JP6714409B2 - 金型温度調節装置及び金型温度調節方法 - Google Patents
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Description
例えば、下記特許文献1には、媒体を貯留する貯留タンクと、この貯留タンクに貯留された媒体を加熱するヒーターと、この貯留タンクに貯留された媒体を冷却する冷却路と、金型の媒体流通路に媒体を循環供給する循環ポンプと、を備えた金型温度調節装置が開示されている。
また、前記目的を達成するために、本発明に係る金型温度調節装置は、送媒路及び返媒路を介して金型に設けられた媒体流通路に接続され、温調媒体を貯留する貯留部と、前記貯留部の上端側に連通される管路に設けられた排出弁と、前記媒体流通路に温調媒体を循環させるように供給するポンプと、前記貯留部の媒体レベルが所定レベルを下回れば、前記ポンプを停止させ、かつ前記貯留部の上端側から温調媒体を排出可能とした状態で、前記媒体レベルが満レベルとなるように温調媒体を前記貯留部に補給させる補給モードを実行し、満レベルとなれば、前記ポンプの起動と停止とを寸動的に複数回繰り返させる気泡抜きモードを実行する制御部と、を備えており、前記制御部は、前記補給モードにおいて、前記排出弁を間欠的に開放させることを特徴とする。
なお、図1、図3及び図5では、媒体等が通過する経路となる管路(配管)等を、実線及び波線にて模式的に示している。
また、図2、図4及び図6における概略タイムチャートでは、各機器のON/OFF動作や開閉動作等を模式的に示している。
本実施形態に係る金型温度調節装置1は、図1に示すように、送媒路13及び返媒路17を介して金型3に設けられた媒体流通路4に接続され、温調媒体を貯留する貯留部10と、媒体流通路4に温調媒体を循環させるように供給するポンプ14と、を備えている。また、金型温度調節装置1は、各部を制御する制御部27を有した制御盤26を備えている。この金型温度調節装置1は、貯留部10において予め設定された温度となるように調節される温調媒体を媒体流通路4に供給する構成とされている。
送媒路13と媒体流通路4,4の入口とは、単一の送媒路13を複数に分岐させるマニホールド部やこのマニホールド部の複数の接続口に接続されたホースやチューブ等の可撓性を有した配管材を介して接続した構成としてもよい。また、マニホールド部や管路等の適所に、媒体流通路4に向けて送媒される温調媒体の通過を許容または遮断する送媒バルブを設けた例を示している。
また、返媒路17と媒体流通路4,4の出口とも略同様、単一の返媒路17を複数に分岐させるマニホールド部やこのマニホールド部の複数の接続口に接続されたホースやチューブ等の可撓性を有した配管材を介して接続した構成としてもよい。また、マニホールド部や管路等の適所に、媒体流通路4から返媒される温調媒体の通過を許容または遮断する返媒バルブを設けた例を示している。
また、この金型3の成形機としては、金型3の固定型と可動型とによって形成されるキャビティー等に、シリンダ等で溶融させた材料としての合成樹脂をノズル等から射出して充填し、成形品を逐次、成形する射出成形機等としてもよく、また、圧縮成形機等の他の成形機としてもよい。また、成形材料としては、合成樹脂材料に、炭素繊維やガラス繊維等の強化繊維を含有させた繊維強化合成樹脂材料等としてもよい。
当該金型温度調節装置1は、温調媒体の温度を検出する温度センサー15の検出温度に基づいて、温調媒体が予め設定された所定の設定温度となるように、ヒーター11への通電制御による加熱制御及び冷却路22への冷却媒体の供給制御による冷却制御が後記する制御部27によって実行される構成とされている。この温調媒体の設定温度は、溶融されて金型3のキャビティー等に充填される樹脂の温度や金型3の設定温度等にもよるが、例えば、40℃〜200℃程度としてもよく、本実施形態のように、密閉状態で間接冷却可能とした場合には、60℃〜120℃程度としてもよい。
このレベル計12によって検出される補給レベルは、貯留部10上端の形状や貯留部10の容量等に応じて、また、ヒーター11の局部過熱等を抑制する観点や、ポンプ14を駆動して循環供給される温調媒体への過度な気泡混入を抑制する観点等から適宜のレベルとしてもよい。例えば、補給レベルを、貯留部10の容量の1/20〜1/100程度の量に相当するレベル低下箇所としてもよい。
