JP2005329577A - 金型温度の調整装置および調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高温媒体と低温媒体の切換えタイミングを適正に調整して、成形サイクル時間を短縮する。
【解決手段】金型４，５の加熱時に、金型４，５の温度が所定の樹脂充填開始温度値ＴＨから加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨを減じた値ＴＨ−ΔＴＨまで上昇した時点で金型４，５への高温熱媒体の供給を停止し、金型４，５の冷却時に、金型４，５の温度が所定の型開き開始温度ＴＬに冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１を和した値ＴＬ＋ΔＴＬ１まで下降した時点で金型４，５への低温熱媒体の供給を停止する。また、成形工程における金型の実測温度変化を示す画像を表示する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、高温媒体と低温媒体の切換えタイミングを適正に調整して、成形サイクル時間を短縮するようにした金型温度調整装置および温度調整方法に関する。

射出成形機の射出工程において、金型の温度が低い状態にあると、該金型のキャビティ内に射出された溶融樹脂の表面が急速に固化する。この場合、成形品に対する金型のキャビティ面の転写が不十分になることから、成形品表面に、ひけ、ウエルド、シルバーと呼ばれる欠陥を生じることがある。
そこで、予め樹脂の熱変形温度以上の温度まで加熱した金型に溶融樹脂を充填することによって該溶融樹脂表面の固化を遅らせ、この樹脂の充填後、金型を樹脂の熱変形温度以下まで冷却してから型開きを行うという成形方法が提案されている。

このような成形方法を採用する場合には、成形工程サイクルを短くすることが望ましい。そこで、最近では、成形品の温度に基づいて成形のタイミングを制御する方式や、金型の温度を急速に上下させる方式が導入されるようになっている。

従来の成形機用の金型加熱冷却切換装置は、高温熱媒体用の加熱器、高温熱媒体用回収タンク、低温熱媒体用の冷却器、低温熱媒体用回収タンク、高温熱媒体と低温熱媒体をそれぞれ流通させる複数のポンプ、等を備えた構成を有する。
この金型加熱冷却切換装置では、金型に設けられた温調通路（熱媒体通路）に高温熱媒体を通すことによって該金型が加熱され、金型が樹脂充填に適した温度に達した時点で高温熱媒体の供給が止められる。金型のキャビティに溶融樹脂が充填されると、該金型に通す熱媒体が低温熱媒体に切換えられ、これによって金型が冷却される。そして、金型が型開に適する温度に達すると、低温熱媒体の供給が止められた後、型開きおよび成形品の取出しが実行され、ついで、型閉および金型の再加熱が実行される。

上記の金型加熱冷却切換装置においては、金型の温度を高温から低温に切換える際に、金型の温調通路に残っている高温熱媒体が該温調通路に新たに供給される低温熱媒体によって外方に押し出されて、高温熱媒体用の回収タンクに回収される。
また、金型の温度を低温から高温に切換えるときには、上記高温熱媒体回収タンクにおいて温調された高温の熱媒体が温調通路に供給され、これにより、該温調通路に残っている低温熱媒体が外方に押し出されて低温熱媒体回収タンクに回収される。（例えば、特許文献１参照）

特開平１０−３４６５７号公報

ところで、金型は熱容量が大きいので、熱変化の時定数が大きい。上述の特許文献１に記載の加熱冷却切換装置によれば、金型が設定温度に達するまでに長い時間を要するため、成形サイクルが長くなるという不具合が発生する。

このような不具合をなくすには、高温熱媒体の温度をより高く、また、低温熱媒体の温度をより低く設定して、金型の温度が設定温度に到達するまの時間を短縮すればよい。しかし、そのようにすると、いわゆる温度制御の行過ぎのために、金型の温度が目標温度に速やかに整定されなくなる。
また、金型の温度調整は、金型の重量、熱媒体の温度、流速、樹脂材料等を勘案して行う必要があるが、従来は試行錯誤と作業者の経験および勘に
頼って調整していたため、最適な調整を行うことが困難であった。

本発明は、このような問題点を解決するために提案されたものであり、高温熱媒体と低温熱媒体の切換えタイミングを適正に調整して、成形サイクル時間を短縮することができる金型温度調整装置および金型温度調整方法を提供することを目的としている。

本発明は、金型に設けられた熱媒体通路に所定温度の高温熱媒体と低温熱媒体とを選択的に流すことによって該金型の温度制御を行う金型温度調整装置であって、前記金型の温度を実測する金型温度計測手段と、前記金型の加熱時に、この金型の温度が所定の樹脂充填開始温度値ＴＨから加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨを減じた値ＴＨ−ΔＴＨまで上昇した時点で該金型への前記高温熱媒体の供給を停止し、前記金型の冷却時に、この金型の温度が所定の冷却完了型開き開始温度ＴＬに冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１を和した値ＴＬ＋ΔＴＬ１まで下降した時点で該金型への前記低温熱媒体の供給を停止する金型温度制御手段と、を備えている。
前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨは、前記金型の温度のオーバーシュートが抑制されるように前記高温熱媒体の供給停止時点を規定する予測上昇温度値であり、前記冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１は、前記金型の温度のアンダーシュートが抑制されるように前記低温熱媒体の供給停止時点を規定する予測下降温度値である。

