JP2012086410A - 成形機のバレルの温度制御方法と温度制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】シフト動作終了時点でバレルを設定温度に保つことができる成形機の温度制御装置を提供する。
【解決手段】温度制御部50は、バレル20が設定温度に保たれるようヒータ24を制御する手段と、バレル20が前記設定温度よりも低いシフトマイナス温度となるようヒータ24を制御する手段とを有している。またこの温度制御部50は、シフト動作中のバレル温度と前記設定温度との差およびバレルの昇温勾配に基いて、前記バレル温度から前記設定温度まで加熱するのに必要な昇温時間を求める手段を有している。シフト終了予定時刻から前記昇温時間を差し引いた昇温開始時刻に達したとき、ヒータ24によるバレル20の昇温が開始される。
【選択図】図3
【解決手段】温度制御部50は、バレル20が設定温度に保たれるようヒータ24を制御する手段と、バレル20が前記設定温度よりも低いシフトマイナス温度となるようヒータ24を制御する手段とを有している。またこの温度制御部50は、シフト動作中のバレル温度と前記設定温度との差およびバレルの昇温勾配に基いて、前記バレル温度から前記設定温度まで加熱するのに必要な昇温時間を求める手段を有している。シフト終了予定時刻から前記昇温時間を差し引いた昇温開始時刻に達したとき、ヒータ24によるバレル20の昇温が開始される。
【選択図】図3
Description
本発明は、射出成形機等の成形機に適用されるバレルの温度制御方法と温度制御装置に関する。
射出成形機のように金型を使用する成形機は、制御部に組込まれたシーケンスプログラムに基いて、型閉、射出、保圧、型開などの一連のサイクルを所定の順序で繰返すことにより、成形品を能率良く製造するように構成されている。このような成形機では、成形品に使用される材料がバレル内で所定の温度に加熱され、流動化した材料がバレルの先端に設けられたノズルから金型のキャビティに供給されるようになっている。前記バレルは、その軸線方向に複数に区画された加熱ゾーンを有し、各加熱ゾーンをそれぞれヒータによって加熱することにより、各加熱ゾーンが所定の温度分布となるように制御されている。
また成形機の操業を一時的に停止させる場合に、バレル内の材料の温度が過剰になることによる不具合を防ぐために、前記ヒータによる加熱温度を低下させることが行なわれている。当業界ではこのようにバレル温度を一時的に低下させることをシフト動作と称し、シフト動作を行なっている時間をシフト時間と称し、そこで低下させる温度をシフトマイナス温度と称することがある。
所定のシフト時間が経過して成形機の操業が開始されると、バレル温度が元の設定温度に戻るように、前記ヒータが前記制御部によって制御される。例えば下記の特許文献1には、成形機の操業開始時間を表示することが記載されている。また特許文献2には、バレルの各加熱ゾーンを一律のシフトマイナス温度等に低下させることが記載されている。
従来は、前記シフト時間が終了した時点でヒータによってバレルを設定温度まで上昇させているため、シフト時間が終了したのちしばらくの間はバレルが設定温度に達せず、その間は成形作業に移れないという問題がある。そこで、操業開始時刻に合わせて予めシフト終了時刻前からヒータによる加熱を開始することも行なわれるが、バレル周囲の環境温度にばらつきがあることに加えて、成形機ごとにバレルが設定温度に達するまでの時間に相違があるなど、熟練した作業者でもバレルが設定温度に達するまでの時間を正確に予測することが難しい。予測を誤ると余計な待ち時間が生じたり、あるいは設定温度に達するまでの時間が早すぎて熱エネルギーが無駄に消費されるだけでなく、バレル内の材料に悪影響が生じるおそれがあった。
従って本発明の目的は、シフト終了時間に合わせてバレルを設定温度に昇温させることができるような温度制御方法と温度制御装置を提供することにある。
本発明の温度制御方法は、バレルをヒータによって加熱したときの該バレルの昇温勾配を求めること(例えば図3中のステップS1)、前記バレルが設定温度に保たれるよう前記ヒータを制御すること、前記バレルが前記設定温度よりも低いシフトマイナス温度となるよう前記ヒータを制御してシフト動作をなすこと、前記シフト動作中のバレル温度と前記設定温度との差および前記昇温勾配に基いて前記バレル温度から前記設定温度まで加熱するのに必要な昇温時間を求めること(例えば図3中のステップS7)、シフト終了予定時刻から前記昇温時間を差し引いた昇温開始時刻に達したとき前記ヒータによる前記バレルの昇温を開始すること(例えば図3中のステップS9)を含んでいる。
