JP2020172058A - 射出成形用ホットランナのマニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】汎用性が高い射出成形用ホットランナのマニホールドを提供する。【解決手段】マニホールド１５は、溶融した材料を送り出す射出装置１２と当該材料を用いて製品を成形する金型１３との間の射出成形用ホットランナ１１に設けられ、上記材料を射出装置１２側から金型１３側に流す通路１４を有する。マニホールド１５は、射出装置１２に繋がる入口ブロック１６と、入口ブロック１６と分離されて金型１３に繋がる出口ブロック１７と、通路１４が延びる方向における入口ブロック１６と出口ブロック１７との間に設けられた第１中継ブロック１８とを備える。通路１４は、入口ブロック１６、第１中継ブロック１８、及び出口ブロック１７の内部を通過するように形成され、第１中継ブロック１８は、通路１４の延びる方向を変更する機能及び通路１４を分岐させる機能を有する第２中継ブロックと交換可能に構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形用ホットランナのマニホールドに関する。

特許文献１に示されるように、溶融した材料を送り出す射出装置と当該材料を用いて製品を成形する金型との間には射出成形用ホットランナが設けられており、その射出形成用ホットランナには上記材料を射出装置側から金型側に流すための通路を有するマニホールドが設けられている。

ところで、金型におけるゲート位置（材料の受け入れ位置）は、その材料によって製造される製品に応じて、すなわち当該製品を成形する金型に応じて様々である。そして、ゲート位置が金型に応じて変わると、射出装置における材料の送出位置と金型のゲート位置との位置関係が変わる。このため、射出成形用ホットランナのマニホールドとしては、金型毎に専用のもの、すなわち当該金型のゲート位置と射出装置の送出位置との位置関係に対応した専用のものを用いるようにしている。

特許第６３２１８１２号公報

上記射出成形用ホットランナのマニホールドにおいては、製品を成形する金型毎に専用のものが用いられるため、そのマニホールドを他の製品の金型や同一製品であってもゲート位置が変更された金型に流用することはできない。そして、マニホールドを金型毎に専用のものとした場合、当該マニホールドの製造コストが高くなるとともに製造時間も長くなることは避けられない。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされた。その目的は、汎用性が高い射出成形用ホットランナのマニホールドを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する射出成形用ホットランナのマニホールドは、溶融した材料を送り出す射出装置と当該材料を用いて製品を成形する金型との間の射出成形用ホットランナに設けられており、前記材料を前記射出装置側から前記金型側に流すための通路を有するマニホールドであって、前記射出装置に繋がる入口ブロックと、前記入口ブロックと分離されて前記金型に繋がる出口ブロックと、前記通路が延びる方向における前記入口ブロックと前記出口ブロックとの間に設けられた第１中継ブロックと、を備え、前記通路は、前記入口ブロック、前記第１中継ブロック、及び前記出口ブロックの内部を通過するように形成され、前記第１中継ブロックは、前記通路の延びる方向を変更する機能及び前記通路を分岐させる機能のうち少なくとも一方を有する第２中継ブロックと交換可能に構成されていることを要旨とする。

この構成によれば、第１中継ブロックを第２中継ブロックに交換することにより、マニホールドにおける入口ブロックと出口ブロックとの位置関係を変更したり出口ブロックの数を変更したりすることができる。このため、製造する製品に応じて金型におけるゲート位置（材料の受け入れ位置）が異なったり金型におけるゲートの数が異なったりしても、そうした金型のゲート位置と射出装置の送出位置との位置関係の変化や金型のゲートの数の変化に応じて、マニホールドにおける上記通路の延びる方向を変更したり上記通路を分岐させたりすることができる。したがって、マニホールドを異なる製品を製造する金型や同一製品であってもゲート位置が変更された金型に流用することができる。つまり、マニホールドの汎用性を高めることができる。

