JPH05111946A - 加熱弁体を有する射出成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁ゲート方式の射出成形装置において、細長
い弁体の前部先端をゲートに密着整合可能に充分加熱で
きるようにする。 【構成】 弁ゲート方式の射出成形装置は細長い弁体５
０を有し、この弁体５０が各ノズル１０に収容された一
体構造の電熱素子４０を有して付加的加熱を行う。起動
機構は弁体後端部２４に係合して、弁体５０が後退して
ゲートを開く位置と前進してゲートを閉じる位置との間
で、この弁体後端部２４を往復移動させる。弁体５０が
ノズル１０から後方に延びた頭部１２０を有する。加熱
素子４０は頭部から取付け用スリーブ１１２の長孔１１
８を貫いて外側方向に延びた外部端子７２を有する。こ
のようにして給電線７４を、固定ノズル１０と起動機構
の固定シリンダ１０２の間の可動端子７４に接近させて
接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は射出成形に係り、特に加
熱弁体を有し、この弁体がこれに取り付けられた起動機
構によって駆動されて往復移動する構造の弁ゲート方式
の射出成形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、射出成形装置のゲートの
区域の中における熱的特性は有効な操作を行うために極
めて重要である。弁ゲート用のある種の材料では、現用
の装置が良好なゲート開閉を行うことができず、その理
由が弁ピンすなわち弁体が冷却されるモールドの内部の
ゲートの中に充分に整合密着しないからであり、このこ
とは公知にされている。本願出願人の米国特許第４，１
２５，３５２号明細書（特許付与日１９７８年１１月１
４日）及び米国特許第４，４０６，６０９号明細書（特
許付与日１９８３年９月２７日）に記載されているよう
に、初期には、上述の従来の技術の問題点を解決するた
めに、弁ピンの熱伝導を大幅に向上させて前部の先端を
それまでよりも強く加熱できるようにする試みが行われ
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来の装置
は、これを応用する場合に、条件によっては満足し得る
結果を得ることができたが、前部先端に伝達し得る熱量
が限定されるという欠点と、その装置を製造することが
困難であるという欠点があった。

【０００４】また、一体構造の電熱素子を有する射出成
形装置の各種の固定形構成部材が提供されていることも
公知である。その例は本願出願人の米国特許第４，３７
６，２４４号明細書（特許付与日１９８３年３月８日）
と、米国特許第４，８２０，１４７号明細書（特許付与
日１９８９年４月１１日）と、米国特許第４，８６５，
５３５号明細書（特許付与日１９８９年９月１２日）
と、本願出願人のカナダ特許出願（出願番号第２，０３
２，７２８―６号、出願日１９９０年１２月１９日、発
明の名称「熱プロフィール可変な射出成形用プロー
ブ」）とに記載されている。しかしながら、これらの従
来の装置は、モールドの中の異なる固定ノズルの中でそ
れぞれ往復移動する多数の弁ピンに対して、電力を高い
信頼性で同時に供給する必要があるという点を解決すべ
き課題としていない。

【０００５】このような事情に鑑みて、本発明が解決し
ようとする問題点は、上述の従来技術の欠点を少なくと
も部分的に解消するために、細長い形の弁体を有し、こ
の弁体の前部先端を充分に加熱することが出来る射出成
形装置を提供するという点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、その一態様において、次のような弁ゲ
ート方式の射出成形装置を提供する。すなわち、この射
出成形装置はモールドの中に収容されている加熱ノズル
を有し、このノズルが前端部と後端部と孔とを有し、こ
の孔がゲートと同心であって長軸方向に延び、このゲー
トがモールドを貫いてキャビテイまで延びる。この射出
成形装置が、さらに、細長い形の弁体を有し、この弁体
が前端部と被駆動形の後端部とを有し、この弁体がノズ
ルの内部の孔の中に挿入され、起動機構によって駆動さ
れて往復移動を行い、この往復移動を行う範囲が、この
弁体が後退してゲートを開く位置から、この弁体が前進
してゲートを閉じる位置までである。この射出成形装置
では、弁体の前端部がゲートの中に密着整合し、起動機
構がピストンを有し、このピストンがシリンダの中に取
り付けられて、弁体の後端部に操作可能の状態で係合
し、ノズルが溶融プラスチック材料通路を有し、この溶
融プラスチック材料通路が孔に接合されて、この孔の中
で弁体の周囲を巡るようにゲートまで延びている構造で
ある。この弁ゲート方式の射出成形装置において、弁体
が加熱素子を有し、この加熱素子が前端部及び後端部と
共に一体構造であって電気的に絶縁されているものであ
り、この加熱素子が長軸方向の前部と後部を有し、この
加熱素子の長軸方向の前部が弁体の中の中心を、弁体の
前端部に隣接する前端部まで延び、この加熱素子の後部
が前部から、弁体の後端部に隣接している外部電気端子
まで、外側方向に延びているような改良が施されている
ことを主要な特徴とするものである。

