JP2000167883A

JP2000167883A - バルブゲート式金型装置

Info

Publication number: JP2000167883A
Application number: JP34731698A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Takeda; 与志信武田; Kunio Yamamoto; 国雄山本
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2000-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】ゲートから製品キャビティへの樹脂の流れを
より均一なものにして、成形される製品の精度および特
性を向上させる。【解決手段】ゲート14を開閉するバルブピン32は、バ
ルブケーシング26のゲート14側先端部に形成したバルブ
ピン支持孔29に常時嵌合する。このバルブピン支持孔29
の周辺部に、樹脂を流すための複数の凹溝31が螺旋状に
形成してある。このように凹溝31が螺旋状になっている
ために、凹溝31からゲート14へ流出する樹脂の流れが攪
拌されることにより、凹溝31が複数に分かれていること
による樹脂の流れの偏りが緩和される。これにより、ゲ
ート14から製品キャビティ３への樹脂の流れもより均一
なものになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂の射
出成形などに用いられるバルブゲート式金型装置に関す
る。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えば特開平１０−１
５９９５号公報などに記載されているように、製品キャ
ビティへのゲートまでの材料通路内の樹脂を加熱して常
時溶融状態に保つホットランナー金型装置において、ゲ
ートをバルブピンにより機械的に開閉するバルブゲート
式金型装置が知られている。なお、ホットランナー金型
装置は、成形能率を高めることを目的としたものであ
り、ゲートを閉じるのは、型開時などにゲートから樹脂
が漏れるのを防止するためである。

【０００３】バルブゲート式金型装置においては、一般
的に、内部が樹脂通路をなす筒状のバルブケーシング内
にバルブピンを収容してあるが、ゲートとバルブピンと
の芯ずれは、その動作不良や樹脂の流れの偏りによる成
形不良を招くので、前記公報に記載のバルブゲート式金
型装置では、バルブケーシングのゲート側先端部に形成
したバルブピン支持孔（貫通孔）にバルブピンを常時摺
動自在に嵌合し、成形材料である樹脂はバルブピン支持
孔の周囲に形成した凹溝（流通溝）を通すようにしてい
る。この凹溝は、樹脂通路の軸方向と一致するバルブピ
ンの摺動方向と平行に延び、バルブケーシングのゲート
側先端面まで至っているとともに、互いに120°ずつ離
して３本形成されている。

【０００４】しかし、このように互いに離れた３本の凹
溝に樹脂を通すようにしているため、これらの凹溝によ
り有向的な流れが作られ、製品キャビティにおける樹脂
の流れも、凹溝のある部分に偏った三角形状に近いもの
となる。そのため、特に製品キャビティにおける樹脂の
流動性が悪い場合、例えば樹脂がガラス繊維入りのもの
であるような場合、成形不良が生じるおそれがある。ま
た、前記流れに起因する樹脂の配向により、ウェルドラ
インや周方向における密度のばらつき（疎密）が生じる
ようなおそれがある。そして、例えば回転部品の場合、
周方向における密度のばらつきがあると、回転時に面振
れが生じてしまう。また、シャーレのような光学観察に
使われるものでは、樹脂の不均一な配向が光学特性に悪
影響を及ぼす。

【０００５】このような樹脂の流れの不均一性を解決す
るための一つの手段は、バルブピン支持孔の周方向にお
ける凹溝の幅を大きくすることであるが、凹溝の幅を大
きくすると、バルブピン支持孔における凹溝のない部分
すなわちバルブピンを支持する部分の面積が小さくな
り、バルブピンの支持の確実性が低下する。

