(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定金型と、この固定金型に対して進退可能な可動金型と、前記固定金型と可動金型との間に形成されたキャビティと、前記固定金型に設けられた樹脂注入口およびこれと連通する樹脂通路と、この樹脂通路に連通して設けられ溶融樹脂を前記キャビティに導く環状のゲートと、前記樹脂通路およびゲートに貫通して設けられ先端部が前記キャビティを形成するキャビティコアに係合支持された筒状のスリーブガイドニードルと、このスリーブガイドニードルの内部に軸方向に挿入されて該スリーブガイドニードルの先端近傍まで延長しており、管内部に冷却媒体の流通往路を形成し、管外部に冷却媒体の流通帰路を形成した冷却媒体流通管と、前記スリーブガイドニードルの外部に軸方向に進退自在に嵌合され前記ゲートを開閉するスリーブバルブとを具備したことを特徴とする射出成形金型。
【請求項２】
前記スリーブバルブは、基端部がバルブ作動用ピストンに螺合された進退調整部材に支持され、ゲートを開閉するスリーブバルブの先端遮断部の押切り面の調整が可能であることを特徴とする請求項１記載の射出成形金型。
【請求項３】
前記スリーブバルブを進退駆動するバルブ作動機構は、後退時のストロークを調整するストローク調整部材を有し、ゲートの開度を調整可能であることを特徴とする請求項１記載の射出成形金型。
【請求項４】
前記キャビティコアには位置決めピンが設けられ、前記スリーブガイドニードルの先端部に前記位置決めピンに係合する係合凹部を有していることを特徴とする請求項１記載の射出成形金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、筒状成形品を成形するに好適する射出成形金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
筒状成形品、例えば注射器のシリンジのように細長く、しかも薄肉の円筒体で、その一端部に底部を有した成形品を成形する射出成形金型は、１台の成形用金型に複数のキャビティを設け、溶融樹脂注入口から注入された溶融樹脂を分配し、保温状態で前記キャビティに連通するゲートに導くように構成されている。
【０００３】
この射出成形金型は、１回の射出成形によって複数個の成形品を同時に成形できるように構成したもので、基本的には、中央部に設けられたスプルー部に１つの溶融樹脂注入口と、これと連通して複数に分岐する分岐通路を有している。一方、金型本体には複数のキャビティが設けられ、これらキャビティに連通するゲートを有した複数のノズルホルダユニットが設けられている。さらに、前記スプルー部の分岐通路と前記各ノズルホルダユニットとを連通するために、ヒータを有したホットランナーマニホールドが接続され、注入された溶融樹脂を保温状態で導くように構成されている。
【０００４】
したがって、溶融樹脂注入口から注入された溶融樹脂は、分岐通路を介して複数のランナーに分配され、これらランナーから複数のノズルホルダユニットを介してゲートに導かれ、さらにゲートから各キャビティに注入される。
【０００５】
ところで、従来のマルチゲート式の射出成形金型は、図７に示すように構成されている。すなわち、１は金型本体であり、これは固定金型２と可動金型３とから構成され、両金型２，３間にはキャビティプレート４ａとキャビティコア４ｂとによって複数（同一構造であるため１個のみを示す）のキャビティ４が形成されている。固定金型２は、上部にベースプレート１０を有している。このベースプレート１０の下面側には空間部ａを形成する支持プレート１１が接合されている。前記空間部ａには溶融樹脂の流通する樹脂通路１２を有する円筒形状のホットランナーマニホールド１３が設けられている。このホットランナーマニホールド１３には図示しないがヒータが設けられていると共に溶融樹脂の溶融樹脂注入口（図示しない）が設けられている。
