JP7063160B2 - 射出成形用ホットランナのマニホールド - Google Patents

Description

本発明は、射出成形用ホットランナのマニホールドに関する。

特許文献１に示されるように、溶融した材料を送り出す射出装置と同材料を用いて製品を成形する金型との間には射出成形用ホットランナが設けられており、その射出形成用ホットランナには上記材料を射出装置側から金型側に流すための通路を有するマニホールドが設けられている。

ところで、金型における材料の受け入れ位置（ゲート位置）は、その材料によって製造される製品に応じて、すなわち同製品を成形する金型に応じて様々である。そして、ゲート位置が金型に応じて変わると、射出装置における材料の送出位置と金型のゲート位置との位置関係が変わる。このため、射出成形用ホットランナのマニホールドとしては、金型毎に専用のもの、すなわち同金型のゲート位置と射出装置の送出位置との位置関係に対応した専用のものを用いるようにしている。

特許第６３２１８１２号公報

上記射出成形用ホットランナのマニホールドにおいては、製品を成形する金型毎に専用のものが用いられるため、そのマニホールドを他の製品の金型に流用することはできない。そして、マニホールドを金型毎に専用のものとした場合、同マニホールドの製造コストが高くなるとともに製造時間も長くなることは避けられない。

本発明の目的は、異なる製品を製造する金型に流用することができる射出成形用ホットランナのマニホールドを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する射出成形用ホットランナのマニホールドは、溶融した材料を送り出す射出装置と同材料を用いて製品を成形する金型との間の射出成形用ホットランナに設けられており、上記材料を射出装置側から金型側に流すための通路を有する。同マニホールドは、射出装置に繋がる入口ブロック、その入口ブロックと分離されていて上記金型に繋がる出口ブロック、及び、入口ブロックと出口ブロックとの間に設けられている調整部材を備える。そして、入口ブロックと出口ブロックとは調整部材を間に挟んだ状態で互いに連結されており、それら入口ブロック、調整部材、及び出口ブロックの内部を通過するように上記通路が形成されている。

上記構成によれば、調整部材を通路の延びる方向についての長さが異なるものに適宜変更することにより、マニホールドにおける上記通路の延びる方向についての長さ、言い換えれば上記通路の延びる方向についての入口ブロックと出口ブロックとの相対位置（位置関係）を自在に変えることができる。このため、製造する製品に応じて金型における材料の受け入れ位置（ゲート位置）が異なるとしても、そうした金型のゲート位置と射出装置の送出位置との位置関係の変化に応じて、マニホールドにおける上記通路の延びる方向についての大きさを適宜変更することができる。従って、同マニホールドを異なる製品を製造する金型に流用することができるようになる。

射出成形用ホットランナ及びそのマニホールドの使用態様を示す断面図。 同マニホールドの調整部材周りを拡大して示す断面図。 マニホールドの入口ブロックを図１の矢印Ａ－Ａ方向から見た状態を示す断面図。 同入口ブロックの他の例を示す断面図。

以下、射出成形用ホットランナのマニホールドの一実施形態について、図１～図３を参照して説明する。
図１に示すように、射出成形用ホットランナ１は、溶融した材料（この例では樹脂）を送り出す射出装置２と同材料を用いて製品を成形する金型３との間に設けられている。そして、射出成形用ホットランナ１には、上記材料を射出装置２側から金型３側に流すための通路４を有するマニホールド５が設けられている。

マニホールド５は、射出装置２に繋がる入口ブロック６、その入口ブロック６と分離されていて金型３に繋がる出口ブロック７、及び、入口ブロック６と出口ブロック７との間に設けられている調整部材８を備えている。マニホールド５においては、入口ブロック６と出口ブロック７とが調整部材８を間に挟んだ状態で互いに連結されており、それら入口ブロック６、調整部材８、及び出口ブロック７の内部を通過するように上記通路４が形成されている。

マニホールド５における入口ブロック６及び出口ブロック７は、支持脚１４によって金型３に支持されている。また、支持脚１４における金型３と接する部分には、入口ブロック６及び出口ブロック７（マニホールド５）よりも熱伝導率の低い材料で形成されている断熱部材１５が設けられている。なお、入口ブロック６及び出口ブロック７は例えば鋼材により形成されており、断熱部材１５は鋼材よりも熱伝導率の低い材料、例えばステンレスによって形成されている。

マニホールド５における入口ブロック６及び出口ブロック７は、三次元造型機（３Ｄプリンタ）で形成されることによって通路４が通過する部分以外の部分で肉抜き構造となっており、そうした構造の採用を通じて小型軽量化されている。また、マニホールド５の入口ブロック６、出口ブロック７、及び調整部材８は、通路４を通過する材料を溶融した状態に保持するため、ヒータ等を通じて加熱されるようになっている。

