JPH1158481A - 射出成形機の加熱装置の温度制御方法 - Google Patents

射出成形機の加熱装置の温度制御方法

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JPH1158481A
JPH1158481A JP7329398A JP7329398A JPH1158481A JP H1158481 A JPH1158481 A JP H1158481A JP 7329398 A JP7329398 A JP 7329398A JP 7329398 A JP7329398 A JP 7329398A JP H1158481 A JPH1158481 A JP H1158481A
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JP
Japan
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temperature
zone
value
zones
difference
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JP7329398A
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English (en)
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Teruo Tanigawa
照男 谷川
Rei Tomita
聆 冨田
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Meiki Seisakusho KK
Original Assignee
Meiki Seisakusho KK
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76Measuring, controlling or regulating
    • B29C45/78Measuring, controlling or regulating of temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/72Heating or cooling
    • B29C45/74Heating or cooling of the injection unit

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出成形機の加熱装置である加熱筒のゾーン
のうち、昇温速度の速いノズルや加熱筒中部においては
高い温度での溶融樹脂の滞留によって、樹脂の劣化、分
解、炭化が生じ、不良成形品となる。 【解決手段】 何れかのゾーンの温度が該ゾーンの温度
設定値より所定温度低い制御開始温度に最初に到達した
ことを検出したとき、該各ゾーンの温度設定値と実測値
との差を演算・記憶し、該差における最大値で該差をそ
れぞれ除し所定値を乗じた係数を、該係数に対応するゾ
ーンの出力電力率として温度制御し、それを所定回数繰
り返すようにして各ゾーン間の昇温速度の均一を図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】射出成形機の加熱装置の温度
制御方法であり、特には、加熱装置の温度を常温から設
定温度まで昇温するときの制御に関する。
【0002】
【従来の技術】従来は、加熱装置を複数のゾーンに分
け、各々のゾーンを独立の温調回路によって制御し、加
熱装置を常温から設定温度まで昇温するときには全ゾー
ン同時にゾーン毎の加熱容量を最大に与えて加熱するの
が一般的である。特開平5−77302では熱容量の小
さいゾーンほど加熱開始時点を遅らせるようにしてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に射出成形機の加
熱装置ではノズルのみが極端に熱容量が小さく、昇温時
間が最も短い。一方、加熱装置の他のゾーン例えば加熱
筒の各ゾーンでは熱容量はほとんど同じであるにもかか
わらず昇温時間には時間差が生じる。この理由は、加熱
筒中部ゾーンにおいては加熱筒前部ゾーンと加熱筒後部
ゾーンに挟まれているために昇温が速く、加熱筒後部ゾ
ーンにおいてはそれに隣接する原料供給部や加熱筒取付
部を冷却しているため昇温が遅い。そのため、加熱筒中
