JP7660428B2

JP7660428B2 - Shut-off nozzle, and injection molding machine

Info

Publication number: JP7660428B2
Application number: JP2021077922A
Authority: JP
Inventors: 清貴中山
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2025-04-11
Anticipated expiration: 2041-04-30
Also published as: JP2022171333A

Description

本発明は、射出成形機に設けられるシャットオフノズル、およびシャットオフノズルが設けられている射出成形機に関するものである。 The present invention relates to a shut-off nozzle provided in an injection molding machine, and an injection molding machine provided with a shut-off nozzle.

射出成形機の射出装置に設けられるシャットオフノズルは、射出ノズルの射出材料が流れる流路を開閉していわゆるハナタレを防止することができるようになっている。シャットオフノズルには色々なタイプがあり、例えば特許文献１に記載されているように、ノズルと、このノズルに対して斜めに設けられたニードル弁とからなるシャットオフノズルがある。このようなタイプのシャットオフノズルは、ノズルの外周面からノズル内の射出流路に達する斜めの孔が開けられており、この孔にニードル弁が進退自在に挿入されている。ニードル弁を前進させると射出流路が閉鎖されるようになっている。 Shut-off nozzles installed in the injection device of an injection molding machine are designed to open and close the flow path of the injection nozzle through which the injection material flows, preventing so-called dripping. There are various types of shut-off nozzles, such as the shut-off nozzle described in Patent Document 1, which consists of a nozzle and a needle valve installed at an angle to the nozzle. This type of shut-off nozzle has an oblique hole that extends from the outer periphery of the nozzle to the injection flow path inside the nozzle, and a needle valve is inserted into this hole so that it can move forward and backward. When the needle valve is moved forward, the injection flow path is closed.

特開平３－２７４１２５号公報Japanese Patent Application Publication No. 3-274125

特許文献１に記載のシャットオフノズルは、ニードル弁が円柱状の軸部とこの軸部の先端に形成されている半球状の頭部とから構成されている。このニードル弁によってノズル内の射出流路を閉鎖するようになっているが、孔の加工誤差により射出材料がわずかに漏れるという問題がある。 The shut-off nozzle described in Patent Document 1 has a needle valve that is composed of a cylindrical shaft and a hemispherical head formed at the tip of the shaft. This needle valve is designed to close the injection flow path inside the nozzle, but there is a problem in that a small amount of injection material leaks due to machining errors in the hole.

本開示において、射出材料が漏れにくいシャットオフノズル、そのようなシャットオフノズルの加工方法、および射出成形機を提供する。 This disclosure provides a shut-off nozzle that is less susceptible to leakage of injected material, a method for manufacturing such a shut-off nozzle, and an injection molding machine.

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 Other objects and novel features will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本開示は、射出材料が通るノズル内流路が射出方向に形成されているノズルと、ノズルの外周面からノズル内流路に達する斜めの孔に進退自在に挿入されているニードル弁と、を備えたシャットオフノズルを対象とする。ニードル弁は円柱状の軸部の先端に半球状の頭部が形成されている。斜めの孔はノズル内流路内の内周面に凹部が形成されるようにノズル内流路を横切って深く開ける。この凹部は、リーマ加工により一定の径で直線状に形成された直線状穴と、該直線状穴に続いて球面状に形成された球面穴とから形成し、ニードル弁の軸部が直線状穴に、頭部が球面穴に収納されると、直線状穴と軸部とから円環状のメカニカルシール部が形成されるようにする。本開示は直線状穴について、その長さＬが、ニードル弁の軸部の径ｄに対して、
０．２５ｄ≦Ｌ≦０．７ｄ
になるようにすると共にその内径とニードル弁の前記軸部の径との差が０．０１６mｍ以下になるようにする。 The present disclosure is directed to a shut-off nozzle including a nozzle in which an internal nozzle flow passage through which an injection material passes is formed in the injection direction, and a needle valve inserted in an oblique hole that extends from the outer circumferential surface of the nozzle to the internal nozzle flow passage so as to be freely advanced and retreated. The needle valve has a semispherical head formed at the tip of a cylindrical shaft. The oblique hole is opened deeply across the internal nozzle flow passage so as to form a recess on the inner circumferential surface of the internal nozzle flow passage. The recess is formed from a linear hole formed in a straight line with a constant diameter by reaming , and a spherical hole formed in a spherical shape following the linear hole, so that when the shaft of the needle valve is stored in the linear hole and the head in the spherical hole, an annular mechanical seal is formed from the linear hole and the shaft. The present disclosure relates to a linear hole having a length L that is greater than or equal to the diameter d of the shaft of the needle valve.
0.25d≦L≦0.7d
and the difference between its inside diameter and the diameter of the shaft portion of the needle valve is 0.016 mm or less.

本開示は、シャットオフノズルにおいて射出材料の漏れを防止することができる。 This disclosure can prevent leakage of ejected material at shut-off nozzles.

