JP4062382B2

JP4062382B2 - バルブゲート装置

Info

Publication number: JP4062382B2
Application number: JP20227898A
Authority: JP
Inventors: 与志信武田
Original assignee: 株式会社Ｉｐｍ; 株式会社インクス
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2018-07-16
Also published as: JP2000033634A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば熱可塑性樹脂の射出成形用金型装置などに利用されるバルブゲート装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
熱可塑性樹脂の射出成形に用いられる成形用金型装置であるホットランナー金型装置は、成形能率を高めるために、キャビティへのゲートまでの材料通路内の樹脂を加熱して常時溶融状態に保つものである。一方、製品となるキャビティ内の樹脂は冷却させて固化させなければならないため、ホットランナー金型装置では、何らかの手段によるゲートの開閉が必要である。このゲートの開閉方式として、バルブ体としてのバルブピンによりゲートを機械的に開閉するバルブゲート方式がある。
【０００３】
ゲートを機械的に開閉するバルブゲート装置では、例えば特開平２−２４３３１４号公報に記載されているように、内部が材料通路をなすとともに外周側にヒーターを設けたバルブケーシング内にバルブピンを内蔵している。そして、従来のバルブゲート装置では、一つのゲートに対応させて一つのバルブケーシングに一つの材料通路と一つのバルブピンを設けている。
【０００４】
そのため、従来のバルブゲート装置では、多数個取りの金型装置などにおいて複数あるゲートの間隔を小さくすることには限界があった。すなわち、外周側に設けられているヒーターなどを含めて筒状のバルブケーシングの外径を小さくすることには限界があるが、ゲートの間隔は、複数のバルブケーシングの配置可能な間隔によって制約を受け、ある限界以上に小さくすることはできない。そのため、特に小型の製品の成形において、キャビティの配置の点では、より多くのキャビティを配置可能であるにもかかわらず、ゲートの間隔によってキャビティの配置が制約を受け、取り数を多くできない問題があった。また、一つの製品に対して２つのゲートが必要な例えば２色成形において、ゲートの間隔を小さくできないことにより、小製品の２色成形は不可能になっていた。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので、特に小製品の成形において取り数を多くしたり、小製品の多色成形ないし多層成形を可能にしたりできるバルブゲート装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、前記目的を達成するために、成形用金型装置にあって、キャビティへのゲートを開閉するバルブゲート装置において、一端部にフランジ部を有する一つのバルブケーシングに、複数ある前記ゲートにそれぞれ先端部が連通する複数の材料通路を形成するとともに、複数の前記ゲートをそれぞれ開閉する複数のバルブ体を組み込み、前記一つのバルブケーシング内の複数の材料通路を互いに分離し、これら複数の材料通路は、前記バルブケーシングの軸方向と平行をなすとともに、前記フランジ部において互いに離れる方向に屈曲しているものである。
【０００７】
成形時には、ゲートを開放した状態で、材料通路からゲートを介してキャビティ内に成形材料を充填し、その後、バルブ体によりゲートを閉じる。そして、複数あるゲートに対応して、一体のバルブケーシングに複数の材料通路および複数のバルブ体を設けたことにより、ゲート間隔を小さくすることが可能である。また、バルブケーシング内の複数の材料通路は互いに分離しているから、これらの材料通路を通る成形材料が混合することはなく、したがって、各材料通路に異なる成形材料を通すことができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明のバルブゲート装置において、前記一つのバルブケーシングに組み込まれた複数のバルブ体を互いに独立に動作可能としたものである。
