JP4286361B2 - 射出成形用ゲート・キャビティインサート - Google Patents

射出成形用ゲート・キャビティインサート Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全般的には射出成形装置に関し、より詳しくは、それを貫通して延びる一つ若しくは複数の冷却流体流路を有する、一体成形された射出成形用ゲート・キャビティインサートに関する。
【0002】
【従来の技術】
射出成形用のゲート・キャビティインサートであって、冷却流体流路を有するとともに、キャビティの一部を形成し、かつ加熱ノズルからキャビティまで溶融物を運ぶゲートがそれを貫通して延びるものは周知である。
【0003】
例えば、1986年11月11日にBright等に発行された米国特許第4,622,001号は、冷却流体流路若しくはチャンバを有した2ピースのインサートを開示しているが、この冷却流体流路若しくはチャンバは放射方向に内側および外側に交互に延び、冷却流体流路を延長しかつキャビティのより近傍にまで冷却流体を持ち込むことによって冷却性能を改善している。
【0004】
1995年8月22日にGellertに発行された米国特許第5,443,381号は、リブ部分を有した1ピースのゲート・キャビティインサート開示しているが、これらのリブ部分は、冷却流体流れチャンバ若しくは流路を前後方向に交互に延びるようにして、改善された冷却性能およびより高い構造強度を提供している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来構造は、ある種のキャビティ構造およびサイズである種の材料をモールド成形するときには、多くの適用において満足できるものであるが、キャビティおよびゲート領域により一層の追加冷却を提供することが望ましい。
【0006】
従って本発明の目的は、従来技術の短所を少なくとも部分的に克服して、キャビティおよびゲート領域により一層の追加冷却を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、本発明はその一態様において、加熱ノズルとキャビティとの間で金型内に取り付けられる、一体成形された射出成形用ゲート・キャビティインサートを提供する。このゲート・キャビティインサートは、前記ノズルを受け入れる凹部を有した後側表面と、前記キャビティの後面の少なくとも一部を形成する前側表面と、前記後側表面から前記前側表面まで中央部を貫通して前記ノズルから前記キャビティまで溶融物を運ぶためのゲートと、少なくとも一つの冷却流体導入口と少なくとも一つの冷却流体排出口とがそこから内側に延びる外部表面と、前記冷却流体導入口から前記冷却流体排出口まで貫通して延びる少なくとも一つの冷却流体流路とを備える。当該ゲート・キャビティインサート内の前記少なくとも一つの冷却流体流路が、前後方向および内外方向の両方に交互に延び、当該ゲート・キャビティインサートは、内側部分と外側部分とが冶金的に接合されることにより形成され、外側部分がキャビティの表面の一部を形成し、少なくとも一つの冷却流体流路が、外側部分のみを通って延びている。
【0008】
この射出成形用ゲート・キャビティインサートにおいては、前記外側表面が概して円筒状であるようにすることができる。
【0009】
また、この射出成形用ゲート・キャビティインサートにおいては、一対の前記冷却流体導入口と、これらの冷却流体導入口と反対側にある一対の前記冷却流体排出口と、一対の前記冷却流体流路とを有し、かつ前記一対の冷却流体流路は、当該ゲート・キャビティインサートの周りを、前記冷却流体導入口から前記冷却流体排出口まで互いに反対方向に延びるようにすることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
まず最初にマルチキャビティ射出成形システム若しくは装置の要部を示す図1を参照すると、この装置は、加熱ノズル14とキャビティ16との間で金型12内に取り付けられた、本発明の好適な実施形態に係る一体成形されたゲート・キャビティインサート10を有している。
【0011】
前記金型12はその用途に応じて多数のプレートを有することができるが、本実施形態においては、ボルト22によって一体に固定された一つのノズル・リテーナプレート18と一つのバックプレート20、および一つのキャビティ・リテーナプレート24と一つのストリッパプレート26のみが示されて図示を簡略化している。
【0012】
各ゲート・キャビティインサート10は、外側表面28と、後側表面30と、前側表面32と、前記後側表面30から前記前側表面32まで中央部分を貫通して加熱ノズル14からキャビティ16に溶融物を運ぶゲート34とを有している。
【0013】
