JPH0723219Y2 - 射出成形機のロータリーバルブ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、射出成形機のロータリーバルブに関し、より
詳しくは樹脂製品を得るためにシリンダ中で溶融可塑化
された樹脂を金型中にノズルを通して押し込む射出成形
機であって、溶融樹脂が圧入されてスクリュー側からノ
ズル側に向かって流れる溶融樹脂流路中に設けられると
ともに、この溶融樹脂流路を開放−閉鎖するいわゆるコ
ック構造のロータリーバルブに関するものである。

〔従来の技術〕

従来から一般に広く使用されている前述のロータリーバ
ルブは、特開昭63-297012号公開公報においても示され
ているように、射出成形機によく用いられているもので
ある。次に、射出成形機の概要について、第１図および
第２図を参照して説明する。

シリンダ11に内装されているスクリュー12は、加熱した
シリンダ11内において材料ホッパ13から供給される樹脂
ペレットを溶融混練しつつ、溶融された樹脂をロータリ
ーバルブ14を介し、またノズル15を通じて図示されない
金型中に押し込む。このスクリュー12の回転数は駆動用
油圧モータ16に対する圧油流入量により制御されている
とともに、ノズル15に向かってのスクリュー12の進退
は、油圧シリンダ17内に配されているピストン18に対す
る圧油給排を、ピストン位置センサ19からの位置データ
によって制御装置20が切替弁21を制御操作することによ
り行なわれている。さらに、ノズル15を通じて金型中に
押し込む溶融樹脂の押し込みのON−OFFおよび押し込み
量の調整は、制御装置20により制御操作されるバルブ駆
動機構22がレバー23,24を介してロータリーバルブ14を
開閉を含む開度調整することによって行なわれている。
なお、バルブ駆動機構22としては油圧シリンダ，エアシ
リンダまたはサーボモータ等から適宜選択され得るとと
もに、25は制御装置20によって制御操作される油圧ポン
プである。

ところで、前述されたロータリーバルブ14について、具
体的に示されている第２図にもとづき、さらに説明す
る。

シリンダ11内において溶融可塑化された樹脂がスクリュ
ー12によって圧入されてスクリュー12側からノズル15側
に流れる流路である溶融樹脂流路26中には、この溶融樹
脂流路26に交差する方向に軸線Ｘを有する円筒状弁室Ｓ
が設けられている。この円筒状弁室Ｓ内には、円筒状弁
室Ｓの軸線Ｘと合致するように配されるとともに、径方
向に貫通して溶融樹脂流路26を連通させるその溶融樹脂
流路26の径と実質的に同径の貫通孔Ｈを有する円柱状弁
体Ｖが嵌合されている。この円柱状弁体Ｖは、矢印によ
り示されているように、軸線Ｘの回りに貫通孔Ｈが連通
位置で溶融樹脂流路26をスクリュー12側からノズル15側
までを連通状態にして溶融樹脂流路26を開放する開状態
位置ａと、貫通孔Ｈが不連通位置で溶融樹脂流路26を閉
鎖する閉状態位置ｂとの間において係着されるレバー2
3,24によって往復摺接回動可能に構成されている。な
お、ロータリーバルブ14は、貫通孔Ｈ、円筒状弁室Ｓお
よび円柱状弁体Ｖより構成されている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前述されたロータリーバルブ14には、次
のような不都合がある。

円柱状弁体Ｖが摺接回動するための、円筒状弁室Ｓの内
周面と円柱状弁体Ｖの外周面との間に設けられる摺動間
隙が小さい場合においては、これら円筒状弁室Ｓと円柱
状弁体Ｖとの素地が直接的に当る当り部を生じ、円柱状
弁体Ｖの駆動トルクとして大きな駆動トルクを必要とし
たり、時によっては全く駆動不可能な事態を招くという
不都合がある。この当り部が生じる１つの理由として
は、摺動間隙を小にすることにより円筒状弁室Ｓと円柱
状弁体Ｖとの摺接している面積が大になることから円筒
状弁室Ｓと円柱状弁体Ｖとの摺接面間に潤滑材としての
溶融樹脂が介在されにくくなり、円筒状弁室Ｓと円柱状
弁体Ｖとの素地の金属同志が「かじり」現象を起こし、
円筒状弁室Ｓおよび円柱状弁体Ｖの周面に一様でない摩
耗を生ずるためと考えられる。