本実施の形態に係る射出成形機を示す正面図である。1 is a front view showing an injection molding machine according to an embodiment of the present invention; 本実施の形態に係るシャットオフノズルと射出装置の一部を示す正面断面図である。FIG. 2 is a front cross-sectional view showing a shut-off nozzle and a part of an injection device according to the present embodiment. 本実施の形態に係るシャットオフノズルの一部を示す正面断面図である。1 is a front cross-sectional view showing a portion of a shut-off nozzle according to an embodiment of the present invention. 本実施の形態に係るシャットオフノズルの一部を示す正面断面図である。1 is a front cross-sectional view showing a portion of a shut-off nozzle according to an embodiment of the present invention. 従来のシャットオフノズルの一部を示す正面断面図である。FIG. 1 is a front cross-sectional view showing a portion of a conventional shut-off nozzle. 本実施の形態に係るシャットオフノズルの加工方法を説明する図で、加工途中のノズルを示す正面断面図である。FIG. 13 is a front cross-sectional view illustrating the nozzle during processing, illustrating the method for processing the shut-off nozzle according to the present embodiment. 本実施の形態に係るシャットオフノズルの加工方法を説明する図で、加工途中のノズルを示す正面断面図である。FIG. 13 is a front cross-sectional view illustrating the nozzle during processing, illustrating the method for processing the shut-off nozzle according to the present embodiment. 本実施の形態に係るシャットオフノズルの加工方法を説明する図で、加工途中のノズルを示す正面断面図である。FIG. 13 is a front cross-sectional view illustrating the nozzle during processing, illustrating the method for processing the shut-off nozzle according to the present embodiment. 本実施の形態に係るシャットオフノズルの加工方法を説明する図で、加工が完了した状態のノズルを示す正面断面図である。FIG. 13 is a front cross-sectional view illustrating the nozzle after machining has been completed, illustrating the method for machining the shut-off nozzle according to the present embodiment. 本実施の形態に係るシャットオフノズルの一部を示す正面断面図である。1 is a front cross-sectional view showing a portion of a shut-off nozzle according to an embodiment of the present invention. シャットオフノズルにおいてニードル弁の径に対するメカニカルシール部の長さの比と、シャットオフノズルからの漏れの量の関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between the ratio of the length of a mechanical seal portion to the diameter of a needle valve in a shut-off nozzle and the amount of leakage from the shut-off nozzle. シャットオフノズルにおいてメカニカルシール部の径とニードル弁の径の差と、シャットオフノズルからの漏れの量の関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between the difference between the diameter of a mechanical seal portion and the diameter of a needle valve in a shut-off nozzle, and the amount of leakage from the shut-off nozzle. 実験方法を説明する図で、本実施の形態に係るシャットオフノズルの一部を示す正面断面図である。FIG. 13 is a front cross-sectional view illustrating a part of the shut-off nozzle according to the present embodiment, illustrating an experimental method. 本実施の第２の形態に係るシャットオフノズルの一部を示す正面断面図である。FIG. 11 is a front cross-sectional view showing a part of a shut-off nozzle according to a second embodiment of the present invention.

以下、具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下の実施の形態に限定される訳ではない。説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。また、図面が煩雑にならないように、ハッチングが省略されている部分がある。 Specific embodiments will be described in detail below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. To clarify the explanation, the following description and drawings have been simplified as appropriate. In each drawing, the same elements are given the same reference numerals, and duplicate explanations are omitted as necessary. In addition, hatching has been omitted in some areas to avoid cluttering the drawings.

本実施の形態を説明する。
＜射出成形機＞
本実施の形態に係る射出成形機１は、図１に示されているように、トグル式の型締装置２と、射出装置３と、を備えている。本実施の形態に係る射出装置３には本実施の形態に係るシャットオフノズル５が設けられているが、詳しくは後で説明する。 The present embodiment will be described.
<Injection molding machine>
1, an injection molding machine 1 according to this embodiment includes a toggle-type mold clamping device 2 and an injection device 3. The injection device 3 according to this embodiment is provided with a shut-off nozzle 5 according to this embodiment, which will be described in detail later.

＜型締装置＞
型締装置２は、ベッドＢに固定されている固定盤７と、ベッドＢ上をスライド自在に設けられている可動盤８と、型締ハウジング９と、を備えている。固定盤７と型締ハウジング９は複数本のタイバー１１、１１、…により連結されており、可動盤８は固定盤７と型締ハウジング９の間でスライド自在になっている。型締ハウジング９と可動盤８の間には型締機構が、本実施の形態においてはトグル機構１３が設けられている。固定盤７と可動盤８には、それぞれ固定側金型１５、可動側金型１６が設けられている。従って、トグル機構１３を駆動すると金型１５、１６が型開閉される。 <Clamping device>
The mold clamping device 2 includes a fixed platen 7 fixed to a bed B, a movable platen 8 slidably provided on the bed B, and a mold clamping housing 9. The fixed platen 7 and the mold clamping housing 9 are connected by a plurality of tie bars 11, 11, ..., and the movable platen 8 is slidable between the fixed platen 7 and the mold clamping housing 9. A mold clamping mechanism, which is a toggle mechanism 13 in this embodiment, is provided between the mold clamping housing 9 and the movable platen 8. A fixed side mold 15 and a movable side mold 16 are provided on the fixed platen 7 and the movable platen 8, respectively. Therefore, when the toggle mechanism 13 is driven, the molds 15 and 16 are opened and closed.

