JP5123170B2 - 成形機の供給用負荷調整装置 - Google Patents

Description

本発明は概ね成形機に関し、具体的には本発明は成形機の供給本体用に構成された負荷管理装置に関する。

ある種の金属材料は、可能性として３つの状態うちの１つ，すなわち液化状態、固化状態、及びスラリー状態で存在する。総じてこの種の金属材料は、溶融し合う及び／または互いに溶解する２以上の金属要素及び／または非金属要素を含有する金属合金である。この種の金属材料の例は、マグネシウム、アルミニウム、及び亜鉛、さらにこれらの任意の組合せ、またはこれらの等価物である。以下、スラリー状態の金属合金を金属合金スラリー（ＭＡＳ）と言う。ＭＡＳを「揺変性金属材料」と言うこともある。ＭＡＳを処理する成形機を「揺変成形」（チキソモールディング）機と言う。
米国特許第６，３５７，５１１号明細書

特許文献１に開示された金属合金射出成形機（例えばマグネシウム合金用）は、スピゴット部を有する射出ノズルを持ち、そのスピゴットの外縁部が流路面に嵌着されて、流路面とスピゴットの周縁との間にシールが形成される。特許文献１によれば、ノズル１１は供給本体１３''に直接当接する。
国際公開第ＷＯ２００４／０７８３８３Ａ１パンフレット

特許文献２は、揺変成形機での使用に構成された供給本体を開示している。特許文献２では、ノズル５０またはノズル拡張部４８は直接供給本体５２に当接する。
米国特許第６，３５７，５１１号明細書

特許文献３で開示された射出ノズルから金型のキャビティへ可塑性材料を運搬する高温のスプルーブッシュは、その軸部を取り巻く電気加熱器を具えている。特許文献３では、ノズル１４は直接供給本体２４ａに当接する。
米国特許第５，２１３，８２４号明細書

特許文献４で開示された射出金型の調整可能な高温スプルーブッシュは、交換可能な離間したカラーを具備する。特許文献４は，ノズル１４を供給体構造物７０に対して直接当接させる。
米国特許第５，１７８，８８６号明細書

特許文献５で開示された簡単に取り外せる射出金型ポートは、少なくとも１つの長手方向の溝を持つ内方に広がった通路を含み、回転ポートによる硬化したプラスチックの取外しを支援する。特許文献５によれば，ノズル１０は直接供給体構造物１３に当接する。

成形機に使用する周知の供給体に関しては、従来技術の構造物と構成とが少なくとも１０年間（上述の従来技術で示した１９９３年１月１２日から２００２年３月１９日まで）しつこく繰り返され、供給体に伴う継続的な問題のようである。これらの供給体では、応力割れが早く発生し始める傾向があるようである。一般的に考えられるのは、これらの応力割れは、供給体がＭＡＳの高圧によるフープ応力及び／またはＭＡＳの高温による熱応力にさらされた結果として、発達することである。不都合なことに、応力割れは、製造実行時間中に、供給体の頻繁な手入れ及び／または交換、及び／または揺変成形機の不測の停止を強いることになる。

本発明の態様によれば、成形機、ホットランナー組立体、及びこれらの任意の組合せのいずれかの供給本体のために構成され、かつ負荷受止め表面と負荷付与表面とを呈するように構成された負荷伝達体を含み、負荷伝達体が負荷受止め表面を負荷付与表面に接続するよう構成され、負荷受止め表面により受け止められた相当量の負荷を負荷付与表面まで伝達し、供給体には負荷受止め表面により受け止められた微量の負荷しか伝達しない負荷管理装置が提供される。

本発明の態様によれば、供給本体と；供給本体用に構成され、かつ負荷受止め表面と負荷付与表面とを呈するように構成された負荷伝達体を含み、負荷伝達体が負荷受止め表面を負荷付与表面に接続するよう構成されて、負荷受止め表面により受け止められた相当量の負荷を負荷付与表面まで伝達し、供給体には負荷受止め表面により受け止められた微量の負荷しか伝達しない負荷管理装置とを有するホットランナー組立体が提供される。

本発明の態様によれば、供給本体と；供給本体用に構成され、かつ負荷受止め表面と負荷付与表面とを呈するように構成された負荷伝達体を含み、負荷伝達体が負荷受止め表面を負荷付与表面に接続するよう構成されて、負荷受止め表面により受け止められた相当量の負荷を負荷付与表面まで伝達し、供給体には負荷受止め表面により受け止められた微量の負荷しか伝達しない負荷管理装置と；を含む成形機が提供される。

