JP5863827B2 - 射出成型機 - Google Patents

Description

本発明は、可塑化された溶融物を型に送り込むためのホットランナーを有する射出成型機に関する。

ここで、前記ホットランナーを任意に閉鎖または開放するために遮断ニードルが設けられ、前記遮断ニードルは、開口を有するハウジングに配置され、液体を両側で適用することができるピストンに接続されている。前記液体の助けを得て、前記ピストンと、従ってピストンに接続された前記遮断ニードルを前記ハウジング内部で移動させ、前記型との関連で前記ホットランナーを開閉することができる。

さらに、２個の送液口を有するカバープレートが設けられ、これを介して前記ピストンに適用される前記液体が前記ハウジングの前記開口に送られる。前記カバープレートは前記ハウジングの開口を閉鎖する。かかる射出成型機は、例えば、米国特許４，１７３，４４８号に開示される。

実施形態の形で、前記カバープレートは凹部を提示し、前記ハウジングがその中に突出し部分的に前記凹部の内部に配置されるようになっている。

前記全体として加熱された可塑化溶融物が前記ホットランナーを介して送られ、前記ホットランナーはホットランナーマニホールドの中に配置され、前記ホットランナーマニホールドにはそれぞれがピストンに接続された多数の遮断ニードルが配置されるため相当な膨張を示すが、前記射出成型機を作動に設定すると、温度上昇に関連する前記遮断ニードルとホットランナーマニホールドの熱膨張により、前記カバープレートに対する前記遮断ニードルの正確な位置が変化する。従って、一般に周囲温度である前記ホットランナーマニホールドの第１の温度では前記ハウジングと前記カバープレートの間に間隙があり、第１の温度より高く、一般に動作温度である前記ホットランナーマニホールドの第２の温度では、前記カバープレートが前記ハウジングの開口を閉鎖するような前記ホットランナーマニホールドおよび/またはハウジングの熱膨張のため、前記ハウジングが前記カバープレートと接触するよう前記カバープレートとホットランナーマニホールドとハウジングとを配置する。言い換えると、動作中は、前記ハウジングと前記カバープレートの熱膨張のため、前記端面にその開口が形成された前記ハウジングは前記カバープレートに対して押し付けられ、前記カバープレートが前記ハウジングを閉鎖する。ここで、前記液体が必要に応じて両側で前記ピストンに当接できるようにするには、前記カバープレートに配置された前記送液口が前記ハウジング内の対応する液体流路と並ぶことが非常に重要である。この実施例は、冷えると前記カバープレートが前記ハウジングと接触しないため、前記ピストン、ひいては前記液体と前記遮断ニードルの制御が不可能になるという欠点がある。

従って、前記射出成型機は前記ホットランナーマニホールドとそれに固着された前記ハウジングとが動作温度に達するまで動作せず、その時まで前記ハウジングの開口が前記カバープレートで閉鎖されず、前記カバープレートを介して液体を送ることができない。

従って、前記ホットランナーマニホールドの低い温度で制御機能を可能にするため、前記動作温度より十分低い前記ホットランナーマニホールドの温度で前記ハウジングと前記カバープレートとを接触させるよう前記ハウジングと前記カバープレートとを配置し、この低い温度で前記遮断ニードルを制御できるようにするための試みが既になされてきた。しかしながら、前記ホットランナーマニホールドは前記動作温度に達するまで膨張を続けるため、前記カバープレートと前記ハウジングが互いに相当な力を及ぼしあい、これが一定の状況では前記ハウジングの傾斜や傾動につながり、前記遮断ニードルの動作に支障をきたすことがある。

前記ホットランナーマニホールドは通常、複数の遮断ニードルを有し、それぞれが前記ホットランナーマニホールドの開口を型に対して開閉しているため、前記遮断ニードルに対して垂直な前記ホットランナーマニホールドの膨張は無視できない。これは、前記動作温度に達するまで、前記ホットランナーマニホールドとの直接接触による前記ハウジングの加熱により、前記ハウジングとカバープレートがニードル軸に垂直に互いに対して移動することを意味する。

