JP4427286B2 - ホットランナノズルの取外し自在のヒーター - Google Patents

Description

本発明は、射出成形装置に関し、更に詳細には、射出ノズル及びマニホールドの取り外し自在のヒーターに関する。

射出成形装置での溶融体の熱発生及び管理は、成形部品を高品質で生産する上で重要である。溶融体の加熱は、代表的には、機械ノズル、成形マニホールド及びホットランナーノズルの流れチャンネルと隣接して幾つかの電気式ヒーターを配置することによって行われる。コイルヒーター、バンドヒーター、フィルムヒーター、ヒートパイプ、誘導ヒーター及びカートリッジヒーターを含む種類が異なる幾つかの電気ヒーターを利用できる。これらのヒーターは、場合によっては、溶融体への熱伝導を最適にするため、ノズルハウジングと一体化され又は埋設される。一体化した電気ヒーターは、製造に費用がかかり、ノズル全体を交換しなくては交換できない。

多くの場合、取り外し自在のヒーターは、比較的安価に製造でき、ノズル全体を交換しなくても交換できるため、取り外し自在のヒーターを使用するのが好ましい。周知の取り外し自在のヒーターの射出成形における欠点は、ヒーターとノズルとの間で熱を効率的に伝達するのが困難であるということである。ヒーターが別体の構成要素であるため、ヒーターとノズル又はマニホールドとの間に隙間が生じ、これらの構成要素間の隙間により熱伝導率が低下する。従って、ヒーターとノズル又はマニホールドとの間の接触量を最大にしなければならない。その結果、クランプ止めの解決策が開発された。理想的には、ヒーターを最適にクランプすることにより、ヒータークランプの実際の温度に拘わらず、ヒーターからノズルへ熱が良好に伝達される。クランプ止めされた理想的ヒーターは、高温状態で完全に作動し、高温から低温までの温度変化に拘わらず完全に作動し続ける。このことは、ヒーターの温度変動がヒーターとノズルとの間のクランプ力に影響しないということを意味する。

周知の取り外し自在のヒーターの別の欠点は、これらのヒーターが、多くの場合、係止機構を収容するための追加の空間を必要とするということである。これは、隣接したノズル間の空間が小さい高キャビテーション成形の用途で問題である。

図１を参照すると、この図には円筒形加熱スリーブ４を備えた従来技術のクランプが示してある。加熱エレメント５が埋設された加熱スリーブ４がノズル本体６を取り囲んでおり、これに熱を伝達する。加熱スリーブ４は、ばね状特性を提供する軸線方向隙間を含む。加熱エレメント４をノズル本体６の周囲に締め付けるため、ねじ８を持つクランプ機構７が設けられている。ノズル本体６が冷却状態にあるとき、加熱スリーブ４を設置し、ノズル本体６の周囲にクランプ止めする。通常の作動中、ノズル本体６及び加熱スリーブ４が熱膨張により半径方向に矢印９で示すように膨張する。射出成形装置を停止したとき、加熱スリーブ４及びノズル本体６をそれらの元の大きさに戻さなければならない。加熱スリーブ４及びノズル本体６をこのように連続的に冷却し加熱することにより、加熱スリーブ４とノズル本体６との間の接触が経時的に減少する。これにより、加熱スリーブ４とノズル本体６との間の熱伝達が減少する。従って、クランプ機構７を頻繁に再調節する必要がある。

従来技術では、この問題点に対処するため、幾つかの試みがなされてきた。従来技術の解決策は、ノズル本体とヒーターとが接触した状態を維持するため、ヒーターに圧縮力を及ぼすための幾つかの異なるクランプ装置を含む。

ナットをノズル先端近くのねじ山を備えたノズル下部分に螺着し、ナットによって所定位置に維持される取り外し自在の環状加熱エレメントは知られている（特許文献１参照）。

様々な長さの軸線方向スロットが設けられたクランプスリーブを含むホットランナーノズルの誘導加熱エレメントは知られている（特許文献２参照）。

熱膨張率がヒーターよりも低く、加熱時にヒーターをノズルに押し付け、常温状態でヒーターに圧縮力を及ぼすために、クランプスリーブに予負荷を加えることができるヒーターを取り囲むクランプスリーブは知られている（特許文献３参照）。

クランプの両端に設けられた一対のカラーをヒーターをノズル本体に押し付けるために設けらたクランプによって取り囲まれた取り外し自在のヒーターは知られている（特許文献４参照）。

加熱ユニットが半径方向で可撓性のスリーブによって取り囲まれ、解放位置とクランプ位置との間で回転自在の円形の係止体がスリーブを取り囲み、スリーブ及び円形の係止体が円筒形シェルから逸脱した輪郭の向き合った表面を有する、ノズルのためのジャケット−加熱ユニットは知られている（特許文献５参照）。
米国特許第４，２６８，２４１号 米国特許第４，９４０，８７０号 米国特許第６，０４３，４６６号 米国特許第６，０６３，０１６号 米国特許第６，４０９，４９７号

膨張率が異なる平滑なヒーター表面と平滑なノズル又はマニホールド本体の表面との間を完全に接触させるのは、特にヒーターの温度が高温と常温との間で周期的に変化する場合に困難であった。その結果、従来技術のクランプヒーター装置は複雑になりがちであり、熱伝導率が予想よりも低い。更に、これらの従来技術の装置を適正に設置するには、代表的には、幾らかの技術及び追加の時間が必要とされる。

本発明の目的は、以上の欠点のうちの少なくとも一つをなくす ことができる射出ノズル又はチューブ状マニホールドのための取り外し自在のヒーターを提供することである。

本発明の特徴によれば、加圧された成形材料の溶融体の流れを受け取り、溶融体の流れをノズルのノズルチャンネルに送出するためのマニホールドチャンネルを持つマニホールドと、ノズルチャンネルが金型ゲートを通して金型キャビティと連通したノズルから溶融体の流れを受け取る金型キャビティと、ノズルのねじ付外面と係合するためのねじ付内面を有し成形材料の溶融体の流れを加熱するためのヒーターアッセンブリとを有し、熱がヒーターアッセンブリのねじとノズルのねじとの間の接触を通してヒーターアッセンブリからノズルに伝達される射出成形装置が提供される。

