(57)【要約】【課題】  鋳造マニホールドを有する射出成形装置を提供する。【解決手段】  マニホールドは鋳造ブロックから形成され、少なくとも一つの配管及びこれに固定されたジャンクション構成要素を含む。ジャンクション構成要素は、第１端及び第２端を有する軸線方向ボアと、この軸線方向ボアに流体的に連結された、ジャンクション構成要素の外面まで延びる開口部を有する少なくとも一つの半径方向ボアとを有する。メルトは、マニホールドに導入され、ジャンクション構成要素の半径方向ボア及び軸線方向ボアを通って、及びこれに連結された少なくとも一つの配管を通って、金型キャビティに注入するための射出成形ノズルまで移動する。本発明のマニホールドは、枝分かれ多レベル鋳造マニホールドを形成するため、複数の配管及びジャンクション構成要素を含んでいてもよい。【選択図】  図１
2004299399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニホールドであって、
第１端が前記マニホールドの外面に対して開放した軸線方向ボアを有するジャンクション構成要素であって、前記軸線方向ボアと流体連通しており且つ前記ジャンクション構成要素の外面への少なくとも一つの開口部を有する少なくとも一つの半径方向ボアを有する、ジャンクション構成要素と、
前記半径方向ボアの少なくとも一つの開口部と係合する第１端を有する少なくとも一つの配管とを含む、マニホールドと、
前記少なくとも一つの配管と流体連通したノズルチャンネルを画成するノズルとを含み、
前記ジャンクション構成要素及び前記少なくとも一つの配管は、前記マニホールドを画成するブロック内に固定されており、前記ジャンクション構成要素及び前記少なくとも一つの配管は、メルト材料の流れを前記マニホールドを通して前記ノズル内に差し向けるためのマニホールドチャンネルを画成する、射出成形装置。
【請求項２】
前記ブロックは鋳造ブロックである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも一つの配管は少なくとも一つの湾曲部を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記マニホールドの前記少なくとも一つの配管は、
第１端が前記ジャンクション構成要素と係合する少なくとも一つの半径方向配管と、
第１端が前記半径方向配管の第２端と係合する少なくとも一つのノズル配管とを更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ノズル配管の前記第１端又は前記半径方向配管の前記第２端のうちの一方が他方の内側で入れ子式に摺動自在であり、これによって、前記ジャンクション構成要素と前記ノズルとの間の距離が鋳造前に調節自在である、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記マニホールドは、
前記ブロック内に固定された少なくとも一つの支持ピラー構成要素であって、軸線方向ボアを画成しており且つ前記マニホールドの高さに亘って延びる、支持ピラー構成要素と、
前記マニホールドを通して前記支持ピラー構成要素の前記軸線方向ボアを介して前記ノズルチャンネル内に延びたり引っ込めたりされるバルブピンとを更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記バルブピンは、前記マニホールドの外側に配置された作動ユニットに連結されている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記支持ピラー構成要素は、前記少なくとも一つの配管に連結されている、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記マニホールドは、前記ブロック内に固定された加熱要素を更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記加熱要素は銅製ワイヤを含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記加熱要素は、少なくとも、前記少なくとも一つの配管と係合した前記ジャンクション構成要素の形体を取り囲むコイル状物である、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記加熱要素は、前記少なくとも一つの配管に少なくとも一回巻き付けられたコイル状物である、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記マニホールドは、更に、複数の加熱要素を含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
前記マニホールドは、
第１端が前記少なくとも一つの配管の第２端と係合した軸線方向ボアと、前記軸線方向ボアと流体連通した、少なくとも一つの開口部が外面まで延びる、少なくとも一つの半径方向ボアとを有する少なくとも一つの枝分かれジャンクション構成要素と、
少なくとも一つの枝分かれ配管とを更に含み、
