JP2021089181A - センサ - Google Patents

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Abstract

【課題】光ファイバのねじれによる破損の防止を図ったセンサを提供する。【解決手段】嵌合凹部１２１を有する固定部１１１が設けられたケーブル挿通部材を備えた成形用金型において使用されるセンサ１であって、一部が屈曲される光ファイバ２と、光ファイバが挿通されるファイバ挿通部４とファイバ挿通部に連続された被固定部５とを有するファイバ保持体３とを備え、被固定部が嵌合凹部に嵌合された状態で固定部に固定される。これにより、ファイバ保持体が光ファイバのねじれ方向へ変形し難くされるため、光ファイバのねじれによる破損を防止することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、成形用金型において使用され光ファイバを用いたセンサについての技術分野に関する。
樹脂成形品を成形する金型には、キャビティ内の温度や圧力を測定するためのセンサが設けられており、例えば、キャビティ内の樹脂の温度を測定する温度センサとして、キャビティに連通された挿通部材に挿通された光ファイバを通して樹脂から放出される赤外線を検出器へ伝達するものが知られている。
こうした光ファイバを用いたセンサにおいては、成形用金型に設けられ内部が中空にされたエジェクタピンを上記した挿通部材として利用したものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示されたセンサ（特許文献１においては赤外線温度測定器）においては、エジェクタピン（突出ピン）の移動によってエジェクタピンに衝撃が与えられた場合に光ファイバが損傷することを防止するために、光ファイバの一部が屈曲されている。
このように、光ファイバを用いたセンサにおいては、一般に、他の部分との接触を回避するためにファイバの一部が屈曲されて使用される。
特開昭５８−１３７７２１号公報
ところが、上記のように光ファイバが屈曲されたセンサにあっては、エジェクタピンの移動動作等により光ファイバにねじれ方向の力が生じることがあり、ねじれが生じることで光ファイバの屈曲された部分に応力が集中し、光ファイバが破損してしまう虞がある。
そこで、本発明は、光ファイバのねじれによる破損の防止を図ることを目的とする。
第１に、本発明に係るセンサは、嵌合凹部を有する固定部が設けられたケーブル挿通部材を備えた成形用金型において使用されるセンサであって、一部が屈曲される光ファイバと、前記光ファイバが挿通されるファイバ挿通部と前記ファイバ挿通部に連続された被固定部とを有するファイバ保持体とを備え、前記被固定部が前記嵌合凹部に嵌合された状態で前記固定部に固定されたものである。
これにより、ファイバ保持体が光ファイバのねじれ方向へ変形し難くされる。
第２に、上記した本発明に係るセンサにおいては、前記ファイバ挿通部と前記被固定部が一体に形成されることが望ましい。
これにより、ファイバ保持体が一つの部材として形成され、光ファイバが挿通される専用の部材と固定部に固定される専用の部材とをそれぞれ必要としない。
第３に、上記した本発明に係るセンサにおいては、前記ファイバ挿通部と前記被固定部が別部材として設けられ、前記ファイバ挿通部と前記被固定部が接合されることが望ましい。
これにより、ファイバ挿通部と被固定部を組み付けることでファイバ保持体が構成される。
第４に、上記した本発明に係るセンサにおいては、前記嵌合凹部が平面状に形成され対向する二つの側面部と両側縁が前記二つの側面部にそれぞれ連続された底面部とを有し、前記被固定部が二つの平面部を有し、前記二つの側面部と前記二つの平面部とがそれぞれ接することが望ましい。
