JP2024044607A - 温度センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】溶融樹脂の滞留を防止して温度センサの内部への溶融樹脂の侵入を抑制する。【解決手段】光ファイバが挿通される筒状のファイバプローブと、ファイバプローブが挿通されるシャフト部とシャフト部に外嵌される窓支持部とを有する外筐と、ファイバプローブの先端面に接触される接触面を有しファイバプローブを保護する保護窓部とを備え、窓支持部はシャフト部の少なくとも先端部を外側から覆う嵌合部と嵌合部に連続された保持部と保持部の先端部から内方に張り出され内側の空間が挿通孔として形成された受け部とを有し、受け部におけるシャフト部側の面が被押当面として形成され被押当面と反対側の面が外向面として形成され、保護窓部は接触面を有する接触部と接触部から突出され少なくとも一部が挿通孔に挿通される被支持部とを有し、被支持部の先端面が外向面と同一平面上に位置された状態又は外向面より突出された状態にされた。【選択図】図２
Description
本発明は、成形機において使用され光ファイバを用いた温度センサについての技術分野に関する。
樹脂成形品等を成形する成形機には、キャビティ等における樹脂の温度や圧力を測定するためのセンサが設けられている。このようなセンサとして、例えば、キャビティに充填された溶融樹脂の温度を測定するための光ファイバが挿通されたファイバプローブをキャビティに連通させ、光ファイバを通して溶融樹脂から放出される赤外光を検出器に伝達する温度センサが知られている。
上記のような温度センサにおいては、より高温環境での測定を行うために、ファイバプローブの先端側にガラス製の保護窓部を配置することにより耐熱性の向上を図ったものがある（例えば、特許文献１参照）。こうした保護窓部を備えた温度センサには、保護窓部を支持するための窓支持部が設けられている。
特許文献１に記載の温度センサにおいて、窓支持部はファイバプローブに取り付けられる円筒状の筒部と筒部の先端部から内方に張り出された受け部とを有し、筒部の内部に円柱状の保護窓部が配置されている。窓支持部の先端部には保護窓部の一方の面と受け部の内周面によってキャビティに向かって開口された凹部が形成され、凹部に溶融樹脂（特許文献１においては溶湯金属）を貯めることにより、測定精度の安定化が図られている。
ところが、上記のように先端部に凹部が形成された温度センサにおいては、凹部に溶融樹脂が滞留し、滞留した溶融樹脂から付与される圧力によって受け部と保護窓部の間に隙間が生じ、温度センサの内部に溶融樹脂が侵入してしまうおそれがある。また、受け部と保護窓部の間を封止するためにメタルオーリング等の封止部材が設けられたものもあるが、滞留した溶融樹脂から大きな圧力が付与された場合に、封止部材が圧力に耐えられず破損してしまい温度センサの内部に樹脂が侵入してしまうおそれがある
そこで、本発明は、先端部における溶融樹脂の滞留を防止して温度センサの内部への溶融樹脂の侵入を抑制することを目的とする。
本発明に係る温度センサは、成形機において使用される温度センサであって、光ファイバが挿通される筒状のファイバプローブと、前記ファイバプローブが挿通されるシャフト部と前記シャフト部に外嵌される窓支持部とを有する外筐と、前記ファイバプローブの先端面に接触される接触面を有し前記ファイバプローブを保護する保護窓部とを備え、前記窓支持部は前記シャフト部の少なくとも先端部を外側から覆う嵌合部と前記嵌合部に連続された保持部と前記保持部の先端部から内方に張り出され内側の空間が挿通孔として形成された受け部とを有し、前記受け部における前記シャフト部側の面が被押当面として形成され前記被押当面と反対側の面が外向面として形成され、前記保護窓部は前記接触面を有する接触部と前記接触部から突出され少なくとも一部が前記挿通孔に挿通される被支持部とを有し、前記被支持部の先端面が前記外向面と同一平面上に位置された状態又は前記外向面より突出された状態にされたものである。
これにより、挿通孔が被支持部によって閉塞される。
本発明によれば、挿通孔が被支持部によって閉塞されることにより、溶融樹脂と接する側の端部における溶融樹脂の滞留が防止され溶融樹脂から保護窓部に過剰な圧力が付与され難くされるため、温度センサの内部への溶融樹脂の侵入を防止することができる。
以下に、本発明の温度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３参照）。
なお、以下に示す温度センサは筒状のファイバプローブを有しており、以下の説明にあっては、ファイバプローブの軸方向を上下方向としファイバプローブの先端側を下方として、上下左右の方向を示すものとする。ただし、以下に示す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。
