JP4221056B2 - 射出成形金型用のゲートノズル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズル内を流通する溶融樹脂の温度制御が容易な射出成形金型用の小径なゲートノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形金型のホットランナー構造のゲートノズル内を圧送される溶融樹脂の温度を正確に測定するため、熱電対を上記ノズルに配置する提案がされている。
例えば、図４(Ａ)に示すように、射出成形金型５０は、固定側金型５１と可動側金型６６とからなる。固定側金型５１は、マニホールドプレート５２、固定側入子取付板５３、ゲートノズル５４、固定側入子６３、およびストリッパープレート６４を含む。ゲートノズル５４は、その後端部５５でマニホールドプレート５２に支持され且つその先端側にノズルチップ５７をネジで固定すると共に、中心部の溶融樹脂の流路５６には、同軸心で且つスライド可能な細長いバルブステム５８が挿通している。流路５６には、図示しないマニホールドを通じて溶融樹脂が図４(Ａ)で右側から左側に向けて圧送される。
【０００３】
また、可動側金型６６は、図４(Ａ)に示すように、成形品部(キャビティ)６７の一部を形成する可動側入子６８および可動側取付板６９などからなり、図示で左右方向に移動可能とされている。可動側入子６８は、前記固定側入子６３と協働して断面ほぼコ字形の成形品部６７を形成する。
更に、ゲートノズル５４には、図４(Ａ)に示すように、その外周面に沿ってコイル形のヒータ６０が巻き付けられ、これをヒータカバー５９が覆っている。ゲートノズル(ノズルハウジング)５４の中間部には、先端部６２を斜め穴に進入させた熱電対６１が配置されると共に、かかる熱電対６１は、図４(ａ)に示すように、ゲートノズル５４の外周面の長手方向に沿って穿設した溝５４ａ内に挿入され、ヒータカバー５９の後端側から図示しない測温部へ導出されている。
【０００４】
以上のような射出成形金型５０によれば、ゲートノズル５４内の流路５６を圧送される溶融樹脂の温度を、上記熱電対６１を介して測定することができる。
しかしながら、上記ゲートノズル５４では、その外周面に細長い溝５４ａと斜め穴とを形成しているため、溶融樹脂の射出成形を繰り返す過程で生じる内圧や熱応力により、ゲートノズル５４が割れるなどの破損を招き易くなり、特に当該ノズル５４が小径になるに連れて耐久性が不十分になる、という問題があった。
【０００５】
一方、図４(Ｂ)に示すように、ゲートノズル５４の先端寄りの外周面に、金具７０を介して熱電対６１の先端６２を取り付ける提案もされている。図４(ｂ)に示すように、上記金具７０は、リング形の本体７２の外側面に熱電対６１の先端６２をロウ付けなどにより円環状に固定すると共に、本体７２の両端から径方向に突出する一対のフランジ７３，７３の各貫通孔７４に、ボルト７６を貫通し且つナット７８を締結することで、熱電対６１の先端６２を位置決めしている。
【０００６】
しかしながら、以上のような熱電対６１の取付構造では、所要のサイズを有する金具７０をゲートノズル５４に締め付けるため、ヒータカバー５９と前記固定側入子６３との間に、当該ヒータカバー５９よりも径方向に大きな逃がし空間が必要となって省スペース化が図れない。しかも、ゲートノズル５４が小径化するに連れて適用し難くなる。また、熱電対６１の先端６２付近の金具７０を介して放熱されるため、流路５６内の溶融樹脂の温度を正確に検出できない。更に、取付専用の金具７０が必要となり且つコスト高になる、という問題があった。
【０００７】
【発明が解決すべき課題】
本発明は、以上に説明した従来の技術における問題点を解決し、耐久性および温度制御性に優れると共に、小径のノズルに容易に適用でき且つ安価に熱電対をセットできる射出成形金型用のゲートノズルを提供する、ことを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、ゲートノズルに巻き付けるヒータのカバーを用いて熱電対を固定する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の射出成形金型用のゲートノズル（請求項１）は、内側に溶融樹脂の流路を有し且つ外周面に径方向に沿い底部が閉じた凹穴を有し、外径が１０〜１５ｍｍであるノズルハウジングと、かかるノズルハウジングの外周面に巻き付けたヒータおよび当該ヒータを覆い且つ上記ハウジングの軸心方向に沿ってスライド可能であるヒータカバーと、上記ノズルハウジングの凹穴内に先端部が挿入され且つ係る先端部に続く折り曲げ部および直線部を含む熱電対と、を含み、上記熱電対は、その直線部が上記ヒータカバーの内周面に接触すると共に、上記ヒータ内の間隙を通過し且つ上記ヒータカバーに設けた孔を貫通している、ことを特徴とする。
【０００９】
これによれば、熱電対は、その先端部をノズルハウジングの凹穴に挿入し且つ直線部をヒータカバーの内周面に押さえ付けられるため、先端部が凹穴から不用意に抜け出さない。また、熱電対の先端部は、ヒータ内の隙間を通過してノズルハウジングの凹穴に挿入されているため、かかるヒータにより保温される溶融樹脂の温度を正確に検出できる。しかも、上記ゲートノズルは、熱電対の他に、ヒータとそのカバーのみをセットするのみであるため、比較的簡素な構造で且つノズルハウジングの外径が１０〜１５ｍｍである小径のゲートノズルを容易に提供することが可能となる。
