JPH0725117B2 - 加熱ゾーンの温度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はヒータによって加熱される射出成形機の加熱筒
やホットプレスの熱板等の加熱ゾーンの温度をサーモカ
ップルで検出し、該加熱ゾーンの温度を制御する装置に
関する。

（従来の技術） 一般的には１加熱ゾーンあたり温度を検出するためのサ
ーモカップルを１個所設け、特に高い精度で温度制御を
する必要がある場合には該加熱ゾーンをさらに細分化し
その細分化した加熱ゾーンに各々サーモカップルを設け
それぞれのサーモカップルについて自動温度制御装置を
設けていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら１つの加熱ゾーンをさらに細分化しその細
分化した加熱ゾーンに各々サーモカップルを設け、それ
ぞれのサーモカップルについて自動温度制御装置を設け
た場合、装置自体の大型化、コスト高などを招く上、例
えば射出成形機における加熱筒・スクリュのコンプレッ
ションゾーンの如く樹脂自体の剪断による発熱、加熱筒
からの吸熱が局部的に混在する加熱ゾーンにあっては、
該加熱ゾーン全体の温度制御の精度を高めることが困難
であった。

（課題を解決するための手段） かかる課題を解決するため、本発明にあっては加熱ゾー
ンに複数のヒータを設け、該複数のヒータが隣接する中
間に基準サーモカップルを設け、該基準サーモカップル
が検出する温度によって加熱ゾーン内の複数のヒータへ
の通電を制御し、該基準サーモカップルに隣接する１対
のサーモカップルの出力を減算する減算器を設け、該減
算器の出力を零にするようにする予め定めた調整値を入
力する零点調整用設定器を設け、該零点調整用設定器の
出力と該減算器の出力を加算する加算器を設け、且つ零
点調整用設定器の出力の偏差を検出する偏差値表示器を
設けるとともに予め設定する許容値設定器を設け、該偏
差値表示器と該許容値設定器の出力を比較して加熱ゾー
ン内の複数のヒータへの通電を更に制御するための信号
を出力する比較器とを設けたものである。

（作用） １つの加熱ゾーンあたり１個所設けた基準サーモカップ
ルの検出値に基づき自動温度制御装置による温度制御が
基本的には行われるが、部分的に温度分布が異なるよう
な状態が起きた場合でも、対として設けたサーモカップ
ルの検出値の差を予め設定した許容値と比較して相対的
に温度の高い部分のヒータには電圧調整器を伴った迂回
路を通して電力を減少せしめて供給し、加熱ゾーンの温
度を平均的にならして精度の高い温度制御を行なう。

（実施例） 以下本発明をより具体的に明らかにするために一実施例
を図面に従って詳細に説明する。

第１図において、１は射出成形機の加熱筒、２は該加熱
筒１に回転且つ往復動可能に挿嵌されたスクリュであっ
て、区間Ｂは中部加熱ゾーン（後部加熱ゾーン及び前部
加熱ゾーンは図示せず）を示めしている。

3A.3A.3B.3Bは該中部加熱ゾーンＢに等間隔で４個所設
けたヒータである。

４は該中部加熱ゾーンＢの中心に１個所設けた基準サー
モカップルである。

５は該基準サーモカップル４が検知する加熱筒１の温度
と作業者が予め設定した設定値とを比較してその差異を
フィードバック信号として出力する自動温度制御装置で
ある。

６は前記フィードバック信号に基づいて接点７を切り替
える電磁接触器である。

該接点７の１次側（図面における右方）には電源８が接
続されている。

本例では該接点７の２次側常開接点と、前部加熱ゾーン
寄り（図面の左方）の２ケのヒータ3A及び後部加熱ゾー
ン寄りの２ケのヒータ3Bとの間にはそれぞれ主回路９及
び主回路10が接続されている。

該主回路９には切替装置としての電磁接触器11の接点12
の常接接点が、該主回路10には電磁接触器13の接点14の
常接接点がそれぞれ介在せしめられている。

図面に明示されるように、接点７の２次側常開接点と接
点12の１次側常開接点の間及び該接点７の２次側常開接
点と接点13の１次側常開接点の間にはそれぞれ電圧調整
器15及び16を伴った迂回路17及び18が形成されている。

