JP2008290464A - 射出成形機およびその温度監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 加熱シリンダ、射出ノズル、水冷シリンダ等を含むシリンダ装置に生じる／与えられる熱が、ヒータによるものなのか、せん断によって発生する自己発熱なのかを検出し、樹脂のヤケや変色といった成形品不具合を発生させないようにできる射出成形機を提供する。
【解決手段】 シリンダ装置１０の内径領域の温度を検出する第１の温度センサ７１ａ〜７５ａおよびシリンダ装置１０の外径領域の温度を検出する第２の温度センサ７１ｂ〜７５ｂの検出結果から、第１および第２の温度センサ間の温度差を算出し、この温度差が予め設定された許容値よりも大きい場合には、シリンダ装置１０の温度がヒータ１５による加熱よりもせん断される樹脂材料の自己発熱によるものであると判断して、その旨の警報を発する監視手段としての警報部４０をさらに有している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、樹脂材料を加熱するためのシリンダ装置を有する射出成形機およびその温度監視方法に関する。

この種の射出成形機は、例えば、特開平７−２９０５３１号公報に開示されている。

射出成形機は、金型を開閉すると共に型締を行う型締装置と、これに対向配置され、供給される樹脂材料をヒータで加熱溶融して溶融樹脂を金型内に射出するための筒状を呈するシリンダ装置とを有している。シリンダ装置は、内部にスクリュが回転自在に配設された加熱シリンダと、加熱シリンダ後方に配設され、ホッパが接続された水冷シリンダと、計量工程時にスクリュの回転によって溶融しながらスクリュの前方に蓄えられた後に射出工程時にスクリュの前進によって溶融樹脂を射出する射出ノズルとを備えている。

この公報に開示された射出成形機に類似した装置の構造の一例を、図１（ａ）および（ｂ）に示す。図１（ａ）および（ｂ）を参照して、この射出成形機は、ヒータ１５を備えたシリンダ装置１０と、シリンダ装置１０に装着され、シリンダ装置１０の温度を検出する温度検出部２０とを有している。シリンダ装置１０は、筒状を呈する加熱シリンダ１１と、加熱シリンダ１１の軸方向一端に形成された射出ノズル１２と、加熱シリンダ１１の軸方向他端に取り付けられた水冷シリンダ１３とで構成されている。また、シリンダ装置１０内には、回転可能に設置されたスクリュ１４が備えられている。さらに、シリンダ装置１０に設けられた温度検出部２０は、水冷シリンダ１３の温度を検出する温度センサ２１と、加熱シリンダ１１の温度を検出する温度センサ２２ａ〜２４ａならびに２２ｂ〜２４ｂと、射出ノズル１２の温度を検出する温度センサ２５とを備えており、供給される樹脂材料が加熱溶融されて射出されるまでの区間の各所の温度を検出している。

特開平７−２９０５３１号公報

図１（ａ）および（ｂ）に示した例をも含め、従来の射出成形機におけるシリンダ装置の温度測定方法では、加熱シリンダ、射出ノズル、水冷シリンダの温度測定点が内壁近傍であるため、ヒータから温度測定点までの熱伝達に時間がかかる。したがって、シリンダ装置内面近傍に設置された温度測定点の温度検出値が設定温度値に達し、直ちにヒータをオフしたとしても、シリンダ装置にはヒータをオフする以前に与えられた余熱が残っているため、余分な熱が加熱シリンダ内の樹脂に加えられることになる。このような理由から、樹脂に加えられる熱量が一定せず、計量される樹脂の溶融状態が安定しなかったり、熱の過供給または熱の不足によってヤケや変色といった成形品の不具合が発生する。

それ故、本発明の技術的課題は、シリンダ装置、射出ノズル、水冷シリンダに与えられる熱が、ヒータによるものなのか、せん断によって発生する自己発熱なのかを検出し、樹脂のヤケや変色といった成形品不具合を発生させないようにできる射出成形機を提供することである。

