JPH08332637A - 金型温度調節機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラスチック成形金型の成形面の温度を目標
温度に迅速且つ正確に制御できるようにした金型温度調
節機を提供する。 【構成】 プラスチック成形金型１の温調用媒体Ｆを加
熱、冷却する温度コントローラ３を備えた金型温度調節
機Ｘにおいて、プラスチック成形金型１の表面１Ｓの近
くに非接触型の温度センサＳ３を配置するとともに、こ
の温度センサＳ３による計測値を測温信号Ｔ３として温
度コントローラ３に入力して、温調用媒体Ｆを所定の目
標温度に制御する構成になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック成形機に
付設して使用される金型温度調節機に関し、特に、プラ
スチック成形金型の成形面の温度を目標温度に迅速且つ
正確に制御できるようにした金型温度調節機に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック成形機を用いて、良好なプ
ラスチック成形品を効率良く、しかも、安定して製造す
るために、従来よりプラスチック成形機には、金型温度
調節機が付設され使用されている。図４は、従来の金型
温度調節機を概略的に示す構成図である。

【０００３】図４を参照して説明すると、金型温度調節
機Ｘｃは、プラスチック成形機Ｙ１のプラスチック成形
金型１に付設されており、温度センサＳ３０と、プラス
チック成形金型１に流通循環する温調用媒体Ｆを加熱・
冷却するための媒体温度調節装置２と、温調用媒体Ｆの
温度を制御する温度コントローラ３が設けられた構成に
なっており、温度センサＳ３０は、プラスチック成形金
型１の固定の金型キャビティー（金型コアともいわれ
る）１ａに埋め込まれている。尚、図４中、１ｂはプラ
スチック成形金型１の可動の金型キャビティーを示して
いる。

【０００４】媒体温度調節装置２は、オンオフ制御可能
な加熱ヒータ２Ａを有する媒体貯蔵槽５を備え、媒体貯
蔵槽５内には温調用媒体Ｆが収容されるようになってい
る。金型キャビティー１ａと金型キャビティー１ｂの各
々と、媒体貯蔵槽５は、媒体往流路４ａと媒体復流路４
ｂによって連結されており、媒体往流路４ａには、ポン
プＰが設けられ、金型キャビティー１ａと媒体貯蔵槽５
との間、および、金型キャビティー１ｂと媒体貯蔵槽５
との間で、温調用媒体Ｆを流通循環させている。

【０００５】更に、媒体貯蔵槽５には、外部から媒体貯
蔵槽５に温調用媒体Ｆを供給したり、補給したりするた
めの給水バルブ２Ｂを有した媒体供給流路２ｂが連結さ
れており、給水バルブ２Ｂを開栓状態にすると、低温ま
たは常温の温調用媒体Ｆが、媒体供給流路２ｂを通っ
て、媒体貯蔵槽５に流入して、媒体貯蔵槽５内の温調用
媒体Ｆの温度を下げることができるようになっている。
また、媒体貯蔵槽５には、温調用媒体Ｆを外部へ排出す
るための排水流路６が接続されており、排水流路６には
媒体貯蔵槽５内の温調用媒体Ｆの水位調節用のフロート
スイッチ６ａが介装されている。

【０００６】このような金型温度調節機Ｘｃを使用し
て、プラスチック成形品を成形する際には、温度コント
ローラ３は、プラスチック成形金型１に埋め込まれた温
度センサＳ３０の計測値Ｔ３０を測温信号として取込
み、加熱用ヒーター２Ａ、ポンプＰ、給水バルブ２Ｂ、
フロートスイッチ６ａを制御して、温調用媒体Ｆの温度
を所定の目標温度に制御することにより、プラスチック
成形金型の成形面の表面温度を目標温度に制御する（図
５参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな金型温度調節機Ｘｃは、プラスチック成形金型１に
埋め込まれた温度センサＳ３０の計測値に基づいてプラ
スチック成形金型１の成形面１Ｓの温度を目標温度に制
御しているため、プラスチック成形金型１の成形面１Ｓ
の実際の表面温度と、温度センサＳ３０の計測値との間
には、温度のずれを生じ、正確に制御できないという問
題がある。このため、温度ずれの大きいものでは、図４
に示すように、媒体往流路４ａに送媒温度センサＳ１
や、媒体復流路４ｂに返媒温度センサＳ２を設け、送媒
温度センサＳ１や、返媒温度センサＳ２により検出され
た送媒の検出温度に基づいてその送媒温度を所定の目標
温度に維持し、プラスチック成形金型１の成形面１Ｓの
表面温度を目標温度に制御するという間接制御方式に切
り代える方法が採られている。しかしながら、この間接
制御方式は、温調用媒体Ｆの温度に基づいて制御してい
るため、プラスチック成形金型１の成形面１Ｓの実際の
表面温度の変化に対応して温調用媒体Ｆの温度を目標温
度に正確に制御するには、やはり、十分なものとは言え
なかった。