一方、中部加熱ゾーンＢのヒータ3Aとヒータ3Bとを１対
の組み合せとして、ヒータ3Aの適当な温度検出点（本例
では２ケのヒータ3Aの中心）にサーモカップル19を、ヒ
ータ3Bの適当な温度検出点（本例では２ケのヒータ3Bの
中心）にサーモカップル20を設け、対となる２個所の温
度検出点の温度差を絶えず捉え得るようにしている。

21はサーモカップル19の検出温度（以後T1という）に相
当する出力信号を入力し一定の倍率で増幅して出力する
ための演算増幅器であり、22はサーモカップル20の検出
温度（以後T2という）に相当する出力信号を入力し一定
の倍率で増幅して出力ための演算増幅器である。

23は演算増幅器21と演算増幅器22からの出力を減算して
T1−T2に相当する信号として出力する減算器である。

24は中部加熱ゾーンＢの温度分布を安定且つ定常状態に
するような温度差T1−T2を零とする温度（以後T3とい
う）を予め設定するための零点調整用設定器である。

25は減算器23から出力されるT1−T2に相当する信号と零
点調整用設定器24から出力されるT3に相当する信号を加
算する加算器であって、T1−T2＋T3に相当する信号を出
力する。温度が安定且つ定常状態にあれば、T1−T2＋T3
＝０、即ち零に相当する信号を出力する。

T1−T2＋T3の値は偏差値表示器26に表示される。

27はT1−T2＋T3の変動許容値を予め温度数値（以下T5と
いう）として設定する許容値設定器である。

28は加算器25から出力されるT1−T2＋T3に相当する信号
と該許容値設定器27で予め設定した温度数値T5の＋−数
値の範囲を許容幅として比較演算する比較器である。

比較演算の結果、 T1−T2＋T3＞＋T5ならば増幅器29へ、T1−T2＋T3＜−T5
ならば増幅器30へ該比較器28から制御信号が出力される
ようになっている。

増幅器29は電磁接触器11を、増幅器30は電磁接触器13を
それぞれ作動可能なレベルまで前記制御信号を増幅して
出力する。

次に作動について説明する。

射出成形機においては、加熱筒内に挿嵌されたスクリュ
に原料が供給され該スクリュが回転することにより原料
が前方へと送られる。

原料はヒータにより加熱される加熱筒の後部加熱ゾーン
から中部加熱ゾーンＢ、前部加熱ゾーンへと送られる途
中で加熱溶融されスクリュの前方に貯留される。

ところが、特に中部加熱ゾーンＢは比較的温度の低い後
部加熱ゾーンと温度の高い前部加熱ゾーンの中間に位置
するうえ原料自らの剪断発熱も加わるので温度分布が複
雑となる。

以下具体的に数字を用いて作動説明を行なう。

今中部加熱ゾーンＢの温度を180℃として自動温度制御
装置５の設定部に設定する。

電磁接触器６が作動すると接点７が切り換わりヒータ3
A.3Aは主回路９により、ヒータ3B.3Bは主回路10により
電源８とそれぞれ接続される。基準サーモカップル４の
検出値が自動温度制御装置５に入力され中部加熱ゾーン
Ｂの基本的な温度制御が開始される。

中部加熱ゾーンＢの温度制御が安定且つ定常状態にある
ときは基準サーモカップル４の検出温度に基づく自動温
度制御装置５の作用により、電磁接触器６の接点７が断
・続され該基準サーモカップル４の近傍温度は設定温度
180℃に維持される。この時サーモカップル19の検出温
度が181℃、サーモカップル20の検出温度が179℃が望ま
しい状態である場合、 T1−T2＝181℃−179℃＝２℃ となるので零点調整用設定器24にT3＝−２℃と設定す
る。即ちT1−T2＋T3＝０となるように設定するのであ
る。この０を基準にして±３℃が許容される変動幅であ
るならばT5＝３℃として許容値設定器27に設定する。

さて、樹脂の内部発熱等の内乱により安定且つ定常状態
にあった中部加熱ゾーンＢの温度分布の均衡が破れサー
モカップル19近傍の加熱筒１の温度が上昇しT1＝185℃
となり、T2＝179℃が変わらなかった場合、 演算増幅器21に入力された185℃に相当する信号と演算
増幅器22に入力された179℃に相当する信号が一定の倍
率で増幅され、減算器23に入力される。