温度センサ１は、図示しない射出成形機に取り付けられ、例えば、射出ユニットにおける溶融樹脂の温度の測定に用いられる。なお、温度センサ１が取り付けられる成形機は射出成形機に限らず、温度センサ１は押出成形機やブロー成形機等に取り付けられていてもよい。
温度センサ１は各部を保護する外筐２と外筐２によって保護される所要の各部とを有している（図１参照）。
外筐２はシャフト部３と窓支持部４と配置部５と蓋部６を有している。外筐２は、例えば、各部が何れも金属材料によって形成されている。
シャフト部３は軸方向が上下方向にされた円筒状に形成されている。シャフト部３の上下両端部を除く部分には、温度センサ１を射出成形機に取り付けるための設置用ナット５０が取り付けられている。シャフト部３の下端面は押付面３ａとして形成されている（図１及び図２参照）。シャフト部３の外周部における下端部には螺合部３ｂが形成されている。
窓支持部４は軸方向が上下方向にされた筒状にされ、嵌合部７と保持部８と受け部９によって構成されている。嵌合部７と保持部８は何れも円筒状に形成され、嵌合部７の径が保持部８の径より大きくされている。嵌合部７の内周面には螺溝７ａが形成されている。保持部８は嵌合部７の下側において嵌合部７の下端部に連続して設けられている。受け部９は保持部８の下端部から内方に張り出されたフランジ状に形成されている。受け部９は上面が被押当面１０として形成され、下面が外向面１１として形成されている。受け部９における内周面９ａに囲まれた内側の空間は挿通孔１２として形成されている。窓支持部４は嵌合部７の螺溝７ａがシャフト部３の螺合部３ｂと螺合されることによりシャフト部３の下端部に外嵌状に取り付けられ、保持部８と受け部９がシャフト部３より下側に位置されている。
配置部５はシャフト部３の上端部から外方に張り出されたフランジ部１３とフランジ部１３の外周部から上方に突出された略円筒状の環状部１４とを有している。配置部５はシャフト部３と、例えば、一体に形成されている。環状部１４には上方に開口され径方向に貫通された切欠１４ａが形成されている。環状部１４の上端部には上方に開口された複数の被取付穴１４ｂが周方向に離隔して形成されている。
蓋部６は円環状に形成され、中央部に螺孔６ａを有している。螺孔６ａには調節ネジ１５が螺合されている。蓋部６の外周部には上下に貫通されたネジ挿通孔６ｂが周方向に離隔して形成されている。蓋部６はネジ挿通孔６ｂを挿通された取付ネジ６０が被取付穴１４ｂに螺合されることにより配置部５に上側から取り付けられる。
外筐２の内部にはファイバプローブ１６が配置されている。ファイバプローブ１６は、例えば、金属材料によって形成され、軸方向が上下方向にされた円筒部１７と円筒部１７の上端部に連続された鍔部１８とを有している。鍔部１８の外径は円筒部１７の外径より大きくされている。鍔部１８の上面は被押圧面１８ａとして形成されている。
蓋部６が配置部５に取り付けられた状態において、調節ネジ１５の下面とファイバプローブ１６の被押圧面１８ａとの間に弾性部材１９が配置される。
弾性部材１９としては、例えば、圧縮コイルバネが用いられている。ファイバプローブ１６は弾性部材１９の付勢力によって下方へ付勢される。なお、弾性部材１９として、皿バネや板バネ等が用いられていてもよく、また、弾性部材１９がゴム材料等によって形成されていてもよい。
温度センサ１においては、調節ネジ１５を回転させて螺孔６ａに対する螺合位置を変化させることにより、ファイバプローブ１６に対する弾性部材１９の付勢力の調節が可能にされている。なお、温度センサ１においては、弾性部材１９が設けられていない構成にすることも可能である。
ファイバプローブ１６には光ファイバ２０が挿通されて保持されている。光ファイバ２０は一端部２０ａが円筒部１７に挿通され、一端部２０ａに連続された屈曲部２０ｂが鍔部１８の内部において、例えば、略直角に屈曲されている。光ファイバ２０において、屈曲部２０ｂと他端部との間の部分は中間部２０ｃとして設けられ、中間部２０ｃは切欠１４ａを通って鍔部１８の外周面からファイバプローブ１６の外方に位置されている。光ファイバ２０の他端部には図示しない検出器等が接続されている。光ファイバ２０における一端部２０ａの端面（下端面）は赤外光が入射される入射面２０ｄとして形成されている。
窓支持部４には保護窓部２１が支持されている。
保護窓部２１はそれぞれ円柱状に形成された接触部２２と被支持部２３とから成る。接触部２２は上面が接触面２４として形成され、外周部における下面が被規制面２５として形成されている。被支持部２３は接触部２２の下面における被規制面２５以外の部分から下方に突出されている。したがって、被支持部２３は径が接触部２２の径より小さくされている。保護窓部２１は接触部２２と被支持部２３が、例えば、サファイアガラスによって一体に形成されている。
