JP7186202B2 - マルチゲートホットランナー射出金型のゲートバルブ装置及びマルチゲートホットランナー射出金型のゲートバルブ作動制御方法 - Google Patents

Description

本発明はマルチゲートホットランナー射出金型のゲートバルブ装置に関するものであり、特にマルチゲートキャビティ内部に充填される溶融樹脂の流れに従って複数のゲートを適時に開閉するゲートバルブ装置に関するものである。また、本発明はマルチゲートホットランナー射出金型で適時にゲートが開閉できるようにゲートバルブの作動を制御する方法に関するものである。

ホットランナー射出金型で一つのキャビティに充填される溶融樹脂の流動性を考慮して溶融樹脂がキャビティ内部に適切に分配されるように、一つのキャビティに複数のゲートを形成したいわゆるマルチゲート(ｍｕｌｔｉ ｇａｔｅ)ホットランナー射出金型が従来から使用されている。このようなマルチゲートホットランナー射出金型において、適時に供給される圧縮空気を利用して前進又は後進するピストン機具によりバルブピンを前進又は後進させてゲートを開閉する、いわゆるピストン作動式(ｐｉｓｔｏｎ－ｏｐｅｒａｔｅｄ)ゲートバルブ装置が知られている。特許文献１は、シーケンス制御方式によるゲート開閉制御を開示している。また特許文献２は、センサー検出方式によるゲート開閉制御を開示している。

韓国特許公報１０－０４４８３７３Ｂ 韓国特許公報１０－１２８５３７１Ｂ

従来のマルチゲートホットランナー射出金型のピストン作動式ゲートバルブ装置は、制御部に予め設定されたシーケンス(ｓｅｑｕｅｎｃｅ)制御信号により、ゲートバルブを順次的に開閉させるシーケンス制御方式によってゲートを開閉するようになっているが、特許文献１に開示されたゲートバルブのシーケンス制御方式によると、先行ゲート(第1ゲート)を開放してから制御部に予め設定した一定時間が経過した後(タイムディレー)に、溶融樹脂の流動経路からみて、第１ゲートに最も隣接した後続ゲート(第２ゲート)を開放するように制御が行われる。このようなシーケンス制御において、キャビティ内部での溶融樹脂の流動速度を考慮して溶融樹脂がキャビティ内部に均等に配分されて充填できるようにためには、後続ゲート(第２ゲート等)を開放するタイミングが重要であり、この後続ゲート(第２ゲート等)開放タイミングついては、事前にコンピューターシミュレーションを行って決定している。

ところが、このようなコンピューターシミュレーションに基づいたゲートバルブの開閉制御は、キャビティ内部の溶融樹脂の実際の流れに沿ったものとはならず、制御上の誤差が発生し、各ゲートを通じて注入された溶融樹脂がキャビティ内部で合流する時、ウェルドライン(ｗｅｌｄｌｉｎｅ)等の射出成形不良を引き起こすという問題点があった。

特許文献２は、上記問題を解決するため、キャビティの実際の内部温度と圧力をセンサーにより検出して特定位置に溶融樹脂が到達していることを判断し、その検出結果によってゲートを開閉することを提案している。しかし、特許文献２に開示されているような圧力センサーと温度センサーを用いたゲート開閉制御方式においては、それらのセンサーが高価であるため、コストの関係から必要な位置毎にセンサーを設置することができず、そのためセンサーを必要最小限の部分や位置にのみ設置せざるを得ないという問題がある。その結果、センサーの位置が不正確で且つセンサー数が不十分となり、そのためゲートの開放時期が溶融樹脂の実際の流れと一致せず、射出成形時にウェルドラインのような成形不良を招く欠点がある。しかも、センサーを金型に設置することが技術的に難しく、センサーの設置に制約が伴うという不具合がある。

そこで本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、マルチゲートホットランナー射出金型で先行ゲートを通じてキャビティ内部に流入した溶融樹脂が後続ゲートの位置に実際に到達した時点で、後続ゲートを開放するように作動するゲートバルブ装置を提供することを目的としている。本発明のもう一つの目的は、一つのキャビティに少なくとも一つ以上のゲートを具備したマルチゲートホットランナー射出金型において、先行ゲートを通じてキャビティに注入された溶融樹脂がキャビティ内で後続ゲートの位置に実際に到達した正確な時点で後続ゲートを開放し、その後続ゲートを通じて注入される溶融樹脂が先行溶融樹脂に合流できるようにゲートバルブ装置の作動を制御する方法を提供することである。

