(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック射出成形機のための加熱式ニードル閉鎖ノズルにおいて、
ランナ又は機械ノズル（１８）を型キャビティに接続せしめる加熱通路部分（１０）が２つの区分（１２，１４）から成っており、加熱通路ランナ又は機械ノズル（１８）に面した第１の区分（１２）の、第２の区分（１４）に面した端部（４３）が円筒状に形成された管体（８０）から成り、この管体（８０）内に流れ通路（８６）が形成されており、かつこの管体（８０）の外周（１５）にスリーブ（２２）が運動可能に密に案内されており、このスリーブ（２２）がその外周で第２の区分（１４）内に運動可能に密に案内されており、かつこのスリーブ（２２）がその一方の自由端（８２）で動力駆動装置に結合されていて、かつ流れ通路内へ向いたその他方の端部（８８）で閉鎖ニードル（２４）に結合されていて、第１の区分（１２）が中央に配置された加熱装置（２８）を備えており、その結果、円環状の流れ通路（８６）が形成されることを特徴とする加熱式ニードル閉鎖ノズル。
【請求項２】
第１及び第２の区分（１２，１４）の互いに向かい合った端部が、環状隙間（Ｓ１）を形成するような直径を有しており、この環状隙間内にスリーブ（２２）が密にかつ軸方向摺動可能に配置されている、請求項１記載の加熱式ニードル閉鎖ノズル。
【請求項３】
第１の区分（１２）の外径が第２の区分（１４）の内径に比して等しいか又は大きく、かつ、両方の区分（１２，１４）を結合せしめるスリーブ（２２）が、閉鎖ニードルとの接続箇所とスリーブ（２２）の自由端との間に長手方向部分（７８）を備えており、かつ、スリーブ（２２）がその長手方向部分（７８）の外周で第２の区分（１４）内に軸方向摺動可能に案内されるように長手方向部分（７８）の直径が減径されており、かつ該長手方向部分（７８）よりも大きな直径を有するスリーブ部分が第１の区分（１２）を軸方向滑動可能に取り囲んでいる、請求項１又は２記載の加熱式ニードル閉鎖ノズル。
【請求項４】
第２の区分（１４）が、該第２の区分（１４）を外側から取り囲む加熱装置（３０）により囲まれている、請求項１から３までのいずれか１項記載の加熱式ニードル閉鎖ノズル。
【請求項５】
加熱通路部分（１０）の流れ通路がその全長にわたり、両方の区分（１２，１４）と閉鎖ニードル（２４）とスリーブ（２２）との共通の軸線（８４）に関して対称的に延びている、請求項１から４までのいずれか１項記載の加熱式ニードル閉鎖ノズル。
【請求項６】
スリーブ（２２）が閉鎖ニードル（２４）とは反対側の端部に隣り合って、液圧式又は空気圧式又は機械的な駆動装置に結合されており、この駆動装置が、スリーブ（２２）に係合してこれを軸方向に運動せしめ、これにより、スリーブ（２２）と結合された閉鎖ニードル（２４）の開閉運動を生ぜしめる、請求項１から５までのいずれか１項記載の加熱式ニードル閉鎖ノズル。
【請求項７】
両方の区分（１２，１４）が寸法Ｌ２だけオーバラップしている、請求項１記載の加熱式ニードル閉鎖ノズル。
【請求項８】
スリーブ（４０）が、閉鎖ニードル（２４）とは反対側の端面に、第１の区分（１２）及び又は加熱素子（２８）の前端部の外輪郭に相応する内輪郭を備えている、請求項１記載の加熱式ニードル閉鎖ノズル。
【請求項９】
加熱素子（２８）が加熱素子（３０）によって加熱される範囲内にまで達している、請求項４記載の加熱式ニードル閉鎖ノズル。
【請求項１０】
スリーブ（２２）がピストン（５０）として作用する装置（２１）に一体に形成されており、かつ、このピストンがシリンダ（４８）内で運動可能に支承されている、請求項１記載の加熱式ニードル閉鎖ノズル。
【請求項１１】
加熱素子（２８）の前方の自由端が円錐状の拡大部（６２）を備えている請求項９記載の加熱式ニードル閉鎖ノズル。
【請求項１２】
加熱素子（２８）の端面がシャフト状の領域内の横断面積に比して大きな表面積を有している、請求項１１記載の加熱式ニードル閉鎖ノズル。
【請求項１３】
第１の区分（１２）が端面の領域内でその外周部に刃物状の縁（９０）を備えている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の加熱式ニードル閉鎖ノズル。