前記金型温度制御手段は、前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨに相当する温度上昇の経過を、前記金型温度計測手段で前記金型の温度を実測することによって、もしくは、前記金型の温度が前記値ＴＨ−ΔＴＨから値ＴＨまで上昇するのに要すると予測される時間Ｓ１を計時手段で計時することによって認識し、冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１に相当する温度下降の経過を、前記金型温度計測手段で前記金型の温度を実測することによって、もしくは、前記金型の温度が前記値ＴＬ＋ΔＴＬから値ＴＬまで下降するのに要すると予測される時間Ｓ２を計時手段で計時することによって認識する。

前記金型温度制御手段は、前記金型の温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ２（＜ΔＴＬ１）まで下降した時点で前記金型に前記高温熱媒体の供給を開始し、前記金型の温度が値ＴＨまで上昇した時点で前記金型に前記低温熱媒体の供給を開始するように構成される。

前記金型温度制御手段は、前記金型の温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ２（＜ΔＴＬ１）まで下降する時点を、前記金型温度計測手段で前記値ＴＬ＋ΔＴＬ２を実測することによって、もしくは、前記金型の温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ１から値ＴＬ＋ΔＴＬ２まで降下するのに要すると予測される時間ＳＨを計時手段で計時することによって認識することができる。

前記高温熱媒体の温度、前記低温熱媒体の温度、前記樹脂充填開始温度ＴＨ、前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨ、前記冷却完了型開き開始温度ＴＬ、前記冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１、および高温熱媒体供給開始温度ΔＴＬ２をそれぞれ金型温度制御条件として設定する金型温度制御条件設定手段と、成形工程における前記金型温度制御条件を表示し、かつ、実成形工程における前記金型の実測温度変化を表示する表示手段と、
を更に備えることができる。

前記表示手段は、前記金型温度制御条件と前記実測温度変化とを同じ画面上で切換えて表示することが可能である。

前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨを、前記金型単体を加熱した際の該金型の温度変化の時定数に基づいて予測し、かつ、前記冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１を、前記金型単体を冷却した際の該金型の温度変化の時定数に基づいて予測する手段を更に備えることができる。

前記金型が射出成形機の金型である場合、この射出成形機を制御する成形機制御手段に設けられた射出成形条件設定・表示手段に、前記高温熱媒体の温度、前記低温熱媒体の温度、前記樹脂充填開始温度ＴＨ、前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨ、前記冷却完了型開き開始温度ＴＬ、前記冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１、および高温熱媒体供給開始温度ΔＴＬ２をそれぞれ金型温度制御条件として設定する温度制御条件設定手段を設け、前記温度制御条件設定手段で設定された前記金型温度制御条件を、前記射出成形条件設定・表示手段に表示させるとともに、実成形工程における前記金型の実測値を前記射出成形条件設定・表示手段に表示させるように構成することができる。

また、本発明は、金型に設けられた熱媒体通路に所定温度の高温熱媒体と低温熱媒体とを選択的に流すことによって該金型の温度制御を行う金型温度調整方法であって、前記金型の温度を実測するステップと、前記金型の加熱時に、この金型の温度が所定の樹脂充填開始温度値ＴＨから加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨを減じた値ＴＨ−ΔＴＨまで上昇した時点で該金型への前記高温熱媒体の供給を停止するステップと、前記金型の冷却時に、この金型の温度が所定の冷却完了型開き開始温度ＴＬに冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１を和した値ＴＬ＋ΔＴＬ１まで下降した時点で該金型への前記低温熱媒体の供給を停止するステップと、を含んでいる。
前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨは、前記金型の温度のオーバーシュートが抑制されるように前記高温熱媒体の供給停止時点を規定する予測上昇温度値であり、前記冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１は、前記金型の温度のアンダーシュートが抑制されるように前記低温熱媒体の供給停止時点を規定する予測下降温度値である。

前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨに相当する温度上昇の経過は、前記金型温度計測手段で前記金型の温度を実測することによって、もしくは、前記金型の温度が前記値ＴＨ−ΔＴＨから値ＴＨまで上昇するのに要すると予測される時間Ｓ１を計時手段で計時することによって認識することができ、冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１に相当する温度下降の経過は、前記金型温度計測手段で前記金型の温度を実測することによって、もしくは、前記金型の温度が前記値ＴＬ＋ΔＴＬ１から値ＴＬまで下降するのに要すると予測される時間Ｓ２を計時手段で計時することによって認識することができる。

前記時間Ｓ１は、前記金型単体を加熱した際の該金型の温度変化の時定数に基づいて予測することができ、前記時間Ｓ２は、前記金型単体を冷却した際の該金型の温度変化の時定数に基づいて予測することができる。

前記高温熱媒体の供給は、前記金型の温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ２（＜ΔＴＬ１）まで下降した時点で開始され、前記低温熱媒体の供給は、前記金型の温度が値ＴＨまで上昇した時点で開始される。

前記金型の温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ２（＜ΔＴＬ１）まで下降する時点は、前記金型温度計測手段で前記値ＴＬ＋ΔＴＬ２を実測することによって、もしくは、前記金型の温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ１から値ＴＬ＋ΔＴＬ２まで降下するのに要すると予測される時間ＳＨを計時手段で計時することによって認識することができる。

