JP3028407B2 - 射出成形型用バルブゲート装置 - Google Patents

射出成形型用バルブゲート装置

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JP3028407B2
JP3028407B2 JP8124716A JP12471696A JP3028407B2 JP 3028407 B2 JP3028407 B2 JP 3028407B2 JP 8124716 A JP8124716 A JP 8124716A JP 12471696 A JP12471696 A JP 12471696A JP 3028407 B2 JP3028407 B2 JP 3028407B2
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valve
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molten resin
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一良 関根
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Yoshino Kogyosho Co Ltd
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    • B29C45/26—Moulds
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    • B29C45/28—Closure devices therefor
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    • B29C45/2806—Closure devices therefor consisting of needle valve systems
    • B29C2045/2855—Closure devices therefor consisting of needle valve systems intersecting the nozzle or runner channel

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高品位製品の成
形を可能とする成形性の優れた新規な射出成形型用バル
ブゲート装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種のバルブゲート装置は、
射出成形される際の樹脂の流通経路およびゲートを開閉
するバルブピンの往復作動構成に幾多の技術的提案がな
されているが、概してプローブ本体に縦装されるバルブ
ピンの往復作動位置に沿ってバルブピンと同一配置個処
か或はバルブピンと劃離された構成をもつものが多い。
【０００３】いずれにしろ、バルブピンが開閉するゲー
トに対し、溶融樹脂の流路は、バルブピンの側方より斜
め方向のコーナー部すなわち樹脂の流れ方向がバルブピ
ンの軸方向に変化する個処を備える。
【０００４】例えば、特開平１−１９２５１６号公報に
示される構成では、コーナー部に続いてバルブピンを中
心とする環状のノズルダクト（室）を設けているので、
このノズルダクトへ流入する溶融樹脂は、分流ないし乱
流の発生を防止できない。
【０００５】また、特開平２−２３３２２４号公報に示
される構成では、バルブピンの往復作動路の外周より隔
離して溶融樹脂を流しているが、四個処の断面円形の樹
脂通路で分流されておりかつバルブピンの先端が臨まれ
るゲート近傍の断熱用の空隙に開口して溶融樹脂を導出
合体化させて射出させているので樹脂の分流とその分流
された樹脂の混合一体化は避けられず、その上空隙での
樹脂の滞留が防ぐことができないし、溶融樹脂が導出す
る個処に流速変化を伴う構成のコーナー部を設けること
が不可欠である。
【０００６】さらに、特開平２−１７９７１８号公報
（特公平７−２９３４１号）に示される構成では、コー
ナー部がプローブ本体の上部に設けられ、バルブピンの
往復作動路の一方側に断面三日月形に溶融樹脂流路が形
成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、特開平１−
１９２５１６号公報および特開平２−２３３２２４号公
報のいずれの技術構成も、分流ないし乱流さらには滞流
などの成形操作の際の溶融樹脂の流れに不均衡を生じ、
この不均衡が原因で成形品に不均一なウエルドが現われ
る。特にＰＣ（ポリカーボネート）やＰＭＭＡ（アクリ
ル）樹脂等を使用するディスク（ＣＤ等）成形の場合
は、成形品のウエルド部とその周囲に歪となって現われ
