JPH07276377A - 加熱シリンダの温度計測用ブロック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成形機における加熱シリンダ内部の温度およ
び熱流速を正確に把握することができる温度計測用ブロ
ックの提供。 【構成】 成形機における加熱シリンダ２の内面９に一
面１１を露出させて装着されるブロック１０とする。ブ
ロック１０は加熱シリンダ２の内壁側部分と同じ素材で
形成され、一対とされた第１の温度センサー６Ａと第２
の温度センサー６ｂが複数対設けられる。第１の温度セ
ンサー６ｂが前記の露出された一面１１の表面近くに埋
設されると共に、第２の温度センサー６ｂが第１の温度
センサー６ａに対して半径方向および円周方向へシフト
した位置に埋設される。ブロック１０の前記の露出され
た一面１１は加熱シリンダ２の内面９と同じ半径の曲面
に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、射出成形機の他、加
熱シリンダの内部で成形材料を加熱溶融する成形機一般
において、加熱シリンダ内部の温度を計測するための温
度計測用ブロックに関する。

【０００２】

【従来の技術】加熱シリンダの内部で成形材料を加熱溶
融する成形機の一例として射出成形機についてみると、
射出成形機は射出ユニットを備え、射出ユニットが備え
たシリンダアセンブリ１（図５）の内部で成形材料の樹
脂が溶融・混練される。シリンダアセンブリ１では、加
熱シリンダ２とその表面に巻き付けて装着した加熱用の
ヒーター３および内部に溶融・混練用のスクリュー４が
装着されている。符号５はノズルである。また、加熱シ
リンダ２は、通常、全体が工具鋼の研削加工物である。

【０００３】樹脂の溶融・混練は、加熱シリンダ２に装
着されたヒーター３とスクリュー４による圧縮および混
練の作用で行われるが、この際に溶融樹脂の温度および
射出されるまでに溶融樹脂が加熱シリンダ２内で受ける
総熱量がどの程度になるかは重要で、温度が低く熱量が
不足すると、樹脂は十分に溶融混練されず、満足な成形
品を得られない。逆に必要以上に高温で、熱量も過大に
なると溶融樹脂が加熱シリンダ２の内部で変質、分解を
始め、成形品に着色したり分解ガスの混入により成形品
はやはり不良となる。

【０００４】このため、図５のように加熱シリンダ２の
内部温度を精密に制御すべくヒーター３を複数に分割す
るとともに、加熱シリンダ２の肉厚部に熱電対等の温度
センサー６を加熱シリンダ２の軸方向に複数個埋設し、
これから得られるシリンダ内部の温度情報を射出成形機
が備えた制御装置で処理し、各ヒーター３の温度を細か
く制御している。

【０００５】しかし、従来の温度センサー６は、図５の
ように加熱シリンダ２の肉厚部に半径方向に形成した差
し込み孔７に装着されており、得られる温度情報が正確
ではない。すなわち、半径方向に形成された差し込み孔
７は内面側から表面側に至る温度勾配が大きく、温度セ
ンサー６はこの温度勾配による熱伝導の影響を受ける。
また、温度センサー６はシリンダ２の内面に近接すると
は言え、内面から十分な肉厚を残した位置に配置される
ので内部の樹脂温度と検出温度間には補正が必要な誤差
が存在する。

【０００６】さらに、従来の温度センサー６は、シリン
ダ２の軸方向に一個ずつ、かつ、円周方向および半径方
向で見ていずれもほぼ同じ位置に配置されているので、
溶融樹脂の移動やシリンダアセンブリ１を取り囲む環境
（温度、風）によって複雑に変化する加熱シリンダ２の
全体にわたる熱分布や熱移動の方向と量（熱流速）を把
握することが困難であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、加熱シリ
ンダ内部の温度および熱流速を正確に把握することがで
きる温度計測用ブロックの提供を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】成形機において加熱シリ
ンダの内面に一面を露出させて装着されたブロックに関
する。ブロックは、加熱シリンダの内壁側部分と同じ素
材で形成される。ブロックは、一対とされた第１の温度
センサーと第２の温度センサーを複数対備える。これら
は、第１の温度センサーが加熱シリンダの内側に露出さ
れる一面の表面近くに埋設されると共に、第２の温度セ
ンサーが第１の温度センサーに対して半径方向および円
周方向へシフトした位置に埋設される。ブロックの加熱
シリンダの内面に露出された一面は加熱シリンダの内面
と同じ半径の曲面に形成される。