【０００７】

【実施例】まず最初に、ノズル１０を示す図１を参照し
て説明する。ノズル１０は細長い形の鋼製のマニホール
ド１４の側部１２にボルト１６で取り付けられており、
このマニホールド１４は溶融プラスチック材料を分配す
るためのものである。ノズル１０の中央には孔２２があ
り、このノズル１０の中央の孔２２は後端部２４から前
端部２６まで、ゲート２８と同一直線になるように長軸
方向に延び、このゲート２８はモールド２０を貫いてキ
ャビテイ３０まで延びている。この形態では、ノズル１
０の前端部２６が着脱可能の鋼製のゲート挿入部材３２
を有し、この鋼製のゲート挿入部材３２はノズル１０の
前端部２６の中に螺合されている。このゲート挿入部材
３２はモールドに挿入され、このモールドに整合して、
ノズル１０をゲート２８と同一直線上になるように正確
に位置決めしている。このゲート挿入部材３２にはさら
に中央の孔３６があり、この中央の孔３６は内側が滑ら
かなテーパ形であり、このテーパ形の内面は中央孔２２
からノズル１０を貫いてゲート２８まで延びている。こ
の実施例では、図面には１つのノズルだけが記載されて
いる。改めて説明するまでもなく、この射出成形装置
は、通常の場合、マニホールド１４に沿って装着された
数個のノズルを有し、このノズルは、本願出願人の米国
特許第４，９７９，８９２号明細書（特許日１９９０年
１２月２５日）に記載されているように、共通のキャビ
テイ３０に溶融プラスチック材料を送り込むものであ
る。本発明の他の実施例では、多数のノズルがモールド
の中に取り付けられ、このノズルがそれぞれマニホール
ドから異なるキャビテイに溶融プラスチック材料を送り
込む。これと同様に、モールド２０は、通常の場合、一
体の構造ではなく、容易に図示することができる多数の
異なる板状部材を有している。

【０００８】鋼製のマニホールド１４は電熱板３８を用
いて加熱され、この電熱板３８はこのマニホールド１４
にボルトを用いて取り付けられており、ノズル１０は電
熱素子４０によって加熱され、この電熱素子４０は本願
出願人の米国特許第４，７６８，２８３号明細書（特許
付与日は１９８８年９月６日）に記載されているように
ノズルの内部に一体構造になるように蝋付けされてい
る。モールド２０は冷却水によって冷却され、この冷却
水は冷却管路４２からポンプで送り込まれる。通常の場
合、加熱されるマニホールド１４とノズル１０は、この
マニホールド１４とノズル１０に隣接している冷却され
るモールド２０から、断熱空間４４によって分離されて
いる。この射出成形装置は溶融プラスチック材料の通路
４６を有し、この溶融プラスチック材料の通路４６はマ
ニホールドの中の長軸方向の孔４８から分岐して、弁ピ
ンすなわち弁体５０を取り囲むように延びており、この
弁体５０は各ノズル１０の中央の孔２２の中に挿入され
て各ゲート２８まで延びている。加圧された溶融プラス
チック材料は、成型機の中に収容されており、成型機の
入口（図示せず）から溶融プラスチック材料の通路４６
を経由してマニホールドの長軸方向の孔４８に送り込ま
れ、射出成形サイクルに基づいてキャビテイ３０を満た
すものである。この射出成形サイクルについては以下に
詳細に説明する。

