JP7218388B2 - 射出成形機の温調方法及び温調装置 - Google Patents

Description

本発明は、成形用金型等の温調対象部位の温調を行う際に用いて好適な射出成形機の温調方法及び同温調方法の実施に用いて好適な温調装置に関する。

従来、射出成形機では、射出装置に備える加熱筒の内部で樹脂材料の可塑化を行うとともに、可塑化された高温の溶融樹脂は、型締装置により型締された金型のキャビティ内に射出充填することにより成形処理を行う。このため、金型には、樹脂の温度を相対的に低下させて硬化させるウォータジャケット等の冷却手段又はヒータ等の加熱手段が付設されるとともに、この冷却手段又は加熱手段を制御して金型温度を適正な温度に維持するための温度制御手段を備えており、この種の温度制御手段としては、特許文献１に開示される射出成形機の温度制御装置、特許文献２に開示される射出成形機の金型温度調整装置、特許文献３に開示される金型温度の調整装置等が知られている。

例示する特許文献１の温度制御装置は、金型から流出する流体の温度を検出可能な加熱制御用の第二サーモスタットを設け、この第二サーモスタットと射出装置用のサーモスタットを接続するとともに、加熱冷却制御用サーモスタットを金型に流入する流体の温度を検出可能に設け、この加熱冷却制御用サーモスタットと第二サーモスタットをカスケード接続して構成したものである。また、特許文献２の金型温度調整装置は、射出充填工程のとき、型締後、金型キャビティの温度が所定の温度以上になっていることを確認して射出動作を開始し、金型キャビティの温度が所定温度に到達したことを検知確認して射出充填工程を完了させるように構成したものである。さらに、特許文献３の金型温度の調整装置は、金型の加熱時に、加熱の温度が所定の温度値まで上昇した時点で金型の加熱を停止し、金型の冷却時に、金型の温度が所定の温度値まで下降した時点で金型の冷却を金型温度制御手段を設けて構成したものである。

特開平６－５５６０２号公報 特開２００６－１１０９０５号公報 特開２０１０－３６５８８号公報

しかし、上述した従来における金型に対する温度制御手段は、次のような解決すべき課題も存在した。

即ち、最近の生産現場では、いわゆるジャストインタイム方式により多品種小ロット生産が行われる傾向があるため、射出成形機を用いた生産現場では、頻繁に金型を交換する必要がある。また、耐熱性を有する樹脂の場合、成形時の樹脂温度（加熱筒温度）は、通常の樹脂温度よりも高い、３５０〔℃〕程度の高温に設定されるとともに、金型は、通常、２００〔℃〕程度の加熱状態にして相対的な冷却処理が行われる。

このため、交換した新たな金型を用いて生産する場合、金型を２００〔℃〕程度まで昇温する必要があり、金型交換時におけるこの昇温時間は、通常、３０分から１時間程度を要する。したがって、この昇温時間を短縮し、全体の段取時間（立上時間）を短くすることは、生産性（生産効率）を高める上で無視できない重要な課題となる。

一方、この課題を解決するため、通常、金型に付設する棒ヒータ等のヒータの選定において、生産時の熱不足の発生を回避し、かつ段取時間をできるだけ短くする観点から、電力容量のより大きいヒータを選定するのが実情であるが、反面、成形時の温度制御において、いわゆるハンチング現象が発生しやすくなる。この結果、温度制御が不安定となり、成形品の品質及び均質性に悪影響を及ぼす問題を生じるとともに、省エネルギ性の観点からもマイナス要因になるなど、更なる改善すべき課題も存在した。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した射出成形機の温調方法及び装置の提供を目的とするものである。

本発明に係る射出成形機Ｍの温調方法は、上述した課題を解決するため、温度調節を行う温調対象部位に加熱手段又は冷却手段を付設して加熱又は冷却するとともに、温調対象部位の温度が予め設定した目標温度Ｔｔになるように加熱手段又は冷却手段を制御するに際し、予め、成形時に設定する目標温度Ｔｔになるように温調する成形時温調能力Ｐｍよりも大きい立上時温調能力Ｐｐを有する加熱手段（又は冷却手段）２を温調対象部位に付設するとともに、目標温度Ｔｔの手前となる所定の切換温度Ｔｃを設定し、温調対象部位の温調開始時ｔｓから立上時温調能力Ｐｐにより温度制御を行い、切換温度Ｔｃに達したなら成形時温調能力Ｐｍに切換え、成形時温調能力Ｐｍにより目標温度Ｔｔになるように温度制御を行うとともに、さらに、切換温度Ｔｃに達した時点ｔｃから予め設定した監視時間ΔＴｗが経過しても目標温度Ｔｔに達しないときは、電力過少に係わる異常検出処理Ｆａ３を行うこと，又は，各温調能力Ｐｐ，Ｐｍを、加熱手段（又は冷却手段）２に供給する供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）により設定するとともに、立上時温調能力Ｐｐから成形時温調能力Ｐｍへの切換を、供給電力を分配する電力分配処理Ｆｓにより行うこと，の構成要素を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る射出成形機Ｍの温調装置１は、上述した課題を解決するため、温度調節を行う温調対象部位に付設して加熱又は冷却する加熱手段又は冷却手段を備えるとともに、温調対象部位の温度が予め設定した目標温度Ｔｔになるように加熱手段又は冷却手段を制御する温度制御手段を備える温調装置を構成するに際し、成形時に設定する目標温度Ｔｔになるように温調する成形時温調能力Ｐｍよりも大きい立上時温調能力Ｐｐを有する加熱手段（又は冷却手段）２と、目標温度Ｔｔの手前となる所定の切換温度Ｔｃを設定する切換温度設定手段４と、温調対象部位の温調開始時ｔｓから立上時温調能力Ｐｐにより温度制御を行い、切換温度Ｔｃに達したなら成形時温調能力Ｐｍに切換えて成形時温調能力Ｐｍにより目標温度Ｔｔになるように温度制御を行うとともに、切換温度Ｔｃに達した時点ｔｃから予め設定した監視時間ΔＴｗが経過しても目標温度Ｔｔに達しないときは、電力過少に係わる異常検出処理Ｆａ３を行う温度制御手段３とを備えてなることを特徴とする。

一方、本発明は、好適な発明の態様により、温調対象部位として、成形用金型Ｃを適用できる。特に、成形用金型Ｃの交換時における交換後の成形用金型Ｃに対する段取工程時の温度制御に適用して最適である。また、各温調能力Ｐｐ，Ｐｍは、加熱手段（又は冷却手段）２に供給する供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）により設定することができるとともに、立上時温調能力Ｐｐから成形時温調能力Ｐｍへの切換は、供給電力を分配する電力分配処理Ｆｓにより行うことができる。この場合、電力分配処理Ｆｓは、交流波形Ｗの一部を間引く、波形間引処理Ｆｓｔにより行うことができるとともに、この波形間引処理Ｆｓｔは、半波Ｗｈ単位又は全波Ｗｆ単位で行うことができる。他方、波形間引処理Ｆｓｔ後における非間引期間ΔＴｎの通電状態を検出して供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）の無給電に係わる異常検出処理Ｆａ１を行うことができるとともに、波形間引処理Ｆｓｔ後における間引期間ΔＴｙの通電状態を検出して供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）の漏電に係わる異常検出処理Ｆａ２を行うことができる。さらに、立上時温調能力Ｐｐによる温度制御は、立上用に設定した立上用ＰＩＤ定数によりＰＩＤ制御を行うことができるとともに、成形時温調能力Ｐｍによる温度制御は、成形用に設定した成形用ＰＩＤ定数によりＰＩＤ制御を行うことができる。この場合、成形用ＰＩＤ定数は、立上用ＰＩＤ定数に対して応答の遅い定数により設定することができるとともに、立上時温調能力Ｐｐから成形時温調能力Ｐｍへの切換時には、バランスレス・バンプレス処理Ｆｂｂを行うことが望ましい。

