JP5064191B2 - 射出成形機の温度表示装置 - Google Patents

Description

本発明は温度表示装置に係り、特にシリンダ内で回転するスクリュにより樹脂を溶融させる射出成形機の温度表示装置に関する。

射出成形において樹脂成形品の品質を維持するために、射出装置におけるシリンダ内での樹脂の溶融状態を監視し管理することが重要である。そこで、シリンダ内の溶融樹脂の温度を直接測定する技術として、放射温度計をシリンダに埋め込んで溶融樹脂やスクリュから放射される赤外線を計測し、溶融樹脂の温度を計測する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、時間を横軸にとり放射温度計で計測した溶融樹脂の温度及びスクリュのフライトの温度を縦軸にとったグラフにより、スクリュバレルに対するかじり現象を予測することが提案されている。

ところが、放射温度計をシリンダに埋め込んだり、赤外線を透過する材料でシリンダを形成してシリンダ外部から放射温度計で温度を計測する方法では、シリンダが非常に高価なものとなり、実用的ではない。

そこで、シリンダ内の樹脂に与えられるエネルギを算出して樹脂の温度を推定することが提案されている。シリンダ内の樹脂に与えられるエネルギの算出は、シリンダ壁の温度やスクリュのトルク等の測定値に基づいて行われる。
特開平９−５２２７６号公報

シリンダ内で樹脂を可塑化する際に、シリンダに与える熱やスクリュの回転により発生する樹脂の剪断応力による熱により樹脂の温度は変化する。シリンダ各部の温度設定が適当でないと、樹脂のやけやかじり等の可塑化に起因した問題が発生する。したがって、このような問題が生じる温度条件とならないように、温度設定を適宜変更する必要がある。

本来、樹脂自体の温度を成形時に制御すべきであるが、上述のように樹脂の温度を直接計測するのは難しい。このため、樹脂温度の代わりにシリンダの制御点における温度を計測して表示し、この温度から樹脂の温度を推定することが提案されている。

ところが、シリンダは機械的な力に耐えるように肉厚であり、シリンダの径方向に温度分布が生じる。このためシリンダの制御点の温度とシリンダ内の樹脂の温度に差が生じ、制御点の温度を監視したとしても、それが樹脂温度を監視していることとはならない場合がある。すなわち、制御点の温度の時間的変化を表示したとしても、シリンダの樹脂に接している部分の温度変化は制御点での温度変化とは異なる場合がある。

例えば、成形開始時には良好な計量状態であっても、成形サイクルを繰り返すに従い、シリンダから樹脂への熱供給量が減少することがある。成形開始時にはシリンダが予熱されておりシリンダが保持している熱が樹脂に供給されるが、成形開始から時間が経つとシリンダが有する熱量が減少するためである。このような状態となると、シリンダの圧縮部に供給される溶融前の樹脂量が多くなることで、圧縮部において剪断過多となり、計量モータのトルク不足が発生したり、樹脂のやけや、かじりが発生するという問題がある。

本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、シリンダ内の樹脂の挙動を容易に且つ迅速に把握することができるような温度表示を行うことのできる射出成形機の温度表示装置を提供することを目的とする。

上述の問題を解決するために、本発明の一態様によれば、
加熱シリンダの内壁近傍に設けられた複数の内壁温度センサと、
該内壁温度センサにより検出した温度を表示する表示装置と
を有する射出成形機の温度表示装置であって、
前記加熱シリンダの長手軸に沿って複数の領域が設定され、
前記表示装置は、前記複数の領域のうちから選択された領域に設けられた内壁温度センサにより検出した前記加熱シリンダの内壁温度を、経過時間を表す値を一つの軸にとり且つ温度をもう一方の軸にとったグラフ中に表示し、
前記表示装置は、前記加熱シリンダの内壁を通過するエネルギの推定値を、経過時間を表す値を一つの軸にとり且つエネルギをもう一方の軸にとったグラフ中に表示することを特徴とする射出成形機の温度表示装置が提供される。

上述の発明によれば、加熱シリンダの内壁近傍の温度の時間経過に伴う変化を容易に把握することができ、加熱シリンダ内での樹脂の挙動を容易に把握することができる。

まず、本発明による温度表示装置の全体構成について図１を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態による温度表示装置の全体構成を示す図である。

射出成形機の射出装置１０は、加熱シリンダ（単にシリンダとも称する）１１と加熱シリンダ１１の中で回転及び前後移動可能なスクリュ（図示せず）を有する。シリンダ１１の先端には、ノズル口が形成された射出ノズル１０５が設けられる。シリンダ１１の所定の位置に樹脂供給口（図示せず）が形成され、樹脂供給口には接続筒（図示せず）を介してホッパ１２が接続されている。ホッパ１２内の樹脂ペレットが接続筒及び樹脂供給口を通ってシリンダ１１内に供給される。