本発明によれば、供給される樹脂材料をヒータで加熱溶融して溶融樹脂を射出するための筒状を呈するシリンダ装置と、前記シリンダ装置に装着され、該シリンダ装置の温度を検出する温度検出部とを有し、前記温度検出部には、前記シリンダ装置の内径領域の温度を検出する第１の温度センサと、該シリンダ装置の外径領域の温度を検出する第２の温度センサとが備えられている射出成形機において、前記第１および前記第２の温度センサの検出結果から該第１および該第２の温度センサ間の温度差を算出し、該温度差が予め設定された許容値よりも大きい場合には、前記シリンダ装置の温度が前記ヒータによる加熱よりもせん断される樹脂材料の自己発熱によるものであると判断して、その旨の警報を発する監視手段をさらに有することを特徴とする射出成形機が得られる。

尚、前記第１および前記第２の温度センサの組み合わせを、前記シリンダ装置の前記軸方向の複数位置に有していてもよい。

また、前記第１および前記第２の温度センサの組み合わせを、同一制御信号によって制御されるヒータゾーン内に一組以上備えていてもよい。

さらに、前記第１および前記第２の温度センサの検出値の少なくともどちらかを表示する表示部をさらに有していてもよい。

さらにまた、前記シリンダ装置は、加熱シリンダと、該加熱シリンダ後方に配設され、樹脂材料が投入されると共に冷却が施される水冷または空冷シリンダと、該加熱シリンダ後方に配設され、金型に接続して溶融樹脂を金型内に射出する射出ノズルとを備えており、前記第１および前記第２の温度センサの組み合わせを、前記水冷または空冷シリンダに一組、前記加熱シリンダに複数組、前記射出ノズルに一組有していてもよい。

また、本発明によれば、供給される樹脂材料をヒータで加熱溶融して溶融樹脂を射出するための筒状を呈するシリンダ装置と、前記シリンダ装置に装着され、該シリンダ装置の温度を検出する温度検出部とを有し、前記温度検出部には、前記シリンダ装置の内径領域の温度を検出する第１の温度センサと、該シリンダ装置の外径領域の温度を検出する第２の温度センサとが備えられている射出成形機の温度監視方法において、前記第１および前記第２の温度センサの検出結果から該第１および該第２の温度センサ間の温度差を算出し、該温度差が予め設定された許容値よりも大きい場合には、前記シリンダ装置の温度が前記ヒータによる加熱よりもせん断される樹脂材料の自己発熱によるものであると判断して、その旨の警報を発する監視工程を有することを特徴とする射出成形機の温度監視方法が得られる。

尚、前記第１および前記第２の温度センサの組み合わせを、前記シリンダ装置の前記軸方向の複数位置に設けてもよい。

また、前記第１および前記第２の温度センサの組み合わせを、同一制御信号によって制御されるヒータゾーン内に一組以上設けてもよい。

さらに、前記第１および前記第２の温度センサの検出値の少なくともどちらかを表示する表示工程をさらに有していてもよい。

さらにまた、前記シリンダ装置は、加熱シリンダと、該加熱シリンダ後方に配設され、樹脂材料が投入されると共に冷却が施される水冷または空冷シリンダと、該加熱シリンダ後方に配設され、金型に接続して溶融樹脂を金型内に射出する射出ノズルとを備えており、前記第１および前記第２の温度センサの組み合わせを、前記水冷または空冷シリンダに一組、前記加熱シリンダに複数組、前記射出ノズルに一組設けてもよい。

本発明による射出成形機は、シリンダ装置の水冷シリンダ、加熱シリンダ、および射出ノズル等の温度上昇が、ヒータの加熱によるものなのか、せん断によって発生する自己発熱によるのかを検出し、樹脂のヤケや変色といった成形品不具合を抑制したり、樹脂供給部においては樹脂材料の噛み込みを安定させて成形品不具合の発生を抑止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態による射出成形機およびその温度監視方法を説明する。

