JP3914936B2

JP3914936B2 - 射出成形機のホッパ下温調部の温度調整装置

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Publication number: JP3914936B2
Application number: JP2004097709A
Authority: JP
Inventors: 浩司千田; 秀樹小山
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: EP1488907A3; US20040258786A1; EP1488907A2; JP2005028868A; US7249940B2; CN1572464A; CN100346957C

Description

本発明は、射出成形機に関し、特にホッパ下温調部の温度調整装置に関する。

射出成形機においては、ホッパから加熱シリンダに成形材料の樹脂を投入し、加熱シリンダ内に配設されたスクリュの回転と加熱シリンダの外周に配設されたヒータによって、成形材料の樹脂を加熱し溶融させ、この溶融した樹脂を金型内に射出するものである。加熱された加熱シリンダ内に成形材料の樹脂を投入するものであるから、このホッパからの投入部で成形材料の樹脂が部分的に溶融し、連結してブリッジを形成して、樹脂の加熱シリンダ内への侵入を阻止するという不具合が生じる。この不具合をなくすために、従来、このホッパ下の部分をホッパ下温調部（ウォータージャケット）として、温度調節を行っている。

例えば、射出モータ用空冷機構のファンに対向してラジエータを配置し、ポンプによってホッパ下温調部とラジエータ間に冷却水を循環させて、ラジエータでファンによる冷風と熱交換して冷却水を冷却し、該冷却水でホッパ下温調部を冷却するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
また、加熱シリンダ内の温度を検出する温度センサと基部ブロック（ホッパ下温調部）の温度を検出する温度センサを設け、この２つの温度センサからの信号に基づいて、温度制御器が水温制御信号と水量制御信号を水供給装置の駆動装置に送出し、駆動装置は、この水温制御信号に基づいて冷温調器を駆動して、基部ブロック（ホッパ下温調部）、冷温調器、ポンプ間を循環する水の水温を調節すると共に、水量制御信号に基づいてポンプの送水量を制御するようにしたものも知られている（特許文献２参照）。

同様に、ホッパ下温調部と冷却媒体タンク間に冷却媒体を循環させるポンプを備え、さらに、冷却媒体冷却部やタンク内の冷却媒体を加熱するヒータを備え、冷却媒体の温度を検出してヒータをＯＮ／ＯＦＦ制御する温度制御部を備えた温度制御装置も知られている（特許文献３参照）。
また、熱交換機、冷媒加熱機、冷媒冷却機、温度検出器、冷媒循環用ポンプ、工業用水循環用ポンプ等を備える温度調節器を備えて、冷媒と工業用水とを熱交換機によって熱交換させて、冷媒を所定温度に制御して、シリンダフランジ（ホッパ下温調部）を制御する制御装置も知られている（特許文献４参照）。

特開昭６２−２８４７１５号公報特開２００１−１７９４１６号公報特開２００２−１３７２７１号公報特開２００２−１７２６６７号公報

ホッパ下温調部の温度調整装置としては、上述したように種々の装置が開発されているが、加熱器や冷却器を必要とした。また温度制御のために独自の制御装置を必要とするものである。例えば特許文献１に記載された発明は、温度制御は行われておらず、特許文献２に記載された発明は、冷却媒体冷却部やヒータを必要とし、かつ、温度制御するために独自の温度制御部を必要とするものである。同様に、特許文献３，４等に記載された発明においても、冷媒を加熱及び冷却する手段及びこれらを制御する制御装置を備えるものであり、高価なものとなっている。
そこで、本発明の目的は、安価なホッパ下温調部の温度調整装置を提供することにある。