【０００９】
複数のバルブ体が互いに独立して動作可能であるから、複数のゲートも別々に開閉可能である。これにより、多色成形あるいは多層成形が可能になる。
【００１０】
【発明の実施形態】
以下、本発明のバルブゲート装置の第１実施例について、図１から図３を参照しながら説明する。この第１実施例は単色成形の例である。図１は、本バルブゲート装置を組み込んだ成形用金型装置であるバルブゲート式金型装置を示している。同図において、１は固定型、２は可動型で、型体であるこれら固定型１および可動型２は、図示上下方向（型開閉方向）に互いに移動して開閉し、型閉時に相互間に製品形状のキャビティ3A,3Bを複数形成するものである。固定型１は、固定側型板６とこの固定型型板６の図示上面すなわち可動型２と反対側の面に固定された固定側受け板７と、この固定側受け板７の図示上面にスペーサーブロックを介して固定された固定側取り付け板（図示していない）とを備えており、この固定側取り付け板と固定側受け板７との間にはマニホールド８が設けられている。このマニホールド８には、材料通路であるランナー9A,9Bが内部に形成されている。このランナー9A,9Bは、射出成形機のノズル10から射出される成形材料である熱可塑性樹脂を前記各キャビティ3A,3Bへ分岐させるものである。そして、前記ランナー9A,9B内の熱可塑性樹脂は、マニホールド８に設けられた図示していないヒーターの加熱により常時溶融状態に保たれるようになっている。
【００１１】
また、前記固定側受け板７および固定側型板６には組み込み孔11が形成されており、この組み込み孔11の可動型２側の先端部に位置して固定側型板６には、２つの前記キャビティ3A,3Bにそれぞれ開口するゲート12A,12Bが形成されている。なお、これらゲート12A,12B間の間隔は、一例であるが７mm程度である。そして、前記組み込み孔11には、図２および図3にも示すバルブゲート装置13のバルブケーシング14が組み込まれている。このバルブケーシング14は、前記型開閉方向を軸方向とするほぼ円筒状に形成されているが、一端部にフランジ部15を有し、このフランジ部15が前記マニホールド８および固定側受け板７に固定されている。一方、バルブケーシング14のゲート12A,12B側の先端部は、２つのテーパー部16A,16Bが並べて形成されている。
【００１２】
そして、バルブケーシング14の内部には、互いに分離した２つの材料通路17A,17Bが形成されている。これらの材料通路17A,17Bは、バルブケーシング14の軸方向と平行になっているが、バルブケーシング14のフランジ部15において、互いに離れる方向に屈曲している。この屈曲部を形成するために、バルブケーシング14には入子18,19が埋め込まれて固定されている。そして、両材料通路17A,17Bは、フランジ部15において前記マニホールド８のランナー9A,9Bにそれぞれ連通している。一方、両材料通路17A,17Bのゲート12A,12B側の先端部は、材料通路17A,17Bの他の部分よりも径が小さいバルブピン支持孔20A,20Bになっており、前記両テーパー部16A,16Bの先端面にそれぞれ開口し、前記両ゲート12A,12Bに同軸的に対向して連通している。また、バルブピン支持孔20A,20Bの内面には、複数の凹溝21A,21Bが前記型開閉方向に貫通させて形成されている。
【００１３】
そして、バルブケーシング14内には、前記固定側取り付け板に設けられたバルブ駆動源である油圧シリンダー22の駆動により前記型開閉方向に移動して前記両ゲート12A,12Bをそれぞれ開閉するバルブ体としての２つのバルブピン23A,23Bが内蔵されている。本第１実施例では、１つのバルブゲート装置13において、両バルブピン23A,23Bは、１つの油圧シリンダー22により共通に駆動されるようになっている。これらバルブピン23A,23Bは、前記両材料通路17A,17B内にそれぞれ位置しているが、バルブケーシング14のフランジ部15にある入子19に形成された通孔24A,24Bを摺動自在に貫通しており、さらにマニホールド８を貫通している。また、両バルブピン23A,23Bのゲート12A,12B側の先端部は、前記両バルブピン支持孔20A,20Bにそれぞれ常時摺動自在に嵌合しており、前記両ゲート12A,12Bに挿脱自在に嵌合してこれらゲート12A,12Bをそれぞれ閉じるものである。