［実施の形態１］
図２（ａ）および（ｂ）を参照して、本射出成形機は、図１（ａ）および（ｂ）に示した従来例と同様に、ヒータ１５を備えたシリンダ装置１０と、シリンダ装置１０に装着され、シリンダ装置１０の温度を検出する温度検出部７０とを有している。シリンダ装置１０は、筒状を呈する加熱シリンダ１１と、加熱シリンダ１１の軸方向一端に形成された射出ノズル１２と、加熱シリンダ１１の軸方向他端に取り付けられた水冷シリンダ１３とで構成されている。また、シリンダ装置１０内には、回転可能に設置されたスクリュ１４が備えられている。

温度検出部７０は、シリンダ装置１０の内径領域の温度を検出する第１の温度センサ群７０ａと、第１の温度センサ群７０ａとシリンダ装置１０の軸方向同位置かつシリンダ装置１０の外径領域の温度を検出する第２の温度センサ群７０ｂとを備えている。

第１の温度センサ群７０ａは、水冷シリンダ１３に取り付けられた図示しないホッパから供給される樹脂材料が加熱シリンダ１１内のスクリュ１４の回転によって溶融される際に生じる溶融熱を主に検出する。一方、第２の温度センサ群７０ｂは、加熱シリンダ１１を加熱するためのヒータ１５から生じる熱を主に検出する。

より具体的には、第１の温度センサ群７０ａとして、水冷シリンダ１３の温度を検出する温度センサ７１ａと、加熱シリンダ１１の温度を検出する温度センサ７２ａ〜７４ａと、射出ノズル１２の温度を検出する温度センサ７５ａとが、シリンダ装置の内壁近傍に備えられている。一方、第２の温度センサ群７０ｂとして、水冷シリンダ１３の温度を検出する温度センサ７１ｂと、加熱シリンダ１１の温度を検出する温度センサ７２ｂ〜７４ｂと、射出ノズル１２の温度を検出する温度センサ７５ｂとが、シリンダ装置の外壁近傍に備えられている。

ここで、樹脂供給部として水冷シリンダに代えて、ヒートシンクやファン等を外壁に備えた空冷シリンダを設けてもよい。この場合には、第１の温度センサによってホッパから供給される樹脂材料の噛み込み部の温度を検出する一方、第２の温度センサによって空冷シリンダのヒートシンクやファン等から放熱される外壁近傍の温度を検出することができる。そして、両者の温度偏差を小さくすることにより、樹脂の噛み込みの安定性を監視することが可能となり、計量時間を安定させることができる。ひいては、可塑化領域全域に亘る樹脂に与えられる熱遍歴を安定にすることでき、計量工程を安定させ、成形品の不具合を防止できる。

図３をも併せ参照して、本射出成形機は、第１および第２の温度センサ群７０ａおよび７０ｂの検出結果を表示する表示部３０をさらに有している。

表示部３０は、温度センサ７１ａ〜７５ａならびに温度センサ７１ｂ〜７５ｂのそれぞれに接続された増幅器３１ａならびに３１ｂと、増幅された各温度センサの検出結果が入力される制御器３２と、制御器３２に接続された液晶ディスプレイ等によって構成された表示器３３とにより構成されている。

以上の構成により、本射出成形機のユーザは、表示器３３による表示を参照し、温度センサ７１ａ〜７５ａそれぞれの温度センサ７１ｂ〜７５ｂに対する各温度差分のいずれかが、それぞれに予め設定された許容値よりも大きい場合には、シリンダ装置１０（加熱シリンダ１１、加熱シ射出ノズル１２、水冷シリンダ１３）の温度がヒータによる加熱よりもせん断される樹脂材料の自己発熱によるものであると判断して、警報を表示器３３に表示する。これにより、従来は生じ得た樹脂のヤケや変色といった成形品不具合を発生させないようにできる。

さらに、軸方向同位置における内径領域と外径領域の温度検出値を表示器３３に表示することにより、ヒータを制御する上でのシリンダ装置内の溶融樹脂とシリンダ装置に取り付けられたヒータの熱伝達特性を把握し、成形条件に応じた最適なヒータ温度制御を実現することができる。