【０００６】
前記ホットランナーマニホールド１３には、樹脂通路１２と直角に、かつ端末部に連通する嵌合穴１２ａが穿設されている。この嵌合穴１２ａは、ホットランナーマニホールド１３の上面に開口しており、前記空間部ａに連通している。
【０００７】
嵌合穴１２ａには上端部にフランジ２０ａを有するバルブガイドブッシュ２０が挿入され、フランジ２０ａは前記ベースプレート１０とホットランナーマニホールド１３との間で挟持されている。
【０００８】
バルブガイドブッシュ２０の下端部には直角に屈曲された樹脂連絡通路２０ｂが穿設されている。バルブガイドブッシュ２０の側部に開口する樹脂連絡通路２０ｂの一端は前記樹脂通路１２に連通しており、底部に開口する樹脂連絡通路２０ｂの他端は嵌合穴１２ａの底部に穿設された樹脂通路１２ｃに連通している。
【０００９】
樹脂通路１２ｃに対向する前記支持プレート１１にはキャビティプレート４ａまで延長したノズルホルダ２５が設けられ、これらノズルホルダ２５には上端部が樹脂通路１２ｃと連通し、下端がゲート２６を介してキャビティ４に連通する樹脂通路２５ａが設けられている。さらに、ノズルホルダ２５にはバンドヒータ２７が巻装され、溶融樹脂を保温状態で成形品の底部の中央部に位置して設けたゲート２６に導くように構成されている。
【００１０】
また、前記バルブガイドブッシュ２０の軸心にはバルブ案内孔２１が形成され、このバルブ案内孔２１にはニードルバルブ２２が上下方向に摺動可能に支持されている。このニードルバルブ２２は、真直ぐな棒状体で、ノズルホルダ２５の樹脂通路２５ａを貫通して前記ゲート２６まで延長し、その下端にはゲート２６を開閉するバルブ部２２ａが形成されている。
【００１１】
前記ニードルバルブ２２の上端部は前記ベースプレート１０に設けられたエアシリンダ２３のバルブ作動用ピストン２３ａに連結され、進退駆動され、前進時は図７（ａ）に示すようにゲート２６は遮断され、後退時には同図（ｂ）に示すようにゲート２６が開放され、溶融樹脂がキャビティ４に流れ込むようになっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように構成された射出成形金型は、成形品の底部の中央部にゲート２６が設けられている。したがって、ニードルバルブ２２が後退してゲート２６が開放すると同時に樹脂通路２５ａから溶融樹脂がゲート２６を介してキャビティ４内に流れ込むが、ゲート２６は単一のポートであり、キャビティ４は成形品の形状を象った空隙であるため、溶融樹脂が均一にキャビティ４の隅々まで行き渡りにくい。
【００１３】
このため、キャビティ４を形成するキャビティコア４ｂに偏った樹脂圧力が加わり、キャビティコア４ｂが傾いて成形品に肉厚部分と肉薄部分が発生し、特に注射器のシリンジのように細長い円筒状の成形品の場合にはキャビティコア４ｂも細くなるため、キャビティコア４ｂが傾きやすく、成形品の品質にバラツキができるという問題がある。また、成形品の底部にゲート２６が位置しているため成形品の底部にゲート跡が残るという問題がある。
【００１４】
さらに、溶融樹脂を保温状態でゲート２６まで導くために、ノズルホルダ２５にはバンドヒータ２７が巻装されているために、ゲート２６部分が高温度になり過ぎ、成形サイクルが長く、生産性が劣るという問題がある。
【００１５】
また、金型本体には複数のキャビティを設けたマルチゲート式の場合、中央の溶融樹脂注入口からキャビティまでの樹脂通路の距離が一定ではなく、樹脂通路の距離が長くなるにつれて注入された溶融樹脂の圧力が低下する。したがって、一定の成形品を得るためには、溶融樹脂注入口からキャビティまでの樹脂通路の距離が長いキャビティのゲートは距離の短いキャビティよりゲート開度を広くする必要があるが、スリーブバルブの高さ調整を行ってゲート開度を微妙に調整する作業が困難で時間を要するという問題がある。