＜射出装置＞
射出装置３は、加熱シリンダ１９と、加熱シリンダ１９内に設けられているスクリュ２０と、スクリュ駆動装置２２と、を備えている。加熱シリンダ１９はスクリュ駆動装置２２に支持されており、スクリュ２０はスクリュ駆動装置２２によって回転方向と軸方向とに駆動されるようになっている。加熱シリンダ１９にはホッパ２３と、次に説明する本実施の形態に係るシャットオフノズル５が設けられている。ホッパ２３から射出材料を供給し、加熱シリンダ１９を加熱してスクリュ駆動装置２２によりスクリュ２０を回転すると、射出材料が溶融し、計量される。スクリュ駆動装置２２によりスクリュ２０を軸方向に駆動すると射出材料を金型１５、１６に射出することができる。 <Injection unit>
The injection device 3 includes a heating cylinder 19, a screw 20 provided in the heating cylinder 19, and a screw drive device 22. The heating cylinder 19 is supported by the screw drive device 22, and the screw 20 is driven in the rotational direction and the axial direction by the screw drive device 22. The heating cylinder 19 is provided with a hopper 23 and a shut-off nozzle 5 according to the present embodiment described below. When the injection material is supplied from the hopper 23 and the heating cylinder 19 is heated and the screw 20 is rotated by the screw drive device 22, the injection material is melted and measured. When the screw 20 is driven in the axial direction by the screw drive device 22, the injection material can be injected into the molds 15, 16.

＜本実施の形態に係るシャットオフノズル＞
本実施の形態に係るシャットオフノズル５は、図２に示されているように、ノズル２５と、ニードル弁２６と、ニードル弁２６を駆動する駆動機構２８と、を備えている。ノズル２５は加熱シリンダ１９に対して、アダプタ３０を介して設けられている。すなわち加熱シリンダ１９にはアダプタ３０が設けられており、ノズル２５はこのアダプタ３０に設けられている。 <Shut-off nozzle according to this embodiment>
2, the shut-off nozzle 5 according to this embodiment includes a nozzle 25, a needle valve 26, and a drive mechanism 28 that drives the needle valve 26. The nozzle 25 is provided to the heating cylinder 19 via an adapter 30. That is, the heating cylinder 19 is provided with the adapter 30, and the nozzle 25 is provided to this adapter 30.

ノズル２５には射出材料が流れる流路、すなわちノズル内流路３１がノズル２５の軸心に設けられている。このノズル内流路３１はノズル２５先端において開口している。このようなノズル２５には、その外周面からノズル内流路３１に達する斜めの孔３３が開けられている。この斜めの孔３３は、本実施の形態において特徴的な形状になっているが、これは後で説明する。この斜めの孔３３にニードル弁２６が入れられている。 The nozzle 25 has a flow path through which the injection material flows, i.e., an internal nozzle flow path 31, which is provided at the axis of the nozzle 25. This internal nozzle flow path 31 opens at the tip of the nozzle 25. Such a nozzle 25 has an oblique hole 33 that reaches the internal nozzle flow path 31 from its outer circumferential surface. This oblique hole 33 has a characteristic shape in this embodiment, which will be explained later. A needle valve 26 is inserted in this oblique hole 33.

駆動機構２８はピストンシリンダユニットからなる。駆動機構２８は加熱シリンダ１９に固定されている固定部３５に対して固定されており、ニードル弁２６を軸方向に駆動するようになっている。 The drive mechanism 28 consists of a piston-cylinder unit. The drive mechanism 28 is fixed to a fixed part 35 that is fixed to the heating cylinder 19, and drives the needle valve 26 in the axial direction.

図３、４には、ノズル２５の先端部分と、ニードル弁２６の先端部分とが拡大して示されている。図３にはニードル弁２６によってノズル内流路３１を閉鎖した状態が、図４にはニードル弁２６が退避してノズル内流路３１が開放された状態が、それぞれ示されている。これら図３、図４に示されているように、ニードル弁２６は、円柱状の軸部３７とこの軸部３７の先端に設けられている半球状の頭部３８とを備えている。 Figures 3 and 4 show enlarged views of the tip of the nozzle 25 and the tip of the needle valve 26. Figure 3 shows the state in which the nozzle internal flow path 31 is closed by the needle valve 26, and Figure 4 shows the state in which the needle valve 26 is retracted and the nozzle internal flow path 31 is open. As shown in Figures 3 and 4, the needle valve 26 has a cylindrical shaft portion 37 and a hemispherical head portion 38 provided at the tip of the shaft portion 37.

