(57)【要約】射出成形用の三方遮断バルブ組立体及び方法であって、三方バルブ組立体は、射出ユニットからランナーシステムへの溶融材料の流れを制御すべく配置され構成されている。好ましくは、バルブ組立体は、射出ユニットとランナーシステムとの間に配置されるべく構成されてなるバルブプランジャーを有していて、バルブプランジャーは流通通路とパージ通路とを有している。移動構造部は、（ｉ）溶融材料が流通通路を通って流れる溶融材料流通位置と、（ｉｉ）流通通路を通って流れる溶融材料が遮断される溶融材料遮断位置と、（ｉｉｉ）射出ユニットをランナーシステムから切り離さずに、溶融材料がパージ通路を通って流れる溶融材料パージ位置との間において、前記バルブプランジャーの位置を制御すべく構成されている。
2008516792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出ユニットからランナーシステムへの溶融材料の流れを制御すべく配置されて構成された射出成形三方バルブ組立体であって、前記バルブ組立体が、
射出ユニットとランナーシステムとの間に配置すべく構成されたバルブプランジャーであって、流通通路とパージ通路とを有しているような前記バルブプランジャーと、
（ｉ）溶融材料が流通通路を通って流れる溶融材料流通位置と、（ｉｉ）流通通路を通って流れる溶融材料が遮断される溶融材料遮断位置と、（ｉｉｉ）射出ユニットをランナーシステムから切り離さずに、溶融材料がパージ通路（３５）を通って流れる溶融材料パージ位置と、の間において、前記バルブプランジャーの位置を制御すべく構成された構造部と、
を備えていることを特徴とするバルブ組立体。
【請求項２】
前記パージ通路は、溶融材料を、溶融材料の流れ方向に対して実質的に垂直な方向に導くように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ組立体。
【請求項３】
前記バルブプランジャーは、射出ユニットとランナーシステムとの間に結合されてなる、分配ブロックに配置されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ組立体。
【請求項４】
制御のために構成された前記構造部が、
前記バルブプランジャーを、溶融材料流通位置と、溶融材料遮断位置と、溶融材料パージ位置との間において移動させる第１のピストンと、
前記第１のピストンの移動を制御すべく構成されたコントローラと、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ組立体。
【請求項５】
制御のために構成された前記構造部は、溶融材料流通位置及び溶融材料遮断位置における前記第１のピストンの移動を減少させるように構成されてなる第２のピストンをさらに備え、前記コントローラは、前記第２のピストンの移動を制御することを特徴とする請求項４に記載のバルブ組立体。
【請求項６】
前記第１のピストンは、前記バルブプランジャーを動作させるべく構成されたロッド延長部を備え、前記第２のピストンは、前記第１のピストンの移動を制御すべく、ロッド延長部に対してスペーサブロックを押圧するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載のバルブ組立体。
【請求項７】
前記ロッド延長部を冷却するように構成された、冷却構造部をさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載のバルブ組立体。
【請求項８】
前記バルブプランジャーは、射出ユニットとランナーシステムとの間に結合された分配ブロックに配置され、前記第１のピストンを保持するように構成された第１のシリンダをさらに備え、前記第１のシリンダは分配ブロックに固定して結合されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ組立体。
【請求項９】
射出ユニットとランナーシステムとの間に結合された分配ブロックをさらに備え、前記分配ブロックは自己整列式の関節ジョイントを具備し、前記バルブプランジャーは、前記関節ジョイントに隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ組立体。
【請求項１０】
ランナーシステムは、可動なホットランナーを備えていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ組立体。
【請求項１１】
ランナーシステムは、標準的なコールドランナーを備えていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ組立体。
【請求項１２】
ランナーシステムは、標準的なホットランナーを備えていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ組立体。
【請求項１３】
射出ユニットとランナーシステムとの間において、溶融材料の流れを制御するための装置であって、この装置が、
バルブハウジングと、
溶融材料流通位置と、溶融材料遮断位置と、溶融材料パージ位置との間において、前記ハウジングの内部にて移動するように構成されたバルブ軸であって、前記バルブ軸は、射出ユニットをランナーシステムから切り離さずに、バルブ軸が溶融材料パージ位置に移動するように構成されてなる上記バルブ軸と、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記バルブ軸は、流通通路とパージ通路とを有し、さらに、溶融材料流通位置と、溶融材料遮断位置と、溶融材料パージ位置との間においてバルブ軸を移動させるように構成されてなる移動構造部を備えていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記移動構造部は、
溶融材料流通位置と、溶融材料遮断位置と、溶融材料パージ位置との間において、前記バルブ軸を移動させるように構成された第１のピストンと、
前記第１のピストンの移動を制御するように構成されたコントローラと、
を備えていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記移動構造部はさらに、溶融材料流通位置及び溶融材料遮断位置において、前記第１のピストンの移動を減少させるように構成された第２のピストンを備え、前記コントローラは、前記第２のピストンの移動を制御することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