【００１６】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、ゲート部分の冷却効率が高く成形サイクルの短縮により生産性を向上できるとともに、溶融樹脂の注入によってキャビティコアが傾くことがなく、また成形品のゲート跡が残ることがなく、品質の高い成形品を成形できる射出成形金型を提供することにある。
もう１つの目的は、ゲート開度の微妙な調整が容易に行え、マルチゲート式であっても一定の成形品を得ることができる射出成形金型を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、固定金型と、この固定金型に対して進退可能な可動金型と、前記固定金型と可動金型との間に形成されたキャビティと、前記固定金型に設けられた樹脂注入口およびこれと連通する樹脂通路と、この樹脂通路に連通して設けられ溶融樹脂を前記キャビティに導く環状のゲートと、前記樹脂通路およびゲートに貫通して設けられ先端部が前記キャビティを形成するキャビティコアに係合支持された筒状のスリーブガイドニードルと、このスリーブガイドニードルの内部に軸方向に挿入されて該スリーブガイドニードルの先端近傍まで延長しており、管内部に冷却媒体の流通往路を形成し、管外部に冷却媒体の流通帰路を形成した冷却媒体流通管と、前記スリーブガイドニードルの外部に軸方向に進退自在に嵌合され前記ゲートを開閉するスリーブバルブとを具備したことを特徴とする射出成形金型にある。
【００１８】
請求項２は、請求項１の前記スリーブバルブは、基端部がバルブ作動用ピストンに螺合された進退調整部材に支持され、ゲートを開閉するスリーブバルブの先端遮断部の押切り面の調整が可能であることを特徴とする。
【００１９】
請求項３は、前記スリーブバルブを進退駆動するバルブ作動機構は、後退時のストロークを調整するストローク調整部材を有し、ゲートの開度を調整可能であることを特徴とする。
【００２０】
請求項４は、請求項１の前記キャビティコアには位置決めピンが設けられ、前記スリーブガイドニードルの先端部に前記位置決めピンに係合する係合凹部を有していることを特徴とする。
【００２１】
前述した構成の射出成形金型によれば、スリーブガイドニードルの内部に冷却媒体流通管が軸方向の略全長に亘って挿入され、管内部に冷却媒体の流通往路を形成し、管外部に冷却媒体の流通帰路を形成したため、ゲート部分を冷却媒体によって効率的に冷却できる。
【００２２】
また、ゲートが開放して溶融樹脂がゲートに流れ込み、キャビティコアに樹脂圧力が加わっても、キャビティコアがスリーブガイドニードルによって係合支持されているため、キャビティコアの傾きを防止できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、従来と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。
図１は、マルチゲート式の射出成形金型の要部を示す。図１に示すように、ノズルホルダ２５の樹脂通路２５ａにはステンレス等の金属からなる筒状のスリーブガイドニードル３１が貫通して設けられている。このスリーブガイドニードル３１は基端部はバルブ作動機構を構成するエアシリンダ２３のバルブ作動用ピストン２３ａに穿設された貫通孔３２を貫通してベースプレート１０に固定されている。
【００２４】
前記スリーブガイドニードル３１には円筒状のスリーブバルブ３３が軸方向に進退自在に嵌合されている。このスリーブバルブ３３の基端部は進退駆動用のエアシリンダ２３のバルブ作動用ピストン２３ａに固定され、先端部はゲート３０まで延長し、テーパ面からなる先端遮断部の押切り面３３ａを形成している。
【００２５】
