(57)【要約】【課題】  樹脂の成型温度が１５０〜２００℃のような高い温度の製品を製造する場合にも第１のシリンダ室と第２のシリンダ室との間で流体物が漏れる虞がないシリンダ装置を提供するものである。【解決手段】  シリンダ本体43と、シリンダ本体43内の空間を第１のシリンダ室47Ａと第２のシリンダ室47Ｂとに２分するピストン91と、を具備し、第１のシリンダ室47Ａおよび第２のシリンダ室47Ｂ内の流体物を増減することによりピストンを往復動可能なシリンダ装置41において、ピストン91の側面に形成された溝98に嵌合され、シリンダ本体43内の空間を第１のシリンダ室47Ａと第２のシリンダ室47Ｂとに密閉する金属製のシール部材94と、溝98およびシール部材94とで形成される空間と、第１のシリンダ室47Ａ又は第２のシリンダ室47Ｂのいずれかとを連通する連通路100と、を具備することを特徴とする。【選択図】        図１
2005153333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ本体と、前記シリンダ本体内の空間を第１のシリンダ室と第２のシリンダ室とに２分するピストンとを具備し、前記第１のシリンダ室および第２のシリンダ室内の流体物を増減することによりピストンを往復動可能なシリンダ装置において、前記ピストンの側面に形成された溝に嵌合され、前記シリンダ本体内の空間を第１のシリンダ室と第２のシリンダ室とに密閉する金属製のシール部材とを具備することを特徴とするシリンダ装置。
【請求項２】
前記溝および前記シール部材とで形成される空間と、前記第１のシリンダ室又は第２のシリンダ室のいずれかとを連通する連通路を備えることを特徴とする請求項１記載のシリンダ装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のシリンダ装置を用い、互いに開閉し型閉時に相互間にキャビティを形成する複数の型体と、１つの型体に設けられた材料通路及びこの材料通路を前記キャビティに連通させるゲートと、前記型体に設けられ前記材料通路を加熱する加熱手段と、前記型体に設けられ前記ゲートを開閉するバルブ体とを備え、このバルブ体を前記シリンダ装置により駆動することを特徴とする成形用金型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ装置とこれを用いた成形用金型装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゲートまで連通する材料通路内を加熱して、製品成型用のキャビティへ供給されるまで成型材料である樹脂を常時溶融状態に保つホットランナー金型装置において、ゲートをバルブ体であるバルブピンにより機械的に開閉するバルブゲート式金型装置が知られている。
【０００３】
前記バルブピンは、駆動装置である油圧シリンダ装置などの流体圧シリンダ装置に接続されて、ゲートを開閉可能に形成されている。このシリンダ装置は、内部にシリンダ室を有する筒状のシリンダ本体と、このシリンダ室を第１のシリンダ室と第２のシリンダ室とに２分するピストンとを具備する。また、シリンダ本体には、第１のシリンダ室に空気や油等の流体物を導入可能な第１の導入口と、第２のシリンダ室に空気や油等の流体物を導入可能な第２の導入口とが設けられており、第１のシリンダ室に第１の導入口から流体物を導入することにより、ピストンを第２のシリンダ室側に移動し、第２のシリンダ室に第２の導入口から流体物を導入することにより、ピストンを第１のシリンダ室側に移動することができるように形成されている。これにより、ピストンをシリンダ室内で往復動させることができ、バブルピンを軸方向へ直線的に移動することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、従来のシリンダ装置は、第１のシリンダ室と第２のシリンダ室との間で流体物が漏れるのを防止し、ピストンの往復動をスムーズに行えるようにするため、ピストンの側面に形成された溝にゴム製のシール部材が設けられていた。