上記課題を解決するために本発明のマルチゲートホットランナー射出金型のゲートバルブ装置は、
一つのキャビティに具備された複数のゲートにそれぞれ対応するように設置され、縦方向で貫通するように形成されたピンガイド穴を有するノズルと、
上記各ゲートに供給するようにマニホルドのランナーと各ゲートを連通させ、上記マニホルドのランナーの溶融樹脂を各ゲートに供給する樹脂供給通路と、
上記ピンガイド穴の中で、下方のピン先端部がゲートを完全に閉鎖する最大前進位置と、ゲートを完全に開放する最大後進位置の間を移動できるように設けられたバルブピンと、
上記バルブピンがゲートを開放するためのゲート開放信号または上記バルブピンがゲートを閉鎖するためのゲート閉鎖信号を出力する制御部と、
上記制御部のゲート閉鎖信号又はゲート開放信号によってピストンが前進又は後進することにより、ピストンに組み込まれた上記バルブピンを最大前進位置又は最大後進位置に移動させるように構成したピストン機具とを含むマルチゲートホットランナー射出金型のゲートバルブ装置において、
先行ゲートよりキャビティ内部に流入した溶融樹脂が後続ゲートの位置に到達したとき当該後続ゲートの位置に対応した位置にあるバルブピンのピン先端部が、キャビティ内溶融樹脂による圧力により後進方向に押圧され、上記ピン先端部が上記後続ゲートを閉鎖したままの状態でバルブピンが感知位置まで後進する機構と、
上記感知位置に後進したバルブピンの感知部を感知し、溶融樹脂の後続ゲート位置到達信号を出力するセンサー部材を含み、
上記制御部は上記センサー部材より溶融樹脂の後続ゲート位置到達信号を受信すると、後続ゲート開放信号を出力し、
この後続ゲート開放信号により上記ピストン機具のピストンが後進して上記バルブピンを最大後進位置に後進させてキャビティの上記後続ゲートを開放する機構とを備えたことを特徴とするものである。

上記バルブピンは、下方にゲートを開閉するピン先端部を有し、上方にはヘッド部を有するバルブピンボディと、下方に上記バルブピンボディのヘッド部に連結される連結部を有し、上方には上記センサー部材を感知作動させる感知部を備えた延長ピンとから構成されていることを特徴とするものである。

上記ピストンは、シリンダーの内部空間で前進または後進作動時、上記バルブピンが最大前進位置または最大後進位置に移動できるように、中央軸に上記バルブピンの上記連結部を収容する連結部収容溝を有し、
上記連結部収容溝は上記バルブピンが最大前進位置から上記感知位置に移動する際、上記ピストンの後進無しで上記バルブピンのみ感知位置に移動できるように、上記連結部収容溝の内側後方壁面と上記連結部のフランジの間に、上記感知位置とバルブピンの最大前進位置における感知部との間の距離に相応する間隙を形成したことを特徴とするものである。

上記シリンダーに上記ピストンが移動可能に設けられ、上記シリンダーは内側壁から半径方向内側に延長された内部隔壁を有し、上記内部隔壁の下部には補助ピストンが設けられ、上記補助ピストンは下側空間に流入される圧縮空気により後進しながら上記ピストンを後進させて上記連結部収容溝に上記間隙を形成するように構成したことを特徴とするものである。

上記樹脂供給通路はノズルボディの外側面に螺旋型で形成されている螺旋溝となっており、上記螺旋溝の入口は上記マニホルドのランナーに連通され、出口は上記ノズルのピンガイド穴の先端に設けられた連結通路に連通されていることを特徴とするものである。

上記樹脂供給通路は、上記ノズルに設けられた上記ピンガイド穴とは別個にノズルに形成されていることを特徴とするものである。

上記センサー部材は上記感知位置に後進したバルブピンの感知部を感知することにより作動し、溶融樹脂の後続ゲート位置到達信号を出力するリミットスイッチまたは近接スイッチとして構成されるものであることを特徴とするものである。

請求項１から請求項７のいずれかに記載のマルチゲートホットランナー射出金型のゲートバルブ装置の作動を制御する方法において、先行ゲートを通じてキャビティ内部に注入された溶融樹脂が後続ゲート位置まで到達すると、後続ゲートを閉鎖しているバルブピンが、キャビティ流入溶融樹脂による圧力により感知位置に後進する段階と、
センサー部材が感知位置に後進した上記バルブピンを感知して溶融樹脂の後続ゲート位置到達信号を出力する段階と、
制御部が上記センサー部材から溶融樹脂の後続ゲート位置到達信号を受信した時、圧縮空気を供給してピストンを最大後進位置に後進させる段階とを含むことを特徴とするものである。