前記高温熱媒体の温度、前記低温熱媒体の温度、前記樹脂充填開始温度ＴＨ、前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨ、前記冷却完了型開き開始温度ＴＬ、前記冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１、および高温熱媒体供給開始温度ΔＴＬ２をそれぞれ金型温度制御条件として設定するステップと、成形工程における基準金型温度曲線上に前記金型温度制御条件を付記してなる第１の画像を表示手段に表示し、かつ、実成形工程における前記金型の実測温度変化を示す第２の画像を前記表示手段に表示するステップと、を更に含むことができる。

前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨは、前記金型単体を加熱した際の該金型の温度変化の時定数に基づいて予測され、前記冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１は、前記金型単体を冷却した際の該金型の温度変化の時定数に基づいて予測される。

本発明によれば、金型の加熱時に、この金型の温度が所定の樹脂充填開始温度値ＴＨから加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨを減じた値ＴＨ−ΔＴＨまで上昇した時点で該金型への前記高温熱媒体の供給が停止され、前記金型の冷却時に、この金型の温度が所定の冷却完了型開き開始温度ＴＬに冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１を和した値ＴＬ＋ΔＴＬ１まで下降した時点で該金型への前記低温熱媒体の供給が停止される。したがって、金型温度のオーバーシュートやアンダーシュートを生じることなく成形サイクル時間を短縮することができる。

また、本発明では、加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨが、金型単体を加熱した際の該金型の実測温度変化の時定数に基づいて予測され、前記冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１が、金型単体を冷却した際の該金型の実測温度変化の時定数に基づいて予測されるので、上記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨおよび冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１を最適に設定することができる。

さらに、本発明によれば、射出成形機を制御する成形機制御手段に設けられた射出成形条件設定・表示手段に、金型温度制御条件を設定する温度制御条件設定手段を設け、この温度制御条件設定手段で設定された前記金型温度制御条件と、実成形工程における前記金型の実測値とを上記射出成形条件設定・表示手段に表示させるようにしているので、金型制御装置に温度制御条件設定手段や表示手段を別途設ける必要がない。したがって、装置コストの低減を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明に係る金型温度調整装置および金型温度調整方法の第１の実施形態を説明する。なお、この実施の形態では、金型を加熱、冷却する熱媒体として水を使用しているが、油や水蒸気等の水以外の熱媒体を使用しても良い。
図１は第１の実施形態に係る射出成形機の要部と金型温度調整装置を示す模式図、図２はこの金型温度調整装置の温度調整制御系統を示すブロック図、図３は射出成形機の各作動工程に対する金型温度の設定値記入枠と実測値を示す画像の一例を示す図、図４は金型単体を加熱、冷却した場合の該金型の温度変化の実測波形を画像の一例を示す。

まず、図１を参照して射出成形機の型締装置２０と金型温度調整装置３０の構成について説明する。
型締装置２０は、基台１に固定支持された固定ダイプレート２と、この固定ダイプレート２と対向する可動ダイプレート３を備えている。可動ダイプレート３は、固定ダイプレート２に対して近接離反し得るように、基台１に敷設されたガイドレール１３にリニアベアリング１８を介して移動可能に支持されている。
可動ダイプレート３の移動には、例えば油圧駆動の油圧シリンダ１２が用いられる。固定ダイプレート２および可動ダイプレート３の各対向面には、固定金型４および可動金型５がそれぞれ取付けられている。したがって、油圧シリンダ１２による可動ダイプレート３の移動によって金型４，５が開閉される。

固定ダイプレート２は、複数の型締用油圧シリンダ２ａを内蔵している。なお、この油圧シリンダ２ａは、例えば、固定ダイプレート２の四隅に内蔵される。
上記各油圧シリンダ２ａ内に摺動可能に配設されたラム８には、片端部にねじ溝を有するタイバー９がそれぞれ直結されている。各タイバー９の片端部は、可動ダイプレート３を貫通し、該可動ダイプレート３の反金型側に設置された半割りナット１１に螺合している。したがって、各タイバー９は、可動ダイプレート３と一体移動することができる。

油圧切換弁１６は、上記型開閉用シリンダ１２、型締用シリンダ２ａ、射出スクリュ７等の駆動油圧を切換えるものであり、成形機制御装置１５から与えられる指令により制御される。この成形機制御装置１５は、タッチキー式の画像表示パネルを備えた設定表示手段１５ａを備えている。この設定表示手段１５ａでは、射出圧力等の成形機の成形条件が設定され、かつ、射出圧力等の実測値が波形等の形で画像表示される。

射出ユニット１０は、固定金型４と可動金型５の型締結合によって形成される金型キャビティ内に溶融樹脂を射出するものであり、射出シリンダ６と射出スクリュ７等により構成されている。射出シリンダ６は、射出動作時において固定金型４の樹脂入口に当接するノズルを備えている。射出スクリュ７は、溶融樹脂の射出のために図示していない駆動機構により前後進駆動され、また、樹脂の可塑化のために図示していない駆動機構により回転駆動される。

可動金型５は、上記キャビティ内の成形品が冷却固化した時点で固定金型４との型締結合が解かれる。その後、移動用油圧シリンダ１２の作動により可動金型５が固定金型４から離されて、成形品が取出される。可動金型５には、金型温度センサ６２が取付けられている。なお、金型温度センサ６２は、固定金型４に設けても良く、また、この固定金型４と可動金型５の双方に設けても良い。

