JP2006517148A - 射出成形品を製造するための方法及び射出成形鋳型のためのニードル遮断ノズル - Google Patents

Abstract

射出成形鋳型のためのニードル遮断ノズル（１０）は、流動性の溶湯（Ｓ）を鋳型空隙部（５０）内に導入するために、終端側を遮断ニードル（３０）によって閉鎖可能である射出ノズル（２０）を有する。この遮断ニードル内に注入路（６０）が延在し、この注入路は、流体（Ｆ）を鋳型空隙部（５０）内に導入された溶湯（Ｓ）内に導入するために排出口（６２）において合流する。この排出口は、溶湯遮断ニードル（３０）の端面（３４）に導入されており、溶湯遮断ニードル（３０）内で軸方向に運動可能な流体遮断ニードル（６４）によって閉鎖可能である。溶湯遮断ニードル（３０）は、駆動機構（４０）によって開放位置から第１及び第２の閉鎖位置に移動することができる。この場合、遮断ニードル（３０）のシリンダ状の遮断部分（３３）は、正確に適合するようにシール座（Ｄ）に係合し、このシール座は、好ましくは射出ノズル（２０）又はノズル尖端部（２３）に形成されている。流体の注入のために、溶湯遮断ニードル（３０）は、第１の閉鎖位置に移動され、その際、この溶湯遮断ニードルは、そのノズル側の端部（３２）で、流体（Ｆ）のための排出口（６２）が鋳型空隙部（５０）内に導入された溶湯（Ｓ）内に位置する限り、鋳型空隙部（５０）内に突出する。流体を注入した後、必要な場合に射出ノズル（２０）から溶湯（Ｓ）が再供給され、流体の注入によって条件付けされた注入穴（Ｉ）内に導入される。このため、溶湯遮断ニードル（３０）は、その第２の閉鎖位置に移動され、注入穴（Ｉ）は、再供給された溶湯（Ｓ）で閉鎖される。

Description

本発明は、請求項１の上位概念による射出成形品を製造するための方法並びに請求項１２の上位概念によるこの方法を実施するための射出成形鋳型のためのニードル遮断ノズルに関する。

異なった肉厚の部分を有する射出成形品の場合、しばしば、厚く形成された領域は、内側が、薄くもしくは扁平に設計されている領域よりもゆっくりと冷えるという問題がある。従って、未だ十分に凝固していない部分は、収縮に基づいて、鋳型空隙部から剥がれるか、又は陥没することさえもあり、これは、仕上がった射出成形品に引け巣及び空胞を生じさせる。

これを回避するために、金属溶湯を鋳型空隙部内に射出した後、気体又は液体−以下では一般的に流体と言う−を流動性の溶湯内に導入することで、空洞が射出成形品内に生じることが公知である。注入された流体は、射出成形材料が十分な強度に達するまで、鋳型の壁と接触するこの射出成形材料に圧力を加える。これにより、鋳型空隙部の輪郭が正確に再現される。その上、流体は、溶湯を内側から冷却して、射出成形品の肉厚に形成された領域も急速に硬化させる。収縮は、有効に回避される。射出成形機のサイクルタイムを向上させることができる。

流体を注入するため、鋳型空隙部の所定の個所に通常は中空ニードルが導入され、この中空ニードルを経て、流体は流入することができる（例えば特許文献１参照）。しかしながら、ここでの欠点は、鋳込み個所以外に、仕上がった射出成形品に可視の注湯個所が残っており、これが必ずしも望ましくないということである。

従って、特許文献２は、流体（ここでは気体）が軌道機構によって開閉位置へと運動可能な遮断ニードルを介して供給されるように、溶湯通路内で軸方向に可動に支承された遮断ニードルを有するホットランナノズルを形成することを提案する。後者は、このために中央の長手方向孔を備え、この長手方向孔は、そのノズル側の端部において０．１ｍｍ以下の幅の流出間隙（環状間隙）で終わり、その他方の端部において気体圧力ラインと接続されている。遮断ニードルにより溶湯通路を閉鎖した直後、即ち、合成物質溶湯を射出した後、気体内圧法に必要な気体は、鋳型空隙部の鋳込み口を経て合成物質溶湯に供給される。この場合、非常に狭い環状間隙は、合成物質溶湯がその表面張力に基づいて気体通路内に侵入することができないということを保証する。

別個の中空ニードルは、もはや必要ない。但し、ここでも鋳込みポイントで流体によって引き起こされる射出開口部が残っており、これは、必ずしも望ましくない。更に問題であるのは、遮断ニードルが、従って流体のための流出間隙も、常に鋳型空隙部境界の前に位置することである。従って、遮断ニードル及び鋳型は、気体が何処かに漏れたり、他の経路を探すことができるように、絶対的に緊密に閉鎖されていなければならない。特に流体が射出された材料と鋳型空隙部間に達するという危険がある。これにより、管理されない変形が生じてしまうか、射出成形品が予定より早く鋳型から剥がれてしまう。不良率は、相応に高い。更なる欠点は、流出間隙が遮断ニードルに固定で設けられているので、流体流が制限されているということである。

同じことが、特許文献３もしくは特許文献４に開示されたホットランナ射出成形システムの場合にも通用する。但し、ここではホットランナノズルの軸方向に可動の遮断ニードルは、長手方向に延在する中空ニードルを収容し、この中空ニードルは、遮断ニードルに対して相対的に鋳型内に固定されており、その前方の排出口端部は、鋳込み口を経て永続的に鋳型空隙部内にまで突出する。排出口端部は、不錆鋼から成る多孔質の鋼部分によって構成されている。これは、流体が直接鋳型空隙部内に流れることを可能にし、溶湯が中空ニードル内に侵入してしまうことを防止する。遮断ニードルが開放された場合、溶湯は、排出口端部の周囲を流れる。同時に流体は、溶湯流内に注入され、これにより、気体又は液体の泡が生じ、この泡は、溶湯材料が鋳型空隙部に当接し、安定した外皮ができるまで膨張する。引き続き、遮断ニードルが閉鎖され、流体圧が下がり、仕上がった射出成形部分が排出される。

