JP3150283U - ２連シリンダ式バルブゲート構造及び前記２連シリンダ式バルブゲート構造を有する金型用ブロック - Google Patents

Abstract

【課題】ゲートブッシュより離間してシリンダを配置することによって冷却可能なスペースを確保しパッキン類の経年劣化を抑止し、バルブピンの上下動における回転方向、横方向等の偏荷重の発生を防止し、部品の摩耗、樹脂の漏出等の問題点の発生を抑止することを目的とする。【解決手段】射出成形用ホットランナ金型に用いられる２連シリンダ式バルブゲート構造であって、キャビティへ溶融樹脂を流し込む樹脂流路の先端にゲートを有し、該ゲートと同軸上に配置され前記樹脂流路を直線的に移動して前記ゲートを開閉するバルブピンを有し、該バルブピンにおいて前記ゲートを閉鎖する端部と反対側の略基端部に連接部を有し、該連接部にシリンダバルブピン連結金具における中央部を連接し、該シリンダバルブピン連結金具の前記中央部の左右に２体の２連シリンダを連結し、該２連シリンダを駆動することによって前記ゲートをバルブピンによって開閉する機構を有する。【選択図】図３

Description

本考案は、プラスチック成形品を製造するための射出成形用ホットランナ金型装置に使用される２連シリンダ式バルブゲート構造に関し、特にゲートを開閉するバルブピンを偏荷重なく作動させ、かつ溶融樹脂のバルブピンガイドブッシュ等からの漏れ出しを防止することができる２連シリンダ式バルブゲート構造及びかかる２連シリンダ式バルブゲート構造を有する金型用ブロックに関する。

従来、射出成形用ホットランナ金型において、樹脂流路の先端にあるキャビティへのゲートを開閉するためバルブピンを樹脂流路内に同軸上に配置し、機械的に動作するシステムが知られていた。このようなシステムは、溶融樹脂が固化する前にキャビティへのゲートにおいて、溶融樹脂を機械的に遮断して金型を開くことができる。そのためスプルやランナ等の不要な成形部分の発生を抑止できる。

しかし、樹脂流路内において同軸上にバルブピンを動作させるために、図６に示すような装置が必要であった。図６に示す如く、本射出成形用ホットランナ金型装置は、溶融樹脂を射出する成型機ノズル８０と成型機ノズルタッチを介して溶融樹脂の流路となる樹脂流路８１と、プラスチック成形品を製造するキャビティ８２とを有する。

キャビティへ溶融樹脂を流し込む樹脂流路の先端にゲート８３が形成されている。かかるゲート８３は、ゲート同軸上にあって上下動するバルブピン８４によって開閉される。このような構成においては、バルブピン８４上にシリンダ駆動装置８５が配置される。かかるシリンダ駆動装置８５は、一般的に大きな駆動用シリンダ等が用いられるが、金型の大きさや配置上、成形機ノズルタッチ部をゲートの同軸延長線上に形成するのは困難である。
また製造されたプラスチック成形品には、キャビティ８２内に残るサブランナが固着することになる。またプラスチック成形品の中央上部にゲート８３を設置することができず、その結果、成形品の大きさが小さくなるという問題があった。

そこで、ゲートの同軸延長線上に成形機ノズルタッチ部を配置したものが考案された。例えば、図７に示す如く梃子１０９を使用してバルブピン１０４を垂直方向に動作させることによってゲート１０３の開閉を実施する方法が可能である。本金型用ブロック１０７は、溶融樹脂を射出する成型機ノズルと接する成形機ノズルタッチ部１００と溶融樹脂の流路となる樹脂流路１０１とを有する。符号１０２は、プラスチック成形品を製造するキャビティである。また成形機ノズルタッチ部１００からゲート１０３までを連接する樹脂流路１０１は図に示す如く迂回形状を構成している。
キャビティ１０２へ溶融樹脂を流し込むゲートブッシュ１０５の先端にゲート１０３が形成されている。かかるゲート１０３は、ゲート同軸上にあってゲートブッシュ１０５内を上下動するバルブピン１０４によって開閉される。

