(57)【要約】【課題】従来のバルブゲートは、ゲートにバルブピンを出し入れするする構成の機構であった。剛性を確保するためにはバルブピンを０．８ｍｍより細くすることができず、最大外径が１ｍｍ以下の小型成形品を成形するには、従来のバルブゲートは不向きであった。【解決手段】バルブピン１３の先を、円錐台状に凸にし、その先端面２３の径をＤ１とし、このＤ１をバルブピンの径ｄ１より大きく設定する。Ｄ１＞ｄ１であるから、先端面２３でゲート１２を塞ぐことができる。そして、Ｄ１＞ｄ１であるから、バルブピンの径ｄ１を任意に小さく設定することができる。【効果】バルブピンの先端面でゲートを塞ぐ構成としたため、バルブピンの先端面の径よりゲートを小径にすることができる。この結果、ごく小さな成形品を容易に得ることができる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティの入口のゲートを、バルブピンで開閉することで、前記キャビティへ所定量の溶融樹脂を充填することのできるバルブゲート機構を備えたホットランナー金型構造において、
前記ゲートを塞ぐ際にバルブピンの先端を案内するストレート案内部を金型側に設けると共にゲートを塞ぐ際に溶融樹脂を逃がす樹脂逃がし溝を前記ストレート案内部に設け、
前記ゲートの径よりバルブピンの外径を大きく設定し、バルブピンの先端面で前記ゲートを塞ぐように構成したことを特徴とするホットランナー金型構造。
【請求項２】
前記バルブピンの先端面は、球面であることを特徴とする請求項１記載のホットランナー金型構造。
【請求項３】
キャビティの入口のゲートを、バルブピンで開閉することで、前記キャビティへ所定量の溶融樹脂を充填することのできるバルブゲート機構を備えたホットランナー金型構造において、
前記ゲートの径よりバルブピンの外径を大きく設定し、バルブピンの先端面で前記ゲートを塞ぐように構成すると共に、
前記バルブピンの先端面にゲートの径より大径でバルブピンの外径より小径の仮想円を描き、この仮想円を溝底とする樹脂逃がし溝をバルブピンの先端に備えたことを特徴とするホットランナー金型構造。
【請求項４】
前記ゲートの径は、０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載のホットランナー金型構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はごく小さな樹脂成形品を製造することのできるホットランナー金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホットランナー金型に内蔵するバルブゲート機構に関する技術として、例えば特開２００１−２２５３６１公報「バルブゲートシステム」が知られている。以下、同公報の図２を再掲して、説明する。
【０００３】
図１０は特開２００１−２２５３６１公報の図２再掲図であり、金型ゲート１０１（符号は振り直した。以下同様）に、バルブピン１０２を嵌合したところの弁閉状態を示す図である。
【０００４】
図１１は図１０の作用図であり、バルブピン１０２をシリンダユニットなどにより弁開側へ移動すると、矢印のごとく溶融樹脂が金型ゲート１０１を通過して、下方のキャビティ１０３に至る。一定時間が経過したら、バルブピン１０２を弁閉側へ戻す。これで、図１０の状態になる。この様に図１０（弁閉状態）と図１１（弁開状態）とを繰り返すことがバルブゲートの基本的作動である。
【０００５】
図１０において、キャビティ１０３に充填した溶融樹脂が固まることにより成形品となる。金型ゲート１０１がバルブピン１０２で塞がれているために、成形品から金型ゲート１０１へ樹脂が張出すところのバリ差しの発生を抑えることができる。この結果、成形品にはバリが残らず、滑らかな面に仕上げることができる。
この様な理由から、従来のバルブゲートシステムは、図１０、１１に示したとおりに、金型ゲート１０１にゲートピン１０２の先端部を抜差しする構成とされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
バルブピン１０２は、細長いロッドであるため、軸方向の圧縮力を受けると曲がりやすい。ピンの先端に作用する樹脂圧力が５００〜８００ｋｇｆ／ｃｍ２もの高圧であることから、バルブピン１０２の先端部の最小径は、０．８ｍｍが限度であると言われている。これに伴って、金型ゲート１０１の最小径も０．８ｍｍが限度となる。
【０００７】
