JP3838997B2 - 射出成形機の温度制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機のノズル及びシリンダの温度制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機に異常が発生して成形動作を停止したときや、成形サイクルを停止したときなどの成形運転停止時においては、シリンダ内に樹脂が滞留しており、この樹脂が加熱されることによって熱分解をおこし、焼けやガスが発生する等の不具合が生じる。そこで、成形サイクルが停止したときノズル部及びシリンダ部の加熱を停止する方法が取られているが、この場合、樹脂温度が下がり過ぎて、運転再開時に昇温するのに時間がかかるという問題があった。この対策として、成形動作が停止されたとき、シリンダの温度を成形時の温度よりも低い温度にして焼けやガス発生等を防止する。さらにはガスによるシリンダの破損を防止するようにしたものが知られている（特許文献１、特許文献２等参照）。
【０００３】
また、成形サイクルが停止されたとき、樹脂の温度を低下させ、設定時間が経過すると樹脂を強制的に移動させて、焼け等の発生を防止すると共に、成形サイクルが停止したときに射出ノズルのヒータをオフとし、所定時間経過したときシリンダのヒータをオフすることによって、射出成形サイクルの一時的中止の場合、射出ノズルのヒータのオフだけですむようにしたものも知られている（特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６０−２４２０２９号公報
【特許文献２】
特開昭６２−２１１１２０号公報
【特許文献３】
特開平７−２６６３９４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
成形運転が停止したとき、シリンダ内の樹脂が過剰に加熱され、焼けやガス発生によるシリンダの破損等を防止するには、樹脂への加熱を停止し、樹脂温度を低下させねばならない。この場合、従来技術のように、シリンダ部ヒータ及びノズル部ヒータを切断すると、ノズルは熱容量がシリンダより小さいことから、ノズルの樹脂の温度降下速度はシリンダの温度降下速度より速い。そのため、ノズル部ヒータとシリンダ部ヒータを同時にオフとすると、両者の温度降下速度の差が大きい場合にはノズル内の樹脂がシリンダ内の樹脂よりも先に固化し、ノズル先端を塞いでしまうという可能性がある。ノズル先端の樹脂の方が先に固化してしまうと、シリンダ部内で発生したガスの逃げ道がなくなり、従来例のようにシリンダの温度を成形時の温度よりも低い温度にしたとしても、温度を下げる過程においてシリンダを破損させる可能性が残されている。
この問題は、特許文献３に記載されたもののようにノズル部のヒータをシリンダ部のヒータより先にオフとした場合にも、当然ノズル部の樹脂がシリンダ部の樹脂よりも先に固化するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、射出成形動作を停止したとき、シリンダ内の樹脂が固化する前にノズル内の樹脂が固化しないように樹脂温度を制御する射出成形機の温度制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ノズル部ヒータとシリンダ部ヒータとを備えた射出成形機の温度制御装置において、成形運転が停止したことを検出する手段と、成形運転が停止したことが検出された際にはシリンダ温度の低下を開始させる手段を備えると共に、シリンダ温度の低下を開始させた後、所定時間が経過するとノズル温度の低下を開始させる手段、若しくは、シリンダの温度が所定温度以下になるとノズル温度の低下を開始させる手段、若しくは、シリンダの温度降下に合わせてノズル温度を低下させる手段、若しくは、シリンダの温度降下に合わせてノズル温度を低下させる手段と共にノズル温度若しくはシリンダ温度が所定温度以下になるとノズル温度の制御を停止させる手段を備えるようにした。
【０００８】
又は、成形運転が停止されたことが検出された際には所定時間経過した後シリンダ温度の低下を開始させる手段と、シリンダ部ヒータ温度の低下を開始させた後、所定時間が経過するとノズル温度の低下を開始させる手段、若しくはシリンダの温度が所定温度以下になるとノズル温度の低下を開始させる手段、若しくはシリンダの温度降下に合わせてノズル温度を低下させる手段、若しくはシリンダの温度降下に合わせてノズル温度を低下させる手段と共にノズル温度若しくはシリンダ温度が所定温度以下になるとノズル温度の制御を停止させる手段を備えるようにした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態の温度制御装置を構成する射出成形機の制御装置の要部と射出成形機の要部を示すブロック図である。
１はシリンダであり、該シリンダ１の先端にはノズル２が取り付けられている。また、シリンダ内には射出スクリュ３が挿入されている。ノズル２にはノズル部ヒータ５ｎが設けられていると共に、該ノズル部の温度を検出する温度センサ４ｎが設けられている。またシリンダ１は複数の加熱ゾーンに分けられて各ゾーンにシリンダ部ヒータ５ｓ，５ｓが設けられると共に、各ゾーンのシリンダ温度を検出する熱電対等の温度センサ４ｓ，４ｓが取り付けられている。ノズル部ヒータ５ｎ、シリンダ部ヒータ５ｓ，５ｓは、電源回路６ｎ，６ｓ，６ｓに接続され、該電源回路６ｎ，６ｓ，６ｓは、各ヒータ５ｎ，５ｓ，５ｓへ電力をオンオフ制御して供給するものである。
【００１０】