ランナーシステムは、可動なホットランナーを備えていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
ランナーシステムは、標準的なコールドランナーを備えていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
ランナーシステムは、標準的なホットランナーを備えていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項２０】
（ｉ）射出ユニットとランナーシステムとの間における溶融物の流れを制御するための装置であって、この装置が、
射出ユニットとランナーシステムとの間に配置されるように構成され、溶融物通路を有してなるブロックと、
前記ブロックの内部に配置され、溶融物流通位置と、溶融物遮断位置と、溶融物パージ位置との間において可動に構成されたバルブ部品であって、前記バルブ部品は、ブロックの溶融物通路からランナーシステムへの溶融物の流れを許容すべく構成されてなる流路を有し、前記バルブ部品は、前記ブロックを射出ユニット及びランナーシステムのいずれからも切り離さずに、ブロックの溶融物通路から前記ブロックの外部への溶融物の流れを許容すべく構成されてなるパージ通路を有しているような、上記バルブ部品と、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項２１】
装置がさらに、バルブ部品を、溶融物流通位置と、溶融物遮断位置と、溶融物パージ位置との間において移動させるべく構成されてなる移動構造部を備え、前記移動構造部が、
前記バルブ部品を、溶融物流通位置と、溶融物遮断位置と、溶融物パージ位置との間において移動させるべく構成されてなる第１のピストンと、
溶融物流通位置及び溶融物遮断位置において、前記第１のピストンの移動を減少させるべく構成されてなる第２のピストンと、
前記第１のピストン及び前記第２のピストンの移動を制御すべく構成されてなるコントローラと、
を備えていることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１のピストンと第２のピストンとは、空気圧式のピストンから構成されていることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
装置がさらに、
前記ブロックに配置され、ブロックの溶融物通路からモールドランナーへと溶融物を送るように構成されてなる関節ジョイント、
を備えていることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
前記関節ジョイントが、
第１の球面と第２の球面とを有し、内部に溶融物通路を有してなるジョイントであって、前記ジョイントは、ブロック及びランナーシステムのうちのひとつに、実質的に固定して結合されているような、上記ジョイントと、
第１の凹面パッド及び第２の凹面パッドであって、それぞれ、前記第１の球面及び第２の球面に接触し、これらの球面に対して可動に構成され、前記第１の凹面パッド及び第２の凹面パッドのうち少なくともひとつは、ブロック及びランナーシステムにおける他方に対して、実質的に固定して結合され、前記少なくともひとつの前記第１の凹面パッド及び第２の凹面パッドは、前記ジョイントの溶融物通路に連通すべく構成された溶融物通路を有しているような、上記凹面パッドと、
を備えていることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記ジョイントは、前記第１及び第２の凹面パッドに対して、実質的に１５度までの屈曲を許す関節になっていることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
ランナーシステムは、可動なホットランナーを備えていることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２７】
ランナーシステムは、標準的なコールドランナーを備えていることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２８】
ランナーシステムは、標準的なホットランナーを備えていることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２９】
射出ユニットとランナーシステムとの間において溶融材料の流れを制御する方法であって、この方法が、
射出ユニットとランナーシステムとの間の溶融物通路にバルブ装置を配置する工程と、
バルブ装置を溶融材料流通位置へと移動させ、射出ユニットからランナーシステムへと溶融材料を流す工程と、
バルブ装置を溶融材料遮断位置へと移動させ、射出ユニットからランナーシステムへの溶融材料の流れを遮断する工程と、
バルブ装置を溶融材料パージ位置へと移動させ、溶融材料をバルブ装置からパージする工程であって、射出ユニットがランナーシステムに結合されている間に実行されるような、前記パージする工程と、
を備えていることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良された射出成形装置及び方法に関し、三方遮断バルブが制御されて溶融材料を、（ｉ）バルブを通過させ、（ｉｉ）バルブによって遮断させ、又は、（ｉｉｉ）パージ通路へと導く。望ましくは、三方遮断バルブは関節結合部と関連させて使用され、可動なモールド部品において、射出ユニットとホットランナーシステムとの間にて溶融材料を送ることができる。また、バルブは射出ノズルと共に使用され、溶融材料を、射出ユニットと、標準的なコールドランナーモールドまたは標準的なホットランナーモールドとの間にて送る。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの射出成形用途においては、遮断バルブが使用されて、射出ユニットからホットランナーシステムへの溶融材料の流れを制御している。代表的には、射出ユニットを実際にモールドから切り離して、モールド通路の部分から溶融材料をパージしている。従って、残された溶融材料は、パージ後には、露出して空気に接触する。これは、材料の等級及び表面品質の要求条件によっては、モールド部品に表面欠陥を引き起こす。