【請求項１４】
第１の区分（１２）の外周部にはその端部（６６）の領域内に環状溝が一体成形されており、この環状溝が弾性的なシールリップを形成せしめている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の加熱式ニードル閉鎖ノズル。
【請求項１５】
第１の区分に面した、第２の区分の端部の領域内にスリーブ（２２）の外周と協働するパッキン（７４）が配置されている、請求項１４記載の加熱式ニードル閉鎖ノズル。
【請求項１６】
環状隙間（Ｓ１）が案内ブッシュ（３２）により充填されており、この案内ブッシュが少なくとも１つの孔を備えており、この孔を通して１つのピン（３６）が貫通されており、このピン（３６）が装置（３８）をスリーブ（４０）に伝動的に結合せしめている、請求項１記載の加熱式ニードル閉鎖ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラスチック射出成形機、射出成形工具又は加熱通路装置のための加熱式ニードル閉鎖ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
閉鎖ニードルを軸方向の開放方向もしくは閉鎖方向に摺動せしめるために、機械的、空気圧的又は液圧的な駆動手段を設けたニードル閉鎖ノズルは公知である。射出成形機に接続された溶融物入口側と型キャビティに接続された溶融物出口側とを備えたこの種のノズルでは、軸方向の閉鎖運動及び開放運動に必要な力を閉鎖ニードルに与えるのに困難を生じる。溶融物入口側と溶融物出口側では閉鎖ニードルを対応する駆動装置に結合する可能性は存在しない。この理由で、公知技術に基づくニードル閉鎖ノズルでは力が中央領域内で与えられる。しかし、これによれば、アメリカ合衆国特許第５３８７０９９号及びヨーロッパ特許第０３７３２９３号各明細書に開示されかつ記載されているように、中央領域の周りに流れ通路を環状に案内する必要がある。
【０００３】
このような環状案内によれば、閉鎖ニードルへ側方向に作用して閉鎖ニードルを片側へ負荷する力が射出圧により生じ、これが原因で流れ通路内で往々にしてシール問題が発生するのみならず溶融物のコントロールされない流れが生じる。このことにより、ノズルボディ内のニードル案内部の領域内だけでなく、前方のニードル端部とこれと協働するノズル口部とから成る閉鎖座の領域内にも著しい摩耗が生じる。
【０００４】
さらに、この種のニードル閉鎖ノズルは大きな装置的な費用をもってしか製作されず、かつ高いエネルギ費用をもってしか均一に加熱可能でない。
【０００５】
さらに、前述の環状案内を備えたノズルは往々にして高い圧力損失を有している。
【０００６】
上述の理由で、射出成形品の品質に不都合な作用が生じる。公知ノズルのさらに別の欠点とするところは、所要の構造がスペース的に大きく、このことが適用範囲を著しく制約することにある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題とするところは、冒頭に記載した形式の加熱式ニードル閉鎖ノズルを改良して、溶融物の流れによるニードルの片側の負荷を排除し、かつニードル閉鎖ノズルの寸法を減少せしめることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、ランナ又は機械ノズルを型キャビティに接続せしめる加熱通路部分が２つの区分から成っており、加熱通路ランナ又は機械ノズルに面した第１の区分の、第２の区分に面した端部がほぼ円筒状に形成された管体から成り、この管体内に流れ通路が形成されており、かつこの管体の外周にスリーブが運動可能に密に案内されており、このスリーブがその外周で第２の区分内に運動可能に密に案内されており、かつこのスリーブがその外向きの自由端で動力駆動装置に結合されていて、かつ流れ通路内へ向いたその端部で閉鎖ニードルに結合されているようにした。
【０００９】
