JP5636145B2 - 射出成形金型用導光体付ピン - Google Patents

Description

本発明は、射出成形金型が備えているエジェクタピン、コアピン等の各種のピンに光ファイバ、バンドルファイバ等の導光体を取付けた射出成形金型用導光体付ピンに関する。

近年射出成形金型のキャビティ内の溶融樹脂の温度、圧力、流速等を測定して成形条件を制御する、樹脂成形のインテリジェント化が進んでいる。キャビティ内の溶融樹脂の温度測定に、中空の金属スリーブの中空部に光ファイバを取付けたエジェクタピンが提案されている（特許文献１参照）。
図５により、従来の金属スリーブ内に光ファイバを取付けたエジェクタピンを説明する。
図５において、図５（ａ）は、エジェクタピンの長手方向（軸方向）の断面図（光ファイバＦｓを除く）、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＹ１−Ｙ１部分の断面図である。
エジェクタピンは、軸方向に伸びる中空部を有する金属スリーブ１１からなり、中空部の一部分の内径を大きくしてステンレス製のスペーサ１２を固着してある。中空部には、単線（一本）の光ファイバＦｓを挿入し、光ファイバＦｓは、エポキシ樹脂等の耐熱性樹脂（耐熱性接着剤）１３によりスペーサ１２に固着してある。
図５の光ファイバＦｓを取付けた金属スリーブ１１の先端は、射出成形金型のキャビティ１５に露出し、後端は、受光部１４に結合（接続）されている。キャビティ１５に溶融樹脂が圧入されると、溶融樹脂から赤外線が放射される。赤外線は、光ファイバＦｓを介して矢印Ｌ１のように受光部１４へ伝播する。受光部１４へ伝播した赤外線は、電気信号に変化されて溶融樹脂の温度測定に用いられる。

図５の光ファイバ付エジェクタピンは、単線の光ファイバを１本用いているのみであるから、キャビティ１３内の溶融樹脂の流速を測定するには、発光用と受光用の２本の光ファイバが必要になる。また発光用と受光用の光ファイバが夫々単線の場合、伝播する発光、受光の光量が小さいため、溶融樹脂の流速を測定するのに必要な光量の光を伝播することは難しい。
発光、受光の伝播光量を大きくするには、多数本の光ファイバを束ねた、いわゆるバンドルファイバが有効である。
一方バンドルファイバは、複数本の光ファイバを束ねてあるから、表面（外周面）は凹凸状で、かつ断面形状は、真円にならない。そのため、バンドルファイバを図５のように、金属スリーブ１１の中空部に耐熱樹脂１３により固着すると、バンドルファイバとスペーサ１２の間に隙間が生じ、キャビティ内の樹脂圧に耐え得るに十分な接着（固着）強度が得られない。

そこで本願発明者は、図６のバンドルファイバ付ピンを試作した。
図６において、図６（ａ）は、バンドルファイバ付ピンの長手方向（軸方向）の断面図（バンドルファイバＦｂを除く）、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＹ３−Ｙ３部分の断面図である。
図６のバンドルファイバ付ピンは、金属の外スリーブ（ピンスリーブ）２１、金属のバンドルスリーブ２２、バンドルファイバＦｂからなる。バンドルスリーブ２２は、外スリーブ２１の内面にエポキシ樹脂等の耐熱性樹脂で固着してある。またバンドルスリーブ２２の中空部には、バンドルファイバＦｂを挿入してある。バンドルファイバ付ピンの先端は、キャビティ２５に露出し、後端は、発光受光部２４に結合（接続）されている。
ここでバンドルファイバ付ピンのキャビティ２５側の端をバンドルファイバ付ピンの「先端」と呼び、反対側の端（発光受光部２４側の端）を「後端」と呼ぶ。またバンドルファイバ付ピンの先端に近い部分を「先端部分」と呼び、後端に近い部分を「後端部分」と呼ぶ。以下本願において同様である。