【特許文献１】特開２００２−２８３４１２号公報（第４頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バルブゲート式金型装置が製造する製品に用いられる樹脂の成型温度が１５０〜２００℃のような高い温度のものである場合には、このシール部材に使用されるゴムが劣化し易く、シール部材が劣化した場合には、第１のシリンダ室と第２のシリンダ室との間で流体物が漏れて、ピストンの往復動を困難にするという問題があった。また、従来のシール部材は、ピストンの側面に形成した溝に単に嵌合するのみであったため、シリンダ本体の内面とピストンの側面との間にわずかに隙間が生じ、第１のシリンダ室と第２のシリンダ室との間で流体物が漏れる虞があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、樹脂の成型温度が１５０〜２００℃のような高い温度の製品を製造する場合にも第１のシリンダ室と第２のシリンダ室との間で流体物が漏れる虞がないシリンダ装置とこれを用いた成形用金型装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、シリンダ本体と、前記シリンダ本体内の空間を第１のシリンダ室と第２のシリンダ室とに２分するピストンとを具備し、前記第１のシリンダ室および第２のシリンダ室内の流体物を増減することによりピストンを往復動可能なシリンダ装置において、前記ピストンの側面に形成された溝に嵌合され、前記シリンダ本体内の空間を第１のシリンダ室と第２のシリンダ室とに密閉する金属製のシール部材とを具備するものである。
【０００８】
また、請求項２の発明は、前記溝および前記シール部材とで形成される空間と、前記第１のシリンダ室又は第２のシリンダ室のいずれかとを連通する連通路を備えものである。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１又は２記載のシリンダ装置を用い、互いに開閉し型閉時に相互間にキャビティを形成する複数の型体と、１つの型体に設けられた材料通路及びこの材料通路を前記キャビティに連通させるゲートと、前記型体に設けられ前記材料通路を加熱する加熱手段と、前記型体に設けられ前記ゲートを開閉するバルブ体とを備え、このバルブ体を前記シリンダ装置により駆動するものである。
【発明の効果】
【００１０】
上記請求項１の構成によれば、成形材料である樹脂の成型温度が１５０〜２００℃のような高い温度の製品を製造する場合にも、シール部材が劣化することがなく、第１のシリンダ室と第２のシリンダ室との間で流体物が漏れるのを防止することができる。
【００１１】
また、請求項２の構成によれば、第１のシリンダ室内の流体物の圧力がシール部材の内側にも加わるため、シール部材がわずかに外側に弾性変形して膨らみ、第１のシリンダ室と第２のシリンダ室の間を確実にシールすることができるので、確実にピストンの駆動を行うことができる。
【００１２】
また、請求項３の構成によれば、型閉により型体間にキャビティを形成し、加熱手段により成形材料を加熱した状態で材料通路及びゲートを介してキャビティに成形材料を充填する。そして、成形材料である樹脂の成型温度が１５０〜２００℃のような高い温度の製品を製造する場合にも、シール部材が劣化することがなく、第１のシリンダ室と第２のシリンダ室との間で流体物が漏れるのを防止することができ、バルブ体を安定して駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる新規なシリンダ装置を採用することにより、従来にないシリンダ装置とこれを用いた成形用金型装置が得られ、そのシリンダ装置とこれを用いた成形用金型装置を夫々記述する。
【実施例】
【００１４】
以下に、本発明の一実施例である流体圧シリンダ装置41の構成を説明する。
【００１５】
シリンダ装置41は、両端部に内向き鍔部を有し、内部にシリンダ室47を有する例えば略円筒状のシリンダ本体43と、前記シリンダ室47を第１のシリンダ室47Ａと第２のシリンダ室47Ｂとに２分して往復動可能なピストン91とから構成される。
【００１６】
