JPH1110651A - ロータリ式自動成形システムにおける金型温度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微妙な温度管理が必要とされる昇温時、加
圧、冷却時などにおいて、効率よく、正確な温度管理が
実現でき、しかも、上記温度センサも、金型の寿命に対
応する耐久性を備えるするように工夫した金型温度測定
装置を提供する。 【解決手段】ロータリ式自動成形システムにおいて、少
なくとも、金型昇温時での上限温度に耐える構成の温度
センサを、金型に装着し、その検出部でキャビティ内温
度を検出すると共に、耐熱性のソケットを上記金型に装
着してなり、上記金型外部に配置した温度測定装置本体
側のプラグを上記ソケットに着脱自在に嵌挿することに
より、上記温度センサの検出信号を、上記温度測定装置
本体で計測することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、複数金型をロータ
リ式に循環させる過程で、少なくとも、金型昇温位置や
射出充填、冷却位置で、金型温度を測定し、温度制御す
るための金型温度測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、プラスチック成形品を成形す
るときには、如何なる成形方法においても、その成形条
件の中で最も重要な条件の一つが、金型の温度コントロ
ールである。この金型温度は、その設定次第で、成形品
の金型からの転写性、成形サイクルの性能などに大きな
影響をおよぼす。

【０００３】この金型温度を設定するのは、成形機の周
辺装置である金型温度調整装置であり、通常は、油流体
を媒体として金型との熱交換を行う。この温度調整装置
の温度設定は、通常、一定温度であるが、しかし、実際
の金型のキャビティ内の温度は、高温の樹脂を流し込ん
だ瞬間から成形品を取り出すまで、刻々と変化してい
る。また、金型内の冷却水管の配置の仕方によっては、
キャビティ内の温度分布が全域に亘って、必ずしも均一
ではない。

【０００４】従って、成形品に要求される品質状況に応
じて、少しでも、より最適な温度設定をするために、成
形中に金型のパーティング面を開いて、表面温度計など
を用いて、キャビティ内壁近傍の温度を測定したり、予
め、金型外部から棒状の温度計（熱電対）を差し込む穴
を金型に加工しておいて、加熱時や射出充填、冷却など
の成形過程でも、常時、キャビティ内の温度を測定する
方法が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、特開平５−１２４０７８号公報に記述されるよう
な、所謂、ロータリ成形システムにおいては、完全に無
人化された全自動を実現するために、システムの稼動途
中で、その稼動を停止させ、前述のように、キャビティ
内の温度測定のために、人間が介入することは、成形サ
イクルの冗長、成形条件の変動に対するタクトの再設定
など、多くの問題が生じる。このため、コスト面、およ
び、品質面からも、人為的な温度測定の介入は、先ず、
実施が不可能である。

【０００６】そこで、プラスチック樹脂の成形、特に、
上述の事例のように、高精度光学部品が対象成形品であ
る場合には、金型の温度管理を自動化することが、絶対
に必要不可欠となるが、しかし、ここでの温度管理にお
いては、ロータリ金型をシステムの中の各工程（加熱、
プレス、冷却など）間に転送する過程で、金型を加熱炉
に通し、強制加熱したり、搬送コンベア上を搬送し、ま
た、向きを反転して、次の射出充填工程へと、更には、
反転、搬送、冷却、成形品取り出しなどの工程へと移行
する必要があり、相当過酷な温度変化の環境に曝され
る。

【０００７】具体的には、射出成形をするために、加熱
炉中で、金型のキャビティ内の温度を１２０℃まで昇温
させるのに、金型の４面に約３００℃の高温の熱板を押
し当てている。また、射出成形工程で、キャビティ内の
保圧完了直後の金型温度も、少なくとも１２０℃以上に
なっている。従って、上記温度センサーおよびソケット
は、これに耐え得るような、十分な耐熱性が要求され
る。熱電対などの温度センサは、その本体の耐熱性が１
０００℃以上あるが、シースからの素線の引き出し部や
酸化マグネシウムのシール部、引き出した素線の保護チ
ューブなどは、その標準的な市販の仕様では、耐熱性が
８０℃程度なので、到底、ロータリ金型に適用できな
い。

