JP3207574B2 - 射出成形用プローブ - Google Patents
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Description
り詳しくは溶融材料をゲートに導く射出成形用プローブ
に関する。
ってキャビティに通じたゲートに導くために加熱手段を
備えたノズルあるいはプローブが使用される。ノズルと
プローブとの区別は溶融材料が流れるとき、部材の中心
を通るのがノズルであり、部材の外側を通るのがプロー
ブである。米国特許第4820147号明細書にはプロ
ーブ本体の長手方向に加熱手段としての電熱線を設けた
ものが示されている。屈曲部分を持つこの電熱線はプロ
ーブを通り抜ける溶融材料から失われる熱を補うために
各領域での放熱量に応じて加熱量を変えるように構成さ
れている。
に示されるノズルのための螺旋状の電熱線は各領域でピ
ッチを変えており、同じように加熱量に変化を持たせら
れるようになっている。
融材料の温度変化を監視する必要があり、検出のために
熱電対が使用される。たとえば、米国特許第46113
94号のものは、プローブの中心部にカートリッジヒー
ターを配置し、これに並べてスリーブを設けてそこにプ
ローブの前端部まで熱電対を引いて構成したものであ
る。
ブには電熱線の装着が必要であり、一方、熱電対を引き
通すための孔の形成も欠かせない。従来、この電熱線と
熱電対用孔とをプローブに設ける方法は、一方が中心に
配置されれば、他方は中心から離れてしまうか、両者共
中心から離れた場所に配置するかのいずれかであり、溶
融材料の温度調節のために、また温度検出のために必ず
しも望ましい配置となっていない。
由から互いの距離を離す必要があるが、この場合、プロ
ーブ外径寸法が大きくなり易く、設置スペースの増加が
避けられない。
溶融材料を均一に加熱することができ、かつ溶融材料の
温度を正確に検出可能な射出成形用プローブを提供する
ことにある。
る余剰熱の放熱を早めて溶融材料の温度を適切に保つよ
うにした射出成形用プローブを提供することにある。
に本発明は、後端部および前端部を有するプローブ本体
と、このプローブ本体の前端部近くの温度を検出する熱
電対と、前記プローブ本体内に設けられ、前記熱電対を
収容する熱電対用中心孔と、前記プローブ本体内にあっ
て該プローブ本体の後端部のターミナルから該プローブ
本体の前端部に向かって延在する加熱部を有する電熱線
とを備えてなる射出成型用プローブにおいて、前記熱電
対用中心孔を前記プローブ本体内に延びる挿入管を貫い
て形成し、前記電熱線の加熱部を螺旋状の線輪を形成す
るように前記挿入管に巻き付け、前記プローブ本体を、
内側に溶融材料通路を有する気密スリーブの中に配置し
たことを特徴とするものである。
分を示している。分配マニホールド14内には入口12
からキャビティ16の方向に分岐している溶融材料通路
10が形成されている。この分配マニホールド14は入
口部18と、電熱線20とを有する。また、分配マニホ
ールド14はキャビティプレート22と、このキャビテ
ィプレート22の裏面に設けられるスペーサプレート2
6に当接して設けられたバックプレート24との間に配
置される。これらのキャビティプレート22、バックプ
レート24は内部の冷却孔28に導かれる冷却水によっ
て冷却されるようになっている。分配マニホールド14
の位置決めは入口部18に合わせてバックプレート24
に形成される心孔30と、分配マニホールド14とキャ
ビティプレート22との間に設けられる位置決めリング
32とによって正確に保たれる。
ールド14と、冷却されるキャビティプレート22およ
びバックプレート24との間には位置決めリング32と
スペーサプレート26とにより絶縁空間34が保たれ
る。バックプレート24にはボルト38によって固定さ
れるカラー36が設けられ、金型との位置決めに使用さ
れる。
ブ40がそれぞれ組込まれる。各プローブ40は気密ス
リーブ42の中心部を貫いて装着され、前端部はキャビ
ティプレート22内の凹部44まで延びている。気密ス
リーブ42はキャビティプレート22との間に熱絶縁の
ための溝48を形成している外面46を有する。
ド14とキャビティプレート22との間に置かれる後部
カラー50を有する。この後部カラー50によって溶融
材料通路10から絶縁空間34に漏洩する溶融材料の流
れを完全に止めることができる。気密スリーブ42の内
径寸法はプローブ40のまわりに溶融材料通路を形成す
るために隣接する分配マニホールド14の溶融材料通路
