JP6851703B1 - シャットオフノズル - Google Patents

Abstract

【課題】保守に要するコストを抑制することができるニードル式のシャットオフノズルを提供する。【解決手段】射出ノズル（６）にその樹脂流路（１２）に対して斜めに空けられた孔（１３）にニードル弁（７）が挿入され、所定のシリンダユニット（９）によって駆動されるシャットオフノズル（５）を対象とする。シリンダユニット（９）は、ニードル弁（７）を駆動してニードル弁（７）が樹脂流路（１２）を閉鎖する第１の位置、開放する第２の位置にすることができるが、さらにニードル弁（７）を完全に孔（１３）から抜けた状態にする第３の位置に駆動できるようにする。またシリンダユニット（９）は、射出装置（１）の所定の部材（１８）に対して回動自在に設け、ニードル弁（７）を第３の位置にした状態でシリンダユニットを回動できるようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、シャットオフノズルに関するものであり、より詳しくは射出ノズルに対してニードル弁が斜め方向から挿入されて樹脂流路を閉鎖するようになっている、ニードル式のシャットオフノズルに関するものである。

シャットオフノズルは、射出ノズルの樹脂流路を遮断したり開放したりするようになっているので、射出ノズルから樹脂が漏れるいわゆるハナタレが発生し易い樹脂を扱う場合に使用されている。また、発泡樹脂が射出ノズル内で発泡するのを抑制したい場合等、他の目的でも使用されている。シャットオフノズルには色々なタイプがあり、例えば回転バルブ式のもの、ニードル式のものがある。回転バルブ式は、射出ノズルの樹脂流路内に円柱状の回転バルブが設けられ、この回転バルブにはその側面において直径方向に貫通する貫通孔が空けられており、回転バルブの回転位置に応じて貫通孔により樹脂流路が連通したり、閉鎖するようになっている。ニードル式のものは、射出ノズルに対して進退自在にニードル弁が設けられている。射出ノズル内の樹脂流路は、出口近傍において小径になっており、ニードル弁を駆動するとこの小径になっている部分が閉鎖され、樹脂流路が遮断されるようになっている。いずれのタイプのシャットオフノズルにもそれぞれ優れた点があるが、ニードル式のシャットオフノズルは、射出ノズルの出口近傍において樹脂流路を閉鎖することができる点でハナタレや発泡樹脂の発泡を適切に抑制でき優れていると言える。ニードル式のシャットオフ弁にも色々なタイプがあり、ニードル弁が射出ノズルの軸と同軸になるように射出ノズル内に収納されているタイプにおいては、ニードル弁を駆動する機構が若干複雑になると共に、射出ノズル内における樹脂流路の形状が複雑になる。これに対して、特許文献１、２に記載されているようにニードル弁が射出ノズルに対して斜め方向から挿入され、射出ノズル内の樹脂流路を閉鎖するようになっているものもある。

特開昭４９−８６４３９号公報 特開平３−２７４１２５号公報

図３によってこのようなシャットオフノズルについて説明する。シャットオフノズル５０は、加熱シリンダ５１に設けられており、加熱シリンダ５１に固定されているエンドキャップ５３と、このエンドキャップ５３に設けられている射出ノズル５４とから構成されている。エンドキャップ５３にはその側面から斜め方向に貫通孔５６が空けられており、この貫通孔５６にニードル弁５８が挿入されている。ニードル弁５８は、その後端部においてエアもしくは油圧で駆動されるピストンシリンダユニット５９が設けられ、ピストンシリンダユニット５９は取付部材６１によって加熱シリンダ５１に取り付けられている。射出ノズル５４には、その樹脂流路においてニードル弁５８の先端が着座するシート部６２が設けられている。従って、ピストンシリンダユニット５９を駆動してニードル弁５８を前進させると、ニードル弁５８の先端がシート部６２に当接して樹脂流路が閉鎖されることになる。

図３に示されているような、ニードル弁５８が射出ノズル５４に対して斜めに駆動されるようになっているタイプの従来のシャットオフノズル５０は、駆動機構はシャットオフノズル５０の外に設けることができ、構造がシンプルで優れている。しかしながら解決すべき課題も見受けられる。具体的には保守において改善の余地が見受けられる。図３に示されている従来のシャットオフノズル５０においては、シート部６２近傍において樹脂が残留し易く、この部分において劣化した樹脂が堆積することがある。堆積するとニードル弁５８の先端をシート部６２に当接しても完全に樹脂流路が閉鎖できなくなる。このような場合にはシート部６２の周囲を清掃して劣化した樹脂を除去しなければならない。清掃するためには、シャットオフノズル５０からニードル弁５８を取り外す必要がある。具体的には射出シリンダ５１に固定している取付部材６１を取り外し、ピストンシリンダユニット５９とニードル弁５８の全体を抜き取ることになる。あるいはシャットオフノズル５０全体を加熱シリンダ５１から取り外し、その後、ピストンシリンダユニット５９とニードル弁５８とを取り外すことになる。清掃後、取り外した部材を再び取り付けることになるが、このような作業は長時間を要しコストが嵩むという問題がある。

