(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ノズルとキャビティとの間で金型内に取り付けられる、一体成形された射出成形用ゲート・キャビティインサートであって、
前記ノズルを受け入れる凹部を有した後側表面と、
前記キャビティの後面の少なくとも一部を形成する前側表面と、
前記後側表面から前記前側表面まで中央部を貫通して前記ノズルから前記キャビティまで溶融物を運ぶためのゲートと、
少なくとも一つの冷却流体導入口と少なくとも一つの冷却流体排出口とがそこから内側に延びる外側表面と、
前記冷却流体導入口から前記冷却流体排出口まで貫通して延びる少なくとも一つの冷却流体流路と、
を備えるゲート・キャビティインサートにおいて、
当該ゲート・キャビティインサート内の前記少なくとも一つの冷却流体流路が、前後方向および内外方向の両方に交互に延び、
当該ゲート・キャビティインサートは、内側部分と外側部分とが冶金的に接合されることにより形成され、
外側部分がキャビティの表面の一部を形成し、
少なくとも一つの冷却流体流路が、外側部分のみを通って延びていることを特徴とする射出成形用ゲート・キャビティインサート。
【請求項２】
前記外側表面が円筒状であることを特徴とする請求項１に記載のゲート・キャビティインサート。
【請求項３】
一対の前記冷却流体導入口と、これらの冷却流体導入口と反対側にある一対の前記冷却流体排出口と、一対の前記冷却流体流路とを有し、かつ前記一対の冷却流体流路は、当該ゲート・キャビティインサートの周りを、前記冷却流体導入口から前記冷却流体排出口まで互いに反対方向に延びることを特徴とする請求項２に記載の射出成形用ゲート・キャビティインサート。
【請求項４】
ノズルと、
ノズルに隣接して設けられたゲート・キャビティインサートと、を備え、
ゲート・キャビティインサートは、冶金的に接合された内側部分と外側部分とを有し、
内側部分は、キャビティに通じているゲートを含み、
外側部分は、キャビティの表面の一部を形成し、ゲート周囲で放射状および環状に延びている少なくとも一つの冷却流体流路を有することを特徴とする射出成形金型。
【請求項５】
ゲート・キャビティインサートの内側部分は、少なくとも１つの流体流路を少なくとも部分的に塞ぐ外側表面を有することを特徴とする請求項４に記載の射出成形金型。
【請求項６】
ゲート・キャビティインサートは金型内に取り付けられており、
金型は、外側部分と当接しており、少なくとも１つの流体流路を少なくとも部分的に塞ぐことを特徴とする請求項４に記載の射出成形金型。
【請求項７】
内側部分は、外側部分よりも熱伝導性の高い材料からなることを特徴とする請求項４に記載の射出成形金型。
【請求項８】
少なくとも１つの流体流路は、通過する冷却流体の流れが乱流となる構造を有することを特徴とする請求項４に記載の射出成形金型。
【請求項９】
ノズルと、
ノズルに隣接して設けられたゲート・キャビティインサートと、を備え、
ゲート・キャビティインサートは、外側部分と当接している内側部分を有し、
内側部分は、キャビティに通じているゲートを含み、
外側部分は、キャビティの表面の一部を形成し、ゲート周囲で放射状および環状に延びている少なくとも一つの冷却流体流路を有することを特徴とする射出成形金型。
【請求項１０】
内側部分と外側部分とが冶金的に接合されることを特徴とする請求項９に記載の射出成形金型。
【請求項１１】
溶融物分配マニホルドから延びている複数のノズルと、
各ノズルに隣接して設けられたゲート・キャビティインサートと、を備え、
各ゲート・キャビティインサートは、内側部分と外側部分とを有し、
内側部分は、キャビティに通じているゲートを含み、
外側部分は、キャビティの表面の少なくとも一部を形成し、ゲート周囲で放射状および環状に延びている少なくとも一つの冷却流体流路を有することを特徴とする射出成形金型。
【請求項１２】
キャビティの表面の一部を形成し、キャビティに通じているゲート周囲で放射状および環状に延びている少なくとも一つの冷却流体流路を有することを特徴とするゲート・キャビティインサートの外側部分。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全般的には射出成形装置に関し、より詳しくは、それを貫通して延びる一つ若しくは複数の冷却流体流路を有する、一体成形された射出成形用ゲート・キャビティインサートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形用のゲート・キャビティインサートであって、冷却流体流路を有するとともに、キャビティの一部を形成し、かつ加熱ノズルからキャビティまで溶融物を運ぶゲートがそれを貫通して延びるものは周知である。
【０００３】