斜めの孔３３は、前記したようにノズル２５の外周面からノズル内流路３１に達するように開けられている。しかしながら本実施の形態においては、斜めの孔３３は、ノズル内流路３１に達した後に、さらにノズル内流路３１を横切って深く開けられている。従って、ノズル内流路３１の内周面の反対側に凹部４０が形成されている。本実施の形態において、この凹部４０は、一定の径で直線状に形成された直線状穴４１と、この直線状穴４１に続いて形成されている球面状の球面穴４２とから構成されている。ニードル弁２６は、その軸部３７の一部が直線状穴４１に、そして頭部３８が球面穴４２に収納されるようになっている。 As described above, the oblique hole 33 is opened so as to reach the nozzle inner flow passage 31 from the outer peripheral surface of the nozzle 25. However, in this embodiment, the oblique hole 33 is opened deeper across the nozzle inner flow passage 31 after reaching the nozzle inner flow passage 31. Therefore, a recess 40 is formed on the opposite side of the inner peripheral surface of the nozzle inner flow passage 31. In this embodiment, this recess 40 is composed of a linear hole 41 formed in a straight line with a constant diameter and a spherical hole 42 formed next to the linear hole 41. The needle valve 26 is arranged so that a part of its shaft 37 is stored in the linear hole 41 and the head 38 is stored in the spherical hole 42.

ところで、球面穴４２は完全な半球に加工することは難しい。図３には隙間が強調されて実際より大きく描かれているが、ニードル弁２６の頭部３８が球面穴４２に収納された状態でも、若干の隙間４４が形成されてしまう。つまりノズル内流路３１の射出材料が漏れる可能性がある。これに対して、直線状穴４１とニードル弁２６の軸部３７は、これらの間に僅かな隙間はあるが、直線状穴４１の長さLに渡ってシールされることになる。つまり、直線状穴４１とこの直線状穴４１に挿入される軸部３７とによって円環状のメカニカルシール部４６が構成されることになる。このメカニカルシール部４６によって射出材料の漏れを防止することができる。なお、メカニカルシール部４６には、射出材料の漏れが確実に防止できるようにするための好ましい条件がある。条件については後で説明する。 However, it is difficult to machine the spherical hole 42 into a perfect hemisphere. Although the gap is exaggerated in FIG. 3 and drawn larger than it actually is, a small gap 44 is formed even when the head 38 of the needle valve 26 is housed in the spherical hole 42. In other words, the injection material in the nozzle inner flow path 31 may leak. In contrast, the linear hole 41 and the shaft 37 of the needle valve 26 are sealed over the length L of the linear hole 41, although there is a small gap between them. In other words, the linear hole 41 and the shaft 37 inserted into this linear hole 41 form an annular mechanical seal portion 46. This mechanical seal portion 46 can prevent leakage of the injection material. Note that there are preferable conditions for the mechanical seal portion 46 to ensure that leakage of the injection material is prevented. The conditions will be explained later.

＜従来のシャットオフノズル＞
図５には、従来のシャットオフノズル１００の一部である、ノズル１０１と、ニードル弁１０２とが示されている。従来のノズル１０１においてもその外周面からノズル内流路１０４に達する斜めの孔１０５が開けられている。しかしながら、斜めの孔１０５がノズル内流路１０４を横切ってノズル内流路１０４の内周面の反対側に形成している凹部１０７は、略半球状の球面穴１０８のみになっている。 <Conventional shut-off nozzle>
5 shows a nozzle 101 and a needle valve 102, which are parts of a conventional shut-off nozzle 100. The conventional nozzle 101 also has an oblique hole 105 that extends from its outer circumferential surface to an internal nozzle flow passage 104. However, the recess 107 formed on the opposite side of the inner circumferential surface of the internal nozzle flow passage 104 by the oblique hole 105 across the internal nozzle flow passage 104 is only a substantially hemispherical spherical hole 108.

従来のシャットオフノズル１００に設けられているニードル弁１０２も、円柱状の軸部１１０と半球状の頭部１１１とを備えている。従って、ニードル弁１０２を前進させると、頭部１１１が球面穴１０８に収納されてノズル内流路１０４が閉鎖される。しかしながら、球面穴１０８と頭部１１１の間には僅かな隙間１１２が形成されている。従って、図５において矢印で示されているように射出材料がわずかに漏れる問題があった。 The needle valve 102 provided in the conventional shut-off nozzle 100 also has a cylindrical shaft portion 110 and a semispherical head portion 111. Therefore, when the needle valve 102 is advanced, the head portion 111 is accommodated in the spherical hole 108, and the nozzle internal flow path 104 is closed. However, a small gap 112 is formed between the spherical hole 108 and the head portion 111. Therefore, there is a problem of slight leakage of the injected material, as shown by the arrow in FIG. 5.

＜本実施の形態に係るノズルの加工方法＞
図６Ａ～図６Ｄによって本実施の形態に係るノズル２５における斜めの孔３３（図３、図４参照）の加工方法を説明する。ノズル２５には最初にノズル内流路３１が開けられている。このようなノズル２５において、ドリル等により図６Ａに示されているような斜めの下穴５０を開ける。下穴５０の内径は、これから形成しようとしている斜めの孔３３（図３、図４参照）の内径より若干小さくする。図６Ａに示されているように、下穴５０に対してリーマ５１を回転しながら押し下げる。つまり、リーマ５１によって斜めの孔３３を形成する。 <Method of machining nozzle according to this embodiment>
A method for machining the oblique hole 33 (see FIGS. 3 and 4) in the nozzle 25 according to this embodiment will be described with reference to Figures 6A to 6D. The nozzle 25 is first provided with an internal nozzle flow path 31. In this nozzle 25, an oblique pilot hole 50 as shown in Figure 6A is opened using a drill or the like. The inner diameter of the pilot hole 50 is made slightly smaller than the inner diameter of the oblique hole 33 (see FIGS. 3 and 4) to be formed. As shown in Figure 6A, a reamer 51 is pressed down on the pilot hole 50 while rotating. In other words, the oblique hole 33 is formed by the reamer 51.