［実施の形態２］
本発明の実施の形態２による射出成形機は、実施の形態１と同様に、図２（ａ）および（ｂ）に示した構成を有している。したがって、実施の形態１と同一の構成を有する箇所については、説明を省略する。

図４を参照して、本射出成形機は、第１および第２の温度センサ群７０ａおよび７０ｂの検出結果から第１の温度センサ７１ａ〜７５ａと第２の温度センサ７１ｂ〜７５ｂとの各温度差分を算出し、第１の温度センサ７１ａ〜７５ａの第２の温度センサ７１ｂ〜７５ｂに対する温度差分が予め設定された許容値よりも大きい場合には、シリンダ装置１０の温度がヒータによる加熱よりもせん断される樹脂材料の自己発熱によるものであると判断し、その旨の警報を発する監視手段としての警報部４０をさらに有している。

警報部４０は、温度センサ７１ａ〜７５ａならびに温度センサ７１ｂ〜７５ｂのそれぞれに接続された増幅器４１ａならびに４１ｂと、増幅された各温度センサ７１ａ〜７５ａの各温度センサ７１ｂ〜７５ｂに対する温度差分「ａ−ｂ」を算出する差分演算器４２と、温度差分「ａ−ｂ」を予め設定および制御器４４内のメモリに記憶された許容値と比較する比較器４３と、比較器４３による比較結果が「許容値＜（ａ−ｂ）」の場合にシリンダ装置１０の温度がヒータによる加熱よりもせん断される樹脂材料の自己発熱によるものであると判断し、その旨の警報信号を出力する制御器４４と、制御器４４による警報信号に応じて表示、発光、およびブザーまたはサイレンを発する表示器４５、フラッシュランプ４６、およびブザー４７とにより構成されている。

以上の構成により、本射出成形機のユーザは、表示器４５、フラッシュランプ４６、およびブザー４７を参照し、温度センサ７１ａ〜７５ａそれぞれの温度センサ７１ｂ〜７５ｂに対する各温度差分のいずれかが、それぞれに予め設定された許容値よりも大きい場合に警報が発せられると、成形条件を調整し、シリンダ装置１０（加熱シリンダ１１、加熱シ射出ノズル１２、水冷シリンダ１３）の温度がヒータによる加熱よりもせん断される樹脂材料の自己発熱によるものである状況を回避させる。これにより、従来は生じ得た樹脂のヤケや変色といった成形品不具合を発生させないようにできる。

尚、第１の温度センサおよび第２の温度センサの組み合わせが、シリンダ装置１０の軸方向の複数位置毎に設けられていると共に、許容値もシリンダ装置１０の軸方向の複数位置毎に設定されているため、警報部４０は、シリンダ装置１０の軸方向の複数位置のうちの少なくとも一位置の温度差分が予め設定された許容値よりも大きい場合に、警報が発せられるようになっている。

さらに、本願発明では、第１の温度センサと第２の温度センサは、必ずしも軸方向同位置でなくともよく、軸方向にずらして配置してもよい。この場合には、検出された温度検出値を演算することで、軸方向同位置における温度差分を求めることができる。

以上説明した実施例に限定されることなく、本発明は、当該特許請求の範囲に記載された技術範囲内であれば、種々の変形が可能であることは云うまでもない。

（ａ）および（ｂ）は、従来の射出成形機を示す概略的な断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態による射出成形機を示す概略的な断面図である。 本発明の実施の形態１による射出成形機を示す概略的な回路図である。 本発明の実施の形態２による射出成形機を示す概略的な回路図である。

符号の説明

１０ シリンダ装置
１１ 加熱シリンダ
１２ 射出ノズル
１３ 水冷シリンダ
１４ スクリュ
１５ ヒータ
２０ 温度検出部
２１、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ、２５ 温度センサ
３１ａ、３１ｂ 増幅器
３２ 制御器
３３ 表示器
４０ 警報部
４１ａ、４１ｂ 増幅器
４２ 差分演算器
４３ 比較器
４４ 制御器
４５ 表示器
４６ フラッシュランプ
４７ ブザー
７０ 温度検出部
７０ａ 第１の温度センサ群
７０ｂ 第２の温度センサ群
７１ａ〜７５ａ、７１ｂ〜７５ｂ 温度センサ