【０００９】次の構成を備えることは好ましい。ブロッ
クが長い直棒状で長手方向に複数対の温度センサーが埋
設され、加熱シリンダの内面に軸方向に沿って長く形成
された取付け溝に装着されていること。一対の温度セン
サーは、それぞれ長手方向の軸を加熱シリンダの面と平
行に配置して装着されていること。

【００１０】

【作用】第１の温度センサーと第２の温度センサーは加
熱シリンダの肉厚部において近接した２点の温度を検出
する。加熱シリンダの内面に一面を露出させて装着され
たブロックは、このブロックに第１、第２の温度センサ
ーを装着することで、これらの温度センサーを加熱シリ
ンダの内面にきわめて近接させて配置することを可能と
する。第１の温度センサーに対して半径方向および円周
方向へシフトした位置に第２の温度センサーが埋設され
る構成は、熱流速の測定を可能にする。温度センサーが
その長手方向の軸を加熱シリンダの面と平行に配置して
装着された構成は、温度センサーに対する温度勾配の影
響を軽減する。

【００１１】

【実施例】図２は、射出成形機の射出ユニットにおける
シリンダアセンブリ１を示し、従来例と同様に射出ノズ
ル５を備え、本体部分は加熱シリンダ２（図３）、加熱
用の複数に分割されたヒーター３および加熱シリンダ２
の内部に配置された計量・混練用のスクリュー４を備え
る。各ヒーター３はバンドヒーターであって制御装置の
管理下にそれぞれの発熱量の調整が可能とされ、加熱シ
リンダ２の表面８に巻き付けられている。また、加熱シ
リンダ２の内部にはスクリュー４が装着されている。

【００１２】加熱シリンダ２は工具用鋼で形成されてお
り、スクリュー装着孔を形成する断面円形の内面９を有
する。加熱シリンダ２の内面側にはブロック１０が装着
されており、ブロック１０の一面１１が加熱シリンダ２
の内面９に露出されている。ブロック１０は加熱シリン
ダ２の内壁側部分と同じ素材の工具鋼で形成されてお
り、この実施例において、断面がほぼ矩形に近い（図１
ロ）長い直棒状とされている。ブロック１０は長手方
向に複数対の温度センサー６を長手方向へほぼ等間隔で
備え（図１ イ）、一対の温度センサー６は、第１の温
度センサー６ａと第２の温度センサー６ｂからなる。第
１の温度センサー６ａは、加熱シリンダ２の内面９に露
出する側の一面１１の表面近くに埋設され、第２の温度
センサー６ｂは、第１の温度センサー６ａに対して図３
のように半径方向でｄおよび円周方向でθだけシフトし
た位置に埋設されている。

【００１３】この埋設は次のように行われる（図３，図
４）。ブロック１０の一面１１に２条の溝１２（ａ，
ｂ）が形成される。一方の溝１２ａの深さは、温度セン
サー６ａが僅かに沈み込む程度の浅いものとし、他方の
溝１２ｂは一方の溝１２ａの約２倍の深さを有する。２
条の溝は幅方向で一体化されていて、断面において段差
のある一本の溝に形成される。

【００１４】短い角棒１３ａと長い各棒１３ｂが準備さ
れる。なお、各角棒１３（ａ，ｂ）は工具鋼で形成され
ており、長手方向の溝１２（ａ，ｂ）に加熱下で緩みな
く嵌合される程度の幅と浅い方の溝１２ａに等しい厚さ
を備えている。

【００１５】浅い溝１２ａの底部に一対の温度センサー
６の一方の温度センサー６ａを、軸線をブロック１０の
長手方向に一致させて配置し、深い溝１２ｂの底部に他
方の温度センサー６ｂを、軸線をブロック１０の長手方
向に一致させて配置する。各温度センサー６（ａ，ｂ）
のリード線１４はブロック１０に形成された厚さ方向
（加熱シリンダ２の半径方向）の貫通孔１５を通って外
部に導かれる。

