(57)【要約】【課題】熱電対挿入穴の数を増すことなく、成形に用いる樹脂材料の種別の如何にかかわらず、安定した温度コントロールが行えるようにすること。【解決手段】インラインスクリュー式の射出成形機において、加熱シリンダの外周から所定深さで有底の熱電対挿入穴を穿設し、成形に用いる樹脂材料の種別に応じて、熱電対挿入穴の底部に、加熱シリンダの熱伝導率と同等の熱伝導率をもつ材料からなる穴深さ調整部材を、充填するように構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能であるようにスクリューを配設したインラインスクリュー式の射出成形機において、
前記加熱シリンダの外周から所定深さで有底の熱電対挿入穴を穿設し、成形に用いる樹脂材料の種別に応じて、前記熱電対挿入穴の底部に、前記加熱シリンダの熱伝導率と同等の熱伝導率をもつ材料からなる穴深さ調整部材を、充填するようにしたことを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
請求項１に記載の射出成形機において、
成形に用いる樹脂材料が非晶性樹脂である場合には、前記熱電対挿入穴に前記穴深さ調整部材が充填され、成形に用いる樹脂材料が結晶性樹脂である場合には、前記熱電対挿入穴に前記穴深さ調整部材は充填されないことを特徴とする射出成形機。
【請求項３】
請求項１に記載の射出成形機において、
熱電対ユニットにおけるキャップの先端面を、前記熱電対挿入穴の底部に押し付ける際の押し付け力と、前記熱電対ユニットにおける前記キャップの先端面を、前記熱電対挿入穴に充填された前記穴深さ調整部材に押し付ける際の押し付け力とを、同等に設定するようにしたことを特徴とする射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱シリンダに温度検出のための熱電対（熱電対ユニット）を配設したインラインスクリュー式の射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能であるようにスクリューを配設したインラインスクリュー式の射出成形機は、公知である。このインラインスクリュー式の射出成形機においては、計量行程時には、スクリューが計量用サーボモータによって回転駆動され、これによって、スクリューのスクリュー形成部の根本側に供給された原料樹脂（樹脂ペレット）が、スクリュー回転と加熱シリンダからの加熱とにより混練・可塑化されつつ、スクリューのネジ送り作用でスクリューの頭部側へ移送され、スクリューの頭部より前に（先に）溶融樹脂が溜まるにしたがってスクリューが後退する。そして、このスクリューの後退に際して、射出用サーボモータによって背圧の制御が行われ、スクリューの頭部より先に（前に）所定量の溶融樹脂が蓄えられた時点で、スクリュー回転は停止されるようになっている。また、射出工程の１次射出工程時には、速度フィードバック制御される射出用サーボモータによってスクリューが前進駆動されて、スクリューの頭部より先に蓄えられた溶融樹脂が金型のキャビティに射出・充填され、１次射出工程に引き続く射出工程の保圧工程では、射出用サーボモータは圧力フィードバック制御に切り替えられて、これにより、スクリューの頭部より先に残存した溶融樹脂（クッション量の溶融樹脂）を介してキャビティ内の樹脂に所定の圧力（保圧力）が印加されるようになっている。
【０００３】
上記したような計量動作により樹脂を良好に可塑化・溶融し、また、計量して貯えられた溶融樹脂の状態を安定して保つために、加熱シリンダの各部は、加熱シリンダの外周に巻装された複数のバンドヒータによって、温度コントロールされるようになっている。すなわち、加熱シリンダの各部に配設した複数の熱電対ユニットによって、加熱シリンダの各部の温度を検出し、加熱シリンダの各部が該各部毎に設定した温度となるように、それぞれの部位に対応するバンドヒータを、ＰＩＤ制御によって温度フィードバック制御するようになっている。
【０００４】
