JP2003159726A

JP2003159726A - バルブ温度制御装置

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Publication number: JP2003159726A
Application number: JP2001360058A
Authority: JP
Inventors: Fujio Murayama; 富士男村山; Yoshihiro Horikawa; 義広堀川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2003-06-03
Anticipated expiration: 2021-11-26
Also published as: JP3705189B2

Abstract

(57)【要約】【課題】予熱時のバルブヒーターの負荷を低減する。【解決手段】シースヒーター９、１０によって加熱さ
れ、溶融原料が供給されるマニホールド１にマニホール
ド温度センサ１３を設ける。マニホールド１に設けられ
るバルブ２のマニホールド１側の基部２ａには基部ヒー
ター１７と基部温度センサ１８とを設け、先端部２ｂに
は先端部ヒーター１９と先端部温度センサ２０とを設け
る。各センサの測定値に基づいて各ヒーター及びバルブ
２の動作を制御する制御装置２１を設ける。制御装置２
１を、マニホールド温度センサ１３の測定値が第一の基
準温度Ａ以上になると基部ヒーター１６の電源を投入
し、基部温度センサ１８の測定値が第二の基準温度Ｂ以
上になると先端部ヒーター１９の電源を投入し、先端部
ヒーター１９の測定値が第三の基準温度Ｃ以上になると
計時装置２２による計時を開始させて、基準時間Ｄを計
時後にバルブ２の開放操作を許容する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂等の
熱可塑性原料を溶融させて金型のキャビティ内に射出す
ることで所望の形状に成形する射出成形機において、金
型への溶融原料の射出を制御するバルブの温度制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機において、プランジャから金
型のキャビティ内への溶融原料の射出方式としては、プ
ランジャから金型までの間に、マニホールドヒーターに
よって加熱されるマニホールドを設けて、金型の直前ま
で常に原料を溶融させた状態としておくホットランナ方
式と呼ばれる方式がある。

【０００３】このマニホールドと金型との間にはバルブ
が設けられており、このバルブを開閉することでキャビ
ティ内への溶融原料の射出を制御している。これらマニ
ホールド及びバルブは、内部の原料を溶融状態に維持す
るためにそれぞれマニホールドヒーター、バルブヒータ
ーによって加熱されるようになっている。そして、射出
成形機を立ち上げて初回の射出成形動作を行う前には、
マニホールド及びバルブ内の原料を溶融させるために、
マニホールドヒーター、バルブヒーターによるマニホー
ルド及びバルブの予熱が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらマニホ
ールドヒーター、バルブヒーターの電源を同時に投入し
た場合、マニホールドの方がバルブに比べて体積が大き
く加熱に時間がかかるため、マニホールドが十分に加熱
されるまでの間、バルブヒーターによって加熱されてい
るバルブからマニホールドに熱が奪われることになる。
バルブヒーターはバルブの加熱に要求される程度の出力
しか有していないが、このようにバルブからマニホール
ドに熱が奪われることで、間接的にマニホールドの加熱
も行うことになり、常に最大出力で駆動されることとな
ってバルブヒーターには多大な負荷が加わってしまう。
このような使用を繰り返すことで、バルブヒーターの故
障を招くこととなる。また、予熱を開始してからマニホ
ールドが十分加熱されるまでの間、バルブ内の原料はバ
ルブ内に留まった状態でバルブヒーターによって加熱さ
れ続けているので、場合によってはバルブ内で原料が焼
けてしまう恐れがある。さらに、バルブは、マニホール
ドよりも先に所望の温度に達するので、バルブが所望の
温度に達してからマニホールドが十分加熱されるまでの
間は、バルブヒーターによって電力が浪費されているこ
ととなる。

【０００５】本発明は、このような背景の下になされた
もので、予熱時におけるバルブヒーターの負荷を低減す
ることができるバルブ温度制御装置を提供することを目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、こ
のような目的を達成するために、本発明は、以下の構成
を採用した。本発明にかかるバルブ温度制御装置は、ヒ
ーターによって加熱されてプランジャから溶融した原料
が射出されるマニホールドと金型との間に設けられて前
記マニホールドからの前記金型のキャビティ内への原料
の射出を制御するバルブの温度制御を行うバルブ温度制
御装置であって、前記マニホールドの温度を測定するマ
ニホールド温度センサと、前記バルブを加熱するバルブ
ヒーターと、前記マニホールド温度センサの測定値に基
づいて前記バルブヒーターの動作を制御する制御装置と
を有し、前記制御装置は、前記マニホールド温度センサ
の測定値が第一の基準温度Ａ以上になったことを条件と
して前記バルブヒーターの電源を投入することを特徴と
している。

