JP2788324B2 - ガス閉鎖弁および該ガス閉鎖弁を備えたプラスチツク加工設備を制御する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、閉鎖された中空室を有するプラスチック射
出成形品を製造するための、ヘッドを備えたプラスチッ
ク射出成形機と射出成形工具とから構成されたプラスチ
ック加工設備に用いられるガス閉鎖弁であって、 イ）弁ケーシングが設けられていて、該弁ケーシングが
射出成形工具内に定置に組み込まれているか、またはプ
ラスチック射出成形機のヘッドに組み込まれたニードル
閉鎖ノズルの可動の閉鎖ニードルを形成しており、 ロ）前記弁ケーシング（30）の軸方向の孔（32,33,35）
が設けられていて、該孔内に弁ニードル（40）が、ばね
プレロードをかけられた状態で可動に支承されており、
該弁ニードルが前記弁ケーシングと共に弁座を形成して
おり、該弁座が前記弁ニードルの閉鎖された状態で、外
方から接触する、可塑化されかつ場合によっては加圧下
にあるプラスチック材料に対して材料密にシールされて
いる 形式のものに関する。

さらに本発明はこのような形式のガス閉鎖弁を備えた
プラスチック加工設備を制御する方法に関する。

［従来の技術］ 閉鎖された中空室を有するプラスチック射出成形品を
製造するためには、射出成形工具の型キャビティを、そ
の周壁が所望の材料厚で覆われる程度にまでしか、可塑
化されたプラスチック材料で充填しないことが必要であ
る。このためには、1000バール以上までの圧力を有する
ガスの注入によって、部分的にプラスチック材料で充填
された型キャビティ内にガス泡が形成され、このガス泡
は装入されたプラスチック材料を型キャビティの周壁に
全ての側で圧着させる。プラスチック材料が前記周壁に
付着するやいなや、注入されたガスはアキュムレータに
戻され、これによりガスが節約されると同時に、環境の
ガス汚染が回避される。ガス戻しが行なわれた後に、射
出成形品をシールするために、この射出成形品の開口
（一般に中空のスプル部分）は可塑化されたプラスチッ
ク材料の供給によって閉鎖される。

可塑化されたプラスチック材料を調量して注入するた
めに、プラスチック射出成形機の押出ヘッドの前方に
は、調量ヘッドが設置され、この調量ヘッドは射出成形
工具の型キャビティ内への流出側にニードル閉鎖ノズル
を備えている。付加的なガス注入のためには、ニードル
閉鎖ノズルの閉鎖ニードルに軸方向に延びるガス通路を
設けることが考えられ、この場合このガス通路は外部に
位置するガス閉鎖弁を介してアキュムレータに接続され
ている。しかしながらこのようなガス通路には、ガス流
の遮断時に可塑化されたプラスチック材料が侵入するお
それがあり、このようなプラスチック材料はガス閉鎖弁
の開放時に型キャビティに投入されて、完成した射出成
形品にたてすじの形成を生ぜしめる。さらに、射出成形
機を全充填された中実の射出成形品の製造（つまりガス
注入なし）のために使用したい場合には、軸方向に孔を
有する閉鎖ニードルがその都度、軸方向孔を有しない閉
鎖ニードルと交換されなければならない。

［発明が解決しようとする課題］ したがって本発明の課題は冒頭で述べた形式のガス閉
鎖弁を改良して、1000バールの範囲の極めて高いガス圧
でも、たてすじの形成を確実に回避し、かつ全充填され
た射出成形品の製造に切り換える場合に組換えを必要と
しないようなガス閉鎖弁を提供することである。さら
に、本発明の課題はこのようなガス閉鎖弁を備えたプラ
スチック加工設備を制御する有利な方法を提供すること
である。

