JP4489407B2 - 個々の弁開閉制御を伴う密着配置されたノズル - Google Patents

Description

本発明は、概ね射出成形、さらに詳しくは、密着配置された１種類または他種類材料の充当に用いられるバルブ開閉式加熱ランナ射出成形装置に関する。

参照することによってこの中に全部組み込まれた米国特許４３８０４２６に図示および記載されるように、バルブ開閉式射出成形装置はよく知られている。たいてい、バルブピンは円筒状または先細状の前端を有し、後退して開いた位置と前進して閉じた位置との間を往復運動する。前進して閉じた位置において、前端はゲート内に嵌め込まれる。いくつかの実施例では、バルブピンは逆方向に機能し、後退した位置において閉じる。

参照することによってこの中に全部組み込まれた米国特許５２３８３７８に図示および記載されるように、多数のバルブピンを有する１つのゲートを介して、２つの異なる材料を型穴内に同時射出および／または連続射出するためのバルブ開閉式射出成形装置もよく知られている。開閉工程をより高度に制御するために、個々のバルブピンは別個の作動ユニットにより独立して制御されてもよい。

同様に、複数ノズルを有する多数キャビティバルブ開閉式射出成形装置も技術的によく知られている。各ノズル本体には、等間隔離間された複数のバルブピン穴が対応する複数バルブピンとともに設けられている。このような装置は、参照することによってこの中に全部組み込まれた米国特許６１６２０４４に図示および記載されている。装置の各ノズルは多数のバルブピンを含んでいるが、すべてのバルブピンは１つの作動ユニットにより制御される。

発明の概要

したがって、本発明はバルブ開閉技術を有する１つまたは複数のノズルを備えた射出成形システムを提供する。各ノズル本体には少なくとも２つの流路が設けられている。ある状況においては、流路のうち１つが主要な流路であり、他は補助的な流路である。各流路にはバルブピンのような開閉部材が取り付けられ、各バルブピンは流体または気体ピストンのような作動ユニットを用いて独立して移動および制御される。電気的または機械的のような、バルブ開閉手段の他の作動手段も本発明において熟慮されている。各作動ユニットは、例えばそれぞれの流路の直線上に、またある場合にはノズルに対して横方向位置に配置される。

本発明の一態様によれば、主要流路内で溶融物を制御する主作動ユニットは作動システム縦方向中心軸上に中心合わせされたバルブピンを有しており、作動システム縦方向中心軸はノズル組み立て体の縦方向中心軸から横方向にオフセットされている。補助作動ユニットは、作動システムの縦方向中心軸からオフセットされて位置決めされたバルブピンとともに、主作動ユニットからオフセットされて配置されている。補助作動ユニットには開孔が設けられており、これにより主作動ユニットのバルブピンは下方のピストン装置を貫通することができる。この配置により、各バルブピンの中心間ピッチは最小となる。このようなことから、１つまたはいくつかの型穴に供給するために、ノズルに面する型ゲートを近接して配置することができる。

発明を実施するための形態

この中に組み込まれ明細書の一部をなす添付図面は本発明を図示し、さらに記載とともに本発明の方式を説明し、当業者が本発明の作製および使用を可能とすることに役立つ。

本発明は図面を参照してこれから記載される。図面において、同一参照番号は同一または機能的に類似するエレメントを指し示す。

ここで図１を参照すると、バルブ開閉式射出成形システム１００が示されている。システム１００はノズル組み立て体１０２と作動システム１０４とを備える。ノズル組み立て体１０２の縦方向軸１３６が参考のために示されている。

ノズル組み立て体１０２は公知の射出ノズルに多少類似した機能をし、ノズル本体１３８を有する。溶融物は、溶融物分配マニホールド１２２の第１マニホールド溶融物通路１０６および第２マニホールド溶融物通路１０８を介して、ノズル本体１３８の第１溶融物通路１０５および第２溶融物通路１０７に導入される。第１溶融物通路１０５内および第１マニホールド溶融物通路１０６内を流れる溶融物は、第２溶融物通路１０７内および第２マニホールド溶融物通路１０８内を流れる溶融物と同一材料でもよいし、また、２つの異なる材料が各組通路内を流れていてもよい。同様に、第１溶融物通路１０５および第１マニホールド溶融物通路１０６の直径は、第２溶融物通路１０７および第２マニホールド溶融物通路１０８の直径と同一でもよいし、また、２組の溶融物通路の直径は異なっていてもよい。このような設計事項は、システム１００により製造される製造物の種類および／または実施される成形工程を主に考慮して決定される。