バンドルファイバＦｂは、接着剤を用いることなく、多数本の光ファイバを熱圧着して１本に束ねて製作するから、耐熱性にも優れている。
バンドルスリーブ２２の先端部分は、円錐状にかしめて（絞って）バンドルファイバＦｂを保持している。円錐状のかしめ部２２１は、先端に近いほど細くなるようにテーパーを有している。
なおバンドルファイバＦｂの断面形状は、便宜上真円で描いてあるが、一般的には真円でなく、また表面（外周面）は凹凸状である。
バンドルスリーブ２２の先端部分をかしめると、かしめ部２２１と外スリーブ２１の中空部の内面との間に隙間が生じるため、その隙間は、エポキシ樹脂等の耐熱性樹脂（耐熱性接着剤）２３で肉埋めしてある。 なおかしめ部２２１の傾斜角度は、約１０度に設定してある。
発光受光部２４の発光部２４１で発生した光は、バンドルファイバＦｂの多数の光ファイバの一部の光ファイバを介してキャビティ２５へ伝播し、キャビティ２５内の溶融樹脂を照射する。溶融樹脂から反射した光は、バンドルファイバＦｂの残りの光ファイバを介して発光受光部２４の受光部２４２へ伝播し、電気信号に変換される。電気信号によりキャビティ２５内の溶融樹脂の流速を測定（算出）する。なお矢印Ｌ２は、発光部２４１からバンドルファイバＦｂへ向かう光とキャビティ２５内の溶融樹脂から反射してバンドルファイバＦｂを介して受光部２４２へ向かう光を表している。

特開２００８−１４６８６号公報

図６のバンドルファイバ付ピンの先端は、キャビティ２５に露出しているから、耐熱性樹脂２３は、キャビティ２５内の溶融樹脂の熱により軟化して溶融樹脂圧により陥没が生じ、また溶融樹脂が発生するガスにより侵食されることがある。
本発明は、図６のバンドルファイバ付ピンの前記問題点に鑑み、かしめ部２２１と外スリーブ２１の内面の間に隙間の生じない構造、即ち耐熱性樹脂２３がキャビティ２５内に露出しない構造の射出成形金型用光導体付ピンを提供することを目的とする。

請求項１に記載の射出成形金型用光導体付ピンは、外スリーブの中空部に内スリーブを挿入して該外スリーブの内面である該中空部の内面に固着し、内スリーブの中空部にバンドルスリーブを挿入して該内スリーブの内面である該中空部の内面に固着し、バンドルスリーブの中空部にバンドルファイバを挿入して該バンドルスリーブの内面である該中空部の内面に固着してあり、バンドルスリーブの先端部分は円錐状のかしめ部を有し、内スリーブの中空部の内面のバンドルスリーブのかしめ部に接触する部分は、そのかしめ部の形状に合致するテーパーを有し、外スリーブの中空部の内面の後端部分には肩当部を形成してあり、その肩当部に内スリーブの後端が係合していることを特徴とする。
請求項２に記載の射出成形金型用光導体付ピンは、請求項１に記載の射出成形金型用光導体付ピンにおいて、バンドルスリーブは、後端部分の外周面にボルト部を有し、そのボルト部にナットを嵌めてあり、ナットは内スリーブの後端と前記肩当部の間に位置し、ナットの一部はその肩当部に係合していることを特徴とする。
請求項３に記載の射出成形金型用光導体付ピンは、請求項２に記載の射出成形金型用光導体付ピンにおいて、内スリーブの後端とナットの間に耐熱性樹脂層を形成してあることを特徴とする。
請求項４に記載の射出成形金型用光導体付ピンは、請求項１に記載の射出成形金型用光導体付ピンにおいて、バンドルスリーブの軸方向の一部分の外周面と内スリーブの軸方向の一部分の内周面に凹凸部を形成してあり、その両スリーブの凹凸部の間に耐熱性樹脂層を形成してあることを特徴とする。
請求項５に記載の射出成形金型用光導体付ピンは、請求項４に記載の射出成形金型用光導体付ピンにおいて、前記凹凸部は、ねじ状又はリング状であることを特徴とする。