［課題を解決するための手段］ この課題を解決するために、本発明の構成では、冒頭
で述べた形式のガス閉鎖弁において、 弁ケーシングに設けられた軸方向の孔が、射出成形工
具の型キャビティに対するガス注入およびガス戻しを行
うためのガス圧系に接続されており、該ガス圧系が、ガ
ス圧形成部分と、ガス圧貯え部分と、プラスチック射出
成形機のヘッドおよび／または射出成形工具に通じたガ
ス供給導管とを有しており、 弁ケーシングに設けられた軸方向の孔内で弁ニードル
の軸方向の延長上に、制御ピストンが自由に運動可能に
支承されており、該制御ピストンが、弁ケーシングに設
けられた軸方向の孔の内部で作業容量をガス圧系に対し
て閉鎖しており、ただし制御ピストンは弁ケーシングに
対して規定のギャップを有していて、該ギャップによ
り、作業容量とガス圧系との間に規定の漏れが形成され
るようになっており、 制御ピストンの直径が弁ニードルの直径よりも大きく
設定されていて、該弁ニードルの軸方向の端部に、ガス
注入段階においてガス圧系のガス圧が、可塑化されたプ
ラスチック材料の圧力とばねプレロードとに抗して弁ニ
ードルを開放する方向で作用するようになっており、さ
らに、部分的にプラスチック材料で充填された射出成形
工具内に注入されたガス泡をガス圧系に戻すためのガス
戻しを行う際に、制御ピストンが、弁ニードルの軸方向
の端部に、射出成形工具内に注入されたガス泡のガス圧
とばねプレロードとに抗して弁ニードルを開放する方向
で作用するようにした。

さらに、上記課題を解決するために本発明の方法で
は、このようなガス閉鎖弁を備えたプラスチック加工設
備を制御する方法において、制御ピストンと弁ニードル
とを、弁座を閉鎖する出発位置により迅速に戻すため
に、ガス戻しの終了後に規定の時間間隔をおいて前記作
業容量を排気するようにした。

［発明の効果］ 本発明の思想は、1000バールの範囲の極めて高い圧力
においても確実に作動するような、閉鎖ニードルの前述
した軸方向のガス案内通路のための構造的に単純な閉鎖
手段を提供することに基づいている。本発明によるガス
閉鎖弁はプラスチック射出成形機の調量ヘッドの閉鎖ニ
ードルにも、射出成形工具にも組み込むことができる。

［実施例］ 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明す
る。

第１図に符号10で示されたプラスチック加工設備はプ
ラスチック射出成形機10aと、２つの部分から成る射出
成形工具16と、不活性の圧縮ガス、例えば窒素のための
ガスタンク13a,13bを備えたガス圧系13とを有してい
る。前記圧縮ガスは1000バール以上までの高い圧力下に
あってよい。射出成形機10aは出口側端部に調量ヘッド1
1を有しており、この調量ヘッドはハイドロリック式の
駆動装置12を介して制御される。

ガスタンク13a,13bはアキュムレータ14,15と接続され
ており、これらのアキュムレータはポンプ13cによって
調整可能な容量を供給される。この圧力供給回路には比
例弁17が設けられており、この比例弁は材料圧センサ70
（第２図）を介して、択一的に設けられたガス供給導管
19,20における、流出するプラスチック材料の圧力に関
連したガス圧の制御を可能にする。ガス供給導管19,20
は第２図および第３図に詳しく示したガス閉鎖弁18に通
じており、このガス閉鎖弁は調量ヘッド11または射出成
形工具16に組み込まれている。射出成形工具16に組み込
む場合に、ガス閉鎖弁18は第１図に示したように直接に
射出成形工具16の型キャビティ16aに開口する。調量ヘ
ッド11と、この調量ヘッドに組み込まれたガス閉鎖弁18
とは射出成形工具16のスプル16bに開口する。

第２図および第３図に示した原理的な実施例におい
て、ガス閉鎖弁18はその弁ケーシング30と共に調量ヘッ
ド11のニードル閉鎖ノズルの往復運動可能な閉鎖ニード
ルを形成している。このために、他の部分においては円
筒状の弁ケーシング30がその前端部においては円錐状に
先細りにされており、これにより、他の部分においては
円筒状の調量ヘッド孔22の対応する円錐面21と共に、前
記調量ヘッド孔の円筒状の流出開口24への移行部23にお
いて、可塑化されたプラスチック材料のための密に閉鎖
する弁座が形成される。可塑化されたプラスチック材料
はプラスチック射出成形機10aの押出し機から矢印26aの
方向に通路26を介して調量ヘッド孔22に供給される。円
筒状の流出開口24は射出成形工具16（第１図）のスプル
16bに整合して移行している。弁ケーシング30はロッド2
7を介してハイドロリック式の駆動装置12によって調量
ヘッド孔22内を軸方向に前後に移動させられる。

