射出ノズル

【考案の名称】射出ノズル
【実用新案権者】
【識別番号】523005438
【氏名又は名称】淺田仁
【住所又は居所】大阪府八尾市西山本町7-8-24 エスペラント21　102号室
【代理人】
【識別番号】100216471
【弁理士】
【氏名又は名称】瀬戸麻希
【考案者】
【氏名】淺田仁
【住所又は居所】大阪府八尾市西山本町7-8-24 エスペラント21　102号室
【要約】
【課題】溶融材料の滞留に起因する成形不良を効果的に抑制し得る射出ノズルを提供する。
【解決手段】本考案は、材料供給源から供給される溶融材料を射出成形用の金型に吐出する射出ノズル１であって、材料供給源側から作用する溶融材料の圧力に応じて、軸方向に前進および後退可能なピストン１０と、ピストン１０に後退方向の付勢力Ｆ１を付与可能な付勢部材２０と、ピストン１０の外側に嵌合され、ピストン１０の前進によって溶融材料が導入されるカラー３０と、カラー３０を通過した溶融材料を吐出するための吐出口４２を有するキャップ４０と、を備え、カラー３０の前端部の外周面は、カラー３０の前端部に装着されたキャップ４０の内周面５０に密着するように構成されている。
【選択図】図１

【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
材料供給源から供給される溶融材料を射出成形用の金型に吐出する射出ノズルであって、
前記材料供給源側から作用する前記溶融材料の圧力に応じて、軸方向に前進および後退可能なピストンと、
前記ピストンに後退方向の付勢力を付与可能な付勢部材と、
前記ピストンの外側に嵌合され、前記ピストンの前進によって前記溶融材料が導入されるカラーと、
前記カラーを通過した前記溶融材料を吐出するための吐出口を有するキャップと、を備え、
前記カラーの前端部の外周面は、前記カラーの前端部に装着された前記キャップの内周面に密着するように構成されていることを特徴とする射出ノズル。
【請求項２】
前記カラーの前端部は、前記ピストンを軸方向にスライド可能に案内する内周面と、前記キャップの内周面に密着する外周面とを有するガイド部であることを特徴とする請求項１に記載の射出ノズル。
【請求項３】
前記カラーは、前記ガイド部よりも軸方向の後方において前記付勢部材を収容する収容部と、前記収容部と前記ガイド部とを繋ぐ連絡部とを備え、
前記連絡部の外周面は、前記キャップの内周面に密着するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の射出ノズル。
【請求項４】
前記カラーの前端部に、前記ガイド部から前記連絡部にかけて軸方向に延びる切り欠きが設けられ、
前記ガイド部と前記連絡部とは、前記切り欠きを除く部分の外周面の略全面に亘って前記キャップの内周面に密着するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の射出ノズル。
【請求項５】
前記ガイド部及び前記連絡部の厚さは、前記収容部の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の射出ノズル。
【請求項６】
前記キャップの内周面は、前記収容部の外周面に対向する第１対向部と、前記連絡部および前記ガイド部の外周面に対向する第２対向部とを備え、
前記カラーの外周面は、前記第２対向部の略全面に密着するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の射出ノズル。
【請求項７】
前記第２対向部は、軸方向の前方に向かって径方向内側に傾斜して延びる傾斜部と、該傾斜部の前端から軸方向に沿って前方に延びる直進部と、該直進部の前端から軸方向の前方に向かって径方向内側に湾曲しながら前記吐出口まで延びる湾曲部と、を有することを特徴とする請求項６に記載の射出ノズル。
【請求項８】
前記カラー及び前記キャップのそれぞれは、ヒータを内蔵したマニホールドにおけるシリンダに収容される被収容部と、前記シリンダの端面よりも外側に突出する突出部とを備え、