【０００６】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、バルブケーシングのゲート側先端部に形
成したバルブピン支持孔にバルブピンを摺動自在に嵌合
し、成形材料はバルブピン支持孔の周辺部に形成した凹
溝を通すようにしたバルブゲート式金型装置において、
バルブピンの支持の確実性を低下させることなく、ゲー
トから製品キャビティへの成形材料の流れをより均一な
ものにして、成形される製品の精度および特性を向上さ
せることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のバルブ
ゲート式金型装置は、前記目的を達成するために、互い
に開閉し型閉時に製品キャビティを相互間に形成する複
数の型体と、これら型体のうち製品キャビティへ開口す
るゲートを有する型体に設けられたバルブ装置とを備え
るとともに、このバルブ装置は、前記型体の本体部に形
成された組み込み孔内に組み込まれるとともに材料通路
を内部に形成したバルブケーシングと、このバルブケー
シングに設けられたヒーターと、前記バルブケーシング
の内部に設けられ前記ゲートを開閉するバルブピンとを
有し、前記バルブケーシングにおけるゲート側の先端部
に前記バルブピンが摺動自在に嵌合するバルブピン支持
孔を形成し、このバルブピン支持孔の周辺部に前記バル
ブケーシングの材料通路をゲートに連通させる複数の凹
溝を螺旋状に形成したものである。

【０００８】成形に際しては、複数の型体を型閉してこ
れらの型体間に製品キャビティを形成し、バルブピンを
移動させてゲートを開放し、製品キャビティ内に成形材
料を充填する。このとき、成形材料は、バルブケーシン
グ内の材料通路、バルブピンが嵌合しているバルブピン
支持孔の周辺部にある凹溝およびゲートを通って製品キ
ャビティ内に流入する。そして、凹溝が螺旋状になって
いるために、凹溝からゲートへ流出する成形材料の流れ
が攪拌されることにより、凹溝が複数に分かれているこ
とによる成形材料の流れの偏りが緩和され、ゲートから
製品キャビティへの成形材料の流れもより均一なものに
なる。製品キャビティ内に成形材料を充填した後、バル
ブピンを移動させてゲートを閉じる。さらに、製品キャ
ビティ内の成形材料が冷却して固化した後、型開して製
品キャビティ内で固化した成形材料つまり成形された製
品を取り出す。その間、材料通路内の成形材料は、ヒー
ターの加熱により常時溶融状態に保たれる。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明のバル
ブゲート式金型装置において、前記バルブピン支持孔の
周辺部にあって凹溝のない部分がバルブピン支持孔の全
周に存在するものである。

【００１０】これにより、バルブピンは、その全周にお
いてバルブピン支持孔に支持される。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明のバルブゲート式金型装置において、前記凹溝は、前
記バルブピン支持孔においてそのゲート側先端よりも奥
の位置までのみ延在し、このバルブピン支持孔における
ゲート側先端部は、前記バルブピンが全周に渡って嵌合
する密閉部になっているものである。

【００１２】ゲートが開いているとき、バルブピンの先
端はバルブピン支持孔のゲート側先端部の密閉部までは
達しておらず、成形材料は凹溝から密閉部を通ってゲー
トへ流れる。密閉部には当然凹溝はないから、この密閉
部で凹溝による成形材料の流れの偏りが緩和され、ゲー
トから製品キャビティへの成形材料の流れもよりいっそ
う均一なものになる。一方、バルブピンがゲートを閉じ
たときには、バルブピンが密閉部に全周に渡って嵌合す
る。

【００１３】

【発明の実施形態】以下、本発明のバルブゲート式金型
装置の第１実施例について、図１から図４を参照しなが
ら説明する。図４は成形される製品Ａの最終形状を示し
ている。この製品Ａは、回転する機械部品である。

【００１４】図１において、１は固定型、２は可動型
で、型体であるこれら固定型１および可動型２は、図示
上下方向（型開閉方向）に互いに移動して開閉し、型閉
時に相互間に製品形状の製品キャビティ３を形成するも
のである。固定型１は、固定側型板６と、この固定側型
板６の図示上面すなわち可動型２と反対側の面に固定さ
れた固定側受け板７と、この固定側受け板７の裏側にス
ペーサーブロックを介して固定された固定側取り付け板
（図示していない）とを備えており、この固定側取り付
け板と固定側受け板７との間にはマニホールド８が設け
られている。このマニホールド８は、材料通路であるラ
ンナー９が内部に形成されており、このランナー９内の
成形材料である熱可塑性樹脂は、マニホールド８に設け
られた図示していないヒーターの加熱により常時溶融状
態に保たれるようになっている。