本発明によれば、マニホールドの汎用性を高めることができる。

一実施形態の射出成形用ホットランナのマニホールドにおいて第１中継ブロックを使用したときの状態を示す側断面模式図。 同マニホールドにおいて第１中継ブロックを第２中継ブロックに交換したときの状態を示す側断面模式図。 図２の３−３線矢視断面図。 変更例の第２中継ブロックを使用したときのマニホールドの要部を示す断面模式図。 図４の平面図。 変更例における入口ブロックと第１中継ブロックとの位置関係を示す平面模式図。 変更例の分岐ブロックの側面模式図。

以下、射出成形用ホットランナのマニホールドの一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、射出成形用ホットランナ１１は、溶融した材料（本例では熱可塑性樹脂）を送り出す射出装置１２と当該材料を用いて製品を成形する金型１３との間に設けられている。射出成形用ホットランナ１１には、上記材料を射出装置１２側から金型１３側に流すための通路１４を有するマニホールド１５が設けられている。

マニホールド１５は、鋼材によって構成され、射出装置１２の下側に繋がる入口ブロック１６と、入口ブロック１６と分離されていて金型１３に対して上側から繋がる出口ブロック１７と、通路１４が延びる方向における入口ブロック１６と出口ブロック１７との間に設けられた第１中継ブロック１８と、第１中継ブロック１８と出口ブロック１７との間に設けられた通路長変更ブロック１９とを備えている。

マニホールド１５においては、入口ブロック１６と出口ブロック１７とが第１中継ブロック１８及び通路長変更ブロック１９を介して互いに連結されており、これら入口ブロック１６、第１中継ブロック１８、通路長変更ブロック１９、及び出口ブロック１７の内部を通過するように通路１４が形成されている。すなわち、マニホールド１５は、入口ブロック１６の下流端に第１中継ブロック１８の上流端が連結され、第１中継ブロック１８の下流端に通路長変更ブロック１９の上流端が連結され、通路長変更ブロック１９の下流端に出口ブロック１７の上流端が連結された構造になっている。

本実施形態のマニホールド１５では、入口ブロック１６の下部（下側）に第１中継ブロック１８の上部が着脱自在に連結され、第１中継ブロック１８の側部に通路長変更ブロック１９の側部が着脱自在に連結され、通路長変更ブロック１９における第１中継ブロック１８側とは反対側の側部に出口ブロック１７の側部が着脱自在に連結されている。

この場合、入口ブロック１６における第１中継ブロック１８との連結部分、第１中継ブロック１８における入口ブロック１６及び通路長変更ブロック１９とのそれぞれの連結部分、通路長変更ブロック１９における第１中継ブロック１８及び出口ブロック１７とのそれぞれの連結部分、出口ブロック１７における通路長変更ブロック１９との連結部分には、ねじ部（図示略）が形成されている。

つまり、入口ブロック１６と第１中継ブロック１８とはそれぞれのねじ部（図示略）同士が螺合することによって着脱自在に連結され、第１中継ブロック１８と通路長変更ブロック１９とはそれぞれのねじ部（図示略）同士が螺合することによって着脱自在に連結され、通路長変更ブロック１９と出口ブロック１７とはそれぞれのねじ部（図示略）同士が螺合することによって着脱自在に連結されている。

したがって、第１中継ブロック１８及び通路長変更ブロック１９は、それぞれ他のブロックと容易に交換可能になっている。すなわち、本実施形態において、第１中継ブロック１８は通路１４の延びる方向を変更する機能及び通路１４を分岐させる機能を有した後述する第２中継ブロック３０（図２及び図３参照）と交換可能になっており、通路長変更ブロック１９は通路１４の長さが異なるものと交換可能になっている。