【０００８】従って、このような過酷な状況下において
も、確実に金型内キャビティの温度を計測することがで
きる温度測定装置が要望されている。しかも、上述のロ
ータリ成形システムにおいては、多数の金型が循環・移
送されるので、経済性を考慮すると、個々の金型に温度
測定装置を設置することができないから、昇温位置や、
加圧、冷却位置に対応して、幾つかの温度測定装置を設
置しておいて、それらの位置で、移動してきた金型のキ
ャビティ内の温度を計測する必要がある。

【０００９】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
ので、熱電対などの温度センサのみを各金型に設置し、
ソケットおよびプラグを介して、金型外部の定置式の温
度測定装置本体で、少なくとも、微妙な温度管理が必要
とされる昇温時、加圧、冷却時などにおいて、効率よ
く、正確な温度管理が実現でき、しかも、上記温度セン
サも、金型の寿命に対応する耐久性を備えるするように
工夫した金型温度測定装置を提供しようとするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
複数金型をロータリ式に循環させる過程で、少なくとも
金型昇温位置および加圧、冷却位置で、金型温度を測定
し、温度制御するための金型温度測定装置において、少
なくとも金型昇温時での上限温度に耐える構成の温度セ
ンサを、金型に装着し、その検出部でキャビティ内温度
を検出すると共に、耐熱性のソケットを金型に装着して
なり、上記金型外部に配置した温度測定装置本体側のプ
ラグを上記ソケットに着脱自在に嵌挿することにより、
上記温度センサの検出信号を、上記温度測定装置本体で
計測することを特徴とする。

【００１１】この場合、上記温度センサは、上記金型に
形成した検出孔に、サーモグリースを介して測温接点部
を封入した熱電対であり、上記ソケットは、耐熱性材料
で構成されたソケット筐体内に金属製プラグ挿入筒を装
置したものであることがこのましい。また、上記ソケッ
ト筐体はテフロンで構成されており、上記熱電対の信号
線の外部露出部はポリイミドなどの耐熱性材料のチュー
ブで被覆してあるとよい。

【００１２】従って、全自動ロータリ成形システムにお
いて、上述の温度測定装置を用いることで、要所要所に
おいて、上記ソケットに上記プラグを接続し、確実にキ
ャビティ内、あるいは、その近傍の温度を計測すること
ができ、これにより、効率的で正確に温度制御を実現で
きる。

【００１３】即ち、この測定装置を採用することで、金
型のキャビティ内部にある温度センサ（熱電対）で温度
を検出することができるので、上記ソケットに上記プラ
グを接続したと同時に、正確な検出信号の取り出しがで
き、温度センサを検出用の穴に差し込むような従来のも
のと相違して、効率のよい温度測定が実現できる。

【００１４】しかも、この温度管理が必要な工程は、シ
ステムの各工程の中でも、加熱炉中での昇温工程と、加
圧、冷却工程であり、これ以外の工程では、温度を測定
する必要はなく、この点での温度測定およびこれに伴う
温度制御の必要がないから、自動制御に係わる作業効率
が向上する。

【００１５】また、金型側の温度センサおよび接続用の
ソケットを耐熱構造とすることで、金型寿命に見合う耐
久性を与えることができ、コスト面での優位を保つこと
ができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して、具体的に説明する。ここでの射出成形品
は、高精度光学部品などの高精度プラスチック成形品で
あり、これをハイサイクルで成形するロータリ成形シス
テムでは、最も重要な成形条件の一つであるロータリ成
形金型の温度管理を確実に、正確に行うため、本発明に
係わる金型温度測定装置が採用される。

【００１７】図１は、本発明に係わるロータリ成形シス
テムの全体を概略的に示した平面図であり、その構成を
以下に説明する。まず、昇温工程（Ａ）においては、加
熱炉などの昇温装置６でロータリ金型を加熱する。この
ロータリ金型は、方向変換機２３で方向転換されて、搬
送路１に送り出され、エレベーター２６の位置で、直角
に曲がり、次の搬送路１に乗り、入口側の９０度反転装
置３ａで、その向きを変えられ、射出成形機７に搬入さ
れ、ここで射出充填工程（Ｂ）に入る。

【００１８】そして、ロータリ金型は、所要の射出時間
および保圧時間を経過した後、樹脂充填状態で、出口側
の９０度反転装置３ｂを経由し、搬送路５上を移動し、
一対のレール９を持った案内レール部２上で移動できる
トラバーサ１０、１１によって、自動選択された、金型
冷却のためのプレス機１８（この実施の形態では、案内
レール部２に沿って８基が並設してあり、搬送路１４を
経由して金型の出入りを行わせている）に搬入される
（加圧、冷却工程（Ｃ）として示す）。

