JPH01259907A - 蒸気による金型の温度調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱硬化性の合成樹脂シート材料（Ｓｈｅ−ｅ
ｔ　Ｍｏｌｄｉｎｇ　Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）などを圧縮成
形するための圧縮成形機に用いられる金型を、蒸気圧に
より温度調整する方法に関する。

（従来の技術） この種金型の温度調整方法として、例えば、特開昭５６
−５５２１９号公報に記載のものが公知である。

この従来の金型温度調整法は、「可塑物の成形に際し、
２個の金型の温度をそれぞれ検出し、金型ごとに、温度
に応じて弁を切替え、加熱媒体または冷却媒体を金型に
供給し、金型温度を所定範囲内に保つことを特徴とする
」ものであった。

即ち、前記従来のものは、金型に管状の孔を穿ち、該孔
に伝熱媒体の液体を供給し、該金型を加熱又は冷却する
ものであり、その温度調整は、電磁切替弁をＯＮ　−Ｏ
ＦＦ操作して液体の供給・停止を行なうことにより行な
われていた。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来のものは、伝熱媒体として液体を用い、切替弁
のＯＮ　−ＯＦＦ操作で金型の温度調整を行なうもので
あったから、高精度の温度調整を行なうことができない
と云う問題があった。

特に前記Ｓ　Ｍ　Ｃ（Ｓｈｅｅｔ　Ｍｏｌｄｉｎｇ　Ｃ
ｏ＋５ｐｏｕｎｄ）では、樹脂が金型キャビティ内に充
填された後、金型の温度の影響を受けて加熱されたＳＭ
Ｃ材は、膨張−収縮−硬化を行なうため、金型の温度調
整を高精度に行なう必要がある。この温度調整の精度が
悪いと、製品の性質に悪影響を及ぼし、また、作業能率
の低下をきたす。

そこで、金型温度調整を高精度に行なうために、制御の
容易な蒸気を伝熱媒体として用いることが考えられる。

伝熱媒体として蒸気を用いる場合、その制御として、蒸
気量をコントロールする方法と、蒸気圧をコントロール
する方法とが考えられる。

前記蒸気量をコントロールする方法は、第１２図に示す
ように、金型３０の温度を検出手段３１で検出し、コン
トローラ３２を介して制御弁３３の弁開度を調整するこ
とにより、蒸気量をコントロールして金型３０の温度を
一定に保つものである。

しかし、この方法だと、第１３図に示すように温度変動
が大きくなって、高精度な制御が出来ないと云う問題が
ある。

一方、蒸気圧をコントロールする方法は、第１４図に示
すように、金型３０を設定温度にコントロールするため
に、その温度に対応する蒸気圧を蒸気線図から求め、そ
の圧力を設定圧力として圧力制御弁３４を制御して、蒸
気圧をコントロールしている。また、金型３０の温度変
動に対しては、温度検出手段３１で検出した金型３０の
温度と、設定温度との差を設定圧力にフィードバックす
ることによって制御している。

従って、前記蒸気圧制御の方が蒸気量制御に比べ、金型
の温度変動量を小さく抑えることができ、成形品の品質
を一定に保つことができる。

しかしながら、金型の温度調整を蒸気圧のみで制御する
場合は、運転開始時など、金型を急速に加熱したい場合
に、十分な熱量を供給できず、加熱に時間がかかってし
まうという問題があった。

即ち、圧力制御弁を高精度のものにすると、その制御範
囲は小さくなり、急速加熱するだけの大容量の流量を流
すことはできず、逆に、制御範囲の広い圧力制御弁を使
用すれば、制御精度が低下すると云う問題があった。