可塑化されたプラスチックの圧力は移行部23の範囲で
材料圧センサ70を用いて測定され、この材料圧センサの
圧力信号は既述したように、材料圧に関連してガス圧を
制御するための比例弁17（第１図）に供給される。

調量ヘッド孔22内でのガス閉鎖弁18の往復運動は前記
駆動装置12のロッド27（概略的にのみ示す）を介して行
なわれる。

前記ガス閉鎖弁18をガス供給導管19と接続するため
に、弁ケーシング30の円筒状の外面は第１の環状溝30a
を有しており、この環状溝の長さは調量ヘッド孔22内で
のガス閉鎖弁18の行程に相当しているので、ガス閉鎖弁
18のいかなる位置においても、第２図および第３図に示
した弁ケーシング30の両極端位置から判かるように、ガ
ス供給導管19と弁ケーシング30内部に設けられた半径方
向の接続通路30bとの間は接続されている。

ガス閉鎖弁18の弁ケーシング30は軸方向の多段の盲孔
を有しており、この場合、孔直径は盲孔底部において最
大に形成されていて、弁ケーシング30の円錐状に先細り
にされた前端部の範囲に位置する孔開口部において最小
に形成されている。孔直径が段付けされていることに基
づき、弁ケーシング30の内部には円筒状の３つの室、つ
まり前方の室32と中央の室33と後方の室35とが生ぜしめ
られる。

後方の室35には作業ガス用アキュムレータ61が開口し
ており、この作業ガス用アキュムレータはガス供給導管
19によってガスを供給される（後で述しく説明する）。
ガス閉鎖弁18のいかなる位置においても作業ガス用アキ
ュムレータ61と後方の室35との間の接続を得るために、
弁ケーシング30の円筒状の外面は第２の環状溝30cを有
しており、この環状溝の長さは同じくガス閉鎖弁18の行
程に相当している。第２の環状溝30cは接続通路30dを介
して後方の室35と接続されている。

後方の室35には制御ピストン60が自由に運動可能に支
承されており、この場合、接続通路30dは制御ピストン6
0の裏側で後方の室35に開口している。第３図に示した
制御ピストン60の後方の終端位置においても、制御ピス
トンの後面に作用する押圧力を保証するために、制御ピ
ストン60は裏面に旋削部を有しており、この旋削部の肩
部は接続通路30dの前縁部と整合している。制御ピスト
ン60は後方の室35と作業ガス用アキュムレータ61とに存
在する作業ガス容量34をガス圧系13に対して閉鎖してお
り、このガス圧系は、所属する接続通路30bが中央の室3
3に開口していることに基づき、作業ガス容量34の押圧
力に抗する制御ピストン前面に作用する押圧力を形成し
ている。しかしながら、制御ピストン60はガス圧系13か
ら作業ガス容量34を完全にはシールしておらず、それど
ころかこの制御ピストン60は弁ケーシング30に対して規
定のギャップ（図示しない）を有しており、これにより
前記室33,35の間に規定の漏れが形成される。さらに制
御ピストン60の中心には、孔62が設けられており、この
孔内には逆止弁63が位置しているので、制御ピストン60
の前後のガス圧は静的な状態において等しくなる。

前方の室32と中央の室33には弁ニードル40が延びてお
り、この弁ニードルの二重円錐形のヘッド41はその後側
の円錐面42で、前方の室32の円錐状に拡張された開口部
31と共に材料密な弁座を形成している。第３図に示した
弁座の閉鎖状態において、弁ニードルヘッド41の前側の
円錐面は弁ケーシング30の円錐状に先細りにされた前端
部と共に、一貫して延びる閉鎖された円錐体を形成して
いる。この位置において、室32,33,35、ひいてはガス圧
系13も、可塑化されたプラスチック材料の侵入に対して
信頼性よくシールされており、このプラスチック材料は
通路26を介して、調量ヘッド11のケーシングと、引き戻
された弁ケーシング30との間の開放された弁座を通って
型キャビティ16aのスプル16bに流入することができる。