従って、割れなどの損傷が少なく且つ耐久性および温度制御性にも優れると共に、小径で且つ安価な射出成形金型用のゲートノズルとなる。
【００１０】
尚、ヒータとヒータカバーとは、一緒にスライドする形態の他、ヒータカバーのみがスライドする形態としても良い。また、熱電対は、その先端部に続く折り曲げ部および直線部を当初から有するように曲げ加工する他、かかる先端部に続く折り曲げ部のみを成形した形態で、その先端部を上記凹孔に挿入した後、ヒータカバーのスライド操作により、直線部を形成する形態としても良い。更に、熱電対の折り曲げ部には、保護管を損傷しない程度に適宜のアールが付される。
また、熱電対の折り曲げ部を挟んだ先端部と直線部とは、互いに直角（９０度）またはこれに近い角度を有する。加えて、熱電対の直線部は、通常はノズルハウジングの外周面と平行となるが、これに限らず、僅かに傾斜していても良い。
【００１１】
また、本発明には、前記ヒータは、前記ノズルハウジングの軸心方向における先端寄りおよび後端寄りに一対の密な巻き付け部を有すると共に、係る一対の密な巻き付け部の間に、前記熱電対を通過させる連結部または疎な巻き付け部を有する、射出成形金型用のゲートノズル（請求項２）も含まれる。
これによれば、ヒータの上記連結部または疎な巻き付け部付近に位置する隙間を通過するようにして、熱電対の先端部に続く折り曲げ部および直線部を容易に配置できると共に、溶融樹脂の温度を正確に検出できる。また、ヒータは、連結部または疎な巻き付け部の両側に位置する一対の密な巻き付け部により、上記ハウジング内の樹脂を加熱するため、当該樹脂の過加熱による焼けを予防できる。
【００１２】
尚、前記ヒータカバーには、前記熱電対の後端部側を貫通させるための長孔などが前記ノズルハウジングの軸心方向にほぼ沿って穿孔される。これにより、ヒータカバーを上記ハウジングの軸心方向に沿ってスライド操作する際に、熱電対の直線部を順次スムースに形成でき、かかる熱電対の保護管を損傷する事態を防ぎ易くなる。また、上記長孔をヒータカバーの後端寄りまで延ばし、この長孔内に熱電対の後端部を収容することにより、熱電対の保護管を上記ヒータカバーからはみ出さなくしたり、あるいは保護管がはみ出る長さを少なくすることもできる。更に、熱電対の当初の形態が先端部に続く折り曲げ部のみを成形した形態の場合、上記長孔において熱電対の保護管が接触するヒータカバーの内周面のエッヂに、予め面取りまたはアールを付しておくことで、その熱電対の保護管を損傷から確実に保護できる。また、上記長孔の他、楕円形の貫通孔（孔）なども含まれる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施に好適な形態を図面と共に説明する。
図１(Ａ)は、射出成形金型（ホットランナー金型）１における本発明のゲートノズル８付近の断面図を示す。射出成形金型１は、固定側金型２と、これに後端部９が支持される小径のゲートノズル８と、可動側金型４６と、を含む。
図１(Ａ)に示すように、固定側金型２は、固定側取付板２ａ、マニホールドプレート２ｂ、これらの間に位置する空間Ｋに挿入されるマニホールド３、および上記ノズル８を受け入れる凹部４１と成形品部（キャビティ）４２のゲート４３とを有する固定側入子４０、およびストリッパリング４４を含む。
また、可動側金型４６は、成形品部４２の一部を形成する可動側入子４８などを含み、図１(Ａ)で全体が左右方向に移動可能とされている。
【００１４】
固定側金型２における上記マニホールドプレート２ｂの開口部７には、ゲートノズル８の後端部９が固定され、当該ノズル８内の流路１３は、マニホールド３内の流路４と連通する。これらの流路４，１３には、同軸心で且つ軸心方向にスライド可能なバルブステム６が挿入される。バルブステム６の後端部に固定されたピストン６ａは、上記取付板２ａ内のエアシリンダ５内に位置する。かかるシリンダ５には、一対のエア流路５ａ，５ｂが連通し、上記ピストン６ａおよびバルブステム６をそれらの軸心方向にスライドさせる。尚、マニホールド３の流路４には、図示しない射出成形機およびスプルー側から溶融樹脂が圧送される。また、バルブステム６は、ゲートノズル８先端の吐出口１２を開閉する。
【００１５】
図１(Ａ)，(Ｂ)に示すように、ゲートノズル８は、外径が１０〜１５ｍｍと小径で、且つ円筒形のノズルハウジング（ノズル本体）１０と、その先端寄りにネジｎを介して嵌合したノズルチップ１８とを、含む。上記ハウジング１０は、その中間にリング状の厚肉部１４を有する。この厚肉部１４が位置するハウジング１０の外周面には、図１(Ａ)，(Ｂ)に示すように、径方向に沿って穿設され且つ底部が閉じた凹穴１６が位置している。
また、図１(Ａ)および図２(Ａ)に示すように、ノズルハウジング１０の外周面には、コイル形のヒータＨが巻き付けられている。かかるヒータＨは、ゲートノズル８の先端寄りおよび後端部９寄りに個別に位置する一対の密な巻き付け部ｈ１，ｈ２と、これらの間を接続する後述する連結部ｒと、からなる。