【０００８】そこで、このような問題を解決するため
に、温度センサＳ３０の計測値と成形面１Ｓの実際の表
面温度とのずれを経験的に予測し、補正するなどして推
定値を算出し、その推定値に基づいて、プラスチック成
形金型１へ循環供給する温調用媒体Ｆの温度を目標温度
に制御するという複雑な制御が試みられているが、この
推定値に基づいて、成形面１Ｓの表面温度を目標温度に
制御する方法は、金型の形状や、大きさや、成形樹脂な
どの違いによって予測ファクター、補正データ等が異な
る等の問題があり、経験を必要とする上に、推定値の解
析が難しいという問題があった。

【０００９】ところで、この種の金型温度調節機Ｘｃで
は、プラスチック成形作業（操業）が順調に推移して、
定常稼働状態にある時には、プラスチック（樹脂）から
の入熱と温調用媒体Ｆによる冷却とのバランス保たれる
ため、温調用媒体Ｆの設定温度は溶融状態のプラスチッ
ク（樹脂）からの入熱を見越して（予測して）プラスチ
ック成形金型１の最適温度よりも低い値に設定されてい
るが、金型温度調節機Ｋｃやプラスチック成形機Ｙ１が
故障したり、プラスチック成形品の原材料（樹脂）の供
給切れが生じたり、プラスチック成形品に不良品が発生
したりした場合に、プラスチック成形作業（操業）を一
時中断するなどすると、プラスチック成形金型１へ連続
して供給されていたプラスチック成形品の原材料（溶融
樹脂）の供給が途切れてしまう。

【００１０】そして、このようにして、プラスチック成
形金型１への原材料（溶融樹脂）の供給が途切れると、
プラスチック成形金型１への熱供給も無くなる結果、プ
ラスチック成形金型１の成形面１Ｓの表面温度が、温調
用媒体Ｆの設定温度まで過冷却されることになる。とこ
ろが、温度センサＳ３０は、プラスチック成形金型１に
埋め込まれているため、成形金型１の蓄熱作用の影響を
受け、実際の成形面１Ｓの表面温度より高い温度を検出
し、その測定値を測温信号として温度温度コントローラ
３へ伝達するので、成形面１Ｓの過冷却は補償されず、
この状態で、プラスチック成形作業（操業）を再開する
と、プラスチック成形金型１へ供給された溶融状態のプ
ラスチックは、いずれも、低温成形品となってしまい、
不良品を製造することになる。

【００１１】このような不良品の発生をなくするため
に、従来、演算処理手段（コンピューター）により温調
用媒体Ｆの設定温度を補正するなどの対策が施されてき
た。より詳しくは、例えば、プラスチック成形作業（操
業）が数分間中断したりしたような場合には、演算処理
手段（コンピュータ）により温調用媒体Ｆの設定温度を
何度か上方へ修正し、プラスチック成形金型１の温度が
最適となるまで補正するといった作業が試みられてきた
が、このような補正データは、金型の大きさや成形樹脂
などの違いによって微妙に変化するため、極めて複雑で
困難な作業となっている。

