JP2013202823A - 射出成形機用ホットランナユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ホットランナの固定金型に対する円滑な進退動作を保証することで、長期間にわたって安定した射出動作を繰り返し実施可能とする射出成形機用ホットランナユニットを提供する。
【解決手段】本発明に係るホットランナユニット１０は、固定プラテン１１内に配設され、先端部を固定プラテン１１に取り付けられた固定金型１２に当接させることで射出ユニット１３から射出された溶融樹脂を固定金型１２内のキャビティに供給可能なホットランナ１４と、ホットランナ１４が固定され、固定プラテン１１に立設したガイドピン１５に対して摺動可能なガイドプレート部１６と、ガイドプレート部１６に形成され、ホットランナ１４からガイドプレート部１６とガイドピン１５との摺接部への熱伝達を遮断可能な冷却水通路３５とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、射出成形機用ホットランナユニットに関する。

例えばバンパーやインパネ等の比較的大型な樹脂製部品を射出成形で成形する場合、複数の射出点へ向けて供給される溶融樹脂の射出量を安定させて成形精度を確保する目的で、複数の射出ユニットを具備した射出成形機が用いられることがある（例えば、下記特許文献１を参照）。

また、最近では、１台の射出成形機で複数種の樹脂製部品を成形することもあり、この場合、射出成形機の固定プラテンから固定金型を取り外して、次に成形する樹脂製部品に対応した固定金型を搬入する作業（金型の交換作業）が行われる。ここで、下記特許文献１に記載のように、複数の射出ユニットを固定金型に接続する場合には、固定金型の搬入出方向を避けて、固定金型の上方又は下方に射出ユニットを設置する必要があるが、この種の射出ユニットは非常に大型であるため、射出ユニットを固定金型の周囲に複数配置することで設置スペースの大幅な増加を招く。また、射出ユニットの配置場所が金型の上下方向に限定されることで、金型交換時に固定金型の上面に配置した射出ユニットを一時的に上方に持上げる必要が生じるなど、金型の段替え工数が増加し、生産性の低下を招く。

上記問題を解決するべく、本出願人は、下記特許文献２に示す射出成形機を提案している。すなわち、下記特許文献２には、固定プラテンの周囲に複数の射出ユニットを配設すると共に、固定プラテンに、射出ユニットに対応する数のホットランナを設け、これらホットランナを何れも固定金型に対して進退可能に配置することで、射出ユニットからの押圧力を受けた際、ホットランナのノズル部を固定金型のノズル受け部に当接可能とした射出成形機が記載されている。また、同特許文献には、射出成形機として、射出ユニットと同一直線上にないホットランナとガイドプレート部とを一体化し、このガイドプレート部を固定プラテンに対して摺動可能に支持したものや、ガイドプレート部を、ガイドプレート部より伝熱性の低い低伝熱部材を介してホットランナと一体化し、ホットランナとガイドプレート部との間に所定の隙間を設けた状態で一体的に摺動可能としたものが記載されている。

特開２００９−６１６９３号公報 特開２０１１−７３１７９号公報

上記特許文献２に記載のように、ホットランナに射出ユニットをノズルタッチすることでホットランナを固定金型に接続可能とすることで、設置スペースの縮小を図りつつも、金型の交換が容易かつ迅速に実施可能となる。また、固定プラテンに対して摺動可能に構成したガイドプレート部を設けると共に、このガイドプレート部を低伝熱部材を介してホットランナと一体化し、ホットランナとガイドプレート部との間に隙間を設けた状態で一体に摺動支持させることで、ホットランナからガイドプレート部への熱伝達が抑制され、ガイドプレート部の熱膨張に伴う摺動隙間の詰まり（かじりともいう。）を可及的に防ぐことが可能となる。しかしながら、上記特許文献２に記載の射出成形機の実用化に際しては、未だ以下の問題が懸念される。すなわち、上述のようにホットランナをガイドプレート部と一体化した場合であっても、低伝熱部材を介してガイドプレート部に少なからず熱は伝わるため、この構成下においても、ガイドプレート部の摺動を阻害する程度の熱膨張が生じるか否かが問題となる。ここで、ホットランナ内には融点に近い温度の溶融樹脂が繰り返し流れる点に着目し、ホットランナを熱源とするガイドプレート部の熱伝達解析を行ったところ、低伝熱部材を介してホットランナをガイドプレート部と一体化した場合であっても、無視できない量の温度上昇がガイドプレート部と固定プラテンとの摺接部において生じ、摺動隙間が狭まり得ることが判明した（詳細な結果は後述する。）。言い換えると、長期間にわたって安定した射出動作を繰り返し実施すべく、ホットランナの固定金型に対する円滑な進退動作を保証することを考えた場合、上記特許文献２に記載のホットランナ構造について更なる改善が必要であることが判明した。

以上の事情に鑑み、本明細書では、ホットランナの固定金型に対する円滑な進退動作を保証することで、長期間にわたって安定した射出動作を繰り返し実施可能とする射出成形機用ホットランナユニットを提供することを、本発明により解決すべき技術的課題とする。