図１に示すように、シリンダ１１及び射出ノズル１０５は、冷却シリンダ１４から射出ノズル１０５に至る長手方向に沿って、６つのゾーンに区分されている。ここでは、備えられたヒータに対応して６つのゾーンを冷却シリンダ１４に隣接したゾーンから順に、第１ゾーンＺ１、第２ゾーンＺ２、第３ゾーンＺ３、第４ゾーンＺ４、第５ゾーンＺ５、第６ゾーンＺ１５と称する。なお、冷却シリンダ１４はホッパ１２及びその近傍を冷却するために設けられる水冷シリンダであり、ホッパ１２の周囲を一定の温度以下に維持するために設けられている。

第１乃至第５ゾーンＺ１〜Ｚ５及び第６ゾーンＺ１５には、個別に通電されるバンドヒータｈ１〜ｈ６がそれぞれ加熱シリンダ１１及び射出ノズル１０５の外周に配置されている。すなわち、加熱シリンダ１１の外周には、第１乃至第４ゾーンＺ１〜Ｚ４に対応して面状のバンドヒータｈ１〜ｈ４が取り付けられており、バンドヒータｈ１〜ｈ４に通電することにより加熱シリンダ１１内で樹脂ペレットを加熱し、溶融させることができる。同様に、射出ノズル１０５の外周には、第５及び第６ゾーンＺ５，Ｚ１５に対応して面状のバンドヒータｈ５，ｈ６が取り付けられており、バンドヒータｈ５，ｈ６に通電することにより射出ノズル１０５内の溶融樹脂の温度を維持することができる。

また、第１ゾーンＺ１に、径方向の異なる位置に１組の温度センサである温度センサＡ−１，Ａ−２が配置されている。同様に、第２ゾーンＺ２には、１組の温度センサである温度センサＢ−１，Ｂ−２が配置され、第３ゾーンＺ３にも１組の温度センサである温度センサＣ−１，Ｃ−２が配置され、第４ゾーンＺ４にも１組の温度センサである温度センサＤ−１，Ｄ−２が配置され、第５ゾーンＺ５にも１組の温度センサである温度センサＥ−１，Ｅ−２が配置され、第６ゾーンＺ１５にも１組の温度センサである温度センサＦ−１，Ｆ−２が配置されている。また、図１に示す例では、冷却シリンダ１４にも一つの温度センサＧが設けられ、温度センサＧにより冷却シリンダ１４の温度が検出される。

なお、温度センサＡ−１，Ｂ−１，Ｃ−１，Ｄ−１，Ｅ−１，Ｆ−１は加熱シリンダ１１及び射出ノズル１０５の内壁近傍の温度を検出するための温度センサであり、内壁温度センサと称することもある。一方、温度センサＡ−２，Ｂ−２，Ｃ−２，Ｄ−２，Ｅ−２，Ｆ−２は加熱シリンダ１１及びノズル１０５の制御点の温度を検出するための温度センサであり、制御温度センサと称することもある。

各組の温度センサの加熱シリンダ１１及び射出ノズル１０５に対する位置は、同様であるので、図２に示す温度センサＡ−１，Ａ−２を例に取って説明する。内壁温度センサＡ−１は加熱シリンダ１１の内壁近傍の温度を検出するために、加熱シリンダ１１の内壁近傍までの深さを有する孔内に埋設されている。内壁温度センサＡ−１により加熱シリンダ１１の内壁面の温度を検出する。制御温度センサＡ−２は、温度センサＡ−１よりヒータｈ１に近い位置（制御点と称する）に埋設されている。制御温度センサＡ−２により制御点の温度を検出する。温度センサＡ−１とＡ−２とは、加熱シリンダ１１の同一断面上で、半径方向に互いに異なる位置に設けられており、図２（ａ）に示す例では、温度センサＡ−１とＡ−２とは半径方向に反対側の位置、即ち、１８０°離れた位置に設けられている。

図２（ｂ）に示すように、周方向内における同一の位置であり、同一ヒータ領域内で軸方向にずらした位置に、温度センサＡ−１とＡ−２とを設けてもよい。この場合、内壁近傍の内壁温度センサＡ−１とそれより外側の制御点の温度を検出する制御温度センサＡ−２とは、それぞれの配設孔に設けられる。その結果、一つの配設孔に一つの温度センサを配置することができるので、温度センサの組み付けやメンテナンスが容易となる。

また、図２（ｃ）に示すように、周方向内における同一の位置であり、軸方向にも同一の位置に温度センサＡ−１とＡ−２とを設けてもよい。この場合、内壁近傍の内壁温度センサＡ−１とそれより外側の制御点の温度を検出する制御温度センサＡ−２とが、同一の配設孔に設けられる。その結果、径方向の熱移動量を正確に検出することができ、内壁近傍の熱流束を正確に把握することができる。

以上のように、本実施形態では、射出ノズル１０５及び加熱シリンダ１１の長手方向に沿って同一ヒータによるゾーン内に複数の温度センサが設けられ、また、同一断面の異なった深さに複数の温度センサが設けられている。

