WO2019111693A1 - 射出成形機の樹脂温度検出装置 - Google Patents

射出成形機の樹脂温度検出装置 Download PDF

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Definitions

  • Patent Document 1 discloses an injection molding machine provided with a temperature sensor such as a thermocouple to control the temperature of the above-mentioned resin and perform temperature control by turning on / off the heater based on the detected temperature. A tip nozzle is shown.
  • a temperature sensor such as a thermocouple to control the temperature of the above-mentioned resin and perform temperature control by turning on / off the heater based on the detected temperature.
  • a tip nozzle is shown.
  • the resin temperature detection device of the injection molding machine is provided in the injection molding machine 100 for the mold 101.
  • the injection molding machine 100 includes a nozzle portion 1 having a resin flow path 11.
  • the resin 12 in the resin flow path 11 is heated by the band-shaped heater 15 and melted.
  • a temperature sensor is disposed in the vicinity of a portion where the inner diameter of the resin flow path 11 is minimum at the tip of the nozzle portion 1.
  • the temperature of the heater 15 is controlled to follow the target temperature.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the nozzle portion 1 of the injection molding machine 100, in which the mounting position of the temperature sensor 10 is different from that shown in FIG.
  • a groove 14 is formed along the outer surface of the substantially conical portion of the nozzle portion 1 and a hole 17 is further formed in the Y-axis direction from the groove 14.
  • the temperature sensor 10 is inserted into the hole 17.
  • the other configuration is the same as that shown in FIG.
  • the heat sensitive part SP of the temperature sensor 10 is closer to the resin flow channel 11. By this, it is possible to detect the temperature of the resin in a portion close to the tip end of the nozzle portion 1. In addition, the response speed to the temperature change of the resin is accelerated.

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Abstract

射出成形機の樹脂温度検出装置は、樹脂流路（１１）を有するノズル部（１）を備える射出成形機における、樹脂流路（１１）を流れる樹脂（１２）の温度を検出する装置である。ノズル部（１）での樹脂流路（１１）の内径が最小となる部分である先端部（Ｎ）の近傍である感熱位置に温度センサ（１０）の感熱部（ＳＰ）が配置される。