本発明の別の構成がその他の請求項に記載されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に基づく加熱式ニードル閉鎖ノズルの実施例を図面に示して以下に詳しく説明する。
【００１１】
図１のＡ，Ｂ及び図２には本発明の重要な基本思想が極めて簡略に示されている。
【００１２】
第１の区分１２及び第２の区分１４から形成された加熱通路部分１０が示されており、この加熱通路部分１０の一方の端部１６は機械ノズル１８又は図示されていない加熱通路ランナに接続されることができ、他方の端部２０はノズル自体を形成しており、このノズルには射出成形工具のネストもしくはキャビティが接続される。
【００１３】
図１のＡに略示された両方の区分１２，１４は、分かり易くかつ図面を見やすくするために加熱素子及び組込まれたノズルニードルなしで図示されている。しかし、第１の区分１２の外周１５もしくは外径と第２の区分１４の内周１９もしくは内径との間に隙間Ｓ１が形成されることが明らかに示されている。図２から明らかなように、この隙間Ｓ１内には相応する肉厚で形成されたスリーブ２２が配置されている。従ってスリーブ２２は両方の区分１２，１４の間で軸方向摺動可能に支承されている。スリーブ２２はその一方の端部に、スリーブ２２を軸方向に摺動せしめることのできる動力駆動装置（図示せず）と協働するのに適した装置２１を備えている。この動力駆動装置については後でさらに言及する。スリーブ２２はその反対側の端部で閉鎖ニードル２４に結合されている。
【００１４】
図２ではスリーブ２２と閉鎖ニードル２４とを開放位置で示す。矢印２６の方向でのスリーブ２２の運動により閉鎖ニードル２４が閉鎖位置にもたらされる。
【００１５】
図１のＡでは第１の区分１２が第２の区分１４内へ寸法Ｌ２だけ突入している。
【００１６】
第１の区分１２はほぼ円筒状に形成された管体８０から成り、この管体８０内に材料溶融物のための流れ通路８６が形成されている。管体８０の外周１５には、図２に示されているように、スリーブ２２が運動可能に密に案内されている。さらにこのスリーブ２２はその外周で第２の区分１４内に運動可能に密に案内されている。スリーブ２２はその外向きの自由端８２のところで動力駆動装置に、かつ流れ通路に向いた端部８８で閉鎖ニードル２４に結合されている。
【００１７】
加熱通路部分１０の流れ通路８６はほぼその全長にわたり、両方の区分１２，１４と閉鎖ニードル２４とスリーブ２２との共通の軸線８４に関して対称的に延びている。
【００１８】
図２はさらに、第１の区分１２の中央に配置された電気的な加熱素子２８と第２の区分１４を取り囲む加熱素子３０とを示している。これにより、本発明の核心となるアイデアが明らかにされている。即ち、一方の区分１２では加熱素子から自由な外径（例えば１５）を、他方の区分１４では加熱素子から自由な内径（例えば１９）を得るために、一方の区分内に中央の加熱素子を配置するというアイデアである。このようにすれば、スリーブ２２を滑動可能かつ密に案内せしめることのできる適当な円筒面が生じる。
【００１９】
閉鎖ニードル２４から自由な第１の区分１２の領域内に内側加熱器（加熱素子２８）を配置し、内部に閉鎖ニードル２４を収容する第２の区分１４の領域内に外側加熱器（加熱素子３０）を配置し、それと同時に、スリーブ２２と第１の区分１２との間に、またスリーブ２２と第２の区分１４との間に、それぞれ円筒状の滑動面が形成されることによって、これらの構成部分（スリーブ２２、第１の区分１２、第２の区分１４）相互の、シールされた最大限の滑動運動が可能となっている。種々の加熱素子の特別な形状については、本発明の対象でないため説明を省略する。これについては公知技術を参照することができる。内側に位置する加熱素子は例えばドイツ連邦共和国特許第３３３５２８０号、同第２８２４９７１号各明細書により公知である。さらに、外側に位置する加熱素子はドイツ連邦共和国特許出願公開第３６４０６２０号明細書に記載されている。
【００２０】
スリーブ２２は閉鎖ニードル２４とは逆の側の端部で液圧的な又は空気圧的な又は機械的な駆動装置に結合されることができ、この駆動装置によりスリーブ２２は、スリーブに結合された閉鎖ニードル２４の開閉運動を行わしめるべく、軸方向に運動することができる。