ダウソンによる特許文献１は、射出成形ノズルにおける空気圧駆動のプランジャータイプの遮断バルブを開示している。プランジャーは、開放と遮断との２つの位置を有している。しかしながら、プランジャーの第３の位置については、まったく開示されていない。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４，１４０，２３８号明細書
【０００４】
古賀光平による特許文献２は、モールドへの射出通路導管として作用する、ピストン駆動されるプランジャータイプの遮断バルブを開示している。プランジャーは溶融物通路を含んでいて、プランジャーが前進位置にあるとき、シュートポットシリンダに結合する。プランジャーが引っ込んだ位置においては、プランジャーの外径を局所的に小さくすることで、溶融物は通路を介して、プランジャーの外面の周囲を通過する。プランジャーのための第３の位置については、まったく開示されていない。
【０００５】
【特許文献２】特開昭５６−９３５２８号公報
【０００６】
ブラウンによる特許文献３は、ホットランナーのシュートポットプランジャーを開示していて、第１のピストンはそのストロークの第１の位置に動作させ、第１のピストンと同軸的に整列された第２のピストンは、そのストロークの第２の位置に動作させる。従って、プランジャーは２つのピストンによって、それぞれの３つの位置に動くように制御される。プランジャーは、遮断バルブとしては機能しない。
【０００７】
【特許文献３】米国特許第４，９６６，５４５号
【０００８】
カトエンによる特許文献４は、ホットランナーバルブゲートを開示していて、バルブ軸の片端に同軸的に取り付けられた、２つの入子にされた空気圧ピストンによって、３つの別の位置へ移動できる単一のバルブ軸を有している。第１の位置においては、ノズルが開いて材料の流れを許容し、第２の（中間の）位置においてはノズルが材料の流れを遮断し、第３の位置においては軸はゲートオリフィスを延通して前方に突出され、下流側の溶融物通路のあらゆる閉塞を開放する。第３の位置においては、溶融物通路は軸によって遮断されて、材料は流れることができない。第３の位置が選択されたときに、バルブを用いて材料を第２の通路に導くことは、まったく開示されていない。
【０００９】
【特許文献４】国際公開ＷＯ００／７４９２０号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、最小限の構造及び時間にて、射出成形機の動作環境の内部で、溶融物を、ホットランナーに導き、又は遮断し、又はパージ通路に導くことができ、効果的かつ効率的に溶融物の流れを制御できる、射出成形用の三方バルブが求められる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の利点は、パージ中に、射出ユニットをランナーシステムに結合したままに維持できるような、三方遮断バルブを提供することである。本願において、「ランナーシステム」とは、（ｉ）移動するプラテンに結合される可動なホットランナーシステム、（ｉｉ）非加熱のランナーが溶融材料をモールドに提供するような標準的なコールドランナーモールド装置、及び（ｉｉｉ）加熱されたランナーが溶融材料をモールドに提供するような標準的なホットランナーモールド装置、のうちの任意のひとつ、又は組合せである。
【００１２】
本発明の第１の観点によれば、射出ユニットからランナーシステムへの溶融材料の流れを制御すべく配置されて構成されてなる、射出成形三方バルブ組立体を提供するような、独特な構造の組合せ及び／又は工程が提供される。バルブ組立体は、射出ユニットとランナーシステムとの間に配置されるべく構成されてなるバルブプランジャーを有していて、バルブプランジャーは流通通路とパージ通路とを有している。構造部は、（ｉ）溶融材料が流通通路を通って流れる溶融材料流通位置と、（ｉｉ）流通通路を通って流れる溶融材料が遮断される溶融材料遮断位置と、（ｉｉｉ）射出ユニットをランナーシステムから切り離さずに、溶融材料がパージ通路を通って流れる溶融材料パージ位置と、の間において、バルブプランジャーの位置を制御すべく構成されている。
【００１３】
本発明の第２の観点によれば、射出ユニットとランナーシステムとの間において溶融材料の流れを制御するための独特な構造の組合せ及び／又は工程が提供される。バルブ軸は、バルブハウジングの内部において、溶融材料流通位置と、溶融材料遮断位置と、溶融材料パージ位置との間にて移動するように構成されている。バルブ軸は、射出ユニットをランナーシステムから切り離さずに、バルブ軸を溶融材料パージ位置へ移動できるように構成されている。
【００１４】
本発明の第３の観点によれば、射出ユニットとランナーシステムとの間において溶融物の流れを制御するための独特な構造の組合せ及び／又は工程が提供される。分配ブロックは、射出ユニットとランナーシステムとの間に配置されるべく構成され、溶融物通路を内部に有する。バルブ部品は、分配ブロックに配置され、溶融物流通位置と、溶融物遮断位置と、溶融物パージ位置との間において可動なように構成されている。バルブ部品は、ブロックの溶融物通路からランナーシステムへの溶融物の流れを許容すべく構成されてなる流路を有している。バルブ部品は、分配ブロックを射出ユニット及びランナーシステムのいずれからも切り離さずに、分配ブロックの溶融物通路から分配ブロックの外部への溶融物の流れを許容すべく構成されてなるパージ通路を有している。
【００１５】
本発明の第４の観点によれば、（ｉ）射出ユニットとランナーシステムとの間において溶融材料の流れを制御するための独特な工程の組合せが提供される。バルブ装置は、射出ユニットとランナーシステムとの間において、溶融物通路に配置される。バルブ装置は、溶融材料流通位置に移動して、射出ユニットからランナーシステムへの溶融材料の流れを生じさせる。また、バルブ装置は、溶融材料遮断位置に移動して、射出ユニットからランナーシステムへと溶融材料が流れるのを遮断する。また、バルブ装置は、溶融材料パージ位置にも移動可能であり、溶融材料をバルブ装置からパージさせる。パージ工程は、射出ユニットがランナーシステムに結合されている間に実行される。
