JPH0586889B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱硬化性の合成樹脂シート材料
（She−et Molding Compound）などを圧縮成形
するための圧縮成形機に用いられる金型を、蒸気
圧により温度調整する方法に関する。

（従来の技術） この種金型の温度調整方法として、例えば、特
開昭56−55219号公報に記載のものが公知である。

この従来の金型温度調整法は、「可塑物の成形
に際し、２個の金型の温度をそれぞれ検出し、金
型ごとに、温度に応じて弁を切替え、加熱媒体ま
たは冷却媒体を金型に供給し、金型温度を所定範
囲内に保つことを特徴とする」ものであつた。

即ち、前記従来のものは、金型に管状の孔を穿
ち、該孔に伝熱媒体の液体を供給し、該金型を加
熱又は冷却するものであり、その温度調整は、電
磁切替弁をON−OFF操作して液体の供給・停止
を行なうことにより行なわれていた。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来のものは、伝熱媒体として液体を用
い、切替弁のON−OFF操作で金型の温度調整を
行なうものであつたから、高精度の温度調整を行
なうことができないと云う問題があつた。

特に前記SMC（Sheet Molding Compound）
では、樹脂が金型キヤビテイ内に充填された後、
金型の温度の影響を受けて加熱されたSMC材は、
膨張−収縮−硬化を行なうため、金型の温度調整
を高精度に行なう必要がある。この温度調整の精
度が悪いと、製品の性質に悪影響を及ぼし、ま
た、作業能率の低下をきたす。

そこで、金型温度調整を高精度に行なうため
に、制御の容易な蒸気を伝熱媒体として用いるこ
とが考えられる。

伝熱媒体として蒸気を用いる場合、その制御と
して、蒸気量をコントロールする方法と、蒸気圧
をコントロールする方法とが考えらる。

前記蒸気量をコントロールする方法は、第１２
図に示すように、金型３０の温度を検出手段３１
で検出し、コントローラ３２を介して制御弁３３
の弁開度を調整することにより、蒸気量をコント
ロールして金型３０の温度を一定に保つものであ
る。

しかし、この方法だと、第１３図に示すように
温度変動が大きくなつて、高精度な制御が出来な
いと云う問題がある。

一方、蒸気圧をコントロールする方法は、第１
４図に示すように、金型３０を設定温度にコント
ロールするために、その温度に対応する蒸気圧を
蒸気線図から求め、その圧力を設定圧力として圧
力制御弁３４を制御して、蒸気圧をコントロール
している。また、金型３０の温度変動に対して
は、温度検出手段３１で検出した金型３０の温度
と、設定温度との差を設定圧力にフイードバツク
することによつて制御している。

従つて、前記蒸気圧制御の方が蒸気量制御に比
べ、金型の温度変動量を小さく抑えることがで
き、成形品の品質を一定に保つことができる。

しかしながら、金型の温度調整を蒸気圧のみで
制御する場合は、運転開始時など、金型を急速に
加熱したい場合に、十分な熱量を供給できず、加
熱に時間がかかつてしまうという問題があつた。

即ち、圧力制御弁を高精度のものにすると、そ
の制御範囲は小さくなり、急速加熱するだけの大
容量の流量を流すことはできず、逆に、制御範囲
の広い圧力制御弁を使用すれば、制御精度が低下
すると云う問題があつた。

そこで、本発明は、運転開始時等の急速加熱を
必要とするときは短時間で金型を加熱することが
でき、かつ、通常運転時は高精度に温度制御をす
ることができる、蒸気による金型の温度調整法を
提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するために、本発明は、次の手
段を溝じた。即ち、本発明の特徴とする処は、蒸
気供給ラインを通じて金型内部に蒸気を供給し、
該金型を加熱するものにおいて、前記蒸気供給ラ
インに、供給蒸気の圧力を制御する圧力制御ライ
ンと、供給蒸気の多量を流すことのできるバイパ
スラインとが並列的に設けられ、予じめ設定した
金型設定温度と、実際に測定した金型測定温度と
の差が、所定の設定値よりも大きい場合は、前記
バイパスラインを通して蒸気を金型に供給し、前
記温度差が前記設定値より小さい場合は、前記圧
力制御ラインを通して蒸気を金型に供給し、かつ
金型測定温度が金型設定温度になるよう圧力制御
ラインの蒸気圧を制御する点にある。