本発明の別の特徴によれば、射出ノズルのノズル本体のねじ付外面と係合するねじ付内面を持つヒータースリーブと、ヒータースリーブと隣接して配置され、ノズル本体のねじ付外面と選択的に係合するためのロックナットを有し、ロックナットは、ヒータースリーブに当接し、ヒータースリーブのねじ付内面を押圧し、ヒータースリーブの温度変化に拘わらずノズル本体のねじ付外面と接触させる射出成形装置ヒーターアッセンブリが提供される。

本発明の更に別の特徴によれば、貫通するノズルチャンネルと第１輪郭を持つ第１係合面を有するノズル本体と、第２輪郭を持つ第２係合面を有し成形材料の溶融体の流れを加熱するためにノズル本体に設けられたヒーターを有し、ヒーター及びノズル本体は、第１輪郭及び第２輪郭の相互作用によって互いに連結される射出ノズルが提供される。

本発明の他の特徴によれば、加圧された成形材料の溶融体の流れを受け取り、溶融体の流れを金型キャビティに送出するためのマニホールドチャンネルを持つマニホールドと、ノズル本体及びノズルチャンネルを持ち、第１輪郭を備えた第１係合面を持つ射出ノズルと、第２輪郭を持つ第２係合面を有し成形材料の溶融体の流れを加熱するためにノズル本体に設けられたヒーターアッセンブリとを有し、熱が第１輪郭と第２輪郭との間の接触を通してヒーターアッセンブリからノズルに伝達される射出成形装置が提供される。

本発明の更に他の特徴によれば、加圧された成形材料の溶融体の流れを受け取り、溶融体の流れをノズルのノズルチャンネルに送出するためのマニホールドチャンネルを持つマニホールドと、ノズルチャンネルが金型ゲートを通して金型キャビティと連通したノズルから溶融体の流れを受け取る金型キャビティと、ノズルのねじ付外面と係合するためのねじ付内面を有し成形材料の溶融体の流れを加熱するためにノズルに設けられたヒーターアッセンブリを有する射出成形装置が提供される。

本発明の別の特徴によれば、加圧された成形材料の溶融体の流れを受け取り、溶融体の流れをノズルのノズルチャンネルに送出するためのマニホールドチャンネルを持つマニホールドと、ノズルチャンネルが金型ゲートを通して金型キャビティと連通したノズルから溶融体の流れを受け取る金型キャビティと、ノズルのねじ付外面と係合するためのねじ付内面を有し成形材料の溶融体の流れを加熱するためにノズルに設けられたヒーターアッセンブリとを有し、ねじ付内面とねじ付外面との間の接触を温度に拘わらず維持する射出成形装置が提供される。

本発明の更に別の特徴によれば、加圧された成形材料の溶融体の流れを受け取り、溶融体の流れを射出ノズルのノズルチャンネルに送出するためのマニホールドチャンネルが設けられた少なくとも一つのチューブ状マニホールドシャフトを持つマニホールドと、ノズルチャンネルが金型ゲートを通して金型キャビティと連通したノズルから溶融体の流れを受け取る金型キャビティと、マニホールドシャフトのねじ付外面と係合するためのねじ付内面を有し成形材料の溶融体の流れを加熱するためにマニホールドに設けられたヒーターアッセンブリを有する射出成形装置が提供される。

本発明の他の特徴によれば、ねじ山を備えた外面を持つ射出ノズルを提供する工程と、ねじ山を備えた内面を持つヒータースリーブを備えたヒーターアッセンブリを提供する工程と、温度と無関係の成形条件でヒーターアッセンブリを射出ノズルにクランプ止めするための工程とを有するヒーターを射出ノズルに取り外し自在にクランプするための方法が提供される。

本発明の更に他の特徴によれば、ねじ山を備えた外面を持つ射出ノズルを提供する工程と、ねじ山を備えた内面を持つヒータースリーブを備えたヒーターアッセンブリを提供する工程と、ヒーターアッセンブリを射出ノズルにねじ込み、ヒーターアッセンブリと射出ノズルとの間にクランプ力を発生し、ヒーターアッセンブリと射出ノズルとの間の表面接触を最大にする工程とを含むヒーターを射出成形装置に組み立てる方法が提供される。

本発明は、射出ノズルがマニホールドと連通した状態でのヒーターアッセンブリの設置及び取り外しが比較的容易であるという利点を提供する。更に、ねじ山を備えたスリーブとねじ山を備えたノズル本体との間の接触により、効率的熱伝達が可能である。更に、ヒーターアッセンブリとノズル又はマニホールドとの間のクランプ力が、ヒーターアッセンブリの温度に拘わらず維持される。

以下本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図２を参照すると、本発明による好ましい実施の形態の射出成形装置の全体に参照番号１０が付してある。この射出成形装置１０は、加圧状態の成形可能な材料の溶融体の流れをマニホールドブッシュ１６から受け入れるためのマニホールド溶融チャンネル１４を持つマニホールド１２を有する。マニホールドブッシュ１６は、裏打ちプレート４２とマニホールド１２との間を延び、機械ノズル１８と連通している。スペーサ４４が裏打ちプレート４２とマニホールド１２との間に設けられている。このスペーサ４４は、射出成形装置１０の熱膨張を補償するため、代表的には可撓性である。

ホットランナーノズル２０がマニホールド１２の出口２１に連結されている。マニホールド１２からの成形可能な材料の溶融体の流れを受け入れるため、ノズルチャンバ２２が各ノズル２０を通って延びている。金型ゲート２４が各ノズル２０の先端と隣接して配置されている。金型ゲート２４を通る成形可能な材料の流れは、溶融体の流れを金型キャビティ２６に送出できるように制御される。金型キャビティ２６は、第１成形プレート２８及び成形コア３０によって画成される。図示の射出成形装置１０の金型ゲート２４は熱ゲートであり、即ち溶融体の流れを金型ゲート２４のところで凝固させることによって停止する。金型ゲート２４は、別の態様では、バルブピンによって選択的に開閉できる。バルブピンは、各ノズル２０の長さに亘って延び、金型ゲート２４を開閉するためにバルブピストンによって移動できる。