【０００７】このように構成されるバルブ温度制御装置
は、射出成形機を立ち上げて初回の射出成形動作を行う
前のマニホールド及びバルブの予熱作業においてバルブ
の温度制御に用いられる。前記予熱作業においては、ま
ずマニホールドヒーターの電源が投入されてマニホール
ドの加熱が行われる。このマニホールドの温度はマニホ
ールド温度センサによって測定されており、制御装置
は、マニホールド温度センサの測定値に基づいてマニホ
ールドの温度が第一の基準温度Ａ以上に達したことを検
出すると、バルブヒーターの電源を投入する。これによ
って、マニホールドがある程度まで加熱された状態でバ
ルブの予熱作業が行われることとなる。

【０００８】ここで、バルブにおいて、基部はマニホー
ルドに接しているためにマニホールドによって熱を奪わ
れることによる温度低下が先端部よりも顕著となる。ま
た、先端部は金型へ溶融原料を射出するノズルをなすも
のであって基部よりも小径とされているので、基部より
も加熱による温度上昇が生じやすい。そこで、このバル
ブ温度制御装置において、バルブヒーターとして、バル
ブにおいてマニホールド側に位置する基部を加熱する基
部ヒーターと、バルブにおいて金型側に位置する先端部
を加熱する先端部ヒーターとを有し、バルブの基部の温
度を測定する基部温度センサと、バルブの先端部の温度
を測定する先端部温度センサとを有し、制御装置は、マ
ニホールド温度センサの測定値が第一の基準温度Ａ以上
になったことを条件として基部ヒーターの電源を投入
し、基部温度センサの測定値が第二の基準温度Ｂ以上に
なったことを条件として先端部ヒーターの電源を投入す
る構成としてもよい。

【０００９】この場合には、射出成形を行う前のマニホ
ールド及びバルブの予熱作業において、制御装置は、マ
ニホールドの温度が第一の基準温度Ａ以上に達したこと
を検出すると、基部ヒーターの電源を投入するので、バ
ルブの基部の加熱が行われる。そして、基部の温度は基
部温度センサによって測定されており、制御装置は、基
部温度センサの測定値に基づいて基部の温度が第二の基
準温度Ｂ以上になったことを検出すると、先端部ヒータ
ーの電源を投入するので、先端部の加熱が開始される。
これによって、マニホールドがある程度まで加熱された
状態でバルブの基部の予熱が行われ、バルブの基部があ
る程度まで加熱された状態でバルブの先端部の予熱が行
われることとなる。

【００１０】ここで、予熱によりマニホールド及びバル
ブが所望の温度まで達した直後は、まだこれらの内部に
ある溶融原料全体が均一な温度に加熱されていない場合
がある。このように溶融原料の温度にむらがある状態
で、または溶融原料の一部が所望の温度まで達していな
い状態でキャビティ内への溶融原料の射出を行うと、製
品に不良が生じてしまう。そこで、このバルブ温度制御
装置において、制御装置によって動作を制御されて基準
時間Ｄを計時する計時装置を設けて、制御装置が、全て
のヒーターの電源が投入されて全ての温度センサの測定
値が各基準温度以上になってから計時装置による計時を
開始させて、基準時間Ｄが経過したことを信号として受
けるまではバルブの開放動作を規制する構成としてもよ
い。この場合には、マニホールド及びバルブが所望の温
度に加熱されてから、マニホールド及びバルブ内の溶融
原料全体が所望の温度になるのに要する基準時間Ｄが経
過するまではバルブを開くことができないので、溶融原
料全体が所望の温度になっていない状態で誤操作等によ
ってキャビティ内へ溶融原料の射出が行われてしまうこ
とがない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるバルブ温度
調整装置の一実施形態について、図１及び図２を用いて
説明する。図１は、本実施形態にかかるバルブ温度調整
装置の構成を示す縦断面図、図２は本実施形態にかかる
バルブ温度調整装置の動作を示すフローチャートであ
る。まず、本実施の形態によるバルブ温度調整装置が設
けられる射出成形機の構成について説明する。ここで、
この射出成形機は、原料として熱可塑性樹脂を用いるも
のに限らず、低融点金属等の他の熱可塑性材料を射出成
形するものであってもよい。この射出成形機は、図示せ
ぬプランジャによって溶融した原料が供給されるマニホ
ールド１と、マニホールド１を介して溶融原料をキャビ
ティ内に射出される金型（図示せず）とを有しており、
マニホールド１と金型との間には、マニホールド１から
の金型のキャビティ内への原料の射出を制御するバルブ
２が設けられている。