【００１６】
更に、図１(Ａ)，(Ｂ)および図２(Ａ)に示すように、ノズルハウジング１０の外周面には、上記ヒータＨを覆い且つゲートノズル８の軸心方向に沿ってスライド可能なヒータカバー３０が配置される。このヒータカバー３０は、円筒部３１と、その両端の端壁部３２，３４とからなり、円筒部３１における長手方向の中間付近には、ゲートノズル８の軸心方向に沿った長孔（孔）３６が穿孔されている。
尚、ヒータカバー３０は、ヒータＨをその内側に挿入するため、長孔３６と断面がほぼ半円形の端壁部３２，３４とを含む円筒部３１を２分割した半体同士を接合するか、あるいは、端壁部３２，３４の何れかを取り外し可能としても良い。尚また、ヒータカバー３０の円筒部３１の内周面にヒータＨをロウ付けなどして固定した形態では、端壁部３２，３４の一方または双方を省略しても良い。
【００１７】
また、図１(Ｂ)，図２(Ａ)に示すように、ノズルハウジング１０の凹穴１６には、熱電対２０の先端部２４が挿入される。かかる熱電対２０は、細長いパイプ状の保護管２１内に、図示しない絶縁材を介して一対の導線２３を挿通し、これらの先端には、２種類の金属からなる接点２２が個別に接続されている。かかる接点２２同士間で生じる熱起電力（熱電圧）により、ノズルハウジング１０の厚肉部１４付近を流動する溶融樹脂の温度が検出される。
【００１８】
かかる熱電対２０は、図１(Ｂ)に示すように、ゲートノズル８の径方向に沿う先端部２４、これに隣接してほぼ直角に曲がる折り曲げ部２５、およびゲートノズル８のハウジング１０と平行な直線部２６を有すると共に、その後端部２８側においてヒータカバー３０の長孔３６を貫通し、且つ図示しない測温・表示部に接続される。図１(Ａ)および図２(Ａ)に示すように、熱電対２０の直線部２６は、ヒータカバー３０における円筒部３１の内周面に押圧されつつ接触するため、熱電対２０の先端部２４が凹孔１６から抜け出す事態を常に防止している。
【００１９】
前記ヒータＨは、図２(Ｂ)に示すように、ノズルハウジング１０の外周面に巻き付けられる一対の密な巻き付け部ｈ１，ｈ２と、これらの間を接続する連結部ｒとからなり、かかる連結部ｒ付近には、隙間Ｓが位置している。この隙間Ｓは、ヒータＨの密な巻き付け部ｈ１，ｈ２間に、前記熱電対２０における折り曲げ部２５および直線部２６を収容するために活用される。尚、図中の符号ｔは、ヒータＨを形成するヒータ線のＵターン部分を示す。
また、ヒータＨに替えて、図２(Ｃ)に示すように、一対の密な巻き付け部ｈ１，ｈ２の間に、疎な巻き付け部ｈ３を有するヒータＨａを用いても良い。かかる疎な巻き付け部ｈ３の付近にも隙間Ｓが位置しているため、密な巻き付け部ｈ１，ｈ２間に、熱電対２０の折り曲げ部２５および直線部２６が収容可能となる。
【００２０】
上記ヒータＨとヒータカバー３０とは、ゲートノズル８のハウジング１０の外周面に沿って共にスライド可能とされており、予め折り曲げ部２５と直線部２６とを形成した熱電対２０の先端部２４を凹穴１６内に挿入した状態で、前記マニホールドプレート２ｂ寄りにヒータカバー３０をスライドさせる。このスライドは、図２(Ａ)に示すように、上記ノズル８(ハウジング１０)の後端部９寄りに形成した円環溝３７内に挿入したほぼＣ字形の止め輪３８によって停止される。
尚、ハウジング１０の先端寄りにも円環溝３７が形成され、スライド操作後におけるヒータカバー３０の位置決めとなる上記同様な止め輪３９が配置される。また、ハウジング１０の後端部９寄りの部分をヒータＨの内径よりも太くして、このヒータＨと端壁部３４のないヒータカバー３０とを停止させても良い。
【００２１】
また、図３(Ａ)に示すように、熱電対２０は、その先端部２４に隣接して例えば約１２０度の鈍角に曲げた折り曲げ部２５のみを形成した状態で、ノズルハウジング１０の凹穴１６に先端部２４を挿入すると共に、ヒータカバー３０を図３(Ａ)中の矢印に沿ってスライドさせても良い。
その結果、図３(Ｂ)に示すように、ヒータカバー３０の円筒部３１の内周面に押圧されることにより、熱電対２０の折り曲げ部２５は、一定のアールを有しつつほぼ直角に成形される共に、これに隣接して直線部２６が形成される。
尚、熱電対２０の後端部２８が貫通するヒータカバー３０の長孔３６の内周面において、かかる熱電対２０と接触する先端側のエッジには、図３(Ａ)に示すような面取り３６ａまたはアールを付しておくことが望ましい。これにより、熱電対２０の保護管２１が損傷する事態を予防することが容易となる。
【００２２】
以上の射出成形金型１のゲートノズル８によれば、ヒータＨ(Ｈａ)により所定温度に加熱・保温されるため、図１(Ａ)，図２(Ａ)に示すように、流路１３内を流動する溶融樹脂を適正な温度にして、先端の吐出口１２からゲート４３を介して成形品部４２中に射出し、所定形状の樹脂製品を成形することができる。この際、バルブステム６は、取付板２ａ寄りに後退して吐出口１２を開口している。
また、ゲートノズル８におけるハウジング１０の厚肉部１４付近の温度が、所定の温度域から外れた場合、熱電対２０により検出された当該温度は、図示しない測温部に送信され、過不足の温度を補正するため、電源に通電量の調整を指示する。この結果、溶融樹脂を適正な温度に戻して射出成形することができる。