前記カラーの外周面は、前記突出部において前記キャップの内周面に密着するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の射出ノズル。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、射出成形機に設けられる射出ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂の射出成形では、ホットランナーと呼ばれる方式が採用されることがある。ホットランナー方式では、射出された溶融材料の流路であるランナー部（スプルー、ランナー、ゲート）が、金型ではなく、ヒータを内蔵したマニホールドに設けられる。この場合、ランナー部における材料は溶融状態に維持されるため、ランナー部での無駄な成形が回避され、金型から成形品のみが取り出される。このことから、ホットランナー方式の射出成形は、ランナーレス成形とも呼ばれる。
【０００３】
ホットランナー方式の射出成形機におけるマニホールドでは、溶融材料の流路が複数に分岐され、各流路の下流端部に射出ノズルが設けられる。この射出ノズルには、例えば特許文献１に開示されているように、溶融材料の圧力に応じて開閉するバルブ機構が設けられることがある。
【０００４】
図６（ａ）及び図６（ｂ）の断面図は、バルブ機構を備えた従来例の射出ノズル１０１の構成を示している。なお、図６（ａ）及び図６（ｂ）において、射出ノズル１０１は、上側半分は側面図として図示され、下側半分は断面図として図示されている。
【０００５】
射出ノズル１０１は、マニホールドのシリンダ２００の先端部に取り付けられている。射出ノズル１０１は、軸方向に前進および後退可能なピストン１１０と、ピストン１１０の外側に装着されるコイルばね１２０と、ピストン１１０及びコイルばね１２０の外側に嵌合されるカラー１３０と、カラー１３０の先端部に装着されるキャップ１４０とを備える。
【０００６】
コイルばね１２０は、後退方向の付勢力をピストン１１０に付与するように、軸方向に収縮した状態でカラー１３０内に収容される。ピストン１１０の前端部には、キャップ１４０の吐出口１４２を開閉するゲートバルブ部１１２が設けられ、ピストン１１０の後端部には、材料供給源からの溶融材料の圧力を受ける受圧部１１４が設けられている。
【０００７】
図６（ａ）に示すように、材料供給源から金型に溶融材料が供給されていないとき、コイルばね１２０の付勢力Ｆ１によって、ピストン１１０は後退位置に維持される。このとき、キャップ１４０の吐出口１４２は、ピストン１１０のゲートバルブ部１１２によって閉じられている。
【０００８】
図６（ｂ）に示すように、材料供給源からの材料供給が開始されると、ピストン１１０は、溶融材料の圧力Ｐ１を受圧部１１４で受けることによって前進する。これにより、キャップ１４０の吐出口１４２が開いて、射出ノズル１０１に供給された溶融材料は、カラー１３０の内側を通ってキャップ１４０の吐出口１４２から金型へ注入される。
【０００９】
金型への材料充填が完了すると、受圧部１１４に作用する圧力Ｐ１の低下によりピストン１１０が後退し、キャップ１４０の吐出口１４２がゲートバルブ部１１２によって再び閉じられる。以上のように、射出ノズル１０１のバルブ機構は、溶融材料の圧力に応じて自動的に開閉動作を行うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１９－１５１０３６号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すような従来の射出ノズル１０１では、フラッシュ（ばり）等の成形不良が生じることがある。この問題に関して、本願出願人は、鋭意研究を重ねた結果、カラー１３０の先端部の外周面とキャップ１４０の内周面との隙間Ｓ１に溶融材料が滞留することが成形不良の一因であることを見出した。
【００１２】
そこで、本考案は、溶融材料の滞留に起因する成形不良を効果的に抑制し得る射出ノズルを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本考案の一態様は、材料供給源から供給される溶融材料を射出成形用の金型に吐出する射出ノズルであって、前記材料供給源側から作用する前記溶融材料の圧力に応じて、軸方向に前進および後退可能なピストンと、前記ピストンに後退方向の付勢力を付与可能な付勢部材と、前記ピストンの外側に嵌合され、前記ピストンの前進によって前記溶融材料が導入されるカラーと、前記カラーを通過した前記溶融材料を吐出するための吐出口を有するキャップと、を備え、前記カラーの前端部の外周面は、前記カラーの前端部に装着された前記キャップの内周面に密着するように構成されていることを特徴とする。
【考案の効果】
【００１４】
本考案によれば、射出ノズルに溶融材料が滞留することが防止されることで、成形不良の発生を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本考案の一実施形態に係る射出ノズルを示す側面図である。
