JP3970353B2 - 側面ゲート式射出成形装置 - Google Patents
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Description
【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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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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