JP4495744B2 - 射出機用ホットランナーシステムのノズル結合構造 - Google Patents

Description

本発明はノズルの耐久性増大を図ることができる射出機用ホットランナーシステムのノズル結合構造に関するものである。

一般に、ホットランナーシステム（Ｈｏｔ Ｒｕｎｎｅｒ
Ｓｙｓｔｅｍ）とは、溶融樹脂を射出金型の内部に注入するとき、樹脂の温度を高温に維持しながら金型の内部に樹脂を高圧で噴射させるための装置を言う。

このようなホットランナーシステムは、プラスチック射出品を製造するに際して、捨てられる樹脂を減らすために、持続的な研究と開発が行われている。図１〜図２に示すように、ホットランナーシステムは、複数の平板型プレートが積層されたモールド（Ｍｏｌｄ）、つまり上側からクランピングプレート１、スペースプレート２、ホールディングプレート３、およびキャビティプレート４の内部に設置される。

ホットランナーシステム１０は、溶融樹脂を多くの位置に分割して供給するためのマニホールド１５と、前記マニホールド１５に連設されるノズル２０と、ノズル２０を開閉して樹脂の注入可否を決定するシリンダー２５とから構成される。

マニホールド１５はスペースプレート２の内部に取り付けられ、射出機を通じて供給される樹脂をヒーター（図示せず）で高温に維持させる。

マニホールド１５の内部には、格子型のような複数の樹脂移動通路１６が形成されており、樹脂移動通路１６と連通する複数の樹脂注入孔１７が形成されている。

樹脂注入孔１７の形成位置は、射出金型の体積および射出条件によって決定される。

このような樹脂注入孔１７には、供給された樹脂を射出金型の内部に注入するノズル２０が固定設置される。

ノズル２０は、マニホールド１５を通過した樹脂が固化しないように保温するとともに、射出金型の内部に吐き出す通路の役目をすることになる。

ノズル２０を通じて樹脂が吐き出されるときは、ノズル２０の先端が金型表面に固定された状態であり、吐き出される樹脂の量は、シリンダー２５の内部に設けられたピストン２６の昇降作用によって調節される。

この際、ピストン２６の昇降は、シリンダーに供給される空圧または油圧によって可能になり、昇降する移動距離によって、ノズル２０から吐き出される樹脂量を調節することができる。

しかし、このように構成された従来のホットランナーシステム１０を利用して金型の内部に樹脂を注入するために、ノズル２０の上端はマニホールド１５に固定され、ノズル２０の下端は金型の表面に固定されるから、マニホールド１５が熱膨張する過程で、ノズル２０の軸線方向に加わる力の均衡が可変して、ノズル２０に曲げ応力が発生し、ノズル２０の一部または全体に亀裂が発生することになる問題点がある。

すなわち、マニホールド１５がヒーターの熱によって熱膨張するにしたがい、ノズル２０の垂直方向に加わる力の均衡が左右方向に移動し、ノズル２０に曲げ応力が発生することにより、接触部位に間隙または亀裂が発生する問題点があるものである。

本発明は前記のような問題点に鑑みてなされたもので、熱膨張によるマニホールドの体積変化にかかわらず、ノズルの軸方向に加わる力の均衡を一定に維持してノズルの破損を予防することにより、ノズルの耐久性を大きく増大させた射出機用ホットランナーシステムを提供することにその目的がある。

このような目的を効果的に達成するため、本発明は、樹脂が移動する樹脂注入孔が内側に形成され、前記樹脂注入孔の端部にノズル取付け孔が設けられたマニホールドと；前記マニホールドのノズル取付け孔に挿合されるピストンガイドブッシュが上端に形成され、前記マニホールドの樹脂注入孔と連通して樹脂を金型の内部に吐き出すノズルと；前記ノズルのピストンガイドブッシュの上端を取り囲んで螺合され、上端が前記ノズル取付け孔の内径より小さな直径を持って前記マニホールドのノズル取付け孔に挿入されるマニホールドガイドブッシュと；前記マニホールドガイドブッシュをノズル取付け孔に固定するために、マニホールドガイドブッシュの外周面を収容し、マニホールドのノズル取付け孔に締結される固定ブッシュと；を含んでなることを特徴とする射出機用ホットランナーシステムのノズル結合構造を提供する。

前記ノズル結合構造のノズルの上端に結合されるマニホールドガイドブッシュの先端に、拡径したフランジが形成され、このフランジはマニホールドのノズル取付け孔に締結される固定ブッシュの上面に係止されることが望ましい。

前記マニホールドガイドブッシュは、ノズルとの接触による熱損失を減らすため、ノズルの外面との接触面積を減少させるように、マニホールドガイドブッシュの内周面に複数の突条が形成されることが望ましい。