前記外側表面28は概して円筒状で、その外側に延びる環状フランジ部分36はキャビティリテーナプレート24内の環状座面38に着座し、ゲート・キャビティインサート10を正確に位置決めしている。ゲート・キャビティインサート10の後側表面30は、加熱ノズル14を受け入れるノズル収納部を形成する凹部40を有している。
【0014】
溶融物流路42は、鋼製の溶融物分配マニホルド44内で分岐するとともに、各加熱ノズル14内の中央溶融物孔46を通って、キャビティ16に通じたゲート34に延びている。前記溶融物分配マニホルド44は、円筒状の入口部分48を有するとともに、一体化された電気加熱要素50によって加熱される。
【0015】
前記溶融物分配マニホルド44は、中央位置決めリング52と、溶融物分配マニホルド44と周囲の金型12との間に断熱空気空間56を提供する多数の断熱的で弾力性を有したスペーサ部材54とによって、ノズルリテーナプレート18とバックプレート20との間に取り付けられている。
【0016】
各加熱ノズル14は、一体化された電気加熱要素58と、溶融物分配マニホルド44に当接する後端部60とを有している。この構造においては、螺旋状の刃64と尖った先端66とを有するトーピド(torpedo)62が、各加熱ノズル14内に取り付けられている。各加熱ノズル14は、マニホルドリテーナプレート18内の環状座面70と嵌合するフランジ部68を有している。
このことにより、トーピド62の尖った先端66を有した加熱ノズル14がゲート34に対して同軸となるように、加熱ノズル14を正確に位置決めされるとともに、冷却流体導管74を介してポンプ循環される冷却流体によって冷却される、加熱ノズル14と周囲の金型12との間の断熱空気空間72が形成される。
【0017】
本実施形態においては、ゲート・キャビティインサート10の前側表面32の一部が、キャビティ16の後面78を形成している。また、本実施形態においては、前記キャビティ16は、例えば容器の閉鎖部材を作るためのもので、ゲート・キャビティインサート10と、ストリッパリング82を貫通する金型コア80との間に延在している。前記金型コア80は、中央冷却水路84を通って流れる冷却水によって冷却される。
【0018】
ここで、発明に係るゲート・キャビティインサート10を詳細に示す図2乃至図4を参照する。図2に示すように、ゲート・キャビティインサート10は、概して円筒状の内側部分86と概して円筒状の外側部分88とを有している。
【0019】
前記外側部分88は、通常ステンレス鋼のような適当な鋼材から製造される。前記内側部分86は、好ましくは、より伝導性が高くかつ耐熱衝撃性に優れたH13工具鋼から製造される。
【0020】
図3に示すように、内側部分86は、外側部分88の中央の円柱状開口90内に嵌合する。内側部分86が有する前方に延びた円柱状の先端部分92は、上記ゲート34がそれを貫通するとともに、より小さな円柱状開口94内に嵌合してゲート・キャビティインサート10の前側表面32の一部を形成している。図2及び図3から明らかなように、内側部分86は加熱ノズル14がその内部に延在する凹部40(図1参照)を形成している。
【0021】
ゲート・キャビティインサート10の前記外側部分88は、外側に延びるフランジ部分36から前方に延びた、概して円筒状の外側表面28を有している。本実施形態においては、前記外側部分88は機械加工されて、それを貫通して延びる一対の曲がりくねった冷却流体流路96、98を有している。
【0022】
前記冷却流体流路96、98は、外側表面28から内側に延びる一対の冷却流体導入口100、102(図4参照)から、外側表面28まで外側に延びる一対の冷却流体排出口104、106(図2参照)まで延びている。
【0023】
図2及び図4に示すように、前記冷却流体排出口104、106は前記冷却流体導入口100、102の反対側にあり、かつ一対の冷却流体流路96、98はゲート・キャビティインサート10の周りを互いに反対方向に延びている。
【0024】
また、図4を参照すると、一対の冷却流体導入口100、102およびそれらの間に設けられた薄い隔壁108は、キャビティリテーナプレート24を貫通して延びて水の様な適切な冷却流体を受け入れる冷却流体導管110(図1参照)に芯合わせされている。
【0025】
図2に示すように、一対の冷却流体排出口104、106もまた、それら間に薄い隔壁112を有するとともに、キャビティリテーナプレート24を貫通して延びて冷却流体を受け入れる他の冷却流体導管114(図1参照)と芯合わせされている。前記隔壁108、112は、それぞれ流れ絞りを回避するナイフエッジ109、113を有している。
【0026】
一対の冷却流体流路96、98の曲がりくねった流路116、118は、図4および図5に最も良く示されている。各冷却流体流路96、98はそれぞれ、最初に円周方向に短い距離だけ延びた後、短い距離だけ後方に延び、次いで流路のU字形部分120を通って内側および外側に延び、その後短い距離だけ前方に戻り、最後に再び円周方向に延びる。