図１に示すように、各組の温度センサ（例えば、Ａ−１，Ａ−２）は、コントローラ１３０に接続されている。コントローラ１３０は、各温度センサからの入力信号が与えられ、検出値に基づいて演算を行い、演算結果を操作量としてＰＷＭ信号、アナログ信号などの形で出力する温度制御部３０１、当該操作量に基づいてオンオフを行うスイッチ３０２−１〜３０２−６、及び、スイッチ３０２−１〜３０２−６を介して、第１乃至第６ゾーンＺ１〜Ｚ１５に設けられたヒータｈ１〜ｈ６に通電する電源３０３とを備えている。

温度制御部３０１は、温度センサからの検出値を表示すると共に温度設定値を入力して温度制御部３０１に与える表示入力装置（単に表示装置とも称する）１３５に接続されている。表示装置１３５は、好ましくはディスプレイ装置であり、後述のような温度設定画面を表示することができる。また、表示装置１３５は、温度設定値や表示切り替えを行うための例えばキー入力部を備えることが好ましい。

温度制御部３０１は、温度センサＡ−２〜Ｆ−２の検出温度と設定された温度との差に基づいて制御演算を行い、演算結果を操作量として、各ゾーンＺ１〜Ｚ１５のヒータｈ１〜ｈ６に対応して設けられたスイッチ３０２−１〜３０２−６に出力する。即ち、温度制御部３０１からの操作量は、スイッチ３０２−１〜３０２−６のオン期間を決定する信号であり、スイッチ３０２−１〜３０２−６がオンしている時間の割合を表すオン・デューティを制御する。この結果、各ゾーンＺ１〜Ｚ１５のヒータｈ１〜ｈ６への通電時間が制御され、射出ノズル１０５及び加熱シリンダ１１の温度センサＡ−２〜Ｆ−２が配置された位置の温度が設定された温度に保たれる。

図１に示す温度センサＡ−１〜Ｆ−２，Ｇと、コントローラ１３０と、表示入力装置１３５とにより、後述するように加熱シリンダ１１の各部の温度を表示して加熱シリンダ１１内の樹脂の状態を表示する温度表示装置が構成される。

なお、上述の射出成形機はシリンダ内の射出部材であるスクリュにより、樹脂の溶融、計量、射出が行われるいわゆるスクリュ式射出成形機であるが、本発明による温度表示装置はこれに限ることなく、樹脂の溶融とは別に、射出部材であるプランジャにより射出を行い、計量部材であるスクリュによって計量を行う、いわゆるプリプラ式射出成形機にも適用することができる。

次に、本発明の一実施形態による射出成形機の温度表示装置における表示例について説明する。以下の説明は、上述の射出成形機の加熱シリンダ１１内の樹脂の状態を把握するための表示例を説明するものとし、表示は表示装置１３５で行われるものとする。また、加熱シリンダ１１はゾーンＺ１〜Ｚ４までの４つの領域に分割され、かつ加熱シリンダ１１の先端の射出ノズル１０５はゾーンＺ５及びＺ１５の２つの領域に分割され、各ゾーンに温度センサが設けられているものとする。

ここで、表示装置１３５は必ずしも射出成形機の設定操作モニタでなくてもよく、射出成形機とは別に備えられた通常のＰＣであってもよい。また、複数の射出成形機の運転状態を管理する集中管理装置であってもよい。

図３は加熱シリンダ１１の内壁検出温度を加熱シリンダ１１の軸方向に沿って表示した表示画面２０を示す図である。図３に示す表示画面２０の上部には、加熱シリンダ１１の内壁検出温度を示すグラフ２１が表示されている。グラフ２１において、横軸は加熱シリンダ１１の軸に沿った位置を表しており、加熱シリンダ１１の後端から先端のノズル部分までが表示されている。グラフ２１の縦軸は、図１に示す温度センサＡ−１〜Ｆ−１により検出された温度を表している。グラフ２１の横軸において、左側が加熱シリンダ１１の射出ノズル１０５側であり、右側が冷却シリンダ１４側である。ここでは、内壁温度とは、加熱シリンダ１１の内壁で樹脂に接触する部分の近傍の温度（図１に示す温度センサＡ−１の位置の温度）である。

グラフ２１を区切る各点線は加熱シリンダ１１に設けられたゾーンＺ１〜Ｚ１５の境界を表している。したがって、グラフ２１は加熱シリンダ１１のゾーンＺ１〜Ｚ１５に対応して横軸方向に点線で区切られている。

グラフ２１には、加熱シリンダの温度を制御するために各ゾーンに対して設定する設定温度が太い実線で表示されている。設定温度は各ゾーンＺ１〜Ｚ１５の制御点における温度の目標値であり、各ゾーンＺ１〜Ｚ１５において制御点での温度が設定温度になるように、各ヒータｈ１〜ｈ６の出力が制御される。なお、各ゾーンＺ１〜Ｚ１５における制御点には上述の温度センサＡ−２〜Ｆ−２が配置されており、温度センサＡ−２〜Ｆ−２により制御点の温度を検出することができる。つまり、ヒータに近い側の温度検出値と温度設定値との偏差に基づいて、ヒータのフィードバック制御を行うようにしている。