次に、金型温度調整装置３０について説明する。
低温水タンク２３は、低温水を低設定温度に調整する図示していない低温水温度調整器を内蔵している。この低温水タンク２３の底部に取付けられた配管３１ａは、低温水ポンプ２６、低温水配管３１ｃ、開閉弁５２および供給配管３１ｄを介して金型４、５の熱媒体入口に連結されている。一方、低温水タンク２３の上部に取付けられた配管３１ｅは、開閉弁５５および戻り配管３５を介して金型４、５の熱媒体出口に連結されている。

低温水タンク２３に設けられた低温水温度センサ６３は、熱媒体である該タンク２３内の低温水の温度を検出する。この低温水温度センサ６３の出力は、タンク２３内の水の温度を上記低目標温度に維持するための制御、具体的には、上記タンク２３に設けられた上記低温水温度調整器を通る冷媒の量を制御するために使用される。

高温水タンク２４は、高温水を高設定温度に調整する図示していない高温水温度調整器を内蔵している。この高温水タンク２４の下部に設けられた配管４１は、途中に高温水循環用の高温水ポンプ２８が設置され、かつ、開閉弁５３を介して上記供給配管３１ｄに連結されている。一方、この高温水タンク２４の上部に設けられた配管４２は、開閉弁５４を介して上記戻り配管３５に連結されている。

高温水タンク２４には、該タンク２４内の高温水の温度を検出する高温水温度センサ６４が設けられている。この高温水温度センサ６４の出力は、タンク２４内の高温水の温度を上記高設定温度に維持するための制御、具体的には、上記タンク２４に設けられた高温水温度調整器を通る熱媒の量を制御するために使用される。

開閉弁５２、５５を閉じ、開閉弁５３、５４を開いた状態で高温水ポンプ２８を運転すると、金型４、５の熱媒体通路に高温水タンク２４からの高温水が流通するので、該金型４，５が加熱される。このとき、低温水ポンプ２６の運転を続ければ、低温水タンク２３から連結配管３１ｂに送り出された水が水圧調整弁６１で絞られた流路および管３７を通って該タンク２３に戻るので、配管３１ｂ内の水圧が所定の値まで上昇することになる。配管３１ｂは、配管３６を介して回収タンク２５の底部に連通し、この回収タンク２５の上部は、配管４４を介して高温水タンク２４に連通している。従って、上記配管３１ｂ内の水圧は、回収タンク２５を経て高温水タンク２４に伝えられ、その結果、該タンク２４内の高温水の飽和蒸気圧が高められて、該高温水の温度を１００度以上に調整保持することが可能になる。

開閉弁５３、５４を閉じて、高温水ポンプ２８の運転を停止すれば、高温水の還流が停止される。そこで、開閉弁５２、５５を開くことにより、低温水タンク２３からの低温水を金型４、５に還流して金型４、５を冷却することができる。

配管４４を介して高温水タンク２４と連結している前記縦円筒形の熱回収タンク２５は、金型４、５の熱媒体通路容積と、高温水供給配管４１の管内容積と、供給配管３１ｄの管内容積と、戻り配管３５における金型４、５の熱媒体出口から高温水戻り配管４２の連結部に至る区間３５ａの管内容積と、高温水戻配管４２の管内容積とを合計した容積よりもその容積が大きくなるように形成されている。したがって、この熱回収タンク２５は、高温水と低温水の混合を抑制する作用をなす。

上記構成の金型温度調整装置３０は、成形機制御装置１５と連携する金型温度制御装置３２によって制御される。図２においては、機械的に内蔵または隣接している各構成要素を集合して示し、また、配管（熱媒体配管および油圧配管）を２重線で、電気信号線を単線でそれぞれ示している。

図２において、金型温度制御装置３２は、制御処理ユニット（ＣＰＵ）と、設定値、実測値、表示画像データ等を記憶する記憶回路、および入出力回路を内蔵している。画像表示手段３３は、設定手段４６とともに作業者の手元近傍に設けられている。
画像表示手段３３は、図３に示すようなタッチキー式の画像表示パネルを備えている。この画像表示パネルの表示画像では、成形工程における金型温度の設定位置、タイマーの作動開始位置等をタッチキーで指定することができる。温度や時間の設定値は、前記設定手段４６に設けられたテンキーで入力される。

金型温度制御装置３２は、低温水温度センサ６３によって検出される低温水タンク２３内の水の温度を設定手段４６により設定された低設定温度（図３のＴＬＷ）と比較し、それらの温度の偏差がなくなるように、つまり、低温水タンク２３内の水の温度が低設定温度に維持されるように、低温水タンク２３に備えられた前記低温水温度調整器（熱交換器）に流す冷媒の流量を調整する。なお、冷媒の流量は、図示していない電磁バルブを制御することによって調整される。

同様に、金型温度制御装置３２は、高温水温度センサ６４によって検出される高温水タンク２４内の水の温度を設定手段４６により設定された高設定温度（図３のＴＨＷ）と比較し、それらの温度の偏差がなくなるように、つまり、高温水タンク２４内の水の温度が高設定温度に維持されるように、該高温水タンク２４に備えられた前記高温水温度調整器（熱交換器）に流す熱媒の流量を調整する。
なお、前記した水圧調整弁６１による水圧調整作用でタンク２４内の水蒸気の飽和温度を上げることにより、高温水を１００度以上の高目標温度に安定保持することが可能である。

成形機制御装置１５は、成形工程のプログラムに従って油圧切換弁１６を切換えて、射出成形機の各工程を受け持つそれぞれの油圧シリンダに作動油を送るとともに、樹脂の可塑化ために射出スクリュ７を回転駆動するモータを駆動する。