上記した本発明によると、一つのキャビティに少なくとも一つ以上のゲートを具備したマルチゲートホットランナー射出金型において、先行ゲートを通してキャビティに注入されて流動する溶融樹脂がキャビティ内で後続ゲートの位置まで実際に到達した正確な時点で後続ゲートを開放し、この後続ゲートを通して注入される溶融樹脂を先行溶融樹脂に合流させることができる。即ち、溶融樹脂相互が合流するまでの時間差がほとんど生じないので、ウェルドライン等の射出成形不良を防止でき、それにより、マルチゲートを通じて順次的に注入される溶融樹脂がお互いに不正確な時点で合流することでウェルドライン等の射出成形不良を生じる従来の問題点を解決できる効果がある。

本発明のゲートバルブ装置の基本実施例が適用されたマルチゲートホットランナー射出金型の組み込み断面図である。 図１の‘Ｘ’部の拡大図として、本発明のゲートバルブ装置の実施例における組み込み基本実施例の断面図である。 本発明のゲートバルブ装置からバルブピンを分離して図示した図である。 本発明のゲートバルブ装置のピストン機具を拡大して図示した図である。 本発明のゲートバルブ装置のノズルの望ましい実施例を示す図である。 本発明のゲートバルブ装置のノズルの他の実施例を示す図である。 本発明のゲートバルブ作動制御方法により先行ゲートからキャビティ内に注入された溶融樹脂が後続ゲートの位置に到達する前にピストン機具の補助ピストンの下側空間に圧縮空気を注入してバルブピンが感知作動できるように準備する段階を示す図である。 キャビティ内の溶融樹脂が後続ゲートの位置に到達してバルブピンに圧力をかけて、バルブピンを感知位置まで後進させ、感知位置に後進したバルブピンをセンサー部材が感知して溶融樹脂のゲート位置到達信号を出力する段階を示す図である。 制御部がセンサー部材から溶融樹脂のゲー位置到達信号を受信する際、圧縮空気を注入してピストンを後進させることによりバルブピンを最大後進位置に移動させ、後続ゲートを開放して後続ゲートを通して注入された溶融樹脂を先行ゲートを通して注入された溶融樹脂に合流させる段階を示す図である。 キャビティ内に溶融樹脂を充填完了した後、ゲートをバルブピンで閉鎖した状態を示す図である。

以下、本発明のマルチゲートホットランナー射出金型のゲートバルブ装置の好ましい実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。図１には本発明のゲートバルブ装置が設置されたマルチゲートホットランナー射出金型が示されている。図１で図面符号１Ａと１Ｂは、それぞれ金型の固定側型板と可動側型板を示し、２はキャビティを、３はゲートを、４はマニホルドを、５はマニホルドのランナーを、６は固定側取付板を、７はシリンダーカバーを、それぞれ示す。

図１に示されているように、本発明のマルチゲートホットランナー射出金型は一つのキャビティ２に連通する複数のゲート３を具備する。本実施例では説明の便宜上、一つのキャビティ２に２個のゲート３が具備されている構造のものを説明するが、本発明はこれに限らず、２個以上の複数のゲートを具備している構造も含む。そして、上記２個のゲート３を区別して称する場合、先に開放される先行ゲートを‘第１ゲート３Ａ’と称し、後続で開放されるゲート（後続ゲート）を‘第２ゲート３Ｂ’と称する。

射出金型の固定側型板１Ａには各ゲートを開閉するゲートバルブ装置１００が設置される。上記ゲートバルブ装置１００を区別する必要がある場合には、第１ゲート３Ａを開閉するゲートバルブ装置を第１ゲートバルブ装置１００Ａと称し、上記第２ゲート３Ｂを開閉するゲートバルブ装置を第２ゲートバルブ装置１００Ｂと称する。上記第１ゲートバルブ装置１００Ａと第２ゲートバルブ装置１００Ｂは実質的に同一な構成になっている。２個のゲートバルブ装置１００Ａ, １００Ｂで同一の機能を持っている構成部材に対しては同じ名称と符号を用いる。第１ゲートバルブ装置１００Ａの構成部材と第２ゲートバルブ装置１００Ｂの構成部材を区別して称する場合には第１ゲートバルブ装置１００Ａにおける構成部材には符号の後ろに‘Ａ’を付け、第２ゲートバルブ装置１００Ｂにおける構成部材には符号の後ろに‘Ｂ’を付ける。