歩留まりが悪くなるという問題がある。
【０００８】また、特開平２−１７９７１８号公報に示
される技術構成では、溶融樹脂の流路が断面三日月形で
あるため、薄肉部と厚肉部との間で流速の変化が起り、
密度のバラツキをもった樹脂が射出されることとなり、
その結果成形品に歪となって現われると共に、また流速
の遅い部分の樹脂は、滞留時間が長くなり物性の劣化
や、熱安定性の悪い樹脂の場合は樹脂焼けを起したり、
また樹脂の色替えの際も流速の遅い部分はなかなか色が
替らず、多量の樹脂を捨てなければならないという不都
合もあった。
【０００９】さらに、流路の断面形状が三日月形の場
合、流動断面積に対して外周長が長くなることになり、
壁面抵抗が増大して圧力損失の増加につながるという問
題がある。
【００１０】このような不都合、問題に加えて、流路内
にバルブピンや案内ケース等があったり、流路が複数あ
る場合も流動断面積に対する壁面抵抗が増大することと
なり、圧力損失の増加につながるという問題がある。
【００１１】さらに、上述の公知公報で示される技術内
容では、プローブ本体をボディヒータのみで昇温してお
り、プローブ本体先端での加熱手段を有していないの
で、プローブ先端での温度低下に起因する樹脂冷却固化
の傾向が大きくそれに伴う流動抵抗の増大と成形立上げ
や、樹脂替え、さらには色替えを困難にしている。
【００１２】この発明は叙上の点に着目して成されたも
ので、バルブピンの往復作動機構とは別個に設けた溶融
樹脂流路の先端を緩やかな屈曲部を介してゲート近傍に
開口し、溶融樹脂の分流を完全になくして成形品の強度
減少を防ぎ、常に均一な溶融樹脂の流通状態を附与させ
てウエルドや歪のない均質均等な高品位成形品を得られ
るようにした射出成形型用バルブゲート装置を提供する
ことにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明は、以下の構成
によって上述の課題を解決した。
【００１４】
【００１５】（１）プローブ本体を介して溶融樹脂を射
出成形の都度、バルブピンを往復動させてバルブゲート
を開閉する装置であって、前記プローブ本体は、バルブ
ピンの先端部が挿通し溶融樹脂を流通できる挿通孔と溶
融樹脂流通孔の先端に相当し前記挿通孔に通ずる緩やか
な屈曲部とボディヒータとを設けた外側プローブ体と、
この外側プローブ体内に挿着され前記バルブピンの挿通
孔と一致するバルブピンを備えたバルブピン孔と前記緩
やかな屈曲部と通ずる溶融樹脂流通孔を設けた内側プロ
ーブ体とによって構成されて成ることを特徴とする射出
成形型用バルブゲート装置。
【００１６】（２）前項（１）に示すプローブ本体の先
端でバルブピンの先端が臨まれる個処にバルブピンを包
囲するようにチップヒータを附設して成ることを特徴と
する射出成形型用バルブゲート装置。
【００１７】（３）プローブ本体の外側プローブ体に円
錐頭部を設け、この円錐頭部の所望個処に固定金型との
係止位置を定める先端ガイド部を設けたことを特徴とす
る前項（１）記載の射出成形用バルブゲート装置。
【００１８】（４）バルブピンの挿通孔は、この挿通孔
を往復動するバルブピンとの間で溶融樹脂が流通できる
間隙を形成して成ることを特徴とする前項（１）記載の
射出成形用バルブゲート装置。
【００１９】（５）バルブピンが挿通作動するバルブピ
ン孔と挿通孔を、プローブ本体の中心軸上より偏倚させ
た位置に縦設して成ることを特徴とする前項（１）ない
し（４）いずれか記載の射出成形型用バルブゲート装
置。
【００２０】（６）プローブ本体の内側プローブには、
ヒートパイプを縦装させて成ることを特徴とする前項
（１）記載の射出成形用バルブゲート装置。
【００２１】
【作用】射出操作時の溶融樹脂は、プローブ本体に設け
た一個の溶融樹脂流路を通り緩やかな屈曲部を通過して
バルブピンの先端部分が往復移動する挿通個処すなわ
ち、挿通孔を経てゲートよりキャビティ内に迅速有効に
注入される。
【００２２】このような射出操作に際してゲートに向う
溶融樹脂は緩やかな屈曲部を通過するのみで溶融樹脂の
流速変化は殆どなく均一に流動すると共に、緩やかな屈
曲部に貯溜する溶融樹脂も射出操作の都度押し出されて
前進し滞溜することはない。さらにバルブピンの先端部
分が臨まれる挿通孔内に貯溜する溶融樹脂は、バルブピ
ンの往復動作のうち、前進時に逆流を妨げないように挿
通孔とバルブピンとの間に設けた間隙を通過できるよう
に構成してあるのでゲートを閉塞する上で無理なく軽快
に行えて過大な力を必要としない。
【００２３】さらにまた、挿通孔の外周に配設したチッ
プヒータを働かせることにより冷却固化ないし半固化，
硬化状態にある挿通孔内の樹脂を再加熱して溶融させる
ことができるので繰返しの射出操作を能率よく行うこと
ができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
説明する。
【００２５】（第１の実施の形態）図１ないし図３に示
すものは、この発明の基本的形態を示すもので、図１は
マニホールドに組込んで示す縦断正面図でバルブピンを
開いた状態を示し、図２は同上の構成でバルブピンの開
量を少なくした状態を示し、図３は同じく同上の構成で
バルブピンを閉じた状態を示している。
【００２６】図面において１はプローブ本体を示し、内
側プローブ体１ａと外側プローブ体１ｂとによって一体
的に構成されている。
【００２７】２は外側プローブ体１ｂの外周側に内蔵し
て捲装したコイルヒータなどで形成されるボディヒー
タ、３はバルブピンを示し、内側プローブ体部１ａに縦
通されるバルブピン孔４内に往復動自在に嵌挿させると
共に外側プローブ体１ｂの挿通孔５内を貫通してキャビ
ティ（図示せず）に通ずるバルブゲート６を開閉できる
ようになっている。そして、そのバルブピン３はバルブ
ゲート６のゲート側に近い下側でその外周を支持できバ
ルブピン孔４の一部に形成されるバルブピンガイド部４
ａにより往復作動を確実に保持でき、しかもバルブピン
３の先端がバルブゲート６をそのゲートランド６ａと嵌
合して確実に閉塞できるようになっている。
【００２８】７は内側プローブ体１ａの前記バルブピン
孔４とは離れた別の個処に縦通させた一個の溶融樹脂流
通孔で、できる限り断面円形を備えさせて、溶融樹脂の
流通を抵抗を低減させている。８はこの溶融樹脂流通孔
７の先端の傾斜部７ａと一致して開口する外側プローブ
体１ｂの挿通孔５に通ずる緩やかな屈曲部で外側プロー
プ体１ｂに設けられる。なお、この傾斜部７ａの構成に
代え、溶融樹脂流通孔７自体に緩やかな傾斜を与えて形
成して省略することもできる。
【００２９】９は多数のプローブ本体１の基部を固着し
たマニホールド、１０はプローブ本体１の下部の円錐頭
部１１に設けた先端ガイド部１２で係止固着できる射出
成形用金型の固定型を示し、この固定型１０に前記ゲー
トランド６ａを含むバルブゲート６が穿たれている。１
３は挿通孔５の外周で外側プローブ体１ｂに設けたチッ
プヒータ、１４は温度センサを夫々示す。
【００３０】なお、このチップヒータ１３と前記ボディ
ヒータ２とは２回路以上の分割制御は勿論のこと１回路
制御も自由に選択できる。
【００３１】叙上の構成に基づいて、作用を説明する。
【００３２】マニホールド９より各金型に向けて射出さ
れた溶融樹脂は、各プローブ本体１の一個の溶融樹脂流
通孔７を介して先端近くの傾斜部７ａより緩やかな屈曲
部８を経てバルブピン孔４の下部に達し、挿通孔５を通
ってバルブゲート６より固定型１０と図示しない可動型
との間で形成されるキャビティ内に注入される。
【００３３】溶融樹脂は、その流路がプローブ本体１内
でその流動を妨げる極端な屈曲部や、分流などで分散さ
れる不都合がなく、殆どストレートな流動操作で進行す
るのでウエルドとか歪みを生ずることがない。
【００３４】射出操作修了と同時にバルブピン４が図２
を経て図３の状態に至るまで下降し、バルブゲート６を
閉じ、以後、型締成形操作が開始される。
【００３５】所定時間の型締操作後、図示しない可動型
が後方へ移動し開型操作を行ってキャビティ内の成形品
を取出してから再び可動型を現位置に移動させて閉型操
作を行うものであるが、その操作中バルブピン４は図２
を経て図１の状態に復帰される。
【００３６】以上で１回の射出成形操作が完了するが同
一操作を反覆して連続成形を行うことができる。
【００３７】以上の作用によれば溶融樹脂は、バルブピ
ン４とは全く異なる独立した一個の溶融樹脂流通孔７を
介して分流することなく傾斜部７ａならびに緩やかな屈
曲部８を経てバルブピン孔４の下端より挿通孔５内を通
ってバルブゲート６に向い、このゲート６よりキャビテ
ィ内にきわめて無理なく滑らかに注入されるので成形品
の強度減少を防ぎ、しかも溶融樹脂の流れの変化変動に
よって生ずるウエルドや歪みの発生がなくなりきわめて
高品位な成形品を歩留まり良く成形できる。
【００３８】なお、プローブ本体１の先端に設けたチッ
プヒータ１３を射出操作の直前に働かせて半固化ないし
半硬化状態に冷えた挿通孔５部分の樹脂を再加熱溶融さ
せることにより、射出操作を無理なく能率良く行わせる
ことができる。また、このチップヒータ１３は高密度に
捲回したコイルヒータを用いればプローブ本体１の先端
の挿通孔５近傍の温度低下を補う予備加熱や、成形サイ
クルに合わせた間欠加熱による温度差をつけた他の制御
もできる。
【００３９】ところで、この発明の実施の形態では、溶
融樹脂流通孔７を流通する溶融樹脂に対しボディヒータ
２とチップヒータ１３との２種類が組込まれてあり、コ
イルヒータのボディヒータ２は、長手方向でコイルの捲