【００１６】この様にして複数対の温度センサー６にお
けるそれぞれの温度センサー６ａ、６ｂがそれぞれの溝
１２ａ，１２ｂ内で等間隔に配置される。深い溝１２ｂ
の底部に温度センサー６ｂの個所を除いて短い角棒１３
ａを嵌合して固定する。ついで、温度センサー６ｂを銀
臘で溝１２ｂに固定する。銀臘が短い角棒１３ａの上面
より上方に盛り上がらないように注意する。

【００１７】長い角棒１３ｂを深い溝１２ｂにおける温
度センサー６ｂと短い角棒１３ａのに被せて嵌合する。
浅い溝１２ａに温度センサー６ａの部分を除いて短い角
棒１３ａを嵌合して固定する。ついで、温度センサー６
ａを銀臘で浅い溝１２ａ内に埋め込む。

【００１８】この様に構成されたブロック９は、加熱シ
リンダ２の内面９に軸方向に沿って長く形成された取付
け溝１６に装着されて固定される。取付け溝１６の底面
には加熱シリンダ２の表面に向かって半径方向のスリッ
ト１７が形成され、ブロック１０における各リード線１
４は、スリット１７から加熱シリンダ２の外部に誘導さ
れる。図１には装着されたブロック１０の位置が破線で
示されている。なお、この実施例においてブロック１０
は加熱シリンダ２の長手方向で２分されている。最後
に、加熱シリンダ２の内面９が仕上げ加工され、内面９
に装着されたブロック１０の内面９に露出する一面１１
が内面９と同じ半径の曲面に仕上げられる。なお、加熱
シリンダ２の内面９とブロック１０の一面１１の仕上げ
加工は、ブロック１０を加熱シリンダ２の取付け溝１６
に装着する前に、別々に同じ半径の曲面に仕上げておく
こともある。

【００１９】これにより温度センサー６（ａ，ｂ）はブ
ロック１０に固定され、第２の温度センサー６ｂが第１
の温度センサー６ａに対して半径方向にｄ、円周方向に
θだけシフトした配置とされる。また、各温度センサー
６（ａ，ｂ）はそれぞれ長手方向の軸が加熱シリンダ２
の軸線方向と平行に配置されており、加熱シリンダ２の
内面９と平行に装着されている。さらに、第１の温度セ
ンサー６ａは、銀臘付けによって、ブロック１０の加熱
シリンダ２の内面９に露出された一面１１のきわめて表
面近くに埋設されている。

【００２０】加熱シリンダ２における温度制御は、各温
度センサー６（ａ，ｂ）のリード線１４を射出成形機が
備えた制御装置に接続して行われる。温度センサー６の
各対における第１の温度センサー６ａからは加熱シリン
ダ２の内面９における温度が、また、第２の温度センサ
ー６ｂからは、第１の温度センサー６ａから半径方向お
よび円周方向にシフトした位置の温度がもたらされる。
これらの温度情報は、温度センサー６（ａ，ｂ）が加熱
シリンダ２の内面９にきわめて近接し、また、平行に配
置されて熱勾配による影響がほとんどないことから、従
来の温度情報に比べ、精度が高い。

【００２１】これにより、制御装置は加熱シリンダ２の
内面９の温度分布を把握し、その分布状況が適正か否か
判断することができる。また、制御装置は各対の温度セ
ンサー６が設置されている個所の温度変化を時間をベー
スにして第１の温度センサー６ａおよび第２の温度セン
サー６ｂごとに得ることができるので、加熱シリンダ２
を構成する工具鋼の既知である熱伝導度、密度、比熱を
用いて熱方程式により、各対の温度センサー６間および
一対の温度センサー６（ａ，ｂ）間における熱移動を算
出し、これに、一方の温度センサー６の対から他方の温
度センサー６の対への方向および第１の温度センサー６
ａから第２の温度センサー６ｂへの方向を加味してそれ
ぞれに熱流速を得ることができる。

【００２２】そして、加熱シリンダ２５の内面９におけ
る温度分布の状況が適正でない場合には、所定のプログ
ラムにより各ヒーター３の温度を熱流速を考慮しながら
加減する。これにより加熱シリンダ２の内面９には、必
要な個所に必要なだけの熱量が供給され、内面９が適正
温度に維持される。