このような本発明に係る射出成形機Ｍの温調方法及び温調装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 温調対象部位を目標温度Ｔｔまで温調するに際し、温調開始から目標温度Ｔｔの手前となる所定の切換温度Ｔｃまでは、立上時温調能力Ｐｐにより温度制御を行うとともに、切換温度Ｔｃに達したなら、成形時温調能力Ｐｍにより目標温度Ｔｔになるように温度制御を行うようにしたため、温調開始から目標温度Ｔｔに達するまでの時間を短縮でき、全体の立上時間を短くして生産性（生産効率）を高めることができる。しかも、ハンチング現象の発生を排除できるため、安定した温度制御を実現して成形品の品質及び均質性を高めることができるとともに、加えて、省エネルギ性の向上にも寄与できる。

（２） 切換温度Ｔｃに達した時点ｔｃから予め設定した監視時間ΔＴｗが経過しても目標温度Ｔｔに達しないときに、電力過少に係わる異常検出処理Ｆａ３を行うようにしたため、供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）の設定において設定値が小さすぎるなどの設定異常を容易かつ確実に検出できる。

（３） 各温調能力Ｐｐ，Ｐｍを、加熱手段（又は冷却手段）２に供給する供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）により設定するとともに、立上時温調能力Ｐｐから成形時温調能力Ｐｍへの切換を、供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）を分配する電力分配処理Ｆｓにより行うようにしたため、電力を分配して出力する出力分配機能を利用できる。これにより、立上時温調能力Ｐｐ又は成形時温調能力Ｐｍを容易に生成（選択）できるなど、温調装置１の大型化を招くことなく、実施の容易化及び確実化を実現することができる。

（４） 温調装置１を構築する場合、加熱手段（又は冷却手段）の選定において、例えば、棒ヒータ等の加熱手段を選定する際には、電力容量の大きい棒ヒータ等を選定すればよいため、温調装置１の設計上及び制御上の自由度を高めることが可能となり、温調装置１の信頼性及び安定性の向上に寄与できるとともに、温調装置１全体のコスト低減にも寄与できる。

（５） 好適な態様により、温調対象部位として、成形用金型Ｃを適用すれば、金型交換における最も時間のかかる金型Ｃの昇温時間を短縮できるため、望ましいパフォーマンスを得る観点から最適な形態として実施できる。

（６） 好適な態様により、成形用金型Ｃの交換時における交換後の成形用金型Ｃに対する段取工程時の温度制御に適用すれば、特に、ジャストインタイム方式により多品種小ロット生産を繰り返す際における各ロット生産時の段取時間を短縮できるため、全体の生産性（生産効率）を飛躍的に高めることができる。

（７） 好適な態様により、電力分配処理Ｆｓを、交流波形Ｗの一部を間引く、波形間引処理Ｆｓｔにより行うようにすれば、交流波形Ｗを、時分割処理により可変（分配）できるため、大型の変圧手段や変流手段を用いることなく、制御の容易化及び装置の小型化を図ることができる。

（８） 好適な態様により、波形間引処理Ｆｓｔを、半波Ｗｈ単位又は全波Ｗｆ単位で行うようにすれば、短い時間単位で間引くことができるため、きめの細かい精度の高い制御を行うことができるとともに、半波Ｗｈ単位又は全波Ｗｆ単位を選択して行うことができるため、設計自由度のフレキシブル性にも寄与できる。

（９） 好適な態様により、波形間引処理Ｆｓｔ後における非間引期間ΔＴｎの通電状態を検出して供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）の無給電に係わる異常検出処理Ｆａ１を行うようにすれば、変流器を用いて電流検出（電力検出）を行う場合であっても、波形間引処理Ｆｓｔ後における本来電流が流れる非間引期間ΔＴｎを検出するため、無給電（断線等）が発生している異常を確実に検出できる。

（１０） 好適な態様により、波形間引処理Ｆｓｔ後における間引期間ΔＴｙの通電状態を検出して供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）の漏電に係わる異常検出処理Ｆａ２を行うようにすれば、変流器を用いて電流検出（電力検出）を行う場合であっても、波形間引処理Ｆｓｔ後における本来電流が流れない間引期間ΔＴｙを検出するため、漏電（ショート等）が発生している異常を確実に検出できる。

（１１） 好適な態様により、立上時温調能力Ｐｐによる温度制御を、立上用に設定した立上用ＰＩＤ定数によりＰＩＤ制御を行うようにすれば、立上時における最適なＰＩＤ定数により、立上時の温度に対する安定したＰＩＤ制御を行うことができる。

（１２） 好適な態様により、成形時温調能力Ｐｍによる温度制御を、成形用に設定した成形用ＰＩＤ定数によりＰＩＤ制御を行うようにすれば、成形時における最適なＰＩＤ定数により、成形時の温度に対する安定したＰＩＤ制御を行うことができる。

（１３） 好適な態様により、成形用ＰＩＤ定数を、立上用ＰＩＤ定数に対して応答の遅い定数により設定すれば、成形時の温度制御をより安定化させることができる。

（１４） 好適な態様により、立上時温調能力Ｐｐから成形時温調能力Ｐｍへの切換時に、バランスレス・バンプレス処理Ｆｂｂを行うようにすれば、切換時における不安定な挙動を回避し、立上時温調能力Ｐｐから成形時温調能力Ｐｍへ、より安定かつ円滑に移行させることができる。

本発明の好適実施形態に係る温調方法を実施できる射出成形機の全体の概略構成図、 同温調方法を適用できる成形用金型の断面側面図、 同成形用金型のパーティングラインから見た可動型の正面図、 本発明の好適実施形態に係る温調装置のブロック構成図、 同温調装置における出力分配部から出力する電流波形図、 同出力分配部から出力する変更例に係る電流波形図、 同温調方法の有効性を説明するための金型昇温時における時間対金型温度特性図、 同温調方法の有効性の検証結果を示す評価表、 同温調装置をより具体化したブロック回路図、 同温調装置をより具体化した変更例に係るブロック回路図、 同温調方法の実施に使用する本実施例に係る温調装置を構成するディスプレイの設定画面図、 同ディスプレイの監視画面図、 同温調方法の処理手順を説明するためのフローチャート、 同温調方法の処理フローをより具体的に示すフローチャート、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る温調装置１（温調方法）の理解を容易にするため、同温調装置１を備える射出成形機Ｍの構成について、図１－図３を参照して説明する。

図１は、射出成形機Ｍ、特に、射出装置Ｍｉ，及びこの射出装置Ｍｉから溶融樹脂が射出充填される成形用金型Ｃを示すとともに、この射出成形機Ｍの各種アクチュエータを駆動制御する駆動制御系Ｍｓの全体構成を示す。したがって、この金型Ｃの型締を行う型締装置は省略されている。