【０００９】各ゲート２８を通過する溶融プラスチック
材料の流れは細長い形の弁体５０によって制御され、こ
の弁体５０はノズル１０の中央の孔２２の中で往復移動
する。この弁体５０が往復移動する範囲は、この弁体５
０が後退してゲートを開く位置から前進してゲートを閉
じる位置までである。細長い形の弁体５０には駆動され
る後端部５２と前部先端５４とがあり、このチップ前部
先端５４は弁体が前進してゲートを閉じる位置でゲート
２８の中に密着整合する。図２により明瞭に示すよう
に、本発明に基づく弁体５０は、さらに、電気的に絶縁
された加熱素子５６を有する。この形態では、加熱素子
５６はニッケルとクロムから成る抵抗線を有し、このニ
クロム線は、鋼製のケーシングの内部の耐火性粉末絶縁
材料、例えば酸化マグネシウム等を貫いて延びている。
この加熱素子５６は長軸方向の前部６４を有し、この加
熱素子の前部６４は加熱素子の前端部６６まで延び、こ
の加熱素子の前端部６６は弁体の前端部５４に隣接して
おり、この加熱素子はさらに後部６８を有し、この加熱
素子の後部６８は加熱素子の前部６４から後端部７０ま
で外側方向に延びており、この加熱素子の後端部７０は
電気端子７２の中にあり、この端子７２は加熱素子の外
部に取り付けられている。この形態では、加熱素子の外
部に取り付けられている電気端子７２は横方向外側に突
出して弁体５０の後端部５２に隣接し、この外部電気端
子７２にはリード線７４が挿入され、このリード線７４
は外部電源（図示せず）に接続されている。加熱素子５
６は弁体５０の内部に一体構造になるように蝋付けさ
れ、この蝋付けは真空炉の中で行われ、この加熱素子５
６はさらに多数の肉厚部分７６を有し、この肉厚部分７
６は弁体５０の前端部５４に隣接している。弁体５０の
後端部５２はねじ孔７８を有し、短い位置決めピン８０
は外部電気端子７２と対向した他の孔８２から外側方向
に突出している。

【００１０】鋼製の弁ブッシング８４はボルト８６を用
いてノズル１０の後端部２４に強固に固定され、また、
この弁ブッシング８４には中央の孔８８があり、この中
央の孔８８を貫くように弁体５０が延びている。図３に
最も良く示すように、この弁ブッシング８４はシール用
スリーブ部分９０を有し、このシール用スリーブ部分９
０は、ノズル１０の中央の孔２２の中に整合して、弁体
５０の往復移動時における加圧された溶融プラスチック
材料の漏洩を防止する。シール用スリーブ部分９０は直
径方向に長い形の面９２を有し、この直径方向に長い面
９２は、溶融プラスチック材料の通路４６の横方向の部
分９４の中を通ってきた溶融プラスチック材料の流れる
方向を、弁体５０の周囲を巡って前方に流れるように規
制する。弁ブッシング８４にも後方を向いたフランジ部
９６があり、このフランジ部９６にはテーパ形の外面９
８がある。

