(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に接近してキャビティを形成する成形型の開口部と、
前記開口部に向けて溶融樹脂を射出するノズルと、
前記ノズル内に挿入され、挿入方向に沿った往復運動により前記ノズルの先端を開閉するバルブピンと、
前記ノズル及び前記バブルピンを支持し、前記溶融樹脂を前記ノズルへ案内する流路が形成されたベースと、
前記ノズルを前記ベースに固定する固定部材とを有し、
前記固定部材により前記ベースに固定された前記ノズルは、当該ノズルの先端を支点にして傾倒可能であって、前記ノズルと前記バルブピンとの位置関係を保ちながらノズルの延設方向を自在に変更できるように前記開口部に接触する射出成形装置。
【請求項２】
前記ノズルの先端は、前記開口部と線接触する請求項１記載の射出成形装置。
【請求項３】
前記ノズルの先端は、少なくとも線接触する部分に曲面を有する請求項１記載の射出成形装置。
【請求項４】
前記開口部の前記ノズルの先端と接する面は、曲面を有する請求項１〜３記載の射出成形装置。
【請求項５】
前記ベースには、前記複数の開口部に向けて溶融樹脂を射出する前記複数のノズルが設けられた請求項１〜４記載の射出成形装置。
【請求項６】
前記固定部材は前記ノズルの延設方向に沿って挿入される部材である請求項１〜５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、ノズルの先端を成形型の開口部と傾倒可能に接触させ、熱変形による装置の歪みを吸収し樹脂漏れや作動不良のない射出成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のホットランナ式の射出成形装置１００’を図４に示す。この射出成形装置１００’は、型及び型締装置、射出装置、駆動源及び制御装置を有し、この型及び型締め装置が形成するキャビティ３は、図外の型締め装置により固定型２２に対して可動型２１が移動させられることにより形成される。この固定型２２にはキャビティ３へ連絡する複数の開口部１が設けられ、それぞれの開口部１にはゲートノズル６１が射出口を臨ませて埋め込まれている。このゲートノズル６１の内部にはノズルの流路６及びバルブゲート４を開閉するバルブピン７が収納されており、ホットランナブロック９と交差するように配置され、さらに、このホットランナブロック９を挟んでバルブピン７を駆動するシリンダ１２に接続されている。そして、図外の射出装置（ホッパ、射出プランジャ等）から供給された溶融樹脂は、ホットランナブロック９のランナ（流路）８を介して溶融状態のままバルブゲート４へ搬送され、バルブピン７の往復運動によるバルブゲート４の開閉に応じてキャビティ３内へ向けて射出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ゲートノズル６１を支えるホットランナブロック９は内部に溶融樹脂を案内するランナ８を有するので射出時には極めて高温となり、図４に一点鎖線で示したような熱変形が起きる。このホットランナブロック９の熱変形は、これが交差するゲートノズル６１の位置をずらし、キャビティ３の開口部１に対向するゲートノズル６１及びバルブゲート４の位置関係を変更させるばかりか、ゲートノズル６１とバルブピン７との位置関係にも影響を与える。このような熱変形の影響により、ホットランナブロック９とゲートノズル６１との接合面（図４中ａで示した領域）に隙間ができ当該隙間から樹脂漏れが起きたり、ゲートノズル６１及びバルブピン７の中心軸がずれてバルブピン７とゲートノズル６１とが干渉し、両部品の摩耗により動作不良が生じるといった不都合が生じる。この動作不良はバルブゲート４のシール性を低下させ、成形時に鼻垂れや糸引きといった成形品の外観品質を損なう不具合を生じさせるという問題があった。
【０００４】