例えば、１９８６年１１月１１日にＢｒｉｇｈｔ等に発行された米国特許第４，６２２，００１号は、冷却流体流路若しくはチャンバを有した２ピースのインサートを開示しているが、この冷却流体流路若しくはチャンバは放射方向に内側および外側に交互に延び、冷却流体流路を延長しかつキャビティのより近傍にまで冷却流体を持ち込むことによって冷却性能を改善している。
【０００４】
１９９５年８月２２日にＧｅｌｌｅｒｔに発行された米国特許第５，４４３，３８１号は、リブ部分を有した１ピースのゲート・キャビティインサート開示しているが、これらのリブ部分は、冷却流体流れチャンバ若しくは流路を前後方向に交互に延びるようにして、改善された冷却性能およびより高い構造強度を提供している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来構造は、ある種のキャビティ構造およびサイズである種の材料をモールド成形するときには、多くの適用において満足できるものであるが、キャビティおよびゲート領域により一層の追加冷却を提供することが望ましい。
【０００６】
従って本発明の目的は、従来技術の短所を少なくとも部分的に克服して、キャビティおよびゲート領域により一層の追加冷却を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、本発明はその一態様において、加熱ノズルとキャビティとの間で金型内に取り付けられる、一体成形された射出成形用ゲート・キャビティインサートを提供する。このゲート・キャビティインサートは、前記ノズルを受け入れる凹部を有した後側表面と、前記キャビティの後面の少なくとも一部を形成する前側表面と、前記後側表面から前記前側表面まで中央部を貫通して前記ノズルから前記キャビティまで溶融物を運ぶためのゲートと、少なくとも一つの冷却流体導入口と少なくとも一つの冷却流体排出口とがそこから内側に延びる外部表面と、前記冷却流体導入口から前記冷却流体排出口まで貫通して延びる少なくとも一つの冷却流体流路とを備える。当該ゲート・キャビティインサート内の前記少なくとも一つの冷却流体流路が、前後方向および内外方向の両方に交互に延び、当該ゲート・キャビティインサートは、内側部分と外側部分とが冶金的に接合されることにより形成され、外側部分がキャビティの表面の一部を形成し、少なくとも一つの冷却流体流路が、外側部分のみを通って延びている。
【０００８】
この射出成形用ゲート・キャビティインサートにおいては、前記外側表面が概して円筒状であるようにすることができる。
【０００９】
また、この射出成形用ゲート・キャビティインサートにおいては、一対の前記冷却流体導入口と、これらの冷却流体導入口と反対側にある一対の前記冷却流体排出口と、一対の前記冷却流体流路とを有し、かつ前記一対の冷却流体流路は、当該ゲート・キャビティインサートの周りを、前記冷却流体導入口から前記冷却流体排出口まで互いに反対方向に延びるようにすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず最初にマルチキャビティ射出成形システム若しくは装置の要部を示す図１を参照すると、この装置は、加熱ノズル１４とキャビティ１６との間で金型１２内に取り付けられた、本発明の好適な実施形態に係る一体成形されたゲート・キャビティインサート１０を有している。
【００１１】
前記金型１２はその用途に応じて多数のプレートを有することができるが、本実施形態においては、ボルト２２によって一体に固定された一つのノズル・リテーナプレート１８と一つのバックプレート２０、および一つのキャビティ・リテーナプレート２４と一つのストリッパプレート２６のみが示されて図示を簡略化している。
【００１２】
各ゲート・キャビティインサート１０は、外側表面２８と、後側表面３０と、前側表面３２と、前記後側表面３０から前記前側表面３２まで中央部分を貫通して加熱ノズル１４からキャビティ１６に溶融物を運ぶゲート３４とを有している。
【００１３】
前記外側表面２８は概して円筒状で、その外側に延びる環状フランジ部分３６はキャビティリテーナプレート２４内の環状座面３８に着座し、ゲート・キャビティインサート１０を正確に位置決めしている。ゲート・キャビティインサート１０の後側表面３０は、加熱ノズル１４を受け入れるノズル収納部を形成する凹部４０を有している。
【００１４】
溶融物流路４２は、鋼製の溶融物分配マニホルド４４内で分岐するとともに、各加熱ノズル１４内の中央溶融物孔４６を通って、キャビティ１６に通じたゲート３４に延びている。前記溶融物分配マニホルド４４は、円筒状の入口部分４８を有するとともに、一体化された電気加熱要素５０によって加熱される。
【００１５】
前記溶融物分配マニホルド４４は、中央位置決めリング５２と、溶融物分配マニホルド４４と周囲の金型１２との間に断熱空気空間５６を提供する多数の断熱的で弾力性を有したスペーサ部材５４とによって、ノズルリテーナプレート１８とバックプレート２０との間に取り付けられている。