【００１４】
また、前記バルブケーシング14の円柱面をなす外周面には、両材料通路17A,17Bを共通に加熱するバンドヒーター26およびこのヒーター26を外側から覆うほぼ円筒状のヒーターカバー27が嵌合されている。なお、28は、ヒーター26に沿って設けられた温度センサーである。
【００１５】
前記バルブケーシング14のゲート12A,12B側先端部の外周側には円環状の段部31が形成されており、この段部31に短い円筒状の断熱リング32が嵌合されて固定されている。また、この断熱リング32の内周面には、空気断熱層を形成する凹溝33が形成されている。そして、断熱リング32の外周面が前記固定側型板６の組み込み孔11内に形成された同径の円柱面状の嵌合面34に嵌合している。これにより、バルブケーシング14がそのゲート12A,12B側先端部において固定型１の本体部をなす固定側型板６に支持されている。なお、嵌合面34以外においては、断熱のために、組み込み孔11の内面とバルブケーシング14あるいはヒーターカバー27の外面との間には隙間35が形成されている。また、断熱リング32は、隙間35のゲート12A,12B側の部分とヒーター26側の部分とを遮断している。
【００１６】
なお、図面では、キャビティ3A,3Bを2つのみ図示しているが、キャビティ3A,3Bの数はそれ以上であっももちろんよい。これに対応して、一つのバルブゲート装置13のみを図示してあるが、一つの金型装置に複数のバルブゲート装置13を組み込むことももちろん可能であり、通常は、複数のバルブゲート装置13を組み込む。
【００１７】
また、36は可動型２の可動側型板である。つぎに、前記の構成についてその作用を説明する。成形にあたっては、まず固定型１と可動型２とを型閉して、これら固定型１および可動型２間にキャビティ3A,3Bを形成した後、油圧シリンダー22の駆動により両バルブピン23A,23Bを可動型２から離れる方向へ移動させて両ゲート12A,12Bをそれぞれ開放する。なお、ゲート12A,12Bが開放された状態でも、バルブピン23A,23Bは、バルブケーシング14のバルブピン支持孔20A,20Bに嵌合したままである。そして、射出成形機のノズル10から固定型１内に成形材料である熱可塑性樹脂を射出する。この樹脂は、マニホールド８のランナー9A,9Bなどを通り、さらにバルブケーシング14内の両材料通路17A,17Bおよびバルブピン支持孔20A,20Bの周囲の凹溝21A,21Bを通って、両ゲート12A,12Bから両キャビティ3A,3B内にそれぞれ充填される。その後、保圧を経て、油圧シリンダー22の駆動により両バルブピン23A,23Bが可動型２の方へ移動し、両ゲート12A,12Bにそれぞれ嵌合してこれらゲート12A,12Bを閉じる。そして、キャビティ3A,3B内の樹脂すなわち製品が十分に冷却して固化した後、固定型１と可動型２とを型開して、成形された部品である製品を取り出す。その後、再び型閉が行われて以上の工程が繰り返され、成形が繰り返される。その間、バルブケーシング14の材料通路17A,17B内の樹脂はヒーター26の加熱により常時溶融状態に保たれる。
【００１８】
前記実施例の構成によれば、２のゲート12A,12Bに対してバルブゲート装置13を共通とし、その一つのバルブケーシング14に、両ゲート12A,12Bにそれぞれ連通する２つの材料通路17A,17Bを形成するとともに、両ゲート12A,12Bをそれぞれ開閉する２本のバルブピン23A,23Bを組み込み、材料通路 17A,17B は、バルブケーシング 14 の軸方向と平行になっているが、バルブケーシング 14 のフランジ部 15 において、互いに離れる方向に屈曲しているので、両ゲート12A,12B間の間隔を小さくできる。したがって、ゲート12A,12Bの間隔によるキャビティ3A,3Bの配置への制約が減り、特に小型の製品の成形において、取り数を多くできる。
【００１９】