本来であればゲートを開閉するバルブピンは樹脂流路と同軸の一直線上を駆動させる必要がある。しかし、上記梃子１０９を使用してバルブピンを上下動する構成においては、ピストン１０６及びシリンダ部１０８内での上下動によって梃子１０９の軸部が円運動するため、バルブピンは上下動と共に左右方向に押し付けられて偏荷重が発生する。これにより、ゲートブッシュ１０５内のバルブピン軸受とバルブピン１０４との間に隙間が生じ溶融樹脂の漏出が生じたり、ベアリング、回転軸の破損や作動不良が発生するという問題
があった。

更に、図８に示す駆動手段にラックを接続し、該ラックに歯車のかみ合うピニオンギヤを水平方向に回転させる射出成形用ホットランナ金型（特許文献１）や、図９に示す円筒状のエアシリンダをゲートブッシュ外周に配置してバルブピンを開閉するバルブゲート式金型装置（特許文献２）等の構成を用いることによっても前記ゲートの同軸延長線上に成形機ノズルタッチ部を配置することが可能となる。

図８は、ラック、ピニオンを使用してバルブピンの開閉を実施する方法を示す概念図である。（ａ）は内部構造を示す正面概念図であり、（ｂ）は側面概念図である。
図８に示す如く、本金型用ブロック１１７は、溶融樹脂を射出する成型機ノズルと接する成形機ノズルタッチ部１１０と溶融樹脂の流路となる樹脂流路１１１とを有する。また、図８（ｂ）に示す如く、成形機ノズルタッチ部１１０からゲート１１３までを連接する樹脂流路１１１は迂回形状を構成している。

キャビティへ溶融樹脂を流し込むゲートブッシュ１１５の先端にゲート１１３が形成されている。かかるゲート１１３は、ゲート同軸上にあってゲートブッシュ１１５内を上下動するバルブピン１１４によって開閉される。

本金型用ブロック１１７において、シリンダ１１６に接続されたドライブシャフト１１８が回転運動をし、かかるドライブシャフト１１８とかみ合う歯車１１９が回転し、かかる歯車１１９の内周に形成された駆動メネジが、バルブピン１１４の外周に形成された駆動オネジに螺合することによって、前記ラック付きのバルブピン１１４が上下動するように構成されている。

このような構成では、ラックの歯型がテーパとなっており横方向への偏荷重が発生する。更に金型の外側に設置されたシリンダ１１６の往復をドライブシャフト１１８を介してピニオンギヤ付きバルブピン１１４に伝導する際に、ドライブシャフトによってピニオンギヤ付きバルブピン１１４が前方に押圧されることになる。このような押圧によってゲートブッシュ１１５内のバルブピン軸受１１２とバルブピン１１４との間に隙間が生じ、溶融樹脂の漏出が生じるという問題があった。更に、バルブピン軸受１１２が摩擦によって減摩し、経時的に故障の原因となるという問題があった。

図９は、ゲートブッシュの外周にシリンダ部を設置してピストンを往復させ、該ピストンに連結バーを介して固定されたバルブピンによってゲートを開閉する構造を示す正面概念図である。
図９に示す如く、本金型用ブロック１２７は、溶融樹脂を射出する成型機ノズルと接する成形機ノズルタッチ部１２０と溶融樹脂の流路となる樹脂流路１２１とを有する。また、成形機ノズルタッチ部１２０からゲート１２３までを連接する樹脂流路１２１は迂回部１２２を有している。

キャビティへ溶融樹脂を流し込むゲートブッシュ１２５の先端にゲート１２３が形成されている。かかるゲート１２３は、ゲート同軸上にあってゲートブッシュ１２５内を上下動するバルブピン１２４によって開閉される。
本金型用ブロック１２７において、ピストン１２６及びシリンダ１２８にバルブピン１２４が接続されバルブピン１２４が上下動するように構成されている。

