JPH03187721A - 金型温度調節方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は射出成形機における金型温度の調節に係り、特
に成形機からの信号により、金型温度調節機の温度設定
を、一定値ではなく段階的に変化させることにより、金
型温度上昇を円滑に行わせ、且つ最終金型温度に達する
までの時間を短縮することに係るものである。

〔従来の技術〕

ある金型、ある樹脂材料で連続自動成形を行うとき、高
品質の成形品が安定して出来、且つ冷却時間を最短にす
るように、金型温度調節機（以下温調機という）を使用
して金型温度調節を行っている。

その際、樹脂材料から金型に持ちこまれる熱流Ｑ＋　Ｃ
ａｌ／Ｈと、金型から温調機の方へ取り去られる熱流Ｑ
、Ｃａｌ／Ｈがバランスしたところで、最終安定時の金
型表面温度（以下金型温度という）Ｔｉが維持される。

実際の射出成形に際しては、この安定金型温度Ｔｉは、
成形品を傷つけることなく連続的にエジェクトできる条
件を勘案して、ソフト技術経験から希望値を想定するが
、温調機の循環媒体の温度Ｔｓをはじめ、キャビティに
射出される樹脂温度、ショットサイクル、特に冷却タイ
ム′などをいろいろに変えて、金型温度が希望値Ｔｉに
近づくように努力するだけであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の努力の中で、温調機の媒体設定温度Ｔｓについて
は通常法のように処理されている。

温調機のタンクから、圧送ポンプ、送媒口から金型の媒
体通路を経て、返媒口を介して温調機のタンクに戻るま
での媒体回路中での温度低下をＴｄとすると、Ｔｓ＝Ｔ
ｉ＋Ｔｄとなる筈である。しかしＴｄはそう大きい温度
差ではないので、Ｔｓ＃Ｔｉと考えてよいとしていた。

しかし最初から媒体温度をＴｓ＃Ｔｉに設定して媒体を
循環させたのでは、金型の熱容量はかなり大きいので、
金型表面の最終温度がＴｉに達するまでにはかなり時間
がかかり、その間の成形品は良品とは言えない不安定な
ものとなって、温調機を使用する射出成形の立ち上がり
時はなかなかスムーズにゆかなかった。

そこで、成形現場の智恵として、最初は媒体温度Ｔｓを
その温調機で設定できる最高に近い温度に設定しておき
、金型温度Ｔがある程度上昇してからＴｓ＃Ｔｉに変更
設定する程度のことはある程度は実行されているようで
ある。例えば第４図（ａｌに示す事例は、Ｔｓ＃Ｔｉに
再設定するのが遅れた場合で、金型温度はオーバーシュ
ートしてなかなか安定しない。また第４図（ｂ）に示す
事例のように、Ｔｓ＃Ｔｉに変更設定するのが早過ぎた
場合は金型温度が希望のＴｉに近づくのに極端に時間が
かかってしまうなど、簡単にゆかなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

前述の問題点を解決するために、請求項（１）では（１
）　　温調機０１と金型（３０）との間に媒体を循環さ
せて所定の温度に金型（３０）を調節する金型温度調節
方法において、金型温度が所定の温度に到達する直前迄
媒体の温度を出来るだけ高くして金型（３０）を急速に
加熱し、然る後、金型温度が所定の温度（Ｔｉ）に達す
る直前において金型（３０）の昇温速度曲線の接線と金
型（３０）の設定温度との交点を求めてこの交点近傍に
向けて媒体温度設定値を降下させ、金型温度が所定温度
（Ｔｉ）に最短時間で昇温、安定させるという方法を採
用しており、更に具体的には請求項（２）において、（
２）媒体の降下開始時点を、金型温度が所定の温度（Ｔ
ｉ）より３〜５℃低い温度に達した時とし、又、樹脂の
種類を考慮する。と請求項（３）のように、（３）金型
設定温度（Ｔｉ）が４０〜５０℃以下の場合、媒体の下
降線が交点にほぼ一致するように下降させ、媒体温度が
金型設定温度に達した処で媒体温度を金型設定温度にほ
ぼ合致するように温度制御し、逆に、 （４）　　金型設定温度が４０〜５０℃以上の場合、媒
体温度が金型設定温度（Ｔｉ）よりｌＯ℃程度高くなる
ように温度制御する。

