JP3824502B2

JP3824502B2 - 射出成形機の温度制御方法及び装置

Info

Publication number: JP3824502B2
Application number: JP2001175108A
Authority: JP
Inventors: 雅資菅沼; 隆仁塩入
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2021-06-11
Also published as: JP2002361705A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の被加熱部位を同時に昇温制御する際に用いて好適な射出成形機の温度制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、射出成形機に備える射出装置は、先端に射出ノズルを有する加熱筒を備えるとともに、この射出ノズル及び加熱筒には、複数組のヒータ及び温度検出器（熱電対）を付設することにより、射出ノズルから加熱筒の後部まで所定の温度分布特性となるように温度制御を行っている（例えば、特公平５−５６５１号公報等参照）。この場合、通常、加熱筒は、メータリングゾーンに対応する前部，コンプレッションゾーンに対応する中間部，フィードゾーンに対応する後部の三つの制御領域を有するとともに、各制御領域をそれぞれ独立して温度制御する複数の加熱制御部を備えている。また、温度制御に際しては、予め所定の温度分布特性が得られるように、オペレータが、使用する樹脂の種類等に対応して各制御領域に対する目標温度（目標値）をそれぞれ設定し、この目標温度と温度検出器から得られる検出温度（検出値）に基づいて、各制御領域の加熱温度に対するフィードバック制御を行っている。
【０００３】
ところで、昇温時には、各加熱制御部を同時に制御して昇温を行うが、射出ノズル及び加熱筒における各被加熱部位は、それぞれ熱容量が異なるため、同時に昇温を開始しても、図３に示す昇温特性Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃ，Ｋｒのように、各被加熱部位の昇温速度は熱容量に応じて異なってくる。即ち、熱容量の最も小さい射出ノズルの昇温特性はＫａとなり昇温速度が最も速くなるとともに、加熱筒前部の昇温特性はＫｂ，加熱筒中間部の昇温特性はＫｃ，熱容量の最も大きい加熱筒後部の昇温特性はＫｒとなり昇温速度が最も遅くなる。したがって、射出成形機の稼動を休止（停止）させた後における再稼動時の昇温動作では、射出ノズルの内部に残留する樹脂が、加熱筒後部の昇温が終了するまで高温に晒されることになり、樹脂の熱特性によっては熱分解による劣化現象を生じるとともに、最悪の場合には、炭化や有毒ガスの発生を招いてしまう。
【０００４】
一方、この問題を解決するため、従来においては、熱容量の小さい被加熱部位ほど加熱開始時点を遅らせて昇温を行うようにした温度制御方法も、特開平５−７７３０２号公報で提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の温度制御方法は、次のような問題点があった。
【０００６】
第一に、被加熱部位毎に加熱開始時点を設定する必要があり、しかも目標温度を変更したり熱容量が変化した場合には、その都度、加熱開始時点を再設定する必要があるとともに、その設定は容易でないなど、面倒で手間のかかる設定作業を必要とする。
【０００７】
第二に、昇温速度は、外部環境の変動等によっても影響を受けるため、複数の被加熱部位の昇温終了時間を常に一致させることは困難であり、安定性及び信頼性に欠ける。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、面倒な加熱開始時点の設定（再設定）を不要にし、しかも、全ての被加熱部位の昇温終了時間を常に一致させることにより、樹脂が無用な高温に晒される不具合を確実に回避できるようにした射出成形機の温度制御方法及び装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明に係る温度制御方法は、射出成形機Ｍの被加熱部位である射出ノズル２，加熱筒３前部，加熱筒３中間部及び加熱筒３後部の各温度を、独立した加熱制御部Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｒによりそれぞれフィードバック制御するに際し、昇温時に、昇温速度の最も遅い加熱筒３後部を、正規の目標温度（目標値）Ｔｓｒに設定した加熱制御部（参照加熱制御部）Ｈｒにより昇温制御するとともに、参照加熱制御部Ｈｒを除く他の加熱制御部Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃの目標温度に、参照加熱制御部Ｈｒの検出温度（検出値）Ｔｄｒを設定して昇温制御し、昇温が終了したなら、参照加熱制御部Ｈｒの検出温度Ｔｄｒを他の加熱制御部Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃの目標温度として付与することを解除し、他の加熱制御部Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃに本来の目標温度Ｔｓａ，Ｔｓｂ，Ｔｓｃを付与することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る温度制御装置１は、射出成形機Ｍの被加熱部位である射出ノズル２，加熱筒３前部，加熱筒３中間部及び加熱筒３後部の各温度をそれぞれフィードバック制御する独立した加熱制御部Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｒを備えるとともに、昇温速度の最も遅い加熱筒３後部を、正規の目標温度（目標値）Ｔｓｒに設定した加熱制御部（参照加熱制御部）Ｈｒにより昇温制御し、かつ参照加熱制御部Ｈｒを除く他の加熱制御部Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃの目標温度に、参照加熱制御部Ｈｒの検出温度Ｔｄｒを設定して昇温制御し、昇温が終了したなら、参照加熱制御部Ｈｒの検出温度Ｔｄｒを他の加熱制御部Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃの目標温度として付与することを解除し、他の加熱制御部Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃに本来の目標温度Ｔｓａ，Ｔｓｂ，Ｔｓｃを付与する制御部４を備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、昇温時には、加熱筒３後部以外の射出ノズル２，加熱筒３前部，加熱筒３中間部における昇温速度は、昇温速度の最も遅い加熱筒３後部の昇温速度に同期（一致）するため、射出ノズル２，加熱筒３前部，加熱筒３中間部及び加熱筒３後部における全ての昇温終了時間は、目標温度の変更，熱容量の変化，外部環境の変動等に左右されることなく常に一致する。
【００１２】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１３】
まず、本実施例に係る温度制御装置１の構成について、図１及び図２を参照して説明する。
【００１４】
図２中、Ｍは射出成形機、特に、射出成形機Ｍに備える射出装置Ｍｉを示す。射出装置Ｍｉは、先端に射出ノズル２を有し、後部にホッパー６を有する加熱筒３を備え、この加熱筒３にはスクリュ５を内蔵する。また、加熱筒３の外周部には、バンドヒータ等を用いた三つのヒータ１１ｂ，１１ｃ，１１ｒを軸方向に沿って順次付設する。この場合、ヒータ１１ｂは、メータリングゾーンに対応する加熱筒３の前部に、ヒータ１１ｃはコンプレッションゾーンに対応する加熱筒３の中間部に、ヒータ１１ｒはフィードゾーンに対応する加熱筒３の後部にそれぞれ配する。さらに、射出ノズル２の外周部には、バンドヒータ等を用いたヒータ１１ａを付設する。これにより、射出ノズル２，加熱筒３前部，加熱筒３中間部及び加熱筒３後部の四つの独立した加熱制御領域が設けられる。また、各ヒータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｒに対応する各加熱制御領域には、これら各加熱制御領域の温度を検出する温度検出器（熱電対）１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｒを付設する。
【００１５】
一方、各ヒータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｒ及び各温度検出器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｒは、温度調節部１３に接続するとともに、この温度調節部１３は、コンピュータ機能を備えた成形機コントローラ１４に接続する。また、特に、温度検出器１２ｒは、成形機コントローラ１４にも接続する。なお、この成形機コントローラ１４は制御部４を構成する。
【００１６】
図１には、温度調節部１３の詳細を示す。温度調節部１３は、ヒータ１１ａと温度検出器１２ａ，ヒータ１１ｂと温度検出器１２ｂ，ヒータ１１ｃと温度検出器１２ｃ，ヒータ１１ｒと温度検出器１２ｒに対して、組合わさることにより、射出ノズル２，加熱筒３前部，加熱筒３中間部，加熱筒３後部をそれぞれ加熱制御する独立した四つのフィードバック制御系を構成する加熱制御部Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｒを備える。図１中、２１は交流電源であり、この交流電源２１に接続した一方の送電ラインＥｐは、各ヒータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｒの一端子に接続するとともに、他方の送電ラインＥｑは、スイッチング部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｒを介して、ヒータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｒの他端子にそれぞれ接続する。
