(57)【要約】【課題】バルブゲート式金型装置において、バルブピンの基端部を支持する固定側取付板と先端部が係合する型板とに温度差があっても、バルブピンを円滑に進退させる。【解決手段】キャビティＣを形成する一対の型板１０，２１のうち加熱される一方の型板２１を貫通してキャビティＣに臨むバルブピン２５の基端部２５ａを、この型板２１の背面側に配置された取付板２２に備えられたシリンダユニット３０によって支持し進退させる構造において、１つのキャビティＣに対してゲートＧおよびバルブピン２５が複数設けられるとともに、これらバルブピン２５が１つのバルブピン支持部材３１に支持され、このバルブピン支持部材３１と各バルブピン２５との間に、軸線Ｏ方向に交差する方向のクリアランスが設けられている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形材料が充填されるキャビティを相互間に形成する一対の型板と；該型板の一方に設けられた材料通路に挿通され、前記キャビティに設けられたゲートに臨むバルブピンと；該バルブピンの基端部を支持するバルブピン支持部材と、該バルブピン支持部材を前記バルブピンの軸線方向に沿って進退可能に保持するシリンダ本体とを備えたシリンダユニットと；前記型板の一方の背面側に配置され、前記シリンダユニットを支持する取付板と；前記バルブピンが挿通された前記型板の一方を加熱する加熱部材と；を備え、
１つのキャビティに対して前記ゲートおよびバルブピンが複数設けられるとともに、これらバルブピンが１つの前記バルブピン支持部材に支持され、
該バルブピン支持部材と前記各バルブピンとの間に、前記軸線方向に交差する方向のクリアランスが設けられていることを特徴とするバルブゲート式金型装置。
【請求項２】
前記バルブピン支持部材と前記各バルブピンとの間に設けられた前記各クリアランスが、それぞれ、前記加熱部材の熱によって伸縮する前記型板の伸縮方向に大きい長穴状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバルブゲート式金型装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂等を成形するバルブゲート式金型装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ランナーが残らない成形品を得ることができるバルブゲート式金型装置では、ゲートに嵌合させキャビティに臨ませたバルブピンを進退させることによりゲートの開閉を行うので、キャビティに至るまでの成形材料を常に溶融状態に保つため、材料通路の周囲を加熱するホットランナ型が採用されている。
【０００３】
このホットランナ型のバルブゲート式金型装置では、キャビティを形成する一対の型板のうち固定側に材料通路が設けられているのが一般である。したがって、材料通路を有する固定側型板は加熱されているが、一方で、成形材料を迅速に固化させて成形サイクルを短縮するためにキャビティの周囲は冷却されている。
【０００４】
このため、可動側と固定側の型板間に温度差が生じて各型板の熱膨張量が異なり、両型の形状が合わなくなることにより、型開閉に支障が生じたり、成形品にバリが生じたりするなどの虞がある。これに対して、成形サイクル中の温度差に応じて、各型板の材質を熱膨張率が異なるものとして各型板の熱膨張量を同程度にすることにより、上記問題を解決する装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０９−２７２１３７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ゲートを開閉するバルブピンは、固定側型板の背面側に設けられた受板および取付板を貫通し、型板に設けられた材料通路内に挿通されている。そして、このバルブピンは、取付板に固定されたシリンダユニットに基端部を支持され、シリンダユニットの駆動により軸線方向に沿って進退される。
【０００７】
すなわち、バルブゲート式金型装置のバルブピンは、ほぼ常温で熱膨張がほとんど生じない取付板と、加熱され熱膨張する型板と係合している。このため、バルブピンの先端部と基端部とが軸線からずれ、シリンダ本体による進退方向に一致しなくなると、バルブピンを円滑に進退させることができなくなる虞がある。なお、取付板の熱膨張率を異ならせても、取付板が成形サイクルを通じてほぼ常温であることから、取付板および型板の膨張量を同程度に調節することができない。
【０００８】