図２に示されているように、本発明のゲートバルブ装置１００（１００Ａ）は、ノズル１０（１０Ａ）と、上記ゲート３を開閉するバルブピン２０と、上記ゲート３を開閉する為に上記バルブピン２０を後進または前進させるピストン機具３０とを備えている。ここで、「バルブピン２０の後進」とは、バルブピン２０が、例えば図２において上方の方向（センサー部材７０側の方向）に移動すること意味し、また「バルブピン２０の前進」とは、バルブピン２０が、例えば図２において下方の方向（キャビティ２側の方向）に移動すること意味する。そして、本発明のゲートバルブ装置１００は、溶融樹脂が上記キャビティ２に注入されて充填された時に、この溶融樹脂がキャビティ２の後続ゲート３（３Ｂ）が形成されている位置(以下、‘後続ゲート位置Ｇ’と称する)に到達した際、溶融樹脂が後続ゲート位置Ｇに到達していることを感知するセンサー部材７０を備えている。

図５に図示されているように、上記ノズル１０は縦方向に貫通穴１１ａが形成されたケーシング１１と、上記ケーシング１１の貫通穴１１ａに挿入されるノズルボディ１２と、上記ノズルボディ１２が上記ケーシング１１の貫通穴１１ａから外れることなく固定されるように上記ケーシング１１の貫通穴１１ａの下段に組み込まれるノズルチップ１４を備えている。ノズルボディ１２は、縦方向に貫通状に形成されたピンガイド穴１２ａを有している。

上記ノズルボディ１２の外周面には樹脂供給通路１３が設けられている。マニホルド４のランナー５と各ゲート３は、樹脂供給通路１３を通して相互に連通されており、上記マニホルド４のランナー５内を流れる溶融樹脂は、樹脂供給通路１３を通してゲート３まで導かれるように構成されている。本実施例では上記樹脂供給通路１３がノズルボディ１２の外周面に螺旋型で形成された溝構造になっている。上記樹脂供給通路１３の出口は、ノズル１０の先端に設けられたノズルチップ１４の内部に形成されている連結通路１５に繋がる。上記ノズルボディ１２に形成された樹脂供給通路１３は、ノズルチップ１４の連結通路１５を介してキャビティ２のゲート３に連通している。マニホルド４のランナー５を通じて供給される溶融樹脂は、上記ノズルボディ１２のピンガイド穴１２ａに導かれず、樹脂供給通路１３に導かれ、この樹脂供給通路１３を経て連結通路１５に導かれ、この連結通路１５を経てキャビティ２のゲート３に導かれるように構成されている。

上記の如く、マニホルド４のランナー５を通じて供給される溶融樹脂は、上記ノズルボディ１２のピンガイド穴１２ａに導かれず、樹脂供給通路１３に導かれるから、ピンガイド穴１２ａ内に上記溶融樹脂が存在しない。従って、ピンガイド穴１２ａ内のバルブピン２０は、上記溶融樹脂と接触した状態でピンガイド穴１２ａ内に挿通されているという状態ではなく、上記溶融樹脂と分離された状態でピンガイド穴１２ａ内に挿通されている。即ち、ピンガイド穴１２ａ内にはバルブピン２０のみが挿通され、これと分離した状態で溶融樹脂は樹脂供給通路１３に導かれる。そして、上記溶融樹脂は、樹脂供給通路１３を経て連結通路１５に導かれるから、ピンガイド穴１２ａ内には溶融樹脂は存在しない。

第１ゲート（先行ゲート）３Ａから先行してキャビティ２内に注入された溶融樹脂Ｍが第２ゲート（後続ゲート）３Ｂの下方位置に到達したとき、キャビティ２内の内圧が上昇する（樹脂注入による内圧上昇）。この内圧上昇による圧力によって、第２ゲート３Ｂ位置に対応する位置にあるノズル１０（１０Ｂ）におけるバルブピン２０の下端部、即ちピン先端部２１が上方に押圧され、それにより後述するように、バルブピン２０は間隙Ｈの距離だけ後進する（図７、図８）。この場合、マニホルド４のランナー５を通じて供給される溶融樹脂が、ノズルボディ１２のピンガイド穴１２ａに導かれる構造であると、ピンガイド穴12aに溶融樹脂が存在することになり、ピンガイド穴１２ａ内のバルブピン２０は、上記溶融樹脂と接触した状態でピンガイド穴１２ａ内に挿通されているため、バルブピン２０を上記の間隙Ｈの距離だけ後進させるに当たり、その後進力に対する抵抗が生じる。即ち、溶融樹脂が、ノズルボディ１２のピンガイド穴１２ａに導かれる構造であると、ピンガイド穴１２ａ内に溶融樹脂供給圧力が及ぼされることになり、この溶融樹脂供給圧力が、バルブピン２０を上記の間隙Ｈの距離だけ後進させるに当たっての後進力に対する抵抗となる。そのため、バルブピン２０を上記キャビティ内圧上昇による圧力（以下、後述するように、この圧力を「キャビティ内溶融樹脂による圧力」という）で間隙Ｈの距離だけ後進させる場合に、バルブピン２０が上記溶融樹脂と接触した状態でピンガイド穴１２ａ内に挿通されていると、上記した後進力に対する抵抗が生じるため、バルブピン２０の上記後進を阻害する作用が働く。その結果、バルブピン２０を押し上げるための押し上げ力（後進力）が働かず、バルブピン２０を上記間隙Ｈの距離だけ後進させることができなくなるという問題がある。