また、上記の熱電対ユニットの取り付けのために、加熱シリンダには、その外周から中心に向かって所定深さ（一定深さ）の有底の熱電対挿入穴が穿設されており、この熱電対挿入穴の底面に、熱電対ユニットにおけるキャップ（その先端側に温度検出センサ部分を内蔵した部材）の先端面を押し付けるようにして、熱電対ユニットを加熱シリンダに取り付けることで、加熱シリンダの所定部位の温度を検出するようになっていた。つまり、加熱シリンダの所定部位と対応する位置での樹脂の温度を間接的に検出するようになっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、従来は、加熱シリンダに所定深さ（一定深さ）の熱電対挿入穴を穿設して、成形に用いる樹脂材料の種別の如何にかかわらず、熱電対ユニットにおけるキャップの先端面を、熱電対挿入穴の底面に押し付けるようにしている。しかしながら、熱電対挿入穴の深さが一定であると、ある種別の樹脂材料を用いる場合の温度コントロールは安定したものとなるが、他のある種別の樹脂材料を用いる場合の温度コントロールは、不安定なものになる傾向を示すことが、本願発明者らの実験によって確認された。つまり、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）といった結晶性樹脂を用いる場合には、安定した温度コントロールが行える熱電対挿入穴の深さ（第１の深さ）とすると、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）といった非晶性樹脂を用いる場合には、安定した温度コントロールが行えない傾向を示し、非晶性樹脂を用いる場合には、安定した温度コントロールが行える熱電対挿入穴の深さ（第２の深さ）とすると、結晶性樹脂を用いる場合には、安定した温度コントロールが行えない傾向を示すことが、実験によって確認された（なお、熱電対挿入穴の第１の深さは、第２の深さよりも深いものとなっている）。そこで、加熱シリンダに第１の深さの熱電対挿入穴と第２の深さの熱電対挿入穴とを形成しておいて、これらを使い分けすることも考えられるが、このようにすると、熱電対挿入穴が増えることから、加工工数が増し、機械的強度に懸念を与える虞がある場合もあり得ることなどから、実用的には採用できない。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、インラインスクリュー式の射出成形機において、熱電対挿入穴の数を増すことなく、成形に用いる樹脂材料の種別の如何にかかわらず、安定した温度コントロールが行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記した目的を達成するため、
加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能であるようにスクリューを配設したインラインスクリュー式の射出成形機において、加熱シリンダの外周から所定深さで有底の熱電対挿入穴を穿設し、成形に用いる樹脂材料の種別に応じて、熱電対挿入穴の底部に、加熱シリンダの熱伝導率と同等の熱伝導率をもつ材料からなる穴深さ調整部材を、充填するように構成する。  
そして、成形に用いる樹脂材料が非晶性樹脂である場合には、熱電対挿入穴に穴深さ調整部材が充填され、成形に用いる樹脂材料が結晶性樹脂である場合には、熱電対挿入穴に穴深さ調整部材は充填されないようにする。  
また、熱電対ユニットにおけるキャップの先端面を、熱電対挿入穴の底部に押し付ける際の押し付け力と、熱電対ユニットにおけるキャップの先端面を、熱電対挿入穴に充填された穴深さ調整部材に押し付ける際の押し付け力とを、同等に設定するようにする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、加熱シリンダに穿設する熱電対挿入穴の深さを、結晶性樹脂を用いる場合において安定した温度コントロールが行える深さに設定し、成形に用いる樹脂材料が結晶性樹脂である場合には、熱電対挿入穴の底部に熱電対ユニットのキャップの先端面を押し付けるようにし、また、成形に用いる樹脂材料が非晶性樹脂である場合には、熱電対挿入穴の底部に、加熱シリンダの熱伝導率と同等の熱伝導率をもつ材料からなる穴深さ調整部材を充填して、穴深さ調整部材に熱電対ユニットのキャップの先端面を押し付けるようにするので、成形に用いる樹脂材料が結晶性樹脂であっても、非晶性樹脂であっても、安定した温度コントロールを行えることが、本願発明者らの実験によって確認された。したがって、熱電対挿入穴の数を増すことなく、成形に用いる樹脂材料の種別の如何にかかわらず、安定した温度コントロールを行うことが可能となる。なお、キャップの先端面を熱電対挿入穴の底部に押し付ける際の押し付け力と、キャップの先端面を穴深さ調整部材に押し付ける際の押し付け力とを、同等に設定することで、結晶性樹脂を用いる場合と非晶性樹脂を用いる場合との、温度コントロールの安定化に一層寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。  
