(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズル(1)を備えた射出金型機械に使用するためのバルブ・ゲート装置(11)であって、
摺動レール部材(22)と、
前記レール部材(22)に着脱自在に結合されている、複数の個別レール・インサート(20)と、
から成り、前記摺動レール部材(22)は、前記レール・インサートを開位置と閉位置との間で移動させ、前記複数の個別レール・インサート(20) は前記レール部材(22)に個別に結合されており、前記レール部材（22）は複数のノズル・ゲート(13)にまたがっているバルブ・ゲート装置(11)。
【請求項２】
前記レール・インサート(20)が前記レール部材(22)とは異なる材料から作製される、請求項１に記載のバルブ・ゲート装置(11)。
【請求項３】
前記レール・インサート(20)が、保守の間、前記レール部材(22)中に保持される、請求項１に記載のバルブ・ゲート装置(11)。
【請求項４】
前記レール・インサート(20)が、ノズル(1)を閉じるナイフ・エッジを有する、請求項１に記載のバルブ・ゲート装置(11)。
【請求項５】
前記レール・インサート(20)が、前記レール部材(22)に対して移動可能である、請求項１に記載のバルブ・ゲート装置(11)。
【請求項６】
前記複数のレール・インサート(20)が、それぞれの複数のノズル(1)を閉じる前記レール部材(22)に結合されている、請求項１に記載のバルブ・ゲート装置(11)。
【請求項７】
前記レール・インサート(20)が、前記レール部材(22)とノズル(1)の間に配置されている、請求項１に記載のバルブ・ゲート装置(11)。
【請求項８】
前記レール・インサート(20)を前記レール部材(22)中の開口に結合し、前記開口の内部で移動可能な、前記レール・インサート(20)上の結合部材をさらに備える、請求項１に記載のバルブ・ゲート装置(11)。
【請求項９】
ノズル(1)がその一方の側に凹部を有し、前記レール・インサート(20)がノズル(1)凹部内で移動する、請求項１に記載のバルブ・ゲート装置(11)。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、射出金型で使用するためのバルブ・ゲーティング装置に関する。さらに詳細には、本発明は、射出成形ノズルから型穴に溶融材料が流入するのを横方向にゲーティングする装置に関する。
【０００２】
（発明の背景）
射出成形の分野では、金型を冷却し、切開して、成形部分を取り出すことができるように、型穴中に溶融材料が流入するのを阻止するために何らかの手段を備えねばならないことが知られている。このような阻止を実現する１つの方法は、バルブ・ゲーティングによるものであり、機械的手段を使用して型穴に射出される材料の流入を阻止する。
【０００３】
横方向バルブ・ゲーティングは、開発されたバルブ・ゲーティングの１つのタイプである。横方向バルブ・ゲーティング・システムでは、バルブ部材が、流れを遮断またはゲートを通過させるように、ゲートの前または後でメルト・フローを横切って移動する。いくつかの横方向バルブ・ゲーティング・システムは、バルブ部材として打抜きまたは機械加工（一体型）レールを使用するのが一般的である。しかし、一体型レールにはいくつかの問題および欠点がある。例えば、レールのトップ・ゲートにはレール全体の全切断力が掛かっているので、一体型レールは、ゲート部分全体に疲労破損を被る。疲労破損は、一体型レール設計の肉薄部分のために、レール型締め部分全体にもみられる。さらに、レール負荷および一体型設計の結果として、高い応力集中がゲートの角にみられる。
【０００４】
一体型レール設計のゲーティング・システムに関する別の問題は、後続のゲート・パッド・ポストとレール・ゲートの対の間で、レール・ゲートの位置合せを実現する際の難しさである。一体型のレール設計は、結合する過剰な駆動力によって、レールのずれおよびレールの早期故障を引き起こす、レール・ゲートに対する過剰な側部負荷を誘発する。
【０００５】