ところで、近年、例えば厚さが０．２ｍｍで外径が１．０ｍｍの小型円板を、ホットランナー金型で成形する必要が出てきた。しかし、ゲートの径が０．８ｍｍで成形品の最大径が１．０ｍｍでは、ゲートの径とキャビティの大きさとに差が無く、仮にこの様なキャビティへ溶融樹脂を充填した場合に過充填の問題が起こり、実施不可能となる。そのために、従来は、バルブゲートを備えたホットランナー金型では、上述の小型円板の成形は難しく、成形品の小型化に限界があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、バルブゲート機構及／又は金型の要部構造を改良することにより、上述の小型円板の成形が可能なホットランナー金型構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、キャビティの入口のゲートを、バルブピンで開閉することで、前記キャビティへ所定量の溶融樹脂を充填することのできるバルブゲート機構を備えたホットランナー金型構造において、
前記ゲートを塞ぐ際にバルブピンの先端を案内するストレート案内部を金型側に設けると共にゲートを塞ぐ際に溶融樹脂を逃がす樹脂逃がし溝を前記ストレート案内部に設け、
前記ゲートの径よりバルブピンの外径を大きく設定し、バルブピンの先端面で前記ゲートを塞ぐように構成したことを特徴とする。
【００１０】
樹脂逃がし溝を設けたことにより、バルブピンの外径を大きくすることができる。バルブピンが大径であっても、樹脂を樹脂逃がし溝を通じて逃がすことができるからである。
樹脂逃がし溝を金型側に設けることにより、バルブピンの加工度を下げることができるとともに、バルブピンの強度低下を抑えることができる。
【００１１】
そして、バルブピンの先端面でゲートを塞ぐ構成としたため、例えばバルブピンの先端面の径を０．８ｍｍとすれば、ゲートの径はそれより小径の０．２ｍｍにすることができる。ゲートの径が０．２ｍｍであれば、上述の小型円板（厚さが０．２ｍｍで外径が１．０ｍｍの円板）の成形が可能となる。
【００１２】
請求項２では、バルブピンの先端面は、球面であることを特徴とする。
請求項１の作用、効果に加えて、バルブピンの先端が球面であれば、ゲートの中心にバルブピンの中心を合わせる、センターリング作用を発揮させることができる。
【００１３】
請求項３は、キャビティの入口のゲートを、バルブピンで開閉することで、前記キャビティへ所定量の溶融樹脂を充填することのできるバルブゲート機構を備えたホットランナー金型構造において、
前記ゲートの径よりバルブピンの外径を大きく設定し、バルブピンの先端面で前記ゲートを塞ぐように構成すると共に、
前記バルブピンの先端面にゲートの径より大径でバルブピンの外径より小径の仮想円を描き、この仮想円を溝底とする樹脂逃がし溝をバルブピンの先端に備えたことを特徴とする。
【００１４】
ゲートの径よりバルブピンの外径を大きく設定すれば、逆にバルブピンの径よりゲートの径を小さくすることができ、ゲートの径が小さければ、小型部品の成形が可能となる。
そして、樹脂逃がし溝を設けたことにより、バルブピンの外径を大きくすることができる。バルブピンが大径であっても、樹脂を樹脂逃がし溝を通じて逃がすことができるからである。
【００１５】
バルブピンが大径であれば、曲げ剛性を高めることができ、バルブの締切り性を良好に維持させることができる。
加えて、樹脂逃がし溝をバルブピンに設ければ、金型側の溝加工が不要となる。
【００１６】
請求項４では、ゲートの径は、０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする。ゲートの径を０．１ｍｍ未満にすると、ゲートの穴開け加工が難しくなり、加工コストが嵩む。また、ゲートの径が０．５ｍｍを超えると、キャビティを大きくせざるを得ず、小型成形品が得られなくなる。
そこで、ゲートの径は０．１〜０．５ｍｍ範囲から選択することが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るホットランナー金型の要部拡大図であり、ホットランナー金型１０に、キャビティ１１と、このキャビティ１１の入口を構成するゲート１２と、このゲート１２に臨むバルブピン１３と、このバルブピン１３を往復移動させるピン駆動シリンダ１４と、バルブピン１３を囲うホットランナーノズル１５と、このホットランナーノズル１５を加熱するヒータ１６と、ホットランナーノズル１５へ溶融樹脂を導く樹脂通路１７と、後述の図３で詳述するバルブピン嵌合プレート、このプレートに設けたストレート案内部、このストレート案内部に設けた樹脂逃がし溝を備えたことを示す。１８はエジェクタピンである。
【００１８】
すなわち、ホットランナー金型１０は、ゲート１２とバルブピン１３とピン駆動シリンダ１４とからなるバルブゲート機構２０を備える。
【００１９】
図２は本発明に係るバルブゲート機構の第１実施例図であり、キャビティ１１は軸付き円板を成形するための空間であり、円板部キャビティ２１と軸部キャビティ２２とからなる。軸部キャビティ２２の径とゲート１２の径とは同一のｄ１とする。
【００２０】