部ゾーンおよびノズルにおいては、設定温度からさらに
上昇するオーバーシュートが発生し、一般に最も昇温が
遅い加熱筒後部ゾーンが設定値に到達するまでの時間中
高温に晒されるので、加熱装置内に残留した溶融樹脂が
劣化しさらには分解または炭化することもあり、その後
の成形品にそれらが混入する成形不良を惹起する。な
お、前記特開平5−77302によっては、ノズルにお
ける問題は解決出来るが、加熱筒中部における問題は解
決出来ない。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、請求項1および
2に係る第一の発明では、何れかのゾーンの温度が該ゾ
ーンの温度設定値より所定温度低い制御開始温度に最初
に到達したことを検出したとき、該各ゾーンの温度設定
値と実測値との差を演算・記憶し、該差における最大値
で該差をそれぞれ除し所定値を乗じた係数を演算・記憶
し、該係数を該係数に対応するゾーンの出力電力率とし
て温度制御し、それを所要回数繰り返すようにしたので
ある。
【0005】また、請求項3および4に係る第二の発明
では、全出力昇温速度が最も遅いゾーンの昇温時間であ
る基準時間に他のゾーンの昇温時間を一致させるため、
該他のゾーンのヒータへの出力電力を各ゾーンの昇温時
間差を前記基準時間で除した目標昇温速度に応じて減ず
るようにし、ここで、出力電力を減ずる出力率は、各ゾ
ーン毎に予め求めた昇温速度と出力率との関係を示すデ
ータ表から求めるのである。
【0006】
【発明の実施の形態】図1に基づいて第一および第二の
発明の実施の形態を詳細に説明する。1は射出成形機の
加熱装置であり、原料樹脂を溶融した後それを金型に射
出充填するための装置である。加熱装置1は、加熱筒前
部3、加熱筒中部4および加熱筒後部5の各ゾーンより
なる加熱筒と、該加熱筒の前記各ゾーンをそれぞれ加熱
するバンドヒータ等のヒータ7、8、9と、加熱筒先端
に螺着したノズル2と、該ノズル2を加熱するノズルヒ
ータ6と、ノズル2、加熱筒前部3、加熱筒中部4およ
び加熱筒後部5の温度をそれぞれ検出するサーモカップ
ル等の温度検出器10、11、12、13よりなる。前
記加熱筒はその中心孔に図示しないスクリュを回転往復
動可能に嵌挿しており、加熱筒と協働して原料樹脂の可
塑化を行う。なお、加熱ゾーン数は、本実施例では四で
あるが、要求される加熱装置の大きさや温度制御精度に
応じて増減する。
【0007】14は前記ノズルヒータ6およびヒータ
7、8、9の電源である。15、16、17および18
は、前記それぞれのヒータの電力を出力部21からの出
力電力率の信号に基づいて調節する電力調整器であり、
電流を開閉する電磁開閉器やソリッドステートリレーも
しくは位相制御によって電圧を可変するSCR等よりな
る。
【0008】26は射出成形機の温度を制御する制御装
置であり、射出成形機の作動を制御する装置の一部また
はそれから独立した装置とする。制御装置26は、前記
出力部21の他に、前記温度検出器10、11、12、
13からの温度信号を取り込む入力部20と、キーボー
ド等の操作部23から入力した温度設定値や所定値さら
にはマイクロプロセッサであるMPU19で演算した演
算値等を記憶する記憶部22と、前記設定値や実測値等
を表示するCRTや液晶パネル等の表示部24と、前記
MPU19と前記入力部20、出力部21、記憶部2
2、操作部23および表示部24との間の信号を伝送す
るバス25とからなる。
【0009】まず本発明方法を適用しない従来の温度制
御の方法について説明する。操作部23で設定した各ゾ
ーンの温度設定値を記憶部22に格納し、入力部20か
ら入力される各ゾーンのそれぞれの温度検出器の実測値
と該設定値をMPU19によって比較演算し各ゾーン毎
に実測値が温度設定値に一致するようにPID制御等の
フィードバック制御を実行する。通常、温度設定値は摂
氏150度以上であるから、常温からの昇温では各ゾー
ンのヒータはその全熱量を出力すべく、射出成形機のシ
ーケンス制御部等からの加熱装置昇温の指令によりMP
U19は、出力部21から100%出力の信号を出し電
力調整器を操作して、ヒータに電源14の全電圧が連続
して印加されるようにする。実測値が設定値の所定値内
に到達するとヒータは設定値と実測値との差に応じて比
例的に出力電力が減少せしめられるような電力率で制御
される。それに加えて前記のPID制御により実測値は