また、その主題が本明細書に参照として組み込まれている、本願出願人による係属中の米国特許出願第09/036,132号、第09/377,996号、第09/372,174号及び第09/030,593を参照のこと。これらの出願で引用された従来技術は、本明細書に参照として組み込まれている。一体型レール設計を利用する横方向ゲーティング・システムに存在する問題および欠点を減らすあるいは解消する、射出成形作業で使用するための装置を備えることが望ましい。
【０００６】
（発明の概要）
本発明の一目的は、射出成形作業で使用するための新規なバルブ・ゲーティング装置を提供することである。
【０００７】
本発明の一態様によれば、メルト・チャネルとノズル・ゲートを有し、ノズル・ゲートと型穴の間に配置されている射出金型ノズル組立体のためのバルブ・ゲーティング装置であって、
少なくとも１つのシャッターであって、前記シャッターが前記ノズル・ゲートから溶融材料が流れるのを阻止する第１位置と、前記ゲートが前記型穴と流体連通する第２位置との間で移動可能であり、レール部材に着脱自在に固定されているシャッターと、
前記第１と第２位置の間で、前記ノズル・ゲートを通過するメルト・フローの方向に対して実質的に垂直に、前記レール部材を移動させる手段とを備えるバルブ・ゲーティング装置が提供される。
【０００８】
本発明は、一体型レール設計に存在する疲労破損の問題を事実上解消する。レールのトップ・ゲートにレール全体の全切断力が掛かる打抜きレール設計の場合と異なり、本発明のインサート設計では、単一のインサートが、単一のゲートについて切断負荷（力）を担う。また、インサート設計の「浮動」態様によって、レール上の後続のゲート間の側部負荷が解消され、したがってレールのゲート部分全体の疲労破損をなくす。さらにレール・クランプ端部の設計によって、より大きな加締めの自由度が可能になり、クランプ部分全体の疲れ負荷を軽減し、したがってその部分の疲労破損がなくなる。本発明はまた、動作中に剛性の「キャリヤ」部分に全切断力が掛かり、かつレールの剛性の「キャリヤ」部分の断面および形状が、一体型レールとかなり異なるので、後続のゲート間でレールの引っ張りが事実上なくなる。レールの引っ張りがなくなるので、後続のゲート間の累進的なゲート間隔を設計する必要性もなくなり、これによって製造コストの削減となる。さらに、インサート中のゲート・パッド・ポストおよびゲート開口に対する製造公差が大きくなるので、さらに製造コストが削減できる。
【０００９】
本発明の他の利点は、構成要素の保全性および耐用寿命に関する。設計上の理由で、レール全体の位置を再調整する必要もなく、個々のインサートを簡単に交換することができる。一体型の設計では、たった１つのゲート箇所が損傷しただけでも、レール全体を交換し、かつ手作業で調整し直さねばならない。交換可能なインサート設計によって、交換および保守費用がかなり削減される。さらに、一体型設計では、ある限られたサイクル数を経過すると破損が発生しがちであったので、本発明の耐用寿命は、一体型設計のそれよりも遥かに長い。更に、このインサート設計によって、レール自体と異なる材料でインサートを作製することができる。先行の実施形態では、レール自体がチャネルを開閉する要素であったので、このような特徴を備えることができなかった。
【００１０】
次に、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を例としてのみ説明する。
【００１１】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
図１から３は、摺動レール（キャリア・レール）１１が、個々のホット・ランナー・ノズル・ゲートに局在するレール・インサート１２（シャッター）に係合して、そのレールの動きによって、レール・インサート１２が、ホット・ランナーから型穴のゲート入口までのメルト・フロー・チャネルを開閉するようになっている一実施形態を示す。図１を参照すると、ホット・ランナー・ノズル本体１が、メルト・フロー・チャネル２を内蔵して、断熱スリーブ４を介してホット・ランナー・インサート３内に据え付けられ、かつばねスタック１９を介してマニフォールド・プレート６内にも位置する。ノズル本体１は、典型的には耐高温性材「Ｖｅｓｐｅｌ」製の断熱インサート５によってレール・インサート１２から離間されている。ホット・ランナー・インサート３は、ねじ７によってマニフォールド・プレート６に固着してある。型穴８およびゲート・インサート９は、図示されていない手段によって型穴プレート１０内に保持されている。型穴プレート１０は、図示されていないねじによってマニフォールド・プレート６に着脱自在に固定され、前記ねじを外すと、金型が機械の中に入ったままで、摺動レール１１およびレール・インサート（ナイフまたはブレード）１２を保守することができるように、これらのプレートを分離することができる。