金型温度制御装置３２は、金型温度センサ６２によって検出される金型４、５の実温度と、各成形工程に対応する金型４、５の設定温度（設定手段４６によって設定される目標温度である）とを比較し、金型４、５の実温度がある成形工程に対応する設定温度に合致したときに成形機制御装置１５に次の成形工程への移動を指示するとともに、金型４、５に送る熱媒体の変更、または、加熱と冷却の変更タイミングを決めるタイマーのセットを金型温度調整装置３０に指示する。

以下、図１〜図４を参照して、射出成形機の成形工程とこれに連携する金型温度調整装置３０の作用について説明する。

溶融樹脂の充填に先立つ金型４、５の加熱や、上記樹脂の充填後の該金型４、５の冷却を行うためには、予め、高温水温度ＴＨＷ、低温水温度ＴＬＷ、金型加熱時のオーバーシュート温度補正値ΔＴＨ、金型冷却時のアンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１、充填工程を開始する際の金型温度ＴＨ、冷却完了時の金型温度ＴＬ、低温水の供給停止後、高温水の供給を開始する際の金型温度補正値ΔＴＬ２を設定手段４６により設定する。

ところで、金型４、５のような熱容量の大きな物体は熱伝達速度が遅い。このため、金型４、５の温度が設定温度に達した時点で熱媒体の送りを止めても、さらに温度が変化する現象が発生する。すなわち、加熱時には、熱媒体の送り停止後に金型４，５の温度が設定温度を越える現象（オーバーシュート）を生じ、冷却時には、熱媒体の送り停止後に金型４，５の温度が設定温度を下回るという現象（アンダーシュート）を生じる。上記オーバーシュート温度およびアンダーシュート温度は、上記熱媒体の送り停止後における上記金型４，５の上昇温度および下降温度をそれぞれ意味している。

上記高温水温度ＴＨＷ、低温水温度ＴＬＷ等の設定に際しては、画像表示パネル３３の画面（図３）においてＴＨＷ、TLW等と表示された矩形枠をタッチした後、その枠内に前記設定手段４６に設けられたテンキーによって具体的な数値を入力する。

上記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨは、金型４、５の温度のオーバーシュートが抑制されるように前記高温熱媒体の供給停止時点を規定する予測上昇温度値であり、また、上記冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１は、前記金型の温度のアンダーシュートが抑制されるように前記低温熱媒体の供給停止時点を規定する予測下降温度値である。
この加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨと、冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１は、以下のような方法を用いて予測することができる。

すなわち、樹脂を充填しない状態（ドライサイクル）で金型４、５を加熱、冷却して、該金型４、５の温度変化の時定数を実測する。この時定数は、金型４、５の熱容量に対応し、この時定数が大きいほど上記オーバーシュートおよびアンダーシュートが顕著になる。そこで、この時定数に基づいて、上記オーバーシュート温度補正値（ΔＴＨ）およびアンダーシュート温度補正値（ΔＴＬ１）を予測設定する。

画像表示手段３３は、金型単体で加熱、冷却（ドライサイクル）した場合の金型温度変化の実測波形を画像表示パネルの画面に画像として表示することができる。
サンプル金型を用い、１４５℃の高温水と２２℃の低温水とを使用してドライサイクルにより金型の温度を上昇、下降させた場合、画像表示パネルには該温度の測定結果が図４に例示するように画像表示される。
射出開始時の金型温度を１２０℃としてその付近の時間に対する温度変化を見ると、５秒間で１５℃の温度上昇が見られ、冷却終了温度７０℃付近では約１０秒間で２０℃の温度下降が見られる。そこで、金型温度制御装置３２は、この金型温度の変化と上下降時間とに基づいて上記時定数を算出し、この時定数から上記オーバーシュート温度補正値（ΔＴＨ）およびアンダーシュート温度補正値（ΔＴＬ１）を予測する。

金型加熱時の動作：
金型温度制御装置３２は、全開閉弁５２〜５５を閉じた状態で、高温水温度ＴＨＷ、低温水温度ＴＬＷがそれぞれ設定温度に到達しているか否かを判断し、設定温度に到達していることが確認された時点で開閉弁５３、５４を開くとともに、高温水ポンプ２８の運転を開始する。これにより、金型４、５に高温水が供給される。
その後、金型温度がＴＨ−ΔＴＨ（図３参照）に到達したことを金型温度制御装置３２のＣＰＵが判断すると、このＣＰＵからの指令に基づいて開閉弁５３、５４が閉じられるとともに高温水ポンプ２８が停止され、その結果、金型への高温水の供給が停止される。

樹脂充填と金型冷却時の動作：
射出ユニット１０は、溶融樹脂を射出シリンダ６の先端に貯溜した状態で待機している。金型温度が値ＴＨ−ΔＴＨからオーバーシュート温度補正値ΔＴＨだけ上昇して値ＴＨ、つまり、樹脂充填開始温度値ＴＨに達すると、金型温度制御装置３２から成形機制御装置１５へスクリュ作動指令信号が送られる。これにより、射出スクリュ７が前進作動されて、金型キャビティ内に樹脂を充填する充填工程が開始される。

