JPH0516198A - 金型の温度調節方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】金型内に加熱源の他に冷却源を設け、その加熱
源および冷却源の加熱冷却を積極的に直接交互に繰り返
すことにより、急速かつ精密に金型の温度調節を行なう
ことを可能にした金型の温度調節方法および装置を提供
する。 【構成】温度検出手段６により、金型１の温度を検出す
る。その検出結果に基づいて、金型１内に設けたカート
リッジヒータ２および電子式冷却機３の加熱および冷却
を、ＰＩＤ制御装置７、８により、設定温度になるよう
に制御して行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金型内に加熱源の他に
冷却源を設け、その加熱源および冷却源の加熱および冷
却を積極的に直接交互に繰り返すことにより、急速かつ
精密に金型の温度調節を行なうことを可能とした金型の
温度調節方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ポリフェニレンサルファイド（Ｐ
ＰＳ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の
熱変形温度の高いスーパーエンジニアリングプラスチッ
ク等を用いた精密製品等の射出成形が行なわれるように
なってきた。この場合、金型内に射出される溶融樹脂と
金型温度との差をなるべく少なくするため、例えば金型
温度を１５０℃以上の高温に昇温して射出成形を行なう
ことがある。この金型温度の温度制御は、通常、金型内
に加熱した油を循環させたり、またはカートリッジヒー
ターによる加熱により行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、油循環流路を
用いる場合には、熱媒である油を間接的に温度調節して
循環するために、昇温に時間がかかり、温度ばらつきが
大きいという問題点がある。また、急速に昇温を行なう
場合には、カートリッジヒーターを用いて直接加熱を行
なうのが有効であるが、冷却は放冷にまかせるだけであ
るので、温度調節の感度が鈍く、依然として温度ばらつ
きが大きいとう問題点があった。

【０００４】本発明は、上記の如き従来の問題点を解消
し、金型の温度を急速かつ精密に調節することができる
金型の温度調節方法および装置を提供することを目的と
するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、温度検出手段により金型温度を検出し、その検出結
果に基づいて金型内に設けられた加熱源および冷却源の
加熱および冷却をＰＩＤ制御により設定温度になるよう
に制御して行なう金型の温度調節方法である。

【０００６】本願の請求項２の発明は、温度検出手段に
より金型温度を検出し、その検出結果に基づいて金型内
に設けられた電流の正負の切り替えで加熱源および冷却
源として用いることが可能な電子式冷熱機の加熱および
冷却をＰＩＤ制御により設定温度になるように制御して
行なう金型の温度調節方法である。

【０００７】本願の請求項３の発明は、金型に金型温度
を検出する温度検出手段が設けられ、金型内に加熱源お
よび冷却源が設けられ、加熱源および冷却源とがそれぞ
れソリッドステートリレーまたはサイリスタを介して電
源に接続され、それらのソリッドステートリレーまたは
サイリスタと温度検出手段とがＰＩＤ制御装置を介して
接続されている金型の温度調節装置である。

【０００８】本願の請求項４の発明は、金型に金型温度
を検出する温度検出手段が設けられ、金型内に電流の切
り替えで加熱源および冷却源として用いることが可能な
電子式冷熱機が設けられ、電子式冷熱機が正負半転器お
よびソリッドステートリレーまたはサイリスタを介して
電源に接続され、ソリッドステートリレーまたはサイリ
スタと温度検出手段とがＰＩＤ制御装置を介して接続さ
れている金型の温度調節装置である。

【０００９】

【作用】本願の請求項１および請求項２の発明の温度調
節方法においては、温度検出手段により金型温度を検出
し、その検出結果に基づいて、金型内に設けられた加熱
源および冷却源の加熱および冷却、または、電流の正負
の切り替えで加熱源および冷却源として用いることが可
能な電子式冷熱機の加熱および冷却を、ＰＩＤ制御によ
り直接設定温度になるように制御して行なうことによ
り、金型の温度調節を急速かつ精密に行なうことかでき
る。

【００１０】本願の請求項３および請求項４の発明の温
度調節装置においては、金型内に加熱源および冷却源、
または、電流の切り替えで加熱源および冷却源として用
いることが可能な電子式冷熱機が設けられ、加熱源およ
び冷却源をＰＩＤ制御装置を介して制御するようにされ
ているので、金型の温度調節を急速かつ精密に行なう装
置として用いることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図面の実施例により説明す
る。図１は、本発明の金型の温度調節装置の実施例を示
す縦断面図である。

【００１２】１１は射出成形用金型であって、固定金型
１１１および移動金型１１２とからなり、両者間に成形
品形成用キャビティ１１３が設けられ、固定金型１１１
にはキャビティ１１３内に溶融した樹脂を注入するスプ
ルー（図示せず）が設けられている。

