CN111037989B - 热压装置及热压装置的温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供在具备多张通过热媒进行温度控制的热板的热压装置及热压装置的温度控制方法，温度控制时的响应性或稳定性优异。在具备多张通过热媒进行温度控制的热板(16)的热压装置(11)中，具备：检测热媒供给装置(13)的热媒供给管路(36)或从热媒供给装置(13)连接于冲压装置(12)的管路(24)的热媒的温度的温度传感器(37)；检测冲压装置(12)的热板(16)的温度或热媒的温度的温度传感器(19、25、28)；以及使用各上述温度传感器(19、25、28、37)的检测值进行热板(16)的温度控制的控制装置(20)。

Description

热压装置及热压装置的温度控制方法

技术领域

本发明涉及具备多张通过热媒进行温度控制的热板的热压装置及热压装置的温度控制方法。

背景技术

以往，作为具备多张通过热媒进行温度控制的热板的热压装置，已知有专利文献1、专利文献2记载的技术。专利文献1是具备通过热媒进行温度控制的热板和将载置于热板上的被加工物压紧的压紧装置的热压机的温度控制方法，检测向各热板分配、供给的入口歧管内的热媒、从各热板排出并收集的出口歧管内的热媒、以及热板中的任意两个的温度，根据温度设定模式的工序切换选择上述两个温度，以使选择的温度值与温度设定模式一致的方式进行反馈控制。另外，专利文献2是在泵与多级冲压装置之间的热媒体的通路安装有温度传感器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3785352号公报（权利要求1、图1）

专利文献2：日本特公平3－67480号公报（权利要求1、第1图）

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在上述专利文献的热压热媒供给装置的温度控制时，有时不能根据从热媒供给装置连接于冲压装置的管路的内部的热媒的温度灵敏地进行冲压装置的热板的温度控制。并且，该问题在热媒供给装置和冲压装置分离，上述管路的距离长且管路内的热媒量多的情况下更显著。

因此，本发明的目的在于提供热压装置及热压装置的控制方法，其温度控制时的响应性或安定性优异，其中，上述热压装置具备多张通过热媒进行温度控制的热板。

用于解决课题的方案

本发明的方案1记载的热压装置具备多张通过热媒进行温度控制的热板，上述热压装置的特征在于，具备：检测热媒供给装置的热媒供给管路或从热媒供给装置连接于冲压装置的管路的热媒的温度的第一温度传感器；检测冲压装置的热板的温度或热媒的温度的第二～第四温度传感器；以及使用各上述温度传感器的检测值进行热板的温度控制的控制装置。

本发明的方案2根据方案1所述的热压装置，其特征在于，在上述热媒供给管路的泵的上游侧或下流侧具备上述第一温度传感器，检测进行了温度控制且输送给冲压装置的热媒的温度。

本发明的方案3记载的热压装置的温度控制方法中，上述热压装置具备多张通过热媒进行温度控制的热板，上述热压装置的温度控制方法的特征在于，具备如下步骤：使用第一温度传感器检测热媒供给装置或从热媒供给装置连接于冲压装置的管路的输送给冲压装置的热媒的温度；以及使用第二～第四温度传感器检测冲压装置的热板的温度或热媒的温度，使用各上述温度传感器的检测值进行热板的温度控制。

本发明的方案4根据方案3所述的热压装置的温度控制方法，其特征在于，在冲压装置中，检测热媒的温度的上述第二～第四温度传感器至少设于排出侧歧管，不使用设于供给侧歧管的上述第二温度传感器而进行热板的温度控制。

发明的效果

本发明的热压装置具备多张通过热媒进行温度控制的热板，且具备检测热媒供给装置的热媒供给管路或从热媒供给装置连接于冲压装置的管路的热媒的温度的温度传感器、检测冲压装置的热板的温度或热媒的温度的温度传感器、以及使用上述各温度传感器的检测值进行热板的温度控制的控制装置，因此温度控制时的响应性或稳定性优异。

附图说明

图1是本实施方式的热压装置的概略说明图。

图2是表示本实施方式的热压装置的热板的温度控制的图。

图3是表示本实施方式的热压装置的控制装置的设定画面的图。

图中：

11—热压装置，12—冲压装置，13—热媒供给装置，16—热板，19、25、28、37—温度传感器，20—控制装置，21—供给侧歧管，22—排出侧歧管，23、24、24a、26、27—管路，31—第一温度控制阀，32—第二温度控制阀，33—第一泵，34—第二泵，36—热媒供给管路。