マニホールド５の入口ブロック６は、略Ｌ字状となるよう形成されている。そして、入口ブロック６における図１の上端部が射出装置２における材料の送出位置Ｐ１に接続されており、その送出位置Ｐ１と上記通路４における入口ブロック６内を通過する部分とが連通している。そして、射出装置２の送出位置Ｐ１から送り出された材料は、上記通路４における入口ブロック６内を通過する部分に流れ込む。

一方、出口ブロック７には、上記通路４内の材料を金型３における材料の受け入れ位置（ゲート位置Ｐ２）に射出するためのノズルユニット９が取り付けられている。上記通路４における出口ブロック７内を通過する部分は、ノズルユニット９を介して金型３のゲート位置Ｐ２に接続されている。このノズルユニット９は、マニホールド５内の通路４と金型３のゲート位置Ｐ２との間を連通遮断すべく開閉動作するものであり、そうした開閉動作を通じて通路４内の材料を金型３のゲート位置Ｐ２に対し射出したり、その射出を停止したりする。

次に、マニホールド５における入口ブロック６、調整部材８、及び出口ブロック７の連結構造について詳しく説明する。
図２に示す調整部材８は、入口ブロック６及び出口ブロック７よりも熱膨張率の大きい材料（例えば銅）によって形成されている。また、調整部材８は、その内部を通路４とする円筒状に形成されており、長手方向（図２の左右方向）両側から入口ブロック６及び出口ブロック７によって挟まれている。入口ブロック６及び出口ブロック７における調整部材８を挟む面６ａ，７ａには、同調整部材８の長手方向の端部が嵌め込まれる凹所１０，１１が形成されている。凹所１０，１１における調整部材８の長手方向の端面と対向する部分には、その端面と凹所１０，１１との間をシールするためのメタルＯリング１２，１３が設けられている。

入口ブロック６における調整部材８側の端部にはフランジ１６が形成されている一方、出口ブロック７における調整部材８側の端部には上記フランジ１６と対向するねじ込み部１７が形成されている。そして、フランジ１６とねじ込み部１７とを締結部材としてのボルト１８及び延長ロッド１９で連結することにより、入口ブロック６と出口ブロック７とが調整部材８を間に挟んだ状態で互いに連結されている。図３に示すように、ボルト１８及び延長ロッド１９（図３にはボルト１８のみ図示）は、調整部材８の周りを囲むよう互いの間に等間隔をおいて複数設けられている。

ちなみに、図２に示す上記延長ロッド１９は、ボルト１８をその軸線方向に延長するためのものである。この延長ロッド１９は、フランジ１６とねじ込み部１７との間に位置しており、延長ロッド１９の端部に形成されている雄ねじ部１９ａがねじ込み部１７に対しねじ込まれている。一方、ボルト１８は、フランジ１６を挿通しており、且つ、延長ロッド１９における雄ねじ部１９ａと反対側の端部に形成されている雌ねじ部１９ｂに対しねじ込まれている。

従って、ボルト１８を締め付けることによりボルト１８及び延長ロッド１９を通じてフランジ１６とねじ込み部１７とが互いに引き寄せられる。その結果、入口ブロック６と出口ブロック７とが間に調整部材８を挟んだ状態で互いに連結されるとともに、調整部材８が入口ブロック６及び出口ブロック７に対しそれぞれ連結される。この状態では、マニホールド５の通路４が入口ブロック６、調整部材８、及び出口ブロック７をそれぞれ通過するようになり、その通路４を介して図２の射出装置２から金型３に溶融した材料を供給することが可能となる。

次に、本実施形態の射出成形用ホットランナ１のマニホールド５の作用効果について説明する。
（１）金型３における材料のゲート位置Ｐ２は、その材料によって製造される製品に応じて、すなわち同製品を成形する金型３に応じて様々である。そして、ゲート位置Ｐ２が金型３に応じて変わると、射出装置２における材料の送出位置Ｐ１と金型３のゲート位置Ｐ２との位置関係が変わる。射出成形用ホットランナ１のマニホールド５では、調整部材８を通路４の延びる方向についての長さが異なるものに適宜変更することにより、同マニホールド５における通路４の延びる方向についての長さ、言い換えれば通路４の延びる方向についての入口ブロック６と出口ブロック７との相対位置（位置関係）を自在に変えることができる。このため、製造する製品に応じて金型３における材料のゲート位置Ｐ２が異なるとしても、そうした金型３のゲート位置Ｐ２と射出装置２の送出位置Ｐ１との位置関係の変化に応じて、マニホールド５における通路４の延びる方向についての大きさを適宜変更することができる。従って、同マニホールド５を異なる製品を製造する金型３に流用することができ、そうした流用を通じてマニホールドの製造コストを低く抑えるとともに製造時間を短くすることができる。なお、上述したように調整部材８を長さの異なるものに変更した場合でも、それに応じた長さを有する延長ロッド１９に変更することにより、ボルト１８及び延長ロッド１９を用いて入口ブロック６と出口ブロック７とを連結することが可能である。

