(57)【要約】  シャフト主部分２０、断熱する分離部分３０およびシャフト端部分４０からなり、シャフト主部分２０と分離部分３０が半径方向間隔をおいて材料管３を取り囲み、一方、シャフト端部分４０が材料管３の自由端部４を封止収容する収容部４１を形成している、端側にノズル尖端部５を有する加熱される材料管３を備えた射出成形ノズル１用のシャフト装置１０。シャフト主部分２０、分離部分３０およびシャフト端部分４０が端面側に、隣接する少なくとも１つのシャフト部分２０、３０、４０のための収容部２１、３１、３２を備えている。３つの部分２０、３０、４０はさらに、加工した外側輪郭部Ｋを形成する前に、３つの部分２０、３０、４０のすべてを互いにろう付けするために、それぞれ１つのろう貯留部２３、３３を有し、このろう貯留部内にリング状のろう材２４、３４が挿入されている。リング状の端部分４０は耐摩耗性を高めるために、ろう付け工程中から焼入れされ、この場合ろう付け温度はシャフト端部分４０の材料の変態温度の範囲内にある。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト主部分（２０）、断熱する分離部分（３０）およびシャフト端部分（４０）からなり、シャフト主部分（２０）と分離部分（３０）が半径方向間隔をおいて材料管（３）を取り囲み、シャフト端部分（４０）が材料管（３）の自由端部（４）を封止収容する収容部（４１）を形成している、端側にノズル尖端部（５）を有する加熱される材料管（３）を備えた射出成形ノズル（１）用のシャフト装置（１０）において、
シャフト主部分（２０）、分離部分（３０）およびシャフト端部分（４０）が互いにろう付けされていることと、シャフト端部分（４０）が焼入れされていることを特徴とするシャフト装置（１０）。
【請求項２】
シャフト端部分（４０）が焼入れおよび焼戻しされていることを特徴とする請求項１に記載のシャフト装置。
【請求項３】
シャフト端部分（４０）がリング状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のシャフト装置。
【請求項４】
シャフト主部分（２０）が焼入れされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のシャフト装置。
【請求項５】
シャフト主部分（２０）が焼入れおよび焼戻しされていることを特徴とする請求項４に記載のシャフト装置。
【請求項６】
互いにろう付けされたシャフト部分（２０、３０、４０）の少なくとも一部が加工した外側輪郭部（Ｋ）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のシャフト装置。
【請求項７】
シャフト端部分（４０）の収容部（４１）が加工した内側輪郭（Ｉ）を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のシャフト装置。
【請求項８】
シャフト主部分（２０）および／または分離部分（３０）が端面側に、隣接する少なくとも１つのシャフト部分（２０、３０、４０）のための収容部（２１、３１、３２）を備えているかまたは形成していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のシャフト装置。
【請求項９】
各収容部（２１、３１、３２）が隣接するシャフト部分（２０、３０、４０）を摩擦連結的におよび／またはかみ合うように収容していることを特徴とする請求項８に記載のシャフト装置。
【請求項１０】
収容部（２１、３１、３２）の少なくとも一部が段状におよび／または円錐形に形成されていることを特徴とする請求項８または９に記載のシャフト装置。
【請求項１１】
シャフト部分（２０、３０、４０）の隙間幅が０．０２〜０．２ｍｍであることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載のシャフト装置。
【請求項１２】
シャフト主部分（２０）、分離部分（３０）および／またはシャフト端部分（４０）が、加工した外側輪郭部（Ｋ）を形成する前に、ろう貯留部（２３、３３）を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシャフト装置。
【請求項１３】
ろう貯留部（２３、３３）が収容部（２１、３１、３２）の範囲内に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載のシャフト装置。
【請求項１４】
少なくとも１つのシャフト部分（２０、３０、４０）の少なくとも一部が円錐形に形成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のシャフト装置。
【請求項１５】
