JP4558246B2 - 別々に作動するバルブゲート列を備えたスタック射出成形装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広くはスタック射出成形に関し、より詳しくは、等速伝達機構によって共通に作動される複数のバルブゲートを有するスタック成形システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多数個取りのスタック射出成形システムにおいて、成形品の均一性を達成するために、ホットランナーマニホールドからすべての金型キャビティまでの樹脂溶融物の流れを正確に制御することが必須となる。多くの場合、キャビティへのゲートの制御に使用される往復動するバルブピンは、同時に操作される）ので、そのためには、バルブピンにかかる負荷が均一となる必要がある。また機械的のコンパクト性や単純さは、コスト、信頼性、および効率的な熱移動の点から見て、重要な考慮事項である。
【０００３】
公知のスタック射出成形システムの典型例が、アメリカ特許第４，２１２，６２７号、アメリカ特許第４，２４４，９０９号、アメリカ特許第４，８９１，００１号、アメリカ特許第５，０１３，２３５号、アメリカ特許第５，４６０，５１０号、アメリカ特許第５，４７８，２３０号およびアメリカ特許第５，５３３，８８２号に開示されている。
【０００４】
これらのアメリカ特許には、バルブピン毎に別々に設けられたアクチュエーターを用いるものもあれば、対向バルブピンの１対毎に別々に設けられたアクチュエーターを用いるものもある。アメリカ特許第４，２１２，６２７号の開示するスタック成形設備では、油圧式のアクチュエーター１個で、複合マルチリンク形スライドバー機構（complex multi-link slide bar mechanism）を介して、２列の射出ノズルのバルブピンすべてを同時に動かしている。
【０００５】
この設備によって、確かにバルブピンは同時に動くにようになるが、メンテナンスをしばしば必要とする場合が多く、しかも２列の射出ノズル開閉を差動させるといったような操作上のフレキシビリティがない。
【０００６】
片面型の（single-face）成形機で、バルブピンが一列でそれを同時に作動させる設備が、多数知られている。たとえば、アメリカ特許第４，０９５，９３１号（滑動カムロッド）、アメリカ特許第４，３３０，２５８号および国際公開ＷＯ２０００/４３１８７（ラックピニオンのドライブ）、日本特許公開公報平成９−１４１６８８号（往復動するプレート）などを参照されたい。
【０００７】
他のバルブピン作動機構が、アメリカ特許第４，３７８，９６３号、アメリカ特許第４，６６９，９７１号、アメリカ特許第４，７１２，９９５号、アメリカ特許第４，９１７，５９４号、アメリカ特許第４，９２３，３８７号、アメリカ特許第５，３６８，４７０号、西独特許第３７３３３６３号、西独特許第４２３０７５８号および西独特許第４２３１２７０号に開示されている。
【０００８】
しかし、これらの設備で用いられる技術は、スタック成形装置にはそれほど有用でなく、多くの場合、複雑で扱いにくく高価なうえに早期から摩耗しおよび/または信頼性が低い。したがって、耐久性が高くコンパクトで、操作上のフレキシビリティが認められ、高品質の成形品を効率良く高い信頼性のもとで製造できるスタック成形装置が必要となっている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明が、従来技術の多くの欠点を克服するために、ひとつの形態において提供する射出成形装置は、第１射出ノズル列と第２射出ノズル列とを備え、各ノズルが、溶融物溝とこの溶融物溝内で可動となって金型ゲートを開閉するバルブピンとを有する。溶融物分岐マニホールドが、第１射出ノズル列と第２射出ノズル列との間に位置され、これらノズル列と流体連通している。さらに作動装置が別々に設けられ、一方の作動装置は、第１射出ノズル列のバルブピンを変位させ、他方の作動装置は、第２射出ノズル列のバルブピンを変位させる。各作動装置は、少なくとも１個のアクチュエーターと共通リンケージ要素（common linkage element）とを備え、この共通リンケージ要素は、アクチュエーターによって駆動され、それぞれ射出ノズル列のすべてのバルブピンとリンクして、バルブピンを結合して動かす。
