JPH06238715A - 射出成形金型用プローブおよびランナーレス射出成形装置 - Google Patents

射出成形金型用プローブおよびランナーレス射出成形装置

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JPH06238715A
JPH06238715A JP5026680A JP2668093A JPH06238715A JP H06238715 A JPH06238715 A JP H06238715A JP 5026680 A JP5026680 A JP 5026680A JP 2668093 A JP2668093 A JP 2668093A JP H06238715 A JPH06238715 A JP H06238715A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な構成によってプローブの先端部分（チ
ップ部）を間歇的に加熱するヒータと、プローブのボデ
ィ部を加熱するヒータとを一緒に単一の電源から給電で
きる射出成形金型用プローブおよびランナーレス射出成
形装置。 【構成】 通電による温度上昇に伴って電気抵抗値が急
上昇する白金または白金合金により構成したチップヒー
タ７を先端部分３に配設し通電による温度上昇に伴う電
気抵抗値の上昇の少ないニクロム線により構成したボデ
ィヒータ８をボディ部分２に配設し、チップヒータ７と
ボディヒータ８とは直列接続状態にある射出成形金型用
プローブ１ａ。および同射出成形金型用プローブ１ａ
を、金型のゲート部に先端部分を近接させて金型のラン
ナー部分に装着し、成形工程に同期して電力制御し前記
チップヒータ７とボディヒータ８に直列給電する電源装
置を備えたランナーレス射出成形装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、溶融樹脂流路である
ホットランナー部を加熱すると共に、更にゲート部分を
間歇加熱してゲートを開閉する加熱手段を備えた射出成
形金型用プローブおよび同プローブを備えたランナーレ
ス射出成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】射出成形装置に装着した金型のスプルー
およびランナー部分を加熱し、スプルーおよびランナー
を１サイクルごとに取出さないで成形品だけ取出すよう
にしたランナーレス方式とも言われるホットランナー構
成の射出成形装置は、自動運転そして射出成形能率の向
上、更にランナーなどのスクラップの回収処理が不要な
どの利点を有している。
【０００３】図１３は、実公昭６０−２８５６９号公報
に開示された、ホットランナー構成のための尖鋭発熱体
（以下、プローブという）の一部切欠側面図であり、同
図を参照して公知の射出成形金型用プローブの構成を説
明をする。
【０００４】２は耐熱性金属、例えばステンレス鋼など
で加工成形された金属外筒（ボディ部）、３は先端尖鋭
部（チップ部）、６は金属外筒の内側中空部、６ａは先
端尖鋭部３に近接して金属外筒１の中心軸上に沿って穿
った縦孔である。そして、縦孔６ａの内部には発熱線を
コイル状に捲いて形成した発熱体７が装着してありリー
ド線１１ａ，１１ｂにより外部から間歇的に給電して先
端尖鋭部３を局部的に加熱することができる。なお金属
外筒の内側中空部６の内部には別のヒータ８が装着して
ありランナー内の合成樹脂を常時溶融状態に加熱できる
構成となっている。
【０００５】上記構成のプローブ１を金型に装着したラ
ンナーレス射出成形装置は、キャビティに通ずるゲート
部分を先端尖鋭部３によって局部的に加熱して同部分で
冷却固化してゲートを閉じていた合成樹脂を瞬時に溶融
してゲートを開き、射出成形操作により溶融樹脂をキャ
ビティ内に射出して成形し、発熱体７への給電を停止ま
たは制限してゲート部分の溶融樹脂を固化または半固化
溶融状態とすることによりゲートを閉じる構成となって