気体もしくは液体流に条件付けられた注入穴を回避するために、特許文献５から、合成物質溶湯を鋳型空隙部内に射出し、注入流体を溶湯内に導入した後、これにより生じた射出成形品の穴を少ない量の合成物質材料で閉鎖することが公知である。このため、溶湯のための遮断ニードルは、流体が入った後でもう一度短時間だけ開放されるので、溶湯通路からの溶湯は再び流れることができる。引き続き、遮断ニードルは、再びその閉鎖位置に移動され、これにより、合成物質の栓が注入穴内に導入される。射出もしくは鋳込み個所では、本質的に平滑な表面が生じる。注入流体を供給するために、溶湯遮断ニードル内に注入路が形成されており、この注入路は、溶湯遮断ニードルの端面で終わり、そこで、軸方向に運動可能な別のニードルによって閉鎖可能である。溶湯通路及び流体通路、即ち溶湯遮断ニードル及び流体遮断ニードルは、交互に開放もしくは閉鎖することができる。

ここでも、注入流体のための流出口が湯根に鋳型空隙部の前に存在することが欠点である。従って、流体は、鋳込み口を経て鋳型空隙部へのその経路を探す必要があり、これは、強制的であり、必ずしもうまくいくものではない。その上、ホットランナノズルは、鋳型空隙部の一部分を構成し、即ち、ノズル先端内にまでできるだけ高い温度に保たれたノズルボディは、冷たい鋳型と直接接触している。これに条件付けられた不良な熱の分離及び生じる熱膨張に基づいて、非気密性が生じ、これが、溶湯の流れ及び流体の流れに対して不利に作用してしまう。

特許文献５に開示された他の実施形の場合、溶湯遮断ニードル内に、流体のための中空ニードルが軸方向に可動に案内されており、この中空ニードルは、その鋳型空隙部に面した端部に縦長の注入カニューレを備える。この注入カニューレは、溶湯遮断ニードルから射出成形鋳型の鋳型空隙部へと流体を注入するために導入される。しかも、これによれば、流体は、直接合成物質溶湯に供給されるが、但し、カニューレのその横に形成された流出口が鋳型空隙部への導入に際して鋳込み口の縁領域に既に構成されている射出成形品の外皮に引っ掛かったままであり、この射出成形品を鋳型空隙部から剥がすという危険がある。更に、カニューレの流体のための流出口は、これら流出口が完全に溶湯遮断ニードル引き戻されている場合にしか閉鎖されない。従って、流体は、カニューレが鋳型空隙部におけるその最終位置に達した場合に初めて流出を許される。従って、流体のための流出口は、合成物質溶湯が高い溶湯圧に基づいて流体通路内に侵入できないように寸法設定されていなければならない。従って、流体流は、制限されており、場合によってはカニューレ内の圧力を介して変更可能である。製造及び制御費用は、ぜんたいてきに高い。
欧州特許第０ ４２１ ８４２号明細書 独国特許出願公開第４２ ３１ ２７０号明細書 独国特許第４０ ０４ ２２５号明細書 欧州特許第０ ３８５ １７５号明細書 独国特許出願公開第１９９ ４７ ９８４号明細書

本発明の課題は、従来技術における更なる欠点を克服し、注入流体を任意の量で直接鋳型空隙部内に存在する未だ流動性の溶湯に供給可能であり、その際、流体のための流出口が大きい場合でも溶湯の流体通路への侵入だ有効に回避される、射出成形品を製造するための方法を提供する。流体を注入した後、これに条件付けられた射出成形品における注入穴は、必要な時に閉鎖すべきである。方法を実施するための射出成形鋳型のための相応の装置は、簡単な手段で安価に構成すべきであり、常に確実で効率的な流体注入を保証すべきである。更に、射出ノズルと鋳型間の良好な熱的分離の達成を課題とする。

本発明の主たる特徴は、請求項１及び請求項１２の特徴づけの部分に記載されている。実施形態は、請求項２〜１１及び１３〜３０の対象である。

射出成形鋳型内で射出成形品を製造するための方法の場合、流動性の溶湯は、終端側を遮断ニードルによって閉鎖可能な射出ノズルによって鋳型空隙部内に導入される。射出ノズルを閉鎖した後、遮断ニードルを経て流体が圧力下で鋳型空隙部内に導入された溶湯内に注入され、その際、流体は、未だ流動性の溶湯内で空洞を構成する。射出成形品には注入穴が残っている。この場合、本発明によれば、遮断ニードルは、溶湯を鋳型空隙部内に導入した後、射出ノズルが閉鎖され、そのノズル側の端部を鋳型空隙部内に導入される。引き続き、流体は、遮断ニードルのノズル側の端部の領域内で、鋳型空隙部内に導入された溶湯内に導入され、その際、流体の排出をするために、遮断ニードルのノズル側の端部において少なくとも１つの排出口が開放され、少なくとも部分的に空洞内を除圧した後再び閉鎖される。

遮断ニードルが鋳型空隙部内に没入することによって、流体は、時間損失なく直接溶湯内に注入され、これが、サイクルタイムに有利に作用する。流体は、他のところに逃げることも、射出成形品と鋳型空隙部壁部間に入り込むこともできないので、不良率は、最も小さい。更に、遮断ニードルを鋳型空隙部内に導入している間、溶湯は、遮断ニードルのノズル側の端部に設けられた排出口が閉鎖可能であり、遮断ニードルが鋳型空隙部内に存在する場合に初めて開放されるので、注入路内に何ら侵入することができない。従って、排出口は、ほぼ任意に形成することができる。排出口は、例えば比較的短い時間で大量の流体を溶湯内に流入させるために、特に比較的大きな横断面を備える。鋳型空隙部もしくはその中に射出される溶湯内に没入する特別な注入ニードル又は注入カニューレは、もはや必要なく、即ち、場合によっては鋳込み口の縁領域で既に硬化した射出成形部分は、もはや損傷を受けることができない。