図１に示すように、第１マニホールド溶融物通路１０６は、第２マニホールド溶融物通路１０８よりもマニホールド１２２の出口側表面に近寄って配置されている。本発明の作用に必要でない一方で、マニホールド溶融物通路１０６，１０８をオフセットすることにより、追加の溶融物通路または分離したマニホールドの追加モジュラーを後で含めることが可能となる。溶融物を異なる温度に維持することを必要とする実質的に異なる溶融特性を有する２つの異なる材料が用いられる場合、分離したマニホールドが必要となるだろう。

マニホールド１２２をノズル組み立て体１０２に連結するのは溶融物コネクタ１２１である。溶融物コネクタ１２１は第１連結部溶融物通路１２３と第２連結部溶融物通路１２５とを有する。溶融物コネクタ１２１は、マニホールド溶融物通路１０６，１０８をノズル溶融物通路１０５，１０７に連結するために用いられるブッシングである。本実施の形態において、マニホールド溶融物通路１０６，１０８はマニホールド１２２の外部の周囲に向くように配置されている。ノズル溶融物通路１０５，１０７は、マニホールド溶融物通路１０６，１０８よりも縦方向軸１３６の近くに配置されている。したがって、第１連結部溶融物通路１２３は溶融物コネクタ１２１を斜めに貫通するように配置され、これにより第１連結部溶融物通路１２３は第１マニホールド溶融物通路１０６を第１ノズル溶融物通路１０５に流体連通させる。同様に、第２連結部溶融物通路１２５は溶融物コネクタ１２１を斜めに貫通するように配置され、これにより第２連結部溶融物通路１２５は第２マニホールド溶融物通路１０８を第２ノズル溶融物通路１０７に流体連通させる。

溶融物がノズル本体１３８の第１溶融物通路１０５内および第２溶融物通路１０７内を流れている間、溶融物の温度は加熱エレメント１２４により維持される。加熱エレメント１２４は、ノズル本体１３８に対して巻き付けられ、組み込まれ、締め付け固定されおよび／または鋳込まれてもよい。さらに、加熱エレメント１２４は、薄いまたは厚いフィルム状の加熱エレメントからなってもよい。溶融物は第１バルブゲート１１４および第２バルブゲート１１６を通過して型穴（図示せず）内に流れ込む。各バルブゲート１１４，１１６を通過する溶融物の流れは独立して制御される。第１バルブピン１１０が第１バルブゲート１１４内に嵌め込まれていない場合、第１バルブゲート１１４は開いている。同様に、第２バルブピン１１２が第２バルブゲート１１６内に嵌め込まれていない場合、第２バルブゲート１１６は開いている。図１Ａは開いた状態にある第１バルブゲート１１４と閉じた状態にある第２バルブゲート１１６とを示している。

第１バルブゲート１１４および第２バルブゲート１１６を通過する溶融物の流れは作動システム１０４により制御される。作動システム１０４はマニホールド１２２を挟んでノズル組み立て体１０２の反対側に配置されている。第１バルブピン１１０および第２バルブピン１１２はマニホールド１２２を通過して作動システム１０４内まで延在する。

ここで図２を参照すると、第１バルブピン１１０の移動は第１作動ユニット１１８により制御されている。第１作動ユニット１１８は第１ピストン駆動機構２０４と第１ピストン２０８とを有しており、第１ピストン２０８はシリンダー２１７内でスライドすることができる。第１バルブピン１１０は第１バルブピン溝２１２内で軸方向に移動することができる。第１バルブピン溝２１２は第２作動ユニット１２０、マニホールド１２２および溶融物コネクタ１２１を貫通して延在する。

第１ピストン駆動機構２０４は例えば空気圧または流体圧システム、ブラダピストン、またはカム・レバーシステムのように技術的に公知ないくつかの機構のいずれかでもよい。成形システムによる溶融物への加圧に関連した定期反復的な手順で圧力を加えたり開放したりするタイミング回路により制御されるバルブを介して、外部エア源をピストン駆動機構に接続することにより、空気圧駆動システムは動作する。流体圧駆動システムは空気圧システムと同じ方法で動作し、ただ空気を作動液に置き換えるだけである。