本発明は以上のような問題を解決したシャットオフノズルを提供することを目的としており、具体的には、ニードル弁が射出ノズルに対して斜めに進退して射出ノズル内の樹脂流路を開放・閉鎖するようになっているシャットオフノズルであって、メンテナンスに要する時間を短縮でき、保守に要するコストを抑制することができるシャットオフノズルを提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、ノズル外周面からノズル内の樹脂流路に達する斜めの孔にニードル弁が挿入され、所定のシリンダユニットによってニードル弁を前進させると樹脂流路がニードル弁の先端によって閉鎖され、後退させると樹脂流路が開放されて射出できるようになっているシャットオフノズルを対象とする。閉鎖位置を第１の位置、開放位置を第２の位置とすると、本発明においては、ニードル弁を完全に孔から抜けた状態にする第３の位置に駆動できるようにする。またシリンダユニットは、シャットオフノズルに対して、またはシャットオフノズルが取り付けられている射出装置の所定の部材に対して回動自在に設ける。ニードル弁を第３の位置にした状態でシリンダユニットを回動すると、ニードル弁を完全に孔から離脱した状態にすることができる。

すなわち本発明は、ノズル外周面からノズル内の樹脂流路に達する斜めの孔にニードル弁が挿入され、該ニードル弁はその後端部がシリンダユニットに接続され、該シリンダユニットにより前記ニードル弁を第１の位置に駆動すると前記樹脂流路が前記ニードル弁の先端によって閉鎖され、第２の位置に駆動すると前記樹脂流路が開放され、第３の位置に駆動すると前記ニードル弁が前記孔から完全に抜けた状態になる、シャットオフノズルとして構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のシャットオフノズルにおいて、前記シリンダユニットは前記シャットオフノズルに対して、または前記シャットオフノズルが取り付けられている射出装置の所定の部材に対して回動自在に設けられ、前記ニードル弁を前記第３の位置に駆動した状態で前記ニードル弁を前記シリンダユニットと一体的に回動させることができるようになっていることを特徴とするシャットオフノズルとして構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のシャットオフノズルにおいて、前記ニードル弁には着脱自在なストッパが設けられ、前記ストッパが設けられているとき前記第３の位置への駆動が規制されることを特徴とするシャットオフノズルとして構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載のシャットオフノズルにおいて、前記シャットオフノズルには複数個のリミットスイッチが設けられ、前記ニードル弁の駆動位置が検出されるようになっていることを特徴とするシャットオフノズルとして構成される。

以上のように本発明は、ノズル外周面からノズル内の樹脂流路に達する斜めの孔にニードル弁が挿入され、該ニードル弁はその後端部がシリンダユニットに接続され、該シリンダユニットによりニードル弁を第１の位置に駆動すると樹脂流路がニードル弁の先端によって閉鎖され、第２の位置に駆動すると樹脂流路が開放されるようになっているシャットオフノズルを対象としている。そして本発明によると、シリンダユニットによりニードル弁を第３の位置に駆動するとニードル弁が孔から完全に抜けた状態になる。このようにするとノズルを清掃することができる。清掃するときにシリンダユニットを取り外したりニードル弁を取り外す必要がなく、メンテナンスに要するコストを小さくすることができる。他の発明によると、シリンダユニットはシャットオフノズルに対して、またはシャットオフノズルが取り付けられている射出装置の所定の部材に対して回動自在に設けられ、ニードル弁を第３の位置に駆動した状態でニードル弁をシリンダユニットと一体的に回動させることができる。つまり、ニードル弁が第３の位置に駆動されているときにシリンダユニットを回動すると、ノズルからニードル弁が完全に離間するので、容易にノズルの清掃ができる。メンテナンスがさらに容易になりメンテナンスコストを小さくすることができる。他の発明によると、ニードル弁には着脱自在なストッパが設けられ、ストッパが設けられているとき第３の位置への駆動が規制されるようになっている。第３の位置に駆動する必要があるのはノズルの清掃時等、メンテナンス時だけである。成形サイクルを実施している通常時には不要で、もし第３の位置に駆動されてしまうと危険である。この発明によるとストッパによって第３の位置への駆動が物理的に規制されているので、安全が担保されている。さらに他の発明によると、シャットオフノズルには複数個のリミットスイッチが設けられ、ニードル弁の駆動位置が検出されるようになっている。リミットスイッチによってニードル弁の駆動位置が検出されるので、射出成形機のコントローラはシャットオフノズルの状態を検出でき、安全に成形サイクルを実施することができる。

