(57)【要約】【課題】複数のノズルを列状に並べても設備規模を大型化を抑制し得るバルブシステムを提供する。【解決手段】バルブシステム２０では、複数のバルブピン３６は、複数のノズル５０の列に対応して列状に配設され、テーパ部３６ｂがこれら各ノズル５０のニードル弁を構成し開弁時に溶融樹脂の射出を可能にし、それらの各頭部３６ａがバルブピン３６の列方向に延びる小判形状を有するピストン本体部３１に接続される。これにより、このような小判形状を有するピストン本体部３１がこれと同形状をなすシリンダ室２１ｂ内で往復動すると、このピストン本体部３１に各頭部３６ａが接続された複数のバルブピン３６も同時に往復動するため、そのテーパ部３６ｂにより構成されるニードル弁が開弁や閉弁する。そして、これら複数のノズル５０は、隣り合うノズル５０が近接可能な最小間隔まで設置間隔を狭くすることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂が流れるマニホールドに列状に並んで接続された複数のノズルからキャビティに前記溶融樹脂を射出するバルブシステムであって、
前記複数のノズルの列に対応して列状に配設され、先端部がこれら各ノズルのニードル弁を構成し開弁時に前記溶融樹脂の射出を可能にする複数のバルブピンと、
前記複数のバルブピンの列方向に延びる長円形状または楕円形状を有しこれと同形状をなすシリンダ室内で往復動可能に構成されるとともに、前記複数のバルブピンの各後端部を接続するピストンと、
を備えることを特徴とするバルブシステム。
【請求項２】
前記ピストンは、前記複数のバルブピンが接続される側に前記バルブピンの後端部の外周を覆う筒状体を前記複数のバルブピンごとに備えており、
前記シリンダ室のシリンダ壁を貫通する筒孔内を前記複数の筒状体が気密に摺動することを特徴とする請求項１記載のバルブシステム。
【請求項３】
前記ピストンは、前記複数のバルブピンが接続される側の反対側に当該ピストンの長径方向に延びて断面が凸形状のリブを備えており、
前記リブが形成される範囲の前記ピストンの裏側には、当該リブの延設方向に沿って前記複数のバルブピンが列状に配置されて接続されていることを特徴とする請求項２記載のバルブシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形に用いられるバルブシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のノズルからキャビティに溶融樹脂を射出するバルブシステムとして、例えば、下記特許文献１に開示される「別々に作動するバルブゲート列を備えたスタック射出成形装置」や、特許文献２に開示される「多点ノズルゲート金型装置」がある。
【０００３】
特許文献１のスタック射出成形装置では、マニホールドとバブルゲートノズルのノズル列との間にアクチュエータに可動するヨーク板が配置されており、このヨーク板に各バブルゲートノズルのバルブピンが係合している。これにより、ヨーク板をアクチュエータで動かすことで、各バルブピンを上下動させて各バブルゲートノズルを同時に開閉弁可能にしている。また、特許文献２の多点ノズルゲート金型装置では、円柱状のピストン本体に複数のバルブピンを取り付けることで、ピストンの後退や前進に伴って各バルブピンを上下動させてノズルゲートを同時に開閉弁可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１４４３７９号公報
【特許文献２】特開２００３−２９１１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のスタック射出成形装置によると、各バルブピンを上下動させるヨーク板の両端には、当該ヨーク板を動かすアクチュエータが位置せざるを得ない。このため、これらのアクチュエータを設ける必要上、金型がどうしても大型になってしまい設備規模の増大を招くという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２の多点ノズルゲート金型装置によると、後退や前進可能なピストンに複数のバルブピンを取り付けるとしてもその形状は円柱状であるため、特許文献１のスタック射出成形装置のように、バブルゲートノズルをノズル列として列状に配置する必要がある場合には、これらのピストンを複数並べて設け、さらに各ピストンを同時に後退や前進させなければならない。このため、各ピストンを同期制御する機構が増える分、結局は金型の大型化を招いてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、複数のノズルを列状に並べても設備規模を大型化を抑制し得るバルブシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載された請求項１の技術的手段を採用する。この手段によると、複数のバルブピンは、複数のノズルの列に対応して列状に配設され、先端部がこれら各ノズルのニードル弁を構成し開弁時に溶融樹脂の射出を可能にし、それらの各後端部がバルブピンの列方向に延びる長円形状または楕円形状を有するピストンに接続される。これにより、このような長円形状または楕円形状を有するピストンがこれと同形状をなすシリンダ室内で往復動すると、このピストンに各後端部が接続された複数のバルブピンも同時に往復動するため、その先端部により構成されるニードル弁が開弁や閉弁する。