しかしながら、初めに述べたように、一方で前記ハウジング、他方で前記カバープレートとの間の金属対金属の接触が前記ホットランナーマニホールドの動作温度より十分低い温度で既に起こっている場合、前記ホットランナーマニホールドのさらなる加熱は前記ハウジングの曲がり（変形）につながる。

Ｕ．Ｓ．６，３４３，９２５が別の実施形態を示す。

上記従来技術に鑑み、本発明の目的は、まず、動作温度より低いホットランナーマニホールドの温度で遮断ニードルの信頼性高い動作を可能にし、また、ハウジングの変形なしにニードル軸に垂直な方向におけるカバープレートとハウジングの相対移動を可能にする一方、ハウジングによってカバープレートに加えられる力を従来技術に係る実施形態に比べて減少させることのできるような射出成型機を提供することである。

本発明によると、この目的は、ハウジングとカバープレートの間に柔軟なシールを設けることによって達成され、このシールは、カバープレートとハウジングとが互いに距離を置いた位置でカバープレートがハウジングの開口を閉鎖するよう構成される。

言い換えると、この柔軟なシールは、ホットランナーマニホールドとハウジングとがさらに加熱された時、ハウジングとカバープレートとの間の距離がさらに減少しても、ハウジングの開口がカバープレートによって閉鎖できるようにする。

この柔軟なシールはまた、柔軟なシールがカバープレートの表面またはハウジングの端部で限られた程度で摺動可能であるため、ニードル軸に垂直に、一方でカバープレートと他方でハウジングとの間の相対移動を可能にする。しかしながら、カバープレートとハウジングの間の液体の移動を確保しなければならない。

ある好適な実施形態では、ハウジングおよび/またはカバープレートは、柔軟なシール、例えばＯリングが嵌合できる対応する溝を提示する。この場合、柔軟なシールと溝とは、動作温度に達すると、ハウジングが直接カバープレートと接触し、この状況で柔軟なシールが密封機能を実行する必要がなくなるよう構成される。

ある好適な実施例では、２個の柔軟なシールをハウジングとカバープレートの間に設け、この２個の柔軟なシールは、液体がカバープレートの第１の送液口を介してピストンの第１の側にのみ送られ、液体がカバープレートの第２の送液口を介してピストンの第２の側にのみ送られるよう配置される。

言い換えると、この２個の柔軟なシールは、カバープレートの第１および第２の送液口が一方の柔軟なシールによって互いと離れるよう配置される。

例えば、この柔軟なシールは、互いに同心に配置された２個のＯリングによって形成することができる。そしてカバープレートの第１の送液口は、例えば液体供給が内側Ｏリング内部で行われるよう配置され、第２の送液口は、液体供給が内側Ｏリングと外側Ｏリングの間で行われるよう配置される。

さらに別の実施形態では、ハウジングは、液体入口と液体出口を有する着脱可能なアダプタ要素を提示し、これら開口は、カバープレートにより提供される液体が液体入口を介してアダプタ要素に入り、アダプタ要素の液体出口を介してハウジングに入るよう配置される。さらに、ある実施形態では、アダプタ要素は少なくとも部分的に、望ましくは完全にハウジング内に配置される。便宜上、柔軟なシールはアダプタ要素上またはその中に配置される。アダプタ要素によって、カバープレートの液体出口に対してハウジングをよりよく調整可能で、これにより、遮断ニードルの軸に垂直なハウジングとカバープレートの間の相対移動があっても、液体の移動が保証されることになる。

さらに別の実施形態では、アダプタ要素とハウジングとは、アダプタ要素がハウジングに挿入されると互いに当接する対応する停止面を提示する。これら停止面により、アダプタ要素がハウジング内に正確に位置決めされるのが容易になると同時に、ピストンの両側に形成された液体で満たすことのできる室が正しい有効ピストン面積を持つことができる。

アダプタ要素がピストン停止面を提示し、その最大位置の１つでピストン停止面上にピストンが支持されるよう配置されることも便利である。ピストンはピストンの両側に液体を適用することによってハウジング内部を前後に移動し、これによって遮断ニードルが開位置から閉位置に移動することができる。ピストン停止面によって、一方でピストンと他方でアダプタ要素またはカバープレートの間の、ピストンがアダプタ要素に最も近いピストン位置に十分な空間も残すことができ、液体を適用可能な有効面積が最小量以下に落ちることがない。