射出装置Ｍｉにおいて、１１は加熱筒であり、この加熱筒１１の前端部にはヘッド部１１ｅを介してノズル１１ｎを取付ける。また、加熱筒１１の後端には、成形材料（樹脂材料）Ｒを収容するホッパ１１ｈを備えるとともに、このホッパ１１ｈの下端開口と加熱筒１１の内部間は、材料落下通路を介して連通する。これにより、ホッパ１１ｈ内の成形材料Ｒは材料落下通路を通して加熱筒１１の内部に供給される。さらに、加熱筒１１の内部にはスクリュ１２を回動自在及び進退自在に装填するとともに、スクリュ１２の後端部は、スクリュ駆動部１３に結合する。スクリュ駆動部１３は、スクリュ１２を回転させるスクリュ回転機構１３ｒを備えるとともに、スクリュ１２を前進及び後退させるスクリュ進退機構１３ｍを備える。なお、スクリュ回転機構１３ｒ及びスクリュ進退機構１３ｍの駆動方式は、例示の場合、電動モータを用いた電気駆動方式であるが、油圧回路を用いた油圧駆動方式等であってもよく、その駆動方式は問わない。

一方、スクリュ回転機構１３ｒ及びスクリュ進退機構１３ｍは、給電ドライバ１５に接続するとともに、この給電ドライバ１５は、成形機コントローラ２０に備えるコントローラ本体１６に接続する。これにより、コントローラ本体１６から給電ドライバ１５に、スクリュ回転機構１３ｒ及びスクリュ進退機構１３ｍを駆動制御するための制御指令が付与されるとともに、スクリュ１２の速度及び位置等の物理量は、図示を省略した速度センサ及び位置センサ等により検出され、この検出信号は、給電ドライバ１５及びコントローラ本体１６に付与される。

さらに、加熱筒１１には、前側から後側に、加熱筒前部，加熱筒中部，加熱筒後部を有し、各部の外周面には、前部加熱部１７ｆ，中部加熱部１７ｍ，後部加熱部１７ｒをそれぞれ付設する。同様に、ヘッド部１１ｅの外周面には、ヘッド加熱部１７ｅを付設するとともに、ノズル１１ｎの外周面には、ノズル加熱部１７ｎを付設する。これらの各加熱部１７ｆ，１７ｍ，１７ｒ，１７ｅ，１７ｎはバンドヒータ等により構成し、ヒータドライバ１８に接続するとともに、このヒータドライバ１８はコントローラ本体１６に接続する。これにより、コントローラ本体１６からヒータドライバ１８に、各加熱部１７ｆ…１７ｎに対する制御指令が付与されるとともに、加熱温度は、図示を省略した温度センサ（熱電対等）により検出され、この検出信号は、ヒータドライバ１８及びコントローラ本体１６に付与される。

また、２０は、射出成形機Ｍの全体制御を司る成形機コントローラであり、ＣＰＵ及び内部メモリ２０ｍ等のハードウェアを内蔵したコンピュータ機能を有する上述したコントローラ本体１６が含まれる。内部メモリ２０ｍには、データベースを含む各種データ類を書込可能なデータエリア２０ｍｄが含まれるとともに、各種演算処理及び各種制御処理（シーケンス制御）を実行するため包括的な制御プログラム（ソフトウェア）を格納するプログラムエリア２０ｍｐが含まれる。したがって、成形機コントローラ２０は、ＨＭＩ制御系及びＰＬＣ制御系を包含し、内部メモリ２０ｍには、ＰＬＣプログラム及びＨＭＩプログラムを格納する。ＰＬＣプログラムにより、射出成形機Ｍにおける各種工程のシーケンス動作や射出成形機Ｍの監視等が実行されるとともに、ＨＭＩプログラムにより、射出成形機Ｍの動作パラメータの設定及び表示，射出成形機Ｍの動作監視データの表示等が実行される。

さらに、成形機コントローラ２０には、ディスプレイ２１が付属する。ディスプレイ２１は、必要な情報表示を行うことができるとともに、タッチパネル２１ｔが付設され、このタッチパネル２１ｔを用いて、入力，設定，選択等の各種入力操作を行うことができる。したがって、成形機コントローラ２０，給電ドライバ１５，及びヒータドライバ１８等は、射出成形機Ｍにおける駆動制御系Ｍｓを構成する。

他方、成形用金型Ｃは、不図示の型締装置に取付けられており、この型締装置により、金型Ｃに対する型開，型閉，型締の各工程が行われる。この金型Ｃが本実施形態に係る温調装置１により温調される温調対象部位となる。金型Ｃは、図１に示すように、パーティングラインＣｐに対して射出装置Ｍｉ側に配した固定型ＣｃとパーティングラインＣｐを介して固定型Ｃｃに対面する可動型Ｃｍを備える。また、固定型Ｃｃと可動型Ｃｍ間には金型キャビティＣｖが形成される。

図２及び図３には金型Ｃをより詳細に示す。図２は型閉状態の断面側面図、図３はパーティングラインＣｐから見た可動型Ｃｍの正面図である。例示の場合、金型Ｃは全部で５枚の型板により構成し、固定型Ｃｃは固定型板Ｃｃ１の一枚の型板を備えるとともに、可動型Ｃｍは可動型板Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，Ｃｍ４の四枚の型板を備える。そして、固定型Ｃｃと可動型Ｃｍにはそれぞれ加熱手段２が付設される。

なお、例示する射出成形機Ｍは、耐熱性樹脂成形品の生産を行うことができる。耐熱性樹脂成形品は、高温環境に耐える必要があるため、成形材料も通常の樹脂よりも溶融温度が高い（例えば、３５０〔℃〕）樹脂材料が用いられる。このため、金型Ｃの冷却温度も温度的には常温よりも高い２００〔℃〕程度に設定される。

加熱手段２は、図２に示すように、固定型Ｃｃ側に、固定型板Ｃｃ１を備え、この固定型板Ｃｃ１における金型キャビティＣｖに対して上方の位置と下方の位置にそれぞれ一対の棒ヒータ３１，３１を埋設する。一方、可動型Ｃｍ側に、四枚の型板、即ち、可動型板Ｃｍ１，Ｃｍ３，Ｃｍ２，Ｃｍ４を備え、可動型板Ｃｍ１における金型キャビティＣｖに対して上方の位置と下方の位置にそれぞれ一対の棒ヒータ３２，３２を埋設するとともに、可動型板Ｃｍ２における上下位置に、それぞれ一対の棒ヒータ３３，３３を埋設する。また、図２及び図３に示すように、可動型Ｃｍ側には、可動側外コア天側熱電対３５，可動側外コア反操作側熱電対３６，可動側制御用熱電対３７，可動側パーティングライン熱電対３８を備えるとともに、固定型Ｃｃ側には、図面に現れない固定側制御用熱電対を備える。その他、３９はセンタコア熱電対，４０はスリーブ熱電対を示す。そして、図１に示すように、各棒ヒータ３１…．３２…，３３…は、ヒータドライバ１８の出力ポートに接続するとともに、各熱電対３７，３５，３６，３８，３９，４０…は、ヒータドライバ１８のセンサポートに接続する。

次に、本実施形態に係る温調装置１の構成について、図１－図１２を参照して具体的に説明する。

最初に、図４－図８を参照して本実施形態に係る温調装置１（温調方法）の原理について説明する。

前述したように、金型Ｃの温調を行うに際し、加熱手段２の加熱能力が高い場合、昇温時間を短縮できる反面、ハンチング現象が発生しやすくなり、温度制御が不安定になる傾向があるとともに、加熱手段２の加熱能力が低い場合には、昇温時間が長時間化するのみならず目標温度Ｔｔを確保できない相反する課題が存在する。なお、制御区間の目的に応じて加熱能力を変更する手段、例えば、変圧手段や変流手段を用いることも考えられるが、装置の大型化やコストアップが避けられない。