該減算器23において、 T1−T2＝185℃−175℃＝６℃に相当する演算が行われ、
結果の６℃に相当する信号が加算器25に入力される。該
加算器25にはさらに零点調整用設定器24に設定したT3＝
−２℃に相当する信号が入力される。

該加算器25において６℃＋（−２℃）に相当する演算が
行われ、結果の４℃に相当する信号が比較器28に入力さ
れるとともにその数値が偏差値表示器26に表示される。

該比較器28には許容値設定器27において設定したT5＝３
℃に相当する信号も入力される。

該比較器28では許容値設定器27においてT5＝３℃として
設定した数値が自動的に＋T5と−T5に相当する信号、こ
こでは＋３℃と−３℃に相当する信号としてそれぞれ別
個に前記４℃に相当する信号と比較される。

結果は４℃＞３℃、即ちT1−T2＋T3＞T5となり、該比較
器28から増幅器29の方に制御信号が出力される。該増幅
器29は該制御信号を電磁接触器11を作動可能なレベルま
で増幅して出力する。接点12が切り変わりヒータ3A.3A
と電源８は迂回路17を経て接続される。

迂回路17の例えばスライダックの如き電圧調整器15の電
圧を電源電圧より低く調整してあるのでヒータ3A.3Aの
温度は下降し中部加熱ゾーンＢの温度分布は平均化され
る。温度分布が再び安定且つ定常状態に戻れば迂回路17
は解消され主回路９を経て自動温度制御装置５による温
度制御が行われる。

他にも色々な状態が起こり得るが、上記に準ずるので説
明は省略する。

以上射出成形機に中部加熱ゾーンＢに関して、１ケの基
準サーモカップルにサーモカップル19及びサーモカップ
ル20をそれぞれ１個所対として設けた例を説明したが、
該サーモカップル19と20は加熱ゾーンの性格に応じて何
対設けてもよいし、射出成形機のみならずホットプレス
の熱板をはじめヒータ加熱による加熱ゾーンのあらゆる
ものに本発明は適用できるのである。

又、本実施例ではアナログ信号により制御が行われる例
について説明したが、サーモカップルの出力をデジタル
信号に変換し以後CPUによりデジタル的に処理する構成
とすることも勿論可能である。

（効果） 加熱ゾーンの温度を平均的にならして制御可能としたの
で、例えば本実施例の如く射出成形機の加熱筒の温度制
御に本装置を適用すれば原料の均一溶融が可能となり、
結果均質で優れた品質の成形品が得られる。

又、温度検出に複数のサーモカップルを使用するにもか
かわらず、自動温度制御装置は１つでことたりる構成と
しているので、各サーモカップル毎に自動温度制御装置
を設けて温度制御する方式に比べてコストが安く装置自
体も小型でおさまる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の要部をブロック線図を用い
て表したものである。 3A:ヒータ 3B:ヒータ 4:基準サーモカップル 5:自動温度制御装置、6:電磁接触器 7:接点、8:電源 11:電磁接触器、12:接点 13:電磁接触器、14:接点 15:電圧調整器、16:電圧調整器 17:迂回路、18:迂回路 19:サーモカップル 20:サーモカップル 21:演算増幅器 22:演算増幅器、23:減算器 24:零点調整用設定器、25:加算器 26:偏差値表示器、27:許容値設定器 28:比較器 B:中部加熱ゾーン

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 23/19 Ｇ 9132−3Ｈ 23/22 Ａ 9132−3Ｈ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱するための加熱ゾーンを設け、該加熱
   ゾーンに複数のヒータを設け、該複数のヒータが隣接す
   る中間に基準サーモカップルを設け、該基準サーモカッ
   プルが検出する温度によって加熱ゾーン内の複数のヒー
   タへの通電を制御し、該基準サーモカップルに隣接する
   １対のサーモカップルの出力を減算する減算器を設け、
   該減算器の出力を零にするようにする予め定めた調整値
   を入力する零点調整用設定器を設け、該零点調整用設定
   器の出力と該減算器の出力を加算する加算器を設け、且
   つ零点調整用設定器の出力の偏差を検出する偏差値表示
   器を設けるとともに予め設定する許容値設定器を設け、
   該偏差値表示器と該許容値設定器の出力を比較して加熱
   ゾーン内の複数のヒータへの通電を更に制御するための
   信号を出力する比較器とを設けたことを特徴とする加熱
   ゾーンの温度制御装置。