さらに、たとえば各型板間にキャビティが１つだけ形成され、材料をキャビティ全体に均一に充填するためにゲートが複数個設けられている場合には、バルブピンを進退させるシリンダユニットは１つであり、１つの部材に複数のバルブピンの基端部が支持されることになる。このような構成で型板が熱膨張した場合、各バルブピンの先端は型板の中心から離れる方向にずれ、バルブピンの軸線がシリンダ本体の軸線方向とが一致しなくなるだけでなくそれぞれ平行関係ではなくなるため、バルブピンを進退させることもできず、破損が生じてしまう虞もある。
【０００９】
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたもので、バルブゲート式金型装置において、バルブピンの基端部を支持する固定側取付板と先端部が係合する型板とに温度差があっても、バルブピンを円滑に進退させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係るバルブゲート式金型装置は、キャビティを形成する一対の型板のうち加熱される一方の型板を貫通してキャビティに臨むバルブピンの基端部を、この型板の背面側に配置された取付板に備えられたシリンダユニットによって支持し進退させる構造において、１つのキャビティに対してゲートおよびバルブピンが複数設けられるとともに、これらバルブピンが１つのバルブピン支持部材に支持され、このバルブピン支持部材と各バルブピンとの間に、軸線方向に交差する方向のクリアランスが設けられていることを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、バルブピンの基端部とバルブピン支持部材との間にクリアランスを設けてバルブピンを支持することにより、型板に係合する先端部が移動しても、その移動に合わせて基端部を移動させることができる。したがって、型板が熱膨張した場合にも。シリンダユニットの軸線とバルブピンの軸線とを一致させ、バルブピンを円滑に進退させることができる。
【００１２】
請求項２の発明に係るバルブゲート式金型装置は、請求項１のバルブゲート式金型装置において、バルブピン支持部材と各バルブピンとの間に設けられた各クリアランスが、それぞれ、加熱部材の熱によって伸縮する型板の伸縮方向に大きい長穴状に設けられていることを特徴としている。
【００１３】
この発明によれば、バルブピンとバルブピン支持部材との間のクリアランスを、加熱された型板の熱膨張方向に大きく設けることにより、バルブピンの基端部をがたつかせずに、型板の伸縮方向への移動を許容して支持することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図１から図４を参照して説明する。
本実施形態のバルブゲート式金型装置は、図１に符号１０で示す可動側金型の型板が、符号２０で示す固定側金型に対して図の上下方向に開閉し、相互間にキャビティＣを形成するものである。
【００１５】
固定側金型２０は、キャビティＣを形成する固定側型板２１と、この固定側型板２１の背面（図１の上側）にスペーサブロック１１を介して固定され射出成形機の固定側プラテンに取り付けられる固定側取付板２２と、この固定側取付板２２と固定側型板２１との間に設けられたマニホールド２３とを備えている。
【００１６】
固定側型板２１は、型閉時の可動側型板１０との間にキャビティＣを形成する部材であり、複数（本実施形態では３個）の筒状のバルブケーシング２４が型開閉方向（図の上下方向）に貫通して固定されている。バルブケーシング２４には、キャビティＣに連通する材料通路２４ａが設けられており、この材料通路２４ａの一端に続く固定側型板２１の開口部がキャビティＣ内に向けて成形材料を射出するためのゲートＧをなしている。また、材料通路２４ａ内には、材料通路２４ａからバルブケーシング２４の上部を貫通して摺動可能に設けられた棒状のバルブピン２５が挿通されている。バルブピン２５は、その先端部がゲートＧに嵌合することにより、このゲートＧを閉鎖させる部材である。
なお、本実施形態では、成形材料をキャビティＣ全体に均一に充填し、成形品の真円度等の形状精度を向上させるために、１つのキャビティＣに対してゲートＧを３カ所設けている。
【００１７】
固定側取付板２２は、射出成形機の固定側プラテンに固定された部材であり、射出成形機の射出ノズルが接続される筒状のスプルー（図示せず）を貫通させて保持し、このスプルーに連通する材料通路（図示せず）が内部に形成されている。
マニホールド２３には、このスプルー（材料通路）とバルブケーシング２４の材料通路２４ａとに連通する材料通路２３ａが設けられている。つまり、射出ノズルから射出された成形材料は、図示しないスプルーの材料通路、マニホールド２３の材料通路２３ａおよびバルブケーシング２４の材料通路２４ａを通じて、ゲートＧからキャビティＣ内へと充填される。バルブピン２５は、このマニホールド２３に形成された挿通孔２３ｂに挿通されている。この挿通孔２３ｂとバルブピン２５との間には、十分なクリアランスが設けられている。