つぎに、本発明の第２実施例について、図４および図５を参照しながら説明する。この第２実施例は、２色成形の例であるが、先に説明した第１実施例と対応する部分には、同一符号を付してその説明を省略する。２色成形は、第１の成形材料である１次樹脂R1による１次成形と第２の成形材料である２次樹脂R2による２次成形とが引き続いて行われるものであり、型閉した固定型１と可動型２との間には、１次成形用の1次キャビティ41Aと２次成形用の２次キャビティ41Bとが形成されるようになっている。１次キャビティ41Aを形成するために、可動型２には、可動コア42が前記型開閉方向に所定範囲移動可能に組み込まれている。この可動コア42は、図示していない油圧シリンダーなどにより駆動されて移動するものであり、図４に示すように、固定型型板６に突き当たって１次キャビティ41Aと後に２次キャビティ41Bになる部分とを封鎖するものである。そして、固定側型板６には、前記１次キャビティ41Aへ開口する１次ゲート12Aと、２次キャビティ41Bへ開口する２次ゲート12Bとが形成されている。
【００２０】
また、固定型１には、前記第１実施例と同じバルブゲート装置13が組み込まれている。このバルブゲート装置13は、前記第１実施例と同様に、一体のバルブケーシング14に、２つのゲート12A,12Bにそれぞれ連通する２つの材料通路17A,17Bを形成するとともに、両ゲート12A,12Bをそれぞれ開閉するバルブピン23A,23Bを組み込んだものである。
【００２１】
ただし、本第２実施例においては、一つのバルブケーシング14内の２つの材料通路17A,17Bには、2色射出成形機の１次ノズル10Aおよび２次ノズル10Bから別系統のランナー9A,9Bを介して異なる成形材料である樹脂が供給されるようになっている。また、両材料通路17A,17Bおよびゲート12A,12Bを完全に遮断して互いに独立したものとするために、固定側型板６の組み込み孔11の内面とバルブケーシング14あるいはヒーターカバー27の外面との間の隙間35において、断熱リング32よりもゲート12A,12B側の部分に位置して断熱封止部材としての断熱封止キャップ43を嵌合してある。この断熱封止キャップ43は、バルブケーシング14の両テーパー部16A,16Bにそれぞれ嵌合する２つの通孔44A,44Bを有しており、前記隙間35を封止しているとともに、この隙間35において両材料通路17A,17Bおよびゲート12A,12Bを遮断している。
【００２２】
また、本第２実施例において、一体のバルブケーシング14に組み込まれた両バルブピン23A,23Bは、別のバルブ駆動源である１次油圧シリンダー22Aおよび２次油圧シリンダー22Bにより個別に駆動されて、互いに独立して動作するようになっている。
【００２３】
なお、図面には一つのバルブゲート装置13のみを図示してあるが、前記第１実施例と同様に一つの金型装置に複数のバルブゲート装置13を組み込んで、多数個取りにすることももちろん可能である。
【００２４】
そして、成形時には、固定型１と可動型２とを型閉するとともに、図４に示すように、可動型２の可動コア42を固定型１の方へ移動させてその固定側型板６に突き当てる。この状態で、固定側型板６と可動側型板36と可動コア42との間に１次キャビティ41Aが形成される。そして、１次油圧シリンダー22Aの駆動によりバルブピン23Aを移動させて１次ゲート12Aを開放し、２色射出成形機の１次ノズル10Aから固定型１内に1次成形材料である１次樹脂R1を射出する。この１次樹脂R1は、マニホールド８の１次ランナー9Aなどを通り、さらにバルブケーシング14内の一方の材料通路17Aおよびバルブピン支持孔20Aの周囲の凹溝21Aを通って、１次ゲート12Aから１次キャビティ41A内に充填される。その後、保圧を経て、１次油圧シリンダー22Aの駆動によりバルブピン23Aが移動し、１次ゲート12Aに嵌合してこの１次ゲート12Aを閉じる（以上、１次成形）。
【００２５】
そして、１次キャビティ41A内の１次樹脂R1がある程度冷却して固化した後、図５に示すように、可動型２の可動コア42を固定型１から離れる方向に移動させる。これにより、固定側型板６と可動側型板36と１次キャビティ41A内で固化した１次樹脂R1との間に２次キャビティ41Bが形成される。そして、２次油圧シリンダー22Bの駆動によりバルブピン23Bを移動させて２次ゲート12Bを開放し、２色射出成形機の２次ノズル10Bから固定型１内に２次成形材料である２次樹脂R2を射出する。この２次樹脂R2は、マニホールド８の２次ランナー9Bなどを通り、さらにバルブケーシング14内の他方の材料通路17Bおよびバルブピン支持孔20Bの周囲の凹溝21Bを通って、２次ゲート12Bから２次キャビティ41B内に充填される。その後、保圧を経て、２次油圧シリンダー22Bの駆動によりバルブピン23Bが移動し、２次ゲート12Bに嵌合してこの２次ゲート12Bを閉じる（以上、２次成形）。こうして、キャビティ41A,41Bにおいて１次樹脂R1と２次樹脂R2とが一体化された製品が成形されるが、この製品が十分に冷却して固化した後、固定型１と可動型２とを型開して、成形された製品を取り出す。その後、再び型閉が行われて以上の工程が繰り返され、成形が繰り返される。