前記少なくとも一つの枝分かれ配管は、第１端が前記枝分かれジャンクション構成要素の前記半径方向ボアの少なくとも一つの開口部と係合する、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記ジャンクション構成要素及び前記枝分かれジャンクション構成要素は、前記マニホールドの鋳造前、鋳造中及び鋳造後に前記少なくとも一つの配管及び前記少なくとも一つの枝分かれ配管を支持する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記少なくとも一つの配管はステンレス鋼製である、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記ブロックは、軟質の熱伝導性金属で形成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記ブロックは、銅、銅合金、青銅、真鍮、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、鋼合金及びこれらの組み合わせからなる群から選択された材料で形成されている、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記ジャンクション構成要素及び前記支持ピラー構成要素は、融点が高い工具鋼で形成されている、請求項６に記載の装置。
【請求項２０】
前記ジャンクション構成要素及び前記支持ピラーのうちの少なくとも一方は、Ｈ１３工具鋼で形成されている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記ジャンクション構成要素は、このジャンクション構成要素の外面まで延びる複数の開口部を画成する複数の半径方向ボアを含み、前記マニホールドは複数の配管を含み、これらの複数の配管の各々は、前記複数の開口部の一つに流体的に連結されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記ジャンクション構成要素の前記軸線方向ボアの前記第１端はスプルーブッシュと流体連通している、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記ジャンクション構成要素はスプルーブッシュである、請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
メルトを前記マニホールドを通して流すための少なくとも一つの配管と、
前記マニホールドの外面まで延びる第１開口部を有するジャンクション構成要素であって、このジャンクション構成要素の外面まで延びる少なくとも一つの第２開口部を有し、前記少なくとも一つの第２開口部は前記少なくとも一つの配管と流体連通している、ジャンクション構成要素と、
バルブピンを支持するための少なくとも一つの支持ピラー構成要素と、
加熱手段とを含み、
前記少なくとも一つの配管、前記ジャンクション構成要素、前記支持ピラー構成要素及び前記加熱手段は、ブロックに取り付けられている、射出成形装置用マニホールド。
【請求項２５】
前記ブロックは鋳造ブロックである、請求項２４に記載のマニホールド。
【請求項２６】
前記加熱手段は、前記ジャンクション構成要素、前記支持ピラー構成要素及び前記少なくとも一つの配管に少なくとも一回巻き付けられたワイヤ要素である、請求項２４に記載のマニホールド。
【請求項２７】
前記加熱手段は、前記少なくとも一つの配管に巻き付けられたワイヤ要素である、請求項２４に記載のマニホールド。
【請求項２８】
前記少なくとも一つの配管は少なくとも一つの湾曲部を有する、請求項２４に記載のマニホールド。
【請求項２９】
前記少なくとも一つの配管は半径方向配管及びノズル配管を有し、前記少なくとも一つの配管の全長を調節できるように、前記ノズル配管又は前記半径方向配管のうちの一方が他方に摺動自在に挿入されている、請求項２４に記載のマニホールド。
【請求項３０】
複数の配管を更に含み、前記複数の配管の各々は、メルトを前記マニホールドを通して流すため、前記ジャンクション構成要素の複数の開口部のうちの一つと流体連通している、請求項２４に記載のマニホールド。
【請求項３１】
前記支持ピラー構成要素は、前記少なくとも一つの配管に連結されている、請求項２４に記載のマニホールド。
【請求項３２】
ノズルユニットと、請求項２４に記載のマニホールドとを含む、マニホールドアッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形装置で使用するためのホットランナーマニホールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形プロセスにおいては、溶融状態の熱可塑性材料即ちメルトを、当該メルトが金型キャビティに注入されて様々な製品に形成されるように、溶融状態に維持する必要がある。メルトがその所望の特性を保持し、これによって満足のいく製品を製造するため、メルトの熱分布を射出成形プロセスに亘って維持しなければならない。一般的には、メルトは、射出成形マニホールド即ちホットランナーマニホールドにブッシュを通って進入する。ブッシュのところで一つ又はそれ以上の射出成形ノズル即ちホットランナーノズルに搬送され、次いで、低温の金型キャビティに注入される。
【０００３】
ホットランナーシステムで使用するためのマニホールドは、特定の特性を備えていなければならない。例えば、マニホールドは良好な熱伝達特性を備えていなければならず、高温高圧に耐えることができなければならない。従って、代表的なマニホールドは熱伝導率が高い金属ブロックから形成される。