射出スクリュ３は、伝動機構１０を介してスクリュ回転用サーボモータＭ２により回転駆動される。また、射出用サーボモータＭ１によって、回転運動を直線運動に変換する変換機構９を介して射出スクリュ３はその軸方向に駆動される。なお、射出用サーボモータＭ１、スクリュ回転用サーボモータＭ２には、位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２が取り付けられており、該位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２により射出スクリュ３の回転速度、軸方向の移動速度、移動位置を検出するようにしている。
【００１１】
スクリュ回転用サーボモータＭ２を駆動して射出スクリュ３を回転させることによって、ホッパ８から投入される樹脂７は、射出スクリュ３の回転とシリンダ１に配設されているヒータ５ｓ，５ｓから加えられる熱によって溶融混練りされる。また、射出用サーボモータＭ１を駆動して射出スクリュ３を図１中左方に移動させることによって溶融されたシリンダ１内の樹脂をノズル２の先端から、図示しない金型内に射出する。
【００１２】
この射出成形機を制御する制御装置２０は、数値制御用のマイクロプロセッサであるＣＮＣ用ＣＰＵ３０、プログラマブルマシンコントローラ用のマイクロプロセッサであるＰＭＣ用ＣＰＵ２７、サーボ制御用のマイクロプロセッサであるサーボ用ＣＰＵ２３を備え、バス３５を介して相互の入出力を選択することにより各マイクロプロセッサ間での情報伝達が行えるようになっている。
【００１３】
ノズル２、シリンダ１に設けられた熱電対等の温度センサ４ｎ，４ｓ，４ｓの出力はＶ／Ｆ（電圧／周波数）変換器２２に入力され、温度センサ４ｎ，４ｓ，４ｓの出力電圧を周波数に変換し、この周波数をカウントすることによって検出温度をデジタル値に変換してバス３５に接続された入出力回路２１に入力している。
【００１４】
ＰＭＣ用ＣＰＵ２７には射出成形機のシーケンス動作を制御するシーケンスプログラム等を記憶したＲＯＭ２８および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ２９が接続され、ＣＮＣ用ＣＰＵ３０には、射出成形機を全体的に制御する自動運転プログラム等を記憶したＲＯＭ３１および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ３２が接続されている。
【００１５】
また、サーボ用ＣＰＵ２３には、位置ループ、速度ループ、電流ループの処理を行うサーボ制御専用の制御プログラムを格納したＲＯＭ２５やデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ２６が接続されている。更に、サーボ用ＣＰＵ２３には、該ＣＰＵ２３からの指令に基いて型締用，射出用，スクリュ回転用，エジェクタ用等の各軸のサーボモータを駆動するサーボアンプ２４が接続され、各軸のサーボモータに取付けられた位置・速度検出器からの出力がサーボ用ＣＰＵ２３に帰還されるようになっている。図１においては射出用サーボモータＭ１とスクリュ回転用のサーボモータＭ２と、これらサーボモータＭ１，Ｍ２に取り付けた位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２のみが図示されており、他のモータ等は省略している。
【００１６】
表示装置／入力手段３４はＣＲＴ又は液晶等の表示装置と、キーボード等の入力手段で構成され、バス３５に接続されている。
【００１７】
不揮発性メモリで構成される成形データ保存用ＲＡＭ３３がバス３５に接続され、該成形データ保存用ＲＡＭ３３は射出成形作業に関する成形条件と各種設定値，パラメータ，マクロ変数等を記憶する成形データ保存用のメモリである。
【００１８】
以上の構成により、ＰＭＣ用ＣＰＵ２７が射出成形機全体のシーケンス動作を制御し、ＣＮＣ用ＣＰＵ３０がＲＯＭ３１の運転プログラムや成形データ保存用ＲＡＭ３３に格納された成形条件等に基いて各軸のサーボモータに対して移動指令の分配を行い、サーボ用ＣＰＵ２３は各軸に対して分配された移動指令と位置・速度検出器１１で検出された位置および速度のフィードバック信号等に基いて、従来と同様に位置ループ制御，速度ループ制御さらには電流ループ制御等のサーボ制御を行い、いわゆるディジタルサーボ処理を実行する。
【００１９】
上述した構成は従来の電動式射出成形機の制御装置と変わりはなく、本発明の温度制御装置はこの制御装置２０によって構成されている。そして、本発明に関連して、ＰＭＣ用ＣＰＵ２７が成形サイクル停止時に実行する後述する処理のプログラムがＲＯＭ２８に格納されている点で従来の射出成形機の制御装置とは相違するものである。
【００２０】
図２は、本発明の第１の実施形態における成形運転停止時の温度制御処理のフローチャートである。
ＰＭＣ用ＣＰＵ２７は、成形サイクルの停止等の運転停止によりヒータ断要求信号が発生しているか判断し（ステップａ１）、発生していると、まず入出力回路２１を介して、シリンダ部のヒータに対する電源回路６ｓ，６ｓにオフ指令を出力し、シリンダ部ヒータ５ｓ，５ｓへの電力供給を停止させる（ステップａ２）。そしてタイマＴを「０」にセットし（ステップａ３）、該タイマＴが設定時間Ｔｗを越えたかを判断する（ステップａ４）。越えていなければ、設定サンプリング周期ｓの時間だけ遅延した後タイマＴに時間ｓを加算し（ステップａ５，ａ６）、ステップａ４に戻る。以下、タイマＴが設定時間Ｔｗを越えるまで、ステップａ４，ａ５，ａ６の処理を繰り返し実行し、設定時間Ｔｗを越えるとノズル部に対する電源回路６ｎにオフ指令を出力しノズル部ヒータ５ｎへの電力供給を停止する（ステップａ７）。
なお、ノズル部ヒータ５ｎへの電力供給の停止を開始するための設定時間Ｔｗは、ノズル部２の温度とシリンダ部１の温度が設定された温度（室温）にほぼ同時に達するように予め実験等で求めて設定されているものである。
【００２１】