シャフト主部分（２０）の上端部（２５）がねじ（２６）を備えていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のシャフト装置。
【請求項１６】
ねじ（２６）がおねじであることを特徴とする請求項１５に記載のシャフト装置。
【請求項１７】
シャフト主部分（２０）とシャフト端部分（４０）が、熱伝導しやすい材料によって作られていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載のシャフト装置。
【請求項１８】
シャフト主部分（２０）とシャフト端部分（４０）が焼入れ可能な工具鋼によって作られていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載のシャフト装置。
【請求項１９】
分離部分（３０）が熱伝導しにくい材料によって作られていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載のシャフト装置。
【請求項２０】
熱伝導しにくい材料がチタンであることを特徴とする請求項１９に記載のシャフト装置。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか一項に記載のシャフト装置（１０）を備えたホットランナーノズル（１）。
【請求項２２】
シャフト主部分（２０）、断熱する分離部分（３０）およびシャフト端部分（４０）からなり、シャフト主部分（２０）と分離部分（３０）が半径方向間隔をおいて材料管（３）を取り囲み、シャフト端部分（４０）が材料管（３）の自由端部（４）を封止収容する収容部（４１）を形成している、特に請求項１〜２０のいずれか一項に記載の、端側にノズル尖端部（５）を有する外部加熱される材料管（３）を備えた射出成形ノズル（１）用のシャフト装置（１０）を製作するための方法において、シャフト主部分（２０）、分離部分（３０）およびシャフト端部分（４０）が互いにろう付けされることと、シャフト端部分（４０）がろう付け工程中から焼入れされることを特徴とする方法。
【請求項２３】
ろう付け温度がシャフト端部分（４０）の材料の変態温度の範囲内にあることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
シャフト端部分（４０）がろう付け工程の後で急冷され、続いて焼戻しされることを特徴とする請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
シャフト主部分（２０）がシャフト端部分（４０）と共に、ろう付け工程中から焼入れされ、ろう付け工程の後で急冷され、続いて焼戻しされることを特徴とする請求項２２〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
互いにろう付けされたシャフト部分（２０、３０、４０）の少なくとも一部が焼戻しの後で、加工した外側輪郭部（Ｋ）を形成されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
シャフト端部分（４０）の収容部（４１）が焼戻しの後で、加工した内側輪郭（Ｉ）を形成されることを特徴とする請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
ろう付け工程が炉内で行われることを特徴とする請求項２２〜２７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の射出成形ノズル用シャフト装置、請求項２１に記載のホットランナーノズルおよび請求項２２に記載の射出成形ノズル用シャフト装置の製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形ノズルは射出成形装置において、流動性物質を、設定可能な温度でおよび高圧下で、分離可能なモールドインサートに供給するために使用される。この場合、流路系を案内される物質がモールドインサートに達するまで流動性を維持することが重要である。これは正確な温度管理を必要とする。しかしながら、短いサイクルタイムで最適な生産成果を達成できるようにするためには、モールド内で材料を急速に凝固させなければならない。従って、たいてい高温であるノズルから低温のモールドまでの熱損失、特にノズル尖端部の範囲における熱損失をできるだけ少なくすべきである。
【０００３】
特許文献１は外部加熱式材料管を備えたホットランナーノズルを開示している。この材料管は端側にノズル尖端部を備えている。均一な温度分布を達成し、熱損失を低減するために、材料管はシャフト状のケーシングに挿入されている。このケーシングは材料管の下側範囲に、熱伝導しにくい材料からなるキャップを備えている。このキャップはノズル尖端部から離れた１個所でのみモールドに接触し、その下端部は材料管のためのすべり座を形成している。それ故、材料管はセンタリングされて案内され、ノズル尖端部の範囲においてモールドに対して断熱される。しかし、流路系の加熱および冷却の際に異なる熱膨張に基づいて材料管とシャフトキャップとの間に相対運動が生じる。この相対運動は、ほとんどが軟らかく熱伝導しにくい材料に基づいて、大きな摩耗、ひいては漏れを生じることになる。
