JP4343001B2 - Valve gate type mold equipment - Google Patents
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Description
本発明は、例えば熱可塑性樹脂の射出成形などに用いられるバルブゲート式金型装置に関する。 The present invention relates to a valve gate mold apparatus used for injection molding of a thermoplastic resin, for example.
製品キャビティへのゲートまでの材料通路内の成形材料である樹脂を加熱して常時溶融状態に保つホットランナー金型装置において、ゲートをバルブピンにより機械的に開閉するバルブゲート式金型装置が知られている。なお、ホットランナー金型装置は、成形能率を高めることを目的としたものであり、ゲートを閉じるのは、型開時などにゲートから樹脂が漏れるのを防止するためである。 In a hot runner mold apparatus that heats the resin that is the molding material in the material passage to the gate to the product cavity and keeps it in a molten state at all times, a valve gate mold apparatus that mechanically opens and closes the gate with a valve pin is known. ing. The hot runner mold apparatus is intended to increase the molding efficiency, and the gate is closed to prevent the resin from leaking from the gate when the mold is opened.
図3は、この種のバルブゲート式金型装置におけるバルブ装置のバルブ本体1の一例を示している。同図において、2は筒状のバルブケーシングで、このバルブケーシング2は、その図示左側に位置するマニホールドに接続されるとともに、固定側型板などの型体の本体部3に形成された孔部4内に挿入されるものである。そして、バルブケーシング2は、そのマニホールド側の端部のフランジ部5と、反対側のゲート6側の端部の外周面に固定された固定リング7とが前記孔部4に嵌合していることにより型体の本体部3に支持されており、他の部分では、バルブ本体1と型体の本体部3との間には断熱層をなす隙間が形成されている。また、バルブケーシング2の内部は、前記ゲート6に連通する材料通路8になっている。そして、この材料通路8を貫通して、図示上下方向に移動してゲートを開閉するバルブピンが設けられる。また、前記バルブケーシング2の外周面には、材料通路8内の樹脂を加熱するヒータ9が設けられているとともに、このヒータ9を外周側から覆う筒状のヒータカバー10が固定されている。前記ヒータ9は、線状ヒータからなり、バルブケーシング2の外周面に巻いてある。そして、ヒータ9は、バルブケーシング2の両端側では密に巻いてあるが、中間部では粗に巻いてある(例えば特許文献1)。
FIG. 3 shows an example of the
上述したようなバルブゲート式金型装置において、バルブ本体1のバルブケーシング2の温度は、バルブケーシング2の両端側で低く、中央部で高い傾向を示す。これは、中央部では、バルブケーシング2の両端側から熱が伝わること、製品キャビティ内の樹脂を速やかに固化させるために、冷却される型体の本体部3に対して、バルブケーシング2が両端部で接触しているため、この接触部を通じてバルブケーシング2から型体の本体部3へ熱が逃げること、などが原因であると考えられる。このような温度の不均一性を解消するため図示のバルブ装置では、前述したようにヒータ9をバルブケーシング2の両端側では密に巻く一方、中間部では粗に巻いているが、それでも、温度分布の不均一性が大きいのが現状である。そこで、材料通路8における最も温度の低い部分つまり両端側でも樹脂の流動性を確保できるだけの温度が得られるようにしなければならないが、その結果、中間部の温度は過度に高くなる。そして、温度が高すぎると、材料通路8内の樹脂がヤケ(黒い焦げを生じること)を生じ、この樹脂の特性が悪くなる虞がある、という問題点があった。
In the valve gate mold apparatus as described above, the temperature of the
そこで、前記バルブ装置(特許文献1)では、バルブ本体の軸方向中間部においてこのバルブ本体と型体との間に伝熱体を設けており、前記伝熱体を通してバルブ本体から型体の本体部へ熱が放熱される。
上記従来技術のバルブ装置において、ヒータ9をバルブケーシング2の両端側では密に巻き、中間部では粗に巻いた場合、中間部が空洞となり、この空洞が空気断熱層となって材料通路の中間部の温度を十分に下げることができない。一方、バルブ本体の軸方向中間部においてこのバルブ本体と型体との間に伝熱体を設けた場合では、伝熱体を通してバルブ本体から型体の本体部へ熱が放熱されるため、バルブ本体の軸方向中間部の温度が低下し、バルブ本体の材料通路内の成形材料の温度差は低減するが、ヒータの熱を伝熱体によりバルブ体に逃がすから、熱的な損失が発生する。
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので、バルブ装置の材料通路内の成形材料の温度差を低減できるバルゲート式金型装置を提供することを目的とする。
In the above prior art valve device, when the
The present invention is intended to solve such problems, and an object thereof is to provide a valgate type mold apparatus that can reduce the temperature difference of the molding material in the material passage of the valve apparatus.