本発明の光導体付ピンは、バンドルファイバを内挿したバンドルスリーブの先端部分を円錐状にかしめてかしめ部を形成してあり、内スリーブの先端部分は、そのかしめ部に合致した形状のテーパーを有するから、光導体付ピンの先端には耐熱性樹脂が露出しない。したがって耐熱性樹脂がキャビティ内の溶融樹脂の圧力によって陥没したり、溶融樹脂の発生するガスにより侵食されたりすることがない。
本発明の光導体付ピンは、バンドルファイバを内挿したバンドルスリーブを、内スリーブを介して外スリーブに固着してあるから、スリーブ間のクリアランスが狭く、成形時にキャビティ内の溶融樹脂が光導体付ピン内に浸入することがない。
本発明の光導体付ピンは、外スリーブの後端部分に肩当部を設け、その肩当部に内スリーブの後端が係合しているから、キャビティ内の溶融樹脂の圧力により内スリーブやバンドルスリーブがキャビティと反対の側へ移動することがない。

本発明の光導体付ピンは、バンドルスリーブの後端部分にボルト状部を形成し、そのボルト状部にナットを嵌め、ナットの一部は、外スリーブの肩当部に係合しているから、キャビティ内の溶融樹脂の圧力により内スリーブとバンドルスリーブがキャビティと反対の側へ移動することがない。
本発明の光導体付ピンは、内スリーブとバンドルスリーブの後端部分に凹凸部を形成し、両凹凸部の間に耐熱性樹脂層を形成してあるから、内スリーブとバンドルスリーブは、強固に結合し、キャビティ内の溶融樹脂の圧力により内スリーブとバンドルスリーブがキャビティと反対の側へ移動することがない。

図１は、本発明の実施例１に係るバンドルファイバ付ピンの構造を示す。 図２は、本発明の実施例２に係るバンドルファイバ付ピンの構造を示す。 図３は、本発明の実施例３に係るバンドルファイバ付ピンの構造を示す。 図４は、実施例１に係るバンドルファイバ付ピンの製造手順を説明する図である。 図５は、従来の金属スリーブ内に光ファイバを取付けたエジェクタピンの構造を示す。 図６は、従来のバンドルファイバ付ピンの構造を示す。

図１〜図４により本発明の実施例に係るバンドルファイバ付ピンを説明する。なお各図に共通の部分は、同じ符号を付してある。

図１は、本発明の実施例１に係るバンドルファイバ付ピンの構造とバンドルファイバ付ピンをキャビティ内の溶融樹脂の流速の測定に用いた構成例を示す。
図１において、図１（ａ）は、バンドルファイバ付ピンの長手方向（軸方向）の断面図（バンドルファイバＦｂを除く）、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＹ４−Ｙ４部分の断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＹ５範囲の断面図、図１（ｄ）は、図１（ａ）のＹ６範囲の断面図である。なお図１（ｃ）のバンドルスリーブ３２と内スリーブ３３は、形状を分かり易くするため両スリーブを離して表記し、図１（ｄ）は、内スリーブ３３を省略して表記してある。

図１のバンドルファイバ付ピンは、図５のバンドルファイバ付ピンに内スリーブ３３を追加した構成に相当する。即ち図１のバンドルファイバ付ピンは、金属の外スリーブ（ピンスリーブ）３１、金属のバンドルスリーブ３２、金属の内スリーブ３３、バンドルファイバＦｂからなる。各スリーブとバンドルファイバＦｂの先端は、外スリーブ３１の軸（ピン軸）と直交する面に並ぶように配置してある。
中空部にバンドルファイバＦｂを挿入したバンドルスリーブ３２は、先端部分を円錐状にかしめて（絞って）バンドルファイバＦｂを保持している。円錐状のかしめ部３２１は、先端に近いほど細くなるようにテーパーを有している。内スリーブ３３の中空部の内面形状は、バンドルスリーブ３２の外周面の形状と合致するように形成してある。したがって内スリーブ３３の内面の内、バンドルスリーブ３２のかしめ部３２１に接する部分３３１は、かしめ部３２１のテーパーと同様のテーパーを有し、先端に近いほど内径が小さくなっている。なおかしめ部３２１の傾斜角度は、約１０度に設定してある。