【０００９】
また、特許請求の範囲に記載された請求項２の技術的手段を採用する。この手段によると、ピストンは、複数のバルブピンが接続される側にバルブピンの後端部の外周を覆う筒状体を複数のバルブピンごとに備えており、シリンダ室のシリンダ壁を貫通する筒孔内を複数の筒状体が気密に摺動する。これにより、バルブピンごとにある筒状体がバルブピンの往復動を個別に案内するので、当該筒状体がひいてはピストンの摺動をも案内する。
【００１０】
また、特許請求の範囲に記載された請求項３の技術的手段を採用する。この手段によると、ピストンは、複数のバルブピンが接続される側の反対側に当該ピストンの長径方向に延びて断面が凸形状のリブを備えており、リブが形成される範囲のピストンの裏側には、当該リブの延設方向に沿って複数のバルブピンが列状に配置されて接続されている。これにより、ピストンの長経方向の剛性が高まる。また、リブが形成される分、その範囲は、他の部分に比べて肉厚を厚くできるので、筒状体を取り付けるための穴を深く形成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明では、長円形状または楕円形状を有するピストンがこれと同形状をなすシリンダ室内で往復動すると、このピストンに各後端部が接続された複数のバルブピンも同時に往復動するため、その先端部により構成されるニードル弁が開弁や閉弁する。したがって、複数のノズルを列状に並べても、上述したようにアクチュエータや同期制御機構をピストンの周囲に設ける必要がないので、設備規模の大型化を抑制することができる。
【００１２】
請求項２の発明では、バルブピンごとにある筒状体がバルブピンの往復動を個別に案内するので、このような筒状体がひいてはピストンの摺動をも案内する。したがって、ピストンの形状が、通常のピストンのように円形状ではなく、長円形状や楕円形状であっても、摺動時のピストンが長径方向に傾いたりガタついたりすることを防止でき、スムースな摺動を可能にすることができる。
【００１３】
請求項３の発明では、ピストンの長経方向の剛性が高まることから、ピストンが長円形状や楕円形状でまた厚さが薄くても、長径方向に湾曲したり反るといったピストンの変形を防止でき、さらにスムースな摺動を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】射出成形機の構成例を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るバルブシステムの構成例を示す説明図である。
【図３】バルブシステムを構成するピストンセットの構成例を示す説明図である。
【図４】バルブシステムの作動例を示す説明図である。
【図５】ピストンセットを構成するピストン本体部の変形例を示す説明図である。
【図６】ピストンセットの他の構成例を示す説明図である。
【図７】ピストンセットの他の構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明のバルブシステムを射出成形機に適用した実施形態について各図を参照して説明する。
［射出成形機の構成概要］
まず、本実施形態に係るバルブシステム２０を採用した射出成形機の構成を図１に基づいて説明する。図１(A)には射出成形機の構成例、図１(B)には型閉じまたは型締め状態の例、図１(C)には型開き状態の例がそれぞれ図示されている。
【００１６】
図１(A)に示すように、本実施形態に係る射出成形機１０は、型締装置と射出装置が横一直線上に配置される横形タイプのもので、主に、可動盤１１、固定盤１２、圧送部１３、ホッパー１５、射出ノズル１７等により構成されている。
【００１７】
型締装置を構成する可動盤１１および固定盤１２のうち、可動盤１１には可動金型１００が取り付けられている。この可動盤１１は、油圧シリンダ等からなる可動機構１１ａに連結されたピストンロッド１１ｂの進退によって前進および後退可能に構成されており、当該可動金型１００に対向する固定金型２００の方向に可動金型１００を移動可能にしている。なお、可動金型１００および固定金型２００は、当該射出成形機１０により射出成形される樹脂製品の金型（製品金型）である。
【００１８】
これに対し、固定盤１２には、バルブシステム２０を介して固定金型２００が取り付けられており、前述したような可動盤１１の進退により、可動金型１００と固定金型２００とを接離させることで、型閉じ・型締め・型開きをそれぞれ可能にしている（図１(B)、図１(C)参照）。
【００１９】
一方、圧送部１３、ホッパー１５および射出ノズル１７は、射出装置を構成している。射出装置では、ホッパー１５から投入された樹脂材料を圧送部１３により加熱して溶融した後、溶融樹脂を加圧し射出ノズル１７に向けて送出し得るように構成されている。なお、この射出ノズル１７は、固定盤１２の方向に伸長自在に構成されており、溶融樹脂をバルブシステム２０に圧送可能にしている。