本願請求項１に係わる発明は、冷却媒体を冷却するためのモータに付設されたファンと、該ファンに対向するラジエータと、冷却媒体を貯溜するタンクと、冷却媒体を循環させるポンプと、ホッパ下温調部の温度を検出する温度センサとを有し、前記ポンプによりタンク内の冷却媒体をラジエータ内部とホッパ下温調部に循環させ、前記温度センサで検出した温度をフィードバックし、ホッパ下温調部の温度が設定温度になるように射出成形機の制御装置により制御するホッパ下温調部の温度調整装置において、前記冷却媒体を、ホッパ下温調部を通り循環させるか又はバイパス回路を通って循環させるように循環路を切り換える弁を備え、前記制御装置は射出成形機の電源がＯＮの状態でかつ射出成形機の加熱シリンダのヒータ制御がＯＮのときに、前記温度センサで検出した温度をフィードバックし、ホッパ下温調部の温度が設定温度になるように射出成形機の制御装置により冷却媒体の循環路を制御するものである。

また、請求項２に係わる発明は、さらに、前記冷却媒体減などの異常発生により射出成形機の運転をアラーム停止させ、アラームメッセージを表示するようにもした。

本発明においては、ホッパ下温調部に冷却媒体を循環させ、かつ、ホッパ下温調部の温度を検出して、該検出温度が設定温度となるように冷却媒体の温度を制御するようにした。しかも、ファンにより冷却媒体の温度制御を行い、このファンの制御は射出成形機の制御装置によって行うようにしたので、安価にホッパ下温調部の温度調整装置を構成することができる。

また、射出成形機の制御装置によって、ホッパ下温調部の温度調整装置の制御も行うものであるから、射出成形機の電源がＯＮの状態でかつ射出成形機の加熱シリンダのヒータ制御がＯＮのときにホッパ下温調部の温度調整装置の制御を可能にすることができ、安全性、保安性が保たれる。また、媒体減などの異常が発生したらアラームを出して射出成形機を停止するようにしたので、安全に射出成形機を稼働させることができる。

図１は本発明の第１の実施形態の概要説明図である。
射出成形機の射出ユニットの基部１には、加熱シリンダ２が取り付けられており、該加熱シリンダ２の先端にはノズル３が設けられている。該加熱シリンダ２内には射出スクリュ４が挿入されている。加熱シリンダ２が取り付けられた基部１側には、成形材料の樹脂を加熱シリンダ２内に投入するホッパ６を備えたホッパ下温調部（ウォータージャケット）５を備える。また、加熱シリンダ２及びノズル３の外周にはヒータ７が配設されており、ホッパ６から投入された成形材料は射出スクリュ４の回転とヒータ７による加熱により溶融され、この溶融された成形材料は、射出スクリュ４の軸方向への移動により図示しない金型内に射出され、成形が行われる。

ホッパ下温調部５には、冷却媒体通路を構成する冷却用穴９が設けられ、冷却媒体通路を構成する管１０を介して供給される冷却媒体によって冷却されるようになっている。また、このホッパ下温調部５には、該ホッパ下温調部５の温度を検出する温度センサ８が設けられている。

冷却媒体通路を形成する管１０は、温度調整装置本体２０に接続されている。温度調整装置本体２０は、冷却媒体用のタンク２１、ポンプ２２、ラジエータ２３、モータ２５で駆動されるファン２４とで構成され、ラジエータ２３はファン２４と対向している。ポンプ２２が駆動されることによって、冷却媒体用のタンク２１内の冷却媒体はラジエータ２３を通り、ファン２４からの冷風によって冷却され、管１０を介してホッパ下温調部５の冷却用穴９に導入され、該冷却用穴９を通る過程でホッパ下温調部５を冷却し、管１０を通って冷却媒体用のタンク２１に戻される。このように冷却媒体が循環して、ヒータ７等によって熱せられるホッパ下温調部５を冷却して該ホッパ下温調部５の温度を制御する。また、タンク２１内には冷却媒体の量を検出する液面センサ２６が設けられている。
なお、冷却媒体の循環経路に流量調整弁などを設けて冷却媒体の流量をも調整できるようにしてもよい。また、冷却媒体は、防錆性などを備えた冷却液を用いるが、通常の市井水、工業用水などを用いることもできる。