【００１１】弁体５０は起動機構に駆動されて長軸方向
に、この弁体５０がゲートを開く位置からゲートを閉じ
る位置までの範囲を往復移動し、この起動機構はピスト
ン１００を有し、このピストン１００はシリンダ１０２
の中に取り付けられている。この形態では、シリンダ１
０２は空気を作動流体とするシリンダであり、この空気
シリンダの対向する側部の外部には空気継手１０４が取
り付けられているが、この空気作動シリンダを他の形態
で使用することも可能である。シリンダ１０２は着脱可
能の蓋１０８を有し、このシリンダ１０２の蓋１０８は
ボルト１１０によってシリンダ１０２に保持され、この
シリンダ１０２はさらに前方に延びている中空の取付け
用スリーブ１１２を有し、この取付け用スリーブ１１２
には長孔が設けられており、この取付け用スリーブ１１
２はシリンダ１０２の蓋１０８に、このシリンダ１０２
の蓋１０８と一体になるように蝋付けされている。図３
に最も良く示すように、取付け用スリーブ１１２は前を
向いたフランジ部１１４を有し、このフランジ部１１４
はテーパ形の外面１１６を有し、このテーパ形の外面１
１６はフランジ部９６と調和し、このフランジ部９６は
継手部材４から後方を向いている。取付け用スリーブ１
１２は半径が大きい長孔１１８を有し、この長孔１１８
は長軸方向に延びており、この半径の大きい長孔１１８
の中に弁体５０の頭部１２０が挿入され、この弁体の頭
部１２０には電力を供給するための端子７２が取り付け
られており、この給電用端子７２は長孔１１８を貫いて
外方に延びている。図３から読み取ることができるよう
に、長孔１１８は肩部１２２を有し、弁体５０が後退し
てゲートを閉じる位置で、弁体５０の前部先端５４がゲ
ート２８の中に密着整合した時に、長孔１１８の肩部１
２２に弁体の拡大した頭部１２０が当接して停止する。
長孔１１８はさらに長軸方向の小さい部分１２４をも有
し、この長軸方向の小さい部分１２４は後方に延びて位
置決め用のピン８０を受け入れ、この位置決め用のピン
８０は弁体５０の頭部１２０から突出して、弁体頭部が
往復移動する時に、この弁体頭部の回転を防止する。シ
リンダ１０２は弁ブッシング８４に取り付けられ、この
シリンダ１０２の取付けはフランジ９６、１１４を当接
させるように行われている。楔形クランプ１３０の２つ
の半形部材１２６、１２８はフランジ部９６、１１４を
取り囲むように位置決めされ、かつ、ボルト１３２を用
いて、この２つの半形部材１２６、１２８を合わせた状
態で緊結されている。この２つの半形部材１２６、１２
８にはテーパ形の内面１３４、１３６があり、このテー
パ形の内面１３４、１３６はフランジ部９６、１１４の
テーパ面９８、１１６と調和している。このようにすれ
ば、楔形クランプ１３０はシリンダ１０２を、弁ブッシ
ング８４と高い精度でアラインメントを維持し得るよう
に、弁ブッシング８４に着脱可能に取り付けることがで
きる。

【００１２】ピストン１００には細長い形の首部１３８
があり、このピストンの首部１３８は前方に突出し、こ
のピストンの首部１３８の突出は、この首部１３８がシ
リンダ１０２の中の開口部１４０を貫いてねじ部の頭部
１４２に到達するように行われている。この細長い形の
首部は高圧シール１４４を貫いて延び、この高圧シール
１４４はシリンダ１０２の内部の所要の位置にスナップ
リングによって支持されている。ピストン１００の首部
１３８の頭部１４２は、弁体５０の後端部５２の中のね
じ孔７８の中に螺合され、この螺合によって、この弁体
の後端部５２をピストン首部の頭部１４２に結合させ
て、この弁体の後端部５２を着脱可能に保持している。

【００１３】この射出成形装置が組み立てられる時に
は、サーモカップル１４８がサーモカップル孔１５０を
貫くように挿入されて、ノズル１０の前端部２６の付近
の操作温度を監視する状態になる。弁ブッシング８４が
所要の位置にボルトで取り付けられた後に、弁体５０が
弁ブッシングである継手部材８４とノズル１０の孔８
８、２２の中に挿入される。高圧シール１４４とピスト
ン１００はシリンダ１０２に取り付けられ、このシリン
ダ１０２に取付け用スリーブ１１２が一体構造になるよ
うに蝋付けされる。その後に、取付け用スリーブ１１２
が弁体５０の突出した頭部１２０の上の所要の位置に取
り付けられ、この取付け用スリーブ１１２の取付けを行
う時に、拡大された長孔１１８を貫いて外側方向に突出
するように取り付けられた外部端子と、長孔の後方を向
いている小さいほうの部分１２４の中に挿入される位置
決め用のピン８０も取り付けられる。その後に、このシ
リンダがこの位置に保持され、このシリンダの保持は、
当接させた楔形部分９６、１１４に被せるように楔形ク
ランプ１３０の２つの半形部材１２６、１２８を合わせ
て、ボルトで結合するように行われる。その後に、ピス
トン１００の頭部１４２が弁体５０の後端部５２の中の
ねじ孔７８の中に螺合され、ピストン１００の後面に設
けられている六角形部分１５２を用いて緊結される。最
後に、シリンダの蓋１０８がボルト１１０によって所要
の位置に固定される。このようにして、射出成形装置に
内部の部品（弁体５０及びピストン１００）が組み込ま
れ、この組み込まれた内部の部品が固定された外部の部
品（ノズル１０、弁ブッシング８４、及び、シリンダ１
０２）の中で往復移動する。図面から読み取ることがで
きるように、可動の弁体５０の加熱素子５６に対する電
力の供給は、シリンダ１０２を取り付けるための取付け
用スリーブ１１２の中の長孔１１８を貫いて外側方向に
突出する端子７２を設けることによって行われる。