き量の密度に変化をもたせ、温度の下がり易い部分は高
密度の捲き量にして温度分布を一様化、均一化を図って
いると共に温度センサ１４による温度制御により温度幅
の少ない樹脂の成形も成形可能としている。
【００４０】また、プロープ本体１の円錐頭部１１に設
けた先端ガイド部１２によって固定型１０と係止固定で
きるのでバルブピン３を支持する挿通孔５とバルブゲー
ト６との芯合わせを容易にできる。
【００４１】（第２の実施の形態）図４に示す実施の形
態のものは、前記第１の実施の形態の構成のうち外側プ
ローブ体１ｂに設けた緩やかな屈曲部８の構成を殆ど無
くし、これに代え切欠状の屈曲部８ａとし、バルブピン
３を少し前進させて流動時の横方向の力をランナーに相
当する溶融樹脂流通孔７で受けるようにしたものであ
る。
【００４２】この実施の形態の作用効果も前記第１の実
施の形態に示すものと実質同一であるのでその説明を省
く。
【００４３】（第３の実施の形態）図５に示すものは、
図１ないし図３に示す第１の実施の形態のうち、先端ガ
イド部のみを異にし他は全く同一に構成したものであ
る。
【００４４】すなわち、図５に示す形態のものは、プロ
ーブ本体１の円錐頭部１１の最先端個処のバルブピン３
の挿通孔５を中心としてその外周に環状突部とした先端
ガイド部１２ａを設け、この先端ガイド部１２ａと係合
できる凹処を固定型のバルブゲード６の周縁に形成して
両者が確実に係合できるようにし、これにより芯合わせ
を能率よく確実に組込ませることができるようにしたも
のである。
【００４５】なお、その他の作用効果は、第１の実施の
形態のものと実質同一であるのでその説明の詳細は省
く。
【００４６】（第４の実施の形態）図６（ａ），（ｂ）
は、この発明の他の実施の形態を示す。すなわち、この
実施の形態は、バルブピン孔４をプローブ本体１の中心
軸上より僅かな距離αだけ偏倚させて設け、これにより
溶融樹脂流通孔７も中心軸に近い個処に沿って縦設でき
るのでプローブ本体１の外径Ｌを第１，第２および第３
に示す実施の形態のものより小さくでき全体を小型化で
きる点を特徴とするもので、それ以外は既述した実施の
形態のものと同一であるので、その説明の詳細は省く。
【００４７】（第５の実施の形態）図７に示す実施の形
態は、プローブ本体が他の既述の実施の形態のものより
長尺なプローブ本体１Ａであることを特徴とし、その長
尺な分に相当するマニホールド９の下側からプローブ本
体１Ａの上部に亘ってヒータ１３を捲装して長尺部分を
流通する溶融樹脂の保温を補償している。
【００４８】他の構成は前記した実施の形態と同一であ
り作用効果も同一であるので、その詳細な説明は省く。
【００４９】（第６の実施の携帯）この実施の形態は、
図７で示す第５の実施の形態で捲装したボディヒータ２
に加えプローブ本体１にマニホールド９に達するヒート
パイプ１５を内蔵したことを特徴とし、これにより延長
された溶融樹脂流通孔７の加熱を補償すると共に、溶融
樹脂流通孔７の溶融樹脂に対してより温度の均一化を図
れる構成としたものである。
【００５０】なお、それ以外の構成、作用効果は前記し
た実施の形態のものと同一であるのでその詳細は省く。
【００５１】
【発明の効果】この発明によればプローブ本体内にそれ
ぞれ異なるバルブピン作動部分と溶融樹脂流通部分とを
設け、かつ溶融樹脂流路は１個の流通孔とし、射出時に
は樹脂の流路内からバルブピンを樹脂の分流がなくなる
位置まで抜くことによりバルブピンの裏側への樹脂の回
り込みやバルブピンに対する横方向の応力発生を最小限
にすることができるのでウエルドとか歪みのないきわめ
て高品位で優れた成形品が得られる。
【００５２】また、プローブ本体は、その先端ガイド部
が円錐頭部に設けてあるのでバルブピンとバルブゲート
との芯合わせを容易確実にしている。
【００５３】さらに、この発明に拠れば、プローブ本体
を内外両側プローブ体に分割できるのでランナーブロッ
クに相当する溶融樹脂流通孔を穿った内側プローブ体を
熱伝導性の高いＢｅ−Ｃｕ等の金属で形成し、ヒータブ
ロックに相当するボディヒータを備える外側プローブ体
には耐摩耗性など強度の高い鋼材を用いるなど使用に応
じて好みの金属材料を選択して組合わせ使用できる利点
がある。
【００５４】なお、この発明ではプローブ本体のボディ
ヒータとバルブゲートに配設したチップヒータとはそれ
ぞれ独立した少なくとも二回路で構成するかあるいは一
回路で働かせる構成とすることができるので、常に溶融
樹脂流通孔内の溶融樹脂に対する温度作用を均一化する
ことができるものであってこれにより成形の立上げ性
や、樹脂替えや、色替え性の良いしかも圧力損失の少な
い低圧成形が可能となる。
【００５５】さらにバルブピンが閉じた際、バルブピン
のバルブゲート近傍の挿通孔内に貯溜している僅かな樹
