JPH05250047A - 射出成形機の金型温度調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成形品の重量ばらつきを低減できる金型温度
調整装置を提供する。 【構成】 サンプラ３０は、射出成形機からの溶融樹脂
を金型に射出する直前の射出タイミング信号に応答し
て、偏差をサンプリングし、このサンプリングした偏差
を出力する。ＰＩＤ調節計３１は、サンプリングした偏
差に応答して、次回の射出成形機での射出成形サイクル
におけるサンプリング時点での金型の温度が目標温度と
なるような信号を制御信号として発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形機の金型内に
流す冷媒の温度を制御することにより、金型の温度を調
整する金型温度調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、射出成形機は、金型へ溶
融樹脂を注入（射出）する射出工程と、金型内の樹脂を
冷却固定化する保圧冷却工程と、金型内から成形品を取
り出すために金型を開く型開工程と、金型を閉める型閉
工程とから成る射出成形サイクルを繰り返す。従って、
金型の温度は、射出成形サイクルに同期して、周期的に
変動する。このように周期的に変動する金型温度を、一
般の温度調整器で直接制御することは困難である。

【０００３】このため、従来の金型温度調整装置は、金
型の内部に流入する冷媒の温度を一定に保つことで、間
接的に金型の温度を調節していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
金型温度調整装置では、射出成形機が長い時間に渡って
射出成形を行う場合、金型周囲の気温の変動などの外乱
の影響で金型温度も変動してしまう。そのため、結果的
に成形品の重量がばらついてしまうという欠点がある。

【０００５】一方、本願出願人は、既に、溶融樹脂の検
出温度と金型の検出温度とに基づいて金型の温度を調節
する金型温度調整装置を提案している（特開平１−１４
１０２３号公報参照）。この提案した金型温度調整装置
では、金型温度の変動を予測して逐次これを補償して、
一般の温度調整器よりも精密な制御を行うことが可能で
ある。

【０００６】しかしながら、この提案した金型温度調整
装置は、構成が複雑になるという欠点がある。

【０００７】尚、この提案した金型温度調整装置および
上記一般の温度調整器のいづれにおいても、制御信号を
発生する調節部には、設定器で設定した目標温度と温度
センサで検出された検出温度との間の連続した偏差が供
給されており、調節部はこの連続した偏差に基づいて上
記制御信号を発生している。

【０００８】したがって、本発明の目的は、成形品の重
量ばらつきを低減できる射出成形機の金型温度調整装置
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る射出成形機
の金型温度調整装置は、射出成形機の金型内に流す冷媒
の温度を制御することにより、金型の温度を調整する装
置であって、金型の温度を検出する温度センサと、金型
の目標温度を設定する設定器と、この設定器で設定した
目標温度と温度センサで検出された検出温度との偏差に
基づいて制御信号を発生する制御部と、この制御信号に
応答して冷媒の昇温・冷却操作を行う操作部と、を有す
る。

【００１０】本発明による金型温度調整装置では、制御
部が、射出成形機からの樹脂を金型に射出する直前のタ
イミング信号に応答して、偏差をサンプリングし、この
サンプリングした偏差を出力するサンプリング手段と、
サンプリングした偏差に応答して、次回の射出成形機で
の射出成形サイクルにおけるサンプリング時点での金型
の温度が目標温度となるような信号を制御信号として発
生する調節部と、を有することを特徴とする。

【００１１】上記金型温度調整装置において、調節部は
制御信号としてパルス幅変調信号を発生するのが好まし
い。

【００１２】

【作用】成形品の重量ばらつきを小さくするためには、
溶融樹脂が金型に注入される際の金型の温度が射出成形
サイクル毎に一定であることが必要である。

【００１３】そこで、本発明では、射出直前の金型の検
出温度（検出温度と目標温度との間の偏差）を射出成形
サイクルに同期してサンプリングし、このサンプリング
した金型温度（偏差）が目標温度（零）となるように制
御している。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１５】図１を参照すると、本発明の一実施例によ
る金型温度調整装置１０は、射出成形機１１の金型１２
内に流す冷媒の温度を制御することにより、金型１２の
温度を調整する装置である。