本発明の好ましい特徴を有する例示的な実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のいくつかの実施形態に関して説明するが、かかる実施形態は、異なる２つのホットランナーシステムを介して、２つの異なるプラスチックの溶融物をモールドに注入するような、プラスチックの射出成形機である。第２の射出ユニットは、モールドの可動部分に取り付けられ、動作環境全体にわたって良好なシールを維持する関節結合部を介して、第２のプラスチック溶融物を供給される。三方バルブは、関節結合部に隣接して配置され、プラスチックの溶融物を、（ｉ）バルブを通して流し、（ｉｉ）バルブによって遮断し、または、（ｉｉｉ）パージ通路へ導くように制御される。従って、射出ユニットは、射出ユニットをパージするために、モールドから切り離す必要がない。しかしながら、本発明は、あらゆる射出成形工程（チキソモールディングを含む）に適用可能であって、溶融物通路内の溶融材料を周辺空気に露出させることなく、溶融物を、流通位置と、遮断位置と、パージ位置との間において制御することができるという利益が得られる。
【００１７】
図１乃至図３は、多材料プラスチックの射出成形機を示した模式的な斜視図であって、この射出成形機は、クランプユニット５０と、第１の射出ユニット５１と、第２の射出ユニット５２とを備えている。第２の射出ユニット５２は、分配ブロック２０にボルト締めされ、分配ブロックはホットランナー２２にボルト締めされ、ホットランナーは、移動プラテン５３に取り付けられている。図２に示すように、第２の射出ユニット５２は、キャリッジ組立体７６に取り付けられ、キャリッジ組立体は、４つの直動ベアリングに載ったサブプレートを具備している。直動ベアリングは、直線レール５４に取り付けられ、直線レールは、第２の射出ユニットのベース５５に取り付けられている。移動プラテン５３が、モールドを開いた位置（図１に示される）から、モールドを閉じた位置へと移動すると、移動プラテンは、これに沿って、第２の射出ユニット５２を直線的に移動させる。第２の射出ユニットについて、モールドが閉じた位置は、図１の符号５６にて示している。従って、第２の射出ユニット５２と、分配ブロック２０と、ホットランナー２２との間の結合部は、これらの移動力を伝達できるように充分に頑丈でなければならず、一方、熱膨張や、整列誤差、衝撃、振動、ゴミなどによって生じることのある、移動プラテン５３の軌道と直線レール５４との間の整列のあらゆる変動に適合できなければならない。
【００１８】
図４はホットランナー２２の端部に取り付けられ、分配ブロック２０に結合されてなる、ホットランナーの延長部２１を示していて、これについては、２００４年１０月１５日に出願された、発明の名称を「ホットランナーシステムにおいて使用するための自己整列式の関節ジョイント("SELF-ALIGNING ARTICULATED JOINT FOR USE IN A HOT RUNNER SYSTEM")」とする、係属中の米国特許出願第１０／９６６，７０９号（参照番号は、Ｈ−８１２）、及び、これに続いて出願された国際特許出願ＸＸＸＸＸＸＸＸ号（番号は未付与である）に開示され、また、２００４年１０月１５日に出願された、発明の名称を「射出成形用の結合装置及び結合方法("INJECTION MOLDING COUPLING APPARATUS AND METHOD OF COUPLING")」とする、係属中の米国特許第１０／９６６，７１０号（参照番号は、Ｈ−８１９）、及び、これに続いて出願された国際特許出願ＸＸＸＸＸＸＸＸ号（番号は未付与である）に開示されている。より詳しくは、図４には、分配ブロック２０を示していて、この分配ブロックは好ましくは、可動な密封結合部２００を用いて、ホットランナー２２の端部にボルト締めされている。望ましくは、可動な密封結合部２００は、ホットランナー延長部２１（ボルト２９を用いてホットランナー２２にボルト締めされている。）と、ホットランナー延長部の溶融物通路２０２と、対向する球面２３，２４とを備えている。これらの球面２３，２４は、凹面パッド２５，２６に合致するように構成されており、これらの凹面パッドはそれぞれ、キャップ２７（ネジ２８を用いて分配ブロック２０にボルト締めされている。）と、分配ブロック２０との間に配置されている。望ましくは、それぞれの凹面パッドはＨ−１３鋼から作られていて、直径が８０ミリメートルで、厚みが４０ミリメートルである。もちろん、セラミックや、任意の鋼、又は銅合金など、その他の材料及び構成を提供しても良い。パッドは、それらの座部にボルト締めされるか、または、バネパック３０からの圧縮力によって保持されるだけでも良い。望ましくは、それぞれの球面２３，２４は、Ｈ−１３鋼から作られており、直径が１２０ミリメートルの半球形状を備えている。もちろん、例えば、円筒形の境界部分や、壁の「薄い」配管を用いた溶融物通路の結合部など、他のフレキシブルな結合部を提供しても、ホットランナー２２と射出ユニットのバレルヘッド３２との間に、可動ではあるが密封可能であるような結合部が確保される。
バネパック３０は、凹面パッド２５がホットランナー延長部２１を凹面パッド２６に対して押圧するように配置され、それにより、凹面パッド２６を通り抜けている、凹面パッドの溶融物通路３１の境界に良好なシールを維持する。従って、溶融材料は、射出ユニットのバレルヘッド３２から、分配ブロックの溶融物通路３３を通り、凹面パッドの溶融物通路３１を通り、ホットランナー延長部の溶融物通路２０２を通って、ホットランナーの溶融物通路２０４へと流入する。変形例としては、上述した構造及び機能は、標準的な射出用コールドランナーモールドや、標準的な射出用ホットランナーモールドに適用しても良い。
【００１９】
上述したように、すべての実施形態において、本発明による三方バルブ（後述）は、「ランナーシステム」に関連させて使用される。
【００２０】