このような構成では、高温によって保持されている溶融樹脂が充填された樹脂流路が内在するゲートブッシュの外側に近接してピストン１２６及びシリンダ１２８とを配置する必要がある。かかる構成では、シリンダ用のパッキングが高温の影響を受けて摩耗し、経
時的に故障の原因となり、更に複雑な構造を有するためメンテナンス等も困難であるという問題があった。

特許文献１：特開２００８−６２６３７号公報
特許文献２：特開２００３−１０３５８１号公報

本考案は、ゲートブッシュより離間してシリンダを配置することによって冷却可能なスペースを確保しパッキン類の経年劣化を抑止することを目的とする。
また成形品の冷却が十分に行く届くために成形サイクルの短縮を可能にすることを目的とする。
さらに２連シリンダの駆動方向とバルブピンの作動方向とを同一線上及び同方向に合致させることによって、バルブピンの上下動における回転方向、横方向等の偏荷重の発生を防止し、部品の摩耗、樹脂の漏出等の問題点の発生を抑止することを目的とする。

本考案は、上記課題を解決するために以下の構成を採用した。
（１）射出成形用ホットランナ金型に用いられる２連シリンダ式バルブゲート構造であって、キャビティへ溶融樹脂を流し込む樹脂流路の先端にゲートを有し、該ゲートと同軸上に配置され前記樹脂流路を直線的に移動して前記ゲートを開閉するバルブピンを有し、該バルブピンにおいて前記ゲートを閉鎖する端部と反対側の略基端部に連接部を有し、該連接部にシリンダバルブピン連結金具における中央部を連接し、該シリンダバルブピン連結金具の前記中央部の左右に２個の２連シリンダを連結し、該２連シリンダを駆動することによって前記ゲートをバルブピンによって開閉する機構を有することを特徴とする２連シリンダ式バルブゲート構造である。

ここでキャビティとは、所望のプラスチック成形品の本体形状を形成するための部位である。またゲートとは、前記がキャビティに溶融樹脂を流し込む樹脂流路の先端のことである。
また２連シリンダバルブピン連結金具は、両端に２連シリンダと中央にバルブピンを連接する構造を有していれば、どのような形状であっても良い。

（２）前記シリンダバルブピン連結金具が、中央部が上方に屈曲し凸部となっていることを特徴とする上記（１）記載の２連シリンダ式バルブゲート構造である。
シリンダバルブピン連結金具の中央部を上方に屈曲させることによって、シリンダバルブピン連結金具の下方に直線状の樹脂流路をより設計自由度を向上させることができる。

（３）前記ゲートの同軸延長線上に成形機ノズルタッチ部を有し、該成形機ノズルタッチ部から前記ゲートまでを連接する樹脂流路が、前記シリンダバルブピン連結金具を曲折して避ける迂回形状を有していることを特徴とする（１）又は（２）記載の２連シリンダ式バルブゲート構造である。

ここで樹脂流路のシリンダバルブピン連結金具を曲折して避ける迂回形状とは、ゲートの同軸延長線上に成型機ノズルタッチ部が形成されている構造において、バルブピンと連接しているシリンダバルブピン連結金具を避ける形状であれば特に制限はない。例えば、正面視コ字状でも良いし、末広がりの傾斜部を有しても良い。またＲ形状を伴った曲線パイプ状に形成しても良い。

（４）射出成形用ホットランナ金型に組み込まれる金型用ブロックであって、該金型用ブロックは平面中央部に成形機ノズルタッチ部を有し、上記（１）乃至（３）のいずれか一に記載された２連シリンダ式バルブゲート構造を有し、底面中央部ゲートを有することを特徴とする金型用ブロックである。

（５）前記２連シリンダ間に樹脂流路が穿設された上部ゲートブッシュ及び下部ゲートブッシュとを有し、上部ゲートブッシュ内に樹脂流路の外周に一又は複数の棒状のカートリッジヒータを配し、下部ゲートブッシュの周面にコイルヒータを配したことを特徴とする上記（４）記載の金型用ブロックである。
（６）前記金型用ブロックにおける２連シリンダの外周に冷却水を通す水孔が形成されていることを特徴とする上記（５）記載の金型用ブロックである。射出成形する樹脂流路や成形品の外周に冷却水を流すことによって、金型内を迅速に冷却することが可能となり、結果的に成形サイクルの短縮を図ることができる。

