(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブゲート方式のホットランナ用金型において、ゲート部先端部が型板のキャビティ開口端に嵌合されており、ノズルが該ゲート部先端部を中心に自転できるようにされており、マニホールド内の樹脂流路とノズル内の樹脂流路が樹脂流動部接続リングで接続され、当該樹脂流路と別個のゲートピン穴があり、前記樹脂流路と該ゲートピン穴がノズル先端部で合流させられており、ゲートピンと前記ゲートピン穴のクリアランスが前記マニホールドが熱膨張しても該ゲートピンと前記ゲートピン穴が接触しないように大きく、前記ゲートピンの中心軸が前記ゲート部先端部の中心位置を通っていることを特徴とするホットランナ用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブゲート方式のホットランナ用金型に関し、より詳しくはゲートピンの摩耗、損傷及び溶融樹脂に焼けを生じさせないホットランナ用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホットランナ用金型のランナ部の樹脂はマニホールドに供給された後、設定温度に加熱され溶融状態に維持されている。この溶融樹脂はノズル先端のゲートから金型キャビティへ射出されるが、射出時以外にランナ部の樹脂がゲートから漏れないように、射出終了後はゲートが閉じられている。
【０００３】
バルブゲート方式のホットランナ用金型は、図９に示すようにマニホールド４とノズル３内部に設けられた樹脂流路１０にゲートピン７が挿入されており、このゲートピン７が上下に動くことでノズル側のゲート１が開閉される。
そして、樹脂流路１０内にはゲートピン７をゲート１へ案内し、かつ振動を防止するために図示しないガイドが別に設けられている。
このホットランナ用金型のゲートピン７は図１０に示すようにマニホールド４上面から樹脂流路１０に向けて設けられたピン穴１５から樹脂流路１０に挿入されており、このピン穴１５とゲートピン７の隙間から樹脂が漏れ出さないようにするために、ゲートピン７とピン穴１５のクリアランスは必要最小限に抑えられている。
【０００４】
ところが、このようなホットランナ用金型を使用する場合、図１１に示されるようにマニホールド４の熱膨張により、ゲートピン７の中心軸Ｎとピン穴１５の中心軸Ｐがずれてしまい、ゲートピン７がピン穴１５の内壁面と接触してゲートピン７の動作を妨げてゲートピン７やピン穴１５に摩耗や損傷を起こしてしまうという問題点があった。
【０００５】
そこで、従来より使用材料と設定温度からマニホールド４の熱膨張量を予測して、あらかじめ熱膨張量分だけゲートピン７取り付け位置に対してピン穴１５位置をずらすことで補正を行っている。
図１２（ａ）に示すようにゲートピン７取り付け位置の中心軸Ｎとピン穴１５の中心軸Ｐ間を長手方向に熱膨張量Ｓだけずらした位置にあらかじめ設けておき、図１２（ｂ）に示すようにマニホールド４の熱膨張させた後、ゲートピン７取り付け位置の中心軸Ｎとピン穴１５の中心軸Ｐを一致させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法ではマニホールド４の熱膨張量を正確に予測し、さらに高い位置精度で加工することが必要であり、予測が不正確であったり加工精度が悪いと熱膨張後にゲートピン７がピン穴１５に接触してしまうため、マニホールド４の設計及び加工が難しい。
また、装置を組み立てる際にもゲートピン７とピン穴１５の位置関係に高い位置精度が要求されてしまう。
【０００７】
さらに、従来のマニホールドは樹脂流路に直接ゲートピンを挿入しているので、ゲートピンとゲートピンのガイドが障害物となり樹脂の流れを妨げてゲートピンの周りやガイドに樹脂の滞留を生じる。
そのため、滞留した樹脂が過熱され溶融樹脂に焼けを引き起こしてしまうという問題点もあった。
【０００８】
そこで、本発明はゲートピンと樹脂流路内壁面との接触によるゲートピンの摩耗、損傷を防ぎ、かつ、溶融樹脂に焼けを生じさせないホットランナ用金型を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、バルブゲート方式のホットランナ用金型において、ゲート部先端部が型板のキャビティ開口端に嵌合されており、ノズルが該ゲート部先端部を中心に自転できるようにされており、マニホールド内の樹脂流路とノズル内の樹脂流路が樹脂流動部接続リングで接続され、当該樹脂流路と別個のゲートピン穴があり、前記樹脂流路と該ゲートピン穴がノズル先端部で合流させられており、ゲートピンと前記ゲートピン穴のクリアランスが前記マニホールドが熱膨張しても該ゲートピンと前記ゲートピン穴が接触しないように大きく、前記ゲートピンの中心軸が前記ゲート部先端部の中心位置を通っていることを特徴とするホットランナ用金型である。
