JP3970353B2 - 側面ゲート式射出成形装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形装置に係り、ノズルから側面ゲートシールを経て複数個のキャビティに至る側面ゲートを構成する側面ゲート式射出成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
本出願人の所有する米国特許第４７９５３３８号明細書に示すように、ノズル縦軸に合わせてノズルから単一のゲートに至るチップゲートを構成したものはよく知られている。また、米国特許第４９８１４３１号明細書に示すように、ノズルから複数の端部ゲートシールを貫いて形成される端部ゲートについてもよく知られている。これらのシール手段は溶融材料の漏洩を防ぐためにフランジないしリムを用いているが、リムの外面と金型との気密接触を十分に保つ必要がある。
【０００３】
しかし、溶融材料によって加熱されるノズルの熱膨張および収縮を可能にするにはリムのまわりに僅かな間隙がなければならない。これは用途によっては申し分ないものであるが、リムの外面と金型との間で気密を保つのに必要とされる厳密な許容差が維持できない欠点がある。しかも、用途によって運転温度が変わるために端部ゲートシールの熱膨張は一様でなく、気密状態に変化が生じる。
【０００４】
本発明の目的は、側面ゲートシールを有し、環状の嵌合リムと金型内でゲートへ導く半径方向開口の外部摺動部との間が気密接触される射出成形装置を提供することによって、先行技術の欠点を、少なくとも部分的に解消することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は少なくとも１個のノズルと、複数個の側面ゲートシールとを備え、ノズルは後端部、金型内の中心開口を貫いて延びる前端部および円筒状の外面を有する前部本体ならびに金型内の複数個のキャビティを満たすように溶融材料を供給する内部を貫いて延びる中心通路を備え、中心開口はノズルの前部本体の外面との間に絶縁空間を保持する内面を備え、中心通路はノズルの後端部から延びる通路部および前部本体の前端部に近い通路部から外方向に分岐させた複数個の分岐通路部を有し、分岐通路部はそれぞれキャビティに延びるゲートと同芯に保持されており、側面ゲートシールはそれぞれ内側端部、外側端部およびこれらの端部間に延びる中心孔を具備すると共に、溶融材料を中心通路からゲートに導くためにノズルの前部本体に分岐通路部とゲートとの間に同芯を保持し、絶縁空間を横切ってわたるように設けられてなる側面ゲート式射出成形装置において、金型がそれぞれゲートと同芯に保たれる外側摺動部および外側摺動部とゲートとの間に延びる内側案内部を有する外面部からなる半径方向開口を備え、側面ゲートシールがそれぞれチップ部を有する円錐部を囲み設けられる環状のリムを備えた外側端部を具備するとともに、リムを半径方向開口の外側摺動部と嵌合させて外側端部を金型の半径方向開口に収容させるように設けられており、これにより、リムと外側摺動部との気密接触が側面ゲートシールのチップ部をゲートの中心に芯出しつつ、ノズルを位置決めし、かつ半径方向開口の内側案内部と側面ゲートシールの円錐部との間に側面ゲートシールの中心孔から斜孔を経て流れる溶融材料が通る環状空間を形成するように構成したことを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の側面ゲート式マルチキャビティ射出成形装置の一実施の形態の一部を示している。この装置は溶融材料を金型１４内のキャビティ２０と通じたゲート１８に溶融材料通路１６を通して導くために金型１４内の中心開口１２に装着された数個のノズル１０を備えている。本実施の形態の数個のキャビティ２０は各々ノズル１０を囲み、それとの間に距離をおいて配置されており、また各ゲート１８は金型１４に装着されたゲートインサート２２を貫いて延びている。
【０００７】
さらに、ゲート１８は後により詳しく説明するように、それぞれ側面ゲートシール２４と同芯を保って配置されている。この側面ゲートシール２４はノズル１０のねじを刻んだシート部２８にねじで固定される内側端部２６を有する。
【０００８】
通常、金型は多様なプレートが適用可能であるが、本実施の形態では互いにボルト３６によって固定されたキャビティプレート３２とバックプレート３４との間にスペーサプレート３０が装着されている。このスペーサプレート３０とキャビティプレート３２とは位置決めピン（図示せず）によって正確に芯出しされている。キャビティ２０はゲートインサート２２の内部にその一部が延び、さらにゲートインサート２２が固く装着されるキャビティインサート３８の内部にも一部が延びている。
【０００９】