具体实施方式

使用图1说明本发明的具备多张通过热媒进行温度控制的热板16的热压装置11。热压装置11具备冲压装置12和热媒供给装置13。本发明中，热压装置11是指包括冲压装置12和热媒供给装置13、或者使它们工作的控制装置20等的整个***。

冲压装置12在上固定板14与下可动板15之间配置有多个作为被加热部的热板16。而且，在下可动板15的下侧固定有利用液压结构工作的压紧用缸筒17的压头17a，通过使压头17a升降，固定于下可动板15的热板16可升降。而且，随着热板16的进一步上升，中间的热板16也可以朝向固定于上固定板14的热板16上升。冲压装置12可以收纳于腔室18内且在真空状态下进行冲压成形，但也可以不具备腔室。

热板16是上下表面平坦的板体，且在内部形成有使热媒油流通的热媒通路。而且，在各热板16的主体的金属部分具备检测热板16的温度的温度传感器19（热电偶），上述温度传感器19连接于控制装置20。图1中省略性地仅在一张热板16记载了温度传感器19，但在全部热板16均安装有温度传感器19。冲压装置12的热板16的张数只要是多张就不受限定，温度传感器19也可以不安装在全部的热板16上。或者，也可以在热板16的主体的金属部分和热媒流路内双方，或者仅在热媒流路内安装温度传感器19。

另外，冲压装置12设有向各热板16分配并供给热媒的供给侧歧管21和汇集从各热板16排出的热媒的排出侧歧管22。在供给侧歧管21与各热板16之间分别连接有管路23。另外，在供给侧歧管21连接有从后述的热媒供给装置13连接于冲压装置12的管路24（供给侧管路）。另外，在供给侧歧管21的内部安装有检测热媒的温度的温度传感器25（热电偶），上述温度传感器25连接于控制装置20。

另外，在排出侧歧管22与各热板16之间分别连接有管路26。另外，在排出侧歧管22连接有从冲压装置12连接于热媒供给装置13的管路27（排出侧管路）。另外，在排出侧歧管22的内部安装有检测热媒的温度的温度传感器28（热电偶），上述温度传感器28连接于控制装置20。此外，本发明中，对于冲压装置12侧的温度检测，也可以取消或不使用供给侧歧管21的温度传感器25，而使用热板16的温度传感器19和排出侧歧管22的温度传感器28来进行控制。另外，对于冲压装置12侧的温度检测，也可以取消或不使用供给侧歧管21的温度传感器25和排出侧歧管22的温度传感器28，而仅使用热板16的温度传感器19来进行控制。

接下来，对热媒供给装置13的概略进行说明。热媒供给装置13具备加热热媒油的锅炉29（或基于电加热器的加热装置）和利用冷却水冷却热媒油的冷却器30。另外，热媒供给装置13具备为了控制热媒油的温度而控制热媒油的分配量的第一温度控制阀31、第二温度控制阀32（三通阀）和第一泵33、第二泵34。

更详细而言，热媒供给装置13在来自冲压装置12的连接于热媒供给装置13的排出侧的管路27的延长部分具备第一温度控制阀31，可以控制向主管路35和冷却器30的热媒油的供给量。另外，在锅炉29连接有循环管路42，在循环管路42设有循环用的第一泵33和第二温度控制阀32。而且，通过第二温度控制阀32，能够控制从循环管路42向上述主管路35分配的加热后的热媒油的供给量。在主管路35的下游侧，从冷却器30供给的冷却后的热媒油和从锅炉29供给的加热后的热媒油合流。然后，在升温工序和加热保持工序时，从冲压装置12返回的热媒油和从锅炉29供给的热媒油混合，生成下次向冲压装置12输送的进行了温度控制的热媒油。另外，在降温工序中，从冲压装置12返回的热媒油和从冷却器30供给的热媒油混合，生成下次向冲压装置12输送的进行了温度控制的热媒油。

因此，将主管路35中的在任意的工序都输送下次的向冲压装置12输送的进行了温度控制的热媒油的部分称为热媒供给装置13的进行了温度控制的热媒油的热媒供给管路36。在热媒供给管路36设有用于将上述热媒油送出至冲压装置12的供给用的第二泵34。此外，在图1中，进行了温度控制的热媒油的热媒供给管路36的部分用两条线记载，以便容易辨别。本实施方式中，在热媒供给管路36的部分设有温度传感器37（热电偶）。温度传感器37用于检测向冲压装置12输送的进行了温度控制的热媒油的温度，进行热板16的温度控制。本实施方式中，在供给用的第二泵34的下游侧具备温度传感器37。但是，温度传感器37也可以设于供给用的第二泵34的上游侧的热媒供给管路36。