【００２０】
［バルブシステムの構成］
次にバルブシステム２０の構成を図２に基づいて説明する。図２(A)には、マニホールドバックプレートを可動金型方向に見た平面図、図２(B)には、図２(A)に示すマニホールドバックプレートからカバーを除いた状態の平面図、図２(C)には、図２(A)に示す２Ｃ線断面図がそれぞれ図示されている。
【００２１】
図２(A)〜図２(C)に示すように、バルブシステム２０は、マニホールドバックプレート２１、マニホールドプレート２２、キャビティプレート２３、ピストンセット３０、マニホールド４３、ノズル５０等から構成されており、マニホールドバックプレート２１、マニホールドプレート２２およびキャビティプレート２３は、「ホットランナーシステム」と称されている。なお、マニホールドバックプレート２１、マニホールドプレート２２、キャビティプレート２３、マニホールド４３、ノズル５０は、いずれも金属からなる。
【００２２】
マニホールドバックプレート２１は、後述するマニホールドプレート２２を固定盤１２に取り付ける厚板状部材で、型締装置の固定盤１２に固定されている。このマニホールドバックプレート２１には、射出装置の射出ノズル１７を受け入れ可能なすり鉢形状の凹部をなすスプルーブッシュ２１ａや、ピストンセット３０のピストン本体部３１を収容可能なシリンダ室２１ｂ等の凹部が形成されている。
【００２３】
図２(B)に示すように、シリンダ室２１ｂは、その開口形状が長方形状の矩形の両側にその短辺を直径とする半円を接合してできる小判形状（長円形状）に形成されており、本実施形態ではさらにその周囲にひと回り大きなほぼ矩形をなす矩形凹部が形成されている。そして、図２(A)に示すように、この矩形凹部よりも僅かに小さく形成されたカバー２４によって当該矩形凹部が閉塞されている。
【００２４】
なお、図２(B)には、カバー２４を取り外した状態が図示されており、使用時においてはこのカバー２４は、マニホールドバックプレート２１に形成されたねじ孔２１ｃに螺合可能なボルト２５によってマニホールドバックプレート２１にねじ締め固定されている。またカバー２４により閉塞されたシリンダ室２１ｂの気密性を高めるため、前述した矩形凹部の開口周囲とカバー２４との間に耐熱性樹脂からなるＯリング２６を介在させている。
【００２５】
また、マニホールドバックプレート２１には、シリンダ室２１ｂに連通するクローズエア路２１ｄおよびオープンエア路２１ｅが形成されている。これらの各エア路は、図１に示すポート２８に連通可能に接続されており、ピストンセット３０のピストン本体部３１を移動可能な所定の空気圧（例えば０．５ＭＰａ）に設定された工場設備用の加圧空気を外部からシリンダ室２１ｂに供給可能にしている。本実施形態では、クローズエア２１ｄは、シリンダ室２１ｂの矩形凹部に開口しており、カバー２４の裏側に形成された凹部２４ａを介してシリンダ室２１ｂの開口側に連通している。これに対して、オープンエア路２１ｅは、シリンダ室２１ｂの底部にあたるシリンダ壁２１ｈに開口している。
【００２６】
なお、図２(C)に示すように、このシリンダ室２１ｂの底部には、後述するピストンブッシュ３４の摺動を可能にするピストンブッシュ摺動孔２１ｆがピストンブッシュ３４の個数、本実施形態では後述するノズル５０の数に合わせて５個だけ列状に並んで貫通形成されている。これにより、ピストンセット３０を構成する５本のバルブピン３６をシリンダ室２１ｂから突出可能にしている。
【００２７】
また、シリンダ室２１ｂの底部には、後述するピストンセット３０のピストン本体部３１と当該底部との間に隙間を形成可能にするスペーサ３３がねじ締結されている。これにより、シリンダ室２１ｂ内におけるピストン本体部３１の移動量を設定するとともに、ピストン本体部３１のピストンボトム３１ｂ側（図３参照）にオープンエア路２１ｅと連通する空間を形成可能にしている。
【００２８】
なお、このスペーサ３３の厚さは、ピストン本体部３１のリブ３１ｄの突出高さを含めたピストン本体部３１の厚さと、予定するピストン本体部３１の移動量と、の和を、シリンダ室２１ｂの深さから減算することによって算出される。予定するピストン本体部３１の移動量は、バルブピン３６がノズル５０のニードル弁として機能する際に必要とされる開弁動作から閉弁動作（または閉弁動作から開弁動作）に要するまでのバルブピン３６のストローク長（＝ピストン本体部３１が往復動可能な範囲距離）である。
【００２９】
マニホールドプレート２２は、マニホールド４３をマニホールドバックプレート２１に接続するブロック状部材で、所定の空隙を確保しつつマニホールド４３を収容可能なポケット２２ａが形成されている。この所定の空隙は、マニホールド４３とその周囲部材（マニホールドバックプレート２１やマニホールドプレート２２）との熱伝導を可能な限り小さくするために設けられており、これについてはマニホールド４３のところで詳述する。
【００３０】
本実施形態では、マニホールドプレート２２には、マニホールド４３の体格よりも大きな空洞をなすポケット２２ａがマニホールドバックプレート２１に向けて開口しており、さらにその底部にはノズル５０を取付可能な貫通孔がピストンブッシュ摺動孔２１ｆと同様にノズル５０の個数（本実施形態では５個）だけ列状に並んで貫通形成されている。なお、マニホールドバックプレート２１とマニホールドプレート２２とは、図略のボルトによりねじ締結されている。