脂が一度固化してもチップヒータの再加熱により溶融状
態に戻すことが可能であると共にチップヒータの加熱時
間を長くすることにより、ゲートシールを遅らせて保圧
を十分にかけ、ヒケの少ない成形品を得ることが可能で
ある。
【００５６】そして、２ゲート以上のゲート間の流量バ
ランスをボディヒータによるプローブ本体のボディ温度
の変化で調整することが可能であり、その上バルブピン
の開き量を少なくし、流路の一部すなわち緩やかな屈曲
部に相当する挿通孔近傍を狭くすることで通常ではゲー
ト径を変化させて調整しなければならない不都合をゲー
ト径を変化させないでバランスの調整範囲を広げること
ができるなどの利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施の形態を示すマニホー
ルドに組込んでバルブピンを開いた状態の射出成形型用
バルブゲート装置の縦断正面図
【図２】 同上の作動状態の縦断正面図
【図３】 同上のさらに作動状態の縦断正面図
【図４】 この発明の第２の実施の形態を示す成形型用
バルブゲート装置の縦断正面図
【図５】 この発明の第３の実施の形態を示す成形型用
バルブゲート装置の縦断正面図
【図６】 （ａ）はこの発明の第４の実施の形態を示す
成形型用バルブゲート装置の縦断正面図、（ｂ）はその
上面図
【図７】 この発明の第５の実施の形態を示す成形型用
バルブゲート装置の縦断正面図
【図８】 この発明の第６の実施の形態を示す成形型用
バルブゲート装置の縦断正面図
【符号の説明】
１，１Ａ 内側プローブ体１ａと外側プローブ体１ｂと
より成るプローブ本体 ２ ボディヒータ ３ バルブピン ４ バルブピン孔 ４ａ バルブピンガイド部 ５ 挿通孔 ６ バルブゲート ６ａ ゲートランド ７ 溶融樹脂流通孔 ８，８ａ 緩やかな屈曲部 ９ マニホールド １０ 固定型 １１ 円錐頭部 １２，１２ａ 先端ガイド部 １３ チップヒータ １４ 温度センサ １５ ヒートパイプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−144347（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−77285（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−123227（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 45/26 - 45/44

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プローブ本体を介して溶融樹脂を射出成
    形の都度、バルブピンを往復動させてバルブゲートを開
    閉する装置であって、前記プローブ本体は、バルブピン
    の先端部が挿通し溶融樹脂を流通できる挿通孔と溶融樹
    脂流通孔の先端に相当し前記挿通孔に通ずる緩やかな屈
    曲部とボディヒータとを設けた外側プローブ体と、この
    外側プローブ体内に挿着され前記バルブピンの挿通孔と
    一致するバルブピンを備えたバルブピン孔と前記緩やか
    な屈曲部と通ずる溶融樹脂流通孔を設けた内側プローブ
    体とによって構成されて成ることを特徴とする射出成形
    型用バルブゲート装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に示すプローブ本体の先端でバ
    ルブピンの先端が臨まれる個処にバルブピンを包囲する
    ようにチップヒータを附設して成ることを特徴とする射
    出成形型用バルブゲート装置。
  3. 【請求項３】 プローブ本体の外側プローブ体に円錐頭
    部を設け、この円錐頭部の所望個処に固定金型との係止
    位置を定める先端ガイド部を設けたことを特徴とする請
    求項１記載の射出成形用バルブゲート装置。
  4. 【請求項４】 バルブピンの挿通孔は、この挿通孔を往
    復動するバルブピンとの間で溶融樹脂が流通できる間隙
    を形成して成ることを特徴とする請求項１記載の射出成
    形用バルブゲート装置。
  5. 【請求項５】 バルブピンが挿通作動するバルブピン孔
    と挿通孔を、プローブ本体の中心軸上より偏倚させた位
    置に縦設して成ることを特徴とする請求項１ないし４い
    ずれか記載の射出成形型用バルブゲート装置。
  6. 【請求項６】 プローブ本体の内側プローブには、ヒー
    トパイプを縦装させて成ることを特徴とする請求項１記
    載の射出成形用バルブゲート装置。
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