一つ又は複数のいずれかの金型キャビティ２６の供給に任意の数のノズル２０を使用できる。マニホールドヒーター３２によりマニホールド１２内の溶融体の長さを所望温度に維持し、冷却チャンネル（図示せず）により金型キャビティ２６の冷却を容易にする。

図２のノズル２０を前取り付けノズルと呼ぶ。このノズル２０は、ノズルヘッド３４と、ノズル本体３６と、ノズル先端３８を含む。ノズルヘッド３４はマニホールドにファスナ４０によって固定されている。第２成形プレート４６及び第３成形プレート４８がノズルヘッド３４と第１成形プレート２８との間で層をなしている。第３成形プレート４８は第２成形プレート４６にファスナ５０によって連結されている。これらのファスナ５０は、代表的には、ねじ山を備えたファスナであり、矢印６１で示すように取り外し自在である。取り付けエレメント５２が第３成形プレート４８に連結されている。取り付けエレメント５２は、ノズル２０に向かって内方に延び、ノズル２０を第３成形プレート４８に対して位置決めする。矢印５４及び５６によって示すように、射出成形装置１０は、分割線５８及び６０の夫々のところで分離可能である。

本発明の一つの特徴によれば、ノズル２０内の溶融体の流れを所望温度に維持するため、ヒーターアッセンブリ８０がノズル２０を取り囲んでいる。このヒーターアッセンブリ８０は、一般的には、環状ヒータースリーブ８６に連結された加熱エレメント８４を含む。ヒーターアッセンブリ８０を電源（図示せず）に接続するため、電気コネクタ８２が設けられている。ヒーターアッセンブリ８０は、図３乃至図６に関して以下に詳細に説明するように、ノズル２０から取り外し自在である。

ホットランナーノズルが代表的に長い自動成形のような幾つかの用途では、単一のノズルと関連して幾つかのヒーターアッセンブリ８０が使用できる。これらのヒーターアッセンブリは、単一の又は多数の電源に接続できる。ヒーターアッセンブリ８０は、ノズルに沿って変化する温度分布を提供するのに使用できる。

射出成形装置１０では、ノズル２０へのアクセスは、第１成形プレート２８を第３成形プレート４９から分割線６０に沿って分離することによって行われる。次いでファスナ５０をねじって離し、第３成形プレート４８を第２成形プレート４６から分離する。これにより、ノズル２０を露呈でき、その結果、オペレータは、例えば適正に作動していない部品を交換できる。これらの部品には、ノズル先端３８、ノズルシール、（図示せず）、取り外し自在のヒーター８０及び熱電対（図示せず）が含まれる。射出成形装置１０は、上述の工程を逆の順序で行うことにより再組み立てできる。

前取り付けノズルにより、オペレータはノズル２０に射出成形装置１０の成形側からアクセスできる。この構成により、オペレータはノズル２０にアクセスできるけれども、金型全体を射出成形装置１０から取り外さないと、ノズル２０自体を取り外すことはできない。様々な周知のノズル設計を示す米国特許第６，３４３，９２５号、米国特許第６，１６４，９５４号及び米国特許第６，２２０，８５１号を参照されたい。

ノズル２０ａがマニホールド１２に螺着される射出成形装置１０ａを図３に示す。図３は、同じ参照番号が同様の部品を示す本発明の別の実施例を示す。図３のノズル２０ａもまた、前取り付けノズルであるが、このノズル２０ａは射出成形装置１０ａから取り外し自在である。ノズルヘッド３４ａは、マニホールド１２に連結されたマニホールド取り付けナット６２に螺着するねじ（図示せず）を備えている。オペレータは、螺着ノズル２０ａを射出成形装置１０ａの金型側から容易に捩じって取り外すことができる。本発明の別の実施例によるヒーターアッセンブリ８０ａは、ノズル２０ａから取り外すことができる。ヒーターアッセンブリ８０ａは、ノズル２０ａが射出成形装置１０ａに取り付けられているとき、又はノズル２０ａを射出成形装置１０ａから取り外したとき、取り外すことができる。

次に、ヒーターアッセンブリ８０ａを図３乃至図６を参照して詳細に説明する。ヒーターアッセンブリ８０ａは、ねじ山を備えた内面を持つ図４に示す環状ヒータースリーブ８６を含む。ヒータースリーブ８６は、第１端面９０及び第２端面９２を持つヒータースリーブ本体１２２を含む。ヒータースリーブ８６は、ホットランナーノズル２０ａのノズルヘッド３８ａとノズル先端３８ａの間でノズル本体３６ａの一部に沿って延びる寸法である。第１端面９０及び第２端面４６は互いにほぼ平行である。コイル状加熱エレメント８４ａがヒータースリーブ８６を通って延びている。図４の実施例によるヒータースリーブ８６は、加熱エレメント８４ａが完全に埋設されるように鋳造プロセスによって製造される。電気コネクタ８２ａがヒータースリーブ８６から延びており、加熱エレメント８４ａを加熱するための電力を提供するため、電源（図示せず）に接続される。ヒータースリーブ８６は、銅、ベリリウム銅、銅合金等の非常に熱伝導率の高い材料で形成されている。別の態様では、ヒータースリーブ８６は、鋼等の任意の適当な導電体でできているのがよい。

図５に示すように、ヒータースリーブ８６のねじ山を備えた内面８８がノズル２０ａのねじ山を備えた外面１００と係合する。横断面では、ねじ山を備えた内面８８が一連の個々のねじエレメント９４を持つことがわかる。各ねじエレメント９４は、前面とも呼ばれる第１面９６及び後面とも呼ばれる反対側の第２面９８を含む。ノズル２０ａのねじ山を備えた外面１００は、同様に、一連の個々のノズルのねじエレメント１０２含む。これらのノズルのねじエレメント１０２の各々は、第３面１０４及び反対側の第４面１０６を含む。図示のように、前面とも呼ばれるヒータースリーブ８６のねじエレメント９４の第１面９６は、ノズルのねじエレメント１０２の第４面１０６に向かって差し向けられている。

