JP7333550B2 - 射出成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホットランナー形式の射出成形装置に関する。

ホットランナー形式の射出成形金型において、例えば、溶融樹脂をキャビティ内に向かって射出するゲート付近の摩耗が生じ易いプラスチック磁石材料を用いた場合でも、摩耗損傷部品の交換を容易かつ迅速に行うため、固定側金型の凹部に支持ブロックを固定し、該支持ブロックでキャビティに面するパーティクル面の反対側から取り外し可能に嵌着され、且つ前記パーティクル面に臨むゲートが先端面に開口するノズルチップを備え、前記ゲート内にゲートピンを進退可能に配置した射出成形金型が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

前記射出成形金型によれば、前記ノズルチップのゲート付近が摩耗した場合、前記支持ブロックを固定側金型から取り外し、該支持ブロックに嵌着されていたノズルチップを新たなものと交換した後、再び前記支持ブロックを固定側金型に固定することにより、射出作業を迅速に再開することが可能となる。尚、前記特許文献１には、前記ノズルチップを構成する材料や該ノズルチップの寸法は記載されていない。

しかし、前記ノズルチップは、特許文献１の図１に示すように、ノズルホルダ（ノズル本体）の先端側に装着され、該ノズルチップの基端側の外径は、該ノズルホルダ内を貫通し且つ溶融樹脂材料が圧送される樹脂流路の内径よりも大である。即ち、前記ノズルチップは、特許文献２の図１に示すゲートブッシュに比べた場合、実質的にはやや小径のゲート入子に過ぎず、その交換作業を容易かつ迅速に行うには、自ずと限界があると共に、そのゲート付近における形状の寿命を積極的に伸ばすことも困難であった。

特開２００３－１５９７２７号公報（第１～７頁、図１） 特開平５－２２０７９０号公報（第１～６頁、図１）

本発明は、背景技術で説明した問題点を解決し、ゲート付近の摩耗を抑制して該ゲート付近の形状の寿命を確実に伸ばせると共に、万一の交換作業も容易、迅速かつ低コストで行えるミニゲートブッシュを含む射出成形装置を提供する、ことを課題とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明は、前記課題を解決するため、ゲートを内設する細径部を含み、且つキャビティ入子よりも硬度（ＨＲＣ）が１０以上硬く、且つ寸法を最小限としたミニゲートブッシュを、キャビティ入子のゲート側に取り付ける、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の射出成形装置(請求項１)は、ゲート側に段付き孔を有するキャビティ入子と、該キャビティ入子の前記段付き孔に取り付けられるミニゲートブッシュとを含む射出成形装置であって、
上記ミニゲートブッシュは、中心部に上記ゲートを内設する先端側の細径部と、該細径部の基端側に連設され、前記細径部よりも大径であり、且つ中心部に上記ゲートに連通する円錐形状の中空部を内設する太径部と、を備え、硬度が上記キャビティ入子よりもＨＲＣで１０以上硬く、上記細径部の外径は８ｍｍ以下であり、上記太径部の外径は１０ｍｍ以下であると共に、これら細径部および太径部全体の軸方向の長さは５ｍｍ以下である、ことを特徴とする。

前記射出成形装置によれば、以下の効果（１）～（３）が得られる。
（１）前記ミニゲートブッシュは、前記細径部および太径部からなり、前記キャビティ入子の段付き孔に取り付けられ、且つ該キャビティ入子よりも硬度がＨＲＣで１０以上硬いので、その寿命を確実に伸ばせると共に、これを用いる射出成形装置の耐久性を一層向上させることも可能となる。
（２）前記キャビティ入子を構成する鋼材の種類を、前記ミニゲートブッシュよりも硬度がＨＲＣで１０以上柔らかな鋼種に拡大することができる。
（３）前記ミニゲートブッシュは、前記各サイズの細径部および太径部からなり、前記キャビティ入子の段付き孔に取り付けられ、前記のように可及的に小型化されているので、比較的低コストで製作できると共に、万一の交換作業も極めて容易且つ迅速に行うことが可能となる。

