JP2008074046A - 媒体式金型温度調節機 - Google Patents

Abstract

【課題】熱媒体を流通させることによる温度調節機であって，雰囲気温度の影響を抑え，低コストで容易に金型温度を目標温度に近づけておくことのできる媒体式金型温度調節機を提供すること。
【解決手段】本発明の媒体式温調機１は，金型に熱媒体を循環させてその温度を調節する媒体式金型温度調節機であって，金型の目標温度に基づいて温度調節の設定温度を指定する温度調整部１３と，金型の実測温度がその目標温度より低いときには設定温度を上方に変更し，実測温度が目標温度より高いときには設定温度を下方に変更する設定制御部１５と，温度調整部１３により指定されまたは設定制御部１５により変更された設定温度により熱媒体の温度を調整して金型へ送出する送媒口１１とを有するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は，射出成形機等の成形金型の温度を調節するための媒体式金型温度調節機に関する。さらに詳細には，油や水等を熱媒体として循環させて金型温度を精密に制御する媒体式金型温度調節機に関するものである。

射出成形によってプラスチック成形品を製造する際には，成形金型等を適切に温度調節する必要がある。そのため従来より，温度調節機によって温度調節された油や水等を熱媒体として，成形金型等の中に流通させることによる金型等の温度調節が行われている。このような温度調節機では，金型に埋め込んだ温度センサによる検出結果に基づいて，熱媒体の温度を調節して循環させるものがある。あるいは，熱媒体の往路あるいは復路に温度センサを設け，熱媒体の温度を所定の目標温度に維持するものもある。さらには，非接触型の温度センサを用いて，成形金型の成形面の温度を計測することによる金型温度調節機も開示されている（例えば，特許文献１参照。）。
特開平８−３３２６３７号公報

しかしながら，前記した従来の温度調節機のいずれにおいても，温度調節機と金型との間は配管で接続されているため，この間を流通している熱媒体は雰囲気温度の影響を受けやすい。そのため，所定の目標温度に加熱された熱媒体を送出しても，金型付近に到達したときの温度は目標温度から外れたものとなる。しかも，そのずれ量は一定ではなく，外部環境等によって変化する。

また，特許文献１に記載の温度調節機では，測定された成形面の表面温度に基づいて，熱媒体の目標温度を制御している。しかし，温度測定に比較して一般に，温度調節機の熱媒体の目標温度変化に対する応答性は低い。そのため，熱媒体の温度を精密に制御することはかなり困難であり，大きなコストアップに繋がるおそれがあった。

本発明は，前記した従来の金型温度調節機が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，熱媒体を流通させることによる温度調節機であって，雰囲気温度の影響を抑え，低コストで容易に金型温度を目標温度に近づけておくことのできる媒体式金型温度調節機を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の媒体式金型温度調節機は，金型に熱媒体を循環させてその温度を調節する媒体式金型温度調節機であって，金型の目標温度に基づいて温度調節の設定温度を指定する設定温度指定部と，金型の実測温度がその目標温度より低い時には設定温度を上方に変更し，実測温度が目標温度より高い時には設定温度を下方に変更する設定温度変更部と，設定温度指定部により指定されまたは設定温度変更部により変更された設定温度により熱媒体の温度を調整して金型へ送出する媒体送出部とを有するものである。

本発明の媒体式金型温度調節機によれば，金型に熱媒体が循環されて温度調節される。その際，循環される熱媒体の温度は，設定温度指定部により指定されまたは設定温度変更部により変更された設定温度により調整される。そして，設定温度は，設定温度変更部によって，金型の実測温度がその目標温度より低いときには上方に，実測温度が目標温度より高いときには下方に変更される。従って，金型の実測温度がその目標温度に近づけられる。