第３図に示されているように、円柱状弁体Ｖのスクリュ
ー12側の周面に溶融樹脂流路26を通じてスクリュー12側
から樹脂圧にもとづく偏心力Ｆが作用する状態、言い換
えれば貫通孔Ｈが不連通位置で円柱状弁体Ｖが閉状態位
置ｂにある押し出し直前の状態、またはスクリュー12に
よる背圧が作用している状態においては、図示されてい
るように円柱状弁体Ｖはノズル15側である左方に偏って
円筒状弁室Ｓの内周面に押し付けられてしまう。この場
合には、円柱状弁体Ｖを開状態位置ａに回動させるに、
偏心Ｆが作用しない場合と較べて必要な駆動トルクとし
て20倍も要するという不都合がある。この原因として考
えられるのは、偏心力Ｆによって円柱状弁体Ｖの軸線に
沿って円柱状弁体Ｖの外周の相当な円弧巾に亘って当り
部Ａが生じることによるほか、円筒状弁室Ｓと円柱状弁
体Ｖとの当り部Ａにおける偏心力Ｆにより極めて薄くな
っている摺接面間の樹脂層が熱により分解して一部炭化
し、いわゆる「焼き付け」現象を起こしているものと考
えられる。

ところで、これらの摺動間隙が小さいことによる不都合
を解消するために摺動間隙を大きくし、円筒状弁室Ｓと
円柱状弁体Ｖとが摺接している面積を小にして円柱状弁
体Ｖのほぼ全外周面に亘って潤滑材としての溶融樹脂が
存在するようにすれば、円柱状弁体Ｖの摺接回動は円滑
になるものの大きな摺動間隙を介してのロータリーバル
ブ14の両端部からの溶融樹脂の漏出量が増大してノズル
15の周辺部に付着し、種々の弊害を来すという不都合が
ある。

従来においては、このような不都合の解消策として、摺
動間隙を小さくするとともに、「かじり」現象に対して
は円柱状弁体Ｖに特殊な高硬度材料、例えば高速度鋼を
使用し、または硬質メッキ、例えばNi系メッキ、P/Si含
有のNi系メッキ等を施すという対策が講じられている。
しかし、これらの対策は費用がかかるとともに、その対
策によっても円柱状弁体Ｖに対する駆動トルクを十分に
小さくすることができず、前述の不都合に対する根本的
な解決策ではないという問題点がある。

本考案は、このような問題点を解消することを目的とし
て、費用の低減ができるとともに、円柱状弁体Ｖに対す
る駆動トルクが十分に小さくて済む射出成形機のロータ
リーバルブを提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案による射出成形機のロータリーバルブは、前述さ
れた目的を達成するために、 溶融樹脂が圧入されてスクリュー側からノズル側に向か
って流れる溶融樹脂流路中に、この溶融樹脂流路に交差
する方向に軸線を有する円筒状弁室を設けるとともに、
この円筒状弁室内にその円筒状弁室の軸線と合致するよ
うに配されかつ径方向に貫通して前記溶融樹脂流路を連
通させる貫通孔を有し、この貫通孔が連通位置で前記溶
融樹脂流路を開放する開状態位置とその貫通孔が不連通
位置で前記溶融樹脂流路を閉鎖する閉状態位置との間に
おいて軸線回りに往復摺接回動可能に嵌合される円柱状
弁体を設ける射出成形機のロータリーバルブであって、 前記円柱状弁体の周面域にその円柱状弁体の軸線方向に
おいて前記貫通孔の両側に周方向に各々円周溝を形成す
ることを特徴とするものである。なお、前記円柱状弁体
の周面域に形成される円周溝は、この円柱状弁体の外周
におけるものであれば製作上の観点等から好都合ではあ
るが、前記円筒状弁室の内周に設けても良く、さらには
それら円柱状弁体の外周および円筒状弁室の内周に設け
ても良い。

