JP2004209955A - 射出成形用ホットランナ金型のバルブゲート - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形用ホットランナ金型のバルブゲートで、マニホールドブロックの貫通加工不要、ノズル直下への配置可能、高さスペースの薄小化、組立メンテの容易、圧力損失の低減、材料洩れ防止、安価などの効果を得る。
【解決手段】射出成形用ホットランナ金型のバルブゲートは、鉛直方向に配置されるボデー１１の中心軸に沿って材料流路１２を形成し、その下端にキャビティ８に連通するゲート穴２２を有し、該ボデーの中心軸に対し所定の角度を成す斜め上方の直線上に、ピストン４５を往復作動させるシリンダ４１と、該ピストンに接続され、作動軸からボデーの中心軸に向かって湾曲し、ピストンの前進限でゲート穴を閉じ、後退限でゲート穴を開いて材料流路と連通させるように装着された可撓性のバルブピン３５と、該シリンダとボデーの間でバルブピンの作動を案内しつつ、ヒダ形状による表面積効果で放熱効果を高めるように形成されたガイドスリーブ３１とを有する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は射出成形用ホットランナ金型のバルブゲートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形用ホットランナ金型においてバルブゲートは、ゲートの開閉を機械的に操作できるものとして、▲１▼溶融材料（樹脂、金属）の冷却固化を待たずに強制的にゲート切断して金型を開くことにより成形サイクルを短縮できる、▲２▼多数キャビティの金型で、いずれかのゲートを不使用（閉）にして、必要なキャビティだけでの成形ができる、▲３▼１キャビティ多点ゲートの場合に、各ゲートの開閉タイミングを変えることにより材料の流動状態を制御できる、などの目的で利用されている。
【０００３】
一般的なバルブゲートは、エアまたは油圧のシリンダによってバルブピンを往復作動させ、ゲート穴を開閉する。その中でも、最も一般的な構造である従来技術Ａ（例えば、非特許文献１参照）は、マニホールドブロックの上方、ゲート穴の真上にシリンダを配置し、バルブピンがマニホールドブロックを貫通して、材料流路を縦断するものである。この構造では、▲１▼マニホールドブロックの貫通加工が必要、▲２▼材料流路をゲートの鉛直線上に対して側方から合流させる必要があり、成形機ノズル直下にゲートがある場合に使用できない、▲３▼高さ方向のスペース（通常、固定取付板厚さ）が必要、▲４▼金型の組立、メンテナンス性が悪い、▲５▼材料流路をバルブピンが縦断するため流動抵抗が生じ、特に、バルブゲートの全長が長くなるほど流動抵抗が大きくなる、などの問題点がある。
【０００４】
これらの問題点を解決するために、各種の構造が提案されている。
従来技術Ｂ（例えば、非特許文献２参照）は、中心軸上の材料流路に対し、バルブピンを斜め方向に配置したものであり、▲１▼マニホールドブロックの貫通加工が不要、▲２▼成形機ノズル直下への配置が可能、▲３▼高さスペースが削減できる、▲４▼組立、メンテナンスが容易、▲５▼材料流路とバルブピンが独立しており流動抵抗とならない、という利点がある。
また、従来技術Ｃ（例えば、非特許文献３参照）は、バルブゲートの外側からの、中心軸に直角な回転運動を、カムまたは歯車などにより、往復運動に変換してバルブピンを上下させ、材料流路は、ゲートの真上から迂回して再び軸上を通るように形成されており、同様の利点が実現されている。
【非特許文献１】「射出成形金型」、シグマ出版、１９９７年、ｐ．２７１図１２．５６
【非特許文献２】「射出成形金型」、シグマ出版、１９９７年、ｐ．２７３図１２．６１
【非特許文献３】「ホットランナーがわかる本」、工業調査会、２００１年、ｐ．１３１ 図９−５
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術Ｂ，Ｃにも問題点がある。
従来技術Ｂでは、エアシリンダが高温部にあるため熱で破損しやすく、バルブピンしゅう動部のクリアランスに材料が洩れるおそれがある。また、従来技術Ｃは、構造が複雑でコスト高になること、などである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、鉛直方向に配置されるボデーの中心軸に沿って材料流路を形成し、その下端にキャビティに連通するゲート穴を有し、該ボデーの中心軸に対し所定の角度を成す斜め上方の直線上に、ピストンを往復作動させるシリンダと、該ピストンに接続され、作動軸からボデーの中心軸に向かって湾曲し、ピストンの前進限でゲート穴を閉じ、後退限でゲート穴を開いて材料流路と連通させるように装着された可撓性のバルブピンと、該シリンダとボデーの間でバルブピンの作動を案内しつつ、ヒダ形状による表面積効果で放熱効果を高めるように形成されたガイドスリーブとを有する射出成形用ホットランナ金型のバルブゲートを提供する。
