JP5235299B2

JP5235299B2 - 射出成形装置のノズルヒータ

Info

Publication number: JP5235299B2
Application number: JP2006345117A
Authority: JP
Inventors: 進斎藤; 誠大野
Original assignee: フィーサ株式会社
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2026-12-22
Also published as: JP2008155428A

Description

本発明は射出成形装置のノズルヒータに関し、詳しくは射出ノズルから射出される溶融樹脂を所定温度に加熱・保持するノズルヒータに関する。

ノズルヒータは、射出成形装置の金型内部の射出ノズルの外周部に配設されて、該射出ノズルから射出される溶融樹脂を所定温度に加熱・保持するものであり、コイル部や配線部分等の断線、劣化、腐食、短絡、地絡、寿命、故障等によって一定期間内での交換が必要な消耗部品である。

ノズルヒータの交換は、金型の分解がほぼ必須であるために手間及び時間がかかる煩雑な作業である。しかも、ノズルヒータの交換が射出成形装置の非稼動時の定期交換時ではなく、故障等の突然のトラブルによる射出成形中の交換の場合には、押出機内・射出ノズル内・ゲート内・金型内等に樹脂が残存しているため、金型の分解に加えて残存樹脂の除去作業が必要となり、煩雑な作業がより困難になってしまうという問題を有している。

特許文献１には、複数のノズルヒータを配設し、少なくとも１つのノズルヒータの破線を検出し、他の残ったノズルヒータを制御することで温度調節するとの記載がある。

尚、金型内に複数のヒータを配設する技術については特許文献２〜４にも記載されている。

特許第３１８１５１１号公報特開平１１−３３６９４号公報特許第３２８８１４７号公報記載の図２に示す従来技術特開平３−２１１０２８号公報

上記特許文献１はノズルヒータの具体的な構成が不明である。

特許文献２は、射出ノズル先端部を加熱するノズルヒータと射出ノズル中間部を過熱するノズルヒータとを配設することで射出ノズル先端まで加熱可能とする技術であって、いずれか一方のノズルヒータが故障した際には、故障した部分における溶融樹脂の加熱・保持ができなくなるため、いずれか一方のみが故障した場合であってもノズルヒータの交換が必要であるという問題を有している。

特許文献３に記載の従来技術は、射出ノズル前半部と後半部の夫々にノズルヒータを配設した技術であり、当該技術についても前記特許文献２の技術と同様に、いずれか一方のノズルヒータが故障した際には、故障した部分における溶融樹脂の加熱・保持ができなくなるため、いずれか一方のみが故障した場合であってもノズルヒータの交換が必要であるという問題を有している。

特許文献４は、ノズルヒータは１つであるが他にシーズヒータを２つ配設した技術あり、ノズルヒータが故障した際には、射出ノズル部分における溶融樹脂の加熱・保持ができなくなるため、ノズルヒータが故障した場合には該ノズルヒータの交換が必要であるという問題を有している。

従って、上記したいずれの技術においても、射出成形中に１つのノズルヒータにトラブルが発生した場合は射出成形装置を直ちに停止させて金型を分解しての交換が必要である。また、上記したいずれの技術においても、１つのノズルヒータの消耗期間内での定期交換が必要である。

そこで本発明の課題は、ノズルヒータの少なくとも１つの本来ヒータ体が射出成形中に故障した場合であっても射出成形を直ちに停止することなく射出成形の続行が可能であり、ノズルヒータの定期交換の手間を削減することができる射出成形装置のノズルヒータを提供することにある。

上記課題を解決する本発明は下記構成を有する。

１．射出成形装置の射出ノズル近傍に配設されて、該射出ノズルから射出される溶融樹脂を加熱するノズルヒータにおいて、
１つのノズルヒータユニット内に、独立した配線系統を有する少なくとも１つの本来ヒータ体及び少なくとも１つの再生用ヒータ体とから成る２以上のヒータ体が配設された構成であり、
前記ヒータ体がコイル状ヒータ体であり、本来ヒータ体のコイル部の各巻き間に再生用ヒータ体のコイル部の各巻きが組込配設された構成であり、
前記再生用ヒータ体が出力値が変更可能な構成であり、
且つ、前記本来ヒータ体による加熱が不可能となった場合、或いは前記本来ヒータ体に性能低下が生じた場合に、前記再生用ヒータ体に給電し、出力値を調整し、トラブル発生前と同様に射出溶融樹脂の要求溶融温度に加熱することが可能な構成であると共に、前記２以上のヒータ体の全てが同出力値を有する構成であり、電圧等の調整を行うことなく同出力の加熱が可能となる構成であることを特徴とする射出成形装置のノズルヒータ。