【００１８】
ゲートＧを開閉するためにバルブピン２５を駆動するシリンダユニット３０は、バルブピン２５の基端部２５ａを保持して軸線Ｏ方向に一体に移動させるバルブピン支持部材３１と、このバルブピン支持部材３１を型開閉方向に沿って進退自在に保持する円筒状空間を有するシリンダ本体３２とを備えている。
【００１９】
バルブピン支持部材３１は、２枚の円板状部材３１Ａ，３１Ｂとが一体に固定された部材であり、円板状部材３１Ｂの外周面に取り付けられたパッキンＰ１によってシリンダ本体３２の内周面との間の気密性を保持しながら摺動可能となっている。
このバルブピン支持部材３１を保持するシリンダ本体３２は、上方が開放されたカップ状のシリンダ部材３２Ａと、このシリンダ部材３２Ａの開口を閉塞する蓋状の閉塞部材３２Ｂとからなり、固定側取付板２２に形成された凹部２２ａ内に固定されている。
【００２０】
このシリンダユニット３０では、バルブピン支持部材３１とシリンダ本体３２との間に形成された密閉空間Ａ，Ｂにエアポンプまたは油圧ポンプ等の機器（図示せず）を接続して、密閉空間Ａ，Ｂの体積を変化させることにより、バルブピン支持部材３１を軸線Ｏ方向に進退させることができる。
【００２１】
このシリンダユニット３０において、各バルブピン２５は図２および図３に示すように取り付けられている。すなわち、シリンダユニット３０を上方から見た図２に示すように、３本のバルブピン２５は、円板状のバルブピン支持部材３１の軸線Ｏを中心とする円周上に等間隔で配置されている。そして、各バルブピン２５の基端部２５ａは、図３に示すように、バルブピンホルダ２６と一体に移動可能に固定されている。
【００２２】
バルブピンホルダ２６は、型開閉方向に沿う各軸線Ｏ２を中心とする略筒状であり、シリンダ本体３２、バルブピン支持部材３１および固定側取付板２２を貫通している。図３に示すように、このバルブピンホルダ２６は、軸線Ｏ２方向中間部の外周面にフランジ部２６ａが設けられており、このフランジ部２６ａが円板状部材３１Ａ，３１Ｂ間に挟持されることにより、バルブピン支持部材３１に対して軸線Ｏ方向に一体に移動するように保持されている。
【００２３】
バルブピンホルダ２６下部の外周面２６ｂ、上部の外周面２６ｃと、これらを挿通させる固定側取付板２２の挿通孔２２ｂ、シリンダ部材３２Ａの挿通孔３２ａ，閉塞部材３２Ｂの挿通孔３２ｂの内周面とは、いずれも断面が円形となっており、外周面２６ｂと挿通孔２２ｂ，３２ａとの間および外周面２６ｃと挿通孔３２ｂの内周面との間には、それぞれクリアランスＣＬ１，ＣＬ２が形成される。このクリアランスＣＬ１，２はそれぞれ、パッキンＰ２，Ｐ３によって封鎖されていて、シリンダ本体３２の内部空間の気密が保たれている。
【００２４】
図４、図５に、挿通孔３２ａ，２２ｂ，３２ｂの内周面と、挿通されたバルブピンホルダ２６の外周面を示す。図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う矢視図である図４に示すように、バルブピンホルダ２６の外周面２６ｂと固定側取付板２２の挿通孔２２ｂ，シリンダ部材３２Ｂの挿通孔３２ａとの間にはクリアランスＣＬ１が形成され、このクリアランスＣＬ１は図に斜線で示すパッキンＰ２によって埋められている。同様に、図３のＶ−Ｖ線に沿う矢視図である図５に示すように、バルブピンホルダ２６の外周面２６ｃと閉塞部材３２Ａの挿通孔３２ｂとの間にはクリアランスＣＬ２が形成され、このクリアランスＣＬ２は図５に斜線で示すパッキンＰ３によって埋められている。
【００２５】
このクリアランスＣＬ１，ＣＬ２と各パッキンＰ２，Ｐ３とを設けることにより、バルブピンホルダ２６は各挿通孔内で、パッキンによって押されて挿通孔の中心へ寄せられながら、パッキンによる気密性を保持した状態でクリアランス分の微小移動が可能となっている。
なお、固定側取付板２２、シリンダ部材３２Ａおよび閉塞部材３２Ｂの各部材は、各挿通孔２２ｂ，３２ａ，３２ｂの軸線が一致するように組み立てられ、ＣＬ１およびＣＬ２の大きさはほぼ等しいものとする。
【００２６】
つぎに、バルブピンホルダ２６が挿通されたバルブピン支持部材３１において、バルブピンホルダ２６中程の外周面２６ｅおよび円板状部材３１Ｂの挿通孔３１ｃはいずれも断面円形であり、これら挿通孔３１ｃの内周面と外周面２６ｅとの間にクリアランスＣＬ３が設けられる。密閉空間Ａ，Ｂは、ここに設けられたパッキンＰ４によって隔てられている。
【００２７】