【００１２】
図１は、部品を成形するために、メルトが、ノズル内のチャネルからゲート１３を介して型穴８に流入できるように、ゲート開位置にあるレール・インサート１２を示す。バックアップ・インサート１４ａを使用してレール・インサート１２の開位置を制御する。図２は、その閉位置を示す。摺動レール１１が移動されており、かつレール・インサート１２上のタング１４（そのレールに対応するスロット中に係合されている）が、レール・インサート１２を移動させてチャネルを閉じる。レール・インサート１２の最先端には、メルト・フロー・チャネル１５内部の樹脂を切断するための「ナイフ状」のエッジが備わっている。したがって、レール・インサート１２の機能は、射出成形のサイクルとサイクルの間に、高温のメルト流を成形部品から切断し、かつ型穴／ゲート部分を高温のメルトから封止することである。図３は、この組立体の構成要素の詳細図を示す。
【００１３】
本発明は単一ノズル組立体で使用することができるが、複数のノズル組立体を使用することになる多穴または大型の単一穴金型で、最も有用であろうと考える。したがって、このレール設計は、単一摺動レール１１中に保持される任意の数のレール・インサート１２を備えることができる。摺動レール１１は、ホット・ランナーの動作中に、個々のレール・インサート１２を支持かつ保持し、さらにその動きを助長するように機能する。摺動レール１１は、ホット・ランナー内部で、垂直または水平に装着することができる。レール１１とランナー・インサート３の間のクリアランスは、１インチの１０００分の１と１０００分の３の間にあることが好ましく、１インチの１０００分の２がより好ましい。摺動レール１１の直線的な動きは、レール端部に装着した外部装置によって与えられ、それによってレールの機能が助長される。当業者には明らかとなるように、摺動レール１１に直線的な動きを与える外部装置は、空気圧ピストンおよび弾性ばね手段などの任意の知られた手段でよい。
【００１４】
レールによって動かされる、それぞれのゲートに局在するレール・インサート１２を使用することによって、ホット・ランナー・インサート３に対するレール・インサート１２の位置合せをより簡単に実行することができる。プラスチックの漏出を最小限にするために、つかえを引き起こさずにクリアランスを最小限にすることが望ましい。レール・インサート１２は、その局在するホット・ランナー・インサート３中に位置しているので、漏出を最小限にするために、レール・インサート１２の側部とホット・ランナー・インサート３内の凹部１６の対応する側部の間で、その滑りばめクリアランスを厳密に制御することができる。レール・インサート１２上のタング１４とそれが係合するレール内の対応する穴１７の側部との間にクリアランスがあることが好ましい。そのクリアランスは、各側部当たり１インチの１０００分の１２と１０００分の４０の間であることが好ましく（図１のＣｌおよびＣｒを参照）、各側部当たり１インチの１０００分の２０がより好ましい。このクリアランスによって、多レール・インサート１２に対して、レールが多穴金型内で「浮動する」ことが可能になり、それによって、インサートの封止能力を備えずに、インサート１２を駆動する動作を助長する。さらに、「浮動」インサート設計によって、レール・インサート１２は、ポストおよびゲート構造と個々に自己位置合せが可能になり、かつブレードとゲート・パッド・ポストの間の側部負荷力がなくなる。
【００１５】
別の利点は、レール１１とは異なる材料からレール・インサート１２を製作できることである。先行の実施形態では、レール自体が、チャネルを開閉する要素であったので、この特徴を備えることができなかった。本発明では、レール・インサート１２が、閉じるときにその切断作用を増強するように、肌焼鋼から製作される。しかし、セラミックスなどの圧縮に強い様々な材料のインサートを使用することもできよう。それに対して、レールは、その動作に適正な引っ張り強度が備わるように、ばね鋼などの様々なタイプの工具綱から製作することができる。