【００２３】
更に、ゲートノズル８には、ハウジング１０に巻き付けるヒータＨ(Ｈａ)と、これを覆うヒータカバー３０と、凹穴１６に先端部２４を挿入し且つ折り曲げ部２５および直線部２６をヒータＨ(Ｈａ)の隙間Ｓに配置した熱電対２０のみが取り付けられる。このため、ハウジング１０の外径が１０〜１５ｍｍである小径のゲートノズル８に対し、容易にセットすることができる。従って、寸法の小さな樹脂製品を成形するために、小径のゲートノズル８を用いる射出成形金型１において、適正な温度域にして溶融樹脂の射出成形することができる。
加えて、ヒータＨ（Ｈａ）は、一対の密な巻き付け部ｈ１，ｈ２の間に、連結部ｒまたは疎な巻き付け部ｈ３を有するため、その熱をノズルハウジング１０の長手方向に沿って均一に放熱することができる。従って、ゲートノズル８のハウジング１０における長手方向の全長に沿ってコイル形のヒータを巻き付ける形態に比較して、流路１３内の溶融樹脂の過加熱による焼けを防止することもできる。
【００２４】
本発明は、以上において説明した形態に限定されるものではない。
例えば、前記ノズルチップ１８をノズルハウジング１０と一体とした形態のゲートノズル８においては、前記凹穴１６の位置は、上記ハウジング１０の先端寄りの位置、即ち吐出口１２寄りの位置に形成しても良い。かかる位置の凹穴１６内に先端部２４を挿入する熱電対２０は、先端寄りの密な巻き付け部ｈ１の巻数を、後端寄りの密な巻き付け部ｈ２の巻数よりも少なくすると共に、両者の間に位置する連結部ｒまたは疎な巻き付け部ｈ３付近の隙間Ｓに、当該熱電対２０の前記折り曲げ部２５や直線部２６が配設される。
また、ヒータカバー３０の円筒部３１に穿孔する前記長孔３６に替えて、ゲートノズル８の長手方向に沿う長径が同様な楕円形または円形の孔としても良い。
更に、前記溶融樹脂の素材には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ＡＢＳ、またはＰＥＴなどの各種の樹脂を適用することができる。
尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することもできる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のような本発明の射出成形金型用のゲートノズル（請求項１）によれば、熱電対は、先端部をノズルハウジングの凹穴に挿入し且つ直線部をヒータカバーの内周面に押えられるため、先端部が凹穴から不用意に抜け出さず、且つヒータ内の隙間を通過して上記凹穴に挿入されているため、該ノズル内の溶融樹脂の温度を正確に検出できる。しかも、外径が１０〜１５ｍｍのノズルハウジングに、熱電対、ヒータ、およびそのカバーのみをセットするので、比較的簡素な構造で且つ小径のノズルを容易に提供可能となる。
従って、割れなどの損傷が少なく且つ耐久性や温度制御性に優れると共に、小径で且つ安価な射出成形金型用のゲートノズルとなる。
【００２６】
また、請求項２の射出成形金型用のゲートノズルによれば、ヒータの連結部または疎な巻き付け部に位置する隙間に、熱電対の先端部に続く折り曲げ部および直線部を容易に配設して、溶融樹脂の加熱温度を正確に検出可能となる。しかも、ヒータは、連結部または疎な巻き付け部の両側に位置する一対の密な巻き付け部により上記ノズル内の樹脂を加熱するため、かかる樹脂の焼けを予防できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】(Ａ)は本発明に係る射出成形金型用のゲートノズル付近の概略を示す断面図、(Ｂ)は(Ａ)中の一点鎖線部分Ｂの拡大図。
【図２】(Ａ)は図１におけるゲートノズル付近の断面を含む斜視図、(Ｂ)，(Ｃ)はかかるノズルに巻き付けるヒータの概略図。
【図３】(Ａ)，(Ｂ)は熱電対をゲートノズルの外周面にセットする操作を示す概略図。
【図４】(Ａ)，(Ｂ)は従来の射出成形金型におけるゲートノズル付近の断面を示す概略図、(ａ)は(Ａ)中のａ−ａ線に沿った矢視の断面図、(Ｂ)は熱電対取付用の金具を示す斜視図。
【符号の説明】
１……………射出成形金型
８……………ゲートノズル
９……………ノズルの後端部
１０…………ノズルハウジング
１３…………流路
１６…………凹穴
２０…………熱電対
２４…………先端部
２５…………折り曲げ部
２６…………直線部
３０…………ヒータカバー
３６…………長孔（孔）
Ｈ，Ｈａ……ヒータ
ｈ１，ｈ２…密な巻き付け部
ｈ３…………疎な巻き付け部
ｒ……………連結部
Ｓ……………隙間
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズル内を流通する溶融樹脂の温度制御が容易な射出成形金型用の小径なゲートノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形金型のホットランナー構造のゲートノズル内を圧送される溶融樹脂の温度を正確に測定するため、熱電対を上記ノズルに配置する提案がされている。