図６は、この第１の実施形態におけるノズル部の温度、シリンダ部の温度の説明図である。また、図５は従来から行われていたシリンダ部ヒータ及びノズル部ヒータへの電力供給を同時に停止したときのノズル部の温度、シリンダ部の温度の説明図である。
【００２２】
図５に示すように、シリンダ部ヒータとノズル部ヒータへの電力供給を同時に停止すると、ノズル部の方が熱容量が小さいことから、急激に冷却されることになり、ノズル部の樹脂がシリンダ内の樹脂よりも速く固化することになる。これに対して、この第１の実施形態の場合では、図６に示すように、シリンダ部ヒータ５ｓ，５ｓへの電力供給を停止した後、設定時間Ｔｗだけ遅れてノズル部ヒータ５ｎへの電力供給が停止されるからノズル２とシリンダ１内の樹脂は、ほぼ同時間に固化することになる。よって、シリンダ１内の樹脂が固化する過程で発生したガスはノズル２をとおり排出されるから、シリンダ１等を破損させることはない。なお、シャットオフノズルを使用している射出成形機に対して本発明を適用する場合にはシャットオフノズルは開いた状態に保持する必要がある。
【００２３】
図３は、本発明の第２の実施形態における成形運転停止時の温度制御処理のフローチャートである。
ＰＭＣ用ＣＰＵ２７は、成形サイクルの停止等の成形運転停止によりヒータ断要求信号が発生しているか判断し（ステップｂ１）、発生していると、まず入出力回路２１を介して、シリンダ部のヒータに対する電源回路６ｓ，６ｓにオフ指令を出力し、シリンダ部ヒータ５ｓ，５ｓへの電力供給を停止させる（ステップｂ２）。そして、温度センサ４ｓ，４ｓで検出されたシリンダ部の温度Ｔmps を、Ｖ／Ｆ変換器２２，入出力回路２１を介して読み取る（ステップｂ３）。なお、シリンダ１には加熱ゾーンが複数設けられていることから、この加熱ゾーンの中で代表的な１つの加熱ゾーンにおける温度センサ４ｓからの検出値をシリンダ温度Ｔmpsとして採用することを予め決めておく。または、複数の温度センサでそれぞれ検出される温度の平均を求めてシリンダ温度Ｔmpsとしてもよい。
【００２４】
こうして求められたシリンダ温度Ｔmpsが予め設定されているシリンダ監視温度Ｔmpsetより低下したか判断し（ステップｂ４）、検出したシリンダ温度Ｔmpsがシリンダ監視温度Ｔmpsetより低下するまで、ステップｂ３，ｂ４の処理を繰り返し実行し、シリンダ温度Ｔmpsがシリンダ監視温度Ｔmpsetを越えて低下すると、ノズル部のヒータ５ｎへの電力供給を停止する（ステップｂ５）。
【００２５】
この第２の実施形態におけるシリンダ部及びノズル部の温度は、第１の実施形態で説明した図６に示した状態とほぼ同じ状態となる。
第１の実施形態ではノズル部ヒータ断のタイミングがシリンダ部ヒータ断から設定時間Ｔｗ経過した時点であったものが、この第２の実施形態では、シリンダ部の温度が設定シリンダ監視温度Ｔmpsetに到達した時点に代わるだけである。
【００２６】
図４は、本発明の第３の実施形態における成形運転停止時の温度制御処理のフローチャートである。
ヒータ断要求が出されてシリンダ部ヒータへの電力供給を停止するまでの処理（ステップｃ１，ｃ２）は、図２、図３に示した第１，第２の実施形態と同様である。この第３の実施形態においては、シリンダ部ヒータ５ｓ，５ｓへの電力供給を停止した後、まず、温度センサ４ｎで検出されるノズル部温度ＴmpnをＶ／Ｆ変換器２２、入出力回路２１を介して読み取り（ステップｃ３）、この温度をノズル初期温度Ｔmpn-iniとして記憶し、また、積算経過時間Ｓを求めるレジスタを「０」にセットする（ステップｃ４）。次に、ノズル初期温度Ｔmpn-ini、積算経過時間Ｓ、予め設定されているシリンダ温度降下速度Ｔmpns-slope（゜Ｃ/時間）及び温度降下補正係数Ａに基いて次の（１）式の演算を行って、ノズル部の温度設定値Ｔmpnsetを求め該値に変更する（ステップｃ５）。
【００２７】
Ｔmpnset＝Ｔmpn-ini−Ｓ×Ｔmpns-slope×Ａ …（１）
このようにしてノズル部の温度設定値Ｔmpnsetは、シリンダ部の温度降下に対応する分低下した値に変更される。ノズル２は、この温度設定値Ｔmpnsetになるように、温度制御がなされ、入出力回路２１を介して電源回路６ｎでノズル部ヒータ５ｎへの電力供給がオン／オフ制御されることになる。
【００２８】
次に、ノズル部温度Ｔmpnを読み取り（ステップｃ６）、該ノズル部温度Ｔmpnが予め設定されている室温Ｔmproomより低下したか判断する（ステップｃ７）。ノズル部温度Ｔmpnが室温Ｔmproom以上であれば、時間ｓだけ遅延させ、積算経過時間Ｓを記憶するレジスタに遅延時間ｓを加算して（ステップｃ８，ｃ９）、ステップｃ５に戻る。以下、検出ノズル部温度Ｔmpnが設定室温Ｔmproomより低下するまで、ステップｃ５〜ステップｃ９の処理を繰り返し実行し、ノズル部の温度設定値Ｔmpnsetを順次低下させ、この温度設定値Ｔmpnsetを目標値としてノズル部の温度制御がなされる。
そして、検出ノズル部温度Ｔmpnが設定室温Ｔmproomより低下したことが検出されると、ノズル部ヒータ５ｎへの電力供給を停止させる（ステップｃ１０）。
【００２９】
図７は、この第３の実施形態におけるノズル部の温度、シリンダ部の温度の説明図である。
シリンダ部ヒータ５ｓ，５ｓへの電力供給が停止されると、シリンダ１の温度は低下を開始する。一方、ノズル２においては、ノズル部温度制御の目標値であるノズル温度設定値がシリンダ１の温度降下速度に合わせて低下されるから、ノズル２もシリンダ１もほぼ同時間に設定室温Ｔmproomに達することになる。
なお、式（１）では予め設定されているシリンダ温度降下速度Ｔmpns-slope（゜Ｃ/時間）を用いてノズル部の温度設定値Ｔmpnsetを求めたが、温度降下中のシリンダ現在温度をモニタし、次の式（２）により求めてもよい。