【００１０】
本発明が別の形態において提供する射出成形装置は、射出ノズル列と、この射出ノズル列と流体連通している溶融物分岐マニホールドとを備える。各ノズルが、溶融物溝とこの溶融物溝内で可動となっているバルブピンとを有し、各バルブピンは、被駆動部と、金型ゲートを通る溶融物の流れを制御する先端部とを有する。射出ノズル列のバルブピンを変位させるための作動装置は、少なくとも１個のアクチュエーターと共通リンケージ要素とを備え、この共通リンケージ要素は、アクチュエーターによって駆動され、射出ノズル列のすべてのバルブピンの被駆動部分とリンクして、バルブピンを結合して動かし、さらにこのアクチュエーターは、共通リンケージ要素とバルブピンの先端部との間に位置されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１を参照すると、図１はスタック成形装置１の一部分を示す。この成形装置１は、固定細長の被加熱溶融物分岐マニホールド２を備え、このマニホールド２は、中央溶融物ボア２０を有する。支持板３，３は、マニホールド２を取り囲んで密に当接している。支持板３，３の上下にノズル板４，４がある。各ノズル板４は、複数のバルブゲートノズル９（図１では１列に４個のノズルがある）を収容し、各バルブゲートノズル９は別々に設けられたノズルブッシュ２１（図３）に取付けられている。
【００１３】
図１および３に示されたように、各バルブゲート９は溶融物ボア１０aを有する。溶融物ボア１０ａは、その外側（ゲート）端部で金型キャビティ１３と連通し、その内側端部でノズルブッシュ２１内の分岐溶融物通路２５を介してマニホールド２内の中央溶融物ボア２０と連通している。樹脂溶融物を加熱状態に保って各バルブゲートノズル９を通って中央溶融物ボア２０から各キャビティ１３に確実に流れるように、電気加熱器２２をマニホールド２内に、電気加熱器２３を各ノズルブッシュ２１に、電気加熱器２４を各ノズル９の本体にそれぞれ設ける。各バルブゲートノズル９は、ヘッド１２付きのバルブピン１０を１本ずつ有する。バルブピン１０の前方端部、すなわちゲートに隣接する端部がゲートを通る溶融物の流れの制御を行う。
【００１４】
ノズル板４は、作動装置６を収容する。各作動装置６は、複動式油圧アクチュエーター７を２つ備え、これらアクチュエーター７はバルブゲートノズル９の列の脇に位置し、アクチュエーター７がバルブゲートノズル９を作動している。このアクチュエーター７は、外側端部でキャップ１５を有し、内側端部でアクチュエーター７の内側ピストンから延びるロッド１６を駆動している。ヨーク板８が、マニホールド２とバルブゲートノズル９の各列との間に配置されて、隣接するアクチュエーター７のロッド１６にリンクしている。バルブピン１０のヘッド１２は、隣接するヨーク板８に係合している。したがって、アクチュエーター７によって各ヨーク板８が動くと、隣接するバルブピン１０の列を開位置と閉位置との間で同時に動かす。ヨーク板８の端部に固定されたスぺーサー１１が、ヨーク板８の止めとして機能する。アクチュエーター７とヨーク板８との配置は対称形となって、アクチュエーターからかかる力が均等に配分される。
【００１５】
図１１は、ヨーク板８のロッド１６への接続についてその詳細とヨーク板を案内する構造とを示している。各ロッド１６は、ショルダー３２と内側ねじ付きのボア３４とを備えた終端部分３０を有する。この終端部分３０は、ヨーク板８内に同様の形状で作られた孔１８に合致して嵌まる。ワッシャー３６とキャップボルト３８とが密に、ヨーク板８をロッド１６に固定し、これらのヨーク板とロッドがユニットとして動く。
【００１６】
