TWI519403B - 量測熔體溫度的熱澆道結構 - Google Patents

Description

量測熔體溫度的熱澆道結構

本發明乃是關於一種量測熔體溫度的熱澆道結構，特別是指一種應用於塑膠射出技術以傳遞由噴嘴所射出的熔膠至模穴內的熱澆道相關結構。

澆道(Runner)又名流道、或是料溝，其主要的功能在於傳遞由噴嘴所射出的熔膠至模穴內。流道的品質好壞，會直接影響整個塑料物性、產品的外觀、尺寸精度及成形週期。由於一般設計者常將此部份委託模具廠處理，而形成品質管制上的盲點。

常見的澆道大致可分為冷澆道及熱澆道。針對熱澆道而言，熱澆道提供一個塑料自機台灌嘴到模具澆口的通道，在每次注射完畢後流道中的塑料不凝固，塑膠產品脫模時就不必將流道中的冷卻廢料脫出。特別適合於成形薄件、大型塑件製品，需要熱澆道才能使塑膠流動，例如汽車內襯板、大型液晶電視殼體。優點在於，流動阻力小，壓力損失小，便於成型。

熱澆道(Hot Runner)與冷澆道的主要區別，在於注射成型過程中，採用適當的溫度控制，使流道內的塑膠保持熔融狀態，不與模腔內的塑膠熔體一起冷卻，從而避免產生澆注系統冷料，所以無廢料產生。由於流道中的塑膠沒有凝固，所以在下一次注射的時候流道仍然暢通。因此熱澆道溫度控制的靈敏性要求高，目前通常配備有自動的加熱調節控制、以及絕熱措施以避免熱量散 失，避免熱流道噴嘴堵塞，並確保塑料的流動性能。

現有技術關於熱澆道溫控的溫度依據，皆以量測已達熱平衡之熱澆道主體溫度視為內部熔膠溫度，以進行調整控制，屬於間接量測方法。此種方式無法即時讀取內部熔膠實際溫度變化與各區域溫度穩定性資訊，致使成型過程中常發生溫控箱溫度正常，但實際射出之熔膠存在加熱不足或熱裂解等問題，進而拖延調整機器的時間，並且耗費時間於成型異常原因追蹤。

本發明所要解決的技術問題，在於提供一種熱澆道，可以直接量測其內部的熔膠溫度，以準確讀取熔膠溫度之瞬間變化值，並由實際溫度變化進行熱澆道的溫度控制。

為了解決上述技術問題，根據本發明之其中一種方案，提供一種量測熔體溫度的熱澆道結構，包括一熱澆道管體及至少一溫度量測元件。熱澆道管體具有一外壁面及一圍繞形成流道的內壁面，該熱澆道管體設有至少一貫穿孔係由該外壁面連通至該內壁面；溫度量測元件具有一基座及一連接於該基座的感測部，該基座固定於該貫穿孔，該感測部的頂端超過該內壁面以外露於上述流道。

本發明具有以下有益效果：本發明的溫度量測元件可準確讀取熔膠溫度之瞬間變化值，以供相關溫度控制裝置準確運作，更確保產品的品質。

為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

100‧‧‧熱澆道結構

11‧‧‧熱澆道管體

111‧‧‧外壁面

112‧‧‧內壁面

12‧‧‧貫穿孔

122‧‧‧螺紋結構

124‧‧‧沉頭部

14‧‧‧溫度量測元件

142‧‧‧基座

1421‧‧‧螺帽

1422‧‧‧螺紋部

144‧‧‧感測部

146‧‧‧熔填料

F‧‧‧流道

Fi‧‧‧入口

Fo‧‧‧出口

F1、F2‧‧‧內徑變化處

A‧‧‧底面

d‧‧‧直徑

h‧‧‧高度

M‧‧‧模具

L1、L2‧‧‧距離

圖1為本發明之熱澆道結構的側面剖視圖。

圖2為本發明之熱澆道結構局部放大的剖視圖。

圖3為本發明之熱澆道結構(局部剖斷)組合後的剖視圖。

圖4為本發明之熱澆道結構另一局部放大的剖視圖。

請參考圖1，為本發明之量測熔體溫度的熱澆道結構的側面剖視圖。本實施例以應用於塑膠射出技術的熱澆道為例說明，然而並不限制於此。舉凡需要量測溫度的液體或氣體流道，都可為本發明的應用範圍。其中由於熱澆道的內部流道F有熔體(熔融的塑膠，圖略)高速流動，本實施例配合其較複雜的因素而設計。

本發明提供一量測熔體溫度的熱澆道結構，以下簡稱熱澆道結構，其包括一接合於模具M的熱澆道管體11及至少一個溫度量測元件14。溫度量測元件14的數量可以是數個，依想要量測的位置而決定。本發明將溫度量測元件14直接延伸至熱澆道管體11的流道F內，直接接觸熔體以準確量測其溫度。本實施例特別著重在於克服其嚴苛的環境以確保熱澆道結構能正常的運作。

