JPH0514809Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、プラスチツク成形機に対して付設さ
れる金型温度調節機、詳しくは、プラスチツク成
形機における金型へ温調用の媒体を循環供給する
ためのポンプと、前記媒体を加熱・冷却するため
の媒体温度調節装置と、前記媒体温度調節装置を
自動制御するためのコントローラーを備えて成る
金型温度調節機に関する。

（従来の技術） 一般に、プラスチツク成形機においては、 成形性の向上（表面仕上げ状態の改善、強度
低下の防止、寸法・形状精度の保持） 成形能率の向上（成形サイクルの短縮） 安定性の向上（不良品発生の防止） 等の管理目的を達成するために、そのプラスチツ
ク成形機における金型の温度管理を適切に行うこ
とが極めて重要な必須条件とされている。

而して、かかる金型の温度管理を行うために、
従来から、第５図に略示するように、プラスチツ
ク成形機Ｙの金型１に対して金型温度調節機Ｘを
接続し、その金型温度調節機Ｘにより自動的に温
度制御された温調用の媒体Ｆ（例えば水、エチレ
ングリコール、耐熱オイルなど）を、そのプラス
チツク成形機Ｙにおける金型１に循環流動させ
る、という手段が採用されている。

即ち、その従来の金型温度調節機Ｘは、プラス
チツク成形機Ｙにおける金型１へ、温調用の媒体
Ｆを循環供給するためのポンプＰと、その媒体Ｆ
を加熱／冷却することにより温度調節可能な媒体
温度調節装置２と、前記金型１（固定のコア１ａ
と可動のキヤビテイー１ｂとから成る）へ供給さ
れる媒体Ｆ（送媒）の温度を検出するための温度
センサーＳ１と、その温度センサーＳ１による検
出送媒温度Ｔ１および固定的に設定された制御定
数（例えばPID制御の場合には比例制御定数、微
分制御定数、積分制御定数）および媒体Ｆ（送媒）
の制御目標温度に基いて、前記媒体温度調節装置
２を自動制御するためのコントローラー３等を設
けて構成されており、換言すれば、前記金型１へ
供給される温調用媒体（送媒）Ｆを直接の制御対
象として、その送媒温度Ｔ１を一定の目標温度に
維持するように自動制御を行うという、言わば間
接的な制御方式を採用して構成されていた。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来構成の金型温度調節機
Ｘにおいては、次のような問題があつた。

即ち、前述したような管理目的を達成して、よ
り精密な良品を効率的に得るためには、プラスチ
ツク成形機Ｙにおける金型１自体の温度を常時適
切な一定温度に制御性良く維持する必要があり、
それを実現するためには、金型１付近の外乱温度
の変化（年間変化、日間変化）に伴う金型１の授
受する熱特性の経時的変化にもマツチした制御を
行う必要がある。にも拘わらず、上記従来構成の
金型温度調節機Ｘは、ただ単に、その金型温度調
節機Ｘ側のみに係わる条件である送媒温度Ｔ１の
検出値と固定的に設定された制御定数および制御
目標温度に基くフイードバツク制御のみによつ
て、その送媒温度Ｔ１を常時一定の目標温度に維
持する自動制御を行うように構成されているにす
ぎないため、年間変化あるいは日間変化により外
乱温度が大きく変化した場合には、前記のように
ある特定の基準条件の下に固定的に設定された制
御定数が不適切なものになつてしまい、大幅に制
御性が悪化する欠点があつた。

本考案は、かかる従来実情に鑑みてなされたも
のであつて、その目的は、金型付近における外乱
温度の変化をも考慮に入れて常時精密かつ適切な
制御を容易に実現できる金型温度調節機を提供せ
んとすることにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成する手段として、本考案は、プ
ラスチツク成形機における金型へ温調用の媒体を
循環供給するためのポンプと、前記媒体を加熱・
冷却するための媒体温度調節装置、前記金型自体
の検出温度または前記金型へ供給される媒体（送
媒）の検出温度と設定された制御目標温度および
制御定数とに基いて前記媒体温度調節装置を自動
制御するためのコントローラーを備えて成る金型
温度調節機において、 前記金型の付近における外乱温度を検出するた
めの温度センサーを設けると共に、それによる検
出外乱温度に基いて前記コントローラーが必要と
する前記制御定数を自動変更設定する機能を前記
コントローラーに有せしめてある、 という構成を採用した点に特徴がある。