請求項２によれば、遮断ニードルは、鋳型の鋳込み口を経て鋳型空隙部内に導入され、その際、請求項３によれば、溶湯のための遮断ニードルが鋳型空隙部内で定義された又は定義可能な終端位置−特に閉鎖位置−に達した場合に、流体のための排出口は開放することができる。従って、排出口は、間違っても開放することはできない。同時に、溶湯は、遮断ニードルが鋳型空隙部内に導入されている間は、任意に寸法設定可能な流体のための排出口に侵入することができないということが保証されている。排出口は、遮断ニードルが鋳型空隙部内のその終端位置に達するまでブロックされたままであり、従って閉鎖されたままである。しかしながら、次に、流体は、時間の遅延なく、大量の排出によって比較的急速に溶湯内に注入される。作動の安全は、非常に高く、サイクルタイムは、これまでに知られている方法に対して明らかに低減されている。請求項４によれば、遮断ニードルは、流体を送入している間、鋳型空隙部内の第１の閉鎖位置に留まっている。しかしながら、遮断ニードルは、例えば排出口が閉鎖されている間でも、既に鋳型空隙部から引き抜くことができ、これが、同様にサイクルタイムに有利に作用する。

流体を挿入した後、請求項５により、射出ノズルは、新たに短時間だけ開放することができるので、溶湯は、注入穴内に再流入することができる。引き続き、遮断ニードルは、再び第２の閉鎖位置に移動され、その際、注入穴は、再供給される溶湯で閉鎖される。請求項６によれば、更に、遮断ニードルから注入穴内に再供給された溶湯が、未だ完全には硬化されてない射出成形品と物質一体的な結合をする。これにより、注入穴が緊密に閉鎖される。注入穴は、後からは、もはや開放することはできない。即ち、射出成形品内に残っている流体は、もはや逃げることができない。

請求項７の形成では、遮断ニードルは、射出ノズルが第２の閉鎖位置で新たに開放した後、射出成形品と輪郭の一致した位置に移動される。特に、遮断ニードルは、請求項８によれば、第２の閉鎖位置で、ノズル側の端部を鋳型空隙部の鋳型空隙部境界に沿って位置決めすることができる。射出成形品は、これにより注入穴を閉鎖した後に本質的に平滑な表面を得て、これまでに製造された射出成形品とほとんど区別ができない。外観上、注入穴が存在したことは、ほとんど識別可能ではない。本発明による方法に従って製造された射出成形品自身は、高い美的要求を満たす。

射出ノズル及び排出口の開閉は、請求項９によれば、制御装置によって自由に制御可能及び／又はプログラム可能であり、即ち、流体の送入は、溶湯の送入と同様に大きな費用を要せずに個々に形成することができる。この場合、鋳型空隙部及び／又は注入穴内への溶湯の導入並びに溶湯内への流体の導入が、請求項１０により、少なくとも１つのパラメータに依存して実施される場合が有効である。これにより、常に異なった限定条件に適合させることができ、これが、プロセスの経済性に有利に作用する。パラメータとして、請求項１１によれば、特に圧力、温度及び時間経過が確認される。このような測定値は、容易で急速に確認することができ、これにより、方法は、必要な時に後から影響を与えることもできる。

流動性の溶湯を鋳型空隙部内に導入するための射出ノズルと、この射出ノズルの開閉をするための遮断ニードルと、この遮断ニードル内に延在する、鋳型空隙部内に導入された溶湯内に流体を導入するための注入路とを有し、その際、注入路が、選択的又は交互に射出ノズルに対して開放又は閉鎖可能である排出口において合流する、射出成形品を製造するための射出成形鋳型のためのニードル遮断ノズルにおいて、請求項１２による発明では、遮断ニードルが、ノズル側の端部の領域内に本質的にシリンダ状の遮断部分を備え、この遮断部分が、遮断ニードルの第１及び第２の閉鎖位置で、本質的にシリンダ状のシール座内に係入し、その際、流体のための排出口が鋳型空隙部内に導入された溶湯内に位置する限り、遮断ニードルが、流体を注入するために第１の閉鎖位置でそのノズル側の端部をもって鋳型空隙部内に突出する。

流体のための排出口は、この排出口が溶湯内に存在する場合に初めて開放される。即ち、流体は、溶湯内に直接導入され、そこで急速に必要な空洞を構成する。流体は、遮断ニードルが常に鋳型空隙部内に没入し、流体を注入している間そこに留まっているので、他の経路を探すこと、更には逃げることさえも何らすることができない。射出ノズル及び／又は鋳型の熱膨張は危険ではない。従って、鋳型空隙部もしくは鋳型の機密性の特別な要求は、提起されない。構造上の費用は、著しく低減されている。同時に、排出口は、−適用例に応じて−個々に寸法設定することができるので、ほぼ任意の流体流を溶湯内に導入することができる。

製造技術上、流体のための排出口が、請求項１３により溶湯遮断ニードルのノズル側の端部に形成されている場合、特に、この流体のための排出口が、請求項１４により、溶湯遮断ニードルの外側の端面に導入されている場合が有利である。

溶湯が注入路内に侵入できないように、請求項１５によれば、流体のための排出口が、溶湯遮断ニードルの注入路内で軸方向に運動可能な流体遮断ニードルによって閉鎖可能であり、その際、溶湯遮断ニードルは、請求項１６によれば、排出口内で本質的にシリンダ状の流体遮断ニードルのためのシール座を構成する。従って、溶湯遮断ニードルは、鋳型空隙部内に射出された溶湯内に没入する流体のための射出ノズルを構成し、その際、その排出口は、例えば溶湯内の流体流を発生させるために、任意の大きさに形成することができる。溶湯は、溶湯遮断ニードルが鋳型空隙部内に導入されている間は流出することはできない。前記流体流は、従来技術とは対照的に、例えば排出口を空けておくために必要ない。流体は、むしろ常に最適な量で先ず作用すべき所、即ち溶湯内、に導入される。消費コストは、構造上の費用と同様に僅かであり、これが、製造及び運転コストに有利に作用する。