【０００４】
そこで、特許文献２は材料管を取り囲む多段式シャフト装置を提案している。このシャフト装置は硬質で熱伝導しやすい工具鋼からなる外側の被覆管と、それに接続された、熱伝導しにくい材料、例えばクロム−ニッケル鋼からなる分離スリーブと、高強度の工具鋼からなるリング状の端部分とを備えている。しかし、熱伝導しにくい分離スリーブのための材料選択が限られるという問題がある。というのは、例えばチタンと鋼は互いに溶接できないし、ねじ連結は高いコストを必要とするからである。
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第０９２７６１７Ｂ１号明細書
【特許文献２】独国特許第４１２７０３６Ｃ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、従来技術のこれらの欠点および他の欠点を回避することと、簡単な手段によって低コストで組み立て可能であり、かつ常に最適な断熱を保証する、射出成形ノズル用シャフト装置を提供することである。更に、射出成形ノズルの確実な持続運転を保証するために、リング状端部分の摩耗をさらに低減すべきである。さらに、シャフト装置を簡単かつ経済的に製作できるようにすべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の主な特徴は請求項１、２１および２２に記載されている。実施形態は請求項２〜２０および２３〜２８の対象である。
【０００８】
シャフト主部分、断熱する分離部分およびシャフト端部分からなり、シャフト主部分と分離部分が半径方向間隔をおいて材料管を取り囲み、シャフト端部分が材料管の自由端部を封止収容する収容部を形成している、端側にノズル尖端部を有する加熱される材料管を備えた射出成形ノズル用のシャフト装置において、本発明は、シャフト主部分、分離部分およびシャフト端部分が互いにろう付けされていることと、シャフト端部分が焼入れされていることを提案する。
【０００９】
それによって、分離部分の端範囲において、常に最適な耐摩耗性が達成され、その際分離部分の断熱作用を損なうことがない。射出成形ノズルは常に最適に封止される。これは、射出成形ノズルの確実な持続運転を保証する。
【００１０】
本発明によるシャフト装置を備えたホットランナーノズルは、常に確実に作動するという利点がある。というのは、チタンキャップ内の焼入れされた鋼リングにより、チタンキャップが材料管と接触して摩擦することによる摩耗を防止されるからである。
【００１１】
シャフト主部分、断熱する分離部分およびシャフト端部分からなり、シャフト主部分と分離部分が半径方向間隔をおいて材料管を取り囲み、シャフト端部分が材料管の自由端部を封止収容する収容部を形成している、端側にノズル尖端部を有する外部加熱される材料管を備えた射出成形ノズル用のシャフト装置を製作するための方法において、本発明に従い、シャフト主部分、分離部分およびシャフト端部分が互いにろう付けされ、シャフト端部分がろう付け工程中から焼入れされる。
【００１２】
この驚くほど簡単な方法は、シャフト装置の迅速で効率的な製作を可能にする。シャフト装置の部分はろう付け工程によって簡単に相互連結され、ろう付けに続く焼入れプロセスがシャフト端部分の高い耐摩耗性を生じる。
【００１３】
本発明の他の特徴、詳細および効果は、特許請求の範囲の文言と、図に基づく実施の形態の次の説明とから明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１において全体を１で示した射出成形ノズルは、（それ以外は図示せず）射出成形装置で使用するためのものである。この射出成形装置は流動性の物質、例えば合成樹脂溶融物から成形品を製造する働きをする。射出成形装置は一般的に、取付け板と、それに対して平行な分配板とを備えている。分配板内には流路系が形成されている。この流路系は複数の射出成形ノズル１に開口している。射出成形ノズルは例えばホットランナーノズルとして形成され、それぞれケーシング２によって分配板の下面に取付けられている。
【００１５】
各々のケーシング２の中央に材料管３が挿入されている。この材料管はその外周に電気式ヒータ６を支持している。材料管３はその端部がノズル尖端部５に達している。このノズル尖端部は端側にノズル出口７を形成している。処理すべき材料はこのノズル出口から（図示せず）スプルー開口を経て、分離可能な（同様に図示せず）モールドインサートに供給される。
【００１６】