【０００７】
前記バルブゲートにおいて、可撓性のバルブピンの材質は、バネ鋼であることが好ましい。
【０００８】
この発明によるバルブゲートは、従来技術Ａに対し、従来技術Ｂ、Ｃの改良した利点を継承しながら、樹脂洩れの防止に有効で、かつ構造が単純であり、安価に製作できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、一般的なホットランナ射出成形金型の固定型を示す。固定型板７には、マニホールドブロック３、複数のバルブゲート１、１が取り付けられている。固定型は取付板６によって、射出成形機の台盤（図示しない）に取り付けられる。
マニホールドブロック３の内部には、ノズルタッチ部３ａから、複数のバルブゲート１、１の材料流路１２、１２に連通する分岐した主流路４が形成され、カートリッジヒータ５にて材料の溶融温度に加熱されている。
【００１０】
図２のバルブゲート１は、ボデー１１の先端にキャップ２１が螺合されている。ボデー１１はフランジ部１１ａと胴体部１１ｂから成る円筒形状であり、中心軸上に材料流路１２が貫通している。また、胴体部１１ｂの一方向の側面には突起部１１ｃが形成されている。
フランジ部１１ａは、固定型板７に受けられて材料流入側のマニホールドブロック３に当接し、カートリッジヒータ１３にて材料の溶融温度に加熱されている。また胴体部１１ｂは、突起部１１ｃに干渉する部分を除き、バンドヒータ１４によって材料の溶融温度に加熱されている。
突起部１１ｃには、ゲート穴２２からの高さがＫである中心軸上の点を折れ点とし、中心軸に対し所定の角度θをなす直線上にガイドスリーブ３１を取り付けるための座面１６が形成され、バルブピン穴１５が材料流路１２と連通している。
キャップ２１の中心軸上には、材料流路１２がテーパ状に絞られて、ゲート穴２２が形成され、また、材料流路１２にセンターガイド２５が内挿されている。
【００１１】
センターガイド２５は、図３に示すように、外輪２５ａと内輪２５ｂが複数のリブ２５ｃで接続されており、リブ２５ｃの隙間は、流路穴２５ｅとなっている。内輪２５ｂの中央のガイド穴２５ｄは後述するバルブピン３５の先端部３５ｄがかん合するようになっており、バルブピン３５の先端部３５ｄをゲート穴２２に対して保芯して開閉作動させる役割を担う。
また、内輪２５ｂ、リブ２５ｃの断面形状は、流動抵抗を小さくするため、図４、５に示すように、材料の流れ方向に沿って流線形に作られている。
【００１２】
次に、ガイドスリーブ３１はフィン部３１ａと締付部３１ｂからなっており、フィン部３１ａは、外径が大径部と小径部を交互に繰り返すヒダ形状をしており、内径のしゅう動穴３２はバルブピン３５の中間部３５ｂがかん合するようになっている。締付部３１ｂは、座面１６に螺合される。
ボデー１１ａ、キャップ１１ｂの熱は、突起部１１ｃおよびバルブピン３５を介してガイドスリーブ３１に伝わるが、フィン部３１ａがヒダ形状であって、表面積が大きく、放熱、冷却しやすい。したがって、もし溶融材料がしゅう動穴３２に浸入しても冷却して固化するため、ガイドスリーブ３１を越えて漏出する心配がない。
【００１３】
次に、シリンダ４１は、ピストン４５がガイドスリーブ３１の延長線上にくるように、ステー４３を介してボデー１１のフランジ部１１ａに固定されている。ボデー１１とステー４３の間、ステー４３とシリンダ４１の間には、それぞれ断熱板４４が挿着され、ボデー１１の熱がシリンダ４１に伝わるのを防いでいる。ピストン４５の先端には、接続ボルト４６およびホルダー４７によってバルブピン３５のツバ部３５ａが接続されており、図示しない電磁弁の開閉によって、エア供給口４２、４２にエアが供給され、バルブピン３５が所定ストローク、往復運動するようになっている。
なお、エアシリンダの代わりに、油圧シリンダであってもかまわない。
【００１４】
バルブピン３５は、図６に示すように、ツバ部３５ａ、中間部３５ｂ、可撓部３５ｃ、先端部３５ｄの４部から成っている。これらは一体の材質を加工してもよいし、別材質のものを溶接、ネジ込みなどでつないでもよい。ツバ部３５ａは、ホルダー４７によってシリンダ４１のピストン４５に接続される。中間部３５ｂは、ガイドスリーブ３１のしゅう動穴３２をしゅう動する。可撓部３５ｃは、中間部３５ｂから先端部３５ｄに向かって湾曲する。先端部３５ｄはセンターガイド２５にガイドされ、ゲート穴２２を開閉する役割を持つ。