そこで、本発明に係る温調装置１（温調方法）は、図４に示すように、ヒータドライバ１８（図１）に出力分配部５２を設けることにより供給電力を分配するようにした。即ち、加熱手段２の加熱能力を、この加熱手段２に供給する供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）により設定、具体的には、昇温時の加熱能力となる立上時温調能力Ｐｐと成形時の加熱能力となる成形時温調能力Ｐｍを、それぞれ異なる供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）で設定するとともに、立上時温調能力Ｐｐから成形時温調能力Ｐｍへの切換を、供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）を分配する電力分配処理Ｆｓにより行うようにした。このように、各温調能力Ｐｐ，Ｐｍを、加熱手段２に供給する供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）により設定するとともに、立上時温調能力Ｐｐから成形時温調能力Ｐｍへの切換を、供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）を分配する電力分配処理Ｆｓにより行うようにすれば、電力を分配して出力する出力分配機能を利用できるため、立上時温調能力Ｐｐ又は成形時温調能力Ｐｍを容易に生成（選択）できるなど、温調装置１の大型化を招くことなく、実施の容易化及び確実化を実現することができる。

図５は、出力分配部５２による電力分配処理Ｆｓにより分配された交流波形Ｗを示している。図５に実線を含む点線で示す波形は、出力分配が１００〔％〕の場合であり、５０又は６０〔Ｈｚ〕の２００〔Ｖ〕の商用交流電力がそのまま出力させることができる。即ち、立上時温調能力Ｐｐとして利用できる。一方、図５の実線で示す波形は、半波Ｗｈ単位で間引くことにより、出力分配を６０〔％〕に設定した場合を示す。これにより、成形時温調能力Ｐｍとして利用できる。この場合、図５に示すように、間引く波形（半波Ｗｈ）は、０〔Ｖ〕点から他の０〔Ｖ〕点までの区間で行うことが無用なノイズ発生等を抑制する観点から望ましい。

また、図６の実線で示した波形は、全波Ｗｆ単位で間引く方法であり、図５の変更例となる。図６の場合も、実線を含む点線で示す波形は、立上時温調能力Ｐｐとして利用できるとともに、実線で示す波形は、成形時温調能力Ｐｍとして利用できる。図６の場合も、間引く波形（全波Ｗｆ）は、０〔Ｖ〕点から他の０〔Ｖ〕点までの区間で行うことが無用なノイズ発生等を抑制する観点から望ましい。

このように、電力分配処理Ｆｓは、交流波形Ｗの一部を間引く、波形間引処理Ｆｓｔにより行なうことができる。このように、電力分配処理Ｆｓを、交流波形Ｗの一部を間引く、波形間引処理Ｆｓｔにより行うようにすれば、交流波形Ｗを、時分割処理により可変（分配）できるため、大型の変圧手段や変流手段を用いることなく、制御の容易化及び装置の小型化を図ることができる。また、波形間引処理Ｆｓｔを、半波Ｗｈ単位又は全波Ｗｆ単位で行うようにすれば、短い時間単位で間引くことができるため、きめの細かい精度の高い制御を行うことができるとともに、半波Ｗｈ単位又は全波Ｗｆ単位を選択して行うことができるため、設計自由度のフレキシブル性にも寄与できる。

図７は、本発明に係る温調方法の有効性を検証するための金型昇温時における時間対金型温度特性図を示すとともに、図８は、検証結果の評価表を示す。

検証に際しては、可動型板Ｃｍ２に備える棒ヒータ３３，３３、可動型板Ｃｍ１に備える棒ヒータ３２，３２、固定型板Ｃｃ１に備える棒ヒータ３１，３１の選定に際し、成形時に設定する目標温度Ｔｔになるように温調する成形時温調能力Ｐｍよりも大きい立上時温調能力Ｐｐを発揮させるため、それぞれのヒータに１１００〔Ｗ〕を選定した。

そして、図７及び図８に示すように、条件Ａｒ１は、制限無しの場合であり、全ての棒ヒータ３１…に１００〔％〕を出力、即ち、供給電力として１１００〔Ｗ〕を付与した。条件Ａｒ２は、制限有りの場合であり、全ての棒ヒータ３１…に７０〔％〕に制限した供給電力、即ち、７７０〔Ｗ〕を付与した。条件Ａｉは、本発明方法による場合であり、立上時温調能力Ｐｐとして１００〔％〕に設定するとともに、成形時温調能力Ｐｍとして、可動型板Ｃｍ２の棒ヒータ３３…に７０〔％〕、可動型板Ｃｍ１の棒ヒータ３２…に７０〔％〕、固定型Ｃｃ１の棒ヒータ３１…に１００〔％〕を付与するようにした。また、この際、立上時温調能力Ｐｐから成形時温調能力Ｐｍへ切換える切換温度Ｔｃとして、目標温度Ｔｔに対して３０〔℃〕手前の温度に設定した。例示の場合、目標温度Ｔｔは２１０〔℃〕に設定したため、切換温度Ｔｃは１８０〔℃〕となる。

この結果、条件Ａｒ１では、昇温時間が２２〔分〕，ハンチングは７〔℃〕、条件Ａｒ２では、昇温時間が４７〔分〕，ハンチングは１〔℃〕、条件Ａｉでは、昇温時間が３０〔分〕，ハンチングは１〔℃〕となった。このように、条件Ａｉの場合には、昇温時間を十分に短縮できるとともに、この場合であっても、ハンチングを十分に抑制することができるなど、良好な結果を得た。

次に、本実施形態に係る温調装置１の要部の構成について、図４，図９－図１２を参照して説明する。

本実施形態に係る温調装置１は、上述した、成形時に設定する目標温度Ｔｔになるように温調する成形時温調能力Ｐｍよりも大きい立上時温調能力Ｐｐを有する加熱手段２を設けるとともに、目標温度Ｔｔの手前となる所定の切換温度Ｔｃを設定する切換温度設定手段４と、温調対象部位の温調開始時ｔｓから立上時温調能力Ｐｐにより温度制御を行うとともに、切換温度Ｔｃに達したなら成形時温調能力Ｐｍに切換えて成形時温調能力Ｐｍにより目標温度Ｔｔになるように温度制御を行う温度制御手段３を設けた。

このため、成形機コントローラ２０の内部メモリ２０ｍにおけるデータエリア２０ｍｄには、本実形態に係る温調装置１及び温調方法に用いる目標温度Ｔｔ，切換温度Ｔｃ（昇温完了幅〔％〕）等が設定されるとともに、プログラムエリア２０ｍｐには、本実施形態に係る温調方法を実行するためのアプリケーションプログラム、即ち、目標温度Ｔｔの手前となる所定の切換温度Ｔｃを設定し、温調対象部位の温調開始時ｔｓから立上時温調能力Ｐｐにより温度制御を実行するとともに、切換温度Ｔｃに達したなら成形時温調能力Ｐｍに切換え、成形時温調能力Ｐｍにより目標温度Ｔｔになるように温度制御を実行するアプリケーションプログラムを格納する。

図４は、温度制御手段３の要部構成を示す。１８はヒータドライバであり、このヒータドライバ１８は、成形機コントローラ２０に接続する。また、ヒータドライバ１８の出力側には、金型Ｃに付設した各棒ヒータ３１…，３２…，３３…を接続するとともに、各熱電対３７…を接続する。この成形機コントローラ２０は、本実施形態に係る温調装置１に関係する機能部として、切換温度設定手段４を構成する切換温度設定部Ｆｃを備えるとともに、後述する異常検出処理Ｆａ１，Ｆａ２，Ｆａ３を行う機能を備える。