また、本実施形態では、レベル計12を、貯留部10内の上端側空間に検出部が臨むように設けた構成としている。図例では、貯留部10の上板部を貫通させるようにレベル計12を設けた例を示している。このようなレベル計12としては、複数の電極棒の電極間の微小電流の有無で液面レベルを検出する電極式レベル計(レベルスイッチ、水位センサー)としてもよい。なお、レベル計12としては、このような電極式レベル計や、後記するフロート式レベル計に限られず、その他、静電容量式等の非接触型センサー等を採用するようにしてもよい。
供給路18及び排出路24には、温調媒体の通過を許容または遮断する供給弁19及び排出弁25がそれぞれに設けられている。これら供給弁19及び排出弁25としては、後記する制御部27によって開閉制御される電磁弁等としてもよい。
また、排出路24は、貯留部10の上端側に連通される管路を構成し、貯留部10内の上端側空間において開口するように設けられ、貯留部10からオーバーフローする温調媒体を排出し、また、空気抜き管路としても機能する。供給弁19及び排出弁25を開とすれば、貯留部10が満レベルとなるように温調媒体(水)の供給(補給)がなされる。
また、冷却路22の排出側は、排出弁25の下流側の排出路24に接続されている。
冷却弁21を開とすれば、冷却路22に冷却媒体(水)が供給され、貯留部10内の温調媒体が間接的に冷却される。
また、貯留部10には、貯留部10内の温調媒体を排出するドレン(ドレンバルブ)や、過温防止用のサーモスタット等が設けられている。また、図例では、貯留部10に、この貯留部10を含む系内の圧力の異常上昇を防止する開放リリーフ弁(安全弁)が設けられた管路を接続した例を示している。
この制御部27は、図2に示すように、貯留部10の媒体レベルが所定レベル(補給レベル)を下回れば、ポンプ14を停止させ、かつ貯留部10の上端側から温調媒体を排出可能とした状態で、媒体レベルが満レベルとなるように温調媒体を貯留部10に補給させる補給モードを実行し、満レベルとなれば、ポンプ14の起動と停止とを寸動的に、つまり、インチング状に複数回繰り返させる気泡抜きモードを実行する構成とされている。また、本実施形態では、当該金型温度調節装置1の稼働初期の際の空状態の貯留部10に温調媒体が供給されて満レベルとなった際にも、ポンプ14の起動と停止とを寸動的に複数回繰り返させる気泡抜きモードを実行する構成としている。
また、気泡抜きモードにおけるポンプ14の起動時間及び停止時間も同様、予め記憶部28に格納されたものでもよく、表示操作部29を介して変更可能とされたものでもよい。この起動時間と停止時間とは、同じ時間である必要はなく、また、例えば、数秒程度でもよく、0秒〜60秒程度の範囲内で任意に設定可能とされたものでもよい。
また、本実施形態では、気泡抜きモードを実行した後に、貯留部10の上端側から温調媒体を排出可能とした状態で、貯留部10に温調媒体を供給するブローモードを実行する構成としている。
以下、上記構成とされた本実施形態に係る金型温度調節装置1において実行される基本動作の一例としての金型温度調節方法の具体的一例を、図2に基づいて説明する。
つまり、ポンプ14を起動させた状態で、つまりは温調媒体を循環させながら、貯留部10から金型3側に供給される温調媒体の温度が予め設定された設定温度となるように、温度センサー15の検出温度に基づいて制御部27によって加熱手段11及び冷却手段19,21がPID制御等される。つまり、ヒーター11が起動され、温度センサー15の検出温度に基づいて、温調媒体の温度が設定温度となるようにヒーター11のPID制御等の通電制御がなされる。また、本実施形態では、温度センサー15の検出温度または設定温度が、予め設定された温調媒体の沸点近傍温度としての85℃までは、直接的な冷却がなされ、温度センサー15の検出温度または設定温度が85℃を上回れば、間接的な冷却がなされる構成としている。つまり、85℃までは、排出弁25を開放させた状態で、供給弁19のPID制御等の開閉制御がなされ、85℃を上回れば、排出弁25及び供給弁19を閉鎖させた状態で、冷却弁21のPID制御等の開閉制御がなされる構成としている。