【００１０】
（作用）
マニホールド４内部を透視した図８（ａ）に示すように、マニホールド４はヒーター１６の加熱により設定温度まで昇温されると熱膨張を起こし、熱膨張に伴ってマニホールド４下面の樹脂流路１０に接続されている樹脂流動部接続リング９のマニホールド側開口部Ａ１は熱膨張量Ｓだけ移動する。
【００１１】
これにより、樹脂流動部接続リング９はマニホールドの長手方向外側に向かう力を受ける。
そして、樹脂流動部接続リング９が受けた力はノズル３との接続部分からノズル３に加わり、矢印Ｇに示すようにノズル３はゲート部先端部１８を軸にして反時計回りに自転する。その結果、樹脂流動部接続リング９はノズル３の自転と共に僅かに変形しながらマニホールドの長手方向外側に移動し、樹脂流動部接続リング９にかかる負荷を緩和する。
【００１２】
ノズル３は樹脂流動部接続リング９にかかる負荷を解消すると、自転を停止する。
【００１３】
また、マニホールド４の熱膨張によりゲートピン穴１２も長手方向に移動する。しかし、図８（ｂ）に示すようにゲートピン穴１２の内径はゲートピン７の外径よりも十分に大きいので、ゲートピン穴１２が熱膨張量Ｓだけ移動した後もゲートピン７はゲートピン穴１２に接触せず正常に動作する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１に本発明のホットランナ用金型の垂直断面図を示す。
本発明のホットランナ用金型に使用されるマニホールド４は型板６と取り付け板５の間に取り付けられており、中心上面にスプルブッシュ１３が取り付けられている。
マニホールド４の中心下面は固定リング２により型板６に固定され、マニホールド４の上面では面接触式ノックピン１１を介して取り付け板５に接触させられている。
【００１５】
なお、マニホールド４は中心以外の部分をノックピン等で型板６や取り付け板５に完全には固定しないことが望ましい。
なぜなら、固定した部分の表面の熱膨張量はノックピン等の抵抗により抑えられると、マニホールド４内部の熱膨張量が表面に比べて相対的に大きくなるため、マニホールド４に設けられたゲートピン７等を歪ませてしまうからである。
【００１６】
図２にはノズル３先端を拡大した垂直断面図が示されており、ゲート部先端部１８は型板６のキャビティ開口端に設けられた軸受け構造２０に嵌め合わされており、ゲート部先端部１８を軸としてノズル３がゲート部先端部１８を中心に自転できるようにしている。
また、ゲートピン７の先端はＤの間を上下に移動できるようになっている。
【００１７】
図３にノズル３周辺の一部拡大図を示しながら、ノズル３の構造を説明する。
図３（ａ）はノズル３内部が透視されており、ゲートピン７はノズル３の中心軸を通り、樹脂流動部接続リング９はノズル３の中心軸から外れた位置に設けられている。この樹脂流動部接続リング９の開口部Ａ１、Ａ２は、それぞれマニホールド４内の樹脂流路１０とノズル３内の樹脂流路１０に連通されている。
また、マニホールド４とノズル３との間には僅かに隙間が開いており、ノズル３とマニホールド４の間は樹脂流動部接続リング９のみで接続されている。
【００１８】
図３（ｂ）は図３（ａ）のＢーＢ垂直断面図である。
ゲートピン７はマニホールド４とノズル３を貫通して設けられているゲートピン穴１２、１３に通されており、樹脂流路１０がゲートピン穴１３と合流するノズル先端部８を開閉する。
【００１９】
なお、ゲートピン７とノズル３内のゲートピン穴１３とのクリアランスは樹脂流路１０とは別に設けられているので極端に大きくしても差し支えない。
ただし、ゲートピン７がノズル先端部８で樹脂流路１０を遮断するため、ノズル先端部８とゲートピン７のクリアランスは必要最小限に抑えて溶融樹脂を漏らさないようにしなければならない。
【００２０】
図４は図１のＡーＡ断面図である。
ゲートピン７はＸ軸とＹ軸の交点であるマニホールド４の中心で樹脂流路１０と交差する直線上にあって、マニホールド４の中心から等間隔の対称位置に設けられている。
なお、マニホールド４が熱膨張してもゲートピン７がゲートピン穴１２の内面と接触しないように、マニホールド４内のゲートピン穴１２の内径はゲートピン７の外径よりも十分に大きく設けられている。
【００２１】
次に、本発明のホットランナ用金型のマニホールドが熱膨張した際に、ゲートピン穴の位置ずれを補正する方法について、マニホールド下面から透視した樹脂ノズル３上面図である図５、図６、図７により順に説明する。
図５はマニホールドが熱膨張する前のマニホールド下面を透視したノズル上面の状態を示している。
ここで、マニホールド４下面のマニホールド側開口部Ａ１と、ノズル３上面で同様に開口するノズル側開口部Ａ２のそれぞれの中心軸Ｒ、Ｔは一致している。
【００２２】
次に、マニホールド４が熱膨張を起こした後の状態を説明する。
図６は、熱膨張直後の樹脂流動部接続リング９に負荷のかかった状態を示す図である。