ところで、金型４、５の温度が値ＴＨまで上昇したことは前記金型温度センサ６２の出力に基づいて知ることができる。しかし、金型４、５の温度が値ＴＨ−ΔＴＨから値ＴＨまで上昇する時間Ｓ１は、前記ドライサイクルで実測される時定数から予測することが可能である。そこで、金型温度が値ＴＨ−ΔＴＨに到達した時点から時間Ｓ１を計時することによって、金型温度が値ＴＨに到達する時点を認識するようにしても良い。この場合、上記時間Ｓ１は、前記タイマーによって計時することができる。

金型キャビティ内への樹脂の充填が開始されると同時に、金型温度制御装置３２によって開閉弁５２が開かれる。これにより、低温水が金型４、５へ供給されるので、該金型４、５内の熱媒体通路に貯溜していた高温水が排出されて、低温水に置換えられる。金型温度制御装置３２は、この低温水への置換えが終了した後（開閉弁５２が開かれた時点から図３に示す設定時間ＳＲが経過した後）、開閉弁５５を開くとともに、高温水配管４２に設けられた開閉弁５４を閉じる。これにより、金型に低温水が循環供給されるので、金型の冷却工程が進められる。
上記時間ＳＲは、前記ドライサイクルで実測される時定数から予測することが可能である。そこで、金型４、５内の熱媒体通路の低温水への置換えが終了する時点は、上記時間ＳＲを前記タイマーで計時することによって認識することができる。

金型への熱媒体の切換えと型開の動作：
金型温度制御装置３２は、金型温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ１に到達したとき、開閉弁５２、５５を閉じて低温水の金型への供給を停止し、かつ、金型温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ２に到達した後（または、低温熱媒体の供給停止時点から図３に示す設定時間ＳＨが経過した後）、開閉弁５３を開く。これにより、高温水が金型４、５へ供給されるので、該金型内の熱媒体通路に貯溜していた低温水が排出されて、高温水に置換えられる。

ところで、金型４、５の温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ２に到達したことは前記金型温度センサ６２の出力に基づいて知ることができる。しかし、金型４、５の温度が値ΔＴＬ１から値ＴＬ＋ΔＴＬ２まで下降する時間ＳＨは、前記ドライサイクルで実測される時定数から予測することが可能である。そこで、金型温度が値ΔＴＬ１に到達した時点から時間ＳＨを計時することによって、金型温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ２に到達する時点を認識するようにしても良い。この場合、上記時間ＳＨは、前記タイマーによって計時することができる。

金型温度が値ＴＬ、つまり、冷却完了型開き開始温度値ＴＬまで下降すると、金型温度制御装置３２から成形機制御装置１５へ型開指令信号が送られ、その結果、型４、５が開かれて成形品が取出される。その後、型４，５は閉じられ、その状態で待機する。
なお、金型４、５の温度が値ＴＬまで下降したことは前記金型温度センサ６２の出力に基づいて知ることができる。しかし、金型温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ１からＴＬまで低下する時間Ｓ２は、前記ドライサイクルで実測される時定数から予測することが可能である。そこで、金型温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ１に到達した時点から上記時間Ｓ２を計時することによって、金型温度が値ＴＬに到達する時点を認識するようにしても良い。この場合、時間Ｓ２は前記タイマーによって計時することができる。

金型再加熱動作：
前記したように、開閉弁５３を開いて金型内の熱媒体通路に貯溜していた低温水を高温水により排出する。そして、高温水が低温水に置換わった時点で、開閉弁５４を開くとともに、低温水配管３５の開閉弁５５を閉じる。これにより、高温水の循環供給が続行されて、金型の再加熱工程が進められる。
なお、高温水が低温水に置換わる時点は、前記ドライサイクルで実測される時定数から予測することが可能である。そこで、開閉弁５３が開かれてから上記予測時間を前記タイマーで計時することによって上記高温水の置換え完了時点を認識することができる。

金型温度制御装置３２は、以上の工程における金型温度の実測値を、成形工程の１サイクル毎に、図３の画面の下側部位に表示する。オペレータは、その表示画面に基づいて、射出成形機による樹脂の成形条件が最適となり、かつ、成形サイクルが最短になるように、上記高温水温度（ＴＨＷ）、低温水温度（ＴＬＷ）、加熱オーバーシュート温度補正値（ΔＴＨ）、冷却アンダーシュート温度補正値（ΔＴＬ１）、および金型温度補正値（ΔＴＬ２）の設定値を修正する。

画像表示手段３３は、図３の画像表示パネルにおける上部側の画像と下部側の画像とを同じ画面上で切換えて表示することができるように構成しても良い。このようにすれば、画像表示手段３３の小型化と低廉化を図ることができる。

上記実施の形態によれば、上記高温水温度（ＴＨＷ）、低温水温度（ＴＬＷ）、加熱オーバーシュート温度補正値（ΔＴＨ）、冷却アンダーシュート温度補正値（ΔＴＬ１）を適宜に設定することによって、成形サイクルを最短にすることができる。また、画像表示手段３３の表示パネルにおいて、成形機の各成形工程に対する金型温度の設定値と実測値とを比較することができるので、最適な金型温度の変化パターンを容易に設定することができる。