本発明の上述した態様の技術的効果により、供給体での応力割れの早期発生を減らし、その結果供給本体は比較的稀にしか手入れ及び／または交換を必要とせず、及び／または重要な製造中における揺変成形機の不測の停止が回避される。

本発明の例示的実施形態を以下の図面と詳細な説明により記述する。
この問題と少なくとも１０年間取り組んで来た当業界で当初から信じられているように、供給本体がフープ応力と熱応力だけの組合せにさらされた結果として供給本体で起る応力割れが早期に発生するとは、発明者は考えていない。応力割れの早期発生は、供給本体がフープ応力と熱応力と力学的負荷力（以下「負荷」と言う）との三つの組合せにさらされた結果で起こるものであると、発明者は信じている。ノズルを直接供給本体に当接させることで、負荷はノズルから直接供給本体へ伝達される。一旦、供給本体が負荷を受け止めると、応力割れの発生は加速度的に発達する。この問題の解決は、負荷を供給本体から他の隣接構造物（例えば金型）に亘り、及び／またはそれ自体に、絶対に供給本体へ負荷が達しないようにすることにあると、発明者は信じている。負荷を供給本体から背けることで、供給本体での応力割れの広がりの発生が減速または遅らされる。供給本体の負荷を処理しても応力割れの発生を完全には排除することはできないが、応力割れの発生が自然に遅れる。

図１は第１の実施形態（これが好ましい実施形態）による負荷管理装置（ＬＭＤ）の、長手方向軸に沿った切欠き図である。ＬＭＤ１０は揺変成形機（図示せず）の供給本体１２用に構成されている。供給本体１２の別の名称は「スプルー」である。ＬＭＤ１０はプラスチック融成物（つまり非金属材料融成物）の処理用に構成された成形機にも使用できる。

供給本体１２はその内部に、供給本体通路１４を画成し、供給本体通路１４は供給本体１２の出口端部から入口端部へ延びる。出口端部は、金型２４で画成される金型のキャビティ２６を向いている。金型２４は固定金型の片方２４Ａと可動金型の片方２４Ｅとを有している。固定金型の片方２４Ａは固定プラテン３０に取り付けられ、移動金型の片方２４Ｅは移動プラテン（図示せず）に取り付けられる。

入口端部は、揺変成形機の円筒体（図示せず）から延在するノズル３２を向いている。ノズル３２はその中にノズルの通路３４を画成する。供給本体１２は、供給本体の通路１４を貫通するノズル通路３４から金型のキャビティ２６へＭＡＳ３９を搬送する。供給本体１２の出口端部には、供給本体１２の出口端部近傍に配置された冷却機構１７によりプラグ４１が形成される。冷却機構１７は、その中に冷却材を所持する例えば熱だめまたは冷却通路でよい。冷却機構１７は金型インサート１６に内設される。冷却材を低温で流すとプラグ４１が形成される。プラグ４１は、ＭＡＳの圧力が十分なレベル（つまりスピゴット吹き飛ばし圧）まで蓄積されると、図示された位置から吹き飛ばされる。金型のキャビティ２６が充填されると、冷却機構１７内の冷却材により、供給本体１２の出口端部近傍に配されたＭＡＳから、新しいプラグが形成される。

金型インサート１６はその内部に、供給本体１２を収容する大きさにされたキャビティ１８を画成する。キャビティ１８は、その中に保持子２２を受容する大きさとなっている。金型２４の一部はその中にインサート収容キャビティを画成し、インサート収容キャビティはその中に金型インサート１６を収容する大きさにされる。金型インサート１６と保持子２２との組合せで、供給本体１２のキャビティ１８内に確実に取り付けられた供給本体１２を有しまたは保持する。係止支持を加えるために供給本体１２はさらに、供給本体１２から金型インサート１６の段部３５に延びるアーム３７を含む。供給本体１２には、供給本体通路１４に置かれたＭＡＳをスラリー状態に保持する加熱器２０が連結される。固定プラテン３０はノズル３２を収容する流路を画成する。

その他には、プラテン３０に画成される流路は、ホットランナー組立体に含まれるかまたはこれと関係するホットランナー供給本体（供給本体１２と同じ）にＭＡＳを供給する供給構造物を含んだ揺変ホットランナー組立体（図示せず）に取り付けられる。揺変ホットランナー組立体はＭＡＳ配分構造体をなし、この構造体は金型キャビティ２６や、他の個々の物品の成形に用いるその他の金型キャビティ（図示せず）へ通じる他の入口へＭＡＳを流す、ホットランナー供給本体の相互連結ネットワークへＭＡＳを配分するように構成される。

