JP4454864B2 - 射出成形用冷却キャビティインサート - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、射出成形装置、さらに具体的には、内部に冷却液流路を設けたキャビティインサートを有する射出成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷却液流路または導管を有する射出成形装置はよく知られている。例えば、1995年６月27日に発行された本出願人の米国特許第5,427,519号には、冷却液流路が、ノズル内の中央液体成形材料流路の周りに延びる、熱硬化装置が記載されている。1995年８月22日に発行された本出願人の米国特許第5,443,381号には、ゲートインサートを通って延びる冷却液流路を有するホットランナー装置が記載されている。Mold-Maters Limitedにより、1998年２月２日に提出されたカナダ国特許出願第2,228,931号は、らせん状の冷却液導管または通路を有するゲートインサートの別の例である。
【０００３】
199７年７月29日に発行された本出願人の米国特許第5,652,003号に記載されているように、キャビティインサートに冷却液導管を備えることも知られている。米国特許第5,736,173号（Wright）、第5,582,851号（Hofstetter）、第4,622,001号（Bright）および第4,497,624号（Brun）でも、プレフォームおよびその他の項目について異なる冷却設計が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、キャビティインサートに、内側および外側部分を備え、これら内側および外側部分は一体に結合され、両部分の間に冷却液流路が延びる構成により、従来の技術の問題点を少なくとも部分的に解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の態様の１つでは、本発明は、金型内部に延びる外側面を備えるキャビティと、金型内部に設けられた内側面を備える中空キャビティインサートとを有し、キャビティインサートの内側面が、キャビティの外側面を形成する射出成形装置を提供する。キャビティインサートは、中空の内側部分と、中空の外側部分とを有し、両部分は、一体に結合されている。外側部分は内側面を備え、内側部分は外側面を備える。内側部分は、外側部分の内部で、内側部分の外側面と外側部分の内側面とが接するように、嵌め合う。内側部分の外側面または外側部分の内側面のいずれかが、その中に溝を有し、内側部分と外側部分との間に延びる冷却液流路を形成する。冷却液流路は、キャビティ周囲の予め定めた形状で、冷却液入口から冷却液出口まで延びている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のその他の目的および利点は、添付の図面を参照にしながら行う以下の説明から明らかになる。
【０００７】
まず、図１を参照する。図１は、本発明の好ましい態様に従う細長い形状の液体冷却中空キャビティ10を備え、飲料びんプレフォームを成形するのに用いられる多数個取り射出成形システムまたは装置の一部を示す。この構成では、多数の加熱ノズル12が型16に設けられた開口部14に、取り付けられている。各加熱ノズル12の後端18が鋼溶融物分配マニホールド22の正面20に接する。各ノズル12は、一体型の電気加熱要素24により加熱され、その前端28に延びる熱電対要素26を備え、作業温度を監視および制御する。各加熱ノズル12は、開口部14内の円形定位座32に嵌められた円筒形定位フランジ30を有する。これにより、加熱ノズル12と、周囲を取り囲む型16との間に、断熱空隙34が形成される。金型16は、冷却導管36を通じた冷却水のポンピングにより冷却される。
【０００８】
溶融物分配マニホールド22もまた、一体型の電気加熱要素38により加熱される。溶融物分配マニホールド22は、ボルト44で一緒に固定されたマニホールドプレート40とクランププレート42との間に取り付けられる。溶融物分配マニホールド22は、中央定位座46と、多数の断熱スペーサー48との間に配置されており、これらスペーサーは、マニホールと、周囲を取り囲む冷却された金型16との間に断熱空隙50を形成する。
【０００９】