図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う矢視図である図６に、挿通孔３１ｃの内周面と、挿通されたバルブピンホルダ２６の外周面２６ｅを示す。この図に示すように、バルブピンホルダ２６の外周面２６ｅと挿通孔３１ｃとの間にはクリアランスＣＬ３が形成され、このクリアランスＣＬ３は図に斜線で示すパッキンＰ４によって埋められている。
【００２８】
このクリアランスＣＬ３およびパッキンＰ４を設けることにより、バルブピンホルダ２６は挿通孔３１ｃ内でパッキン４によって押されて挿通孔３１ｃの中心へ寄せられながら、パッキン４による気密性を保持した状態でクリアランス分の微小移動が可能となっている。
【００２９】
一方、バルブピンホルダ２６上部の外周面２６ｃ、下部の外周面２６ｂが断面円形であるのに対し、この部分を挿通させ保持する円板状部材３１Ａの挿通孔３１ａ、円板状部材３１Ｂの挿通孔３１ｄは断面長穴状に形成されている。これにより、バルブピンホルダ２６はバルブピン支持部材３１に対して、これら挿通孔３１ａ，３１ｄの長穴形状によるクリアランス内で微小移動可能となっている。
【００３０】
図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う矢視図である図７に示すように、挿通孔３１ａの長さ寸法ｘおよび幅寸法ｙは、クリアランスＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３による外周面２６ｃ（バルブピンホルダ２６）の可動範囲Ｄよりも小さくなっている。
同様に、長穴状に形成された挿通孔３１ｄも、長さ寸法および幅寸法が、クリアランスＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３による外周面２６ｂの可動範囲よりも小さくなっている。
つまり、クリアランスＣＬ４によるバルブピンホルダ２６の可動範囲Ｄは、クリアランスＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３による可動範囲よりも小さくなっている。
【００３１】
これにより、バルブピンホルダ２６の可動範囲は長穴状の各挿通孔によって決まることになり、この可動範囲内をバルブピンホルダ２６が移動した場合にも、各パッキンＰ２，Ｐ３，Ｐ４とバルブピンホルダ２６とは常に密着しており、密閉空間Ａ，Ｂの気密性は保たれることになる。
【００３２】
さらに、これら挿通孔３１ａ，３１ｄは、それぞれ、バルブピンホルダ２６とのクリアランスが固定側型板２１の伸縮方向に大きい長穴状、つまりその長手方向が固定側型板２１の熱膨張方向（本実施形態ではバルブピン支持部材３１の径方向）に沿うように形成されている。そして、長穴状の各挿通孔によるバルブピンホルダ２６の可動範囲は、長手方向には固定側型板２１の熱膨張量よりも大きく、幅方向にはバルブピンホルダ２６を組み付けるのに十分なクリアランスを形成できる大きさとする。
【００３３】
つまり、バルブピンホルダ２６と各挿通孔との係合関係により、シリンダ本体３２および固定側取付板２２との気密性が保持され、密閉空間Ａ，Ｂを気密に隔てた状態で、各バルブピンホルダ２６は、バルブピン支持部材３１に対して、それぞれ固定側型板２１の熱膨張方向に微小移動可能となっている。
【００３４】
なお、フランジ部２６ａの外周面２６ｄと挿通孔３１ｂとの間には、各クリアランスＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３よりも大きなクリアランスが設けられており、バルブピンホルダ２６の図３等における横方向の移動は、このフランジ部２６ａによって規制されないようになっている。
【００３５】
ここで、本バルブゲート式金型装置では、キャビティＣへ充填されるまで成形材料の溶融状態を保つために、各材料通路２３ａ，２４ａの周囲に加熱部材Ｈが設けられている。このため、成形サイクル中のマニホールド２３や固定側型板２１のゲートＧ近傍ではその温度が２００〜３５０℃程度となる一方、加熱の必要がないシリンダユニット３０近傍では、成形サイクル中でも３０〜１００℃程度となる。
【００３６】
これらの部材は冷間で組み立てられており、組立時からあまり温度差がない固定側取付板２２では熱膨張がほとんど生じていない一方で、高温に加熱された固定側型板２１では熱膨張が大きい。したがって、固定側型板２１の熱膨張に応じて、固定側型板２１に形成されたゲートＧの位置が、固定側取付板２２、バルブピン支持部材３１、シリンダ部材３２Ａ，３２Ｂの各挿通孔の軸線に対して移動し、ゲートＧに嵌合するバルブピン２５の先端部２５ｂも移動する。
【００３７】