さらに本発明では，設定温度となりうる複数の候補温度を記憶する記憶部を有し，設定温度変更部による設定温度の変更は，所定の時間間隔で，金型の実測温度と目標温度との差異に基づいて，前記記憶部に記憶されている候補温度から，
（１）実測温度が目標温度より低く，かつ，それらの温度差が，現在の設定温度とそのすぐ上の候補温度との温度差より大きいときには，
現在の設定温度＋（目標温度−実測温度）
を超えない最高の候補温度，
（２）実測温度が目標温度より高く，かつ，それらの温度差が，現在の設定温度とそのすぐ下の候補温度との温度差より大きいときには，
現在の設定温度−（実測温度−目標温度）
を下回らない最低の候補温度，
（３）前記（１），前記（２）のいずれにも該当しないときには，
現在の設定温度と同じ候補温度
のいずれかを選択することにより行われることが望ましい。

このようなものであれば，設定温度は記憶部に記憶されている複数の候補温度から選択される。従って，そのたびに算出されるわけではないので制御は容易である。また，実測温度と目標温度との差に基づいて，適切な設定温度が選択されるので，雰囲気温度の影響を抑え，低コストで容易に金型温度を目標温度に近づけておくことができる。

本発明の媒体式金型温度調節機によれば，熱媒体を流通させることによる温度調節機であって，雰囲気温度の影響を抑え，低コストで容易に金型温度を目標温度に近づけておくことができる。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，温度調整した熱媒体を流通させることにより，射出成形機等の金型温度を調整する媒体式温調機に本発明を適用したものである。

本形態の媒体式温調機１は，図１に示すように，熱媒体を外部へ送出する送媒口１１，外部から熱媒体の返戻を受ける返媒口１２，送媒口１１から送出される熱媒体の温度をその時の温度設定値に調整する温度調整部１３を有している。さらに，温度調整部１３の温度設定値を変更する数値設定部１４および設定制御部１５を有している。

この媒体式温調機１は，図１に示すように，金型２に接続されて使用される。金型２の内部には，熱媒体を通過させる媒体通路２１，２２が形成されている。媒体式温調機１と金型２とは，配管２３，２４，２５によって接続されている。ここでは，送媒口１１に配管２３の一端が接続され，配管２３の他端は金型の媒体通路２１に接続されている。媒体通路２１は金型２中を貫通し，配管２５に接続されている。さらに，配管２５は，媒体通路２２，配管２４を介して返媒口１２に接続されている。このようにして，熱媒体は，媒体式温調機１と金型２とを通って，図１中に矢印で示すように循環される。各媒体通路や配管の接続順序等はこの図のものに限らず，金型を通過して熱媒体を流通できるようにされていればよい。

ここで，金型２には，その内部温度を測定するための温度検出器２６が設けられている。射出成形に代表される樹脂成形においては，金型温度が重要なパラメータとなるため，このような温度検出器２６は一般的に備えられている。そこで，この温度検出器２６の検出結果を，媒体式温調機１の設定制御部１５にも入力する。設定制御部１５は，この検出結果を受けて，温度調整部１３の温度設定値を制御する。なおここで，温度調整部１３の温度設定値は，送出する熱媒体の設定温度であり，金型の目標温度とは異なる。通常は，配管２３，２４，２５および金型２での放熱を補うため，金型の目標温度より高めに設定される。

設定制御部１５は，温度調整部１３の温度設定値の候補である複数の候補温度を記憶している。この複数の候補温度は，必ずしも等間隔でなくてもよい。設定制御部１５は，この複数の候補温度から１つの温度を選択して，温度調節部１３の温度設定値とする。各候補温度の中間値が設定されることはない。この候補温度は例えば２〜５水準のものが記憶されている。また，検出された金型温度との比較のために，金型温度の目標温度も記憶されている。

例えば，本形態では，１℃間隔で５水準の候補温度が記憶されている。そのうち，中心の第３水準のものは，金型温度を目標温度とするために標準的とされる温度設定値である。この５水準の候補温度は，金型温度の目標温度が設定されることにより，所定間隔の候補温度が自動的に取得され記憶される。あるいは，ユーザが各候補温度を決定してあらかじめ入力しておくこととしてもよい。