設定値に殆ど等しくなるように制御されるのである。
【0010】このような状況の一例をグラフで図示した
のが図2であり、全ゾーンを同時に昇温開始して設定値
に到達するまでを実線で表している。Tn、Tf、T
c、およびTrは温度設定値であり、それぞれノズル
2、加熱筒前部3、加熱筒中部4、加熱筒後部5に対応
する。それらの温度設定値は、昇温後それぞれ温度検出
器10、11、12、13により検出された実測値にほ
ぼ等しくなる。ここで、ノズル2は熱容量が小さいの
で、Tnは加熱筒部分に較べて昇温が極めて速い。その
ため、昇温後、隣接する加熱筒前部3からの熱量の影響
によって設定温度より実測値が上昇するオーバーシュー
トを生じやすい。加熱筒前部3、加熱筒中部4、加熱筒
後部5は、それぞれほとんど同一の熱容量を有するが、
TcはTfとTrの熱伝導の影響を受けるので昇温速度
は速い。Trについては、加熱筒後部5が、冷却した原
料供給部や加熱筒取付部に隣接しておりそれらに熱量が
吸収されるため、昇温速度は遅い。
【0011】次に、第一の発明の昇温制御方法について
図3の流れ図に基づいて詳細に説明する。昇温開始は従
来と同様であり、射出成形機のシーケンス制御部等から
の加熱装置昇温の指令によりMPU19は、出力部21
から100%出力電力率の信号を出し電力調整器を操作
して、ヒータに電源14の全電圧が連続して印加される
ようにする(S1)。この制御中に、何れかのゾーンの
実測値が、それぞれの制御開始温度Ts1 に最初に到達
したかどうかを検出する(S2)。該制御開始温度Ts
1 は各ゾーンの温度設定値から所定値を減じたものであ
り、該所定値は全ゾーン同一の固定値かまたは、各ゾー
ン毎にその設定値の同率値としてもよい。Ts1 を検出
した時点tsにおける各ゾーンの設定値と実測値との差
Dを演算しそれを記憶部22に格納する(S3)。図2
の実施例では、ノズル温度が制御開始温度に最初に到達
しており、ノズル2、加熱筒前部3、加熱筒中部4、加
熱筒後部5のts時点での差Dは、それぞれ、Dn、D
f、Dc、Drである。ステップS4では、差Dの最大
値ですべてのゾーンの差Dをそれぞれ除した後、差Dの
最大値以外のゾーン値に所定値Kを乗じた値を係数とし
て演算し、記憶部22に格納する(S4)。そして、該
係数をそれぞれの係数に対応するゾーンの出力電力率と
なるように電力調整器15、16、17、18を制御す
る(S5)。図2の実施例では、Dfが最大であり、D
r、Dc、Dnの順に小さくなっている。したがって、
前記係数は加熱筒前部3に対しては1であって、100
%の電力をそのヒータに供給するが、加熱筒後部5、加
熱筒中部4、ノズル2の順に前記係数は小さくなり、そ
れに応じて供給電力は制限され、図2に破線で示すよう
に、それぞれの昇温速度は前記差Dに応じて減少して各
ゾーンの昇温時間が調整される。なお、所定値Kは、1
以外の係数の大きさを調整するための数値であり、加熱
装置の大きさや形状により適宜選定する。
【0012】上記の昇温温度制御は、何れかのゾーンの
実測値がそのゾーンの設定値に達したとき(S6)、本
昇温制御を終了し、各ゾーンの設定値に対する実測値と
の偏差に応じた出力電力率で制御する従来の制御に変換
される(S7)。ステップS6において、何れのゾーン
の実測値もそのゾーンの設定値に達していないときは、
前記制御開始温度Ts1 をそれより予め定めた値だけ高
いTs2 に変更する(S8)。そして、ステップS2に
戻り、上記制御を繰り返す。
【0013】次に、第二の発明の昇温制御方法について
図4の流れ図に基づいて詳細に説明する。ステップS11
では、予め出力部21から100%まで出力率が段階的
に変化する信号を出力して電力調整器を操作し、各出力
率を変数とした昇温速度を各ゾーン毎にサンプリングし
てデータ表として記憶部22に格納しておく。射出成形
機のシーケンス制御部等からの加熱装置昇温開始指令が
出ると(S12)、MPU19はステップS13からステッ
プS16までの演算を順次実行する。すなわち、各ゾーン
の設定温度と現在温度(実測値)との差である昇温温度
差を演算し、該昇温温度差をステップS11で求めた10
0%出力率の昇温速度で除して各ゾーンの100%出力
率での昇温時間を演算し、該各ゾーンの100%出力率
での昇温時間の内最大値を求めその値を基準時間とし、
前記昇温温度差を該基準時間で除して各ゾーンの設定温
度に昇温するまでの目標昇温速度を演算する。ステップ