【００１６】金型温度調整装置１０は、温度センサ１３
と、デジスイッチ１４と、コントローラ１５と、後述す
るような操作部とを有している。

【００１７】温度センサ１３は金型１２の温度を検出す
るためのもので、金型１２内の樹脂溜近傍に設置されて
いる。温度センサ１３は、たとえば、熱電対である。温
度センサ（熱電対）１３で検出された金型温度はアンプ
１６を介して検出温度としてコントローラ１５に供給さ
れる。

【００１８】デジスイッチ１４は金型１２の目標温度を
設定するための設定器である。このデジスイッチ１４で
設定した目標温度はコントローラ１５に供給される。

【００１９】コントローラ１５は、目標温度と検出温度
との偏差に基づいて制御信号を発生する。ここで、制御
信号は第１および第２の制御信号から成る。操作部は制
御信号に応答して後述するように冷媒の昇温・冷却操作
を行う。

【００２０】操作部は冷媒を蓄える冷媒槽１７と、金型
１２に冷媒を図１中の矢印に沿って流すためのパイプ１
８と、パイプ１８中へ冷媒槽１７から冷媒を常時送り込
むためのポンプ１９とを有する。従って、冷媒槽１７中
の冷媒はパイプ１８を通って金型１２に導かれ、ここで
熱交換された後、再び冷媒槽１７へ戻るように循環す
る。操作部は、更に、冷媒を加熱するための加熱部（後
述する）と冷媒を冷却するための冷却部（後述する）と
を備えている。

【００２１】加熱部は、冷媒槽１７内に設けられたヒー
タ２０と、このヒータ２０へ電力を供給するための交流
電源２１と、ヒータ２０への電力供給をオン／オフする
電磁開閉器２２と、を有する。電磁開閉器２２の開閉は
コントローラ１５からの第１の制御信号によって制御さ
れる。

【００２２】一方、冷却部は、冷媒を金型１２から冷媒
槽１７中へ戻すパイプ１８中に設けられた熱交換器２３
と、この熱交換器２３へ水道水などの冷却水を供給する
ための冷却水供給源である水道栓２４と、熱交換器２３
へ流す冷却水の水量を調節するための冷却水開閉バルブ
２５と、を有する。冷却水開閉バルブ２５の開閉はコン
トローラ１５からの第２の制御信号によって制御され
る。

【００２３】コントローラ１５には、射出成形機１１の
制御装置（図示せず）から後述するような射出タイミン
グ信号が供給される。射出タイミング信号は、射出成形
機１１が溶融樹脂を金型１２に射出する直前のタイミン
グに出力される。後で詳述するように、コントローラ１
５は、この射出タイミング信号に応答して、金型の検出
温度（検出温度と目標温度との間の偏差）をサンプリン
グし、このサンプリングした金型温度（偏差）が目標温
度（零）となるような制御信号を電磁開閉器２２又は冷
却水開閉バルブ２５へ送出することによって、冷媒の昇
温・冷却を行っている。

【００２４】図２を参照して、コントローラ１５の構成
について説明する。図２には、図１中の破線で囲まれた
部分、すなわち、デジスイッチ１４、コントローラ１
５、およびアンプ１６を示している。この図２中の実線
で囲まれた部分は、マイクロコンピュータ等で構成して
も良い。

【００２５】コントローラ１５は、アナログ／ディジタ
ル変換器（Ａ／Ｄ）２６と、第１および第２のデータ入
力部（Ｄ／Ｉ）２７および２８と、減算器２９と、サン
プラ３０と、後述する調節部とを有する。