グラフ２１では、加熱シリンダ１１の横軸方向に沿って連続した実線Ｔで内壁温度が示されているが、実際の温度検出値は温度センサＡ−１〜Ｆ−１により得られた検出値のみであり、それ以外の位置での内壁温度は多項式を用いた補間式で求められた推定値である。温度センサＡ−１〜Ｆ−１により得られた検出値は、内壁検出温度として黒丸で示されている。

グラフ２１において、実線は現在の内壁温度を示す線である。そして、一点鎖線Ｔ１は例えば１０分前の内壁温度を示す線であり、二点鎖線Ｔ２は例えば２０分前の内壁温度を示す線である。ここで、内壁温度は温度センサＡ−１〜Ｆ−１が存在する点においては、温度センサによる検出値と用いるが、温度センサの間の値は補間して内壁温度のグラフを作成してもよい。さらに、温度センサＡ−１〜Ｆ−１の検出値だけでなく、加熱シリンダ１１の物性値及び外周近傍に配置された温度センサＡ−２〜Ｆ−２の検出値を基に、内壁温度曲線を算出してもよい。このように過去の内壁温度をグラフ中に示すことにより、内壁温度の時間的変化を瞬時に把握することができる。これにより、成形条件の設定による内壁温度の変化を把握することができる。

表示画面２０のグラフ２１の下側には、「制御点検出」と「内壁検出」とが表示されている。「制御点検出」は各ゾーンＺ１〜Ｚ１５における上述の制御点における温度であり、温度センサＡ−２〜Ｆ−２により検出された温度値である。「内壁検出」は各ゾーンＺ１〜Ｚ１５における加熱シリンダ１１の内壁近傍の温度であり、温度センサＡ−１〜Ｆ−１により検出された温度値である。この内壁検出温度はグラフ２１の黒丸で示されている。

「内壁検出」の下側には、「温度設定」が表示される。「温度設定」は各ゾーンＺ１〜Ｚ１５における制御点に対する設定温度であり、制御点がこの設定温度になるようにヒータｈ１〜ｈ６の出力が制御される。この設定温度はグラフ２１において太い実線で示されている。

「温度設定」の下側には「保温設定」と「監視設定」が示されている。「保温設定」は、成形機の運転を休止している際に加熱シリンダ１１を暖めておくときの設定温度であり、図３に示す例ではゾーンにかかわりなく１００℃に設定されている。また、「監視設定」は設定温度に対して許容できる温度範囲を示すものであり、図３に示す例では各制御点における検出温度（制御点検出）が設定温度に対して±２０℃の範囲であれば正常であると判断される。

なお、表示画面の右端には、冷却シリンダ１４の設定温度と検出温度も表示される。図３に示す例では、冷却シリンダ１４の温度設定は５０℃であり、加熱シリンダ１１の各ゾーンにおける「温度設定」の欄に示されている。また、冷却シリンダ１４には、制御点にのみ温度センサＧが設けられており、温度センサＧによる温度検出値が、「制御点検出」の欄に示されている。

以上のような表示画面２０によれば、操作者は加熱シリンダ１１内の樹脂の状態を容易に把握することができる。例えば、ゾーンＺ４における内壁検出温度（３００．０℃）が温度設定（３１０℃）より低いため、ゾーン４における温度設定を例えば３１０℃から３２０℃に変更したときに、他のゾーン（特に隣接するゾーンＺ５及びＺ３）における内壁検出温度がどのように変化したかをグラフ２１を観察することで容易に把握することができる。例えば、ゾーンＺ４の温度設定を上げると、ゾーンＺ３の内壁温度がどの程度上昇するかを視覚的に認識することができる。これにより、ゾーンＺ３における樹脂の状態変化を推測することができる。

図４は加熱シリンダ１１の内壁検出温度を成形開始からの経過時間に沿って表示した表示画面３０を示す図である。図４に示す表示画面３０の上部には、加熱シリンダ１１の内壁検出温度を示すグラフ３１が表示されている。グラフ３１において、横軸は成形開始からの経過時間を表しており、成形開始（０秒）から２７００秒までの時間が表示されている。グラフ３１の縦軸は、図１に示す内壁温度センサＡ−１〜Ｆ−１のうちの一つにより検出された内壁温度を表している。ここでは、内壁温度とは、加熱シリンダ１１及びノズル１０５の内壁で樹脂に接触する部分の近傍の温度（図１に示す温度センサＡ−１の位置の温度）である。すなわち、グラフ３１で示す内壁温度は、ゾーンＺ−１〜Ｚ−５及びＺ−１５のうちから選択された一つのゾーンにおける内壁近傍の温度の検出値である。以下、特に説明が無い限り、内壁温度は内壁近傍の温度を表すこととする。ゾーンの選択は操作者が行う。例えば、表示画面３０中の、「波形表示 内壁」の欄において、各ゾーンに対応して「入」、「切」のキーが表示されており、このキーに触れることで、グラフ３１に表示する内壁温度のゾーンを選択することができる。図４に示す例ではゾーンＺ１が選択されており、グラフ３１に示された内壁温度は、ゾーンＺ１に設けられた内壁温度センサＡ−１により検出された温度である。「入」、「切」のキーが「入」となっているゾーンが選択されていることを示しており、他の選択されていないゾーンでは「切」と表示される。