請求項1のバルブゲート式金型装置は、互いに開閉し型閉時に製品形状のキャビティを相互間に形成する複数の型体と、この型体に設けられた材料通路を前記キャビティに連通させるゲートを開閉するバルブ装置とを備え、このバルブ装置は、前記型体の本体部に形成された孔部内にこの孔部の内面との間に隙間を保持して組み込まれたバルブ本体を有し、このバルブ本体内に前記ゲートに通じる材料通路を形成するとともに、前記バルブ本体の外周部にヒータを設けたバルブゲート式金型装置において、前記バルブ本体の外周部のゲート側と反ゲート側に前記ヒータを設けると共に、軸方向中間部に空洞部を設け、この空洞部に金属製の伝熱体を前記バルブ本体と接するように設け、この伝熱体と前記孔部の内面との間に隙間を設けたものである。
The valve gate type mold apparatus according to
また、請求項2のバルブゲート式金型装置は、前記伝熱体が筒状をなすものである。
Further, in the valve gate mold apparatus according to
また、請求項1のバルブゲート式金型装置は、前記ヒータ及び伝熱体の外周に前記伝熱体と接するようにヒータカバーを設け、このヒータカバーと前記孔部の内面との間に隙間を設け、前記ヒータカバーに係合する係合部を前記伝熱体に設けたものである。
The valve gate mold apparatus according to
また、請求項3のバルブゲート式金型装置は、前記伝熱体がプリハードン鋼からなるものである。
In the valve gate mold apparatus according to
請求項1の構成によれば、成形時には、複数の型体を型閉してこれら型体間に製品形状のキャビティを形成するとともにゲートを開き、材料通路からゲートを介して製品キャビティ内に成形材料を充填する。ついで、バルブ装置によりゲートを閉じ、さらに、キャビティ内の成形材料が固化した後、型開してキャビティ内の成形材料すなわち成形された製品を取り出す。その後、再び型閉して以上の成形サイクルを繰り返すが、全成形サイクルを通じて、バルブ本体の材料通路内の成形材料はヒータの加熱により常時溶融状態に保たれる。そして、ヒータを外周部に設けたバルブ本体においては、本来その軸方向中間部で両端側よりも温度が高くなる傾向を示すが、中間部の熱が伝熱体から前記孔部の内面との間の隙間に逃げることにより、バルブ本体の軸方向中間部の温度が低下し、バルブ本体の材料通路内の成形材料の温度差が低減する。この場合、伝熱体は型体の本体部に接するものではなく、本体部との間の隙間が断熱層となるから、本体部に不要に熱が逃げることなく、効率のよい加熱を行いながら、材料通路内の成形材料の温度差を低減できる。 According to the configuration of the first aspect, at the time of molding, a plurality of molds are closed to form a product-shaped cavity between the molds, the gate is opened, and molding is performed from the material passage into the product cavity via the gate. Fill material. Next, the gate is closed by the valve device, and after the molding material in the cavity is solidified, the mold is opened to take out the molding material in the cavity, that is, the molded product. Thereafter, the mold is closed again, and the above molding cycle is repeated. Throughout the entire molding cycle, the molding material in the material passage of the valve body is always kept in a molten state by heating the heater. Then, in the valve body which is provided on the outer peripheral portion of the heater, but shows a tendency that the temperature is higher than both ends in the original that between in axial section, the heat of the intermediate portion and the inner surface of the hole from the heat conductor The temperature of the intermediate portion in the axial direction of the valve main body is lowered, and the temperature difference of the molding material in the material passage of the valve main body is reduced. In this case, the heat transfer body is not in contact with the main body portion of the mold body, and the gap between the main body portion becomes a heat insulating layer, so that heat is not released unnecessarily to the main body portion, while performing efficient heating. The temperature difference of the molding material in the material passage can be reduced.