Description

射出成形機の樹脂温度検出装置
　本発明は、射出成形機における樹脂流路を流れる樹脂の温度を検出する、射出成形機の樹脂温度検出装置に関する。
　射出成形を実行するための工程は、シリンダ内のスクリューを前進させて、スクリュー前方に溜まった溶融樹脂を金型内に射出する射出工程、圧力をしばらく保つ保圧工程、金型内に充填された樹脂が冷却されて固まるまでの間の時間に次のサイクルのために、樹脂を溶解しながらシリンダの前方に溶解樹脂をため込む可塑化工程、ノズル先端に溜まった溶解樹脂が金型により冷却固化されないように射出装置を後退させる射出装置後退工程等を含む。
　上述の各工程が繰り返し行われる際、シリンダ内で溶融された樹脂が今回の射出動作でノズルを通り金型へ送り充填された後、金型とシリンダとの間に位置するノズル内の樹脂は、次回の射出時に金型へと送りこまれる。このため、ノズル内に残留する樹脂は、金型への充填に最適な状態に管理する必要がある。
　特許文献１には、上記樹脂の温度を管理するために、熱電対等の温度センサを備えて、検出された温度に基づき、ヒータをon/offして温度管理を行うようにした射出成形機のチップノズルが示されている。
特開２００３－２００４７４号公報
　特許文献１に記載のチップノズルでは、外周に取り付けられているヒータに被覆される領域内に熱電対が設けられている。しかし、熱電対の位置から、金型へ射出される樹脂流路までの間隔が大きいので、金型へ射出される樹脂の温度を精度良く検出できず、樹脂流路の樹脂の温度を高精度の制御ができない、という問題があった。
　そこで、本発明の目的は、金型へ射出される樹脂の温度を高精度に検出して、その樹脂の温度を高精度に制御できるようにした射出成形機の樹脂温度検出装置を提供することにある。
　本開示の一例としての射出成形機の樹脂温度検出装置は、樹脂流路を有するノズル部を備える射出成形機における、樹脂流路を流れる樹脂の温度を検出する装置であって、ノズル部における樹脂の射出側で、樹脂流路の内径が最小となる部分の近傍である感熱位置に温度センサの感熱部が配置される。
　この構成では、樹脂流路内に残留する樹脂の温度および金型に射出される直前の樹脂の温度を高精度に検出できる。
　また、本開示の一例では、ノズル部の樹脂流路は、元部で太く、樹脂の射出側で細い。そして、感熱位置は、樹脂流路の元部よりも射出側に近接する位置である。
　この構成では、金型に射出される直前の樹脂の温度をより高精度に検出できる。
　また、本開示の一例では、感熱位置は、金型の樹脂注入部であるスプルーブッシュの外面からノズルタッチ部までの凹んだ範囲内にある。
　この構成では、金型に射出される直前の樹脂の温度を、より高精度に検出できる。
　また、本開示の一例では、感熱位置は、樹脂流路の内壁から最短距離で１ｍｍ以内の位置である。
　この構成では、温度センサの応答速度が高速化し、短周期で繰り返し成形を行う場合にも対応できる。
　また、本開示の一例では、ノズル部は、内部を貫通する孔を有し、この孔の内部に温度センサが挿入される。
　この構成では、ノズルの先端により近い位置に温度センサを配置できる。
　また、本開示の一例では、ノズル部は外面に溝を有し、温度センサは外周がシースで被覆された熱電対であり、温度センサのシースが溝に沿って配置される。
　この構成では、ノズル部に対する温度センサの固定が容易となり、且つ温度センサの位置を高精度に定めやすい。
　本発明によれば、金型へ射出される樹脂の温度を高精度に検出して、その樹脂の温度を高精度に制御できるようにした射出成形機の樹脂温度検出装置が得られる。
図１は本発明の実施形態に係る射出成形機の樹脂温度検出装置の構成を示す図である。 図２は射出成形機のノズル部１の構成を示す断面図である。 図３は射出成形機の温度制御装置の構成を示すブロック図である。 図４は、温度センサの取付位置が、図２に示したものとは異なる、射出成形機のノズル部の構成を示す断面図である。 図５は、温度センサの取付位置が、図２に示したものとは異なる、射出成形機のノズル部の構成を示す断面図である。 図６は、射出成形機のノズル部１、金型１０１およびスプルーブッシュ１１０の構造の一例を示す断面図である。
　以下、本発明を実施するための形態について、幾つかの図を参照して説明する。
・適用例
　先ず、図１を参照しながら、本発明が適用される一例について説明する。図１は本発明の実施形態に係る射出成形機の樹脂温度検出装置の構成を示す図である。
　図１に示すように、本実施形態に係る射出成形機の樹脂温度検出装置は、金型１０１に対する射出成形機１００に備えられるものである。射出成形機１００は、樹脂流路１１を有するノズル部１を備える。樹脂流路１１内の樹脂１２は、バンド状のヒータ１５によって加熱され、溶融される。このノズル部１の先端の、樹脂流路１１の内径が最小となる部分の近傍に温度センサが配置される。
　この構成では、金型１０１に射出される直前の樹脂の温度を高精度に検出できる。
・構成例
　次に、本発明の実施形態に係る射出成形機の樹脂温度検出装置の構成について、図を参照して説明する。上述のように、図１は本発明の実施形態に係る射出成形機の樹脂温度検出装置の構成を示す図である。
　図１に表れているように、射出成形機１００は、ノズル部１、シリンダ２０、ヒータ１５、ホッパ２１等を備える。シリンダ２０内には、樹脂流路１１、スクリュー２２、逆流防止弁２３等が設けられている。なお、図１では図面の煩雑化を避けるため、温度センサの図示を省略している。
　金型１０１には、射出成形機１００のノズルが当接して、金型１０１内に樹脂を誘導するためのスプルーブッシュ１１０が設けられている。但し、図１では、スプルーブッシュ１１０と金型１０１との間の構造を単純化して描いている。
　図２は、射出成形機１００の特にノズル部１の構成を示す断面図である。