（２）入口ブロック６と出口ブロック７とが調整部材８を間に挟んだ状態でボルト１８及び延長ロッド１９によって互いに連結された状態のもと、それら入口ブロック６、出口ブロック７、及び調整部材８が加熱されて温度上昇すると、それに伴って入口ブロック６、出口ブロック７、及び調整部材８が熱膨張する。このとき、熱膨張率の高い材料で形成されている調整部材８は、熱膨張率の低い材料で形成されている入口ブロック６及び出口ブロック７よりも大きく膨張する。そして、調整部材８が通路４の延びる方向に大きく膨張することに伴い、同調整部材８が入口ブロック６及び出口ブロック７に対し押し付けられるため、調整部材８と入口ブロック６及び出口ブロック７との間のシール性を確保しやすくなる。その結果、通路４内を流れる材料が調整部材８と入口ブロック６及び出口ブロック７との間の部分から漏れることは抑制される。

（３）調整部材８は、通路４の延びる方向及び同通路４の幅方向に熱膨張する。このとき、調整部材８の長手方向の端部が嵌め込まれた入口ブロック６及び出口ブロック７の凹所１０，１１に対し、同調整部材８からの上記通路４の延びる方向についての押圧力が作用する。それだけでなく、入口ブロック６及び出口ブロック７における凹所１０，１１の内壁面に対し、同調整部材８の端部による上記通路４の幅方向についての押圧力も作用する。このため、調整部材８と入口ブロック６及び出口ブロック７との間のシール性をより一層確保しやすくなる。

（４）マニホールド５の通路４を材料が流れるとき、その材料に基づく圧力をマニホールド５における各ボルト１８が受けることになるが、それらボルト１８が調整部材８の周りを囲むよう互いの間に等間隔をおいて設けられているため、上記圧力を各ボルト１８が均等に受けるようになる。仮に上記圧力を各ボルト１８が偏って受けたとすると、それに伴い調整部材８が通路４の延びる方向に対し傾くおそれがあり、そうした傾きが調整部材８と入口ブロック６及び出口ブロック７との間のシール性に悪影響を及ぼすおそれがある。しかし、こうしたシール性への悪影響が生じることはない。

（５）入口ブロック６と出口ブロック７とのボルト１８及び延長ロッド１９による連結は次のように行われる。すなわち、入口ブロック６のフランジ１６と出口ブロック７のねじ込み部１７との間に延長ロッド１９を配置した状態で、同延長ロッド１９の雄ねじ部１９ａがねじ込み部１７に対してねじ込まれる。更に、ボルト１８がフランジ１６に対し挿通されて上記延長ロッド１９の雌ねじ部１９ｂに対してねじ込まれる。これにより、入口ブロック６と出口ブロック７とが、ボルト１８及び延長ロッド１９によって互いに連結される。この場合、ボルト１８の軸線方向の長さが短くてすむため、フランジ１６に対しボルト１８を挿通する際、そのボルト１８がマニホールド５の他の部位、例えば入口ブロック６の上端部寄りの部分に干渉することを抑制できる。また、調整部材８における通路４の延びる方向についての長さを変更する際、変更後の調整部材８の長さに対応した長さの延長ロッド１９に交換することにより、上記調整部材８の長さ変更に簡単に対応することができる。

（６）マニホールド５の入口ブロック６及び出口ブロック７は、三次元造型機（３Ｄプリンタ）で形成されることによって通路４が通過する部分以外の部分で肉抜き構造となっており、そうした構造の採用を通じて小型軽量化されている。言い換えれば、入口ブロック６及び出口ブロック７の体積が小さく抑えられている。従って、通路４を通過する材料を溶融した状態に保持するためにマニホールド５（入口ブロック６及び出口ブロック７）をヒータ等を通じて加熱する際、その加熱に必要とされるエネルギを小さく抑えることができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・射出成形用ホットランナ１は、射出装置２から送り出された材料を別の場所にある複数（例えば二つ）の金型３に対し供給するものであってもよい。この場合、射出成形用ホットランナ１のマニホールド５は、入口ブロック６として図４に示すように通路４が二つに分岐するタイプのものを用い、その入口ブロック６に対し各金型３に対応する調整部材８及び出口ブロック７を接続する。

・延長ロッド１９を省略し、ボルト１８を軸線方向長さの異なるものに交換することにより、通路４の延びる方向についての長さの異なる調整部材８の交換に対応するようにしてもよい。

・ボルト１８は、必ずしも等間隔をおいて設けられている必要はなく、ボルト１８同士の間隔が異なっていてもよい。
・ボルト１８は、必ずしも複数設けられている必要はない。