このように構成された本発明の射出機用ホットランナーシステムは、熱膨張によるマニホールドの体積変化にかかわらず、ノズルの軸方向に加わる力の均衡を一定に維持することができるので、ノズルの破損を効果的に予防することにより、耐久性を大きく増大させて使用者に高い満足感を提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。

添付図面において、図３は本発明の実施例による射出機用ホットランナーシステムのノズル結合構造の断面図、図４は本発明の実施例による射出機用ホットランナーシステムのノズル結合構造の分解斜視図、図５は本発明の実施例による射出機用ホットランナーシステムのノズル結合構造のマニホールドの断面図であってノズルが熱膨張前の状態を示す断面図、図６は本発明の実施例による射出機用ホットランナーシステムのノズル結合構造のマニホールドの断面図であってノズルが熱膨張後の状態を示す断面図である。

これら図に示すように、本発明の実施例による射出機用ホットランナーシステム１００は、積層された複数のプレートからなるモールドの内部に設けられ、マニホールド５０、ノズル６０およびシリンダー７０を含んでなる。前記射出機用ホットランナーシステムのノズル６０をマニホールド５０と結合するためには、前記ノズル６０を取り囲んでマニホールド５０に挿入されるマニホールドガイドブッシュ８５と固定ブッシュ８２を含む。

モールドはホットランナーシステム１００が取り付けられる金属構造物であって、上側からクランピングプレート３０、スペースプレート３５、ホールディングプレート４０、およびキャビティプレート４５から構成できる。

これらは、それぞれ別個の加工工程を経た後、分離可能な状態に積層され、これらの内部には、本発明のホットランナーシステムのノズル結合構造が適用されたホットランナーシステム１００が収容される。

本発明のホットランナーシステムにおいて、マニホールド５０は、プレートブロックのうち、スペースプレート３５の内部に設けられるもので、射出機から供給される溶融樹脂を多くの位置に移動させるために備えられる。

マニホールド５０は、溶融された樹脂が内部に流入するように、中央部上側にノズルロケーター５２を備えている。

また、マニホールド５０の内部には、ノズルロケーター５２を通じて流入される樹脂が多くの位置に移動するようにするための樹脂移動通路５４が備えられている。

樹脂移動通路５４は、射出される金型の大きさによって、直径の大きさが決定され、マニホールドの内部に格子型に加工される。

そして、マニホールド５０には、樹脂移動通路５４と連通する樹脂注入孔５６が形成されることにより、内部に流入された樹脂を多くの位置に移動させることができる。

この際、マニホールド５０の底面には、樹脂注入孔５６と連通し、樹脂注入孔５６より大きな直径を有し、内部にネジ部５６ａが形成されたノズル取付け孔５７が備えられている。

また、マニホールド５０の両面には、内部に流入された樹脂が約１８０〜４００℃の温度を維持するようにヒーター（図示せず）が取り付けられている。

このようなマニホールド５０は、内部に流入された樹脂を金型に吐き出すために、ノズル６０に連設される。

ノズル６０はマニホールド５０に垂直に取り付けられ、ノズル注入孔５６を通じて流出される樹脂を金型内部に吐き出すことになる。

ノズル６０がマニホールド５０の下側に取り付けられた後は、ノズル６０を通じて吐き出される樹脂量を調節するか開閉させるための構造が要求される。このために、プレートブロックのなかで最も上部側に位置したクランピングプレート３０にはシリンダー７０が取り付けられる。

シリンダー７０はクランピングプレート３０に埋込み型に取り付けられ、マニホールド５０とノズル６０の内部で昇降するためのピストン７２を備えている。ピストン７２は、シリンダー７０に供給されるエアによって昇降することになる。

すなわち、シリンダー７０の上側と下側にそれぞれエアライン７４が連結されているので、ピストン７２の上側にエアが供給されれば下降し、下側にエアが供給されれば上昇することになる。

また、ノズル６０の内部には、バルブピンの昇降を案内するピンガイドブッシュ９０が取り付けられる。ピンガイドブッシュ９０は中央に中空部が形成された管体からなる。

一方、マニホールドのノズル取付け孔５７とノズル６０のピンガイドブッシュ９０との間には、前記ピンガイドブッシュ９０と螺合されるマニホールドガイドブッシュ８５が設けられる。

前記マニホールドガイドブッシュ８５の外径は前記マニホールド５０のノズル取付け孔５７の内径より小さく形成されて、マニホールド５０が熱膨張して可変する体積変化に対応するように備えられたものである。

また、前記マニホールド５０のノズル取付け孔５７に螺合される固定ブッシュ８２の内径はマニホールドガイドブッシュ８５の直径より大きく形成されて、マニホールドガイドブッシュ８５を収容することにより、マニホールド５０の熱膨脹によって可変するマニホールドガイドブッシュ８５をガイドすることになる。