複数個のキャビティインサート３８はキャビティプレート３２に穿たれた貫通孔４０にノズル１０を囲み、ノズル１０との間に距離を保って配置されている。キャビティインサート３８を囲み、周方向に延びる冷却通路４２を通して加熱されるノズル１０とキャビティ２０との間を循環する冷却水が供給され、これらを冷却するようになっている。
【００１０】
ノズル１０はスペーサプレート３０とバックプレート３４との間に配置される分配マニホールド４４と互いに連結されている。また、ノズル１０は分配マニホールド４４にその後端部４６を当ててボルト４８によって固定されている。分配マニホールド４４は一体に設けられる電熱線５０によって加熱され、それと冷却されるスペーサプレート３０およびバックプレート３４との間には絶縁空間５２が保たれている。
【００１１】
射出成形機（図示せず）から射出された溶融材料はバックプレート３４に装着された位置決めリング５６の中心入口５４から溶融材料通路１６に流れ、さらに分配マニホールド４４内で分岐してそれぞれノズル１０の中心通路５８に達する。位置決めリング５６は絶縁リング６２を貫きバックプレート３４にかけて延びるボルト６０によって所定の位置に固定されている。この絶縁リング６２はグラス−エポキシ材料によって作られる。
【００１２】
また、位置決めリング５６は組み立て時に分配マニホールド４４とノズル１０との縦方向の移動を可能にし、また後に詳しく説明されるように熱膨張および収縮に備えるための分配マニホールド４４の入口部６６に突出しているスプルー軸６４を有する。
【００１３】
さらに、各ノズル１０は前端部７０および円筒状の外面７２を備えた前部本体６８を有する。また、ノズル１０はスペーサプレート３０の中心開口１２と嵌合させた位置決めフランジ７４を有する。この位置決めフランジ７４はノズル１０の前部本体６８をキャビティ２０間の中心に正確に芯出し、また、前部本体６８の外面７２と中心開口１２の内面とに絶縁空間７６を保持するためのものである。
【００１４】
ノズル１０の中心通路５８は後端部４６から前部本体６８の前端部７０の近くで外側に分岐する複数個の分岐通路部８２にかけて延びる通路部８０を有する。さらに、ノズル１０は一体に設けられる電熱線８４によって加熱される。この電熱線８４は中心通路５８の通路部８０を囲むように設けられ、外側に突出している外部ターミナル８６を有する。ノズル１０の前端部７０の近くには運転温度を監視するための熱電対８８が延びている。
【００１５】
側面ゲートシール２４は、それぞれノズル１０の前部本体６８に形成されたシート部２８にねじで固定され、ノズル１０を囲む絶縁空間７６を横切って延びている。さらに、側面ゲートシール２４はノズル１０に固定する際、レンチを掛けて回すための六角部８９を有する。また、側面ゲートシール２４は中心通路５８の分岐通路部８２から流れる溶融材料を流入させるため芯出しされた中心孔９０を有する。
【００１６】
図２および図３に示すように、側面ゲートシール２４は円錐部９６を囲む環状のリム９４を備えた外側端部９２を有する。円錐部９６には先端を尖らせたチップ部９８が形成されている。一方、金型１４は、それぞれ側面ゲートシール２４の外側端部９２を受け入れるゲート１８と通じさせた半径方向開口１００を有する。この半径方向開口１００はゲート１８と同芯を保っている環状の外側摺動部１０４およびこの外側摺動部１０４からゲート１８にかけて延びる内側案内部１０６を備えた外面部１０２を有する。
【００１７】
側面ゲートシール２４は、それぞれ環状のリム９４を外側摺動部１０４と嵌合させながら、金型１４の半径方向開口１００に外側端部９２を収容するように装着されている。リム９４と外側摺動部１０４との間には気密を保持する接触が保たれるが、リム９４の外側端部１０８と、半径方向開口１００の外面部１０２の内側案内部１０６とは全く接触していない。したがって、側面ゲートシール２４のチップ部９８をゲート１８の中心に正確に芯出ししながら、ノズル１０を縦方向に位置決めし、一方、熱膨張に備えるために側面ゲートシール２４のリム９４を半径方向開口１００の外側摺動部１０４内で内および外側へ自由にすべらせることができる。
【００１８】
また、リム９４と外側摺動部１０４との接触により半径方向開口１００内側案内部１０６と、外側端部９２の円錐部９６との間に環状空間１１０が形成される。
【００１９】
図３に示すように、側面ゲートシール２４を貫く中心孔９０は溶融材料を環状空間１１０に導くために外側に延びる斜孔１１２を有する。溶融材料は、この後、環状空間１１０からチップ部９８を回りつつ、ゲート１８を通ってキャビティ２０に達する。
【００２０】
本実施の形態の側面ゲートシール２４の外側端部９２は、ノズル１０とキャビティ２０との間に冷却通路４２を形成するのに十分な空間を与えるように金型１４の開口１２の内面７８より遠い位置に延びている。
【００２１】