（作用） 上記特徴構成により発揮される作用は下記の通
りである。

即ち、上記本考案に係る金型温度調節機によれ
ば、コントローラーが必要とする制御定数を、従
来のように固定的に設定するのではなく、プラス
チツク成形機における金型付近の検出外乱温度変
化に応じて、自動的に変更設定するように構成し
てあるから、常時、外乱温度変化に起因する金型
が授けたり受けたりする熱特性の変化を十分に反
映した精密かつ適切な自動制御を行うことができ
る。

（実施例） 以下、本考案の具体的な一実施例を第１図ない
し第４図に基いて説明する。

即ち、第１図において、Ｘは本考案の実施例に
係る金型温度調節機であつて、媒体往流路４ａお
よび媒体復流路４ｂを介してプラスチツク成形機
Ｙに接続した状態において、そのプラスチツク成
形機Ｙ側の金型１（固定のコア１ａおよび可動の
キヤビテイー１ｂ）へ、媒体タンク５から温調用
の媒体Ｆ（この例では、100℃以下の比較的低温の
金型温度制御を行う場合を想定しているので水を
用いているが、100℃以上の比較的高温の金型温
度制御を行う場合にはエチレングリコール、耐熱
オイルなどが用いられる）を循環供給するための
ポンプＰと、前記媒体タンク５内の温調用媒体Ｆ
を加熱または冷却することによりその温度を調節
するための媒体温度調節装置２と、その媒体温度
調節装置２を自動制御するためのコントローラー
３等を備えている。

前記媒体温度調節装置２は、ON／OFF制御可
能な加熱用電気ヒーター２Ａと、前記媒体タンク
５内へ導入された冷却用水（水道水などの常温
水）供給流路２ｂの途中に介装された開閉制御可
能な電磁弁２Ｂとから構成されている。なお、図
中６は前記冷却用水供給流路２ｂに対応して媒体
タンク５から導出された排水流路であり、その途
中にはタンク内水位調節用のフロート６ａが介装
されている。

前記コントローラー３は、図示しているよう
に、マイクロプロセツサー（CPU）３Ａを主要
部として構成され、制御プログラムが書き込まれ
ている読み出し専用メモリー（ROM）３Ｂ、デ
ータの随時書き込み／読み出しが可能な随時書き
込み／読み出しメモリー（RAM）３Ｃ、入出力
インターフエース３Ｄおよびデータバス、アドレ
スバス等が設けられている。

そして、前記コントローラー３におけるマイク
ロプロセツサー（CPU）３Ａへは、前記媒体往
流路４ａの途中に設けられた循環流量Ｑを検出す
るための循環流量センサーＳ０（これは媒体復流
路４ｂの途中に設けてもよい）及び送媒温度Ｔ１
を検出するための送媒温度センサーＳ１と、前記
媒体復流路４ｂの途中に設けられた返媒温度Ｔ２
を検出するための返媒温度センサーＳ２と、前記
プラスチツク成形機Ｙ側における金型１の実際の
温度Ｔ３を検出するための金型温度センサーＳ３
（この例ではその固定コア１ａ側に付設している
が、可動キヤビテイー１ｂ側に設けてもよいし、
或いは、固定コア１ａ側と可動キヤビテイー１ｂ
側の両方に設けてもよい）と、金型１の周囲にお
ける外乱温度Ｔ４を検出するための外乱温度検出
センサーＳ４（この例では金型１のごく近くに設
けているが、金型１からある程度離れた位置に設
けてもよい）と、金型１が成形状態にあるか成形
停止状態にあるかを検出するためのセンサーＳ５
（または成形機Ｙからの信号によることもできる）
等からの各検出信号、ならびに、後で詳述する制
御方式切り換えスイツチ３Ｅ、金型制御目標温度
設定器３Ｆ、媒体制御目標温度設定器３Ｇ等から
の各指令信号が、前記入出力インターフエース３
Ｄを介して制御演算用のデータとして入力され、
また、そのマイクロプロセツサー（CPU）３Ａ
からは、それによる演算結果としての媒体温度制
御信号Ｃ１，Ｃ２及び流量制御信号Ｃ３（この制
御構成については後で詳述する）が、前記媒体温
度調節装置２を構成する加熱用電気ヒーター２Ａ
と冷却用電磁弁２Ｂおよび前記ポンプＰとへ、前
記入出力インターフエース３Ｄを介して出力され
るように構成されている。

以上の構成において、前記金型温度調節機Ｘに
おけるコントローラー３は、前記媒体温度調節装
置２（加熱用電気ヒーター２Ａおよび冷却用電磁
弁２Ｂ）に対する自動制御を、次のような種々の
方式により行うことが可能である。