本実施の形態に係るシャットオフノズルを備えた射出装置を示す図で、その（Ａ）は射出装置の一部を示す正面断面図、その（Ｂ）はシャットオフノズルを構成するニードル弁の一部とニードル弁を駆動するシリンダユニットとを拡大して示す正面断面図である。 本実施の形態に係るシャットオフノズルの作用を模式的に示す図で、その（Ａ）はニードル弁によってノズル内の樹脂流路を閉鎖している状態の、その（Ｂ）はニードル弁を後退させて樹脂流路を開放している状態の、その（Ｃ）はニードル弁を後退させて完全にノズルから離脱された状態の、そしてその（Ｄ）はシリンダユニットを回動してニードル弁をノズルから離間させた状態の、射出装置の一部を示す正面断面図である。 従来のシャットオフノズルを示す正面断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る射出装置１は図１の（Ａ）に示されているが、従来の射出装置と同様に、加熱シリンダ２、この加熱シリンダ２内に設けられているスクリュ３、等から構成されている。本実施の形態に係るシャットオフノズル５は、この射出装置１に設けられている。

本実施の形態に係るシャットオフノズル５は、射出ノズル６と、ニードル弁７と、このニードル弁７を駆動するシリンダユニット９とから構成されている。射出ノズル６は、加熱シリンダ２に固定されているノズルアダプタ１１に設けられている。射出ノズル６にはその内部に軸方向に貫通する樹脂流路１２が形成されているが、射出ノズル６には、その外周面から樹脂流路１２に達する孔１３が空けられている。この孔１３は射出ノズル６の先端寄りに設けられ、射出ノズル６の軸に対して斜め後方の方向から樹脂流路１２に達するように形成されている。

ニードル弁７は、所定長さからなり中央部分から後端部近傍にかけては比較的径が大きい円柱状に形成されている。しかしながら先端部分については所定長さで小径の円柱状に形成され、その外径は孔１３の内径と同じかわずかに小さい。この先端部分が射出ノズル６の孔１３に挿入されている。

射出装置１には加熱シリンダ２を支持するフレーム１５が設けられているが、このフレーム１５に対して、ニードル弁７を駆動するシリンダユニット９が設けられている。詳しく説明するとフレーム１５には所定の支持部材１８が固着されており、シリンダユニット９はこの支持部材１８に対してピン１９を介して回動自在に軸支されている。図１の（Ａ）、（Ｂ）に示されているように、ニードル弁７の後端部はこのシリンダユニット９に接続されている。シリンダユニット９は、本実施の形態においては圧縮空気によって駆動されるようになっており、ピストン２１によって仕切られた２室のいずれかに圧縮空気を供給することによってニードル弁７が前進したり後退したりするようになっている。シリンダユニット９には、その外周部に第１〜３のリミットスイッチ２３、２４、２５が設けられている。これらの第１〜３のリミットスイッチ２３、２４、２５は、磁気式からなりピストン２１の位置を非接触で検出できるようになっている。また、図には示されていないが、ピン１９にはジャイロセンサが設けられ、シリンダユニット９の回転位置が検出されるようになっている。

本実施の形態に係るシャットオフノズル５には、ニードル弁７の可動範囲を制限するストッパ２７がニードル弁７に設けられている。ストッパ２７は比較的長さが短い円筒状を呈し、半割状に２分割されて、ニードル弁７の所定の位置に着脱できるようになっている。このストッパ２７に対応して、制動部材２８がフレーム１５に設けられている。制動部材２８にはニードル弁７の直径よりわずかに幅広の溝が形成されており、ニードル弁７はこの溝に挿入されている。従って、ニードル弁７は制動部材２８の溝に対して滑らかに摺動でき、前後進できる。しかしながらストッパ２７はその外径が溝の幅より大きいので、ストッパ２７が制動部材２８に当接すると、それ以上ニードル弁７は後退できないようになっている。