リーマ５１によって斜めの孔３３の切削が進むと、図６Ｂに示されているように、リーマ５１の先端部がノズル内流路３１の内周面に接する。従来のシャットオフノズル１００（図５参照）のノズル１０１の加工では、ここでリーマ５１による加工は終了していた。しかしながら本実施の形態においては、さらにリーマ５１により深く孔を開ける。すなわち図６Ｃに示されているように、長さＬだけリーマ５１を追い込む。これによって、直線状穴４１が形成される。 As the reamer 51 continues to cut the oblique hole 33, the tip of the reamer 51 comes into contact with the inner surface of the nozzle internal flow path 31, as shown in FIG. 6B. In the machining of the nozzle 101 of the conventional shut-off nozzle 100 (see FIG. 5), machining by the reamer 51 ends at this point. However, in this embodiment, the hole is drilled deeper by the reamer 51. That is, as shown in FIG. 6C, the reamer 51 is driven in by the length L. This forms the linear hole 41.

直線状穴４１が形成されたら、リーマ５１を退避する。次いで、図６Ｄに示されているように、球面穴４２を加工する。ノズル２５の加工を完了する。 Once the linear hole 41 is formed, the reamer 51 is withdrawn. Next, the spherical hole 42 is machined as shown in FIG. 6D. Machining of the nozzle 25 is completed.

＜メカニカルシール部の条件＞
本実施の形態に係るシャットオフノズル５（図２参照）は、メカニカルシール部４６（図３参照）が構成されるので、ノズル内流路３１からの射出材料の漏れを防止できる。このメカニカルシール部４６における射出材料の挙動について、図７によって考察する。 <Conditions for mechanical seal>
The shut-off nozzle 5 (see FIG. 2) according to this embodiment is provided with a mechanical seal portion 46 (see FIG. 3), which can prevent leakage of the injection material from the nozzle internal flow path 31. The behavior of the injection material at the mechanical seal portion 46 will be considered with reference to FIG. 7.

メカニカルシール部４６において、直線状穴４１とニードル弁２６の軸部３７との間における射出材料の流れは隙間ｈが非常に小さいので層流になり、平行平板間の流れであるいわゆるポアズイユ流れとして扱うことができる。ポアズイユ流れでは、ノズル内流路３１と隙間４４に圧力差ΔＰが発生しているとき、隙間ｈを流れる射出材料の速度ｖは放物線の速度分布を備える。そして、メカニカルシール部４６を流れる射出材料の流量Qは、軸部３７の径ｄ、直線状穴４１の内径D、直線状穴４１の長さL、射出材料の粘性係数ηから、次の式１で与えられる。ただし隙間ｈは、直線状穴４１の内径Dと軸部３７の径ｄの差の１／２であるとしている。 In the mechanical seal 46, the flow of the injection material between the linear hole 41 and the shaft 37 of the needle valve 26 is a laminar flow because the gap h is very small, and can be treated as a so-called Poiseuille flow, which is a flow between parallel plates. In Poiseuille flow, when a pressure difference ΔP occurs between the nozzle inner flow path 31 and the gap 44, the velocity v of the injection material flowing through the gap h has a parabolic velocity distribution. The flow rate Q of the injection material flowing through the mechanical seal 46 is given by the following formula 1, based on the diameter d of the shaft 37, the inner diameter D of the linear hole 41, the length L of the linear hole 41, and the viscosity coefficient η of the injection material. Note that the gap h is set to 1/2 of the difference between the inner diameter D of the linear hole 41 and the diameter d of the shaft 37.

式１に基づいて、メカニカルシール部４６において要求される条件を検討する。条件の検討にあたって、まず次のように一部の数値を定めた。すなわち、ニードル弁２６の軸部３７の径ｄは６．８８ｍｍ、直線状穴４１の内径Dと軸部３７の径ｄの差つまり隙間hは０．０１５ｍｍ、射出材料の粘性係数ηは１．５×１０^－６ｍ^２／ｓ、射出材料の圧力差ΔＰは１Ｎ／ｍ^２である。これらはシャットオフノズルにおいて比較的一般的な数値であると言える。これら数値を使用して、式１によって、直線状穴４１の長さＬを変化させたときの射出材料の流量Ｑを計算し、図８のグラフにまとめた。このグラフでは、縦軸を流量Ｑ（ｍｌ／ｓ）とし、横軸として、軸部３７の径ｄに対する直線状穴４１の長さＬの比（すなわちＬ／ｄ）が採用されている。 Based on Equation 1, the conditions required for the mechanical seal portion 46 are examined. In examining the conditions, some numerical values are first determined as follows. That is, the diameter d of the shaft portion 37 of the needle valve 26 is 6.88 mm, the difference between the inner diameter D of the linear hole 41 and the diameter d of the shaft portion 37, i.e., the gap h, is 0.015 mm, the viscosity coefficient η of the injection material is 1.5×10 ⁻⁶ m ² /s, and the pressure difference ΔP of the injection material is 1 N/m ^2. These can be said to be relatively common numerical values for shut-off nozzles. Using these numerical values, the flow rate Q of the injection material when the length L of the linear hole 41 is changed is calculated according to Equation 1, and summarized in the graph of FIG. 8. In this graph, the vertical axis is the flow rate Q (ml/s), and the horizontal axis is the ratio of the length L of the linear hole 41 to the diameter d of the shaft portion 37 (i.e., L/d).