【0027】
図示した構造においては、上述した流路の繰り返し経路若しくはパターンは、各冷却流体導入口100、102と冷却流体排出口104、106との間でそれぞれ3回繰り返される(図5参照)。この冷却流体流路96,98の前後方向および内外方向の両方に交互に延びる経路若しくはパターンは、流路長を延長し、乱流を増やし、キャビティ16(図1参照)のより近傍に流路を持ち込むという利点をもたらすとともに、その全てが冷却効率を改善しつつ、絶えず高いクランプ圧力を受ける金型の構造上の強度を維持する。
【0028】
ゲート・キャビティインサート10は、図2及び図3に示すように、外側部分88内に内側部分86を挿入することによって製造される。それらの接合部に沿ってニッケル合金鑞付けペーストが塗布され、かつ真空炉内において前記ニッケル合金の融点より高い華氏約1925度(摂氏約1052度)まで徐々に加熱される。炉が加熱されるにつれて、実質的に全ての酸素を取り除くために比較的高い真空度まで炉内は真空引きされ、次いでアルゴンガス若しくは窒素ガス等の不活性ガスによって部分的に満たされる。
【0029】
ニッケル合金の融点に達すると前記ニッケル合金鑞付けペーストが溶けて、内側部分86の外側表面122と外側部分88の内側表面124との間に流れる。ニッケル合金は外側表面122と内側表面124との間に毛管現象によって拡がり、内側部分86と外側部分88とを鑞付けして、一体成形されたゲート・キャビティインサート10を形成する。
【0030】
このように真空炉内で両者を鑞付けすることは、鋼材に対するニッケル合金の冶金的な接合をもたらし、インサート10の強度を最大にしかつ冷却水の漏洩を防止する。
【0031】
使用に際して、射出成形装置若しくはシステムは図1に示されるように組み立てられる。図示の容易さのためにただ一つのキャビティ16だけが示されているが、溶融物分配マニホルド44は通常、その用途に応じて多数のキャビティ16に延びるより多くの溶融物流路の分岐を有する。
【0032】
溶融物分配マニホルド44および加熱ノズル14内の電気加熱要素50,58に電力が印加され、予め定められた動作温度にそれらを加熱する。水若しくはその他の適切な冷却流体が予め定められた温度で中央冷却水路84および冷却流体導管74,110に供給され、金型12とゲート・キャビティインサート10を冷却する。
【0033】
次いで、熱くて加圧された溶融物がモールド成形機(図示せず)から中央導入口126を介し、予め定められたサイクルに従って通常の方法で溶融物流路42内に射出される。溶融物は、加熱ノズル14およびゲート34内の中央溶融物孔46を通ってキャビティ16内に流れ込む。キャビティ16が一杯になると、充填のために射出圧がしばらく保持され、次いで解放される。
【0034】
短い冷却期間の後、金型12は成型品を放出するために開かれる。放出の後、金型12は閉じられ、かつキャビティ16を再充填するために溶融物射出圧力が再負荷される。この成形サイクルは、キャビティ16のサイズおよびモールド成形する材料の種類に応じた頻度で連続的に繰り返される。
【0035】
本発明の好適な実施例に関して、冷却流体流路を有した射出成形用の一体成形ゲート・キャビティインサートを説明したが、当業者が理解するように、かつ特許請求の範囲に定義されるように、本発明の範囲から離れることなしに種々の他の変更態様が可能であることは明白である。
【0036】
例えば、他の実施形態においては、上述したものと同様の繰り返し経路若しくはパターンを有するただ一つの流路のみが、ゲート・キャビティインサート10の周りを導入口から排出口まで延びるようにすることができる。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、ゲート・キャビティインサート内の少なくとも一つの冷却流体流路が、前後方向および内外方向の両方に交互に延びるようにすることで、ゲート・キャビティインサートにおける冷却を改善し、キャビティおよびゲート領域により一層の追加冷却を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るゲート・キャビティインサートを示すマルチキャビティ射出成形システムの要部断面図。
【図2】図1に示したゲート・キャビティインサートの内側部分と外側部分とを分解した状態で示す斜視図。
【図3】図1に示したゲート・キャビティインサートを組み立てた状態で示す断面図。
【図4】図3中に示した4‐4線に沿ったゲート・キャビティインサートの断面図。
【図5】図1に示したゲート・キャビティインサート内を通る冷却流体流路の概略図。
【符号の説明】
10 ゲート・キャビティインサート
12 金型
14 加熱ノズル
16 キャビティ
28 外側表面