本発明のホッパ下温調部を温度制御する温度調整装置は、この温度調整装置本体２０と温度センサ８及び温度調整装置本体２０を制御する制御装置３０で構成されているが、この制御装置３０が射出成形機を制御する制御装置で構成されている点に特徴を有する。制御装置３０には、ホッパ下温調部５に設けた温度センサ８の出力信号が入力されており、この温度センサ８で検出されるホッパ下温調部５の検出温度によって、制御装置３０は、ファン２４を駆動するモータ２５をＯＮ／ＯＦＦ制御して循環する冷却媒体の温度を制御して、最終的には、ホッパ下温調部５の温度を目標温度になるようにフィードバック制御するものである。

図２、図３は、本発明の第１の実施形態における動作フローチャートである。
射出成形機に電源が投入されると（ステップＡ１）、射出成形機に異常がないか検査され（ステップＡ２）、異常が発見されれば、射出成形機の電源をオフにして射出成形機の異常を解除する作業がなされる（ステップＡ３）。検出された異常の解除処理がなされ、再び電源が投入され、再度異常の有無が検査される。以下異常が発見されれば、上述した動作が繰り返し実行される。

そして異常が検出されなければ、ヒータ７がＯＮとされ加熱シリンダ２及びノズル３は加熱される（ステップＡ４）。また、ヒータ回路の異常の有無も検出され（ステップＡ５）、異常が検出されると、ヒータ制御をＯＦＦとしてヒータ回路の異常の除去作業がなされる（ステップＡ６）。以下、ステップＡ４、Ａ５、Ａ６の処理がヒータ回路の異常が検出されなくなるまで実施される。

ヒータ回路の異常が検出されなかったとき、温度調整装置の制御を可能とする（ステップＡ７）。手動により温度調整装置をＯＮ／ＯＦＦさせ、ポンプ２２等を駆動するようにしてもよく、また、加熱シリンダ２の温度を検出し、該温度が所定温度に達したとき、または、ヒータ７に電源を投入し、所定時間経過したときに自動的に温度調整装置を動作させるようにしてもよい。

温度調整装置の動作を開始させた後、まず、温度調整装置に設けられた各種センサ等からの信号に基づいて、温度調整装置に異常がないか判別される（ステップＡ８）。例えば、タンク２１内の冷却媒体の量を検出するセンサ２６から冷却媒体減の信号が検出されていないか等、各種センサからの信号に基づいて、異常か否かを検出する。異常が検出されると、制御装置３０に設けられた表示器等にアラームメッセージ等を表示し、温度調整装置の異常を知らせると共に、射出成形機の運転を停止する（ステップＡ９）。作業員は、このアラーム表示に基づいて、温度調整装置の異常の解除処理を行い（ステップＡ１０）、アラームを解除する（ステップＡ１１）。以下、温度調整装置の異常が検出されなくなるまで、ステップＡ８〜Ａ１１の処理を繰り返し実行し、異常が検出されなくなると、温度調整装置本体２０のポンプ２２、及びファン２４を駆動するモータ２５を駆動する（ステップＡ１２）。ポンプ２２の駆動により、冷却媒体は、タンク２１からラジエータ２３、管１０を通りホッパ下温調部５の冷却用穴９内を通り、管１０を介してタンク２１に戻り、循環経路を循環することになる。

そして、射出成形機の運転終了指令が入力されたか判断し（ステップＡ１３）、入力されていなければ、前述と同様に、温度調整装置の異常の有無を調べ（ステップＡ１４）、異常がなければ、ステップＡ２０に進んで、温度センサ８からホッパ下温調部５の温度Ｔを読み取り、該温度Ｔと設定温度ＴＳを比較し、検出温度Ｔが設定温度ＴＳより小さければ、モータ２５の駆動を停止させてファン２４の回転を停止させ（ステップＡ２２）、検出温度Ｔが設定温度ＴＳ以上であれば、モータ２５を駆動しファン２４を回転させ（ステップＡ２３）、ステップＡ１３に戻る。以下、運転終了指令が入力されるまで、かつ、温度調整装置の異常が検出されない限り、制御装置３０は、ステップＡ１３、Ａ２０、Ａ２１、Ａ２２またはＡ２３の処理を繰り返し実行する。
ファンを駆動するモータは検出温度Ｔと設定温度ＴＳの大小によりＯＮ／ＯＦＦ制御するが、設定温度ＴＳと検出温度Ｔの偏差からＰＩＤコントロールによりファンを駆動するモータがＯＮする時間を細かく制御するようにしても良い。また、ＰＩＤコントロールによりモータの回転速度を制御してもよい。