【００１６】
各加熱ノズル１４は、一体化された電気加熱要素５８と、溶融物分配マニホルド４４に当接する後端部６０とを有している。この構造においては、螺旋状の刃６４と尖った先端６６とを有するトーピド（torpedo）６２が、各加熱ノズル１４内に取り付けられている。各加熱ノズル１４は、マニホルドリテーナプレート１８内の環状座面７０と嵌合するフランジ部６８を有している。
このことにより、トーピド６２の尖った先端６６を有した加熱ノズル１４がゲート３４に対して同軸となるように、加熱ノズル１４を正確に位置決めされるとともに、冷却流体導管７４を介してポンプ循環される冷却流体によって冷却される、加熱ノズル１４と周囲の金型１２との間の断熱空気空間７２が形成される。
【００１７】
本実施形態においては、ゲート・キャビティインサート１０の前側表面３２の一部が、キャビティ１６の後面７８を形成している。また、本実施形態においては、前記キャビティ１６は、例えば容器の閉鎖部材を作るためのもので、ゲート・キャビティインサート１０と、ストリッパリング８２を貫通する金型コア８０との間に延在している。前記金型コア８０は、中央冷却水路８４を通って流れる冷却水によって冷却される。
【００１８】
ここで、発明に係るゲート・キャビティインサート１０を詳細に示す図２乃至図４を参照する。図２に示すように、ゲート・キャビティインサート１０は、概して円筒状の内側部分８６と概して円筒状の外側部分８８とを有している。
【００１９】
前記外側部分８８は、通常ステンレス鋼のような適当な鋼材から製造される。前記内側部分８６は、好ましくは、より伝導性が高くかつ耐熱衝撃性に優れたＨ１３工具鋼から製造される。
【００２０】
図３に示すように、内側部分８６は、外側部分８８の中央の円柱状開口９０内に嵌合する。内側部分８６が有する前方に延びた円柱状の先端部分９２は、上記ゲート３４がそれを貫通するとともに、より小さな円柱状開口９４内に嵌合してゲート・キャビティインサート１０の前側表面３２の一部を形成している。図２及び図３から明らかなように、内側部分８６は加熱ノズル１４がその内部に延在する凹部４０（図１参照）を形成している。
【００２１】
ゲート・キャビティインサート１０の前記外側部分８８は、外側に延びるフランジ部分３６から前方に延びた、概して円筒状の外側表面２８を有している。本実施形態においては、前記外側部分８８は機械加工されて、それを貫通して延びる一対の曲がりくねった冷却流体流路９６、９８を有している。
【００２２】
前記冷却流体流路９６、９８は、外側表面２８から内側に延びる一対の冷却流体導入口１００、１０２（図４参照）から、外側表面２８まで外側に延びる一対の冷却流体排出口１０４、１０６（図２参照）まで延びている。
【００２３】
図２及び図４に示すように、前記冷却流体排出口１０４、１０６は前記冷却流体導入口１００、１０２の反対側にあり、かつ一対の冷却流体流路９６、９８はゲート・キャビティインサート１０の周りを互いに反対方向に延びている。
【００２４】
また、図４を参照すると、一対の冷却流体導入口１００、１０２およびそれらの間に設けられた薄い隔壁１０８は、キャビティリテーナプレート２４を貫通して延びて水の様な適切な冷却流体を受け入れる冷却流体導管１１０（図１参照）に芯合わせされている。
【００２５】
図２に示すように、一対の冷却流体排出口１０４、１０６もまた、それら間に薄い隔壁１１２を有するとともに、キャビティリテーナプレート２４を貫通して延びて冷却流体を受け入れる他の冷却流体導管１１４（図１参照）と芯合わせされている。前記隔壁１０８、１１２は、それぞれ流れ絞りを回避するナイフエッジ１０９、１１３を有している。
【００２６】
一対の冷却流体流路９６、９８の曲がりくねった流路１１６、１１８は、図４および図５に最も良く示されている。各冷却流体流路９６、９８はそれぞれ、最初に円周方向に短い距離だけ延びた後、短い距離だけ後方に延び、次いで流路のＵ字形部分１２０を通って内側および外側に延び、その後短い距離だけ前方に戻り、最後に再び円周方向に延びる。
【００２７】
図示した構造においては、上述した流路の繰り返し経路若しくはパターンは、各冷却流体導入口１００、１０２と冷却流体排出口１０４、１０６との間でそれぞれ３回繰り返される（図５参照）。この冷却流体流路９６，９８の前後方向および内外方向の両方に交互に延びる経路若しくはパターンは、流路長を延長し、乱流を増やし、キャビティ１６（図１参照）のより近傍に流路を持ち込むという利点をもたらすとともに、その全てが冷却効率を改善しつつ、絶えず高いクランプ圧力を受ける金型の構造上の強度を維持する。
【００２８】