本発明の実施例におけるゲートバルブ装置は、マニホルド４のランナー５を通じて供給される溶融樹脂を、ノズルボディ１２のピンガイド穴１２ａに導かずに、樹脂供給通路１３に導くように構成したので、上記溶融樹脂供給圧力によってバルブピン２０の上記後進力が抵抗を受けることがない。従って、本発明実施例によれば、キャビティ内溶融樹脂Ｍによる圧力によりバルブピン２０を押し上げて上記間隙Ｈの距離だけバルブピン２０を後進させることができ、その結果、バルブピン２０の上端部に形成された感知部２６を、感知位置Ｐ１に到達させることができ、センサー部材７０による制御が可能となる。本発明によれば、樹脂供給通路１３をノズルボディ１２の外周面に形成したので、マニホルド４のランナー５を通じて供給される溶融樹脂の流下に伴う圧力に影響されず、バルブピン２０を確実に感知位置Ｐ１まで後進させることができる。上記樹脂供給通路１３については、他の実施例として、図６に示されているように、螺旋状ではなく、直線状の樹脂供給通路１３を、ピンガイド穴１２ａとは別の通路として構成してもよい。

上述したように、ピンガイド穴１２ａを樹脂供給通路としても使う従来の技術では、ピンガイド穴１２ａ内に溶融樹脂供給圧力が及ぼされ、バルブピン２０の後進を妨げる方向で作用することによって、バルブピン２０の感知作動のための後進を阻害するという問題があったが、上記の如く本発明実施例は、樹脂供給通路１３をピンガイド穴１２ａとは別の通路として構成したので、上記従来の問題を解消できる。

上記ノズルボディ１２のピンガイド穴１２ａにはバルブピン２０がスライド移動可能に設けられる。図３に示されているように、上記バルブピン２０はバルブピンボディ２４と延長ピン２７とで構成される。バルブピンボディ２４は下端に、ゲート３を開閉するピン先端部２１を有し、上端にはヘッド部２２を有している。延長ピン２７は下端に上記バルブピンボディ２４のヘッド部２２に連結される連結部２５を有し、上端には感知部２６を有している。上記バルブピンボディ２４はマニホルド４のノズルアダプター１６の中央貫通穴１６ａを通してノズルボディ１２のピンガイド穴１２ａに挿入されるように設けられる。ノズルアダプター１６は、マニホルド４のランナー５から流入する溶融樹脂をノズルボディ１２の樹脂供給通路１３に導くように構成されている。

バルブピン２０の延長ピン２７は、上部プレート７に設置されたピストン機具３０に組み込まれ、バルブピンボディ２４のヘッド部２２は延長ピン２７に同軸方向で繋がっている。上記延長ピン２７の下端には、上記バルブピンボディ２４のヘッド部２２に連結される連結部２５が設けられている。

図２及び図４に示されているように、上記ピストン機具３０は金型の固定側取付板６に設置されたシリンダー３１を有し、上記シリンダー３１には内側壁から半径方向内側に延長された内部隔壁３２が設けられている。上記内部隔壁３２の中央には中心軸方向で中央貫通穴３２ａが形成される。図面中、符号３３Ｕは、ピストンの上方領域を示し、また３３Ｌは、ピストンの下方領域を示す。

シリンダー３１にはピストン４０が設けられ、内部隔壁３２の下方には補助ピストン５０が設けられる。上記ピストン４０が上記シリンダー３１内で前進または後進作動時、上記バルブピン２０を最大前進位置又は最大後進位置に移動できるように中央軸４１に連結部収容溝４２を設け、この連結部収容溝４２内に上記バルブピン２０の上記連結部２５が収容される。

上記連結部収容溝４２の内側後方壁面４２ａと上記連結部２５のフランジ２５ａ の間に、下記の手段により感知移動距離(後続ゲート（第２ゲート）３Ｂ位置に到達した溶融樹脂の圧力、即ちキャビティ内溶融樹脂による圧力によりバルブピン２０が感知位置に移動する距離)に対応する一定の間隙Ｈが形成される。