尤も、この熱変形に対しホットランナブロック９の熱変形を見込んで、予め歪せた状態でホットランナブロック９、ゲートノズル６１及びバルブピン７を配置することも行われているが、異なる材料を用いて異なる溶融温度の下で行われる成形においてホットランナブロック９の熱変形は同じではなく、また、これらの要因が絡み合ってが引き起こされる熱変形は予測困難であるため上記の問題は依然として解決できなかった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、熱変形による装置の歪みをノズルの傾斜により吸収し樹脂漏れや作動不良がなく、外観品質の高い製品を成形する射出成形装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、請求項１記載の発明によれば、相対的に接近してキャビティを形成する成形型の開口部と、前記開口部に向けて溶融樹脂を射出するノズルと、前記ノズル内に挿入され、挿入方向に沿った往復運動により前記ノズルの先端を開閉するバルブピンと、前記ノズル及び前記バブルピンを支持し、前記溶融樹脂を前記ノズルへ案内する流路が形成されたベースと、前記ノズルを前記ベースに固定する固定部材とを有し、前記ノズルは、当該ノズルの先端を支点にして傾倒可能なように前記開口部に接触する射出成形装置が提供される。この発明において、固定部材によりベースに固定されたノズルは、当該ノズルの先端を支点にして傾倒可能であって、ノズルとバルブピンとの位置関係を保ちながらノズルの延設方向を自在に変更できるように前記開口部に接触することが好ましい。また、この発明において、前記ノズルの先端は前記開口部と線接触するように構成することが好ましく（請求項２）、又前記ノズルの先端を少なくとも線接触する部分に曲面を有するように構成してもよい（請求項３）。また、請求項１〜３に係る発明において、前記開口部の前記ノズルの先端と接する面は、曲面を有するように構成することが好ましい（請求項４）。
【０００７】
この発明では、ノズルの先端を当該ノズルの先端を支点として傾倒可能なように開口部に接触させるようにしたため、ベースの熱変形に伴いベースに支持されているノズル及びバルブピンと開口部との位置関係がずれたとしても、このずれに対応させて、当該ずれを補正する程度においてノズルが傾倒させられる。このノズルの傾倒によりノズルとバルブピンとの位置関係は変わらず、バルブピンはノズルに干渉することなくノズルの中心を往復運動するので、バルブピン及びノズルの摩耗が防止できる。この発明において傾倒可能なように接触させるとは、ノズルとバルブピンの位置関係を保ちながらノズルの延設方向を自在に変更することができるように接触させることをいう。このため、ノズルの先端と開口部との接触面積を少なくすることが好ましく、具体的にはノズルの先端を開口部に線接触させたり、少なくともこの線接触する部分に曲面を形成したり、ノズルの先端と接する面が曲面を有するように形成することが好ましい。この発明においてノズルの先端には、当該ノズルを保持又は固定するノズルの先端に接するその他の部品が含まれる。
【０００８】
さらに、本発明では、固定部材がベースとノズルとを固定しこれらを一体としたうえでノズルの先端を傾倒可能としたため、熱膨張によってベースが変形してもベースとノズルとの接合面がずれることがなく、当該接合面における樹脂漏れが防止される。
【０００９】
これにより、ベースを含む装置全体の熱膨張による変形をノズルの傾倒によって吸収し動作不良や樹脂漏れがなく、成形時に起きる鼻垂れや糸引きといった成形品の外観品質を損なう不具合を防止して外観品質の高い製品を成形する射出成形装置を提供することができる。
【００１０】
（２）上記目的を達成するために、請求項１〜４記載の発明において、請求項５記載の発明では、前記ベースには、前記複数の開口部に向けて溶融樹脂を射出する前記複数のノズルが設けられた射出成形装置が提供される。
この発明に係る射出成形装置は、キャビティに設けられた複数の開口部に対して溶融樹脂を射出する複数のノズルを有する。これら複数のノズルは、同じベースに設けられているが、熱変形するベースは装置の端部になるほど大きな変形を示し、一のベースに設けられた複数のノズルのずれは均等ではない。
本発明では、複数のノズルのそれぞれが傾倒可能なように開口部に接触させられるため、各ノズルのずれの程度に応じてノズル及びバルブピンのずれはそれぞれのノズルごとに調節されることから、ノズルを傾倒させることによりベースの熱変形を吸収することができ、上記効果を奏するとともに複数のノズルを有する大型の射出成形装置において各ノズルのずれを予め個別に調節する必要がなく、作業効率の高い射出成形装置を提供することができる。
【００１１】
（３）上記目的を達成するために、請求項６記載の発明によれば、前記固定部材は前記ノズルの延設方向に沿って挿入される部材である射出成形装置が提供される。ノズルとバルブピンとを干渉させ動作不良を引き起こす外力は、ノズルの延設方向をずらすように、すなわちノズルを傾倒させるように働く力である。