保護窓部２１は接触部２２が窓支持部４の内部に配置され被支持部２３が受け部９の挿通孔１２に挿通されている。したがって、保護窓部２１は接触部２２の被規制面２５が受け部９の被押当面１０に接した状態にされ、窓支持部４からの脱落が防止されている。
接触部２２の接触面２４はファイバプローブ１６の先端面（下面）１６ａに接した状態にされている。ファイバプローブ１６は弾性部材１９によって下方に付勢されているため、先端面１６ａが接触面２４に押し当てられ、接触部２２の被規制面２５が受け部９の被押当面１０に押し当てられている。なお、被規制面２５が被押当面１０に押し当てられることによる保護窓部２１への負荷を低減するために、被規制面２５と被押当面１０の間に、例えば、ガスケット等の緩衝部材が設けられていてもよい。
被支持部２３は下端部が挿通孔１２から下方に突出され、外向面１１からの突出量が、例えば、１ｍｍから２ｍｍにされている。ただし、被支持部２３は外向面１１から下方に突出されていなくてもよく、少なくとも先端面２３ａ（下面）が外向面１１と同一平面上に位置されていればよい（図３参照）。
被支持部２３が受け部９の挿通孔１２に挿通された状態において、被支持部２３の外周面２３ｂと受け部９の内周面９ａとの間隔Ｓは１０μｍ以下にされている（図２参照）。なお、図２においては理解を容易にするために間隔Ｓを大きく強調して示している。
窓支持部４には保護窓部２１の他にスペーサー２６も支持されている。
スペーサー２６は、例えば、金属材料によって形成され、軸方向が上下方向にされた円筒状にされている。スペーサー２６はシャフト部３と保護窓部２１の間に位置され、上端面２６ａがシャフト部３の押付面３ａに接し、下端面２６ｂが保護窓部２１の接触面２４に接している。スペーサー２６にはファイバプローブ１６における円筒部１７の先端部が挿通されている。スペーサー２６は外周面が窓支持部４における保持部８の内周面に接した状態にされ、内周面がファイバプローブ１６における円筒部１７の外周面に接した状態にされている。したがって、スペーサー２６が窓支持部４とファイバプローブ１６に対してそれぞれガタ付かず安定した配置状態が確保されるため、スペーサー２６によってファイバプローブ１６の窓支持部４に対する高い位置精度を確保することができる。
上記のように構成された温度センサ１が射出成形機等の成形機に取り付けられ溶融樹脂の温度の測定に用いられるときには、赤外光が保護窓部２１を導光されて入射面２０ｄから光ファイバ２０に入射され、光ファイバ２０を通して検出器に伝達されることにより温度の測定が行われる。
上記のように、温度センサ１は、保護窓部２１が接触部２２と被支持部２３を有し、被支持部２３の少なくとも一部が受け部９の挿通孔１２に挿通され、被支持部２３の先端面２３ａが外向面１１と同一平面上に位置された状態又は被支持部２３が外向面１１より突出された状態にされている。
したがって、挿通孔１２が被支持部２３によって閉塞されることにより、温度センサ１の先端部における溶融樹脂の滞留が防止されて溶融樹脂から保護窓部２１に過剰な圧力が付与され難くされるため、保護窓部２１と受け部９の間に隙間が生じ難く、温度センサ１の内部へ溶融樹脂の侵入を抑制することができる。加えて、挿通孔１２に溶融樹脂が残留され難くなるため、残留した溶融樹脂が冷却されて不純物として成形品に混入することを防止することができる。
また、被支持部２３の外周面２３ｂと受け部９の内周面９ａとの間隔Ｓが１０μｍ以下にされている。したがって、被支持部２３の外周面２３ｂと受け部９の内周面９ａの間隔Ｓが十分に小さくされ、被支持部２３と受け部９の隙間に溶融樹脂が入り込む余地がなくなるため、被支持部２３と受け部９の隙間から温度センサ１の内部への溶融樹脂の侵入を防止することができる。
さらに、接触部２２における下側の面が被規制面２５として形成されている。したがって、被規制面２５と被押当面１０とが密着されて保護窓部２１と受け部９の間が封止されるため、保護窓部２１と受け部９の間に、例えば、オーリング等の専用の封止部材を設ける必要がなく、部品点数の削減を図ることができる。
さらにまた、保護窓部２１は被支持部２３が外向面１１より突出されている。これにより、保護窓部２１の成形精度により被支持部２３の接触部２２からの突出量にバラつきが生じた場合でも挿通孔１２が被支持部２３によって確実に閉塞される。したがって、保護窓部２１の成形に関し極めて高い精度を追求する設計や加工を行う必要がなく、製造コストの低減を図った上で温度センサ１の内部への溶融樹脂の侵入を防止することができる。