他の実施形は、請求項１７において構成されており、これによれば、注入路が、溶湯遮断ニードル内で軸方向に運動可能な中空ニードル内に形成されており、この中空ニードルが、そのノズル側の端部に流体のための少なくとも１つの排出口を有する。この排出口は、好ましいことに中空ニードルの横に位置するので、この中空ニードルは、−従来技術とは対照的に−開放のために溶湯遮断ニードルから少しだけ多く引き出されなければならない。閉鎖のため、中空ニードルは、溶湯遮断ニードル内に引き入れられ、その際、この溶湯遮断ニードルは、請求項１８によれば、終端側が中空ニードルのためのシール座を構成する。

請求項１９の発展構成によれば、流体遮断ニードルもしくは中空ニードルが、閉鎖位置で溶湯遮断ニードルの端面と同一平面上で終了する。従って、溶湯が付着するこののできるキャビティ又はアンダカットは何ら形成されない。特別なクリーニング又はメンテナンス作業は必要ない。更に、溶湯遮断ニードルは、その第２の閉鎖位置で射出開口部を閉鎖する際にいかなる外観上の障害をもはや備えない射出成形品上に平滑な表面を残す。

流体遮断ニードルが操作又は制御ミスに基づいて早く開くことを回避するため、流体遮断ニードルもしくは中空ニードルの運動が、請求項２０によれば、ロック装置によってブロック可能である。このロック装置は、請求項２１によれば、溶湯遮断ニードルの運動と連結されており、即ち、流体のための排出口は、例えば、溶湯遮断ニードルが鋳型空隙部におけるその終端位置に達するまでブロックされる。その場合に初めて、流体遮断ニードル及び／又はその駆動機構は、ロック装置によって解放され、流体は、直接溶湯内に流入することができる。

請求項２２によれば、溶湯遮断ニードルのためのシール座は、射出ノズルの外面又は内面に形成されている。その上、請求項２３によれば、射出ノズルもしくは遮断ニードルの長手方向軸に沿ってシール座の前に、溶湯遮断ニードルのための少なくとも１つの切込みコーンが形成されている。従って、この溶湯遮断ニードルは、入る前にそのシール座において常に調心され、これが、シール座及び溶湯遮断ニードルの摩擦に条件付けられた摩耗を明らかに減少させ、並びに常に最適なシール作用を保証する。

射出ノズルと少なくとも２つの寄せ型によって構成された鋳型空隙部間に前室が形成されている請求項２４の措置は、大抵ノズル尖端部まで調温された射出ノズルとこれに対して相対的に冷たい又は−低温の通路の場合は−比較的熱い鋳型間の良好な熱的分離を得る配慮をしたものである。射出ノズルの熱膨張は、鋳型空隙部に伝達されないし、その逆も行なわれない。

請求項２５によれば、溶湯遮断ニードルは、流体を注入するために、鋳込み口を経て鋳型空隙部内に突出し、その際、鋳込み口は、請求項２６によれば、鋳型空隙部の寄せ型内に形成されており、請求項２７によれば、円錐形に形成されている。従って、溶湯遮断ニードルは、鋳型空隙部内に没入する際に、直接寄せ型に出会うのではなく、鋳込み口及び前室内に存在する溶湯に出会う。摩耗は、更に明らかに低減されている。ホットランナノズル全体は、全体的に高い停止時間を有する。

本発明によるホットランナノズルの別の実施形では、請求項２８によれば、射出ノズルと少なくとも２つの寄せ型によって構成された鋳型空隙部間に、耐摩耗性の材料から成る調心体が配設されており、その際、この調心体内には、請求項２８によれば、溶湯遮断ニードルのための少なくとも１つの切込みコーンが形成されている。調心体は、一方で、溶湯遮断ニードルの継続的な正確な案内を得るために、他方で、射出ノズルと鋳型間の必要な熱的分離を得るために配慮したものである。従って、溶湯遮断ニードルのためのシール座は、請求項３０により、調心体内に形成されていることが有効である。

本発明の更なる特徴、詳細及び利点は、請求の範囲並びに図面を基にした実施例の以下の説明から分かる。

図１に全体を１０で指示したニードル遮断ノズルは、ガス内圧法で射出成形品Ａを製造するために使用される。このニードル遮断ノズルは、（図示されてない）射出成形機において使用され、調温された溶湯通路２２を有し、この溶湯通路は、取入れ口１２を介して機械ノズル又は射出成形機の分配システムと接続しており、（詳細には図示されてない）複数の鋳型プレートを経て射出ノズル２０内にまで延在する。この射出ノズルは、好ましくは外側を加熱されるノズルボディ２１を有し、このノズルボディは、フランジエッジ２５によって鋳型プレート１４内に取り付けられており、終端側にノズル尖端部２３を有するか、構成される。このノズル尖端部は、ノズルボディと一体的であってよい。選択的に、このノズル尖端部は、高熱伝導性の材料から成り、下からノズルボディ２１内に組み込まれ、好ましくはこのノズルボディとネジ固定されている。

溶湯通路２２と射出ノズル２０を介して、処理すべき溶湯Ｓ、例えば金属、シリコン、又は合成物質の溶湯は、鋳型空隙部５０に供給される。この鋳型空隙部は、２つの寄せ型５４，５５間に形成されており、これらの寄せ型は、（図示されてない）ネジで鋳型プレート１４に固定されており、ホットランナノズル１０の長手方向軸Ｌに対して同軸に円錐形の鋳込み口５２を制限する。寄せ型５４，５５と射出ノズル２０のノズル尖端部２３間に、前室２６が形成されており、この前室は、調温された溶湯通路２２もしくは射出ノズル２０を大抵は冷却された寄せ型５４，５５から分離する。