表示画面３０のグラフ３１の下側には、「制御点検出」と「内壁検出」とが表示されている。「制御点検出」は各ゾーンＺ１〜Ｚ１５における上述の制御点における温度であり、制御温度センサＡ−２〜Ｆ−２により検出された現在の温度値である。「内壁検出」は各ゾーンＺ１〜Ｚ１５における加熱シリンダ１１の現在の内壁近傍の温度であり、内壁温度センサＡ−１〜Ｆ−１により検出された温度値である。

「内壁検出」の下側には、「温度設定」が表示される。「温度設定」は各ゾーンＺ１〜Ｚ１５における制御点に対する設定温度であり、制御点がこの設定温度になるようにヒータｈ１〜ｈ６の出力が制御される。

「温度設定」の下側には「保温設定」と「監視設定」が示されている。「保温設定」は、成形機の運転を休止している際に加熱シリンダ１１を暖めておくときの設定温度であり、図３に示す例ではゾーンにかかわりなく１００℃に設定されている。また、「監視設定」は設定温度に対して許容できる温度範囲を示すものであり、図４に示す例では各制御点における検出温度（制御点検出）が設定温度に対して±２０℃の範囲であれば正常であると判断される。

なお、表示画面３０の右端には、冷却シリンダ１４の設定温度と検出温度も表示される。図４に示す例では、冷却シリンダ１４の温度設定は５０℃であり、加熱シリンダ１１の各ゾーンにおける「温度設定」の欄に示されている。そして、ゾーンＺ１には２つの内壁検出温度の表示がある。これは、ゾーンＺ１においては、樹脂が固相から液相へ変化する際の剪断発熱を検出し、加熱シリンダ１１内の可塑化状態の把握を容易にするためである。

また、冷却シリンダ１４には、制御点にのみ温度センサＧが設けられており、温度センサＧによる温度検出値が、「制御点検出」の欄に示されている。

また、グラフ３１の右端の下側には、グラフ３１の横軸が何を表すかが表示されている。図４に示す例ではグラフ３１の横軸は、予め定められた時間単位での経過時間を表しており、「時間」と表示されている。この横軸として、成形開始からのショット数を示すこともできる。例えば、一回の成形サイクルが６０秒であった場合、図４に示すグラフ３１の横軸において、３００秒の位置が、ショット数で５回に相当する。このように、予め定められたショット数単位でのショット数表示を行う場合、「時間」と表示されているキーに触れることで切替えることができる。この時、「時間」という表示が「ショット数」という表示に切り替わる。このように、グラフ３１の横軸は、経過時間やショット数を含む経過時間を表す値であればよい。

グラフ３１の横軸（時間軸）の目盛りは、数ショットから数十ショット分の時間とすることが好ましい。例えば、図３に示す例では３００秒（５分）毎に目盛りが設けられており、グラフ３１の全体では２７００秒間（４５分間）の内壁温度が連続線で示されている。この連続線は、所定の時間間隔で検出した温度を補間等により連続線としたり、検出温度に基づいて近似曲線を求めることにより得られたものである。

なお、グラフ３１の横軸及び縦軸のスケールは図４に示すものに限定されることなく、操作者が適宜変更できるようにしてもよい。

グラフ３１の実施例では成形開始を基準としているが、任意の過去の時刻から現在までの波形を表示してもよい。この場合、内壁温度検出値「２５０℃」の表示と、グラフ３１の終点となる現在値の表示とは、当然一致している。そして、グラフ３１は、２７００秒前から現在の時刻までの温度変化のグラフとなる。

以上のような表示画面３０によれば、操作者は選択されたゾーンにおける加熱シリンダ１１内の樹脂の状態又は挙動を容易に把握することができる。加熱シリンダの内壁の温度は、長い時間でみれば安定していても、各ショット毎に変動しており、且つ各ゾーンに設けられたヒータの出力制御に伴って変動している。グラフ３１の下に示す内壁検出温度は、その時点での内壁温度であり、この値を継続して監視していれば内壁温度の変化はある程度把握することができる。しかし、操作者は長い時間にわたってこの内壁検出温度を監視しているわけではなく、他に監視すべき事項や他の操作がある。そこで、本実施形態では、内壁検出温度の時間的な変化をグラフ３１に表示して、操作者が瞬時に内壁温度の変化を把握できるようにしている。

また、本実施形態では、グラフ３１に表示する内壁温度は、選択された一つのゾーンの内壁温度であり、操作者がゾーンを選択して任意のゾーンにおける内壁温度をグラフ３１に表示させることができる。図４に示す例では、ゾーンＺ１が選択され、ゾーンＺ１における内壁温度がグラフ３１に表示されている。したがって、操作者は特に注目しているゾーンでの内壁温度の変化を容易に監視することができる。