前記技術的課題の解決は、本発明に係る射出成形機用ホットランナユニットによって達成される。すなわち、このホットランナユニットは、固定プラテン内に配設され、先端に設けたノズル部を固定プラテンに取り付けられた固定金型に当接させることで射出ユニットから射出された溶融樹脂を固定金型内のキャビティに供給可能なホットランナと、ホットランナが一体化され、固定プラテンに立設した複数のガイドピンに対して摺動可能なガイドプレート部とを具備し、ガイドプレート部の摺動に伴い、ガイドプレート部と一体化されたホットランナを固定金型に対して進退可能に構成してなる射出成形機用ホットランナユニットにおいて、ガイドプレート部には、ホットランナからガイドプレート部と複数のガイドピンとの摺接部への熱伝達を遮断可能なように冷却水通路が形成されている点をもって特徴付けられる。

この種のホットランナユニットにおいて、板状をなすガイドプレート部は、射出ユニットによるホットランナへの押し当て力（ノズルタッチ力ともいう。）のうち型締め方向に直交する向きの成分（分力）を受ける役割りを果たすものであるから、高い剛性が要求され、そのために相応の板厚を有する。本発明は、この点に着目して成されたものであり、ガイドプレート部に、ホットランナからガイドプレート部と複数のガイドピンとの摺接部への熱伝達を遮断可能なように冷却水通路を形成するようにしたことを特徴とする。このように冷却水通路をガイドプレート部に設けることで、この冷却水通路を流通する冷却水が、熱源となるホットランナから摺接部への熱伝達経路においてガイドプレート部の熱を吸収する。これにより、ガイドプレート部のうち冷却水通路よりも摺接部に近い側での温度上昇を抑えて、摺接部近傍でのガイドプレート部の熱膨張を抑えることができる。従って、摺接部においてガイドプレート部とガイドピンとの間に形成される摺動隙間が詰まる事態を回避して、ガイドプレート部の円滑な摺動、ひいてはガイドプレート部と一体化されるホットランナの円滑な進退動作を保証することが可能となる。

また、本発明に係るホットランナユニットは、ホットランナの基端を保持し、複数の締結部材を介してガイドプレート部に固定することで、ホットランナとガイドプレート部とを非接触に一体化可能とするランナ保持部をさらに具備し、冷却水通路が、複数の締結部材の近傍を通過することで、複数の締結部材を介したランナ保持部から摺接部への熱伝達を遮断可能なように形成されているものであってもよい。

このように締結部材を介してランナ保持部をガイドプレート部と一体化する場合、締結部材はホットランナの周囲に配設されることになる。また、この場合、ガイドプレート部への熱伝達は締結部材を通じても行われることになる。よって、ランナ保持部を介してホットランナをガイドプレート部に固定する場合には、冷却水通路が、複数の締結部材の近傍を通過すると共に、締結部材を介してランナ保持部から摺接部への熱伝達を遮断可能な通路配置とした。これにより、直接の熱源となるホットランナからガイドプレート部への熱伝達を効果的に遮断しつつも、締結部材を介した間接的な熱伝達についても遮断することができるので、ガイドプレート部の熱膨張による摺動隙間の詰まりをより確実に防止することが可能となる。

また、本発明に係るホットランナユニットは、ホットランナが、固定プラテンとの間に断熱可能な隙間を設けた状態で配設され、ホットランナの先端側には、固定プラテンに摺接し、ホットランナと一体に進退可能なガイド部が設けられているものであってもよい。

射出ユニットからホットランナ内へ射出される溶融樹脂が、射出時の温度を極力維持できるよう、ホットランナは、固定プラテンを含め他部材との接触を出来る限り回避可能な構成とすることが望ましい。例えばホットランナを、固定プラテンとの間に断熱可能な大きさの隙間を設けた状態で固定プラテン内に配設することが考えられるが、この場合には、水平方向に沿って配設したホットランナの先端部が自重により垂れ下がり変形を生じ、安定した固定金型とのノズルタッチを実現できないおそれが生じる。そこで、本発明では、ホットランナの先端側に、固定プラテンに摺接し、ホットランナと一体に進退可能なガイド部を設けることにした。この構成によれば、ホットランナは基端側でガイドプレート部と一体化され、かつその先端側でガイド部により固定プラテンに対して非接触ながらも摺動自在に支持された状態となる。よって、ホットランナの先端位置（特に鉛直方向位置）を維持して円滑な進退動作、ひいては安定したノズルタッチの繰り返し動作を保証することができる。

また、本発明に係るホットランナユニットは、ガイドプレート部のうち摺接部の近傍に凹部が設けられ、この凹部に、ガイドプレート部を固定金型に向けて進退駆動させるための進退駆動手段が配設されているものであってもよい。

ガイドプレート部は、上述のように相応の板厚を有することからその重量も大きく、これを進退駆動させるためには大型の油圧シリンダなど大容量の進退駆動手段が必要となる。しかしながら、進退駆動手段が大型化すると、その分進退駆動手段の重量も増大するため、ガイドプレート部にその重量が作用し、進退駆動手段の配置態様によっては、ガイドプレート部に不要な変形をもたらす。ガイドプレート部が変形すると、ガイドピンとの摺動隙間が変動し、安定した摺動動作を確保できない場合が起こり得るため、この種の変形は極力避けるべきである。この点に鑑み、本発明では、ガイドプレート部のうち摺接部の近傍に凹部を設け、この凹部にガイドプレート部の進退駆動手段を配設するようにした。重量物たる進退駆動手段をできる限り摺接部に近づけて配設することにより、ガイドピンとの摺接部におけるガイドプレート部の変形量を極力小さくすることができるので、摺動隙間の詰まりを防止してガイドプレート部の円滑な摺動動作を確保することができる。