そして、ゲートＧの移動によるバルブピン２５の先端部２５ｂの移動に対して、挿通孔３１ａや挿通孔３１ｄは図７、図８に示すように、固定側型板２１の熱膨張方向（軸線Ｏを中心とする径方向）に長手方向を一致させた長穴状に形成されているので、バルブピンホルダ２６（バルブピン２５の基端部２５ａ）はこれら挿通孔３１ａ，３１ｄに沿って、ゲートＧの移動に従い移動することができる。このとき、バルブピンホルダ２６の外周面と各挿通孔２２ｂ，３２ａ，３２ｂとの間にクリアランスＣＬ１，ＣＬ２が設けられているとともに、このクリアランスＣＬ１，ＣＬ２はそれぞれパッキンＰ２，Ｐ３によって埋められている。したがって、バルブピン２５は、ゲートＧの移動に伴い、各部材の気密性を保ちながら、かつ各バルブピン２５の軸線Ｏ２とシリンダユニット３０の軸線Ｏとの平行を保ちながら、バルブピン２５を移動させることができる。
【００３８】
これにより、固定側型板２１が加熱により熱膨張しても、各バルブピン２５の軸線Ｏ２を、シリンダユニット３０の軸線Ｏすなわちバルブピン支持部材３１の摺動方向に一致させるように、バルブピン２５およびバルブピンホルダ２６を平行移動させることができる。したがって、各バルブピン２５の軸線Ｏ２を平行に保ち、円滑にバルブピン２５を進退させることができる。
【００３９】
なお、以上の実施形態において示した各構成部材、その諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求に基づき種々変更可能である。
上記実施形態では、固定側型板２１の熱膨張によりシリンダユニット３０（バルブピン支持部材３１）の径方向にゲートＧが移動するバルブゲート式金型装置としたが、固定側型板の伸縮方向がシリンダユニットの径方向ではない構成にも本発明の構成を適用することができる。
【００４０】
たとえば図９に示すような、キャビティを複数備えたバルブゲート式金型装置にも、本発明を適用することができる。すなわち、図９に模式的に示すように、スプルー１０１（固定側型板１００の中心）を中心として複数のキャビティが配置されており、１つのキャビティに設けられた複数のゲートを１つのシリンダユニット１０２により開閉する構成で、型板１００の熱膨張が、各ゲートとスプルー１０１とを結ぶ線ｐに沿う方向である場合には、各バルブピン支持部材１０３のバルブピンホルダ（バルブピン）１０４に対するクリアランス１０５をこの線ｐに沿う方向に大きい長穴状に設ければよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のバルブゲート式金型装置によれば、バルブピンの基端部とバルブピン支持部材との間にクリアランスを設けてバルブピンを支持することにより、型板に係合する先端部が移動しても、その移動に合わせて基端部を移動させることができる。したがって、型板が熱膨張した場合にも。シリンダユニットの軸線とバルブピンの軸線とを一致させ、バルブピンを円滑に進退させることができる。
【００４２】
請求項２の発明に係るバルブゲート式金型装置によれば、バルブピンとバルブピン支持部材との間のクリアランスを、加熱された型板の熱膨張方向に大きい長穴状に設けることにより、バルブピンの基端部をがたつかせずに、型板の伸縮方向への移動を許容して支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るバルブゲート式金型装置の要部を示す断面図である。
【図２】シリンダユニットにおけるバルブピンの位置を示す上面図である。
【図３】シリンダユニットの構成を示す断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面矢視図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿う断面矢視図である。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面矢視図である。
【図７】図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面矢視図である。
【図８】図１のＩＩＸ−ＩＩＸ線に沿う断面矢視図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
１０  可動側型板
２０  固定側金型
２１  固定側型板
２２  固定側取付板
２３ａ  材料通路
２４ａ  材料通路
２５  バルブピン
２５ａ  基端部
３０  シリンダユニット
３１  バルブピン支持部材
３２  シリンダ本体
Ｃ  キャビティ
Ｇ  ゲート
Ｈ  加熱部材
Ｏ  軸線
ＣＬ１，ＣＬ２  クリアランス
【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】
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