【００１２】マニホールド１は、略平板形状をなし、そ
の内部には、プランジャが接続されるスプルーブッシュ
から延びるスプルーから分岐するランナー６が形成され
ている。そして、ランナー６の最終分岐路は、マニホー
ルド１の下端に開口しており、この開口端にバルブ２が
設けられている。

【００１３】マニホールド１の上面及び下面には、ラン
ナー６に沿うように溝７、８がそれぞれ形成されてお
り、各溝７、８の底部には、シースヒーター９、１０
（マニホールドヒーター）がそれぞれ収容され、さらに
各溝７、８には断熱材としてのサーモセメント１１、１
２がそれぞれ充填されている。また、マニホールド１に
は、その温度を測定するためのマニホールド温度センサ
１３が設けられている。本実施の形態では、シースヒー
ター９、１０の出力を８００Ｗとしている。

【００１４】前記バルブ２は、一端をマニホールド１に
結合される比較的大径の円筒状の基部２ａと、基部２ａ
の金型側に基部２ａと同軸にして設けられる比較的小径
の円筒状の先端部２ｂとを有しており、これら基部２ａ
及び先端部２ｂ内には、先端部２ｂの先端側の開口を閉
塞するバルブピン１６が、バルブ２の軸線方向に沿って
移動可能にして挿通されている。バルブ２は、図示せぬ
駆動装置によってバルブピン１６をバルブ２の軸線方向
に移動させることで、バルブピン１６の先端１６ａによ
る先端部２ｂの開口の閉塞、開放が制御されるものであ
る。

【００１５】基部２ａの外周には、バンドヒーターから
なる基部ヒーター１７と、基部温度センサ１８とが設け
られている。また、先端部２ｂの外周には、先端部ヒー
ター１９及び先端部温度センサ２０が埋め込まれてい
る。本実施の形態では、基部ヒーター１７の出力を３５
０Ｗ、先端部ヒーター１９の出力を３００Ｗとしてい
る。ここで、本実施の形態では、前記マニホールド温度
センサ１３、基部温度センサ１８、先端部温度センサ２
０を、熱電対によって構成しているが、これに限らず他
の任意の構成としてもよい。

【００１６】シースヒーター９、１０、基部ヒーター１
７、先端部ヒーター１９、並びにマニホールド温度セン
サ１３、基部温度センサ１８、先端部温度センサ２０
は、制御装置２１に接続されており、シースヒーター
９、１０、基部ヒーター１７、及び先端部ヒーター１９
は、制御装置２１によってその動作を制御されるように
なっている。

【００１７】制御装置２１は、シースヒーター９、１
０、基部ヒーター１７、先端部ヒーター１９、及びバル
ブピン１６を駆動する駆動装置の動作を制御するもので
ある。また、制御装置２１は、基準時間Ｄを計時するタ
イマー等の計時装置２２と接続されている。本実施形態
にかかるバルブ温度制御装置２３は、前記のマニホール
ド温度センサ１３、基部ヒーター１７、基部温度センサ
１８、先端部ヒーター１９、先端部温度センサ２０、制
御装置２１及び計時装置２２とによって構成されてい
る。

【００１８】このように構成されるバルブ温度制御装置
２３を用いた射出成形機の予熱作業について、図２のフ
ローチャートを用いて説明する。ここで、初期状態で
は、シースヒーター９、１０、基部ヒーター１７、先端
部ヒーター１９の電源はＯＦＦとされており、バルブ２
のバルブピン１６は、先端部２ｂの開口を閉塞する位置
にあってバルブ２が閉じられている。本実施の形態で
は、射出成形に用いる熱可塑性原料として、熱可塑性樹
脂（融点１６０°Ｃ〜３４０°Ｃ）を用いている。バル
ブ温度制御装置２３を作動させると、まず、制御装置２
１によってシースヒーター９、１０の電源が投入される
（ステップＳ１）。

【００１９】そして、制御装置２１は、シースヒーター
９、１０によってマニホールド１が加熱されて、マニホ
ールド温度センサ１３の測定値が第一の基準温度Ａ以上
になったことを検出すると（ステップＳ２）、これに基
づいて基部ヒーター１７の電源を投入する（ステップＳ
３）。本実施の形態では、第一の基準温度Ａは、２００
°Ｃから４００°Ｃの範囲内とされている。これによ
り、基部ヒーター１７は、マニホールド１がある程度予
熱された状態でバルブ２の基部２ａの加熱を開始するこ
とになり、基部ヒーター１７の熱がマニホールド１に逃
げにくくなる。