そして、バルブピン１３の先を、円錐台状に凸にし、その先端面２３の径をＤ１とし、このＤ１を前記ｄ１より大きく設定する。Ｄ１＞ｄ１であるから、先端面２３でゲート１２を塞ぐことができる。
【００２１】
図３は図２の３−３線断面図である。ただし、図示の都合でバルブピン１３は省略した。
金型の要部であるバルブピン嵌合プレート５０にストレート案内部５１を設け、このストレート案内部５１に樹脂逃がし溝５２・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）を備えたことを示す。樹脂逃がし溝５２・・・は、図では等ピッチで８個／３６０°設けたが、この個数は任意である。また、樹脂逃がし溝５２はＶ字断面溝の他、Ｕ字断面溝であってもよい。
【００２２】
図４（ａ）〜（ｃ）はバルブゲート機構（第１実施例）の作用説明図である。（ａ）で、ｈはストレート案内部５１の高さを示す。
そして、（ａ）は、溶融樹脂充填前の状態を示し、キャビティ２１、２２は空（から）であり、ゲート１２をバルブピン１３の先端面２３で閉じたため、キャビティ２１、２２へ溶融樹脂が流れ込むことはない。
【００２３】
（ｂ）において、バルブピン１３を上げて弁開状態にすれば、矢印▲１▼、▲１▼のごとく溶融樹脂がキャビティ２１、２２へ流れ込む。
【００２４】
（ｃ）において、一定時間が経過したらバルブピン１３を白抜き矢印の通りに下げる。すると、余分な溶融樹脂が矢印▲２▼、▲２▼のごとく、樹脂逃がし溝５２・・・を通って逃げる。この結果、バルブピン１３の先端面２３は円滑にゲート１２に到達し、ゲート１２を塞ぐ。余分な溶融樹脂が矢印▲２▼、▲２▼のごとく逃げるため、キャビティ２１、２２へ充填した溶融樹脂に過大な圧力が掛かることはない。
この結果、所望の密度の成形品を得ることができる。
【００２５】
図２に戻って、バルブピン１３の先端面２３でゲート１２を塞ぐ構成としたため、例えばバルブピン１３の先端面の径Ｄ１を０．８ｍｍとすれば、ゲート１２の径ｄ１はそれより小径の例えば０．２ｍｍにすることができる。ゲート１２の径ｄ１が０．２ｍｍであれば、キャビティ２１の厚さを０．２ｍｍ、外径を１．０ｍｍにすることができ、小型円板の成形が可能となる。
【００２６】
ただし、ゲート１２の径ｄ１を０．１ｍｍ未満にすると、ゲート１２の穴開け加工が難しくなり、加工コストが嵩む。また、ゲート１２の径ｄ１が０．５ｍｍを超えると、キャビティ２１、２２を大きくせざるを得ず、小型成形品が得られなくなる。
そこで、ゲートの径ｄ１は０．１〜０．５ｍｍ範囲から選択することが望ましい。
【００２７】
図５は本発明に係るバルブゲート機構の第２実施例図であり、バルブピン１３Ｂは、先端面２３にゲート１２の径ｄ１より大径で、バルブピン１３Ｂの外径Ｄ２より小径の径Ｄ３で仮想円２４を描き、この仮想円２４を溝底とした樹脂逃がし溝２５、２５を刻設したことを特徴とする
【００２８】
図６は第２実施例におけるバルブピンの先端の斜視図であり、バルブピン１３Ｂの先端面２３に直径Ｄ３の仮想円２４を描き、この仮想円２４が底となるようにして、放射線状に６本の樹脂逃げ溝２５・・・を刻んだことを示す。
【００２９】
バルブピン１３Ｂの剛性を評価すると、バルブピン１３Ｂは、外径Ｄ２の円柱よりは樹脂逃げ溝２５・・・による剛性低下分だけ剛性が小さくなるが、外径Ｄ３の円柱よりは剛性が格段に大きくなる。
すなわち、図から明らかなごとく、バルブピン１３Ｂは、仮想円の外径Ｄ３の円柱より格段に剛性が高まり、弁閉時の曲げや撓みを低レベルに抑えることができ、弁の締切り性能をより高めることができる。
【００３０】
図７（ａ）〜（ｃ）はバルブゲート機構（第２実施例）の作用説明図である。（ａ）は、溶融樹脂充填前の状態を示し、キャビティ２１、２２は空であり、ゲート１２をバルブピン１３Ｂの先端面２３で閉じたため、キャビティ２１、２２へ溶融樹脂が流れ込むことはない。
【００３１】
（ｂ）において、バルブピン１３Ｂを上げて弁開状態にすれば、矢印▲３▼、▲３▼のごとく溶融樹脂がキャビティ２１、２２へ流れ込む。
【００３２】
（ｃ）において、一定時間が経過したらバルブピン１３Ｂを下げる。すると、余分な溶融樹脂が矢印▲４▼、▲４▼のごとく、樹脂逃がし溝２５、２５を通って逃げる。この結果、バルブピン１３Ｂの先端面２３は円滑にゲート１２に到達し、ゲート１２を塞ぐ。余分な溶融樹脂が矢印▲４▼、▲４▼のごとく逃げるため、キャビティ２１、２２へ充填した溶融樹脂に過大な圧力が掛かることはない。
【００３３】
この結果、所望の密度の成形品を得ることができる。
しかも、バルブピン１３Ｂは剛性が高いたため、弁閉時の締切り性を良好に保つことができる。
【００３４】
図８は本発明に係るバルブゲート機構の第３実施例図であり、図２の変更例に相当する。
キャビティ１１は軸付き円板を成形するための空間であり、円板部キャビティ２１と軸部キャビティ２２とからなる。軸部キャビティ２２の径とゲート１２の径とは同一のｄ１とする。