【００２３】以上は実施例であって、射出成形機につい
て説明したが本発明は加熱シリンダを備えた成形機一般
に適用することができる。また、本発明は図示された具
体的構成に限定されない。ブロック１０の形態や長さお
よび埋設の構造は任意である。また、第１の温度センサ
ー６ａと第２の温度センサー６ｂ間の半径方向のシフト
量ｄおよび円周方向のシフト量θは、実施例に関して述
べれば、ブロック１０の一面１１に設ける溝１２（ａ，
ｂ）の深さを変更することで調整することができる。ブ
ロック１０の素材は工具鋼に限定されないが、加熱シリ
ンダ２の内面側部と同じであることが好ましい。

【００２４】

【発明の効果】加熱シリンダの分布温度を正確に計測す
ることができる。加熱シリンダの温度制御を熱流速を考
慮して適正に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】イは正面図、ロは側面図。

【図２】正面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図４】拡大して示す要部の斜視図（一部断面）。

【図５】従来例の正面図（一部断面）。

【符号の説明】

１ シリンダアセンブリ ２ 加熱シリンダ ３ ヒーター ４ スクリュー ５ 射出ノズル ６ 温度センサー ７ 差し込み孔 ８ 表面 ９ 内面 １０ ブロック １１ 一面 １２ 溝 １３ 角棒 １４ リード線 １５ 貫通孔 １６ 取付け溝 １７ スリット

フロントページの続き (71)出願人 590000422 ミネソタ マイニング アンド マニュフ ァクチャリング カンパニー アメリカ合衆国，ミネソタ 55144−1000, セント ポール，スリーエム センター （番地なし) (71)出願人 000002174 積水化学工業株式会社 大阪府大阪市北区西天満２丁目４番４号 (71)出願人 000003001 帝人株式会社 大阪府大阪市中央区南本町１丁目６番７号 (71)出願人 000003458 東芝機械株式会社 東京都中央区銀座４丁目２番11号 (71)出願人 000222587 東洋機械金属株式会社 兵庫県明石市二見町福里字西之山523番の １ (71)出願人 000003193 凸版印刷株式会社 東京都台東区台東１丁目５番１号 (71)出願人 000003159 東レ株式会社 東京都中央区日本橋室町２丁目２番１号 (71)出願人 000227054 日精樹脂工業株式会社 長野県埴科郡坂城町大字南条2110番地 (71)出願人 390008235 ファナック株式会社 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 (71)出願人 390006323 ポリプラスチックス株式会社 大阪府大阪市中央区安土町２丁目３番13号 (71)出願人 000005887 三井石油化学工業株式会社 東京都千代田区霞が関三丁目２番５号 (71)出願人 390022655 ムネカタ株式会社 大阪府高槻市辻子１丁目１番30号 (71)出願人 000010076 ヤマハ発動機株式会社 静岡県磐田市新貝2500番地 (72)発明者 白石 亘 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 (72)発明者 横井 秀俊 東京都港区六本木７丁目22番１号 東京大 学生産技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形機における加熱シリンダの内面に一
   面を露出させて装着されるブロックであって、加熱シリ
   ンダの内壁側部分と同じ素材で形成されており、一対と
   された第１の温度センサーと第２の温度センサーの複数
   対が、第１の温度センサーが前記の露出された一面の表
   面近くに埋設されると共に、第２の温度センサーが第１
   の温度センサーに対して半径方向および円周方向へシフ
   トした位置に埋設されており、前記の露出された一面が
   加熱シリンダの内面と同じ半径の曲面に形成されている
   ことを特徴とした加熱シリンダの温度計測用ブロック。
2. 【請求項２】 ブロックは長い直棒状で長手方向に複数
   対の温度センサーが埋設されており、このブロックは加
   熱シリンダの内面に軸方向に沿って長く形成された取付
   け溝に装着されていることを特徴とした請求項１に記載
   の加熱シリンダの温度計測用ブロック。
3. 【請求項３】 一対の温度センサーは、それぞれ長手方
   向の軸を加熱シリンダの面と平行に配置して装着されて
   いることを特徴とした請求項１または請求項２に記載の
   加熱シリンダの温度計測用ブロック。