【００１２】本発明は、以上のような問題を解決するた
めになされたものである。本発明の第１の目的は、プラ
スチック成形金型の成形面の温度変化を簡単な構造でよ
り精密に計測して、プラスチック成形機の成形金型の成
形面の表面温度を、より高い精度で目標温度に制御でき
る金型温度調節機を提供することにある。また、第２の
目的は、プラスチック成形作業を中断したような場合に
おいても、その再開時において、不良なプラスチック成
形品の発生をより少なくできる金型温度調節機を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載される金
型温度調節機は、プラスチック成形金型の表面に近くに
非接触型の温度センサを配置するとともに、この温度セ
ンサによる計測値を測温信号として上記温度コントロー
ラに入力して、上記温調用媒体を所定の目標温度に制御
する構成となっている。

【００１４】尚、温度センサは、例えば、プラスチック
成形金型が型締めされている場合は、固定の金型キャビ
ティーと可動の金型キャビティーとの接合面の近くに設
置され、プラスチック成形金型からプラスチック成形品
が分離されたときには、プラスチック成形品の表面に近
接した位置に設置すればよい。この目的を達成するた
め、予めこれらの位置に非接触型のセンサを配置し、金
型の動作に応じて、非接触型のセンサを切り変えて、測
定ポイントを変更させてもよい。

【００１５】また、請求項２に記載の金型温度調節機
は、非接触型の温度センサを樹脂成形時における金型の
制御動作に応じて移動でき、温度センサ位置制御手段を
設けて、プラスチック成形金型の可動キャビティーと固
定キャビティーが型締めされている期間中は、双方のキ
ャビティーの接合面に近接した位置に置かれる一方、可
動キャビティーが固定キャビティーより分離され、成形
品が取り出されている期間中は、可動キャビティーある
いは固定キャビティーの成形面に近接する位置まで移動
させる構成となっている。

【００１６】

【作用】本願発明の構成により発揮される作用は下記の
通りである。請求項１に記載の発明では、非接触型の温
度センサを使用しているので、測定ポイントが成形品と
非接触な空中に置かれるため、プラスチック成形金型の
蓄熱作用による影響がない。しかも、非接触型の温度セ
ンサの測定ポイントは、成形面から一定距離離れた空中
にあるため、熱拡散のため、成形面の実際の表面温度よ
り低い温度を検出するので、成形面の表面温度の過冷却
という問題が解消される。

【００１７】また、請求項２の発明では、更に、１台の
非接触型の温度センサの測定ポイントを、温度センサ位
置制御手段により移動できる。即ち、プラスチック成形
金型が型締めされている期間中は、成形金型の型締めさ
れた接合面に近接した位置に、また、プラスチック成形
品の取り出されている期間中は、開かれたプラスチック
成形金型の成形面に近接した位置に移動させて、温度測
定できるので、プラスチック成形金型の温調用媒体の温
度を、金型の制御動作に応じて、目標温度により正確に
制御できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳しく説明
する。 （実施例１）図１は、本発明に係る金型温度調節機の１
実施例を概略的に示す構成図である。

【００１９】図１を参照して説明すると、金型温度調節
機Ｘは、プラスチック成形機Ｙのプラスチック成形金型
１に付設されており、非接触型の温度センサ（赤外線セ
ンサ）Ｓ３と、プラスチック成形金型１に流通循環する
温調用媒体Ｆを加熱・冷却するための媒体温度調節装置
２と、温調用媒体Ｆの温度を制御する温度コントローラ
３が設けられた構成になっている。尚、図１中、１ｂ
は、可動の金型キャビティーである。

【００２０】この金型温度調節機Ｘでは、非接触型の温
度センサ（赤外線センサ）Ｓ３を使用しているという点
において、従来の金型温度調節機Ｘｃと、特にその構成
が異なっている。より特定的には、この金型温度調節機
Ｘにおいては、非接触型の温度センサＳ３が、プラスチ
ック成形金型１の固定の金型キャビティー１ａの成形面
１Ｓから一定の距離を隔てた所定の位置で、プラスチッ
ク成形金型１の成形面１Ｓの温度を直接検出できるよう
に設けられている。