〔作用〕

潤滑材としての溶融樹脂が円周溝に、言い換えれば円筒
状弁室の内周面と円柱状弁体の外周面との間に、例え円
柱状弁体が偏心して円筒状弁室の内周面に押し付けられ
ようとも常に十分に介在されている。また、スクリュー
側の溶融樹脂流路から円柱状弁体をノズル側に偏心させ
る樹脂圧による偏心力が作用して円筒状弁室の内周面に
押し付けられようとしても、偏心によりスクリュー側の
円筒状弁室の内周面と円柱状弁体の外周面との間に形成
される隙間を通じて樹脂圧が円周溝に伝わり、円周溝に
おいて樹脂圧がほぼ均等に全周囲から円柱状弁体に作用
し、円柱状弁体の戻し力としても作用し、偏心力を軽減
させる。

〔考案の効果〕

したがって、摺動間隙からの溶融樹脂の漏出を防ぐため
に摺動間隙を小さくしても、円柱状弁体は円滑に摺接回
動できることから、「かじり」現象に対して特殊な高硬
度材料を用いたり、硬質メッキ等を施したりする対策を
講じる必要がなくて費用の低減ができるとともに、円柱
状弁体に対する駆動トルクが十分に小さくて済む。

また、偏心力を軽減させるに、樹脂圧を効果的に円周溝
に伝えるために、前記円柱状弁体にその円柱状弁体の軸
線に沿わせるようにして、この円柱状弁体の前記溶融樹
脂流路を開放する開状態位置において前記貫通孔におけ
るノズル側に位置する開口部側と、前記円周溝とを連通
させる連通路を設けて、通路抵抗少なく貫通孔および連
通路を通じて樹脂圧を円周溝に伝えるようにすることが
好ましい。なお、この連通路は、前記円柱状弁体の外周
に設けられる連通溝であり得る。

さらに、円柱状弁体の閉塞状態位置においても樹脂圧を
貫通孔等を通じて円周溝に十分に効果的に伝えられるよ
うに、前記円柱状弁体の周面域に、この円柱状弁体の前
記溶融樹脂流路を開放する開状態位置において前記貫通
孔におけるスクリュー側に位置する開口部と、スクリュ
ー側の前記溶融樹脂流路の前記円筒状弁室に臨む開口部
とを、前記円柱状弁体の閉状態位置において連通させる
他の連通路を設けるようにすることが好ましい。なお、
この他の連通路は、前記貫通孔のスクリュー側に位置す
る開口部の開口面積を大に形成して設けれ得る。さらに
は、円柱状弁体の外周およびまたは円筒状弁室の内周に
周方向に設けられる連通溝でもあり得る。

〔実施例〕

次に、本考案による射出成形機のロータリーバルブの具
体的実施例につき、図面を参照しつつ説明する。

第１実施例： 第４図に示されているように、円柱状弁体Ｖには、この
円柱状弁体Ｖの軸線Ｘに直交して、言い換えれば径方向
に貫通して穿設されている貫通孔Ｈが位置する中央部30
と、軸線Ｘの方向における両端部31,31とが大径部に形
成され、これら各大径部（31,30,31）に挟まれる小径部
によって軸線Ｘの方向において貫通孔Ｈの両側に周方向
に形成される各円周溝32,32が設けられている。なお、
両端部31,31が大径部に形成されていることにより、こ
れら両端部31,31において円筒状弁室Ｓの内周面と円柱
状弁体Ｖの外周面との間の空隙が非常に狭くなって円柱
状弁体Ｖの両側端側からの溶融樹脂の樹脂漏れを防いで
いる。