【００２０】続いて、制御装置２１は、基部ヒーター１
７によってバルブ２の基部２ａが加熱されて、基部温度
センサ１８の測定値が第二の基準温度Ｂ以上になったこ
とを検出すると（ステップＳ４）、これに基づいて先端
部ヒーター１９の電源を投入する（ステップＳ５）。本
実施の形態では、第二の基準温度Ｂは、２００°Ｃから
４００°Ｃの範囲内とされている。これにより、先端部
ヒーター１９は、バルブ２の基部２ａがある程度予熱さ
れた状態で先端部２ｂの加熱を行うことになり、バルブ
２において基部２ａ内の原料が加熱される時間よりも先
端部２ｂ内の原料が加熱される時間が短くなる。

【００２１】さらに、制御装置２１は、先端部ヒーター
１９の測定値が第三の基準温度Ｃ以上になったことを検
出すると（ステップＳ６）、これに基づいて計時装置２
２による計時を開始させる（ステップＳ７）。本実施の
形態では、第三の基準温度Ｃは、２００°Ｃから４００
°Ｃの範囲内とされている。これにより、マニホールド
１及びバルブ２内の溶融原料がさらに加熱されて、全体
が射出成形に適した温度以上の均一の温度に加熱され
る。ここで、本実施の形態では、基準時間Ｄを５分に設
定している。そして、制御装置２１は、計時装置２２が
基準時間Ｄを計時したことを検出すると（ステップＳ
８）、バルブピン１６を駆動する駆動装置の動作を許容
し、これによって以降はバルブ２の開放操作が許容され
る（ステップＳ９）。このようにしてマニホールド１、
バルブ２、及びこれらの内部にある溶融原料が所望の温
度に予熱されたのちに、射出成形動作が可能となる。

【００２２】以上説明したように、本実施形態にかかる
バルブ温度制御装置２３によれば、射出成形機を立ち上
げて初回の射出成形動作を行う前のマニホールド１及び
バルブ２の予熱作業において、まずシースヒーター９、
１０によってマニホールド１が加熱されてその温度が第
一の基準温度Ａ以上に達したのちにバルブ２の予熱作業
が行われることとなるので、バルブ２の熱がマニホール
ド１に奪われずに済み、バルブヒーターである基部ヒー
ター１７、先端部ヒーター１９の負荷を低減することが
できる。そして、予熱作業の際に、バルブ２が加熱され
る時間を最小限にすることができるので、バルブ２内の
溶融原料の焼けを防止することができ、また基部ヒータ
ー１７、先端部ヒーター１９による電力の消費量を低減
することができる。

【００２３】さらに、バルブ２の予熱を行う際に、マニ
ホールド１に熱を奪われやすい基部２ａの予熱を、基部
２ａよりも加熱による温度上昇が生じやすい先端部２ｂ
の予熱よりも先に行って、基部２ａの温度が第二の基準
温度Ｂ以上になったことをもって先端部２ｂの加熱が行
われるので、先端部２ｂが加熱される時間を最小限にし
て、先端部２ｂ内の溶融原料の焼けを防止することがで
きる。

【００２４】また、このバルブ温度制御装置２３では、
全てのヒーターの電源が投入されて全ての温度センサの
測定値が各基準温度以上になってから、計時装置２２よ
り基準時間Ｄが経過したことを信号として受けるまでは
バルブの開放動作を規制する構成としており、マニホー
ルド１及びバルブ２が所望の温度に加熱されてからこれ
らの内部の溶融原料全体が所望の温度になるのに要する
基準時間Ｄが経過するまではバルブ２を開くことができ
ないので、溶融原料全体が所望の温度になっていない状
態で誤操作等によってキャビティ内への溶融原料の射出
が行われることが防止されて、誤操作等によって不良品
が製造されてしまうことがなくなる。