図５乃至図７に示した、分配ブロック２０は、３ポジションの遮断バルブプランジャー（又は軸）３４を具備していて、このプランジャーは、プランジャーの位置に応じて、溶融材料を、（ｉ）バルブに通してランナーシステムに通過させ、（ｉｉ）バルブによって遮断し、または（ｉｉｉ）パージ通路３５へと導くように構成されている。望ましくは、分配ブロック２０は、バルブハウジングとして働く。プランジャー３４は、流通通路３７と、パージ通路３５とを有している。望ましくは、パージ通路３５は、内部に９０度の屈曲を備えて構成され、溶融物の流れ方向に対して実質的に垂直な方向に、溶融材料を導く。もちろん、用途に応じて、通路のサイズ、形状、及び位置は変更される。望ましくは、分配ブロック２０は、在来の管状ヒータ３６などによって加熱される。また、望ましくは、プランジャー３４と可動な密封結合部２００とは、射出ユニットとホットランナーとの間に容易に据え付けられるような、単一の小型ユニットとして提供される。
【００２１】
３ポジションの遮断バルブプランジャー３４の動作を制御するために、バルブ制御組立体３００が設けられる。望ましくは、バルブ制御組立体３００は、第１のシリンダ８１を具備し、このシリンダに収容された第１の空気圧ピストン８０は、ロッド延長部８２を介して、プランジャー３４を移動させる。図５は、プランジャー３４が、中間の遮断位置にある様子を示していて、分配ブロックの溶融物通路３３内にある溶融材料は、ホットランナー２２へ向けて流れることができない。図６は、プランジャー３４が、最下位のホットランナー位置にある様子を示していて、分配ブロックの溶融物通路３３内にある溶融材料は、ホットランナー延長部２１を通ってホットランナー２２へと流れることができる。図７は、第１のピストン８０が、第１のシリンダ８１の内部において、そのストロークの上端に移動した様子を示していて、それにより、プランジャー３４を最上位のパージ位置へと移動させ、プランジャーの内部のパージ通路３５を通路３３に整列させることによって、射出ユニットの溶融材料をパージ通路３５を介してパージする。
【００２２】
バルブ制御組立体３００は好ましくは、第２の空気圧ピストン８４（第２のシリンダ９３の内部で動作する）を具備し、第１のシリンダ８１の下方に摺動可能に取り付けられたスペーサブロック８６に結合されている。図５及び図６においては、第２のピストン８４が、スペーサブロック８６を位置決めしており、特に第１のピストン８０とロッド延長部８２との移動が阻止され、プランジャー３４は、通路を開く位置（図６）と、通路を閉じる位置（図５）との間においてだけ移動できる。図７においては、第２のピストン８４が動作して、スペーサブロック８６を引っ込めており、スペーサブロックはもはや、第１のピストン８０の移動を阻止することがなく、従って、プランジャー３４をパージ位置へと移動させることができる。
【００２３】
上述した空気圧ピストンに代えて、または、２つの空気圧ピストンを単一のアクチュータに置換するために、第１の及び／又は第２のピストンの動きを制御するのに、電子サーボモータや、ステッパーモータ、又は液圧アクチュータなどの代替的な駆動手段を使用しても良い。
【００２４】
ロッド延長部８２は好ましくは、冷却ブロック８７によって取り囲まれており、冷却ブロックのベアリング８８は、スタンドオフ８９上にて摺動することができ、その全ストロークにわたって、ロッド延長部８２との接触を維持する。ホース９０は、ブロック８７及びその冷却通路９２に冷媒を供給し、プランジャー３４からロッド延長部８２に伝導した熱を除去し、第１のピストン８０に伝導される熱を最小化し、それにより、シール９１の有効寿命を最適化する。また、冷却ブロック８７は、スペーサブロックが係合位置にあるとき、スペーサブロック８６に伝導される熱を制限する助けとなり、それにより、スペーサブロック８６を介してピストン８４に伝導する熱を最小化し、もって、ピストンのシール（図示せず）の有効寿命を最適化する。
【００２５】
第１及び第２の空気圧ピストンの動作は、コントローラ４００（図８）によって制御され、コントローラは、様々なポンプ及びバルブを動作させて、当業者に公知のやり方で、ピストンに適当な空気圧を提供する。コントローラ４００（射出成形機の一部分として統合されている。）は、バルブ動作のすべてのタイミング及び動作順序を制御する。望ましくは、コントローラは、１以上のプロセッサ、汎用コンピュータから構成される。用途特定のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、固定配線回路などが、充分な記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ディスク、ＣＤなど）を備え、本願に開示された機能を実行するための命令を含む、１以上のソフトウェアプログラムを処理する。
【００２６】
図８乃至図１０は、代替的な実施形態を示していて、三方バルブは、コールドランナーモールドに結合されてなる標準的な射出ユニットノズル組立体において構成されている（もちろん、同様な構造は、標準的なホットランナーモールドとも併用できる。）。図８に示した三方バルブは、閉じた位置になっていて、射出ユニットからモールドへの材料の流れを遮断している。ノズル組立体は、分配器本体３００（ヒータ３０１によって加熱される）を備えていて、分配器本体は、（ｉ）第１の溶融物通路３０２と、（ｉｉ）第２の溶融物通路３０３とを具備し、第２の溶融物通路は、コールドランナー通路３０５に連通し、この通路は、標準的なコールドランナーモールド３０６の一部分であるスプルーブッシュ３０４に収容されている。また、分配器本体３００は、貫通ボア孔（ないしバルブハウジング）３０７を含み、この貫通ボア孔は、第１の溶融物通路３０２及び第２の溶融物通路３０３と交差している。ボア孔３０７の内部には、プランジャー３０８が設けられ、動作温度において材料の漏れが最小化されるような公差にて、摺動嵌合している。
【００２７】
プランジャー３０８は、横断貫通ボア孔（ないし流通通路）３０９を含み、このボア孔は、第１の溶融物通路３０２と実質的に同一の直径を有している。また、プランジャー３０８は、パージ通路３１０を有し、このパージ通路は、プランジャーの円筒軸線と同軸的な部分を有し、第１の溶融物通路３０２と実質的に同一の直径を有している。プランジャー３０８の最上端は、好ましくは軸３１１に結合され、この軸はポート３１４，３１５を有する液圧シリンダ３１３の内部に構成されてなるアクチュータピストン３１２に固定されていて、加圧流体が前記ポートのうちのひとつを通って流入することで、ピストン３１２をシリンダ３１３の内部にて移動させ、それにより軸３１１とプランジャー３０８とを移動させる。冷却ブロック３２０は軸３１１の下側部分を取り囲み、プランジャー３０８の最上位の面に接触していて、熱はプランジャー３０８から冷却ブロック３２０に伝導し、ホース３２１を介して冷却通路３２２を循環する冷却流体によって除去される。望ましくは、冷却ブロックは軸３１１と結合されて、軸が動くと、これと共に移動する。