さらに別の実施形態では、アダプタ要素の液体入口と液体出口の横断面を異なるようにし、および/または遮断ニードルの軸からの距離を異なるようにする。

言い換えると、この場合、アダプタ要素はカバープレートの液体出口を、対応するハウジングの液体入口位置に対して調整する役目を果たす。

さらに別の実施形態では、アダプタ要素の液体出口を停止面に配置し、ハウジングは液体流路として、ハウジングの停止面にその一端を配置する。

この対策により、カバープレートから遠いピストンの機能的空間内へのカバープレートから効果的に液体をさらに運搬できるようになる。

本発明のさらなる利点、特徴および可能な応用例は、いくつかの好適な実施形態の以下の記載と関連する図面から明らかになる。

図１は、従来技術に係る実施形態と本発明の第１の実施形態の比較を示す。 図２は、従来技術に係る実施形態に挿入されるピストンを持つピストンハウジングの断面図を示す。 図３は、本発明の第１の実施例の分解図を示す。 図４ａから図４ｃは、本発明の第２の実施形態の異なる図を示す。 図５ａから図５ｃは、本発明の第３の実施形態の異なる図を示す。 図６は、本発明の第４の実施例の断面図を示す。

図１は、互いに隣接して配置された２個のピストンハウジングの断面図を示し、図１の右側に配置された実施形態は従来技術に係る実施形態で、図１の左側に配置された実施形態は本発明の第１の実施形態である。

図１の右側に示す実施形態は、可塑化溶融物用ホットランナー３を有するホットランナーマニホールド１からなる。可塑化溶融物はこのランナーを介して型内へ送られる。型への入口は、遮断ニードル４によって開閉可能である。遮断ニードル４の移動のため、ニードルは、ハウジング１３内部に配置されたピストン５に接続されている。ハウジング１３は上部が開放され、カバープレート２に接続されたカバー要素１０によって閉鎖される。ピストン５は、ハウジング１３内部に位置する空間を２つの部分空間６および７に分け、その両方に任意で液体を供給することができ、すなわち、必要に応じて圧力下に設置される。

例えば、送出流路１１を介してハウジング１３内に液体が導入されると、部分空間６の圧力が上がり、ピストン５が図１の右側に示す位置に移動する。この位置で、遮断ニードル４は型への入口を閉鎖する。ピストン５を上方に移動し、よって遮断ニードルを開位置に移動するためには、液体をカバー要素１０を介して液体入口９からハウジング１３内へ導入しなければならない。ハウジング１３の液体入口９は、壁（図示せず）内部の流路を介して、下部空間７内部に位置する液体出口８に接続される。従って、液体がこの液体流路で送られると、下部空間７の圧力が増し、ピストン５が図１で上方に移動し、これにより、ピストン５がカバー要素１０に支持されるまで部分空間６の大きさが減少する。

動作中、極端な温度差が図示の工具内に広がる。可塑化された加熱溶融物が送られるホットランナーマニホールド１は高温（２５０℃より高い）で動作するが、カバープレート２は通常、冷却されるため、はるかに低い温度である（約２０℃）。

温度差が大きいため、個々の要素の熱膨張を見込んでおかなければならない。そのため、ハウジング１３の寸法は、冷えた時、すなわち、ホットランナーマニホールド１とハウジング１３とが動作温度に達していない時にカバー要素１０と接触しないように選択する。従ってこの状況では、カバー要素１０はハウジング１３を閉鎖することができず、液体を送ることによって遮断ニードル４を制御することができない。従って、射出成型動作の開始前に、ホットランナーマニホールド１を加熱しなければならない。これによって材料を膨張させ、ハウジング１３がカバー要素１０に着座し、これに押しつけられるまで、一方でハウジング１３と他方でカバー要素１０との間の間隙が減少する。この結果、ハウジング１３の開口がカバー要素１０によって閉鎖される。この状態で、ピストン５とひいては遮断ニードル４を、カバー要素１０を介して好適な液体制御によって制御することができる。