次に、図５および図６を参照して、本発明に係る金型温度調整装置および金型温度調整方法の第２の実施形態を説明する。
この第２の実施形態では、図１、図２に示す画像表示手段３３および設定手段４６を省略し、これらの機能を成形機制御装置１５の設定表示手段１５ａに持たせるようにしている。すなわち、設定表示手段１５ａは、図３に示すようなタッチキー式の画像表示パネルを備え、タッチキー等の操作で第１の表示モードが設定された場合に、この図３に示す画像が表示される。この場合、前記したように成形工程における金型温度の設定位置、タイマーの作動開始位置等をタッチキーで指定することができ、かつ、その指定された位置に対応する温度や時間の設定値を図示していないテンキーで入力することができる。

この画像表示パネルに表示された金型温度制御条件の設定値は、成形機制御装置１５から金型温度制御装置３２に転送され、これにより、前記の金型温度の制御が実行される。そして、金型温度の実測値が金型温度制御装置３２から成形機制御装置１５に転送されて、図３の下段に例示したようにその実測値が画像表示パネルに表示される。

一方、タッチキー等の操作で第２の表示モードが設定された場合には、画像表示パネルに成形条件を設定するための画像が表示される。この場合、射出圧力、射出速度、保圧速度等の成形条件の設定位置をタッチキーで指定することができ、かつ、その指定された位置に対応する設定値をテンキーで入力することができる。
成形機制御装置１５は、上記画像表示パネルに表示された設定値に基づいて、前記型開閉用シリンダ１２、型締用シリンダ２ａ、射出スクリュ７等の駆動油圧を制御し、また、射出圧力等の実測値を画像表示パネルに表示させる。

このように第２の実施の形態によれば、上記第１の表示モードを選択することによって、金型温度制御条件の設定値および金型温度の実測値を表示することができ、また、上記第２の表示モードを選択することによって、成形条件の設定値および射出圧力、射出速度等の実測値を表示することができるので、オペレータの作業性の向上を図ることができる。また、金型温度制御装置３２に画像表示手段や設定手段を設けなくても良いので、装置コストの低減を図ることができる。

第１の実施形態に係る射出成形機の要部と金型温度調整装置を示す模式図である。 第１の実施形態に係る金型温度調整装置の温度調整制御系統を示すブロック図である。 射出成形機の各作動工程に対する金型温度の設定値記入枠と実測値を示す画像の一例を示す図である。 金型単体で加熱、冷却した金型の温度変化の実測波形を示す画像の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る射出成形機の要部と金型温度調整装置を示す模式図である。 第１の実施形態に係る金型温度調整装置の温度調整制御系統を示すブロック図である。

符号の説明

４ 固定金型
５ 可動金型
１０ 射出ユニット
１５ 成形機制御装置
１５a 設定表示手段
２０ 型締装置
２３ 低温水タンク
２４ 高温水タンク
２５ 回収タンク
２６ 低温水ポンプ
２８ 高温水ポンプ
３２ 金型温度制御装置
３３ 画像表示手段
５２、５３、５５ 開閉弁
６１ 水圧調整弁
６２ 金型温度センサ
６３ 低温水温度センサ
６４ 高温水温度センサ

Claims (15)