本考案は、ゲートブッシュより離間してシリンダを配置することによってパッキン類の経年劣化を抑止するという効果を奏する。
また射出成形する樹脂流路や成形品の外周に冷却水を流すことによって、金型内を迅速に冷却することが可能となり、結果的に成形サイクルの短縮を図ることができる。
さらに２連のシリンダを連結金具によって連結し、その中央部にバルブピンを垂直に連接することによってバルブピンの作動方向と同一線上及び同方向を駆動させることによって、バルブピンに回転方向、横方向等の偏荷重の発生を防止し、部品の摩耗、樹脂の漏出等の発生を抑止するという効果を奏する。

本考案に係る２連シリンダ式バルブゲート構造を有する金型用ブロックの一実施態様を示す平面図である。 図１におけるII−II矢視断面図である。 図１におけるゲート開時の状態を示す一部透視断面図である。 図１におけるIV−IV矢視断面図（ゲート閉時）である。 ２連シリンダ式バルブゲート構造を有する射出成形用ホットランナ金型装置の裏ゲートタイプの一例を示す内部概念図である。 従来の射出成形用ホットランナ金型装置の一例を示す内部概念図である。 従来の梃子を使用してバルブピンの開閉を実施する従来のバルブゲート構造を示す内部概念図である。 ラック、ピニオンを使用してバルブピンの開閉を実施する従来のバルブゲート構造を示す内部概念図である。 ゲートブッシュの外周へシリンダを設置してバルブピンの開閉を実施する従来のバルブゲート構造を示す内部概念図である。

以下、本考案に係る実施形態の一例を図面に則して説明する。以下に示す実施形態は本考案に係る２連シリンダ式バルブゲート構造の例示であって、本考案を限定するものではない。

実施形態１
図１乃至図５は、本考案に係る２連シリンダ式バルブゲート構造を有する金型用ブロックの一例を示した図である。図１は、２連シリンダバルブゲートの平面図、図２は、図１におけるII−II矢視断面図、図３は、ゲート開時の状態を示す一部透視断面図、図４は、
図１におけるIV−IV矢視断面図（一部透視図）である。また図５は、裏ゲートタイプの断面図である。
図１に示す如く、本考案に係る２連シリンダ式バルブゲート構造を有する金型用ブロック１は、平面視中央に成形機ノズルタッチ部２を有する。かかる成形機ノズルタッチ部２は、図３等に示す如くゲート２０の同軸延長線上に配置されている。
また前記成形機ノズルタッチ部２の両側には２連シリンダ３，３が配置されている。

図２に示す如く、本実施形態に係る金型用ブロック１は、上部よりロケートリング２２、第３型部材２６、第２型部材２４及びゲートブッシュ２５が段組されて形成されている。
かかる金型用ブロック１の内部には、前記成形機ノズルタッチ部２から前記ゲート２０までを連接する樹脂流路２１が形成されている。かかる樹脂流路２１は、第２型部材２４及び第３型部材２６において、後述のシリンダバルブピン連結金具３１を曲折して避ける迂回形状を有するように形成されている。

またゲートブッシュの中央における樹脂流路２１には、同軸上にバルブピン２７が配置されている。かかるバルブピン２７の上端は、シリンダバルブピン連結金具３１の中央に連接されている。シリンダを駆動することによってバルブピン２７が上下動し、ゲート２０の開閉を行うことができる。なお、バルブピン２７と樹脂流路２１との間に設けられたバルブピン軸受３０は溶融樹脂の漏出を防止する機能も有している。