【００２８】
望ましくは、従来のプロキシ（近接）センサー３３０をシリンダ３１３の頂部に取り付けて、軸３１１に取り付けられたフラグ３３１の位置を検出させ、図８に示すように、ピストン３１２が軸３１１及びプランジャー３０８を動かして、プランジャーが第１の溶融物通路３０２の材料の流れを遮断する位置になったとき、センサーはフラグを検出する。センサーの信号は、導管４０１によってコントローラ４００に伝えられる。コントローラ４００は、機械及びピストン３１２の液圧動作を制御し、それにより、ピストンの位置を射出ユニットの動作に対して調整する。
【００２９】
図９は、プランジャー３０８が開いた位置にある様子を示していて、材料は、第１の溶融物通路３０２から第２の溶融物通路３０３へと流れて、その後、モールド３０６を満たす。図１０は、プランジャー３０８がパージ位置にある様子を示していて、これにより第１の溶融物通路３０２及びプランジャーのパージ通路３１０を介して溶融物を運び、射出ユニットを空にすることができる。
【００３０】
液圧ピストン３１２のストロークは、冷却ブロック３２０がストッパブロックとして働くように構成され、冷却ブロック３２０が分配器本体３００に接触したとき（下方位置）、及び、冷却ブロック３２０がシリンダ３１３の下側に接触したとき（上方位置）、開いた通路３０９及びパージ通路３１０は、第１の溶融物通路３０２に対して実質的に整列される。プランジャーの孔を第１の溶融物通路３０２に整列させるという要求条件が存在しないため、第１の溶融物通路３０２からの流れを遮断するときのプランジャーの位置は、さほど正確である必要はない。その結果、プランジャーの遮断位置を制御するためには、比較的不正確な方法を利用することができ、すなわち、プロキシセンサー３３０とフラグ３３１を、多額のコストを必要とせずに、首尾良く採用することができる。
【００３１】
動作に際しては、コントローラ４００は、第１のピストン８０と第２のピストン８４とによって、バルブプランジャー３４を、図６に示したバルブ開放位置へと移動させ、溶融物を、ホットランナー延長部２１を介してホットランナー２２へと流れさせる。溶融物のショットを射出した後には、コントローラ４００は、第１のピストン８０と第２のピストン８４とによって、バルブプランジャー３４を、図５に示した閉じた位置へと移動させ、溶融物がホットランナー延長部２１を通って流れることを阻止する。モールド動作の終了時に、射出ユニットの溶融物通路から溶融物をパージすることが望ましいならば、コントローラ４００は、第２のピストン８４によって、第１のピストン８０の移動を阻止しているスペーサブロック８６を引っ込めて、図７に示すように、バルブプランジャー３４をバルブパージ位置へと移動させる。この位置において、溶融物は、射出ユニットの溶融物通路からパージされて、モールドは、別の溶融物をホットランナーに導入すべく準備される。プランジャー３４は、その内部にパージ通路３５を配置されて有しているので、モールドのパージ動作中には、射出ユニットを切り離さずに、パージを実行できる。もちろん、同様な方法は、図８乃至図１０に示した実施形態に関しても、採用される。
【００３２】
本発明による有利な特徴としては、
・射出成形分配ブロックにおける、３ポジションのプランジャー遮断バルブと、
・パージ動作中にもホットランナーに結合されたままに維持される射出ユニットと、が含まれる。
従って、開示された射出成形三方バルブの方法及び装置によれば、パージ中に射出ユニットをランナーシステムから切り離す必要なしに、溶融物の流れを効果的かつ効率的に制御することができる。
【００３３】
添付図面に概要を示し又はブロックによって示した個々の構成要素は、射出成形の当業界において、すべて周知のものであるから、それらの特定の構造及び動作は、本発明を実施する動作又はベストモードにおいて重要なことではない。
【００３４】
本発明について、好ましい実施形態であると現在考えられるものに関連して説明したけれども、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。反対に、本発明は、特許請求の範囲の精神及び範囲内に含まれる、様々な変形例及び均等物の構成を包含することを意図している。そうしたすべての変形例及び均等物の構造及び機能を包含するために、特許請求の範囲の領域は、最も広義に解釈されたものに一致する。
上述したすべての米国特許文献は、参照によって、発明の詳細な説明に引用される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の好ましい実施形態による多材料射出成形機を示した模式的な平面図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態による多材料射出成形機を示した斜視図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態による関節ジョイントの位置を示した拡大斜視図である。
【図４】図１の実施形態における、分配器及びホットランナーに結合された射出ユニットを示した模式的な平面図である。
【図５】図１の実施形態における、分配ブロックを示した断面図であって、遮断位置にあるプランジャーを示している。
【図６】図１の実施形態における、分配ブロックを示した断面図であって、開いた位置にあるプランジャーを示している。
【図７】図１の実施形態における、分配ブロックを示した断面図であって、パージ位置にあるプランジャーを示している。
【図８】本発明の代替的な実施形態における、分配ブロックを示した断面図であって、遮断位置にあるプランジャーを示している。
【図９】図８の実施形態における、分配ブロックを示した断面図であって、開いた位置にあるプランジャーを示している。
【図１０】図８の実施形態における、分配ブロックを示した断面図であって、パージ位置にあるプランジャーを示している。
【図１】
2008516792.tif 000003
【図２】
2008516792.tif 000004
【図３】