以上のように、本発明によれば、ホットランナの固定金型に対する円滑な進退動作を保証することで、長期間にわたって安定した射出動作を繰り返し実施可能とする射出成形機用ホットランナユニットを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る射出成形機用ホットランナユニットの断面図であって、図２に示すホットランナユニットのＡ−Ａ断面図である。 図１に示すホットランナユニットを矢印Ｂの方向から見た側面図である。 図１に示すホットランナユニットの要部拡大断面図である。 図１に示すホットランナユニットを矢印Ｃの方向から見た平面図であって、射出時におけるホットランナユニットの動作を説明するための平面図である。 図１に示すホットランナユニットを矢印Ｃの方向から見た平面図であって、金型交換時におけるホットランナユニットの動作を説明するための平面図である。 本発明の他の実施形態に係るホットランナユニットの側面図である。 本発明に係るホットランナユニットの熱伝達解析に用いる解析モデルの斜視図である。 図７に示す解析モデルの要部断面を示す要部斜視図である。 冷却水通路に冷却水を流通させた場合における熱伝達解析結果を示す図であって、（ａ）が解析モデルを平面視した際の熱分布を示す図、（ｂ）が解析モデルの要部を断面視した際の熱分布を示す図である。 冷却水通路に冷却水を流通させない場合における熱伝達解析結果を示す図であって、（ａ）が解析モデルを平面視した際の熱分布を示す図、（ｂ）が解析モデルの要部を断面視した際の熱分布を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る射出成形機用ホットランナユニット、およびこのホットランナユニットの使用態様の一例を図１〜図４に基づき説明する。なお、以下の説明における「幅方向」とは、鉛直方向及び型締め方向の双方に直交する向きをいうものとする。

図１は、本発明に係る射出成形機用ホットランナユニット１０の断面図である。この断面図は、図２に示す同ホットランナユニット１０のＡ−Ａ断面図（ホットランナユニットを幅方向中央で断面視した図）に相当する。図１に示すように、本発明に係るホットランナユニット１０は、固定プラテン１１内に配設され、その先端を固定プラテン１１に取り付けられた固定金型１２に当接させることで射出ユニット１３（図４を参照）から射出された溶融樹脂を固定金型１２内のキャビティ（図示は省略）に供給可能なホットランナ１４と、ホットランナ１４が一体化され、固定プラテン１１に立設した複数のガイドピン１５に対して摺動可能なガイドプレート部１６とを具備するもので、ガイドプレート部１６の摺動に伴い、ガイドプレート部１６と一体化されたホットランナ１４を固定金型１２に対して進退可能に構成してなる。この実施形態では、ホットランナユニット１０は、ホットランナ１４の基端を保持するランナ保持部１７をさらに具備しており、このランナ保持部１７を、複数の締結部材１８ａ，１８ｂを介してガイドプレート部１６に固定することで、ホットランナ１４とガイドプレート部１６とを非接触に一体化しつつ、このガイドプレート部１６と一体に摺動できるようになっている。

ホットランナ１４は、略筒状をなす本体部１９（ゲートブッシュともいう。）と、本体部１９の先端に設けられ、本体部１９の内部を通過した溶融樹脂を吐出するためのノズル部２０とを有する。上記構成のホットランナ１４は、固定プラテン１１に設けた貫通孔２１の内周面との間に断熱可能な大きさの隙間を設けた状態で、貫通孔２１内に配設されている。また、本体部１９の外周には、本体部１９の内部を通過する溶融樹脂を高温に保つためのバンドヒータ２２が配設されている。

また、ホットランナ１４の先端側には、固定プラテン１１に摺接し、ホットランナ１４と一体に進退可能なガイド部２３が設けられている。このガイド部２３は例えば環状をなし、ホットランナ１４や固定プラテン１１に比べて熱伝導性の低い材料（例えばステンレス）で形成される。この図示例では、固定プラテン１１の貫通孔２１に例えばオイルレスブッシュなどのスリーブ部２４が嵌合固定されており、このスリーブ部２４にガイド部２３が嵌合し、スリーブ部２４の内周面にガイド部２３の外周面が摺接することで、ホットランナ１４のノズル部２０を固定金型１２のノズル受け部２５に当接可能としている。なお、ホットランナ１４の本体部１９とノズル部２０とは別体に形成することができる。別体とすることで、例えば耐摩耗性が要求されるノズル部２０と、曲げじん性が要求される本体部１９とを異なる材料又は異なる処理プロセス（焼入れの有無など）で形成することができる。また、損耗の激しいノズル部２０のみを容易に交換することも可能となる。この場合、図１に示すように、本体部１９の外周にガイド部２３を配設し、本体部１９の先端外周とノズル部２０の基端内周とを螺合することで、ガイド部２３が本体部１９とノズル部２０とで軸方向に挟持固定される。

ガイドプレート部１６は、例えば略矩形をなし、ホットランナ１４を挿通可能な挿通孔２６を幅方向中央に有すると共に、ガイドピン１５と摺接可能な摺接孔２７を有する。この実施形態では、図１及び図２に示すように、複数（この図示例では４本）のガイドピン１５が、射出成形機の型締め方向に平行な向きに立設しており、また、ガイドプレート部１６の、ホットランナ１４の挿通孔２６位置を中心とする点対称位置（この図示例では４隅近傍位置）にガイドピン１５に対応する数の摺接孔２７が形成されている。