ロックナット１０８は、ホットランナーノズル２０ａのねじ山を備えた外面１００と係合するためのねじ山を備えた内面１１０を含む。ロックナット１０８は、ヒータースリーブ８６の第２面９２と当接するかみ合い面１１２及び反対側の面１１４を含む。この反対側の面１１４は、ホットランナーノズル２０ａのノズル先端３８ａに向かって差し向けられている。ロックナット１０８は、全体として、従来のロックナット構造であり、鋼、銅、ベリリウム銅、又は銅合金等の任意の適当な導電体で形成されている。幾つかの場合では、ナット１０８は、チタニウムやチタニウム合金等の熱伝導率が低い材料で形成される。

温度を局所的に低下するのが望ましい場合には、ナット１０８は、断熱性材料で形成される。断熱性材料には、例えばジルコニア等のセラミックス、例えばデュポン社が製造しているヴェスペル（Ｖｅｓｐｅｌは登録商標である）等のポリマイド（ｐｏｌｙｍｉｄｅｓ）、例えばデュポン社が製造しているテフロン（テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）は登録商標である）や例えばヴィクトレス社が製造しているピーク（ピーク（Ｐｅｅｋ）は登録商標である）等のポリマー、又はグラファイトが含まれる。

図６を参照すると、ヒータースリーブのねじエレメント９４とノズルのねじエレメント１０２との間の接触状態の拡大図が示してある。本発明によれば、ヒータースリーブ８６をノズル２０ａに取り付けるとき、ヒータースリーブのねじエレメント９４とノズルのねじエレメント１０２との間の接触が常温状態に維持され、次いで高温状態に維持される。高温状態は、成形プロセスが必要とする温度に応じて変化する。ノズル２０ａ及びヒータースリーブ８６の半径方向及び軸線方向の両方向での熱膨張により、ヒータースリーブ８６のねじ山を備えた内面８８とノズル２０ａのねじ山を備えた外面１００とが係合状態から完全に外れることはない。ねじエレメント９４と１０２との間で発生したクランプ力により、ヒータースリーブ８６を、ヒーターアッセンブリ８０ａの温度とは無関係にノズル２０ａと永久的に接触させることができる。クランプ力の大きさは、部分的には、ヒータースリーブ８６及びノズル本体３６ａの形成に使用される材料の熱膨張率で決まる。ノズル本体３６ａが半径方向でヒータースリーブよりも大きく膨張する場合には、クランプ力が高いということは明らかである。

破線で示す輪郭ＡＡは、加熱状態のノズル２０ａを表し、破線で示す輪郭ＢＢは、加熱状態のヒータースリーブ８６を表す。図示のように、ヒータースリーブ８６のねじエレメント９４の第１面９６はノズルのねじエレメント１０２の第４面と常に接触している。ヒーターアッセンブリ８０のロックナット１０８によりヒータースリーブ８６の第２端面９２に力が加えられるため、向き合った面９４及び１０６は常に接触している。従って、ノズル２０ａ及びヒーターアッセンブリ８０の温度に拘わらず、ヒータースリーブ８６のねじエレメント９４の第１面９６は、ノズルのねじエレメント１０２の第４面と常に接触した状態のままである。

ヒータースリーブ８６のねじ山を備えた内面８８とノズル２０ａのねじ山を備えた外面との間で発生したクランプ力の大きさは、部分的には、ノズル２０ａ及びヒータースリーブ８６の材料の選択により影響を受ける。本発明の別の実施例では、ヒータースリーブ８６の長さに沿って切り欠き又はスロットが設けられている。このスロットによりヒータースリーブにばね特性が提供され、特定の成形の用途についてクランプ力を変化する。

ヒータースリーブ８６とノズル２０ａとの間のねじ連結が、図３乃至図６に示す輪郭に限定されないということは理解されよう。任意の種類の作動可能な形状のねじ山を備えた輪郭を使用できる。ねじエレメントが互いに完全に接触するねじ輪郭については、代表的には、図２のヒーターアッセンブリ８０を使用する。ヒータースリーブ８６をノズル２０ａに配置するときにクランプ力を提供するため、ヒータースリーブ８６の内面及びノズル２０ａの外面にインプリントされた、刻印された、切り込まれた、又は成形された任意の輪郭又は形状を使用できる。

ヒータースリーブ８６をホットランナーノズル２０ａに、ヒータースリーブ８６のねじ山を備えた内面８８がホットランナーノズル２０ａのねじ山を備えた外面１００と係合するようにねじ込むことによって、ヒーターアッセンブリ３４を設置する。ホットランナーノズル２０ａのねじ山を備えた外面１００は、第１輪郭を持つ第１係合面を提供する。ヒータースリーブ８６のねじ山を備えた内面８８は、第２輪郭を持つ第２係合面を提供する。第１及び第２の輪郭がかみ合い、ヒータースリーブ８６をホットランナーノズル２０ａに連結する。次いで、ロックナット１０８をノズル２０ａのねじ山を備えた外面１００に螺着する。ロックナット１０８のかみ合い面１１２はヒータースリーブ８６の第２端面９２に当接し、ヒータースリーブのねじエレメント９４の第１面９６を押圧し、ノズルのねじエレメント１０２の第４面１０６と接触させる。この構成により、ヒータースリーブ８６をホットランナーノズル２０ａにクランプ止めする。

図３の射出成形装置１０ａの作動中、高温の加圧された成形材料の溶融体の流れを機械ノズル１８からマニホールドブッシュ１６に導入する。溶融体の流れは、マニホールドの溶融体チャンネル１４を通ってノズル２０ａのノズルチャンネル２２ａに流入する。金型キャビティ２６内への溶融体の流れは、熱制御金型ゲート２４によって選択的に制御される。