【００１５】そして、固定側型板６に貫通形成されたゲ
ートブッシュ組み込み孔11内には、固定側型板６や固定
側受け板７とともに固定型１の本体部をなすゲートブッ
シュ12が着脱可能に嵌合されている。このゲートブッシ
ュ12は、図示下側すなわち製品キャビティ３側がこの製
品キャビティ３側へ向かって細くなるテーパー部13にな
っており、このテーパー部13の先端部に製品キャビティ
３へ開口するゲート14が開口形成されている。そして、
ゲートブッシュ組み込み孔11の内面とゲートブッシュ12
との間には、冷却水通路15が形成されているとともに、
この冷却水通路15を挟んで漏水防止用のＯリング16が装
着されている。

【００１６】また、固定型１には、前記ゲート14を開閉
するバルブ装置21が組み込まれている。つぎに、このバ
ルブ装置21の構成を説明する。前記固定側受け板７に
は、前記型開閉方向に貫通する組み込み孔22が形成され
ており、前記ゲートブッシュ12の内部は、前記組み込み
孔22に通じる組み込み孔23になっている。そして、この
組み込み孔22,23内にほぼ筒状のバルブケーシング26が
組み込まれている。このバルブケーシング26の一端部は
フランジ部27になっていて前記マニホールド８および固
定側受け板７に固定されている。

【００１７】また、バルブケーシング26の内部は、マニ
ホールド８内のランナー９を前記ゲート14に連通させる
材料通路28になっている。図２および図３にも示すよう
に、この材料通路28の図示下端部すなわちゲート14側の
先端部には、材料通路28の他の部分よりも径が小さいバ
ルブピン支持孔29が形成されている。さらに、前記バル
ブピン支持孔29の周辺部の内面には、互いに120°ずつ
離れた３つの凹溝31が形成されている。これらの凹溝31
は、バルブピン支持孔29の一端から他端へ通じており、
バルブケーシング26内の材料通路28をゲート14に連通さ
せるものである。前記型開閉方向と直交する断面におい
て、３つの凹溝31の総面積は、ゲート14の面積よりも大
きくなっている。そして、各凹溝31は、前記型開閉方向
と平行なバルブピン支持孔29の中心軸の回りで互いに平
行に螺旋状に捩じられている。各凹溝31は120°以上捩
じってあり、したがって、バルブピン支持孔29の周辺部
の内面にあって凹溝31のない部分はバルブピン支持孔29
の全周に存在している。なお、凹溝31の数は３つに限る
ものではないが、成形材料である熱可塑性樹脂の流れを
なるべく均一にするために等間隔に設けることが望まし
い。

【００１８】そして、図１に示すように、バルブケーシ
ング26内には、固定側取り付け板に設けられた図示して
いない油圧シリンダーなどの駆動により前記型開閉方向
に移動するバルブ体としてのバルブピン32が内蔵されて
いる。このバルブピン32は、バルブピン支持孔29に常時
摺動自在に嵌合しており、前記ゲート14に挿脱自在に嵌
合してこのゲート14を閉じるものである。なお、バルブ
ピン支持孔29の前記型開閉方向における長さＬは、バル
ブピン32の支持の確実性が損なわれない程度には確保し
てある。また、バルブピン32は、バルブケーシング26に
おけるマニホールド８側の端部では、バルブケーシング
26内に固定されたガイドブッシュ33により支持されてい
る。すなわち、このガイドブッシュ33内をバルブピン32
が摺動自在に貫通している。

【００１９】また、前記バルブケーシング26の外周面に
は、材料通路28を加熱するバンドヒーター36およびこの
ヒーター36を外側から覆うほぼ円筒状のヒーターカバー
37が嵌合されている。なお、38は、ヒーター36に沿って
設けられた温度センサーである。