また、この実施形態では、後述する進退駆動手段２８を配設するための凹部２９がガイドプレート部１６とガイドピン１５との摺接部の近傍（この図示例では、ガイドプレート部１６の上下２辺を切欠く位置）に形成され、この凹部２９に、油圧シリンダなどの進退駆動手段２８が配設されるようになっている。進退駆動手段２８は、例えばその本体部に取り付けた固定プレートをガイドプレート部１６の凹部２９両側部にボルト等で固定するとと共に、伸縮部（油圧シリンダの場合、ロッド部）の先端を固定プラテン１１に固定することで、本体部に対する伸縮部の伸縮運動に伴い、本体部を固定したガイドプレート部１６に伸縮力（の反力）が伝達されるようになっている。また、この実施形態では、２個の進退駆動手段２８が配設されており、例えばガイドプレート部１６に固定した場合の重量バランスを考慮して、これら２個の進退駆動手段２８の重心がガイドプレート部１６の重心に一致する位置、言い換えると、ホットランナ１４の挿通孔２６を中心として点対称となる位置に凹部２９を形成している。

ランナ保持部１７は、この実施形態では、図１〜図３に示すように、ホットランナ１４の基端に設けられたフランジ部３０とガイドプレート部１６との間に介在させたリング部３１と、複数の締結部材１８ａ，１８ｂを介してガイドプレート部１６に固定することで、リング部３１とでフランジ部３０を挟持し、ホットランナ１４とガイドプレート部１６とを非接触に一体化可能とするランナブロック３２とを有する。

詳述すると、リング部３１は、ホットランナ１４のフランジ部３０を内周に配置可能とする第１環状部３３と、第１環状部３３に比べて内径が小さく、ホットランナ１４の本体部１９を挿通可能な第２環状部３４とで構成される。よって、このリング部３１の第１環状部３３内にホットランナ１４のフランジ部３０を嵌合配置し、フランジ部３０の基端側端面にランナブロック３２を当接させた状態で、複数の締結部材１８ａ，１８ｂを介してランナブロック３２をガイドプレート部１６に締結固定することで、フランジ部３０がランナブロック３２とリング部３１とで挟持され、かつリング部３１がフランジ部３０とガイドプレート部１６とで挟持される。これにより、フランジ部３０の基端側端面をランナブロック３２とを密着させた状態で、ホットランナ１４とガイドプレート部１６とが所定の隙間を介した状態で一体化される。この場合、ホットランナ１４（のフランジ部３０）とランナブロック３２との密着状態を確保するため、図３に示すように、リング部３１の第１環状部３３の厚み寸法をフランジ部３０のそれより僅かに小さくしてもよい。また、ホットランナ１４の、内部に溶融樹脂が通過することによる熱膨張を考慮して、第１環状部３３とフランジ部３０との間、及び第２環状部３４と本体部１９との間にそれぞれ所定の隙間を設けるようにしてもよい。なお、リング部３１は、上述のようにガイドプレート部１６に密着させた状態となることを考慮して、例えばステンレスなどのガイドプレート部に比べて熱伝導性の低い材料で形成されるのがよい。

ガイドプレート部１６には、ホットランナ１４からガイドプレート部１６とガイドピン１５との摺接部への熱伝達を遮断可能なように冷却水通路３５が形成される。言い換えると、ガイドプレート部１６のうち、各ガイドピン１５との摺接部と、ホットランナ１４の挿通孔２６との間を通る冷却水通路３５が形成される。この実施形態では、冷却水通路３５は、図２に示すように、ガイドプレート部１６に設けた下側の凹部２９の内面に一端３５ａを開口し、ガイドプレート部１６の長辺（に沿った）方向に並んで配設される複数（図２でいえば、右側の５本）の締結部材１８ａの直下（締結部材１８ａの延長線上）かつ近傍を通過するように延びている。そして、この冷却水通路３５は、これら複数の締結部材１８ａの直下近傍を通過した後、屈曲してガイドプレート部１６の短辺方向（幅方向）に向けて延び（図４を参照）、さらに長辺方向に屈曲して、平行して配設される複数の締結部材１８ｂの直下近傍を通過した後、再び短辺方向に屈曲し、最後に長辺方向に屈曲して、一端３５ａと同様、凹部２９の内面に他端３５ｂを開口して終了する。

このように、冷却水通路３５は連続しており、一端３５ａから流入した冷却水が上述した経路を通って他端３５ｂから排出されるようになっている。そして、このように冷却水通路３５を形成することで、図２に示すようにガイドプレート部１６を平面視した状態で、リング部３１とガイドプレート部１６との当接部の周囲を取り囲むように、冷却水の流路が形成される。これにより、リング部３１を介したホットランナ１４から上記摺接部への熱伝達を遮断可能としている。

また、上述のように、ランナ保持部１７（ランナブロック３２）が複数の締結部材１８ａ，１８ｂを介してガイドプレート部１６に固定される場合、これら複数の締結部材１８ａ，１８ｂの近傍を通過するように、冷却水の流路が形成される。これにより、締結部材１８ａ，１８ｂを介したランナブロック３２から上記摺接部への熱伝達を遮断可能としている。