　ノズル部１における樹脂の射出側は、ほぼ円錐形である。また、ノズル部１の射出側の突端は、ほぼ球面である。このノズル部１の内部には、上記円錐形の外面に沿って貫通孔１３が形成されている。この貫通孔１３の内部に温度センサ１０が挿入されている。この温度センサ１０は、一例として、外周がシースで被覆された熱電対である。この温度センサ１０からリード線が引き出されているが、図２では、図示を省略している。この温度センサ１０の先端部付近である感熱部ＳＰに熱電対が配置されている。したがって、温度センサ１０は、特に感熱部ＳＰ付近の温度を検出する。この感熱部ＳＰの位置は本発明における「感熱位置」でもある。
　ノズル部１において、樹脂流路１１は、元部から射出側に位置する先端部Ｎにかけて（図２に示す向きで、－Ｚ方向で）、内径が順次細くなっている。そして先端部Ｎで内径が最小となる。ノズル部１の突端の樹脂射出口１６は、図１に示したスプルーブッシュ１１０の樹脂注入口に接する。
　上記温度センサ１０は、樹脂流路１１の内径が最小となる部分である先端部Ｎの近傍に温度センサ１０の感熱部ＳＰが位置するように配置されている。
　なお、図２に示した例では、感熱部ＳＰの位置は、樹脂流路１１の元部（先端部Ｎ以外の径の太い部分）よりも先端部Ｎに近接する位置である。
　また、この例では、Ｙ軸方向に視て、先端部Ｎの範囲内に温度センサ１０の感熱部ＳＰが位置する。
　また、この例では、樹脂流路１１の内壁から最短距離で（図２に示す状態では、樹脂流路１１の内壁からノズルの外面方向（Ｙ軸方向）の距離で）１ｍｍ以内の位置である。つまり、感熱部ＳＰと樹脂流路１１の間隔ｒは１ｍｍ以内である。
　このように、温度センサ１０の感熱部ＳＰが樹脂流路１１を流れる樹脂１２に近接する位置にあることにより、樹脂流路１１内に残留する樹脂の温度および、金型に射出される直前の樹脂の温度を高精度に検出できる。
　図３は射出成形機１００の温度制御装置の構成を示すブロック図である。この図３においてはノズル部１および温度センサ１０は概念的に表している。
　この温度制御装置は、温度センサ１０と、温度調節器３０と、ヒータ電源４１と、ソリッドステートスイッチ４０と、ヒータ１５とを備える。この温度制御装置は、ノズル部１に設けられた温度センサ１０による温度検出信号に基づいて、ヒータ１５の発熱量を制御するものである。
　温度調節器３０は、Ａ／Ｄコンバータ３１と、ＰＩＤ演算部３２と、Ｄ／Ａコンバータ３３とで構成される。Ａ／Ｄコンバータ３１は温度センサ１０（熱電対）の起電力をデジタルデータに変換し、ＰＩＤ演算部３２は外部から設定される目標温度とＡ／Ｄコンバータ３１の出力値とに基づいて、操作量を求め、この操作量のデータをＤ／Ａコンバータ３３へ出力する。Ｄ／Ａコンバータ３３は操作量に応じたＰＷＭ信号を発生する。このＰＷＭ信号はソリッドステートスイッチ４０に対するon/off信号として与えられる。
　図３に示した温度制御装置の動作によって、ヒータ１５の温度が目標温度に追従するように、制御される。
　図４は、温度センサ１０の取付位置が、図２に示したものとは異なる、射出成形機１００のノズル部１の構成を示す断面図である。
　この例では、ノズル部１のほぼ円錐形部分の外面に沿って溝１４が形成されていて、この溝１４に温度センサ１０が取り付けられている。具体的には、温度センサ１０のシースが溝１４に接着されている。その他の構成は図２に示したものと同様である。
　図５は、温度センサ１０の取付位置が、図２に示したものとは異なる、射出成形機１００のノズル部１の構成を示す断面図である。
　この例では、ノズル部１のほぼ円錐形部分の外面に沿って溝１４が形成されていて、さらに、この溝１４からＹ軸方向に掘られた穴１７が形成されている。この穴１７に温度センサ１０が差し込まれている。その他の構成は図２に示したものと同様である。
　図５に示したように、温度センサ１０を設ける穴１７が樹脂流路１１に近づく方向に穿孔されていると、温度センサ１０の感熱部ＳＰが樹脂流路１１により近接する。このことにより、ノズル部１の突端に近い部分の樹脂の温度を検出できる。また、樹脂の温度変化に対する応答速度が高速化する。
　図６は、射出成形機１００のノズル部１、金型１０１およびスプルーブッシュ１１０の構造の一例を示す断面図である。
　ノズル部１における樹脂の射出側は、ほぼ円錐形である。また、ノズル部１の射出側の突端は、ほぼ球面である。このノズル部１の内部には、上記円錐形の外面に沿って穴１７が形成されている。この穴１７に温度センサ１０が挿入されている。その他の構成は図２に示したものと同じである。
　スプルーブッシュ１１０は金型１０１の樹脂注入部に取り付けられている。このスプルーブッシュ１１０のノズルタッチ部ＮＴにノズル部１の突端が当接する。スプルーブッシュ１１０のノズルタッチ部ＮＴはスプルーブッシュ１１０の外面Ｓ－Ｓより凹んでいる。
　温度センサ１０の感熱部ＳＰは、スプルーブッシュ１１０の外面Ｓ－Ｓからノズルタッチ部ＮＴまでの凹んだ範囲ｄ内にある。
　この構成によれば、より金型に近い位置での樹脂の温度を検出できる。
　最後に、上述の発明を実施するための形態の説明は、改めて述べるまでもなく、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
ｄ…凹み範囲
Ｎ…先端部
ＮＴ…ノズルタッチ部
ｒ…感熱位置－樹脂流路内壁間距離
Ｓ…スプルーブッシュの外面
ＳＰ…感熱部
１…ノズル部
１０…温度センサ
１１…樹脂流路
１２…樹脂
１３…貫通孔
１４…溝
１５…ヒータ
１６…樹脂射出口
１７…穴
２０…シリンダ
２１…ホッパ
２２…スクリュー
２３…逆流防止弁
３０…温度調節器
３１…Ａ／Ｄコンバータ
３２…ＰＩＤ演算部
３３…Ｄ／Ａコンバータ
４０…ソリッドステートスイッチ
４１…ヒータ電源
１００…射出成形機
１０１…金型
１１０…スプルーブッシュ