【０００４】
しかしながら、マニホールドが金属ブロックから形成される場合、メルトを効率的に且つ効果的に通過させるための適切な形状を有するメルトチャンネルをマニホールド内に形成するのは困難である。メルトチャンネルは、代表的には、金属ブロックの外側からその内部に、通常はガンドリル技術を使用して穿孔することによって形成される。単一のマニホールドに連結された多数のホットランナーノズルを形成するのが望ましいので、マニホールドに設けられたメルトチャンネルを形成する「ボア」は、必然的に、少なくとも一つの湾曲部を含む。更に、この湾曲部は流動学的にバランスがとれていなければならない。これは、標準的なガンドリル技術では実際上不可能である。マニホールドメルトチャンネルの流動学的にバランスがとれた湾曲部が望ましく、そうでなければ、メルトは湾曲部に沿って滑らかに流れることができない。これにより、メルトに乱流が生じるか或いは流れが妨げられるか又は凝固したメルトがマニホールドメルトチャンネルの壁に沿って溜まってしまう。このような乱流は、射出成形システムで望ましからぬ圧力変化を生じさせ、メルトとマニホールドとの間の熱交換によりメルト及び従ってこのメルトから形成される製品が損なわれる。更に、ガンドリルプロセス中に形成される隅部は、メルトによって埋められることにより別の望ましからぬ結果が生じる空間をマニホールドメルトチャンネルに形成してしまう。例えば、マニホールドメルトチャンネルは作動工程の間に清掃するのが困難であり、及び／又は隅部で硬化したメルトが剥がれ、その結果、成形された製品に現れてしまう。
【０００５】
流動学的にバランスがとれた湾曲部をブロックマニホールド内に形成するための一つの方法は、ブロックの側部から延びるボアをブロックの底部から延びるボアと交差させて実質的に９０°の角度を形成することである。次いで、湾曲した表面を有するプラグを側部ボアを介して挿入し、プラグの湾曲した表面が、曲率半径が更に大きい湾曲部をマニホールドチャンネル内に形成するようにマニホールド内に置く。しかしながら、このようなプラグは高価であり、製造及び組み立てに費用がかかる。
【０００６】
流動学的にバランスがとれたマニホールドメルトチャンネルを形成する別の方法は、マニホールドを上部分及び下部分に分割することである。メルトチャンネルの半分を各部分の噛み合う表面で形成する。一般的には、マニホールドは上部分及び下部分に形成され、各部分にはメルトチャンネルの片半部がその噛み合い面に形成される。次いで、上下のマニホールド部分をボルト止めし、互いにシールし、流動学的にバランスがとれたメルトチャンネルを形成する。しかしながら、このシステムは非常に正確な機器を使用することを必要とする。
【０００７】
ホットランナーマニホールドに金属ブロックを使用する上で行われる別の試みでは、内部のマニホールドメルトチャンネルを均等に加熱するのが困難である。代表的には、ブロックの外側にヒーターが取り付けられ、場合によってはヒーターチャンネルに鑞付けしたり押し込んだりする。これは、複雑な輪郭を有するヒーターチャンネルを機械加工で形成する必要がある、時間がかかるプロセスである。
【０００８】
スプリット−ブロックマニホールドに以上に説明したように配置された内部ヒーターを使用することによってマニホールドを均等に加熱することができる。この場合には、ヒーターは、マニホールドの上下の部分間にメルトチャンネルに沿って設けられた特別のボア内に配置される。
【０００９】
流動学的にバランスがとれたメルトチャンネルを有し、これらのメルトチャンネルが均等に加熱されるマニホールドを形成するための別の解決策は、流動学的な湾曲部を有する予備成形配管を使用することを含む。しかしながら、配管を熱伝導性媒体内に置かずに効果的に加熱することは困難である。オイルやガス等の媒体でメルトチャンネルを効果的に加熱する試みがなされてきた。しかしながら、このような方法の安全性及び有効性は、特にオイルを熱伝導性媒体として使用する場合、その可燃性のために疑問がある。
【００１０】
この他の実施の形態は、均等に形成されているか或いは切断されて互いに溶接されて滑らかな通路を形成する配管を使用する。しかしながら、二つの配管の間の継ぎ目は弱く、高温高圧で破壊し、マニホールドを故障させてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
かくして、マニホールドメルトチャンネル及び一体の加熱システムを有する、上述した問題点を解決するための射出成形ホットランナーマニホールドを提供するのが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、スプルーブッシュ、ホットランナーマニホールド及びノズルを含むホットランナー装置に関する。ホットランナーマニホールドは、少なくとも一つの配管及び鋳造ブロック等のブロック内に固定されたジャンクションを含む。ジャンクションは、全体として、第１端及び第２端を有する軸線方向ボアを有する。ジャンクションは、更に、少なくとも一つの半径方向ボアを有する。このボアは、ジャンクションの外側まで延びる少なくとも一つの開口部を有し、前記軸線方向ボアの第２端と交差する。軸線方向ボアの第１端は、スプルーブッシュと係合する。ジャンクションの半径方向ボアの開口部は、配管の第１端に流体的に連結される。ノズルが配管の第２端に取り付けられる。配管は、少なくとも一つの湾曲部を有する。この設計により、配管は、溶融材料が内部で滑らかに流れるように、ジャンクションに取り付けられる。