10の出口52と同じ大きさを保っている。
6、他方に前端部58を形成したプローブ本体54を有
する。本実施例の前端部58は形状を尖らせているが、
別の用途においてはゲート形状に合わせてこれと異なる
形状を用いることができる。
とバックプレート24との間に置かれる後部キャップ6
0を有する。バックプレート24の固定はスペーサプレ
ート26を貫いてキャビティプレート22まで延びるボ
ルト62を用いているが、このボルト62の締付時、部
材の間に締付力が加えられると、プローブ40の後端部
56がバックプレート24と接し、このときプローブ4
0、分配マニホールド14および気密スリーブ42が共
に固定される。
0とそれよりも径を細くしている前端部66との間に形
成される中間部64を有する。この中間部64は溶融材
料通路10に届くだけの充分な長さを保ち、かつ溶融材
料の漏洩を完全になくすために分配マニホールド14の
出口52に直径を正確に合わせて製作される。
向に等間隔を保って形成される4個のフィン68を有す
る。これらのフィン68の先端は気密スリーブ42と接
しており、プローブ40を正確に位置決めすることがで
きる。フィン68の間を通り抜ける溶融材料にデッドス
ポットを生じさせないためにフィン68は表面を滑らか
なに仕上げる。また、プローブ40は後端部56にプラ
グ70を有する。このプラグ70はプローブ本体54の
後部キャップ60にねじを形成している着脱孔72(図
2参照)に装着される。
来のものと変わらないが、プローブ本体54の内部に設
けられる熱電対用中心孔74および電熱線76について
は新規なものである。
長手方向に沿ってステンレス鋼製の挿入管78を挿入し
たものである。また、電熱線76は螺旋状の線輪を形成
するように挿入管78に巻付けて形成される加熱部80
を有する。電熱線76の後端部はプローブ本体54の後
端部56に設けられるターミナル82に接続している。
このターミナル82はリード線84(図3参照)によっ
て電源と結ばれている。
に、たとえば酸化マグネシウムのような耐火材料を詰
め、そこにニッケルクローム抵抗線86を通したもので
ある。
の間には酸化マグネシウムあるいはこれ以外の適当な絶
縁材料を用いて絶縁被膜92を形成する。電熱線76の
露出させた端部98はターミナル82と結ばれ、もう1
つの電熱線76の端部(図示せず)は接地用としてプロ
ーブ本体54の前端部58に延びている。この端部はプ
ローブ本体54のろう付けと、電熱線76および熱電対
用挿入管78のまわりを銀を満たす充填とを同時に行う
とき、接続される。このろう付けおよび充填工程は後に
図面を参照して詳しく説明される。
せて放熱量に応じて加熱量を変えられるようになってい
る。図に示されるように、ピッチはプローブ40と分配
マニホールド14あるいは気密スリーブ42とが直接接
触する領域の近くをより細かく刻むようにしている。加
熱部80のケーシング90は厚さが増すのを抑えるため
にスエージ加工で短形断面に仕上げる。図中、短形の各
コーナ部はほぼ直角に示しているが、実際のケーシング
90のコーナ部には充分に丸みを持たせる。これはろう
付け工程中、ろう材が流れるとき、螺旋状に下に向かっ
て流れるようにそこに間隔を保つためである。ケーシン
グ90は、場合により、円形のまま手を加えなくてもよ
い。この形状はケーシング90の厚さを抑える必要のな
いプローブに用いる。
ローブ本体54の前端部58に設けられる銀製のニップ
ル101内に決められた長さだけ延びている。
対用中心孔74内に送り込み、一端をリム106に刻ま
れた溝104(図3参照)を通して半径方向に曲げて引
き出す。プラグ70を着脱孔72に締付けるとき、熱電
対102がプラグ70に押されて下方に移動し、ニップ
ル101内に熱電対102の先端が入ってその位置で固
定されるようになっている。このため、プローブ40で
の温度検出は溶融材料がプローブ40のまわりを満た
し、熱がプローブ40に正しく伝わる位置となる。
心に正しく置かれるので、そのときの溶融材料の正確な
温度を検出することが可能である。また、プラグ70に
よってリム106に穿たれる貫通孔111を通して内部
に引き込んだ接地線110が固定される。一方、着脱孔
72は分配マニホールド14の出口52からプローブ4
0を引き抜く際にねじ式工具をそこに取付けるのに利用
される。
40の製造方法を説明する。プローブ本体54を構成す
る前端部112、円筒部114および後部キャップ60
の3部材を図2に示す形状に機械加工で仕上げる。前端