以下、上記構成のホットランナユニット１０を用いた射出成形の一例を説明する。まず、図１に示すように、図示しない可動プラテンと可動金型を移動させて、可動金型と固定金型１２との型締めを行う。また、この型締め動作と共に、進退駆動手段２８を駆動させて、ガイドプレート部１６を固定プラテン１１に接近する向きに移動させることで、図４に示すように、ランナ保持部１７を介してガイドプレート部１６と一体化されたホットランナ１４を固定金型１２に向けて前進させ、ホットランナ１４の先端に設けたノズル部２０を固定金型１２のノズル受け部２５に当接させる。この状態から、対応する射出ユニット１３を射出ノズル３６の長手方向に沿って前進させ、図４中の２点鎖線で示すように、ランナブロック３２から延びたノズル受け部３７に所定の力で射出ノズル３６を押し当てる。これにより、射出ユニット１３からの押し当て力が、ノズル受け部３７とランナブロック３２を介してホットランナ１４へと伝達される。この際、射出ユニット１３の移動方向ｄ１と、対応するホットランナ１４の進退方向ｄ２とは一致しておらず、射出ユニット１３からの押し当て力のうち型締め方向に平行な向きの成分（分力）のみが、対応するホットランナ１４へと伝達される。この実施形態では、ランナブロック３２とガイドプレート部１６との隙間３８であって、射出ユニット１３の押し当てによりその幅寸法が狭まる側（図２でいえば左側）に受け部材３９が配設されている。従って、上記押し当て力のうち型締め方向に直交する向きの成分（分力）をこの受け部材３９及びガイドプレート部１６により受けることができ、ホットランナ１４への上記直交成分の伝達を可及的に回避することができる。

このようにしてホットランナ１４へと押し当て力が伝達されると、ホットランナ１４のノズル部２０が固定金型１２のノズル受け部２５に相応の力で押し当てられ、これらノズル部２０とノズル受け部３７とが射出可能なレベルにまで加圧密着した状態となり、ノズルタッチが完了する。よって、この状態から、射出ユニット１３より溶融樹脂を射出することで、射出された溶融樹脂が、ノズル受け部３７及びランナブロック３２内の流路、ホットランナ１４内の流路、および固定金型１２内の流路を通過して図示しないキャビティへと供給される。同様の動作を、例えば図示したホットランナユニット１０と並んで配設される１又は複数組（例えば２組）のホットランナユニット及び射出ユニットについても行うことで（図示は省略）、所定量の溶融樹脂がキャビティに供給される。

以上のように射出動作を行うことで溶融樹脂がキャビティ内に充填され、キャビティに準じた形状のワーク（射出成形品）が成形される。この際、上述したホットランナユニット１０を用いることで、図１に示すように、射出ユニットを型締め方向に対して傾斜させた状態で配置することができる。よって、設置スペースが限られた環境下においても、複数（例えば３個）の射出ユニット１３を固定プラテン１１に隣接して配設することができる。このように複数の射出ユニット１３を使用して射出成形を行えるので、射出ユニット１個当りが負担すべき溶融樹脂の射出流量を減らして、キャビティ内を高速に充填することができる。これにより例えばバンパーやインパネの如き大型射出成形品であっても短時間で成形することが可能となる。

次に、金型を交換する際のホットランナユニット１０の動作を説明する。上述のようにして所定形状のワークの射出成形を１又は複数回実施した後、他形状のワークを同一の射出成形機で成形するために、金型の交換を行う。この場合、固定プラテン１１に取り付けられた固定金型１２を取り外して、他形状のワークに対応した別の固定金型（図示は省略）を取り付けるための作業は、以下の手順で行う。まず、図５に示すように、射出ユニット１３を後方（固定プラテン１１から遠ざかる向き）に移動させ、射出ユニット１３（の射出ノズル３６）とホットランナユニット１０（のノズル受け部２５）との当接状態を解除する。そして、ガイドプレート部１６と固定プラテン１１とに固定した進退駆動手段２８を駆動し、ホットランナ１４をガイドプレート部１６と一体に固定金型１２に対して後退する向きに移動させることで、ホットランナ１４のノズル部２０と固定金型１２のノズル受け部２５との当接状態を解除して、ホットランナ１４を固定金型１２から退避させる。他に射出ユニットが存在する場合、これら他の射出ユニットに対応するホットランナユニットについても上記と同様の動作を行い、固定金型１２から退避させる。然る後、固定金型１２を固定プラテン１１から取り外して水平方向（図５中、下方向）に向けて搬出し、次に射出成形を行うワーク用の金型（固定金型）を搬入し、固定プラテン１１に固定する。これにより、金型の交換が完了する。このようにホットランナ１４を固定プラテン１１内に配設し、かつホットランナ１４が一体化されたガイドプレート部１６を、固定プラテン１１からガイドピン１５に摺接可能に配設した構成を採ることで、ホットランナユニット１０の若干の後退動作のみで、ホットランナ１４との干渉を避けて固定金型１２を固定プラテン１１から取り外すことができる。また、新たな固定金型１２を容易に固定プラテン１１に取り付けることができる。

以上のように金型の交換が終了したら、また上述したように、型締めを行うと共に、進退駆動手段２８の駆動によりホットランナ１４をガイドプレート部１６と一体に移動させ、ホットランナ１４のノズル部２０を固定金型１２のノズル受け部２５に当接させる（図１を参照）。然る後、対応する射出ユニット１３を前進させ、ランナ保持部１７に設けたノズル受け部３７に射出ノズル３６を押し当てることにより、ホットランナ１４のノズル部２０を所要の力で固定金型１２のノズル受け部２５に押し当て、これらノズル部２０とノズル受け部３７とを射出可能なレベルにまで加圧密着させた状態で溶融樹脂の射出を行う。