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のプローブ１を金型に装着したランナーレス射出成形
装置は、プローブ１の先端尖鋭部（チップ部）３を間歇
的に加熱する発熱体７と、金属外筒（ボディ部）２を常
時加熱するヒータ８への電力供給は別途に制御して別々
に供給する必要があり、電源装置が複雑、大型、高価と
いった問題があった。またプローブから両ヒータの各リ
ード線を別々に引き出す必要があり、プローブの小型構
成が面倒といった問題もあった。
【０００７】この発明は、上記従来技術の問題点を解消
するために成されたもので、簡易な構成によってプロー
ブの先端部分（チップ部）を間歇的に加熱するヒータ
と、プローブのボディ部を加熱するヒータとを一緒に単
一の電源から給電できる射出成形金型用プローブおよび
ランナーレス射出成形装置を提供することを目的とする
ものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このため、この発明に係
る射出成形金型用プローブは、プローブの先端部分に配
設し同先端部分を局部的に加熱するチップヒータとプロ
ーブのボディ部分に配設し同ボディ部分を加熱するボデ
ィヒータとを備えた射出成形金型用プローブであって、
チップヒータは通電による温度上昇に伴って電気抵抗値
が上昇する素材により構成し、ボディヒータは通電によ
る温度上昇に伴う電気抵抗値の上昇は第１のヒータより
少ない素材により構成し、チップヒータとボディヒータ
とは直列して電源に接続され給電制御されることを特徴
とする構成によって、前記の目的を達成しようとするも
のである。
【０００９】そして、この発明に係るランナーレス射出
成形装置は、上記の射出成形金型用プローブを、金型の
ゲート部に先端部分を近接させて金型のランナー部分に
装着し、成形工程に同期して電力制御し前記チップヒー
タとボディヒータに直列給電する電源装置を備えたこと
を特徴とする構成によって、前記の目的を達成しようと
するものである。
【００１０】
【作用】以上の構成により、この発明に係る射出成形金
型用プローブは、チップヒータは通電による温度上昇に
伴う電気抵抗値の上昇率がボディヒータより大であるの
で、通電により温度上昇させたときチップヒータの抵抗
値はボディヒータよりも大きい率で上昇する。しかしチ
ップヒータとボディヒータとは直列接続され同一電流が
流れるのでチップヒータとボディヒータの電力消費の割
合は変化し、チップヒータでの電力消費割合が増加す
る。即ちプローブの先端部分を急激に激しく加熱するこ
とができる。一方プローブのボディ部に対する加熱効果
はさほど変わらない。
【００１１】上記作用の射出成形金型用プローブを、金
型のゲート部に先端部分を近接させて金型のランナー部
分に装着したランナーレス射出成形装置は、チップヒー
タとボディヒータに直列に供給する電力の制御（電圧ま
たは電流制御）を射出成形サイクルに同期して実施する
ことにより、ボディ部の温度は殆ど変化させることな
く、プローブの先端部分、即ちゲート部分の合成樹脂の
温度を急激に上昇させてゲートを開く、また射出成形装
置の金型に設けてあるキャビティ部分を冷却する冷却手
段により、ゲート部分の温度は降下しゲート部分の合成
樹脂は固化または半固化状態となってゲートを閉じるこ
とができる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明に係る射出成形金型用プロー
ブ（以下、プローブという）およびランナーレス射出成
形装置（以下、射出成形装置という）を実施例により説
明する。なお、前記従来のプローブに相当する部分は同
一符号で示してある。
【００１３】図１は、第１実施例プローブの構成を示す
断面図、図２は同プローブの部分拡大断面図、図３は同
プローブを装着した金型の断面図であり、射出成形装置
実施例の要部断面図でもある。
【００１４】第１実施例であるプローブ１ａは射出する