【００３１】
キャビティプレート２３は、固定金型２００をホットランナーシステムに取り付ける厚板状部材で、マニホールドプレート２２と固定金型２００との間に介在して固定金型２００のキャビティ２０１，２０２，２０３，２０４，２０５（以下「キャビティ２０１〜２０５」）に連通するゲート２３ｂを各ノズル５０により開閉可能にするものである。このため、キャビティプレート２３には、ノズル５０を取付可能なノズル取付穴２３ａおよびゲート２３ｂがノズル５０の個数（本実施形態では５個）だけ列状に並んで形成されている。なお、図２(C)では判別し難いが、各キャビティ２０１〜２０５には、ゲート２３ｂが連通しており、これらの各ゲート２３ｂは、後述するバルブピン３６のテーパ部３６ｂによるニードル弁によって開閉弁可能に構成されている。
【００３２】
マニホールド４３は、前述した射出装置から圧送されてくる溶融樹脂を各ノズル５０に分配し得るもので、スプルーブッシュ２１ａに連通した湯道４３ｃが各ノズル５０の取付位置に対応して形成されている。本実施形態では、図２(C)に示すように、スプルーブッシュ２１ａから供給される溶融樹脂が同図の紙面裏側から表側に向けて流通可能にマニホールド４３内で枝分かれした５本の湯道４３ｃが形成されている。このような湯道４３ｃを流れる樹脂材料は、流通途中で温度が低下するため、その温度を融解温度以上に維持し得るように、マニホールド４３にはシーズヒータ４５が埋め込まれてマニホールド４３が所定温度で加熱されている。
【００３３】
マニホールド４３には、このほか各ノズル５０の取付位置に対応して図２(C)の紙面方向、即ちマニホールドバックプレート２１およびキャビティプレート２３方向に延びる貫通孔である軸穴４３ｂがノズル５０の個数（本実施形態では５本）分形成されており、これらの軸穴４３ｂはそれぞれに対応した湯道４３ｃに連通している。なお、この軸穴４３ｂの一端側は、バルブピン３６の大径部３６ｃの周囲を液密程度のクリアランスに保持するブッシュ４４を取付可能な凹部４３ａが形成されており、軸穴４３ｂの他端側は、バルブピン３６の中径部３６ｄが摺動可能な穴径に設定されている。
【００３４】
また、図２(C)に示すように、本実施形態では、マニホールド４３の凹部４３ａに取り付けられるブッシュ４４はその一部がマニホールド４３から突出しており、さらにこのブッシュ４４とマニホールドバックプレート２１との間には、当該ブッシュ４４をマニホールド４３側に押し出すブッシュバックアップブロック４１が介在している。このため、マニホールド４３のブッシュ側は、ブッシュ４４の突出部分の高さとブッシュバックアップブロック４１の厚さとの合計分だけ、マニホールド４３をマニホールドバックプレート２１から離隔可能にし前述した所定の空隙としている。
【００３５】
なお、ブッシュバックアップブロック４１のマニホールドバックプレート２１側面には、マニホールドバックプレート２１との接触面積を極力減少させ得る凹部４１ａが形成されており、またこの凹部４１ａの形成範囲内にバルブピン３６の大径部３６ｃの挿通を可能な貫通孔４１ｂがバルブピン３６の本数（本実施形態では５本）分形成されている。
【００３６】
また、これと反対側のマニホールド４３のノズル側には、マニホールドプレート２２からポケット２２ａ側にノズル５０の流入側部分が突出するように各ノズル５０がマニホールドプレート２２に取り付けられている。このため、このノズル５０の突出部分（流入側端部）を介してマニホールド４３がマニホールドプレート２２にボルト４７でねじ締め固定されることで、ノズル５０の突出部分だけ、マニホールド４３をマニホールドプレート２２から離隔可能にし前述した所定の空隙としている。
【００３７】
［ピストンセットの構成］
ピストンセット３０は、そのピストン本体部３１が前述したマニホールドバックプレート２１のシリンダ室２１ｂ内で往復動可能に構成されるもので、ピストン本体部３１のほかに、ピストンブッシュ３４やバルブピン３６等を備えている。なお、ピストン本体部３１、ピストンブッシュ３４、バルブピン３６は、いずれも金属からなる。
【００３８】
ピストンセット３０の構成は、図３において詳しく図示されているので、ここからは図３も参照しながら説明する。なお、図３(A)〜(E)には、ピストンセット３０を各面から見た図（図３(A)は平面図、図３(B)は正面図、図３(C)は底面図、図３(D)は右側面図、図３(E)は右側面方向から見た縦断面図）が図示されており、また図３(F)にはピストン本体部３１の底面図が図示されている。なお、ピストンセット３０の背面図は正面図と同様に表され、左側面図は右側面図と同様に表されるため、これらの図示については省略するが、これらの各図により、ピストンセット３０の美的外観を特定することが可能である。
【００３９】