このようにして、金型の交換と金型ごとの射出成形が繰り返し実施される場合、ホットランナ１４やランナ保持部１７内の流路を介して溶融樹脂が固定金型１２内のキャビティへと供給され続けることになるため、ホットランナ１４からの伝熱によりガイドプレート部１６が膨張し、固定プラテン１１（のガイドピン１５）との摺接部における隙間（摺動隙間）が詰まり、円滑な摺動が妨げられる懸念が生じる。この点、本発明では、ガイドプレート部１６に、ホットランナ１４からガイドプレート部１６とガイドピン１５との摺接部への熱伝達を遮断可能な冷却水通路３５を形成した。上記熱伝達を遮断可能な経路を有する冷却水通路３５を設けることで、この冷却水通路３５に流通させた冷却水が、熱源となるホットランナ１４から上記摺接部への熱伝達経路においてガイドプレート部１６が有する熱を吸収する。これにより、ガイドプレート部１６のうち冷却水通路３５よりも摺接部に近い側での温度上昇を抑えて、摺接部近傍におけるガイドプレート部１６の熱膨張を抑えることができる。従って、摺接部においてガイドプレート部１６とガイドピン１５との間に形成される摺動隙間が詰まる事態を回避して、ガイドプレート部１６の円滑な摺動、ひいてはガイドプレート部１６と一体化されるホットランナ１４の円滑な進退動作を保証することが可能となる。

また、この実施形態では、図２に示すようにガイドプレート部１６を平面視した状態で、リング部３１とガイドプレート部１６との当接部の周囲を取り囲むように、冷却水通路３５を形成するようにしたので、ホットランナ１４側から摺接部側の熱伝達を漏れなく遮断して。ガイドプレート部１６の熱膨張による摺動隙間の詰まりを防止することができる。

さらに、この実施形態では、全ての締結部材（締結ボルト）１８ａ，１８ｂの延長線上となる直下近傍を通過することで、リング部３１とガイドプレート部１６との当接部の周囲を取り囲むように冷却水通路３５を形成するようにした。これにより、上記当接部を介した摺接部への熱伝達をより効果的に抑制できると共に、締結部材１８ａ，１８ｂを介したホットランナ１４側からガイドプレート部１６側への熱伝達をより確実に防止することができる。従って、ガイドプレート部１６の熱膨張を摺動隙間の詰まりに実質的に影響が無いレベルにまで小さくすることができる（後述する解析結果を参照）、ガイドプレート部１６の円滑な摺動を長期にわたって保証することが可能となる。

また、この実施形態では、射出ユニット１３からホットランナ１４内へ射出される溶融樹脂の射出時の温度を極力維持するべく、ホットランナ１４を、固定プラテン１１との間に断熱可能な大きさの隙間を設けた状態で固定プラテン１１内に配設し、かつ、この場合に、ホットランナ１４の先端側に、固定プラテン１１に摺接し、ホットランナ１４と一体に進退可能なガイド部２３を設けるようにした。このように構成することで、ホットランナ１４はその基端側でガイドプレート部１６に固定され、かつその先端側でガイド部２３により固定プラテン１１に対して非接触ながらも摺動自在に支持された状態となる。よって、水平方向に沿って配設したホットランナ１４の先端部（ノズル部２０）が自重による垂れ下がり変形を生じる事態を回避して、言い換えると、ホットランナ１４先端の鉛直方向位置を維持して円滑な進退動作を実現することができる。特に、この実施形態では、ガイド部２３と嵌合する筒状のスリーブ部２４を固定プラテン１１の貫通孔２１に固定し、ホットランナ１４の進退動作範囲内でガイド部２３とスリーブ部２４との摺接を可能としたので、ホットランナ１４の円滑かつ正確な進退動作をより安定して継続実施することが可能となる。

また、この実施形態では、ガイドプレート部のうち摺接部の近傍に凹部を設け、この凹部にガイドプレート部の進退駆動手段を配設するようにした。このように、重量物たる進退駆動手段２８をできる限り摺接部に近づけて配設することにより、特に、ガイドピンとの摺接部におけるガイドプレート部１６の変形量を極力小さくすることができるので、これにより摺動隙間の詰まりを防止してガイドプレート部の円滑な摺動動作を確保することができる。また、ガイドプレート部１６に凹部２９を設けて、この凹部２９内に進退駆動手段２８を配設することで、ガイドプレート部１６の重心までの距離も縮めることができるので、これによっても進退駆動手段２８の自重によるガイドプレート部１６の変形を最小限に留めることが可能となる。

また、この実施形態では、複数（２個）の進退駆動手段２８をそれぞれ凹部２９内に配設した状態におけるこれら進退駆動手段２８の重心がガイドプレート部１６の重心に一致するように、凹部２９の形成位置を設定するようにしたので、比較的重量が大となる油圧シリンダなどの進退駆動手段２８をガイドプレート部１６に固定した際のガイドプレート部１６の歪み（不均一な変形）を防止して、一部の摺接部における摺動隙間の詰まりを防ぐことができる。加えて、この実施形態では、ホットランナ１４と固定金型１２との当接させるまでの前進動作を進退駆動手段２８により行い、より大きな荷重が必要となるノズルタッチ（射出可能な程度の加圧密着状態をホットランナ１４と固定金型１２との間に形成する動作）を射出ユニット１３の駆動装置（図示は省略）で行うようにしたので、進退駆動手段２８を小型化でき、これによってもガイドプレート部１６に作用する重量を低減化して、ガイドプレート部１６の不均一な変形を抑えることが可能となる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明に係るホットランナユニットは上記例示の形態に限定されることなく、本発明の範囲内において任意の形態を採り得る。