射出成形装置１０ａを良好に作動させるためには、溶融体の流れを、ノズル２０ａのノズルチャンネル２２ａを通って金型ゲート２４に向かって流れるとき、特定の温度範囲内に維持しなければならない。従って、加熱アッセンブリ８０は各ノズル２０ａを加熱する。加熱アッセンブリ８０のロックナット１０８は、ヒーターのねじエレメント９４及びノズルのねじエレメント１０２を互いに強制的に接触させ、ヒータースリーブ８６をノズル２０ａにクランプ止めする。これにより、溶融体の流れを加熱するため、ヒーターアッセンブリ８０とノズル２０ａとの間で熱を効率的に伝達できる。

図７を参照すると、図７には、ヒーターアッセンブリ８０ｂの別の実施例が示してある。ヒーターアッセンブリ８０ｂは、図３の射出成形装置１０ａと同様の射出成形装置１０ｂのノズル２０ａに連結されている。ヒーターアッセンブリ８０ｂは、図３に示すものと同様であり、一対のばね１２０が追加してある。これらのばね１２０は、ロックナット１０８のかみ合い面１１２とヒータースリーブ８６の第２端面９２との間に配置される。図８に示すように、これらのばね１２０はヒータースリーブのねじエレメント９４の第１面９６を押圧してノズルのねじエレメント１０２の第４面１０６と接触させる。ばね１２０はベルビルディスクであり、互いに向き合って配置される。

図８の実施例は、ロックナット１０８とヒータースリーブ８６との間の相対的移動を可能にする。ばね１２０は、ノズル２０ａとヒータースリーブ８６との間に初期クランプ力即ち負荷を提供する。ばね１２０は、更に、ロックナット１０８とヒータースリーブ８６との間に圧力が連続的に加わるようにすることによって、加熱による熱膨張を補償する。更に、ばね１２０により、常温状態中、又は可変状態中にヒータースリーブをノズル２０ａ上にクランプできる。

図９及び図１０は、図８のばね装置の代わりに使用できる様々なばね装置を示す。図９は、互いに入れ子になった三つのばね１２０を含む。これらのばね１２０は、大径側がヒータースリーブ８６の第２端面９２に向かって差し向けられている。図１０は単一のばね１２０を含む。図９と同様に、ばね１２０の大径側がヒータースリーブ８６の第２端面９２に向かって差し向けられている。

ばねの種類がベルビルディスクに限定されないということは理解されよう。任意の適当な種類のばねを使用できる。ばね１２０は、任意の適当な材料で形成されているのがよい。ばね１２０は、別の態様では、ヒータースリーブ８６及びロックナット１０８よりも熱伝導率が高い熱伝導性エレメントであってもよい。

ヒーターアッセンブリ８０ｃの別の実施例を図１１に示す。ヒーターアッセンブリ８０ｃは、図３の射出成形装置１０ａと同様の射出成形装置１０ｃのノズル２０ａに連結されている。図１２に示すように、マニホールド取り付けナット６２に連結されたノズル２０ａのヘッド３４ａとヒータースリーブ８６の第１端面９０との間にばね１２０が配置される。このばね１２０は、ノズル２０ａのノズル先端３４ａに向かう方向でヒータースリーブ８６に力を及ぼす。これにより、ヒータースリーブのねじエレメント９４の第２面９８をノズルのねじエレメント１０２の第３面に当接させる。図７の実施例と同様に、ばね１２０はベルビルディスクであり、大径側をノズルヘッド３４ａに向けて配置される。

図１３及び図１４は、図１２のばね装置の代わりに使用できる別のばね装置を示す。図１３は互いに入れ子になった三つのばね１２０を含む。ばね１２０の大径側はノズルヘッド３４ａに向かって差し向けられている。図１４は、互いに向き合って配置された一対のばね１２０を含む。

図１５乃至図１９を参照すると、第２、第３、第４、第５及び第６のヒータースリーブ１８６、２８６、３８６、４８６及び５８６の夫々が示してある。これらのヒータースリーブ１８６、２８６、３８６、４８６、及び５８６は、任意の開示のヒーターアッセンブリの実施例のヒータースリーブ８６の代わりに使用できる。

図１５のヒータースリーブ１８６は、ヒータースリーブ本体１２２の外面内に部分的に埋設されたコイル状加熱エレメント１８４を含む。ヒータースリーブ本体１２２に溝１２４が形成されており、加熱エレメント１８４はこの溝１２４に押し込まれ、又は鑞付けされる。

図１６のヒータースリーブ２８６はヒータースリーブ本体１２２に巻き付けた非コイル状加熱エレメント２８４を含む。加熱エレメント２８４及びヒータースリーブ本体１２２が互いに接触した状態を維持し、従って熱伝導を効率的に行うことができるようにするため、カバースリーブ１２６がヒータースリーブ本体１２２を取り囲んでいる。

図１７のヒータースリーブ３８６では、コイル状加熱エレメント３８４がヒータースリーブ本体１２２に巻き付けてある。加熱エレメント３８４がヒータースリーブ本体１２２と接触した状態に維持し、これらの間での熱伝導を効率的にするため、カバースリーブ１２８がヒータースリーブ本体１２２を取り囲んでいる。

図１８のヒータースリーブ４８６はヒータースリーブ本体１２２を取り囲むフィルム層１３０を含む。パターンをなした電熱エレメントがフィルム層１３０と接触している。フィルム層１３０は、様々な材料でできた幾つかの層で形成されている。これらのフィルム層には誘電体及び断熱体が含まれる。これらのフィルム層は、スプレー、印刷、又は蒸着等の周知の技術を使用して付けることができる。これらの層は、ノズルに直接取り付けることができ、又はノズル２０ａに接着された又は取り付けられた別体の部品に取り付けることができる。ヒータースリーブ４８６はねじ山を備えた内面８８を有する。電源（図示せず）に接続するため電気コネクタ８２がフィルム層１３０に接続されている。ノズル２０ａの温度を計測するため、熱電対１３２がヒータースリーブ４８６に接続されている。