：という技術的手段を採用している。

〔作　　用〕

■　ある金型、ある樹脂材料で、手動成形トライが終わ
り、連続自動成形に入る前に、連続自動成形のための成
形条件を制御装置の設定器から設定するとともに、金型
温度Ｔｉも設定する。

■　自動成形をスタートさせようとする時に、温調機媒
体の設定温度Ｔｓを、例えばＴｓ”１．５　ＸＴｉのよ
うに、その温調機で実現しうる最高に近い媒体温度に設
定し、急速に金型温度を引き上げる。

■　上昇しつつある金型温度Ｔを温度センサで実現して
制御装置に入力し、ΔＴ＝　Ｔｉ−Ｔを演算し、ΔＴが
小さくなってゆくのを金型温度の上昇として捉える。

■　ΔＴが例えば３〜５℃くらいに小さくなった時点を
１５時点とし、Ｌ１時点から以後は温調機媒体の設定温
度Ｔｓを降下させてゆく。

■　その方法は、実施例に詳しく述べるが、成形樹脂の
種類により、希望の金型温度Ｔｉが例えば４０〜５０℃
以下か以上かによって、金型からの放熱量がかなり違う
ので、それを考慮に入れて、温調機媒体の設定温度Ｔｓ
をどこまで降下させるかを演算し、演算されたＴｓの降
下目標温度に達した後は、Ｔｓはその降下目標温度を維
持してゆくようにする。

以上の■〜■のプロセスに従って温調機の設定温度を可
変にしてゆくことを、射出成形本機のマイコン方式制御
盤で行うのが本発明の特徴である。

〔実　施　例〕

本発明の実施例を図とともに説明する。

第１図において、ａｍは金型温度調節機、（３０）は金
型、（４０）は射出成形機である。

（ＩＩＯ金型温度調節機で、αＤは熱媒体のタンク、所
謂温水循環機のオーブンタンク方式でもよいが最近のエ
ンジニアリング樹脂の要求に応えて金型温度Ｔｉを例え
ば１３０℃くらいまで上げられるように、密閉容器方式
の加熱水循環型とした方がよい。

亜はタンク内の媒体を加熱するヒータ装置、α旧まタン
ク内の媒体を冷却する冷却用蛇管、（ロ）、αりは冷却
媒体のオン・オフ弁、αｅは上記加熱冷却の制御を行う
制御装置、ａηはタンク回内の媒体温度を測定する温度
センサ、α場は媒体を金型に送出するポンプ、Ｏｌは送
媒口開閉用弁、（至）は返媒口開閉用弁、（２工）は送
媒口からキャビティへ媒体を送出する圧力を調整するた
めの調整弁である。金型（３０）は、固定側の雌金型（
３１）、移動側の雄金型（３２）、溶融樹脂が注入され
るキャビティ（３３）から成り、キャビティの温度を測
定する温度センサ（３４）が装着されており、その信号
出力は成形機のマイコン方式制御装置（４４）に接続さ
れている。（４０）の射出成形機で、（４１）は加熱シ
リンダ、（４２）はノズル、（４３）はプラスチック樹
脂を供給するホッパである。

ノズル（４２）から、金型キャビティ（３３）内に最適
に加熱混練された溶融樹脂を射出する。（４４）は射出
成形機及び金型温度調節機の全システムを制御するマイ
コン方式の制御装置で、公知のように、ＣＰＵ（４４ａ
）、入力装置（４４ｂ）　、出力装置（４４ｃ）、ＲＯ
Ｍメモリ（４４ｄ）　、ＲＡＭメモリ（４４ｅ）　、全
システムの成形条件をデジタル入力するテンキー装置（
４４ｆ）及び入力された成形条件や、上述したタンク内
媒体温度センサαη、金型キャビティ温度センサ（３４
）による測定値を見易く表示する表示装置（４４ｇ）か
ら成っている。