図１１に示されたように、各ヨーク板８は、ノズル板４に固定されヨーク板内の孔２７を透って延びる複数のガイドピン１７によって案内される。ガイドピン１７と孔２７とは円形断面であることが好ましいが、滑り嵌めが緊密にできるものならば他の断面形状であってもよい。ブッシュ１９aとしての減摩要素が各孔２７を内張りして、ピン１７と孔２７との間に円滑な滑り嵌めができるようにしている。図１２は別の配置を示したもので、ここでは、減摩要素は各ピン１７のほうの外側に付けられたスリーブとなっている。図１１、１２いずれの配置でも、アクチュエーター７の動作を受けて、ヨーク板８を円滑かつ均等に案内し、ヨーク板８が歪むようなこともなく、バルブピン１０にかかる負荷が確実に均等となる。
【００１７】
ピン１７とヨーク板８内の孔２７との間の減摩要素は、熱的に安定で低摩擦のポリマーのいずれから作ってもよい。例を挙げれば、ポリアミド６．０やポリテトラフルオロエチレン（PTFE）もしくはメタルフルオロプラスチック（metalfluoroplastic）材料のような複合高分子組成物（composite polymeric composition）あるいは焼結ブロンズ（sintered bronze）のような低摩擦合金などである。さらに、射出成形プロセス中に通常起こりうる状態で安定した作業（operation）が可能となり、またピン１７のほうの外側であっても孔２７のほうの内側であっても融着可能となる、高分子コーティング、セラミックコーティング、硬質合金コーティングといったような、耐摩耗性の固体潤滑コーティングを用いることも可能である。
【００１８】
使用に際しては、アクチュエーター７に接続された圧油の外側の源（図示せず）が制御され、リンクしたアクチュエーターどうしの各対を成形作業で求められる方向と同じ方向に駆動する。図１はすべてのバルブゲートが開位置にあることを示しており、この場合、樹脂溶融物は、すべての金型キャビティ１３に流れ込む。キャビティが樹脂で満たされると、上方のアクチュエーター７のピストンの下側にかかる油圧によって上方ロッド１６が上向きに動き、ロッドと共に上方ヨーク板８も移動し、かくして、上方バルブピン１０すべてが一致して上向きに動き、上方バルブゲートを閉じて溶融物の流れを停止させることになる。同様に、下方のアクチュエーター７のピストンの上側にかかる油圧によって下方ロッド１６が下向きに動き、ロッドと共に下方ヨーク板８も移動し、かくして、下方バルブピン１０すべてが一致して下向きに動き、下方バルブゲートを閉じて溶融物の流れを停止させることになる。閉じたときの配置構造が図２に示されている。成形品を取りだした後に溶融物のキャビティ１３への流れ込みを再び続けたい場合、上記のプロセスを逆にして、すべてのバルブゲートを開き、図１の配置構造に戻せばよい。
【００１９】
図１および２は、バルブゲートの両方の列が同時に作動されて、すべてが同時に開いたり閉じたりするところを表している。言い換えれば、すべてのバルブゲートを通って同時に溶融物が射出されている。しかし必要であれば、バルブゲートノズルの各列が単独制御されてもよい。この場合、適切な油圧制御器を用いて、必要に応じて、ノズルの列ごとの１対のアクチュエーター７に、単独で圧油を方向づければよい。このようにして、ノズルの一方の列におけるゲートを開いておいて溶融物を流し、他方の列のゲートを閉じておいて溶融物の流れを遮断することが可能となる。
【００２０】
第２の実施態様が図５および図６に示されている。この態様のレイアウトは、第１実施態様のものと類似している（同様の部品には同様の参照番号が付いている）。ただし、この実施態様におけるヨーク板８は、油圧アクチュエーターではなく、２体シリンダーの複動式空気圧アクチュエーター２０７によって動く。さらにまた各被加熱バルブゲートノズル２０９は、複数のバルブピン２１０と、１本の中央溶融物ボア２１０aと、別々に設けられた金型キャビティ２１３にフィードする分岐溶融物ボア２１０bとを収容している。もちろん、バルブピンが１本ずつ付いたバルブゲートノズルを有するスタック成形設備で、空気圧アクチュエーターを使うことも可能である。
【００２１】