（作用） 本発明によれば、金型は熱硬化性合成樹脂板圧
縮成形機等に取付けられて使用される。この金型
は所定温度に加熱されて使用される。

まず、運転開始時は、金型は室温であり、所定
の使用温度との間に大きな差がある。この様な温
度差が大きい場合、バイパスラインを通じて供給
蒸気の全流量が金型に供給され、これにより、金
型は急速加熱される。

次に、金型温度が上昇して、設定温度との差が
縮まり、その差が所定設定値以下になると、バイ
パスラインは閉じられ、替りに圧力制御ラインを
通じて蒸気が金型に供給される。圧力制御ライン
では、設定温度に対応する蒸気圧を蒸気圧線図か
ら求め、その圧力を設定圧力として蒸気圧をコン
トロールする。また、金型の温度変動に対して
は、検出した金型の温度と設定温度との差を設定
圧力にフイードバツクすることにより蒸気圧を制
御して、金型温度を設定値に保つ。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図に示すものは、本発明方法を実施するた
めのシステム図であり、同図において、１は金型
であり、同金型１は合成樹脂圧縮成形機に取付け
られ、上下一対あるが、同例では、そのいずれか
一方のみが図示されている。この金型１には、伝
熱媒体を通すための孔２が穿孔されている。この
孔２の一端に蒸気供給ライン３が接続され、同他
端に蒸気排出ライン４が接続されている。

前記蒸気供給ライン３は、蒸気圧力源５からス
トレーナ６を介して加熱蒸気を金型１に供給する
ものであり、この蒸気供給ライン３のストレーナ
６から金型１までの間に、圧力制御ライン７と入
口バイパスライン８とが並列的に介在されてい
る。圧力制御ライン７には、圧力制御弁９と圧力
計１０とが設けられ、入口バイパスライン８に
は、ON−OFF式の切替弁１１が設けられてい
る。

前記蒸気排出ライン４は、金型１に供給された
蒸気を大気中に放出するものであり、この蒸気排
出ライン４は、スチームトラツプ１２を介在した
通常排出ライン１３と、ON−OFF式切替弁１４
を介在した出口バイパスライン１５とに分岐して
いる。

前記金型１には、金型の温度を測定する金型温
度計１６が取付けられており、この温度計１６は
Ａ／Ｄ変換器１７を介して中央処理装置１８に電
気的に接続されている。前記入口及び出口バイパ
スライン８，１５の切替弁１１，１４は電磁弁か
ら成り、両切替弁１１，１４はＤ／０変換器１９
を介して中央処理装置１８に電気的に接続されて
いる。前記圧力制御ライン７の圧力計１０及び圧
力制御弁９は調節器２０を介して中央処理装置１
８に電気的に接続されている。

前記システム図において、金型１を急速加熱す
る場合は、第２図に示すタイムチヤートに基づい
て各切替弁１１，１４が制御される。

まず両切替弁１１，１４を共に「開」として全
ラインを連通させる。圧力源５からの蒸気はスト
レーナ６を通り、圧力制御ライン７及び入口バイ
パスライン８を通つてその全量が金型１に供給さ
れ、その後、出口バイパスライン１５及び通常排
出ライン１３を通つて大気開放される。出口バイ
パスライン１５を「開」くのは、金型１内、配管
内にあるドレンをすばやく放出して、金型１を急
速加熱するためである。