２．前記ノズルヒータユニットが、射出ノズルを取り囲む円筒形状であることを特徴とする上記１に記載の射出成形装置のノズルヒータ。

３．前記ノズルヒータユニットが、ステンレス製、銅製等の如き金属製であることを特徴とする上記１又は２に記載の射出成形装置のノズルヒータ。

４．前記２以上のコイル状ヒータ体のコイル部が、射出方向前部側が密に巻かれ、射出方向後部側が疎に巻かれた構成であることを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載の射出成形装置のノズルヒータ。

請求項１に示す発明によれば、ノズルヒータの少なくとも１つの本来ヒータ体が射出成形中に故障した場合であっても射出成形を長時間停止することなく射出成形が直ちに再開可能であり、ノズルヒータの定期交換の手間を削減することができる射出成形装置のノズルヒータを提供することができる。

射出成形を長時間停止することなく直ちに再開可能なことにより、溶融樹脂温度及び金型温度の降下の影響が少なく、極めて短時間で再昇温が完了する。また、金型の分解等の交換時の手間を減じることができるだけでなく、コストダウンを図ることができる。

特に、１つのノズルヒータユニット内に、独立した配線系統を有する２以上のヒータ体が配設された構成によって、給電状態の少なくとも１つの本来ヒータ体にトラブルが発生した場合であっても、この本来ヒータ体はそのままで、非給電状態であった再生用ヒータ体に給電することによってノズルヒータユニットによる加熱は可能であるので、射出ノズルから射出される溶融樹脂を所定温度に加熱・保持することができ、ノズルヒータユニットとしての機能に支障を来たすことがない。
また、少なくとも１つの本来ヒータ体にトラブルが発生した場合であっても、非給電状態であった再生用ヒータ体に給電することによってノズルヒータユニットが射出ノズルを周囲からムラなくトラブル発生前と同様に加熱することができる。
更に、少なくとも１つの本来ヒータ体にトラブルが発生した場合であっても、非給電状態であった再生用ヒータ体に給電し、出力値を調整することによって、射出する樹脂の要求溶融温度に対応することが可能となる。
更にまた、ノズルヒータの少なくとも１つの給電状態の本来ヒータ体が射出成形中に故障した場合に、該本来ヒータ体はそのままで、非給電状態であった再生用の少なくとも１つのヒータ体に給電することによって、ノズルヒータ機能を再生でき、射出成形を長時間停止することなく射出成形の再開が直ちに可能であり、ノズルヒータの定期交換の手間を削減することができる。

請求項２に示す発明によれば、射出ノズルを周囲から偏ることなく加熱することができるので、該射出ノズル内の溶融樹脂を効果的に加熱することができる。

請求項３に示す発明によれば、ノズルヒータユニットの熱伝導が良好であるので、少なくとも１つの本来ヒータ体にトラブルが発生した場合であっても、非給電状態であった再生用ヒータ体に給電することによってノズルヒータユニットとしての加熱機能に支障を来たすことがない。

請求項４に示す発明によれば、射出ノズル先端方向に向けて高温となるように加熱することができる。

次に、添付の図面に従って本発明を詳細に説明する。

図１は本発明に係る射出成形装置のノズルヒータの一実施例を示す一部断面状態の正面図、図２は図１の平面図、図３は本発明のヒータ体に好ましく用いられるコイル状ヒータ体のコイル部の組込配設例を示す概略側面図である。