例えば、図４(Ａ)に示すように、射出成形金型５０は、固定側金型５１と可動側金型６６とからなる。固定側金型５１は、マニホールドプレート５２、固定側入子取付板５３、ゲートノズル５４、固定側入子６３、およびストリッパープレート６４を含む。ゲートノズル５４は、その後端部５５でマニホールドプレート５２に支持され且つその先端側にノズルチップ５７をネジで固定すると共に、中心部の溶融樹脂の流路５６には、同軸心で且つスライド可能な細長いバルブステム５８が挿通している。流路５６には、図示しないマニホールドを通じて溶融樹脂が図４(Ａ)で右側から左側に向けて圧送される。
【０００３】
また、可動側金型６６は、図４(Ａ)に示すように、成形品部(キャビティ)６７の一部を形成する可動側入子６８および可動側取付板６９などからなり、図示で左右方向に移動可能とされている。可動側入子６８は、前記固定側入子６３と協働して断面ほぼコ字形の成形品部６７を形成する。
更に、ゲートノズル５４には、図４(Ａ)に示すように、その外周面に沿ってコイル形のヒータ６０が巻き付けられ、これをヒータカバー５９が覆っている。ゲートノズル(ノズルハウジング)５４の中間部には、先端部６２を斜め穴に進入させた熱電対６１が配置されると共に、かかる熱電対６１は、図４(ａ)に示すように、ゲートノズル５４の外周面の長手方向に沿って穿設した溝５４ａ内に挿入され、ヒータカバー５９の後端側から図示しない測温部へ導出されている。
【０００４】
以上のような射出成形金型５０によれば、ゲートノズル５４内の流路５６を圧送される溶融樹脂の温度を、上記熱電対６１を介して測定することができる。
しかしながら、上記ゲートノズル５４では、その外周面に細長い溝５４ａと斜め穴とを形成しているため、溶融樹脂の射出成形を繰り返す過程で生じる内圧や熱応力により、ゲートノズル５４が割れるなどの破損を招き易くなり、特に当該ノズル５４が小径になるに連れて耐久性が不十分になる、という問題があった。
【０００５】
一方、図４(Ｂ)に示すように、ゲートノズル５４の先端寄りの外周面に、金具７０を介して熱電対６１の先端６２を取り付ける提案もされている。図４(ｂ)に示すように、上記金具７０は、リング形の本体７２の外側面に熱電対６１の先端６２をロウ付けなどにより円環状に固定すると共に、本体７２の両端から径方向に突出する一対のフランジ７３，７３の各貫通孔７４に、ボルト７６を貫通し且つナット７８を締結することで、熱電対６１の先端６２を位置決めしている。
【０００６】
しかしながら、以上のような熱電対６１の取付構造では、所要のサイズを有する金具７０をゲートノズル５４に締め付けるため、ヒータカバー５９と前記固定側入子６３との間に、当該ヒータカバー５９よりも径方向に大きな逃がし空間が必要となって省スペース化が図れない。しかも、ゲートノズル５４が小径化するに連れて適用し難くなる。また、熱電対６１の先端６２付近の金具７０を介して放熱されるため、流路５６内の溶融樹脂の温度を正確に検出できない。更に、取付専用の金具７０が必要となり且つコスト高になる、という問題があった。
【０００７】
【発明が解決すべき課題】
本発明は、以上に説明した従来の技術における問題点を解決し、耐久性および温度制御性に優れると共に、小径のノズルに容易に適用でき且つ安価に熱電対をセットできる射出成形金型用のゲートノズルを提供する、ことを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、ゲートノズルに巻き付けるヒータのカバーを用いて熱電対を固定する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の射出成形金型用のゲートノズル（請求項１）は、内側に溶融樹脂の流路を有し且つ外周面に径方向に沿い底部が閉じた凹穴を有し、外径が１０〜１５ｍｍであるノズルハウジングと、かかるノズルハウジングの外周面に巻き付けたヒータおよび当該ヒータを覆い且つ上記ハウジングの軸心方向に沿ってスライド可能であるヒータカバーと、上記ノズルハウジングの凹穴内に先端部が挿入され且つ係る先端部に続く折り曲げ部および直線部を含む熱電対と、を含み、上記熱電対は、その直線部が上記ヒータカバーの内周面に接触すると共に、上記ヒータ内の間隙を通過し且つ上記ヒータカバーに設けた孔を貫通している、ことを特徴とする。
【０００９】
これによれば、熱電対は、その先端部をノズルハウジングの凹穴に挿入し且つ直線部をヒータカバーの内周面に押さえ付けられるため、先端部が凹穴から不用意に抜け出さない。また、熱電対の先端部は、ヒータ内の隙間を通過してノズルハウジングの凹穴に挿入されているため、かかるヒータにより保温される溶融樹脂の温度を正確に検出できる。しかも、上記ゲートノズルは、熱電対の他に、ヒータとそのカバーのみをセットするのみであるため、比較的簡素な構造で且つノズルハウジングの外径が１０〜１５ｍｍである小径のゲートノズルを容易に提供することが可能となる。
従って、割れなどの損傷が少なく且つ耐久性および温度制御性にも優れると共に、小径で且つ安価な射出成形金型用のゲートノズルとなる。
【００１０】