Ｔmpnset＝Ｔmpn-ini−（Ｔmps-ini−Ｔmps）×Ａ …（２）
Ｔmps-ini：シリンダ初期温度（゜Ｃ）
（シリンダ部ヒータへの電力供給を停止したときのシリンダ現在温度）
Ｔmps：シリンダの現在温度（゜Ｃ）
【００３０】
上述した第３の実施形態では、ノズル部の温度が設定室温Ｔmproomに達するまで、目標値を変えて温度制御を実行したが、ノズル２及びシリンダ１の温度が所定温度まで低下し樹脂の固化が進んだ状態では、ノズル温度を制御する必要がなくなる。そのため、ノズル温度が設定室温Ｔmproomに達する前に、ノズル部の温度制御を停止し、ノズル部ヒータ５ｎへの電力供給を停止してもよい。この方法の実施を第４の実施形態とすると、この第４の実施形態では、図４の処理フローチャートにおいて、ステップｃ７で行う処理において検出ノズル部温度Ｔmpnと比較する基準温度Ｔｓを、ノズル部及びシリンダ部の樹脂の固化が進み、安全な状態となるような温度として設定しておけばよい。すなわち、図４の処理において、ステップｃ７の処理が「Ｔmpn＜Ｔｓ」となるだけで他の処理は同一となる。
【００３１】
図８は、この第４の実施形態におけるノズルの温度、シリンダの温度の説明図である。シリンダ部ヒータ５ｓ，５ｓへの電力供給を停止させた後、ノズル２に対しては、温度制御の目標値（設定値）が順次低下させられて温度制御がなされ、ノズル部温度Ｔmpnが基準温度Ｔｓより低くなると、ノズル温度の制御を停止しノズル部ヒータ５ｎへの電力供給も停止されるものである。
【００３２】
上述した各実施形態では、ヒータ断要求信号が検出されたとき、直ちにシリンダ部ヒータへの電力供給を停止させたが、成形運転が停止され、ヒータ断要求信号が出力されても、直ちにシリンダ部ヒータへの電力供給を停止させず、所定時間待ってシリンダ部ヒータへの電力供給を停止させてもよい。この場合では、図２，図３，図４に示すフローチャートにおいて、ヒータ断要求信号が検出する処理のステップａ１，ｂ１，ｃ１とシリンダ部のヒータを断するステップａ２，ｂ２，ｃ２の間に、所定時間待つ処理を挿入すればよい。
【００３３】
このような実施形態とすれば、成形運転が停止され、ヒータ断要求信号が出力されても直ちにシリンダ部ヒータへの電力供給が停止されないので、その間に運転が再開されるような場合、樹脂温度は、成形可能温度に保持されているから、直ちに成形動作を開始することができる。なお、この場合において、成形運転が停止して、所定時間経過後にヒータ断要求信号を出力するようにすれば、図２、図３，図４に示す処理と同じとなる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明においては、シリンダ内の樹脂が固化するより前にノズル内の樹脂が固化することがないので、シリンダ内の樹脂が固化する過程で発生したガスはノズルを通して排出されるから、シリンダの破損等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の温度制御装置を構成する射出成形機の制御装置の要部と射出成形機の要部を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態のフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施形態のフローチャートである。
【図５】シリンダ部ヒータ及びノズル部ヒータへの電力供給を同時に停止する従来例のノズルの温度、シリンダの温度の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態におけるノズルの温度、シリンダの温度の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態におけるノズルの温度、シリンダの温度の説明図である。
【図８】本発明の第３の実施形態におけるノズルの温度、シリンダの温度の説明図である。
【符号の説明】
１ シリンダ
２ ノズル
３ 射出スクリュ
４ｎ ノズル部温度センサ
４ｓ シリンダ部温度センサ
５ｎ ノズル部ヒータ
５ｓ シリンダ部ヒータ
６ｎ ノズル部電源回路
６ｓ シリンダ部電源回路
２０ 制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機のノズル及びシリンダの温度制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機に異常が発生して成形動作を停止したときや、成形サイクルを停止したときなどの成形運転停止時においては、シリンダ内に樹脂が滞留しており、この樹脂が加熱されることによって熱分解をおこし、焼けやガスが発生する等の不具合が生じる。そこで、成形サイクルが停止したときノズル部及びシリンダ部の加熱を停止する方法が取られているが、この場合、樹脂温度が下がり過ぎて、運転再開時に昇温するのに時間がかかるという問題があった。この対策として、成形動作が停止されたとき、シリンダの温度を成形時の温度よりも低い温度にして焼けやガス発生等を防止する。さらにはガスによるシリンダの破損を防止するようにしたものが知られている（特許文献１、特許文献２等参照）。
【０００３】
また、成形サイクルが停止されたとき、樹脂の温度を低下させ、設定時間が経過すると樹脂を強制的に移動させて、焼け等の発生を防止すると共に、成形サイクルが停止したときに射出ノズルのヒータをオフとし、所定時間経過したときシリンダのヒータをオフすることによって、射出成形サイクルの一時的中止の場合、射出ノズルのヒータのオフだけですむようにしたものも知られている（特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６０−２４２０２９号公報