また、請求項2の構成によれば、筒状の伝熱体から前記孔部の内面との間の隙間に熱が逃げる。
Moreover, according to the structure of
また、請求項1の構成によれば、ヒータカバーに伝熱体が係合することにより、伝熱体を軸方向に位置決めすることができる。
Moreover, according to the structure of
また、請求項3の構成によれば、プリハードン鋼は、焼入れ処理した鋼材であり、切削加工するだけで熱処理せずに使用できるので、材料費のコストを削減できる。また、プリハードン鋼は、耐熱性に優れ、耐食性に優れたものを用いればさび難く、バルブ本体に用いる伝熱体として適する。
According to the configuration of
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なるバルブゲート式金型装置を採用することにより、従来にないバルブゲート式金型装置が得られ、そのバルブゲート式金型装置を夫々記述する。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below do not limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, all the configurations described below are not necessarily essential requirements of the present invention. In each embodiment, an unprecedented valve gate type mold apparatus is obtained by adopting a valve gate type mold apparatus different from the conventional one, and the valve gate type mold apparatus is described respectively.
以下、本発明のバルブゲート式金型装置の実施例1について、図1及び図2を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、先に説明した図3と共通する部分については同一符号を付す。同図において、11は固定型、12は可動型で、型体であるこれら固定型11および可動型12は、図1における図示上下方向(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13を形成するものである。固定型11は、金属製の固定側型板3A及び固定側受け板3Bからなる本体部3と、この本体部3の裏側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本体部3との間にはマニホールド14が設けられている。このマニホールド14には、材料通路であるランナー15が内部に形成されており、このランナー15内の成形材料である熱可塑性樹脂は、マニホールド14に設けられた図示していないヒータ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。なお、前記本体部3は、固定側受け板あるいはゲートブッシュなどを加えて複数の部材により構成したものであってもよい。また、前記本体部3には孔部4が貫通形成されており、この孔部4における可動型12側の先端部は、前記キャビティ13に連通するゲート6になっている。
Hereinafter, a first embodiment of a valve gate mold apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, the same reference numerals are given to the portions common to FIG. 3 described above. In the figure, 11 is a fixed mold, 12 is a movable mold, and these fixed mold 11 and
また、固定型11には、前記ゲート6を開閉するバルブ装置21が組み込まれている。つぎに、このバルブ装置21の構成を説明する。前記本体部3の孔部4内に、前記型開閉方向を軸方向とするバルブ本体1が組み込まれている。このバルブ本体1の大部分は筒状のバルブケーシング2により構成されているが、このバルブケーシング2の一端部はフランジ部5になっていて前記マニホールド14および本体部3間に固定されて支持されている。これとともに、フランジ部5は、前記孔部4におけるマニホールド14側の端部に形成された段差部22に嵌合している。また、前記バルブケーシング2におけるゲート6側の端部の外周面には固定リング7が嵌合されて固定されており、この固定リング7が前記孔部4内に形成された円柱状の嵌合面23に嵌合している。これにより、バルブケーシング2のゲート6側の部分が本体部3に支持されている。以上のように、バルブ本体1は、その両端部において本体部3に接触しているが他の部分においては、バルブ本体1の外面と孔部4の内面との間に断熱用の隙間24,25が形成されている。この隙間24,25は、前記固定リング7により遮断されており、この固定リング7よりもゲート6側の隙間24は、ゲート6と連通し成形材料である樹脂が流入する樹脂断熱層となり、反対側の隙間25は、空気断熱層となる。
Further, the fixed mold 11 incorporates a