即ち、図４に示されているように、上記補助ピストン５０の下側空間５０Ｌに圧縮空気を流入し、この圧縮空気により上記補助ピストン５０を後進させ、補助ピストン５０の後進によりピストン４０を後進させて上記連結部の収容溝４２内部に上記間隙Ｈを形成する。つまり、ピストン４０と、バルブピン２０における連結部２５のフランジ部２５ａとの間に間隙Ｈが形成される。このように、連結部収容溝４２内部で、ピストン４０とバルブピン２０との間に間隙Ｈが形成されて、バルブピン２０により感知作動を行う時に、ピストン４０を移動させることなくバルブピン２０を感知位置Ｐ１に移動させることができる（図８）。補助ピストン５０によりピストン４０を後進させるとき、バルブピン２０までもがピストン４０と一緒に後進しないように構成されている。補助ピストン５０の後進によって間隙Hを形成する際、補助ピストン５０の上方移動は、補助ピストン５０が内部隔壁３２に当接することによって規制されるため、間隙Ｈ以上の距離の間隙が生じることはない。

ピストン４０が前進して上記バルブピン２０を最大前進位置に移動させると、図２に示すように、バルブピン２０のピン先端部２１がゲート３を完全に閉鎖し、一方、ピストン４０が後進して上記バルブピン２０を最大後進位置に移動させると、図９に示すように、上記ピン先端部２１はゲート３を最大に開放して溶融樹脂がゲート（後続ゲート）３を通してキャビティ２内に充填されるように構成されている。

上記したように、本発明実施例は、バルブピン２０がピストン４０の後進作動により最大後進位置に後進してキャビティのゲート３を最大に開放する前に、先行ゲート（第１ゲート）３Ａを通じてキャビティ内部へ先に注入された溶融樹脂が、後続ゲート（第２ゲート）３Ｂ位置に到達した際、溶融樹脂が後続ゲート位置に到達したのを感知する溶融樹脂のゲート位置到達感知作動を行うように構成されている。上記バルブピン２０のピン先端部２１が後続ゲート３Ｂを完全に閉鎖した状態でキャビティ２内部に充填された先行ゲート３Ａからの溶融樹脂が、後続ゲート位置Ｇに到達すると、上記したキャビティ内溶融樹脂による圧力が働き、キャビティ２内部で上記バルブピン２０のピン先端部２１底面に圧力をかける。これにより、上記バルブピン２０は後進し、キャビティ内溶融樹脂がゲート位置Ｇに到達していることを指示する感知位置Ｐ１に移動する（図４）。溶融樹脂は高圧状態で先行ゲート３Ａからキャビティ２内に射出される。溶融樹脂がキャビティ２内に射出されることによりキャビティ２内の内圧が上昇する。本発明実施例において、溶融樹脂内の内圧が所定の内圧となったとき、その圧力によりノズル１０内のバルブピン２０のピン先端部２１が押圧されてバルブピン２０が後進方向に間隙Ｈの距離だけ移動するように構成されている。本発明実施例において、「キャビティ内溶融樹脂による圧力」とは、先行ゲート３Ａから溶融樹脂がキャビティ２内に流入することによるキャビティ２の内圧上昇によってもたらされる圧力のことをいう。本発明実施例は、先行ゲート３Ａからキャビティ２内に流入した溶融樹脂が後続ゲート位置Ｇに到達した時に、バルブピン２０を押圧して間隙Ｈの距離だけバルブピン２０を後進させるに必要な圧力（内圧上昇）となるように構成されている。前記バルブピン２０の後進のために必要な圧力は、７０Ｋｇｆ／ｃｍ^２～８０Ｋｇｆ／ｃｍ^２が好ましい。上記バルブピン２０の後進のための圧力の設定は、溶融樹脂の流動性と射出圧等を考慮して行うことができる。

上記バルブピン２０が感知位置Ｐ１に移動する際、上記連結部収容溝４２の内側後方壁面４２ａと上記連結部２５のフランジ２５ａの間に形成された一定の間隙Ｈだけバルブピン２０が後進する。このとき、図８に示すように、上記バルブピン２０のピン先端部２１がゲート３を閉鎖した状態でゲート３を開放する直前の状態まで後進する。これにより、上記バルブピン２０の延長ピン２７の感知部２６は感知位置Ｐ１に移動する。バルブピン２０が上記間隙(Ｈ)の距離だけ後進する際、ピストンは移動しないように構成されている。上記間隙Ｈは、１．３ｍｍ～１．８ｍｍが好ましい。