尚、前記細径部のゲート内には、軸方向に沿って進退することで前記ゲートを開閉するバルブステム（バルブピン）の先端部が出入り可能とされている。即ち、前記ゲートは、バルブステムの先端部が進入した際に該ゲートが閉鎖され、前記バルブステムの先端部が基端側に抜け出して後退した際に該ゲートが開放される。
また、前記細径部の外径の下限は、例えば、５ｍｍが推奨され、且つ前記太径部の外径の下限は、例えば、７ｍｍが推奨される。更に、前記ミニゲートブッシュ全体の軸方向の長さ（中心軸の長さ）の下限は、２ｍｍである。
更に、前記太径部における円錐形状の中空部内には、上記バルブステムの先端側を囲むノズルチップの外側面に被着されたチップインシュレータの先端側が接触し、この接触によって前記ミニゲートブッシュの脱落を防止している。

また、本発明には、前記ミニゲートブッシュを構成する材料の硬度は、ＨＲＣ５０以上である、射出成形装置（請求項２）も含まれる。
これによれば、前記効果（１），（２）を一層確実に得ることが可能となる。
尚、前記ミニゲートブッシュを構成する材料は、前記冷間ダイス鋼に限らず、冷間または熱間工具鋼、ＷＣなどの超硬、または金属－セラミックの複合材（例えば、ＳｉＡＬＯＮ）でも良い。

更に、本発明には、前記ミニゲートブッシュの前記細径部の先端面には、中心部に前記ゲートの先端側が開口する円錐形状の円環部が突出している、射出成形装置（請求項３）も含まれる。
これによれば、射出成形される樹脂製品の前記ゲート付近に隣接する表面に、比較的浅く丸い凹部が形成されるので、前記ゲート内に残った樹脂が硬化した不用意な凸部が外側に突出する円形状のバリなどの発生を確実に予防することができる（以下、効果（４）と称する）。

（Ａ）は、前記ミニゲートブッシュを用いた射出成形装置の断面図、（Ｂ）は、前記（Ａ）のゲート付近を示す拡大断面図。 （Ａ）は、前記ミニゲートブッシュを示す斜視図、（Ｂ）は、その垂直断面図。 （Ａ）は、前記ミニゲートブッシュの応用形態を示す斜視図、（Ｂ）は、その垂直断面図。

以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図１（Ａ）は、キャビティ入子１１とミニゲートブッシュ１とを含む本発明の射出成形装置１０の断面図、図１（Ｂ）は、そのゲートＧ付近を示す拡大断面図である。尚、図１（Ａ），（Ｂ）では、図示で左側を先端側と称し、図示で右側を基端側と称する。
上記ミニゲートブッシュ１を含む射出成形装置１０は、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、軸方向に沿った溶融樹脂（図示せず）の流路１５を内設した円筒形状のノズル１６と、該ノズル１６の先端側１７に取り付けられたノズルチップ１８と、該ノズルチップ１８の先端側に位置する円錐形部１９の先端側に隣接して配置され、全体が円錐形状であるチップインシュレータ２０と、これらを円筒形状の空間Ｓを挟んで包囲するゲートブッシュ１１およびキャビティプレート２２と、を備えている。

前記キャビティ入子１１における先端側１２の中心部には、段付き孔１３が開設され、該段付き孔１３は、前記ノズルチップ１８の円錐形部１９の頂部、および前記インシュレータ２０の円錐形部２１の頂部に個別に開設された貫通孔１９ｈ，２１ｈと同軸心で連通している。
上記段付き孔１３内には、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、本発明のミニゲートブッシュ１が基端側から嵌め込まれ、該ミニゲートブッシュ１は、チップインシュレータ２０の円錐形部２１によって、段付き孔１３から基端側に抜け出し不能とされている。
尚、前記ノズル１６の外周面には、任意数のバンドヒータＨが巻き付けられ、前記流路１５内を先端側に圧送される溶融樹脂を所定温度域に加熱・保温している。また、前記インシュレータ２０は、ポリイミドなどの熱硬化性樹脂からなる。