マニホールド４側開口部Ａ１は熱膨張に伴って長手方向に距離Ｓの移動をする。ノズル３は樹脂流路接続リング９を介して長手方向外側に引っぱられるが、樹脂流動部接続リング９がある程度変形できるためノズル側開口部Ａ２は熱膨張後も同位置に位置する。
その結果、ノズル側開口部Ａ２の中心軸Ｔはマニホールド４側開口部Ａ１の中心軸Ｒ’から移動量Ｓだけずれた状態になる。
【００２３】
次に、樹脂流動部接続リング９にかかる負荷が解消された状態について説明する。
図７に示されるように樹脂流動部接続リング９の復元力がちょうどノズル３の中心軸周りの接線方向Ｈに働くので、ノズル３は反時計周りに自転を始める。
ノズル３がＴＱＴ’で挟まれるＷ度の自転をすることによりノズル３側開口部Ａ２はＴ’を中心軸とする位置にノズル側開口部Ａ２が位置する。
その結果、それぞれの中心軸Ｒ’とＴ’の位置は完全に一致はしないが樹脂流動部接続リング９にある程度の変形許容量を持たせることで樹脂流動部接続リング９の破損を起こさずにマニホールド４の熱膨張による樹脂流路の移動を補正できる。
【００２４】
なお、熱膨張量が大きい場合は僅かに負荷のかかった状態とそれを解消した状態とを繰り返しながら連続的にマニホールド４に熱膨張による樹脂流路の移動を補正する。
一方、マニホールド４に設けられたゲートピン穴１２も熱膨張により移動するが、ゲートピン穴１２の内径が大きいため位置ずれが起こってもゲートピン７は接触しない。
【００２５】
また、ノズル３は自転運動を行うのでノズル３の中心軸はマニホールド４に熱膨張に関係なく、常に同一位置に位置しているので、ゲートピン１３の中心軸との位置ずれを起こさずにノズル先端部８を開閉できる。
【００２６】
【発明の効果】
マニホールド内は樹脂流路にゲートピンを挿入しないので、樹脂漏れを考慮せずゲートピン穴を設けることができ、ゲートピン穴を十分に大きく取ることができる。したがって、マニホールドが熱膨張を起こしてもゲートピンがピン穴に接触することがない。
【００２７】
また、マニホールドが熱膨張を起こしても、ノズルが自転することによりゲートピンの中心軸とゲート部先端部の中心位置がずれない。
その結果、ゲートピンの摩耗、損傷を防ぐことができ、さらに、マニホールドに接するノズルを回転可能としておくことにより、熱膨張により生じたマニホールドとノズルの樹脂流路のずれをノズルが回転することでずれ量を吸収することができる。
【００２８】
また、樹脂流路とゲートピンのピン穴をノズル先端部まで分離することにより、樹脂流路内に流れを妨げるものがなくなり滞留をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマニホールドの形状を示す垂直断面図
【図２】ノズル先端を拡大した垂直断面図
【図３】（ａ）本発明のホットランナ用金型の内部を透視した一部拡大図
（ｂ）図３（ａ）のＢーＢ垂直断面図
【図４】樹脂流路とゲートピンの位置関係を示した図１のＡーＡ断面図
【図５】マニホールドが熱膨張する前のマニホールド下面を透視したノズル上面図
【図６】マニホールドが熱膨張直後の樹脂流動部接続リングに負荷のかかった状態を示すマニホールド下面を透視したノズル上面図
【図７】マニホールドが熱膨張後の樹脂流動部接続リングにかかる負荷が解消された状態を示すマニホールド下面を透視したノズル上面図
【図８】（ａ）熱膨張後のマニホールド内部を透視した本発明のホットランナ用金型の一部拡大図
（ｂ）ゲートピン周囲を拡大したマニホールド上面図
【図９】従来のホットランナ用金型の形状を示す垂直断面図
【図１０】従来のホットランナ用金型のゲートピンが一部省略されたマニホールドの一部拡大図
【図１１】従来のホットランナ用金型のゲートピン周囲を拡大したマニホールド上面図
【図１２】（ａ）あらかじめピン穴を補正している従来のホットランナ用金型の模式図
（ｂ）マニホールドが熱膨張した後の従来のホットランナ用金型の模式図
【符号の説明】
３            ノズル
４            マニホールド
５            取り付け板
６            型板
７            ゲートピン
８            ノズル先端部
９            樹脂流動部接続リング
１０          樹脂流路
１２、１３    ゲートピン穴
１５          ピン穴
１６          ヒーター
１８          ゲート部先端部
２０          軸受け構造
Ａ１          マニホールド側開口部
Ａ２          ノズル側開口部
【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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