Claims (10)

1. 供給される樹脂材料をヒータで加熱溶融して溶融樹脂を射出するための筒状を呈するシリンダ装置と、前記シリンダ装置に装着され、該シリンダ装置の温度を検出する温度検出部とを有し、前記温度検出部には、前記シリンダ装置の内径領域の温度を検出する第１の温度センサと、該シリンダ装置の外径領域の温度を検出する第２の温度センサとが備えられている射出成形機において、
   前記第１および前記第２の温度センサの検出結果から該第１および該第２の温度センサ間の温度差を算出し、該温度差が予め設定された許容値よりも大きい場合には、前記シリンダ装置の温度が前記ヒータによる加熱よりもせん断される樹脂材料の自己発熱によるものであると判断して、その旨の警報を発する監視手段をさらに有することを特徴とする射出成形機。
2. 前記第１および前記第２の温度センサの組み合わせを、前記シリンダ装置の前記軸方向の複数位置に有する請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記第１および前記第２の温度センサの組み合わせを、同一制御信号によって制御されるヒータゾーン内に一組以上備えている請求項１または２に記載の射出成形機。
4. 前記第１および前記第２の温度センサの検出値の少なくともどちらかを表示する表示部をさらに有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の射出成形機。
5. 前記シリンダ装置は、加熱シリンダと、該加熱シリンダ後方に配設され、樹脂材料が投入されると共に冷却が施される水冷または空冷シリンダと、該加熱シリンダ後方に配設され、金型に接続して溶融樹脂を金型内に射出する射出ノズルとを備えており、
   前記第１および前記第２の温度センサの組み合わせを、前記水冷または空冷シリンダに一組、前記加熱シリンダに複数組、前記射出ノズルに一組有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の射出成形機。
6. 供給される樹脂材料をヒータで加熱溶融して溶融樹脂を射出するための筒状を呈するシリンダ装置と、前記シリンダ装置に装着され、該シリンダ装置の温度を検出する温度検出部とを有し、前記温度検出部には、前記シリンダ装置の内径領域の温度を検出する第１の温度センサと、該シリンダ装置の外径領域の温度を検出する第２の温度センサとが備えられている射出成形機の温度監視方法において、
   前記第１および前記第２の温度センサの検出結果から該第１および該第２の温度センサ間の温度差を算出し、該温度差が予め設定された許容値よりも大きい場合には、前記シリンダ装置の温度が前記ヒータによる加熱よりもせん断される樹脂材料の自己発熱によるものであると判断して、その旨の警報を発する監視工程を有することを特徴とする射出成形機の温度監視方法。
7. 前記第１および前記第２の温度センサの組み合わせを、前記シリンダ装置の前記軸方向の複数位置に設けた請求項６に記載の射出成形機の温度監視方法。
8. 前記第１および前記第２の温度センサの組み合わせを、同一制御信号によって制御されるヒータゾーン内に一組以上設けた請求項６または７に記載の射出成形機の温度監視方法。
9. 前記第１および前記第２の温度センサの検出値の少なくともどちらかを表示する表示工程をさらに有する請求項６乃至８のいずれか一項に記載の射出成形機の温度監視方法。
10. 前記シリンダ装置は、加熱シリンダと、該加熱シリンダ後方に配設され、樹脂材料が投入されると共に冷却が施される水冷または空冷シリンダと、該加熱シリンダ後方に配設され、金型に接続して溶融樹脂を金型内に射出する射出ノズルとを備えており、
    前記第１および前記第２の温度センサの組み合わせを、前記水冷または空冷シリンダに一組、前記加熱シリンダに複数組、前記射出ノズルに一組設けた請求項６乃至９のいずれか一項に記載の射出成形機の温度監視方法。

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