【００１９】次いで、ロータリ金型は、成形品に対する
所要の加圧、冷却の後、トラバーサ１２、１３によっ
て、再び、案内レール部２へと搬送され、搬送路１６に
送られ、更に、取り出し機１５に送り込まれて、そこ
で、金型に設けた開き止め装置（図示せず）を解除さ
れ、エジェクタ装置（図示せず）にて、内部の成形品が
取り出される（成形品取り出し工程（Ｄ）として示
す）。その後、成形品は、ゲートを自動切断されて、ス
トッカー２１に収納される。一方、ロータリ金型は、方
向変換機２３で方向転換され、昇温装置６に送り込まれ
て、再び、昇温工程で加熱される。

【００２０】なお、図中、符号２７はプレス機１８に装
填されたロータリ金型への冷却媒体供給手段であり、符
号１９および２０はロータリ金型の上型（固定側）およ
び下型（可動側）に対する冷却媒体の供給量を制御する
温度調整機である。また、符号２２はトラバース装置制
御部であり、符号１７は中央制御盤である。

【００２１】この一連の工程の中で、本発明の温度測定
装置は、少なくとも、昇温装置（加熱炉）６内での昇温
工程（Ａ）およびプレス機１８内での加圧、冷却工程
（Ｃ）で適用される。即ち、上記温度測定装置は、少な
くとも、金型昇温時での上限温度、例えば、４００℃に
耐える構成の温度センサ３０を、金型１０８（その詳細
は図４および図５に示す）に装着し、その検出部でキャ
ビティ内温度を検出すると共に、耐熱性のソケット１１
２を、金型１０８の上型１０９および下型１１０にそれ
ぞれ装着してなり、金型１０８外部に配置した温度測定
装置本体（図示せず）側のプラグ４１をソケット１１２
に着脱自在に嵌挿することにより、温度センサ３０の検
出信号を、上記温度測定装置本体で計測するのである。

【００２２】温度センサ３０は、図２に示すように、ロ
ータリ金型１０８に形成した検出孔１０８Ａに、サーモ
グリース３１を介して測温接点部３０Ａを封入した熱電
対であり、ソケット１１２は、耐熱性材料、例えば、テ
フロン（４００℃程度の耐熱性を有する）で構成された
２分割型のソケット筐体１１２Ａ内に金属製プラグ挿入
筒（異種金属アルメル、クロメルの金属挿入筒で構成さ
れる）３２を装置したものである。

【００２３】なお、この実施の形態において、温度セン
サ３０は、異種金属線（ＡＬ、ＣＨ）３０Ｂ、３０Ｃを
上述の測温接点部３０Ａで接続すると共に、これらをス
テンレス管（ＳＵＳ３４７）３３内に納め、このステン
レス管３３内に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの無機
絶縁物３４を充填して構成した熱電対である。また、耐
熱性を確保するために、ステンレス管３３の外端には、
防湿・耐熱性エアロシール部材３５を設け、また、導出
された異種金属線３０Ｂ、３０Ｃの露出部分には、耐熱
性ポリイミド樹脂などの耐熱性材料のチューブ３６が被
覆してある。

【００２４】次に、ロータリ金型１０８の概略の説明
を、図４を参照して説明する。この金型１０８は、上型
１０９と下型１１０とを係脱自在に係合する型開き止め
装置を備えており、この型開き止め装置は、フック１０
１とこれに係合されるフックピン１０２とから構成され
ている。また、それぞれの型１０９、１１０には、それ
ぞれ、つかみ部１０９Ａ、１１０Ａが形成されており、
この部分で、各工程での金型の保持がなされる。

【００２５】次に、このロータリ金型１０８に組み込ま
れた温度センサ３０の機能を昇温工程および加圧、冷却
工程において、説明する。先ず、昇温工程では、昇温装
置６（図４および図５に詳細を示す）内に金型１０８を
搬入した後、この金型１０８のつかみ部１０９Ａをガイ
ド部材１２１および１２２で保持し、金型１０８の四方
（上下左右）からエアシリンダ１２５、１２６、１３
２、１３３の働きで、ヒーター熱板１１７、１１８、１
１９、１２０を押し当て、供給熱源で、金型を加熱す
る。この時、各熱板の表面温度は、約３００℃であり、
金型１０８のキャビティ内の温度が、温度センサ３０で
検出され、温度測定装置本体側で計測され、フィードバ
ック制御で、１２０℃になるまで加熱される。そして、
設定時間内にこの所定の１２０℃に達した場合には、自
動的に加熱がオフ制御される。その後に電源が切られ、
温度センサ３０のソケット１１２から上記温度測定装置
本体側のプラグ４１（異種金属アルメル、クロメルの金
属端子管で構成される）が抜かれ、金型１０８は昇温装
置６から搬出される。