他の実施形態においては、同一出願人により２００２年３月１４日に出願され、参照することによってこの中に全部組み込まれた同時継続中の米国出願６０／３６３８９１に図示および記載されるように、第１駆動機構２０４はブラダピストンでもよい。ブラダピストンは拡張することができる細長くされたバッグであり、バッグは圧縮された、空気、水または油のような流動体を充填された場合に長さを縮める。ブラダが圧縮されると、ブラダは長さを収縮し、バルブピンがバルブゲートから外れて溶融物が型穴内へ流れ込むことができるように、ブラダの一端はバルブピンに取り付けられる。同様に、ブラダから圧力を抜くことにより、ブラダは長さを伸ばし、これによりバルブピンはバルブゲートに嵌め込まれ、型穴内への溶融物の流れを止める。

第１ピストン駆動機構２０４が手順を反復すると、第１ピストン２０８は上下に駆動される。これにより、第１バルブピン１１０は下方向および上方向に駆動され、この結果、第１バルブピン１１０は第１バルブゲート１１４内に嵌め込まれおよび第１バルブゲート１１４内から引き抜かれる。

作動システム１０４の縦方向軸２１６はノズル組み立て体１０２の縦方向軸１３６からわずかにオフセットされている。しかしながら、第１作動ユニット１１８の第１バルブピン１１０は縦方向軸２１６に中心合わせされている。

バルブピン１１０，１１２の移動を独立して制御するために必要となるスペースを最小化するため、第２作動ユニット１２０は第１作動ユニット１１８とマニホールド１２２との間に配置されている。第２作動ユニット１２０は第２ピストン駆動機構２０６と第２ピストン２１０とを有しており、第２ピストン２１０は第２シリンダー２１９内で移動することができる。第２バルブピン１１２は第２バルブピン溝２１４内で軸方向移動することができる。第２バルブピン溝２１４はマニホールド１２２と溶融物コネクタ１２１とを貫通して延在する。

第１バルブピン溝２１２は第２作動ユニット１２０を貫通しており、これにより第１バルブピン１１０は妨げられることなくノズル組み立て体１０２に達することができる。第２作動ユニット１２０を貫通する第１バルブピン溝２１２の配置を可能とするため、第２バルブピン１１２および第２バルブピン溝２１４は全長に渡って縦方向軸２１６からオフセットされている。図１Ａに示すように、第２バルブピン１１２のオフセットされた位置決めにともなって、第２ピストン２１０の動作のバランスをとるため、ロッド１４０が第２ピストン上に配置されている。ロッド１４０は同様にダウエルでも、また類似する他の部品でもよい。

第２ピストン駆動機構２０６は、第１ピストン駆動機構２０４を参照して上述したような多様な駆動機構のいずれかでもよい。第２ピストン駆動機構２０６が手順を反復すると、第２ピストン２１０は上下に駆動される。これにより、第２バルブピン１１２は下方向および上方向に駆動され、この結果、第２バルブピン１１２は第２バルブゲート１１６内に嵌め込まれおよび第２バルブゲート１１６内から引き抜かれる。

第１作動ユニット１１８および第２作動ユニット１２０のこのような配置により、第１バルブピン１１０縦方向中心軸と第２バルブピン１１２との間の間隔２０２を最小化することができる。間隔２０２は７ｍｍ以下までにすることができる。バルブピン１１０，１１２のこの密接間隔構成は、バルブゲート１１４，１１６の独立した動作を維持しながら、ノズル組み立て体１０２のバルブゲート１１４，１１６の密接配置を可能にする。

第１バルブゲート１１４および第２バルブゲート１１６から独立した制御を伴ったより多数のバルブゲートが望まれる場合、既存の作動ユニット上に追加の作動ユニットを積み重ねることができる。オフセットされた追加のバルブピン溝が第１作動ユニット１１８および第２作動ユニット１２０を通過して設けられるだろう。追加のバルブピンが不可欠なピストン動作のバランスをもたらすならば、ロッド１４０を削除することができる。

各作動ユニットの積み重ねまたは横方向オフセットが求められようと求められまいと、多数配置されたバルブピンの各バルブピンに、ブラダピストン作動ユニットが活用されてもよい。

