(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティに通ずるゲートまで溶解物を運ぶための冷却鋳型内に固定された少なくとも１つの加熱ノズルを有する射出成形ホットランナ装置と、環状に形成された少なくとも一つの冷却コアとを備えた射出成形装置において、
冷却コアは、本体部と中央孔と前方部分とを有し、前方部分は冷却コアの前方部分の周囲に広がるキャビティの少なくとも一部分の一側面を形成する外側面を含み、冷却コアは、冷却コアの中央孔内に延びる中央冷却管を有し、冷却管と周囲の冷却コアの本体部との間に第１の環状空間が形成され、中央冷却管は、冷却コアの前方部分の内側に設けられ、冷却管の内側と、冷却管の外側の第１の環状空間とを連通する開口前方端を含み、冷却コアを冷却するために冷却液の巡回路が冷却管の内側そして冷却管の外側の第１の環状空間に沿って形成され、
少なくとも１つの冷却コアの前方部分が、前方部分の内側から前方部分の外側へ向けて延び所定間隔をおいて配置された多数の開口部を含み、それらの開口部は冷却液巡回路の一部を形成し、各開口部は内方端と外方端とを含み、
各開口部の内方端は冷却管の開口前方端に隣接してそこからの冷却液を受容するように配置され、
各開口部の外方端は、後方および内方に延びる冷却液流れ手段によって、冷却管とその周囲の冷却コアの本体部との間の後方に延びる第１の環状空間に接続されていることを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
前方部分の内側から前方部分の外側へ向けて延び所定間隔をおいて配置された開口部は、放射状に延びる孔であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項３】
後方かつ内方に延びる冷却液流れ手段は、多数のＬ型ダクトを有し、各Ｌ型ダクトは後方端と内方端とを含み、後方端は放射状に延びる孔の１つの外方端に接続されており、内方端は冷却管と冷却コアの周囲の本体部との間の後方に延びる第１の環状空間に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の射出成形装置。
【請求項４】
少なくとも１つの冷却コアの前方部分は、環状に形成された冷却コアのうち実質的に最も大径となる頭部からなっていることを特徴とする請求項３に記載の射出成形装置。
【請求項５】
後方かつ内方に延びる冷却液流れ手段は、放射状に延びる孔の外方端から後方端まで後方に延びる第２の環状空間と、第２の環状空間の後方端から冷却管と冷却コアの周囲の本体部との間で後方に延びる第１の環状空間まで内方に放射状に延びる空間とを有することを特徴とする請求項４に記載の射出成形装置。
【請求項６】
少なくとも１つの冷却コアは、冷却コアの前方部分を形成するために一体的に本体部に載った挿入部材を有しており、挿入部材は、挿入部材の内側から挿入部材の外側へ向けて延び所定間隔をおいて配置された多数の開口部を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項７】
挿入部材の内側から挿入部材の外側へ向けて延びる所定間隔をおいて配置された開口部は、放射状に延びる孔であることを特徴とする請求項６に記載の射出成形装置。
【請求項８】
挿入部材は、全体に平たい前面端と、環状の内壁を有する本体部の一部に適合する全体に環状の外側面と、を有しており、
後方かつ内方に延びる冷却液流れ手段は、挿入部材の環状外側面と平たい前面端に所定間隔をおいて配置された複数のＬ型溝を有し、各Ｌ型溝は後方端と内方端とを含み、後方端は放射状に延びる孔の１つの外方端に接続されており、内方端は冷却管と冷却コアの周囲の本体部との間の後方に延びる第１の環状空間に接続されている、ことを特徴とする請求項７に記載の射出成形装置。
【請求項９】