S17では、該目標昇温速度をステップS11で求めたデー
タ表に照らして対応する各ゾーンにおける出力率を求め
た後、該出力率に応じた信号を出力部21から電力調整
器に出力して、昇温を開始する。その後、ステップS13
からステップS17までの処理を所定周期で繰り返し実行
する(S18)。上記の昇温温度制御は、何れかのゾーン
の実測値がそのゾーンの設定値に達したとき、本昇温制
御を終了し、各ゾーンの設定値に対する実測値との偏差
に応じた出力電力率で制御する従来の制御に変換され
る。
【0014】出力電力率の変更は次のように実行され
る。電力調整器が電磁開閉器やソリッドステートリレー
のように電流の開閉のみを行うものであるときは、出力
部21において電流のON時間とOFF時間との比率を
所定の周期内で変化させて行う。例えば、100%の出
力電力率のときは出力部21からは電力調整器を連続し
てONさせる信号を出し、50%の出力電力率のときは
電力調整器をON時間とOFF時間が同一となるように
周期的に開閉を繰り返すことにより制御する。電力調整
器がSCRのように、連続して出力電圧を変化させ得る
ような装置の場合には、出力部21からは例えば4〜2
0mAの制御信号を出力してヒータに与える電圧を調整
し指令された出力電力率となるように制御する。
【0015】
【発明の効果】本発明の昇温制御方法によれば、各ゾー
ンの温度が設定値に到達する時点をほぼ同時にすること
が可能であるため、昇温が速いゾーンにおける溶融樹脂
の高温での滞留が効果的に避けられると共に、昇温の速
いゾーン程その電力を制限するので、温度のオーバーシ
ュートを防止して、溶融樹脂の焼けや分解または炭化を
防止して、良好な成形品の連続成形が実現出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明(第一および第二)を実施する加熱装置
とそれを制御する制御装置の概要を示すブロック図であ
る。
【図2】従来の制御方法と、第一の発明の制御方法によ
る加熱装置の昇温状況を示すグラフである。
【図3】第一の発明の昇温制御方法を説明する流れ図で
ある。
【図4】第二の発明の昇温制御方法を説明する流れ図で
ある。
【符号の説明】
1 加熱装置 2 ノズル 3 加熱筒前部 4 加熱筒中部 5 加熱筒後部 6 ノズルヒータ 7、8、9 加熱筒ヒータ 10、11、12、13 温度検出器 14 電源 15、16、17、18 電力調整器 19 MPU 20 入力部 21 出力部 22 記憶部 23 操作部 24 表示部 25 バス 26 制御装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のゾーンに分けて同時に昇温する加
    熱装置の温度制御方法において、 何れかのゾーンの温度が該ゾーンの温度設定値より所定
    温度低い制御開始温度に最初に到達したことを検出した
    とき、該各ゾーンの温度設定値と実測値との差を演算・
    記憶し、該差における最大値で該差をそれぞれ除し所定
    値を乗じた係数を演算・記憶し、該係数を該係数に対応
    するゾーンの出力電力率とすることを特徴とする射出成
    形機の加熱装置の温度制御方法。
  2. 【請求項2】 請求項1における制御中に、前記制御開
    始温度より高い第二の制御開始温度に何れかのゾーンが
    最初に到達したとき、請求項1における制御を繰り返す
    ことを特徴とする射出成形機の加熱装置の温度制御方
    法。
  3. 【請求項3】 複数のゾーンに分けて同時に昇温する加
    熱装置の温度制御方法において、 全出力昇温速度が最も遅いゾーンの昇温時間である基準
    時間に他のゾーンの昇温時間を一致させるため、該他の
    ゾーンのヒータへの出力電力を各ゾーンの昇温時間差を
    前記基準時間で除した目標昇温速度に応じて減ずること
    を特徴とする射出成形機の加熱装置の温度制御方法。
  4. 【請求項4】 請求項3における出力電力を減ずる出力
    率は、各ゾーン毎に予め求めた昇温速度と出力率との関
    係を示すデータ表から求めることを特徴とする射出成形
    機の加熱装置の温度制御方法。
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Cited By (4)

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