【００１３】固定金型１１１および移動金型１１２内に
は、それぞれ、加熱源としての複数本のカートリッジヒ
ーター１２および冷却源としての電子式冷熱機１３が設
けられている。電子式冷熱機１３は、電流の正負の切り
替えで加熱源および冷却源として用いることが可能とさ
れたものであって、例えば、図３に示す如く、Ｎ型半導
体とＰ型半導体を金属片で接合したサームモジュールＳ
（小松エレクトロニック株式会社製）等である。この実
施例においてはキャビティ１１３側の冷却源として用い
るものである。すなわち、図３に示すサームモジュール
Ｓを使用する場合、Ｎ型半導体からＰ型半導体に正電流
が流れるように接合された金属片がキャビティ１１３側
に位置するようにして使用する。負電流は特に流さな
い。

【００１４】カートリッジヒーター１２はソリッドステ
ートリレー１４（以下ＳＳＲという）を介して電源１５
に接続されている。また、電子式冷熱機１３もＳＳＲ１
６を介して電源１７に接続されている。なお、ＳＳＲの
かわりにサイリスタを用いてもよい。

【００１５】固定金型１１１のパーティング部付近の外
壁面に、熱電対１８１が設けられ、熱電対１８１は温度
センサー１８２に接続されて温度検出手段１８とされて
いる。

【００１６】温度センサー１８２とＳＳＲ１４、１７と
が、それぞれ、ＰＩＤ制御装置１９、２０を介して接続
されている。次に、本発明の金型の温度調節方法の実施
例を図１を参照して説明する。

【００１７】金型１１の温度を１５０℃に設定したい場
合に、ＰＩＤ制御装置２０、２１を１５０℃の設定温度
になるような設定する。固定金型１１１のパーティング
部付近に設けられた熱電対１８１と温度センサー１８２
とからなる温度検出手段１８により、固定金型１１１の
パーティング部付近の温度を検出する。温度検出手段１
８による金型温度が１５０℃よりも低い場合には、ＰＩ
Ｄ制御装置１９により、ＳＳＲ１４が作動してカーリッ
ジヒーター１２の電源が入り、金型１１内を加熱する。
温度検出手段１８により検出した金型温度が１５０℃以
上になると、ＰＩＤ制御装置１９により、ＳＳＲ１４が
作動してカトリッジヒーター１２の電源を切ると同時
に、ＰＩＤ制御装置２０により、ＳＳＲ１６が作動して
電子式冷熱機１３の電源が入り、金型１１内のキャビテ
ィ１１３側の冷却を行なう。再度、１５０℃以下になる
と、ＰＩＤ制御装置２０により、ＳＳＲ１６が作動して
電子式冷熱機１３の電源が切れると同時に、ＰＩＤ制御
装置１９により、ＳＳＲ１４が作動してカートリッジヒ
ーター１２の電源が入り、金型１１内を加熱をする。こ
の操作の繰り返しにより、金型１１内の温度がＰＩＤ制
御装置１９、２０により１５０℃に収斂するように調節
される。

【００１８】実施例における金型の温度調整方法によ
り、ＰＩＤ正制御装置１９、２０の設定温度を１５０℃
として金型１１の温度調節を行った場合、金型１１内の
パーティング付近の熱電対１８１が設けられた部分の温
度を、１５０±０．１℃の温度範囲に入るように温度調
節をすることができた。これに対して、従来のカートリ
ッジヒーターによる場合には、１５０±１℃の温度範囲
に入る程度にしか温度調節しかすることができなかっ
た。

【００１９】図２は、本発明の金型の温度調節装置の別
の実施例を示す縦断面図である。金型２１の固定金型２
１１および移動金型２１２内には、それぞれ、電子式冷
熱機２３が設けられている。電子式冷熱機２３は、上記
のものと同じものであるが、本実施例においては、加熱
源および冷却源として用いるものである。

【００２０】図３に示すサームモジュールＳを使用する
場合、正電流が流れるときにＮ型半導体からＰ型半導体
に電流が流れ、負電流が流れるときにＰ型半導体からＮ
型半導体に電流が流れるように接合された金属片の部分
が、キャビティ２１３側に位置するようにする。このと
き、正電流が流されたときキャビティ２１３側が冷却源
となり、負電流が流されたときキャビティ２１３側が加
熱源となるようにして使用する。

【００２１】電子式冷熱機２３は正負半転器２４および
ＳＳＲ２５を介して電源２６に接続されている。固定金
型２１１のパーティング部付近の外壁面に、熱電対２７
１が設けられ、熱電対２７１が温度センサー２７２に接
続されて温度検出手段２７とされている。