少なくとも１つの冷却コアの前方部分は、環状に形成された冷却コアのうち実質的に最も大径となる頭部からなっていることを特徴とする請求項８に記載の射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は広くは射出成形に関し、特には延長コアの前方部分に設けられ所定間隔をおいて配置された開口部から冷却液を循環させることによって与えられる改良冷却部を有するホットランナ装置に関している。
【０００２】
【従来の技術】
ホットランナ射出成形システムの周期時間はキャビティの冷却作用を改良することによって短縮され得る。ほんの１秒の周期時間の短縮が、何百万あるいは何十億という成形するような多量生産の応用例においては極めて重要である。１９９２年３月１０日発行のゲレートの米国特許第５０９４６０３号に示されているように、冷却水をコア内の中央冷却管を通して循環させる冷却コアを有する鋳型を提供することが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これは多くの応用にとって満足のいくものであったが、溶解物が固化するのを待って射出のために鋳型が開放されるまでの成形周期において、まだかなりの遅延がある。冷却コアの前方成分はキャビティの一部を形成するので、冷却作用の改良は、冷却コアの前方部分の構造的強度を過度に減少されることなく達成されなければならない。
【０００４】
よって、本発明の目的は、キャビティの冷却作用を改良すべく冷却液が循環されるように前方部分に所定間隔をおいて配置された開口部を有する冷却コアを提供して先行技術の欠点を少なくとも部分的に克服することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的のために、その特徴の１つとして、本発明は、キャビティに通ずるゲートまで溶解物を運ぶための冷却鋳型内に固定された１以上の加熱ノズルを有する射出成形ホットランナ装置を提供する。その鋳型は、延長本体部、中央孔、前端部を有する１以上の冷却コアを有している。冷却コアは前方部分を有しており、この前方部分は冷却コアの前方部分の周囲に広がるキャビティの一側面を形成する外側面を有している。冷却コアは、その中央孔内に延びる中央冷却管を有している。このため冷却管と周囲の本体部との間には第１の環状空間が形成される。
【０００６】
中央冷却管は、冷却コアの前方部分の内側に、開放前方端を有している。このため、冷却コアを冷却するために冷却液の巡回路が、冷却管の内側そして冷却管の外側の第１の環状空間に沿って形成される。少なくとも１つの冷却コアの前方部分が、外方へ延び所定間隔をおいて配置された多数の開口部を有するような改良もある。そのような開口部は冷却液巡回路の一部を形成している。各開口部は内方端と外方端とを有している。各開口部の内方端は、冷却管の開口前方端に隣接してそこからの冷却液を受容するように配置されている。
【０００７】
各開口部の外方端は、後方および内方に延びる冷却液流れ手段によって、冷却管とその周囲の冷却コアの本体部との間の後方に延びる第１の環状空間に接続されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のさらなる目的と利点は、添付の図面とともに、以下の記述から明らかになる。
【０００９】
図１は、本発明の第１の実施の形態による冷却コアを示す、多キャビティ射出成形システムの部分断面図である。
【００１０】
図２は、図１の冷却コアの拡大断面図である。
【００１１】
図３は、図２の３−３線断面図である。
【００１２】
図４は、冷却コアの本体部分に取付けるための所定位置の挿入部を示す分解投影図である。
【００１３】
図５は、ろう付けによって組立てられた冷却コアの断面図である。
【００１４】
図６は、本発明の第２の実施の形態による冷却コアの挿入部と本体部分とを示す、図４と同様の投影図である。
【００１５】
図７は、本発明のさらに別の実施例の同様の投影図である。
【００１６】
図８は、このさらに別の実施例による冷却コアの断面図である。
【００１７】
図９は、図８の９−９線断面図である。
【００１８】