そして、レベル計12から満信号が出力されれば、供給弁19を閉とし、上記と概ね同様、気泡抜きモードを実行する。このように間接冷却制御中に補給モード及び気泡抜きモードに移行した場合には、貯留部10を含む系内の圧力降下を抑制する観点等から排出弁25を閉鎖(または間欠的に開放)させた状態で気泡抜きモードを実行する構成としている。
なお、図例では、85℃以上の間接冷却制御中に補給モードに移行した例を示しているが、85℃未満の直接冷却制御中に補給モードに移行する場合も当然に有り得る。この場合には、排出弁25を開放させたままで、補給モード及び気泡抜きモードを実行するようにしてもよい。
また、このように温度制御工程中に、補給モード及び気泡抜きモードを実行する際には、ヒーター11を停止させ、冷却弁21を閉鎖させた状態としている。なお、直接冷却制御中に補給モードに移行した場合には、気泡抜きモードに移行する際に供給弁19を閉鎖するようにしてもよい。または、初期準備工程及び直接冷却制御中における気泡抜きモードを実行する際には、供給弁19を開放(または間欠的に開放)させるようにしてもよい。つまりは、温調媒体を供給及び排出しながら、気泡抜きモードを実行するようにしてもよい。
上記のように当該金型温度調節装置1において温度調節がなされて温調媒体の温度が安定すれば、スタンバイ状態となり、図示は省略しているが、金型3の成形機においては、試験打ち等を経て一連の成形工程が実行される。また、この金型3の媒体流通路4に、当該金型温度調節装置1において所定の設定温度となるように温度調節された温調媒体が循環供給され、金型3の温度調節がなされる。
なお、金型3の交換等で、貯留部10や送媒路13、返媒路17等に温調媒体が存在する状態で当該金型温度調節装置1が一時的に停止されるような場合もあるが、このような場合にも再起動後に、温調媒体の温度や媒体レベル等に応じて、上記同様の各種モードの実行がなされる。
また、上記基本動作は、一例であり、適宜の変形動作の実行が可能である。
つまり、貯留部10の媒体レベルが所定(補給)レベルを下回れば、ポンプ14を停止させ、かつ貯留部10の上端側から温調媒体を排出可能とした状態で、媒体レベルが満レベルとなるように温調媒体を貯留部10に補給させ、満レベルとなれば、ポンプ14の起動と停止とを寸動的に複数回繰り返させるようにしている。従って、当該金型温度調節装置1の稼働中に、金型3の媒体流通路4や、送媒路13及び返媒路17等の循環経路内に空気溜まりや気泡が存在していたり、配管の継手部分等において液漏れが生じたりすれば、その気泡が徐々に貯留部10に移送されて貯留部10の媒体レベルが低下する。この媒体レベルが所定の補給レベルを下回れば、温調媒体を補給することで、貯留部10の上端側等に溜まった空気を排出させて満レベルにすることができる。また、このように貯留部10の媒体レベルが低下する場合には、補給後にも循環経路13,4,17内に空気溜まりや気泡等が残存している可能性があるが、ポンプ14の起動と停止とを寸動的に複数回繰り返させることで、循環経路13,4,17内の空気を効果的に貯留部10の上端側に移送することができる。また、このように移送された空気によって、再度、補給レベルを下回れば、上記同様にして温調媒体の補給がなされ、貯留部10の上端側等に溜まった空気を排出させることができる。
また、本実施形態では、初期準備工程における気泡抜きモードを実行した後に、貯留部10の上端側から温調媒体を排出可能とした状態で、貯留部10に温調媒体を供給するブローモードを実行するようにしている。従って、気泡抜きモードにおいて循環経路13,4,17から貯留部10側に移送された空気や気泡等を、ブローモードの実行によって貯留部10外に効果的に排出させることができる。なお、温度制御工程中に、補給モード及び気泡抜きモードに移行した際にもブローモードを実行するようにしてもよく、さらには、このようなブローモードを実行しないようにしてもよい。
図3及び図4は、第2実施形態に係る金型温度調節装置及びこれを用いて実行される金型温度調節方法の一例を模式的に示す図である。
なお、上記第1実施形態との相違点について主に説明し、同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略または簡略に説明する。また、上記した動作例と同様の動作についても、その説明を省略または簡略に説明する。