これにより、被固定部と固定部の接触面積が大きくなる。
第５に、上記した本発明に係るセンサにおいては、前記被固定部に係止面が形成され、前記固定部には一方の前記側面部に開口する螺孔が形成され、前記螺孔に螺合されるネジ部材が前記係止面に押し当てられることにより前記被固定部が前記固定部に固定されることが望ましい。
これにより、ネジ部材が係止面に押し当てられることで被固定部が固定部に押し付けられる。
第６に、上記した本発明に係るセンサにおいては、前記被固定部が前記嵌合凹部に嵌合された状態において前記係止面が前記底面部に近づくに従って前記一方の側面部に近づくように傾斜されることが望ましい。
これにより、傾斜された係止面にネジ部材が押し当てられることによって被固定部が他方の側面部及び底面部に押し付けられる。
第７に、上記した本発明に係るセンサにおいては、前記ケーブル挿通部材としてエジェクタピンが用いられることが望ましい。
これにより、ファイバ保持体が一つの部材として形成され、エジェクタピンがケーブル挿通部材として機能する。
本発明によれば、被固定部が嵌合凹部に嵌合された状態で固定されることで、ファイバ保持体が光ファイバのねじれ方向へ変形し難くされるため、光ファイバのねじれによる破損を防止することができる。
図２乃至図９と共に本発明の実施の形態を示すものであり、本図は、センサが用いられる射出成形用金型の例を示す断面図である。 センサがエジェクタピンに固定された状態を示す斜視図である。 センサとエジェクタピンを示す分解図である。 センサの断面図である。 センサの正面図である。 ファイバ挿通部と被固定部が一体に形成された一例を示す断面図である。 ファイバ挿通部と被固定部が一体に形成された別の例を示す断面図である。 係止面にネジ部材が押し当てられた状態を示す断面図である。 ケーブル挿通部材としてエジェクタピンとは別の筒状部材が設けられた射出成形用金型の例を示す断面図である。
以下に、本発明のセンサを実施するための形態について、添付図面を参照して説明する（図１乃至図９参照）。
＜成形用金型の構成＞
まず、センサが用いられる成形用金型の構成について説明する（図１参照）。
以下の説明にあっては、成形用金型における可動型と固定型が離接される方向を上下方向とし、前後上下左右の方向を示すものとする。ただし、以下に示す前後上下左右の方向は説明の便宜上のものであり、本発明の実施に関しては、これらの方向に限定されることはない。
成形用金型１００は、例えば、コールドランナの機能を有し、射出成型機にその一部の構造として組み付けられ、上下方向に離接される可動型１０１と固定型１０２とを有している。可動型１０１には内部空間が形成され、この内部空間が配置空間１０３とされている。固定型１０２の下端部には下方に開口された凹部１０２ａとランナ用凹部１０２ｂが左右に連続して形成されている。
可動型１０１は上面側に凸部１０１ａを有している。可動型１０１には凸部１０１ａの側方に連続して上方に開口されたランナ用凹部１０１ｂが形成されている。可動型１０１と固定型１０２が突き合わされた状態において凸部１０１ａと凹部１０２ａによってキャビティ１０４が形成され、ランナ用凹部１０１ｂとランナ用凹部１０２ｂによってランナ１０５が形成される。
固定型１０２の中央部における上面にはロケートリング１０６が取り付けられ、ロケートリング１０６には溶融樹脂を供給する供給ノズル２００が取り付けられる。
可動型１０１の配置空間１０３には上下方向へ移動可能な駆動プレート１０７が配置され、駆動プレート１０７にはエジェクタピン１０８、１０８、・・・の下端部が結合されている。
エジェクタピン１０８はケーブル挿通部材としての機能を有し、エジェクタピン１０８には後述するセンサに設けられた光ファイバの一部が挿入される。エジェクタピン１０８に挿入されたセンサの一端部はキャビティ１０４の近傍に位置される。