・調整部材８は、必ずしも入口ブロック６及び出口ブロック７よりも熱膨張率の大きい材料で形成されている必要はない。
・断熱部材１５を入口ブロック６及び出口ブロック７よりも熱伝導率の低い材料で形成したが、こうした構成は適宜変更が可能である。例えば、断熱部材１５を入口ブロック６及び出口ブロック７よりも熱伝導率の高い材料で形成してもよいし、入口ブロック６及び出口ブロック７と熱伝導率の等しい材料で形成してもよい。

・フランジ１６とねじ込み部１７との間において延長ロッド１９の雄ねじ部１９ａをフランジ１６に対しねじ込む一方、ボルト１８をねじ込み部１７に挿通するとともに延長ロッド１９の雌ねじ部１９ｂに対しねじ込むようにしてもよい。

・入口ブロック６及び出口ブロック７の双方を三次元造型機で形成したが、少なくとも一方を他の方法で形成してもよい。他の方法としては、例えば金属ブロックを切削加工して形成する既存の方法等を採用することができる。

・凹所１０と凹所１１との少なくとも一方を省略することも可能である。例えば、凹所１０を省略した場合、調整部材８の入口ブロック６側の端面が入口ブロック６の面６ａに対し突き合わされた状態で、調整部材８が入口ブロック６に組み付けられる。

・メタルＯリング１２とメタルＯリング１３との少なくとも一方を設けない構成としてもよい。この構成であっても、通路４内を流れる材料が漏れることを抑制することは可能である。

・締結部材としてボルト１８及び延長ロッド１９を採用した構成を例示したが、締結部材の構成はこれに限らない。例えば、入口ブロック６及び出口ブロック７を互いに近接させる方向に付勢するクランプを締結部材として用いることで、入口ブロック６と出口ブロック７とを調整部材８を間に挟んだ状態で締結することは可能である。

・フランジ１６を省略してもよい。この場合、調整部材８の長手方向（通路４の延びる方向）における両端部の外周面を雄ねじ形状とし、凹所１０，１１の内周面を雌ねじ形状とする。そして、調整部材８の端部を入口ブロック６と出口ブロック７とにねじ込むことで、入口ブロック６と出口ブロック７とを調整部材８を間に挟んだ状態で互いに連結する。こうした構成では、締結部材を設けなくても上記連結状態を実現できる。

１…射出成形用ホットランナ、２…射出装置、３…金型、４…通路、５…マニホールド、６…入口ブロック、６ａ…面、７…出口ブロック、７ａ…面、８…調整部材、９…ノズルユニット、１０…凹所、１１…凹所、１２…メタルＯリング、１３…メタルＯリング、１４…支持脚、１５…断熱部材、１６…フランジ、１７…ねじ込み部、１８…ボルト、１９…延長ロッド、１９ａ…雄ねじ部、１９ｂ…雌ねじ部。

Claims (4)

1. 溶融した材料を送り出す射出装置と同材料を用いて製品を成形する金型との間の射出成形用ホットランナに設けられており、前記材料を前記射出装置側から前記金型側に流すための通路を有するマニホールドであって、
   前記射出装置に繋がる入口ブロック、その入口ブロックと分離されていて前記金型に繋がる出口ブロック、及び、前記入口ブロックと前記出口ブロックとの間に設けられている調整部材を備えており、
   前記入口ブロックと前記出口ブロックとが前記調整部材を間に挟んだ状態で前記入口ブロックから前記出口ブロックにわたって延びる締結部材によって互いに連結されており、それら入口ブロック、調整部材、及び出口ブロックの内部を通過するように前記通路が形成されており、
   前記締結部材は、ボルトと、そのボルトを軸線方向に延長するための延長ロッドと、を備えており、
   前記延長ロッドは、前記入口ブロックと前記出口ブロックとの間に設けられており、それら入口ブロックと出口ブロックとのうちの一方にねじ込まれるものであり、
   前記ボルトは、前記入口ブロックと前記出口ブロックとのうちのもう一方を貫通するとともに前記延長ロッドにねじ込まれるものである
   ことを特徴とする射出成形用ホットランナのマニホールド。
2. 前記調整部材は、前記入口ブロック及び前記出口ブロックよりも、熱膨張率の大きい材料で形成されている請求項１に記載の射出成形用ホットランナのマニホールド。
3. 前記入口ブロック及び前記出口ブロックにおける前記調整部材を挟む面には、同調整部材の端部が嵌め込まれる凹所が形成されている請求項２に記載の射出成形用ホットランナのマニホールド。
4. 前記締結部材は、前記調整部材の周りを囲むよう互いの間に等間隔をおいて複数設けられている前記ボルトを備える請求項１～３のいずれか一項に記載の射出成形用ホットランナのマニホールド。

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