前記スリーブガイドニードル３１の内部には図２及び図３にも示すように、冷却媒体流通管４０が軸方向の略全長に亘って挿入されている。この冷却媒体流通管４０はステンレス等の金属からなる薄肉パイプであり、スリーブガイドニードル３１の内径より細径に形成されている。そして、冷却媒体流通管４０の管内部には水などの冷却媒体を流通する流通往路４０ａが形成され、管外部、つまりスリーブガイドニードル３１の内周面との間には冷却媒体の流通帰路４０ｂが形成されている。
【００２６】
冷却媒体流通管４０の先端開口はスリーブガイドニードル３１の先端近傍まで延長しており、冷却媒体流通管４０の基端部側から供給された冷却媒体が流通往路４０ａを介して先端側のゲート３０の近傍まで流れ、先端開口から折り返して流通帰路４０ｂを介してスリーブガイドニードル３１の基端側に還流するようになっている。
【００２７】
また、前記ベースプレート１０には凹陥部１０が設けられ、この凹陥部１０ａにはブロック４１が埋設されている。このブロック４１には冷却媒体供給源（図示しない）に連通する冷却媒体供給路４２と冷却媒体帰還路４３が設けられている。そして、冷却媒体供給路４２は前記冷却媒体流通管４０の流通往路４０ａと連通し、冷却媒体帰還路４３は流通帰路４０ｂと連通している。
【００２８】
一方、前記ゲート３０は、円環状に形成されており、図２に示すように、スリーブバルブ３３の先端遮断部の押切り面３３ａでゲート３０を開閉するようになっている。さらに、スリーブバルブ３３の押切り面３３ａの角度はキャビティプレート３４ａに形成されたノズル３４のテーパ内周面３４ｂと同一角度に形成され、スリーブバルブ３３の前進時には押切り面３３ａとテーパ内周面３４ｂとが密着し、ゲート３０を確実に遮断するようになっている。
【００２９】
キャビティ３５は、例えば薄肉円筒状の成形品を成形するために形成されており、大径部３５ａと小径部３５ｂとからなり、両者は傾斜部３５ｃによって連続している。このキャビティ３５を形成するキャビティコア３６にはその頂部３６ａと同心的に貫通孔３６ｂが穿設され、この貫通孔３６ｂには位置決めピン４４が挿入されている。位置決めピン４４はキャビティコア３６の頂部３６ａより僅かに突出しており、この位置決めピン４４には前記スリーブガイドニードル３１の下端面に穿設された係合凹部４５と係合している。したがって、スリーブガイドニードル３１は位置決めピン４４によって位置決めされた状態でキャビティ３５の小径部３５ｂに挿入されており、スリーブガイドニードル３１の先端部分はコアピンを兼ねている。
【００３０】
また、位置決めピン４４にスリーブガイドニードル３１の下端面に穿設された係合凹部４５が係合していることから、位置決めピン４４によってスリーブガイドニードル３１を支持している。すなわち、キャビティコア３６は成形品の形状によって異なるが、細長い筒状成形品の場合には細長い円柱体となり、しかも基端部が固定されているだけであるため、キャビティ３５に注入される樹脂圧力によって傾く虞があるが、スリーブガイドニードル３１の先端部分がコアピンを兼ねて傾きを防止している。
【００３１】
また、スリーブガイドニードル３１及びスリーブバルブ３３が貫通する前記バルブ作動用ピストン２３ａには嵌合穴４６が設けられ、この嵌合穴４６の内周面には雌ねじ部４７が形成されている。この雌ねじ部４７には有底円筒状で、上端に鍔部４８ａを有する進退調整部材４８が螺合されている。すなわち、進退調整部材４８の外周面には雌ねじ部４７に螺合する雄ねじ部４８ａが設けられ、進退調整部材４８を回転することによりスリーブバルブ３３の進退調整ができるようになっている。
【００３２】
進退調整部材４８の底部にはスリーブガイドニードル３１を含むスリーブバルブ３３が貫通する貫通孔４９が設けられ、この貫通孔４９の開口縁にはスリーブバルブ３３の基端部に設けられたフランジ部３３ｂが係止されている。進退調整部材４８の内周面にも雌ねじ部５０が形成され、この雌ねじ部５０にはスリーブガイドニードル３１を含むスリーブバルブ３３と嵌合し、かつ前記スリーブバルブ３３のフランジ部３３ｂを押し付け固定する締付け部材５１が螺挿されている。