マイコン方式制御盤（４４）の入力装置１１Ｆ　（４４
ｂ）には金型温調機ＱｌＯタンク内媒体の温度センサＱ
ηからの電気信号が制御装置Ｑ１９を介して入力され、
また金型（３２）のキャビティの温度センサ（３４）か
らの電気信号も入力される。出力装置（４４ｃ）からは
、射出成形機各部の作動のための電気信号を出すととも
に、金型温調機Ｑｌの制御装置（＋１９を介して、熱媒
体のタンクＯＤの設定温度Ｔｓを可変にしたり、タンク
内の媒体を加熱するヒータ装置ａ乃や、タンク内の媒体
を冷却する冷却用蛇管α湯に媒体を送ったり止めたりす
るための、冷却媒体のオン、オフ弁Ｑ４）、αりの作動
のための電気信号を出す。

上記のように構成した金型温度調節機、金型、射出成形
運転のシステムにおいて、その作用を説明する。

■　ある金型、ある樹脂材料で、手動成形トライが終わ
り連続自動成形機に入る前に、連続自動成形のための射
出圧力、射出速度、チャージ量、保圧切替位置、型開位
置、エジェクトストローク、冷却タイム、中間タイムな
どの成形条件と共に、最終の希望金型温度Ｔｉも、射出
成形機（４０）の制御装置Ｉ（４４）の設定器から設定
する。そしてそれらすべての成形条件を制御装Ｒ（４４
）の表示装置（４４ｇ）で確認した上、ＲＡＭメモリ（
４４ｄ）に入力する。

■　自動成形をスタートさせると同時に、温調機媒体の
設定温度Ｔｓを、例えばＴｓ＃１．５　ＸＴｉのように
、その温調機で実現しうる最高に近い媒体温度に設定し
、急速に金型温度を引き上げる。

■　毎シッットごとの一定の工程時（例えば射出開始時
）に、上昇しつつある金型温度Ｔを金型（３０）の温度
センサ（３４）で実測し、射出成形機（４０）の制御装
置（４４）に入力し、制御装置（４４）のＣＰ　Ｕ　（
４４ａ）で、ΔＴ＝Ｔｉ　−Ｔを演算し、八Ｔが小さく
なってゆくのうを金型温度Ｔの上昇として捉える。

■　そして八Ｔが例えば３〜５℃（らいに小さくなった
時点を１１時点とし、１．時点から以後は温調機媒体の
媒体温度設定値Ｔｓを降下させてゆく。

■　その方法は、第３図において、１１時点から垂直線
を上げて媒体の初期設定値Ｔｓラインとの交点をＡとし
、また１１時点における金型温度Ｔの上昇線を直線的に
延長して（即ち、金型の昇温速度曲線の接線）、金型設
定温度Ｔｉラインと交わる点をＢとし、その時点をｔ２
とする。

■　このＡ点からＢ点の方に向かって媒体温度設定値Ｔ
ｓを下げてゆくのであるが、ここで成形に使用している
樹脂の種類によって少し方法を異にする。金型設定温度
Ｔｉは、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン
などの汎用樹脂の場合は４０〜５０℃でよいが、アクリ
ル樹脂では約８０℃、更にポリカーボネートやＰＯＭな
どのエンジニアリング樹脂になると、１００℃以上にす
ることもあり、Ｔｉが４０〜５０℃以上になる場合は、
金型表面からの放熱量が大きくなるので、媒体の最終設
定温度Ｔｓにも例えばｌＯ℃程度の差をつけてやらなけ
ればならない。

従って汎用樹脂で金型設定温度Ｔｉ−４０〜５０℃のと
きは、ＴｓζＴｉになるようにＡ点からＢ点に向けて媒
体温度設定値Ｔｓの設定を下げてゆき、Ｂ点に達したら
、Ｔｓ＃Ｔｉ一定とする。

しかしエンジニアリング樹脂のように、Ｔｉ＞４０〜５
０℃のときは、ｔ２時点に−おいてＢ点より約１０℃程
度高いＢ°点に向かって、Ａ点→Ｂ”点へと下げてゆき
、Ｂ′点に達したら、Ｔｓ＝Ｔｉ＋１０℃で一定にする
。