そこで、本発明は、運転開始時等の急速加熱を必要とす
るときは短時間で金型を加熱することができ、かつ、通
常運転時は高精度に温度制御Ｂをすることができる、蒸
気による金型の温度調整法を提供することを目的とする
。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するために、本発明は、次の手段を講じ
た。即ち、本発明の特徴とする処は、蒸気供給ラインを
通じて金型内部に蒸気を供給し、該金型を加熱するもの
において、前記蒸気供給ラインに、供給蒸気の圧力を制
御する圧力制御ラインと、供給蒸気の多量を流すことの
できるバイパスラインとが並列的に設けられ、予じめ設
定した金型設定温度と、実際に測定した金型測定温度と
の差が、所定の設定値よりも大きい場合は、前記バイパ
スラインを通して蒸気を金型に供給し、前記温度差が前
記設定値より小さい場合は、前記圧力制御ラインを通し
て蒸気を金型に供給し、かつ、金型測定温度が金型設定
温度になるよう圧力制御ラインの蒸気圧を制御する点に
ある。

（作　用） 本発明によれば、金型は熱硬化性合成樹脂板圧縮成形機
等に取付けられて使用される。この金型は所定温度に加
熱されて使用される。

まず、運転開始時は、金型は室温であり、所定の使用温
度との間に大きな差がある。この様な温度差が大きい場
合、バイパスラインを通じて供給蒸気の全流量が金型に
供給され、これにより、金型は急速加熱される。

次に、金型温度が上昇して、設定温度との差が縮まり、
その差が所定設定値以下になると、バイパスラインは閉
じられ、替りに圧力制御ラインを通じて蒸気が金型に供
給される。圧力制御ラインでは、設定温度に対応する蒸
気圧を蒸気圧線図から求め、その圧力を設定圧力として
蒸気圧をコントロールする。また、金型の温度変動に対
しては、検出した金型の温度と設定温度との差を設定圧
力にフィードバックすることにより蒸気圧を制御して、
金型温度を設定値に保つ。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図に示すものは、本発明方法を実施するためのシス
テム図であり、同図において、１は金型であり、同金型
１は合成樹脂圧縮成形機に取付けられ、上下一対あるが
、同側では、そのいずれか一方のみが図示されている。

この金型１には、伝熱媒体を通すための孔２が穿孔され
ている。この孔２の一端に蒸気供給ライン３が接続され
、同他端に蒸気排出ライン４が接続されている。

前記蒸気供給ライン３は、蒸気圧力源５からストレーナ
６を介して加熱蒸気を金型１に供給するものであり、こ
の蒸気供給ライン３のストレーナ６から金型１までの間
に、圧力制御ライン７と入口バイパスライン８とが並列
的に介在されている。

圧力制御ライン７には、圧力制御弁９と圧力計１０とが
設けられ、入口バイパスライン８には、ＯＮ　−０ＦＦ
式の切替弁１１が設けられている。

前記蒸気排出ライン４は、金型１に供給された蒸気を大
気中に放出するものであり、この蒸気排出ライン４は、
スチームトラップ１２を介在した通常排出ライン１３と
、ＯＮ　−ＯＦＦ式切替弁１４を介在した出口バイパス
ライン１５とに分岐している。

前記金型１には、金型の温度を測定する金型温度計１６
が取付けられており、この温度計１６は＾／Ｄ変換器１
７を介して中央処理装置１８に電気的に接続されている
。前記入口及び出口バイパスライン８゜１５の切替弁１
１．１４は電磁弁から成り、両切替弁１１゜１４はＤ１
０変換器１９を介して中央処理装置１日に電気的に接続
されている。前記圧力制御ライン７の圧力計１０及び圧
力制御弁９は調節器２０を介して中央処理装置１８に電
気的に接続されている。

前記システム図において、金型１を急速加熱する場合は
、第２図に示すタイムチャートに基づいて各切替弁１１
．１４が制御される。

まず両切替弁１１．１４を共に「開」として全ラインを
連通させる。圧力源５からの蒸気はストレーナ６を通り
、圧力制御ライン７及び入口バイパスライン８を通って
その全量が金型１に供給され、その後、出口バイパスラ
イン１５及び通常排出ライン１３を通って大気開放され
る。出口バイパスライン１５を「開」くのは、金型１内
、配管内にあるドレンをすばやく放出して、金型１を急
速加熱するためである。