合成樹脂をホットランナーの流路内部から加熱する内部
加熱方式のものである。
【００１５】２はプローブのボディ部分であり、耐熱性
の金属で加工成形してある。３はプローブの先端部分で
あり、ボディ部分２との一体成形例を図示してあるが、
ボディ部分２にとは別に形成してボディ部分２に嵌込み
一体化してもよい。４はプローブの本体基部、５は樹脂
流動孔であり、スプルーブッシュからの合成樹脂をホッ
トランナー内に導入するための流路である。６はヒータ
装着孔であり、プローブの先端部分３の内部からボディ
部分２の内部を通り本体基部４の側面に開口しており、
先端部分３の部分内にはチップヒータ７が挿入してあ
り、ボディ部分２の部分内にはボディヒータ８が挿入し
てある。９は温度センサーである。
【００１６】本実施例の特徴は、チップヒータ７は温度
上昇による電気抵抗の増加が著しい白金または白金合金
の細い線によってコイル状に形成してあり、ボディヒー
タ８は温度上昇による電気抵抗の増加が少ないニクロム
線をコイル状に形成してあり、チップヒータ７とボディ
ヒータ８の各一端がヒータ装着孔６内で接続片１０ａに
よって接続されており、チップヒータ７の他端と接続片
１０ｂによって接続された導線とボディヒータ８の他端
とはリード線１１ａ，１１ｂとしてプローブの本体基部
４から外部に引出されており、一つの電源出力からチッ
プヒータ７とボディヒータ８とに直列給電できる構成と
なっている。
【００１７】次に、射出成形装置実施例を図３を参照し
て説明する。
【００１８】本実施例は上記実施例であるプローブ１ａ
を、金型に装着したランナーレス方式の射出成形装置で
あり、射出成形サイクルに同期して電圧または電流を制
御してプローブ１ａの直列したチップヒータ７とボディ
ヒータ８に直列接続して給電する電力制御可能な電源装
置を備えていることに特徴を有しており、他の構成は従
来の射出成形装置に準じ、種々の構成が可能である。
【００１９】図３に示す、１２は射出成形装置の金型取
付け板であり、スペーサブロック１３を介して固定側の
金型１４が取り付けてある。金型１４には製品を形成す
るキャビティ１５の窪みがあり、キャビティ１５に向か
って設けた有底孔に嵌めたランナーブッシュ１６によっ
てホットランナー１７が形成され、ホットランナー１７
内にプローブ１ａが装着され、プローブ１ａの先端部分
３はホットランナー１７からキャビティ１５に通ずる樹
脂射出注入孔であるゲート１８に近く位置している。
【００２０】射出される合成樹脂は不図示の加熱射出部
のノズルからスプルーブッシュ１９そしてマニホールド
２０内に設けた樹脂流動孔２１からプローブ１ａの樹脂
流動孔５を通りホットランナー１７内に入り、不図示の
加熱射出部からの合成樹脂の加圧射出に同期して電力制
御され発熱するプローブ１ａのチップヒータ７とボディ
ヒータ８によってゲート１８からキャビティ１５内に射
出される。金型１４には冷却水孔２２があり、キャビテ
ィ１５内に射出された合成樹脂を冷却して固化させると
同時にゲート１８部分の合成樹脂をも冷却させる。
【００２１】次に、チップヒータ７とボディヒータ８の
構成素材の特性と作用効果について説明する。
【００２２】ボディヒータ８の素材であるニクロム、そ
してチップヒータ７の素材である純白金または白金合金
の温度上昇による電気抵抗の増加率を下表に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】図４は、上記のニクロムと白金合金の電気
抵抗増加率を示した線図である。
【００２５】上記の表および図４に示すような両ヒータ
素材の電気抵抗増加率特性の相違により、チップヒータ
７は通電による温度上昇に伴う電気抵抗値の上昇率がボ
ディヒータ８より大であるので、通電して温度上昇させ
たときチップヒータ７の抵抗値はボディヒータ８よりも
大きい率で上昇する。しかし両ヒータは直列接続されて
おり同一電流が流れるのでチップヒータ７とボディヒー
タ８の電力消費の割合は変化し、チップヒータ７での電