図２(B)，図３(A)，(E)に示すように、ピストン本体部３１は、シリンダ室２１ｂの開口形状と同様に、その平面形状が長方形状の矩形の両側にその短辺を直径とする半円を接合してできる小判形状（長円形状）で、シリンダ室２１ｂの小判形状よりも僅かに小さな小判形状に形成される肉厚の板状部材である。そして、このピストン本体部３１は、シリンダ室２１ｂ内において、クローズエア路２１ｄに連通する側（ピストンヘッド側）とオープンエア路２１ｅに連通する側（ピストンボトム側）とにシリンダ室２１ｂ内を気密に区画することで、両側の圧力バランスの変動により高圧側から低圧側にシリンダ室２１ｂ内を摺動可能に構成されている。
【００４０】
このため、ピストン本体部３１の側面全周には環状溝３１ｃが形成されており、この環状溝３１ｃに掛止される耐熱性樹脂からなるＯリング３２により、シリンダ室２１ｂ内における当該ピストン本体部３１の摺動を気密状態で可能にしている。即ち、クローズエア路２１ｄから供給される加圧空気がピストン本体部３１のピストンヘッド３１ａからピストンボトム３１ｂに漏れたり、またオープンエア路２１ｅから供給される加圧空気がピストン本体部３１のピストンボトム３１ｂからピストンヘッド３１ａに漏れるのを防止している。
【００４１】
また、ピストン本体部３１のクローズエア路２１ｄ側、つまりピストンヘッド３１ａには、長径方向に延びて形成される断面凸形状のリブ３１ｄが設けられており、ピストン本体部３１の長経方向の剛性を高めている。これにより、例えば、ピストン本体部３１の長径がその短径よりも数倍長く設定されていても、シリンダ室２１ｂに供給される高圧空気によってピストン本体部３１が長径方向に反ったり撓んだりしないようにしている。
【００４２】
なお、このリブ３１ｄは、ピストンヘッド３１ａの平面上中心から周囲方向に拡がるように形成されている。このため、ピストン本体部３１がカバー２４方向に移動してリブ３１ｄがカバー２４に当接すると、ピストンヘッド３１ａとカバー２４との間には、当該リブ３１ｄを取り巻くように環状の隙間が形成されるため、クローズエア路２１ｄからカバー２４の凹部２４ａを介して供給される加圧空気をピストンヘッド３１ａの全周に行き渡らせ満たすことができる。これにより、ピストン本体部３１のスペーサ３３方向への移動に際しピストン本体部３１に対する圧力配分をほぼ均一にすることができるので、このような圧力配分が不均一な場合に生じ易いピストン本体部３１の傾きやガタつきを抑制することができる。
【００４３】
また、このようなリブ３１ｄをピストン本体部３１のピストンヘッド３１ａ側に形成することで、ピストン本体部３１の厚さをこの範囲だけ（リブ３１ｄが形成されない部分に比べて）肉厚にすることができる。これにより、ピストンブッシュ３４を取り付けるための雌ねじ部３１ｅのねじ穴をリブ３１ｄが形成されない部分に比べて深く形成することが可能となり、ピストンブッシュ３４の組付強度を高められる。
【００４４】
さらに、このようなピストン本体部３１の裏側、つまりピストンボトム３１ｂには、ピストンヘッド３１ａ側に形成されたリブ３１ｄに沿ったリブ３１ｄの形成範囲内に複数のバルブピン３６がピストンブッシュ３４を介して取り付けられている（図２(B)参照）。本実施形態では、バルブピン３６の間隔として、例えば１７mm（１６mm〜１８mmの範囲）を保持するようにピストンブッシュ３４の取付位置が設定されている。なお、このピストンブッシュ３４は、その外径が前述したマニホールドバックプレート２１に形成されるピストンブッシュ摺動孔２１ｆの内径よりも僅かに小径に設定されている。
【００４５】
即ち、図３(E)，(F)に示すように、ピストン本体部３１のピストンボトム３１ｂ側には、ピストンヘッド３１ａ側に形成されるリブ３１ｄの範囲内に収まる内径を有する雌ねじ部３１ｅがバルブピン３６の本数（本実施形態では５本）分の数だけ列状に形成されており、この雌ねじ部３１ｅに螺合可能な雄ねじ部３４ｂを有するピストンブッシュ３４によってバルブピン３６がピストン本体部３１に取り付けられている。
【００４６】
本実施形態では、筒状体を有するピストンブッシュ３４の一端側に形成される軸孔３４ａの大径部によってバルブピン３６が抜け落ちないようにその頭部３６ａ（後端部）を保持するとともに、この一端側の外周に雄ねじ部３４ｂを形成する。また、ピストンブッシュ３４の他端側にはその外周に所定のめがねレンチを係合可能な六角部３４ｃを形成する。なお、六角部３４ｃより僅かに一端側にズレた位置のピストンブッシュ３４の外周には、スプルーブッシュ２１ａ内での気密摺動を可能にするＯリング３５が取り付けらている。なお、このＯリング３５も耐熱性樹脂からなる。
【００４７】
これにより、ピストンブッシュ３４の雄ねじ部３４ｂ側（一端側）からバルブピン３６を挿入した後、当該ピストンブッシュ３４をピストン本体部３１の雌ねじ部３１ｅに螺合させ、他端側の六角部３４ｃに係合可能なめがねレンチでねじ締め作業を行うことで、図３(E)に示すように、バルブピン３６の頭部３６ａ（後端部）の外周を覆うピストンブッシュ３４によってピストン本体部３１にバルブピン３６を固定することが可能となる。これにより、ピストンブッシュ３４やバルブピン３６等の交換作業時における利便性を向上している。
【００４８】