本実施例によれば、円柱状弁体Ｖの閉状態位置ｂにおい
てスクリュー12側の溶融樹脂流路26を通じて円筒状弁室
Ｓに樹脂圧が加わり、この樹脂圧により第３図に示され
ているようにノズル15側に円柱状弁体Ｖを偏心させる偏
心力Ｆが作用して円筒状弁室Ｓのノズル15側の内周面に
偏心して押し付けられようとすると、偏心によって円筒
状弁室Ｓのスクリュー12側に形成される円筒状弁室Ｓの
内周面と円柱状弁体Ｖの外周面との間の間隙を通じてそ
の樹脂圧が円周溝32,32の全周に伝わる。

次いで、円周溝32,32の全周に伝わった樹脂圧が円周溝3
2,32においてほぼ均等に全周囲から円柱状弁体Ｖに作用
し、偏心力Ｆに対する反作用力としての戻し力としても
作用するようになり、偏心力Ｆは軽減される。

本実施例において説明された射出成形機のロータリーバ
ルブ14は、特に例えばポリプロピレン、ポリオキシメチ
レン（アセタール樹脂）、ポリアミド６（ナイロン
６）、ポリアミド66、ポリフェニレンサルファイド等の
溶融粘度が比較的に低い溶融合成樹脂を用いる場合に好
適である。このような溶融合成樹脂を用いる場合には、
円周溝32,32の深さをやや深く、例えば0.1mm〜1mmの深
さとしておくだけで前述の偏心による間隙を通る樹脂圧
により円周溝32,32にはほぼ均等に全周に樹脂圧が伝わ
る。

第２実施例： 第５図および第６図に示されているように、第１実施例
において述べた円周溝32,32に加えて、円柱状弁体Ｖの
中央部30に軸線Ｘに沿って貫通孔Ｈのスクリュー12側の
開口部Haおよび反対側のノズル15側の開口部Hb夫々と各
円周溝32,32とを連通させる連通路である横溝33a,33bが
刻設されている。

本実施例によれば、第１実施例と同様に第３図に示され
ているように円柱状弁体Ｖの閉状態位置ｂにおいて偏心
力Ｆが作用して円柱状弁体Ｖが円筒状弁室Ｓのノズル15
側の内周面に偏心して押し付けられようとすると、偏心
によって形成される間隙を通じて直接に、またその間
隙、スクリュー12側の貫通孔Ｈの開口部Haおよびまたは
横溝33aを通じて間接的に樹脂圧が円周溝32,32に伝わ
る。さらには、間隙、貫通孔Ｈ、ノズル15側の貫通孔Ｈ
の開口部Hbおよび横溝33bを通じて通路抵抗少なく樹脂
圧が円周溝32,32に伝わる。他は、第１実施例と同様で
ある。

本実施例において説明された射出成形機のロータリーバ
ルブ14は、比較的に高粘度の溶融合成樹脂にあっても容
易に樹脂圧が円周溝32,32に伝わることから、比較的に
高粘度の溶融合成樹脂を用いる場合に好適である。この
ような溶融合成樹脂を用いる場合でも容易に樹脂圧が伝
わることから円周溝32,32の深さは相当に浅く、例えば
0.01mm〜0.1mmの深さとしておけば良い。なお、貫通孔
Ｈのノズル15側の開口部Hbと各円周溝32,32とを連通さ
せる連通路としては連通孔であっても良い。