此外，热媒供给装置13还具备热媒油的膨胀箱等，但在此省略说明。另外，热媒供给装置13不限定于上述的形态。例如，锅炉29、冷却器30、第一温度控制阀31、第二温度控制阀32的配置形态可以与上述不同而更简洁，该情况下，温度控制阀可以为一个。另外，也可以在比热媒油的供给用的第二泵34靠下游侧的热媒供给管路36设置温度控制阀、分支管路来进行热媒油的温度控制。但是，该情况下，需要在比上述温度控制阀等靠下游侧设置温度传感器37。进一步地，第一温度控制阀31、第二温度控制阀32不限定于三通阀，也可以组合流量控制阀、开闭阀。另外，加热热媒的加热器也可以设于热板16内。该情况下，在具备冷却器和泵的热媒供给装置的侧，进行向冲压装置的热板供给的热媒油的温度的最终调整，在热媒供给通路安装温度传感器。

另外，对于上述温度传感器37，也可以不设于热媒供给装置13的内部，而是设于从热媒供给装置13连接于冲压装置12的管路24。该情况下，尤其在热压装置11的管路24的长度较长的情况下，优选在热媒供给装置13附近（图1中用两条线记载的24a的部分）设置温度传感器。更详细而言，在管路24设置温度传感器37时，作为一例，优选在从热媒供给装置13到热压装置12，相对于管路24的全长在热媒供给装置13侧的1/5以内设置温度传感器37。这是因为，优选从热媒供给装置13向冲压装置12输送的热媒油尽可能在未经过时间或温度未变化的期间进行测定。

本实施方式中，在布局的关系上，冲压装置12和热媒供给装置13分离，从上述热媒供给装置13连接于冲压装置12的管路24（供给侧管路）为5m以上的长度。此外，也有时冲压装置12和热媒供给装置13设置于不同的建筑物，该情况下，管路的长度有时为20m以上。但是，若两者的距离过于分离，则不仅配管工事的成本增高，而且在热效率方面也不利，因此，作为一例，优选设为50m以内。该情况下，从冲压装置12向热媒供给装置13的排出侧的管路27也需要为大致相同的长度。这些管路24、27中的至少供给侧的管路24优选通过隔热材料进行隔热。

接下来，对进行热压装置11的热板16的温度控制等的控制装置20进行说明。本发明中，控制装置20使用温度传感器37的检测值和各个温度传感器19、25、28的检测值进行热板16的温度控制，该温度传感器37检测热媒供给装置13的热媒供给管路36或从热媒供给装置13连接于冲压装置12的管路24的热媒的温度，温度传感器19、25、28检测冲压装置12的热板16的温度或热媒的温度。功能性地，控制装置20具备输入部38、输出部39、运算部40、存储部41等。

控制装置20的输入部38连接于温度传感器37、温度传感器25、温度传感器19以及温度传感器28，温度传感器37检测热媒供给装置13的热媒供给管路36的热媒油的温度，温度传感器25检测冲压装置12的供给侧歧管21内的热媒油的温度，温度传感器19检测热板16的温度，温度传感器28检测排出侧歧管22内的热媒油的温度。另外，控制装置20的输出部39连接于热媒供给装置13的第一温度控制阀31、第二温度控制阀32，进行第一温度控制阀31、第二温度控制阀32（三通阀）的开度的控制。另外，运算部40包括CPU等，连接于输入部38、输出部39、存储部41，进行基于后述的PID控制的热板16的温度控制。另外，存储部包括存储器，保存伴随热压装置11的温度控制的成形条件、实测值等。

此外，控制装置20可以将一个控制装置设置于冲压装置12及热媒供给装置13的任一个，或者可以与上述装置12、13独立设置。另外，控制装置20也可以分散功能地设于冲压装置12、热媒供给装置13、以及除此之外的场所的任一个，整体进行热压装置11的温度控制。