【００２６】アナログ／ディジタル変換器２６は、アン
プ１６で増幅された金型検出温度をディジタル検出温度
信号に変換する。第１のデータ入力部２７は射出成形機
１１（図１）から供給される射出タイミング信号に応答
してサンプリング信号を出力する。第２のデータ入力部
２８はデジスイッチ１４で設定された金型目標温度をデ
ィジタル目標温度信号として取り込む。減算器２９は、
ディジタル目標温度信号からディジタル検出温度信号を
減算し、この減算結果を温度偏差を表す温度偏差信号と
して出力する。サンプラ３０は、サンプリング信号に応
答して、温度偏差信号をサンプリングし、サンプリング
した温度偏差信号を調節部に供給する。

【００２７】調節部はＰＩＤ調節計（ＰＩＤ）３１と、
第１および第２のパルス幅変調器（ＰＷＭ）３２および
３３と、第１および第２のデータ出力部（Ｄ／Ｏ）３４
および３５と、を有している。

【００２８】ＰＩＤ調節計３１は、サンプリングした温
度偏差信号に対してＰＩＤ演算を行い、その演算結果を
出力する。ここで、サンプリングした温度偏差信号が正
の値を示しているときには、ＰＩＤ調節計３１は演算結
果として第１の演算結果信号を出力する。一方、サンプ
リングした温度偏差信号が負の値を示しているときに
は、ＰＩＤ調節計３１は演算結果として第２の演算結果
信号を出力する。第１および第２の演算結果信号は、そ
れぞれ第１および第２のパルス幅変調器３２および３３
に供給される。第１および第２のパルス幅変調器３２お
よび３３は、それぞれ第１および第２の演算結果信号を
ＰＷＭ変換し、第１および第２のパルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）信号を出力する。第１のデータ出力部３４は、第１
のＰＷＭ信号を第１の制御信号として電磁開閉器２２
（図１）へ送出する。第２のデータ出力部３５は、第２
のＰＷＭ信号を第２の制御信号として冷却水開閉バルブ
２５（図１）へ送出する。

【００２９】したがって、調節部は、サンプリングした
温度偏差信号に応答して、次回の射出成形機１１での射
出成形サイクルにおける上記サンプリング時点での金型
１２の温度が目標温度となるような信号を制御信号とし
て発生する。

【００３０】以下、図１、図２および図３を参照して、
本発明による金型温度調整装置の動作について説明す
る。

【００３１】射出成形機１１は、図３の１行目に示され
るように、金型１２へ溶融樹脂を注入（射出）する射出
工程と、金型１２内の樹脂を冷却固定化する保圧冷却工
程と、金型１２内から成形品を取り出すために金型を開
く型開工程と、金型１２を閉める型閉工程とから成る射
出サイクルを繰り返す。

【００３２】従って、金型１２の温度は、図３の２行目
に示されるように、射出成形サイクルに同期して、周期
的に変動する。

【００３３】射出成形機１１の制御装置は、図３の３行
目に示されるように、射出成形機１１が溶融樹脂を金型
１２に射出する直前のタイミングで、射出タイミング信
号を出力する。

【００３４】この射出タイミング信号に応答して、コン
トローラ１５は金型１２の検出温度と目標温度との間の
偏差をサンプラ３０でサンプリングし、このサンプリン
グした偏差をＰＩＤ調節計３１でＰＩＤ演算（制御演
算）する（図３の４行目）。

【００３５】もっと詳細に述べると、サンプリングした
偏差が正の値であれば、ＰＩＤ調節計３１は電磁開閉器
２２の開閉操作における１射出成形サイクルでオンする
時間比率を表す信号を第１の演算結果信号として第１の
パルス幅変調器３２へ供給する。この第１の演算結果信
号に応答して、第１のパルス幅変調器３２は、図３の５
行目に示されるような、第１のＰＷＭ信号を第１のデー
タ出力部３４を介して第１の制御信号として電磁開閉器
２２へ送出する。これにより、冷媒槽１７内の冷媒がヒ
ータ２０によって、次回の射出成形機１１での射出成形
サイクルにおけるサンプリング時点での金型１２の温度
が目標温度となるように、昇温操作される。