本実施例における貫通孔Ｈは、円柱状弁体Ｖの閉状態位
置ｂにおいてはスクリュー12側の溶融樹脂流路26の円筒
状弁室Ｓに臨む開口部26aと間隙を介して間接的に連通
するが、貫通孔Ｈを第７図に示されているようにノズル
15側に向けて先窄まりとなる円錐状のテーパ状に、また
は第８図に示されているようにノズル15側に向けて狭ま
るような段付状に形成して、貫通孔Ｈのスクリュー12側
の開口部Haの開口面積を大にし、円柱状弁体Ｖの閉状態
位置ｂにおいても直接に連通するようにして積極的に樹
脂圧を貫通孔Ｈを通じて円周溝32,32に伝わるようにし
ても良い。また、同様の理由でもって第９図に示されて
いるようにスクリュー12側の溶融樹脂流路26の径を大に
したり、さらには第10図および第11図に示されているよ
うに円柱状弁体Ｖの中央部30に貫通孔Ｈの開口部Haに連
通する連通路である縦溝34を周方向に刻設しても良い。
なお、この縦溝34は、第12図に示されているようにスク
リュー12側の溶融樹脂流路26が円筒状弁室Ｓに臨む開口
部26aに連通させて円筒状弁室Ｓの内周に刻設しても良
い。

第１実施例および第２実施例においては、円周溝32,32
を円柱状弁体Ｖの周面に設けているが、第13図および第
14図に示されているように円筒状弁室Ｓの内周に設けて
も良く、また円筒状弁室Ｓの内周および円柱状弁体Ｖの
外周の両方に設けるようにするのも良い。なお、第２実
施例において、特に円周溝32,32を円筒状弁室Ｓの内周
に設ける場合には、第14図に示されているようにスクリ
ュー12側の横溝33aは円筒状弁室Ｓの内周に設けるよう
にしても良い。また、この横溝33aもまた円筒状弁室Ｓ
の内周および円柱状弁体Ｖの外周の両方に設けても良い
ことは言うまでもない。

本考案は、以上の各実施例、各変形例等のみには限定さ
れず、これら実施例および変形例に種々の改変を加え得
ることは勿論である。例えば、第12図乃至第14図に示さ
れているように円筒状弁室Ｓの内周に各種の溝32,33a,3
4が成形される場合には弁室構成部材を２個割構造とし
たり、または円柱状弁体Ｖの中央部30の大径部を全周に
亘って形成する換わりに貫通孔Ｈの特にノズル15側の開
口部Hbの近傍のみを両端部31,31と同じ高さに隆起した
台状部とすること等々である。特に、後者の場合には、
両円周溝32,32が実質的に一体化して溶融樹脂を潤滑材
として円筒状弁室Ｓの内周面と円柱状弁体Ｖの外周面と
の間に介在させるのに、また樹脂圧を伝えるのに一層好
都合である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は射出成形機のロータリーバルブを説
明するための図面であって、 第１図は射出成形機の全体の半図解式縦断面図、 第２図は射出成形機のロータリーバルブを含む先端部の
縦断面斜視図、 第３図はロータリーバルブの偏心状態を示す断面略図、 第４図乃至第14図は本考案による射出成形機のロータリ
ーバルブの好ましい具体的実施例を説明するための図面
であって、 第４図は第１実施例の円柱状弁体の斜視図、 第５図および第６図は第２実施例の円柱状弁体の斜視図
および第５図のVI-VI線についての断面略図、 第７図乃至第９図夫々は第２実施例の変形例を示す部分
断面図、 第10図および第11図は第２実施例の別変形例を示す円柱
状弁体の斜視図および第10図のXI-XI線についての部分
断面図、 第12図は第２実施例の別変形例の改変例を示す円筒状弁
室のスクリュー側の１半分の斜視図、 第13図は第１実施例の改変例を示す円筒状弁室のスクリ
ュー側の１半分の斜視図、 第14図は第２実施例の改変例を示す円筒状弁室のスクリ
ュー側の１半分の斜視図である。 11……シリンダ 12……スクリュー 13……材料ホッパ 14……ロータリーバルブ 15……ノズル 16……駆動用油圧モータ 17……油圧シリンダ 18……ピストン 19……ピストン位置センサ 20……制御装置 21……切替弁 22……バルブ駆動機構 23,24……レバー 25……油圧ポンプ 26……溶融樹脂流路 26a……溶融樹脂流路の開口部 30……中央部 31……両端部 32……円周溝 33a,33b……横溝 34……縦溝 Ｈ……貫通孔 Ha,Hb……貫通孔の開口部 Ｓ……円筒状弁室 Ｖ……円柱状弁体