更に、図１（Ａ），（Ｂ）の実線と破線の矢印で示すように、前記ノズル１６内の流路１５の中心部には、バルブステム９が先端側および基端側に向かって進退可能に配置され、該バルブステム９の先端部９ａは、前記ノズルチップ１８および前記インシュレータ２０の貫通孔１９ｈ，２１ｈ内と、前記ミニゲートブッシュ１の中心部を貫通する円柱形のゲートＧ内および円錐形の中空部６内とに進退可能とされている。尚、図示の状態は、前記ゲートＧがバルブステム９の先端部９ａによって閉鎖された状態である。
即ち、同図中の破線の矢印で示すように、上記バルブステム９を基端側に後退させた際には、その先端部９ａが上記貫通孔１９ｈ，２１ｈ、およびゲートＧが離脱して開放され、前記流路１５内で滞留していた溶融樹脂（図示せず）が前記ゲートＧを通過して、キャビティＣ内に射出および充填される。尚、バルブステム９の基端側は、図示しないエア（流体圧）シリンダー内のピストンに接続されている。

図２（Ａ）は、前記ミニゲートブッシュ１の斜視図、図２（Ｂ）は、その垂直断面図である。該ミニゲートブッシュ１は、例えば、ＳＫＤ１１のような冷間ダイス鋼からなり、少なくとも硬度（ＨＲＣ）が５０以上（好ましくは６０以上）である。係るミニゲートブッシュ１は、中心部に円柱形のゲートＧが貫通して内設され且つ先端面３に開口する細径部２と、該細径部２の基端側に連設され、外径が細径部２よりも大径で且つ中心部に上記ゲートＧと連通する円錐形状の中空部６を内設する太径部４と、を備えている。該太径部４におけるリング形状の段部５が、前記キャビティ入子１１の段付き孔１３内に位置する同様なリング形状の段部に面接触するように、当該ミニゲートブッシュ１は、前記キャビティ入子１１の基端側から前記段付き孔１３内に嵌め込まれる。

また、前記ミニゲートブッシュ１の硬度は、前記キャビティ入子１１などの硬度よりもＨＲＣで少なくとも１０以上硬くなるように設定されている。尚、該ミニゲートブッシュ１は、主に精密な金属切削加工によって製作される。
更に、前記ミニゲートブッシュ１の細径部２の外径Ｄ１は、５～８ｍｍ、太径部４の外径Ｄ２は、７～１０ｍｍ、細径部２および太径部４全体の軸方向（中心軸）の長さＬは、２～５ｍｍ（例えば、３ｍｍ）の範囲内に設定されている。即ち、該ミニゲートブッシュ１は、少なくとも、周囲の装置構成部材よりもＨＲＣで１０以上硬質であると共に、従来（前記特許文献１）のノズルチップに比べても、著しく小型化および軽量化されている。

前記のようなキャビティ入子１１とミニゲートブッシュ１とを含む射出成形装置１０によれば、前記細径部２および太径部４からなり、前記キャビティ入子１１の段付き孔１３に取り付けられ、且つ該キャビティ入子１１よりもＨＲＣで１０以上硬いので、その寿命を確実に伸ばせると共に、これを用いる前記射出成形装置１０の耐久性を一段と向上させることも可能となる。換言すれば、前記キャビティ入子１１の鋼種をミニゲートブッシュ１よりもＨＲＣで１０以上柔らかな鋼材にすることができる。
しかも、前述のように、細径部２および太径部４における各寸法を可及的に小型化しているので、比較的低コストで製作できると共に、万一の交換作業も極めて容易且つ迅速に行うことが可能となる。
従って、前記ミニゲートブッシュ１を含む射出成形装置１０によれば、前記効果（１）～（３）を確実に得ることができる。