力消費割合が増加する。即ちプローブの先端部分を急速
に激しく加熱することになる。一方プローブのボディ部
に対する加熱効果とボディ部温度は熱容量が大きいこと
もあってさほど変わらない。このことは図５に示す実験
結果資料にも明白である。
【００２６】上記特性を有するプローブを、先端部分が
金型のゲート部に近接するように位置させて金型のラン
ナー部分に装着した射出成形装置実施例は、チップヒー
タ７とボディヒータ８に直列に供給する電力の制御（電
圧または電流制御）を射出成形サイクルに同期して実施
することにより、ボディ部２により加熱される合成樹脂
の温度は殆ど変化することなく、プローブの先端部分
３、即ちゲート１８部分の半固化状態にあった合成樹脂
の温度を急激に上昇させて溶融しゲート１８を開き、キ
ャビティ１５内に溶融樹脂を射出して成形することがで
きる。なお電力制御は温度センサー９からの入力により
制御する構成とすることもできる。
【００２７】そして、射出成形装置の金型１４に設けて
あるキャビティ部分を冷却する冷却水孔２２等により、
ゲート１８部分もまた冷却されるので、ゲート１８部分
の合成樹脂の温度は降下して固化または半固化状態とな
りゲート１８を閉じ、離型して成形品を取出すことがで
きる。
【００２８】図６は、上記チップヒータ効果を示す実験
結果データの図示であり、チップヒータ７は白金合金
線、ボディヒータ８はニクロム線により構成した例であ
る。
【００２９】同データは、直列接続したチップヒータ７
とボディヒータ８に単一の出力源から給電する構成で、
ゲート開時には４．５Ａ、ゲート閉時は２．０Ａの電流
値でゲートの開閉が可能なことを示している。即ち電源
装置はゲート開時には約２５．５Ｖ、ゲート閉時は約１
０．１Ｖに電圧制御して直列接続した両ヒータの端部に
出力することにより、チップヒータ７は約９倍に発熱能
力が増加し、ボディヒータ８は約５倍に発熱能力が増加
したことを示している。
【００３０】図７は、上記実験との比較例であり、チッ
プヒータもボディヒータと同じニクロム線により構成し
た例である。電流値を上記例と同じ４．５Ａ，２．０Ａ
にしてもチップヒータの温度変化は少なく、上記本実施
例とは全く異なった結果を示しており、単一な電源制御
でゲートの開閉は不可能である。
【００３１】（他の実施例）図８は、第２実施例プロー
ブの先端部分を示す部分拡大断面図、図９は同プローブ
に装着したチップヒータの素材であるセラミック発熱体
の特性図である。
【００３２】第２実施例プローブ１ｂは、先端部分３内
に装着したチップヒータ７ａをセラミックヒータにより
構成したことに特徴を有しており、他の構成は前記第１
実施例の構成に準じている。
【００３３】チップヒータ７ａを構成したタングステン
発熱体（セラミックヒータ）は、図９に示すように、ニ
クロムヒータに比べて温度上昇に伴う抵抗値の増加が大
きく、温度上昇速度が早く、かつ定常状態に達するのが
早く、温度を定常に維持する性質に優れているので、ボ
ディヒータ８には抵抗変化の少ない素材、ニクロムまた
はカンタル等を素材として採用して直列接続することに
より、第１実施例より低原価で容易に構成し、略同様の
効果を発揮するプローブ１ｂを提供することができ、ま
たプローブ１ｂを装着したランナーレス射出成形装置は
前記射出成形装置実施例と同様の効果を有する。
【００３４】なお、上記と同様な効果の実施例として、
チップヒータ７の素材として炭素焼結発熱体（バインダ
ー）を素材として採用し、ボディヒータ８にはニクロム
またはカンタルを素材として採用して同様に構成するこ
ともできる。
【００３５】図１０は、第３実施例プローブの部分拡大
断面図である。
【００３６】前記第１実施例プローブ１ａではチップヒ
ータ７の一端とボディヒータ８の一端とをプローブのボ
ディ部分２の内部で接続片１０ａを使用して直列接続し
てあるのに対して、第３実施例プローブ１ｃでは、チッ
プヒータ７の一端とボディヒータ８の一端とは各々プロ
ーブボディ部２の内壁に接着することにより、両ヒータ