図３Ａおよび図３Ｂは、小部品へのオーバーモールドに用いられる密接配置された２つのバルブゲート構成の一つの可能な応用例を示す。型穴３０２は、キャップのような２つの材料からなる小部品を成型できるように形成されている。第２の型穴３０６を形成するために、型コア３０４が型穴３０２内に配置されている。第２の型穴３０６は、開いた状態にある第２バルブゲート１１６を介して第１材料が充填される。第２材料が第２の型穴３０６内に入るのを防止するため、第１バルブゲート１１４は閉じた状態にある。

図３Ｂはオーバーモールド工程の第２段階を示し、その中においては、型コア３０４はバルブゲート１１４，１１６から離れるように軸方向に移動されている。第２材料が第１バルブゲート１１４を介して型穴３０２内へ射出される。このとき、第１バルブゲート１１４は開いた状態にあり、第２材料の流出を可能としている。第２バルブゲート１１６は閉じた状態にあり、第１材料の型穴３０２へのさらなる射出を防止する。第２材料は成形された第１材料部分３０６ａを覆い、２つの材料からなる一つのキャップが形成される。

図４は本発明の別の応用例を示す。近接配置された同一な大きさおよび形状の２つの別個の型穴４４０，４４２を有する型とともに、本発明によるバルブ開閉式射出成形装置が示されている。本応用例においては、異なる色または異なる材料からなる２つの類似する物品を同時に成形することができる。何らかの理由で、ある色の部品を他の部品よりも多く成形する必要がある場合、２つのバルブピン４１０，４１２が独立して移動することができることから、ある種類の部品だけ反復して射出することができる。同様に、２つの材料が相違する成形特性、例えば粘性を有する場合、バルブピン４１０，４１２を異なる回数往復させることにより部品を成形することもできる。さらにまた、各穴内の第２の色／材料を射出する箇所へオーバーモールドするために、型穴４４０，４４２を左右に移動、または回転させることもできる。

図５は本発明の別の応用例を示す。近接配置された異なる大きさおよび形状の２つの別個の型穴５４０，５４２を有する型とともに、本発明によるバルブ開閉式射出成形装置が示されている。本応用例においては、同一または異なる色、および／または同一または異なる材料からなる２つの物品を同時に成形することができる。圧力センサ５０２がノズルおよび／またはマニホールドに設けられている。圧力センサ５０２は、圧力読み値に基づき、各ノズルの温度だけでなく、各溶融物通路内でのバルブピンの移動を制御するために用いられる。

本発明による多様な実施形態を上述したが、それらは単なる例として提示されたものであり、限定されるものではないと理解されるべきである。関連技術に精通した者には、本発明の精神および範囲から離れることなく、形式上および細部について多様な変形を施すことができるのは明らかであるだろう。このように、本発明の幅および範囲は、上述した模範的な実施形態により制限されるべきではなく、特許請求の範囲および均等な範囲にのみ沿って画定されるべきである。

本発明の一態様に基づくバルブ開閉の独立した作動を伴う２バルブ開閉式射出ノズルの断面図である。 図１の射出ノズルの概略断面図であって、２つの材料のための機械式ノズルを示す。 図１の作動システムの拡大断面図である。 図１のシステムの動作の第１段階を示す。 図１のシステムの動作の第２段階を示す。 図１のノズルシステムの第２適用例を示す。 図１のノズルシステムの第３適用例を示す。

Claims (13)