図１９のヒータースリーブ５８６は、ヒータースリーブ本体１２２に設けられた穴１３４内への締まり嵌め等の任意の手段を使用して配置される複数のカートリッジ型加熱エレメント５８４を含む。各カートリッジ型加熱エレメント５８４は、電源（図示せず）に接続するための電気コネクタ８２を含む。ノズル２０ａの温度を計測するため、熱電対１３６がヒータースリーブ５８６に接続されている。

図１５乃至図１９のヒータースリーブは、鋼等の熱伝導性材料又は銅、ベリリウム銅、又は銅合金等の高度に熱伝導性の材料で形成されているのがよい。

本発明によるヒータースリーブには、工具と係合するための表面が更に設けられていてもよいということは射出成形の分野の当業者には理解されよう。例えば、ヒータースリーブ８６の設置及び取り外しを容易にするため、ロックナット１０８の外面と同様の六角形表面をヒータースリーブ本体１２２に設けてもよい。

ヒーターアッセンブリ８０は、任意の前取り付けノズルで使用できるということは射出成形の分野の当業者には理解されよう。更に、ヒーターアッセンブリ８０は、ノズルへのアクセスが装置の金型側からは提供されない射出成形装置で使用できる。この種のノズルの一例は、ドイツ国特許第ＤＥ１９６０１１０２号に示されている。この場合、射出成形装置からノズルを取り外した後、ノズル先端、ヒーターアッセンブリ８０又は熱電対を交換できる。

ヒーターアッセンブリの開示の実施例をホットランナーノズルでの使用について説明したが、同じヒーターアッセンブリを任意の他の射出成形装置で使用できる。本発明の別の実施例によれば、射出成形装置１０ｄを図２０に示す。この射出成形装置は、スプルーブッシュ１６ｄに連結されたチューブ状マニホールド１２ｄを含む。スプルーブッシュは機械ノズル１８ｄに連結されている。チューブ状マニホールド１２ｄは一対のチューブ状シャフト１３８を含み、これらのシャフトの各々は、これらのシャフトを貫通したマニホールド溶融体チャンネル１４ｄを有する。チューブ状シャフト１３８には少なくとも部分的にねじ山が設けられている。マニホールド溶融体チャンネル１４ｄは、夫々のホットランナーノズル２０ｄのノズルチャンネル２２ｄにコネクタブロック１４０によって連結されている。各コネクタブロック１４０は、成形材料の溶融体の流れをマニホールド溶融体チャンネル１４ｄからノズルチャンネル２２ｄに差し向けるため、ほぼ直角に曲がった溶融体チャンネル１４２を含む。ねじ山８８ｄを備えたヒータースリーブ８６ｄがチューブ状シャフト１３８を取り囲み、そのねじ山と係合する。ヒータースリーブ８６ｄは、電源（図示せず）に接続するための電気コネクタ８２ｄを含む。所望であれば、ヒータースリーブ８６ｄに代えて前の図で開示した加熱アッセンブリの実施例のいずれかを使用してもよい。

ヒータースリーブ８６ｄを設置するため、コネクタブロック１４０を取り外し、ヒータースリーブを円形シャフト１３８に螺着する。作動にあたっては、成形材料の高温の加圧された溶融体の流れを機械ノズル１８ｄからマニホールドブッシュ１６ｄに導入する。溶融体の流れはマニホールド溶融体チャンネル１４ｄを通ってノズル１８ｄのノズルチャンネル２２ｄに、及び金型キャビティ（図示せず）に流入する。ヒータースリーブ４０ｄが、溶融体の流れを、マニホールドの溶融体チャンネル１４ｄを通って流れる際に適当な温度範囲内に維持する。

図２１を参照すると、機械ノズル１８ｅが成形材料の溶融体の流れをインラインノズル２０ｅに直接送出する射出成形装置１０ｅの部分が示してある。本発明のこの実施例によれば、インラインノズル２０ｅは、変向部分１５０を持つノズルチャンネル２２ｅを含む。変向部分１５０は、ノズル入口１５２とノズルチャンネル２２ｅの下部分１５４との間を延びる。金型キャビティ２６ｅの金型ゲート２４ｅがノズルチャンネル２２ｅの下部分１５４と隣接して配置される。金型キャビティ２６ｅは、成形プレート２８ｅ及び成形コア３０ｅによって制限されている。冷却チャンネル１５８が成形コア３０ｅに設けられている。バルブピン１６０がノズルチャンネル２２ｅの上部分１５６及び下部分１５４を通って延び、金型ゲート２４ｅと整合している。バルブピン／ピストンコネクタ１６６を作動するため、一対のピストン１６２及びシリンダ１６４からなる構成がノズル２０ｅの両側に配置されている。バルブピン１６０をノズルチャンネル２２ｅ内で矢印１７０が示すように軸線方向に移動するため、バルブピン／ピストンコネクタ１６６がバルブピン１６０に連結されている。ノズルチャンネル２２ｅの上部分１５６と下部分１５４との間にシール１６８が設けられており、溶融体が上部分１５６に流入しないようにする。シール１６８は、更に、バルブピン１６０の軸線方向移動を案内するためのガイドとしても役立つ。

図１１に示すのと同様のヒーターアッセンブリ８０ｅがノズル２０ｅを取り囲む。ヒータースリーブ８６ｅのねじ山を備えた内面８８ｅがノズル２０ｅのねじ山を備えた外面と係合する。ばね１２０ｅがノズルヘッド３４ｅとヒータースリーブ８６ｅとの間に配置されている。ヒータースリーブ８６ｅは、更に、バルブピン／ピストンコネクタ１６６が通過できる穴１７０を含む。ヒーターアッセンブリ８０ｅを設置するため、バルブピン／ピストンコネクタ１６６を軸線方向に摺動させてピストン１６２と係合した状態から外すことによって取り外す。次いで、ヒーターアッセンブリ８０ｅをノズル２０ｅに螺着する。