また、本実施形態では、バイパス路16の下流側端部を、返媒路17に接続した構成としているが、上記第1実施形態と同様、貯留部10Aに接続した態様としてもよい。また、図例では、供給路18Aに開放リリーフ弁(安全弁)を設け、また、供給路18Aと排出路24Aとを連通させるように、オリフィス等で流量調整がなされたバイパス路を設けた例を示している。
このような構成とされた本実施形態に係る金型温度調節装置1Aにおいても、図4に示すように、上記と概ね同様な基本動作の一例としての金型温度調節方法の実行が可能である。
このように気泡抜きモードを実行している際に、レベル計12Aから補給(空)信号が出力されれば、上記と概ね同様、ポンプ14を停止させ、排出弁25を開放させて補給モードを実行する。また、この際、上記と概ね同様、予め設定された繰り返し回数の計数値をゼロに戻して、気泡抜きモードを再度実行するようにしている。
そして、初期準備工程が終了すれば、上記と概ね同様、ポンプ14を起動させた状態で、つまりは温調媒体を循環させながら、貯留部10Aから金型3側に供給される温調媒体の温度が予め設定された設定温度となるように、温度センサー15の検出温度に基づいて制御部27によってヒーター11及び排出弁25がPID制御等される温度制御工程(温度制御モード)に移行する。この温度制御工程を実行している際に、貯留部10Aの媒体レベルが補給レベルに低下すれば、上記と概ね同様、ポンプ14を停止させ、排出弁25を間欠的に開放させることで貯留部10Aに温調媒体を補給する補給モードを実行し、満レベルとなれば、排出弁25を閉とし、上記と概ね同様、気泡抜きモードを実行する。この気泡抜きモード実行中に、貯留部10Aの媒体レベルが補給レベルに低下すれば、説明は省略するが、上記同様、再び補給モード及び気泡抜きモードに移行する。
また、本実施形態に係る金型温度調節装置1A及びこれを用いて実行される金型温度調節方法においても、上記第1実施形態及びその動作例と概ね同様の効果を奏する。
また、本実施形態では、供給路18Aを介して温調媒体供給源2からの温調媒体の供給圧(給水圧)を系内に掛ける態様とした例を示しているが、設定温度をより高温域に設定可能なように、系内を加圧する加圧ポンプを供給路18Aに設けた構成としてもよい。この場合は、所定圧力に加圧可能なように、加圧ポンプの吸込側と吐出側とを連通させるバイパス路や圧力計、圧力調整バルブ等を設けた構成としてもよい。また、この場合は、加圧・直接冷却型とせずに、温調媒体を間接的に冷却し得る熱交換器等を設けた構成としてもよい。
図5及び図6は、第3実施形態に係る金型温度調節装置及びこれを用いて実行される金型温度調節方法の一例を模式的に示す図である。
なお、上記第1実施形態との相違点について主に説明し、同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略または簡略に説明する。また、上記した動作例と同様の動作についても、その説明を省略または簡略に説明する。
つまり、上記と概ね同様、金型3の媒体流通路4に送媒路13及び返媒路17を連通させた状態で、当該金型温度調節装置1Bを起動(電源ON)し、レベル計12Bが補給(空)信号を出力していれば、供給弁19を開放させ、満レベルとなるように貯留部10Bに温調媒体を供給(補給)する。そして、レベル計12Bから満信号が出力されれば、供給弁19を閉とし、ポンプ14の起動(ON)と停止(OFF)とを寸動的に複数回繰り返させる気泡抜きモードを実行する。このように気泡抜きモードを実行している際に、レベル計12Bから補給(空)信号が出力されれば、上記と概ね同様、ポンプ14を停止させ、供給弁19を開放させて補給し、繰り返し回数の計数値をゼロに戻して、気泡抜きモードを再度実行するようにしている。
そして、初期準備工程が終了すれば、上記と概ね同様、ポンプ14を起動させた状態で、つまりは温調媒体を循環させながら、貯留部10Bから金型3側に供給される温調媒体の温度が予め設定された設定温度となるように、温度センサー15の検出温度に基づいて制御部27によってヒーター11及び供給弁(冷却弁)19がPID制御等される温度制御工程(温度制御モード)に移行する。この温度制御工程を実行している際に、貯留部10Bの媒体レベルが補給レベルに低下すれば、上記と概ね同様、ポンプ14を停止させ、供給弁19を開放させて貯留部10Bに温調媒体を補給し、満レベルとなれば、供給弁19を閉とし、気泡抜きモードを実行する。この気泡抜きモード実行中に、貯留部10Bの媒体レベルが補給レベルに低下すれば、説明は省略するが、上記同様、再び補給モード及び気泡抜きモードに移行する。