すなわち、マニホールド５０に取り付けられたノズル６０はマニホールド５０に垂直に取り付けられているから、マニホールド５０の体積変化が横方向に生じると、ノズル６０の上下端にねじり応力が発生することになる。

この際、マニホールドガイドブッシュ８５はマニホールドのノズル取付け孔５７より小さな直径に形成されて、可変するマニホールド５０の体積変化を収容してガイドすることにより、マニホールド５０に取り付けられたノズル６０がマニホールド５０の体積変化による負荷を防止することができる。

マニホールドガイドブッシュ８５はノズル６０の上端に結合され、前記マニホールドガイドブッシュ８５はマニホールド５０に螺合された固定ブッシュ８２に係止される。

前記マニホールドガイドブッシュ８５は管体からなり、先端にフランジ８６が形成されている。

マニホールドガイドブッシュ８５は、ノズル６０の内部に設けられたピストンガイドブッシュ９０と螺合して固定される。

また、マニホールドガイドブッシュ８５の内周面には、複数の線形の突条８７が突設されている。

固定ブッシュ８２は、マニホールドガイドブッシュ８５が中央に挿入されるように管体から形成され、外面にネジ部８２ａが形成され、このネジ部８２ａはノズル取付け孔５７に形成されたネジ部５６ａと螺合される。

よって、固定ブッシュ８２がノズル取付け孔５７に完全に取り付けられれば、固定ブッシュ８２の先端がマニホールドガイドブッシュ８５のフランジ８６を強く押し付けて、マニホールドガイドブッシュ８５がそれ以上に遊動しないように拘束することになる。

この際、マニホールド５０と面接触する前記ピンガイドブッシュ９０の上端には、樹脂の漏出を防止する遮断リング９３が設けられることが望ましい。

このように構成された本発明による射出機用ホットランナーシステムの作用状態を説明すれば次のようである。

射出機から溶融樹脂が供給され始めれば、樹脂はノズルロケーター５２を通じてマニホールドの樹脂移動通路５４に移動し、樹脂移動通路５４に移動された樹脂はノズル６０を通じて金型に注入される。

この際、シリンダーのピストン７２がシリンダー７０内部に供給された空圧または油圧によって所定高さに上昇した状態であり、ピストン７２が樹脂の移動を干渉しないので、高温高圧で樹脂を金型の内部に供給することができる。

樹脂が金型の内部に続いて供給される過程では、マニホールド５０が樹脂温度の熱伝逹およびヒーターの発熱によって体積膨脹することになり、ノズル６０の上端に取り付けられたマニホールドガイドブッシュ８５がマニホールド５０の熱膨脹を収容しながらガイドすることにより、ノズル６０の軸線方向に加わる力の均衡をそのまま維持することができる。

すなわち、マニホールドガイドブッシュ８５のフランジ８６はマニホールドのノズル取付け孔５７より小さな直径を有するように形成され、マニホールドガイドブッシュ８５の外径は固定ブッシュ８２の内径より小さく形成されることにより、マニホールド５０の体積が可変しても、マニホールドのノズル取付け孔５７とマニホールドガイドブッシュ８５との間に余裕空間がマニホールド５０の体積膨張を収容し、体積膨張方向を案内し、よってノズル６０の軸線方向に加わる力の均衡をそのまま維持することができるものである。

また、マニホールドガイドブッシュ８５は、マニホールド５０が熱膨張する過程でマニホールド５０をガイドする役目の外にも、ノズル６０の上側のピストンガイドブッシュ９０と線接触する突条８７を介して結合されているから、ノズル６０の表面の熱損失を減らすことができる。

言い換えれば、マニホールド５０とノズル６０の熱膨張の際、マニホールドガイドブッシュ８５の表面が空冷によって継続して冷却してノズル６０の上側を全面的に取り囲むと、放熱面積が増加してノズル６０の表面上の熱損失が大きくなる。

したがって、マニホールドガイドブッシュ８５の内周面に形成された突条８７がノズル６０の上側のピストンガイドブッシュ９０の外面との接触面を最小化すれば、ノズル６０の熱損失を大きく減らすことができる。

その後、ノズル６０を通じて吐き出される樹脂が金型の内部に完全に充填されると、シリンダーに結合されたエアライン７４を通じて空気が流入してピストン７２の上面を押し付けることにより、ピストン７２が下降して、ノズル６０を通じて吐き出される樹脂を遮断することになる。

このような過程によって金型の内部には樹脂が安定に注入され、製造者が所望形態の射出物を製造することができることになる。

以上、本発明の実施例による射出機用ホットランナーシステムについて説明したが、本発明はこれに限定されないもので、当業者であれば、その応用および変形が可能であろう。

本発明は、熱膨張によるマニホールドの体積変化にかかわらず、ノズルの軸方向に加わる力の均衡を一定に維持してノズルの破損を予防することにより、ノズルの耐久性を大きく増大させた射出機用ホットランナーシステムに適用可能である。