本発明に係る射出成形装置のノズルヒータ（以下、単に「ノズルヒータ」と言うこともある。）１は、射出成形装置の射出ノズルの近傍に配設されて、該射出ノズルから射出される溶融樹脂を所定温度に加熱・保持するものであり、図１に示すように、１つのノズルヒータユニット２内に、独立した配線系統４（４１・４２）を有する２以上（本実施例では２つ）のヒータ体３（３１・３２）が配設された構成である。

前記ノズルヒータユニット２は、図２に示すように、射出ノズル（図示せず）を取り囲む円筒形状であることが好ましい。円筒形状以外の形状としては、板状、面状、多角形状、その他、この種のノズルヒータユニットの形状として公知の形状を採ることができる。

また、ノズルヒータユニット２の材質としては、この種のノズルヒータユニットの材質として公知公用のもののいずれでもよく、例えば、ステンレス製、銅製等の如き金属製であることが、熱伝導性が良好なことから好ましい。

ノズルヒータユニット２内に配設されるヒータ体３及び該ヒータ体３の配線系統４としては、この種のノズルヒータに用いられるヒータ体及び配線系統として公知公用のものを用いることができる。

ノズルヒータユニット２内に配設されるヒータ体３としては、この種のノズルヒータに用いられるヒータ体として公知公用のものを用いることができ、例えば、コイル状ヒータ体を用いることが好ましい。

ヒータ体３（３１・３２）の配設は、ノズルヒータユニット２の外ケース２１と内ケース２２間に内包状態で配設されていることが好ましく、図１に示すように、本来ヒータ体３１のコイル部の各巻き間に再生用ヒータ体３２のコイル部の各巻きが組込配設された構成である。かかる構成によれば、本来ヒータ体３１にトラブルが発生した場合であっても、該本来ヒータ体３１はそのままで、非給電状態であった再生用ヒータ体３２に給電することによって、ノズルヒータ機能を再生でき、ノズルヒータユニット２が射出ノズルを周囲からムラなくトラブル発生前と同様に加熱することができる。

ヒータ体３を２つ用いた場合の配線系統４としては、本来ヒータ体３１の配線系統４を符号４１で示し、再生用ヒータ体３２の配線系統４を符号４２で示す。また、該配線系統４のノズルヒータユニット２からの導出位置としては、図１及び図２に示す位置に限らず、どの位置から導出されていてもよく、例えば、射出方向前部側であってもよいし、中央部であってもよい。また、２以上の配線系統４の夫々はノズルヒータユニット２の同じ位置から導出される構成に限らず、異なる位置から導出されていてもよく、射出方向において異なる位置であってもよいし、円周方向において異なる位置であってもよいし、射出方向と円周方向の両方において異なる位置であってもよい。

ヒータ体３はコイル状ヒータ体である場合、該コイル状ヒータ体のコイル部は、図３に示すように、射出方向前部側が密に巻かれた密巻き部３Ａ、射出方向後部側が疎に巻かれた疎巻き部３Ｂとすることが好ましい。ヒータ体３（３１・３２）として、射出方向前部側のコイル部を密に巻いたコイル状ヒータを用いることにより、射出ノズル先端方向に向けて高温となるように加熱することができる。

以上の構成を有する本発明に係るノズルヒータ１を用いて加熱を行うには、該ノズルヒータ１を金型内の所定位置である射出ノズル近傍に組込配設し、本来ヒータ体３１の配線系統２１を結線し、給電することによりノズルヒータユニット２を介して射出ノズルの加熱が可能となる。

本来ヒータ体３１及び配線系統２１の経年劣化・断線・故障等のトラブルが生じ、該本来ヒータ体３１による加熱が不可能となった場合、或いは性能低下が生じた場合、再生用ヒータ体３２の配線系統２２を結線状態として給電することによって、射出成形を長時間停止することなく直ちに加熱を再開することができる。即ち、再生用ヒータ体３２を本来ヒータ体３１のトラブル発生時や定期交換時の再生手段として備えておく構成である。

以上、本発明に係る射出成形装置のノズルヒータの一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の範囲内において他の態様を採ることもできる。