【００２２】温度センサー２７２とＳＳＲ２５とがＰＩ
Ｄ制御装置２８を介して接続されている。なお、ＳＳＲ
のかわりにサイリスタを用いてもよい。次に、本発明の
金型の温度調節方法の別の実施例を図２を参照して説明
する。

【００２３】ＰＩＤ制御装置２８に予め１５０℃の設定
温度になるような設定しておく。固定金型２１１のパー
ティング部付近の金型温度を温度検出手段２７により検
出する。金型温度が１５０℃よりも低い場合には、ＰＩ
Ｄ制御装置２８により、ＳＳＲ２５が作動して正負半転
器２４により負電源が入り、電子式冷熱機２３のキャビ
ティ２１３側が加熱源として作用し、金型２１内キャビ
ティ２１３側を加熱する。１５０℃以上になると、正負
半転器２４により正電源が入り、電子式冷熱源２３のキ
ャビティ２１３側が冷却源として作用し、金型２１のキ
ャビティ２１３側を冷却する。この操作の繰り返しによ
り、金型２１内の温度がＰＩＤ制御装置２８の制御によ
り金型２１内のキャビティ側の温度を１５０℃に収斂す
るように制御されて、金型２１の温度調節する。

【００２４】また、高温に設定された金型２１の温度を
低温に設定し直すには、ＰＩＤ制御装置２８の設定を高
温から低温に変更し、ＰＩＤ制御装置２８により金型２
１内のキャビティ２１３側の温度調節を行ない、新たに
設定した低温の設定温度に、急速にかつ精密に収斂させ
ることができる。

【００２５】本実施例により金型２１の温度を８０℃か
ら６０℃に変更した温度調節を行ったところ８０±０．
１℃から６０±０．１℃に変更するのに５分間で行なう
ことができた。これに対して、従来のカートリッジヒー
ターのみによる場合には、８０±１℃から６０±１℃に
変更するのに３０分間を要した。

【００２６】

【効果】本願の請求項１および請求項２の発明の温度調
節方法は、上記の如き構成とされているので、金型内に
加熱源の他に冷却源を設け、その加熱源および冷却源を
積極的に直接ＰＩＤ制御装置により設定温度になるよう
に制御することができるので、金型の温度を急速かつ精
密に設定温度に調節することかできる。

【００２７】本願の請求項３および請求項４の発明の温
度調節装置は、上記の如き構成とされているので、上記
の金型の温度制御を急速かつ精密に行なう装置として用
いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金型の温度調節方法および装置を説明
する一部縦断面図である。

【図２】本発明の金型の温度調節方法および装置の別の
実施例を説明する一部縦断面図である。

【図３】本発明に使用する電子式冷熱機の一例を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１１、２１ 金型 １２ カートリッジヒーター １３、２３ 電子式冷熱機 １４、１６、２５ ＳＳＲ １８、２７ 温度検出手段 １９、２０、２８ ＰＩＤ制御装置 ２４ 正負半転器 １１１、２１１ 固定金型 １１２、２１２ 移動金型 １１３、２１３ キャビティ １８１、２７１ 熱電対 １８２、２７２ 温度センサー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度検出手段により金型温度を検出し、
   その検出結果に基づいて金型内に設けられた加熱源およ
   び冷却源の加熱および冷却をＰＩＤ制御により設定温度
   になるように制御して行なうことを特徴とする金型の温
   度調節方法。
2. 【請求項２】 温度検出手段により金型温度を検出し、
   その検出結果に基づいて金型内に設けられた電流の正負
   の切り替えで加熱源および冷却源として用いることが可
   能な電子式冷熱機の加熱および冷却をＰＩＤ制御により
   設定温度になるように制御して行なうことを特徴とする
   金型の温度調節方法。
3. 【請求項３】 金型に金型温度を検出する温度検出手段
   が設けられ、金型内に加熱源および冷却源が設けられ、
   加熱源および冷却源とがそれぞれソリッドステートリレ
   ーまたはサイリスタを介して電源に接続され、それらの
   ソリッドステートリレーまたはサイリスタと温度検出手
   段とがＰＩＤ制御装置を介して接続されていることを特
   徴とする金型の温度調節装置。
4. 【請求項４】 金型に金型温度を検出する温度検出手段
   が設けられ、金型内に電流の切り替えで加熱源および冷
   却源として用いることが可能な電子式冷熱機が設けら
   れ、電子式冷熱機が正負半転器およびソリッドステート
   リレーまたはサイリスタを介して電源に接続され、ソリ
   ッドステートリレーまたはサイリスタと温度検出手段と
   がＰＩＤ制御装置を介して接続されていることを特徴と
   する金型の温度調節装置。