例えば、ゾーンＺ１は加熱シリンダ１１の供給ゾーンにほぼ対応した領域であり、樹脂が供給されて加熱される部分である。この部分での内壁温度の変化を見ることで、加熱シリンダ１１の供給ゾーンにおいて、内部の樹脂に供給される熱量（エネルギ）の変化を把握することができる。また、ゾーンＺ２は加熱シリンダ１１の圧縮ゾーンにほぼ対応した領域であり、樹脂が圧縮されて剪断により発熱する部分である。この部分での内壁温度の変化を見ることで、加熱シリンダ１１の圧縮ゾーンにおいて、樹脂の剪断による発熱の程度を容易に把握することができる。

以上のように、各ゾーンでの内壁温度変化を見ることで、加熱シリンダ１１内での樹脂の状態又は挙動を容易に判断することができ、加熱シリンダ１１の加熱制御に反映することで、より適切な加熱制御を行うことができる。

次に、表示装置１３５における他の表示例について図５を参照しながら説明する。図５に示す表示画面４０は、図４に示す表示画面３０において、グラフ３１に加えてグラフ４１を表示したものである。

グラフ４１は加熱シリンダ１１のゾーンのうち選択されたゾーンに設けられたヒータの出力を連続線で示すグラフである。グラフ４１の横軸はグラフ３１の横軸と同じであり、成形開始からの経過時間を表している。グラフ４１の横軸はグラフ３１と同様にショット数を表すように切り替えることができる。グラフ４１の縦軸はヒータの出力を表しており、単位はワット（Ｗ）である。

グラフ４１はグラフ３１の真下に表示され、表示画面４０において横軸が一致するように配置されている。なお、図示はしないが、グラフ３１とグラフ４１とは同じ横軸を有しているので、グラフ３１とグラフ４１とを組み合わせて一つのグラフにすることもできる。

表示画面４０の下部には、「内壁」の波形表示に加えて、「ヒータ出力」の波形表示を、「入」にするか「切」にするかを切り替えるためのキーが表示されている。「入」と表示された部分のゾーンのヒータ出力がグラフ４１に示されるようになっている。図４に示す例では、ゾーンＺ２が選択されており、グラフ３１はゾーンＺ２における内壁温度を示し、グラフ４１はゾーンＺ２におけるヒータの出力を示している。

以上のように内壁温度に加えてヒータ出力を表示することにより、内壁温度の時間的変化とヒータ出力の時間的変化を容易に関連づけて把握することができる。これにより、当該ゾーンにおける樹脂の状態や挙動を容易に判定することができる。

例えば、図５に示すようにゾーンＺ２を選択した場合について考える。ゾーンＺ２は、加熱シリンダ１１の圧縮ゾーンにほぼ対応する領域である。そこで、まずグラフ３１により内壁温度の変化を見ると、成形開始（０秒）から３００秒までは、加熱シリンダ１１に蓄えられていた熱が樹脂に供給されるため、内壁温度が徐々に低下していることがわかる。そこで、グラフ４１によりヒータ出力を見ると、３００秒が経過した時点で、加熱シリンダ１１の温度が下がりすぎないようにヒータ出力が１０５０Ｗから１２５０Ｗに上げられたことがわかる。その後、成形開始から８００秒が経過する付近で内壁温度が上昇に転じたため、ヒータ出力が１０５０Ｗに戻されたことがわかる。その後、グラフ３１とグラフ４１とを見比べることで、ヒータ出力は１０５０Ｗに維持されているにもかかわらず内壁温度が上昇を続けていたことがわかる。

ヒータの出力が一定であるのにもかかわらず内壁温度が上昇するということは、圧縮ゾーンに対応するゾーンＺ２においては、樹脂の剪断による発熱が大きいと判断することができる。樹脂の発熱が過多となると樹脂やけやかじりが発生するおそれがあるため、１３５０秒付近でヒータの出力を低減するように温度制御が行われ、１９００秒付近でヒータ出力はほぼゼロとなったことがわかる。ところが、グラフ３１を見ると、ヒータ出力を低減しているにもかかわらず内壁温度は上昇を続けて高い値に維持されていることがわかる。このような場合、内壁温度を維持するのは樹脂の発熱であるので、樹脂の剪断による発熱が過多であると判断することができる。

図５に示すような状態では、成形開始後１９００秒付近から何らかの理由でスクリュに過大なトルクが加わって樹脂の剪断が過多となっているため、例えば、スクリュに過大な力が加わり、折損する危険がある。このため、操作者は成形動作を中止して異常の原因を調査することとなる。

以上のように、加熱シリンダ１１の一つのゾーンにおける内壁温度を示すグラフ３１に加えて、当該ゾーンにおけるヒータの出力を示すグラフ４１を表示することにより、当該ゾーンでの樹脂の状態又は挙動を容易に把握することができ、得られた認識結果を加熱シリンダ１１の加熱制御や射出成形機の動作制御に反映することができる。

次に、表示装置１３５における他の表示例について図６を参照しながら説明する。図６に示す表示画面５０は、図３に示す表示画面３０において、グラフ３１の代わりにグラフ５１が表示されている。