30 後側表面
32 前側表面
34 ゲート
40 凹部
72 断熱空気空間
78 後面
80 金型コア
86 内側部分
88 外側部分
90 円柱状開口
92 先端部分
94 円柱状開口
96,98 冷却流体流路
100,102 冷却流体導入口
104,106 冷却流体排出口
108 隔壁
109 ナイフエッジ
110 冷却流体導管
112 隔壁
113 ナイフエッジ
114 冷却流体導管
116 流路
118 流路
120 U字形部分
122 外側表面
124 内側表面

Claims (12)

  1. 加熱ノズルとキャビティとの間で金型内に取り付けられる、一体成形された射出成形用ゲート・キャビティインサートであって、
    前記ノズルを受け入れる凹部を有した後側表面と、
    前記キャビティの後面の少なくとも一部を形成する前側表面と、
    前記後側表面から前記前側表面まで中央部を貫通して前記ノズルから前記キャビティまで溶融物を運ぶためのゲートと、
    少なくとも一つの冷却流体導入口と少なくとも一つの冷却流体排出口とがそこから内側に延びる外側表面と、
    前記冷却流体導入口から前記冷却流体排出口まで貫通して延びる少なくとも一つの冷却流体流路と、
    を備えるゲート・キャビティインサートにおいて、
    当該ゲート・キャビティインサート内の前記少なくとも一つの冷却流体流路が、前後方向および内外方向の両方に交互に延び、
    当該ゲート・キャビティインサートは、内側部分と外側部分とが冶金的に接合されることにより形成され、
    外側部分がキャビティの表面の一部を形成し、
    少なくとも一つの冷却流体流路が、外側部分のみを通って延びていることを特徴とする射出成形用ゲート・キャビティインサート。
  2. 前記外側表面が円筒状であることを特徴とする請求項1に記載のゲート・キャビティインサート。
  3. 一対の前記冷却流体導入口と、これらの冷却流体導入口と反対側にある一対の前記冷却流体排出口と、一対の前記冷却流体流路とを有し、かつ前記一対の冷却流体流路は、当該ゲート・キャビティインサートの周りを、前記冷却流体導入口から前記冷却流体排出口まで互いに反対方向に延びることを特徴とする請求項2に記載の射出成形用ゲート・キャビティインサート。
  4. ノズルと、
    ノズルに隣接して設けられたゲート・キャビティインサートと、を備え、
    ゲート・キャビティインサートは、冶金的に接合された内側部分と外側部分とを有し、
    内側部分は、キャビティに通じているゲートを含み、
    外側部分は、キャビティの表面の一部を形成し、ゲート周囲で放射状および環状に延びている少なくとも一つの冷却流体流路を有することを特徴とする射出成形金型
  5. ゲート・キャビティインサートの内側部分は、少なくとも1つの流体流路を少なくとも部分的に塞ぐ外側表面を有することを特徴とする請求項4に記載の射出成形金型
  6. ゲート・キャビティインサートは金型内に取り付けられており、
    金型は、外側部分と当接しており、少なくとも1つの流体流路を少なくとも部分的に塞ぐことを特徴とする請求項4に記載の射出成形金型
  7. 内側部分は、外側部分よりも熱伝導性の高い材料からなることを特徴とする請求項4に記載の射出成形金型
  8. 少なくとも1つの流体流路は、通過する冷却流体の流れが乱流となる構造を有することを特徴とする請求項4に記載の射出成形金型
  9. ノズルと、
    ノズルに隣接して設けられたゲート・キャビティインサートと、を備え、
    ゲート・キャビティインサートは、外側部分と当接している内側部分を有し、
    内側部分は、キャビティに通じているゲートを含み、
    外側部分は、キャビティの表面の一部を形成し、ゲート周囲で放射状および環状に延びている少なくとも一つの冷却流体流路を有することを特徴とする射出成形金型
  10. 内側部分と外側部分とが冶金的に接合されることを特徴とする請求項9に記載の射出成形金型
  11. 溶融物分配マニホルドから延びている複数のノズルと、
    各ノズルに隣接して設けられたゲート・キャビティインサートと、を備え、
    各ゲート・キャビティインサートは、内側部分と外側部分とを有し、
    内側部分は、キャビティに通じているゲートを含み、
    外側部分は、キャビティの表面の少なくとも一部を形成し、ゲート周囲で放射状および環状に延びている少なくとも一つの冷却流体流路を有することを特徴とする射出成形金型
  12. キャビティの表面の一部を形成し、キャビティに通じているゲート周囲で放射状および環状に延びている少なくとも一つの冷却流体流路を有することを特徴とするゲート・キャビティインサートの外側部分。
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