請參閱圖2，為圖1的局部放大圖。熱澆道管體11具有一外壁面111及一圍繞形成流道F的內壁面112，該熱澆道管體11設有數個貫穿孔12係由該外壁面111連通至該內壁面112。貫穿孔12的數量配合上述溫度量測元件14。本實施例依熱澆道管體11的長度，相隔大體同樣的距離，平均分佈在熱澆道管體11上，例如可以在靠近流道F的前端、中間、後端。

熱澆道管體11的本體通常為鋼材車削而成，本實施例可以先是以鑽孔的方式形成初步的貫穿孔12，然後再攻牙形成螺紋結構122於圍繞該貫穿孔12的內側面。本實施例中，為增加溫度量測元件14與貫穿孔12的緊密度，以避免高壓的熔體由兩者之間溢 出，在上述攻牙的步驟後，再製作沉頭，因此貫穿孔12還具有一沉頭部124。之後可進行熱處理，以增加熱澆道管體11的硬度。最後，視需要，進行表面精修。

溫度量測元件14具有一基座142及一連接於該基座142的感測部144。基座142固定於貫穿孔12，感測部144的頂端超過熱澆道管體11的內壁面112以外露於上述流道F而直接接觸熔體，以達到直接量測的目的。溫度量測元件14的基座142具有一螺帽1421以及一對應於上述螺紋結構122的螺紋部1422。螺帽1421位於該基座142遠離該感測部144的一端，且連接於該螺紋部1422。螺帽1421的底面A(如圖2所示)接合於沉頭部124，並且使其與熱澆道管體11有足夠接觸面積而達到密封效能，以增加其密封性，避免熔膠洩漏。螺帽1421在本實施例中可以是六角形螺帽，以套筒工具進行鎖附，但不限制於此。依本發明一實施例而言，六角形螺帽(螺帽1421)的底面積大於50平方公厘。此外，螺帽1421的直徑d可以是小於上述沉頭部124的直徑，以便套筒工具進行。

關於溫度量測元件14的製造方法，包括鉋銑下半部的螺帽1421，並以車削方式形成上半部，包括外徑及內孔，接著為螺牙車削，以形成上述螺紋部1422。再將感測部144由內孔穿孔並突出基座142的頂端約0.5mm。本實施例的感測部144為一熱電隅(thermocouple)，屬接觸式。其溫度感測原理為席貝克效應(Seebock effect)，即將兩種不同的金屬線兩端連接而形成一閉合迴路，當兩端接點有溫度差時，則在迴路中有電流流通，用來將熱勢差轉換為電勢差。熱電偶所使用的材質不同而分為B、R、S、K、E、J及T等種類，其各有不同之特性與溫度適合的範圍。本實施例為配合量測的溫度範圍可以是K型熱電隅，溫度量程自-200℃到+1200℃。然而，也可以是J型，溫度量程自-40℃至+750℃，或N型，N型優點在於高穩定性，抗高溫氧化，可用於高於1200 ℃。

本實施例為加強感測部144與基座142之間的固定效果，在兩者之間接合處填入熔填料146，或稱焊材，並行燒焊接合，此焊接方式可以是硬焊(brazing)。硬焊是將熔點低於欲連接工件之熔填料加熱至高於熔點，使之具有足夠的流動性，利用毛細作用充分填充於兩工件間(稱為浸潤)，並待其凝固後將二者接合起來的一種接合法。在清潔焊接表面之後，可以利用火炬焊的機械化焊接方法，應用氣體火焰的熱量在靠近接合處焊接。硬焊可堅固地連接感測部144與基座142。

請參閱圖3，為本發明之熱澆道結構100(局部剖斷)組合後的剖視圖。本實施例的溫度量測元件14位置可以設置在流道F內徑變化處，內徑變化處的流體溫度變化較明顯。熱澆道管體11的流道F通常在靠近入口Fi及出口Fo具有內徑變化處(如F1、F2)。對於靠近入口Fi的內徑變化處，其中上述溫度量測元件14位於該內徑變化處與該流道的出口Fo之間。對於靠近出口Fo的另一內徑變化處，其中上述溫度量測元件14位於該流道的入口Fi與另一該內徑變化處之間。其中上述溫度量測元件14距離上述流道的內徑變化處可以是小於40公厘。本實施例，溫度量測元件14距離靠近入口Fi的內徑變化處F2的距離L2約為40公厘；此外，溫度量測元件14距離靠近出口Fo的內徑變化處F1的距離L1小於40公厘，其位於流道F平整的內壁面112且靠近漸縮的地方。