【００１４】この射出成形装置は、使用する時には、図
１に示すように組み立てられ、電力が各ノズル１０の電
熱板３８と電熱素子４０に加えられて、マニホールド１
４とノズル１０が予め定められた操作温度まで加熱され
る。成形機（図示せず）から送り出された加圧溶融プラ
スチック材料は、空気作動流体の圧力が予め定められた
操作サイクルに従って継手１０４、１０６を経由して各
シリンダ１０２に加えられた時に、溶融プラスチック材
料の通路４６の中に射出される。各弁体５０の加熱素子
５６に供給される電力も、以下に説明するような操作サ
イクルに基づいて制御されて、弁体５０を付加的に加熱
する。

【００１５】空気圧が加えられて弁体５０がゲートを開
く位置まで後退した後に、射出圧が加えられて、弁体が
ゲートを開いた位置から溶融プラスチック材料が射出さ
れ、さらに、射出圧が加えられて溶融プラスチック材料
の通路４６から溶融プラスチック材料が射出され、この
射出された溶融プラスチック材料がキャビテイ３０の中
に満たされる。キャビテイが溶融プラスチック材料で満
たされた後に、射出圧が短時間保持されて、キャビテイ
に満たされている溶融プラスチック材料がそのキャビテ
イの隅々まで充填され、その後に、空気作動流体の圧力
がシリンダ１０２に加えられて、弁体５０がゲートを閉
じる位置まで前方に駆動される。電力が弁体５０の中の
加熱素子５６に供給され、この電力を供給された加熱素
子が各弁体５０に対して熱を供給し、かつ、キャビテイ
から溶融プラスチック材料を一気に射出させ、チップ前
端部５４をゲート２８の中に充分に密着整合させて、ゲ
ートマークを最小にする。弁体５０が閉じられた時に、
加熱素子５６、特に多数の肉厚部分７６によって行われ
る付加的な加熱が、冷却されたモールドのゲート２８の
周囲に固まって付着している層状の材料を溶融し、また
は燃尽することができる。ゲート２８が閉じられた後
に、加熱素子５６に供給される電力が切られて射出圧が
除去される。その後に、モールド２０が分離線１５４に
沿って開かれて、モールド成形された製品が排出され
る。製品が排出された後に、モールドが閉じられて、再
び電力が弁体５０の中の加熱素子に加えられる。空気圧
が加えられて弁体がゲートが開く位置まで引き離なさ
れ、再度射出圧が加えられて、キャビテイ３０に溶融プ
ラスチック材料が再度供給される。このサイクルがキャ
ビテイ３０の大きさと成形される材料の種類に応じて、
頻繁にかつ連続的に反復される。

【００１６】以上、一体構造の加熱素子を備えた弁体を
有する射出成形装置を、好ましい形態を例にして説明し
た。この説明によって明らかにされたように、また、特
許請求の範囲に記載されているように、この射出成形装
置に対して、本発明の範囲から逸脱することなく、各種
の改良を施し得ることは明らかである。それは、例え
ば、他のマニホールド及び起動機構を使用することがで
き、このマニホールド及び起動機構では、各弁体がノズ
ルから後方に延びて、弁体がゲートを開く位置にある時
でも、弁体がゲートを閉じる位置にある時でも、接続す
るリード線７４をノズル１０の後方で電気の端子７２に
接近させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい形態に基づく射出成形装置の
部分断面図