【００１５】
ところで、バルブゲート１の全長Ｌは、固定型板７の大きさ、キャビティ８の形状によって変化するが、折れ点高さＫ寸法を一定として、Ｌが大きくなる場合には角度θを小さく、Ｌが小さくなる場合には角度θを大きく取れば、中心軸からシリンダ４１までの距離Ｄをほぼ一定に保つことができ、Ｋが一定のため、流動抵抗の大きさもほぼ変化しない。
【００１６】
次に本実施形態の作動の一例を説明する。
まず、マニホールドブロック３およびバルブゲート１を、材料が溶融する所定温度まで加熱してから、射出成形機（図示しない）の射出ノズル９をマニホールドブロック３のノズルタッチ部３ａに押し当てる。また、シリンダ４１のピストン４５を後退限にして、ゲート穴２２を開状態にしておく。
射出成形機を作動させて所定量の溶融材料を射出ノズル９から射出すると、溶融材料は、マニホールドブロック３の主流路４からバルブゲート１の材料流路１２へ流れ、センターガイド２５の流路穴２５ｅを通ってゲート穴２２からキャビティ８に充填する。
【００１７】
充填完了後、シリンダ４１のピストン４５を前進限にすると、バルブピン３５が押し出され、先端部３５ｄがセンターガイド２５に沿って、ゲート穴２２を塞ぐ。この時、バルブピン３５の可撓部３５ｃは可撓性なので、湾曲した状態であってもスムースに作動することができる。
【００１８】
次に、金型を開き、製品を取り出すが、ゲート穴２２がバルブピン３５の先端部３５ｄで塞がれているため、材料流路１２内の溶融材料が製品に付着して糸ヒキ現象を起こすことがない。
【００１９】
この時、ガイドスリーブ３１のしゅう動穴３２とバルブピン３５の中間部３５ｂの間にはわずかなクリアランスがあり、溶融材料は、材料流路１２に発生する射出圧によってクリアランスの中に入り込む。ところが、ガイドスリーブ３１の上方に行くにしたがって加熱部から離れ、さらに、フィン部３１ａの放熱効果によって温度が下がるため、溶融材料は冷却されて固化してシールする。そのため、溶融材料は、外部に漏出することがない。
【００２０】
また、複数のバルブゲート１、１のバルブ開閉タイミングを変えることにより、各ゲート穴２２からキャビティ８への充填バランスを調整することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のバルブゲートは、（１）エアシリンダがゲートの真上以外で、マニホールドブロックとは独立した位置に配置されることによる、▲１▼マニホールドブロックの貫通加工が不要、▲２▼成形機ノズル直下への配置が可能、▲３▼高さスペースが薄くできる、▲４▼組立、メンテナンスが容易、（２）バルブピンが先端部のわずかな範囲を除いて材料流路と独立していることによる、▲５▼流動抵抗（圧力損失）が小さい、特にバルブゲートの全長が長くなっても流動抵抗をほぼ一定に保つことができる、（３）バルブピンのしゅう動範囲に冷却フィンを設けたことによる、▲６▼材料洩れ防止、（４）構造が簡単であるため、▲７▼安価、という優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のバルブゲートの金型組込状態を示す部分断面図である。
【図２】本発明の実施形態のバルブゲートの要部断面図である。
【図３】センターガイドの平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】バルブピンの正面図である。
【符号の説明】
１１ ボデー
１２ 材料流路
２２ ゲート穴
２５ センターガイド
３１ ガイドスリーブ
３５ バルブピン
４１ シリンダ
４５ ピストン

Claims (2)

1. 射出成形用ホットランナ金型に用いられるバルブゲートであって、鉛直方向に配置されるボデー（１１）の中心軸に沿って材料流路（１２）を形成し、その下端にキャビティ（８）に連通するゲート穴（２２）を有し、該ボデーの中心軸に対し所定の角度を成す斜め上方の直線上に、ピストン（４５）を往復作動させるシリンダ（４１）と、該ピストンに接続され、作動軸からボデーの中心軸に向かって湾曲し、ピストンの前進限でゲート穴を閉じ、後退限でゲート穴を開いて材料流路と連通させるように装着された可撓性のバルブピン（３５）と、該シリンダとボデーの間でバルブピンの作動を案内しつつ、ヒダ形状による表面積効果で放熱効果を高めるように形成されたガイドスリーブ（３１）とを有する射出成形用ホットランナ金型のバルブゲート
2. 可撓性のバルブピンの材質はバネ鋼である、請求項１記載の射出成形用ホットランナ金型のバルブゲート

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