図１〜図３は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）による射出成形機に係り、図１は、本実施形態の射出成形機の射出系メカニズムの要部断正面図である。
【００１０】
図１において、１は、図示せぬ射出系ベース部材上に固設されたヘッドストック、２は、その基端側をテールストック１に固定された加熱シリンダ、３は、加熱シリンダ２の先端に設けられたノズル（図示では加熱シリンダ２と一体の部材として描かれているが、実際には、ノズル３は加熱シリンダ２の先端に固定された別部材で構成されている）、４は、加熱シリンダ２の基端側内に原料樹脂（樹脂ペレット）を落下・供給するためにテールストック１上に設けられたホッパー、５は、テールストック１に穿設されてホッパー５の下部開口と連通する原料樹脂供給穴、６は、加熱シリンダ２の基端側に穿設されて原料樹脂供給穴５と連通する原料樹脂供給穴、７は、加熱シリンダ２の外周とノズル３の外周に巻装された複数のバンドヒータ、８は、加熱シリンダ２の外周側の複数箇所に配設された複数の熱電対ユニットである。本実施形態では、加熱シリンダ２の外周に４つのバンドヒータ７が設けられているが、加熱シリンダ２の外周に巻装するバンドヒータ７の数は任意である。また、熱電対ユニット８の配置個所および配置数についても任意である。なお、熱電対ユニット８の構成およびその取り付け構造についは、後で詳述する。
【００１１】
９は、加熱シリンダ２内に回転並びに前後進可能であるように配設されたスクリューで、このスクリュー９の後端側は、前後進可能であるように配設された図示せぬ直動ブロックに回転可能に保持されている。直動ブロックには図示せぬ計量用サーボモータが搭載されており、計量用サーボモータの回転が適宜の回転伝達機構を介してスクリュー９に伝達されるようになっている。また、図示せぬ射出用サーボモータの回転が、適宜の回転伝達機構を介してボールネジ機構に伝達され、このボールネジ機構で回転運動が直線運動に変換されて直動ブロックに伝達されることで、スクリュー９は直動ブロックと共に直線運動するようになっている。
【００１２】
図１に示す構成において、計量行程時には、スクリュー９が図示せぬ計量用サーボモータによって回転駆動され、これによって、ホッパー４から原料樹脂供給穴５、６を通じて、加熱シリンダ２の基端側内に（スクリュー９におけるスクリュー形成部の根本側に）供給された図示せぬ原料樹脂（樹脂ペレット）が、スクリュー回転と加熱シリンダ２からの加熱（バンドヒータ７からの加熱）とにより混練・可塑化されつつ、スクリュー９のネジ送り作用でスクリュー９の頭部側へ移送され、スクリュー９の頭部より前に（先に）溶融樹脂が溜まるにしたがってスクリュー９が後退する。そして、このスクリュー９の後退に際して、図示せぬ射出用サーボモータによって背圧の制御が行われ、スクリュー９の頭部より先に（前に）所定量の溶融樹脂が蓄えられた時点で、スクリュー回転は停止される。また、射出工程の１次射出工程時には、速度フィードバック制御される図示せぬ射出用サーボモータによってスクリュー９が前進駆動されて、スクリュー９の頭部より先に蓄えられた溶融樹脂が金型のキャビティに射出・充填され、１次射出工程に引き続く射出工程の保圧工程では、射出用サーボモータは圧力フィードバック制御に切り替えられて、これにより、スクリュー９の頭部より先に残存した溶融樹脂（クッション量の溶融樹脂）を介してキャビティ内の樹脂に所定の圧力（保圧力）が印加される。
【００１３】
図２の（ａ）は、熱電対ユニット８を加熱シリンダ２に取り付けるための熱電対挿入穴１０を示す要部断面図である。熱電対挿入穴１０は、加熱シリンダ２の外周から加熱シリンダ２の中心に向かって所定深さで穿設された有底の穴となっており、この熱電対挿入穴１０は、円錐形くぼみ形状の底面１０ａをもち、熱電対挿入穴１０の入り口側には、雌ネジ部１０ｂが形成されたものとなっている。熱電対挿入穴１０の深さは、成形に用いる樹脂材料が結晶性樹脂の場合に、安定した温度コントロールが行える深さに設定されている。そして、成形に用いる樹脂材料が非晶性樹脂である場合には、熱電対挿入穴１０の底部に穴深さ調整部材１１を充填して、熱電対挿入穴１０の深さを小さくすることで、非晶性樹脂での成形の際に、安定した温度コントロールが行える深さに、熱電対挿入穴１０の深さを調整するようになっている。
【００１４】