接下来，对本实施方式的热压装置11的温度控制方法进行说明。本发明中，最终的控制对象物是冲压装置12的热板16的温度，但是为了将上述热板16的温度以成为预先设定的温度的方式进行控制，控制从热媒供给装置13送出的热媒油的温度。更具体而言，如上述地，在升温工序和加热保持工序时，从冲压装置12返回的热媒油和从锅炉29供给的热媒油混合，生成下次向冲压装置12输送的进行了温度控制的热媒油。而且，检测向冲压装置12输送的热媒供给通路36的温度传感器37的温度，进行加权，以成为预先设定的升温及温度保持模式的方式用于热板16的升温控制及温度保持控制。另外，在降温工序中，从冲压装置12返回的热媒油和从冷却器30供给的热媒油混合，生成下次向冲压装置12输送的进行了温度控制的热媒油。然后，检测向冲压装置12输送的热媒供给通路36的温度传感器37的温度，进行加权，以成为预先设定的降温模式的方式用于热板16的降温控制。但是，即使在升温工序、加热保持工序中，为了防止超调量，也可以添加来自冷却器30的热媒油，在降温工序中，同样也可以添加来自锅炉29的热媒油。

热压装置11的由上述升温工序、上述保持工序、上述降温工序构成的一个循环的成形时间根据成形品而不同，并非限定，但作为一例，为几分钟到几小时。在上述升温工序、上述加热保持工序、上述降温工序中，也可以都将温度变更两阶以上来进行温度控制。

热压装置11的温度控制一般通过PID控制进行。如表3示出的一例那样，分别由四个温度传感器19、25、28、37检测的温度以成为最适于各工序或每一温度带的比率的方式加权而用于控制。另外，在升温工序、加热保持工序、降温工序中，分别对每一温度带决定P控制（比例控制）的相对于设定温度的百分比%、I控制（时间积分控制）的时间（秒）、D控制（微分控制）的时间（秒）的控制常数，实现响应的稳定性和敏捷性的兼顾。此外，对于PID控制，也可以是基于自调整或进行了自调整的控制。

特别地，作为本实施方式的特性，从热媒供给装置13连接于冲压装置12的管路24的长度较长，管路24内部的热媒的容量也多。因此，对于如专利文献1那样仅检测冲压装置侧的热媒的温度来控制热媒供给装置的温度控制阀，响应性差。因此，如表3中记载为“热媒供给装置出口（%）”那样，将热媒供给装置13的供给用的第二泵34的下游侧的热媒油的温度添加到用于温度控制的检测值。此外，如上述地，也可以取代上述，而检测连接于冲压装置12的管路24的热媒供给装置13附近的热媒油来进行控制。

由此，相比如专利文献1那样仅检测冲压装置的热板的温度或供给侧歧管内及排出侧歧管内的热媒油的温度来控制热媒供给装置的温度控制阀（三通阀）的情况，本发明能够减少以往发生的控制延迟和随之产生的热板温度的跳动。这即使在从上述热媒供给装置13连接于冲压装置12的管路24的长度短的情况下也带来跳动的减少等改善，在管路24的长度长的情况下，带来进一步更大的改善。

而且，在从热媒供给装置13连接于冲压装置12的管路24的长度并非特别长的情况下等，将热媒油输送至热板16为止的所需时间、温度降低均少。该情况下，可以取消供给侧歧管块的温度传感器25，或者虽然设有温度传感器25但不使用，冲压装置12侧使用热板16的温度传感器19检测的温度和排出侧歧管22的温度传感器28检测的温度进行控制。或者，对于冲压装置12，也可以仅将检测热板16的温度的温度传感器19用于控制，但该情况下，更优选测定热板16的热媒通路的入口侧和出口侧双方的温度。

接下来，对热压装置11的成形简单地进行说明。首先，下可动板15最初位于下降位置，在各热板16之间为分离的状态且腔室18的门也开放的状态下，通过未图示的搬入/搬出装置将成形品载置于各热板16之上。然后，腔室18的门关闭，压紧用缸筒17工作，下可动板15和各热板16上升，从而进行合模。热板16的升温时刻不受限定，但通常在合模后使泵工作，或者始终使泵工作，从而向冲压装置12开始供给循环的热媒油。

本实施方式中，在升温工序、加热保持工序、降温工序中，从热媒供给装置13的泵向冲压装置12输送的热媒油的每单位时间的供给量（流速）恒定。但是，也可以仅在升温时、高温时使热媒油的供给量增大。另外，即使在加热保持工序中，对于从成形品的温度与热板16的温度一致的中板后半，也可以减少热媒油的供给量。在使这些热媒油的供给量可变的情况下，相比供给量较多的情况，供给量较少的情况下，热媒油通过管路24的时间更长。从而，在热媒油的供给量较少的情况下，可以认为，由于将使用了冲压装置12内的温度传感器19、25、28的检测值的控制的权重增大，因此追随性变差，优选将使用了热媒供给装置13内的温度传感器37的检测值的控制的权重增大。