外スリーブ３１の中空部の内径は、後端部分を他の部分より小さくして内スリーブ３３の後端を保持する肩当部３１１を形成してある。肩当部３１１は、内スリーブ３３が、キャビティ４２内の樹脂圧により発光受光部４１側へ移動するのを防止する。
内スリーブ３３は、外スリーブ３１の中空部に圧入し、バンドルスリーブ３２は、内スリーブ３３の中空部に圧入して固着してある。各スリーブの固着は、圧入方法に限らずエポキシ樹脂等の耐熱性樹脂（耐熱性接着剤）により固着してもよいし、圧入と耐熱性樹脂による固着を併用してもよい。各スリーブの固着に耐熱性樹脂を用いる場合、各スリーブの内面と外周面の加工精度は、圧入による固着の場合よりも低くてもよい。

発光受光部４１の発光部４１１により発生した光は、バンドルファイバＦｂの一部の光ファイバを介してキャビティ４２側へ伝播し、キャビティ４２内の溶融樹脂を照射する。溶融樹脂から反射した光は、バンドルファイバＦｂの残りの光ファイバを介して発光受光部４１の受光部４１２へ伝播し、電気信号に変換される。電気信号によりキャビティ４２内の溶融樹脂の流速を測定（算出）する。なお矢印Ｌ３は、発光部４１１からバンドルファイバＦｂへ向かう光とキャビティ４２内の溶融樹脂から反射し、バンドルファイバＦｂを介して受光部４１２へ向かう光を表している。
本実施例は、バンドルファイバＦｂを構成する複数の光ファイバを二つに分けて、一方を送信用に、他方を受信用に用いてキャビティ４２内の溶融樹脂の流速を測定する例であるが、流速の測定に限らず、溶融樹脂の温度や圧力の測定、キャビティ４２内の溶融樹脂の有無の検出等にも用いることができる。またバンドルファイバＦｂは、光を一方向にのみ伝播する手段として用いることもできる。

ここで図４により実施例１のバンドルファイバ付ピンの製造手順を説明する。
まず外スリーブ３１の内面を先端側から中ぐりして肩当部５１１を形成する（図示せず）。
次にバンドルファイバＦｂをバンドルスリーブ３２に挿入して先端部分をかしめる（図４（ａ１））。
次に図４（ａ１）のバンドルスリーブ３２を外スリーブ３１の後端側から外スリーブ３１に挿入して外スリーブ３１の先端側から外側へ突出させる（図４（ａ２））。
次にバンドルスリーブ３２を内スリーブ３３に挿入し、耐熱性の接着剤で内スリーブ３３に固着する（図４（ａ３））。
次にバンドルスリーブ３２を固着した内スリーブ３３を外スリーブ３１に挿入し、耐熱性の接着剤で外スリーブ３１に固着する（図４（ａ４）。
最後に、図４（ａ４）の状態において、外スリーブ３１、内スリーブ３３、バンドルスリーブ３２とバンドルファイバＦｂの先端が同一面に並ぶように研磨して仕上げる。

図２は、本発明の実施例２に係るバンドルファイバ付ピンの構造を示す。
図２のバンドルファイバ付ピンは、耐熱性樹脂層部３４１を設けた点が図１のバンドルファイバ付ピンと相違し、他の部分は、図１のバンドルファイバ付ピンと同じである。
なお図２は、図１の発光受光部４１、キャビティ４２の図示を省略してある。
バンドルスリーブ３２の軸方向の一部分の外周面と内スリーブ３３の軸方向の一部分の内周面に、ねじ状又はリング状の凹凸部Ｙ７を形成し、その外周面と内周面の間に耐熱性樹脂を充填するとともに、バンドルスリーブ３２の後端を耐熱性樹脂で覆うように耐熱性樹脂層部３４１を形成してある。なおバンドルスリーブ３２の後端の耐熱性樹脂は、省略してもよく必要に応じて設ける。また凹凸部Ｙ７は、内スリーブ３３、バンドルスリーブ３２の先端側へ図よりも広い範囲に形成してもよく、必要な結合強度を勘案して凹凸部Ｙ７の範囲を設定する。
バンドルスリーブ３２は、凹凸部Ｙ７と耐熱性樹脂層部３４１により内スリーブ３３に結合されており、かつ内スリーブ３３の後端は、外スリーブ３１の肩当部に係合しているから、キャビティ内の溶融樹脂の圧力により、発光受光部側へ移動することがない。なお凹凸部Ｙ７は、ねじ状、リング状の外粗面状であってもよい。