【００１３】
別の実施の形態では、マニホールドは、マニホールドブロック内に固定された、第１端及び第２端を有する半径方向配管と、マニホールドブロック内に固定された、第１端及び第２端を有するノズル配管とを含む。ノズル配管の第１端又は半径方向配管の第２端のうちの一方が他方の内側で入れ子式に摺動自在であるように、半径方向配管の第１端がジャンクションの半径方向ボアの開口部と係合し、半径方向配管の第２端がノズル配管の第１端と係合する。ノズル配管の第２端は、ホットランナーノズルのメルトチャンネルと流体連通している。従って、半径方向配管とノズル配管との間の摺動自在の構成により、ジャンクションとホットランナーノズルとの間の距離を、例えばマニホールドブロックの鋳造前に調節することができる。
【００１４】
別の実施の形態では、マニホールドは、ホットランナーノズルを通って延びるバルブピンを更に含む。このバルブピンは、マニホールドブロック内に固定された少なくとも一つの支持ピラーを通って延びる。支持ピラーは、マニホールドブロックの全高に亘って延びる。バルブピンは、支持ピラーによって支持される。バルブピンは、バルブピンの移動を制御するためにマニホールドブロックの外側に配置された作動ユニットに連結される。
【００１５】
別の実施の形態では、マニホールドは、マニホールドブロック内に固定された加熱要素を更に含む。加熱要素は、半径方向配管又はノズル配管、ジャンクション、及び／又は支持ピラーのうちの少なくとも一つを取り囲むコイル状物であってもよい。別の態様では、加熱要素は、半径方向配管又はノズル配管に少なくとも一回だけ巻き付けられたコイル状物であってもよい。
【００１６】
本発明では、マニホールドメルトチャンネルを形成するための配管は、高温及び高圧に耐えることができるステンレス鋼等の金属又は合金で形成されている。本発明では、マニホールドブロックは、青銅、真鍮又はその組み合わせ等の軟質の熱伝達性金属から形成される。本発明では、ジャンクション及び支持ピラーは、融点が高いＨ１３工具鋼等の工具鋼から形成される。
【００１７】
本発明による加熱手段は、ジャンクション、支持ピラー及び／又は半径方向配管又はノズル配管のうちの少なくとも一方に、少なくとも一回だけ巻き付けることができる銅製ワイヤを含む。別の態様では、銅製ワイヤを、半径方向配管及びノズル配管に少なくとも一回だけ巻き付ける。
【００１８】
別の実施の形態では、メルトをスプルーブッシュからマニホールドを通して複数のホットランナーノズルに送るため、複数の配管をジャンクションに連結する。
【００１９】
更に別の実施の形態では、支持ピラーには、ホットランナーノズルがマニホールドに流体的に取り付けられる場所と隣接してノズル配管が連結される。
【００２０】
更に別の実施の形態では、ジャンクションに連結された配管は、枝分かれ配管が係合した枝分かれジャンクションに続き、多レベルマニホールドブロックを形成する。
【００２１】
本発明のこの他の特徴及び利点、並びに本発明の様々な実施の形態の構造及び作動を添付図面を参照して以下に詳細に説明する。本発明は、ここに説明する特定の実施の形態に限定されないということに着目されたい。これらの実施の形態は、本明細書中に単なる例示の目的で記載してある。当業者には、本明細書中の教示に基づいてこの他の実施の形態が明らかになるであろう。
【００２２】
添付図面を参照して本発明を説明する。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明の一実施の形態によるホットランナー装置１００の概略側面図である。この装置は、スプルーブッシュ１０６、ホットランナーマニホールド１０１及びノズル１０８を含む。マニホールド１０１は、様々な構成要素が鋳込まれたマニホールドブロック１０４である。このマニホールドブロック１０４は、銅又は真鍮や青銅等の銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金、特定の鋼又は鋼合金、これらの組み合わせ、又は当業者に明らかな他の材料等の導伝性金属で形成されている。マニホールド１０１は、圧力鋳造法、インベストメント鋳造法、及び中実の本体を形成することができる他の適当な鋳造法で製造される。マニホールド１０１に鋳込まれた一つの構成要素は、ジャンクション２１５である。ジャンクション２１５は、工具鋼、好ましくはＨ１３鋼、又は鋳造プロセス中に溶融、湾曲又は変形を生じることなくその形態を維持することができる別のこのような材料で形成されている。
【００２４】
本発明の一実施の形態では、ジャンクション２１５は、軸線方向ボア２１６と、少なくとも一つの半径方向ボア２１８とを有する中実の材料ブロックで形成されている。軸線方向ボア２１６及び半径方向ボア２１８は、マニホールド１０１に鋳込まれる前にジャンクション２１５に形成される。これらのボアは、ガンドリリング又は従来のマニホールドにチャンネルを形成するのに使用される技術等の当該技術分野で周知の他の技術によって形成することができる。
【００２５】