【００１７】
また、一つの加熱制御部Ｈａは、偏差演算部２３ａを備え、この偏差演算部２３ａの一方の入力部には、成形機コントローラ１４から付与される目標温度Ｔｓａが入力するとともに、偏差演算部２３ａの他方の入力部には、温度検出器１２ａから得られる検出温度Ｔｄａが入力する。これにより、偏差演算部２３ａの出力部には、目標温度Ｔｓａと検出温度Ｔｄａの偏差が得られ、この偏差は、ＰＩＤ演算部２４ａを介して出力回路２５ａに付与される。さらに、出力回路２５ａからはＰＩＤ演算部２４ａの出力の大きさに応じてデューティ比（パルス幅）が変化するパルス制御信号が出力し、このパルス制御信号によりスイッチング部２２ａがＯＮ−ＯＦＦ制御される。
【００１８】
他の加熱制御部Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｒの構成も、上述した加熱制御部Ｈａの構成と同じである。各加熱制御部Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｒにおいて、２３ｂ，２３ｃ，２３ｒは偏差演算部、２４ｂ，２４ｃ，２４ｒはＰＩＤ演算部、２５ｂ，２５ｃ，２５ｒは出力回路をそれぞれ示す。なお、図２中、１５は成形機コントローラ１４に接続した設定部（入力部）を示す。
【００１９】
次に、本実施例に係る温度制御方法を含む温度制御装置１の動作について、図１〜図３を参照して説明する。
【００２０】
まず、昇温に際して、成形機コントローラ１４は、加熱筒３後部に付設した温度検出器１２ｒから得られる検出温度Ｔｄｒが、他の加熱制御部Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃの目標温度Ｔｓａ，Ｔｓｂ，Ｔｓｃとして設定されるように切換を行う。即ち、各加熱制御部Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃにおける偏差演算部２３ａ，２３ｂ，２３ｃの一方の入力部に付与する本来の目標温度Ｔｓａ，Ｔｓｂ，Ｔｓｃの代わりに、検出温度Ｔｄｒを付与するように切換える。この場合、加熱筒３後部は、最も熱容量が大きく、昇温速度も最も遅い被加熱部位となる。
【００２１】
一方、各ヒータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｒに通電を行い、昇温を開始すれば、射出ノズル２，加熱筒３前部，加熱筒３中間部，加熱筒３後部は、それぞれ対応するヒータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｒにより加熱される。そして、加熱筒３後部の温度は、温度検出器１２ｒにより検出され、得られた検出温度Ｔｄｒは、偏差演算部２３ｒの他方の入力部に付与される。また、偏差演算部２３ｒの一方の入力部には、予め設定された正規の目標温度Ｔｓｒが付与される。この結果、偏差演算部２３ｒの出力部からは目標温度Ｔｓｒと検出温度Ｔｄｒの偏差が出力し、この偏差はＰＩＤ演算部２４ｒに付与される。そして、偏差は、ＰＩＤ演算部２４ｒによりＰＩＤ処理（比例演算処理，積分演算処理，微分演算処理）され、出力回路２５ｒに付与される。出力回路２５ｒからは、ＰＩＤ演算部２４ｒの出力の大きさに応じてデューティ比（パルス幅）が変化するパルス制御信号を出力し、スイッチング部２２ｒは、パルス制御信号によりＯＮ−ＯＦＦ制御される。即ち、検出温度Ｔｄｒが目標温度Ｔｓｒより低い場合には、パルス制御信号のデューティ比（パルス幅）が大きくなり、この結果、ヒータ１１ｒに供給する電力量が大きくなるようにフィードバック制御される。
【００２２】
他方、温度検出器１２ｒから得られた検出温度Ｔｄｒは、同時に、他の偏差演算部２３ａ，２３ｂ，２３ｃにおける一方の入力部にも付与される。即ち、本来の目標温度Ｔｓａ，Ｔｓｂ，Ｔｓｃの代わりに、検出温度Ｔｄｒが置換して付与される。このときの信号経路を図１中点線で示す。これにより、射出ノズル２，加熱筒３前部，加熱筒３中間部の加熱温度は、検出温度Ｔｄｒとなるように各加熱制御部Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃによりフィードバック制御される。
【００２３】
よって、加熱筒３後部以外の射出ノズル２，加熱筒３前部，加熱筒３中間部における昇温速度は、昇温速度の最も遅い加熱筒３後部の昇温速度に同期（一致）することになり、射出ノズル２，加熱筒３前部，加熱筒３中間部及び加熱筒３後部における全ての昇温終了時間は、常に一致する。即ち、図３において、射出ノズル２，加熱筒３前部，加熱筒３中間部の各昇温特性Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃは、いずれも加熱筒３後部の昇温特性Ｋｒに重なることになる。