シリンダ本体43は、例えば前記固定側型板７と、略円筒状の円筒体44と、端面版45とによって構成される。前記固定側型板７には、Ｚ軸方向に略回転体形状の通孔42が形成されている。この通孔42は、小径部42ａとこの小径部42ａよりも径が大きい中径部42ｂとこの中径部42ｂよりも径が大きい大径部42ｃとがこの順番に並んだ形状になっている。そして、前記中径部42ｂ内には、前記円筒体44が嵌合されている。また、前記大径部42ｃ内には環状の前記端面板45が嵌合されている。この端面板45は、一部が中径部42ｂ内にも嵌合して円筒体44に当接している。そして、この端面板45を貫通したボルト46が固定側取り付け板７に螺着されることにより、この固定側取り付け板７に端面板45および円筒体44が固定されている。このようにして、円筒体44と端面板45と固定側取り付け板７との間にシリンダ室47が形成されている。つまり、このシリンダ室47の一方の端面板は固定側取り付け板７が兼用している。
【００１７】
ピストン91は、端面板45側および反対側へそれぞれ突出したロッド部92ａ，92ｂを有するピストン基体92と、ロッド部92ａを嵌挿可能な嵌挿孔95を有するカバー体96と、で構成される。
【００１８】
ピストン基体92の上面側外周部とカバー体96の下面側外周部には、段部92ｃ，96ｃが形成されており、ピストン基体92とカバー体96を例えばボルト97で結合することにより、この段部92ｃ，96ｃによって溝98が構成される。溝98には、ピストン91の外周側に凸である断面Ｕ字状に形成されたシール用リング94（シール部材）が、ピストン基体44の内周面と摺動可能に設けられている。また、シール用リング94は、例えば砲金等の金属により形成されており、樹脂の成型温度が１５０〜２００℃のような高い温度の製品を製造する場合にも劣化することがなく、第１のシリンダ室47Ａと第２のシリンダ室47Ｂとの間で流体物が漏れるのを防止することができる。
【００１９】
円筒体44の第１のシリンダ室47Ａ側の底部側面には、第１のシリンダ室47Ａに流体物、例えば空気等の気体や油等の液体を導入可能な第１の流体通路58が設けられており、円筒体44の第２のシリンダ室47Ｂ側の底部側面には、第２のシリンダ室47Ｂに流体物、例えば空気等の気体や油等の液体を導入可能な第２の流体通路59が設けられている。そして、第１のシリンダ室47Ａに第１の流体通路58から流体物を導入することにより、ピストン91を第１のシリンダ室47Ａ側から第２のシリンダ室47Ｂ側に移動することができ、第２のシリンダ室47Ｂに第２の流体通路59から流体物を導入することにより、ピストン91を第２のシリンダ室47Ｂ側から第１のシリンダ室47Ａ側に移動することができるように形成されている。これにより、ピストン91をシリンダ室内で往復動させることができ、バルブ体たるバブルピン36を軸方向Ｚへ直線的に移動することができる。
【００２０】
また、カバー体96には、上面から下面へと貫通する貫通孔96ａと、この貫通孔96ａの下端部から段部96ａに連通する連通溝96ｂとが形成されており、カバー体96とピストン基体92とを一体とした際に、第１のシリンダ室47Ａから溝98とシール用リング94との間に形成される空間であるリング室99に連通する連通路100が構成される。このように構成することにより、第１のシリンダ室47Ａに気体や液体等の流体物例えば空気が供給されると、この気体の一部が連通路100を通ってリング室99に供給される。そして、第１のシリンダ室47Ａの空気と同圧の力がシール用リング94に加わるため、シール用リング94はわずかに外側に弾性変形をして脹らみ、第１のシリンダ室47Ａと第２のシリンダ室47Ｂの間を確実にシールすることができる。この場合、シール用リング94の円筒体44に摺動する部分の厚さをその他の部分より薄くして弾性変形する量を調整してもよい。なお、第１のシリンダ室47Ａ内の気圧が大きくなるとピストン91は第２のシリンダ室47Ｂ側へ移動するため、シール用リング94に加わる圧力が大きくなり過ぎることはなく、シール用リング94が膨らみ過ぎてピストン91の移動を妨げるということはない。
【００２１】