図２の（ｂ）は、熱電対挿入穴１０に穴深さ調整部材１１を充填した状態を示す要部断面図である。穴深さ調整部材１１は、熱電対挿入穴１０の底部に嵌め込まれて、穴深さ調整部材１１の底面および周面は、熱電対挿入穴１０の底面１０ａおよび内周面に密着している。穴深さ調整部材１１の上面１１ａは、熱電対挿入穴１０の底面１０ａの同一形状に形成されていて、この穴深さ調整部材１１を熱電対挿入穴１０に充填した際には、熱電対挿入穴１０の深さは、成形に用いる樹脂材料が非晶性樹脂である場合に、安定した温度コントロールが行える深さとなるようになっている。ここで、穴深さ調整部材１１は、加熱シリンダ２の熱伝導率と同等の熱伝導率をもつ金属材料で構成されていて、本実施形態においては、加熱シリンダ２の材質が窒化鋼（ＳＡＣＭ６４５）であるので、穴深さ調整部材１１もこれに合わせた熱伝導率をもつ金属材料で作製されている。
【００１５】
熱電対挿入穴１０に充填した穴深さ調整部材１１は、熱電対挿入穴１０から取り外せることが理想であるが、熱電対挿入穴１０に強嵌合した穴深さ調整部材１１は、熱電対挿入穴１０から取り外すことは困難である。そこで、本実施形態では、熱電対挿入穴１０に穴深さ調整部材１１を充填した後に穴深さ調整部材１１の使用が不要になった際には、穴深さ調整部材１１をドリルなどで破砕して、穴深さ調整部材１１を取り除くようにされる。このため、穴深さ調整部材１１は、加熱シリンダ２よりも脆弱な金属材料で構成することが望ましい。
【００１６】
図３は、熱電対ユニット８の構成を示す図である。図３に示すように、熱電対ユニット８は、ホルダー筒体１２と熱センサ側組立体２１とに分離可能となっている。ホルダー筒体１２には、熱電対挿入穴１０の雌ネジ部１０ｂに螺合・締結可能な雄ネジ部１３と、雄ネジ部１３を回転させるために用いるナット部１４と、円筒部１５とが、一体に形成されていて、円筒部１５には係止ピン１６が植設・固定されている。また、ホルダー筒体１２には、全体を軸方向に貫通する中心貫通穴１７が設けられている。
【００１７】
熱センサ側組立体２１は、その先端側に温度検出センサ部分を内蔵した細長い円柱状のキャップ２２と、キャップ２２の中間部の外周に固着された第１ストッパー２３と、第１ストッパー２３と隣接するようにキャップ２２の外周に取り付けられた着脱可能なワッシャ２４と、キャップ２２の後端側の外周に固着された第２ストッパー２５と、キャップ２２に挿通されてキャップ２２に沿って移動可能であると共に、キャップ２２の廻りで回転可能な係止用部材２６と、キャップ２２に挿通されてワッシャ２４（ワッシャ２４が取り外されている場合には第１ストッパー２３）と係止用部材２６との間に位置するスプリング２７と、キャップ２２の後端から導出される導線を覆うケーブル２８とを、含んで構成されている。キャップ２２の先端には、熱電対挿入穴１０の底面１０ａおよび穴深さ調整部材１１の上面１１ａと密着可能な円錐形状の先端部２２ａが設けられている。係止用部材２６は、その内部が円筒中空部２９とされた有底のカップ状の部材となっていて、円筒中空部２９内には、ホルダー筒体１２の円筒部１５が入り込むことが可能となっている。また、係止用部材２６は、外径の異なる第１カップ部３０と第２カップ部３１とが一体化されたものとなっていて、第１カップ部３０には、ホルダー筒体１２の係止ピン１６が入り込むことが可能な略「フ」の字状の係止溝３２が設けられており、第２カップ部３１の外周には、図示していないが、手指の滑り止めのためのセレーション溝が形成してある。
【００１８】
熱センサ側組立体２１のワッシャ２４は、熱電対ユニット８を穴深さ調整部材１１を充填していない状態（図２の（ａ）の状態）の熱電対挿入穴１０に取り付ける際には、図３に示すように、熱センサ側組立体２１に装着したままの状態とされ、熱電対ユニット８を穴深さ調整部材１１に充填した状態（図２の（ｂ）の状態）の熱電対挿入穴１０に取り付ける際には、熱センサ側組立体２１から取り外されるようになっている。
【００１９】
上記した構成の熱センサ側組立体２１を、熱電対挿入穴１０に取り付ける際には、まず、ホルダー筒体１２の雄ネジ部１３を、熱電対挿入穴１０の雌ネジ部１０ｂに螺合・締結することで、ホルダー筒体１２を熱電対挿入穴１０に（加熱シリンダ２に）取り付ける。次に、ホルダー筒体１２の中心貫通穴１７に、熱センサ側組立体２１のキャップ２２を挿入し、続いて、熱センサ側組立体２１の係止用部材２６をスプリング２７のバネ力に抗して押し込んで、係止用部材２６の第１カップ部３０をホルダー筒体１２の円筒部１５に被せると共に、第１カップ部３０の係止溝３２の入り口から、ホルダー筒体１２の係止ピン１６を係止溝３２内に入り込ませる。