【００３３】
したがって、進退調整部材４８を回すことにより、バルブ作動用ピストン２３ａの嵌合穴４６に対するねじ込み深さが変化し、この進退調整部材４８に係止されたスリーブバルブ３３の進退量を調整できる。すなわち、スリーブバルブ３３を固定金型２に組み付ける際には、スリーブバルブ３３の先端遮断部の押切り面３３ａをキャビティプレート３４ａのテーパ内周面３４ｂに押し付け、ゲート３０を完全に遮断するように微妙な調整が必要であるが、この発明の場合、進退調整部材４８を回してスリーブバルブ３３の進退量を容易に微調整できる。そして、調整後においては、進退調整部材４８の雄ねじ部４８ａにロックナット５２を締め付けることにより、進退調整部材４８をロックできる。なお、隙間αは進退調整部材４８の調整ストロークである。
【００３４】
また、図４に示すように、前記進退駆動用のエアシリンダ２３の前部には第１のポート５３が設けられ、後部には第２のポート５４が設けられ、第１と第２のポート５３，５４の間にバルブ作動用ピストン２３ａのフランジ部２３ｂが位置するようになっている。したがって、第１のポート５３からエアシリンダ２３にエアーを供給することにより、バルブ作動用ピストン２３ａが後退し、第２のポート５４からエアシリンダ２３にエアーを供給することにより、バルブ作動用ピストン２３ａが前進するようになっている。
【００３５】
そして、バルブ作動用ピストン２３ａのフランジ部２３ｂにおける背面側には後退時のストロークを調整するストローク調整部材５５が設けられている。このストローク調整部材５５はプレートからなり、肉厚の異なる複数種類のストローク調整部材５５を用意し、選択的にフランジ部２３ｂに固定することにより、バルブ作動用ピストン２３ａの後退時のストロークａを調整できる。すなわち、スリーブバルブ３３の後退時におけるノズル３４のテーパ内周面３４ａに対する押切り面３３ａの間隔を図５（ａ）に示すように狭い間隔ｂにしたり、図５（ｂ）に示すように広い間隔ｃにすることができる。
【００３６】
したがって、金型本体には複数のキャビティを設けたマルチゲート式の場合、中央の溶融樹脂注入口からキャビティまでの樹脂通路の距離が一定ではなく、樹脂通路の距離が長くなるにつれて注入された溶融樹脂の圧力が低下する。したがって、一定の成形品を得るためには、溶融樹脂注入口からキャビティまでの樹脂通路の距離が長いキャビティのゲートは距離の短いキャビティよりゲート開度を広くする必要があるが、前述したように、肉厚の異なる複数種類のストローク調整部材５５を用意し、選択的にフランジ部２３ｂに固定することにより、バルブ作動用ピストン２３ａの後退時のストロークａを調整できる。
【００３７】
したがって、溶融樹脂注入口からキャビティまでの樹脂通路の距離が長いキャビティのゲートは、肉厚の薄いストローク調整部材５５をセットし、スリーブバルブ３３の後退時におけるノズル３４のテーパ内周面３４ａに対する押切り面３３ａの間隔を広く（ゲート開度を大きく）し、逆に溶融樹脂注入口からキャビティまでの樹脂通路の距離が短いキャビティのゲートは、肉厚の厚いストローク調整部材５５をセットし、スリーブバルブ３３の後退時におけるノズル３４のテーパ内周面３４ａに対する押切り面３３ａの間隔を狭く（ゲート開度を小さく）できる。
【００３８】
次に、前述のように構成された射出成形金型の作用について説明する。射出成形機のノズルから溶融樹脂注入口に溶融樹脂を射出すると、溶融樹脂はホットランナーマニホールド１３の樹脂通路１２を介して樹脂通路２５ａに導かれ、さらにノズル３４の順に導かれるが、ノズル３４のテーパ内周面３４ｂとスリーブバルブ３３の押切り面３３ａとが密着してゲート３０が遮断されているため溶融樹脂はノズル３４部分で止まっている。
【００３９】
