JP3547216B2

JP3547216B2 - 成形機の温度測定装置

Info

Publication number: JP3547216B2
Application number: JP15473695A
Authority: JP
Inventors: 敬介原
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 1995-06-21
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: JPH091617A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、射出成形機やダイカストマシン等の成形機の温度測定装置に係り、特に、金属製の加熱シリンダ等の導電体よりなる温度検出対象に、不慮の事態により過電圧が流れても、温度検出系ＩＣを破壊することがないようにした、回路保護性に優れた成形機の温度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機の加熱シリンダの各部は、加熱シリンダ内に投入された樹脂材料を良好に可塑化・溶融するために、予め設定された温度に正確にコントロールすることが求められる。このため、バンドヒーターで加熱された金属製の加熱シリンダの各部の温度を検出して、温度制御系回路にフィードバックするために、加熱シリンダの各部には温度センサとしての熱電対が埋設されている。
【０００３】
図２は、従来の射出成形機の加熱シリンダの温度検出系の構成を示すブロック図である。同図において、２１は接地型の熱電対、２２はオペアンプ、２３はセレクタ回路、２４はＡ／Ｄ変換回路、２５は演算制御部（ＣＰＵ部）である。熱電対２１およびオペアンプ２２は、加熱シリンダの各測定部位に対応した数が設けられ、ここでは例えば、Ａ〜Ｆの６チャンネルが設けられている。
【０００４】
各熱電対２１で発生した電圧（熱起電力）は、対応するオペアンプ２２において増幅・整形等の適宜の処理を施された後、セレクタ回路２３の各入力端に入力される。そして、演算制御部２５からの制御信号によって切り替えられるセレクタ回路２３から、順次択一的に１つのチャンネルの検出電圧がＡ／Ｄ変換回路２４に出力され、これがディジタル信号に変換されて演算制御部２５に取り込まれる。これによって、演算制御部２５は加熱シリンダの各部の温度を認知し、各部の温度が予め設定された温度値と一致するように、加熱シリンダの各部に配設されたバンドヒーターのドライバ回路を制御するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、加熱シリンダは導電性の金属によって形成されているため、バンドヒーターが故障して、漏電等によってヒーター駆動用電圧（ＡＣ２００Ｖ〜ＡＣ４００Ｖ）が加熱シリンダを介して熱電対２１に印加されると、温度検出系ＩＣ（オペアンプ２２やＡ／Ｄ変換回路２４等）が破壊されてしまうという問題があった。
【０００６】
これに対処する手法としては、
▲１▼温度検出系回路を、電気的に加熱シリンダと絶縁する手法。すなわち具体的には、接地型の熱電対２１に代えて、非接地型の温度センサ（熱電対）を用いる手法。
▲２▼温度検出系ＩＣに高耐電圧のＩＣを用いる手法。すなわち具体的には、オペアンプ２２に、ＡＣ２００Ｖ〜ＡＣ４００Ｖに耐え得る高耐電圧ＩＣを使用する手法。
が考えられる。
【０００７】
しかしながら、上記▲１▼の手法においては、絶縁物を介して導電性金属よりなる加熱シリンダの温度を検出するので、浮遊容量による電気伝導（サージ）で温度検出系ＩＣが破壊される事故がないとは言い切れない（発生頻度約２％）。また、非接地型の温度センサは接地型の熱電対２１に較べて、検出精度が劣る上、価格も高い（約１．５倍高い）という問題がある。
【０００８】
一方、前記▲２▼の手法を採用すると、高耐電圧のＩＣは極めて高価であるため、システム全体のコストを押し上げるという問題がある。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、安価で検出精度のよい接地型の熱電対を用いた成形機の温度測定装置において、金属製の加熱シリンダ等の導電体よりなる温度検出対象に、不慮の事態により過電圧が流れても、温度検出系ＩＣを破壊する虞がなく、かつ、全体を安価なものに構築できる温度測定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、電熱ヒーターで加熱される導電体の被温度検出部位に、接地型の熱電対を配設し、該熱電対の出力する電圧値を適宜に変換処理して温度測定を行う成形機の温度測定装置において、