【００３５】
そして、バルブピン１３Ｃの先を凸にし、その先端面２３の径をＤ１（ただし、Ｄ１＞ｄ１）するとともに、先端面２３を球面にしたことを特徴とする。先端面２３が球面であるから、ゲート１２の中心にバルブピン１３Ｃの中心が自然的に合致する。この作用をセンターリング作用を言う。両者の中心が合えば、弁の締切り性が高まる。
Ｄ１＞ｄ１としたことで、先端面２３でゲート１２を塞ぐことができることは言うまでもない。
【００３６】
図９は図８の９−９線断面図である。ただし、図示の都合でバルブピン１３は省略した。
金型の要部であるバルブピン嵌合プレート５０にストレート案内部５１を設け、このストレート案内部５１に樹脂逃がし溝５２・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）を備えたことを示す。樹脂逃がし溝５２・・・は、図では等ピッチで８個／３６０°設けたが、この個数は任意である。また、樹脂逃がし溝５２はＶ字断面溝の他、Ｕ字断面溝であってもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、樹脂逃がし溝を設けたことにより、バルブピンの外径を大きくすることができる。バルブピンが大径であっても、樹脂を樹脂逃がし溝を通じて逃がすことができるからである。
樹脂逃がし溝を金型側に設けることにより、バルブピンの加工度を下げることができるとともに、バルブピンの強度低下を抑えることができる。
【００３８】
以上により請求項１では、バルブピンの先端面でゲートを塞ぐ構成としたため、バルブピンの先端面の径よりゲートを小径にすることができる。この結果、ごく小さな成形品を容易に得ることができる。
【００３９】
請求項２では、バルブピンの先端面は、球面であることを特徴とする。
請求項１の効果に加えて、バルブピンの先端が球面であれば、ゲートの中心にバルブピンの中心を合わせる、センターリング作用を発揮させることができる。
【００４０】
請求項３では、ゲートの径よりバルブピンの外径を大きく設定すれば、逆にバルブピンの径よりゲートの径を小さくすることができ、ゲートの径が小さければ、小型部品の成形が可能となる。
そして、樹脂逃がし溝を設けたことにより、バルブピンの外径を大きくすることができる。バルブピンが大径であっても、樹脂を樹脂逃がし溝を通じて逃がすことができるからである。
バルブピンが大径であれば、曲げ剛性を高めることができ、バルブの締切り性を良好に維持させることができる。
加えて、樹脂逃がし溝をバルブピンに設ければ、金型側の溝加工が不要となる。
【００４１】
請求項４では、ゲートの径は、０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする。ゲートの径を０．１ｍｍ未満にすると、ゲートの穴開け加工が難しくなり、加工コストが嵩む。また、ゲートの径が０．５ｍｍを超えると、キャビティを大きくせざるを得ず、小型成形品が得られなくなる。
そこで、ゲートの径は０．１〜０．５ｍｍ範囲から選択することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るホットランナー金型の要部拡大図
【図２】本発明に係るバルブゲート機構の第１実施例図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】バルブゲート機構（第１実施例）の作用説明図
【図５】本発明に係るバルブゲート機構の第２実施例図
【図６】第２実施例におけるバルブピンの先端の斜視図
【図７】バルブゲート機構（第２実施例）の作用説明図
【図８】本発明に係るバルブゲート機構の第３実施例図
【図９】図８の９−９線断面図
【図１０】特開２００１−２２５３６１公報の図２再掲図
【図１１】図１０の作用図
【符号の説明】
１０…ホットランナー金型、１１…キャビティ、１２…ゲート、１３、１３Ｂ、１３Ｃ…バルブピン、２０…バルブゲート機構、２３…バルブピンの先端面、２４…仮想円、２５、５２…樹脂逃がし溝、５０…金型側（バルブピン嵌合プレート）、５１…ストレート案内部、ｈ…ストレート案内部の高さ、ｄ１…ゲートの径、Ｄ１…バルブピンの外径。
【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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【図８】
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【図９】
2004066695.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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