上記延長ピン(２７)の感知部２６が感知位置Ｐ１に後進すると、上記シリンダーカバー７に設置されたセンサー部材７０は延長ピン２７の感知部２６を感知して、キャビティ２内部の溶融樹脂のゲート到達信号を制御部(図示省略)に出力する。上記センサー部材７０は延長ピン２７の感知部２６との接続により溶融樹脂のゲート到達信号を出力するリミットセンサーで構成できる。また、上記センサー部材７０は感知部２６が非接続状態で近接すると感知信号を出力する近接センサーで構成することもできる。上記制御部が上記センサー部材７０から出力される溶融樹脂のゲート位置到達信号を受信すると制御部は流路Ａ開閉用ソレノイドバルブ(図示省略)に開放信号を認可して、これにより流路Ａを通して圧縮空気が上記ピストン機具３０のピストン４０の下側空間の中に流入される。これによって、ピストン４０は後進して感知位置Ｐ１に後進したバルブピン２０を最大後進位置に後進させてゲート３を最大に開放し、これにより連結通路１５を通してノズル１０から溶融樹脂が供給され、溶融樹脂はゲート３からキャビティ２内に注入され、キャビティ内に先行して注入されて流動している溶融樹脂に合流するように構成されている。後続ゲート３Ｂからの溶融樹脂注入の際、先行ゲート３Ａからの溶融樹脂の注入は継続して行われるが、必要に応じて先行ゲート３Ａを閉鎖してもよい。

以下、本発明によりマルチゲートホットランナー射出金型におけるゲートバルブの作動を制御する方法について説明する。図７に示されているように、ピストン機具３０のピストン４０を前進させてバルブピン２０でゲート３を閉鎖した状態で、流路Ｅを通じて補助ピストン５０の下側空間に圧縮空気を注入して補助ピストン５０を後進させて、この補助ピストン５０の後進によってピストン４０が後進し、バルブピンの連結部のフランジ２５ａと連結部収容溝４２の内壁の間に一定の間隙Ｈを形成する。その後、先行ゲート（第１ゲート）３Ａからキャビティ２に注入された溶融樹脂Ｍがキャビティ２内の後続ゲート位置Ｇに到達すると、キャビティ内溶融樹脂による圧力によりバルブピン２０のピン先端部２１に圧力をかけて(図８における矢印方向)バルブピン２０を後進させ、延長ピン２７の感知部２６を感知位置Ｐ１に後進させる。これによりセンサー部材７０は感知位置Ｐ１に移動したバルブピンの感知部２６を感知して作動し、キャビティ２内部の溶融樹脂が後続ゲート位置Ｇに到達したことを示す溶融樹脂の後続ゲート位置到達信号を制御部に出力する。

図９に示されているように、制御部はセンサー部材７０から溶融樹脂のゲート位置到達信号を受信すると、流路Ａの開閉用ソレノイドバルブに開放信号を認可し、流路Ａを通じてピストン４０の下部に圧縮空気を注入する。これによりピストン４０は後進してバルブピン２０を最大後進位置まで移動させ、これにより、後続ゲート（第２ゲート）３Ｂを開放させることによって樹脂供給通路を通じて供給される溶融樹脂をノズルチップの連結通路１５を経て後続ゲート（第２ゲート）３Ｂからキャビティ２内に充填する。この時、第２ゲート３Ｂを通じてキャビティ２内に注入される溶融樹脂は先行して第１ゲート３Ａからキャビティ2内に注入されて流動している先行の溶融樹脂Ｍに合流してキャビティ2を充填する。図１０に示されているように、キャビティ２内に溶融樹脂Ｍが充填完了されると、制御部は流路Ｂ開閉用ソレノイドバルブに開放信号を認可して流路Ｂを開放し、ピストン４０の上部に圧縮空気を供給してピストン４０を前進させる。これにより、バルブピン２０は最大前進位置に移動してゲート3を閉鎖する。

２ キャビティ
３ ゲート
４ マニホルド
５ ランナー
１０ ノズル
１２ａ ピンガイド穴
１３ 樹脂供給通路
２０ バルブピン
２１ ピン先端部
３０ ピストン機具
４０ ピストン
７０ センサー部材
Ｐ１ 感知位置
Ｇ ゲート位置
Ｍ 溶融樹脂

Claims (8)