本発明では、固定部材がノズルの延設方向に沿って挿入されるため、ベースの熱変形によりノズルを傾倒させる方向の力を効率よく制御してノズルの傾倒を最小限に押さえ、上記発明と同様の効果を奏するとともに樹脂漏れ等のない射出成形装置を提供することができる。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１〜４に係る発明によれば、熱膨張によるベースを含む装置全体の変形をノズルの傾倒によって吸収するため動作不良や樹脂漏れがないことから、成形時に起きる鼻垂れや糸引きといった成形品の外観品質を損なう不具合を防止して外観品質の高い製品を成形する射出成形装置を提供することができる。
【００１３】
請求項５に係る発明によれば、一のベースに設けられた複数のノズルのそれぞれは各ノズルのずれの程度に応じて傾倒させられることによりベースの熱変形を吸収することができるため、上記効果を奏するとともに、複数のバルブゲートを有する大型の射出成形装置において各ノズルのずれを個別に調節する必要がなく、作業効率の高い射出成形装置を提供することができる。
【００１４】
請求項６に係る発明によれば、上記発明と同様の効果を奏するとともに、ノズルの傾倒が最小限に押さえられた樹脂漏れ等のない射出成形装置を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態の主要な構成を説明するための図、図２の（ａ）〜（ｃ）は本実施形態のノズルの先端と開口部の接触部分を説明する図、図３は本実施形態に係るノズルを複数有する射出成形装置を示す図である。
【００１６】
図１に示した本実施形態に係る射出成形装置１００は、樹脂を可塑化、計量及び射出の機能を有するホッパ、射出シリンダ、プランジャ、ノズル等を有するが、図１ではノズルの流路６を保持し、射出の機能を有するゲートノズル６１を中心として示している。まず、射出成形装置１００の全体構成を説明する。本実施形態に係る射出成形装置１００は、少なくとも溶融樹脂を案内するランナ８と、このランナ８と連通するゲートノズル６１と、このゲートノズル６１が嵌め込まれた固定型２２と、この固定型２２と一対となってキャビティ３を形成する可動型２１を有している。この一対の可動型２１及び固定型２２を型締めすることによって、その間には密閉可能なキャビティ３が形成される。本例では、堅型式の射出成形装置１００とし、ゲートノズル６１が嵌め込まれた固定型２２を固定としたので図外の型締め装置により可動型２１が固定型２２に対して上下に移動させられる。もちろん、成形型２は横型であっても良く、また固定型２２を可動型２１に対して移動させてもよい。ちなみに、図１に示したキャビティ３は板状のものであるが、実際は自動車のボディ等の成形品の形状に応じて型どられる。このキャビティ３を形成する固定型２２には複数のバルブゲート４が形成され、これを介して図外のホッパ、加熱シリンダ等から供給された溶融樹脂がキャビティ３へ充填される。
【００１７】
溶融樹脂を射出するゲートノズル６１は、その先端にあるバルブゲート４をキャビティ３の開口部に臨ませた状態で固定型に埋め込まれており、固定されたゲートノズル６１の中心部にはノズルの流路６が配置され、このノズルの流路６の中心にはバルブピン７が挿入され、ノズルの流路６の先端にはゲートノズル６１及びバルブピン７を包囲して固定するゲートチップ５が設けられている。バルブピン７は往復運動することによってバルブゲート４を開閉するが、このバルブピン７を駆動するのはシリンダー１２から送り込まれた圧縮空気である。この装置においてバルブゲート４を開閉するバルブピン７は、ゲートノズル６１の中心軸及びノズルの流路６の中心軸と同軸となるように配置されていることが好ましい。さもなければ、バルブピン７がノズルの流路６やゲートノズル６１と干渉して摺動抵抗が生じ、動作不良や樹脂漏れを生じてしまうからである。
【００１８】
この溶融樹脂をバルブゲート４へ案内するのはホットランナブロック９の内部に設けられたランナ８であるが、このランナ８内を流動する樹脂の溶融状態を保つためにホットランナブロック９は加熱手段を有している。よって、射出時においてホットランナブロック９の温度は著しく上昇する。このホットランナブロック９は断熱カラー１４によって固定型２２と連なり、ランナ８の基台（ベース）としてノズルの流路６及びバルブピン７を収納するゲートノズル６１と交差するように配置されている。さらに、ゲートノズル６１はこの交差点を挟んでバルブピン７を駆動するシリンダ１２に接続されているため、バルブピン７は図１に示すようにホットランナブロック９を貫通するように設けられている。