部112には閉じた先端にかけて中心部を穿って中心孔
116を形成する。これは高速度鋼から削り出す。中空
の円筒部114は中心部を貫く中心孔118を形成し、
熱間加工鋼から削り出す。後部キャップ60は着脱孔7
2およびリム106を形成し、熱間加工鋼から削り出
す。また、後部キャップ60には着脱孔72から前方に
かけて中心部を貫く中心孔120を形成する。円筒部1
14および後部キャップ60は両者を組み合わせた状態
でターミナル82と嵌合させるので、ターミナル嵌合部
をそれに合わせて形成する。電熱線76の加熱部80は
予めスエージ加工で短形に仕上げた後、熱電対用挿入管
78に螺旋状の線輪を形成するように巻付けておく。挿
入管78の前端部122にはプラグを溶接で取付けてお
く。上記したように、加熱部80の巻き方は放熱量に応
じて補うべき熱量が変わるため、領域毎にピッチを変え
る。
線76および熱電対用挿入管78を前端部112および
円筒部114の双方の中心孔116、118に同心が保
たれるように挿入する。この後、後部キャップ60を円
筒部114に取付ける。このとき、熱電対用挿入管78
の後端部124を後部キャップ60の中心孔120から
決められた長さ突出させる。これに続けて、電熱線76
の露出させた端部98を通しながら、ターミナル82を
取付ける。ターミナル82と後部キャップ60および円
筒部114とは溶接で仮付けしておく。
112、114、60の接合面と、後部キャップ60、
円筒部114とターミナル82との接合面に、たとえば
ニッケルのようなろう材でビート126を盛る。充填筒
128を熱電対用挿入管78の後端部124を通しなが
ら、後部キャップ60の着脱孔72に固定する。この充
填筒128は材料収容部130と、後部キャップ60近
くに材料収容部130よりも直径の小さい固定部132
を有する。固定部132はろう付け後に充填筒128を
外すとき、回し易くするために設ける。
を充填筒128の材料収容部130に入れ、熱電対用挿
入管78を銀136の間を通して充填筒128の入口1
34から上方に少し突出させておく。
される直立した状態を保つたまま真空炉にいれる。加熱
操作は、初めにろう材を融点以上に加熱した後に、銀の
融点以上に加熱する。
にするために酸素を抽出する。ろう材の融点温度に到達
する前に、たとえばアルゴンあるいは窒素のような不活
性ガスを注入して部分的に真空度を下げる。ろう材が溶
けたとき、毛細管作用によりろう材が各部材の接合部に
流れて部材同士を接合する。
よび熱電対用挿入管78のまわりを通って前端部11
2、円筒部114および後部キャップ60の各中心孔1
16、118、120内を満たして行く。
材同士をニッケルが冶金的に一体に接合し、電熱線7
6、熱電対用挿入管78およびこれらを取囲むプローブ
本体54の隙間を溶融銀が埋め、冶金的に一体化された
プローブ40を得ることができる。また同時に、熱電対
用挿入管78の前端部122を取囲む銀からなるニップ
ル101を形成することができる。
ら取り出し、充填筒128を逆に回して着脱孔72より
外す。充填筒128の固定部132で固まった溶融銀を
砕き落とし、熱電対用挿入管78の突出している部分を
ねじ切る。
ように加工し、さらにプローブ40の外面を決められた
寸法に仕上げる。
リム106に熱電対102を半径方向に引き出す溝10
4を切り、さらに接地線110を通す貫通孔111を穿
つ。
入管78の前端部122に細いドリルを使用して孔をあ
け、同時にその先にあるニップル101内に熱電対用中
心孔74を穿つ。
端にある熱電対用中心孔74にできる限り近づくように
挿入し、残った部分はリム106の溝104を通して半
径方向に曲げて引き出す。プラグ70を着脱孔72に締
付けながら、熱電対102を前方に送り、ニップル10
1内の熱電対用中心孔74に熱電対102を収める。
リム106内に引き込んでおき、プラグ70が締付けら
れたとき、接地線110がそこに固定されるようにす
る。
立てられる。分配マニホールド14および各プローブ4
0を決められた温度にするために電熱線20および電熱
線76に電流が供給される。射出成形機(図示せず)か
ら加圧された溶融材料が決められたサイクルに従って入
口12を通して溶融材料通路10に射出される。この溶
融材料は各プローブ40のまわりを通ってゲート108
に達し、そこからキャビティ16に流れてそこを満た
す。キャビティ16がすべて満たされた後も、一時的に
射出圧力が保持され、その後圧力が逃がされる。短い冷
却時間を経た後に、成形品を取り出すために金型が開か