グラフ５１はグラフ３１の中に制御点温度を示す線を加えて表示したものである。グラフ３１と同様に、グラフ５１の横軸は成形開始からの経過時間を表しており、成形開始（０秒）から２７００秒までの時間が表示されている。グラフ５１の縦軸は、温度を表している。ここでは、連続線で示された内壁温度に加えて、選択されたゾーン内の制御点における検出温度が連続線で示されている。制御点における検出温度は、内壁温度センサＡ−１〜Ｆ−１より外側の制御温度センサＡ−２〜Ｆ−２により検出された温度であり、加熱シリンダ１１の内壁よりヒータに近い位置（制御点）における温度である。

なお、表示画面５０の下部には、「波形表示 内壁」に加えて、「波形表示 制御」が表示され、グラフ５１にどのゾーンの制御点の温度が示されているかを表示することができる。図６において、「入」と表示されているゾーンＺ１における制御点温度がグラフ５１に示されている。

以上のようなグラフ５１を見ることにより、操作者は内壁温度と制御点温度に温度差があるか否か、及びその温度差がどのように変化しているかを瞬時に判断することができる。例えば、ゾーンＺ１やゾーンＺ２において、内壁温度のほうが制御点温度より高い場合は、樹脂から熱が加熱シリンダ１１の外側に向かって移動していることがわかり、樹脂の剪断による発熱が過多であると判断することができる。このような場合、ヒータの設定温度を上げることで樹脂の剪断による発熱量を低減し、例えばスクリュの折損等の問題を未然に防ぐことができる。

ここで、図７に示すように、表示画面５０においてグラフ５１に加えてヒータ出力を示すグラフを表示してもよい。図７に示す表示画面６０は、図６に示す表示画面５０においてグラフ５１の下に図５に示すグラフ４１を加えて表示したものである。内壁温度と制御点温度との温度差を示すグラフ５１に加えてヒータ出力のグラフ４１を表示することで、温度差があるときのヒータの出力を確認することができ、ヒータの温度設定を変更すべきか否かの判断をより精度よく行うことができる。

また、図８に示すように、表示画面５０においてグラフ５１に加えて温度差を示すグラフを表示してもよい。図８に示す表示画面７０は、図６に示す表示画面５０においてグラフ５１の下に、グラフ５１で示される温度差のみを示すグラフ７１を加えて表示したものである。すなわち、グラフ７１は、「波形表示 差分」のゾーンＺ１の水冷シリンダ側のスイッチが「入」として、選択されたゾーンにおける制御点温度と内壁温度との温度差をグラフ５１と同じ時間軸に沿って示すグラフである。

グラフ７１を表示することによって、選択されたゾーンにおける制御点温度と内壁温度との温度差を、直接表示することにより、より容易に温度差を知ることができる。

次に、表示装置１３５における他の表示例について図９を参照しながら説明する。図９に示す表示画面８０は、図４に示す表示画面３０において、「波形表示 内壁」のスイッチの下方に設けられている「計量トルク」のスイッチが「入」となっているように、グラフ３１に加えて計量トルクを示すグラフ８１を表示したものである。計量トルクは、計量モータのトルクからスクリュの慣性トルクと機械摩擦損を引いた値である。グラフ８１に示す計量トルクは、計量モータが起動してからある程度時間が経って安定した状態となってからのピーク値とする。また、ピーク値だけでなく、ノイズに強い平均値や積分値を用いてもよい。

図９に示す例では、グラフ表示の「入／切」スイッチにおいて圧縮ゾーンに対応するゾーンＺ２が選択され、ゾーンＺ２の内壁温度及び計量トルクが表示されている。例えば、内壁温度が高く、且つ計量トルクが大きい場合、スクリュによる樹脂の剪断発熱が過多でやけが発生するおそれがあることがわかる。また、スクリュが内壁に押されてかじりや折損が発生するおそれがある。したがって、このような場合は、対応するヒータの設定温度を上げてヒータからの熱をより多く樹脂に供給することで、樹脂の剪断力を低減するといった対策を施すことができる。

また、射出成形機の立ち上げ時には、内壁温度が高く且つ軽量トルクは低いが、連続して運転するうちに内壁温度が一旦下がってから上がり、これに伴って軽量トルクが上がってくる場合がある。このような場合も樹脂の剪断発熱が過多であると判断することができる。

以上のように、加熱シリンダ１１の内壁温度を表示し、且つ軽量トルクを表示することで、加熱シリンダ１１内の樹脂の状態や挙動を可視化することができ、適切な対応をとることでスクリュのかじりや折損を未然に防止することができる。

次に、表示装置１３５におけるさらに他の表示例について図１０を参照しながら説明する。図１０に示す表示画面９０は、図４に示す表示画面３０において、「内壁通過エネルギ」のゾーンＺ２のスイッチを「入」として、グラフ３１に加えて内壁通過エネルギを示すグラフ９１を表示したものである。グラフ９１に示す内壁通過エネルギは、内壁温度センサの検出値と制御温度センサの検出値に基づいて推定された加熱シリンダ１１の内壁を径方向に通過するエネルギの推定値である。