多キャビティホットランナ射出成形システムまたは装置の一部を示す図１が、最初に参照される。図１のシステムまたは装置において、溶解路１０が溶解物分配マニホルド１２内で分岐しており、それぞれ熱ノズル１４を経てキャビティ１８に通ずるゲート１６に熱溶解物を運ぶようになっている。
【００１９】
鋳型２０の形状は応用次第であるが、この場合では、ノズル１４を相互に連結する溶解物分配マニホルド１２が中央設置リング２６と隔離弾性スペーサ部材２８とによってノズル保持プレート２２と背面プレート２４との間に取付けられている。図示されているように、この場合、積層電気加熱部材３２によって加熱される溶解物分配マニホルド１２と冷却管３４を通過する冷却水を注入することによって冷却される周囲のノズル保持プレート２２および背面プレート２４との間に、隔離空気スペース３０が設けられている。
【００２０】
各ノズル１４は、ノズルプレート２２内の開口部３６を通過して延びており、後部端３８を有している。後部端３８は、溶解物分配マニホルド１２の前面４０に隣接している。溶解物分配マニホルド１２は、溶解路１０が延伸する中央孔４４の周囲に設けられた電気加熱部材４２によって加熱される。
【００２１】
ノズル１４は、前方に延びるフランジ部４６を有しており、ノズル１４と周囲の鋳型２０との間に隔離空気スペース５０を有するようにノズル１２を配置するために、フランジ部４６はノズル保持プレート２２内の環状シート４８上に載っている。
【００２２】
この場合、２つの部材からなるノズルシール５２が、直線状ゲート１６に通ずる各ノズルの前方端５４に取付けられている。
【００２３】
図１に示すように、鋳型２０は、キャビティ保持プレート５６を有している。このキャビティ保持プレート５６には穴５８が貫通しており、各ノズル１４と一直線上にキャビティ挿入部材６０を受容するようになっている。１９９５年８月２２日に発行されたゲレートの米国特許第５，４４３，３８１号に記述されているように、そのキャビティ挿入部材６０は、キャビティ１８の一面を形成するように成形された前面６２を有している。各キャビティ挿入部材６０は、入口６４から曲がり路６６を経て出口６８に流れる冷却水によって冷却される。
【００２４】
キャビティ１８の他面は、本発明による冷却コア７４の前方部分または頭部７２の外側面７０によって形成されている。冷却コア７４は、本実施例では冷却コア７４の残りの部分より実質的に大径の前方部分または頭部７２を有する延長本体部７６を有している。
【００２５】
図示の形状においては、キャビティ１８の薄い部分７７は、キャビティリング７８とストリッパリング８０の間に延びている。キャビティリング７８は、コア７４の本体部７６の周囲に延びるコアガイド８２によって所定の位置に保持されている。ストリッパリング８０はストリッパプレート８６内の開口部８４内に受容されている。
【００２６】
図２および図３に示すように、冷却コア７４の延長本体部７６は頭部７２内に延びる中央孔８８を有している。冷却管９０が、延長本体部７６内の中央孔８８を通って、頭部７２内の開口前方端９２に延びている。冷却管９０の前方端９２はネジが切られ、前方部分または頭部７２内の中央孔８８のネジ部９４とネジ結合している。冷却管９０は中央孔８８よりも実質的に小径であり、このため冷却管９０と冷却コア７４の周囲の本体部７６との間には延長環状空間９８が形成されている。
【００２７】
冷却コア７４の延長本体部７６の前方部分または頭部７２には、外径方向に延びる多数の放射状孔１００が周方向に等間隔に設けられている。各放射状孔１００は、外方端１０２と、中央孔８８から延びて冷却管９０の開口前方端９２と隣接する内方端１０４とを有している。
【００２８】