また、このように構成されるピストンブッシュ３４がバルブピン３６の本数分、ピストン本体部３１に取り付けられることによって、シリンダ室２１ｂ内を摺動するピストン本体部３１の往復動とともにピストンブッシュ摺動孔２１ｆ内をこれらのピストンブッシュ３４が気密に摺動するので、バルブピン３６ごとに設けられたピストンブッシュ３４が当該バルブピン３６の往復動を個別に案内することが可能となる。
【００４９】
図３(E)に示すように、バルブピン３６は、頭部３６ａ（後端部）側から順に大径部３６ｃ、中径部３６ｄおよび小径部３６ｅを経て細くなり先端部にはテーパ部３６ｂが形成されており、このテーパ部３６ｂがノズル５０のニードル弁の弁体として機能する。これに対し、ノズル５０のノズルスリーブ５３は、ニードル弁の弁座として機能する。
【００５０】
即ち、図２(C)に示すように、ノズル５０は、バルブピン３６、ノズル本体５１、ノズルスリーブ５３により構成されており、バルブピン３６の中径部３６ｄおよび小径部３６ｅは、ノズル５０のノズル本体５１に形成される軸穴５１ａの穴径よりも小径に形成されており、さらにノズル本体５１のバルブシート５１ｂのシート径よりも大径にテーパ部３６ｂが形成されている。
【００５１】
これにより、ノズル５０の突出部分（流入側端部）からノズル本体５１の軸穴５１ａ内に溶融樹脂が圧送されると、当該溶融樹脂は、バルブピン３６の中径部３６ｄの周囲を通過した後、バルブシート５１ｂを経由してゲート２３ｂからキャビティ２０１〜２０５に向けて射出される。つまり、バルブピン３６がノズル本体５１から抜ける方向（図２(C)においてバルブピン３６が上側方向）に移動すると（以下「バルブピンの後退」という）、ノズル本体５１のバルブシート５１ｂとバルブピン３６のテーパ部３６ｂとの間に隙間が形成される（離座する）ことから、この隙間を通って溶融樹脂がゲート２３ｂから射出される。
【００５２】
一方、バルブピン３６がノズル本体５１に入る方向（図２(C)においてバルブピン３６が下側方向）に移動し（以下「バルブピンの前進」という）バルブピン３６のテーパ部３６ｂがノズル本体５１のバルブシート５１ｂに当接すると、バルブシート５１ｂとテーパ部３６ｂとの間は隙間なく密着する（着座する）ことから、溶融樹脂の流通が妨げられる。つまり、ノズル本体５１の軸穴５１ａ内に溶融樹脂が圧送されていても、ゲート２３ｂから射出されない。
【００５３】
このようにノズル５０は、ニードル弁として機能するバルブピン３６の後退によって開弁し、またバルブピン３６の後退によって開弁するため、各ノズル５０に対応して設けられる複数のバルブピン３６をピストン本体部３１により同時に後退や前進させることで、複数のノズル５０を同時に開閉弁することが可能となる。
【００５４】
このように構成されるノズル５０は、キャビティプレート２３およびマニホールドプレート２２に組み付けられると、その軸穴５１ａがマニホールドプレート２２のポケット２２ａ内に取り付けられるマニホールド４３の軸穴４３ｂに連通する。このため、マニホールド４３の湯道４３ｃを流れる溶融樹脂は、マニホールド４３の軸穴４３ｂを介してノズル本体５１の軸穴５１ａに流入可能になる。
【００５５】
また、キャビティプレート２３のノズル取付穴２３ａに取り付けられたノズルスリーブ５３とノズル本体５１とからなる複数のノズル５０に、ピストン本体部３１に取り付けられた複数のバルブピン３６がそれぞれ対応して挿入されることで、当該ピストン本体部３１の往復動に伴って複数のバルブピン３６が同時に後退や前進することから、複数のノズル５０を同時に開閉弁することができる。
【００５６】
［バルブシステムの作動］
以上説明したように、ピストンセット３０が構成されることにより、バルブシステム２０は、図４(A)，(B)に示すように作動する。
【００５７】
図４(A)に示す状態において、ポート２８からオープンエア路２１ｅに加圧空気が供給され、クローズエア路２１ｄがドレイン等に大気解放されると、シリンダ室２１ｂのピストンボトム３１ｂ側がピストンヘッド３１ａ側よりも高圧になる。すると、ピストン本体部３１がカバー２４方向に移動するので、複数のバルブピン３６が同時にノズル５０から抜かれる方向に引っ張られて各バルブピン３６が後退し図４(B)に示す状態に移行する。
【００５８】
これにより、複数のノズル５０にそれぞれ対応してそれまでノズル本体５１のバルブシート５１ｂに着座して閉弁していた複数のバルブピン３６のテーパ部３６ｂがそれぞれのバルブシート５１ｂから同時に離座、つまり開弁するため、閉塞されていたキャビティプレート２３のゲート２３ｂが解放されて溶融樹脂が固定金型２００のキャビティ２０１〜２０５に射出される。
【００５９】
これとは逆に、図４(B)に示す状態において、ポート２８からクローズエア路２１ｄに加圧空気が供給されオープンエア路２１ｅがドレイン等に大気解放されると、シリンダ室２１ｂのピストンヘッド３１ａ側がピストンボトム３１ｂ側よりも高圧になる。このため、ピストン本体部３１がスペーサ３３方向に移動するので、複数のバルブピン３６が同時にノズル５０方向に押し出されて各バルブピン３６が前進し図４(A)に示す状態に移行する。
【００６０】