本装置の組み立て時、本実施の形態の各ノズル１０をボルト４８によって分配マニホールド４４に取り付ける。前部本体７０を取り付けたノズル１０を金型１４の開口１２を通して装着する。ノズル１０と分配マニホールド４４とをシート部２８に側面ゲートシール２４を容易に組み立てるのに十分な空間が保持されるところまで進める。その後、分配マニホールド４４とノズル１０とを図１に示される位置に引き戻し、それぞれ側面ゲートシール２４に合わせてゲートインサート２２を装着する。このとき、ゲートインサート２２を下側から上に向かって挿入し、さらに側面ゲートシール２４の外側端部９２を覆うように内側にすべらせて取り付ける。この後、ボルト（図示せず）によってゲートインサート保持プレート１１４を固定する。
【００２２】
ゲートインサート保持プレート１１４はゲートインサート２２がそこに収容される取り付け１１６を有する。これはゲートインサート２２を保持するのと同時に、ノズル１０を引き戻した位置に位置決めする。ゲートインサート保持プレート１１４の取り付け孔１１６とゲートインサート２２とは組み立てを容易にするために、一方、嵌め合いを固くするためにテーパに形成されている。組み立ての最後に、中心冷却通路１２０を備えたキャビティコア１１８をゲートインサート２２の孔１２２を通してキャビティインサート３８にかけて挿入し、所定の位置に固定する。勿論、洗浄あるいは交換のためにこれらのノズル１０および側面ゲートシール２４はこれと逆の手順によって取り外すことができる。
【００２３】
本装置の使用にあたり、図１に示すように、金型１４内に上記した手順により組み立てる。分配マニホールド４４とノズル１０とを予め決められた運転温度に加熱するためにそれぞれの電熱線５０、８４に電気を供給する。上記のように、ノズル１０はゲートインサート２２の半径方向開口１００に装着された側面ゲートシール２４のリム９４によって縦方向に位置決めされている。装置の加熱が完了したとき、ノズル１０の熱膨張により浮いている分配マニホールド４４が僅かに後方に変位する。この変位は分配マニホールド４４の入口部６６の内部ですべるスプルー軸６４によって、さらにスペーサプレート２８の中心開口１２内ですべるノズル１０の位置決めフランジ６６によって吸収される。
【００２４】
図１に示した装置は複数個のノズル１０を備えたものであるが、１個だけのノズルによって構成するものでは分配マニホールドは不必要であり、ノズルの後端部を熱膨張および収縮に備えて僅かに前進、後退させるようにする。
【００２５】
さらに、加圧された溶融材料が予め決められたサイクルに従い射出成形機（図示せず）から溶融材料通路１６の中心入口５４に供給される。この溶融材料は分配マニホールド４４、ノズル１０、側面ゲートシール２４およびゲート１８を通ってキャビティ２０に達する。キャビティ２０が満たされた後、充填および冷却時間をおき、射出圧力を逃がす。さらに、ゲート１８から溶融材料が糸を引くのを避けるために溶融材料供給装置の圧力を下げる。その後、成形品を取り出すために金型１４を開く。成形品の放出後、金型１４を閉じる。このサイクルはキャビティ２０の大きさおよび成形される材料の種類によって決まるサイクル時間に従い、連続して繰り返される。
【００２６】
図４は本発明の他の実施の形態に係る側面ゲートシール２４を示している。
【００２７】
側面ゲートシール２４のリム９４はそれ以外の本体部と異なる材料によって製作される。本実施の形態においてはリム９４がステンレス鋼からなり、銅合金で製作された側面ゲートシール２４の本体部にレーザ溶接で接合されている。このステンレス鋼と銅合金とを組み合わせたものでは銅合金の高い熱伝導性により射出成形サイクル中、円錐部９６からチップ部９８の間で冷たい金型により冷却されて溶融材料の熱が失われるのを防ぐことができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明はノズルをゲートの中心に正確に芯出しして縦方向に位置決めすることが可能であり、一方、運転温度が変わるたびにその時の熱膨張および収縮に応じてノズルを変位させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による側面ゲート式射出成形装置を示す縦断面図。
【図２】図１に示した側面ゲートシールの斜視図。
【図３】図１に示した側面ゲートシールの気密接触の詳細を示す縦断面図。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る側面ゲートシールを示す分解縦断面図。
【符号の説明】
１０ ノズル
１２ 中心開口
１４ 金型
１８ ゲート
２２ ゲートインサート
２４ 側面ゲートシール
９２ 外側端部
９４ リム
１００ 半径方向開口
１０４ 外側シール部

Claims (11)

1. 金型（１４）内に延在する少なくとも一つの加熱ノズル（１０）と、内側端部（２６）と外側端部（９２）とを有する少なくとも一つの側面ゲートシール（２４）とを備え、