なお、前記説明では、連通路100を第１のシリンダ室47Ａとリング室99との間に設けたが、第２のシリンダ室47Ｂとリング室99との間に設けることも勿論可能である。
【００２２】
次に、本発明のシリンダ装置を適用した成形用金型装置であるバルブゲート式金型装置について説明する。図２において、１は固定型、２は可動型で、型体であるこれら固定型１および可動型２は、図示上下方向（型開閉方向Ｚ）に互いに移動して開閉し、型閉時に相互間に製品形状のキャビティ３を形成するものである。固定型１は、キャビティ３を形成する固定側型板６と、この固定側型板６における可動型２と反対側の面にスペーサーブロック（図示せず）を介して固定された固定側取り付け板７とを備えている。この固定側取り付け板７は、図示していない射出成形機の固定側プラテンに取り付けられるものである。そして、固定側取り付け板７と固定側型板６との間にはマニホールド８がスペーサー９を介在させて設けられている。このマニホールド８には、材料通路であるランナー11が内部に形成されていると共に、このランナー11を加熱する加熱手段であるヒーター12が設けられている。また、前記固定側型板６には孔部13が貫通形成されており、この孔部13における可動型２側の先端部は、前記キャビティ３に連通するゲート14になっている。このゲート14は、孔状のダイレクトゲートであって、型開閉方向Ｚを軸方向としている。また、前記固定型１には、前記ゲート14を開閉するバルブ装置21が組み込まれている。
【００２３】
次に、このバルブ装置21の構成を説明する。前記固定側型板６の孔部13内に、型開閉方向Ｚを軸方向とする筒状のバルブケーシング22が組み込まれている。このバルブケーシング22の一端部はフランジ部23になっていて前記マニホールド８および固定側型板６間に固定されて支持されている。また、バルブケーシング22におけるゲート14側の端部の外周面には固定リング24が嵌合されて固定されており、この固定リング24が前記孔部13内に形成された円柱状の嵌合面25に嵌合している。これにより、バルブケーシング22のゲート14側の部分が固定側型板６に支持されている。
【００２４】
また、前記バルブケーシング22の内部は、マニホールド８内のランナー11を前記ゲート14に連通させる材料通路26になっている。この材料通路26は、型開閉方向Ｚを軸方向とするほぼ円柱形状になっているが、ランナー11側の端部は屈曲した屈曲部27になっている。この屈曲部27は、バルブケーシング22に入子28を埋め込むことにより形成されている。また、材料通路26におけるゲート14側の先端部内周面には、型開閉方向Ｚに延びる３枚以上のバルブ体案内支持部としての支持羽根29が形成されているが、これら支持羽根29よりもさらにゲート14側の部分において、材料通路26の先端部は円柱形状部30になっている。この円柱形状部30の径は、前記支持羽根29の内側縁に接する円柱面の径とほぼ同じか、あるいは、この径より若干大きくなっている。さらに、前記バルブケーシング22の外周面には、材料通路26を加熱する加熱手段であるヒーター31およびこのヒーター31を外周側から覆うほぼ円筒状のヒーターカバー32が嵌合されている。なお、前述のように、バルブケーシング22は、その両端部において固定側型板６に接触しているが、他の部分においては、バルブケーシング22およびヒーターカバー32の外面と孔部13の内面との間に断熱層をなす隙間33が形成されている。
【００２５】
そして、前記バルブケーシング22には、型開閉方向Ｚに移動してゲート14を開閉するバルブ体としてのバルブピン36が内蔵されている。このバルブピン36は、ゲート14側の先端部に形成されたゲート閉塞部37がゲート14に挿脱自在に嵌合してこのゲート14を閉じるものである。また、バルブピン36は、型開閉方向Ｚを軸方向としており、前記バルブケーシング22の支持羽根29の内側縁に外周面が常時摺動自在に接触している。これにより、バルブピン36のゲート14側の先端部が支持されている。さらに、バルブピン36は、バルブケーシング22におけるマニホールド８側の端部では、前記入子28内に固定されたガイドブッシュ38により支持されている。すなわち、このガイドブッシュ38内をバルブピン36の軸方向中間部が摺動自在に貫通している。このガイドブッシュ38および支持羽根29は、バルブピン36をゲート14と同軸的に位置するように摺動自在に支持するバルブ体案内支持部としてのバルブピン案内支持部をなしている。なお、前記ゲート閉塞部37の先端面は、キャビティ３の一部を形成することになるが、バルブピン36の軸方向と直交する平面になっている。