次に本実施形態に係る金型用ブロックの動作を図２及び図３に則して説明する。図示しない成形機ノズルより射出された溶融樹脂は、成形機ノズルタッチ部２を介して金型用ブロック１内の樹脂流路に射出される。溶融樹脂は第３型部材２６内の樹脂流路２１においてシリンダバルブピン連結金具３１を迂回しながら下方へ流動する。その後、第２型部材２４に設置されたゲートブッシュ２５内の樹脂流路２１においてゲートと同軸上になるように流動する。この時点でバルブピン２７と接触することになる。

ゲートブッシュ２５の頭部と脚部にはコイルヒータ３３，３４が設置されており、ゲートブッシュ２５内の溶融樹脂の溶融状態を保持している。溶融樹脂は、ゲートブッシュ２５の下部においてバルブピン２７の下端を通ってゲートより図示しないキャビティ内に注入される。
溶融樹脂がキャビティ内に注入されている間は、２連シリンダ３，３によってシリンダバルブピン連結金具３１が上方へ移動しており、バルブピン２７の下端がゲートブッシュ２５内に後退して、ゲート２０が開いた状態に保持されている。

次に溶融樹脂がキャビティ内に充填された後の動作を図４に則して説明する。図示しないキャビティ内に溶融樹脂が充填された後、２連シリンダ３，３によってシリンダバルブピン連結金具３１が下方へ移動し、バルブピン２７が前進して、ゲート（キャビティへの樹脂注入口）２０を閉鎖する。ここでシリンダバルブピン連結金具３１は、中央部が上方に屈曲し凸部となっている。そして前記凸部の中央にバルブピン２７の上端が連接されている。
本実施形態１におけるシリンダバルブピン連結金具３１は、上方に屈曲することにより金型用ブロック１の高さが低くなるように設計されているが、シリンダバルブピン連結金具３１に平板を用いても良い。
上記の一連の動作において、バルブピン２７はゲート２０から成形機ノズルタッチ部２を結ぶセンター軸線において、横方向等への余分な偏荷重を受けることなく上下動する。このため、特にバルブピン軸受３０における余剰荷重を抑止することができるため、経年劣化による溶融樹脂の漏出を防止することができる。

さらに上記構成を採用することによって、２連シリンダ３，３をコイルヒータ３３，３４及びカートリッジヒータ３７，３７によって加熱されたゲートブッシュ部からある程度離間させることができる。本実施形態に係る金型用ブロック１にセットされた、２連シリンダ３，３は、十分に冷却される距離で近接して配置することによって、現在用いられている金型に組み込むことも可能である。
また、本実施形態に係る金型用ブロック１には、金型用ブロック１における２連シリンダ３，３の外周に冷却水を通す水孔２３，３５，３６が形成されている。かかる構造を採用することによって樹脂流路２１や成形品の外周に冷却水を流すことができ、金型内を迅速に冷却することができ、成形サイクルの短縮を図ることができる。

実施形態２
図５は、本考案に係る金型用ブロックを有する射出成形用ホットランナ金型装置の一例を示す内部概念図である。
本実施形態に係る射出成形用ホットランナ金型装置５０は、２連シリンダ式バルブゲート構造を有する金型用ブロック５１が内部に設置された上型取付板５２、突き出しプレート５３、保護スリーブ５４、イジェクターハウジング部５５、第２型板５８、第１型板５９及び下型取付板６２とを有する。第２型板５８と第１型板５９は、型開時に分離可能な構造となっており、第２型板５８の底面と第１型板５９の丙面との凹溝によってキャビティ７７を構成している。なお符合５６はエジェクターピンである。

前記２連シリンダ式バルブゲート構造を有する金型用ブロック５１は、成形機ノズルタッチ部７２を平面中央に有し、内部にシリンダバルブピン連結金具３１を迂回する樹脂流路６１が、ゲートブッシュ６３を通ってゲート６０まで穿設されている。また、ゲート６０と同軸上にバルブピン５７が配置され、該バルブピン５７の上端は、前記シリンダバルブピン連結金具３１の中央部と連接している。符号５４は、ゲートブッシュ６３を保護するための保護スリーブである。
かかる構成によって、図示しない成形機ノズルより射出された溶融樹脂が、成形機ノズルタッチ部７２を介して金型用ブロック内の樹脂流路６１に射出される。当該溶融樹脂６１はシリンダバルブピン連結金具３１を迂回しながら下方へ流動する。その後、ゲートブッシュ６３内の樹脂流路６１においてゲート６０と同軸上になるように流動する。かかる樹脂流路６１の部位においては、軸中心にバルブピン５７が配置されている。