さらに、ヒータドライバ１８は、主要構成として、温度調節部５１，前述した出力分配部５２，ＳＳＲ（ソリッドステートリレー）５３，変流器５４を備える。この場合、温度調節部５１には、バランスレス・バンプレス処理Ｆｂｂを行う機能が含まれるとともに、出力分配部５２には、前述した電力分配処理Ｆｓ及び波形間引処理Ｆｓｔを行う機能が含まれる。これにより、成形機コントローラ２０から付与される温度制御指令は、温度調節部５１に付与されるとともに、温度調節部５１の制御出力は、出力分配部５２に付与される。そして、出力分配部５２の出力がＳＳＲ５３を介して変流器５４に付与され、この変流器５４の出力は、ヒータドライバ１８の出力として棒ヒータ３１…に付与される。一方、熱電対３７…により検出される現在温度の検出結果（検出温度ＰＶ）は、温度調節部５１及び成形機コントローラ２０に付与されるとともに、変流器５４の電流検出結果は、出力分配部５２及び成形機コントローラ２０に付与される。

図９及び図１０に、ＰＩＤ制御系による温度調節部５１の具体的な回路例を示す。なお、図１０は一般的なＰＩＤ制御系による温度調節部５１を示す。これに対して、図９は本実施形態に係る温調装置１に用いて好適な改良された温度調節部５１を示す。したがって、本実施形態に係る温調装置１に用いる観点からは図９の温度調節部５１が最適であるが、図１０の一般的な温度調節部５１であっても十分に利用可能である。

このため、以下においては、主に、図９に示す温度調節部５１について説明する。図９に示すように、温度調節部５１は、設定温度ＳＶ〔℃〕から検出温度ＰＶ〔℃〕を減算した偏差ｅに基づく積分操作量を演算する積分演算部６１、検出温度ＰＶに基づく比例操作量を演算する比例演算部６２、検出温度ＰＶに基づく微分操作量を演算する微分演算部６３、積分演算部６１の出力から比例演算部６２の出力を減算する減算部６４、この減算部６４の出力操作量ＭＶｐｉ（積分操作量－比例操作量）を第一上限値と第一下限値の間に制限する第一出力リミッタ６５、減算部６４の出力操作量ＭＶｐｉから第一出力リミッタ６５の出力操作量ＭＶｐｉｍを減算する減算部６６、この減算部６６の出力の逆数値を積分演算部６１にフィードバックする逆数変換部６７、減算部６４の出力操作量と微分演算部６３の出力操作量を加算する加算部６８、加算部６８の出力操作量ＭＶｐｉｄ（積分操作量－比例操作量＋微分操作量）を第二上限値（＜第一上限値）と第二下限値（＞第一下限値）の間に制限する第二出力リミッタ６９を備え、第二出力リミッタ６９の出力操作量ＭＶ（比例操作量，積分操作量及び微分操作量）は出力分配部５２に付与される。

この場合、積分演算部６１は、積分器と「（１／Ｔｉ）×Ｋｐ」を有するゲイン設定部を含むとともに、比例演算部６２は、Ｋｐを有するゲイン設定部を含み、さらに、逆数変換部６７は、「１／Ｋｐ」を有するゲイン設定部を含む。図９中、Ｔｉは積分時間〔秒〕，Ｔｄは微分時間〔秒〕を示すとともに、「１００／Ｋｐ」は、比例帯〔℃〕となる。また、第一出力リミッタ６５の第一上限値及び第一下限値は、それぞれ１１０〔％〕及び－１０〔％〕であり、第二出力リミッタ６９の第二上限値及び第二下限値は、それぞれ１００〔％〕及び０〔％〕である。なお、これらの数値は例示であり、これらの数値に特定されるものではない。

第二上限値及び第二下限値は、それぞれ加熱手段２をＯＮ／ＯＦＦ操作する際の物理的限界となり、加熱手段２を構成する各ヒータ３１…は、時間比例により制御されるとともに、物理的限界である上限値（第二上限値）は、１００〔％〕の時間により各ヒータ３１…がＯＮになるとともに、０〔％〕の時間により各ヒータ３１…がＯＦＦになるため、電流は流れない。

ところで、一般的なＰＩＤ制御系による図１０に示す温度調節部５１では、出力リミッタ６９の入力である操作量ＭＶｐｉｄが出力リミッタ６９により制限される飽和状態の場合、１００〔％〕を越える微分操作量ＭＶｄは最終的な操作量ＭＶに反映されない。このため、図９の温度制御装置３１では、第一出力リミッタ６５を用いて第二出力リミッタ６９によっては制限されないようにした。即ち、Ｉ－ＰＤ演算結果（ＰＩＤ出力）が出力リミッタ６９により制限される状況であっても、検出温度ＰＶが設定温度ＳＶに到達できるようにした。具体的には、第一出力リミッタ６５の出力範囲（－１０～１１０〔％〕）を第二出力リミッタ６９の出力範囲（０～１００〔％〕）よりも大きく設定した。

また、図９の温度調節部５１における第一出力リミッタ６５には、減算部６４の出力であるＩ－Ｐ演算結果（比例操作量及び積分操作量の操作量ＭＶｐｉ）が入力する。第一出力リミッタ６５により操作量ＭＶｐｉが制限された場合、その制限された値は、積分演算部６１から除去され、この除去された値により積分操作量が生成される。そして、減算部６４からの出力（操作量ＭＶｐｉ）に、微分操作量が付加され、Ｉ－ＰＤ演算結果（比例操作量、積分操作量及び微分操作量の操作量ＭＶｐｉｄが得られ、この操作量ＭＶｐｉｄが第二出力リミッタ６９に付与される。

図９のＰＩＤ制御系においては、以下に示す演算式が成立する。

ここで、Ｋｉは積分ゲイン、Ｋｐは比例ゲインである。また、Ｋｉ＝（１／Ｔｉ）×Ｋｐである。

ここで、ＵＬ１は第一上限値（１１０〔％〕）、ＬＬ１は第一下限値（－１０〔％〕）である。

ここで、Ｋｄは微分ゲインである。また、Ｋｄ＝Ｔｄ×Ｋｐである。

ここで、ＵＬ２は第二上限値（１００〔％〕）、ＬＬ２は第二下限値（０〔％〕）である。

このように、図９の温度調節部５１では、図１０に示すような一般的な温度調節部５１に対して、主に、第一出力リミッタ６５を追加したため、第二出力リミッタ６９におけるＩ－ＰＤ演算結果（ＰＩＤ出力）に対する制限が軽減され、加熱手段２（ヒータ３１…）の検出温度（ＰＶ）の安定化を図ることができる。

なお、図１０に示す一般的なＰＩＤ制御系による温度調節部５１については、図９の温度調節部５１と同一部分又は同一機能部分に同一符号を付すことにより、その構成を明確にするとともに、詳細な説明は省略する。図１０において、６４ｅは、比例演算部６２，積分演算部６１，微分演算部６３の各出力を加算する加算器を示す。

一方、本実施形態に係る温調装置１では、出力分配部５２を備え、温度調節部５１の出力ＭＶは出力分配部５２に供給される。出力分配部５２には、図９に示すように、温度調節部５１の出力ＭＶを、そのまま使用する昇温モードＣ１、即ち、１００〔％〕で出力する昇温モードＣ１と、出力ＭＶを分配し、ＯｕｔＶとして出力する成形モードＣ２、例示の場合、７０〔％〕に低減して出力する成形モードＣ２を切換えて出力するスイッチ機能部ＳＷを備える。このスイッチ機能部ＳＷは、切換温度Ｔｃに到達したか否かにより切換処理が行われる。