即ち、その媒体温度調節装置２に対する自動制
御方式としては、前記金型温度センサーＳ３によ
り検出された金型１自体の検出温度Ｔ３に基いて
送媒温度を変化させる直接制御方式と、前記送媒
温度センサーＳ１により検出された送媒の検出温
度Ｔ１に基いてその送媒温度を所定の目標温度に
維持する間接制御方式とに切り換え可能に構成さ
れている。

なお、この制御方式の切り換えは、前記コント
ローラー３における入出力インターフエース３Ｄ
に接続された前記制御方式切り換えスイツチ３Ｅ
の操作により行われる。

さて、前者の直接制御方式が選択された場合に
は、コントローラー３におけるマイクロプロセツ
サー（CPU）３Ａは、前記外乱温度検出センサ
ーＳ４からの検出外乱温度Ｔ４に基いて、前記読
み出し専用メモリー（ROM）３Ｂに予め記憶さ
せてある直接制御用の計算式あるいはテーブルを
用いて、その外乱温度に応じた制御定数（例えば
PID制御の場合には比例制御定数、微分制御定
数、積分制御定数）を算出して自動設定すると共
に、その自動設定された制御定数と前記金型制御
目標温度設定器３Ｆにより予め設定された金型１
の制御目標温度および前記金型温度センサーＳ３
にて検出された金型１自体の検出温度Ｔ３等のデ
ータに基いて、前記媒体温度調節装置２（加熱用
電気ヒーター２Ａおよび冷却用電磁弁２Ｂ）に対
する自動制御（PID制御）を行い、第２図に例示
するように、金型１を前記目標温度に維持させる
べく送媒温度を変化させる。従つて、この直接制
御方式によれば、外乱温度変化に応じて常時適切
な金型温度制御が実現されると共に、金型１への
成形停止期間中、例えば、１つの成形品が型締か
ら取り出されるまで、つまり次の成形品を得るた
めの高温の溶融プラスチツク材料が金型１に供給
されていない場合、成形材料が不足している場
合、あるいは成形不良品が発生したような場合等
において、当然にその金型１の温度が所望の目標
温度から下がらないように維持されるため、次の
成形動作に入るまでの時間を可及的に短くできる
（シヨツト数を向上させ得る）と共に、良好な成
形性が確保される。

一方、後者の間接制御方式が選択された場合に
は、コントローラー３におけるマイクロプロセツ
サー（CPU）３Ａは、前記外乱温度検出センサ
ーＳ４からの検出外乱温度Ｔ４に基いて、前記読
み出し専用メモリー（ROM）３Ｂに予め記憶さ
せてある間接制御用の計算式あるいはテーブルを
用いて、その外乱温度に応じた制御定数（例えば
PID制御の場合には比例制御定数、微分制御定
数、積分制御定数）を算出して自動設定すると共
に、その自動設定された制御定数および前記金型
制御目標温度設定器３Ｆにより予め設定された金
型１の制御目標温度ならびに前記送媒温度センサ
ーＳ１による検出送媒温度Ｔ１等のデータに基い
て、前記媒体温度調節装置２（加熱用電気ヒータ
ー２Ａおよび冷却用電磁弁２Ｂ）に対する自動制
御（PID制御）を行い、第３図に例示するよう
に、送媒温度を前記目標温度に維持させる。従つ
て、この間接制御方式によれば、外乱温度変化に
応じて常時適切な送媒温度制御が実現されるが、
かかる制御のみでは、同第３図から明らかなよう
に、金型１へ高温の溶融プラスチツク材料が供給
されていない成形停止期間中には、その金型１の
温度が所望の温度よりも低く（媒体の制御目標温
度またはそれに近い温度に）なつてしまい、その
ために、次の成形期間における成形が良好に行わ
れないという不都合が生じ易い。

そこで、前記マイクロプロセツサー（CPU）
３Ａは、前記センサーＳ５による金型１の状態
（成形状態か成形停止状態か）に基いて、読み出
し専用メモリー（ROM）３Ｂに予め記憶させて
ある媒体制御目標計算式あるいはテーブルを用い
て、第４図に例示するように、金型１の成形停止
期間中の第２媒体目標温度を、同金型１の成形期
間中の第１媒体目標温度よりも高く適宜自動変更
設定するように構成されている。従つて、金型１
へ高温の溶融プラスチツク材料が供給されていな
い等の成形停止期間中においても、前記直接制御
方式による場合と同様に、その金型１の温度が下
がらないように維持できるため、次の成形動作に
入るまでの時間を可及的に短くできる（シヨツト
数を向上させ得る）と共に、良好な成形性が確保
される。