2008516792.tif 000005
【図４】
2008516792.tif 000006
【図５】
2008516792.tif 000007
【図６】
2008516792.tif 000008
【図７】
2008516792.tif 000009
【図８】
2008516792.tif 000010
【図９】
2008516792.tif 000011
【図１０】
2008516792.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月9日(2006.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出ユニット（５２）からランナーシステム（２２）への溶融材料の流れを制御すべく配置されて構成されている射出成形三方バルブ組立体（３００）であって、前記バルブ組立体（３００）は、
射出ユニット（５２）とランナーシステム（２２）との間に配置すべく構成されたバルブプランジャー（３４）であって、流通通路（３７）とパージ通路（３５）とを有しているような前記バルブプランジャー（３４）と、
（ｉ）溶融材料が流通通路（３７）を通って流れる溶融材料流通位置と、（ｉｉ）流通通路を通って流れる溶融材料が遮断される溶融材料遮断位置と、（ｉｉｉ）射出ユニットをランナーシステムから切り離さずに、溶融材料がパージ通路（３５）を通って流れる溶融材料パージ位置との間において、前記バルブプランジャー（３４）の位置を制御すべく構成された構造部（８０，８４）とを備えていることを特徴とするバルブ組立体。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブ組立体であって、
前記パージ通路（３５）は、溶融材料を、溶融材料の流れ方向に対して実質的に垂直な方向に導くようになっていることを特徴とするバルブ組立体。
【請求項３】
請求項１に記載のバルブ組立体であって、
前記バルブプランジャー（３４）は、射出ユニット（５２）とランナーシステム（２０２）との間に結合される分配ブロック（２０）に配置されていることを特徴とするバルブ組立体。
【請求項４】
請求項１に記載のバルブ組立体であって、
制御のために構成された前記構造部（８０，８４）は、
前記バルブプランジャー（３４）を、溶融材料流通位置と、溶融材料遮断位置と、溶融材料パージ位置との間において移動させる第１のピストン（８０）と、
前記第１のピストンの移動を制御すべく構成されたコントローラ（４００）と、
を備えていることを特徴とするバルブ組立体。
【請求項５】
請求項４に記載のバルブ組立体であって、
制御のために構成された前記構造部（８０，８４）は、溶融材料流通位置および溶融材料遮断位置における前記第１のピストン（８０）の移動を減少させるような第２のピストン（８４）をさらに備え、前記コントローラは、前記第２のピストン（８４）の移動を制御することを特徴とするバルブ組立体。
【請求項６】
請求項５に記載のバルブ組立体であって、
前記第１のピストン（８０）は、前記バルブプランジャー（３４）を動作させるべく構成されたロッド延長部（８２）を備え、前記第２のピストン（８４）は、前記第１のピストン（８０）の移動を制御すべく、ロッド延長部（８２）に対してスペーサブロック（８６）を押圧するようになっていることを特徴とするバルブ組立体。
【請求項７】
請求項６に記載のバルブ組立体であって、
前記ロッド延長部（８２）を冷却するように構成された、冷却構造部（８７）をさらに備えていることを特徴とするバルブ組立体。
【請求項８】
請求項１に記載のバルブ組立体であって、
前記バルブプランジャー（３４）は、射出ユニット（５２）とランナーシステム（２２）との間に結合された分配ブロック（２０）に配置され、前記第１のピストン（８０）を保持するように構成された第１のシリンダ（８１）をさらに備え、前記第１のシリンダ（８１）は分配ブロック（２０）に固定して結合されていることを特徴とするバルブ組立体。
【請求項９】
請求項１に記載のバルブ組立体であって、
射出ユニット（５２）とランナーシステム（２２）との間に結合された分配ブロック（２０）をさらに備え、前記分配ブロック（２０）は自己整列式の関節ジョイント（２００）を具備し、前記バルブプランジャー（３４）は、前記関節ジョイント（２００）に隣接して配置されていることを特徴とするバルブ組立体。
【請求項１０】
請求項１に記載のバルブ組立体であって、該ランナーシステム（２２）は、可動なホットランナーを備えていることを特徴とするバルブ組立体。
【請求項１１】
請求項１に記載のバルブ組立体であって、該ランナーシステム（２００）は、標準的なコールドランナーを備えていることを特徴とするバルブ組立体。
【請求項１２】
請求項１に記載のバルブ組立体であって、該ランナーシステムは、標準的なホットランナーを備えていることを特徴とするバルブ組立体。
【請求項１３】
射出ユニット（５２）とランナーシステム（２２）との間において、溶融材料の流れを制御するための装置であって、該装置は、
バルブハウジング（３０７）と、
溶融材料流通位置と、溶融材料遮断位置と、溶融材料パージ位置との間において、前記ハウジングの内部にて移動するように構成されたバルブ軸（３０８）であって、前記バルブ軸は、射出ユニットをランナーシステムから切り離さずに、バルブ軸が溶融材料パージ位置に移動するように構成される上記バルブ軸とを備えていることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって、
前記バルブ軸（３０８）は、流通通路（３０９）とパージ通路（３１０）とを有し、さらに、溶融材料流通位置と、溶融材料遮断位置と、溶融材料パージ位置との間においてバルブ軸（３０８）を移動させるように構成される移動構造部（３１１，３１２）を備えていることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の装置であって、
前記移動構造部（３１１，３１２）は、
溶融材料流通位置と、溶融材料遮断位置と、溶融材料パージ位置との間において、前記バルブ軸（３０８）を移動させるように構成された第１のピストン（３１２）と、