【００２４】
そして、昇温が終了したなら、成形機コントローラ１４は、各加熱制御部Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃに対する検出温度Ｔｄｒの付与を解除し、本来の目標温度Ｔｓａ，Ｔｓｂ，Ｔｓｃが付与されるように切換える。なお、図１中、Ｔｄｂ，Ｔｄｃは、各温度検出器１２ｂ，１２ｃから得られる検出温度を示す。
【００２５】
このような本実施例に係る温度制御方法及び温度制御装置１によれば、昇温時には、加熱筒３後部以外の射出ノズル２，加熱筒３前部，加熱筒３中間部における昇温速度が、昇温速度の最も遅い加熱筒３後部の昇温速度に同期するため、射出ノズル２，加熱筒３前部，加熱筒３中間部及び加熱筒３後部における全ての昇温終了時間を、目標温度の変更，熱容量の変化，外部環境の変動等に左右されることなく、常に一致させることができる。したがって、射出ノズル２の内部に残留する樹脂が、加熱筒３後部の昇温が終了するまで高温に晒される不具合は確実に回避されるなど、昇温時における安定性及び信頼性を飛躍的に高めることができる。しかも、従来における熱容量の小さい被加熱部位ほど加熱開始時点を遅らせる制御方法とは異なり、面倒な加熱開始時点の設定（再設定）を不要にすることができる。
【００２６】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。例えば、実施例は、加熱筒３における加熱制御領域を、前部，中間部及び後部の三つに分けたが、この数は任意である。
【００２７】
【発明の効果】
このように、本発明に係る射出成形機の温度制御方法（温度制御装置）は、射出成形機の被加熱部位である射出ノズル，加熱筒前部，加熱筒中間部及び加熱筒後部の各温度を、独立した加熱制御部によりそれぞれフィードバック制御するに際し、昇温速度の最も遅い加熱筒後部を、正規の目標温度に設定した参照加熱制御部により昇温制御するとともに、参照加熱制御部を除く他の加熱制御部の目標温度に、参照加熱制御部の検出温度を設定して昇温制御し、昇温が終了したなら、参照加熱制御部の検出温度を他の加熱制御部の目標温度として付与することを解除し、他の加熱制御部に本来の目標温度を付与するようにしたため、次のような顕著な効果を奏する。
【００２８】
（１）射出ノズル，加熱筒前部，加熱筒中間部及び加熱筒後部に対する昇温終了時間を、目標温度の変更，熱容量の変化，外部環境の変動等に左右されることなく、常に一致させることができるため、射出ノズルの内部に残留する樹脂が、加熱筒後部の昇温が終了するまで高温に晒される不具合を確実に回避でき、もって、昇温時における安定性及び信頼性を飛躍的に高めることができる。
【００２９】
（２）従来における熱容量の小さい被加熱部位ほど加熱開始時点を遅らせる制御方法とは異なり、加熱開始時点の設定や目標温度を変更したり熱容量が変化した場合の再設定等の面倒な設定作業を不要にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る温度制御装置における加熱制御部のブロック回路図、
【図２】同温度制御装置のブロック系統図、
【図３】従来の技術に係る温度制御装置の問題点及び本実施例に係る効果を説明するための昇温特性図、
【符号の説明】
Ｍ射出成形機
１温度制御装置
２射出ノズル
３加熱筒
４制御部
Ｈａ… 加熱制御部
Ｈｒ加熱制御部（参照加熱制御部）
Ｔｓｒ目標温度
Ｔｓａ… 目標温度
Ｔｄｒ検出温度

Claims

射出成形機の被加熱部位である射出ノズル，加熱筒前部，加熱筒中間部及び加熱筒後部の各温度を、独立した加熱制御部によりそれぞれフィードバック制御する射出成形機の温度制御方法において、昇温時に、昇温速度の最も遅い前記加熱筒後部を、正規の目標温度に設定した加熱制御部（参照加熱制御部）により昇温制御するとともに、前記参照加熱制御部を除く他の加熱制御部の目標温度に、前記参照加熱制御部の検出温度を設定して昇温制御し、昇温が終了したなら、前記参照加熱制御部の検出温度を前記他の加熱制御部の目標温度として付与することを解除し、前記他の加熱制御部に本来の目標温度を付与することを特徴とする射出成形機の温度制御方法。
射出成形機の被加熱部位である射出ノズル，加熱筒前部，加熱筒中間部及び加熱筒後部の各温度をそれぞれフィードバック制御する独立した加熱制御部を備える射出成形機の温度制御装置において、昇温速度の最も遅い前記加熱筒後部を、正規の目標温度に設定した加熱制御部（参照加熱制御部）により昇温制御し、かつ前記参照加熱制御部を除く他の加熱制御部の目標温度に、前記参照加熱制御部の検出温度を設定して昇温制御し、昇温が終了したなら、前記参照加熱制御部の検出温度を前記他の加熱制御部の目標温度として付与することを解除し、前記他の加熱制御部に本来の目標温度を付与する制御部を備えることを特徴とする射出成形機の温度制御装置。