そして、ホルダー筒体１２の係止ピン１６が係止溝３２の屈曲部位に至るまで、熱センサ側組立体２１の係止用部材２６が押し込まれた時点で、係止用部材２６を所定方向に回転させることで、係止ピン１６を係止溝３２の最奥部に位置付け、然る後、係止用部材２６に対する押し込み力を解除する。これによって、圧縮されたスプリング２７のバネ力により、ホルダー筒体１２の係止ピン１６と、係止用部材２６の第１カップ部３０の係止溝３２とが、ゆるみのない確実な係止関係を保って、熱センサ側組立体２１の係止用部材２６が、ホルダー筒体１２に抜け外れのないように取り付けられることとなる。この状態では、圧縮されたスプリング２７のバネ力によって、キャップ２２の先端部２２ａは、熱電対挿入穴１０の底面１０ａまたは熱電対挿入穴１０に充填された穴深さ調整部材１１の上面１１ａに、所定のバネ力で押し付けられて密着した状態となる。
【００２０】
ここで、先にも述べたように、穴深さ調整部材１１を充填していない状態（図２の（ａ）の状態）の熱電対挿入穴１０に、熱電対ユニット８を取り付ける際には、熱センサ側組立体２１にはワッシャ２４が装着された状態とされており、穴深さ調整部材１１を充填している状態（図２の（ｂ）の状態）の熱電対挿入穴１０に、熱電対ユニット８を取り付ける際には、熱センサ側組立体２１からワッシャ２４が取り外された状態とされているので、熱電対ユニット８のキャップ２２の先端部２２ａ（先端面）を熱電対挿入穴１０の底面１０ａに押し付ける際の押し付け力と、熱電対ユニット８のキャップ２２の先端部２２ａ（先端面）を穴深さ調整部材１１の上面１１ａに押し付ける際の押し付け力とを、同等のものに設定することができる。
【００２１】
以上のように、本実施形態では、加熱シリンダ２に穿設する熱電対挿入穴１０の深さを、結晶性樹脂を用いる場合において安定した温度コントロールが行える深さに設定し、成形に用いる樹脂材料が結晶性樹脂である場合には、熱電対挿入穴１０の底面１０ａに熱電対ユニット８のキャップ２２の先端部２２ａ（先端面）を押し付けるようにし、また、成形に用いる樹脂材料が非晶性樹脂である場合には、熱電対挿入穴１０の底部に、加熱シリンダ２の熱伝導率と同等の熱伝導率をもつ材料からなる穴深さ調整部材１１を充填して、穴深さ調整部材１１の上面１１ａに熱電対ユニット８のキャップ２２の先端部２２ａ（先端面）を押し付けるようにするので、成形に用いる樹脂材料が結晶性樹脂であっても、非晶性樹脂であっても、安定した温度コントロールを行えることが、本願発明者らの実験によって確認された。したがって、熱電対挿入穴１０の数を増すことなく、成形に用いる樹脂材料の種別の如何にかかわらず、安定した温度コントロールを行うことが可能となる。また、キャップ２２の先端面を熱電対挿入穴の底面１０ａに押し付ける際の押し付け力と、キャップ２２の先端面を穴深さ調整部材１１の上面１１ａに押し付ける際の押し付け力とを、同等に設定することで、結晶性樹脂を用いる場合と非晶性樹脂を用いる場合との、温度コントロールの安定化に一層寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る射出成形機における、射出系メカニズムの要部構成を示す要部断正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る射出成形機における、加熱シリンダに穿設された熱電対挿入穴と熱電対挿入穴の底部に穴深さ調整部材とを示す、要部断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る射出成形機における、熱電対ユニットの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  ヘッドストック
２  加熱シリンダ
３  ノズル
４  ホッパー
５  原料樹脂供給穴
６  原料樹脂供給穴
７  バンドヒータ
８  熱電対ユニット
１０  熱電対挿入穴
１０ａ  底面
１０ｂ  雌ネジ部
１１  穴深さ調整部材
１１ａ  上面
１２  ホルダー筒体
１３  雄ネジ部
１４  ナット部
１５  円筒部
１６  係止ピン
１７  中心貫通穴
２１  熱センサ側組立体
２２  キャップ
２２ａ  先端部
２３  第１ストッパー
２４  ワッシャ
２５  第２ストッパー
２６  係止用部材
２７  スプリング
２８  ケーブル
２９  円筒中空部
３０  第１カップ部
３１  第２カップ部
３２  係止溝
【図１】
2008284780.tif 000003
【図２】
2008284780.tif 000004
【図３】
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