ジャンクション２１５の軸線方向ボア２１６は、ジャンクション２１５の外面に対して開放した第１端２２０を有する。軸線方向ボア２１６の第１端２２０は、マニホールド１０１の外面上に又はこの外面と隣接して配置されたスプルーブッシュ１０６と流体連通している。軸線方向ボア２１６は、更に、ジャンクション２１５の内部内に延びる第２端２２２を有する。半径方向ボア２１８は、ジャンクション２１５の別の外面に開口部２２４を有する。
【００２６】
半径方向ボア２１８は、全体として、ジャンクション２１５の半径方向長さに亘って延び、軸線方向ボア２１６の第２端２２２と交差する。二つのホットランナーノズルを有する図１に示す一実施の形態では、半径方向ボア２１８は、ジャンクション２１５の直径方向反対側の外面に二つの開口部２２４を有するようにジャンクション２１５の半径方向全長に亘って延びている。
【００２７】
半径方向ボア２１８の開口部２２４は、配管即ちチューブ１０２の第１端１０３と係合する。配管１０２は第２端１０５を有し、その第１端１０３とその第２端１０５との間に一つの湾曲部１１４を含む。好ましくは、この湾曲部１１４は流動学的にバランスのとれた湾曲部であり、これは、チャンネルを通る乱流を小さくすることができる湾曲部である。流動学的にバランスのとれた湾曲部は、マニホールドの一つのレベルから他のレベルまでの正確で迅速で且つ最適な湾曲を与えている。
【００２８】
配管１０２は、好ましくは、強く且つ滑らかなステンレス鋼から形成されるが、鋳造プロセス中に溶融、湾曲又は変形を生じることなくその形態を維持することができる任意の金属で形成することができる。
【００２９】
ジャンクション２１５は、このジャンクション２１５とともにマニホールドブロック１０４に埋設される配管１０２が、第２湾曲部を必要とせずにスプルーブッシュ１０６に流体的に連結されるような構造を備えている。更に、図１の実施の形態に示すように、ジャンクション２１５は、二つの配管１０２を支持する連結部を提供する。当業者には明らかであるように、安定した支持ジャンクション２１５を有するマニホールドは、マニホールドメルトチャンネルを形成する複数の支持されていない配管を有するマニホールドであって、それぞれの配管がメルトをマニホールドを通してノズルまで流すために少なくとも二つの湾曲部を必然的に有するマニホールドに対する改良である。
【００３０】
本発明の一実施の形態では、配管１０２は、ジャンクション２１５に形成された配管ボア２３５に挿入される。配管ボア２３５は、配管１０２の内面が半径方向ボア２１８の内面と面一であるように、半径方向ボア２１８よりも配管１０２の厚さだけ大径である。配管１０２は、鑞付け又は関連技術の当業者に周知の他の機械的方法等によってジャンクション２１５に固定される。従って、ジャンクション２１５は、鋳造プロセス前、プロセス中及びプロセス後に、配管１０２用の安定した支持プラットホームを提供する。
【００３１】
図１に示す本発明の実施の形態は、バルブピン３４０を各々備えたバルブゲート式ホットランナーノズル１０８を含む。各バルブピン３４０は、支持ピラー３３９によってマニホールド１０１の内部に支持されている。支持ピラー３３９は、更に、工具鋼、好ましくはＨ１３鋼、又は鋳造プロセス中に溶融、湾曲又は変形を生じることなくその形態を維持することができる別のこのような材料で形成されている。支持ピラー３３９は、その長さ方向軸線に沿って延びる軸線方向ボア３４４を含む。このボアは、通路及びバルブピン３４０用の支承面として作用する。バルブピン３４０は、軸線方向ボア３４４を介して作動ユニット３４２までマニホールド１０１を通って延びる。作動ユニット３４２は、ホットランナーノズル１０８を開閉することによって成形キャビティ（図示せず）内へのメルトの流れを制御するため、バルブピン３４０を上下に移動させる。
【００３２】
バルブゲート式射出成形装置用鋳造マニホールド１０１で支持ピラー３３９を使用することにより、バルブピン３４０が連続して適正に整合した状態を確保し、これによりバルブゲート式ノズル１０８の適正な機能を確保する。バルブピンを収容する上では、鋳造マニホールドを通る一つの簡単なボアで十分であるけれども、その場合には、射出成形プロセス中のバルブピンの繰り返し移動により、銅やアルミニウム等の軟質の鋳造材料を過度に磨耗させ、これによりバルブピンの適正な整合及びバルブゲート式ノズルの機能を損なってしまう。更に、支持ピラー３３９は、マニホールドの作動中に生じる圧力及び曲げ力からバルブピンを保護する。支持ピラー３３９は、図１に示す形状及び大きさに限定されず、様々な所望の形状が適している。
【００３３】
図１に示す本発明の実施の形態は、マニホールドヒーター２３８を含む。この実施の形態では、マニホールドヒーター２３８は、外カバーによって保護されたコイル状ワイヤであり、支持ピラー３３９、ジャンクション２１５及び配管１０２を取り囲む。マニホールドヒーター２３８は、熱をマニホールド１０１に亘って均等に分配する位置でマニホールド１０１内に設けられており、熱は、次いで、配管１０２内の熱可塑性メルトに伝達される。本発明では、カートリッジヒーター、フィルムヒーター、ヒートパイプ又は関連技術の当業者に明らかな他のヒーター等の他の種類のマニホールドヒーターを使用することができる。別の実施の形態では、ヒーター２３８は、配管１０２内を流れるメルト材料を直接加熱するため、一つ又はそれ以上の個々の配管１０２の周囲でコイル状に巻かれている。本発明の別の実施の形態では、一つ以上のヒーターをマニホールド１０１に鋳込むことができる。
【００３４】