【００２６】
また、前記バルブピン36は、マニホールド８に形成された通孔40を貫通して、前記固定側取り付け板７に設けられた本発明のシリンダ装置41に連結されており、シリンダ装置41の駆動によりゲート14を開閉し得るように形成されている。
【００２７】
シリンダ装置41のピストン基体92は、ほぼ筒状になっており、内部が通孔67になっている。この通孔67は、型開閉方向Ｚを軸方向とするほぼ回転体形状になっており、マニホールド８側から順に小径部67ａ、中径部67ｂ、大径部67ｃになっている。小径部67ａと中径部67ｂとの間は段差面になっており、この段差面に当接した状態で、中径部67b内に円環状の板体としての座金68が嵌合されている。そして、バルブピン36は、前記小径部67aおよび座金68の内側を貫通し、頭部66が中径部67ｂ内に位置している。また、この頭部66の外周側に位置して円筒状のスペーサーリング69が中径部67ｂ内に同軸的に嵌合されている。
【００２８】
また、大径部67ｃ内に収納された円板状の板体としての受け板70が前記座金68との間にスペーサーリング69を挟み込んでいる。つまり、スペーサーリング69の両端が座金68および受け板70にそれぞれ当接している。さらに、前記大径部67ｃ内には一対のねじ71，72が螺合されている。これらねじ71，72は、相互に突き当たっており、これにより緩みが防止されている。そして、ねじ71が受け板70をスペーサーリング69へ押さえ付けており、これにより、前記座金68、スペーサーリング69および受け板70がバルブピン36の軸方向Ｚすなわち移動方向においてピストン91に固定されている。以上のようにして、バルブピン保持部65において、座金68および受け板70が頭部66の軸方向Ｚ両側に位置する軸方向規制部を形成するとともに、スペーサーリング69が頭部66の外周側に位置する径方向規制部を形成しており、バルブピン保持部65が頭部66を囲んでいる。
【００２９】
図１において、81は可動型２の可動側型板であり、この可動側型板81は、前記固定側型板６に突き当たってキャビティ３を形成するものである。
【００３０】
次に、前記の構成について、その作用を説明する。まず、流体圧シリンダ装置41の動作について説明する。第２の流体通路59から第２のシリンダ室47Ｂ内に空気などの流体物を流入させ、他方の第１の流体通路58から第１のシリンダ室47Ａに流体物を流出させると、ピストン91に加わる流体物の圧力によりこのピストン91は図１における図示左右および図２における図示上方へ移動する。このピストン91と一体的にバルブピン36が図２において上方へ移動してそのゲート閉塞部37がゲート14から抜け、このゲート14が開放される。逆に、第１の流体通路58から第１のシリンダ室47Ａ内に流体物を流入させ、第２の流体通路57Ｂから第２のシリンダ室47Ｂ内の流体物を流出させると、ピストン91は図示下方へ移動する。このピストン91と一体的にバルブピン36が図示下方へ移動してそのゲート閉塞部37がゲート14に嵌合し、このゲート14が閉塞される。また、この際、シリンダ室47Ａ内に流入した流体物は、連通路100を通ってリング室99にも導入されるため、シール用リング94が流体物の圧力によってわずかに弾性変形して膨らみ、第１のシリンダ室47Ａと第２のシリンダ室47Ｂの間を確実にシールすることができる。したがって、ピストン91の作動を速やかにして、ゲート14を確実に閉じることができる。
【００３１】