1. 金型に設けられた熱媒体通路に所定温度の高温熱媒体と低温熱媒体とを選択的に流すことによって該金型の温度制御を行う金型温度調整装置であって、
   前記金型の温度を実測する金型温度計測手段と、
   前記金型の加熱時に、この金型の温度が所定の樹脂充填開始温度値ＴＨから加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨを減じた値ＴＨ−ΔＴＨまで上昇した時点で該金型への前記高温熱媒体の供給を停止し、前記金型の冷却時に、この金型の温度が所定の冷却完了型開き開始温度ＴＬに冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１を和した値ＴＬ＋ΔＴＬ１まで下降した時点で該金型への前記低温熱媒体の供給を停止する金型温度制御手段と、を備え、
   前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨは、前記金型の温度のオーバーシュートが抑制されるように前記高温熱媒体の供給停止時点を規定する予測上昇温度値であり、前記冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１は、前記金型の温度のアンダーシュートが抑制されるように前記低温熱媒体の供給停止時点を規定する予測下降温度値であることを特徴とする金型温度の調整装置。
2. 前記金型温度制御手段は、前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨに相当する温度上昇の経過を、前記金型温度計測手段で前記金型の温度を実測することによって、もしくは、前記金型の温度が前記値ＴＨ−ΔＴＨから値ＴＨまで上昇するのに要すると予測される時間Ｓ１を計時手段で計時することによって認識し、冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１に相当する温度下降の経過を、前記金型温度計測手段で前記金型の温度を実測することによって、もしくは、前記金型の温度が前記値ＴＬ＋ΔＴＬ１から値ＴＬまで下降するのに要すると予測される時間Ｓ２を計時手段で計時することによって認識することを特徴とする請求項１に記載の金型温度の調整装置。
3. 前記金型温度制御手段は、前記金型の温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ２（＜ΔＴＬ１）まで下降した時点で前記金型に前記高温熱媒体の供給を開始し、前記金型の温度が値ＴＨまで上昇した時点で前記金型に前記低温熱媒体の供給を開始するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の金型温度調整装置。
4. 前記金型温度制御手段は、前記金型の温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ２（＜ΔＴＬ１）まで下降する時点を、前記金型温度計測手段で前記値ＴＬ＋ΔＴＬ２を実測することによって、もしくは、前記金型の温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ１から値ＴＬ＋ΔＴＬ２まで降下するのに要すると予測される時間ＳＨを計時手段で計時することによって認識することを特徴とする請求項３に記載の金型温度調整装置。
5. 前記高温熱媒体の温度、前記低温熱媒体の温度、前記樹脂充填開始温度ＴＨ、前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨ、前記冷却完了型開き開始温度ＴＬ、前記冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１、および高温熱媒体供給開始温度ΔＴＬ２をそれぞれ金型温度制御条件として設定する金型温度制御条件設定手段と、
   成形工程における前記金型温度制御条件を表示し、かつ、実成形工程における前記金型の実測温度変化を表示する表示手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の金型温度調整装置。
6. 前記表示手段は、前記金型温度制御条件と前記実測温度変化とを同じ画面上で切換えて表示することが可能であるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の金型温度調整装置。
7. 前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨを、前記金型単体を加熱した際の該金型の温度変化の時定数に基づいて予測し、かつ、前記冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１を、前記金型単体を冷却した際の該金型の温度変化の時定数に基づいて予測する手段を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の金型温度調整装置。
8. 前記金型が射出成形機の金型であり、この射出成形機を制御する成形機
   制御手段に設けられた射出成形条件設定・表示手段に、
   前記高温熱媒体の温度、前記低温熱媒体の温度、前記樹脂充填開始温度ＴＨ、前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨ、前記冷却完了型開き開始温度ＴＬ、前記冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１、および高温熱媒体供給開始温度ΔＴＬ２をそれぞれ金型温度制御条件として設定する温度制御条件設定手段を設け、
   前記温度制御条件設定手段で設定された前記金型温度制御条件を、前記射出成形条件設定・表示手段に表示させるとともに、実成形工程における前記金型の実測値を前記射出成形条件設定・表示手段に表示させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の金型温度調整装置。
9. 金型に設けられた熱媒体通路に所定温度の高温熱媒体と低温熱媒体とを選択的に流すことによって該金型の温度制御を行う金型温度調整方法であって、
   前記金型の温度を実測するステップと、
   前記金型の加熱時に、この金型の温度が所定の樹脂充填開始温度値ＴＨから加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨを減じた値ＴＨ−ΔＴＨまで上昇した時点で該金型への前記高温熱媒体の供給を停止するステップと、
   前記金型の冷却時に、この金型の温度が所定の冷却完了型開き開始温度ＴＬに冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１を和した値ＴＬ＋ΔＴＬ１まで下降した時点で該金型への前記低温熱媒体の供給を停止するステップと、を含み、
   前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨは、前記金型の温度のオーバーシュートが抑制されるように前記高温熱媒体の供給停止時点を規定する予測上昇温度値であり、前記冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１は、前記金型の温度のアンダーシュートが抑制されるように前記低温熱媒体の供給停止時点を規定する予測下降温度値であることを特徴とする金型温度の調整方法。
10. 前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨに相当する温度上昇の経過は、前記金型温度計測手段で、前記金型の温度を実測することによって、もしくは、前記金型の温度が前記値ＴＨ−ΔＴＨから値ＴＨまで上昇するのに要すると予測される時間Ｓ１を計時手段で計時することによって認識され、冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１に相当する温度下降の経過は、前記金型温度計測手段で前記金型の温度を実測することによって、もしくは、前記金型の温度が前記値ＴＬ＋ΔＴＬ１から値ＴＬまで下降するのに要すると予測される時間Ｓ２を計時手段で計時することによって認識されることを特徴とする請求項９に記載の金型温度の調整方法。
11. 前記時間Ｓ１は、前記金型単体を加熱した際の該金型の温度変化の時定数に基づいて予測され、前記時間Ｓ２は、前記金型単体を冷却した際の該金型の温度変化の時定数に基づいて予測されることを特徴とする請求項１０に記載の金型温度調整方法。
12. 前記高温熱媒体の供給は、前記金型の温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ２（＜ΔＴＬ１）まで下降した時点で開始され、前記低温熱媒体の供給は、前記金型の温度が値ＴＨまで上昇した時点で開始されることを特徴とする請求項１０に記載の金型温度調整方法。
13. 前記金型の温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ２（＜ΔＴＬ１）まで下降する時点は、前記金型温度計測手段で前記値ＴＬ＋ΔＴＬ２を実測することによって、もしくは、前記金型の温度が値ＴＬ＋ΔＴＬ１から値ＴＬ＋ΔＴＬ２まで降下するのに要すると予測される時間ＳＨを計時手段で計時することによって認識されることを特徴とする請求項１２に記載の金型温度調整方法。
14. 前記高温熱媒体の温度、前記低温熱媒体の温度、前記樹脂充填開始温度ＴＨ、前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨ、前記冷却完了型開き開始温度ＴＬ、前記冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１、および高温熱媒体供給開始温度ΔＴＬ２をそれぞれ金型温度制御条件として設定するステップと、
    成形工程における基準金型温度曲線上に前記金型温度制御条件を付記してなる第１の画像を表示手段に表示し、かつ、実成形工程における前記金型の実測温度変化を示す第２の画像を前記表示手段に表示するステップと、
    を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の金型温度調整方法。
15. 前記加熱オーバーシュート温度補正値ΔＴＨは、前記金型単体を加熱した際の該金型温度変化の時定数に基づいて予測され、前記冷却アンダーシュート温度補正値ΔＴＬ１は、前記金型単体を冷却した際の該金型温度変化の時定数に基づいて予測されることを特徴とする請求項９に記載の金型温度調整方法。

Images