本発明の温度制御装置は、バレルの昇温勾配を求める手段(例えば図3中のステップS1)と、前記バレルが設定温度に保たれるよう前記ヒータを制御する手段と、前記バレルが前記設定温度よりも低いシフトマイナス温度となるよう前記ヒータを制御してシフト動作をなす手段と、前記シフト動作中のバレル温度と前記設定温度との差および前記昇温勾配に基いて、前記バレル温度から前記設定温度まで加熱するのに必要な昇温時間を求める手段(例えば図3中のステップS7)と、シフト終了予定時刻から前記昇温時間を差し引いた昇温開始時刻に達したとき前記ヒータによる前記バレルの昇温を開始する手段(例えば図3中のステップS9)とを具備している。
本発明によれば、シフト終了予定時刻に合わせてバレルを設定温度に加熱しておくことができるため、シフト終了後にバレルが設定温度まで昇温するのを待つ時間を減らす、あるいは無くすことができる。また、シフト終了時点でバレルが設定温度に達していないことによる不具合も回避できるなど、バレルの昇温を適切に行なうことができる。
以下に本発明の第1の実施形態について、図1から図4を参照して説明する。
図1は、成形機の一例である電動式の射出成形機10を示している。これ以降、射出成形機10を単に成形機10と称する。この成形機10は、基体(ボディ)としてのフレーム11と、フレーム11上に配置された射出装置12および型締装置13と、成形動作および型締動作等を制御するためのコンピュータプログラムとメモリ等が組込まれた制御部14と、ヒューマンマシン・インタフェース部として機能する入力部15などを備えている。
図1は、成形機の一例である電動式の射出成形機10を示している。これ以降、射出成形機10を単に成形機10と称する。この成形機10は、基体(ボディ)としてのフレーム11と、フレーム11上に配置された射出装置12および型締装置13と、成形動作および型締動作等を制御するためのコンピュータプログラムとメモリ等が組込まれた制御部14と、ヒューマンマシン・インタフェース部として機能する入力部15などを備えている。
射出装置12の一例は、バレル20と、バレル20の内部に回転および前進後退可能に設けられたスクリュー21と、スクリュー21を回転させる回転機構22と、スクリュー21を軸線方向に移動させるための移動機構23と、バレル20を加熱するためのヒータ24と、バレル20の温度を検出する温度センサ25などを備えている。
ヒータ24の一例は、バレル20の軸線方向に区画された複数の加熱ゾーン(加熱区間)ごとに配置された複数のヒータ要素24a,24b,24cによって構成され、これらヒータ要素24a,24b,24cの発熱量を制御部14によって制御することにより、前記各加熱ゾーンを所望の温度分布となるように加熱する。温度センサ25の一例は、バレル20の前記各加熱ゾーンごとの温度を検出する複数のセンサ要素25a,25b,25cによって構成され、バレル20の前記各加熱ゾーンの温度を検出し、制御部14に入力するようになっている。
射出装置12はフレーム11上に設けられたレール26に沿って前進および後退可能である。バレル20の先端にノズル27が設けられている。ノズル27の前方に型締装置13が設けられている。
型締装置13は、フレーム11側に固定された固定ダイプレート30と、固定ダイプレート30に対して相対移動可能な可動ダイプレート31と、支持盤として機能するリンクハウジング32と、可動ダイプレート31を前進後退させる駆動機構33などを含んでいる。固定ダイプレート30に固定型35aが取付けられ、可動ダイプレート31に可動型35bが取付けられている。固定型35aと可動型35bとが合わさることにより、金型35の内部に成形品のためのキャビティ35cが形成される。
射出装置12は制御部14によってシーケンス制御され、固定ダイプレート30の成形材料注入口30aにノズル27を圧接させたのち、バレル20内で溶融された材料を金型35のキャビティ35cに向けてノズル27から射出する。また型締装置13によって可動ダイプレート31を前進あるいは後退させることにより、固定型35aに対する可動型35bの開閉動作がなされる。すなわち制御部14に記憶されたシーケンスプログラムに基いて、型閉、射出、保圧、型開などの一連の動作からなる成形サイクルが所定の順序で繰返されるようになっている。