図示されている実施例においては、頭部７２が８つの放射状孔１００を有しているが、他の実施例において異なる数であってもよい。冷却コア７４の頭部７２はまた、等しい数の前方に延びるＬ型ダクト１０６を有している。このＬ型ダクト１０６の各々は、後方端１０８と内方端１１０とを有している。各Ｌ字ダクト１０６の後方端１０８は、放射状孔１００の１つの外方端１０２と接続しており、各Ｌ字ダクト１０６の内方端１１０は、冷却管９０と冷却コア７４の周囲の本体部７６との間の環状空間９８と接続している。このため、図２の矢印に示すように、コア７４は、水が冷却管９０を通り、放射状孔１００を通って放射状に外方へ流れ、頭部７２に沿ってＬ型ダクト１０６を通って戻り、冷却管９０の周囲の環状空間９８に沿って流れるような、好適な冷却液のための巡回路１１２を有している。もちろん、他の実施例においては、巡回路を通る流れの方向は反対向きであり得る。
【００２９】
図４および図５は、本発明による冷却コア７４の製造方法を示している。まず、挿入部材１１４と延長本体部７６とがＨ１３ツールスチールのような好適な材料で製造される。他の実施例では、挿入部材１１４は、さらに冷却作用を改良するためにベリリウム銅合金のようなより熱伝導度の良い材料で製造され得る。
【００３０】
図示されているように、本実施例では、挿入材料１１４は、上方に延びる柄部１１８と、より大径の環状フランジ部１２２から前方に延びる環状部１２０とを有するように製造される。環状部１２０は、冷却管９０の開口端９２を受容する頭部７２内の中央孔８８のネジ部９４に隣接して外方に延びる放射孔１００を有している。本体部７６は、第１シート１２４に延びる中央孔８８が形成されており、第１シート１２４はより大径の第２シート１２６に向かって外方かつ上方に延びている。
【００３１】
Ｌ型溝１２８は第１シート１２４内に製造され、このため挿入部材１１４と本体部７６が共に組合わされた時にＬ型ダクト１０６が形成される。第１シート１２４は、挿入部材１１４の環状部１２０の周囲と適合するように製造されている。同様に第２シート１２６は、挿入部材１１４のフランジ部１２２の周囲に適合するように製造されている。本体部７６は、直立の状態で取付けられ、挿入部材１１４は、環状部１２０が第１シート１２４上に載り環状フランジ部１２２が第２シート１２６に載る状態の図４に示す位置まで降下される。
【００３２】
本体部７６は第１シート１２４から上方に延びるピン１３２を有している。ピン１３２は挿入部材１１４の環状部１２０に設けられた適合穴１３４と適合するようになっている。これにより、挿入部材１１４内の放射状孔１００は、本体部７６内のＬ型溝１２８と位置合わせされることが保証されている。
【００３３】
粉末ニッケル合金１３０のような多量の好適な材料が、挿入部材１１４のフランジ部１２２の周囲に注がれている。挿入部材１１４は、粉末１３０を所定の場所に注ぐための傾斜後方面１３６を有している。挿入部材と本体部７６とは、その後真空炉に挿着され、徐々にニッケル合金の溶解温度を越える華氏約１９２５度の温度まで加熱される。炉が加熱されるにつれて、略全量の酸素を除去すべく相対的に高い真空度まで真空化され、同時にアルゴンや窒素のような挿入ガスが部分的に埋め戻される。ニッケル合金の溶解点に達すると、ニッケル合金１３０は溶解して、フランジ部１２２の周囲の挿入部材１１４と本体部７６との接触表面の間を下方に流れる。
【００３４】
ニッケル合金１３０は、それらの間に毛管作用によって広がり、挿入部材１１４と本体部７６とを一体にろう付けして一体コア７４を形成する。冷却コア７４は、冷却コア７４の頭部７２の外側表面７０のグラインドネジを設けるために使われる中心穴１３１を有している。冷却コア７４はその後、柄部１１８を除去するように加工され、冷却液巡回路１１２から頭部７２の外側面７０に至る距離を減少させるように加工され、冷却管９０はコア７４の中央孔８８内の所定の位置にネジ止めされる。Ｌ型溝１２８が本体部７６内に形成される本実施の形態では、構造強度の最適な組合せが得られ、かつ、冷却液巡回路１１２が頭部７２の外側面７０と近接していることによって最適な冷却作用が得られる。一方他の実施例において、Ｌ型ダクト１０６は本体部７６の代わりに挿入部材１１４内にＬ型溝を形成することによって形成されてもよい。図示の実施例においては、図２に示すように、冷却コア７４は、延長冷却コア７４を形成するために別の重複する従来の部分１４０と結合する唯一の部材１３８である。この場合、部材１３８は製造業者によって製造され、鋳型製作者に渡されて、他の部分１４０にろう付けされ、あるいは溶接される。もちろん、他の実施例において、全体の冷却コアは２つの部材を必要としない一体品によって製造することも可能である。