本発明の特定の実施の形態において、支持ピラー３３９及びジャンクション２１５は、更に、鋳造プロセス前又はこのプロセス中にヒーター２３８を支持する機能を備えている。このような実施の形態では、ジャンクション２１５は、ヒーター２３８を所定の場所に保持する位置決め溝３４６を含む。支持ピラー３３９は、同様の位置決め溝を備えていてもよいし、その代わりに、図１に示すように、ヒーター２３８が当たる押縁３４８を備えていてもよい。
【００３５】
本発明の図１に示すように、配管１０２の第２端１０５を支持ピラー３３９の第２ボア３５０の第１端３６２に挿入する。第２ボア３５０は、マニホールド１０１の外面に開放した第２端３６４を有する。ここで、ホットランナーノズル１０８がマニホールド１０１に流体的に連結される。かくして、支持ピラー３３９もまた、マニホールド鋳造プロセス前又はこのプロセス中、並びに射出成形プロセスでのマニホールドの作動中に配管１０２を支持し且つこの配管に安定性を提供する。
【００３６】
図２は、図１のマニホールド１０１の概略平面図である。図示のように、マニホールド１０１は二つのノズルドロップ３６６を含む。かくして、二つの配管１０２しか必要としない。図３及び図４は、本発明の別の実施の形態によるマニホールド１０１の概略平面図である。この実施の形態では、四つの配管１０２を必要とする四つのノズルドロップ３６６が示されている。理想的には、メルトがスプルーブッシュ１０６からマニホールドにジャンクション軸線方向ボア２１６のところで進入する場所とノズル１０８のところでマニホールドを出る場所との間の距離は、各メルト通路について正確に等しい。かくして、ジャンクション２１５は、マニホールドの中央軸線及びマニホールド全体の案内整合中心を提供する。本発明では、追加の配管１０２の各々を収容するための十分な数の半径方向ボア２１８がジャンクション２１５に設けられている場合には、複数のノズルドロップを使用することができる。
【００３７】
等間隔に間隔が隔てられた四つのノズルドロップ３６６及びマニホールド１０１を有する図３のマニホールドはＸ形状である。図４では、マニホールド１０１は矩形形状（即ち、全体として所定の長さ、幅及び高さを有する）であり、間隔が均等でない四つのノズルドロップ３６６を有する。図４に示すノズルドロップ３６６の各々は、一つの隣接したノズルドロップ３６６に、残りのノズルドロップ３６６までよりも近接している。更に、図４の実施の形態に係る配管１０２は、マニホールド１０１の高さ方向での湾曲部１１４の他に、マニホールドの幅方向での湾曲部３６９を有する。この実施の形態により、ノズルを矩形形状マニホールドの隅部に位置決めすることができ、これにより空間を節約することができる。図２、図３及び図４に示す様々なマニホールドの設計によって明らかなように、本発明に従って形成されたマニホールドは、広範な射出成形装置に適用することができ、本発明の範囲内に含まれるものと考えられる。
【００３８】
図５は、本発明の別の実施の形態によるホットランナー装置５００の概略側面図である。この実施の形態において、マニホールド５０１のジャンクション２１５には半径方向配管２２６の第１端２３０が連結されている。半径方向配管２２６は、好ましくは、図５に示すように、直線状の配管であるが、特定の用途で適当である場合には、湾曲部を含んでいてもよい。半径方向配管２２６の第２端２３２は、ノズル配管２２８の第１端２３４に摺動自在に連結されている。ノズル配管２２８は、図５に示すように、少なくとも一つの湾曲部５１４を含んでもよい。図５は、ほぼ９０度の湾曲部５１４を示すが、図１の湾曲部１１４はこれよりも遙かに穏やかな角度である。かくして、本発明による湾曲部は、一つのレベルから他のレベルまで滑らかに移行するメルトの流れを発生する場合には、任意の程度又は形状であってもよい。
【００３９】
図５に示す本発明の実施の形態では、ノズル配管２２８の第１端２３４を半径方向配管２２６の第２端２３２内に挿入する。別の態様では、半径方向配管２２６の第２端２３２が、ノズル配管２２８の第１端２３４に挿入されるように形成されていてもよい。半径方向配管２２６及びノズル配管２２８は断面の直径が異なっていてもよく、異なる材料で形成されていてもよい。図１に示すように、単一の配管は、必然的に、製造及び組み立てにおける精度が高いことを必要とする。
【００４０】
半径方向配管とノズル配管との間が摺動自在になっているので、二つのノズル間のピッチを、マニホールド５０１の鋳造前に特定の用途に合わせて調節することができる。更に、配管の互いに対する位置が決定された後、配管を鑞付け、溶接又は当業者に周知の他の形態の機械的取り付けによって所定の場所に係止することができる。しかしながら、半径方向配管２２６及びノズル配管２２８は、マニホールド５０１の鋳造後、互いに関してほとんど移動しないと考えられる。半径方向配管２２６とノズル配管２２８との間の相対的な移動により、これらの配管２２６、２２８によって形成されたメルトチャンネルは、熱膨張中にマニホールド全体に加わる固有の横方向移動によって生じる変形に耐えることができる。
【００４１】
別の実施の形態（図示せず）では、単一の半径方向配管がジャンクションを完全に貫通していてもよい。この場合、ノズル配管を単一の半径方向配管の各端に摺動自在に連結する。この実施の形態では、軸線方向ボアの形成前に半径方向配管をジャンクションの半径方向ボアに挿入する。従って、ジャンクションに軸線方向ボアを形成するとき、半径方向配管もまた穿孔される。しかしながら、ジャンクションへの挿入前に半径方向配管にボアを形成し、軸線方向ボアと単一の半径方向配管との間に流体連結部を形成してもよい。これには、後にこれらの構成要素を注意深く整合することが必要とされる。