図2は、制御部14と入力部15等のブロック図を示している。制御部14は、主制御部40と、シーケンス処理部41と、サーボ制御部42などを含んでいる。主制御部40のROMには、成形機10を所定のシーケンスで作動させるためのシーケンスプログラムが組込まれており、このシーケンスプログラムに基いて、射出装置12や型締装置13、成形品取出し機構(図示せず)等のための信号が所定の順序で出力され、成形サイクルが繰返されるようになっている。サーボ制御部42は、射出装置12のサーボモータ43等を制御する機能を有している。入力部15には、タッチパネル付き表示部15aと、入力操作キー15bなどが配置されている。
制御部14は温度制御部50を含んでいる。温度制御部50は、ヒータ制御部51を介してヒータ24の制御をなすとともに、温度センサ25によって検出されたバレル20の実際の温度(実温)が温度制御部50に入力されるようになっている。またこの温度制御部50には、シフト開始判定部55と、昇温開始判定部56と、記憶部60などが設けられている。記憶部60は、目標温度設定メモリ61と、シフトマイナス温度設定メモリ62と、シフト時間設定メモリ63と、昇温勾配メモリ64などを含んでいる。
温度制御部50は、バレル20が設定温度T1に保たれるようヒータ24を制御する機能と、バレル20が設定温度T1よりも低いシフトマイナス温度T2となるようにヒータ24に供給する電力を制御する機能を有している。これらヒータ24と、温度センサ25と、温度制御部50と、記憶部60などによって、本実施形態に係る温度制御装置が構成されている。
設定温度T1とシフトマイナス温度T2は、それぞれ入力部15等を介して、目標温度設定メモリ61とシフトマイナス温度設定メモリ62とに記憶される。シフト時間設定メモリ63には、シフト時間tXが入力される。
図3は、シフト動作(バレル20をシフトマイナス温度T2にする制御、およびシフトマイナス温度T2から設定温度T1に戻す制御)を行なう際の処理の概略を示すフローチャートである。図4は、シフト動作が行なわれたときのバレル20の温度履歴の一例を示している。以下に、図3と図4を参照してシフト動作の制御について説明する。
図3に示すステップS1において、成形機10のバレル20の昇温勾配を実測あるいはシュミレーションあるいは既知のデータ等によって得る。例えばヒータ24に所定の電力を供給することによってバレル20を加熱するとともに、温度センサ25によってバレル20の温度を検出することにより、加熱時間とバレル温度との関係に基いて昇温勾配を求める。得られた昇温勾配は、加熱時間とバレル温度との関係を示す数式、あるいはマップ等の形で、昇温勾配メモリ64(図2に示す)に記憶される。
ステップS2においてシフト動作中か否かが判定され、シフト動作中でなければステップS3に進み、シフト動作中であればステップS5に進む。ステップS3ではシフト開始を指示する信号がオンになったか否かがシフト開始判定部55によって判定され、シフト開始がオンであればステップS4に進み、シフト開始がオフであれば、ステップS2に戻る。
ステップS4では、シフトマイナス温度T2よりも低い検出温度T3(図4に示す)と設定温度T1との差および前記昇温勾配に基いて、昇温検知時間(A)が算出され、そののちステップS5に進む。
ステップS5において、シフト開始からのシフト動作の残り時間、すなわちシフト残時間(B)が、昇温検知時間(A)以下となったか否かが判定される。シフト残時間(B)が昇温検知時間(A)以下でなければ、ステップS2に戻る。シフト残時間(B)が昇温検知時間(A)以下であればステップS6に移る。
ステップS6では、シフト動作中のバレル温度(この実施形態ではバレルの実温)と設定温度T1との差(C)を求める。バレルの実温はシフトマイナス温度T2に近いため、シフトマイナス温度T2をバレル温度とみなすことができる場合もある。
次に、ステップS7において、昇温勾配と前記温度差(C)に基いて、シフトマイナス温度T2から設定温度T1まで加熱するのに必要な昇温時間(D)が算出される。