【００３５】
使用する際には、システムは図１に示すように組立てられ、電力が加熱部材３２，４２に供給されて、所定の作動温度にまでマニホルド１２およびノズル１４が加熱される。冷却水は、ポンプ（図示されない）によって冷却管３４を通り、キャビティ挿入部６０内の冷却路６６を通り、鋳型２０を冷却するために鋳型コア７４内の冷却巡回路１１２を通って巡回される。そしてモールディングマシン（図示されない）から、圧力をかけられた溶解物が、所定の周期に従って、マニホルド１２の溶解路１０の中央入口１４２内に導入される。中央入口１４２から、溶解物はキャビティ１８を満たすべく各ノズル１４の溶解孔４４を通って流れる。キャビティ１８が充満すると、射出圧力が詰め込みのために瞬間的に保持され、その後解放される。短い冷却期間の後、鋳型２０は製品を排出するために開けられる。排出後、鋳型２０は閉じられて、射出圧力が再び適用されて、キャビティ１８が再び充満する。このサイクルは、キャビティ１８の大きさや形状および成形される材料のタイプに依存する頻度の連続的な周期で繰り返される。
【００３６】
鋳型コア７４の頭部７２内に冷却液が流出するように放射状孔１００を設けたことにより、冷却作用が改良され、かつ、冷却巡回路１１２とキャビティ１８とが近接していることによって、射出の周期時間が短縮されている。またＬ型ダクト１０６を設けたことにより、挿入部材１１４と本体部７６との間の接触面積が最大となり、一体型の鋳型コア７４に射出圧力に耐えるために必要な構造強度が与えられている。放射状孔１００とＬ型ダクト１０６との組合せは、さらに冷却効果を改良する巡回路１１２を通る冷却水の激しい流れを保証する。
【００３７】
図６は本発明の別の実施例を示している。この実施例は、放射状孔１００が、挿入部材１１４の環状部１２０と本体部７６の第１シート１２４との間の周方向に連続的に広がる１つのＬ型空間１４４に向かって外方に延びている点を除いて、前述の実施例と同一である。本実施例の冷却コアは前述の実施例ほど大きな構造強度を有しないが、ある応用にとっては十分である。
【００３８】
図７乃至図９は本発明のさらに別の実施例を示している。本実施例においては、延長本体部７６の形状がいくらか異なるが、図６に示されたのと同様に中央孔８８から延びる第１シート１２４および第２シート１２６を有している。第１シート１２４を形成する延長本体部７６の一部１４４は、全体に環状の内壁１４６を有している。挿入部材１１４は、フランジ部１２２から全体に平たい前面端１５０に延びる全体に環状の外側面１４８を有している。挿入部材１１４の環状外側面１４８は、延長本体部７６の環状内壁１４６内に適合するようになっている。挿入部材１１４はさらに、放射状に延びて、環状外側面１４８から貫通して中央孔８８のネジ部９４に隣接するに至る多数の所定間隔をおいて配置された孔１００を有している。
【００３９】
本実施例では、挿入部材１１４は、全体に環状の外側面１４８および全体に平たい前面端１５０内に延び所定間隔をおいて配置された多数のＬ型溝１５２を有している。各Ｌ型溝１５２の後方端１５４は、放射状孔１００の１つの外方端１５０と接続している。そして各Ｌ型溝１５２の内方端１５６は、冷却管９０と冷却コア７４の周囲の延長本体部７６との間の環状空間９８と接続している。このため、図８の矢印に示すように、冷却コア７４は水が冷却管９０を通り、放射状孔１００を通って外方へ放射状に流れ、Ｌ型溝１５２を通って戻り、冷却管９０の周囲の環状空間９８に沿って流れるような、好適な冷却液のための巡回路１１２を有している。もちろん、他の実施例においては、巡回路を通る流れの方向は逆転され得る。管流による改良された冷却作用と増大した構造強度に加えて、Ｌ型溝１５２が挿入部材１１４内の全体に存在することにより、挿入部材１１４が本体部７６に取付けられる際に正確に方向を合わせる必要がない。