作動にあたっては、成形材料の高温の加圧された溶融体の流れを機械ノズル１８ｅからノズル入口１５２に導入する。溶融体の流れがノズルチャンネル２２ｅの変向部分１５０を通ってノズル２０ｅの下部分１５４に流入する。バルブピン／ピストンコネクタ１６６は、バルブピン１６０を軸線方向に移動するピストン１６２によって矢印１７２が示すように移動できる。かくして、金型キャビティ２６ｅ内への溶融体の流れは、金型ゲート２４ｅと係合したり係合状態から外れるように移動するバルブピン１６０によって選択的に制御される。

本発明によるヒーターアッセンブリ８０ｆの別の実施例を図２２に示す。射出成形装置１０ｆは、図２の射出成形装置と同様であり、及びかくして以下にこれ以上詳細には説明しない。ヒーターアッセンブリ８０ｆは図３の実施例と同様であるが、ロックナット１０８に変えてノズル先端ナット１８０を使用する。ノズル先端ナット１８０をノズル２０ｆに螺着し、ヒータースリーブ８６ｆと当接する。ロックナット１０８とは異なり、ノズル先端ナット１８０は、ノズル２０ｆ上で所定距離しか移動できない。これにより、ノズル先端ナット１８０は一杯に設置された位置にある場合にこれがオペレータに明らかであるため、ヒーターアッセンブリ８０ｆの設置が簡単になるという利点が得られる。

図２３を参照すると、この図には本発明によるヒーターアッセンブリ８０ｇの別の実施例が示してある。射出成形装置１０ｇは図２の射出成形装置と同様であり、及びかくして以下にこれ以上詳細には説明しない。ヒーターアッセンブリ８０ｇは、環状溝１８２を持つヒータースリーブ８６ｇを含む。環状溝１８２は、ヒータースリーブ８６ｇ及びノズル２０ｇの間に空隙１８８を提供する。空隙１８８は、ノズル２０ｇを所定の長さに沿って断熱し、ノズル２０ｇに沿って熱を調整する。熱は、ヒータースリーブ８６ｇがノズル２０ｇと接触した場所でノズル２０ｇに直接伝達される。この構成では、ノズル本体３６ｇに沿った様々な箇所でノズル２０ｇに伝達される熱の量を制御できる。

上文中に説明したヒータースリーブのうちの任意のものに環状溝１８２を設けることができるということは理解されよう。更に、上文中に説明したヒーターアッセンブリの実施例のうちの任意のものにヒータースリーブ８６ｇを使用できるということは理解されよう。

本発明の好ましい実施例を説明したが、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々な変形及び変向を行うことができるということは当業者には理解されよう。

従来技術の円筒形加熱スリーブのノズル本体に設置した横断面図である。 本発明の一実施例による取り外し自在の加熱アッセンブリを含む射出成形装置の一部の側断面図である。 本発明の別の実施例による取り外し自在のヒーターアッセンブリを含む射出成形装置の側面図である。 図２の取り外し自在のヒーターの側断面図である。 図３の部分Ａの拡大図である。 図５の一部拡大図である。 本発明の別の実施例による取り外し自在のヒーターアッセンブリを含む射出成形装置の側面図である。 ばね装置によって離間されたヒータースリーブ及びロックナットを示す図７の部分Ｂの拡大図である。 第２ばね装置を含む図８と同様の図である。 第３ばね装置を含む図８と同様の図である。 本発明の更に別の実施例による取り外し自在のヒーターアッセンブリを含む射出成形装置の側面図である。 ばねによって離間されたノズルヘッド及びヒータースリーブを示す、図１１の部分Ｃの拡大図である。 第２ばね装置を含む図１２と同様の図である。 第３ばね装置を含む図１２と同様の図である。 取り外し自在の第２ヒータースリーブの側断面図である。 取り外し自在の第３ヒータースリーブの側断面図である。 取り外し自在の第４ヒータースリーブの側断面図である。 取り外し自在の第５ヒータースリーブの側断面図である。 取り外し自在の第６ヒータースリーブの側断面図である。 本発明による取り外し自在のヒーターアッセンブリを持つ円形マニホールドを含む射出成形装置の部分断面側面図である。 本発明による取り外し自在のヒーターアッセンブリを持つインラインノズルの部分断面側面図である。 本発明の別の実施例による取り外し自在のヒーターアッセンブリを含む射出成形装置の側断面図である。 本発明の別の実施例による取り外し自在のヒーターアッセンブリを含む射出成形装置の側断面図である。

符号の説明

１０ 射出成形装置
１２ マニホールド
１４ マニホールド溶融体チャンネル
１６ マニホールドブッシュ
１８ 機械ノズル
２０ ホットランナーノズル
２１ 出口
２２ ノズルチャンバ
２４ 金型ゲート
２６ 金型キャビティ
２８ 第１成形プレート
３０ 成形コア
３２ マニホールドヒーター
３４ ノズルヘッド
３６ ノズル本体
３８ ノズル先端
４０ ファスナ
４２ 裏打ちプレート
４４ スペーサ
４６ 第２成形プレート
４８ 第３成形プレート
５０ ファスナ
５２ 取り付けエレメント
８０ ヒーターアッセンブリ
８２ 電気コネクタ
８４ 加熱エレメント
８６ 環状ヒータースリーブ

Claims (18)