例えば、２以上のヒータ体３の全ての配線系統４を予め結線状態としておき、給電状態の本来のヒータ体３にトラブルが生じた時点で再生用の非給電状体の再生ヒータ体３に自動的に或いは手動で給電させる構成（例えば、リミットスイッチや迂回回路など）とすることもできる。

また、ヒータ体３は上記実施例の２つに限らず３以上配設する態様であってもよい。３以上のヒータ体を配設する構成であっても、各ヒータ体３はコイル状ヒータ体であり、更に、本来ヒータ体３１のコイル部の各巻き間に再生用ヒータ体３２のコイル部の各巻きが組込配設された構成である。

更に、ヒータ体３を３以上配設する態様の場合、並設する配設方向に拘らず、非給電状態である２以上の再生用ヒータ体３２を二段階以上の再生手段とする構成とすることもできる。即ち、例えば、ヒータ体を３つ配設する態様では、先ず本来ヒータ体３１を用いて加熱を行い、該本来ヒータ体３１にトラブルが生じた際に次の再生用ヒータ体３２に切り換えて加熱を行い、該再生用ヒータ体３２にトラブルが生じた際には最後の再生用ヒータ体３２に切り換えて加熱を行う構成とすることもできる。

また、２以上のヒータ体３の全ては同出力値を有する構成である。この態様によれば、給電して加熱に用いている本来ヒータ体３１に断線等のトラブルが生じた場合、他の非給電状態の再生用ヒータ体３２を結線ないし給電するだけで、電圧等の調整を行うことなく同出力の加熱が可能となる。

さらにまた、２以上のヒータ体３の少なくとも１つ、好ましくは全てが、出力値が変更可能な構成である。この態様によれば、給電して加熱に用いている本来ヒータ体３１に断線等のトラブルが生じた場合、非給電状態の再生用ヒータ体３２を結線ないし給電し、出力値を調整するだけで、射出する樹脂の要求溶融温度に対応することが可能となる。

尚、本発明に係るノズルヒータは、バンドヒータ、カートリッジヒータ、シーズヒータ、面状ヒータ等の様々なヒータに適用することができる。

尚また、本発明に係るノズルヒータは、必要に応じて、少なくとも１つのヒータ体を非給電状態の再生用とすることなく全てのヒータ体を給電状態とすることもできる。

以上の本発明に係る射出成形装置のノズルヒータに給電する給電方法の一例について下記に説明する。

本発明のノズルヒータに給電するに際して、位相制御方式の電圧調整器を用いて、前記ノズルヒータへの供給電圧を調節すると共に、該ノズルヒータで加熱された射出ノズルの温度を検出し、かかる検出温度に基づいて、該射出ノズルの温度が目標値となるように、該ノズルヒータへの供給電力をフィードバック制御する一方、前記ノズルヒータへの供給電流を検出して、該検出電流値を予め設定された監視電流値と比較し、該検出電流値が該監視電流値よりも小さくなったことをもって、前記ノズルヒータに断線等のトラブルが発生したことを検知することができる。かかる構成によれば、ノズルヒータの本来ヒータ体にトラブルが発生したことを容易に検知することができる。

また、前記ノズルヒータに対する給電時に、該ノズルヒータへの供給電流を検出して、該検出電流値を予め設定された監視電流値と比較し、該検出電流値が該監視電流値よりも小さくなったことをもって、前記ノズルヒータの本来ヒータ体の断線等のトラブルを検知するに際して、前記電圧調整器に対する出力設定率を変更する場合に、前記監視電流値を、前記補正出力設定率の変更量に応じて変更することが好ましい。

更に、前記電圧調整器に対する出力設定率を小さい値に変更して前記ノズルヒータへの供給電圧を降下させるに際して、予め、前記監視電流値を、該出力設定率の変更量に応じて、小さい値に変更することがより好ましい。

更にまた、前記ノズルヒータに対する給電時に、該ノズルヒータへの供給電流を検出して、該検出電流値を予め設定された監視電流値と比較し、該検出電流値が該監視電流値よりも小さくなったことをもって、前記ノズルヒータの本来ヒータ体の断線等のトラブルを検知するに際して、前記電圧調整器に対する出力設定率を変更する場合に、前記監視電流値を、前記補正出力設定率の変更量に応じて変更することも好ましい構成である。