例えば、冷却水通路３５の配置態様に関し、上記実施形態では、ランナ保持部１７を構成するリング部３１とガイドプレート部１６との当接部を取り囲むように、冷却水通路３５を形成した場合を例示したが、もちろん、これ以外の形状を採ることも可能である。図６はその一例を示すもので、同図に示す冷却水通路３５は、ガイドプレート部１６に設けた凹部２９の内面に一端３５ａを開口する点（図２を参照）、ガイドプレート部１６の長辺方向に並んで配設される複数の締結部材１８ａ，１８ｂの直下（締結部材１８ａの延長線上）かつ近傍をそれぞれ通過するように延びている点は同じであり、全ての締結部材１８ａ，１８ｂの直下近傍を通過した後、屈曲せずにそのまま下側の凹部２９の内面に他端３５ｂを開口して終了する点で、上記実施形態に示す冷却水通路３５とその経路を異にする。

このように冷却水通路３５を形成した場合であっても、ホットランナ１４からガイドプレート部１６とガイドピン１５との摺接部への熱伝達を遮断可能な位置を冷却水が通過することになる。よって、リング部３１とガイドプレート部１６との当接部を取り囲まなくても、冷却水通路３５より摺接部側での温度上昇を抑えて、摺接部近傍でのガイドプレート部１６の熱膨張を抑えることができる。また、締結部材１８ａ，１８ｂを介してランナ保持部１７をガイドプレート部１６に固定する場合についても、必ずしも締結部材１８ａ，１８ｂの直下かつ近傍を通過するように冷却水通路３５の経路（形状）を定める必要はなく、図示は省略するが、例えば全ての締結部材１８ａ，１８ｂを取り囲むように冷却水通路３５を形成するなど、各々の締結部材１８ａ，１８ｂを介したランナ保持部１７から上記摺接部への熱伝達を遮断可能なように冷却水通路３５を形成すれば問題ない。

また、上述のように、締結部材１８ａ，１８ｂを介してランナ保持部１７をガイドプレート部１６に固定する場合、例えばホットランナ１４の基端を直接ランナ保持部１７（としてのランナブロック３２）に固定する構成を採ることも可能であり、この場合も、上述のように締結部材１８ａ，１８ｂを介したランナ保持部１７から上記摺接部への熱伝達を遮断可能なように冷却水通路３５を形成すれば足りる。また、上記実施形態では、連続する１本の通路（穴）で冷却水通路３５を構成した場合を例示したが、もちろん、これ以外の構成をなす冷却水通路３５を設けるようにしてもよい。例えば図示は省略するが、複数の貫通穴を、ガイドプレート部１６と複数のガイドピン１５との摺接部と、ホットランナ１４の挿通孔２６との間を通過する位置に形成することで、冷却水通路３５を構成するようにしても構わない。

また、以上の説明では、本発明に係るホットランナユニット１０を、型締め方向に対して傾斜させた射出ユニット１３に対して適用した場合を例示したが、もちろん、型締め方向と進退方向が一致する射出ユニット１３に対して適用しても構わない。

また、以上の実施形態では、図示した射出ユニット１３を含む３個の射出ユニットを配設した場合を例示したが、もちろんこれには限定されず、１個又は２個、あるいは４個以上の射出ユニットを具備した射出成形機に適用することも可能である。

また、上記以外の事項についても、本発明の技術的意義を没却しない限りにおいて他の具体的形態を採り得ることはもちろんである。

ガイドプレート部の熱膨張による寸法変化を熱伝導解析により求め、その際のガイドピンとの摺動隙間の変化を算出した。また、この解析を、本発明に係る冷却水通路を設け、その通路に冷却水を流通させた場合（実施例）と、冷却水通路を使用しなかった場合、すなわち上記通路に冷却水を流通させなかった場合（比較例）とでそれぞれ行い、熱膨張による寸法変化量及び摺動隙間の変化量を比較した。

解析モデルとして、図１及び図２に示すホットランナユニット１０のうち、ガイドプレート部１６とその近傍領域に対応するモデルを作成した。図７は解析モデル４０の全体斜視図、図８は解析モデル４０のホットランナ流路４１の中心を通過する幅方向の断面図をそれぞれ示す。これらの図から分かるように、この解析モデル４０においても、上記実施形態と同様、ガイドプレート部４２に、全ての締結ボルト４３の直下近傍を通過し、かつホットランナ流路４１の基端（リング部４４）を取り囲むように冷却水通路４５を形成した。