【図２】同射出ノズルの構成部品を示す分解図である。
【図３】同射出ノズルの側面図およびシリンダの断面図である。
【図４】同射出ノズルの開状態および閉状態を示す断面図である。
【図５】同射出ノズルのキャップ及びカラーの要部を示す拡大図である。
【図６】従来例に係る射出ノズルの開状態および閉状態を示す断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本考案の一実施形態が説明される。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本考案、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。
【００１７】
図１の側面図に、本実施形態に係る射出ノズル１が示され、図２の分解図に、射出ノズル１の構成部品１０，２０，３０，４０が示されている。射出ノズル１は、ホットランナー方式の射出成形機において、ヒータを内蔵したマニホールドにおけるシリンダ７０（図３参照）の先端部に取り付けられるものである。この取付け状態において、射出ノズル１は、材料供給源（図示せず）から供給される溶融材料（例えば、熱可塑性樹脂）を射出成形用の金型（図示せず）に吐出可能となっている。
【００１８】
図１及び図２に示すように、射出ノズル１は、溶融材料の圧力に応じて吐出口４２を開閉するバルブ機構を構成するピストン１０と、ピストン１０に付勢力を付与可能な付勢部材であるコイルばね２０と、ピストン１０の外側に嵌合されるカラー３０と、カラー３０の先端部に装着されるキャップ４０とを備えている。射出ノズル１の吐出口４２は、キャップ４０に形成されている。
【００１９】
ピストン１０は、軸方向に延びる長尺部材である。ピストン１０は、材料供給源側から作用する溶融材料の圧力に応じて、軸方向に前進および後退可能となっている。ピストン１０の前端部には、キャップ４０の吐出口４２を開閉するゲートバルブ部１２が設けられている。ゲートバルブ部１１２は、例えば、軸方向に直交する円板状に形成されている。ピストン１０の後端部には、材料供給源からの溶融材料の圧力を受ける受圧部１４が設けられている。受圧部１４は、例えば、軸方向の前方に向かって拡径するように円錐台状に形成されている。ピストン１０の軸方向において、受圧部１４の前方に隣接する部分には、複数のストッパ１６が設けられている。ストッパ１６は、例えば、ピストン１０の外周面から径方向の外側に突出するようにフィン状に形成されている。ストッパ１６は、例えば、周方向の３箇所に互いに間隔を空けて設けられている。
【００２０】
コイルばね２０は、軸方向に伸縮可能なようにピストン１０の外側に装着される。コイルばね２０は、軸方向の一方側においてカラー３０内の段状の位置決め部３１（図１参照）によって位置決めされ、軸方向の他方側においてピストン１０のストッパ１６によって位置決めされる。これにより、コイルばね２０は、位置決め部３１とストッパ１６との軸方向距離に応じて伸縮可能となっている。射出ノズル１の取付け状態において、コイルばね２０は、軸方向に収縮した状態でカラー３０内に収容される。これにより、コイルばね２０は、ピストン１０に後退方向の付勢力を付与可能となっている。
【００２１】
カラー３０は、軸方向に貫通するキャビティを有する筒状部材である。カラー３０は、ピストン１０及びコイルばね２０の外側に嵌合される。カラー３０は、ピストン１０の軸方向移動を案内するガイド部３４と、ガイド部３４よりも軸方向の後方においてコイルばね２０を収容する収容部３２と、収容部３２とガイド部３４とを繋ぐ連絡部３６とを備える。
【００２２】
収容部３２は、全長に亘って略一定の径を有する円筒状の部分である。収容部３２の後端面は、溶融材料を導入可能なように開口している。収容部３２の後端部には、軸方向に延びるスリット３３が設けられている。スリット３３は、ピストン１０のストッパ１６に対応して周方向に間隔を空けて複数（例えば３つ）設けられている。各スリット３３には、ピストン１０のストッパ１６が係合可能となっている。収容部３２の前端部は、上記の段状の位置決め部３１を形成するように径方向内側に屈曲されている。
【００２３】
連絡部３６は、収容部３２の前端部から軸方向の前方に向かってテーパ状に延びている。連絡部３６の内部空間は、収容部３２の内部空間に連通している。連絡部３６の内周面および外周面は、軸方向の前方に向かって径方向の内側に傾斜している。連絡部３６の内周面は、軸方向の後端から前端にかけて直線状に延びている。連絡部３６の外周面は、軸方向の後端から前端にかけて、径方向外側に膨らむように湾曲しながら延びている。連絡部３６の厚さは、収容部３２の厚さよりも大きい。