通路１４は、入口ブロック１６では鉛直方向に延びており、第１中継ブロック１８では鉛直下向きの方向から水平方向に曲がるように延びており、通路長変更ブロック１９では水平方向に延びており、出口ブロック１７では水平方向から鉛直下向きの方向に曲がるように延びている。この場合、第１中継ブロック１８は、通路１４の延びる方向を鉛直下向きの方向から水平方向に変更する機能を有していると言える。なお、マニホールド１５（第２中継ブロック３０（図２及び図３参照）を含む）は、三次元造型機（３Ｄプリンタ）で形成されることによって通路１４が一定の断面積で延びる構造になっている。

マニホールド１５を構成する入口ブロック１６、出口ブロック１７、第１中継ブロック１８、及び通路長変更ブロック１９は、通路１４を通過する材料を溶融した状態に保持するため、ヒータ（図示略）等によって加熱されるようになっている。マニホールド１５における第１中継ブロック１８及び出口ブロック１７は、支持脚２０を介して金型１３に支持されている。支持脚２０における金型１３との接触部分には、マニホールド１５を構成する材料（本例では鋼材）よりも熱伝導率の低い材料（例えば、ステンレスなど）で構成された断熱部材２１が設けられている。

入口ブロック１６における上端部は、射出装置１２における材料の送出位置Ｐ１に接続されている。射出装置１２の送出位置Ｐ１と入口ブロック１６内の通路１４とは、連通している。したがって、射出装置１２の送出位置Ｐ１から送り出された材料は、入口ブロック１６内の通路１４に流れ込むようになっている。

一方、出口ブロック１７には、通路１４内の材料を金型１３におけるゲート位置Ｐ２（材料の受け入れ位置）に射出するためのノズルユニット２２が取り付けられている。出口ブロック１７内の通路１４は、ノズルユニット２２を介して金型１３のゲート位置Ｐ２に接続されている。ノズルユニット２２は、マニホールド１５内の通路１４と金型１３のゲート位置Ｐ２との間を連通させたり遮断したりするべく開閉動作するものであり、この開閉動作を通じて通路１４内の材料を金型１３のゲート位置Ｐ２に対して射出したり射出しないようにしたりする。

次に、マニホールド１５を金型１３とは異なる製品を製造する金型１３Ａに流用する際の作用について説明する。
図２及び図３に示すように、金型１３Ａは、ゲートが２つあり、それらの位置はそれぞれゲート位置Ｐ３及びゲート位置Ｐ４とされている。ゲート位置Ｐ３及びゲート位置Ｐ４は、互いに射出装置１２の送出位置Ｐ１からの水平距離が異なっている。このため、上述のマニホールド１５を金型１３Ａに流用する場合には、マニホールド１５における第１中継ブロック１８（図１参照）を第２中継ブロック３０に交換すればよい。この場合、第１中継ブロック１８（図１参照）は、入口ブロック１６及び通路長変更ブロック１９と螺合されているだけなので、第２中継ブロック３０と容易に交換できる。

以下、第１中継ブロック１８（図１参照）を第２中継ブロック３０に交換して金型１３Ａに流用した後のマニホールド１５の構成について説明する。
図２及び図３に示すように、金型１３Ａに流用後のマニホールド１５において、第２中継ブロック３０は、通路１４の延びる方向を変更する方向変更ブロック３１と通路１４を２つに分岐させる分岐ブロック３２とを備えている。

分岐ブロック３２は、入口ブロック１６の下部に螺合することによって連結されている。したがって、分岐ブロック３２は、鉛直方向において入口ブロック１６と支持脚２０との間に配置されている。分岐ブロック３２は、入口ブロック１６から鉛直下向きの方向に延びる通路１４を水平方向において互いに１８０°異なる方向に延びる２つの通路１４に分岐させている。つまり、分岐ブロック３２の通路１４は、丁字路のようになっている。