【特許文献２】
特開昭６２−２１１１２０号公報
【特許文献３】
特開平７−２６６３９４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
成形運転が停止したとき、シリンダ内の樹脂が過剰に加熱され、焼けやガス発生によるシリンダの破損等を防止するには、樹脂への加熱を停止し、樹脂温度を低下させねばならない。この場合、従来技術のように、シリンダ部ヒータ及びノズル部ヒータを切断すると、ノズルは熱容量がシリンダより小さいことから、ノズルの樹脂の温度降下速度はシリンダの温度降下速度より速い。そのため、ノズル部ヒータとシリンダ部ヒータを同時にオフとすると、両者の温度降下速度の差が大きい場合にはノズル内の樹脂がシリンダ内の樹脂よりも先に固化し、ノズル先端を塞いでしまうという可能性がある。ノズル先端の樹脂の方が先に固化してしまうと、シリンダ部内で発生したガスの逃げ道がなくなり、従来例のようにシリンダの温度を成形時の温度よりも低い温度にしたとしても、温度を下げる過程においてシリンダを破損させる可能性が残されている。
この問題は、特許文献３に記載されたもののようにノズル部のヒータをシリンダ部のヒータより先にオフとした場合にも、当然ノズル部の樹脂がシリンダ部の樹脂よりも先に固化するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、射出成形動作を停止したとき、シリンダ内の樹脂が固化する前にノズル内の樹脂が固化しないように樹脂温度を制御する射出成形機の温度制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ノズル部ヒータとシリンダ部ヒータとを備えた射出成形機の温度制御装置において、成形運転が停止したことを検出する手段と、成形運転が停止したことが検出された際にはシリンダ温度の低下を開始させる手段を備えると共に、シリンダ温度の低下を開始させた後、所定時間が経過するとノズル温度の低下を開始させる手段、若しくは、シリンダの温度が所定温度以下になるとノズル温度の低下を開始させる手段、若しくは、シリンダの温度降下に合わせてノズル温度を低下させる手段、若しくは、シリンダの温度降下に合わせてノズル温度を低下させる手段と共にノズル温度若しくはシリンダ温度が所定温度以下になるとノズル温度の制御を停止させる手段を備えるようにした。
【０００８】
又は、成形運転が停止されたことが検出された際には所定時間経過した後シリンダ温度の低下を開始させる手段と、シリンダ部ヒータ温度の低下を開始させた後、所定時間が経過するとノズル温度の低下を開始させる手段、若しくはシリンダの温度が所定温度以下になるとノズル温度の低下を開始させる手段、若しくはシリンダの温度降下に合わせてノズル温度を低下させる手段、若しくはシリンダの温度降下に合わせてノズル温度を低下させる手段と共にノズル温度若しくはシリンダ温度が所定温度以下になるとノズル温度の制御を停止させる手段を備えるようにした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態の温度制御装置を構成する射出成形機の制御装置の要部と射出成形機の要部を示すブロック図である。
１はシリンダであり、該シリンダ１の先端にはノズル２が取り付けられている。また、シリンダ内には射出スクリュ３が挿入されている。ノズル２にはノズル部ヒータ５ｎが設けられていると共に、該ノズル部の温度を検出する温度センサ４ｎが設けられている。またシリンダ１は複数の加熱ゾーンに分けられて各ゾーンにシリンダ部ヒータ５ｓ，５ｓが設けられると共に、各ゾーンのシリンダ温度を検出する熱電対等の温度センサ４ｓ，４ｓが取り付けられている。ノズル部ヒータ５ｎ、シリンダ部ヒータ５ｓ，５ｓは、電源回路６ｎ，６ｓ，６ｓに接続され、該電源回路６ｎ，６ｓ，６ｓは、各ヒータ５ｎ，５ｓ，５ｓへ電力をオンオフ制御して供給するものである。
【００１０】
射出スクリュ３は、伝動機構１０を介してスクリュ回転用サーボモータＭ２により回転駆動される。また、射出用サーボモータＭ１によって、回転運動を直線運動に変換する変換機構９を介して射出スクリュ３はその軸方向に駆動される。なお、射出用サーボモータＭ１、スクリュ回転用サーボモータＭ２には、位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２が取り付けられており、該位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２により射出スクリュ３の回転速度、軸方向の移動速度、移動位置を検出するようにしている。
【００１１】
スクリュ回転用サーボモータＭ２を駆動して射出スクリュ３を回転させることによって、ホッパ８から投入される樹脂７は、射出スクリュ３の回転とシリンダ１に配設されているヒータ５ｓ，５ｓから加えられる熱によって溶融混練りされる。また、射出用サーボモータＭ１を駆動して射出スクリュ３を図１中左方に移動させることによって溶融されたシリンダ１内の樹脂をノズル２の先端から、図示しない金型内に射出する。
【００１２】
この射出成形機を制御する制御装置２０は、数値制御用のマイクロプロセッサであるＣＮＣ用ＣＰＵ３０、プログラマブルマシンコントローラ用のマイクロプロセッサであるＰＭＣ用ＣＰＵ２７、サーボ制御用のマイクロプロセッサであるサーボ用ＣＰＵ２３を備え、バス３５を介して相互の入出力を選択することにより各マイクロプロセッサ間での情報伝達が行えるようになっている。
【００１３】
ノズル２、シリンダ１に設けられた熱電対等の温度センサ４ｎ，４ｓ，４ｓの出力はＶ／Ｆ（電圧／周波数）変換器２２に入力され、温度センサ４ｎ，４ｓ，４ｓの出力電圧を周波数に変換し、この周波数をカウントすることによって検出温度をデジタル値に変換してバス３５に接続された入出力回路２１に入力している。