射出ノズルもしくはこの射出ノズル内に形成された溶湯通路２２の開閉をするために、軸方向に移動可能な遮断ニードル３０が設けられており、この遮断ニードルは、空気圧による駆動機構４０によって開放位置から定義可能な２つの閉鎖位置に移動させることができる。遮断ニードルは、このため、射出ノズル２０の溶湯通路２２内に同軸に位置し、終端側でストロークプレート３６と結合されており、このストロークプレートは、遮断ニードル３０の長手方向軸に対して対照に配設された駆動機構４０の２つの空気圧圧シリンダ４２及びそのアクチュエータ４３によって上昇及び降下させることができる。同様に長手方向軸Ｌを中心として対照に配設された４つのガイドピン４４は、ニードル遮断ノズル１０内にストロークプレート３６を正確に案内することに配慮したものであって、一方、遮断ニードル３０の軸方向の案内は、ガイドブッシュ３８を介して行なわれ、このガイドブッシュは、外に向かった溶湯通路２２のシールを行なう。

少なくとも部分的にシリンダ状に形成された、その長手方向軸Ｌに沿って直径が何度も段付けされた遮断ニードル３０は、そのノズル側の端部３２の領域に、本質的にシリンダ状の遮断ニードル３３を備え、この遮断部分は、遮断ニードル３０の２つの閉鎖位置で、射出ノズル２０内の本質的にシリンダ状のシール座Ｄに係合する。射出ノズルは、このため、ノズル尖端部２３内にシリンダ状の部分２８を備えており、この部分２８の内径は、遮断ニードル３０の遮断部分３３の外径よりも極僅かだけ大きい。従って、遮断ニードルが、図２に示されたその開放位置から閉鎖位置の一つへと移動する場合には、射出ノズル２０内の溶湯通路２２が緊密に閉鎖されるので、いかなる溶湯Ｓも、もはや通路２２から流出することができない。遮断ニードル３０が、溶湯通路２２内のその同軸の位置から逸脱した場合にシール座Ｄに当接することができないように、長手方向軸Ｌに沿ってノズル尖端部２３のシリンダ状の部分２８の前に、閉じる際に遮断ノズル３０を調心する切込みコーン２４が形成されている。

ストロークプレート３６の閉鎖方向への運動を制限するために、従って遮断ニードル３０をその第２の閉鎖位置へと移動させるために、ストロークプレート３６の両側にスペーサブロック４７、スペーサリング等が設けられており、これらは、空気圧による調整シリンダ４６によってストロークプレート３６の運動領域に移動及び／又は旋回により入れることが可能である。スペーサブロック４７がストロークプレート３６の運動領域外に存在する場合、このストロークプレートは、−図３及び４に示すように−相対的に大きく下に向かって移動することができる。この場合、遮断ニードルは、その第１の閉鎖位置に存在し、そのノズル側の端部３２で鋳込み口５２を経て鋳型空隙部５０内にまで突出する。これに対して、スペーサブロック４７が旋回される場合には、ストロークプレート３６の運動は下に向かって制限されている。遮断ニードル３０は、鋳型空隙部５０の前のその第２の閉鎖位置に移動、特にその鋳型空隙部境界に位置決めすることができる（図７参照）。

スペーサブロック４７は、保持アーム４５によって調整シリンダ４６に固定されており、アングルブロック４５を介してか、それ自身によるかのいずれかで高さが調整可能であるので、それぞれ最終的な遮断ニードル３０の閉鎖位置は、必要な場合に調整又は変更することができる。

溶湯遮断ニードル３０内に、流体Ｆを鋳型空隙部５０内に射出された溶湯Ｓ内に導入するために、注入路６０が形成されており、この注入路は、鋳型側の領域で、（図示されてない）圧力ライン、例えば気圧ラインと接続されており、溶湯遮断ニードル３０のノズル側の端部３２において排出口６２に合流する。この排出口は、好ましくは単純な穴として溶湯遮断ニードル３０の端面３４に導入されており、注入路６０内を軸方向に運動可能な流体遮断ニードル６４によって閉鎖可能である。このため、この流体遮断ニードルは、別の空気圧による駆動機構７０によって、開放位置から一方の閉鎖位置に移動可能であり、その際、本質的にシリンダ状の流体遮断ニードル６４は、その鋳型側の端部６５でガイドブッシュ７２に固定されており、このガイドブッシュは、長手方向軸Ｌに沿って軸方向に移動可能にニードル遮断ノズル１０のガイドプレート１６内に支承されている。

ガイドブッシュ７２は、軸方向に移動可能にスライド７４内に存在し、このスライドは、ガイドプレート１６内に長手方向軸Ｌに対して垂直に移動可能に支承され、アクチュエータ７５を介して駆動機構７０の空気圧シリンダ７６と結合されている。スライド７４内に固定されたネジ７７は、垂直方向に対して傾いた角度でガイドブッシュ７２を貫通するので、ガイドブッシュ７２は、スライド７４の側方運動をしている間に軸方向Ｌに上下運動することができる。このようなリンクガイドによって、流体遮断ニードル６４は、溶湯遮断ニードル３０に依存せずに開閉することができる。

排出口６２が熟慮されて移動可能であるように、溶湯遮断ニードル３０は、排出口６２において、全体的にシリンダ状に形成された流体遮断ニードル６４のための本質的にシリンダ状のシール座６６を構成し、その際、排出路６２内の内径は、注入路６０内よりも小さいので、溶湯遮断ニードル３０内の流体遮断ニードル６４の周りを流体Ｆが流れる。その閉鎖位置で、流体遮断ニードルは、シリンダ状の遮断部分６３でシール座６６に係合する。この場合、その端面６７が、溶湯遮断ニードルの端面３４と同一平面上で終了する。

流体遮断ニードル６４が間違っても開放できないように、その運動は、ロック装置８０によってブロック可能である。このロック装置は、ニードル遮断ノズル１０内に固定されたピン８２から成り、このピンは、長手方向軸Ｌに対して平行に延在し、その長さは、−溶湯遮断ニードル３０がその第１の閉鎖位置から離れたら直ぐに−このピンが対応するスライド７４内の切欠き部８３に係合するように寸法設定されている。スライドは、機械的連結に基づいてもはや側方には運動することができない。流体遮断ニードル６４は、誤っても、操作ミスに基づいても、開放することはできない。