図１に示した構成に組み立てるには、先ず金型インサート１６を金型２４で画成された挿入キャビティに滑り込ませる。次に供給本体１２を金型インサート１６のキャビティ１８に挿入する。最後に、保持子２２を金型インサート１６のキャビティ１８に挿入して供給本体１２に嵌め込む。

ＬＭＤ１０は、ノズル３２などの周囲の構造物から供給本体１２へ伝達される負荷を少なくする。この構成の技術的効果は、応力割れの発生を少なくするまたは遅延させることにある。ＬＭＤ１０は、供給本体１２が負荷、フープ圧応力、及び温度応力へ複合的に曝された結果としての応力割れの発生を緩和する。ＬＭＤ１０はそれ自体、フープ圧応力と温度応力とへの直接の効力は持たない。

ＬＭＤ１０は負荷受止め表面３６と、負荷受止め表面３８と、負荷付与表面４０と、負荷伝達本体とを含む。この実施形態では、負荷伝達本体は供給体保持子２と供給体保持子２２に隣接配置される金型インサート１６との組合せである。負荷伝達本体（つまり要素２２と１６）は負荷受止め表面３６、３８を負荷付与表面４０に接続する。この実施形態では、負荷受止め表面３６、３８は保持子２２の一部である。

別の実施形態では、負荷伝達本体は、負荷受止め表面と負荷付与表面とに付着する、または当接する構造体または構造要素の組合せである。

作動時に、負荷伝達本体（要素１６と２２との組合せ）は、負荷受止め表面（要素３６、３８の組合せ）で受け止めた相当量の負荷を負荷付与表面４０まで伝達する。表面４０は金型２４（これは隣接設置構造物の例である）に当接する。さらに、負荷伝達本体（要素１６、２２の組合せ）は供給本体２２に対して負荷受止め表面（要素３６、３８）で受け止めた微量の負荷しか伝達しない。

負荷は、表面３６、３８に隣接した構造物である固定プラテン３０及び／またはノズル３２に由来する。

この構成の技術的効力は、負荷を供給本体１２からほぼ回避させ、供給本体１２での応力割れが発達し始めることを軽減する。負荷受止め表面と負荷付与表面と負荷伝達本体との構成は、事実上供給本体を負荷源から分断するため、供給本体１２へは負荷源から微量の負荷しか伝達されない。

ノズル３２に由来する負荷は軸方向に向かう負荷成分（つまり軸方向にノズル３２に沿って整列する）を持つ上に、半径方向に向かう負荷成分（つまりノズル３２の軸心から半径方向に整列する）も持つ。軸方向に向かう負荷成分は負荷受止め表面３６により受け止められ、半径方向に向かう負荷成分は負荷受止め表面３８により受け止められる。負荷伝達本体は、軸方向及び半径方向に整列する負荷成分を供給本体１２を回避し要素１６、２２を介して負荷付与表面４０に至らせる。このとき負荷付与表面４０はこれらの負荷成分を金型２４まで伝える。

別の実施形態では、表面３６、３８は、固定プラテン３０の水平及び垂直の基準面の向きに対して非垂直及び非水平に整列する。

好ましくは、供給本体１２と保持子２２とを互いに当接させて供給本体１２への負荷の伝達を最小化する、及び／または保持子２２を供給本体１２から軸方向に偏位させる。好ましくは、保持子２２はノズル３２からずらして供給本体１２を保持するようにする。別法として、負荷成分が多量にノズル３２から供給本体１２へ伝達されないならば、供給本体１２はノズル３２に当接しても構わない。

ＬＭＤ１０はオプションとして保持子２２（これは負荷伝達本体の一部）の中に冷却装置２８を含む。冷却装置２８は、供給本体１２がノズル３２と保持子２２とに接する場所の近くに配される構造上の隙間を冷却するように構成される。冷却装置２８の技術的効果は、これらの隙間のＭＡＳを凍結して、これら隙間からのＭＡＳの漏洩を防ぎ及び／または実質的に少なくすることである。

別法としてこの冷却効果は、冷却材を隙間と目されるところに十分近くまで通してこれらの隙間から熱を引き離すように金型インサート１６を構成すれば達成される。図２は第２の実施形態による別の負荷管理装置６０の、長手方向軸に沿った切欠き図である。図１に示した構成とは好対照に、保持器２２は金型２４と金型インサート１６との間に置かれている。

図２に示した構成に組み立てるには、金型インサート１６は金型２４のオリフィスに取り付けないでおく。供給本体１２を金型インサート１６に挿入してから、保持子２２を供給本体１２に載置する。次に、金型インサート１６を金型２４で画成されるキャビティに据え付ける。