尚、ヒータとヒータカバーとは、一緒にスライドする形態の他、ヒータカバーのみがスライドする形態としても良い。また、熱電対は、その先端部に続く折り曲げ部および直線部を当初から有するように曲げ加工する他、かかる先端部に続く折り曲げ部のみを成形した形態で、その先端部を上記凹孔に挿入した後、ヒータカバーのスライド操作により、直線部を形成する形態としても良い。更に、熱電対の折り曲げ部には、保護管を損傷しない程度に適宜のアールが付される。
また、熱電対の折り曲げ部を挟んだ先端部と直線部とは、互いに直角（９０度）またはこれに近い角度を有する。加えて、熱電対の直線部は、通常はノズルハウジングの外周面と平行となるが、これに限らず、僅かに傾斜していても良い。
【００１１】
また、本発明には、前記ヒータは、前記ノズルハウジングの軸心方向における先端寄りおよび後端寄りに一対の密な巻き付け部を有すると共に、係る一対の密な巻き付け部の間に、前記熱電対を通過させる連結部または疎な巻き付け部を有する、射出成形金型用のゲートノズル（請求項２）も含まれる。
これによれば、ヒータの上記連結部または疎な巻き付け部付近に位置する隙間を通過するようにして、熱電対の先端部に続く折り曲げ部および直線部を容易に配置できると共に、溶融樹脂の温度を正確に検出できる。また、ヒータは、連結部または疎な巻き付け部の両側に位置する一対の密な巻き付け部により、上記ハウジング内の樹脂を加熱するため、当該樹脂の過加熱による焼けを予防できる。
【００１２】
尚、前記ヒータカバーには、前記熱電対の後端部側を貫通させるための長孔などが前記ノズルハウジングの軸心方向にほぼ沿って穿孔される。これにより、ヒータカバーを上記ハウジングの軸心方向に沿ってスライド操作する際に、熱電対の直線部を順次スムースに形成でき、かかる熱電対の保護管を損傷する事態を防ぎ易くなる。また、上記長孔をヒータカバーの後端寄りまで延ばし、この長孔内に熱電対の後端部を収容することにより、熱電対の保護管を上記ヒータカバーからはみ出さなくしたり、あるいは保護管がはみ出る長さを少なくすることもできる。更に、熱電対の当初の形態が先端部に続く折り曲げ部のみを成形した形態の場合、上記長孔において熱電対の保護管が接触するヒータカバーの内周面のエッヂに、予め面取りまたはアールを付しておくことで、その熱電対の保護管を損傷から確実に保護できる。また、上記長孔の他、楕円形の貫通孔（孔）なども含まれる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施に好適な形態を図面と共に説明する。
図１(Ａ)は、射出成形金型（ホットランナー金型）１における本発明のゲートノズル８付近の断面図を示す。射出成形金型１は、固定側金型２と、これに後端部９が支持される小径のゲートノズル８と、可動側金型４６と、を含む。
図１(Ａ)に示すように、固定側金型２は、固定側取付板２ａ、マニホールドプレート２ｂ、これらの間に位置する空間Ｋに挿入されるマニホールド３、および上記ノズル８を受け入れる凹部４１と成形品部（キャビティ）４２のゲート４３とを有する固定側入子４０、およびストリッパリング４４を含む。
また、可動側金型４６は、成形品部４２の一部を形成する可動側入子４８などを含み、図１(Ａ)で全体が左右方向に移動可能とされている。
【００１４】
固定側金型２における上記マニホールドプレート２ｂの開口部７には、ゲートノズル８の後端部９が固定され、当該ノズル８内の流路１３は、マニホールド３内の流路４と連通する。これらの流路４，１３には、同軸心で且つ軸心方向にスライド可能なバルブステム６が挿入される。バルブステム６の後端部に固定されたピストン６ａは、上記取付板２ａ内のエアシリンダ５内に位置する。かかるシリンダ５には、一対のエア流路５ａ，５ｂが連通し、上記ピストン６ａおよびバルブステム６をそれらの軸心方向にスライドさせる。尚、マニホールド３の流路４には、図示しない射出成形機およびスプルー側から溶融樹脂が圧送される。また、バルブステム６は、ゲートノズル８先端の吐出口１２を開閉する。
【００１５】
図１(Ａ)，(Ｂ)に示すように、ゲートノズル８は、外径が１０〜１５ｍｍと小径で、且つ円筒形のノズルハウジング（ノズル本体）１０と、その先端寄りにネジｎを介して嵌合したノズルチップ１８とを、含む。上記ハウジング１０は、その中間にリング状の厚肉部１４を有する。この厚肉部１４が位置するハウジング１０の外周面には、図１(Ａ)，(Ｂ)に示すように、径方向に沿って穿設され且つ底部が閉じた凹穴１６が位置している。
また、図１(Ａ)および図２(Ａ)に示すように、ノズルハウジング１０の外周面には、コイル形のヒータＨが巻き付けられている。かかるヒータＨは、ゲートノズル８の先端寄りおよび後端部９寄りに個別に位置する一対の密な巻き付け部ｈ１，ｈ２と、これらの間を接続する後述する連結部ｒと、からなる。
【００１６】
更に、図１(Ａ)，(Ｂ)および図２(Ａ)に示すように、ノズルハウジング１０の外周面には、上記ヒータＨを覆い且つゲートノズル８の軸心方向に沿ってスライド可能なヒータカバー３０が配置される。このヒータカバー３０は、円筒部３１と、その両端の端壁部３２，３４とからなり、円筒部３１における長手方向の中間付近には、ゲートノズル８の軸心方向に沿った長孔（孔）３６が穿孔されている。