出口バイパスライン１５の切替弁１４は、タイ
マを用いてある設定時間後に、「閉」とし、金型
１内の蒸気を高圧にする。即ち、タイマは前記ド
レンの放出時間を設定するためのものである。そ
の後、金型温度を温度計１６で検出し、サブセツ
ト温度T₁になつた時点で入口バイパスライン８
の切替弁１１を「閉」として圧力制御ライン７の
蒸気圧による制御に入る。前記制御における中央
処理装置１８内のフローチヤートを第３図に示
す。

即ち、まず、予じめ金型１の使用温度を定め、
該温度を金型設定温度T₀として中央処理装置１
８に入力する。また、この金型設定温度T₀より
も少し低いサブセツト温度T₁を入力しておく。

次に、実際の金型１の温度Ｔを温度計１６で検
出し、この測定温度Ｔと前記設定温度T₀との差
T₀−Ｔを求め、この差T₀−Ｔが、所定の設定値
△Ｔよりも大きい場合は、起動時と認識し、タイ
マカウントを開始すると共に、切替弁１１，１４
を共に「開」とする。その後、出口バイパスライ
ン１５の切替弁１４は、タイマの所定カウントで
「閉」とされる。

次に、金型温度Ｔを検出し、この測定温度Ｔが
サブセツト温度T₁を超えたか否かを判断する。
金型測定温度Ｔがサブセツト温度T₁を超えると、
入口バイパスライン８の切替弁１１が「閉」じら
れる。

その後は、圧力制御ライン７と通常排出ライン
１３とによる蒸気圧コントロールが行なわれる。

尚、金型１の温度を直接測定できない場合は、
第１図の符号１６′で示すように、配管出口で金
型温度Ｔを検出してもよい。

また、前記金型測定温度Ｔと金型設定温度T₀
との差、T₀−Ｔが所定設定値△Ｔよりも小さい
場合は、蒸気圧コントロールが行なわれる。

前記蒸気圧コントロールの制御ブロツク線図及
び中央処理装置１８内のフローチヤートが、第４
図及び第５図に示されている。

即ち、中央処理装置１８において、予じめ設定
した金型設定温度T₀に対し、第６図に示す蒸気
圧線図を用いて蒸気圧P₀を求める。また、実際
の金型の温度Ｔを検出した後、設定温度との差
T₀−Ｔに、第６図の蒸気圧線図から求めた各設
定温度で傾きK_T（比例ゲイ）を掛けて、K_T（T₀−
Ｔ）として P₀＋K_T（T₀−Ｔ）を求める。この値を圧力制御
弁９の指令値として出力する。この操作を各サン
プリングタイム毎に行なう。圧力制御弁９では金
型１での蒸気圧を検出して圧力設定値に対して比
例−積分制御を行つて、金型の温度調整を行な
う。

前記本発明の温度調整方法によれば、運転開始
時の金型加熱時に、バイパスライン８，１５を用
いて高圧蒸気を用いることができ、十分な熱量を
金型１に供給できるため、金型加熱に要する時間
を短縮することができる。

尚、前記金型温度調整方法において、入口バイ
パスライン８の切替弁１１を「閉」とした後、蒸
気圧による制御に入る時、直ちに金型１の温度フ
イードバツクを行なうと、金型温度の変動が大き
くなり、不安定な系となる可能性があるため、第
７図に示す如く、金型設定温度T₀とサブセツト
温度T₁との間に、第２のサブセツト温度T₂を設
定し、サブセツト温度T₁からサブセツト温度T₂
までの間は、設定圧力を固定した蒸気圧力制御に
入り、サブセツト温度T2になつてから金型温度
をフイードバツクする前記蒸気圧制御に移行する
のがよい。