従来に使用される射出機用ホットランナーシステムが設置された状態を示す断面図である。 従来に使用される射出機用ホットランナーシステムが設置された状態を示す他の実施例の断面図である。 本発明の実施例による射出機用ホットランナーシステムのノズル結合構造が適用された状態を示す断面図である。 本発明の実施例による射出機用ホットランナーシステムのノズル結合構造の構成要素を示す分解斜視図である。 本発明の実施例による射出機用ホットランナーシステムノズル結合構造のマニホールドとノズルの熱膨張前の状態を示す断面図である。 本発明の実施例による射出機用ホットランナーシステムノズル結合構造のマニホールドとノズルの熱膨張後の状態を示す断面図である。

符号の説明

５０ マニホールド
５６ 樹脂注入孔
５７ ノズル取付け孔
６０ ノズル
７４ エアライン
８５ マニホールドガイドブッシュ
８６ フランジ
８７ 突条

Claims (4)

1. 射出機用ホットランナーシステムにおいて、
   ノズル６０と；
   前記ノズル６０のピストンガイドブッシュ９０の上端を取り囲んで螺合され、マニホールド５０の熱膨張による体積変化に対応するように、上端が前記マニホールド５０のノズル取付け孔５７の内径よりも小さな外径を持って前記ノズル取付け孔５７に挿入されるマニホールドガイドブッシュ８５と；
   前記マニホールドガイドブッシュ８５を前記ノズル取付け孔５７に固定するために、前記マニホールドガイドブッシュ８５の外周面を収容し、前記ノズル取付け孔５７に締結される固定ブッシュ８２と；
   を備え、
   前記マニホールドガイドブッシュ８５の外径は、前記マニホールド５０の熱膨張による体積変化を収容するように前記固定ブッシュ８２の内径よりも小さく形成されるとともに、前記マニホールドガイドブッシュ８５の先端には、前記マニホールド５０の熱膨張による体積変化を収容するように前記ノズル取付け孔５７の内径よりも小さな外径を有するフランジ８６が形成され、このフランジ８６は、前記ノズル取り付け孔５７に締結される固定ブッシュ８２の上面に係止され、
   これにより前記マニホールド５０の熱膨張による体積変化を収容し、前記ノズル６０の軸方向に掛かる力の均衡を維持することが出来ることを特徴とする射出機用ホットランナーシステム。
   
2. マニホールド５０と、ノズル６０と、マニホールドガイドブッシュ８５と、固定ブッシュ８２と、を有している請求項１に記載のホットランナーシステムであって、
   マニホールド５０が、内部を樹脂が移動するように伸びている樹脂注入孔５６、及び該樹脂注入孔５６の端部の外周面に設けられたノズル取付け孔５７、を有し、
   ノズル６０が、該ノズル取り付け孔５７内に挿入され、かつ前記マニホールド５０のノズル取付け孔５７に上端部が挿合されたピストンガイドブッシュ９０を有しており、マニホールド５０の樹脂注入孔５６から射出された樹脂を、ピストンガイドブッシュ９０を介して金型内部へ供給し、
   マニホールドガイドブッシュ８５が、前記ノズル６０のピストンガイドブッシュ９０の上端を取り囲んでそこへ螺合し、上端部が前記マニホールド５０のノズル取付け孔５７の内径より小さな外径を持し、これにより該上端部がマニホールド５０のノズル取り付け孔５７に挿入され、
   固定ブッシュ８２が、前記マニホールドガイドブッシュ８５をマニホールド５０のノズル取付け孔５７を画定している内周面に固定するために、マニホールドガイドブッシュ８５の外周面を収容し、マニホールド５０のノズル取付け孔５７を画定している内周面に螺合している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の射出機用ホットランナーシステム。
   
3. マニホールドガイドブッシュ８５が先端部に前記ノズル６０の上端部においてピストンガイドブッシュ９０を包囲し螺合する拡径したフランジ８６を有し、このフランジ８６がマニホールド５０のノズル取付け孔５７を画定している内周面に螺合する固定ブッシュ８２の上端に係止されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の射出機用ホットランナーシステム。
   
4. 前記マニホールドガイドブッシュ８５が、ピストンガイドブッシュ９０との接触によりもたらされる熱損失を減らすため、ピストンガイドブッシュ９０の外面との接触面積を減少させるように、マニホールドガイドブッシュ８５の内周面にピストンガイドブッシュ９０に接する複数の突条８７を有していることを特徴とする、請求項１または２または３に記載の射出機用ホットランナーシステム。
   

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