【００２６】
以上の成形において、１次キャビティ41Aまでの材料通路17Aおよび１次ゲート12Aと、２次キャビティ41Bまでの材料通路17Bおよび２次ゲート12Bとは互いに完全に独立しているから、キャビティ41A,41B以外で１次樹脂R1と２次樹脂R2とが混合することはない。
【００２７】
本第２実施例のように、一つのバルブゲート装置13の一体のバルブケーシング14に、互いに独立した２つの材料通路17A,17Bを形成するとともに、互いに独立して動作可能な２本のバルブピン23A,23Bを組み込んだことにより、１次ゲート12Aと２次ゲート12Bとの間の間隔を小さくできる。したがって、小型の製品であっても、これを2色成形することが可能になる。
【００２８】
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、前記実施例では、一つのバルブケーシング14に２つの材料通路17A,17Bおよび２つのバルブピン23A,23Bを設けたが、一つのバルブケーシングに設ける材料通路およびバルブピンの数は２つには限らず、３つ以上の材料通路およびバルブピンを設けることもできる。したがって、前記多色成形についても、前記第２実施例の２色成形には限らず、３色以上の多色成形も可能である。また、2色成形の他、２層成形ないし多層成形にも、本発明は適用可能である。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１の発明のバルブゲート装置によれば、一端部にフランジ部を有する一つのバルブケーシングに、複数ある前記ゲートにそれぞれ先端部が連通する複数の材料通路を形成するとともに、複数の前記ゲートをそれぞれ開閉する複数のバルブ体を組み込み、前記一つのバルブケーシング内の複数の材料通路を互いに分離し、これら複数の材料通路は、前記バルブケーシングの軸方向と平行をなすとともに、前記フランジ部において互いに離れる方向に屈曲しているので、複数のゲートの間隔を小さくでき、したがって、ゲートの間隔によるキャビティの配置への制約が減り、例えば小型の製品の単色成形において、取り数を多くできる。
【００３０】
請求項２の発明のバルブゲート装置によれば、請求項１の発明の効果に加えて、一つのバルブケーシングに組み込まれた複数のバルブ体を互いに独立に動作可能としたので、小型の製品の多色成形ないし多層成形が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバルブゲート装置の第１実施例を示す断面図である。
【図２】同上底面図である。
【図３】同上平面図である。
【図４】本発明のバルブゲート装置の第２実施例を示す断面図である。
【図５】同上２次成形時の断面図である。
【符号の説明】
3A,3B キャビティ
12A,12B ゲート
15 フランジ部
17A,17B 材料通路
23A,23B バルブピン（バルブ体）
41A １次キャビティ（キャビティ）
41B ２次キャビティ（キャビティ）

Claims

成形用金型装置にあって、キャビティへのゲートを開閉するバルブゲート装置において、一端部にフランジ部を有する一つのバルブケーシングに、複数ある前記ゲートにそれぞれ先端部が連通する複数の材料通路を形成するとともに、複数の前記ゲートをそれぞれ開閉する複数のバルブ体を組み込み、前記一つのバルブケーシング内の複数の材料通路を互いに分離し、これら複数の材料通路は、前記バルブケーシングの軸方向と平行をなすとともに、前記フランジ部において互いに離れる方向に屈曲していることを特徴とするバルブゲート装置。
前記一つのバルブケーシングに組み込まれた複数のバルブ体を互いに独立に動作可能としたことを特徴とする請求項１記載のバルブゲート装置。