尚、ヒータカバー３０は、ヒータＨをその内側に挿入するため、長孔３６と断面がほぼ半円形の端壁部３２，３４とを含む円筒部３１を２分割した半体同士を接合するか、あるいは、端壁部３２，３４の何れかを取り外し可能としても良い。尚また、ヒータカバー３０の円筒部３１の内周面にヒータＨをロウ付けなどして固定した形態では、端壁部３２，３４の一方または双方を省略しても良い。
【００１７】
また、図１(Ｂ)，図２(Ａ)に示すように、ノズルハウジング１０の凹穴１６には、熱電対２０の先端部２４が挿入される。かかる熱電対２０は、細長いパイプ状の保護管２１内に、図示しない絶縁材を介して一対の導線２３を挿通し、これらの先端には、２種類の金属からなる接点２２が個別に接続されている。かかる接点２２同士間で生じる熱起電力（熱電圧）により、ノズルハウジング１０の厚肉部１４付近を流動する溶融樹脂の温度が検出される。
【００１８】
かかる熱電対２０は、図１(Ｂ)に示すように、ゲートノズル８の径方向に沿う先端部２４、これに隣接してほぼ直角に曲がる折り曲げ部２５、およびゲートノズル８のハウジング１０と平行な直線部２６を有すると共に、その後端部２８側においてヒータカバー３０の長孔３６を貫通し、且つ図示しない測温・表示部に接続される。図１(Ａ)および図２(Ａ)に示すように、熱電対２０の直線部２６は、ヒータカバー３０における円筒部３１の内周面に押圧されつつ接触するため、熱電対２０の先端部２４が凹孔１６から抜け出す事態を常に防止している。
【００１９】
前記ヒータＨは、図２(Ｂ)に示すように、ノズルハウジング１０の外周面に巻き付けられる一対の密な巻き付け部ｈ１，ｈ２と、これらの間を接続する連結部ｒとからなり、かかる連結部ｒ付近には、隙間Ｓが位置している。この隙間Ｓは、ヒータＨの密な巻き付け部ｈ１，ｈ２間に、前記熱電対２０における折り曲げ部２５および直線部２６を収容するために活用される。尚、図中の符号ｔは、ヒータＨを形成するヒータ線のＵターン部分を示す。
また、ヒータＨに替えて、図２(Ｃ)に示すように、一対の密な巻き付け部ｈ１，ｈ２の間に、疎な巻き付け部ｈ３を有するヒータＨａを用いても良い。かかる疎な巻き付け部ｈ３の付近にも隙間Ｓが位置しているため、密な巻き付け部ｈ１，ｈ２間に、熱電対２０の折り曲げ部２５および直線部２６が収容可能となる。
【００２０】
上記ヒータＨとヒータカバー３０とは、ゲートノズル８のハウジング１０の外周面に沿って共にスライド可能とされており、予め折り曲げ部２５と直線部２６とを形成した熱電対２０の先端部２４を凹穴１６内に挿入した状態で、前記マニホールドプレート２ｂ寄りにヒータカバー３０をスライドさせる。このスライドは、図２(Ａ)に示すように、上記ノズル８(ハウジング１０)の後端部９寄りに形成した円環溝３７内に挿入したほぼＣ字形の止め輪３８によって停止される。
尚、ハウジング１０の先端寄りにも円環溝３７が形成され、スライド操作後におけるヒータカバー３０の位置決めとなる上記同様な止め輪３９が配置される。また、ハウジング１０の後端部９寄りの部分をヒータＨの内径よりも太くして、このヒータＨと端壁部３４のないヒータカバー３０とを停止させても良い。
【００２１】
また、図３(Ａ)に示すように、熱電対２０は、その先端部２４に隣接して例えば約１２０度の鈍角に曲げた折り曲げ部２５のみを形成した状態で、ノズルハウジング１０の凹穴１６に先端部２４を挿入すると共に、ヒータカバー３０を図３(Ａ)中の矢印に沿ってスライドさせても良い。
その結果、図３(Ｂ)に示すように、ヒータカバー３０の円筒部３１の内周面に押圧されることにより、熱電対２０の折り曲げ部２５は、一定のアールを有しつつほぼ直角に成形される共に、これに隣接して直線部２６が形成される。
尚、熱電対２０の後端部２８が貫通するヒータカバー３０の長孔３６の内周面において、かかる熱電対２０と接触する先端側のエッジには、図３(Ａ)に示すような面取り３６ａまたはアールを付しておくことが望ましい。これにより、熱電対２０の保護管２１が損傷する事態を予防することが容易となる。
【００２２】
以上の射出成形金型１のゲートノズル８によれば、ヒータＨ(Ｈａ)により所定温度に加熱・保温されるため、図１(Ａ)，図２(Ａ)に示すように、流路１３内を流動する溶融樹脂を適正な温度にして、先端の吐出口１２からゲート４３を介して成形品部４２中に射出し、所定形状の樹脂製品を成形することができる。この際、バルブステム６は、取付板２ａ寄りに後退して吐出口１２を開口している。
また、ゲートノズル８におけるハウジング１０の厚肉部１４付近の温度が、所定の温度域から外れた場合、熱電対２０により検出された当該温度は、図示しない測温部に送信され、過不足の温度を補正するため、電源に通電量の調整を指示する。この結果、溶融樹脂を適正な温度に戻して射出成形することができる。
【００２３】
更に、ゲートノズル８には、ハウジング１０に巻き付けるヒータＨ(Ｈａ)と、これを覆うヒータカバー３０と、凹穴１６に先端部２４を挿入し且つ折り曲げ部２５および直線部２６をヒータＨ(Ｈａ)の隙間Ｓに配置した熱電対２０のみが取り付けられる。このため、ハウジング１０の外径が１０〜１５ｍｍである小径のゲートノズル８に対し、容易にセットすることができる。従って、寸法の小さな樹脂製品を成形するために、小径のゲートノズル８を用いる射出成形金型１において、適正な温度域にして溶融樹脂の射出成形することができる。