出口バイパスライン１５の切替弁１４は、タイマを用い
である設定時間後に、「閉」とし、金型１内の蒸気を高
圧にする。即ち、タイマは前記ドレンの放出時間を設定
するためのものである。その後、金型温度を温度計１６
で検出し、サブセット温度Ｔ。

になった時点で入口バイパスライン８の切替弁１１を「
閉」として圧力制御ライン７の蒸気圧による制御に入る
。前記制御における中央処理装置１８内のフローチャー
トを第３図に示す。

即ち、まず、予じめ金型ｌの使用温度を定め、該温度を
金型設定温度Ｔ０として中央処理装置１日に入力する。

また、この金型設定温度Ｔ、よりも少し低いサブセット
温度Ｔ１を入力しておく。

次に、実際の金型１の温度Ｔを温度計１６で検出し、こ
の測定温度Ｔと前記設定温度Ｔ０との差Ｔｏ　　Ｔを求
め、この差Ｔｏ　　Ｔが、所定の設定値へＴよりも大き
い場合は、起動時と認識し、タイマカウントを開始する
と共に、切替弁１１．１４を共に「開」とする。その後
、出口バイパスライン１５の切替弁１４は、タイマの所
定カウントで「閉」とされる。

次に、金型温度Ｔを検出し、この測定温度Ｔがサブセッ
ト温度Ｔ、を超えたか否かを判断する。金型測定温度Ｔ
がサブセット温度Ｔ＋を超えると、人口バイパスライン
８の切替弁１１が「閉」しられる。

その後は、圧力制御ライン７と通常排出ライン１３とに
よる蒸気圧コントロールが行なわれる。

尚、金型１の温度を直接測定できない場合は、第１図の
符号１６°で示すように、配管出口で金型温度Ｔを検出
してもよい。

また、前記金型測定温度Ｔと金型設定温度Ｔ０との差、
ＴＯ−Ｔが所定設定値ΔＴよりも小さい場合は、蒸気圧
コントロールが行なわれる。

前記蒸気圧コントロールの制御ブロック線図及び中央処
理装置１８内のフローチャートが、第４図及び第５図に
示されている。

即ち、中央処理装置１８において、予じめ設定した金型
設定温度Ｔ０に対し、第６図に示す蒸気圧線図を用いて
蒸気圧Ｐ０を求める。また、実際の金型の温度Ｔを検出
した後、設定温度との差Ｔ、−Ｔに、第６図の蒸気圧線
図から求めた各設定温度で傾きＫＴ　（比例ゲイ）を掛
けて、にＴ（ＴＯＴ）としてＰ０＋にア（ＴＯ−Ｔ　）
を求める。この値を圧力制御弁９０指令値として出力す
る。この操作を各サンプリングタイム毎に行なう。圧力
制御弁９では金型１での蒸気圧を検出して圧力設定値に
対して比例−積分制御を行って、金型の温度調整を行な
う。

前記本発明の温度調整方法によれば、運転開始時の金型
加熱時に、バイパスライン８，１５を用いて高圧蒸気を
用いることができ、十分な熱量を金型１に供給できるた
め、金型加熱に要する時間を短縮することができる。

尚、前記金型温度調整方法において、入口バイバスライ
ン８の切替弁１１を「閉」とした後、蒸気圧による制御
に入る時、直ちに金型１の温度フィードバックを行なう
と、金型温度の変動が大きくなり、不安定な系となる可
能性があるため、第７図に示す如く、金型設定温度Ｔ０
とサブセット温度Ｔ、との間に、第２のサブセット温度
Ｔｔを設定し、サブセット温度Ｔ＋からサブセット温度
Ｔ、ｅまでの間は、設定圧力を固定した蒸気圧力制御に
入り、サブセット温度Ｔ２になってから金型温度をフィ
ードバックする前記蒸気圧制御に移行するのがよい。