【００２０】前記バルブケーシング26のゲート14側先端
部の外周側には段部41が形成されており、この段部41に
短い円筒状の断熱リング42が嵌合されて固定されてい
る。この固定は、焼き嵌めによるものである。また、こ
の断熱リング42の内周面には、空気断熱層を形成する凹
溝43が形成されている。そして、断熱リング42の外周面
が前記ゲートブッシュ12の組み込み孔23内に形成された
同径の円柱面状の嵌合面44に嵌合している。これによ
り、バルブケーシング26がそのゲート14側先端部におい
て固定型１の本体部をなすゲートブッシュ12に支持され
ている。なお、断熱リング42とゲートブッシュ12との嵌
合面44以外においては、断熱のために、組み込み孔22,2
3の内面とバルブケーシング26あるいはヒーターカバー3
7の外面との間には隙間45が形成されている。また、断
熱リング42は、隙間45のゲート14側の部分とヒーター36
側の部分とを遮断している。

【００２１】そして、前記隙間45における断熱リング42
よりもゲート14側の部分に断熱封止部材としてのテーパ
ー状の筒からなる断熱封止キャップ51が嵌合されてい
る。この断熱封止キャップ51の材料は、例えば本金型装
置で成形される熱可塑性樹脂などの成形材料の熱により
溶けない耐熱性および耐摩耗性に優れた硬質のポリイミ
ド樹脂などからなるものである。断熱封止キャップ51
は、バルブケーシング26とゲートブッシュ12との間の断
熱性をある程度確保しつつ、前記隙間45に成形材料の樹
脂が侵入することを防止することにより、例えば色替え
に際して、少ないショット数で前記隙間45に溜まった前
の色の樹脂を速やかに、かつ残留なく確実に排出できる
ようにするためのものである。

【００２２】なお、56は可動型２の可動側型板である。

【００２３】つぎに、前記の構成についてその作用を説
明する。成形にあたっては、まず固定型１と可動型２と
を型閉して、これら固定型１および可動型２間に製品キ
ャビティ３を形成した後、バルブピン32を可動型２から
離れる方向へ移動させてゲート14を開放する。なお、ゲ
ート14が開放された状態でも、バルブピン32は、バルブ
ケーシング26のバルブピン支持孔29に嵌合したままであ
る。そして、射出成形機から固定型１内に成形材料であ
る溶融した熱可塑性樹脂を射出する。この樹脂は、マニ
ホールド８のランナー９などを通り、さらにバルブケー
シング26内の材料通路28およびバルブピン支持孔29の周
囲の凹溝31を通って、ゲート14から製品キャビティ３内
に流入する。このようにして製品キャビティ３内に樹脂
が充填された後、保圧を経て、バルブピン32が可動型２
の方へ移動し、ゲート14に嵌合してこのゲート14を閉じ
る。製品キャビティ３内の樹脂は冷却水通路15を冷却水
が通ることにより積極的に冷却される。そして、製品キ
ャビティ３内の樹脂すなわち製品Ａが冷却して固化した
後、固定型１と可動型２とを型開して、成形された製品
Ａを取り出す。その後、再び型閉が行われて以上の工程
が繰り返され、成形が繰り返される。その間、バルブケ
ーシング26の材料通路28内の樹脂はヒーター36の加熱に
より常時溶融状態に保たれる。

【００２４】前記実施例の構成によれば、バルブケーシ
ング26内でバルブピン支持孔29の周辺部にあって材料通
路28からゲート14へ樹脂を流す凹溝31を螺旋状にしたの
で、これらの凹溝31が複数あって樹脂の流れを分けるも
のであるにもかかわらず、凹溝31からゲート14へ流出す
る樹脂が乱流的な流れを生じ、この流れが攪拌されるこ
とにより、複数の凹溝31による樹脂の流れの偏りが緩和
され、ゲート14から製品キャビティ３への樹脂の流れも
より均一なものになる。このようにゲート14から製品キ
ャビティ３への樹脂の流れがより均一なものになり、樹
脂の配向もより均一なものになることにより、成形不良
を防止できるとともに、成形される製品Ａの精度および
特性が向上する。例えば樹脂がガラスフィラー入りのも
ので流動性が悪いような場合でも、ウェルドラインの発
生などの成形不良が生じることを防止できる。また、例
えば本実施例のように製品Ａが回転部品である場合、密
度がその周方向においてより均一になることにより、回
転時の面振れを防止できる。金属材を切削して加工する
のと同程度の精度を射出成形のみにより確保できる。ま
た、樹脂の流れをより均一なものにするために凹溝31の
幅を極度に広げるような必要がなく、バルブピン支持孔
29の周辺部の内面とバルブピン32との必要な接触面積を
確保できるので、このバルブピン32の支持の確実性を低
下させずに済む。