を直列接続してある。
【００３７】上記構成によるアース可能な低電圧制御に
より、両ヒータは容易に直列接続が可能な構成となり前
記実施例と同様な効果を有することができる。
【００３８】図示例では、プローブ先端部３はボディ部
２とは別個に製作して、ボディ部２に嵌込み一体化する
構成としたことにより、上記のチップヒータ７の一端と
ボディヒータ８の一端とを各々プローブボディ部分２の
内壁に接着する工作が容易となっている。なお第２実施
例プローブでも上記の接続方法を採用することができ
る。
【００３９】図１１は、第４実施例の断面図であり、前
記実施例と同一または相当する部分は同一符号で示して
あり、重複説明を省略する。
【００４０】第４実施例プローブ１ｄは、外部加熱方式
のプローブであり、プローブ先端部３ａから本体基部４
ａまで内部を貫通し両端部に開口している樹脂中央流動
孔５ａを有し、白金または白金合金により形成したチッ
プヒータ７はプローブの先端部分３ａの外周部に、ニク
ロムにより形成したボディヒータ８はプローブボディ部
分２ａの外周部に装着してあり、両ヒータの外側はプロ
ーブ外筒２３によってカバーしてある。
【００４１】チップヒータ７とボディヒータ８は第１実
施例と同様な素材によって構成されており、チップヒー
タ７とボディヒータ８の各一端が接続片１０ａによって
接続され、チップヒータ７の他端と接続片１０ｂによっ
て接続された導線とボディヒータ８の他端とはリード線
１１ａ，１１ｂとしてプローブの本体基部４ａから外部
に引出されており、一つの電源出力からチップヒータ７
とボディヒータ８とに直列給電できる構成となってい
る。
【００４２】上記の構成により、前記第１実施例プロー
ブと同様な効果を外部加熱方式において発揮することが
できる。また本第４実施例プローブを装着することによ
り、前記射出成形装置実施例と同様な効果を有すること
ができる。
【００４３】図１２は、第５実施例プローブの部分拡大
断面図であり、前記実施例と同一または相当する部分は
同一符号で示してあり、重複説明を省略する。
【００４４】第５実施例は、外部加熱方式のプローブ１
ｅであり、第４実施例プローブチップヒータ７が白金ま
たは白金合金により形成してあるのに対して、前記第２
実施例プローブ１ｂに装着したチップヒータ７ａの素材
と同様なセラミック発熱体を採用して構成してあり、前
記第２実施例プローブで説明したように、セラミック発
熱体の特性により、前記第４実施例と同様の効果を有す
ることができる。
【００４５】なお、第４実施例および第５実施例におい
ても、前記第３実施例プローブ１ｃで、チップヒータ７
の一端とボディヒータ８の一端とを各々プローブボディ
部分２に接着することにより直列接続した構成に倣った
構成によって、両ヒータを直列接続することもできる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る射
出成形金型用プローブは、チップヒータは通電による温
度上昇に伴う電気抵抗値の上昇率がボディヒータより大
であり、しかもチップヒータとボディヒータとは直列接
続され同一電流が流れるので、通電して温度上昇させた
ときチップヒータの抵抗値はボディヒータよりも大きい
率で上昇しチップヒータとボディヒータの電力消費の割
合は変化し、チップヒータでの電力消費割合が増加す
る。即ちプローブの先端部分を急速に激しく加熱するこ
とができる。一方プローブのボディ部に対する加熱効果
はさほど変わらない。
【００４７】上記作用の射出成形金型用プローブを、金
型のゲート部に先端部分を近接させて金型のランナー部
分に装着したこの発明に係るランナーレス射出成形装置
は、チップヒータとボディヒータに直列に供給する電力
の制御（電圧または電流制御）を射出成形サイクルに同
期して実施することにより、ボディ部の温度は殆ど変化
することなく、プローブの先端部分、即ちゲート部分の
合成樹脂の温度を急激に上昇させてゲートを開き、また