加熱シリンダ２の外周に設けられたヒータ７等によって、ホッパ下温調部５の温度Ｔが上昇するが、このホッパ下温調部５の温度Ｔを温度センサ８によって検出し、この検出温度Ｔが設定温度ＴＳ以上になると、ファン２４を回転させて循環する冷却媒体をラジエータ２３で冷却し、ホッパ下温調部５をこの冷却媒体で冷却する。これによって、ホッパ下温調部５の温度はフィードバック制御されることになる。

また、ステップＡ１４で、温度調整装置の異常が検出された場合には、ポンプ２２、ファンを駆動するモータ２５を停止し、制御装置３０の表示器等にアラームを表示する（ステップＡ１５，Ａ１６）。そして、この温度調整装置の異常に対する解除処理がなされ（ステップＡ１７）、アラーム表示を解除し、温度調整装置本体２０のポンプ２２を駆動して再び温度調整装置本体２０を稼働させ（ステップＡ１８，Ａ１９）、ステップＡ２０に移行する。

また、運転終了の指令が入力されると、温度調整装置の制御をＯＦＦにして、ポンプ２２及びモータ２５の駆動を停止する（ステップＡ２４）。また、ヒータ７の制御を停止し（ステップＡ２５）、射出成形機の電源をＯＦＦとして成形動作を終了する（ステップＡ２６）。

図４は、本発明の第２の実施形態の概要説明図である。
この第２の実施形態は第１の実施形態と比較し、温度調整装置本体２０に電磁弁２７，２８とバイパス回路２９が設けられている点、及び、ラジエータ２３が温度調整装置本体２０の冷却媒体の戻り側に設けられている点で第１の実施形態と相違するのみで、他は同一である。すなわち、ホッパ下温調部５への冷却媒体を供給する循環路を開閉する電磁弁２７と、冷却媒体をバイパス回路２９を通って循環させる循環路に切り換える電磁弁２８を備える。また、ホッパ下温調部５を通過した冷却媒体、又はバイパス回路２９を通過した冷却媒体は、ラジエータ２３を介してタンク２１に戻るように構成されている。他の構成は第１の実施形態と同一である。

電磁弁２７を開、電磁弁２８を閉とすると、ポンプ２２によりタンク２１から取り出された冷却媒体は該電磁弁２７、管１０を介してホッパ下温調部５の冷却用穴９に導入され、該冷却用穴９を通る過程でホッパ下温調部５を冷却し、管１０を通って、ラジエータ２３に戻され、ここで、ファン２４からの冷風によって冷却されてタンク２１に戻される。冷却媒体は、ポンプ２１、電磁弁２７、ホッパ下温調部５、ラジエータ２３、タンク２１の循環路を循環することになる。また、電磁弁２７を閉、電磁弁２８を開とすると、ポンプ２２によりタンク２１から取り出された冷却媒体は該電磁弁２８、バイパス回路２９、ラジエータ２３、タンク２１の循環路を循環することになる。

なお、第１の実施形態と同様にラジエータ２１を冷却媒体の戻り側ではなく、供給側に設けてもよいものである。すなわち、ポンプ２１から吐出される冷却媒体をラジエータ２３に導き、ファン２４で冷却し、この冷却媒体を電磁弁２７を介してホッパ下温調部５、又は電磁弁２８を介してバイパス回路２９に導き、タンク２１に戻る循環路にしてもよいものである。さらに、この第２の実施形態では電磁弁２７を、図４に示すように、この温度調整装置本体２０の冷却媒体の出口側（供給側）に設けたが、図４において破線で示した符号２７’で示すように、冷却媒体の戻り側の位置に設けてもよい。