前記第１のピストンの移動を制御するように構成されたコントローラ（４００）と、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置であって、前記移動構造部はさらに、溶融材料流通位置および溶融材料遮断位置において、前記第１のピストンの移動を減少させるような第２のピストンを備え、前記コントローラ（４００）は、前記第２のピストンの移動を制御することを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載の装置であって、ランナーシステムは、可動なホットランナーを備えていることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１３に記載の装置であって、ランナーシステムは、標準的なコールドランナーを備えていることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１３に記載の装置であって、該ランナーシステムは、標準的なホットランナーを備えていることを特徴とする装置。
【請求項２０】
射出ユニット（５２）とランナーシステム（２２）との間における溶融物の流れを制御するための装置であって、該装置は、
射出ユニット（５２）と該ランナーシステム（２２）との間に配置され、溶融物通路を有するブロック（２０）と、
該ブロック（２０）の内部に配置され、溶融物流通位置と、溶融物遮断位置と、溶融物パージ位置との間において可動に構成されたバルブ部品（３４）であって、前記バルブ部品（３４）は、該ブロックの溶融物通路から該ランナーシステム（２２）への溶融物の流れを許容すべく構成される流路（３７）を有し、前記バルブ部品は、該ブロックを射出ユニット（５２）および該ランナーシステム（２２）のいずれからも切り離さずに、該ブロックの溶融物通路から該ブロック（２０）の外部への溶融物の流れを許容すべく構成されるパージ通路（３５）を有しているような、上記バルブ部品とを備えていることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置であって、
該装置はさらに、バルブ部品（３４）を、溶融物流通位置と、溶融物遮断位置と、溶融物パージ位置との間において移動させるべく構成される移動構造部を備え、
前記移動構造部は、
前記バルブ部品（３４）を、溶融物流通位置と、溶融物遮断位置と、溶融物パージ位置との間において移動させるべく構成される第１のピストン（８０）と、
溶融物流通位置および溶融物遮断位置において、該第１のピストン（８０）の移動を減少させるべく構成される第２のピストン（８４）と、
前記第１のピストンと前記第２のピストンとの移動を制御すべく構成されるコントローラとを備えていることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項２０に記載の装置であって、該装置はさらに、
前記第１のピストン（８０）と第２のピストン（８４）とは、空気圧式のピストンから構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項２０に記載の装置であって、該装置はさらに、
該ブロック（２０）に配置され、該ブロックの溶融物通路からモールドランナーへと溶融物を送るように構成される関節ジョイント（２００）を備えていることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の装置であって、
前記関節ジョイント（２００）は、
第１の球面（２４）と第２の球面（２３）とを有し、内部に溶融物通路（２０２）を有してなるジョイントであって、前記ジョイント（２００）は、該ブロック（２０）および該ランナーシステム（２２）のうちのひとつに、実質的に固定して結合されているような上記ジョイントと、
第１の凹面パッド（２６）および第２の凹面パッド（２５）であって、それぞれ、前記第１の球面（２４）および第２の球面（２３）に接触し、これらの球面に対して可動に構成され、前記第１の凹面パッド（２６）および第２の凹面パッド（２５）のうち少なくともひとつは、該ブロック（２０）および該ランナーシステム（２２）における他方に対して、実質的に固定して結合され、前記少なくともひとつの前記第１の凹面パッドおよび第２の凹面パッドは、前記ジョイントの溶融物通路（２０２）に連通すべく構成された溶融物通路（３１）を有しているような、上記凹面パッドと、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項２５】
前記ジョイント（２００）は、前記第１および第２の凹面パッドに対して、実質的に１５度までの屈曲を許す関節になっていることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
該ランナーシステム（２２）は、可動なホットランナーを備えていることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２７】
該ランナーシステム（２２）は、標準的なコールドランナーを備えていることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２８】
該ランナーシステム（２２）は、標準的なホットランナーを備えていることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２９】
射出ユニット（５３）とランナーシステム（２２）との間の溶融物通路（３３）にバルブ装置（３４）が配置されているような該射出ユニットと該ランナーシステムとの間にお
いて溶融材料の流れを制御する方法であって、該方法は、
バルブ装置（３４）を溶融材料流通位置へと移動させ、射出ユニット（５２）からランナーシステム（２２）へと溶融材料を流す工程と、
バルブ装置（３４）を溶融材料遮断位置へと移動させ、射出ユニット（５２）からランナーシステム（２２）への溶融材料の流れを遮断する工程と、
バルブ装置（３４）を溶融材料パージ位置へと移動させ、溶融材料をバルブ装置（３４）からパージする工程であって、射出ユニット（５２）がランナーシステム（２２）に結合されている間に実行されるようなパージする工程と、
を備えていることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2008516792.tif 000013
2008516792.tif 000014