また、前記バルブケーシング2の内部は、マニホールド14内のランナー15を前記ゲート6に連通させる材料通路8になっている。この材料通路8は、前記型開閉方向を軸方向とするほぼ円柱形状になっているが、ランナー15側の端部は屈曲した屈曲部31になっている。また、材料通路8におけるゲート6側の先端部内周面には、前記型開閉方向に延びる3枚以上の支持羽根33が形成されている。
Further, the inside of the
また、前記バルブケーシング2の外周面には、バルブケーシング2の軸方向両端側にヒータ9,9Aが設けられており、これらヒータ9,9Aの外周側からほぼ円筒状の金属製のヒータカバー10が外嵌し、このヒータカバー10内において前記ヒータ9,9A間には空洞部35が形成される。この空洞部35内にはほぼ円筒状の伝熱体36が設けられ、この伝熱体36の内周が前記バルブケーシング2の外周に接した状態で外嵌し、その伝熱体36の外周にには径大な係合部37が形成されている。前記ヒータカバー10は、ゲート側と反ゲート側とに分割されたゲート側カバー部38と反ゲート側カバー部39とからなり、ゲート側カバー部38の反ゲート側は径大の大きな径大部38Aが形成され、この径大部38Aの端部が外嵌する段部39Aが前記反ゲート側カバー部39の端部に形成され、その段部39Aに前記径大部38Aの端部を外嵌してヒータカバー9を組立てた状態で、該ヒータカバー9の軸方向中央側には前記係合部37が嵌入する係合凹部40が形成され、嵌入状態で前記係合部37の外周が前記係合凹部40の内周に接し、また、前記係合部37の軸方向両端側は各カバー部38,39に当接する。
Further,
前記伝熱体36は、金属製であって、好ましくは耐食性に優れたプリハードン鋼から形成され、例えばステンレス系プリハードン鋼PSL(商品名、日立金属株式会社製)が用いられる。
The
さらに、図示していないが、前記バルブケーシング2には、ヒータ9の内側に沿わせて温度センサーが設けられている。この温度センサーは、ヒータ9におけるゲート6側の先端部近傍に位置している。尚、ヒータ9,9Aは、線状のヒータをバルブケーシング2の軸方向両端側では巻きを密にする一方、軸方向中間部では巻きを粗にして構成してもよい。
Further, although not shown, the
そして、前記バルブケーシング2には、固定側取り付け板に設けられた図示していない油圧シリンダー装置などの駆動装置の駆動により前記型開閉方向に移動するバルブ体としてのバルブピン51が内蔵されている。このバルブピン51は、ゲート6側の先端部に形成されたゲート閉塞部52がゲート6に挿脱自在に嵌合してこのゲート6を閉じるものである。また、バルブピン51は、前記型開閉方向を軸方向としており、前記バルブケーシング2の支持羽根33の内側縁に外周面が常時摺動自在に接触している。これにより、バルブピン51のゲート6側の先端部が支持されている。さらに、バルブピン51は、バルブ本体1におけるマニホールド14側の端部では、前記入子32内に固定されたガイドブッシュ53により支持されている。すなわち、このガイドブッシュ53内をバルブピン51が摺動自在に貫通している。なお、バルブピン51を固定側取り付け板に設けられた駆動装置に接続するために、バルブピン51は、マニホールド14に形成された通孔54をも貫通している。55は、可動型12の可動側型板であり、この可動側型板55は、前記本体部3とともに製品キャビティ13を形成するものである。なお、図示していないが、前記本体部3や可動側型板55には、製品キャビティ13を冷却するための水などの冷却用流体を通す流体通路が形成されている。
The
つぎに、前記の構成について、その作用を説明する。まず固定型11と可動型12とを型閉して、これら固定型11および可動型12間に製品キャビティ13を形成した後、バルブピン51を可動型12から離れる方向へ移動させてゲート6を開放する。そして、射出成形機から固定型11内に熱可塑性の成形材料である溶融した熱可塑性樹脂を射出する。この樹脂は、マニホールド14のランナー15などを通り、さらにバルブ本体1内の材料通路8、バルブピン51が嵌合している支持羽根33間を通ってゲート6から製品キャビティ13内に流入する。このようにして製品キャビティ13内に樹脂が充填された後、保圧を経て、図1に実線で示すように、バルブピン51が可動型12の方へ移動し、ゲート6に嵌合してこのゲート6を閉じる。製品キャビティ13内の樹脂は前記流体通路を冷却用流体が通ることにより積極的に冷却される。そして、製品キャビティ13内の樹脂が冷却して固化した後、固定型11と可動型12とを型開して、製品キャビティ13内の樹脂すなわち成形された製品を取り出す。その後、再び型閉して以上の成形サイクルを繰り返すが、全成形サイクルを通じて、マニホールド14のランナー15内の樹脂と同様に、バルブ本体1の材料通路8内の樹脂は、このバルブ本体1の外周部にあるヒータ9,9Aの加熱により常時溶融状態に保たれる。
Next, the operation of the above configuration will be described. First, the fixed mold 11 and the
既述のように、バルブ本体1においては、本来その軸方向中央部で両端側よりも温度が高くなる傾向を示すが、本実施例においては、軸方向中間部の空洞部35に伝熱体36を設けたから、この伝熱体36によりバルブケーシング2の中間部の熱がヒータカバー10と孔部4の内面との間の隙間25に逃げることにより、バルブ本体1の軸方向中間部の温度が低下し、バルブ本体1の材料通路8内の成形材料の温度差が低減する。また、ヒータ9,9Aによる直接加熱のみに着目すればバルブケーシング2の軸方向中間部は両端部よりも熱エネルギーが伝わらない傾向を示すことになり、型体の本体部である本体部3にバルブケーシング2が両端部で接触していることに起因する両端部からの放熱が相殺され、結果としてバルブケーシング2の材料通路8内の樹脂の温度差が低減する。したがって、この材料通路8内の樹脂の流動性を確保するために、材料通路8内で樹脂の温度が過度に高くなる部分が生じることを防止でき、樹脂にヤケが生じることを防止できて、この樹脂の特性が低下することを防止できる。