図５は、この第２の実施形態の動作フローチャートの要部である。
この第２の実施形態の動作は、第１の実施形態の図２、図３に示した動作フローチャートのステップＡ２０までは同一の動作をするものである。すなわち、図２に示した動作処理をこの第２の実施形態も行うものであり、ステップＡ１２の後、図５のステップＡ１３に移行するが、該ステップＡ１３以降のステップＡ１４からステップＡ２１及びステップＡ２４からステップＡ２６までの処理は第１の実施形態と同一である。この第２の実施形態では、ステップＡ２１で、温度センサ８で検出されたホッパ下温調部５の温度Ｔと設定温度ＴＳを比較し、検出温度Ｔが設定温度ＴＳより小さければ、制御装置３０はバイパス回路２９の電磁弁２８を開、ホッパ下温調部側電磁弁２７を閉とし、冷却媒体をパイパス回路を介して循環させるように切り換え（ステップＢ１）、ステップＡ１３に戻る。一方、検出温度Ｔが設定温度ＴＳ以上であれば、ホッパ下温調部側電磁弁２７を開、バイパス回路２９の電磁弁２８を閉として、冷却媒体をホッパ下温調部５を通って循環するように切り換え（ステップＢ２）、ステップＡ１３に戻る。以下、運転終了指令が入力されるまで、かつ、温度調整装置の異常が検出されない限り、制御装置３０は、ステップＡ１３〜Ａ２１、ステップＢ１又はステップＢ２の処理を繰り返し実行する。

このステップＢ１、Ｂ２の処理が第１実施形態におけるファンの回転、停止の処理のステップＡ２２、Ａ２３と相違するものであり、他の処理は第１の実施形態と同一である。

第１の実施形態の説明と重なるが、第２の実施形態を全体を簡単に説明すると、射出成形機に電源が投入されると、射出成形機に異常がないか検査され、異常が発見されれば、射出成形機の電源をオフにして射出成形機の異常を解除し（ステップＡ１，Ａ２，Ａ３）、異常が検出されなければ、ヒータ７がＯＮとされ加熱シリンダ２及びノズル３は加熱し、ヒータ回路の異常が検出されると、ヒータ制御をＯＦＦとしてヒータ回路の異常の除去作業を行い（ステップＡ４，Ａ５，Ａ６）。ヒータ回路の異常も検出されなければ、温度調整装置の制御を可能とし、温度調整装置の動作を開始させた後（ステップＡ７）、温度調整装置に異常がないか、温度調整装置に設けられた各種センサ等からの信号に基づいて判別する（ステップＡ８）。例えば、タンク２１内の冷却媒体の量を検出するセンサ２６から冷却媒体減の信号が検出されていないか等、各種センサからの信号に基づいて、異常か否かを検出する。異常が検出されると、制御装置３０に設けられた表示器等にアラームメッセージ等を表示し、温度調整装置の異常を知らせると共に、射出成形機の運転を停止し、作業員は、このアラーム表示に基づいて、温度調整装置の異常の解除処理を行い、アラームを解除する（ステップＡ９〜Ａ１１）。異常が検出されなくなると、温度調整装置本体２０のポンプ２２、及びファン２４を駆動するモータ２５を駆動しする（ステップＡ１２）。ポンプ２２の駆動により、冷却媒体は、タンク２１、ポンプ２２、電磁弁２８、バイパス回路２９、ラジエータ２３、タンク２１と循環する。なお、制御装置に電源が投入されたときは初期設定で、電磁弁２７は閉、電磁弁２８は開の状態に制御される。