これにより、それまで複数のノズル５０にそれぞれ対応してノズル本体５１のバルブシート５１ｂから離座して開弁していた複数のバルブピン３６のテーパ部３６ｂがそれぞれのバルブシート５１ｂに同時に着座、つまり閉弁するため、解放されていたキャビティプレート２３のゲート２３ｂが閉塞されて溶融樹脂の射出が阻止される。
【００６１】
このように本実施形態に係るバルブシステム２０によると、複数のバルブピン３６は、複数のノズル５０の列に対応して列状に配設され、テーパ部３６ｂがこれら各ノズル５０のニードル弁を構成し開弁時に溶融樹脂の射出を可能にし、それらの各頭部３６ａがバルブピン３６の列方向に延びる小判形状（長円形状）を有するピストン本体部３１に接続される。これにより、このような小判形状を有するピストン本体部３１がこれと同形状をなすシリンダ室２１ｂ内で往復動すると、このピストン本体部３１に各頭部３６ａが接続された複数のバルブピン３６も同時に往復動するため、そのテーパ部３６ｂにより構成されるニードル弁が開弁や閉弁する。そして、これら複数のノズル５０は、隣り合うノズル５０が近接可能な最小間隔まで設置間隔を狭くすることができる。
【００６２】
したがって、複数のノズル５０を列状に並べても、背景技術で述べた特許文献１，２による開示技術のようにアクチュエータや同期制御機構をピストン本体部３１の周囲に設ける必要がないので、これらを設けた場合に大型化を招き易いマニホールドバックプレート２１やマニホールドプレート２２の体格も小型にできるので、設備規模を大型化を抑制することができる。また、キャビティ２０１〜２０５の間隔が狭い固定金型２００（製品金型）であってもそのような金型の仕様に対応可能なバルブシステム２０を実現することができる。
【００６３】
また、本実施形態に係るバルブシステム２０によると、ピストン本体部３１は、ピストンボトム３１ｂにバルブピン３６の頭部３６ａおよび大径部３６ｃの一部の外周を覆うピストンブッシュ３４を複数のバルブピン３６ごとに備えており、シリンダ室２１ｂのシリンダ壁２１ｇを貫通するピストンブッシュ摺動孔２１ｆ内を複数のピストンブッシュ３４が気密に摺動する。これにより、バルブピン３６ごとにあるピストンブッシュ３４がバルブピン３６の往復動を個別に案内するので、当該ピストンブッシュ３４がひいてはピストン本体部３１の摺動をも案内する。したがって、ピストン本体部３１の形状が、通常のピストンのように円形状ではなく、小判形状（長円形状）や楕円形状であっても、摺動時のピストン本体部３１が長径方向に傾いたりガタついたりすることを防止でき、スムースな摺動を可能にすることができる。
【００６４】
さらに、本実施形態に係るバルブシステム２０によると、ピストン本体部３１は、複数のピストンヘッド３１ａに当該ピストン本体部３１の長径方向に延びて断面が凸形状のリブ３１ｄを備えており、リブ３１ｄが形成される範囲のピストン本体部３１のピストンボトム３１ｂの裏側には、当該リブ３１ｄの延設方向に沿って複数のバルブピン３６が列状に配置されて接続されている。これにより、ピストン本体部３１の長経方向の剛性が高まる。したがって、ピストン本体部３１が小判形状（長円形状）や楕円形状でまた厚さが薄くても、長径方向に湾曲したり反るといったピストン本体部３１の変形を防止でき、さらにスムースな摺動を可能にすることができる。
【００６５】
なお、上述した実施形態では、ピストン本体部３１の平面形状を小判形状（長円形状）に形成したが、これに限られることはなく、例えば図５に示すように構成しても良い。即ち、ピストンセット３０の変形例として、図５(A)に示すように、四隅に扇状の丸味を付与した長方形状に近い形状をなすようにピストンセット３０’のピストン本体部３１’を形成しても良い。また、図５(B)に示すように、ラグビーボール状の楕円形状をなすようにピストンセット３０”のピストン本体部３１”を形成しても良い。
【００６６】
なお、図５(A)，(B)のいずれの場合も、上述したピストンセット３０やマニホールドバックプレート２１と実質的に同一に構成される部分については、図２(B)に示す符号と同一符号を付している。また、図５(A)，(B)においては、スプルーブッシュ２１ａは省略されている。
【００６７】
また、上述した実施形態では、複数のバルブピン３６を一列に並べてピストン本体部３１に取り付けたが、これに限られることはなく、例えば、図６に示すように構成しても良い。即ち、ピストンセット３０の他の構成例として、図６(A)，(B)に示すように、複数のバルブピン３６を二列に並べてそれをピストンブッシュ３４により取り付けても良い。この場合、同図に示すピストンセット９０，９０’を構成するピストン本体部９１，９１’のように、二列に並ぶピストンブッシュ３４同士を互い違いに（千鳥足跡状に）位置させることで、隣り合うバルブピン３６の間隔、ひいては複数のノズル５０の設置間隔をより一層狭くすることができる。なお、二列に限らず三列以上の複数列でも良い。
【００６８】
さらに、図６(A)に示すように、上述したピストンセット３０のリブ３１ｄと同様に機能するリブ９１ｄを二列に並べ、バルブピン３６を取り付けるピストンブッシュ３４の全てを含むように二列分の幅広状にピストンヘッド９１ａ側に形成しても良い。また図６(B)に示すように、各列ごとのピストンブッシュ３４を別々に含むように、２本のリブ９１ｄ’，９１”をピストンヘッド９１ａ側に形成しても良い。三列以上の複数列でも良い。