ステップS8において、シフト残時間(B)と昇温時間(D)とが昇温開始判定部56において比較され、シフト残時間(B)が昇温時間(D)以下となったとき、すなわちシフト終了予定時刻t2から昇温時間(D)を差し引いた昇温開始時刻t1に達したとき、ヒータ24によるバレル20の昇温を開始する(ステップS9)。
ステップS8において、シフト残時間(B)と昇温時間(D)とが昇温開始判定部56において比較され、シフト残時間(B)が昇温時間(D)以下となったとき、すなわちシフト終了予定時刻t2から昇温時間(D)を差し引いた昇温開始時刻t1に達したとき、ヒータ24によるバレル20の昇温を開始する(ステップS9)。
以上説明したように本実施形態の温度制御部50は、昇温勾配を求める手段(ステップS1)と、バレル20が設定温度T1に保たれるようヒータ24を制御する手段(ヒータ制御部51)と、シフト動作の開始を判定するシフト開始判定部55と、バレル20がシフトマイナス温度T2となるようヒータ24を制御してシフト動作をなす手段(ヒータ制御部51)などを有している。
さらにこの温度制御部50は、シフト動作中のバレル温度と設定温度T1との差(C)を求める手段(ステップS6)と、昇温勾配に基いて昇温時間(D)を求める手段(ステップS7)と、昇温開始時刻t1に達したときヒータ24によるバレル20の昇温を開始する手段(ステップS8,S9および昇温開始判定部56)などを具備している。
また本実施形態の温度制御部50は、図4に示すように、設定温度T1と検出温度T3との差および昇温勾配に基いて昇温検知時間(A)を算出する手段(ステップS4)と、昇温検知時間(A)中に検出されたバレル20の実温と設定温度T1との差に基いて昇温開始時刻t1を算出する手段(ステップS8)を具備している。
このように構成された本実施形態によれば、シフト終了予定時刻t2に合わせてバレル温度を設定温度T1にしておくことができるため、シフト終了後にバレル温度が設定温度T1に達するのを待つ時間をなくすことができる。なお、図4に線分m1で示す従来例のように、シフト終了時から昇温を開始すると、シフト終了時点から設定温度T1に達するまでに待ち時間t3が必要となる。しかるに本実施形態によれば、このような待ち時間t3が生じることを抑制できるものである。
また本実施形態によれば、シフト終了予定時刻t2に合わせてバレル温度を設定温度T1にしておくことができるため、バレルを無駄に加熱することを防止でき、熱エネルギーのための電力が余分に使われることを回避できるとともに、バレルが高温になり過ぎることによる樹脂焼け等の問題も防止できる。
なお、シフトマイナス温度T2と設定温度T1との差および昇温勾配に基いて昇温時間(D)を算出すると、何らかの原因(例えば空調による環境温度の変化等)によりバレルの実温がシフトマイナス温度T2よりも低くなっているとき、算出された昇温時間(D)が実際に必要な昇温時間よりも短かくなってしまい、その結果、図4に線分m2で示すように昇温開始時期が遅れてしまうことにより、シフト終了時点でバレルの温度が設定温度T1に達しない可能性がある。
これに対し本実施形態では、シフトマイナス温度T2よりも低い検出温度T3と設定温度T1の差および昇温勾配に基いて昇温検知時間(A)が算出され、昇温検知時間(A)中に検出されたバレルの実温と設定温度T1との差に基いて昇温開始時刻t1が算出される。この構成によれば、何らかの理由によりバレルの実温がシフトマイナス温度T2よりも下がっていても、昇温開始時刻t1が遅れることを回避できるため、シフト終了時点でバレルを設定温度T1まで確実に昇温させておくことができる。
図5は、本発明の第2の実施形態に係るカレンダ制御の温度履歴を示している。この第2の実施形態では、カレンダタイマによるヒータ制御が行なわれる。この場合、成形機の操業開始時刻に合わせてカレンダタイマのオン時刻(カレンダオン時刻t4)がセットされ、カレンダオン時刻t4から昇温時間(D)を差し引いた昇温開始時刻t1に達したときに、昇温が開始される。それ以外の構成と作用は前記第1の実施形態と同様である。この第2の実施形態の場合も、前記第1の実施形態と同様に、カレンダオン時刻t4でバレルを設定温度T1にしておくことができるため、バレルを加熱し過ぎたり、待ち時間t3が生じたりすることを抑制できる。
なお本発明を実施するに当たって、成形機の具体的な構成をはじめとして、温度制御方法と温度制御装置を構成する種々の要素の具体的な態様を必要に応じて変更して実施できることは言うまでもない。また本発明は、射出成形機以外に、ヒータによって加熱されるバレルを有する成形機であれば同様に適用することができる。