Claims (6)

  1. 　樹脂流路を有するノズル部を備える射出成形機における、前記樹脂流路を流れる樹脂の温度を検出する装置であって、
    　前記ノズル部における樹脂の射出側で、前記樹脂流路の内径が最小となる部分の近傍である感熱位置に温度センサの感熱部が配置された、射出成形機の樹脂温度検出装置。
  2. 　前記ノズル部の前記樹脂流路は、元部で太く、前記射出側で細く、
    　前記感熱位置は、前記樹脂流路の前記元部よりも前記射出側に近接する位置である、請求項１に記載の射出成形機の樹脂温度検出装置。
  3. 　前記感熱位置は、金型の樹脂注入部であるスプルーブッシュの外面からノズルタッチ部までの凹んだ範囲内にある、請求項１または２に記載の射出成形機の樹脂温度検出装置。
  4. 　前記感熱位置は、前記樹脂流路の内壁から最短距離で１ｍｍ以内の位置である、請求項１から３のいずれかに記載の射出成形機の樹脂温度検出装置。
  5. 　前記ノズル部は、内部を貫通する孔を有し、当該孔の内部に温度センサが挿入された、請求項１から４のいずれかに記載の射出成形機の樹脂温度検出装置。
  6. 　前記ノズル部は外面に溝を有し、前記温度センサは外周がシースで被覆された熱電対であり、前記温度センサのシースが前記溝に沿って配置される、請求項１から５のいずれかに記載の射出成形機の樹脂温度検出装置。
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