流量Ｑは、軸部３７の径ｄに対する直線状穴４１の長さＬの比が大きくなると小さくなることがわかる。すなわち漏れが少なくなることがわかる。ところで、射出材料の１滴分の量は０．０３５～０．０５５ｍｌであることが知られている。そこで、メカニカルシール部４６に求められる条件として、１分間に漏れる射出材料が１滴分に満たないこと、とすることができる。しかしながら、加工による誤差を考慮してより厳しい条件を設定する。すなわち１分間における漏れが０．５滴以下になるようにする。この条件を満たすためには流量Ｑは０．００３ｍｌ／ｓ以下としなければならない。このことから、直線状穴４１の長さＬは軸部３７の径ｄに対して次の条件を満たす必要があることがわかる。
０．２５ｄ≦Ｌ It can be seen that the flow rate Q decreases as the ratio of the length L of the linear hole 41 to the diameter d of the shaft portion 37 increases. In other words, it can be seen that the leakage decreases. Incidentally, it is known that the amount of one drop of injection material is 0.035 to 0.055 ml. Therefore, the condition required for the mechanical seal portion 46 can be set to not more than one drop of injection material leaking per minute. However, a stricter condition is set in consideration of the error due to processing. In other words, the leakage per minute should be 0.5 drops or less. To satisfy this condition, the flow rate Q must be 0.003 ml/s or less. From this, it can be seen that the length L of the linear hole 41 must satisfy the following condition with respect to the diameter d of the shaft portion 37.
0.25d≦L

しかしながら直線状穴４１の長さＬを長くし過ぎると、ノズル２５（図３、図４参照）の先端における肉厚が薄くなる。つまり長さＬには、ノズル２５の形状により制約を受ける。そこで、本発明者は、次の条件を定めた。
Ｌ≦０．７ｄ
これらをまとめると、直線状穴４１の長さＬは軸部３７の径ｄに対して次の範囲とすることが条件となる。
０．２５ｄ≦Ｌ≦０．７ｄ However, if the length L of the linear hole 41 is made too long, the thickness of the tip of the nozzle 25 (see FIGS. 3 and 4) becomes thin. In other words, the length L is limited by the shape of the nozzle 25. Therefore, the inventors have determined the following condition.
L≦0.7d
In summary, the length L of the linear hole 41 must be within the following range relative to the diameter d of the shaft portion 37.
0.25d≦L≦0.7d

次に、直線状穴４１の内径Ｄと軸部３７の径ｄの差、つまり隙間ｈ×２に対して求められる条件を考える。ここで、直線状穴４１の長さＬを軸部３７の径ｄに対して、Ｌ＝０．３ｄであると仮定し、式１により内径Ｄと径ｄの差を変化させたときの流量Ｑを計算した。図９のグラフに示す。このグラフでは、縦軸を流量Ｑ（ｍｌ／ｓ）とし、横軸として、メカニカルシール部４６における直線状孔４１の径Ｄとニードル弁２６の軸部３７の径ｄの差（すなわちＤ－ｄ（ｍｍ））が採用されている。前記したように、射出材料の漏れを１分間において０．５滴以下とするためには、流量Ｑは０．００３ｍｌ／ｓ以下としなければならない。そうすると、グラフから直線状穴４１の内径Ｄと軸部３７の径ｄの差は、０．０１６ｍｍ以下とすべきであることがわかる。 Next, consider the condition required for the difference between the inner diameter D of the straight hole 41 and the diameter d of the shaft 37, that is, the gap h x 2. Here, assuming that the length L of the straight hole 41 is L = 0.3d with respect to the diameter d of the shaft 37, the flow rate Q was calculated by changing the difference between the inner diameter D and the diameter d using formula 1. This is shown in the graph in Figure 9. In this graph, the vertical axis is the flow rate Q (ml/s), and the horizontal axis is the difference between the diameter D of the straight hole 41 in the mechanical seal part 46 and the diameter d of the shaft 37 of the needle valve 26 (i.e., D-d (mm)). As mentioned above, in order to keep the leakage of the injection material to 0.5 drops or less per minute, the flow rate Q must be 0.003 ml/s or less. Then, it can be seen from the graph that the difference between the inner diameter D of the straight hole 41 and the diameter d of the shaft 37 should be 0.016 mm or less.