【００２５】ここで、上記実施の形態では、制御装置２
１には計時装置２２を接続した例を示したが、全ての温
度センサの測定値が各基準温度以上となった直後でもマ
ニホールド１及びバルブ２内の溶融原料の温度むら等が
許容範囲内にある場合には、必ずしも計時装置２２を設
けなくてもよい。また、上記実施の形態では、バルブ２
の基部２ａには基部ヒーター１７及び基部温度センサ１
８を、また先端部２ｂには先端部ヒーター１９及び先端
部温度センサ２０を設けた例を示したが、これに限られ
ることなく、基部ヒーター１７及び基部温度センサ１８
のみを設けた構成としてもよく、さらに計時装置２２を
設けない場合には、基部ヒーター１７のみを設けた構成
としてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるバ
ルブ温度制御装置によれば、射出成形機を立ち上げて初
回の射出成形動作を行う前のマニホールド及びバルブの
予熱作業において、まずマニホールドヒーターによる加
熱によってマニホールドの温度が第一の基準温度Ａ以上
に達したのちにバルブの予熱作業が行われることとな
る。このようにマニホールドが十分に加熱された状態で
バルブの加熱が行われることで、バルブの熱がマニホー
ルドに奪われずに済むので、バルブヒーターの負荷を低
減することができる。そして、予熱作業の際に、バルブ
が加熱される時間を最小限にすることができるので、バ
ルブ内の溶融原料の焼けを防止することができ、またバ
ルブヒーターによる電力の消費量を低減することができ
る。

【００２７】ここで、バルブの予熱を行う際に、マニホ
ールドに熱を奪われやすい基部の予熱を、基部よりも加
熱による温度上昇が生じやすい先端部の予熱よりも先に
行って、基部の温度が第二の基準温度Ｂ以上になったこ
とをもって先端部の加熱が行われる構成とすることで、
先端部が加熱される時間を最小限にして、先端部内の溶
融原料の焼けを防止することができる。

【００２８】そこで、このバルブ温度制御装置を、全て
のヒーターの電源が投入されて全ての温度センサの測定
値が各基準温度以上になってから計時装置による計時を
開始させて、基準時間Ｄが経過したことを信号として受
けるまではバルブの開放動作を規制する構成とすること
で、マニホールド及びバルブが所望の温度に加熱されて
からマニホールド及びバルブ内の溶融原料全体が所望の
温度になるのに要する基準時間Ｄが経過するまではバル
ブを開くことができない。これにより、溶融原料全体が
所望の温度になっていない状態で誤操作等によってキャ
ビティ内への溶融原料の射出が行われることが防止され
て、誤操作等によって不良品が製造されてしまうことが
なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかるバルブ温度調整
装置の構成を示す縦断面図である。

【図２】本実施形態にかかるバルブ温度調整装置の動
作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１マニホールド２バルブ２ａ基部２ｂ先端
部９、１０シースヒーター１３マニ
ホールド温度センサ１７基部ヒーター（バルブヒーター）１８基部
温度センサ１９先端部ヒーター（バルブヒーター）２０先端
部温度センサ２１制御装置２２計時
装置２３バルブ温度制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F202 AK01 AP05 AR06 CA11 CK03 CK07 CN01 CN18 4F206 AK01 AP054 AR064 JA07 JL02 JM04 JN14 JN43 JP13 JP18 JQ81

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒーターによって加熱されてプランジャ
から溶融した原料が供給されるマニホールドと金型との
間に設けられて前記マニホールドからの前記金型のキャ
ビティ内への原料の射出を制御するバルブの温度制御を
行うバルブ温度制御装置であって、前記マニホールドの温度を測定するマニホールド温度セ
ンサと、前記バルブを加熱するバルブヒーターと、前記マニホールド温度センサの測定値に基づいて前記バ
ルブヒーターの動作を制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記マニホールド温度センサの測定値
が第一の基準温度Ａ以上になったことを条件として前記
バルブヒーターの電源を投入することを特徴とするバル
ブ温度制御装置。
【請求項２】前記バルブヒーターとして、前記バルブ
においてマニホールド側に位置する基部を加熱する基部
ヒーターと、前記バルブにおいて前記金型側に位置する
先端部を加熱する先端部ヒーターとを有し、前記バルブの基部の温度を測定する基部温度センサと、前記バルブの先端部の温度を測定する先端部温度センサ
とを有し、前記制御装置は、前記マニホールド温度センサの測定値
が第一の基準温度Ａ以上になったことを条件として前記
基部ヒーターの電源を投入し、前記基部温度センサの測定値が第二の基準温度Ｂ以上に
なったことを条件として前記先端部ヒーターの電源を投
入することを特徴とする請求項１記載のバルブ温度制御
装置。
【請求項３】前記制御装置によって動作を制御されて
基準時間Ｄを計時する計時装置を有し、前記制御装置は、前記全てのヒーターの電源が投入され
て前記全ての温度センサの測定値がそれぞれ予め設定さ
れた基準温度以上になってから前記計時装置による計時
を開始させて、前記基準時間Ｄが経過したことを信号と
して受けるまでは前記バルブの開放動作を規制すること
を特徴とする請求項１または２に記載のバルブ温度制御
装置。