【００２１】媒体温度調節装置２は、オンオフの制御可
能な加熱ヒータ２Ａを有する媒体貯蔵槽５を備え、媒体
貯蔵槽５内には温調用媒体Ｆが収容されるようになって
いる。金型キャビティー１ａと金型キャビティー１ｂの
各々と、媒体貯蔵槽５は、媒体往流路４ａと媒体復流路
４ｂにより連結されており、媒体往流路４ａには、ポン
プＰが設けられ、金型キャビティー１ａと媒体貯蔵槽５
との間、および、金型キャビティー１ｂと媒体貯蔵槽５
との間で、温調用媒体Ｆを流通循環させている。

【００２２】更に、媒体貯蔵槽５には、外部から媒体貯
蔵槽５に温調用媒体Ｆを供給や、補給するための媒体供
給流路２ｂが連結され、更に、媒体供給流路２ｂには、
給水バルブ２Ｂが設けられており、給水バルブ２Ｂを開
栓状態にすると、低温または常温の温調用媒体Ｆが、媒
体供給流路２ｂを通って、媒体貯蔵槽５に流入し、媒体
貯蔵槽５内の温調用媒体Ｆの温度を下げることができる
ようになっており、また、媒体貯蔵槽５には、温調用媒
体Ｆを外部へ排出するための排水流路６が接続されてお
り、排水流路６には媒体貯蔵槽５内の温調用媒体Ｆの水
位調節用のフロートスイッチ６ａが介装されている。

【００２３】温度コントローラ３は、マイクロプロセッ
サー（ＣＰＵ）（図示せず）を主要部として構成されて
おり、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）（図示せず）、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）（図示せず）、入出力インターフェース（図
示せず）、データバス、アドレスバス、および、外部の
コンピュータと通信するための、通信手段としての通信
インターフェース（図示せず）を備える。

【００２４】非接触型の温度センサ（赤外線センサ）Ｓ
３、送媒温度センサＳ１、返媒温度センサＳ２、給水バ
ルブ（電磁バルブ）２Ｂ、フロートスイッチ６ａおよび
ポンプＰの各々は、温度コントローラ３を制御する演算
処理装置（図示せず）と電気的に接続されている。この
ような構成によれば、非接触型の温度センサ（赤外線セ
ンサ）Ｓ３が検出した計測値Ｔ３が測温信号として、温
度コントローラ３へ送られ、温度コントローラ３は、予
め記憶された制御プログラムおよび／または温度コント
ローラ３に接続された演算処理装置（図示せず）の外部
入力装置（図示せず）からの指令に従って、加熱用ヒー
ター２Ａ、給水バルブ２Ｂ、フロートスイッチ６ａおよ
び／またはポンプＰへ動作信号を送信し、加熱用ヒータ
ー２Ａ、給水バルブ（電磁バルブ）２Ｂ、フロートスイ
ッチ６ａおよび／またはポンプＰの各々は、動作信号に
もとづいて動作できる。

【００２５】金型温度調節機Ｘを使用して、プラスチッ
ク成形品を成形する際には、スイッチＳＷをオンにし、
金型温度調節機Ｘを駆動させる。温度コントローラ３
は、非接触型の温度センサＳ３の計測値Ｔ３を測温信号
として取込み、加熱用ヒーター２Ａ、ポンプＰ、給水バ
ルブ２Ｂ、フロートスイッチ６ａを制御して、温調用媒
体Ｆの温度を所定の目標温度に制御することにより、プ
ラスチック成形金型の成形面の表面温度を目標温度に制
御する（図５参照）。

【００２６】尚、必要により、温度コントローラ３に演
算処理装置（図示せず）を接続し、外部入力装置（図示
せず）から成形面１Ｓの表面温度の制御目標温度および
制御定数（たとえば、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）を入力してもよ
い。尚、この操作は、予め行っておくこともでき、その
場合は、そのような情報は、演算処理装置（図示せず）
の記憶装置に記憶させておけば良い。