溶融物通路52が、溶融物分配マニホールド22の入口部分56内の中央入口54から延び、溶融物分配マニホールド22内で分岐し、中央溶融物内腔58を通って、各加熱ノズル12内に延びる。溶融物通路52は、冷却されたゲートインサート64から細長いキャビティ66に延びるゲート62と心合せされた２個構成ノズルシール60を通って延びる。飲料びんプレフォームを製造するためのこのキャビティ66は、外側のキャビティインサート10およびスレッド・スプリット（thread split）インサート68と、内側の冷却された金型コア70との間に延びる。ゲートインサート64とキャビティインサート10は、キャビティプレート74内の開口部72に嵌められており、このキャビティプレート74を通って、冷却水路76が冷却ゲートインサート64まで延びる。
【００１０】
冷却された金型コア70は、細長い中空の外側部分80内部に延びる細長い中空の内側部分78を有する。金型コア70は、ドーム型の前端84から後端86に延びる外側面82を有する。細長い金型コア70の外側面82は、前部分88と後部分90とを有する。前部分88は、キャビティ66の内側面92を形成し、後部分90は、キャビティ66から、開口部94を通って後方に延び、コア固定部材96を通過する。コア固定部材96は、ボルト100によりコア受け板98に固定される。コア固定部材96はまた、開口部102を通って、滑り部材104および磨耗板106を通過し、磨耗板106は、ねじ110により、抜取り板108に固定されている。冷却液供給および帰り管路112、114は、コア受け板98内に延びており、内側部分78を通って長さ方向に延びる中央冷却液ダクト116、ならびに、金型コア70の内側部分78と外側部分80との間に延びる円筒形外側冷却液ダクト118にそれぞれ接続される。
【００１１】
金型コア70の外側部分82の後部分90は、金型コア70の後部分86に向かい内側に傾斜したテーパー部分120を有する。図からわかるように、コア固定部材96を通る開口部94は、テーパー部分124を備えた内側面122を有し、このテーパー部分124も、金型コア70の後端86に向かい内側に傾斜して、金型コア70の外側面82の後部分90のテーパー部分120と嵌め合う。金型コア70の外側面82の後部分90もまた、ねじ込み部分126を有し、これに、円筒形ナット128がねじ込まれる。ナット128は、コア固定部材96の後面132内の座130に嵌められ、穴134と嵌め合うスパナ・レンチにより締め付けられ、これによって、金型コア70がコア固定部材96に固定され、金型コア70の外側面82のテーパー部分120が、コア固定部材96を通る開口部94の内側面122の合せテーパー部分124と嵌め合う。また、図２および３を参照にして、キャビティインサート10は、細長い中空の内側部分136と、細長い中空外側部分138と、ベース部分140とを含む。外側部分138は、外側面142と円筒形内側面144とを含む。図からわかるように、外側面142は、前部に向かって内側に傾斜し、キャビティプレート74を通って延びる合せテーパー付き開口部72内部に嵌まっている。また、外側部分138もベース部分140内の円形座150に嵌まる後端148を有する。ベース部分140は、穴152を有し、この穴152を介してねじ154は、キャビティプレート74内の穴156中に延び、これにより、キャビティインサート10を適切な位置に固定する。
【００１２】
この態様では、キャビティインサート10の内側部分136は、円筒形内側面158を有し、この内側面158は、キャビティ66の外側面160と、溝164を設けた外側面162とを形成する。内側部分136の外側面162は、外側部分138の内側面144と隣接するように、外側部分138の内部に嵌まる。内側部分136の外側面162における溝164は、予め定めた形状で、冷却液流路166を形成するように延びる。この流路166は、冷却液入口168および冷却液出口170から、内側部分136と外側部分138との間に延びる。これらは両方共、外側部分138を通って、キャビティプレート74内の、それぞれ供給および帰り管路172、174まで延びる。この態様では、キャビティインサート10の外側部分138は、ゲートインサート64も収納することができるように、内側部分136より長くなっている。
【００１３】
図２および３を参照にしながら、本発明に従うキャビティインサート10の製造方法を説明する。まず、図２に示す内側部分136、外側部分138およびベース部分140は、鋼を機械加工し、内側部分136の外側面162に延びる乱流を提供できるように造形した溝164を設ける。次に、ニッケル合金ろう付けペーストから成るビードを、ベース部分140の円形座150の周りに施し、内側部分136、外側部分138およびベース部分を図３に示すように組み立てる。また、内側部分136の前端176の周りにも、ニッケル合金ろう付けペーストから成るビードを施す。次に、組み立てた内側部分136、外側部分138およびベース部分140を真空炉中で、約1925F（ニッケル合金の融点より高い）温度まで徐々に加熱する。炉を加熱しながら、これを比較的高い真空まで排気することにより、ほぼ全部の酸素を除去し、次に、アルゴンまたは窒素等の不活性ガスで部分的に部分的に再充填する。ニッケル合金の融点に達すると、ニッケル合金は溶融し、内側および外側部分136、138とベース部分140と間の毛管作用により、流動し、これら３つの部品を一体としてろう付けする。その結果、図３に示す一体の１個構成キャビティインサートが形成される。このように、真空炉で部品をろう付けして結合することにより、それらの間の金属結合が達成され、これによって、キャビティインサート10の強度を最大にし、冷却液流路166からの冷却液の漏れを防止する。