また、温度センサ１においては、保護窓部２１における窓支持部４から露出された部分の表面が溶融樹脂から放出された赤外光が入射される入光面として機能する。したがって、保護窓部２１の被支持部２３が窓支持部４の外向面１１より突出されていることにより、入光面として機能する表面積が大きくなり保護窓部２１に赤外光が入射され易くなるため、赤外光が保護窓部２１によって光ファイバ２０へ導光され易くなり、温度センサ１の良好な測定状態を確保することができる。加えて、溶融樹脂から放出される赤外光の一部は受け部９の外向面１１において反射されるが、被支持部２３が窓支持部４の外向面１１より突出されていることにより、外向面１１において反射された赤外光が被支持部２３に入射され易くなるため、赤外光を効率的に保護窓部２１に入射させることができる。
さらに、両端面（上端面２６ａと下端面２６ｂ）がシャフト部３の先端面（押付面）３ａと接触面２４とにそれぞれ接するスペーサー２６が設けられている。したがって、溶融樹脂から保護窓部２１に付与された圧力がスペーサー２６を介してシャフト部３に伝達されるため、保護窓部２１に対する溶融樹脂の圧力による負荷が低減され保護窓部２１の破損を防止することができる。また、温度センサ１においては、シャフト部３に窓支持部４が螺合されていることにより、保護窓部２１からスペーサー２６を介してシャフト部３に伝達された圧力が窓支持部４にも伝達されて溶融樹脂の圧力がシャフト部３の他に窓支持部４にも分散され、保護窓部２１に対する溶融樹脂の圧力による負荷の一層の低減を図ることができる。加えて、溶融樹脂から保護窓部２１に付与された圧力がスペーサー２６とファイバプローブ１６に分散されるため、ファイバプローブ１６に伝達される溶融樹脂の圧力が低減される。したがって、光ファイバ２０に対する負荷が低減され、溶融樹脂の圧力から光ファイバ２０を保護することができる。
１…温度センサ
２…外筐
３…シャフト部
４…窓支持部
７…嵌合部
８…保持部
９…受け部
９ａ…内周面
１０…被押当面
１１…外向面
１２…挿通孔
１６…ファイバプローブ
１６ａ…先端面
２０…光ファイバ
２１…保護窓部
２２…接触部
２３…被支持部
２３ａ…先端面
２３ｂ…外周面
２４…接触面
２５…被規制面
２６…スペーサー
Ｓ…間隔
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７…嵌合部
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１６ａ…先端面
２０…光ファイバ
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２２…接触部
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２３ａ…先端面
２３ｂ…外周面
２４…接触面
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２６…スペーサー
Ｓ…間隔
Claims (5)
- 成形機において使用される温度センサであって、
光ファイバが挿通される筒状のファイバプローブと、
前記ファイバプローブが挿通されるシャフト部と前記シャフト部に外嵌される窓支持部とを有する外筐と、
前記ファイバプローブの先端面に接触される接触面を有し前記ファイバプローブを保護する保護窓部とを備え、
前記窓支持部は前記シャフト部の少なくとも先端部を外側から覆う嵌合部と前記嵌合部に連続された保持部と前記保持部の先端部から内方に張り出され内側の空間が挿通孔として形成された受け部とを有し、
前記受け部における前記シャフト部側の面が被押当面として形成され前記被押当面と反対側の面が外向面として形成され、
前記保護窓部は前記接触面を有する接触部と前記接触部から突出され少なくとも一部が前記挿通孔に挿通される被支持部とを有し、
前記被支持部の先端面が前記外向面と同一平面上に位置された状態又は前記外向面より突出された状態にされた
温度センサ。 - 前記被支持部の外周面と前記受け部の内周面との間隔が１０μｍ以下にされた
請求項１に記載の温度センサ。 - 前記接触部における前記接触面と反対側の面が被規制面として形成され、
前記被規制面が前記被押当面に押し当てられる
請求項１又は請求項２に記載の温度センサ。 - 前記被支持部が前記外向面より突出された
請求項１又は請求項２に記載の温度センサ。 - 両端面が前記シャフト部の先端面と前記接触面とにそれぞれ接するスペーサーが設けられた
請求項１又は請求項２に記載の温度センサ。
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