【００２６】次に、加圧、冷却工程では、前段の射出、
充填（保圧）工程の直後の金型（この温度は、少なくと
も１２０℃以上に達している）を、プレス機（加圧、冷
却装置）１８内で、所定の取り出し温度、例えば、８０
℃になるまで冷却する。当然、金型１０８の温度センサ
３０を機能させるために、ソケット１１２に、プレス機
側に設けた温度測定装置本体のプラグ４１が自動的に結
合される。

【００２７】以上説明したように、本発明に係わる金型
温度測定装置においては、高耐熱性の温度センサ３０を
金型１０８内部に完全に設置固定することにより、確実
な温度管理が可能になり、超高精度、ハイサイクル対応
の全自動ロータリ成形システムによる高精度光学プラス
チック部品の供給が実現できるのである。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、ロータ
リ成形システムにおいて、ロータリ金型のキャビティの
温度を正確に管理するために、高耐熱性の温度センサを
金型内部に組み込み、システムの各工程間を搬送する過
程で、この温度センサによりキャビティ内部温度を検出
するので、金型寿命に相当するだけ、十分に温度センサ
の機能を維持でき、破損することがなく、外部の温度測
定装置と断続的に、しかも、確実に接続できる。特に、
昇温工程においてキャビティ温度を１２０℃まで昇温さ
せるのに、例えば、３００℃の熱板を押し当てても、温
度センサが熱的に破壊されないように工夫されているの
で、所定のタクトのハイサイクル成形を実現でき、高精
度の光学プラスチック部品を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる金型温度測定装置を備えるロー
タリ成形システム全体の概略平面図である。

【図２】本発明の金型温度測定装置における温度センサ
の実施の形態を示す構成説明図である。

【図３】金型の分解斜視図である。

【図４】ロータリ金型を装填する前の昇温装置の斜視図
である。

【図５】同じく、昇温工程を示す図である。

【符号の説明】

３０ 温度センサ ３０Ａ 測温接点部 ３０Ｂ、３０Ｃ 異種金属線 ３１ サーモグリース ３２ プラグ挿入筒 ３３ ステンレス管 ３４ 無機絶縁物 ３５ 防湿・耐熱性エアロシール部材 ３６ チューブ ４１ プラグ １０８ ロータリ金型 １０８Ａ 検出孔 １０９ 上型 １１０ 下型 １１２ ソケット １１２Ａ ソケット筐体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数金型をロータリ式に循環させる過程
   で、少なくとも金型昇温位置および加圧、プレス位置
   で、金型温度を測定し、温度制御するための金型温度測
   定装置において、少なくとも、金型昇温時での上限温度
   に耐える構成の温度センサを、金型に装着し、その検出
   部でキャビティ内温度を検出すると共に、耐熱性のソケ
   ットを金型に装着してなり、上記金型外部に配置した温
   度測定装置本体側のプラグを上記ソケットに着脱自在に
   嵌挿することにより、上記温度センサの検出信号を、上
   記温度測定装置本体で計測することを特徴とする、ロー
   タリ式自動成形システムにおける金型温度測定装置。
2. 【請求項２】 上記温度センサは、上記金型に形成した
   検出孔に、サーモグリースを介して測温接点部を封入し
   た熱電対であり、上記ソケットは、耐熱性材料で構成さ
   れたソケット筐体内に金属製プラグ挿入筒を装置したも
   のであることを特徴とする請求項１に記載の、ロータリ
   式自動成形システムにおける金型温度測定装置。
3. 【請求項３】 上記ソケット筐体はテフロンで構成され
   ており、上記熱電対の信号線の外部露出部はポリイミド
   などの耐熱性材料のチューブで被覆してあることを特徴
   とする請求項２に記載の、ロータリ式自動成形システム
   における金型温度測定装置。