【００１６】
図４から７は、本発明の好ましい一実施形態を示す。この構成では、レール・インサート２０が摺動レール２２中の切欠き２１内に位置しかつ保持されている。これは金型のノズル部分を保守するときに有用である。先行の実施形態では、レール・インサート１２が、摺動レール１１とホット・ランナー・インサート３の間に閉じ込められていた。金型が機械に装着されたままで、摺動レール１１を取り外していたら、すなわち表面「Ａ−Ａ」を垂直方向に位置合せするとき、小さなレール・インサート１２が脱落していた危険性がある。この好ましい実施形態では、レール・インサート２０は、金型が機械の中にあるときに保守を行う間、レールを、そのインサートも含めて、１つの組立体として取り扱うことができるように、保持具２３によってレール２２中に保持されている。この実施形態では、レールを、先行の実施形態よりも肉厚に作製することができ、信頼度を高めるためにより強固な構造を備えることが可能になる。
【００１７】
図８から１０は、摺動バルブ・ゲートを使用する４８穴の金型配置に関する様々なホット・ランナーの平面図を示す。上に列挙した本願出願人による係属出願は、直接作用シリンダまたは各種の回転ドライバまたはカムなどによりレール機構を始動することができると示唆している。図８は、シリンダ３０によって駆動されたアームが、シャフト３２を回転させ、そのシャフトが、ギヤおよびラック３３を介して各レール３４を動かすのを示す。この実施形態では、レールが動くとき、それが常に緊張状態にあるように、交互にシリンダ３０および３５を動作させることによって、レールをそれぞれの方向に引っ張る。図９は、さらに別の代替形態であるが、そこではレールの長さは半分であり、各レールは２つの金型を提供するだけであり、また従来の動力手段により駆動される共通駆動軸を介してまとめられている。図１０は、さらに別の代替形態であるが、そこでは図９の短いレールがカムを介して中央部分で連結され、中央シャフト４０が平行移動してレールをそれぞれの方向に動かす。ここでは４８穴の金型を使用してこれらの実施形態を例示するが、レール駆動の原理は、任意の数の型穴に適用可能である。
【００１８】
多穴の金型に関する好ましいレール配置が図１１に示されている。ここでは、レールが金型の長さ全体に延び、それにより４８個のバルブ・ゲートを動作させるのに４つのレールが必要なだけである、すなわちそれぞれのレールごとに１２のゲートとなる。この図では、レール５０が、様々な代替連結部の実施形態５２によって、それらのアクチュエータ連結部５１にそれぞれ取り付けてある。
【００１９】
図１２は、１−４で番号を付した４つの他のレール及びインサートの実施例を示す図である。図１２−１、１２−２、１２−３及び１２−４は、１−４で番号を付した図１２の他のレール及びインサート実施例の拡大図である。
【００２０】
図１２−１は、連続的な配置を形成するため取り外し可能なピンによってリンクされた、各金型ゲートに対して一つの、個別リンク（インサート）を備えたレールを示す。各端部にはアクチュエータがあり、開閉及び閉止操作共にレールを引っ張ることを伴う。それにより、移動するときにリンクアッセンブリが常に張力下にあることを保証する。この実施例では、インサートは金属の打ち出しにより非常に安価に作られる。
【００２１】
図１２−２は、ゲート閉止領域を比較的薄く維持する間に力を付加するため局所的に厚くされた側面を有するインサートのない単一の一体型レールを示している。個々のゲートにおける配列問題が問題となるので、これは好ましい実施例ではない。
【００２２】
図１２−３は、レール内に内挿されたアクチュエータ及びインサートに取り付けられており、その端部で接続された２本の平行レールを示している。この実施例は、各インサートに対して間隔を空けた衝合として作用し、それによりそのゲートに関してインサートを配置するため、所定の間隔でレールに横方向で接続したピンを有する図１２−４により改良されている。ピンは取り外し可能であるので、インサートは容易に交換できる。
【００２３】
図１３は、先に開示した図４および５を示す。しかし、図１３は、開および閉の両位置にある図４および５の実施形態を示す。
【００２４】