【００３６】一方、サンプリングした偏差が負の値であ
れば、ＰＩＤ調節計３１は冷却水開閉バルブ２５の開閉
操作における１射出成形サイクルでオンする時間比率を
表す信号を第２の演算結果信号として第２のパルス幅変
調器３３へ供給する。この第２の演算結果信号に応答し
て、第２のパルス幅変調器３３は、図３の５行目に示さ
れるような、第２のＰＷＭ信号を第２のデータ出力部３
５を介して第２の制御信号として冷却水開閉バルブ２５
へ送出する。これにより、冷媒槽１７内の冷媒が熱交換
器２３によって、次回の射出成形機１１での射出成形サ
イクルにおけるサンプリング時点での金型１２の温度が
目標温度となるように、冷却操作される。

【００３７】このように、冷媒の昇温操作および冷却操
作のいずれの制御操作においても、制御操作を開始する
タイミングをＰＩＤ演算直後に合わせることによって、
射出成形サイクルの制御操作のタイミングを毎回同じよ
うにすることが出来る。

【００３８】上記実施例では、射出直前の金型の検出温
度と目標温度との間の偏差を射出成形サイクルに同期し
てサンプリングし、このサンプリングした偏差が零とな
るように制御しているが、射出直前の金型の検出温度を
射出成形サイクルに同期してサンプリングし、このサン
プリングした金型温度が目標温度となるように制御して
も良いのは勿論である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、射出直前
の金型の検出温度（検出温度と目標温度との間の偏差）
を射出成形サイクルに同期してサンプリングし、このサ
ンプリングした金型温度（偏差）が目標温度（零）とな
るように制御しているので、以下に述べるような効果を
奏する。

【００４０】射出直前の金型温度を一定に保つことが
できる。

【００４１】従来のような冷媒温度を一定にする方式
に比べて、多数の成形品を長時間に渡って成形する場合
において、金型に対しての気温変化などの外乱の影響を
小さくすることが出来る。

【００４２】非同期の金型温度制御方式に比べて、成
形品の重量ばらつきを小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による金型温度調整装置を射
出成形機および金型と共に示すブロック図である。

【図２】図１中のコントローラを詳細に示すブロック図
である。

【図３】図１の金型温度調整装置の動作を説明するため
のタイムチャートである。

【符号の説明】

１０ 金型温度調節装置 １１ 射出成形機 １２ 金型 １３ 温度サンサ １４ デジスイッチ（設定器） １５ コントローラ ２９ 減算器 ３０ サンプラ ３１ ＰＩＤ調節計（ＰＩＤ） ３２、３３ パルス幅変調器（ＰＷＭ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出成形機の金型内に流す冷媒の温度を
   制御することにより、前記金型の温度を調整する装置で
   あって、前記金型の温度を検出する温度センサと、前記
   金型の目標温度を設定する設定器と、該設定器で設定し
   た目標温度と前記温度センサで検出された検出温度との
   偏差に基づいて制御信号を発生する制御部と、該制御信
   号に応答して前記冷媒の昇温・冷却操作を行う操作部
   と、を有する金型温度調整装置に於いて、前記制御部
   は、 前記射出成形機からの樹脂を前記金型に射出する直前の
   タイミング信号に応答して、前記偏差をサンプリング
   し、該サンプリングした偏差を出力するサンプリング手
   段と、 前記サンプリングした偏差に応答して、次回の前記射出
   成形機での射出成形サイクルにおける前記サンプリング
   時点での前記金型の温度が前記目標温度となるような信
   号を前記制御信号として発生する調節部とを有すること
   を特徴とする射出成形機の金型温度調整装置。
2. 【請求項２】 前記調節部は前記制御信号としてパルス
   幅変調信号を発生する請求項１記載の射出成形機の金型
   温度調整装置。