如圖4所示，本實施例將溫度量測元件14鎖附於熱澆道管體11的貫穿孔12之後，為著避免射出成型機瞬間射出壓力而導致螺紋部1422與感測部144之間斷開造成漏膠，感測部144的頂端超過熱澆道管體11之內壁面112的高度h小於等於2公厘(mm)，更好是小於0.5公厘。換言之，參圖4，基座142的頂端低於熱澆道管體11之內壁面112，感測部144與貫穿孔12的螺紋結構122的內壁面之間形成一凹陷區S，該些熔填料146位於該凹陷區S內。 藉此可避免熱澆道內部熔膠長期高剪切應力反覆作用而破壞溫度量測元件14結構。

本發明之量測熔體溫度的熱澆道結構，在上述溫度量測元件14鎖附於熱澆道管體11之後，再安裝外部的加熱器，並固定加熱器，以避免與溫度量測元件14的訊號線接觸而造成短路。

本發明的熱澆道結構先在空燒狀況，可先測得溫度量測元件14等處的溫度，以確認其整體溫度是否穩定。之後，模具組裝後，於實際成型狀態下，可直接測定熱澆道管體11中熔體溫度值，與外部加熱器(圖略)設定的溫度值進行比對。由此可確認成形過程中，高速熔膠與熱澆道管體11產生的剪切熱是否低於熔膠熱裂解溫度。藉此可監控成型品質，減少因熱澆道系統溫控不穩定產生之成型缺陷。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

11‧‧‧熱澆道管體

111‧‧‧外壁面

112‧‧‧內壁面

12‧‧‧貫穿孔

14‧‧‧溫度量測元件

F‧‧‧流道

M‧‧‧模具

Claims (19)

1. 一種量測熔體溫度的熱澆道結構，包括：一熱澆道管體，具有一外壁面及一圍繞形成流道的內壁面，該熱澆道管體設有至少一貫穿孔係由該外壁面連通至該內壁面；及至少一溫度量測元件，其具有一基座及一連接於該基座的感測部，該基座固定於該貫穿孔，該感測部的頂端超過該內壁面以外露於上述流道，其中，使該感測部直接量測在該熱澆道結構內的熔體溫度；其中圍繞該貫穿孔的內側面具有螺紋結構，該基座具有對應於該螺紋結構的螺紋部；其中該基座包括一螺帽係位於該基座遠離該感測部的一端，且連接於該螺紋部，其中該貫穿孔具有一沉頭部係位於該熱澆道管體的該外壁面，該螺帽的底面接合於該沉頭部；其中該感測部的頂端超過該熱澆道管體之該內壁面的高度小於該感測部突出該基座的頂端的距離，該基座的頂端低於該熱澆道管體的該內壁面，因而形成一位於該感測部與該貫穿孔的該螺紋結構的內壁面之間的凹陷區；其中該感測部與該基座之間具有硬焊的熔填料，該些熔填料位於該凹陷區內。
2. 如請求項1所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中該沉頭部的底面積大於50平方公厘。
3. 如請求項2所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中該感測部與該基座之間具有硬焊的熔填料。
4. 如請求項3所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中該感測部的頂端超過該內壁面的距離小於0.5公厘。
5. 如請求項4所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中上述溫度量測元件設置在靠近該流道的內徑變化處。
6. 如請求項5所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中該熱澆道管體的該流道靠近其入口具有一內徑變化處，其中上述溫度量測元件位於該流道的出口與該內徑變化處之間。
7. 如請求項6所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中上述溫度量測元件距離上述流道的內徑變化處小於40公厘。
8. 如請求項5所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中該熱澆道管體的該流道靠近其出口具有另一內徑變化處，其中上述溫度量測元件位於該流道的入口與另一該內徑變化處之間。
9. 如請求項8所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中上述溫度量測元件距離上述流道的內徑變化處小於40公厘。
10. 如請求項5所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中該感測部為一熱電隅。
11. 如請求項10所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中該熱電隅為選自下列群組中的一種：K型、J型及N型熱電隅。
12. 如請求項1所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中該感測部的頂端超過該內壁面的距離小於0.5公厘。
13. 如請求項1所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中上述溫度量測元件設置在靠近該流道的內徑變化處。
14. 如請求項13所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中該熱澆道管體的該流道靠近其入口具有一內徑變化處，其中上述溫度量測元件位於該流道的出口與該內徑變化處之間。
15. 如請求項14所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中上述溫度量測元件距離上述流道的內徑變化處小於40公厘。
16. 如請求項13所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中該熱澆道管體的該流道靠近其出口具有另一內徑變化處，其中上述溫度量測元件位於該流道的入口與另一該內徑變化處之間。
17. 如請求項16所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中上述溫度量測元件距離上述流道的內徑變化處小於40公厘。
18. 如請求項1所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中該感測部為一熱電隅。
19. 如請求項18所述之量測熔體溫度的熱澆道結構，其中該熱電隅為選自下列群組中的一種：K型、J型及N型熱電隅。