固定型１０２の中央部には、ランナ１０５に連通されたスプル１０９が設けられ、スプル１０９には供給ノズル２００が結合される。
可動型１０１と固定型１０２が突き合わされてキャビティ１０４が形成されると、供給ノズル２００から溶融樹脂３００がスプル１０９とランナ１０５を介してキャビティ１０４に供給される。
キャビティ１０４に溶融樹脂３００が充填されると、供給ノズル２００が閉塞され溶融樹脂３００の供給が停止される。溶融樹脂３００の供給が停止されると、一定時間経過後に、キャビティ１０４に充填された溶融樹脂３００が冷却されて固化され成形品が形成される。成形品が形成されると、可動型１０１が下方へ移動されて成形品と共に固定型１０２から離隔され、エジェクタピン１０８、１０８、・・・によって成形品がキャビティ１０４から取り出される。
＜センサ及ケーブル挿通部材の構成＞
次に、センサとケーブル挿通部材として機能するエジェクタピン１０８との具体的な構成について説明する（図２乃至図８参照）。
なお、以下の説明にあっては、屈曲された光ファイバの各部が延びる方向をそれぞれ前後方向と上下方向として、前後上下左右の方向を示すものとする。ただし、以下に示す前後上下左右の方向は説明の便宜上のものであり、本発明の実施に関しては、これらの方向に限定されることはない。
エジェクタピン１０８は、軸方向が上下方向にされた円筒状のスリーブ部１１０とスリーブ部１１０の下端に結合された固定部１１１とを有している（図２及び図３参照）。
スリーブ部１１０は、内部の空間がファイバ挿通孔１１０ａとして形成されている。
固定部１１１は外周面１１１ａが円弧面状に形成され、軸方向が上下方向にされた厚みの薄い円柱状のベース部１１２とベース部１１２の左右方向における両側の部分からそれぞれ下方へ突出された突部１１３、１１３とを有している。
ベース部１１２は、上面が円形状のスリーブ結合面部１１４として形成され、外周面１１１ａにおけるベース部１１２の外周面に相当する部分がベース側周面部１１５として形成され、二つの突部１１３、１１３の間の面が底面部１１６として形成されている。スリーブ結合面部１１４の中央部にはスリーブ部１１０が結合されている。
突部１１３、１１３は、下面が端面部１１７、１１７として形成され、底面部１１６と端面部１１７、１１７の間の面が左右方向において対向する側面部１１８、１１８として形成されている。外周部１１１ａにおける突部１１３の外周面に相当する部分は突側周面部１１９、１１９として形成されている。突部１１３、１１３は底面部１１６を基準として対称な形状にされている。
一方の突部１１３には、側面部１１８と突部外周面１１９の間で貫通された螺孔１２０が形成され、螺孔１２０にはネジ部材４００が螺合される。
被固定部５における底面部１１６と側面部１１８、１１８とに囲まれた空間は嵌合凹部１２１として形成され、嵌合凹部１２１は下方及び前後方向に開口されている。底面部１１６の中央部には、スリーブ部１１０のファイバ挿通孔１１０ａに連通された連通孔１２２が形成されている。したがって、連通孔１２２を介して嵌合凹部１２１とファイバ挿通孔１１０ａが連通されている。
センサ１は、キャビティ１０４の溶融樹脂３００の状態をセンシングし、例えば、溶融樹脂３００の温度を検出する温度センサやキャビティ１０４における溶融樹脂３００の到達位置を検出するフローフロントセンサとして用いられる。
センサ１は、屈曲可能な光ファイバ２と光ファイバ２を保持するファイバ保持体３とを有している（図２乃至図４参照）。ファイバ保持体３は、光ファイバ２が挿通されるファイバ挿通部４とファイバ挿通部４に連続された被固定部５とから成る。