図３は、本発明の実施例３に係るバンドルファイバ付ピンの構造を示す。
図３のバンドルファイバ付ピンは、ボルト部３２３とナット５１を設けた点が図１のバンドルファイバ付ピンと相違する。他の部分は、図１のバンドルファイバ付ピンと同じである。
バンドルスリーブ３２の後端部分は、その外周面をねじ加工してボルト部３２３を形成し、そのボルト部３２３にナット５１を嵌めてある。またナット５１の一部は、外スリーブ３１の肩当部に係合している。内スリーブ３３の後端とナット５１の間には、耐熱性樹脂層部５２を設けてある。耐熱性樹脂層部５２は、設けずに内スリーブ３３の後端がナット５１に直接接触するように構成してもよいが、耐熱性樹脂層部５２を設けると、内スリーブ３３の軸方向の長さの誤差を吸収できる。
バンドルスリーブ３２は、ボルト部３２３に嵌めたナット５１を介して外スリーブ３１の肩当部に係合しているから、キャビティ内の溶融樹脂の圧力により、発光受光部側へ移動することがない。

３１ 外スリーブ（ピンスリーブ）
３１１ 肩当部
３２ バンドルスリーブ
３２１ かしめ部
３２３ ボルト部
３３ 内スリーブ
３３１ テーパー
３４１ 耐熱性樹脂層部
４１ 発光受光部
４２ キャビティ
５１ ナット
５２ 耐熱性樹脂層部
Ｆｂ バンドルファイバ
Ｙ７ 凹凸部

Claims (5)

1. 外スリーブの中空部に内スリーブを挿入して該外スリーブの内面である該中空部の内面に固着し、内スリーブの中空部にバンドルスリーブを挿入して該内スリーブの内面である該中空部の内面に固着し、バンドルスリーブの中空部にバンドルファイバを挿入して該バンドルスリーブの内面である該中空部の内面に固着してあり、バンドルスリーブの先端部分は円錐状のかしめ部を有し、内スリーブの中空部の内面のバンドルスリーブのかしめ部に接触する部分は、そのかしめ部の形状に合致するテーパーを有し、外スリーブの中空部の内面の後端部分には肩当部を形成してあり、その肩当部に内スリーブの後端が係合していることを特徴とする射出成形金型用光導体付ピン。
2. 請求項１に記載の射出成形金型用光導体付ピンにおいて、バンドルスリーブは、後端部分の外周面にボルト部を有し、そのボルト部にナットを嵌めてあり、ナットは内スリーブの後端と前記肩当部の間に位置し、ナットの一部はその肩当部に係合していることを特徴とする射出成形金型用光導体付ピン。
3. 請求項２に記載の射出成形金型用光導体付ピンにおいて、内スリーブの後端とナットの間に耐熱性樹脂層を形成してあることを特徴とする射出成形金型用光導体付ピン。
4. 請求項１に記載の射出成形金型用光導体付ピンにおいて、バンドルスリーブの軸方向の一部分の外周面と内スリーブの軸方向の一部分の内周面に凹凸部を形成してあり、その両スリーブの凹凸部の間に耐熱性樹脂層を形成してあることを特徴とする射出成形金型用光導体付ピン。
5. 請求項４に記載の射出成形金型用光導体付ピンにおいて、前記凹凸部は、ねじ状又はリング状であることを特徴とする射出成形金型用光導体付ピン。

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