そして、射出成形機の運転終了指令が入力されたか判断し（ステップＡ１３）、入力されていなければ、前述と同様に、温度調整装置の異常の有無を調べ（ステップＡ１４）、異常がなければ、ステップＡ２０に進んで、温度センサ８からホッパ下温調部５の温度Ｔを読み取り、該温度Ｔと設定温度ＴＳを比較し、この比較結果により前述したステップＢ１又はステップＢ２の電磁弁２７、２８の開閉動作を行いステップＡ１３に戻る。以下、ステップＡ１３〜Ａ２１、ステップＢ１又はステップＢ２の動作処理を繰り返し、温度センサ８で検出されるホッパ下温調部５の温度Ｔが設定温度ＴＳ以上になると、電磁弁２７開、電磁弁２８閉により、冷却媒体をホッパ下温調部５を通る循環路に切り換えてホッパ下温調部５を冷却する。検出温度Ｔが設定温度ＴＳより低下すると、電磁弁２７閉、電磁弁２８開により、冷却媒体は、バイパス回路２９を通って、ホッパ下温調部５を通ることはない。これによってホッパ下温調部５の温度はフィードバック制御されることになる。
電磁弁２７、２８の開閉動作は検出温度Ｔと設定温度Ｔｓの大小により制御するが、設定温度Ｔｓと検出温度Ｔの偏差からＰＩＤコントロールにより電磁弁の開閉動作を細かく制御するようにしてもよい。

なお、ステップＡ１４で、温度調整装置の異常が検出された場合には、ポンプ２２、ファンを駆動するモータ２５を停止し、制御装置３０の表示器等にアラームを表示し、この温度調整装置の異常に対する解除処理がなされると（ステップＡ１５、Ａ１６、Ａ１７）、アラーム表示を解除し、温度調整装置本体２０のポンプ２２を駆動して再び温度調整装置本体２０を稼働させ（ステップＡ１８，Ａ１９）、ステップＡ２０に移行する。

この第２の実施形態では制御装置３０で制御される電磁弁２７、２８によって冷却媒体の循環路を切り換えるようにしたが、この電磁弁２７、２８に代えて、切り換え弁を設け、制御装置３０からの信号に基づいて、切り換え弁を切り換えて冷却媒体の循環路を切り換えるようにしてもよいものである。

本発明の第１の実施形態の概要説明図である。同第１の実施形態における動作フローチャートである。同動作フローチャートの続きである。本発明の第２の実施形態の概要説明図である。同第２の実施形態における動作フローチャートである。

符号の説明

１射出ユニットの基部
２加熱シリンダ
３ノズル
４射出スクリュ
５ホッパ下温調部
６ホッパ
７ヒータ
８温度センサ
９冷却用穴
１０管
２０ホッパ下温調部の温度調整装置本体
２１冷却媒体用のタンク
２２ポンプ
２３ラジエータ
２４ファン
２５モータ
２６液面センサ
２７，２８電磁弁
２９バイパス回路
３０制御装置

Claims

冷却媒体を冷却するためのモータに付設されたファンと、該ファンに対向するラジエータと、冷却媒体を貯溜するタンクと、冷却媒体を循環させるポンプと、ホッパ下温調部の温度を検出する温度センサとを有し、前記ポンプによりタンク内の冷却媒体をラジエータ内部とホッパ下温調部に循環させ、前記温度センサで検出した温度をフィードバックし、ホッパ下温調部の温度が設定温度になるように射出成形機の制御装置により制御するホッパ下温調部の温度調整装置において、前記冷却媒体を、ホッパ下温調部を通り循環させるか又はバイパス回路を通って循環させるように循環路を切り換える弁を備え、前記制御装置は射出成形機の電源がＯＮの状態でかつ射出成形機の加熱シリンダのヒータ制御がＯＮのときに、前記温度センサで検出した温度をフィードバックし、ホッパ下温調部の温度が設定温度になるように射出成形機の制御装置により冷却媒体の循環路を制御することを特徴とする射出成形機のホッパ下温調部の温度調整装置。
前記冷却媒体減などの異常発生により射出成形機の運転をアラーム停止させ、アラームメッセージを表示する請求項１に記載の射出成形機のホッパ下温調部の温度調整装置。