【００２５】しかも、等間隔で３つある凹溝31を120°
以上捩じって、バルブピン支持孔29の周辺部の内面で凹
溝31のない部分がバルブピン支持孔29の全周に存在する
ようにしたので、バルブピン支持孔29の内面がバルブピ
ン32の全周に当たり、このバルブピン32がその全周でバ
ルブピン支持孔29に支持されることにより、バルブピン
支持孔29でバルブピン32を安定性よく確実に支持でき
る。

【００２６】つぎに、本発明のバルブゲート式金型装置
の第２実施例について、図５から図７を参照しながら説
明する。なお、前記第１実施例と対応する部分には同一
符号を付して、その説明を省略する。本第２実施例にお
いて、バルブピン支持孔29の周辺部の螺旋状の凹溝31
は、反ゲート14側がバルブケーシング26の材料通路28に
連通しているが、ゲート14側の部分はテーパー状部61に
なっており、バルブピン支持孔29においてそのゲート14
側先端よりも奥の位置までのみ延在している。これによ
り、バルブピン支持孔29におけるゲート14側の先端部
は、バルブピン32の先端部が全周に渡って嵌合する密閉
部62になっている。すなわち、バルブピン32の先端部が
円柱形状であるのに対して、密閉部62は、バルブピン32
の先端部とほぼ同径の円柱形状になっている。そして、
ゲート14が開放された状態で、バルブピン32の先端は、
密閉部62よりも反ゲート14側に位置するようになってい
る。

【００２７】そして、図５に示すように成形に際してゲ
ート14が開いているときには、バルブピン32の先端はバ
ルブピン支持孔29のゲート14側先端部の密閉部62までは
達しておらず、樹脂は凹溝31から密閉部62を通ってゲー
ト14へ流れる。密閉部62には当然凹溝31はないから、こ
の密閉部62で凹溝31による樹脂の流れの偏りが緩和さ
れ、ゲート14から製品キャビティ３への樹脂の流れもよ
りいっそう均一なものになる。一方、図６に示すように
バルブピン32がゲート14を閉じたときには、バルブピン
32が密閉部62に全周に渡って嵌合する。

【００２８】前記第２実施例の構成によれば、凹溝31が
複数に分かれていることによる樹脂の流れの偏りを凹溝
31よりもゲート14側にある円柱形状の密閉部62で緩和で
きるので、ゲート14から製品キャビティ３への樹脂の流
れをよりいっそう均一なものにでき、成形される製品Ａ
の精度および特性をより向上させることができる。

【００２９】また、バルブケーシング26のバルブピン支
持孔29において、その周辺部の凹溝31のゲート14側先端
部をテーパー状部61にして凹溝31をバルブケーシング26
の先端面に開口しない構成にしたので、バルブケーシン
グ26および組み込み孔23の先端部間の隙間45のほぼ全体
を断熱封止キャップ51により埋める構成とできる。これ
により、バルブケーシング26および組み込み孔23の先端
部間の隙間45に溜まる樹脂の量が極わずかなものにな
る。したがって、例えば色替えに際しては、少ないショ
ット数で前記隙間45に溜まった前の色の樹脂を速やか
に、かつ残留なく確実に排出できる。したがって、樹脂
の無駄を少なくできるとともに、生産性が向上する。ま
た、固定型１内に残留した前の色の樹脂が次の色の樹脂
に混入するようなことがなく、成形される製品Ａの不良
を防止できる。