【００１４】
使用に際しては、装置を図１に示すように組み立てた後、加熱要素24、38に電力を供給して、ノズル12および溶融物分配マニホールド22を予め定めた作動温度まで加熱する。また、金型16内の冷却導管36、ならびに、ゲートインサート64に到るキャビティプレート74内の管路76を通して、ポンプ（図示せず）により、水等の適した冷却液を循環させる。通常、グリコール等のクリーナー液を供給および帰り管路112、114を介して、閉じたループ状の冷却装置にポンプで汲み上げ、金型コア70および供給および戻り管路172、174を通して循環させることにより、キャビティインサート10中を循環させる。予め定めたサイクルに従って、成形機（図示せず）から加圧された溶融物を、溶融物分配マニホールド22の溶融物通路52の中央入口54に導入する。このマニホールド22から、溶融物は、各加熱ノズル12中の中央溶融物内腔58および２個構成ノズルシール60を通って流れ、さらに、ゲート62を通過して、キャビティ66を充填する。キャビティ66が満たされると、射出圧力が、充填のために瞬間的に保持された後、開放される。短い冷却時間の後、金型16を開放して、製品を取り出す。取出し後、金型16を閉鎖し、射出圧力を再び加えることにより、キャビティ66を再充填する。このサイクルを連続的に繰り返す。尚、サイクル時間は、キャビティ66の大きさ、ならびに、成形する材料の種類に応じて異なる。
【００１５】
好ましい態様として、一体の内側および外側部分136、138間に延びる冷却液流路166を有する冷却キャビティインサート10について説明してきたが、当業者には理解され、また、添付の請求の範囲に記載されるように、本発明の範囲を逸脱することなく、その他の様々な変更が可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の好ましい態様に従うキャビティインサートを示す多数個取り射出成形装置の部分的断面図である。
【図２】 組立てのための位置にある、図１のキャビティインサートを構成する３つの部分を示す分解等角図である。
【図３】 ３つの部分が一体に結合された、図２のキャビティインサートを示す断面図である。

Claims (16)

1. 金型（16）内部に延びる外側面（160）を備えるキャビティ（66）と、金型（16）内に設けられた中空キャビティインサート（10）とを有し、キャビティインサート（10）の内側面（158）が、キャビティ（66）の外側面（160）の少なくとも一部を形成する射出成形装置において、
   キャビティインサート（10）は、金型（16）の金型キャビティプレート（74）に固定され、このキャビティインサート（10）が、少なくとも中空の内側部分（136）と、中空の内側部分（136）に一体に結合される分離形成された中空の外側部分（138）とを有し、外側部分（138）は、内側面（144）を備え、内側部分（136）は、外側面（162）を備え、内側部分（136）は、外側部分（138）の内部で、内側部分（136）の外側面（162）と外側部分（138）の内側面（144）とが隣接するように嵌め合っており、内側部分（136）の外側面（162）または外側部分（138）の内側面（144）のいずれか一方が、中に溝（164）を有し、内側部分（136）と外側部分（138）との間に延びる冷却液流路（166）を形成し、冷却液流路（166）は、キャビティ（66）の周りに予め定めた形状で、冷却液入口（168）から冷却液出口（170）まで延びており、キャビティ（66）の少なくとも一部が、中央金型コア（70）の外側面（82）とキャビティインサート（10）の内側面（158）との間に形成されるよう、キャビティインサート（10）の内側面（158）は、中央金型コア（70）の外側面（82）を囲うとともにこの外側面（82）から完全に離間していることを特徴とする射出成形装置。
2. キャビティインサート（10）の内側部分（136）の外側面（162）または外側部分（138）の内側部分（144）がほぼ円筒状であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置。