【００２４】
ガイド部３４は、連絡部３６の前端部から軸方向の前方に向かって筒状に延びており、カラー３０の前端部を構成している。ガイド部３４の内部空間は、連絡部３６の内部空間に連通している。ガイド部３４の前端面には開口３７が形成されている。ガイド部３４の内周面は、軸方向の略全長に亘って均一の径を有する円筒状の面であり、ピストン１０を軸方向にスライド可能に案内する機能を有する。ガイド部３４の外周面は、軸方向の後端から中間部にかけて均一の径を有し、軸方向の中間部から前端にかけて径方向外側に膨らむように湾曲しながら次第に縮径している。ガイド部３４の厚さは、連絡部３６及び収容部３２の厚さよりも大きい。
【００２５】
図２に示すように、カラー３０の前端部には、ガイド部３４から連絡部３６にかけて軸方向に延びるスリット状の切り欠き３８が設けられている。切り欠き３８は、周方向に互いに間隔を空けて複数（例えば３つ）設けられている。切り欠き３８は、カラー３０内に導入された溶融材料を排出するための排出口としての機能を有する。
【００２６】
キャップ４０は、被固定部４４と本体部４６とを備える。キャップ４０は、軸方向において本体部４６の後方に被固定部４４が配置されるようにカラー３０に装着される。カラー３０にキャップ４０が装着された状態において、被固定部４４は、カラー３０の収容部３２の前端部を外側から被覆し、本体部４６は、カラー３０のガイド部３４及び連絡部３６を外側から被覆する。
【００２７】
被固定部４４は、軸方向に延びる円筒状に形成されている。被固定部４４の外周面は、シリンダ７０のねじ穴部７５（図３参照）にねじ込まれる雄ねじ部４５となっている。これにより、被固定部４４は、シリンダ７０に固定可能となっている。本体部４６は、被固定部４４よりも軸方向の前方に配置され、前方に向かって縮径する形状を有する。本体部４６の前端面には吐出口４２が設けられている。本体部４６の後端部は、リング部４９を介して被固定部４４に連なっている。リング部４９の外径は、被固定部４４及び本体部４６の外径よりも大きい。
【００２８】
図３を参照しながら、射出ノズル１の取付けに関するシリンダ７０の構成が説明される。なお、図３において、射出ノズル１は側面図として図示され、シリンダ７０は断面図として図示されている。
【００２９】
シリンダ７０の先端の端面には、射出ノズル１を取付けるための取付用穴７４が設けられている。取付用穴７４は、ねじ穴部７５と、ねじ穴部７５の開口周縁に形成されたザグリ部７６と、ねじ穴部７５の底部に形成された凹部７７とを有する。凹部７７の底部は、取付用穴７４の底面７４ａを構成している。取付用穴７４の底面７４ａには、射出ノズル１に供給される溶融材料が通過するための通路７２が開口している。
【００３０】
シリンダ７０のねじ穴部７５には、射出ノズル１のキャップ４０の雄ねじ部４５がねじ込まれ、これにより、シリンダ７０の先端部に射出ノズル１のキャップ４０が固定される（図４参照）。この固定状態において、シリンダ７０のザグリ部７６には射出ノズル１のリング部４９が収容され、シリンダ７０の凹部７７には、射出ノズル１のカラー３０におけるキャップ４０よりも軸方向の後方に突出した部分が収容される。また、この固定状態において、射出ノズル１のピストン１０の後端部はシリンダ７０の通路７２に収容可能であるが、ピストン１０のストッパ１６がシリンダ７０の取付用穴７４の底面７４ａに当接することで、シリンダ７０の通路７２にピストン１０が過剰に入り込むことが回避され得る。
【００３１】
図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照しながら、射出ノズル１のバルブ機構の動作が説明される。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）において、シリンダ７０は断面図として図示され、射出ノズル１は、上側半分は側面図として図示され、下側半分は断面図として図示されている。