1. 加圧された成形材料の溶融体の流れを受け取るマニホールドチャンネルを持つマニホールドと、
   前記マニホールドに連結され、前記マニホールドチャンネルから送出された溶融体の流れを受け取るノズルチャンネルを有するノズルと、
   前記ノズルチャンネルに金型ゲートを通して連通し、前記ノズルから前記溶融体の流れを受け取る金型キャビティと、
   前記成形材料の溶融体の流れを加熱するために、前記ノズルに取り出し自在に設けられ、前記ノズルのノズル外面と係合するための内面と、外面と、当該外面に部分的に埋設されるコイル状加熱エレメントとを有するヒーターアッセンブリと、を備え、
   前記ヒーターアッセンブリは、ヒータースリーブを有し、前記コイル状加熱エレメントは、前記ヒータースリーブの前記外面に部分的に埋設され、
   前記ヒータースリーブは、前記コイル状加熱エレメントを受け取るために、前記ヒータースリーブの前記外面に設けられた溝を有することを特徴とする射出成形装置。
2. 加圧された成形材料の溶融体の流れを受け取るマニホールドチャンネルを持つマニホールドと、
   前記マニホールドに連結され、前記マニホールドチャンネルから送出された溶融体の流れを受け取るノズルチャンネルを有するノズルと、
   前記ノズルチャンネルに金型ゲートを通して連通し、前記ノズルから前記溶融体の流れを受け取る金型キャビティと、
   前記成形材料の溶融体の流れを加熱するために、前記ノズルに取り出し自在に設けられ、前記ノズルのノズル外面と係合するための内面と、外面と、当該外面に部分的に埋設されるコイル状加熱エレメントとを有するヒーターアッセンブリと、を備え、
   前記ヒーターアッセンブリは、ヒータースリーブを有し、前記コイル状加熱エレメントは、前記ヒータースリーブの前記外面に部分的に埋設され、
   前記コイル状加熱エレメントは、前記ヒータースリーブの前記外面に鑞付けされて部分的に埋設されることを特徴とする射出成形装置。
3. 前記ヒータースリーブの前記内面に、ねじが設けられるとともに、前記ノズルの前記ノズル外面に、ねじが設けられ、前記ヒータースリーブおよび前記ノズルの各々のねじ付面が、相互に係合することを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形装置。
4. 前記ヒーターアッセンブリは、前記ヒータースリーブと当接し、前記ヒータースリーブの前記ねじを押圧し、前記ノズルの前記ノズル外面の前記ねじと係合させるため、前記ヒータースリーブと隣接して配置されたロックナットを有することを特徴とする請求項３に記載の射出成形装置。
5. 前記ヒーターアッセンブリは、前記ヒータースリーブと接触し、前記ヒータースリーブの前記ねじを更に押圧して前記ノズルの前記ノズル外面の前記ねじと係合させるばねを有することを特徴とする請求項４に記載の射出成形装置。
6. 前記ばねは、前記ヒータースリーブの前記ねじの前面を押圧し、前記ノズルの前記ノズル外面の前記ねじと係合させるため、前記ロックナットと前記ヒータースリーブとの間に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の射出成形装置。
7. ばねは、前記ヒータースリーブの前記ねじの後面を押圧し、前記ノズルの前記ノズル外面の前記ねじと係合させるため、前記ヒータースリーブと前記ノズルのヘッドとの間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の射出成形装置。
8. 前記コイル状加熱エレメントは、鋳造により前記ヒータースリーブに部分的に埋設されることを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置。
9. 加圧された成形材料の溶融体の流れを受け取るマニホールドチャンネルを持つマニホールドと、
   前記マニホールドに連結され、前記マニホールドチャンネルから送出された溶融体の流れを受け取るノズルチャンネルを有するノズルと、
   前記ノズルチャンネルに金型ゲートを通して連通し、前記ノズルから前記溶融体の流れを受け取る金型キャビティと、
   前記ノズルのねじ付外面と係合するためのねじ付内面を有し、前記成形材料の溶融体の流れを加熱するために前記ノズルに設けられたヒーターアッセンブリと、を備え、
   熱が前記ヒーターアッセンブリのねじと前記ノズルのねじとの間の接触を通して前記ヒーターアッセンブリから前記ノズルに伝達されることを特徴とする射出成形装置。
10. 前記ヒーターアッセンブリは、ねじ山を備えた内面を持つヒータースリーブと、前記ヒータースリーブに連結された加熱エレメントとを有することを特徴とする請求項９に記載の射出成形装置。
11. 前記ヒーターアッセンブリは、前記ヒータースリーブと当接し、前記ヒータースリーブの前記ねじを押圧し、前記ノズルの前記ねじ付外面の前記ねじと係合させるため、前記ヒータースリーブと隣接して配置されたロックナットを有することを特徴とする請求項１０に記載の射出成形装置。
12. 前記ヒーターアッセンブリは、前記ヒータースリーブと接触し、前記ヒータースリーブの前記ねじを更に押圧して前記ノズルの前記ねじ付外面の前記ねじと係合させるばねを有することを特徴とする請求項１１に記載の射出成形装置。
13. 前記ばねは、前記ヒータースリーブの前記ねじの前面を押圧し、前記ノズルの前記ねじ付外面の前記ねじと係合させるため、前記ロックナットと前記ヒータースリーブとの間に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の射出成形装置。
14. ばねは、前記ヒータースリーブの前記ねじの後面を押圧し、前記ノズルの前記ねじ付外面の前記ねじと係合させるため、前記ヒータースリーブと前記ノズルのヘッドとの間に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の射出成形装置。
15. 前記加熱エレメントは、埋設されたコイル状加熱エレメント、フィルム状加熱エレメント、及びカートリッジ型加熱エレメントを含む群から選択されることを特徴とする請求項１０乃至１４のうちのいずれか一項に記載の射出成形装置。
16. 前記加熱エレメントは、鋳造により前記ヒータースリーブに埋設されるコイル状加熱エレメントであることを特徴とする請求項１０乃至１４のうちのいずれか一項に記載の射出成形装置。
17. 前記加熱エレメントは、前記ヒータースリーブに鑞付けされて埋設されるコイル状加熱エレメントであることを特徴とする請求項１０乃至１４のうちのいずれか一項に記載の射出成形装置。
18. 加圧された成形材料の溶融体の流れを受け取るマニホールドチャンネルを含む少なくとも一つのチューブ状マニホールドシャフトを有するマニホールドと、
    前記マニホールドに連結され、前記マニホールドチャンネルから送出された溶融体の流れを受け取るノズルチャンネルを有するノズルと、
    前記ノズルチャンネルに金型ゲートを通して連通し、前記ノズルから前記溶融体の流れを受け取る金型キャビティと、
    前記マニホールドシャフトのねじ付外面と係合するためのねじ付内面を有し、前記成形材料の溶融体の流れを加熱するために前記マニホールドに設けられたヒーターアッセンブリと、を備えたことを特徴とする射出成形装置。

Images