本形態では，この設定制御部１５による温度設定値の判断は所定時間毎に行う。例えば，１時間毎に行う。媒体式温調機１では，温度設定値を変更してから熱媒体の温度が安定するまでに，３０分程度の時間がかかる。そのため，あまり短時間の間隔での設定の変更は好ましくないからである。そこで，前回の温度設定から１時間経過したら，金型の内部温度とその目標温度との比較を行う。

その比較の結果，金型の内部温度とその目標温度との差が１℃以上である場合に限って，設定制御部１５は温度設定値を変更する。小さい偏差は，一時的なぶれである場合もあり，この程度では温度設定値の変更は行わない。金型の内部温度とその目標温度との差が１℃以上２℃未満であった場合には，温度設定値を差の逆方向へ１℃変更する。例えば，温度設定値が標準温度であり，金型温度がその目標温度より１℃以上２℃未満低い場合は，温度設定値を１℃高い次の候補温度に変更する。差が２℃以上であれば，温度設定値を２℃高い候補温度に変更する。

このように，温度設定値の候補温度は１℃単位で記憶されており，温度設定値はその候補温度のいずれかに変更される。温度設定値の微小な調整は制御が難しく，コストがかかる割には効果が小さい。本形態では，目標温度に対応する温度設定値を中心として，１℃単位で５水準の候補温度をあらかじめ記憶させているので，簡単な制御装置で容易に実行することができる。

なお，温度設定値の候補温度の温度間隔は１℃に限らない。また，等間隔とも限らない。そこで，より一般的な場合について，図２を使用して説明する。なお，ここでは上記と同様に５水準の候補温度が記憶されているものとしたが，この水準レベルも５に限るものではない。

図２において，左側の縦方向矢印は温度設定値，右側は金型温度を示し，ともに上が高く下が低い温度を示している。矢印中の黒丸は，温度設定値の中間の候補温度（候補温度３）および金型温度の目標温度であり，これらは同じ温度というわけではない。初期状態では，設定制御部１５は，温度調整部１３の温度設定値をこの候補温度３に設定する。さらに，設定制御部１５は候補温度３よりｕ１高い候補温度４，候補温度４よりさらにｕ２高い候補温度５，候補温度３よりｄ１低い候補温度２，候補温度２よりさらにｄ２低い候補温度１の，計５水準の候補温度１〜５を記憶している。

そして，所定時間経過後の実測温度（温度検出器２６の検出結果）が，図中のＴ１，Ｔ２，Ｔ３であった場合，設定制御部１５はそれぞれ次のように温度設定値を変更する。
Ｔ１：目標温度より低く，目標温度との温度差Δ１が，Δ１＜ｕ１である。
この場合は，温度設定値を候補温度３のままとする。
Ｔ２：目標温度より低く，目標温度との温度差Δ２が，Δ２＞ｕ１である。
この場合は，温度設定値を（候補温度３＋Δ２）を超えない最高の候補温度である候補温度４に変更する。
Ｔ３：目標温度より低く，目標温度との温度差Δ３が，Δ３＞ｕ１である。
この場合は，温度設定値を（候補温度３＋Δ３）を超えない最高の候補温度である候補温度５に変更する。
なお，実測温度が目標温度より高い場合は，Δ１’〜Δ３’について同様の判断を行って，より低い候補温度１または候補温度２に変更する。

次に，本形態の媒体式温調機１の設定制御部１５による制御方法を，図３のフローチャートを使用して説明する。この処理は，媒体式温調機１によって金型温度の制御を開始したときに実行される。

この処理を開始するとまず，設定制御部１５は温度調整部１３の温度設定値を，標準温度とする。この温度は，金型温度の目標温度に基づいてあらかじめ取得されている。この初期設定は数値設定部１４によって行ってもよい。そうして，金型２に熱媒体を循環させ，金型温調を開始する（Ｓ１０１）。そして，金型温度が安定するまで昇温させる（Ｓ１０２）。