加えて、ヒータＨ（Ｈａ）は、一対の密な巻き付け部ｈ１，ｈ２の間に、連結部ｒまたは疎な巻き付け部ｈ３を有するため、その熱をノズルハウジング１０の長手方向に沿って均一に放熱することができる。従って、ゲートノズル８のハウジング１０における長手方向の全長に沿ってコイル形のヒータを巻き付ける形態に比較して、流路１３内の溶融樹脂の過加熱による焼けを防止することもできる。
【００２４】
本発明は、以上において説明した形態に限定されるものではない。
例えば、前記ノズルチップ１８をノズルハウジング１０と一体とした形態のゲートノズル８においては、前記凹穴１６の位置は、上記ハウジング１０の先端寄りの位置、即ち吐出口１２寄りの位置に形成しても良い。かかる位置の凹穴１６内に先端部２４を挿入する熱電対２０は、先端寄りの密な巻き付け部ｈ１の巻数を、後端寄りの密な巻き付け部ｈ２の巻数よりも少なくすると共に、両者の間に位置する連結部ｒまたは疎な巻き付け部ｈ３付近の隙間Ｓに、当該熱電対２０の前記折り曲げ部２５や直線部２６が配設される。
また、ヒータカバー３０の円筒部３１に穿孔する前記長孔３６に替えて、ゲートノズル８の長手方向に沿う長径が同様な楕円形または円形の孔としても良い。
更に、前記溶融樹脂の素材には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ＡＢＳ、またはＰＥＴなどの各種の樹脂を適用することができる。
尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することもできる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のような本発明の射出成形金型用のゲートノズル（請求項１）によれば、熱電対は、先端部をノズルハウジングの凹穴に挿入し且つ直線部をヒータカバーの内周面に押えられるため、先端部が凹穴から不用意に抜け出さず、且つヒータ内の隙間を通過して上記凹穴に挿入されているため、該ノズル内の溶融樹脂の温度を正確に検出できる。しかも、外径が１０〜１５ｍｍのノズルハウジングに、熱電対、ヒータ、およびそのカバーのみをセットするので、比較的簡素な構造で且つ小径のノズルを容易に提供可能となる。
従って、割れなどの損傷が少なく且つ耐久性や温度制御性に優れると共に、小径で且つ安価な射出成形金型用のゲートノズルとなる。
【００２６】
また、請求項２の射出成形金型用のゲートノズルによれば、ヒータの連結部または疎な巻き付け部に位置する隙間に、熱電対の先端部に続く折り曲げ部および直線部を容易に配設して、溶融樹脂の加熱温度を正確に検出可能となる。しかも、ヒータは、連結部または疎な巻き付け部の両側に位置する一対の密な巻き付け部により上記ノズル内の樹脂を加熱するため、かかる樹脂の焼けを予防できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】(Ａ)は本発明に係る射出成形金型用のゲートノズル付近の概略を示す断面図、(Ｂ)は(Ａ)中の一点鎖線部分Ｂの拡大図。
【図２】(Ａ)は図１におけるゲートノズル付近の断面を含む斜視図、(Ｂ)，(Ｃ)はかかるノズルに巻き付けるヒータの概略図。
【図３】(Ａ)，(Ｂ)は熱電対をゲートノズルの外周面にセットする操作を示す概略図。
【図４】(Ａ)，(Ｂ)は従来の射出成形金型におけるゲートノズル付近の断面を示す概略図、(ａ)は(Ａ)中のａ−ａ線に沿った矢視の断面図、(Ｂ)は熱電対取付用の金具を示す斜視図。
【符号の説明】
１……………射出成形金型
８……………ゲートノズル
９……………ノズルの後端部
１０…………ノズルハウジング
１３…………流路
１６…………凹穴
２０…………熱電対
２４…………先端部
２５…………折り曲げ部
２６…………直線部
３０…………ヒータカバー
３６…………長孔（孔）
Ｈ，Ｈａ……ヒータ
ｈ１，ｈ２…密な巻き付け部
ｈ３…………疎な巻き付け部
ｒ……………連結部
Ｓ……………隙間
Claims (2)
- 内側に溶融樹脂の流路を有し且つ外周面に径方向に沿い底部が閉じた凹穴を有し、外径が１０〜１５ｍｍであるノズルハウジングと、
上記ノズルハウジングの外周面に巻き付けたヒータおよび当該ヒータを覆い且つ上記ハウジングの軸心方向に沿ってスライド可能であるヒータカバーと、
上記ノズルハウジングの凹穴内に先端部が挿入され且つ係る先端部に続く折り曲げ部および直線部を含む熱電対と、を含み、
上記熱電対は、その直線部が上記ヒータカバーの内周面に接触すると共に、上記ヒータ内の間隙を通過し且つ上記ヒータカバーに設けた孔を貫通している、
ことを特徴とする射出成形金型用のゲートノズル。 - 前記ヒータは、前記ノズルハウジングの軸心方向における先端寄りおよび後端寄りに一対の密な巻き付け部を有すると共に、係る一対の密な巻き付け部の間に、前記熱電対を通過させる連結部または疎な巻き付け部を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形金型用のゲートノズル。
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