射出成形装置の金型に設けてあるキャビティ部分を冷却
する冷却手段によりゲート部分もまた冷却されるので、
ゲート部分の合成樹脂温度は降下してゲートを閉じるこ
とができる。
【００４８】上記のように本発明は、 １．ゲートの任意開放（間歇開放）により、ハナタレや
糸引きの無いランナーレス成形が可能である。
【００４９】２．一電源回路の制御により操作性が容易
となる。
【００５０】３．電力供給回路数の減少により、ランナ
ーレス射出成形装置を簡易・小型に構成できコスト低減
も可能である。
【００５１】４．瞬時に高発熱を必要とするゲートラン
ド部に高温に耐える白金発熱体を使用することで長寿命
となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例プローブの断面図である。
【図２】 第１実施例プローブの部分拡大断面図であ
る。
【図３】 射出成形装置一実施例の要部断面図であ
る。
【図４】 ニクロムと白金合金の電気抵抗増加率の線
図である。
【図５】 ボディヒータとチップヒータ材質効果実験
の結果図である。
【図６】 実施例チップヒータ効果の実験結果図であ
る。
【図７】 従来のチップヒータ効果の実験結果図であ
る。
【図８】 第２実施例プローブの部分拡大断面図であ
る。
【図９】 セラミック発熱体の特性図である。
【図１０】 第３実施例プローブの部分拡大断面図であ
る。
【図１１】 第４実施例プローブの断面図である。
【図１２】 第５実施例プローブの部分拡大断面図であ
る。
【図１３】 従来のプローブの一部切欠側面図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｅ プローブ実施例 ２ プローブのボディ部分 ３ プローブの先端部分 ４ プローブの本体基部 ５ 樹脂流動孔 ６ ヒータ装着孔 ７ チップヒータ ８ ボディヒータ ９ 温度センサー １０ａ，１０ｂ 接続片 １１ａ，１１ｂ リード線 １２ 金型取付け板 １４ 金型 １５ キャビティ １７ ホットランナー １８ ゲート ２２ 冷却水孔

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プローブの先端部分に配設し同先端部分
    を局部的に加熱するチップヒータとプローブのボディ部
    分に配設し同ボディ部分を加熱するボディヒータとを備
    えた射出成形金型用プローブであって、チップヒータは
    通電による温度上昇に伴って電気抵抗値が上昇する素材
    により構成し、ボディヒータは通電による温度上昇に伴
    う電気抵抗値の上昇はチップヒータより少ない素材によ
    り構成し、チップヒータとボディヒータとは直列して電
    源に接続され給電制御されることを特徴とする射出成形
    金型用プローブ。
  2. 【請求項２】 チップヒータは白金または白金合金によ
    り構成したことを特徴とする請求項１記載の射出成形金
    型用プローブ。
  3. 【請求項３】 通電による温度上昇に伴って電気抵抗値
    が上昇する素材により構成したチップヒータを先端部分
    に配設し通電による温度上昇に伴う電気抵抗値の上昇は
    チップヒータより少ない素材により構成したボディヒー
    タをボディ部分に配設し、チップヒータとボディヒータ
    とは直列接続状態にある射出成形金型用プローブを、金
    型のゲート部に先端部分を近接させて金型のランナー部
    分に装着し、成形工程に同期して電力制御し前記チップ
    ヒータとボディヒータに直列給電する電源装置を備えた
    ことを特徴とするランナーレス射出成形装置。
  4. 【請求項４】 チップヒータは白金または白金合金によ
    り構成した射出成形金型用プローブを金型に装着したこ
    とを特徴とする請求項３記載のランナーレス射出成形装
    置。
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