Claims (10)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融樹脂が圧入されてスクリュー側からノ
   ズル側に向かって流れる溶融樹脂流路中に、この溶融樹
   脂流路に交差する方向に軸線を有する円筒状弁室を設け
   るとともに、この円筒状弁室内にその円筒状弁室の軸線
   と合致するように配されかつ径方向に貫通して前記溶融
   樹脂流路を連通させる貫通孔を有し、この貫通孔が連通
   位置で前記溶融樹脂流路を開放する開状態位置とその貫
   通孔が不連通位置で前記溶融樹脂流路を閉鎖する閉状態
   位置との間において軸線回りに往復摺接回動可能に嵌合
   される円柱状弁体を設ける射出成形機のロータリーバル
   ブであって、 前記円柱状弁体の周面域にその円柱状弁体の軸線方向に
   おいて前記貫通孔の両側に周方向に各々円周溝を形成す
   ることを特徴とする射出成形機のロータリーバルブ。
2. 【請求項２】前記円柱状弁体の周面域に形成される円周
   溝は、この円柱状弁体の外周に設けられることを特徴と
   する請求項１に記載の射出成形機のロータリーバルブ。
3. 【請求項３】前記円柱状弁体の周面域に形成される円周
   溝は、前記円筒状弁室の内周に設けられることを特徴と
   する請求項１に記載の射出成形機のロータリーバルブ。
4. 【請求項４】前記円柱状弁体の周面域に形成される円周
   溝は、この円柱状弁体の外周および前記円筒状弁室の内
   周に設けられることを特徴とする請求項１に記載の射出
   成形機のロータリーバルブ。
5. 【請求項５】前記円柱状弁体にその円柱状弁体の軸線に
   沿わせるようにして、この円柱状弁体の前記溶融樹脂流
   路を開放する開状態位置において前記貫通孔におけるノ
   ズル側に位置する開口部側と、前記円周溝とを連通させ
   る連通路を設けることを特徴とする請求項１に記載の射
   出成形機のロータリーバルブ。
6. 【請求項６】前記連通路は、前記円柱状弁体の外周に設
   けられる連通溝であることを特徴とする請求項５に記載
   の射出成形機のロータリーバルブ。
7. 【請求項７】前記円周状弁体の周面域に、この円柱状弁
   体の前記溶融樹脂流路を開放する開状態位置において前
   記貫通孔におけるスクリュー側に位置する開口部と、ス
   クリュー側に位置する前記溶融樹脂流路の前記円筒状弁
   室に臨む開口部とを、前記円柱状弁体の閉状態位置にお
   いて連通させる他の連通路を設けることを特徴とする請
   求項５に記載の射出成形機のロータリーバルブ。
8. 【請求項８】前記円柱状弁体の周面域に設けられる他の
   連通路は、前記貫通孔のスクリュー側に位置する開口部
   の開口面積を大に形成して設けることを特徴とする請求
   項７に記載の射出成形機のロータリーバルブ。
9. 【請求項９】前記円柱状弁体の周面域に設けられる連通
   路は、この円柱状弁体の外周に周方向に設けられる連通
   溝であることを特徴とする請求項７に記載の射出成形機
   のロータリーバルブ。
10. 【請求項１０】前記円柱状弁体の周面域に設けられる他
    の連通路は、前記円筒状弁室の内周に周方向に設けられ
    る連通溝であることを特徴とする請求項７に記載の射出
    成形機のロータリーバルブ。