1. 縦方向および横方向を有する射出ノズルであって、
   縦方向に延びる第１溶融物通路と第２溶融物通路とを有し、第１溶融物通路は第２溶融物通路から横方向にずらされているノズル本体と、
   第１溶融物通路を通過して縦方向に延びる第１バルブ開閉部材であって、第１溶融物通路の一端に位置する第１ゲートを選択的に開くための第１バルブ開閉部材と、
   第２溶融物通路を通過して縦方向に延びる第２バルブ開閉部材であって、第２溶融物通路の一端に位置する第２ゲートを選択的に開くための第２バルブ開閉部材と、
   第１バルブ開閉部材に連結され第１バルブ開閉部材を縦方向に移動させる第１作動機構と、
   第２バルブ開閉部材に連結され第２バルブ開閉部材を縦方向に移動させる第２作動機構であって、縦方向において第１作動機構およびノズル本体の間に配置された第２作動機構と、
   前記第１バルブ開閉機構および前記第２バルブ開閉機構を相対的に移動させるため、前記第１作動機構および前記第２作動機構を独立して駆動させる手段と、
   を備えたことを特徴とする射出ノズル。
2. 前記第１バルブ開閉部材は前記第２作動機構を貫通して延びている
   ことを特徴とする請求項１に記載の射出ノズル。
3. 第１ゲートは第１溶融物通路を第１キャビティに連結し、第２ゲートは第２溶融物通路を第２キャビティに連結することを特徴とする請求項１記載の射出ノズル。
4. 第１ゲートは第１溶融物通路をキャビティに連結し、第２ゲートは第２溶融物通路を同一のキャビティに連結することを特徴とする請求項１記載の射出ノズル。
5. 縦方向および横方向を有する射出成形装置であって、
   成形可能材料からなる第１溶融物の流れを受けるための第１マニホールド溶融物通路と、成形可能材料からなる第２溶融物の流れを受けるための第２マニホールド溶融物通路と、を有するマニホールドと、
   第１溶融物の流れを受けるための縦方向に延びる第１溶融物通路と第２溶融物の流れを受けるための縦方向に延びる第２溶融物通路とを有し、第１溶融物通路は第２溶融物通路から軸方向を横方向にずらされている、ノズルと、
   第１溶融物通路を通過して縦方向に延びる第１バルブ開閉部材であって、第１溶融物をキャビティ内に流し込むために、第１溶融物通路の一端に位置する第１ゲートを選択的に開く第１バルブ開閉部材と、
   第２溶融物通路を通過して縦方向に延びる第２バルブ開閉部材であって、第２溶融物をキャビティ内に流し込むために、第２溶融物通路の一端に位置する第２ゲートを選択的に開く第２バルブ開閉部材と、
   縦方向においてマニホールドとノズルとの間に設けられ、第１連結部溶融物通路と第２連結部溶融物通路とを有する溶融物通路コネクタと、を備え、
   第１連結部溶融物通路は第１マニホールド溶融物通路と第１ノズル溶融物通路とに流体連通し、第２連結部溶融物通路は第２マニホールド溶融物通路と第２ノズル溶融物通路とに流体連通し、
   第２バルブ開閉部材は、第１バルブ開閉部材から独立して作動することができることを特徴とする射出成形装置。
6. 溶融物通路コネクタは第１バルブ開閉部材と第２バルブ開閉部材を受けるためのブッシングであることを特徴とする請求項５記載の射出成形装置。
7. 第１バルブ開閉部材に連結された第１作動機構と、第２バルブ開閉部材に連結された第２作動機構と、をさらに備えたことを特徴とする請求項５記載の射出成形装置。
8. 第２作動機構は第１作動機構とノズルとの間に配置されていることを特徴とする請求項７記載の射出成形装置。
9. 第１バルブ開閉部材は第２作動機構を貫通して延在することを特徴とする請求項８記載の射出成形装置。
10. 第１バルブ開閉部材を囲み、第２作動機構内をスライドするブッシングをさらに備えたことを特徴とする請求項８記載の射出成形装置。
11. 第１作動機構は第１バルブ開閉部材に連結された第１ピストンを含み、第２作動機構は第２バルブ開閉部材に連結された第２ピストンを含むことを特徴とする請求項８記載の射出成形装置。
12. 第１バルブ開閉部材はブッシングによって囲まれ、ブッシングは第２ピストン内をスライドできるように構成されていることを特徴とする請求項１１記載の射出成形装置。
13. 縦方向および横方向を有する射出ノズルであって、
    縦方向に延びる第１ノズル溶融物通路と第２ノズル溶融物通路とを有するノズル本体と、
    第１溶融物通路を通過して縦方向に延びる第１バルブ開閉部材と、
    第２溶融物通路を通過して縦方向に延びる第２バルブ開閉部材と、
    第１バルブ開閉部材に連結され第１バルブ開閉部材を縦方向に移動させる第１作動機構と、
    第２バルブ開閉部材に連結され第２バルブ開閉部材を縦方向に移動させる第２作動機構と、
    第１バルブ開閉機構および第２バルブ開閉機構を相対的に移動させるため、第１作動機構および第２作動機構を独立して駆動させる手段と、を備え
    前記第２作動機構は、縦方向において、第１作動機構とノズル本体との間に配置され、
    第１バルブ開閉部材は、縦方向に移動可能に、第２作動機構を貫通している、ことを特徴とする射出ノズル。

Images