3. 溝（164）がキャビティインサート（10）の内側部分（136）の外側面（162）に延びることを特徴とする請求項２に記載の射出成形装置。
4. キャビティインサート（10）はキャビティプレート（74）に固定され、中央金型コア（70）は、金型を開放した状態においてキャビティプレート（74）から遠ざかるコア受け板（98）に取り付けられ、金型を開放した状態において中央金型コア（70）はキャビティインサート（10）から遠ざかることを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置。
5. 金型キャビティの内側面を一部に画定する外側面を有し、コア受け板に固定された金型コアと、
   金型キャビティプレートであって、金型を開放した状態においてコア受け板が金型キャビティプレートから遠ざかるような金型キャビティプレートと、
   金型キャビティプレートに固定された円筒形の金型キャビティインサートであって、金型を開放した状態において金型コアが金型キャビティインサートから遠ざかるような金型キャビティインサートと、を備え、金型キャビティインサートは、金型キャビティの外周面を一部に画定する内周面を有し、金型キャビティインサートの内周面は、金型コアの外周面から完全に離間しており、金型キャビティの少なくとも一部がこれらの間に位置され、金型キャビティインサートが、内側部分と内側部分に機械的に結合される外側部分とを有し、内側部分と外側部分が金型キャビティ冷却流路を形成することを特徴とする射出成形装置。
6. 内側部分と外側部分が分離形成されていることを特徴とする請求項５に記載の射出成形装置。
7. 金型キャビティインサートが冷却流路のための入口および出口を有し、入口および出口が外側部分の同じ側に位置することを特徴とする請求項５または６に記載の射出成形装置。
8. 金型ゲートインサートを備え、金型キャビティインサートの外側部分が内側部分を越えて金型ゲートインサートの周りに延びていることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の射出成形装置。
9. 冷却流路が金型キャビティインサートの内側部分の外側面に設けた溝によって形成されることを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項に記載の射出成形装置。
10. コア受け板に固定された金型コアを提供する段階と、
    金型キャビティプレートであって、金型を開放した状態においてコア受け板が金型キャビティプレートから遠ざかるような金型キャビティプレートを提供する段階と、
    金型キャビティプレートに固定された、独立した金型キャビティインサートであって、金型を開放した状態において金型コアが金型キャビティインサートから遠ざかり、金型キャビティが金型コアの外周面と金型キャビティインサートの内周面との間で延びるような金型キャビティインサートを提供する段階と、
    金型キャビティインサートの内部に冷却回路を提供する段階とを有することを特徴とする射出成形装置の製造方法。
11. 冷却流路が波形であることを特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
12. 金型キャビティインサートを提供する段階が内側部分と外側部分を有する２片金型キャビティインサートを提供する段階であり、冷却回路を提供する段階が２片金型キャビティインサートの内側部分と外側部分の間に冷却回路を提供する段階であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の製造方法。
13. 内側部分と外側部分が分離形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
14. 冷却回路を提供する段階が単一の冷却流体入口と単一の冷却流体出口を有する単一の連続冷却回路を提供する段階であることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか１項に記載の製造方法。
15. 冷却流体入口と冷却流体出口が２片金型キャビティインサートの外側部分を通って延びることを特徴とする請求項１４に記載の製造方法。
16. 金型ゲートインサートを提供する段階を備え、金型キャビティインサートの外側部分が内側部分を越えて金型ゲートインサートの周りに延びていることを特徴とする請求項１０ないし１５のいずれか１項に記載の製造方法。

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