光ファイバ２は、エジェクタピン１０８に挿入される第１の部分２ａと、第１の部分２ａに対して略直交する方向に屈曲された状態でファイバ挿通部４に挿通される第２の部分２ｂとを有し、第１の部分２ａと第２の部分２ｂの連続部分が屈曲部２ｃとされる。第１の部分２ａは上下方向に延びる状態にされ、第２の部分２ｂは前後方向に延びる状態にされている。第１の部分２ａの第２の部分２ｂと反対側の端部には図示しない検出部が設けられ、第２の部分２ｂの第１の部分２ａと反対側の端部には検出部による検出光を受光する図示しない受光器が接続されている。
光ファイバ２は、芯となるコア部２ｄとコア部２ｄの外周を覆うクラッド部２ｅとクラッド２ｅの外周を覆う被覆部２ｆによって構成されている。コア部２ｄとクラッド部２ｅとしては、例えば、石英ガラスが用いられ、被覆部２ｆとしては、例えば、シリコン等が用いられる。ただし、被覆部２ｆは複数が厚み方向に重ねられた状態で形成されていてもよい。なお、光ファイバ２は一部が屈曲されるが、屈曲された部分には被覆部２ｆが存在しない構成にされ、良好な屈曲性が確保されている。
ファイバ挿通部４は軸方向が前後方向にされた略円筒状にされ、少なくとも一部が可動型１０１の内部に位置されている。ファイバ挿通部４の一端部には一端に開口され上下に貫通された導出用切欠６が形成されている（図４及び図５参照）。ファイバ挿通部４の他端寄りの部分には、接着用孔７、７が前後方向に離隔した状態で形成されている。ファイバ挿通部４に光ファイバ２の第２の部分２ｂが挿通された状態で接着用孔７、７から図示しない接着剤が塗布されることで、被覆部２ｆとファイバ挿通部４が接着され光ファイバ２がファイバ挿通部４に固定される。
被固定部５は、外形状が前後方向を長手方向とする略直方体形状にされ、固定部１１１の嵌合凹部１２１に嵌合可能にされている。被固定部５は、上面がファイバ導出面部８として形成され、左右方向を向く二つの面がそれぞれ平面部９、平面部１０として形成され、下面が露出面部１１として形成されている。
被固定部５には前後方向に貫通する挿通孔５ａが形成されている。挿通孔５ａは径がファイバ挿通部４の外径と略同じにされている。被固定部５には挿通孔５ａにファイバ挿通部４の一部が挿入され、溶接や接着等によりファイバ挿通部４が固定されている。
被固定部５には、長手方向における一方及びファイバ導出面部８に開口され挿通孔５ａに連通されたケーブル用切欠１２が形成されている。ファイバ挿通部４の一部が挿通孔５ａに挿入された状態においては、ファイバ挿通部４の軸方向における一端が被固定部５の長手方向における一端と一致され、導出用切欠６がケーブル用切欠１２と一致される。
ファイバ保持体３に導出用切欠６及びケーブル用切欠１２が形成されることで、光ファイバ２の第２の部分２ｂがファイバ挿通部４に挿通された状態において、第１の部分２ａと屈曲部２ｃとを前方からファイバ保持体３に挿入することが可能となり、光ファイバ２のファイバ保持体３に対する組付けを容易に行うことができる。ただし、ファイバ挿通部４と被固定部５には、ケーブル用切欠１２に代えて光ファイバ２が挿通される孔が形成されていてもよい。
被固定部５の平面部９側の端部には係止溝１３が形成されている（図３及び図５参照）。係止溝１３は下方及び側方に開口されており、平面部９に直交し対向して位置された規制面１４、１４と両端が規制面１４、１４に連続された係止面１５とによって形成されている。係止面１５はファイバ導出面部８から露出面部１１に近づくに従って平面部１０に近づくように緩やかに傾斜されている。
上記のように構成されたセンサ１においては、ファイバ挿通部４と被固定部５が別部材として設けられ、ファイバ挿通部４と被固定部５が溶接や接着等によって接合されている。これにより、ファイバ挿通部４と被固定部５が各別に形成されるため、ファイバ保持体３の製造の容易化及び設計の自由度の向上を図ることができる。