分岐ブロック３２における水平方向に２つに分岐された通路１４のうちの一方側には、通路長変更ブロック１９（図１参照）とは通路１４の長さが異なる通路長変更ブロック１９Ａが螺合することによって連結され、他方側には方向変更ブロック３１が螺合することによって連結されている。つまり、方向変更ブロック３１及び通路長変更ブロック１９Ａは、それぞれ分岐ブロック３２と水平方向において隣接して配置されている。換言すれば、分岐ブロック３２は、水平方向において方向変更ブロック３１と通路長変更ブロック１９Ａとによって挟まれている。

通路長変更ブロック１９Ａにおける分岐ブロック３２側とは反対側は、金型１３Ａのゲート位置Ｐ３上に配置された出口ブロック１７に螺合することによって連結されている。この場合、通路長変更ブロック１９Ａの長さは、分岐ブロック３２とゲート位置Ｐ３上に配置された出口ブロック１７との水平距離に合わせた長さに予め設定されている。

方向変更ブロック３１には、分岐ブロック３２から水平方向に延びる通路１４を水平方向において自由な角度（本例では１２０°）に曲げるように延びる通路１４が形成されている。方向変更ブロック３１における通路１４の下流側には、通路長変更ブロック１９（図１参照）とは通路１４の長さが異なる通路長変更ブロック１９Ｂが螺合することによって連結されている。通路長変更ブロック１９Ｂにおける方向変更ブロック３１側とは反対側は、金型１３Ａのゲート位置Ｐ４上に配置された出口ブロック１７に螺合することによって連結されている。この場合、通路長変更ブロック１９Ｂの長さは、方向変更ブロック３１とゲート位置Ｐ４上に配置された出口ブロック１７との水平距離に合わせた長さに予め設定されている。

このように、本実施形態のマニホールド１５は、第１中継ブロック１８を第２中継ブロック３０と交換したり、通路長変更ブロック１９を通路１４の長さが異なる他の通路長変更ブロック１９Ａと交換したり、通路長変更ブロック１９Ｂを追加したりすることができる。このため、マニホールド１５は、金型１３とは異なる製品を製造する金型１３Ａ、すなわち金型１３とは異なる位置にゲートを持ち且つゲート数が異なる金型１３Ａなどに流用することができる。

以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）マニホールド１５において、通路１４は、入口ブロック１６、第１中継ブロック１８、及び出口ブロック１７の内部を通過するように形成され、第１中継ブロック１８は、通路１４の延びる方向を変更する機能及び通路１４を分岐させる機能を有する第２中継ブロック３０と交換可能に構成されている。この構成によれば、第１中継ブロック１８を第２中継ブロック３０に交換することにより、マニホールド１５における入口ブロック１６と出口ブロック１７との位置関係を変更したり出口ブロック１７の数を変更したりすることができる。このため、製造する製品に応じて金型におけるゲート位置（材料の受け入れ位置）が異なったり金型におけるゲートの数が異なったりしても、そうした金型のゲート位置と射出装置１２の送出位置Ｐ１との位置関係の変化や金型のゲートの数の変化に応じて、マニホールド１５における通路１４の延びる方向を変更したり通路１４を分岐させたりすることができる。したがって、マニホールドを異なる製品を製造する金型や同一製品であってもゲート位置が変更された金型に流用することができる。つまり、マニホールド１５の汎用性を高めることができる。

（２）マニホールド１５において、第１中継ブロック１８と出口ブロック１７との間には、通路１４の長さを変更可能な通路長変更ブロック１９が交換可能に設けられている。この構成によれば、通路長変更ブロック１９を通路１４の長さが異なるものに適宜変更することで、マニホールド１５における通路１４の延びる方向についての長さ、すなわち通路１４の延びる方向についての入口ブロック１６と出口ブロック１７との位置関係を自在に変更することができる。