成形時には、固定型１と可動型２とを型閉するとともに、前述のような流体圧シリンダ装置41の駆動によりゲート14を開放し、射出成型機から固定型１内に成形材料である溶融した熱可塑性樹脂を射出する。この樹脂は、マニホールド８のランナー11からバルブケーシング22内の材料通路26を通って、ゲート14からキャビティ３内に流入する。このキャビティ３内に樹脂が充填された後、流体圧シリンダ装置41の駆動によりゲート14を閉塞する。さらに、キャビティ３内の樹脂が冷却して固化した後、固定型１と可動型２とを型開してキャビティ３内の樹脂すなわち成形された製品を取り出す。その後、再び型閉して以上の成形サイクルを繰り返す。そして、全成形サイクルを通じて、ヒーター12，31の加熱によりランナー11および材料通路26内の樹脂は常時溶融状態に保たれる。
【００３２】
このように本実施例では、請求項１に対応して、シリンダ本体43と、シリンダ本体43内の空間を第１のシリンダ室47Ａと第２のシリンダ室47Ｂとに２分するピストン91と、を具備し、第１のシリンダ室47Ａおよび第２のシリンダ室47Ｂ内の流体物を増減することによりピストン91を往復動可能なシリンダ装置において、ピストン91の側面に形成された溝98に嵌合され、シリンダ本体43内の空間を第１のシリンダ室47Ａと第２のシリンダ室47Ｂとに密閉する金属製のシール部材たるシール用リング94とを具備するから、成形材料である樹脂の成型温度が１５０〜２００℃のような高い温度の製品を製造する場合にも、シール用リング94が劣化することがなく、第１のシリンダ室47Ａと第２のシリンダ室47Ｂとの間で流体物が漏れるのを防止することができる。
【００３３】
また、このように本実施例では、請求項２に対応して、溝98およびシール用リング94とで形成される空間であるリング室99と、第１のシリンダ室47Ａ又は第２のシリンダ室47Ｂのいずれかとを連通する連通路100を備えるから、第１のシリンダ室47Ａ内の流体物の圧力がシール用リング94の内側にも加わるため、シール用リング94がわずかに外側に弾性変形して膨らみ、第１のシリンダ室47Ａと第２のシリンダ室47Ｂの間を確実にシールすることができるので、確実にピストン91の駆動を行うことができる。
【００３４】
また、このように本実施例では、請求項３に対応して、請求項１又は２記載のシリンダ装置を用い、互いに開閉し型閉時に相互間にキャビティ３を形成する複数の型体たる固定型１及び可動型２と、１つの型体たる固定型に設けられた材料通路たるランナー11，材料通路26及びこの材料通路をキャビティ３に連通させるゲート14と、型体に設けられ材料通路を加熱する加熱手段たるヒーター12，31と、型体に設けられゲート14を開閉するバルブ体たるバルブピン36とを備え、このバルブピン36を前記シリンダ装置により駆動するから、型閉により固定型１及び可動型２間にキャビティ３を形成し、ヒーター12，31により成形材料を加熱した状態で材料通路及びゲート14を介してキャビティ３に成形材料を充填する。そして成形材料である樹脂の成型温度が１５０〜２００℃のような高い温度の製品を製造する場合にも、シール用リング94が劣化することがなく、第１のシリンダ室47Ａと第２のシリンダ室47Ｂとの間で流体物が漏れるのを防止することができ、バルブピン36を安定して駆動することができる。
【００３５】
なお、上記実施形態では、本発明のシリンダ装置をバルブゲート式金型装置に適用した場合について説明したが、バルブゲート式金型装置以外においてもこの発明が適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例を示すシリンダ装置を示す断面図である。
【図２】同上、シリンダ装置を適用したバルブゲート式金型装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  固定型（型体）
２  可動型（型体）
３  キャビティ
11  ランナー（材料通路）
12，31  ヒーター
14  ゲート
26  材料通路
36  バルブピン（バルブ体）
41  シリンダ装置
43  シリンダ本体
47Ａ  第１のシリンダ室
47Ｂ  第２のシリンダ室
91  ピストン
94  シール用リング（シール部材）
98  溝
99  リング室
100  連通路
【図１】
2005153333.tif 000003
【図２】
2005153333.tif 000004