【００３０】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、
前記実施例では、固定側型板６とは別体のゲートブッシ
ュ12を設けてこのゲートブッシュ12にゲート14を設けた
が、ゲートブッシュを設けずに、固定側型板に直接ゲー
トを形成してもよい。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、バルブケーシ
ングのゲート側先端部に形成したバルブピン支持孔にバ
ルブピンを摺動自在に嵌合し、成形材料はバルブピン支
持孔の周辺部に形成した複数の凹溝を通すようにしたバ
ルブゲート式金型装置において、凹溝を螺旋状にしたの
で、凹溝からゲートへ流出する成形材料の流れが攪拌さ
れることにより、ゲートから製品キャビティへの成形材
料の流れをより均一なものにでき、成形される製品の精
度および特性を向上させることができる。また、成形材
料の流れをより均一なものにするために凹溝の幅を広げ
る場合に比べ、バルブピンの支持の確実性を低下させず
に済む。

【００３２】請求項２の発明のバルブゲート式金型装置
によれば、請求項１の発明の効果に加えて、バルブピン
支持孔の周辺部にあって凹溝のない部分がバルブピン支
持孔の全周に存在するので、このバルブピン支持孔でバ
ルブピンを安定性よく確実に支持することができる。

【００３３】請求項３の発明のバルブゲート式金型装置
によれば、請求項１または２の発明の効果に加えて、凹
溝は、バルブピン支持孔においてそのゲート側先端より
も奥の位置までのみ延在し、このバルブピン支持孔にお
けるゲート側先端部は、バルブピンが全周に渡って嵌合
する密閉部になっているので、この密閉部には凹溝がな
いことにより、ゲートから製品キャビティへの成形材料
の流れをよりいっそう均一なものにでき、成形される製
品の精度および特性をより向上させることができる。さ
らに、バルブケーシングおよび組み込み孔のゲート側の
先端部間の隙間のほぼ全体を断熱封止部材で埋めること
が可能になり、したがって、前記隙間に溜まる成形材料
の量を少なくできることにより、色替えなどに際して、
金型装置内の材料通路中の前の成形材料を速やかに、か
つ残留なく確実に次の成形材料に置換することが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバルブゲート式金型装置の第１実施例
を示す縦断面図である。

【図２】同上バルブケーシングのゲート側先端部の斜視
図である。

【図３】同上バルブケーシングのゲート側先端部の横断
面図である。

【図４】同上成形される製品の斜視図である。

【図５】本発明のバルブゲート式金型装置の第２実施例
を示す縦断面図であり、ゲートが開いた状態を示してい
る。

【図６】同上縦断面図であり、ゲートが閉じた状態を示
している。

【図７】同上バルブケーシングのゲート側先端部の斜視
図である。

【符号の説明】

１固定型（型体）２可動型（型体）３製品キャビティ６固定側型板（本体部）７固定側受け板（本体部） 12 ゲートブッシュ（本体部） 14 ゲート 21 バルブ装置 22 組み込み孔 23 組み込み孔 26 バルブケーシング 28 材料通路 29 バルブピン支持孔 31 凹溝 32 バルブピン 36 バンドヒーター（ヒーター） 62 密閉部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに開閉し型閉時に製品キャビティを
相互間に形成する複数の型体と、これら型体のうち製品
キャビティへ開口するゲートを有する型体に設けられた
バルブ装置とを備えるとともに、このバルブ装置は、前
記型体の本体部に形成された組み込み孔内に組み込まれ
るとともに材料通路を内部に形成したバルブケーシング
と、このバルブケーシングに設けられたヒーターと、前
記バルブケーシングの内部に設けられ前記ゲートを開閉
するバルブピンとを有し、前記バルブケーシングにおけ
るゲート側の先端部に前記バルブピンが摺動自在に嵌合
するバルブピン支持孔を形成し、このバルブピン支持孔
の周辺部に前記バルブケーシングの材料通路をゲートに
連通させる複数の凹溝を螺旋状に形成したことを特徴と
するバルブゲート式金型装置。
【請求項２】前記バルブピン支持孔の周辺部にあって
凹溝のない部分がバルブピン支持孔の全周に存在するこ
とを特徴とする請求項１記載のバルブゲート式金型装
置。
【請求項３】前記凹溝は、前記バルブピン支持孔にお
いてそのゲート側先端よりも奥の位置までのみ延在し、
このバルブピン支持孔におけるゲート側先端部は、前記
バルブピンが全周に渡って嵌合する密閉部になっている
ことを特徴とする請求項１または２記載のバルブゲート
式金型装置。