本発明によるホットランナノズル１０の機能方法は、図２〜７に図示することができる。溶湯遮断ニードル３０は、先ずその開放位置に存在する。溶湯Ｓは、溶湯通路２２、ノズル尖端部２３のシリンダ状の部分２８、前室２６及び鋳込み口５２を経て鋳型空隙部５０に流入することができる（図２）。

鋳型空隙部５０が十分な量の溶湯Ｓで満たされている場合、溶湯遮断ニードル３０は、駆動機構４０によってその第１の閉鎖位置に移動される。この場合、溶湯遮断ニードル３０は、そのノズル側の端部３２で、流体Ｆのための排出口６２が溶湯Ｓの中央に位置する（図３）限り鋳型空隙部５０内に突出する。ノズル尖端部２３における切込みコーン２４と円錐形に形成された鋳込み口５２は、溶湯Ｓと関連して、溶湯遮断ニードル３０がまさに長手方向軸Ｌに対して同軸に案内され、ノズル２０及び／又は寄せ方５４，５５に衝突しないように配慮したものである。

溶湯遮断ニードル３０が鋳型空隙部５０内のその終端位置に達したら直ぐに、ロック装置８０は、流体遮断ニードル６４のための駆動機構７０を解放する。流体Ｆのための排出口６２が、開放され、その際、流体遮断ニードル６４は、溶湯遮断ニードル３０内に引き込まれる。流体、例えば不活性ガスは、圧力下で邪魔されずに未だ流動性の溶湯Ｓ内に流入することができる（図４）。この場合、溶湯Ｓを内側から鋳型空隙部の壁部に押し付ける空洞Ｈが形成される。

空洞Ｈが完全に形成された場合、流体圧が除去され、流体遮断ニードル６４が閉鎖される。溶湯遮断ニードル３０は、鋳型空隙部５０から引き抜かれ、その際、既に生じている射出成形品Ａには、溶湯遮断ニードル３０の寸法の注入路Ｉが開放したままである。この注入路が開放したままであるべきであれば、溶湯遮断ニードル３０は、第２の閉鎖位置に移動され、射出成形品Ａが排出される。射出成形品Ａと輪郭の一致した遮断ニードル３０の排出口又は遮断ニードルの鋳型空隙部での位置決めは、必ずしも必要ではない。

これに対して、注入穴Ｉが閉鎖されるべきであれば、溶湯遮断ニードル３０は、二度目にその開放位置に移動されるので、一定の少ない量の溶湯Ｓが、前室２６を介して鋳型空隙部５０内に再び流れることができる（図５）。

引き続き、−図６が示すように−溶湯遮断ニードル３０は、再び閉鎖され、その際、再び流れた材料Ｓは、溶湯遮断ニードル３０がその第２の閉鎖位置に達するまで（図７）、前室２６及び鋳込み口５２を経て注入穴Ｉ内に押される。注入穴Ｉは、再び流れた溶湯Ｓによって閉ざされ、その際、この溶湯は、既に導入された、同様に未だ硬化してない材料で、材料一体的な結合をする。遮断ニードル３０は、輪郭が一致するように射出成形品Ａに当接する。遮断ニードル３０，６４の一直線に並んだ端面３４，６７によって、射出成形品Ａは、本質的に平滑な表面を得る。仕上がった射出成形品Ａは、排出することができる。

全ての駆動機構４０，４６，７０は、（図示されてない）電子制御装置を介して操作可能であり、この制御装置は、適用例に応じて自由にプログラム可能である。従って、射出ノズル２０及び排出口６２は、個々に互いに独立して開閉することができる。しかしながら、流体Ｆのための排出口６２の開閉が−溶湯材料に応じて−遅すぎても早すぎても行なわれないことが重要である。この目的のため、流体Ｆの溶湯Ｓ内への導入は、少なくとも１つのパラメータに依存して実施される。このようなパラメータは、相応の測定装置で検出され、制御装置に転送される鋳型空隙部５０内の溶湯圧力、その温度、又は時間規定とすることができる。

本発明は、前記の実施形に限定されているのではなく、多岐にわたる方法で適用可能である。ニードル遮断ノズルは、ホットランナノズル又はコールドランナノズルとして形成することができ、その際、射出ノズル２０は、外部加熱又は内部加熱されている。同様に、気体の変わりに液体も溶湯Ｓ内に導入することができる。更に、遮断ニードル３０を経て第２の溶湯を注入することが考えられる。

他の実施形では、注入路６０が溶湯遮断ニードル３０内を軸方向に運動可能な中空ニードル内に形成されており、この中空ニードルが、そのノズル側の端部に横に流体Ｆのための２つの排出口６２を有する。溶湯遮断ノズル３０は、終端側で中空ニードルのためのシール座を構成し、この中空ニードルは、排出口６２を開放するために、極僅かだけ溶湯遮断ニードルから引き込まれなければならない。

溶湯遮断ニードルの運動とロック装置８０の連結は、遮断ニードル３０，６４のための駆動機構４０，７０が相応に制御されることによって、電気又は空気圧により行なうことができる。遮断ニードルは、スペーサブロック４７と同様に、電動モータ又は調整モータによって運動することもでき、これは、適用例に応じて有利であり得る。液圧式の駆動機構の使用も考えられる。

ホットランナノズル１０の別の実施形では、射出ノズル２０と２つの寄せ型５４，５５間に（図示されてない）耐磨耗性の材料から成る調心体が配設されており、この調心体は、（同様に図示されてない）切込みコーン並びに溶湯遮断ニードル３０のためのシール座Ｄを備える。

溶湯遮断ニードル３０が、流体Ｆのための射出ノズルを構成し、この射出ノズルが、鋳型空隙部５０内まで、従ってこの鋳型空隙部内に射出された溶湯Ｓ内に導入することができることが認められる。このため、射出成形鋳型にためのニードル遮断ノズル１０は、流動性の溶湯Ｓを鋳型空隙部５０に導入するため、終端側が遮断ニードル３０によって閉鎖可能である射出ノズル２０を有する。この遮断ニードル内を注入路６０が延在し、この注入路は、流体Ｆを鋳型空隙部５０内に導入された溶湯Ｓ内に導入するために排出口６２において合流する。この排出口は、溶湯遮断ニードル３０の端面３４に導入されており、溶湯遮断ニードル３０内で軸方向に運動可能な流体遮断ニードル６４によって閉鎖可能である。