【００２１】
図３は図２に基づく構成に対する変化実施例を示し、この実施例でも同様に両方の区分１２，１４の間に形成された隙間Ｓ１が利用される。この実施例では隙間Ｓ１が案内ブッシュ３２により充填されており、この案内ブッシュ３２は少なくとも１つの孔３４を備えており、この孔３４を通してピン３６が貫通しており、このピン３６が装置３８をスリーブ４０に伝動的に結合せしめている。
【００２２】
スリーブ４０は閉鎖ニードル２４とは逆の側の端面に、第１の区分１２及び又は加熱素子２８の前端部に対応した輪郭を備えている。
【００２３】
図２及び図３に基づく実施例では加熱素子２８が加熱素子３０の影響範囲内まで延びている。
【００２４】
図４は加熱通路部分１０を詳細な形状で示す。このような加熱通路部分はその熱伝達に関連して可能な限り予め規定された熱量を発生して溶融物へ伝達させなければならない。局部的な過熱並びに熱損失又は特に溶融物の凝固が生じてはならない。
【００２５】
本発明に基づくニードル閉鎖ノズルではさらに、シールの問題を回避すべく、両方の区分１２，１４とスリーブ２２，４０との協働領域内で熱膨張が予定の値を上回ってはならない。さらにまた、特に装置２１が図４及び図５に基づく実施例でのようにパッキンを備えた液圧的又は空気圧的なピストンとして形成されている場合には、この装置２１の領域内に過熱が生じてはならない。
【００２６】
加熱通路部分１０の両方の区分１２，１４はケーシング４２及び工具プレート４４，４６に固定されている。その場合、ケーシング４２内にはシリンダ４８が形成されており、このシリンダ４８は装置２１として形成されたピストン５０及びスリーブ２２と協働している。ピストン５０はパッキン５２を備えている。ピストン５０は圧力媒体により閉鎖ニードル２４の閉鎖位置もしくは開放位置へ運動することができる。第１の区分１２の領域内では内側に位置する加熱素子２８により、わずかな熱しか外部へ達しない。これにより、互いに協働するもしくは相接する構造部分、例えばピストンとシリンダ、特にそのパッキンは比較的冷えたままである。このことは、それらの耐用寿命に特別効果的に作用する。第２の区分１４はスリーブ５４により囲まれており、その場合、第２の区分１４とスリーブ５４との間に加熱素子３０が支承されている。この加熱素子３０は例えば加熱コイルなどから成ることができる。
【００２７】
図４及び図５に示す実施例では、加熱素子２８が公知技術、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第３３３５２８０号明細書に基づいて形成されている。この場合、中央に配置された導電的な加熱棒が電気的に絶縁されて管体により囲まれており、その際、加熱棒及び管体はその自由端で電気的に結合されており、かつ流れ回路を形成している。加熱棒と管体とから成るこの構成は一般にヒーティングコンダクタと呼ばれている。その前方の自由端の領域内ではヒーティングコンダクタが増径されている。閉鎖ニードルが引っ込んだ位置にある場合、換言すればノズルが開放されて溶融物がキャビティ内へ流入することのできる位置を閉鎖ニードルが占めている場合、図４及び図５に示す加熱素子２８の自由端の形状は２つの重要な利点をもたらす。ヒーティングコンダクタの球冠として形成された前方の端面５６は、閉鎖ニードル２４の引っ込み（ノズル開放）時に一方では溶融物を開口５８から流れ特性的に良好に流出せしめると共に、他方では十分な熱を隣り合う端面５６に伝達せしめるべく表面積の増大を生ぜしめる。ヒーティングコンダクタ２８の球冠と円筒状の部分との間の円錐状の拡大部６２は溶融物を開口５８を通して第２の区分１４内へ流れ特性的に良好に誘導する。
【００２８】
図６には図４の一点鎖線の円で囲んだ部分の拡大詳細図が示されている。
【００２９】
この場合、本発明の枠内では、第１の区分１２の外套６４がその外周面に、特に第１の区分１２の端部４３，６６に隣り合って環状溝７６を備えており、この環状溝が比較的弾性的なシールリップ７０を備えている。さらに、第２の区分１４の上方の端部７２の領域内にはパッキン７４が、対応する切欠６８内に配置されていてもよい。しかし、この種のパッキンは公知技術に属し、従ってここではこれ以上の説明を省く。