グラフ９１において、内壁通過エネルギの値がプラス側にあるとき加熱シリンダ１１から樹脂に向かって熱が移動していることを示し、マイナス側にあるときは樹脂から加熱シリンダ１１に向かって熱が移動していることを示すこととなる。したがって、例えば、連続運転中の安定時において内壁通過エネルギが大きくマイナス側にある場合は、樹脂から加熱シリンダ１１に向かう熱量が大きく、すなわち剪断発熱が過多であると判断することができる。このような、場合はヒータの設定温度を上げて、加熱シリンダ１１（ヒータ）からの熱での樹脂の加熱量を多くする。これにより、スクリュに過大なトルクが印加されることを防止し、スクリュのかじりや折損を未然に防止することができる。なお、内壁通過エネルギの値から、通過する熱量を把握することができるので、同時に表示されている現在の内壁温度も考慮することで、ヒータの設定温度をどの程度変更すべきかを容易に判断することができる。

なお、図３〜図１０において、成形開始時刻からの波形グラフを示したが、予め定められた時点から現在までの波形をグラフ表示してもよい。

本発明の一実施形態による温度表示装置の全体構成を示す図である。 加熱シリンダにおける温度センサの位置を示す図である。 加熱シリンダの内壁検出温度を加熱シリンダの軸方向に沿って表示した表示画面を示す図である。 加熱シリンダの内壁温度を時間軸に沿って示すグラフを表示した表示画面を示す図である。 図４に示す表示画面にヒータ出力を時間軸に沿って示すグラフを加えて表示した表示画面を示す図である。 図４に示すグラフ中に制御点温度を示す連続線を示した表示画面を示す図である。 図６に示す表示画面にヒータ出力を示すグラフを加えて表示した表示画面を示す図である。 図６に示す表示画面に温度差を示すグラフを加えて表示した表示画面を示す図である。 図４に示す表示画面に計量モータのトルクを示すグラフを加えて表示した表示画面を示す図である。 図４に示す表示画面に内壁通過エネルギの推定値を示すグラフを加えて表示した表示画面を示す図である。

符号の説明

１０ 射出装置
１１ 加熱シリンダ
１２ ホッパ
１４ 冷却シリンダ
２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０ 表示画面
２１，３１，４１，５１，７１，８１，９１ グラフ
１０５ 射出ノズル
ｈ１〜ｈ６ ヒータ
Ｚ１〜Ｚ５，Ｚ１５ ゾーン
１３０ コントローラ
１３５ 表示入力装置
３０１ 温度制御部
３０２−１〜３０２−６ スイッチ
３０３ 電源

Claims (6)

1. 加熱シリンダの内壁近傍に設けられた複数の内壁温度センサと、
   該内壁温度センサにより検出した温度を表示する表示装置と
   を有する射出成形機の温度表示装置であって、
   前記加熱シリンダの長手軸に沿って複数の領域が設定され、
   前記表示装置は、前記複数の領域のうちから選択された領域に設けられた内壁温度センサにより検出した前記加熱シリンダの内壁温度を、経過時間を表す値を一つの軸にとり且つ温度をもう一方の軸にとったグラフ中に表示し、
   前記表示装置は、前記加熱シリンダの内壁を通過するエネルギの推定値を、経過時間を表す値を一つの軸にとり且つエネルギをもう一方の軸にとったグラフ中に表示することを特徴とする射出成形機の温度表示装置。
2. 請求項１記載の射出成形機の温度表示装置であって、
   前記表示装置は、前記加熱シリンダの前記選択された領域を加熱するヒータの出力を、経過時間を表す値を一つの軸にとり且つ該ヒータの出力をもう一方の軸にとったグラフ中に表示することを特徴とする射出成形機の温度表示装置。
3. 請求項１又は２記載の射出成形機の温度表示装置であって、
   前記加熱シリンダにおいて、前記内壁温度センサより外側に複数の制御温度センサが設けられ、
   前記表示装置は、選択された前記領域に設けられた制御温度センサにより検出された温度を、内壁温度を示す前記グラフ中に合わせて表示することを特徴とする射出成形機の温度表示装置。
4. 請求項３記載の射出成形機の温度表示装置であって、
   前記表示装置は、選択された前記領域に設けられた制御温度センサにより検出された温度と、選択された前記領域に設けられた内壁温度センサにより検出された温度との差を、経過時間を表す値を一つの軸にとり且つ温度差をもう一方の軸にとったグラフ中に表示することを特徴とする射出成形機の温度表示装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項記載の射出成形機の温度表示装置であって、
   前記表示装置は、前記加熱シリンダ内のスクリュを回転駆動する計量モータの出力トルクのピーク値を、経過時間を表す値を一つの軸にとり且つ出力トルクをもう一方の軸にとったグラフ中に表示することを特徴とする射出成形機の温度表示装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項記載の射出成形機の温度表示装置であって、
   前記表示装置は、前記加熱シリンダ内のスクリュを回転駆動する計量モータの出力トルクの平均値、若しくは積分値を、経過時間を表す値を一つの軸にとり且つ出力トルクをもう一方の軸にとったグラフ中に表示することを特徴とする射出成形機の温度表示装置。

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