【００３２】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す射出ノズル１の取付け状態において、キャップ４０は、上記のようにシリンダ７０に固定され、カラー３０は、コイルばね２０の前方への付勢力によってキャップ４０に押し付けられた状態に維持される。これにより、カラー３０は、キャップ４０を介してシリンダ７０に固定される。このような固定状態において、カラー３０の収容部３２と、キャップ４０の被固定部４４及びリング部４９とは、シリンダ７０に収容される被収容部となっており、カラー３０の連絡部３６及びガイド部３４と、キャップ４０の本体部４６とは、シリンダ７０の端面よりも外側に突出する突出部となっている。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、材料供給源から金型に向けて溶融材料が供給されていないとき、コイルばね２０の付勢力Ｆ１によって、ピストン１０は後退位置に維持される。このとき、シリンダ７０の通路７２はピストン１０の受圧部１４によって閉じられ、キャップ４０の吐出口４２はピストン１０のゲートバルブ部１２によって閉じられている。
【００３４】
図４（ｂ）に示すように、材料供給源からの材料供給が開始されると、ピストン１０は、溶融材料の圧力Ｐ１を受圧部１４で受けることによって前進する。ピストン１０の前進によって、シリンダ７０の通路７２とキャップ４０の吐出口４２とが開放される。これにより、通路７２からカラー３０の内部に溶融材料が導入され、カラー３０の内部を通過した溶融材料は、キャップ４０の吐出口４２から吐出されて金型へ注入される。
【００３５】
金型への材料充填が完了すると、受圧部１４に作用する圧力Ｐ１の低下によりピストン１０が後退し、キャップ４０の吐出口４２がゲートバルブ部１２によって再び閉じられる。以上のように、射出ノズル１のバルブ機構は、溶融材料の圧力に応じて自動的に開閉動作を行うように構成されている。
【００３６】
図５（ａ）に示すキャップ４０の拡大断面図、及び、図５（ｂ）に示す射出ノズル１の拡大側面図を参照しながら、本実施形態に係る射出ノズル１の特徴が説明される。
【００３７】
図５（ａ）に示すように、キャップ４０の内周面５０は、カラー３０の収容部３２の外周面に対向する第１対向部５１と、カラー３０の連絡部３６およびガイド部３４の外周面に対向する第２対向部５２とを備える。
【００３８】
第１対向部５１は、軸方向に沿って延びる直進部となっている。第２対向部５２は、軸方向の前方に向かって径方向内側に傾斜して延びる傾斜部５３と、傾斜部５３の前端から軸方向に沿って前方に延びる直進部５４と、直進部５４の前端から軸方向の前方に向かって径方向内側に湾曲しながら吐出口４２まで延びる湾曲部５５と、を有する。
【００３９】
射出ノズル１の取付け状態（図４（ａ）及び図４（ｂ）参照）、すなわち、カラー３０の前端部にキャップ４０が装着された状態において、カラー３０の外周面は、キャップ４０の内周面５０に密着するように構成されている。具体的に、カラー３０の収容部３２の外周面は、キャップ４０の第１対向部５１に密着し、カラー３０の連絡部３６の外周面は、キャップ４０の第２対向部５２の傾斜部５３に密着し、カラー３０のガイド部３４の外周面は、キャップ４０の第２対向部５２の直進部５４及び湾曲部５５に密着する。
【００４０】
特に、シリンダ７０の端面よりも外側に突出したカラー３０の前端部、すなわち、ガイド部３４及び連絡部３６は、切り欠き３８を除く部分の外周面の略全面に亘って、キャップ４０の内周面５０の第２対向部５２に密着するように構成されている。
【００４１】
以上のように構成された射出ノズル１によれば、カラー３０の前端部の外周面とキャップ４０の内周面との間に従来のような隙間Ｓ１（図６参照）が生じない。そのため、射出ノズル１内の隙間に溶融材料が滞留することが防止され、これにより、溶融材料の滞留に起因する成形不良の発生を効果的に抑制することができる。
【００４２】
以上、上述の実施形態を挙げて本考案が説明されているが、本考案は、上述の実施形態に限定されるものではなく、実用新案登録請求の範囲を逸脱しない限り、射出ノズルの具体的構成は適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１射出ノズル
１０ピストン
１２ゲートバルブ部
１４受圧部
２０コイルばね（付勢部材）
３０カラー
３２収容部
３４ガイド部
３６連絡部
３８切り欠き
４０キャップ
４２吐出口
５０キャップの内周面
５１第１対向部
５２第２対向部
５３傾斜部
５４直進部
５５湾曲部
Ｆ１付勢力
Ｐ１溶融材料の圧力
Ｓ１隙間

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

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