図７は、本発明の第３実施態様を示したもので、ここでも同様の部品には同様の参照番号が付いている。この実施態様では、被加熱溶融物分岐マニホールド２がこれまでより長く延びて、複数のピンを有する被加熱バルブゲートノズル３０９と連通する複数の中央溶融物ボア３２０を有する。そして各バルブゲートノズル３０９が、１個ずつ局在した成形キャビティ３１３にフィードする。各ヨーク板８は、１個ずつ中央に位置決めされた２体シリンダーの複動式空気圧アクチュエーター３０７によって動く。もちろん、バルブピンが１本ずつ付いたバルブゲートノズルを有するスタック成形設備で、中央に位置決めされた空気圧アクチュエーターを使うことも可能である。
【００２２】
図８は、本発明の第４実施態様を示したもので、これは、従来の転極電動機（reversing electric motor）Mを用いてヨーク板８を動かすこと以外は、図７の実施態様と同じものである（同様の部品には同様の参照番号が付いている）。
【００２３】
図９は、本発明の第５実施態様を示したもので、これは図７の実施態様と同様である（同様の部品には同様の参照番号が付いている）。ただし、上方ヨーク板８aは２体シリンダーの複動式空気圧アクチュエーター５０７によって動き、いっぽう、下方ヨーク板８bは転極電動アクチュエーターMによって動く。そして２つの別々に設けられた分岐マニホールド５０２が使われている。さらに、種々の金型キャビティ構造への溶融物のフィードについても示されている。詳しくは、図９の右側に示された設備では、２個の被加熱バルブゲートノズルの全部で４本の分岐溶融物ボアが１個の大きな金型キャビティ５１３aにフィードしており、それに対して、図９の左側に示された設備では、１個の被加熱バルブゲートノズルの２本の分岐溶融物ボアが、より小さい１個の金型キャビティ５１３bにフィードしているものと；１個の被加熱バルブゲートノズルの２本の分岐溶融物ボアが、個々に、さらにより小さい金型キャビティ５１３cにフィードしているものとになっている。
【００２４】
図１０は、本発明の特徴のいくつかを、多数個取り片面型成形システムに、どのように組み込むかを示している（同様の部品には同様の参照番号が付いている）。この実施態様は本質的に、図９の実施態様の下半分であり、すなわち図９における上方ヨークプレート８aおよびこれより上の構造が無くなっている。１個の２体シリンダー複動式空気圧アクチュエーター６０７が示されているが、このアクチュエーターでなく（図９のように）転極電動機（アクチュエーター）を用いることも可能である。
【００２５】
上記のことから、本発明により、成形装置における構造上および操作上のフレキシビリティがもたらされ、しかもこの成形装置は、耐久性が高く、相対的にコンパクトで、効率良く信頼性を有して作業できる。
【００２６】
複数の好適な実施態様の内容に関して本発明の特徴を述べてきたが、当業者が理解できるようなそして前記請求範囲に定められたような本発明の範囲から離れることなく、種々の変更が可能であることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様による多数個取りスタック射出成形システムのバルブピンが開位置にある一部分の部分断面図。
【図２】図１のスタック成形システムのバルブピンが閉位置にある部分断面図。
【図３】図１の線３−３に沿った拡大断面図。
【図４】図２の線４−４に沿った拡大断面図。
【図５】本発明の第２実施態様による多数個取りスタック射出成形システムのバルブピンが開位置にある一部分の部分断面図。
【図６】図５のスタック成形システムのバルブピンが閉位置にある部分断面図。
【図７】本発明の第３実施態様による多数個取りスタック射出成形システムの一部分の部分断面図。
【図８】本発明の第４実施態様による多数個取りスタック射出成形システムの一部分の部分断面図。
【図９】本発明の第５実施態様による多数個取りスタック射出成形システムの一部分の部分断面図。
【図１０】本発明の特徴のいくつかを具現化した多数個取り片面型成形システムの一部分の部分断面図。
【図１１】本発明の上記態様のすべてに有用なガイド要素と接続要素との詳細断面図。
【図１２】本発明の上記態様のすべてに有用な別のガイド要素の詳細断面図。