10…成形機
14…制御部
15…入力部
20…バレル
24…ヒータ
25…温度センサ
50…温度制御部
60…記憶部
14…制御部
15…入力部
20…バレル
24…ヒータ
25…温度センサ
50…温度制御部
60…記憶部
Claims (4)
- 成形機のバレルの温度制御方法であって、
前記バレルをヒータによって加熱したときの該バレルの昇温勾配を求めること、
前記バレルが設定温度に保たれるよう前記ヒータを制御すること、
前記バレルが前記設定温度よりも低いシフトマイナス温度となるよう前記ヒータを制御してシフト動作をなすこと、
前記シフト動作中のバレル温度と前記設定温度との差および前記昇温勾配に基いて、前記バレル温度から前記設定温度まで加熱するのに必要な昇温時間を求めること、
シフト終了予定時刻から前記昇温時間を差し引いた昇温開始時刻に達したとき前記ヒータによる前記バレルの昇温を開始すること、
を具備したことを特徴とする成形機のバレルの温度制御方法。 - 前記シフトマイナス温度よりも低い検出温度と前記設定温度との差および前記昇温勾配に基いて昇温検知時間を算出し、この昇温検知時間中に検出された前記バレルの実温と前記設定温度との差に基いて前記昇温開始時刻を算出することを特徴とする請求項1に記載の成形機のバレルの温度制御方法。
- 成形機のバレルの温度制御装置であって、
前記バレルをヒータによって加熱したときの該バレルの昇温勾配を求める手段と、
前記バレルが設定温度に保たれるよう前記ヒータを制御する手段と、
前記バレルが前記設定温度よりも低いシフトマイナス温度となるよう前記ヒータを制御してシフト動作をなす手段と、
前記シフト動作中のバレル温度と前記設定温度との差および前記昇温勾配に基いて、前記バレル温度から前記設定温度まで加熱するのに必要な昇温時間を求める手段と、
シフト終了予定時刻から前記昇温時間を差し引いた昇温開始時刻に達したとき前記ヒータによる前記バレルの昇温を開始する手段と、
を具備したことを特徴とする成形機のバレルの温度制御装置。 - 前記シフトマイナス温度よりも低い検出温度と前記設定温度との差および前記昇温勾配に基いて昇温検知時間を算出し、この昇温検知時間中に検出された前記バレルの実温と前記設定温度との差に基いて前記昇温開始時刻を算出する手段を具備したことを特徴とする請求項3に記載の成形機のバレルの温度制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010233911A JP2012086410A (ja) | 2010-10-18 | 2010-10-18 | 成形機のバレルの温度制御方法と温度制御装置 |
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Publications (1)
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JP2010233911A Withdrawn JP2012086410A (ja) | 2010-10-18 | 2010-10-18 | 成形機のバレルの温度制御方法と温度制御装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2012086410A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013086326A (ja) * | 2011-10-17 | 2013-05-13 | Daiichi Seiko Kk | 樹脂封止装置と樹脂封止装置の制御方法 |
-
2010
- 2010-10-18 JP JP2010233911A patent/JP2012086410A/ja not_active Withdrawn
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JP2013086326A (ja) * | 2011-10-17 | 2013-05-13 | Daiichi Seiko Kk | 樹脂封止装置と樹脂封止装置の制御方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140107 |