【００４０】
前方部分または頭部７２において外方に延びる冷却巡回路１１２を有する冷却成形コア７４の記述は、好ましい実施例を参照して与えられたが、当業者によって理解されるとともに特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から外れない範囲において、種々の他の変形が可能であることは明らかである。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、キャビティの冷却作用を改良すべく冷却液が循環されるように前方部分に所定間隔をおいて配置された開口部を有する冷却コアを提供するため、先行技術の欠点を少なくとも部分的に克服することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による冷却コアを示す、多キャビティ射出成形システムの部分断面図。
【図２】図１の冷却コアの拡大断面図。
【図３】図２の３−３線断面図。
【図４】冷却コアの本体部に取付けるための所定位置の挿入部を示す分解投影図。
【図５】ろう付けによって組立てられた冷却コアの断面図。
【図６】本発明の第２の実施の形態による冷却コアの挿入部と本体部とを示す、図４と同様の投影図。
【図７】本発明のさらに別の実施例の同様の投影図。
【図８】このさらに別の実施例による冷却コアの断面図。
【図９】図８の９−９線断面図。
【符号の説明】
１０  溶解路
１２  溶解物分配マニホルド
１４  熱ノズル
１６  ゲート
１８  キャビティ
２０  鋳型
２２  ノズル保持プレート
２４  背面プレート
２６  中央設置リング
２８  隔離弾性スペーサ部材
３０  隔離空気スペース
３２  積層電気加熱部材
３４  冷却管
３６  開口部
３８  後部端
４０  前面
４２  電気加熱部材
４４  中央孔
４６  フランジ部
４８  環状シート
５０  隔離空気スペース
５２  ２つの部材からなるノズルシール
５４  前方端
５６  キャビティ保持プレート
５８  穴
６０  キャビティ挿入部材
６２  前面
６４  入口
６６  曲がり管
６８  出口
７０  外側面
７２  前方部分または頭部
７４  冷却コア
７６  延長本体部
７７  薄い部分
７８  キャビティリング
８０  ストリッパリング
８２  コアガイド
８４  開口部
８６  ストリッパプレート
８８  中央孔
９０  冷却管
９２  前方端
９４  ネジ部
９８  環状空間
１００  放射状孔
１０２  外方端
１０４  内方端
１０６  Ｌ型ダクト
１０８  後方端
１１０  内方端
１１２  巡回路
１１４  挿入部材
１１８  柄部
１２０  環状部
１２２  環状フランジ部
１２４  第１シート
１２６  第２シート
１２８  Ｌ型溝
１３０  粉末ニッケル合金
１３１  中心穴
１３２  ピン
１３４  適合穴
１３６  傾斜後方面
１３８  一部材
１４０  重複する従来の部分
１４２  中央入口
１４４  一部
１４６  内壁
１４８  全体に環状の外側面
１５０  全体に平たい前面端
１５２  所定間隔をおいて配置されたＬ型溝
１５４  後方端
１５６  内方端
【図１】
0004113610.tif 000002
【図２】
0004113610.tif 000003
【図３】
0004113610.tif 000004
【図４】
0004113610.tif 000005
【図５】
0004113610.tif 000006
【図６】
0004113610.tif 000007
【図７】
0004113610.tif 000008
【図８】
0004113610.tif 000009
【図９】
0004113610.tif 000010