最終動作温度より低い温度で遮断ニードル４を制御できるようにするには、ハウジング１３を、動作温度より十分低い温度でカバー要素１０に接触するよう設計する。すると、ホットランナーマニホールド１をさらに動作温度まで加熱すると、ハウジング１３が大きな力でカバー要素１０に押し付けられる。従って、相当な力を管理しなければならない。

通常、遮断ニードル全シリーズがホットランナーマニホールド１内で互いに隣接して配置されるため、ホットランナーマニホールド１の横断方向、すなわち、遮断ニードルの軸に対して横方向にも膨張し、一定の状況では、ハウジング１３が既にカバー要素１０に接触しており、ホットランナーマニホールド１のさらなる加熱の結果ハウジング１３とカバー要素１０との間に相対移動が起きると、ハウジング１３の変形が起こり得る。

図１の左側に、本発明の第１の実施形態を示す。ここでも、遮断ニードル４’に接続されたピストン５’が、ハウジング１３’内部の中空空間を２つの部分空間６’および７’に分けるハウジング１３’内部で案内される。２つの部分空間を密封するため、ピストンは、シールを嵌合する周囲溝１２を提示する。

２個の部分空間６’および７’のそれぞれは液体を送られることが可能で、すなわち、遮断ニードル４’をその開位置から閉位置へ移動し、そしてまた戻すため、ピストン５’をハウジング１３’内部で上方か下方に移動せしめる選択に従って圧力下に設置される。

ここで、ハウジング１３’は、ハウジング１３’の開口を部分的に閉鎖するアダプタ要素１４を提示する。このアダプタ要素１４は、内側の主に円形の溝１５と、外側の主に円形の溝１６とを提示する。柔軟なシール、この場合はＯリングがこれら溝（図示せず）に嵌合される。このシールはピストン５’から離れてアダプタ要素１４の側を超えて突出し、アダプタ要素１４とカバー要素１０’がまだ接触していない時でも、一方でアダプタ要素１４と他方でカバー要素１０’との間を密封する。従って、この対策により動作温度より十分低い温度でハウジングとカバー要素の間が密封され、遮断ニードル４’の有効な制御が可能になる。遅くともホットランナーマニホールド１の動作温度に達すると、ハウジング１３’は膨張しており、カバー要素１０’に接触する。この状況を図１に示すが、ここでは溝１５と１６に嵌合した柔軟なシールは密封機能を果たさなくなる。

図２は、従来技術に係る実施形態のさらなる断面図を示す。この図において、液体入口９を液体出口８に接続する流路１７ははっきり見える。この液体流路１７を介して、液体が下室７に流入し、この室を圧力下に置いてピストン５を上方へ移動させることができる。

図３は、本発明の第１の実施形態の分解図である。アダプタ要素１４の対応する溝１５および１６に嵌合された同心に配置されたＯリングシール１８および１９がはっきり見える。アダプタ要素１４は、Ｏリングシール２０の助けによってハウジング１３’に関して密封される。

ハウジング１３’は、遮断ニードル４’がねじ２２によって固定された底部２１を提示する。

図４ａから図４ｃは、本発明の第２の実施形態の３つの図を示す。図４ａは、ピストンハウジング上に配置されたカバー要素１０’’の上からの平面図を示す。カバー要素１０’’は、中央送液口１１と２個の分散送液口２３とを提示する。とりわけ図４ｂの断面図でわかるように、本発明に係る実施形態では、外側送液口２３は、ハウジング１３’’における対応する液体流路１７’’より断面を大きく設計することができる。従って、流路２３を介して送られる液体の流れはまず、アダプタ要素１４の助けにより流路１７’’に軸方向に外向きに案内され、次に断面が先細になる。図４ａから図４ｃに示す第２の実施形態では、カバー要素１０’’は、カバー要素１０’’に対して（遮断ニードル軸に対する）ハウジングの半径方向位置を固定するため、アダプタ要素１４の対応する凹部に係合する円形ビード２４を提示する。