上記熱電対を、高耐電圧のＭＯＳＦＥＴを１対用いた第１のスイッチング手段に接続すると共に、該第１のスイッチング手段を、コンデンサを介して、高耐電圧のＭＯＳＦＥＴを１対用いた第２のスイッチング手段に接続し、
上記第２のスイッチング手段をオフにした状態で、上記第１のスイッチング手段をオンにして上記コンデンサをチャージし、このコンデンサにチャージされた電荷を、上記第１のスイッチング手段をオフにした状態で、上記第２のスイッチング手段をオンにして、後段に出力するように、構成される。
【００１１】
【作用】
高耐電圧のＭＯＳＦＥＴを１対用いた第１のスイッチング手段と、コンデンサと、高耐電圧のＭＯＳＦＥＴを１対用いた第２のスイッチング手段とで、いわゆるフライングキャパシタ回路を構成する。そして、このフライングキャパシタ回路は、第１，第２のスイッチング手段の一方が常にオフとなるようにコントロールされる。したがって、接地型の熱電対は、上記のフライングキャパシタ回路を介して、後段回路（温度検出系ＩＣ）と接続されるので、接地型の熱電対と温度検出系ＩＣとは、電気的に絶縁されることになる。よって、金属製の加熱シリンダ等の導電体よりなる温度検出対象に、不慮の事態により過電圧が流れても、温度検出系ＩＣが破壊される虞はなくなる。また、高耐電圧のＭＯＳＦＥＴを４個とコンデンサ１個を用いたフライングキャパシタ回路は、ＡＣ２００Ｖ〜ＡＣ４００Ｖに耐え得る高耐電圧ＩＣに較べて格段に安価であり、温度測定装置全体のコストを押し上げることもない。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明を図示した１実施例によって説明する。
図１は、本発明の１実施例に係る射出成形機の加熱シリンダの温度検出系の構成を示すブロック図である。同図において、１は接地型の熱電対、２はフライングキャパシタ回路、３は増幅機能を備えたＡ／Ｄ変換回路、４は演算制御部（ＣＰＵ部）である。熱電対１およびフライングキャパシタ回路２は、加熱シリンダの各測定部位に対応した数が設けられ、ここでは例えば、Ａ〜Ｆの６チャンネルが設けられている。
【００１３】
上記フライングキャパシタ回路２は、１対の高耐電圧のＭＯＳＦＥＴ１１ａ，１１ｂを用いた第１のスイッチング手段１１と、コンデンサ１２と、１対の高耐電圧のＭＯＳＦＥＴ１３ａ，１３ｂを用いた第２のスイッチング手段１３とによって構成されている。そして、熱電対１の出力は第１のスイッチング手段１１の入力端に接続され、第１のスイッチング手段１１の出力はコンデンサ１２を介して第２のスイッチング手段１３の入力端に接続され、第２のスイッチング手段１３の出力はＡ／Ｄ変換回路３の入力端に接続されている。
【００１４】
各フライングキャパシタ回路２の第１のスイッチング手段１１および第２のスイッチング手段１３のオン／オフ状態は、演算制御部４からの制御信号によってコントロールされ、第１のスイッチング手段１１がオンのときには、第２のスイッチング手段１３はオフとされ（以下、これを第１のモードと称す）、第１のスイッチング手段１１がオフのときには、第２のスイッチング手段１３はオンとされるようになっている（以下、これを第２のモードと称す）。
【００１５】
フライングキャパシタ回路２が上記第１のモードをとった際には、第１のスイッチング手段１１がオンとされるので、コンデンサ１２には熱電対１の出力電圧がチャージされる。このとき、第２のスイッチング手段１３はオフとなっているので、熱電対１とＡ／Ｄ変換回路３とは電気的に絶縁されている。
【００１６】
また、フライングキャパシタ回路２が上記第２のモードをとった際には、第１のスイッチング手段１１がオフとされ、第２のスイッチング手段１３がオンとされるので、第１のモード時にコンデンサ１２にチャージされた電荷（電圧）が、Ａ／Ｄ変換回路３に入力される。このとき、第１のスイッチング手段１１はオフとなっているので、熱電対１とＡ／Ｄ変換回路３とは電気的に絶縁されている。
【００１７】
本実施例では、前記Ａ〜Ｆの６チャンネルの温度検出系統のうちの１つのチャンネルを、順次択一選択して第２のモードをとらせ、他の５つのチャンネルには第１のモードをとらせるようになっている。すなわち、Ａチャンネルが第２のモードがとった際には、Ｂ〜Ｆの５つのチャンネルは第１のモードをとり、Ｂチャンネルが第２のモードがとった際には、ＡおよびＣ〜Ｆの５つのチャンネルは第１のモードをとり、Ｃチャンネルが第２のモードがとった際には、Ａ，ＢおよびＤ〜Ｆの５つのチャンネルは第１のモードをとり、Ｄチャンネルが第２のモードがとった際には、Ａ〜ＣおよびＥ，Ｆの５つのチャンネルは第１のモードをとり、Ｅチャンネルが第２のモードがとった際には、Ａ〜ＤおよびＦの５つのチャンネルは第１のモードをとり、Ｆチャンネルが第２のモードがとった際には、Ａ〜Ｅの５つのチャンネルは第１のモードをとり、これを循環的に繰り返すようになっている。