【００１９】
このホットランナブロック９の位置を固定するためにホットランナブロック９と固定型２２とは取り付け具１５で固定されているが、特に、本実施形態ではホットランナブロック９とゲートノズル６１との相対的な位置を固定するために両部材にはボルト１０がノズルの流路６の延設方向に沿って挿入されている。ボルト１０をこの方向に挿入したのは、ホットランナブロック９は、図１示すように横方向に膨張変形し、この力によってノズルだけが押されてベースとなるホットランナブロック９からずれてしまうことを防止するためである。すなわち、ゲートノズル６１の延設方向に沿って挿入されたボルト１０は、ゲートノズル６１とホットランナブロック９とを一体とし、ホットランナブロック９の熱変形が起きてもこれらは一体となって熱変形の力を受けるため、ホットランナブロック９内のランナ８とゲートノズル６１内のノズルの流路６との接合部もずれることがなく、これらの接合面における樹脂漏れを防止することができる。ただし、ボルト１０の挿入方向はこの方向に限定されず、このホットランナブロック９とゲートノズル６１との位置関係を維持できればよい。このように構成された本実施形態の射出成形装置１００では、相対的な位置関係が固定されたランナ８及びノズルの流路６によって溶融樹脂がバルブゲート４まで案内され、このバルブゲート４を往復運動するバルブピン７がバルブゲート４を開閉し、射出成形が行われる。
【００２０】
次に、本実施形態において特徴的に構成された開口部１に接するノズルの流路６の先端の構成及び作用について説明する。
本実施形態におけるノズルの流路６の先端は、当該ノズルの先端を支点として傾倒可能なように開口部１に接触させるように構成されている。ここで開口部１とはバルブゲート４の開口面のみを指すのではなく、図１に一点鎖線で示すゲートノズル６１の先端及びノズルの流路６の先端の周辺領域をいう。よって、開口部１は少なくともゲートノズル６１、ノズルの流路６、ゲートチップ５、バルブピン７又は固定型２２にを含む。具体的な構成は、ノズルの流路６を包むゲートノズル６１は固定型２２に若干の空間をもってはめ込まれ、このゲートノズル６１の中心にはノズルの流路６が、このノズルの流路６の中心にはバルブピン７が設けられ、これらの先端はゲートチップ５に囲まれて開口部１を形成し、バルブゲート４に臨んでいる。この位置関係は不動であることが望ましいが、射出時のホットランナブロック９の温度上昇に伴い横方向（図１）に膨張したホットランナブロック９はノズルの流路６及びバルブピン７を押し、これによりノズルの流路６及びバルブピン７は傾斜させられる。このとき、本実施形態におけるノズルの流路６は当該ノズルの流路６（ゲートノズル６１）の先端を支点として傾倒可能なように開口部１に接触しているため、ノズルの流路６（ゲートノズル６１）及びバルブピン７が受けた力に抗うことなくノズルの流路６は傾倒する。こうすることで、ノズルの流路６及びバルブピン７の位置関係は維持され、バルブピン７はノズルの流路６の中心をスムーズに往復運動する。特に、ボルト１０によりゲートノズル６１とホットランナブロック９とが固定されている場合には、これらが一体となってノズルの流路６の先端を支点として傾倒しホットランナブロック９の変形を吸収する。
【００２１】
このようにノズルの流路６を傾倒可能なように接触させる手段としては、開口部１とノズルの流路６の先端又はゲートチップ５との接触面積が少なくなるように構成することが考えられる。例えば、接触面となるノズルの流路６の先端（又はゲートチップ５）を多面体として傾倒に必要な力を少なくする、ノズルの流路６の先端（又はゲートチップ５）と開口部１とを線接触させるようにノズルの流路６の先端（又はゲートチップ５）を曲面を有する形状とする、又はノズルの流路６の先端（又はゲートチップ５）と開口部１との接触部分を曲面とすることが考えられる。
【００２２】
このように作用するノズルの流路６の先端の具体的構成を、図２において３つの例を挙げながら説明する。図２（ａ）は開口部１を形成する固定型２２の凹部の内側には、ノズルの流路６の先端を囲うゲートチップ５が形成され、このゲートチップ５の形状を球形、楕球形、樽状形状とした場合を示す図である。ゲートチップ５は開口部１の側面と曲面にて線接触するため、ゲートチップ５は開口部１の側面と摩擦なく滑り、ゲートチップ５に囲まれたノズルの流路６、バルブピン７は傾倒可能となる。