As described above, in the
このように本実施例では、請求項1に対応して、互いに開閉し型閉時に製品形状のキャビティ13を相互間に形成する複数の型体たる固定型11及び可動型12と、この固定型11に設けられた材料通路8をキャビティ13に連通させるゲート6を開閉するバルブ装置21とを備え、このバルブ装置21は、固定型11の本体部3に形成された孔部4内にこの孔部4の内面との間に隙間25を保持して組み込まれたバルブ本体1を有し、このバルブ本体1内にゲート6に通じる材料通路8を形成するとともに、バルブ本体1の外周部にヒータ9,9Aを設けたバルブゲート式金型装置において、バルブ本体1の外周部のゲート6側と反ゲート6側にヒータ9,9Aを設けると共に、軸方向中間部に空洞部35を設け、この空洞部35に伝熱体36を設け、この伝熱体36と孔部25の内面との間に隙間25を設けたから、成形時には、固定型11及び可動型12を型閉してこれら固定型11及び可動型12間にキャビティ13を形成するとともにゲート6を開き、材料通路8からゲート6を介してキャビティ13内に成形材料たる溶融樹脂を充填する。ついで、バルブ装置21によりゲート6を閉じ、さらに、キャビティ13内の成形材料が固化した後、型開してキャビティ13内の成形材料すなわち成形された製品を取り出す。その後、再び型閉して以上の成形サイクルを繰り返すが、全成形サイクルを通じて、バルブ本体1の材料通路8内の成形材料はヒータ9,9Aの加熱により常時溶融状態に保たれる。そして、ヒータ9,9Aを外周部に設けたバルブ本体1においては、本来その軸方向中央部で両端側よりも温度が高くなる傾向を示すが、中間部の熱が伝熱体36から孔部4の内面との間の隙間25に逃げることにより、バルブ本体1の軸方向中間部の温度が低下し、バルブ本体1の材料通路8内の成形材料の温度差が低減する。この場合、伝熱体36は型体の固定型11の本体部3に接するものではなく、本体部3との間の隙間25が断熱層となるから、本体部3に不要に熱が逃げることなく、効率のよい加熱を行いながら、材料通路8内の成形材料の温度差を低減できる。
Thus, in the present embodiment, corresponding to claim 1, a plurality of fixed molds 11 and
また、このように本実施例では、請求項2に対応して、伝熱体36が筒状をなすから、筒状の伝熱体からヒータカバー10を介して孔部4の内面との間の隙間25に熱が逃げる。
In this way, in this embodiment, the
また、このように本実施例では、請求項1に対応して、ヒータ9,9A及び伝熱体36の外周にヒータカバー10を設け、このヒータカバー10と孔部4の内面との間に隙間25を設け、ヒータカバー10に係合する係合部37を伝熱体36に設けたから、ヒータカバー10に伝熱体36が係合することにより、伝熱体36のバルブ本体1軸方向の位置決めをすることができる。
In this way, in this embodiment, corresponding to claim 1 , the
また、このように本実施例では、請求項3に対応して、伝熱体36がプリハードン鋼からなるから、プリハードン鋼は、焼入れ処理した鋼材であり、切削加工するだけで熱処理せずに使用できるので、材料費のコストを削減できる。また、プリハードン鋼は、耐熱性に優れ、耐食性に優れたものを用いればさび難く、バルブ本体1に用いる伝熱体として適する。
In this way, in this embodiment, in correspondence with
また、実施例上の効果として、ヒータカバー10を複数の分割して筒状の伝熱体36に外嵌するようにしたから、ヒータ9,9A、伝熱体36及びヒータカバー10のバルブケーシング9への組付作業を簡便に行うことができる。
Further, as an effect of the embodiment, since the
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、伝熱体はバルブ本体1の使用温度条件に対応する耐熱性を有するものであれば、各種の材質のものを用いることができる。
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation implementation is possible. For example, heat transfer body as long as it has a heat resistance that corresponds to the operating temperature conditions of the
1 バルブ本体
2 バルブケーシング
3 本体部
4 孔部
6 ゲート
8 材料通路
9,9A ヒータ
10 ヒータカバー
11 固定型(型体)
12 可動型(型体)
13 キャビティ
21 バルブ装置
25 隙間
35 空洞部
36 伝熱体
37 係合部
51 バルブピン
DESCRIPTION OF
10 Heater cover
11 Fixed type
12 Movable type
13 cavity
21 Valve device
25 Clearance
35 cavity
36 Heat transfer body
37 Engagement part
51 Valve pin
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