以上の記述で、例えばの温度値は、これに捕われるもの
でないことは勿論である。また成形機側からの温調機へ
の設定に際して、温調機のヒータオン時間をカレンダー
タイマなどで曜日によって可変に設定しておくこともで
きる。また逆に温調機側の制御で、設定温度Ｔｓが制御
範囲を超えて異常になったときなどの警報信号を成形機
に送って成形機を停止させるなどの対応措置をとること
もできる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように、温調機と金型との間に媒体を循
環させて所定の温度に金型を調節する金型温度調節方法
において、金型温度が所定の温度に到達する直前迄媒体
の温度を出来るだけ高くして金型を急速に加熱し、然る
後、金型温度が所定の温度に達する直前において金型の
昇温速度曲線の接線と金型の設定温度との交点を求めて
この交点近傍に向けて媒体温度設定値を降下させるので
、金型温度が所定温度に最短時間で昇温、安定させる事
だ出来、その結果従来のように、 ■　成形開始時には作業者が種々の操作を行う必要がな
くなり、金型温度調節には気を使うことなく、自動化の
ための細かい調整などに専念することができ、作業効率
がよくなるという利点があり、従って、 ■　自動成形開始時に付きもののように思われていた成
形不良を格段に少なくすることができるという利点があ
る。更に、 ■　温調機のヒータオン時間をカレンダータイマなどで
設定しておくことにより、朝始業と同時に良品成形を行
うことができるものであり、加えて、 ■　マイコン制御の成形機側から、金型、温度調節機に
対して、演算を含む制御を行い、自動成形開始時に、最
短時間で最適金型温度にスムーズに達するようにする事
も出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図は金型温度調節機、金型、射出成形機全体の構成を示
す説明図、第２図は作用を説明するフローチャート、第
３図は金型温度の推移を説明する線図で、横軸は時間、
縦軸は温度である。 第４−ａ図、第４−ｂ図は、本発明を使用しない時の金
型温度の推移を説明する線図である。 Ｑｌ・・・金型温度調節機、　　Ｑｌ）・・・タンク、
＠・・・ヒータ装置、　　　　αト・・冷却用蛇管、α
ａ・・・オン、オフ弁、　　　０９・・・オン、オフ弁
、Ｑｌ・・・制御装置、　　　　　（１７１・・・温度
センサ、０匂・・・ポンプ、　　　　　　ａｌ・・・送
媒口開閉用弁、（至）・・・返媒口開閉用弁、　　（２
１）・・・調整弁、（３０）・・・金型、　　　　　　
（３１）・・・雌金型、（３２）・・・雄金型、　　　
　　　（３３）・・・キャビティ、（３４）・・・温度
センサ、　　　（４０）・・・射出成形機、（４１）・
・・加熱シリンダ、　　（４２）・・・ノズル、（４３
）・・・ホッパ、　　　　　（４４）・・・マイシン方
式制御装置、（４４ａ）　・＝　ＣＰ　Ｕ、　　　　（
４４ｂ）　・、・入力装置、（４４ｃ）　−出力装置、
　　　（４４ｄ）　・ＲＯＭメモリ、（４４ｅ）　−Ｒ
Ａ　Ｍメモリ、　（４４ｆ）　・・・テンキー装置、（
Ｔｉ）・・・金型設定温度、　　（Ｔｓ）・・・媒体温
度設定値。 ！４．３己 ｚＩス２ 時間ｔ（ｓｅｃ　）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）温調機と金型との間に媒体を循環させて所定の温
   度に金型を調節する金型温度調節方法において、金型温
   度が所定の温度に到達する直前迄媒体の温度を出来るだ
   け高くして金型を急速に加熱し、然る後、金型温度が所
   定の温度に達する直前において金型の昇温速度曲線の接
   線と金型の設定温度との交点を求めてこの交点近傍に向
   けて温調機の媒体温度設定値を降下させ、金型温度を所
   定温度に最短時間で昇温，安定させる事を特徴とした金
   型温度調節方法。
2. （２）媒体の降下開始時点を、金型温度が所定の温度よ
   り３〜５℃低い温度に達した時とする事を特徴とする請
   求項（１）に記載の金型温度調節方法。
3. （３）金型設定温度が４０〜５０℃以下の場合、媒体の
   下降線が交点にほぼ一致するように下降させ、媒体温度
   が金型設定温度に達した処で媒体温度を金型設定温度に
   ほぼ合致するように温度制御する事を特徴とする請求項
   （１）に記載の金型温度調節方法。
4. （４）金型設定温度が４０〜５０℃以上の場合、媒体温
   度が金型設定温度より１０℃程度高くなるように温度制
   御する事を特徴とする請求項（１）に記載の金型温度調
   節方法。