＜実験＞
ノズル２５を色々な条件で試作して漏れについて調べる実験を行った。
「実験方法」次の３個のノズルＡ、Ｂ、Ｃを試作した。
ノズルＡ：斜めの孔３３（図３、図４参照）を形成するとき、凹部４０において直線状穴４１を形成せず、球面穴４２のみを形成した。すなわち従来のノズル１０１（図５参照）と同様に形成した。
ノズルＢ：斜めの孔３３（図３、図４参照）を形成するとき、凹部４０において直線状穴４１について長さＬが０．２ｍｍになるように形成した。すなわちＬ＝０．０２９ｄとなるようにした。
ノズルＣ：斜めの孔３３（図３、図４参照）を形成するとき、凹部４０において直線状穴４１について長さＬが２．０ｍｍになるように形成した。すなわちＬ＝０．２９ｄとなるようにした。
なお、ノズルＢ、Cはいずれも直線状穴４１の内径Dとニードル弁２６の軸部３７の径ｄの差が０．０１５ｍｍになるようにした。 <Experiment>
Experiments were carried out to investigate leakage by fabricating prototypes of the nozzle 25 under various conditions.
"Experimental Method" The following three nozzles A, B, and C were prototyped.
Nozzle A: When forming the oblique hole 33 (see Figs. 3 and 4), the linear hole 41 was not formed in the recess 40, and only the spherical hole 42 was formed. That is, it was formed in the same manner as the conventional nozzle 101 (see Fig. 5).
Nozzle B: When the oblique hole 33 (see FIG. 3 and FIG. 4) was formed, the length L of the linear hole 41 in the recess 40 was set to 0.2 mm. That is, L = 0.029d.
Nozzle C: When the oblique hole 33 (see Figs. 3 and 4) was formed, the length L of the linear hole 41 in the recess 40 was set to 2.0 mm. In other words, L = 0.29d.
In both nozzles B and C, the difference between the inner diameter D of the linear hole 41 and the diameter d of the shaft portion 37 of the needle valve 26 was set to 0.015 mm.

図１０に示されているように、ノズルＡ～Ｃについてそれぞれニードル弁２６を挿入し、ノズルＡ～Ｃを垂直にした状態で、ノズル内流路３１に灯油を入れ、灯油が漏れるか否かを調べた。なお、灯油の液面高さ５５は１３ｃｍとした。この高さは、灯油の比重が０．８、重力加速度が９．８m／ｓ^２として、灯油により作用する圧力ΔＰが約１N／ｍ^２になる高さである。灯油を採用したのは、灯油の粘性係数ηが溶融状態の樹脂の粘性係数とほぼ等しいからである。 As shown in Fig. 10, needle valves 26 were inserted into each of nozzles A to C, and with nozzles A to C held vertically, kerosene was poured into the flow path 31 within the nozzle to check whether or not the kerosene would leak. The liquid level 55 of the kerosene was set to 13 cm. This height is the height at which the pressure ΔP acting from the kerosene is approximately 1 N/ ^m2 , assuming that the specific gravity of kerosene is 0.8 and the gravitational acceleration is 9.8 m/ ^s2 . Kerosene was used because the viscosity coefficient η of kerosene is approximately equal to the viscosity coefficient of the resin in a molten state.

この実験により、ノズルＡは０．５６秒毎に１滴ずつ、ノズルＢは１．０秒ごとに１滴ずつ漏れが観測された。これに対して、ノズルＣは１８０秒毎に１滴ずつしか漏れが発生しなかった。すなわち、１分間に１／３滴しか灯油の漏れが発生しなかった。ノズルＣは、上で説明したメカニカルシール部４６（図３、図４参照）において必要とされる条件を備えている。すなわち、メカニカルシール部４６における前記の条件を満たせば、実質的に漏れが発生しない、あるいは漏れが発生しにくいことが確認できた。 In this experiment, leakage was observed at one drop every 0.56 seconds from nozzle A, and one drop every 1.0 second from nozzle B. In contrast, leakage from nozzle C was only one drop every 180 seconds. In other words, only 1/3 of a drop of kerosene leaked per minute. Nozzle C meets the conditions required for the mechanical seal portion 46 described above (see Figures 3 and 4). In other words, it was confirmed that if the above conditions for the mechanical seal portion 46 are met, leakage will essentially not occur, or will be unlikely to occur.

＜第２の実施の形態に係るシャットオフノズル＞
本実施の形態に係るシャットオフノズル５について、図３によって、メカニカルシール部４６が円環状になっているとして説明した。ただし、この円環はその長さＬが軸部３７の周りで一定になっているわけではない。なぜならば、図３においてノズル内流路３１の延長線５７が示されているように、メカニカルシール部４６の一部は、ノズル内流路３１より下方に位置しているからである。この結果、メカニカルシール部４６は、符号５８の箇所において円環の見かけ上の長さが長くなっている。ノズル内流路３１から外れており、ニードル弁２６の軸部３７は斜めの孔３３に完全に収納されているからである。 <Shut-off nozzle according to the second embodiment>
The shut-off nozzle 5 according to this embodiment has been described with reference to Fig. 3 as having an annular mechanical seal portion 46. However, the length L of this annular ring is not constant around the shaft portion 37. This is because, as shown by an extension line 57 of the internal-nozzle flow path 31 in Fig. 3, a part of the mechanical seal portion 46 is located below the internal-nozzle flow path 31. As a result, the apparent length of the mechanical seal portion 46 is longer at a location indicated by reference numeral 58. This is because the mechanical seal portion 46 is outside the internal-nozzle flow path 31, and the shaft portion 37 of the needle valve 26 is completely housed in the oblique hole 33.