【００２７】この金型温度調節機Ｘは、特に、プラスチ
ック成形金型１の表面１Ｓの近くに非接触型の温度セン
サＳ３を配置し、温度センサＳ３の計測値を測温信号と
して温度コントローラー３に入力して、温調溶媒体Ｆを
所定の目標温度に制御しているので、従来の金型温度調
節機Ｋｃに比べ、温度センサＳ３０をプラスチック成形
金型１に埋め込む必要が無いので、非接触型の温度セン
サＳ３の設置が簡単であり、また、プラスチック成形機
Ｙのプラスチック成形金型１の変更も容易となる。

【００２８】また、この金型温度調節機Ｘでは、非接触
型の温度センサＳ３を使用しているので、測定ポイント
が成形品と非接触な空中に置かれるため、プラスチック
成形金型１の蓄熱作用が無視できるので、成形面１Ｓの
温度変化に迅速に対応して、温調用媒体Ｆの温度を制御
して、成形面１Ｓの温度を目標温度に迅速且つ正確に制
御できる。

【００２９】また、非接触型の温度センサＳ３は、成形
面１Ｓから一定距離離れた空中にあるため、熱拡散のた
め、成形面の実際の表面温度より低い温度を検出し、そ
の値を測温信号として温度温度コントローラ３へ伝達す
るので、プラスチック成形品の不良品発生の最も大きい
要因となる、成形面１Ｓの表面温度の過冷却に対しても
迅速に対応できる。

【００３０】（実施例２）図２は、本発明に係る金型温
度調節機の他の実施例を概略的に示す構成図である。こ
の金型温度調節機Ｋｃは、金型温度調節機Ｘに、更に、
非接触型の温度センサＳ３を移動する温度センサ位置制
御手段７を設けている。

【００３１】温度センサ位置制御手段７は、非接触型の
温度センサＳ３及び温度コントローラ３に機械的、電気
的に接続されており、金型１の動作を判別する温度コン
トローラ３により制御を受けて、非接触型の温度センサ
Ｓ３を所望の位置に移動することができるようになって
いる。図３は、図２に示す金型温度調節機Ｘ１の動作
を、非接触型の温度センサＳ３を中心にして示す、概略
的な模式図である。

【００３２】図３中、図３（ａ）は、プラスチック成形
金型１が型締めされた状態を、また、図３（ｂ）は、プ
ラスチック成形品８が取り出されている状態を示してい
る。この金型温度調節機Ｘ１では、図３（ａ）に示すよ
うに、温度センサ位置制御手段７は、非接触型の温度セ
ンサＳ３を、プラスチック成形金型１の可動の金型キャ
ビティー１ｂと固定の金型キャビティー１ａが、型締め
されている期間中は、双方の金型キャビティー１ａ、１
ｂの接合面Ｓｃに近接した位置に移動させ、また、図３
（ｂ）に示すようにプラスチック成形金型１の可動の金
型キャビティー１ｂが固定の金型キャビティー１ａより
分離され、プラスチック成形品８が取り出されている期
間中は、温度センサ位置制御手段７により、非接触型の
温度センサＳ３を、固定の金型キャビティー１ａの成形
面１ａＳに近接した位置に移動させている。

【００３３】尚、図３（ｂ）では、非接触型の温度セン
サＳ３を、固定の金型キャビティー１ａの成形面１ａＳ
に近接した位置に移動させた例を示したが、プラスチッ
ク成形品８が取り出されている期間中、温度センサ位置
制御手段７により、非接触型の温度センサＳ３を、可動
の金型キャビティー１ｂの成形面１ｂＳに近接した位置
に移動させてもよい。

【００３４】実施例２では、温度センサ位置制御手段７
は、非接触型の温度センサＳ３を、プラスチック成形金
型１の可動キャビティー１ｂと固定キャビティー１ａ
が、型締めされている期間中は、双方のキャビティー１
ａ、１ｂの接合面に近接した位置に置く一方、可動キャ
ビティー１ｂが固定キャビティー１ａより分離され、プ
ラスチック成形品が取り出されている期間中は、可動キ
ャビティー１ｂあるいは固定キャビティー１ａの成形面
１ｂＳ、１ａＳに近接させるので、実施例１に比べて、
より高い精度で、プラスチック成形金型１の成形面の表
面温度を目標温度に制御できる。