ゲート・キャビティインサート１０は、図２及び図３に示すように、外側部分８８内に内側部分８６を挿入することによって製造される。それらの接合部に沿ってニッケル合金鑞付けペーストが塗布され、かつ真空炉内において前記ニッケル合金の融点より高い華氏約１９２５度（摂氏約１０５２度）まで徐々に加熱される。炉が加熱されるにつれて、実質的に全ての酸素を取り除くために比較的高い真空度まで炉内は真空引きされ、次いでアルゴンガス若しくは窒素ガス等の不活性ガスによって部分的に満たされる。
【００２９】
ニッケル合金の融点に達すると前記ニッケル合金鑞付けペーストが溶けて、内側部分８６の外側表面１２２と外側部分８８の内側表面１２４との間に流れる。ニッケル合金は外側表面１２２と内側表面１２４との間に毛管現象によって拡がり、内側部分８６と外側部分８８とを鑞付けして、一体成形されたゲート・キャビティインサート１０を形成する。
【００３０】
このように真空炉内で両者を鑞付けすることは、鋼材に対するニッケル合金の冶金的な接合をもたらし、インサート１０の強度を最大にしかつ冷却水の漏洩を防止する。
【００３１】
使用に際して、射出成形装置若しくはシステムは図１に示されるように組み立てられる。図示の容易さのためにただ一つのキャビティ１６だけが示されているが、溶融物分配マニホルド４４は通常、その用途に応じて多数のキャビティ１６に延びるより多くの溶融物流路の分岐を有する。
【００３２】
溶融物分配マニホルド４４および加熱ノズル１４内の電気加熱要素５０，５８に電力が印加され、予め定められた動作温度にそれらを加熱する。水若しくはその他の適切な冷却流体が予め定められた温度で中央冷却水路８４および冷却流体導管７４，１１０に供給され、金型１２とゲート・キャビティインサート１０を冷却する。
【００３３】
次いで、熱くて加圧された溶融物がモールド成形機（図示せず）から中央導入口１２６を介し、予め定められたサイクルに従って通常の方法で溶融物流路４２内に射出される。溶融物は、加熱ノズル１４およびゲート３４内の中央溶融物孔４６を通ってキャビティ１６内に流れ込む。キャビティ１６が一杯になると、充填のために射出圧がしばらく保持され、次いで解放される。
【００３４】
短い冷却期間の後、金型１２は成型品を放出するために開かれる。放出の後、金型１２は閉じられ、かつキャビティ１６を再充填するために溶融物射出圧力が再負荷される。この成形サイクルは、キャビティ１６のサイズおよびモールド成形する材料の種類に応じた頻度で連続的に繰り返される。
【００３５】
本発明の好適な実施例に関して、冷却流体流路を有した射出成形用の一体成形ゲート・キャビティインサートを説明したが、当業者が理解するように、かつ特許請求の範囲に定義されるように、本発明の範囲から離れることなしに種々の他の変更態様が可能であることは明白である。
【００３６】
例えば、他の実施形態においては、上述したものと同様の繰り返し経路若しくはパターンを有するただ一つの流路のみが、ゲート・キャビティインサート１０の周りを導入口から排出口まで延びるようにすることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ゲート・キャビティインサート内の少なくとも一つの冷却流体流路が、前後方向および内外方向の両方に交互に延びるようにすることで、ゲート・キャビティインサートにおける冷却を改善し、キャビティおよびゲート領域により一層の追加冷却を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るゲート・キャビティインサートを示すマルチキャビティ射出成形システムの要部断面図。
【図２】図１に示したゲート・キャビティインサートの内側部分と外側部分とを分解した状態で示す斜視図。
【図３】図１に示したゲート・キャビティインサートを組み立てた状態で示す断面図。
【図４】図３中に示した４‐４線に沿ったゲート・キャビティインサートの断面図。
【図５】図１に示したゲート・キャビティインサート内を通る冷却流体流路の概略図。
【符号の説明】
１０  ゲート・キャビティインサート
１２  金型
１４  加熱ノズル
１６  キャビティ
２８  外側表面
３０  後側表面
３２  前側表面
３４  ゲート
４０  凹部
７２  断熱空気空間
７８  後面
８０  金型コア
８６  内側部分
８８  外側部分
９０  円柱状開口
９２  先端部分
９４  円柱状開口
９６，９８  冷却流体流路
１００，１０２  冷却流体導入口
１０４，１０６  冷却流体排出口
１０８  隔壁
１０９  ナイフエッジ
１１０  冷却流体導管
１１２  隔壁
１１３  ナイフエッジ
１１４  冷却流体導管
１１６  流路
１１８  流路
１２０  Ｕ字形部分
１２２  外側表面
１２４  内側表面
【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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