前記金型温度のフイードバツク回路を考慮せ
ず、設定蒸気圧を固定してオープンな系として蒸
気圧をコントロールするブロツク図が、第８図に
示されている。

第９〜１１図に示すものは、本発明の他の実施
例である。

前記第１図のシステムでは、金型１内の蒸気ラ
インが１つだけのため、金型１のキヤビテイ部２
１が、成形材料によつて局所的に冷却されても、
その部分だけを急速に加熱することができない。
金型１内で成形中によく冷却されるのは、金型キ
ヤビテイ部２１の表面であり、しかも、その部分
の温度調整が成形品の品質に大きな影響を及ぼす
ため、前記システムでは、良品質の成形品を製造
することが難しい。

そこで、金型キヤビテイ表面が冷却されても、
その部分だけを局所的に加熱することができ、金
型キヤビテイ表面温度を均一に保つようにしたの
が、この実施例である。

即ち、第９図に示すように、金型１の蒸気ライ
ンを１ライン２だけでなく、キヤビテイ表面のみ
を加熱できるライン２２を設ける。更に、蒸気圧
力制御ライン７にバイパスライン８を設け、切替
弁１１，２３を図示のように取付ける。金型１の
温度計測は２点以上とし、金型中央部およびキヤ
ビテイ表面の温度を検出する。

尚、この場合でも金型１から直接温度を検出で
きない場合は、第９図の符号１６′で示すよう配
管出口で温度を検出してもよい。

第１０，１１図に示すように、制御系は、中央
処理装置１８をCPU１，CPU２と２つ以上とし、
CPU１では前記第１乃至第８図と同じ蒸気圧に
よる温度調整を行ない、それとは別にCPU２な
どで局所的な温度計測を行つて、それに対応する
制御を行なう。キヤビテイ表面用のCPU２では、
キヤビテイ表面温度T_Sを計測し、それが、サブ
セツト温度T₁より小さければ、今まで切替弁２
３が「開」、切替弁１１が「閉」の状態から、切
替弁２３が「閉」切替弁１１が「開」となるよう
にして、キヤビテイ表面にだけ高圧蒸気が供給で
きるようにする。

尚、本発明は、前記実施例に限定されるもので
はない。

（発明の効果） 本発明によれば、圧力制御ラインに並列的にバ
イパスラインを設け、通常運転時は圧力制御ライ
ンにより蒸気圧を制御して金型の温調を行なうと
共に、急速加熱時はバイパスラインを用いて十分
な熱量を金型に供給できるため、急速加熱に要す
る時間を短縮することができ、作業能率の向上が
図られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すシステム
図、第２図は同タイムチヤート、第３図は同フロ
ーチヤート、第４図は圧力制御のブロツク線図、
第５図は圧力制御のフローチヤート、第６図は蒸
気圧線図、第７図は本発明の第２実施例を示すタ
イムチヤート、第８図は設定圧力を固定した蒸気
圧力制御ブロツク図、第９図は本発明の第３実施
例を示すシステム図、第１０図は同タイムチヤー
ト、第１１図は同フローチヤート、第１２図は従
来の蒸気量をコントロールするシステム図、第１
３図は従来方法における金型温度と時間との関係
を示すグラフ、第１４図は蒸気圧をコントロール
するシステム図である。 １……金型、３……供給ライン、７……圧力制
御ライン、８……バイパスライン、９……圧力制
御弁、１１……切替弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸気供給ラインを通じて金型内部に蒸気を供
   給し、該金型を加熱するものにおいて、 前記蒸気供給ラインに、供給蒸気の圧力を制御
   する圧力制御ラインと、供給蒸気の多量を流すこ
   とのできるバイパスラインとが並列的に設けら
   れ、 予じめ設定した金型設定温度と、実際に測定し
   た金型測定温度との差が、所定の設定値よりも大
   きい場合は、前記バイパスラインを通して蒸気を
   金型に供給し、前記温度差が前記設定値より小さ
   い場合は、前記圧力制御ラインを通して蒸気を金
   型に供給し、かつ、金型測定温度が金型設定温度
   になるよう圧力制御ラインの蒸気圧を制御するこ
   とを特徴とする蒸気による金型の温度調整方法。