（３）マニホールド１５において、第１中継ブロック１８は、入口ブロック１６の下側に連結されている。この構成によれば、通路１４を３次元的に延ばすことができるので、マニホールド１５の水平方向の大きさを低減できる。また、マニホールド１５は、通路１４を鉛直方向に曲げることができるので、互いに高さの異なる複数のゲートを有する金型に流用しても、ノズルユニット２２の長さを変更せずに複数のゲート間の高さの差を吸収できる。すなわち、マニホールド１５は、互いに高さの異なる複数のゲートを有する金型に流用しても、マニホールド１５から互いに高さの異なる複数のゲートまでの距離に合わせた長さの異なる複数のノズルユニット２２を用意する必要がない。したがって、マニホールド１５は、互いに高さの異なる複数のゲートを有する金型に流用しても、使用するノズルユニット２２を１種類にすることができる。

（４）マニホールド１５において、第２中継ブロック３０は、通路１４の延びる方向を変更する方向変更ブロック３１と通路１４を分岐させる分岐ブロック３２とを備え、方向変更ブロック３１と分岐ブロック３２とは互いに隣接して配置されている。この構成によれば、通路１４の分岐と通路１４の方向の変更とを近い位置で行うことができ、方向変更ブロック３１と分岐ブロック３２とを離して配置する場合に比して短い距離で射出装置１２と金型１３とを繋ぐことができる。

（５）マニホールド１５において、通路１４は、一定の断面積で延びている。この構成によれば、通路１４が曲がっている場合に、通路１４を溶融した材料が流れる際の圧力損失を、通路１４が一定の断面積で延びていない場合に比べて低減できる。

（変更例）
なお、上記実施形態は次のように変更してもよい。
・図４に示すように、マニホールド１５において、第２中継ブロック３０は、分岐ブロック３２Ａの下側に方向変更ブロック３１Ａを回転可能に一体形成して一部品とした第２中継ブロック３０Ａに変更してもよい。この場合、入口ブロック１６の下側に第２中継ブロック３０Ａの分岐ブロック３２Ａが回転可能に連結され、第２中継ブロック３０Ａの方向変更ブロック３１Ａの下側が方向変更ブロック３１Ａの回転を妨げないように支持脚２０によって支持されている。さらにこの場合、分岐ブロック３２Ａと方向変更ブロック３１Ａとは、鉛直方向に延びる同一の中心軸線を回転中心として回転可能になっている。分岐ブロック３２Ａは、入口ブロック１６から鉛直方向に延びる通路１４を水平方向に延びる通路１４と鉛直下向きの方向に延びる通路１４とに分岐させている。方向変更ブロック３１Ａは、分岐ブロック３２Ａから鉛直方向に延びる通路１４を直角に曲げて通路１４の延びる方向を水平方向に変更している。分岐ブロック３２Ａにおける水平方向に延びる通路１４側には水平方向に延びる通路長変更ブロック１９Ｃが連結され、方向変更ブロック３１Ａにおける通路１４の下流側には、水平方向に延びる通路長変更ブロック１９Ｄが連結されている。このようにすれば、図４及び図５に示すように、分岐ブロック３２Ａ及び方向変更ブロック３１Ａを回転させることで、通路長変更ブロック１９Ｃ及び通路長変更ブロック１９Ｄの水平方向における向きを自由に変更することができる。したがって、金型のゲート上に配置された例えば２つの出口ブロック１７がどのような位置にあっても、通路長変更ブロック１９Ｃ及び通路長変更ブロック１９Ｄを２つの出口ブロック１７に対してそれぞれ容易に向けることができる。なお、通路長変更ブロック１９Ｃ及び通路長変更ブロック１９Ｄは、予め所望の長さに設定される。

・通路１４は、必ずしも一定の断面積で延びている必要はない。
・第２中継ブロック３０は、方向変更ブロック３１及び分岐ブロック３２のうちいずれか一方のみで構成されていてもよい。

・マニホールド１５に第２中継ブロック３０を使用した場合に、方向変更ブロック３１と分岐ブロック３２とは必ずしも隣接して配置する必要はない。
・第１中継ブロック１８は、必ずしも入口ブロック１６の下側に配置する必要はない。例えば、図６に示すように、入口ブロック１６をＬ字状に曲げて入口ブロック１６と水平方向で並ぶように第１中継ブロック１８を配置するようにしてもよい。この場合、第１中継ブロック１８は、例えば通路１４を２つに分岐させるように構成してもよい。