そこで、バルブ作動用ピストン２３ａを作動してスリーブガイドニードル３１をガイドとしてスリーブバルブ３３を後退させると、押切り面３３ａがゲート３０から離れ、円環状のゲート３０が開口して樹脂通路２５ａの内部の溶融樹脂はゲート３０を介してキャビティ３５に充填される。このとき、キャビティ３５に注入される樹脂圧力が、スリーブガイドニードル３１の先端部に加わるが、ゲート３０は円環状であり、しかもスリーブガイドニードル３１は位置決めピン４４によって支持されているため、傾くことはなく、キャビティ３５に均一に溶融樹脂が流れる。
【００４０】
所定量の溶融樹脂の充填が完了すると、バルブ作動用ピストン２３ａが作動してスリーブバルブ３３が前進し、ノズル３４のテーパ内周面３４ｂとスリーブバルブ３３の押切り面３３ａとが密着してゲート３０が遮断される。
【００４１】
したがって、圧力損失がなく、成形サイクルを高めることができる。またゲート３０が円環状であり、成形品の端面から注入しているために成形品のゲート跡が残ることがなく、品質の高い成形品を成形できるという効果がある。
【００４２】
また、このとき、冷却媒体供給路４２から水からなる冷却媒体が冷却媒体流通管４０の流通往路４０ａを流通し、先端側のゲート３０の近傍まで流れ、先端開口から折り返して流通帰路４０ｂを介してスリーブガイドニードル３１の基端側の冷却媒体帰還路４３に還流するため、スリーブガイドニードル３１は冷却媒体によって冷却され、しかも冷却媒体は先端側のゲート３０の近傍まで流れるためゲート３０を効率的に冷却することができる。
【００４３】
図６は得られた成形品を示し、同図（ａ）は注射器のシリンジであり、同図  （ｂ）は筒状体である。これらの成形品Ａはその端面から矢印で示すように樹脂が注入されるため、成形品Ａの外周面にはゲート跡が残らない。成形品Ａの端面Ｂには環状ゲートによる環状ゲート跡がある程度残るが、端面Ｂであるため目立たないと共に、成形品Ａの形状の一部に見える。同図（ｃ）はスリーブガイドニードル３１の先端部がキャビティコアの役目をして成形品Ａの内周面を形成した成形品Ａを示したものであり、スリーブバルブ３３の先端面が成形品Ａの端面を形成してゲート跡が残らないようにしたものである。
【００４４】
なお、前記実施形態においては、冷却媒体として水を使用しているが、エアーを供給して冷却するようにしてもよい。また、前記実施形態においては、マルチゲート式の射出成形金型について説明したが、ダイレクトゲート式射出成形金型にも適用できる。
【００４５】
【発明の効果】
この発明は、前述の如く構成したから、ゲート部分の冷却効率が高く成形サイクルの短縮により生産性の向上を図ることができる。また、溶融樹脂の注入によってキャビティコアに樹脂注入圧力が加わってもキャビティコアが傾くことがなく、樹脂が均一にキャビティ内に流入し、圧力損失も少なく、バラツキのない品質の高い成形品を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す射出成形金型の要部の縦断正面図。
【図２】図１のII部分を拡大して示す進退調整部材の説明図。
【図３】図１のIII 部分を拡大して示すゲートの押切り面部分の説明図。
【図４】図１のII部分を拡大して示すストローク調整部材の説明図。
【図５】図１のIII 部分を拡大して示すゲート開度調整の説明図。
【図６】得られた成形品の縦断側面図。
【図７】従来の射出成形金型を示し、（ａ）は遮断状態の縦断正面図、（ｂ）は開放状態の縦断正面図。
【符号の説明】
２…固定金型
３…可動金型
２５ａ…樹脂通路
３０…ゲート
３１…バルブガイドニードル
３３…スリーブバルブ
３５…キャビティ
３６…キャビティコア
４０…冷却媒体流通管
４８…進退調整部材
５５…ストローク調整部材
【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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