【００４２】
図５に示す本発明の実施の形態は、ノズル配管を支持し且つ整合するための支持ピラーを含まない。その代わりに、ノズル配管２２８の第２端２３６をコネクタディスク３６８に挿入する。コネクタディスク３６８は、マニホールド５０１の鋳造前、鋳造中及び鋳造後にノズル配管２２８の第２端２３６を支持するのに使用される。更に、コネクタディスク３６８は、ノズル５０８をマニホールド５０１に連結するのに使用することができる。コネクタディスク３６８は、マニホールド５０１と接触する第１面３７４と、ノズル５０８と摺動接触した第２面３７６とを有する。
【００４３】
コネクタディスク３６８は、ノズル配管２２８が挿入される中央ボア３７０を有する。好ましくは、ノズル配管２２８は、マニホールド５０１の鋳造前に、鑞付け、溶接又は当業者に周知の他の形態の機械的取り付け等によってコネクタディスク３６８に固定される。しかしながら、ノズル配管２２８は、鋳造中、取り付けなしで適切な位置に保持されるように、コネクタディスク中央ボア３７０に摩擦嵌めするような外径を備えている。
【００４４】
図１に示す本発明の実施の形態において、配管１０２を固定するのにコネクタディスクを使用してもよい。更に、図１に示す支持ピラー３３９をマニホールド１０１の鋳造前にコネクタディスクに連結してもよい。コネクタディスク３６８は、工具鋼、好ましくはＨ１３鋼、又は鋳造プロセス中に溶融、湾曲、又は変形を生じることなくその形態を維持することができる別のこのような材料で形成することができる。コネクタディスク３６８は、様々な形状で製造することができる。
【００４５】
本発明の別の実施の形態は、図６、図７及び図８に概略的に示すように、複数の配管及び複数のジャンクションによって形成された、枝分かれした成形チャンネルを有する多レベルマニホールドである。更に、図６、図７及び図８に示す配管及びジャンクションは、注文製作のマニホールドを形成するために様々な形態で構成することができる。
【００４６】
詳細には、図６は、以上に説明したように鋳造によって形成されたマニホールド６０１を示す。しかしながら、マニホールド６０１は配管及び複数のジャンクションからなる多数の層を含む。マニホールド６０１は、軸線方向ボア６２０及び半径方向ボア６１８を有する中央ジャンクション６１５を含む。図６に示す実施の形態では、半径方向ボア６１８は、図１で説明したのと同様に、配管６０２の第１端６０３と係合する二つの開口部６２４を有する。しかしながら、これらの配管６０２は、更に、枝分かれジャンクション６６５の軸線方向ボア６６３と各々係合する第２端６０５を有する。更に、枝分かれジャンクション６６５は、半径方向貫通ボア６６７を各々有する。半径方向ボア６６７の開口部６８１は、枝分かれ配管６８２の第１端６８０と係合する。開口部６８１は、半径方向ボア６６７よりも大径に穿孔してあり、肩部を形成する。これにより枝分かれ配管６８２の第１端６８０を配管６０２の第２端６０５と整合させ、溶融材料が配管６８２から枝分かれジャンクション６６５を通って枝分かれ配管６８２内に滑らかに流入することができる。配管６８２の第２端６７３は、マニホールド６０１の鋳造前、鋳造中及び鋳造後に枝分かれ配管６８２を支持するため、図５のノズル配管２２８と同様に、コネクタディスク６６８に挿入される。
【００４７】
図６は、ヒーター６３８を含むマニホールド６０１を示す。ヒーター６３８は、配管及びジャンクションの構成の周囲に図６に示すように巻き付けられたコイルである。図７は、配管−ジャンクションの形体が図６と同じであるが、ヒーター７３８が配管−ジャンクションの形体全体でなく各配管に巻き付けられている変形例の鋳造マニホールド７０１を示す。ヒーター７３８を各配管に巻き付けることにより、熱を配管に向かって差し向け、配管内のメルト材料の温度を良好に制御することができる。ヒーター７３８はリード（図示せず）がマニホールド７０１の外側に延びる単一のコイル状物であってもよく、変形例では、各配管に一つずつの複数のコイル状物を含んでもよい。これらのコイル状物は、マニホールド７０１の外側に延びる別々のリード（図示せず）を各々備えている。
【００４８】
図８は、本発明の射出成形装置のマニホールド８０１の更に別の実施の形態を示す。この場合、鋳造前、鋳造中及び鋳造後に配管８０２に対して支持を提供するため、中央ジャンクション８１５がマニホールド８０１の全高に沿って延びている。更に、枝分かれジャンクション８６５がマニホールド８０１の下流面８９０まで延びており、鋳造前、鋳造中及び鋳造後に枝分かれ配管８８２に対して同様の支持を提供する。
【００４９】
更に、図６、図７及び図８に示すジャンクション６１５、７１５及び８１５の各々は、マニホールド外層の外側に延びるため、図１及び図５のスプルーブッシュ１０６と同様にスプルーブッシュとしても機能する。
【００５０】
本発明によるマニホールドのメルトチャンネルの形成に使用される構成要素がモジュール式であるので、マニホールドの設計、変更及び製造において簡略さ及び融通性が提供される。例えば、予め製造された構成要素を、ノズルドロップの数、ノズルドロップ間の距離、及び通常はノズルドロップの間隔及び数で決まるマニホールド全体の大きさだけが変更され、広範な用途に対して便利に保管しておくことができる。