本実施の形態に係るシャットオフノズル５も、従来のシャットオフノズルと同様に、射出ノズル６の樹脂流路１２を閉鎖したり開放したりできるようになっている。すなわちシリンダユニット９を駆動して、図２の（Ａ）に示されているように、ニードル弁７を前進させて第１の位置に駆動するとニードル弁７の先端部によって樹脂流路１２が閉鎖される。これによっていわゆるハナタレを防止することができる。またシリンダユニット９を駆動して、図２の（Ｂ）に示されているように、ニードル弁７を後退させて第２の位置に駆動するとニードル弁７の先端部が樹脂流路１２から待避して樹脂流路１２が開放される。すなわち樹脂を射出できる。本実施の形態においては、ニードル弁７が第１の位置に駆動されると第１のリミットスイッチ２３によって検出され、第２の位置に駆動されると第２のリミットスイッチ２４によって検出され、図に示されていないコントローラに通知されるようになっている。

成形サイクルを長期間実施していると、射出ノズル６内に劣化した樹脂が堆積してくる。このような場合には射出ノズル６を清掃する等メンテナンスの必要がある。本実施の形態に係るシャットオフノズル５はメンテナンスが容易に実施できるようになっているが、これを説明する。まず、図２の（Ｃ）に示されているように、ストッパ２７をニードル弁７から取り外す。そうするとニードル弁７を第２の位置を越えて後退させることができるようになる。次いでシリンダユニット９を駆動してニードル弁７を第２の位置より後方の第３の位置に後退させる。そうするとニードル弁の先端は完全に射出ノズル６の孔１３から抜けて露出する。第３のリミットスイッチ２５がこれを検出してコントローラに通知する。コントローラはメンテナンス状態であると判断する。この状態においても、孔１３から射出ノズル６に清掃用の器具を挿入することができるので、ある程度清掃作業はできる。しかしながら本実施の形態においては、図２の（Ｄ）に示されているように、ニードル弁７とシリンダユニット９とを回動させる。そうするとニードル弁７の先端部分が孔１３から完全に離間する。ニードル弁７が妨げにならないので射出ノズル６の清掃が容易になる。ニードル弁７が劣化していたらこれを交換することもできる。清掃等のメンテナンスが終了したら、ニードル弁７とシリンダユニット９とを元の回転位置に戻し、シリンダユニット９を駆動してニードル弁７の先端部を射出ノズル６の孔１３に挿入する。つまりニードル弁７を第１、２の位置のいずれかに駆動する。ニードル弁７にストッパ２７を装着してメンテナンスを完了する。

本実施の形態に係るシャットオフノズル５は色々な変更が可能である。例えばシリンダユニット９は圧縮空気で駆動されるように説明したが、油圧によって駆動されるようになっていてもよい。またシリンダユニット９の回転位置はジャイロセンサによって検出できるようになっているが、ジャイロセンサの代わりに他のリミットスイッチを設けるようにしてもよい。あるいは回転位置の検出は必須ではなく、センサを省略することもできる。

１ 射出装置 ２ 加熱シリンダ
３ スクリュ ５ シャットオフノズル
６ 射出ノズル ７ ニードル弁
９ シリンダユニット １１ ノズルアダプタ
１２ 樹脂流路 １３ 孔
１５ フレーム １８ 支持部材
１９ ピン ２１ ピストン
２３ 第１のリミットスイッチ ２４ 第２のリミットスイッチ
２５ 第３のリミットスイッチ ２８ 制動部材

Claims (4)

1. ノズル外周面からノズル内の樹脂流路に達する斜めの孔にニードル弁が挿入され、該ニードル弁はその後端部がシリンダユニットに接続され、該シリンダユニットにより前記ニードル弁を第１の位置に駆動すると前記樹脂流路が前記ニードル弁の先端によって閉鎖され、第２の位置に駆動すると前記樹脂流路が開放され、第３の位置に駆動すると前記ニードル弁が前記孔から完全に抜けた状態になる、シャットオフノズル。
2. 請求項１に記載のシャットオフノズルにおいて、前記シリンダユニットは前記シャットオフノズルに対して、または前記シャットオフノズルが取り付けられている射出装置の所定の部材に対して回動自在に設けられ、前記ニードル弁を前記第３の位置に駆動した状態で前記ニードル弁を前記シリンダユニットと一体的に回動させることができるようになっていることを特徴とするシャットオフノズル。
3. 請求項１または２に記載のシャットオフノズルにおいて、前記ニードル弁には着脱自在なストッパが設けられ、前記ストッパが設けられているとき前記第３の位置への駆動が規制されることを特徴とするシャットオフノズル。
4. 請求項１〜３のいずれかの項に記載のシャットオフノズルにおいて、前記シャットオフノズルには複数個のリミットスイッチが設けられ、前記ニードル弁の駆動位置が検出されるようになっていることを特徴とするシャットオフノズル。

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