【００２３】
図２（ｂ）は（ａ）と同様に開口部１にはノズルの流路６を囲うゲートチップ５が設けられているが、（ａ）とは逆にゲートチップ５が嵌入する開口部１（固定型２２の凹部）の内側面を曲面とした。この場合も開口部１とゲートチップ５は開口部１の側面と曲面にて線接触するため、ゲートチップ５は開口部１の側面と摩擦なく滑り、ゲートチップ５に連なるノズルの流路６、バルブピン７は傾倒可能となる。なお、ゲートチップ５と開口部１とは線接触することが好ましいため、ゲートチップ５又は固定型２２が形成する開口部１の側面のいずれか又は双方が曲面で構成されていればよい。
【００２４】
図２（ｃ）は、固定型２２が形成する開口部１に対面するノズルの流路６の先端面、すなわちゲートノズル６１、ノスル６及びゲートチップ５が集まって射出口を形成する部分の先端面を曲面とした例である。この例では、ゲートノズル６１の先端領域は開口部１の射出口と曲面にて接触するため、ゲートノズル６１の先端５は開口部１の射出口と摩擦なく滑り、ゲートチップ５に連なるノズルの流路６、バルブピン７は傾倒可能となる。この例において、ゲートノズル６１の射出口が固定型２２の開口面よりも内側に凹状となっているのは、ゲートノズル６１の先端面を球面とした場合、球面の膨らんだ部分がキャビティ３内に入り込むのを防止するためである。よって、本例における開口部１に形成される空間の大きさはゲートノズル６１の先端面の曲面に応じて決定すればよい。
【００２５】
このように、本実施形態によれば、熱膨張によるホットランナブロック９の熱変形をノズルの流路６の傾倒によって吸収し、ノズルの流路６及びバルブピン７の位置関係を保つことでシール性を維持し、動作不良や樹脂漏れを防止し、成形時に起きる鼻垂れや糸引きといった成形品の外観品質を損なう不具合を防止して外観品質の高い製品を成形する射出成形装置を提供することができる。
【００２６】
続いて、本発明の射出成形装置１００の改変例について説明する。図３に示した射出成形装置１００は、キャビティ３の複数の開口部１に対して溶融樹脂を射出する複数のノズルの流路６及びゲートチップ５を有する。これら複数のノズルの流路６は、同じホットランナブロック９に設けられている。上述したように、ホットランナブロック９は射出時に熱変形を起こしノズルの流路６やバルブピン７の位置関係に影響を与えるが、このときホットランナブロック９の熱変形の程度は均一ではなく、端部へいくほど熱変形は大きくなる。このため、同一のホットランナブロック９に設けられた複数のノズルの流路６の傾倒の程度及びバルブピン７のずれは均等ではないが、本実施形態の装置に係る各ノズルの流路６の先端は開口部１に対して傾倒可能なように接触する構成となっているため、ノズルの流路６及びバルブピン７のずれはそれぞれのノズルの流路６ごとに、各ノズルのずれの程度に応じて調整される。よって、複数のノズルの流路６を有する大型の射出成形装置１００において各ノズルの流路６のずれを予め個別に調節する必要がなく、作業効率の高い射出成形装置１００を提供することができる。
【００２７】
なお、以上説明した実施例は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施例に開示された各要素および各数値は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の主要な構成を説明するための図である。
【図２】図２の（ａ）〜（ｃ）は本実施形態のノズルの先端と開口部の接触部分を説明する図である。
【図３】本実施形態に係るノズルを複数有する射出成形装置を示す図である。
【図４】従来の射出成形装置を説明する図である。
【符号の説明】
１００、１００’…射出成形装置
１…開口部
２…型
２１…可動型
２２…固定型
３…キャビティ
４…バルブゲート
５…ゲートチップ
６…ノズルの流路
６１…ゲートノズル
７…バルブピン
８…流路、ランナ
９…ホットランナブロック（ベース）
１０…ボルト（固定部材）
１１…バブルピンブッシュ
１２…シリンダー
１３…断熱リング
１４…断熱カラー
１５…取り付け具
【図１】
0003829653.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003829653.tif 000005