このため、本実施形態における温度調節部５１では、各モードＣ１，Ｃ２に最適となるＰＩＤ定数の設定（選択）が行われる。図１１は、ディスプレイ２１に表示される設定画面Ｅｓを示す。設定画面Ｅｓには、「ＰＩＤ変更」のＯＮ／ＯＦＦ切換キー７１，温度制御方式の選択キー７２，「昇温完了幅」の設定キー７３等を備えるとともに、ＰＩＤ定数設定画面７４，ヒータ制限値設定部７５等を備える。そして、ＰＩＤ定数設定画面７４の上段に、昇温時（立上時）のＰＩＤ定数設定部７４ｆを備えるとともに、下段に、成形時のＰＩＤ定数設定部７４ｓを備える。ＰＩＤ定数設定部７４ｆでは、比例帯（Ｐ）の設定部７５ｐにより温度〔℃〕を、積分時間（Ｉ）の設定部７５ｉにより時間〔秒〕を、微分時間（Ｄ）の設定部７５ｄにより時間〔秒〕をそれぞれ設定できるとともに、ＰＩＤ定数設定部７４ｓでは、比例帯（Ｐ）の設定部７６ｐにより温度〔℃〕を、積分時間（Ｉ）の設定部７６ｉにより時間〔秒〕を、微分時間（Ｄ）の設定部７６ｄにより時間〔秒〕をそれぞれ設定できる。図１１は、可動型板Ｍｍ２における各設定値を一例として示す。

このように、立上時温調能力Ｐｐによる温度制御は、立上用に設定した立上用ＰＩＤ定数によりＰＩＤ制御を行うことができるため、立上時における最適なＰＩＤ定数により、立上時の温度に対する安定したＰＩＤ制御を行うことができるとともに、成形時温調能力Ｐｍによる温度制御は、成形用に設定した成形用ＰＩＤ定数によりＰＩＤ制御を行うことができるため、成形時における最適なＰＩＤ定数により、成形時の温度に対する安定したＰＩＤ制御を行うことができる。

また、設定に際しては、成形用ＰＩＤ定数を、立上用ＰＩＤ定数に対して応答の遅い定数により設定する。このように設定すれば、成形時の温度制御をより安定化させることができる。さらに、立上時温調能力Ｐｐから成形時温調能力Ｐｍへの切換時には、バランスレス・バンプレス処理Ｆｂｂを行うように設定する。このようなバランスレス・バンプレス処理Ｆｂｂを行うようにすれば、切換時における不安定な挙動を回避し、立上時温調能力Ｐｐから成形時温調能力Ｐｍへ、より安定かつ円滑に移行させることができる。

一方、設定画面Ｅｓにおいて、昇温完了幅設定キー７３は、切換温度Ｔｃの設定キーである。例えば、３０〔℃〕に設定した場合、目標温度Ｔｔに対して、３０〔℃〕手前の温度で切換えることができる。即ち、目標温度Ｔｔが２００〔℃〕に設定された場合、切換温度Ｔｃは１７０〔℃〕となる。したがって、この設定機能は、目標温度Ｔｔの手前となる所定の切換温度Ｔｃを設定する切換温度設定手段４を構成する。さらに、ヒータ制限値設定部７５は、成形時における供給電力の分配比をパーセンテイジで設定する。一例として、成形時の供給電力を７０〔％〕に設定することができる。一方、図１２は、監視画面Ｅｃを示し、目標温度Ｔｔを設定する目標温度設定部８１，現在温度表示部８２，制御出力表示部８３，制限出力表示部８４，温度のグラフィック表示部８５等を備える。

他方、ヒータドライバ１８は、図４に示すように、変流器５４を用いて電流（電力）の検出を行っているとともに、この検出を利用して、断線や漏電（ショート）等の検出を行っている。この場合、本実施形態に係る温調装置１では、波形間引処理Ｆｓｔを行う出力分配部５２を用いているため、そのまま検出した場合には誤検出を生じてしまう。このため、成形機コントローラ２０には、出力分配部５２に対応した検出処理機能を設けた。

まず、波形間引処理Ｆｓｔ後における非間引期間ΔＴｎの通電状態を検出して供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）の無給電に係わる異常検出処理Ｆａ１を行うようにした。これにより、変流器を用いて電流検出（電力検出）を行う場合であっても、波形間引処理Ｆｓｔ後における本来電流が流れる非間引期間ΔＴｎを検出するため、無給電（断線等）が発生している異常を確実に検出できる。また、波形間引処理Ｆｓｔ後における間引期間ΔＴｙの通電状態を検出して供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）の漏電に係わる異常検出処理Ｆａ２を行うようにした。これにより、変流器を用いて電流検出（電力検出）を行う場合であっても、波形間引処理Ｆｓｔ後における本来電流が流れない間引期間ΔＴｙを検出するため、漏電（ショート等）が発生している異常を確実に検出できる。加えて、本実施形態に係る温調方法に関連し、切換温度Ｔｃに達した時点ｔｃから予め設定した監視時間ΔＴｗが経過しても目標温度Ｔｔに達しないときに、電力過少に係わる異常検出処理Ｆａ３を行うようにした。このようにすれば、供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）の設定において、設定値が小さすぎるなどの設定異常を容易かつ確実に検出できる。

次に、本実施形態に係る温調装置１を備える射出成形機Ｍの段取方法及び温調方法について、各図を参照しつつ図１３及び図１４に示すフローチャートに従って説明する。

今、生産計画に従った所定の成形品の生産ロットの生産が終了し、次の生産ロットの生産に切換える場合を想定する。

この場合、まず、金型交換工程により金型の交換を行う（ステップＳ１）。即ち、使用後の金型を型締装置から取外し、次の生産のための新たな金型の取付けを行う。そして、次の金型の取付けが終了したなら、必要な段取処理を開始する（ステップＳ２）。なお、以下の説明では、段取処理として、本実施形態に係る温調方法に関連する処理についてのみ説明する。

最初に、ディスプレイ２１に表示される設定画面Ｅｓ及び監視画面Ｅｃ等を用いて温度制御条件を設定する（ステップＳ３）。なお、金型としては、図１－図３に例示した金型Ｃを想定する。したがって、加熱手段２は、固定型板Ｃｃ１，可動型板Ｃｍ１，可動型板Ｃｍ２のそれぞれに設けた棒ヒータ３１…，３２…，３３…となり、加熱能力、即ち、立上時温調能力Ｐｐは、１００〔％〕出力において１１００〔Ｗ〕となる。

温度制御条件としては、まず、図１２に示す監視画面Ｅｃにおいて、対象の型板となる「固定型板Ｃｃ１」，「可動型板Ｃｍ１」及び「可動型板Ｃｍ２」を「ＯＮ」に切換えるとともに、目標温度設定部８１を用いて「目標温度」を設定する。例示は、１９０〔℃〕を設定した場合を示す。

また、図１１に示す設定画面Ｅｓにおいて、「ＰＩＤ変更」のＯＮ／ＯＦＦ切換キー７１を「ＯＮ」に切換える。これにより、昇温モードＣ１と成形モードＣ２においてＰＩＤ定数の変更が行われる。次いで、温度制御方式を選択する選択キー７２により「自動切換」を選択する。これにより、本実施形態に係る温調方法による温度制御が実行される。この選択キー７２では、その他、「昇温モード固定」，「成形モード固定」の温度制御方式を選択することができる。