また、初期温度条件として、ホットランナ流路４１を溶融樹脂と同等の温度（２２０℃）に設定すると共に、冷却水通路４５を流れる冷却水の温度を２０℃とし、かつ雰囲気温度を常温（３０℃）とした。また、断熱部材（リング部４４）と、その他の部品（ガイドプレート部４２、締結ボルト４３、ランナブロック４６）とで熱伝導率（Ｗ／ｍ・ｋ）及び熱膨張係数が異なるよう、各々の材質（汎用鋼材、ステンレス）に応じた値を設定した。熱源（ホットランナ流路４１）の温度が一定と仮定して定常伝熱計算を行った。また、各部品間の隙間は考慮せず（密着状態として）伝熱計算を行った。

上記伝熱計算の結果を図９及び図１０に示す。また、解析モデル４０中の所定位置における算出温度及び熱膨張による寸法変化量を下記の表１及び表２に示す。ここで、図９は、本発明に係る冷却水通路４５に冷却水を流通させた場合における解析モデル４０の温度分布をグレースケールの複数階調（この図示例では１２階調）で表示した平面図（同図（ａ））及び要部断面斜視図（同図（ｂ））である。一方、図１０は、本発明に係る冷却水通路４５を使用しない（冷却水を流通させない）場合における解析モデル４０の温度分布を表示した平面図（同図（ａ））及び要部断面斜視図（同図（ｂ））である。色調が濃い（黒に近い）ほど相対的に高温であり、色調が薄い（白に近い）ほど相対的に低温であることを意味している。

これらの図から分かるように、何れの場合においても、ホットランナ流路４１に直接接触するリング部４４や締結ボルト４３は最も高温になっている。また、冷却水通路４５に冷却水を流通させない場合においては、図１０（ｂ）に示すように、ガイドプレート部４２のうちリング部４４や締結ボルト４３の直下を含む近傍領域は、その板厚全長にわたって非常に高温となっており、かつ、図１０（ａ）これら高温領域から離れたガイドピンとの摺接部４７においても相応の高温を示している。これに対して、冷却水通路４５に冷却水を流通させた場合においては、図９（ｂ）に示すように、リング部４４や締結ボルト４３の直下近傍であっても冷却水通路４５を中心に急激に冷却されていることが分かる。同様に、図９（ａ）に示すように、ガイドピンとの摺接部４７においては、ほぼ雰囲気温度に近い温度に保たれていることが分かる。従って、摺接部４７におけるガイドプレート部４２の熱膨張による寸法変化も小さい。以上のことは、上記表１及び表２に示す算出温度及び寸法変化量からも明らかである。

１０ ホットランナユニット
１１ 固定プラテン
１２ 固定金型
１３ 射出ユニット
１４ ホットランナ
１５ ガイドピン
１６ ガイドプレート部
１７ ランナ保持部
１８ａ，１８ｂ 締結部材
１９ 本体部
２０ ノズル部
２１ 貫通孔
２２ バンドヒータ
２３ ガイド部
２４ スリーブ部
２５ ノズル受け部（固定金型）
２６ 挿通孔
２７ 摺接孔
２８ 進退駆動手段
２９ 凹部
３０ フランジ部
３１ リング部
３２ ランナブロック
３３ 第１環状部
３４ 第２環状部
３５ 冷却水通路
３６ 射出ノズル
３７ ノズル受け部（ランナブロック）
３８ 隙間
３９ 受け部材
４０ 解析モデル
４１ ホットランナ流路（解析モデル）
４２ ガイドプレート部（解析モデル）
４３ 締結ボルト（解析モデル）
４４ リング部（解析モデル）
４５ 冷却水通路（解析モデル）
４６ ランナブロック（解析モデル）
４７ 摺接部（解析モデル）
ｄ１ 移動方向（射出ユニット）
ｄ２ 進退方向（ホットランナ）

Claims (4)

1. 固定プラテン内に配設され、先端に設けたノズル部を前記固定プラテンに取り付けられた固定金型に当接させることで射出ユニットから射出された溶融樹脂を前記固定金型内のキャビティに供給可能なホットランナと、該ホットランナが一体化され、前記固定プラテンに立設した複数のガイドピンに対して摺動可能なガイドプレート部とを具備し、
   前記ガイドプレート部の摺動に伴い、前記ガイドプレート部と一体化された前記ホットランナを前記固定金型に対して進退可能に構成してなる射出成形機用ホットランナユニットにおいて、
   前記ガイドプレート部には、前記ホットランナから前記ガイドプレート部と前記複数のガイドピンとの摺接部への熱伝達を遮断可能なように冷却水通路が形成されていることを特徴とする射出成形機用ホットランナユニット。
2. 前記ホットランナの基端を保持し、複数の締結部材を介して前記ガイドプレート部に固定することで、前記ホットランナと前記ガイドプレート部とを非接触に一体化可能とするランナ保持部をさらに具備し、
   前記冷却水通路が、前記複数の締結部材の近傍を通過することで、前記複数の締結部材を介した前記ランナ保持部から前記摺接部への熱伝達を遮断可能なように形成されている請求項１に記載の射出成形機用ホットランナユニット。
3. 前記ホットランナは、前記固定プラテンとの間に断熱可能な隙間を設けた状態で配設され、前記ホットランナの先端側には、前記固定プラテンに摺接し、前記ホットランナと一体に進退可能なガイド部が設けられている請求項１又は２に記載の射出成形機用ホットランナユニット。
4. 前記ガイドプレート部のうち前記摺接部の近傍には凹部が設けられ、該凹部には、前記ガイドプレート部を前記固定金型に向けて進退駆動させるための進退駆動手段が配設されている請求項１〜３の何れかに記載の射出成形機用ホットランナユニット。