【００６９】
また、図７(A)，(B)に示すように、スペーサ３３に代えてピストンブッシュ３４’の外周にナット３８を取り付けても良い。即ち、バルブピン３６をピストン本体部３１に取り付けるピストンブッシュ３４’の外周にその一端側から中間部付近まで延長した延長雄ねじ部３４ｂ’を形成し、この延長雄ねじ部３４ｂ’に螺合可能なナット３８を当該ピストンブッシュ３４’の外周にねじ固定により取り付ける。
【００７０】
これにより、図７(A)に示すように、ピストン本体部３１がシリンダ室２１ｂの底部方向に移動すると、当該底部とピストン本体部３１との間にはナット３８が介在することから、これらの間にはシリンダ室２１ｂの底部にスペーサ３３を設けなくても、隙間が形成される。また、スペーサ３３をシリンダ室２１ｂの底部に取り付ける場合には、シリンダ壁２１ｇに雌ねじ部（ねじ穴）等を形成する必要があったが、それが不要となるためシリンダ室２１ｂの加工工数を削減することができる。なお、このようなナット３８は、列状に並べて配置されるピストンブッシュ３４のうち、両端に位置するピストンブッシュ３４’に設けることで、中央付近に位置するピストンブッシュに設けた場合に比べて、ピストン本体部３１が反ったり撓んだりするのを防止することができる。
【００７１】
さらに、図７(C)，(D)に示すように、スペーサ３３に代えてガイドピン７１をシリンダ壁２１ｇに設けても良い。即ち、両端に位置するピストンブッシュ３４付近のシリンダ壁２１ｇに、バルブピン３６またはピストンブッシュ摺動孔２１ｆの中心軸と平行に位置するように２本のガイドピン７１を立設するとともに、これらガイドピン７１の外径よりも僅かに大径の内径に設定されガイドピン７１の上端側を収容可能なガイド孔３１ｈをピストン本体部３１’に形成する。なお、ガイド孔３１ｈは、ピストン本体部３１のストローク長（往復動可能な範囲距離）よりも深く形成する。
【００７２】
なお、このガイド孔３１ｈの深さは、シリンダ室２１ｂの底部から突出するガイドピン７１の突出長さから、前述したスペーサ３３の厚さを減算することによって算出される。なお、スペーサ３３の厚さは、ピストン本体部３１’のリブ３１ｄ’の突出高さを含めたピストン本体部３１’の厚さと、予定するピストン本体部３１’の移動量と、の和を、シリンダ室２１ｂの深さから減算することにより算出される。
【００７３】
これにより、図７(C)に示すように、ピストン本体部３１’がシリンダ室２１ｂの底部方向に移動すると、立設されたガイドピン７１の先端がガイド孔３１ｈの底に当接するため、スペーサ３３等を設けなくても、シリンダ室２１ｂの底部とピストン本体部３１との間に隙間が形成される。
【００７４】
また、図７(D)に示すように、ピストン本体部３１’がカバー２４方向に移動してリブ３１ｄがカバー２４に当接してもガイド孔３１ｈからはガイドピン７１が抜けきらない。このため、ガイドピン７１およびガイド孔３１ｈとの組み合わせが、往復動するピストン本体部３１のガイド機構としての役割も果たす。
【００７５】
さらに、ピストンブッシュ３４およびピストンブッシュ摺動孔２１ｆによるピストン本体部３１の案内に比べて、ガイドピン７１およびガイド孔３１ｈとの組み合わせは、ピストン本体部３１の両端に近い位置でピストン本体部３１の往復動（摺動）を案内する。このため、ピストン本体部３１の長径が非常に長い場合（短径／長径が非常に小さい場合）に生じ易いピストン本体部３１の反りや撓みを効果的に抑制することができる。即ち、ピストンブッシュ３４およびピストンブッシュ摺動孔２１ｆによる案内は、ピストン本体部３１の比較的中央部分で行われているため、ピストンブッシュ３４の取付位置よりも両側に延びる形状を有するピストン本体部の場合（図５(B)に示す楕円形状をなすピストン本体部３１”等）にガイドピン７１による案内はその効果が高いと云える。
【００７６】
なお、以上説明した実施形態では、ピストンセット３０に接続されるバルブピン３６の本数を５本に設定したが、これはキャビティ２０１〜２０５の個数に対応してノズル５０が５本設けられていたことによるもので、例えば、ノズル５０が一列にｎ（ｎ：２以上の整数）本設けられている場合にはそれに対応してピストンセット３０に列状に接続されるバルブピン３６の本数もｎ本になる。
【符号の説明】
【００７７】
１０…射出成形機
２０…バルブシステム
２１ｆ…ピストンブッシュ摺動孔（筒孔）
２１ｂ…シリンダ室
２１ｇ…シリンダ壁
３１…ピストン本体部（ピストン）
３１ａ…ピストンヘッド（複数のバルブピンが接続される側の反対側）
３１ｂ…ピストンボトム（複数のバルブピンが接続される側）
３１ｄ，９１ｄ，９１ｄ’…リブ
３４…ピストンブッシュ（筒状体）
３６…バルブピン
３６ａ…頭部（後端部）
３６ｂ…テーパ部（先端部）
４３…マニホールド
４３ｃ…湯道（流路）
５０…ノズル
２０１〜２０５…キャビティ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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