【符号の説明】
１ スタック成形装置
２ 被加熱溶融物分岐マニホールド
４ ノズル板
６ 作動装置
７ アクチュエーター
８ ヨーク板
９ バルブゲートノズル
１０ バルブピン
１１ スペーサー
１０a 溶融物ボア
１３ 金型キャビティ
１６ ロッド
１７ ガイドピン
１８、２７ 孔
２０ 中央溶融物ボア

Claims (28)

1. 各ノズルが溶融物溝と溶融物溝内を可動で金型ゲートを開閉するバルブピンとを有する第１射出ノズル列と、
   各ノズルが溶融物溝と溶融物溝内を可動で金型ゲートを開閉するバルブピンとを有する第２射出ノズル列と、
   前記第１射出ノズル列と前記第２射出ノズル列との間に設けられノズル列に流体連通する溶融物分岐マニホールドと、
   少なくとも１個のアクチュエーターとアクチュエーターによって駆動され第１射出ノズル列のすべてのバルブピンとリンクしてバルブピンを結合して動かす共通リンケージ要素とを備え第１射出ノズル列のバルブピンを変位させる第１作動装置と、
   少なくとも１個のアクチュエーターとアクチュエーターによって駆動され第２射出ノズル列のすべてのバルブピンとリンクしてバルブピンを結合して動かす共通リンケージ要素とを備え第２射出ノズル列のバルブピンを変位させる第２作動装置と、を備え、
   第１作動機構および第２作動機構は、独立して作動可能であることを特徴とする射出成形装置。
2. 第１射出ノズル列のアクチュエーターと第２射出ノズル列のアクチュエーターが、互いに反対方向に動いて射出ノズルのゲートを閉じることを特徴とする請求項１記載の射出成形装置。
3. 各バルブピンが、ノズルのゲートと隣接した前方端部と、この前方端部と反対側の後方端部とを有し、各射出ノズル列の共通リンケージ要素が、バルブピンの後方端部に係合していることを特徴とする請求項２記載の射出成形装置。
4. 各共通リンケージ要素が、射出ノズル列のバルブピンの動く方向に往復するように案内されるヨーク板を構成することを特徴とする請求項３記載の射出成形装置。
5. 各ヨーク板が、射出ノズル列のバルブピンの動きの方向に延びる少なくとも２つのガイド部材によって案内されることを特徴とする請求項４記載の射出成形装置。
6. 各共通リンケージ要素が、射出ノズル列のバルブピンの動く方向に往復するように案内されるヨーク板を構成することを特徴とする請求項１記載の射出成形装置。
7. 各ヨーク板が、射出ノズル列のバルブピンの動く方向に延びる少なくとも２つのガイド部材によって案内されることを特徴とする請求項６記載の射出成形装置。
8. 各バルブピンが、ノズルのゲートと隣接した前方端部と、この前方端部と反対側の後方端部とを有し、各射出ノズル列の共通リンケージ要素が、バルブピンの後方端部に係合していることを特徴とする請求項４記載の射出成形装置。
9. 第１射出ノズル列のアクチュエーターと第２射出ノズル列のアクチュエーターが、反対方向に動いて射出ノズルのゲートを閉じることを特徴とする請求項４記載の射出成形装置。
10. 各ガイド部材が、ヨーク板の孔と滑動可能に係合する固定ピンを有することを特徴とする請求項５記載の射出成形装置。
11. 各固定ピンと孔との境界面が、低摩擦面を有することを特徴とする請求項１０載の射出成形装置。
12. 中央に位置された１個のアクチュエーターが、各ヨーク板を駆動することを特徴とする請求項４記載の射出成形装置。
13. 対称に位置された２個のアクチュエーターが、各ヨーク板を駆動することを特徴とする請求項４記載の射出成形装置。
14. 各共通リンケージ要素を駆動する複数のアクチュエーターを備え、これらアクチュエーターが、これらアクチュエーターが作動する射出ノズルの間に位置することを特徴とする請求項１記載の射出成形装置。
15. 少なくとも１個の射出ノズルが、複数の溶融物溝と複数のバルブピンとを有することを特徴とする請求項１記載の射出成形装置。
16. 複数の射出ノズルが、１個の金型キャビティと連通することを特徴とする請求項１記載の射出成形装置。
17. 少なくとも１個の射出ノズルが、複数の金型キャビティと連通することを特徴とする請求項１記載の射出成形装置。