さらに、「昇温完了幅」設定キー７３を用いて、昇温完了幅を設定する。この昇温完了幅は、前述した切換温度Ｔｃの設定項目となる。例示は、３０〔℃〕に設定した場合を示す。例示の場合、目標温度Ｔｔを１９０〔℃〕に設定したため、切換温度Ｔｃは１６０〔℃〕となる。また、ＰＩＤ定数設定画面７４を用いて、昇温時（立上時）及び成形時のＰＩＤ定数を設定するとともに、ヒータ制限値設定部７５を用いてヒータ制限値を設定する。例示の場合、図１１においては、可動型板Ｃｍ２に７０〔％〕に設定した場合を示すが、他の固定型板Ｃｃ１及び可動型板Ｃｍ１も７０〔％〕に設定される。その他、必要な温度制御に係わる制御条件を設定する。

そして、設定が終了したならヒータスイッチ（スタートスイッチ）をＯＮにする（ステップＳ４，Ｓ５）。これにより、最初に、昇温モードＣ１による昇温制御処理が行われる（ステップＳ６）。この場合、１００〔％〕出力となる１１００〔Ｗ〕の立上時温調能力Ｐｐによる加熱制御が行われる。昇温制御処理においては、熱電対３７…等から得る現在温度、即ち、検出温度ＰＶの取り込みを行い、切換温度Ｔｃに達したか否かの温度監視処理を行う（ステップＳ７，Ｓ８）。

検出温度ＰＶが切換温度Ｔｃ（１６０〔℃〕）に達したなら、バランスレス・バンプレス処理Ｆｂｂを経て成形モードＣ２による成形温度制御処理に切換わる（ステップＳ９，Ｓ１０）。成形温度制御処理では、７０〔％〕に電力制限された７７０〔Ｗ〕の成形時温調能力Ｐｍによる加熱制御、即ち、目標温度Ｔｔを維持するための温度制御処理が行われる。これにより、本実施形態に係る温調方法による昇温時（立上時）の制御処理が終了し、以降は、この成形モードＣ２による温度制御が生産ロットの生産が終了するまで継続する（ステップＳ１０，Ｓ１１）。そして、生産ロットの生産が終了したなら、次の生産ロットのための前述した金型交換工程による金型交換を行い、次の生産ロットの生産に切換えられる（ステップＳ１２，Ｓ１…）。

一方、図１４は、制御系の処理フローを示す。図１４（図１３）において、ヒータスイッチ（スタートスイッチ）をＯＮ（ステップＳ５）にすれば、成形機コントローラ２０は、計時処理を開始し、例示の場合、２〔秒〕間隔で現在温度である検出温度ＰＶの取込みを行う（ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）。そして、検出温度ＰＶを監視し、切換温度Ｔｃに達するまでは、図９のスイッチ機能部ＳＷを昇温モードＣ１側に切換えた状態で昇温制御を行う（ステップＳ２４）。この場合、温度調節部５１では、昇温用（立上用）ＰＩＤ定数を選択してＰＩＤ演算処理を行う（ステップＳ２５）。この処理結果、即ち、昇温用（立上用）の出力操作量ＭＶの１００〔％〕出力がそのまま出力分配部５２に供給される（ステップＳ２６）。

この後、切換温度Ｔｃに達した場合を想定する。切換温度Ｔｃに達したことにより、バランスレス・バンプレス処理Ｆｂｂが行われる（ステップＳ２７，Ｓ２８，Ｓ２９，Ｓ３０，Ｓ３１）。このバランスレス・バンプレス処理Ｆｂｂは公知の処理技術のため、詳細な処理手順は省略するが、このバランスレス・バンプレス処理Ｆｂｂを行わない場合には、昇温完了時（モード切換時）に、温度調節部５１の出力が低下し、積分量が蓄積されるまで修正されない現象を生じる。しかし、バランスレス・バンプレス処理Ｆｂｂを行うことにより、切換時における出力操作量ＭＶの落込みが抑えられ、モード切換時における安定した連続性が担保される。

このバランスレス・バンプレス処理Ｆｂｂでは、昇温用（立上用）ＰＩＤ定数によるＰＩＤ演算処理と、成形用ＰＩＤ定数による演算処理を行い、両者の演算結果が等しくなるような［数５］の積分量をプリセットする処理が行なわれる。

このバランスレス・バンプレス処理Ｆｂｂは、切換時に一回のみ行われ、以降は、成形時モードＣ２による温度制御が行われる。即ち、成形用ＰＩＤ定数を選択してＰＩＤ演算処理を行う（ステップＳ３２）。この処理結果、即ち、成形用の出力操作量ＯｕｔＶの７０〔％〕出力が出力分配部５２に供給される（ステップＳ３３）。以降は、生産が終了するまで成形時モードＣ２による制御処理が継続する（ステップＳ３４，Ｓ２１…）。

よって、このような本実施形態に係る温調方法（温調装置１）によれば、基本的な手法として、温度調節を行う金型Ｃ（温調対象部位）に加熱手段２を付設して加熱するとともに、金型Ｃの温度が予め設定した目標温度Ｔｔになるように加熱手段２を制御するに際し、予め、成形時に設定する目標温度Ｔｔになるように温調する成形時温調能力（電力）Ｐｍよりも大きい立上時温調能力（電力）Ｐｐを有する加熱手段２を金型Ｃに付設するとともに、目標温度Ｔｔの手前となる所定の切換温度Ｔｃを設定し、金型Ｃの温調開始時ｔｓから立上時温調能力Ｐｐにより温度制御を行うとともに、切換温度Ｔｃに達したなら成形時温調能力Ｐｍに切換え、この成形時温調能力Ｐｍにより目標温度Ｔｔになるように温度制御を行うようにしたため、温調開始から目標温度Ｔｔに達するまでの時間を短縮でき、全体の立上時間を短くして生産性（生産効率）を高めることができる。しかも、ハンチング現象の発生を排除できるため、安定した温度制御を実現して成形品の品質及び均質性を高めることができるとともに、加えて、省エネルギ性の向上にも寄与できる。

また、温調装置１を構築するに際し、例えば、棒ヒータ等を選定する場合、電力容量の大きい棒ヒータ等を選定すればよいため、温調装置１の設計上及び制御上の自由度を高めることが可能となり、温調装置１の信頼性及び安定性の向上に寄与できるとともに、温調装置１全体のコスト低減にも寄与できる。

さらに、実施形態に示すように、温調対象部位として、成形用金型Ｃを適用すれば、金型交換における最も時間のかかる金型Ｃの昇温時間を短縮できるため、望ましいパフォーマンスを得る観点から最適な形態として実施できる。また、成形用金型Ｃの交換時における交換後の成形用金型Ｃに対する段取工程時の温度制御に適用すれば、特に、ジャストインタイム方式により多品種小ロット生産を繰り返す際における各ロット生産時の段取時間を短縮できるため、全体の生産性（生産効率）を飛躍的に高めることができる。