【図２】図１に示した弁体の拡大図。

【図３】起動装置を弁体の後端部に係合させる要領を示
す分解斜視図。

【符号の説明】

１０ ノズル １４ マニホールド ２０ モールド ２２ 加熱ノズルの中央の孔 ２４ ノズルの後端部 ２６ ノズルの前端部 ２８ ゲート ３０ キャビテイ ３８ 電熱板 ４０ 加熱素子 ４２ 冷却管路 ４４ 断熱空間 ４６ 溶融プラスチック材料の通路 ５０ 弁体 ５２ 弁体の駆動される後端部 ５４ 弁体の前端部 ５６ 加熱素子 ６４ 加熱素子の前部 ６６ 加熱素子の前端部 ６８ 加熱素子の後部 ７０ 加熱素子の後端部 ７２ 電気端子 ７４ リード線 ７６ 加熱素子の肉厚部分 ７８ 弁体の後端部のねじ孔 ８０ 位置決め用のピン ８２ 他の孔 ８４ 弁ブッシング ９０ シール用のスリーブ部分 １００ 起動機構のピストン １０２ シリンダ １０４ 空気継手 １１２ 取付け用スリーブ １１８ 取付け用スリーブの中の長孔 １２０ 弁体の頭部 １３８ ピストンの首部 １４０ シリンダの開口部 １４２ ピストン首部のねじ頭部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モールドの中に収容された加熱ノズルを有
   する弁ゲート方式の射出成形装置であり、前記ノズルが
   前端部と後端部と孔とを有し、この孔がゲートの長軸線
   上で延びゲートがモールドを貫いてキャビテイまで延
   び、前記射出成形装置が細長い弁体を有し弁体が前端部
   と駆動される後端部とを有し、弁体がノズルの中にある
   孔に挿入され起動機構で駆動されて該弁体が後退してゲ
   ートを開く位置から該弁体が前進してゲートを閉じる位
   置までの範囲を往復移動し、前記射出成形装置の中で弁
   体前端部が前進してゲートを閉じる位置で弁体前端部が
   ゲートの中に密着整合し、起動機構がピストンを有し、
   該ピストンがシリンダの中に弁体後端部に操作可能に係
   合するように取り付けられ、ノズルが溶融プラスチック
   材料の通路を有し、該溶融プラスチック材料の通路が孔
   に接合して弁体の周囲の孔の中でゲートまで延びている
   弁ゲート方式の射出成形装置において、 弁体がその前端部及び後端部と一体で電気的に絶縁され
   ている加熱素子を有し、加熱素子が長軸方向の前部と後
   部を有し、加熱素子の長軸方向の前部が弁体の中心で延
   び該加熱素子の前部が延びている範囲が弁体の前端部に
   隣接している加熱素子の前端部までであり、加熱素子の
   後部が加熱素子の前部から弁体の後端部に隣接する外部
   の電気端子まで外側方向に延びている射出成形装置。
2. 【請求項２】ゲートを開く位置及びゲートを閉じる位置
   で弁体がその外部電気端子をノズルよりも後方にあるよ
   うにノズルから後方に延びて成る請求項１の射出成形装
   置。
3. 【請求項３】ピストンが細長い首部を有し、該細長い首
   部がシリンダの中の開口部を貫いて前方に突出し弁体の
   後端部に係合して成る請求項２の射出成形装置。
4. 【請求項４】弁体後端部がねじ孔を有し、ピストンの首
   部がねじ頭部を有し、該ねじ頭部が弁体後端部の中のね
   じ孔の中に螺合されて成る請求項３の射出成形装置。
5. 【請求項５】シリンダが前方に延びた取付け用スリーブ
   に取り付けられ取付け用スリーブがその内部に半径方向
   の長孔を有し、該長孔が長軸方向に延び、弁体の電気端
   子が長孔を貫き外側方向に突出し外部リード線が接続さ
   れて成る請求項４の射出成形装置。
6. 【請求項６】取付け用スリーブの長孔が該取付け用スリ
   ーブの長孔の内部で長軸方向に延びている第二部分を有
   し、弁体が位置決めピンを有し、位置決めピンが弁体の
   往復移動の角度を決定するように第二部分の中まで外側
   方向に延びて成る請求項５の射出成形装置。