前記金型温度のフィードバック回路を考慮せず、設定蒸
気圧を固定してオープンな系として蒸気圧をコントロー
ルするブロック図が、第８図に示されている。

第９〜１１図に示すものは、本発明の他の実施例である
。

前記第１図のシステムでは、金型１内の蒸気ラインが１
つだけのため、金型１のキャビティ部２１が、成形材料
によって局所的に冷却されても、その部分だけを急速に
加熱することができない、金型１内で成形中によく冷却
されるのは、金型キャビティ部２１の表面であり、しか
も、その部分の温度調整が成形品の品質に大きな影響を
及ぼすため、前記システムでは、良品質の成形品を製造
することが難しい。

そこで、金型キャビティ表面が冷却されても、その部分
だけを局所的に加熱することができ、金型キャビティ表
面温度を均一に保つようにしたのが、この実施例である
。

即ち、第９図に示すように、金型１の蒸気ラインを１ラ
イン２だけでなく、キャビティ表面のみを加熱できるラ
イン２２を設ける。更に、蒸気圧力制御ライン７にバイ
パスライン８を設け、切替弁１１．２３を図示のように
取付ける。金型１の温度計測は２点以上とし、金型中央
部およびキャビティ表面の温度を検出する。

尚、この場合でも金型１から直接温度を検出できない場
合は、第９図の符号１６”で示すよう配管出口で温度を
検出してもよい。

第１０．１１図に示すようそこ、制御系は、中央処理装
置１８をＣＰＵＩ、ＣＰＵ２と２つ以上とし、ＣＰＵＩ
では前記第１乃至第８図と同じ蒸気圧による温度調整を
行ない、それとは別にＣＰＯ２などで局所的な温度計測
を行って、それに対応する制御を行なう。キャビティ表
面用のＣｒｔ１２では、キャビティ表面温度Ｔ。

を計測し、それが、サブセット温度ＴＩより小さければ
、今まで切替弁２３が「開」、切替弁１１が「閉」の状
態から、切替弁２３が「閉」切替弁１１が「開」となる
ようにして、キャビティ表面にだけ高圧蒸気が供給でき
るようにする。

尚、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、圧力制御ラインに並列的にバイパスラ
インを設け、通常運転時は圧力制御ラインにより蒸気圧
を制御して金型の温調を行なうと共に、急速加熱時はバ
イパスラインを用いて十分な熱量を金型に供給できるた
め、急速加熱に要する時間を短縮することができ、作業
能率の向上が図られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すシステム図、第２図
は同タイムチャート、第３図は同フローチャート、第４
図は圧力制御のブロック線図、第５図は圧力制御のフロ
ーチャート、第６図は蒸気圧線図、第７図は本発明の第
２実施例を示すタイムチャート、第８図は設定圧力を固
定した蒸気圧力制御ブロック図、第９図は本発明の第３
実施例を示すシステム図、第１０図は同タイムチャート
、第１１図は同フローチャート、第１２図は従来の蒸気
量をコントロールするシステム図、第１３図は従来方法
における金型温度と時間との関係を示すグラフ、第１４
図は蒸気圧をコントロールするシステム図である。 １・・・金型、３・・・供給ライン、７・・・圧力制御
ライン、８・・・バイパスライン、９・・・圧力制御弁
、１１・・・切替弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）蒸気供給ラインを通じて金型内部に蒸気を供給し
   、該金型を加熱するものにおいて、 前記蒸気供給ラインに、供給蒸気の圧力を制御する圧力
   制御ラインと、供給蒸気の多量を流すことのできるバイ
   パスラインとが並列的に設けられ、 予じめ設定した金型設定温度と、実際に測定した金型測
   定温度との差が、所定の設定値よりも大きい場合は、前
   記バイパスラインを通して蒸気を金型に供給し、前記温
   度差が前記設定値より小さい場合は、前記圧力制御ライ
   ンを通して蒸気を金型に供給し、かつ、金型測定温度が
   金型設定温度になるよう圧力制御ラインの蒸気圧を制御
   することを特徴とする蒸気による金型の温度調整方法。