溶湯遮断ニードル３０は、駆動機構４０によって開放位置から第１及び第２の閉鎖位置に移動することができる。この場合、遮断ニードル３０のシリンダ状の遮断部分３３は、正確に適合するようにシール座Ｄに係合し、このシール座は、好ましくは射出ノズル２０又はノズル尖端部２３に形成されている。流体の注入のために、溶湯遮断ニードル３０は、その第１の閉鎖位置に移動され、その際、この溶湯遮断ニードルは、そのノズル側の端部３２で、流体Ｆのための排出口６２が鋳型空隙部５０内に導入された溶湯Ｓ内に位置する限り、鋳型空隙部５０内に突出する。流体を注入した後、射出ノズル２０を短時間だけ開放することによって必要な場合に溶湯Ｓが導入され、この流体の注入によって条件付けられた注入穴Ｉ内に導入される。引き続き、溶湯遮断ノズル３０は、その第２の閉鎖位置に移動され、その際、注入穴Ｉは、再供給される溶湯Ｓで閉鎖され、射出成形品Ａは、本質的に平滑な輪郭を得る。

構造上の詳細、即ち立体的な配設及び方法ステップを含めて、請求項、説明及び図面から分かる全ての特徴及び利点は、単独でも、種々に組み合わせても本発明にとって重要であり得る。

射出成形機のためのニードル遮断ノズルの断面図を示す。 溶湯遮断ニードルが開放した図１のニードル遮断ノズルの部分拡大図を示す。 溶湯遮断ニードルが第１の閉鎖位置にある図１のニードル遮断ノズルの部分拡大図を示す。 流体遮断ニードルが開放した図１のニードル遮断ノズルの部分拡大図を示す。 溶湯遮断ニードルが新たに開放した図１のニードル遮断ノズルの部分拡大図を示す。 溶湯遮断ニードルが新たに閉じる図１のニードル遮断ノズルの部分拡大図を示す。 溶湯遮断ニードルが第２の閉鎖位置にある図１のニードル遮断ノズルの部分拡大図を示す。

符号の説明

Ａ 射出成形品
Ｄ シール座
Ｆ 流体
Ｈ 空洞
Ｉ 注入穴
Ｌ 長手方向軸
Ｓ 溶湯

１０ ニードル遮断ノズル
１２ 取入れ口
１４ 鋳型プレート
１６ ガイドプレート

２０ 射出ノズル
２１ ノズルボディ
２２ 溶湯通路
２３ ノズル尖端部
２４ 切込みコーン
２５ フランジエッジ
２６ 前室
２８ シリンダ状の部分

３０ 溶湯遮断ニードル
３２ ノズル側の端部
３３ 遮断部分
３４ 端面
３６ ストロークプレート
３８ ガイドブッシュ

４０ 駆動機構
４２ 空気圧シリンダ
４３ アクチュエータ
４４ ガイドピン
４５ 保持アーム
４６ 調整シリンダ
４７ スペーサブロック

５０ 鋳型空隙部
５２ 鋳込み口
５４ 寄せ型
５５ 寄せ型

６０ 流体注入路
６２ 排出口
６３ 遮断部分
６４ 流体遮断ニードル
６５ 鋳型側の端部
６６ シール座
６７ 端面

７０ 駆動機構
７２ ガイドブッシュ
７４ スライド
７５ アクチュエータ
７６ 空気圧シリンダ
７７ ネジ

８０ ロック装置
８２ ピン
８３ 切欠き部

Claims (30)