冷却装置２８は供給本体の通路１４の入口近くに配置される。ノズル３２は金型インサート１６に当接する。金型インサート１６は負荷受止め表面４２と、負荷受止め表面４４と、負荷付与表面４６とを呈する。この実施形態では、金型インサート１６は、負荷受止め表面４２、４４を負荷付与表面４６に接続する負荷伝達体である。第２の実施形態では保持子２２は、金型２４に当接する負荷付与表面を呈しない。

別法では、ノズル３２を固定プラテン３０に当接させ、かつ供給本体１２を拡張してノズル３２に当接させるかまたはノズル３２からずらして保持する。プラテン３０は、負荷受止め表面４８、５０と負荷付与表面５２とを含む負荷伝達体である。保持子２２と金型インサート１６との組合せは負荷付与表面４６を呈する。

諒解されるように一部の要素は特定の状態や機能用に改造することができる。上述したコンセプトはさらにその他多様な用途にも広げられるが、こうしたものも明らかに本発明の範囲内にある。上記の如く実施形態を記述したが、上述のコンセプトから逸脱することなく変態及び強化が可能なことは当業者には明らかである。したがって、特許文面による保護はクレームの範囲によってのみ制限されるべきである。

第１の実施形態（好ましい実施形態）に応じた負荷管理装置における長手方向軸に沿った切欠き図である。 第２の実施形態の別の負荷管理装置における長手方向軸に沿う切欠き図である。

Claims (13)

1. 内部にインサート収容キャビティを画成した金型(24)に供給本体(12)から融成物を供給するホットランナー装置または成型機のための負荷管理装置であって、その負荷管理装置は、
   前記インサート収容キャビティに収容される金型インサート(16)と、前記金型インサート(16)内のキャビティに受容される供給体保持子(22)とを備える負荷伝達体(22,16)と、
   前記インサート収容キャビティ内のキャビティ内に受容された前記供給本体(12)から供給された前記融成物の軸方向に向かう負荷成分と半径方向に向かう負荷成分とを受け止めるようになっている負荷受止め表面(36,38)と、
   前記金型(24)に当接するようになっていて、前記負荷伝達体(22,16)により前記負荷受止め表面(36,38)と接続される負荷付与表面(40)であって、前記負荷受け止め表面(36,38)により受け止められた相当量の負荷を前記金型(24)に伝達する負荷付与表面(40,46)とを備えることを特徴とする負荷管理装置。
2. 請求項１に記載の負荷管理装置であって、前記負荷伝達体(22,16)は、その供給本体(12)から分断されるようになっていることを特徴とする負荷管理装置。
3. 請求項１または２に記載の負荷管理装置であって、前記負荷伝達体(22,16)は前記供給本体(12)から軸方向に離して配置されることを特徴とする負荷管理装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の負荷管理装置であって、前記負荷伝達体(22,16)は、前記供給本体(12)を、その供給本体(12)に融成物を供給するノズル(32)から離して配置するようになっていることを特徴とする負荷管理装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の負荷管理装置であって、前記負荷受止め表面(36,38)は負荷を、前記供給本体(12)に融成物を供給するノズル(32)から受け取るようになっていることを特徴とする負荷管理装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の負荷管理装置であって、前記負荷付与表面(40,46)は、前記供給本体(12)に融成物を供給するノズル(32)から受けた負荷量を前記金型(24)に付与するようになっていることを特徴とする負荷管理装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の負荷管理装置であって、前記負荷受止め表面(36,38)は、前記供給本体(12)に融成物を供給するノズル(32)に当接するように構成され、前記負荷付与表面(40)は前記金型(24)に当接するようになっていることを特徴とする負荷管理装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の負荷管理装置であって、前記負荷管理装置本体はさらに、前記負荷伝達体(22,16)内に冷却装置を有し、前記冷却装置は、前記供給本体(12)と前記金型インサート(16)との間の隙間を冷却するように構成されることを特徴とする負荷管理装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の負荷管理装置であって、前記供給体保持子(22)と前記負荷受け止め表面(36,38)とが接触していることを特徴とする負荷管理装置。
10. 請求項１から８のいずれか一項に記載の負荷管理装置であって、前記供給体保持子(22)と前記負荷付与表面(40)とが接触していることを特徴とする負荷管理装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の負荷管理装置であって、前記融成物は金属合金スラリーであり、
    前記負荷管理装置は、チキソモールディングのための成型機またはホットランナー組立体に用いられるものであることを特徴とする負荷管理装置。
12. ホットランナー装置であって、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載された負荷管理装置とを備えることを特徴とするホットランナー装置。
13. 成型機であって、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載された負荷管理装置とを備えることを特徴とする成型機。

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