材料管３とヒータ６をモールドプレートに対して断熱するために、シャフト装置１０がノズル尖端部５の側でケーシング２に接続されている。このシャフト装置は焼入れされた工具鋼からなるシャフト主部分２０と、熱伝導しにくい材料からなるキャップ状の分離部分３０と、同様に焼入れされた工具鋼で作られたリング状のシャフト端部分４０を備えている。シャフト端部分はほぼ円筒状の内側輪郭Ｉを有する収容部４１を形成している。この収容部は材料管３の自由端部４をすべり座で封止的に取り囲んでいる。一方、シャフト主部分２０と分離部分３０は半径方向間隔をおいて材料管３を取り囲んでいるので、分離部分３０上のヒータ６の狭い載置個所８を除いて、断熱作用する空隙９がヒータ６とシャフト装置１０との間に形成されている。
【００１７】
全体が円筒状に形成されたシャフト主部分２０はその上端部２５におねじ２６を有し、このおねじによって下側からケーシング２にねじ込まれている。シャフト主部分２０の下端部２７は段状に形成され、分離部分３０の上端部３５にろう付けされている。そのために、分離部分の上端部は端面側に、シャフト上側部分２０の下端部２７を収容するスリーブ状の収容部３２を有する。分離部分３０の下端部３７は同様に、シャフト端部分４０を収容する段状の収容部３１を形成している。シャフト端部分と分離部分３０は同様に、互いにろう付けされている。
【００１８】
図１および３からわかるように、互いにろう付けされたシャフト部分２０、３０、４０はケーシング２と共にホットランナーノズル１の縦軸線Ａと同心的に配置され、加工した外側輪郭部Ｋを外周側に有する。この加工した外側輪郭部は分離部分３０のほぼ半分の高さ位置に段部Ｓを形成しているので、ノズル端範囲を取り囲む、全体を円錐形に形成したキャップ３０の部分３８は、モールド内に接触しないで装着される。それ故、シャフト端部分４０が面一に接続しているキャップ３０の円錐形の端部分３８と、モールドとの間には、常に自由空間が存在する。ホットランナーノズル１の運転中、加工すべき材料をこの自由空間に充填することができる。それによって、分離キャップ３０の断熱作用がさらに高まる。
【００１９】
外側輪郭部Ｋは段部Ｓの上方において円筒形に形成されている。この範囲はモールド内での締まりばめ部としての働きをし、同時に封止面およびセンタリング面としての働きをする。高圧下で噴射される合成樹脂溶融物がシャフト１０の上側範囲に侵入できないようにするために、ねじ２６の下方においてシャフト１０の外側輪郭部Ｋに、半径方向突起の形をした嵌め合い部２８が形成されている。この嵌め合い部はシャフト１０をモールドに対して常に確実に支持し、同時にモールド内におけるノズル１０の他のセンタリング部材としての働きをする。
【００２０】
シャフト主部分２０は射出成形ノズル１のケーシング２にねじ込み可能なシャフト上側部分を形成している。分離部分３０は、好ましくはチタンまたは熱伝導しにくい類似の材料によって作られかつシャフト端部分４０の端側に挿入されたキャップを形成している。このシャフト端部分は好ましくはリング状に形成され、焼入れ可能な工具鋼によって作られている。シャフト上側部分２０は好ましくは同じ工具鋼によって作られている。
【００２１】
図１および３はシャフト装置１０の仕上げ処理された状態を示しているが、図２に示した互いにろう付けすべきシャフト部分２０、３０、４０は処理の開始状態にある。
【００２２】
分離キャップ３０はシャフト上側部分２０に嵌められている。このシャフト上側部分は端面側に、分離キャップ３０のスリーブ状端部３５のための収容部２１を有する。このスリーブ状端部はシャフト上側部分２０の段状端範囲２７を収容している。部分２０と３０は（図示せず）狭い隙間を除いて、軸方向と半径方向において互いにかみ合っている。シャフト上側部分２０の収容部２１の範囲内において、分離キャップ３０の隣の外周側には、ろう貯留部２３が形成されている。このろう貯留部にはリング状のろう材２４が挿入されている。
【００２３】
鋼リングとして形成されたシャフト端部分４０は段状の外側輪郭部を有し、この外側輪郭部によって分離キャップ３０の端面側の収容部３１に装着されている。この場合、端面側の収容部と鋼リング４０との間には、狭い隙間が形成されている。鋼リング４０の隣の外周側には、リング状ろう材３４を収容する他のろう貯留部３３が形成されている。
【００２４】
シャフト上側部分２０と分離キャップ３０の端面側に形成された段状の収容部２１、３１、３２により、シャフト装置１０を垂直に組み立てることができる。すなわち、リング４０と分離キャップ３０は軸方向に保持される。端面側の収容部２１、３１、３２は必要に応じて部分的に円錐形に形成可能である。それによって、部分２０、３０、４０は付加的にセンタリングされる。シャフト部分２０、３０または３０、４０の間の隙間幅は０．０２〜０．２ｍｍであり、それによってろう付け工程中ろう材料２４、３４は部分２０、３０、４０の間の隙間に侵入可能である。