1. 流動性の溶湯（Ｓ）が、終端側を遮断ニードル（３０）によって閉鎖可能な射出ノズル（２０）によって鋳型空隙部（５０）内に導入され、射出ノズル（２０）を閉鎖した後、遮断ニードル（３０）を経て流体（Ｆ）が圧力下で鋳型空隙部（５０）内に導入された溶湯（Ｓ）内に注入され、その際、流体（Ｆ）が、未だ流動性の溶湯（Ｓ）内で空洞（Ｈ）を構成し、射出成形品（Ａ）に注入穴（Ｉ）が残っている、射出成形鋳型内で射出成形品（Ａ）を製造するための方法において、
   遮断ニードル（３０）が、溶湯（Ｓ）を鋳型空隙部（５０）内に導入した後、射出ノズル（２０）が閉鎖され、そのノズル側の端部（３２）を鋳型空隙部（５０）内に導入されること、引き続き、流体（Ｆ）が、遮断ニードル（３０）のノズル側の端部（３２）の領域内で、鋳型空隙部（５０）内に導入された溶湯（Ｓ）内に導入され、その際、流体の排出をするために、遮断ニードル（３０）のノズル側の端部（３２）において少なくとも１つの排出口（６２）が開放され、少なくとも部分的に空洞（Ｈ）内を除圧した後再び閉鎖されることを特徴とする方法。
2. 遮断ニードル（３０）が、鋳型空隙部（５０）の鋳込み口（５２）を経て鋳型空隙部（５０）内に導入されることを特徴とする請求項１に記載の方法
3. 遮断ニードル（３０）が鋳型空隙部（５０）内で定義された又は定義可能な終端位置に達した場合に、流体（Ｆ）のための排出口（６２）は開放することができることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 遮断ニードル（３０）が、流体を送入している間、鋳型空隙部（５０）内の第１の閉鎖位置に留まっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
5. 射出ノズル（２０）が、流体を送入した後、新たに短時間だけ開放され、これにより、溶湯（Ｓ）が、注入穴（Ｉ）内に再流入することができること、遮断ニードル（３０）が、引き続き第２の閉鎖位置に移動され、その際、注入穴（Ｉ）が、再供給される溶湯（Ｓ）で閉鎖されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
6. 遮断ニードル（３０）から注入穴（Ｉ）内に再供給された溶湯（Ｓ）が、射出成形品（Ａ）と物質一体的な結合をすることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 遮断ニードル（３０）は、射出ノズル（２０）が第２の閉鎖位置で新たに開放した後、射出成形品（Ａ）と輪郭の一致した位置に移動されることを特徴とする請求項５又は６に記載の方法。
8. 遮断ニードル（３０）が、第２の閉鎖位置で、そのノズル側の端部（３２）を鋳型空隙部（５０）の鋳型空隙部境界に沿って位置決めされていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の方法。
9. 射出ノズル（２０）及び排出口（６２）の開閉が、制御装置によって自由に制御可能及び／又はプログラム可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
10. 鋳型空隙部（５０）及び／又は注入穴（Ｉ）内への溶湯（Ｓ）の導入並びに溶湯（Ｓ）内への流体（Ｆ）の導入が、少なくとも１つのパラメータに依存して実施されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. パラメータが、圧力、温度、時間等であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の方法。
12. 流動性の溶湯（Ｓ）を鋳型空隙部（５０）内に導入するための射出ノズル（２０）と、この射出ノズル（２０）の開閉をするための遮断ニードル（３０）と、この遮断ニードル（３０）内に延在する、鋳型空隙部（５０）内に導入された溶湯（Ｓ）内に流体（Ｆ）を導入するための注入路（６０）とを有し、その際、注入路（６０）が、選択的又は交互に射出ノズル（２０）により開放又は閉鎖可能である排出口（６２）において合流する、射出成形品を製造するための射出成形鋳型のためのニードル遮断ノズル（１０）において、
    遮断ニードル（３０）が、ノズル側の端部（３２）の領域内に本質的にシリンダ状の遮断部分（３３）を備え、この遮断部分が、遮断ニードル（３０）の第１及び第２の閉鎖位置で、本質的にシリンダ状のシール座（Ｄ）内に係入し、その際、流体（Ｆ）のための排出口（６２）が鋳型空隙部（５０）内に導入された溶湯（Ｓ）内に位置する限り、遮断ニードル（３０）が、流体を注入するために第１の閉鎖位置でそのノズル側の端部（３２）をもって鋳型空隙部（５０）内に突出することを特徴とするニードル遮断ノズル。
13. 流体（Ｆ）のための排出口（６２）が、溶湯遮断ニードル（３０）のノズル側の端部（３２）に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載のニードル遮断ノズル。
14. 流体（Ｆ）のための排出口（６２）が、溶湯遮断ニードル（３０）の外側の端面（３４）に導入されていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のニードル遮断ノズル。
15. 流体（Ｆ）のための排出口（６２）が、溶湯遮断ニードル（３０）の注入路（６０）内で軸方向に運動可能な流体遮断ニードル（６４）によって閉鎖可能であることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１つに記載のニードル遮断ノズル。
16. 溶湯遮断ニードル（３０）が、排出口（６２）内で本質的にシリンダ状の流体遮断ニードル（６４）のためのシール座（６６）を構成することを特徴とする請求項１５に記載のニードル遮断ノズル。
17. 注入路（６０）が、溶湯遮断ニードル（３０）内で軸方向に運動可能な中空ニードル内に形成されており、この中空ニードルが、そのノズル側の端部に流体（Ｆ）のための少なくとも１つの排出口（６２）を有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載のニードル遮断ノズル。
18. 溶湯遮断ニードル（３０）は、終端側が中空ニードルのためのシール座を構成することを特徴とする請求項１７に記載のニードル遮断ノズル。
19. 流体遮断ニードル（６４）もしくは中空ニードルが、閉鎖位置で溶湯遮断ニードル（３０）の端面（３４）と同一平面上で終了することを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか１つに記載のニードル遮断ノズル。
20. 流体遮断ニードル（６４）もしくは中空ニードルの運動が、ロック装置（８０）によってブロック可能であることを特徴とする請求項１２〜１９のいずれか１つに記載のニードル遮断ノズル。
21. 流体遮断ニードル（６４）もしくは中空ニードルのためのロック装置（８０）が、溶湯遮断ニードル（３０）の運動と連結されていることを特徴とする請求項２０に記載のニードル遮断ノズル。
22. 溶湯遮断ニードル（３０）のためのシール座（Ｄ）が、射出ノズル（２０）の外面又は内面に形成されていることを特徴とする請求項１２〜２１のいずれか１つに記載のニードル遮断ノズル。
23. 射出ノズル（２０）の長手方向軸（Ｌ）に沿ってシール座（Ｄ）の前に、溶湯遮断ニードル（３０）のための少なくとも１つの切込みコーン（２４）が形成されていることを特徴とする請求項１２〜２２のいずれか１つに記載のニードル遮断ノズル。
24. 射出ノズル（２０）と少なくとも２つの寄せ型（５４，５５）によって構成された鋳型空隙部（５０）間に前室（２６）が形成されていることを特徴とする請求項１２〜２３のいずれか１つに記載のニードル遮断ノズル。
25. 溶湯遮断ニードル（３０）が、流体を注入するために、鋳込み口（５２）を経て鋳型空隙部（５０）内に突出することを特徴とする請求項１２〜２４のいずれか１つに記載のニードル遮断ノズル。
26. 鋳込み口（５２）が、鋳型空隙部（５０）の寄せ型（５４，５５）内に形成されていることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
27. 鋳込み口（５０）が、円錐形に形成されていることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
28. 射出ノズル（２０）と少なくとも２つの寄せ型（５４，５５）によって構成された鋳型空隙部（５０）間に、耐摩耗性の材料から成る調心体が配設されていることを特徴とする請求項１２〜２３のいずれか１つに記載のニードル遮断ノズル。
29. 調心体内に、溶湯遮断ニードル（３０）のための少なくとも１つの切込みコーンが形成されていることを特徴とする請求項２８に記載のニードル遮断ノズル。
30. 溶湯遮断ニードル（３０）のためのシール座（Ｄ）が、調心体内に形成されていることを特徴とする請求項２８又は２９に記載のニードル遮断ノズル。

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