中央の室33内には圧縮ばね50が位置しており、この圧
縮ばねは弁ニードル40の軸部を取り囲んでいて、一方に
おいては前方の室32と中央の室33との移行部における肩
部に支持されていて、他方においては弁ニードル40の後
端部に設けられたプレッシャプレート43に支持されてい
る。圧縮ばね50は弁ニードル40に閉鎖方向でのプレロー
ドをかけており、この場合、弁ニードル40は次の場合に
のみ開く。

イ）ガス供給時に、プレッシャプレート43の裏面に作用
するガス圧系13のガス圧が弁ニードルヘッド41に作用す
る材料圧とばねプレロードとからの総和よりも大きい場
合（プレッシャプレート43に当接していない制御ピスト
ン60の位置において）、または ロ）ガス戻し時に、制御ピストン60が極めて大きな差圧
にさらされて、制御ピストン60がプレッシャプレート43
に向かって移動して、ばねプレロードと弁ニードルヘッ
ド41に作用するプラスチック材料の圧力とに抗して弁ニ
ードル40をシフトする場合。

弁ニードル40の開放に関する前記の択一的な可能性
イ）およびロ）を以下に詳しく説明する； ガス供給時（可能性イ））に、ガス供給導管19の圧縮
ガスは室32,35と開放された弁ニードル40（第２図）と
を介して、型キャビティ16a内にあらかじめ搬入された
可塑化されたプラスチック材料の中心に流れ込み、この
場合、材料供給はガス供給の時点で、弁体として働く弁
ケーシング30と調量ヘッド孔22の円錐面21との間の閉鎖
された弁座によって中断されている。ガス供給に基づ
き、型キャビティ16a内にはガス泡37が形成し（第１
図）、このガス泡は充填されたプラスチック材料を均一
にかつ全ての側で型キャビティ16aの周壁に圧着させ
る。それと同時に、ガス供給時に前記圧縮ガスは逆止弁
63の戻し力に抗して抗62を介して後方の室35に流入し、
さらに制御ピストン60と弁ケーシング30との間の規定の
ギャップを介しても後方の室35に流入し、さらにこの場
所から作業ガス用アキュムレータ61に流入する。この場
合に圧力は制御ピストン60の前後で等しい大きさとな
る。