而且，以使热板16的温度与图2所示的设定温度一致的方式，检测温度传感器19、25、28、37的温度，进行第二温度控制阀32的控制，从热媒供给装置13向冲压装置12的热板16进行热媒油的供给。此时的PID控制的常数及检测值的加权如上述地按照图3所示。而且，随着热板16的升温，进行压紧用缸筒17的增压，当加热保持工序及降温工序结束时，停止从热媒供给装置13向冲压装置12的热媒油的供给。然后，再次使压紧用缸筒17工作，下可动板15和各热板16下降而进行开模。然后，打开腔室18的门，取出成形品。

关于本发明，未一一进行列举，但不限定于上述的本实施方式，不言而喻，可适用于组合实施方式的各个记载而得到的方案、本领域技术人员基于本发明的宗旨进行变更而得到的方案。在热媒为蒸汽、水的情况下，同样优选使用热媒供给装置13的热媒供给管路36或从热媒供给装置13连接于冲压装置12的管路24的温度传感器37进行控制。在使用蒸汽的情况下，作为温度传感器的同等物使用压力传感器检测蒸气压而换算成温度的方案也包含于本发明。

Claims (3)

1.一种热压装置，其具备多张通过热媒油进行温度控制的热板，上述热压装置的特征在于，

热媒供给装置具备：加热热媒油的锅炉或基于电加热器的加热装置和利用冷却水冷却热媒油的冷却器；热媒供给装置具备为了控制热媒油的温度而控制热媒油的分配量的第一温度控制阀（31）、第二温度控制阀（32）和第一泵（33）、第二泵（34）；第一温度控制阀可以控制向主管路和冷却器的热媒油的供给量；第二温度控制阀能够控制从加热装置向主管路分配的加热后的热媒油的供给量；

热媒供给装置设置在与冲压装置不同的建筑物，从热媒供给装置连接于冲压装置的热媒的供给侧管路具有5m以上的长度，

上述热压装置具备：

在热媒供给装置的比上述第一温度控制阀以及上述第二温度控制阀 靠下游侧的热媒供给管路或从热媒供给装置连接于冲压装置的供给侧管路中，相对于供给侧管路的全长，设置在热媒供给装置侧的五分之一以内的部分，检测输送给冲压装置的热媒油的温度的第一温度传感器；

检测冲压装置的热板的温度或热媒油的温度的第二～第四温度传感器；以及

使用上述第一～第四温度传感器的检测值进行热板的温度控制的控制装置，分别由上述第一～第四温度传感器检测的温度以成为最适于各工序或每一温度带的比率的方式加权而用于控制。

2.一种热压装置的温度控制方法，上述热压装置具备多张通过热媒油进行温度控制的热板，上述热压装置的温度控制方法的特征在于，

热媒供给装置具备：加热热媒油的锅炉或基于电加热器的加热装置和利用冷却水冷却热媒油的冷却器；热媒供给装置具备为了控制热媒油的温度而控制热媒油的分配量的第一温度控制阀（31）、第二温度控制阀（32）和第一泵（33）、第二泵（34）；第一温度控制阀可以控制向主管路和冷却器的热媒油的供给量；第二温度控制阀能够控制从加热装置向主管路分配的加热后的热媒油的供给量；

从热媒供给装置连接于冲压装置的热媒的供给侧管路具有5m以上的长度，

上述热压装置的温度控制方法具备如下步骤：

使用第一温度传感器检测输送给冲压装置的热媒油的温度，所述第一温度传感器在热媒供给装置的比上述第一温度控制阀以及上述第二温度控制阀靠下游侧的热媒供给管路或从热媒供给装置连接于冲压装置的供给侧管路中，相对于供给侧管路的全长，设置在热媒供给装置侧的五分之一以内的部分；以及

使用第二～第四温度传感器检测冲压装置的热板的温度或热媒油的温度，

使用上述第一～第四温度传感器的检测值进行热板的温度控制，分别由上述第一～第四温度传感器检测的温度以成为最适于各工序或每一温度带的比率的方式加权而用于控制。

3.根据权利要求2所述的热压装置的温度控制方法，其特征在于，

在冲压装置中，检测热媒的温度的上述第二～第四温度传感器分别设于排出侧歧管、热板、排出侧歧管，不使用设于供给侧歧管的上述第二温度传感器而进行热板的温度控制。

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