【００１４】
ＰＭＣ用ＣＰＵ２７には射出成形機のシーケンス動作を制御するシーケンスプログラム等を記憶したＲＯＭ２８および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ２９が接続され、ＣＮＣ用ＣＰＵ３０には、射出成形機を全体的に制御する自動運転プログラム等を記憶したＲＯＭ３１および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ３２が接続されている。
【００１５】
また、サーボ用ＣＰＵ２３には、位置ループ、速度ループ、電流ループの処理を行うサーボ制御専用の制御プログラムを格納したＲＯＭ２５やデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ２６が接続されている。更に、サーボ用ＣＰＵ２３には、該ＣＰＵ２３からの指令に基いて型締用，射出用，スクリュ回転用，エジェクタ用等の各軸のサーボモータを駆動するサーボアンプ２４が接続され、各軸のサーボモータに取付けられた位置・速度検出器からの出力がサーボ用ＣＰＵ２３に帰還されるようになっている。図１においては射出用サーボモータＭ１とスクリュ回転用のサーボモータＭ２と、これらサーボモータＭ１，Ｍ２に取り付けた位置・速度検出器Ｐ１，Ｐ２のみが図示されており、他のモータ等は省略している。
【００１６】
表示装置／入力手段３４はＣＲＴ又は液晶等の表示装置と、キーボード等の入力手段で構成され、バス３５に接続されている。
【００１７】
不揮発性メモリで構成される成形データ保存用ＲＡＭ３３がバス３５に接続され、該成形データ保存用ＲＡＭ３３は射出成形作業に関する成形条件と各種設定値，パラメータ，マクロ変数等を記憶する成形データ保存用のメモリである。
【００１８】
以上の構成により、ＰＭＣ用ＣＰＵ２７が射出成形機全体のシーケンス動作を制御し、ＣＮＣ用ＣＰＵ３０がＲＯＭ３１の運転プログラムや成形データ保存用ＲＡＭ３３に格納された成形条件等に基いて各軸のサーボモータに対して移動指令の分配を行い、サーボ用ＣＰＵ２３は各軸に対して分配された移動指令と位置・速度検出器１１で検出された位置および速度のフィードバック信号等に基いて、従来と同様に位置ループ制御，速度ループ制御さらには電流ループ制御等のサーボ制御を行い、いわゆるディジタルサーボ処理を実行する。
【００１９】
上述した構成は従来の電動式射出成形機の制御装置と変わりはなく、本発明の温度制御装置はこの制御装置２０によって構成されている。そして、本発明に関連して、ＰＭＣ用ＣＰＵ２７が成形サイクル停止時に実行する後述する処理のプログラムがＲＯＭ２８に格納されている点で従来の射出成形機の制御装置とは相違するものである。
【００２０】
図２は、本発明の第１の実施形態における成形運転停止時の温度制御処理のフローチャートである。
ＰＭＣ用ＣＰＵ２７は、成形サイクルの停止等の運転停止によりヒータ断要求信号が発生しているか判断し（ステップａ１）、発生していると、まず入出力回路２１を介して、シリンダ部のヒータに対する電源回路６ｓ，６ｓにオフ指令を出力し、シリンダ部ヒータ５ｓ，５ｓへの電力供給を停止させる（ステップａ２）。そしてタイマＴを「０」にセットし（ステップａ３）、該タイマＴが設定時間Ｔｗを越えたかを判断する（ステップａ４）。越えていなければ、設定サンプリング周期ｓの時間だけ遅延した後タイマＴに時間ｓを加算し（ステップａ５，ａ６）、ステップａ４に戻る。以下、タイマＴが設定時間Ｔｗを越えるまで、ステップａ４，ａ５，ａ６の処理を繰り返し実行し、設定時間Ｔｗを越えるとノズル部に対する電源回路６ｎにオフ指令を出力しノズル部ヒータ５ｎへの電力供給を停止する（ステップａ７）。
なお、ノズル部ヒータ５ｎへの電力供給の停止を開始するための設定時間Ｔｗは、ノズル部２の温度とシリンダ部１の温度が設定された温度（室温）にほぼ同時に達するように予め実験等で求めて設定されているものである。
【００２１】
図６は、この第１の実施形態におけるノズル部の温度、シリンダ部の温度の説明図である。また、図５は従来から行われていたシリンダ部ヒータ及びノズル部ヒータへの電力供給を同時に停止したときのノズル部の温度、シリンダ部の温度の説明図である。
【００２２】
図５に示すように、シリンダ部ヒータとノズル部ヒータへの電力供給を同時に停止すると、ノズル部の方が熱容量が小さいことから、急激に冷却されることになり、ノズル部の樹脂がシリンダ内の樹脂よりも速く固化することになる。これに対して、この第１の実施形態の場合では、図６に示すように、シリンダ部ヒータ５ｓ，５ｓへの電力供給を停止した後、設定時間Ｔｗだけ遅れてノズル部ヒータ５ｎへの電力供給が停止されるからノズル２とシリンダ１内の樹脂は、ほぼ同時間に固化することになる。よって、シリンダ１内の樹脂が固化する過程で発生したガスはノズル２をとおり排出されるから、シリンダ１等を破損させることはない。なお、シャットオフノズルを使用している射出成形機に対して本発明を適用する場合にはシャットオフノズルは開いた状態に保持する必要がある。
【００２３】
図３は、本発明の第２の実施形態における成形運転停止時の温度制御処理のフローチャートである。
ＰＭＣ用ＣＰＵ２７は、成形サイクルの停止等の成形運転停止によりヒータ断要求信号が発生しているか判断し（ステップｂ１）、発生していると、まず入出力回路２１を介して、シリンダ部のヒータに対する電源回路６ｓ，６ｓにオフ指令を出力し、シリンダ部ヒータ５ｓ，５ｓへの電力供給を停止させる（ステップｂ２）。そして、温度センサ４ｓ，４ｓで検出されたシリンダ部の温度Ｔmps を、Ｖ／Ｆ変換器２２，入出力回路２１を介して読み取る（ステップｂ３）。なお、シリンダ１には加熱ゾーンが複数設けられていることから、この加熱ゾーンの中で代表的な１つの加熱ゾーンにおける温度センサ４ｓからの検出値をシリンダ温度Ｔmpsとして採用することを予め決めておく。または、複数の温度センサでそれぞれ検出される温度の平均を求めてシリンダ温度Ｔmpsとしてもよい。