ガス供給の終了後に、ガス泡37に集められた圧縮ガス
はガス圧系13に戻される。このために、ガス圧系13は排
気され、これによりまず弁ニードル40が、この場合に優
勢となる圧縮ばね50のプレロードによって閉鎖位置に移
動させられる。続いて、制御ピストン60の裏面に比較的
高い圧力が加わることに基づき（作業ガス容量34）、こ
の制御ピストンは弁ニードル40に向かって移動させられ
て、再びこの弁ニードル40を開放する。これによって、
ガスはガス泡37からガス圧系13に流出することができ
る。さらに、ガス供給導管19に対して圧力差が存在する
場合、ガスは作業ガス容量34から制御ピストン60と弁ケ
ーシング30との間の規定のギャップを介してしかガス圧
系13に流出することができないので、ガス泡37にガスが
存在する限り、制御ピストン60は弁ニードル40を開放す
る位置に留まる。すなわち、ガスが完全に射出成形工具
16からガス圧系13もしくはアキュムレータ14,15に戻さ
れるまで、弁ニードル40は開放されたままとなる訳であ
る。残留圧が存在する場合、引き続き作業ガス用アキュ
ムレータ61は排気弁を介して環境に排気される。これに
よって、ガス閉鎖弁18は再び出発位置に戻る。次いで、
ガス閉鎖弁18を第３図に示した位置に引き戻すことによ
って射出成形工具の次の充填を開始することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガス閉鎖弁を２つの択一的な組込
み位置で備えているプラスチック加工設備を示す図、第
２図は本発明によるガス閉鎖弁を開放された運転状態で
示す縦断面図、第３図は第２図に示したガス閉鎖弁を閉
鎖された運転状態で示す縦断面図である。 10……プラスチック加工設備、10a……プラスチック射
出成形機、11……調量ヘッド、12……駆動装置、13……
ガス圧系、13a,13b……ガスタンク、13c……ポンプ、1
4,15……アキュムレータ、16……射出成形工具、16a…
…型キャビティ、16b……スプル、17……比例弁、18…
…ガス閉鎖弁、19,20……ガス供給導管、21……円錐
面、22……調量ヘッド孔、、23……移行部、24……流出
開口、26……通路、26a……矢印、27……ロッド、30…
…弁ケーシング、30a……環状溝、30b……接続通路、30
c……環状溝、30d……接続通路、32,33……室、34……
作業ガス容量、35……室、37……ガス泡、40……弁ニー
ドル、41……弁ニードルヘッド、42……円錐面、43……
プレッシャプレート、50……圧縮ばね、60……制御ピス
トン、61……作業ガス用アキュムレータ、62……孔、63
……逆止弁、70……材料圧センサ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】閉鎖された中空室を有するプラスチック射
   出成形品を製造するための、ヘッド（11）を備えたプラ
   スチック射出成形機（10a）と射出成形工具（16）とか
   ら構成されたプラスチック加工設備（10）に用いられる
   ガス閉鎖弁であって、 イ）弁ケーシング（30）が設けられていて、該弁ケーシ
   ングが射出成形工具（16）内に定置に組み込まれている
   か、またはプラスチック射出成形機（10a）のヘッド（1
   1）に組み込まれたニードル閉鎖ノズルの可動の閉鎖ニ
   ードルを形成しており、 ロ）前記弁ケーシング（30）の軸方向の孔（32,33,35）
   が設けられていて、該孔内に弁ニードル（40）が、ばね
   プレロードをかけられた状態で可動に支承されており、
   該弁ニードルが前記弁ケーシング（30）と共に弁座を形
   成しており、該弁座が前記弁ニードル（40）の閉鎖され
   た状態で、外方から接触する、可塑化されかつ場合によ
   っては加圧下にあるプラスチック材料に対して材料密に
   シールされている 形式のものにおいて、 弁ケーシング（30）に設けられた軸方向の孔（32,33,3
   5）が、射出成形工具（16）の型キャビティ（16a）に対
   するガス注入およびガス戻しを行うためのガス圧系（1
   3）に接続されており、該ガス圧系が、ガス圧形成部分
   （13c）と、ガス圧貯え部分（13a,13b）と、プラスチッ
   ク射出成形機（10a）のヘッド（11）および／または射
   出成形工具（16）に通じたガス供給導管（19,20）とを
   有しており、 弁ケーシング（30）に設けられた軸方向の孔（32,33,3
   5）内で弁ニードル（40）の軸方向の延長上に、制御ピ
   ストン（60）が自由に運動可能に支承されており、該制
   御ピストンが、弁ケーシング（30）に設けられた軸方向
   の孔（32,33,35）の内部で作業容量（34）をガス圧系
   （13）に対して閉鎖しており、ただし制御ピストン（6
   0）は弁ケーシング（30）に対して規定のギャップを有
   していて、該ギャップにより、作業容量（34）とガス圧
   系（13）との間に規定の漏れが形成されるようになって
   おり、 制御ピストン（60）の直径が弁ニードル（40）の直径よ
   りも大きく設定されていて、該弁ニードルの軸方向の端
   部に、ガス注入段階においてガス圧系（13）のガス圧
   が、可塑化されたプラスチック材料の圧力とばねプレロ
   ードとに抗して弁ニードル（40）を開放する方向で作用
   するようになっており、さらに、部分的にプラスチック
   材料で充填された射出成形工具（16）内に注入されたガ
   ス泡（37）をガス圧系（13）に戻すためのガス戻しを行
   う際に、制御ピストン（60）が、弁ニードル（40）の軸
   方向の端部に、射出成形工具（16）内に注入されたガス
   泡（37）のガス圧とばねプレロードとに抗して弁ニード
   ル（40）を開放する方向で作用するようになっているこ
   とを特徴とするガス閉鎖弁。
2. 【請求項２】請求項１記載のガス閉鎖弁を備えたプラス
   チック加工設備を制御する方法において、制御ピストン
   （60）と弁ニードル（40）とを、弁座を閉鎖する出発位
   置に、より迅速に戻すために、ガス戻しの終了後に規定
   の時間間隔において前記作業容量（34）を排気すること
   を特徴とする、ガス閉鎖弁を備えたプラスチック加工設
   備を制御する方法。
3. 【請求項３】作業容量（34）を排気した後に、中空室を
   取り囲む成形品の開口を規定量の可塑化されたプラスチ
   ック材料の装入によって閉鎖する、請求項２記載の方
   法。