れる。成形品の取り出し後、金型は閉じられ、再度キャ
ビティ16を満たすために射出圧力が加えられる。この
成形サイクルはキャビティの大きさ、形状および材料の
種類によって決まるある周期のもとで連続して繰り返さ
れる。
0と、熱電対用中心孔74とはプローブ40の中心に正
しく配置されており、これを通って流れる溶融材料の温
度を適切に保つことができる。一般に、溶融材料の射出
中、プローブにはゲートの狭隘部を通る溶融材料との摩
擦により余剰熱が発生するが、本実施例のプローブ40
はこの余剰熱を前端部58で銀に素早く伝え、これによ
り、放熱を早めることができ、金型を開いたとき、溶融
材料が系を引くのを防止することができる。このとき、
熱電対102はこの摩擦熱による高い温度を検出してい
るので、電熱線76から溶融材料への熱の供給は止めら
れる。しかし、金型を開けてからは、ゲート108付近
にある溶融材料がプラグを形成して通路を塞ぐのを防止
するために熱の供給が必要となる。したがって、溶融材
料の放熱を早められる本実施例のプローブ40において
は温度調節に要する時間を短縮することが可能になる。
さらに、電熱線76を熱電対用挿入管78に巻付けるよ
うにしたので、両者のうち、一方がプローブ40の中心
から外れて配置されることがない。したがって、プロー
ブ40の外側を流れる溶融材料を均一に加熱することが
でき、しかも、より正確に温度を検出することができ
る。
6はプローブ本体54の前端部58との間の距離を用途
に応じて変えて作ることができる。
作業を伴わず極めて容易であるのみならず、電熱線を屈
曲させるとき、損傷を生じることがない。
本体内に延びる挿入管を貫いて熱電対用中心孔を形成
し、電熱線の加熱部を螺旋状の線輪を形成するように挿
入管に巻付けるようにしたから、プローブを通る溶融材
料を均一に加熱することができ、しかも溶融材料の温度
を正確に検出することが可能である。
度調節を適切に行うことができ、成形サイクルを安定に
保持できるという優れた効果を奏する。
ティ射出成形装置の断面図。
めの図。
図。
Claims (11)
- 【請求項1】後端部および前端部を有するプローブ本体
と、 このプローブ本体の前端部近くの温度を検出する熱電対
と、 前記プローブ本体内に設けられ、前記熱電対を収容する
熱電対用中心孔と、 前記プローブ本体内にあって該プローブ本体の後端部の
ターミナルから該プローブ本体の前端部に向かって延在
する加熱部を有する電熱線と、 を備えてなる射出成型用プローブにおいて、 前記熱電対用中心孔を前記プローブ本体内に延びる挿入
管を貫いて形成し、 前記電熱線の加熱部を螺旋状の線輪を形成するように前
記挿入管に巻き付け、 前記プローブ本体を、内側に溶融材料通路を有する気密
スリーブの中に配置したことを特徴とする射出成形用プ
ローブ。 - 【請求項2】前記気密スリーブは、加熱手段を有さない
ことを特徴とする請求項1に記載の射出成形用プロー
ブ。 - 【請求項3】前記気密スリーブは、断熱手段を有するこ
とを特徴とする請求項2に記載の射出成形用プローブ。 - 【請求項4】前記断熱手段は、前記気密スリーブの外周
に形成され溝であって、この溝によって空間を形成する
ことによって断熱作用を行うことを特徴とする請求項3
に記載の射出成型用プローブ。 - 【請求項5】前記プローブ本体の外周に、前記気密スリ
ーブの内周に接触する位置決め手段が設けられているこ
とを特徴とする請求項1記載の射出成型用プローブ。 - 【請求項6】前記位置決め手段は、前記プローブ本体の
外周に前記プローブ本体の長手方向に延在する凸稜であ
ることを特徴とする請求項5に記載の射出成型用プロー
ブ。 - 【請求項7】冶金的に一体化されたプローブを形成する
ように高熱伝導性材料を前記挿入管および前記電熱線の
加熱部のまわりにろう付け充填するようにした請求項1
記載の射出成形用プローブ。 - 【請求項8】前記高熱伝導性材料を銀で構成した請求項
7記載の射出成型用プローブ。 - 【請求項9】前記電熱線の加熱部を可変ピッチで巻き付
けるようにした請求項7記載の射出成形用プローブ。 - 【請求項10】前記電熱線がプローブ本体の前端部に接
続されるもう1つの端部を有する請求項9記載の射出成
形用プローブ。 - 【請求項11】前記熱電対用中心孔を前記挿入管を貫い
て該プローブ本体の前端部の該高熱伝導材料内に決めら
れた長さだけ延ばすようにした請求項10記載の射出成
型用プローブ。
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