18. 射出ノズルが、種々のタイプとサイズの金型キャビティと連通し、種々の形状とサイズの品を成形することを特徴とする請求項１記載の射出成形装置。
19. 複数の溶融物分岐マニホールドが別々に設けられ、グループ分けされた射出ノズルがそのグループ毎に別々に設けられた溶融物分岐マニホールドの１つと連通することを特徴とする請求項１記載の射出成形装置。
20. 各ノズルが、溶融物溝とこの溶融物溝内で可動のバルブピンとを有し、各バルブピンが、被駆動部分と金型ゲートを通る溶融物の流れを制御する先端部とを有する射出ノズル列と、
    射出ノズル列と流体連通する溶融物分岐マニホールドと、
    少なくとも１個のアクチュエーターと、このアクチュエーターによって駆動され射出ノズル列のすべてのバルブピンの被駆動部分とリンクしてバルブピンを結合して動かす共通リンケージ要素とを備え、少なくとも１個のアクチュエーターが、共通リンケージ要素とバルブピンの先端部との間に位置されている射出ノズル列のバルブピンを変位させる作動装置と、を備えたことを特徴とする射出成形装置。
21. 共通リンケージ要素を駆動する複数のアクチュエーターを備え、これらのアクチュエーターが、アクチュエーターが作動する射出ノズルの間に位置することを特徴とする請求項２０記載の射出成形装置。
22. 少なくとも１個のアクチュエーターが、射出ノズルの間で中央に位置されていることを特徴とする請求項２０記載の射出成形装置。
23. 各ノズルが、溶融物溝とこの溶融物溝内で可動のバルブピンとを有し、各バルブピンが、被駆動部分と金型ゲートを通る溶融物の流れを制御する先端部とを有する射出ノズル列と、
    射出ノズル列と流体連通する溶融物分岐マニホールドと、
    少なくとも１個のアクチュエーターと、このアクチュエーターによって駆動され射出ノズル列のすべてのバルブピンの被駆動部分とリンクしてバルブピンを結合して動かす共通リンケージ要素とを備え、少なくとも１個のアクチュエーターが、溶融物分岐マニホールドとバルブピンの先端部との間に位置されている射出ノズル列のバルブピンを変位させる作動装置と、を備えたことを特徴とする射出成形装置。
24. 共通リンケージ要素が、溶融物分岐マニホールドとバルブピンの先端部との間に位置されていることを特徴とする請求項２３記載の射出成形装置。
25. 溶融物入口と、一方の側に設けられた複数の第１溶融物出口と、他方の側に設けられた複数の第２溶融物出口とを有する射出マニホールドと、
    前記複数の第１溶融物出口に連通するとともに、第１金型板に位置する複数の第１金型キャビティに向かい、少なくとも一つが内部に複数の可動のバルブピンを含む複数の第１ホットランナーノズルと、
    前記複数の第２溶融物出口に連通するとともに、第２金型板に位置する複数の第２金型キャビティに向かい、少なくとも一つが内部に複数のバルブピンを含む複数の第２ホットランナーノズルと、
    前記複数の第１ホットランナーノズルのうちの前記少なくとも一つのノズル内に設けられた複数の可動のバルブピンに連結された第１アクチュエーターと、
    前記複数の第２ホットランナーノズルのうちの前記少なくとも一つのノズル内に設けられた複数の可動のバルブピンに連結された第２アクチュエーターと、を備え、
    射出マニホールドは、前記第１アクチュエーターと前記第２アクチュエーターとの間に位置していることを特徴とするスタック射出成形装置。
26. 前記第１アクチュエーターおよび前記第２アクチュエーターは、ピストンからなることを特徴とする請求項２５に記載のスタック射出成形装置。
27. 前記第１アクチュエーターおよび前記第２アクチュエーターは、前記複数の第１のバルブピンおよび前記複数の第２のバルブピンを独立して動かすことを特徴とする請求項２５に記載のスタック射出成形装置。
28. 第２金型板が可動であることを特徴とする請求項２５に記載のスタック射出成形装置。

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