1. 一つのキャビティに具備された複数のゲートにそれぞれ対応するように設置され、縦方向で貫通するように形成されたピンガイド穴を有するノズルと、
   上記各ゲートに供給するようにマニホルドのランナーと各ゲートを連通させ、上記マニホルドのランナーの溶融樹脂を各ゲートに供給する樹脂供給通路と、
   上記ピンガイド穴の中で、下方のピン先端部がゲートを完全に閉鎖する最大前進位置と、ゲートを完全に開放する最大後進位置の間を移動できるように設けられたバルブピンと、
   上記バルブピンがゲートを開放するためのゲート開放信号または上記バルブピンがゲートを閉鎖するためのゲート閉鎖信号を出力する制御部と、
   上記制御部のゲート閉鎖信号又はゲート開放信号によってピストンが前進又は後進することにより、ピストンに組み込まれた上記バルブピンを最大前進位置又は最大後進位置に移動させるように構成したピストン機具とを含むマルチゲートホットランナー射出金型のゲートバルブ装置において、
   先行ゲートよりキャビティ内部に流入した溶融樹脂が後続ゲートの位置に到達したとき当該後続ゲートの位置に対応した位置にあるバルブピンのピン先端部が、キャビティ内溶融樹脂による圧力により後進方向に押圧され、上記ピン先端部が上記後続ゲートを閉鎖したままの状態でバルブピンが感知位置まで後進する機構と、
   上記感知位置に後進したバルブピンの感知部を感知し、溶融樹脂の後続ゲート位置到達信号を出力するセンサー部材を含み、
   上記制御部は上記センサー部材より溶融樹脂の後続ゲート位置到達信号を受信すると、後続ゲート開放信号を出力し、
   この後続ゲート開放信号により上記ピストン機具のピストンが後進して上記バルブピンを最大後進位置に後進させてキャビティの上記後続ゲートを開放する機構とを備えたことを特徴とするマルチゲートホットランナー射出金型のゲートバルブ装置。
2. 上記バルブピンは、下方にゲートを開閉するピン先端部を有し、上方にはヘッド部を有するバルブピンボディと、下方に上記バルブピンボディのヘッド部に連結される連結部を有し、上方には上記センサー部材を感知作動させる感知部を備えた延長ピンとから構成されていることを特徴とする請求項１記載のマルチゲートホットランナー射出金型のゲートバルブ装置。
3. 上記ピストンは、シリンダーの内部空間で前進または後進作動時、上記バルブピンが最大前進位置または最大後進位置に移動できるように、中央軸に上記バルブピンの上記連結部を収容する連結部収容溝を有し、
   上記連結部収容溝は上記バルブピンが最大前進位置から上記感知位置に移動する際、上記ピストンの後進無しで上記バルブピンのみ感知位置に移動できるように、上記連結部収容溝の内側後方壁面と上記連結部のフランジの間に、上記感知位置とバルブピンの最大前進位置における感知部との間の距離に相応する間隙を形成したことを特徴とする請求項２記載のマルチゲートホットランナー射出金型のゲートバルブ装置。
4. 上記シリンダーに上記ピストンが移動可能に設けられ、上記シリンダーは内側壁から半径方向内側に延長された内部隔壁を有し、上記内部隔壁の下部には補助ピストンが設けられ、上記補助ピストンは下側空間に流入される圧縮空気により後進しながら上記ピストンを後進させて上記連結部収容溝に上記間隙を形成するように構成したことを特徴とする請求項３記載のマルチゲートホットランナー射出金型のゲートバルブ装置。
5. 上記樹脂供給通路はノズルボディの外側面に螺旋型で形成されている螺旋溝となっており、上記螺旋溝の入口は上記マニホルドのランナーに連通され、出口は上記ノズルのピンガイド穴の先端に設けられた連結通路に連通されていることを特徴とする請求項１記載のマルチゲートホットランナー射出金型のゲートバルブ装置。
6. 上記樹脂供給通路は、上記ノズルに設けられた上記ピンガイド穴とは別個にノズルに形成されていることを特徴とする請求項１記載のマルチゲートホットランナー射出金型のゲートバルブ装置。
7. 上記センサー部材は上記感知位置に後進したバルブピンの感知部を感知することにより作動し、溶融樹脂の後続ゲート位置到達信号を出力するリミットスイッチまたは近接スイッチとして構成されるものであることを特徴とする請求項１記載のマルチゲートホットランナー射出金型のゲートバルブ装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載のマルチゲートホットランナー射出金型のゲートバルブ装置の作動を制御する方法において、先行ゲートを通じてキャビティ内部に注入された溶融樹脂が後続ゲート位置まで到達すると、後続ゲートを閉鎖しているバルブピンが、キャビティ流入溶融樹脂による圧力により感知位置に後進する段階と、
   センサー部材が感知位置に後進した上記バルブピンを感知して溶融樹脂の後続ゲート位置到達信号を出力する段階と、
   制御部が上記センサー部材から溶融樹脂の後続ゲート位置到達信号を受信した時、圧縮空気を供給してピストンを最大後進位置に後進させる段階とを含むことを特徴とするマルチゲートホットランナー射出金型のゲートバルブ作動制御方法。

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