ただし、ファイバ保持体３は、ファイバ挿通部４と被固定部５が一体に形成されていてもよい（図６及び図７参照）。なお、図６及び図７に示す一点鎖線はファイバ挿通部４と被固定部５の境界線を表す。例えば、ファイバ保持体３は、外形状が略直方体状に形成された被固定部５と、筒状に形成され被固定部５の内部に位置されたファイバ挿通部４から構成されていてもよい（図６参照）。また、ファイバ保持体３は、外形状が略直方体状に形成された被固定部５と被固定部５の長手方向の一端面に連続されたファイバ挿通部４とから構成されていてもよい（図７参照）。
ファイバ挿通部４と被固定部５が一体に形成されることで、光ファイバ２が挿通される専用の部材と固定部１１１に固定される専用の部材とをそれぞれ必要としないため、部品点数の削減を図ることができると共に、ファイバ保持体３の強度を高めることができる。なお、ファイバ挿通部４と被固定部５が別部材によって構成される場合においても、外形状が略直方体状に形成された部分の全体が被固定部５として設けられ、筒状の部分がファイバ挿通部４として設けられ、被固定部５の長手方向における一端面にファイバ挿通部４の軸方向における一端面が溶接や接着等によって固定されていてもよい。
上記のように構成されたセンサ１において、光ファイバ２は、第２の部分２ｂがファイバ挿通部４に挿通され、屈曲部２ｃが導出用切欠６及びケーブル用切欠１２の近傍に位置され、第１の部分２ａがファイバ導出面部８から導出された状態でファイバ保持体３に保持される。
センサ１は、光ファイバ２の第１の部分２ａが連通孔１２２からスリーブ部１１０のファイバ挿通孔１１０ａに挿入され、被固定部５が嵌合凹部１２１に嵌合された状態で溶接や接着等により固定部１１１に固定される。
このとき、被固定部５の平面部９、１０と嵌合凹部１２１の側面部１１８、１１８とがそれぞれ接した状態で被固定部５が嵌合凹部１２１に嵌合される。これにより、被固定部５と固定部１１１の接触面積が大きくなり、被固定部５の固定部１１１に対する光ファイバ２のねじれ方向への変形が生じ難くなる。したがって、ファイバ保持体３の固定部１１１に対する安定した固定状態を確保することができる。
また、被固定部５が嵌合凹部１２１に嵌合された状態において、露出面１１は端面部１１７、１１７と略同一平面上に位置される。これにより、被固定部５が固定部１１１から下方に突出されないため、エジェクタピン１０８が駆動プレート１０７に取り付けられるときに被固定部５が駆動プレート１０７に干渉することがなく、エジェクタピン１０８の駆動プレート１０７に対する安定した取付状態を確保することができる。
さらに、上記のように構成されたセンサ１においては、被固定部５が嵌合凹部１２１に嵌合された状態において、係止面１５が螺孔１２０と対向して位置される。螺孔１２０にネジ部材４００が螺合されることで、ネジ部材４００の一端が係止面１５に押し当てられ、被固定部５が固定部１１１に押し付けられる（図８参照）。また、ネジ部材４００の螺孔１２０に対する螺合状態を調整することで被固定部５が固定部１１１に押し付けられる力を調整することができるため、被固定部５の固定部１１１に対する固定状態の調整を容易に行うことができる。
上記のように、ネジ部材４００によって係止面１５が押さえられることで、被固定部５の嵌合凹部１２１からの脱落が防止されると共に被固定部５の固定部１１１に対する位置決めが行われた状態において、溶接や接着等による被固定部５の固定部１１１に対する固定作業を行うことができる。したがって、被固定部５を固定部１１１に容易かつ確実に固定することができる。
さらにまた、係止面１５は、被固定部５が嵌合凹部１２１に嵌合された状態において、底面部１１６に近づくに従って螺孔１２０が形成された側面部１１８に近づくように傾斜されている。これにより、ネジ部材４００が螺孔１２０に螺合され係止面１５にネジ部材４００が押し当てられるときに、被固定部５の平面部１０とファイバ導出面部８がそれぞれ螺孔１２０が形成されていない側の側面部１１８と底面部１１６に押し付けられる。したがって、被固定部５の嵌合凹部１２１に対するより安定した嵌合状態において固定部５の被固定部１１１に対する固定作業を行うことができるため、被固定部５を固定部１１１に確実に固定することができる。
