーター２１０は、（ｉ）第１の磁気アセンブリ２０４及び（ｉｉ）第２の磁気アセンブリ２０６を含む。第２の磁気アセンブリ２０６は作動プレート２０２によって支持されている。一変形形態によると、電磁アクチュエーター２１０の第１の磁気アセンブリ２０４は、作動プレート２０２と少なくとも部分的に連結される。別の変形形態によると、第１の磁気アセンブリ２０４は、第１の固定プレート２０１及び第２の固定プレート２０３によって支持される。作動プレート２０２は、第１の磁気アセンブリ２０４と第２の磁気アセンブリ２０６との間の（すなわち第１の磁気アセンブリ２０４及び第２の磁気アセンブリ２０６と関連する）磁場の相互作用に応じて移動可能である。より具体的には、第１の磁気アセンブリ２０４は、第１の固定プレート２０１及び第２の固定プレート２０３によって支持されている電磁石２１４を含む。第１の固定プレート２０１及び第２の固定プレート２０３は、電磁石２１４を確実にかつ支持するように受け入れる凹部を画定している。電磁石は、磁場が電流の流れによって生成されるタイプの磁石である。電磁石は、コイルに電流が流れると鉄心が磁石になるように鉄心の周りにワイヤーをらせん状に巻くことによって形成される一時磁石を含む。より具体的には、第２の磁気アセンブリ２０６は作動プレート２０２によって支持されている永久磁石２１６を含む。永久磁石は、磁場から取り出された後でもその磁性を保っている磁石であり、磁化されたままとなる材料から作製される磁石である。作動プレート２０２は、永久磁石２１６を支持及び固定するように受け入れる凹部を画定している。永久磁石２１６は、永久磁石２１６のＳ極又はＮ極が電磁石２１４に向いているように取り付けられる。電磁石２１４の場合、電磁石２１４に電流を印加することによってＳ極とＮ極とを切り替えることが可能であり、これによって、（ｉ）金型アセンブリ１０３の金型キャビティへの溶融物の流れを阻止又は防止するようにバルブステム２０５を作動して移動させることができるよう、２つのＮ極が互いに向き合っている場合に押す（すなわち作動を停止させる）力、又は、（ｉｉ）金型アセンブリ１０３の金型キャビティへの溶融物の流れを可能にするようにバルブステム２０５を作動して移動させることができるよう、Ｓ極とＮ極とが互いに向き合っている場合に励磁する（すなわち作動させる）力を作り出す。これらの磁場の相互作用によって、作動プレート２０２は、バルブステム２０５を（ｉ）開位置（溶融物が金型アセンブリ１０３へ流れ込む）と（ｉｉ）閉位置（溶融物が金型アセンブリ１０３へ流れ込むことが防止される）との間で移動させることができるように前後に移動することが可能である。

図３は、作動プレート２０２が電磁アクチュエーター２１０によって移動させられている場合に単一のバルブステム２０５が移動している、図１のホットランナーシステム１０１の別の概略図を示す。ノズルスタックアセンブリ１１０がバルブステム２０５を受け入れている。

上記の記載は、本発明のより関連のある非限定的な実施形態のいくつかを概説していることに留意されたい。本発明は多くの用途に用いることができる。したがって、この説明は特定の構成及び方法についてなされたものであり、本発明の意図及び概念は他の構成及び用途にも適していると共に適用可能である。当業者には、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、開示されている非限定的な実施形態に対する変更を行うことができることが明らかであろう。記載された非限定的な実施形態は、本発明のより代表的な特徴及び用途のうちのいくつかを例示するものに過ぎないと解釈されるべきである。開示されている本発明を他のやり方で適用することによって、又は本発明を当業者に既知であるやり方で変更することによって、他の有益な結果を実現することができる。これには、様々な非限定的な実施形態間での特徴、要素及び／又は機能の組み合わせ及び適合が含まれ、様々な非限定的な実施形態間での特徴、要素及び／又は機能の組み合わせ及び適合は、上記で別段の記載がない限り本明細書において明示的に意図される。