【００２４】
こうして求められたシリンダ温度Ｔmpsが予め設定されているシリンダ監視温度Ｔmpsetより低下したか判断し（ステップｂ４）、検出したシリンダ温度Ｔmpsがシリンダ監視温度Ｔmpsetより低下するまで、ステップｂ３，ｂ４の処理を繰り返し実行し、シリンダ温度Ｔmpsがシリンダ監視温度Ｔmpsetを越えて低下すると、ノズル部のヒータ５ｎへの電力供給を停止する（ステップｂ５）。
【００２５】
この第２の実施形態におけるシリンダ部及びノズル部の温度は、第１の実施形態で説明した図６に示した状態とほぼ同じ状態となる。
第１の実施形態ではノズル部ヒータ断のタイミングがシリンダ部ヒータ断から設定時間Ｔｗ経過した時点であったものが、この第２の実施形態では、シリンダ部の温度が設定シリンダ監視温度Ｔmpsetに到達した時点に代わるだけである。
【００２６】
図４は、本発明の第３の実施形態における成形運転停止時の温度制御処理のフローチャートである。
ヒータ断要求が出されてシリンダ部ヒータへの電力供給を停止するまでの処理（ステップｃ１，ｃ２）は、図２、図３に示した第１，第２の実施形態と同様である。この第３の実施形態においては、シリンダ部ヒータ５ｓ，５ｓへの電力供給を停止した後、まず、温度センサ４ｎで検出されるノズル部温度ＴmpnをＶ／Ｆ変換器２２、入出力回路２１を介して読み取り（ステップｃ３）、この温度をノズル初期温度Ｔmpn-iniとして記憶し、また、積算経過時間Ｓを求めるレジスタを「０」にセットする（ステップｃ４）。次に、ノズル初期温度Ｔmpn-ini、積算経過時間Ｓ、予め設定されているシリンダ温度降下速度Ｔmpns-slope（゜Ｃ/時間）及び温度降下補正係数Ａに基いて次の（１）式の演算を行って、ノズル部の温度設定値Ｔmpnsetを求め該値に変更する（ステップｃ５）。
【００２７】
Ｔmpnset＝Ｔmpn-ini−Ｓ×Ｔmpns-slope×Ａ …（１）
このようにしてノズル部の温度設定値Ｔmpnsetは、シリンダ部の温度降下に対応する分低下した値に変更される。ノズル２は、この温度設定値Ｔmpnsetになるように、温度制御がなされ、入出力回路２１を介して電源回路６ｎでノズル部ヒータ５ｎへの電力供給がオン／オフ制御されることになる。
【００２８】
次に、ノズル部温度Ｔmpnを読み取り（ステップｃ６）、該ノズル部温度Ｔmpnが予め設定されている室温Ｔmproomより低下したか判断する（ステップｃ７）。ノズル部温度Ｔmpnが室温Ｔmproom以上であれば、時間ｓだけ遅延させ、積算経過時間Ｓを記憶するレジスタに遅延時間ｓを加算して（ステップｃ８，ｃ９）、ステップｃ５に戻る。以下、検出ノズル部温度Ｔmpnが設定室温Ｔmproomより低下するまで、ステップｃ５〜ステップｃ９の処理を繰り返し実行し、ノズル部の温度設定値Ｔmpnsetを順次低下させ、この温度設定値Ｔmpnsetを目標値としてノズル部の温度制御がなされる。
そして、検出ノズル部温度Ｔmpnが設定室温Ｔmproomより低下したことが検出されると、ノズル部ヒータ５ｎへの電力供給を停止させる（ステップｃ１０）。
【００２９】
図７は、この第３の実施形態におけるノズル部の温度、シリンダ部の温度の説明図である。
シリンダ部ヒータ５ｓ，５ｓへの電力供給が停止されると、シリンダ１の温度は低下を開始する。一方、ノズル２においては、ノズル部温度制御の目標値であるノズル温度設定値がシリンダ１の温度降下速度に合わせて低下されるから、ノズル２もシリンダ１もほぼ同時間に設定室温Ｔmproomに達することになる。
なお、式（１）では予め設定されているシリンダ温度降下速度Ｔmpns-slope（゜Ｃ/時間）を用いてノズル部の温度設定値Ｔmpnsetを求めたが、温度降下中のシリンダ現在温度をモニタし、次の式（２）により求めてもよい。
Ｔmpnset＝Ｔmpn-ini−（Ｔmps-ini−Ｔmps）×Ａ …（２）
Ｔmps-ini：シリンダ初期温度（゜Ｃ）
（シリンダ部ヒータへの電力供給を停止したときのシリンダ現在温度）
Ｔmps：シリンダの現在温度（゜Ｃ）
【００３０】
上述した第３の実施形態では、ノズル部の温度が設定室温Ｔmproomに達するまで、目標値を変えて温度制御を実行したが、ノズル２及びシリンダ１の温度が所定温度まで低下し樹脂の固化が進んだ状態では、ノズル温度を制御する必要がなくなる。そのため、ノズル温度が設定室温Ｔmproomに達する前に、ノズル部の温度制御を停止し、ノズル部ヒータ５ｎへの電力供給を停止してもよい。この方法の実施を第４の実施形態とすると、この第４の実施形態では、図４の処理フローチャートにおいて、ステップｃ７で行う処理において検出ノズル部温度Ｔmpnと比較する基準温度Ｔｓを、ノズル部及びシリンダ部の樹脂の固化が進み、安全な状態となるような温度として設定しておけばよい。すなわち、図４の処理において、ステップｃ７の処理が「Ｔmpn＜Ｔｓ」となるだけで他の処理は同一となる。
【００３１】
図８は、この第４の実施形態におけるノズルの温度、シリンダの温度の説明図である。シリンダ部ヒータ５ｓ，５ｓへの電力供給を停止させた後、ノズル２に対しては、温度制御の目標値（設定値）が順次低下させられて温度制御がなされ、ノズル部温度Ｔmpnが基準温度Ｔｓより低くなると、ノズル温度の制御を停止しノズル部ヒータ５ｎへの電力供給も停止されるものである。
【００３２】