以上、変更性を含む好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値，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、温度調節を行う温調対象部位として、成形用金型Ｃを適用したが、加熱筒１１等の他の温調対象部位であってもよい。また、加熱手段２を用いて加熱を行う場合について説明したが、冷却水等を循環させる冷却手段を用いて冷却を行う場合であっても同様に適用することができる。立上時温調能力Ｐｐと成形時温調能力Ｐｍを例示し、立上時温調能力Ｐｐを１００〔％〕に、成形時温調能力Ｐｍを７０〔％〕に設定した場合を例示したが、これらの数値（設定値）は任意であり、例えば、１００〔％〕は、９０〔％〕等の設定値でもよいし、７０〔％〕は、８０〔％〕等の設定値でもよい。さらに、１００〔％〕→７０〔％〕の二段切換の例を示したが、１００〔％〕→８０〔％〕→６０〔％〕（三段）のように、多段による切換であってもよい。一方、各温調能力Ｐｐ，Ｐｍは、供給電力（Ｐｐ，Ｐｍ）により定めた場合を示したが、電圧の低下や電流の制限等により定める場合を排除するものではない。また、立上時温調能力Ｐｐによる温度制御は、段取用に設定した立上用ＰＩＤ定数によりＰＩＤ制御を行うとともに、成形時温調能力Ｐｍによる温度制御は、成形用に設定した成形用ＰＩＤ定数によりＰＩＤ制御を行う場合を示したが、立上用ＰＩＤ定数と成形用ＰＩＤ定数は、同一定数であってもよいし、異なる定数であってもよい。その他、立上用ＰＩＤ定数に対して応答の遅い定数による成形用ＰＩＤ定数の設定、さらに、バランスレス・バンプレス処理Ｆｂｂ等は、必ずしも必須の設定或いは処理となるものではない。他方、実施形態では、出力分配機能の具体例として、温度調節部５１の出力側に出力分配部５２を追加した構成を例示したが、温度調節部５１自身に出力分配機能を設けてもよく、出力分配機能を有する他の構成を排除するものではない。

本発明に係る温調方法及び温調装置は、成形用金型等の温調対象部位の温調を行う各種射出成形機に利用できる。

１：温調装置，２：加熱手段，３：温度制御手段，４：切換温度設定手段，Ｍ：射出成形機，Ｃ：成形用金型，Ｐｍ：成形時温調能力（供給電力），Ｐｐ：立上時温調能力（供給電力），Ｔｔ：目標温度，Ｔｃ：切換温度，Ｔｅ：常温，ΔＴｗ：監視時間，ΔＴｎ：非間引期間，ΔＴｙ：間引期間，ｔｓ：温調開始時，ｔｃ：切換温度に達した時点，Ｆｓ：電力分配処理，Ｆｓｔ：波形間引処理，Ｆａ１：異常検出処理，Ｆａ２：異常検出処理，Ｆａ３：異常検出処理，Ｆｂｂ：バランスレス・バンプレス処理，Ｗ：交流波形，Ｗｈ：半波，Ｗｆ：全波

Claims (14)

1. 温度調節を行う温調対象部位に加熱手段又は冷却手段を付設して加熱又は冷却するとともに、前記温調対象部位の温度が予め設定した目標温度になるように前記加熱手段又は前記冷却手段を制御する射出成形機の温調方法において、予め、成形時に設定する目標温度になるように温調する成形時温調能力よりも大きい立上時温調能力を有する加熱手段又は冷却手段を前記温調対象部位に付設するとともに、前記目標温度の手前となる所定の切換温度を設定し、前記温調対象部位の温調開始時から前記立上時温調能力により温度制御を行い、前記切換温度に達したなら前記成形時温調能力に切換え、前記成形時温調能力により前記目標温度になるように温度制御を行うとともに、前記切換温度に達した時点から予め設定した監視時間が経過しても前記目標温度に達しないときは、電力過少に係わる異常検出処理を行うことを特徴とする射出成形機の温調方法。
2. 前記温調対象部位には、成形用金型を適用することを特徴とする請求項１記載の射出成形機の温調方法。
3. 前記成形用金型の交換時における交換後の成形用金型に対する段取工程時の温度制御に適用することを特徴とする請求項２記載の射出成形機の温調方法。
4. 前記立上時温調能力及び前記成形時温調能力は、前記加熱手段又は前記冷却手段に供給する供給電力により設定するとともに、前記立上時温調能力から前記成形時温調能力への切換は、前記供給電力を分配する電力分配処理により行うことを特徴とする請求項１記載の射出成形機の温調方法。
5. 前記立上時温調能力による温度制御は、立上用に設定した立上用ＰＩＤ定数によりＰＩＤ制御を行うことを特徴とする請求項１記載の射出成形機の温調方法。
6. 前記成形時温調能力による温度制御は、成形用に設定した成形用ＰＩＤ定数によりＰＩＤ制御を行うことを特徴とする請求項１記載の射出成形機の温調方法。
7. 前記成形用ＰＩＤ定数は、立上用に設定する立上用ＰＩＤ定数に対して応答の遅い定数により設定することを特徴とする請求項６記載の射出成形機の温調方法。
8. 前記立上時温調能力から前記成形時温調能力への切換時には、バランスレス・バンプレス処理を行うことを特徴とする請求項１，５又は６記載の射出成形機の温調方法。
9. 温度調節を行う温調対象部位に加熱手段又は冷却手段を付設して加熱又は冷却するとともに、前記温調対象部位の温度が予め設定した目標温度になるように前記加熱手段又は前記冷却手段を制御する射出成形機の温調方法において、予め、成形時に設定する目標温度になるように温調する成形時温調能力よりも大きい立上時温調能力を有する加熱手段又は冷却手段を前記温調対象部位に付設するとともに、前記目標温度の手前となる所定の切換温度を設定し、前記温調対象部位の温調開始時から前記立上時温調能力により温度制御を行い、前記切換温度に達したなら前記成形時温調能力に切換え、前記成形時温調能力により前記目標温度になるように温度制御を行うとともに、前記立上時温調能力及び前記成形時温調能力は、前記加熱手段又は前記冷却手段に供給する供給電力により設定し、かつ前記立上時温調能力から前記成形時温調能力への切換は、前記供給電力を分配する電力分配処理により行うことを特徴とする射出成形機の温調方法。
10. 前記電力分配処理は、交流波形の一部を間引く、波形間引処理により行うことを特徴とする請求項９記載の射出成形機の温調方法。
11. 前記波形間引処理は、半波単位又は全波単位で行うことを特徴とする請求項１０記載の射出成形機の温調方法。
12. 前記波形間引処理後における非間引期間の通電状態を検出することにより供給電力の無給電に係わる異常検出処理を行うことを特徴とする請求項１０又は１１記載の射出成形機の温調方法。
13. 前記波形間引処理後における間引期間の通電状態を検出して供給電力の漏電に係わる異常検出処理を行うことを特徴とする請求項１０又は１１記載の射出成形機の温調方法。
14. 温度調節を行う温調対象部位に付設して加熱又は冷却する加熱手段又は冷却手段を備えるとともに、前記温調対象部位の温度が予め設定した目標温度になるように前記加熱手段又は前記冷却手段を制御する温度制御手段を備える射出成形機の温調装置において、成形時に設定する前記目標温度になるように温調する成形時温調能力よりも大きい立上時温調能力を有する加熱手段又は冷却手段と、前記目標温度の手前となる所定の切換温度を設定する切換温度設定手段と、前記温調対象部位の温調開始時から前記立上時温調能力により温度制御を行い、前記切換温度に達したなら前記成形時温調能力に切換えて前記成形時温調能力により前記目標温度になるように温度制御を行うとともに、前記切換温度に達した時点から予め設定した監視時間が経過しても前記目標温度に達しないときは、電力過少に係わる異常検出処理を行う温度制御手段とを備えてなることを特徴とする射出成形機の温調装置。

Images