【００３５】尚、本発明においては、種々の変形例があ
るのは、言うまでもない。非接触型の温度センサ３をプ
ラスチック成形金型１の表面の近くに設け、測定ポイン
トを、プラスチック成形金型１において成形され、取り
出し中のプラスチック成形品の表面上の温度を測定する
ようにしてもよい。これは、プラスチック成形品の表面
の温度は、プラスチック成形金型１の成形面１Ｓから分
離された直後は、プラスチック成形金型１の成形面１Ｓ
の表面温度と概ね同一になることによる。

【００３６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、請求項１
に記載の金型温度調節機は、非接触型の温度センサを用
いており、温度センサを、プラスチック成形金型に埋め
込む必要がないので、非接触型の温度センサ（赤外線セ
ンサ）の設置が簡単であり、プラスチック成形金型の変
更も容易となる。

【００３７】また、非接触型の温度センサ（赤外線セン
サ）は、プラスチック成形金型の成形面の表面上の空間
に置かれているので、プラスチック成形金型の蓄熱作用
も無視できるため、プラスチック成形面の表面温度の変
化により迅速に対応して、温調用溶媒の温度制御ができ
る。このため、プラスチック成形面の表面温度を所望の
温度に、常に、より最適温度に制御することができ、プ
ラスチック成形品の不良品発生の最も大きい要因となる
プラスチック成形面の表面温度の過冷却という問題が解
消される。

【００３８】したがって、プラスチック成形面の表面温
度を所望の温度に、常に、より最適温度に制御すること
ができるので、従来のように、直接制御や、間接制御に
切り変えたり、経験に基づいて、推定値を算出して、プ
ラスチック成形面の表面温度を目標温度に制御するとい
った、複雑な制御をする必要が無い。また、請求項２に
記載の金型温度調節機は、プラスチック成形金型の制御
動作の応じ、最も近接した位置に接触型の温度センサを
移動させて、プラスチック成形面の表面温度を測定でき
るので、プラスチック成形面の表面温度の変化に対応し
て、温調用媒体の温度を目標温度に、より簡単に、より
速く、且つより、正確に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金型温度調節機の一実施例を概略
的に示す構成図である。

【図２】本発明に係る金型温度調節機の他の実施例を概
略的に示す構成図である。

【図３】図２に示す金型温度調節機の動作を、非接触型
の温度センサを中心にして示す、概略的な模式図であ
る。

【図４】従来の金型温度調節機を概略的に示す構成図で
ある。

【図５】金型温度調機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。

【符号の説明】

Ｘ、Ｘ１ 本発明に従う金型温度調節機 Ｙ プラスチック成形機 Ｓ３ 非接触型の温度センサ Ｐ ポンプ Ｆ 温調用媒体 １ プラスチック成形金型 １ａ 固定の金型キャビティー １ｂ 可動の金型キャビティー １ａＳ、１ｂＳ 成形面の表面 Ｓｃ 接合面 ２ 媒体温度調節装置 ３ 温度コントローラー ７ 温度センサ位置制御手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラスチック成形金型の温調用媒体を加
   熱、冷却する温度コントローラを備えた金型温度調節機
   において、 プラスチック成形金型の表面の近くに非接触型の温度セ
   ンサを配置するとともに、この温度センサによる計測値
   を測温信号として上記温度コントローラに入力して、上
   記温調用媒体を所定の目標温度に制御する構成とした金
   型温度調節機。
2. 【請求項２】請求項１に記載の金型温度調節機におい
   て、 上記非接触型の温度センサは、プラスチック成形金型の
   可動キャビティーと固定キャビティーが型締めされてい
   る期間中は、双方のキャビティーの接合面に近接した位
   置に置かれる一方、可動キャビティーが固定キャビティ
   ーより分離され、成形品が取り出されている期間中は、
   可動キャビティーあるいは固定キャビティーの成形面に
   近接する位置まで移動させる構成とした温度センサ位置
   制御手段を更に備えたことを特徴とする金型温度調節
   機。
3. 【請求項３】上記非接触型の温度センサは、赤外線セン
   サである請求項１または２に記載の金型温度調節機。