また、本実施形態に係る金型温度調節装置1B及びこれを用いて実行される金型温度調節方法においても、上記各実施形態及びその動作例と概ね同様の効果を奏する。
また、本実施形態に係る金型温度調節装置1Bを構成する各機器や配管態様としては、図例のものに限られず、その他、種々の変形が可能である。
また、上記各実施形態において説明した互いに異なる構成や動作等を、適宜、組み替えたり、組み合わせたりして、適用するようにしてもよい。この場合は、必要に応じて適宜、変形するようにしてもよい。
3 金型
4 媒体流通路
10,10A,10B 貯留部
13 送媒路
14 ポンプ
17 返媒路
24,24A 排出路(貯留部の上端側に連通される管路)
25 排出弁
27 制御部
Claims (6)
- 送媒路及び返媒路を介して金型に設けられた媒体流通路に接続され、温調媒体を貯留する貯留部と、
前記媒体流通路に温調媒体を循環させるように供給するポンプと、
前記貯留部の媒体レベルが所定レベルを下回れば、前記ポンプを停止させ、かつ前記貯留部の上端側から温調媒体を排出可能とした状態で、前記貯留部が温調媒体で満たされる満レベルとなるように温調媒体を前記貯留部に補給させる補給モードを実行し、満レベルとなれば、前記ポンプの起動と停止とを寸動的に複数回繰り返させる気泡抜きモードを実行する制御部と、
を備えていることを特徴とする金型温度調節装置。 - 送媒路及び返媒路を介して金型に設けられた媒体流通路に接続され、温調媒体を貯留する貯留部と、
前記貯留部の上端側に連通される管路に設けられた排出弁と、
前記媒体流通路に温調媒体を循環させるように供給するポンプと、
前記貯留部の媒体レベルが所定レベルを下回れば、前記ポンプを停止させ、かつ前記貯留部の上端側から温調媒体を排出可能とした状態で、前記媒体レベルが満レベルとなるように温調媒体を前記貯留部に補給させる補給モードを実行し、満レベルとなれば、前記ポンプの起動と停止とを寸動的に複数回繰り返させる気泡抜きモードを実行する制御部と、
を備えており、
前記制御部は、前記補給モードにおいて、前記排出弁を間欠的に開放させることを特徴とする金型温度調節装置。 - 請求項1または2において、
前記制御部は、稼働初期の際の空状態の前記貯留部に温調媒体が供給されて満レベルとなった際にも、前記ポンプの起動と停止とを寸動的に複数回繰り返させる気泡抜きモードを実行することを特徴とする金型温度調節装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項において、
前記気泡抜きモードにおける前記ポンプの起動及び停止の繰り返し回数は、予め設定された所定回数とされ、
前記制御部は、前記気泡抜きモードを実行している際に、前記貯留部の媒体レベルが所定レベルを下回れば、前記補給モードに移行し、かつ前記繰り返し回数の計数値をゼロに戻して前記気泡抜きモードを再度実行することを特徴とする金型温度調節装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項において、
前記制御部は、前記気泡抜きモードを実行した後に、前記貯留部の上端側から温調媒体を排出可能とした状態で、前記貯留部に温調媒体を供給するブローモードを実行することを特徴とする金型温度調節装置。 - 金型に設けられた媒体流通路と温調媒体を貯留する貯留部とを送媒路及び返媒路を介して接続し、該媒体流通路にポンプによって温調媒体を循環させるように供給する金型温度調節方法であって、
前記貯留部の媒体レベルが所定レベルを下回れば、前記ポンプを停止させ、かつ前記貯留部の上端側から温調媒体を排出可能とした状態で、前記貯留部が温調媒体で満たされる満レベルとなるように温調媒体を前記貯留部に補給させ、満レベルとなれば、前記ポンプの起動と停止とを寸動的に複数回繰り返させることを特徴とする金型温度調節方法。
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