図５ａから図５ｃは、本発明の第３の実施形態を示す。ここでカバー要素１０’’’の円形ビード２４’は、ハウジング１３’’’周囲を把持するよう取り付けられる。

最後に、図６は本発明の第４の実施形態を示す。ここで、アダプタ要素１４’は、アダプタ要素１４’に面する端部の外径が先細のハウジング１３’’’’周囲を把持する。ハウジング１３’’’’に面する端部において、アダプタ要素１４‘は停止面２４を提示する。ハウジング１３’’’’はまた、アダプタ要素１４’に面する端部において対応する停止面２５を提示する。この停止面はアダプタ要素１４’をハウジング１３’’’’に対して精密に位置決めする。

１ ホットランナーマニホールド
２ カバープレート
３ 送出流路（ホットランナー）
４、４’ 遮断ニードル
５、５’ ピストン
６、７、６’、７’ 部分空間、室
８ 液体出口
９ 液体入口
１０、１０’、１０’’ カバー要素
１１ 送出流路
１２ 溝
１３、１３’、１３’’、１３’’’ ハウジング
１４、１４’ アダプタ要素
１５ 溝
１６ 溝
１７、１７’ 液体流路
１８ Ｏリングシール
１９ Ｏリングシール
２０ Ｏリングシール
２１ 底部
２２ ねじ
２３ 送液口
２４、２４’ 円形ビード、停止面
２５ 停止面

Claims (9)

1. 射出成型機であって、可塑化溶融物を型に送り込むホットランナーマニホールドに配置されたホットランナーと、前記ホットランナーを任意に閉鎖または開放する遮断ニードルと、前記遮断ニードルに接続され、開口のあるハウジングに配置され、両側で液体を適用することができるピストンと、２個の送液口を有し、その送液口を介して前記ピストンに適用される前記液体が前記ハウジングの開口に送られるカバープレートとからなり、前記カバープレートとホットランナーマニホールドと前記ハウジングは、前記ホットランナーマニホールドの第１の温度で、前記ハウジングと前記カバープレートの間に間隙が残り、前記第１の温度より高い前記ホットランナーマニホールドの第２の温度で、前記ホットランナーマニホールドおよび/または前記ハウジングの熱膨張により前記カバープレートが前記ハウジングの開口を閉鎖するように、前記ハウジングが前記カバープレートと接触する射出成型機であって、柔軟なシールが前記ハウジングと前記カバープレートの間に設けられ、このシールは、前記カバープレートと前記ハウジングとが互いに距離を置いた位置で、前記カバープレートが前記ハウジングの開口を閉鎖するよう構成され
   前記ハウジングは、前記カバープレートによって提供される液体が液体入口開口を介してアダプタ要素内へ、前記アダプタ要素の液体出口開口を介して前記ハウジング内へ流入するよう配置された前記液体入口開口と前記液体出口開口とを有する着脱可能な前記アダプタ要素を提示することを特徴とする射出成型機。
2. ２個の柔軟なシールが前記ハウジングと前記カバープレートの間に設けられ、前記２個の柔軟なシールは、液体が前記カバープレートの第１の送液口を介して前記ピストンの第１の側にのみ送られ、液体が前記カバープレートの第２の送液口を介して前記ピストンの第２の側にのみ送られるよう配置されることを特徴とする請求項１記載の射出成型機。
3. 前記柔軟なシールは、互いに同心に配置された２個のＯリングから形成されることを特徴とする請求項２記載の射出成型機。
4. 前記アダプタ要素を少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置できることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の射出成型機。
5. 前記アダプタ要素を完全に前記ハウジング内に配置できることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の射出成型機。
6. 前記アダプタ要素と前記ハウジングは、前記アダプタ要素が前記ハウジングに挿入された時、互いに接触する対応する停止面を提示することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の射出成型機。
7. 前記アダプタ要素は、前記ピストンがその最大位置の１つでピストン停止面に支持されるよう配置されたピストン停止面を提示することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の射出成型機。
8. 前記液体入口開口と前記液体出口開口は横断面積が異なり、および/または前記遮断ニードルの軸からの距離が異なることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の射出成型機。
9. 請求項６に従属し、前記アダプタ要素の前記液体出口開口は前記停止面に配置され、前記ハウジングは液体流路を提示し、その一端は前記ハウジングの前記停止面に配置されることを特徴とする請求項８記載の射出成型機。

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