図１４は、インサートに関する１つの代替保持クランプを示す。図１５は、１つの代替クランプ構成とレールの組立体を示す。インサート１５０が、交差部品１５１とレール交差部材１５２の間に加締められている。
【００２５】
図１６は、レールに関する４つの代替断面を示すが、強度のために、レールをどのように局部的に肉厚にできるのか、あるいはゲート・インサートに必要な特徴を最適化するために、レールをどのような外形にして、ゲート・インサートをそれに対応して変更することができるかを示す。
【００２６】
図１７および１８は、レール内にインサートを保持するための２つの代替留め具を示す。図１７はゲート開位置を示し、図１８はゲート閉位置を示す。一方の代替留め具は、標準的なばね座金１７０であり、他方が割りリング１７１である。両方の留め具が、入込み穴にパチンと嵌入し、その穴によって、留め具の一部が、インサート１７２を堅固に押さえ付け、かつレールがポスト１７３との自己位置合せを妨げないで、レール内のその入込み中に留まることが可能になる。
【００２７】
本発明の以上の説明は、本発明の例であることを意図するものである。それに添付する特許請求の範囲によってのみ定義される本発明の範囲から逸脱することなく、当業者なら改変および変更をそれに実施することができよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  摺動バルブ・ゲートが開位置にある、ホット・ランナー・ノズル組立体の断面図である。
【図２】  摺動バルブ・ゲートが閉位置にある、ホット・ランナー・ノズル組立体の断面図である。
【図３】  １個のゲートに関する、摺動ゲート組立体の構成要素の部分を示す図である。
【図４】  好ましい実施形態に関する、レール組立体のアクチュエータ取付け手段の断面および平面図である。
【図５】  好ましい実施形態に関する、ホット・ランナー・インサート、ゲート・インサートおよびレール組立体の断面および平面図である。
【図６】  保持具を３つの直交する方向から見たところを示す図である。
【図７】  レール・インサート・「ナイフ」を３つの直交する方向から見たところを示す図である。
【図８】  各レールが４つの型穴に延在する横方向に装着したレールを使用する４８穴の型穴平面図である。
【図９】  各レールが２つのキャビティに延在する横方向に装着したレールを使用する４８穴の型穴平面図である。
【図１０】  各レールが２つのキャビティに延在しかつ隣接するレールに結合した横方向に装着したレールを使用する４８穴の型穴平面図である。
【図１１】  各レールが１２のキャビティに延在する長手方向に装着したレールを使用する４８穴の型穴平面図である。
【図１２】  １−４で番号を付した４つの他のレール及びインサートの実施例を示す図である。
【図１２−１】  図１２のレール及びインサート実施例の拡大図である。
【図１２−２】  図１２のレール及びインサート実施例の拡大図である。
【図１２−３】  図１２のレール及びインサート実施例の拡大図である。
【図１２−４】  図１２のレール及びインサート実施例の拡大図である。
【図１３】  開位置と閉位置にある、図４および５の実施形態を示す図である。
【図１４】  インサートに関する１つの代替保持クランプを示す図である。
【図１５】  １つの代替クランプ構成とレールの組立体を示す図である。
【図１６】  レールに関する４つの代替断面を示す図である。
【図１７】  ゲート開位置におけるレール中にインサートを保持する２つの代替固定具を示す図である。
【図１８】  ゲート閉位置における図１７の同じ２つの代替固定具を示す図である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１２−１】
0003908537.tif 000014
【図１２−２】
0003908537.tif 000015
【図１２−３】
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【図１２−４】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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