これに対して、図１１には、変形した第２の実施の形態に係るシャットオフノズル５‘のノズル２５’が示されている。このノズル２５‘においてメカニカルシール部４６は、全体がノズル内流路３１の延長線５７より上側になっている。この実施の形態においては、メカニカルシール部４６の円環はその長さＬが一定になっている。このようにメカニカルシール部４６は、円環の長さＬが軸部３７の周りで一定になる場合もあれば、第１の実施の形態のように一定にならない場合もある。しかしながら、メカニカルシール部４６の円環は、軸部３７の周りで長さＬより短くなることはない。従って、シール性が損なわれることはない。 In contrast, FIG. 11 shows a nozzle 25' of a shut-off nozzle 5' according to a modified second embodiment. In this nozzle 25', the mechanical seal portion 46 is entirely above the extension line 57 of the nozzle internal flow path 31. In this embodiment, the length L of the ring of the mechanical seal portion 46 is constant. In this way, the length L of the ring of the mechanical seal portion 46 may be constant around the shaft portion 37, or it may not be constant as in the first embodiment. However, the length L of the ring of the mechanical seal portion 46 around the shaft portion 37 is never shorter than the length L. Therefore, the sealing performance is not impaired.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。以上で説明した複数の例は、適宜組み合わせて実施されることもできる。 The invention made by the inventor has been specifically described above based on the embodiments, but the present invention is not limited to the embodiments already described, and it goes without saying that various modifications are possible without departing from the gist of the invention. The multiple examples described above can also be implemented in appropriate combinations.

１射出成形機２型締装置
３射出装置５シャットオフノズル
７固定盤８可動盤
９型締ハウジング１１タイバー
１３トグル機構１５固定側金型
１６可動側金型１９加熱シリンダ
２０スクリュ２２スクリュ駆動装置
２３ホッパ２５ノズル
２６ニードル弁２８駆動機構
３０アダプタ３１ノズル内流路
３３斜めの孔３７軸部
３８頭部４０凹部
４１直線状穴４２球面穴
４４隙間４６メカニカルシール部
５０下穴５１リーマ
５５液面高さ REFERENCE SIGNS LIST 1 injection molding machine 2 mold clamping device 3 injection device 5 shut-off nozzle 7 fixed platen 8 movable platen 9 mold clamping housing 11 tie bar 13 toggle mechanism 15 fixed mold 16 movable mold 19 heating cylinder 20 screw 22 screw drive device 23 hopper 25 nozzle 26 needle valve 28 drive mechanism 30 adapter 31 nozzle internal flow path 33 oblique hole 37 shaft portion 38 head portion 40 recess 41 linear hole 42 spherical hole 44 gap 46 mechanical seal portion 50 pilot hole 51 reamer 55 liquid level

Claims

a nozzle having an internal flow passage through which the injection material passes, the internal flow passage being formed in the injection direction;
a needle valve inserted in an oblique hole extending from an outer circumferential surface of the nozzle to the nozzle internal flow passage so as to be movable back and forth;
The needle valve opens and closes the nozzle internal flow path,
The needle valve has a cylindrical shaft portion and a semi-spherical head portion at the tip thereof.
the oblique hole is bored deeply across the nozzle inner flow passage so as to form a recess on an inner circumferential surface of the nozzle inner flow passage,
the recess is formed of a linear hole formed linearly with a constant diameter by reaming , and a spherical hole formed spherically continuous from the linear hole, and when the shaft portion of the needle valve is accommodated in the linear hole and the head portion is accommodated in the spherical hole, an annular mechanical seal portion is formed by the linear hole and the shaft portion,
The linear hole has a length L relative to a diameter d of the shaft portion of the needle valve.
0.25d≦L≦0.7d
and the difference between the inner diameter of the shut-off nozzle and the diameter of the shaft portion of the needle valve is 0.016 mm or less.

an injection device for injecting an injection material;
A mold clamping device that clamps a mold,
The injection device is provided with a shut-off nozzle,
The shut-off nozzle includes a nozzle having an internal flow path through which the injection material passes in the injection direction;
a needle valve inserted in an oblique hole extending from an outer circumferential surface of the nozzle to the nozzle internal flow passage so as to be movable back and forth;
The needle valve opens and closes the nozzle internal flow path,
The needle valve has a cylindrical shaft portion and a semi-spherical head portion at the tip thereof.
the oblique hole is bored deeply across the nozzle inner flow passage so as to form a recess on an inner circumferential surface of the nozzle inner flow passage,
the recess is formed of a linear hole formed linearly with a constant diameter by reaming , and a spherical hole formed spherically continuous from the linear hole, and when the shaft portion of the needle valve is accommodated in the linear hole and the head portion is accommodated in the spherical hole, an annular mechanical seal portion is formed by the linear hole and the shaft portion,
The linear hole has a length L relative to a diameter d of the shaft portion of the needle valve.
0.25d≦L≦0.7d
and the difference between the inner diameter of the needle valve and the diameter of the shaft portion of the needle valve is 0.016 mm or less.