・通路長変更ブロック１９は、省略してもよい。
・第１中継ブロック１８における通路１４の曲がり具合（湾曲具合または屈曲角度）は、適宜変更してもよい。

・方向変更ブロック３１における通路１４の曲がり具合（湾曲具合または屈曲角度）は、適宜変更してもよい。
・分岐ブロック３２は、通路１４を３つ以上に分岐させるように構成してもよい。

・分岐ブロック３２における通路１４の分岐角度は、１８０°に限らず、１２０°、９０°、４５°などに変更してもよい。この場合、図７に示すように、分岐ブロック３２における通路１４は、水平方向に対して傾斜するように延びていてもよい。

・第２中継ブロック３０は、方向変更ブロック３１と分岐ブロック３２とを一体形成して一部品とした構成にしてもよい。この場合、通路１４の分岐数、通路１４を分岐させる際の分岐角度、通路１４の曲がり具合（湾曲具合または屈曲角度）は、適宜変更してもよい。

・入口ブロック１６、出口ブロック１７、第１中継ブロック１８、通路長変更ブロック１９、及び第２中継ブロック３０などの連結は、ねじ部（図示略）による連結に限らず、ボルトやクリップなどによって連結するようにしてもよい。

・マニホールド１５は、鋼材に限らず、例えば耐熱樹脂などによって構成してもよい。
・上記実施形態ではマニホールド１５が金型１３の上方にされた構成を例示したが、マニホールド１５が金型１３の内部に配置されて射出装置１２とゲート位置とを繋ぐ構成であってもよい。この場合も、射出成形用ホットランナ１１のマニホールド１５は、射出装置１２と金型１３との間に設けられていると言える。

１１…射出成形用ホットランナ、１２…射出装置、１３，１３Ａ…金型、１４…通路、１５…マニホールド、１６…入口ブロック、１７…出口ブロック、１８…第１中継ブロック、１９，１９Ａ〜１９Ｄ…通路長変更ブロック、３０，３０Ａ…第２中継ブロック、３１，３１Ａ…方向変更ブロック、３２，３２Ａ…分岐ブロック。

Claims (5)

1. 溶融した材料を送り出す射出装置と当該材料を用いて製品を成形する金型との間の射出成形用ホットランナに設けられており、前記材料を前記射出装置側から前記金型側に流すための通路を有するマニホールドであって、
   前記射出装置に繋がる入口ブロックと、
   前記入口ブロックと分離されて前記金型に繋がる出口ブロックと、
   前記通路が延びる方向における前記入口ブロックと前記出口ブロックとの間に設けられた第１中継ブロックと、
   を備え、
   前記通路は、前記入口ブロック、前記第１中継ブロック、及び前記出口ブロックの内部を通過するように形成され、
   前記第１中継ブロックは、前記通路の延びる方向を変更する機能及び前記通路を分岐させる機能のうち少なくとも一方を有する第２中継ブロックと交換可能に構成されていることを特徴とする射出成形用ホットランナのマニホールド。
2. 前記第１中継ブロックと前記出口ブロックとの間には、前記通路の長さを変更可能な通路長変更ブロックが交換可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形用ホットランナのマニホールド。
3. 前記第１中継ブロックは、前記入口ブロックの下側に連結されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の射出成形用ホットランナのマニホールド。
4. 前記第２中継ブロックは、前記通路の延びる方向を変更する方向変更ブロックと前記通路を分岐させる分岐ブロックとを備え、
   前記方向変更ブロックと分岐ブロックとは互いに隣接して配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の射出成形用ホットランナのマニホールド。
5. 前記通路は、一定の断面積で延びていることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の射出成形用ホットランナのマニホールド。