１００成形システム
１０１ホットランナーシステム
１０３金型アセンブリ
１１０ノズルスタックアセンブリ
２０１第１の固定プレート
２０２作動プレート
２０３第２の固定プレート
２０４第１の磁気アセンブリ
２０５バルブステム
２０６第２の磁気アセンブリ
２１０電磁アクチュエーター
２１１ステムカプラー
２１４電磁石
２１６永久磁石
３０１固定プラテン
３０３可動プラテン
３０４プラテンアセンブリ
３０５バルブステムアセンブリ

Claims

移動可能である作動プレート（２０２）と、
前記作動プレート（２０２）に取り付けられているバルブステムアセンブリ（３０５）であって、前記作動プレート（２０２）の移動に応じて移動可能であるバルブステムアセンブリ（３０５）と、
前記作動プレート（２０２）と少なくとも部分的に連結されている電磁アクチュエーター（２１０）であって、前記作動プレート（２０２）を作動可能に移動させるように構成されている電磁アクチュエーター（２１０）と、
を備えることを特徴とするホットランナーシステム（１０１）。
第１の固定プレート（２０１）と、
前記第１の固定プレート（２０１）からオフセットされている第２の固定プレート（２０３）と、
をさらに備え、
前記作動プレート（２０２）は、前記第１の固定プレート（２０１）と前記第２の固定プレート（２０３）との間に位置決めされて該第１の固定プレート（２０１）と該第２の固定プレート（２０３）との間で移動可能であり、
前記バルブステムアセンブリ（３０５）は、前記作動プレート（２０２）に取り付けられているバルブステム（２０５）を含み、該バルブステム（２０５）は、前記第２の固定プレート（２０３）を通って延在し、前記作動プレート（２０２）の移動に応じて開位置と閉位置との間で移動可能であり、
前記電磁アクチュエーター（２１０）は、（ｉ）前記第１の固定プレート（２０１）、（ｉｉ）前記第２の固定プレート（２０３）及び（ｉｉｉ）前記作動プレート（２０２）と連結されており、前記作動プレート（２０２）を前記第１の固定プレート（２０１）及び前記第２の固定プレート（２０３）に対して移動させるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のホットランナーシステム（１０１）。
前記電磁アクチュエーター（２１０）は、
前記第１の固定プレート（２０１）及び前記第２の固定プレート（２０３）によって支持されている第１の磁気アセンブリ（２０４）と、
前記作動プレート（２０２）によって支持されている第２の磁気アセンブリ（２０６）と、
を含み、
前記作動プレート（２０２）は、前記第１の磁気アセンブリ（２０４）及び前記第２の磁気アセンブリ（２０６）と関連する磁場の相互作用に応じて移動可能である、
ことを特徴とする請求項２に記載のホットランナーシステム（１０１）。
前記第１の磁気アセンブリ（２０４）は、
前記第１の固定プレート（２０１）及び前記第２の固定プレート（２０３）によって支持されている電磁石（２１４）を含み、
前記第２の磁気アセンブリ（２０６）は、
前記作動プレート（２０２）によって支持されている永久磁石（２１６）を含む、
ことを特徴とする請求項３に記載のホットランナーシステム（１０１）。
前記バルブステム（２０５）と前記作動プレート（２０２）とを少なくとも部分的に連結するステムカプラー（２１１）をさらに備え、該ステムカプラー（２１１）は、前記バルブステム（２０５）と前記作動プレート（２０２）とを一時的に連結し、望ましくない力が作用することに応じて壊れるせん断ピンを含み、それによって、前記バルブステム（２０５）は、不慮に破損することも曲がることもなく前記作動プレート（２０２）から分離されることが可能である、ことを特徴とする請求項４に記載のホットランナーシステム（１０１）。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の前記ホットランナーシステム（１０１）を支持するプラテンアセンブリ（３０４）を備える、ことを特徴とする成形システム（１００）。
金型アセンブリ（１０３）を支持すると共に、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の前記ホットランナーシステム（１０１）も支持するプラテンアセンブリ（３０４）であって、前記金型アセンブリ（１０３）は前記ホットランナーシステム（１０１）と接続されている、プラテンアセンブリ（３０４）を備える、ことを特徴とする成形システム（１００）。