【００１８】
上述した構成をとる本実施例においては、各チャンネル（各温度検出系統）のフライングキャパシタ回路２が第１のモードをとった際に、コンデンサ１２をチャージし、フライングキャパシタ回路２が第２のモードをとった際に、コンデンサ１２にチャージされた電荷（電圧）が、Ａ／Ｄ変換回路３に入力される。Ａ／Ｄ変換回路３は、択一的に適宜サンプリング周期で入力される各チャンネルの検出電圧を、増幅およびアナログ−ディジタル変換して、これを演算制御部４に出力する。これによって、演算制御部４は加熱シリンダの各部の温度を認知し、各部の温度が予め設定された温度値と一致するように、加熱シリンダの各部に配設されたバンドヒーターのドライバ回路を制御する。
【００１９】
かように本実施例においては、接地型の熱電対１を、高耐電圧のＭＯＳＦＥＴを１対用いた第１のスイッチング手段１１に接続すると共に、該第１のスイッチング手段１１を、コンデンサ１２を介して、高耐電圧のＭＯＳＦＥＴを１対用いた第２のスイッチング手段１３に接続し、第２のスイッチング手段１３をオフにした状態で、第１のスイッチング手段１１をオンにしてコンデンサ１２をチャージし、このコンデンサ１２にチャージされた電荷を、第１のスイッチング手段１１をオフにした状態で、第２のスイッチング手段１３をオンにして、後段に出力するように構成したので、接地型の熱電対１と温度検出系ＩＣ（Ａ／Ｄ変換回路３）とを常に電気的に絶縁状態に保つことができる。したがって、導電性の金属よりなる加熱シリンダに不慮の事態により過電圧が流れても（加熱シリンダにヒーターの動力電源が接続されても）、温度検出系ＩＣを破壊する虞はなくなる。また、高耐電圧のＭＯＳＦＥＴを４個とコンデンサ１個を用いたフライングキャパシタ回路は、ＡＣ２００Ｖ〜ＡＣ４００Ｖに耐え得る高耐電圧ＩＣに較べて格段に安価であり、温度測定装置全体のコストを押し上げることもない。
【００２０】
以上、本発明を図示した実施例によって説明したが、本発明の精神を逸脱しない範囲で当業者には種々の変形が可能であり、例えば前記実施例では熱電対の検出出力をＡ／Ｄ変換するようにしたが、Ｖ／Ｆ（電圧−周波数）変換するようにしてもよい。また、前記実施例では、射出成形機の加熱シリンダの温度検出を例にとったが、電熱ヒーターで加熱される溶融炉や金型等をもつダイカストマシン等の成形機にも、本発明は適用可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、安価で検出精度のよい接地型の熱電対を用いた成形機の温度測定装置において、金属製の加熱シリンダ等の導電体よりなる温度検出対象に不慮の事態により過電圧が流れても、温度検出系ＩＣを破壊する虞がなく、かつ、全体を安価なものに構築できる温度測定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例に係る射出成形機の加熱シリンダの温度検出系の構成を示すブロック図である。
【図２】従来技術による射出成形機の加熱シリンダの温度検出系の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１接地型の熱電対
２フライングキャパシタ回路
３Ａ／Ｄ変換回路
４演算制御部（ＣＰＵ部）
１１第１のスイッチング手段
１１ａ，１１ｂ高耐電圧のＭＯＳＦＥＴ
１２コンデンサ
１３第２のスイッチング手段
１３ａ，１３ｂ高耐電圧のＭＯＳＦＥＴ

Claims

電熱ヒーターで加熱される導電体の被温度検出部位に、接地型の熱電対を配設し、該熱電対の出力する電圧値を適宜に変換処理して温度測定を行う成形機の温度測定装置において、
上記熱電対を、高耐電圧のＭＯＳＦＥＴを１対用いた第１のスイッチング手段に接続すると共に、該第１のスイッチング手段を、コンデンサを介して、高耐電圧のＭＯＳＦＥＴを１対用いた第２のスイッチング手段に接続し、
上記第２のスイッチング手段をオフにした状態で、上記第１のスイッチング手段をオンにして上記コンデンサをチャージし、このコンデンサにチャージされた電荷を、上記第１のスイッチング手段をオフにした状態で、上記第２のスイッチング手段をオンにして、後段に出力するようにしたことを特徴とする成形機の温度測定装置。
請求項１記載において、
前記熱電対と前記第１のスイッチング手段と前記コンデンサと前記第２のスイッチング手段とからなる温度検出ユニットを複数ユニット設け、各温度検出ユニットから順次択一選択して出力をとり出すようにしたことを特徴とする成形機の温度測定装置。