   加熱ノズル（１０）と金型（１４）との間に絶縁空間（７６）が設けられ、
   加熱ノズル（１０）は、当該ノズル（１０）を通過して金型（１４）内のキャビティ（２０）へ導くよう延在する中心通路（５８）を有し、
   前記金型（１４）は、ゲート（１８）へと導く開口（１００）を有し、
   各開口（１００）は、外側摺動部（１０４）を有する外面部（１０２）を有し、
   前記内側端部（２６）は、加熱部ノズル（１０）の前部本体（６８）に取り付けられており、
   側面ゲートシール（２４）は、絶縁空間（７６）を通って外方に延び、かつ加熱ノズル（１０）の中心通路（５８）とゲート（１８）との間で一直線状に延在し、
   外側端部（９２）は、金型（１４）内の開口（１００）内に受けられた側面ゲート式射出成形装置において、
   側面ゲートシール（２４）は、別体として製造され、外側端部（９２）に取り付けられた環状の嵌合リム（９４）を有し、
   当該環状の嵌合リム（９４）は、開口（１００）の外側摺動部（１０４）に嵌合し、
   前記嵌合リム（９４）と前記外側摺動部（１０４）との間の気密接触によって、ノズル（１０）がゲート（１８）に対して正確に位置決めされることを特徴とする側面ゲート式射出成形装置。
2. 環状の嵌合リム（９４）は第一材料から製造され、
   側面ゲートシール（２４）の残りは、第一材料より高い熱伝導性を有する第二材料から製造されることを特徴とする請求項１記載の側面ゲート式射出成形装置。
3. 環状の嵌合リム（９４）は、ステンレス鋼から製造され、
   側面ゲートシール（２４）は、銅合金から製造されることを特徴とする請求項１または２に記載の側面ゲート式射出成形装置。
4. 環状の嵌合リム（９４）は、側面ゲートシール（２４）の所定の位置にレーザ溶接されることを特徴とする請求項３記載の側面ゲート式射出成形装置。
5. 各開口（１００）は、外側摺動部（１０４）とゲート（１８）との間で延在する内側案内部（１０６）を有し、
   開口（１００）の外側摺動部（１０４）は、ゲート（１８）と同心で延在することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の側面ゲート式射出成形装置。
6. 嵌合リム（９４）は、チップ部（９８）を有する側面ゲートシール（２４）の円錐部（９６）の周りに延在し、
   各嵌合リム（９４）と金型（１４）内の開口（１００）の外側摺動部（１０４）との間の気密接触によって、開口（１００）の外面部（１０２）の内側案内部（１０６）と側面ゲートシール（２４）の円錐部（９６）との間の環状空間（１１０）が形成されることを特徴とする請求項５記載の側面ゲート式射出成形装置。
7. 少なくとも一つの側面ゲートシール（２４）は、側面ゲートシール（２４）を通過して延在する中心孔（９０）と、環状空間（１１０）内に溶融材料を搬送するよう斜めに延在する斜孔（１１２）とを有し、
   溶融材料は、斜孔（１１２）から、側面ゲートシール（２４）のチップ部（９８）の周縁外方を流れ、配列したゲート（１８）を通過してキャビティ（２０）まで達することを特徴とする請求項６記載の側面ゲート式射出成形装置。
8. チップ部（９８）は、開口（１００）の外面部（１０２）を超えて延在することを特徴とする請求項６または７に記載の側面ゲート式射出成形装置。
9. 側面ゲートシール（２４）は、加熱ノズル（１０）にネジ結合されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の側面ゲート式射出成形装置。
10. 少なくとも一つの加熱ノズル（１０）は、後端部（４６）、前端部（７０）を有する前部本体（６８）、および金型（１４）内の中心開口（１２）を通過して延在する略円筒形の外面部（７２）を有し、
    金型（１４）内の中心開口（１２）は、略円筒形の内面部（７８）を有し、
    絶縁空間（７６）は、加熱ノズル（１０）の前部本体（６８）の外面部（７２）と、金型（１４）内の中心開口（１２）の内面部（７８）との間に延在することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の側面ゲート式射出成形装置。
11. 中心通路（５８）は、加熱ノズル（１０）の後端部（４６）から延在する通路部（８０）と、加熱ノズル（１０）の前部本体（６８）の前端部（７０）に隣接する通路部（８０）から外方に分岐する少なくとも一つの横方向の分岐通路部（８２）とを有し、
    中心通路（５８）の各分岐通路部（８２）は、金型（１４）内の各ゲート（１８）と一直線状に延在することを特徴とする請求項１０記載の側面ゲート式射出成形装置。

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