【００５１】
ひとたび所望の構成要素をストックから取り出し、購入し、又は製造すると、マニホールドを以下の方法に従って製造することができる。射出圧力金型は、マニホールドの所望の最終的な大きさに従って製作される。射出圧力金型もまた鋳造部品であり、溶融金属源と隣接して位置決めされる。次いで、様々な構成要素を互いに連結する。例えば図１及び図５に示すマニホールド１０１及び５０１の夫々に関し、支持ピラー３３９及び／又はコネクタディスク３６８を位置決めする。次いで、配管１０２又はノズル配管２２８の第２端を支持ピラー３３９及び／又はコネクタディスク３６８に固定する。配管１０２の第１端又は半径方向配管２２６を、圧力嵌め、ねじ込み、鑞付け又は溶接によって、ジャンクション２１５に固定的に取り付ける。別の実施の形態では、半径方向配管２２６及びノズル配管２２８が摺動自在に係合する。図６、図７及び図８の多レベルマニホールドに関し、配管及びジャンクションは、射出圧力金型に配置される前に同様に形成されている。
【００５２】
次いで、組み立てられたマニホールド構成要素を、構成要素の位置がノズル１０８／５０８の所望の最終位置をとるように射出圧力金型内に配置する。次いで、一つ又はそれ以上のヒーターをマニホールド構成要素の周囲に所望の通りに配置する。ひとたびマニホールド構成要素及びヒーターを射出圧力金型内で組み立てると、金型を予熱する。次いで、溶融材料を圧力で注入して金型を充填し、本発明のマニホールド１０１又は５０１を提供する。鋳造マニホールドの一つの製造方法では、マニホールドの溶融金属を射出圧力金型に注入し、鋳造材料が凝固するまで液圧プレスを使用して高圧を加える。例えば、マニホールドの金属として真鍮を使用した場合、真鍮を７６０℃乃至９８２．２℃（１４００0F乃至１８００0F）、好ましくは８８５℃（１６２５0F）の温度で金型に加えることができ、約２０１５ｋｇ／ｃｍ2 乃至３８７５ｋｇ／ｃｍ2 （１平方インチ当たり約１３ｔ乃至２５ｔ）、好ましくは２４８０ｋｇ／ｃｍ2 乃至３１００ｋｇ／ｃｍ2 （１平方インチ当たり約１６ｔ乃至２０ｔ）の圧力を加えることができる。しかしながら、様々な材料は、夫々異なる鋳造条件を必要とする。
【００５３】
更に、以上に論じたように、当業者に明らかであるように、本発明のマニホールドの他の鋳造方法、例えばインベストメント鋳造法等を使用してもよい。
【００５４】
本発明の別の特徴によれば、メルトチャンネルチューブは、内部が保護層でコーティングされている。例えば、メルトが配管に作用する腐蝕作用を減少するコーティングは、特に、ガラス充填樹脂又は他の研磨性材料に対して必要とされる。メルトとメルトチャンネルチューブの平面型との間の摩擦によって発生する熱を減少するため、低摩擦コーティング等の他のコーティングを使用することができる。例えば、特定の樹脂に対し、ゾル−ゲル層及びグラファイト層を使用することができる。これらの種類のコーティングは、ガンドリルで形成したメルトチャンネルでは提供するのが困難であるか或いはほぼ不可能である。
【００５５】
当業者に明らかであるように、コネクタ、案内ブッシュ、プロセスセンサ、支持体及び熱電対等の他の物品を本発明に従って製作されたマニホールドに鋳込むことができる。
【００５６】
以上、本発明の様々な実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は単なる例であって限定ではないということは理解されるべきである。かくして、本発明の範囲は、以上に説明した例示の実施の形態のうちの任意のものに限定されず、特許請求の範囲及びその等価物のみに従って限定される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施の形態によるホットランナー装置の概略側面図である。
【図２】図１のホットランナーマニホールドの概略平面図である。
【図３】本発明の別の実施の形態によるホットランナーマニホールドの概略平面図である。
【図４】本発明の別の実施の形態によるホットランナーマニホールドの概略平面図である。
【図５】本発明の別の実施の形態によるホットランナー装置の概略側面図である。
【図６】本発明の別の実施の形態によるホットランナー装置のマニホールドの概略断面図である。
【図７】本発明の別の実施の形態によるホットランナー装置のマニホールドの概略断面図である。
【図８】本発明の別の実施の形態によるホットランナー装置のマニホールドの概略断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００  ホットランナー装置
１０１  ホットランナーマニホールド
１０４  マニホールドブロック
１０６  スプルーブッシュ
１０８  ノズル
２１５  ジャンクション
２１６  軸線方向ボア
２１８  半径方向ボア
２２０  軸線方向ボア第１端
２２２  軸線方向ボア第２端
【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】
2004299399.tif 000009
【図８】
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【外国語明細書】
2004299399000001.pdf