上述した各実施形態では、ヒータ断要求信号が検出されたとき、直ちにシリンダ部ヒータへの電力供給を停止させたが、成形運転が停止され、ヒータ断要求信号が出力されても、直ちにシリンダ部ヒータへの電力供給を停止させず、所定時間待ってシリンダ部ヒータへの電力供給を停止させてもよい。この場合では、図２，図３，図４に示すフローチャートにおいて、ヒータ断要求信号が検出する処理のステップａ１，ｂ１，ｃ１とシリンダ部のヒータを断するステップａ２，ｂ２，ｃ２の間に、所定時間待つ処理を挿入すればよい。
【００３３】
このような実施形態とすれば、成形運転が停止され、ヒータ断要求信号が出力されても直ちにシリンダ部ヒータへの電力供給が停止されないので、その間に運転が再開されるような場合、樹脂温度は、成形可能温度に保持されているから、直ちに成形動作を開始することができる。なお、この場合において、成形運転が停止して、所定時間経過後にヒータ断要求信号を出力するようにすれば、図２、図３，図４に示す処理と同じとなる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明においては、シリンダ内の樹脂が固化するより前にノズル内の樹脂が固化することがないので、シリンダ内の樹脂が固化する過程で発生したガスはノズルを通して排出されるから、シリンダの破損等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の温度制御装置を構成する射出成形機の制御装置の要部と射出成形機の要部を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態のフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施形態のフローチャートである。
【図５】シリンダ部ヒータ及びノズル部ヒータへの電力供給を同時に停止する従来例のノズルの温度、シリンダの温度の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態におけるノズルの温度、シリンダの温度の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態におけるノズルの温度、シリンダの温度の説明図である。
【図８】本発明の第３の実施形態におけるノズルの温度、シリンダの温度の説明図である。
【符号の説明】
１ シリンダ
２ ノズル
３ 射出スクリュ
４ｎ ノズル部温度センサ
４ｓ シリンダ部温度センサ
５ｎ ノズル部ヒータ
５ｓ シリンダ部ヒータ
６ｎ ノズル部電源回路
６ｓ シリンダ部電源回路
２０ 制御装置
Claims (8)
- ノズル部ヒータとシリンダ部ヒータとを備えた射出成形機の温度制御装置において、成形運転が停止したことを検出する手段と、成形運転が停止したことが検出された際にはシリンダ温度の低下を開始させる手段と、シリンダ温度の低下を開始させた後、所定時間が経過するとノズル温度の低下を開始させる手段とを有する射出成形機の温度制御装置。
- ノズル部ヒータとシリンダ部ヒータとを備えた射出成形機の温度制御装置において、成形運転が停止したことを検出する手段と、成形運転が停止したことが検出された際にはシリンダ温度の低下を開始させる手段と、シリンダの温度が所定温度以下になるとノズル温度の低下を開始させる手段とを有する射出成形機の温度制御装置。
- ノズル部ヒータとシリンダ部ヒータとを備えた射出成形機の温度制御装置において、成形運転が停止したことを検出する手段と、成形運転が停止したことが検出された際にはシリンダ温度の低下を開始させる手段と、シリンダの温度降下に合わせてノズル温度を低下させる手段とを有する射出成形機の温度制御装置。
- ノズル部ヒータとシリンダ部ヒータとを備えた射出成形機の温度制御装置において、成形運転が停止したことを検出する手段と、成形運転が停止したことが検出された際にはシリンダ温度の低下を開始させる手段と、シリンダの温度降下に合わせてノズル温度を低下させる手段と、ノズル温度若しくはシリンダ温度が所定温度以下になるとノズル部ヒータへの電力供給を停止させる手段とを有する射出成形機の温度制御装置。
- ノズル部ヒータとシリンダ部ヒータとを備えた射出成形機の温度制御装置において、成形運転が停止したことを検出する手段と、成形運転が停止したことが検出された際には第一の所定時間が経過した後シリンダ温度の低下を開始させる手段と、シリンダ部ヒータ温度の低下を開始させた後、第二の所定時間が経過するとノズル温度の低下を開始させる手段とを有する射出成形機の温度制御装置。
- ノズル部ヒータとシリンダ部ヒータとを備えた射出成形機の温度制御装置において、成形運転が停止したことを検出する手段と、成形運転が停止したことが検出された際には所定時間が経過した後シリンダ温度の低下を開始させる手段と、シリンダの温度が所定温度以下になるとノズル温度の低下を開始させる手段とを有する射出成形機の温度制御装置。
- ノズル部ヒータとシリンダ部ヒータとを備えた射出成形機の温度制御装置において、成形運転が停止したことを検出する手段と、成形運転が停止したことが検出された際には所定時間が経過した後シリンダ温度の低下を開始させる手段と、シリンダの温度降下に合わせてノズル温度を低下させる手段を有する射出成形機の温度制御装置。
- ノズル部ヒータとシリンダ部ヒータとを備えた射出成形機の温度制御装置において、成形運転が停止したことを検出する手段と、成形運転が停止したことが検出された際には所定時間が経過した後シリンダ温度の低下を開始させる手段と、シリンダの温度降下に合わせてノズル温度を低下させる手段と、ノズル温度若しくはシリンダ温度が所定温度以下になるとノズル部ヒータへの電力供給を停止させる手段とを有する射出成形機の温度制御装置。
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