【００２５】
シャフト部分２０、３０、４０のろう付けのために、シャフト装置１０は図２に示すように（図示せず）ろう付け炉内に置かれ、ろう付け温度に加熱される。ろう貯留部２３、３３に挿入されたろう材２４、３４が溶ける。その際、ろう材はシャフト上側部分２０、分離キャップ３０および鋼リング４０の間に侵入する。この侵入は、ろう材が毛管作用によって隙間内に完全に充填されるまで行われる。
【００２６】
工具鋼で作られたリング状のシャフト端部分４０は、ろう付け工程中に既に焼入れされる。というのは、選定されたろう付け温度が本発明に従い、シャフト主部分２０とシャフト端部分４０のためにそれぞれ選択された工具鋼の変態温度の範囲内にあるからである。
【００２７】
ろう付け工程に続いて、シャフト装置１０の端範囲、ひいてはシャフト端部分４０が水浴または油浴内で急冷され、続いて焼戻しされる。
【００２８】
この熱処理の後で、シャフト部分２０、３０、４０は研磨加工によってその加工した外側輪郭部Ｋを得る。シャフト端部分４０の収容部４１は加工した内側輪郭Ｉを有する。それによって、材料管３は端側を分離キャップ３０に挿入した鋼リング４０内で常に封止案内される。鋼リングがろう付け工程および加工工程によって焼入れされるので、シャフト装置１０と材料管３との間の不可避の相対運動によって鋼リングはもはや過剰な摩耗を生じない。装置全体が持続的に封止される。これにより、射出成形ノズルの常に確実な運転が保証される。さらに、材料管３が特にノズル尖端部５の範囲内において最適に断熱されるので、熱損失が発生しない。
【００２９】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、多彩な変更が可能である。しかし、端側にノズル尖端部５を有する加熱される材料管３を備えた射出成形ノズル１のためのシャフト装置１０は、シャフト主部分２０、断熱する分離部分３０およびシャフト端部分４０を備えていることがわかる。この場合、シャフト主部分２０と分離部分３０は半径方向間隔をおいて材料管３を取り囲み、一方、シャフト端部分４０は材料管３の自由端部４を封止的に収容する収容部４１を形成している。シャフト主部分２０、分離部分３０およびシャフト端部分４０は端面側に、隣接する少なくとも１つのシャフト部分２０、３０、４０のための収容部２１、３１、３２を備えている。シャフト部分はさらに、加工した外側輪郭部Ｋを形成する前に、３つの部分２０、３０、４０を互いにろう付けするために、リング状のろう材２４、３４を挿入するろう貯留部２３、３３をそれぞれ１つずつ有する。リング状の端部分４０は耐摩耗性を高めるために、ろう付け工程中から焼入れされる。この場合、ろう付け温度はシャフト端部分４０の材料の変態温度の範囲内にある。
【００３０】
特許請求の範囲、明細書および図面から読み取れる特徴および効果の全ては、構造的詳細、空間的配置および方法ステップを含めて、単独でもいろいろな組み合わせでも本発明にとって重要である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】射出成形ノズルの全体図である。
【図２】ホットランナーノズルのためのシャフト装置の、最終加工の前の側方から見た断面図である。
【図３】ホットランナーノズルのための他のシャフト装置の、最終加工の後の側方から見た断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ      縦軸線
Ｉ      加工した内側輪郭
Ｋ      加工した外側輪郭部
１      射出成形ノズル／ホットランナーノズル
２      ケーシング
３      材料管
４      自由端部
５      ノズル尖端部
６      ヒータ
７      ノズル出口
８      載置個所
９      空隙
１０    シャフト装置
２０    シャフト主部分／シャフト上側部分
２１    収容部
２３    ろう貯留部
２４    ろう
２５    上端部
２６    ねじ
２７    下端部
２８    嵌め合い部
３０    分離部分／キャップ
３１    収容部
３２    収容部
３３    ろう貯留部
３４    ろう
３５    上端部
３７    下端部
３８    円錐形部分
４０    シャフト端部分／リング
４１    収容部／すべり座
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
2009534212.tif 000006
2009534212.tif 000007
2009534212.tif 000008
2009534212.tif 000009
2009534212.tif 000010
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