なお、ネジ部材４００としては、例えば、頭部が設けられておらず軸部のみが設けられたネジが用いられる。これにより、ネジ部材４００の他端部が突側周面部１１９から突出されないため、エジェクタピン１０８が駆動プレート１０７に取り付けられるときにネジ部材４００が駆動プレート１０７に干渉することがなく、エジェクタピン１０８の駆動プレート１０７に対する安定した取付状態を確保することができる。
以上に記載した通り、センサ１は、被固定部５がエジェクタピン１０８の固定部１１１に形成された嵌合凹部１２１に嵌合された状態で固定部１１１に固定される。これにより、エジェクタピン１０８の可動型１０１に対する移動動作等が行われたときに、ファイバ保持体３が固定部１１１に対して光ファイバ２のねじれ方向へ変形し難くされる。したがって、光ファイバ２にねじれが生じにくくなり、光ファイバ２のねじれによる破損を防止することができる。
なお、上記には、センサ１が成形用金型１００においてケーブル挿通部材として機能するエジェクタピン１０８に固定された例を示したが、成形用金型１００において、エジェクタピン１０８とは別の筒状部材１０８Ａが設けられ、筒状部材１０８Ａがケーブル挿通部材として用いられてもよい（図９参照）。これにより、ケーブル挿通部材を可動型１０１に対して移動されない部材として設けることが可能となり、センサ１による安定したセンシングを行うことができる。
１００ 成形用金型
１０８ エジェクタピン（ケーブル挿通部材）
１１１ 固定部
１１６ 底面部
１１８ 側面部
１２０ 螺孔
１２１ 嵌合凹部
１ センサ
２ 光ファイバ
３ ファイバ保持体
４ ファイバ挿通部
５ 被固定部
９ 平面部
１０ 平面部
１５ 係止面
４００ ネジ部材

Claims (7)

  1. 嵌合凹部を有する固定部が設けられたケーブル挿通部材を備えた成形用金型において使用されるセンサであって、
    一部が屈曲される光ファイバと、
    前記光ファイバが挿通されるファイバ挿通部と前記ファイバ挿通部に連続された被固定部とを有するファイバ保持体とを備え、
    前記被固定部が前記嵌合凹部に嵌合された状態で前記固定部に固定された
    センサ。
  2. 前記ファイバ挿通部と前記被固定部が一体に形成された
    請求項１に記載のセンサ。
  3. 前記ファイバ挿通部と前記被固定部が別部材として設けられ、前記ファイバ挿通部と前記被固定部が接合された
    請求項１に記載のセンサ。
  4. 前記嵌合凹部が平面状に形成され対向する二つの側面部と両側縁が前記二つの側面部にそれぞれ連続された底面部とを有し、
    前記被固定部が二つの平面部を有し、
    前記二つの側面部と前記二つの平面部とがそれぞれ接する
    請求項１、請求項２又は請求項３に記載のセンサ。
  5. 前記被固定部に係止面が形成され、
    前記固定部には一方の前記側面部に開口する螺孔が形成され、
    前記螺孔に螺合されるネジ部材が前記係止面に押し当てられることにより前記被固定部が前記固定部に固定される
    請請求項４に記載のセンサ。
  6. 前記被固定部が前記嵌合凹部に嵌合された状態において前記係止面が前記底面部に近づくに従って前記一方の側面部に近づくように傾斜された
    請求項５に記載のセンサ。
  7. 前記ケーブル挿通部材としてエジェクタピンが用いられた
    請求項１から請求項６の何れかに記載のセンサ。
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