次に，温度検出器２６によって，金型２の温度を検出する（Ｓ１０３）。さらに，前回の温度設定値の判断からの経過時間を取得する（Ｓ１０４）。初回の場合は，金型温度が安定したと判断された時点からの経過時間とする。この経過時間が１時間以上であれば，Ｓ１０５へ進む。

そして，Ｓ１０３で検出された金型２の温度と，あらかじめ記憶されている金型温度の目標温度とを比較する（Ｓ１０５）。この偏差が１℃未満であれば，温度設定値の変更は行わない。偏差が１℃以上である場合には，Ｓ１０６へ進み，温度調整部１３の温度設定値を変更する。例えば，偏差が＋１℃〜＋２℃の範囲内であれば，温度設定値を元の温度より１℃低くする。さらに，Ｓ１０５において比較判断した時刻を，新たに温度設定値判断時刻として記憶する。この時刻が，次回のＳ１０４で判断される経過時間の起点となる。

設定された温度設定値に基づいて，温度調整部１３が媒体温度を調整する（Ｓ１０７）。そして，金型２への媒体の循環を繰り返して，金型２の温度を制御する。以上で，本処理の説明を終了する。

以上詳細に説明したように，本形態の媒体式温調機１によれば，金型温度の目標温度との偏差を所定時間毎に検出し，設定制御部１５は，あらかじめ記憶されている候補温度から選択して温度調整部１３の温度設定値を調整する。また，媒体式温調機１は熱容量が大きく，応答性が適度に悪いことから，総合的に長期変動を抑制できる。従って，熱媒体を流通させることによる温度調節機であって，雰囲気温度の影響を抑え，低コストで容易に金型温度を目標温度に近づけておくことができる。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，温度検出する時間間隔は１時間に限らない。また，初期値の設定方法は，あらかじめ設定制御部１５に初期偏差を指定しておき，数値設定部１４に金型の目標温度を指定するようにしても良い。あるいは標準温度そのものを設定してもよい。

本形態の媒体式温調機を示す概略構成図である。 本形態の媒体式温調機の候補温度選択方法を示す説明図である。 本形態の媒体式温調機による制御方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 媒体式温調機
１１ 送媒口
１３ 温度調整部
１５ 設定制御部

Claims (2)

1. 金型に熱媒体を循環させてその温度を調節する媒体式金型温度調節機において，
   金型の目標温度に基づいて温度調節の設定温度を指定する設定温度指定部と，
   金型の実測温度がその目標温度より低い時には設定温度を上方に変更し，実測温度が目標温度より高い時には設定温度を下方に変更する設定温度変更部と，
   前記設定温度指定部により指定されまたは前記設定温度変更部により変更された設定温度により熱媒体の温度を調整して金型へ送出する媒体送出部とを有することを特徴とする媒体式金型温度調節機。
2. 請求項１に記載の媒体式金型温度調節機において，
   設定温度となりうる複数の候補温度を記憶する記憶部を有し，
   前記設定温度変更部による設定温度の変更は，所定の時間間隔で，金型の実測温度と目標温度との差異に基づいて，前記記憶部に記憶されている候補温度から，
   （１）実測温度が目標温度より低く，かつ，それらの温度差が，現在の設定温度とそのすぐ上の候補温度との温度差より大きいときには，
   現在の設定温度＋（目標温度−実測温度）
   を超えない最高の候補温度，
   （２）実測温度が目標温度より高く，かつ，それらの温度差が，現在の設定温度とそのすぐ下の候補温度との温度差より大きいときには，
   現在の設定温度−（実測温度−目標温度）
   を下回らない最低の候補温度，
   （３）前記（１），前記（２）のいずれにも該当しないときには，
   現在の設定温度と同じ候補温度
   のいずれかを選択することにより行われることを特徴とする媒体式金型温度調節機。

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