とりわけ更に、前記電圧調整器に対する出力設定率を小さい値に変更して前記ノズルヒータへの供給電圧を降下させるに際して、予め、前記監視電流値を、該出力設定率の変更量に応じて、小さい値に変更することが好ましい。
これらの好ましい構成によれば、ノズルヒータへの給電電圧を変更した場合であっても、該ノズルヒータのヒータ体にトラブルが発生したことを検知することができる。

次に、射出成形装置のノズルヒータへの給電に際して用いられる給電制御装置の一例を下記に説明する。

ノズルヒータへの電力供給を制御する給電制御装置としては、外部から入力される出力設定率の変更によって、電源から前記ノズルヒータへの供給電圧を調節することの出来る位相制御方式の電圧調整器と、該電圧調整器に対する電圧値による出力設定率と、前記ノズルヒータに対する実際の供給電圧とが、正比例関係となるように、該電圧調整器における出力特性に基づいて、かかる電圧調整器に対する出力設定率を補正し、得られた補正出力設定率によって該電圧調整器の出力設定を行う出力設定率補正手段と、前記射出ノズルの温度を測定する測温手段を含み、該測温手段によって測定された射出ノズル温度に基づいて、前記ノズルヒータへの供給電力を調整することにより、前記射出ノズルの加熱温度を目的とする温度となるように調節するフィードバック手段と、前記ノズルヒータへの給電電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段によって検出された電流値を、予め設定された監視電流値と比較し、該検出電流値が該監視電流値よりも小さい場合に警告信号を出力する警告手段と、前記電圧調整器に対する出力設定率を変更するに際して、前記監視電流値を、前記補正出力設定率の変更量に応じて変更する監視電流値修正手段とを、有する構成であることが好ましい。かかる給電制御装置を用いることにより、射出ノズルを最適な温度に加熱し保持することが高精度に可能となり、しかもノズルヒータのヒータ体にトラブルが発生した場合には容易に検知することができる。

本発明に係る射出成形装置のノズルヒータの一実施例を示す一部断面状態の正面図図１の平面図本発明のヒータ体に好ましく用いられるコイル状ヒータ体のコイル部の組込配設例を示す概略側面図

符号の説明

１ノズルヒータ
２ノズルヒータユニット
２１外ケース
２２内ケース
３ヒータ体
３１本来ヒータ体
３２再生用ヒータ体
３Ａ密巻き部
３Ｂ疎巻き部
４配線系統
４１本来ヒータ体の配線系統
４２再生用ヒータ体の配線系統

Claims

射出成形装置の射出ノズル近傍に配設されて、該射出ノズルから射出される溶融樹脂を加熱するノズルヒータにおいて、
１つのノズルヒータユニット内に、独立した配線系統を有する少なくとも１つの本来ヒータ体及び少なくとも１つの再生用ヒータ体とから成る２以上のヒータ体が配設された構成であり、
前記ヒータ体がコイル状ヒータ体であり、本来ヒータ体のコイル部の各巻き間に再生用ヒータ体のコイル部の各巻きが組込配設された構成であり、
前記再生用ヒータ体が出力値が変更可能な構成であり、
且つ、前記本来ヒータ体による加熱が不可能となった場合、或いは前記本来ヒータ体に性能低下が生じた場合に、前記再生用ヒータ体に給電し、出力値を調整し、トラブル発生前と同様に射出溶融樹脂の要求溶融温度に加熱することが可能な構成であると共に、前記２以上のヒータ体の全てが同出力値を有する構成であり、電圧等の調整を行うことなく同出力の加熱が可能となる構成であることを特徴とする射出成形装置のノズルヒータ。
前記ノズルヒータユニットが、射出ノズルを取り囲む円筒形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のノズルヒータ。
前記ノズルヒータユニットが、ステンレス製、銅製等の如き金属製であることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形装置のノズルヒータ。
前記２以上のコイル状ヒータ体のコイル部が、射出方向前部側が密に巻かれ、射出方向後部側が疎に巻かれた構成であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の射出成形装置のノズルヒータ。