【００３０】
本発明のその他の有利な実施例では、運動可能なスリーブ２２と定置の両方の区分１２，１４との間に特別なパッキンが設けられていない。この場合、流れ通路を制限するが冷却もする壁に隣り合って、溶融物が多かれ少なかれ厚い層を成して凝固するということを利用することができる。この凝固した層は互いに相対的に運動可能な構成部分の領域内で自然のシールを形成し、特別なパツキンを不要ならしめる。その場合特に、第１の区分１２の前方の環状の端面が外周の領域内に刃物状の縁９０を備えるのが有利である。この縁９０は、プラスチック材料の依然として熱いのに既に凝固している部分をスリーブ２２の壁から掻取って、この材料部分を溶融物のコア領域内へ戻し案内する。このことにより、各サイクルごとに凝固してシール機能を有する新たな材料部分が形成されてはまた繰り返し戻し案内される。
【００３１】
第２の区分１４とスリーブ２２との間に形成された隙間の領域内でも事情は類似している。この場合でも同じ作用原理が利用される。この隙間内には同様に溶融物が侵入して凝固する。閉鎖位置で閉鎖ニードルが押し出された際に、溶融物が開口５８を通って押し戻される。シールのために役立てられる凝固した層は区分１４の比較的冷たい領域内に留められる。
【００３２】
図７は両方の区分１２，１４の間に隙間が形成されていない実施例を示す。この場合、スリーブ２２は閉鎖ニードル２４に面した端部７８で減径している。このことにより、第２の区分１４の直径を減少させることができ、これにより、多重型を使用した場合、換言すれば複数の加熱通路部分にランナを介して溶融物を供給する場合には、キャビティ間隔を小さくすることができる。この実施例では、隙間Ｓ１は形成されておらず、スリーブ２２が両方の区分１２，１４に適合した直径で形成されていることにより、両方の区分１２，１４に対するシールが可能である。図７に示す実施例の構造は以上の相違点を度外視すれば、その機能部分に関してこれまで説明した実施例と同様に形成されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例に基づく加熱式ニードル閉鎖ノズルの加熱通路部分とスリーブとを別々に示す部分断面図である。
【図２】図１の加熱通路部分とスリーブとを組付け状態で加熱式ニードル閉鎖ノズルの１実施例の主要部を示す部分断面図である。
【図３】本発明の別の実施例を部分的に図２と同様に示す部分鉛直断面図である。
【図４】本発明のさらに別の実施例に基づくニードル閉鎖ノズルの断面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施例に基づくニードル閉鎖ノズルの断面図である。
【図６】図４の一点鎖線の円Ａで囲んだ部分の拡大詳細図である。
【図７】本発明のさらに別の実施例の主要な機能部分を示す鉛直断面図である。
【符号の説明】
１０  加熱通路部分、  １２，１４  区分、  １５  直径（外周）、  １９  内径（内周）、  ２１  装置、  ２２  スリーブ、  ２４  閉鎖ニードル、  ２８  加熱素子、  ３０  加熱素子、  ３２  案内ブッシュ、  ３４  孔、  ３８装置、  ４０  スリーブ、  ４２  ケーシング、  ４３  端部、  ４４，４６工具プレート、  ４８  シリンダ、  ５０  ピストン、  ５２  パッキン、  ５４  スリーブ、  ５６  端面、  ５８  開口、  ６２  拡大部、  ６４  外套、  ６６  端部、  ６８  切欠、  ７０  シールリップ、  ７２  端部、  ７４パッキン、  ７２  端部、  ７６  環状溝、  ７８  端部、  ８０  管体、  ８２  端部、  ８４  共通の軸線、  ８６  流れ通路、  ８８  端部、  ９０  縁、  Ｌ２  寸法、  Ｓ１  隙間
【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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