図３（Ａ）は、前記ミニゲートブッシュ１の応用形態であるミニゲートブッシュ１ａを示す前記同様の斜視図、図３（Ｂ）は、その垂直断面図である。
上記ミニゲートブッシュ１ａは、図示のように、前記同様のゲートＧを内設した細径部２と、前記同様の中空部６を内設した太径部４とに加えて、更に前記細径部２の先端面３に、上記ゲートＧが中心部に開口する円錐形状の円環部８が前記キャビティＣ側に突出している。該円環部８の先端面７は、リング形状を呈し、前記図１（Ｂ）中で示したキャビティＣ内に、約０．２～０．５ｍｍ程度進入する厚みを有する。
以上のようなキャビティ入子１１とミニゲートブッシュ１ａとを含む射出成形装置１０によれば、前記効果（１）～（３）に加えて、キャビティＣ内に射出成形される樹脂製品の前記ゲートＧ付近に隣接する表面に、比較的浅く丸い凹部が形成されるので、前記ゲートＧ内に残った樹脂が硬化した不用意な凸部が突出する円形状のバリなどの発生を確実に予防できる前記効果（４）を更に得ることもできる。

本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記ミニゲートブッシュ１，１ａを構成する材料は、所要の耐熱性と硬度を併有したものであれば、前記ＳＫＤ１１以外の冷間または熱間金型用鋼、冷間または熱間工具鋼、超硬、金属とセラミックとからなる複合材、あるいは、硬質のセラミック（例えば、アルミナ）からなるものとしても良い。
また、前記太径部４に内設される中空部は、前記中空部６のように直線的な円錐形状に限らず、軸方向に沿って緩くカーブしたラッパ状、あるいは、半楕円球状の円錐形状となる湾曲面からなる形態としても良い。

更に、前記太径部の外形状は、前記円柱形に限らず、断面が四角形以上の正多角形である正多角柱を呈する形態としても良い。この場合、前記段付き孔１３内の段部およびその基端側に位置する大径部も、上記正多角柱と相似形とされる。
加えて、前記太径部４は、ミニゲートブッシュ１，１ａの軸方向に沿って前記外径Ｄ２が互いに相違する２段以上が連設された形態としても良い。この場合、前記段付き孔１３内の段部も同数で且つ相似形とされる。

本発明のキャビティ入子とミニゲートブッシュとを含む射出成形装置によれば、ゲート付近の摩耗を抑制して該ゲート付近の形状の寿命を確実に伸ばせると共に、万一の交換作業も容易、迅速かつ低コストで行える。

１，１ａ……ミニゲートブッシュ
２……………細径部
３……………先端面
４……………太径部
６……………中空部
８……………円環部
１０…………射出成形装置
１１…………キャビティ入子
１３…………段付き孔
Ｄ１，Ｄ２…外径
Ｇ……………ゲート
Ｌ……………軸方向の長さ

Claims (3)

1. ゲート(Ｇ)側に段付き孔(１３）を有するキャビティ入子(１１)と、該キャビティ入子(１１)の前記段付き孔（１３）に取り付けられるミニゲートブッシュ(１，１ａ)とを含む射出成形装置(１０)であって、
   上記ミニゲートブッシュ(１，１ａ)は、
   中心部に上記ゲート(Ｇ)を内設する先端側の細径部(２)と、
   上記細径部(２)の基端側に連設され、前記細径部(２)よりも大径であり、且つ中心部に上記ゲート(Ｇ)に連通する円錐形状の中空部(６)を内設する太径部(４)と、を備え、
   硬度が上記キャビティ入子(１１)よりもＨＲＣで１０以上硬く、
   上記細径部(２)の外径(Ｄ１)は８ｍｍ以下であり、上記太径部(４)の外径(Ｄ２)は１０ｍｍ以下であると共に、これら細径部(２)および太径部(４)全体の軸方向の長さ(Ｌ)は５ｍｍ以下である、
   ことを特徴とする射出成形装置(１０)。
2. 前記ミニゲートブッシュ(１，１ａ)を構成する材料の硬度は、ＨＲＣ５０以上である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置(１０)。
3. 前記ミニゲートブッシュ(１，１ａ)の前記細径部(２)の先端面(３)には、中心部に前記ゲート(Ｇ)の先端側が開口する円錐形状の円環部(８)が突出している、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形装置(１０)。

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