更に、前記マイクロプロセツサー（CPU）３
Ａは、前記送媒温度センサーＳ１による検出送媒
温度Ｔ１、および、返媒温度センサーＳ２による
検出返媒温度Ｔ２、ならびに、循環流量センサー
Ｓ０による検出循環流量Ｑ等に基いて、前記金型
１の授受する熱量ｑを、 ｑ＝α（Ｔ１−Ｔ２）Ｑ 〔ただしαは比熱〕 なる式により例えば定期的に算出することによつ
て、前記ポンプＰによる媒体Ｆの循環流量Ｑが適
切であるか否かを判定して、必要に応じて前記ポ
ンプＰに対する流量変更制御信号Ｃ３を発すると
か、あるいは、金型１の温度制御が良好に行われ
ているか否かのチエツクを行い、例えば、媒体流
路の詰まりとか、金型表面の錆びつきや汚れなど
によつて温度制御に支障が生じたような場合に
は、速やかにそのことを検知してアラームランプ
Ａ等により警報を発するように構成されている。

（考案の効果） 以上詳述したところから明らかなように、本考
案に係る金型温度調節機によれば、金型の付近に
おける外乱温度を検出するための温度センサーを
設けると共に、媒体温度調節装置を自動制御する
ためのコントローラーが必要とする制御定数を、
従来のように固定的に設定するのではなく、前記
温度センサーによる検出外乱温度に基いて自動的
に変更設定するように構成したことにより、常
時、外乱温度変化に起因する金型の熱特性の変化
を十分に反映した精密かつ適切な自動制御を実現
できる、という優れた効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本考案に係る金型温度調
節機の具体的な一実施例を示し、第１図は全体概
略構成のブロツク図であり、第２図ないし第４図
は夫々その動作を説明するための制御タイムヒス
トリーの概念図である。また、第５図は本考案の
技術的背景ならびに従来技術の問題点を説明する
ためのものであつて、従来構成の金型温度調節機
の概略ブロツク構成図を示している。 Ｘ……金型温度調節機、Ｙ……プラスチツク成
形機、Ｆ……温調用媒体、Ｐ……ポンプ、１……
金型、２……媒体温度調節装置、３……コントロ
ーラー、Ｓ４……外乱温度検出センサー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) プラスチツク成形機における金型１へ温調用
   の媒体Ｆを循環供給するためのポンプＰと、前
   記媒体Ｆを加熱・冷却するための媒体温度調節
   装置２と、前記金型１自体の検出温度または前
   記金型１へ供給される媒体（送媒）Ｆの検出温
   度と設定された制御目標温度および制御定数と
   に基いて前記媒体温度調節装置２を自動制御す
   るためのコントローラー３を備えて成る金型温
   度調節機において、 前記金型１の付近における外乱温度を検出す
   るための温度センサーＳ４を設けると共に、そ
   れによる検出外乱温度に基いて前記コントロー
   ラー３が必要とする前記制御定数を自動変更設
   定する機能を前記コントローラー３に有せしめ
   てあることを特徴とする金型温度調節機。 (2) 前記コントローラー３による前記媒体温度調
   節装置２に対する自動制御を、前記金型１自体
   の検出温度に基いて行わせる状態と、前記送媒
   の検出温度に基いて行わせる状態とに、切り換
   え可能に構成してある実用新案登録請求の範囲
   第(1)項に記載の金型温度調節機。 (3) 前記媒体温度調節装置２に対する自動制御を
   前記送媒の検出温度に基いて行わせる場合にお
   いて、前記金型１の成形停止期間中における前
   記送媒の目標温度を、同金型１の成形期間中に
   おける場合よりも高く自動変更設定する機能
   を、前記コントローラー３に有せしめてある実
   用新案登録請求の範囲第(2)項に記載の金型温度
   調節機。 (4) 前記金型１へ供給される媒体（送媒）Ｆの検
   出温度、および、前記金型１から帰還する媒体
   （返媒）Ｆの検出温度、ならびに、その媒体Ｆ
   の検出循環流量に基いて前記金型１の熱量を算
   出する機能を、前記コントローラー３に有せし
   めてある実用新案登録請求の範囲第(1)項ないし
   第(3)項の何れかに記載の金型温度調節機。