溶融樹脂は、ゲートブッシュ６３の下部においてバルブピン５７の下端を通ってゲート６０を通ってキャビティ７７内に注入される。
溶融樹脂がキャビティ７７内に注入されている間は、２連シリンダによってシリンダバルブピン連結金具３１が上方へ移動しており、バルブピン５７の下端がゲートブッシュ６３内に後退して、ゲート６０が開いた状態で保持されている。

次にキャビティ７７内に溶融樹脂が充填された後、２連シリンダによってシリンダバルブピン連結金具３１が下方へ移動し、バルブピン５７の下端が前進して、ゲート６０を閉鎖する。
上記の一連の動作において、バルブピン５７はゲート６０から成形機ノズルタッチ部７２を結ぶセンター軸線において、横方向等への余分な偏荷重を受けることなく上下動する。このため、特にバルブピン軸受における余剰荷重を抑止することができるため、経年劣化による溶融樹脂の漏出を防止することができる。

１ ２連シリンダ式バルブゲート構造を有する金型用ブロック
２，７２ 成形機ノズルタッチ部
３ ２連シリンダ
２０，６０ ゲート
２１，６１ 樹脂流路
２５，５５ ゲートブッシュ
２７，５７ バルブピン
３０ バルブピン軸受
３１，７１ シリンダバルブピン連結金具
５０ 射出成形用ホットランナ金型装置
５１ 金型用ブロック
７７ キャビティ

Claims (6)

1. 射出成形用ホットランナ金型に用いられる２連シリンダ式バルブゲート構造であって、キャビティへ溶融樹脂を流し込む樹脂流路の先端にゲートを有し、該ゲートと同軸上に配置され前記樹脂流路を直線的に移動して前記ゲートを開閉するバルブピンを有し、該バルブピンにおいて前記ゲートを閉鎖する端部と反対側の略基端部に連接部を有し、該連接部にシリンダバルブピン連結金具における中央部を連接し、該シリンダバルブピン連結金具の前記中央部の左右に２体のシリンダを連結し、該シリンダを駆動することによって前記ゲートをバルブピンによって開閉する機構を有することを特徴とする２連シリンダ式バルブゲート構造。
2. 前記シリンダバルブピン連結金具が、中央部が上方に屈曲し凸部となっていることを特徴とする請求項１記載の２連シリンダ式バルブゲート構造。
3. 前記ゲートの同軸延長線上に成形機ノズルタッチ部を有し、該成形機ノズルタッチ部から前記ゲートまでを連接する樹脂流路が、前記シリンダバルブピン連結金具を曲折して避ける迂回形状を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の２連シリンダ式バルブゲート構造。
4. 射出成形用ホットランナ金型に組み込まれる金型用ブロックであって、該金型用ブロックは平面中央部に成形機ノズルタッチ部を有し、前記請求項１乃至３のいずれか一に記載された２連シリンダ式バルブゲート構造を有し、底面中央部ゲートを有することを特徴とする金型用ブロック。
5. 前記２連シリンダ間に樹脂流路が穿設された上部ゲートブッシュ及び下部ゲートブッシュとを有し、上部ゲートブッシュ内に樹脂流路の外周に一又は複数の棒状のカートリッジヒータを配し、下部ゲートブッシュの周面にコイルヒータを配したことを特徴とする請求項４記載の金型用ブロック。
6. 前記金型用ブロックにおける２連シリンダの外周に冷却水を通す水孔が形成されていることを特徴とする請求項５記載の金型用ブロック。