JP3425208B2 - 型温度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、射出成形用型の温度、
特にプラスチックス及びアルミニウムダイカスティング
のための射出成形用型の温度を制御する方法に関するも
ので、押し出し成形機によって射出成形用型の型凹部に
成形材料を圧入し、上記型で硬化し、当該型から成形さ
れた材料を取り出し、そして上記圧入、硬化及び取り出
しが繰り返し成形サイクルの一回の成形サイクルであ
り、繰り返し成形サイクルが少なくとも第一の成形サイ
クルと第二の成形サイクルとを有し、前記第一の成形サ
イクルの間と前記第二の成形サイクルの間に少なくとも
１個の温度センサによって測定された実際の温度を予め
セットされた基準温度と比較し、測定された実際の温度
と所望の予めセットされた基準温度との間のずれに依存
した量の冷却又は加熱媒体を上記第一の成形サイクルと
第二の成形サイクルに供給するようになっている。 【０００２】 【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般的
タイプの方法は、例えば米国特許第４４２０４４６号又
は米国特許第４３５４８１２号から公知である。これら
公知の方法において、射出成形用型の温度は基準値と比
較されながらプローブを用いて連続的に検知され、温度
の過剰乃至下回りの程度に依存して、冷却液体、特に冷
却水が冷却管路を介して供給され、または遮断される。
この方法は、温度分布とそれぞれの型での冷却媒体の必
要性を特に考慮することなく動き、またこれらの値は型
の幾何学的配列とサイズとに依存して場合毎に非常に変
化する。その結果、最適な温度分布は公知の方法では達
成できない。しかし、最適な温度制御は、一方で最終製
品の品質の観点から当該方法の満足な実行を確実するた
めに、他方で最適に短いサイクル時間を達成するため
に、必要とされる。これに関して、抜き出しに先立つ型
内の溶融材料の十分な硬化を確実にするためにサイクル
時間は適切に長くなければならず、並びに当然ながら型
内の鋳造された部分の過度の滞留時間は避けられなけれ
ばならないということは考慮されるべきである。温度制
御に関する限り、特にかなり長い型管路の型凹部の最も
離れた端部にすら、空洞が残らないようになお流体の射
出成形化合物が届かなければならないことが確実にされ
なければならず、他方ではこの端部に正確に必要とされ
る温度は、必要以上の冷却媒体が鋳造された部分の冷却
と硬化のために供給されたり、必要以上の冷却時間が経
過することを避けるように、実質的に越えないように考
慮されなければならない。 【０００３】したがって本発明の目的は、サイクル時間
が最小であり、最適な射出成形の品質が護られるような
冒頭に記載のタイプの方法を具現化することにある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明に従いこの目的
は、単一のセンサを介して、冷却又は加熱媒体用の導管
に結び付いた複数の流れ制御弁を制御して、上記第一の
成形サイクルと第二の成形サイクルにパルス状に冷却又
は加熱媒体を供給し、少なくとも上記第一の成形サイク
ルと第二の成形サイクルの最中に上記所望の予めセット
された基準温度を得るのに必要とされる冷却又は加熱媒
体の量的空間分布を経験的か計算によって決定し、少な
くとも上記第一の成形サイクルと第二の成形サイクルの
最中に上記所望の予めセットされた基準温度を得るため
に用いることが必要な上記導管を経験的か計算によって
決定し、及び前記第一の成形サイクルの最中にされる比
較がその後の前記第二の成形サイクルの最中にされる比
較と同期させられるよう前記成形サイクルの各々に対し
て同じ或る時点で、上記第一の成形サイクルの間と第二
の成形サイクルの最中にそれぞれ少なくとも一度、前記
実際の温度を上記所望の予めセットされた基準温度と比
較し、前記複数の流れ制御弁を、前記比較の各々に対し
決定された温度のずれに依存し且つ冷却又は加熱媒体の
量的空間分布の記憶された輪郭に依存して、前記サイク
ルの各々の最中に作動して上記パルス状の冷却又は加熱
媒体の供給をなすことによって、達成される。したがっ
て、本発明の特有の解決法は、一方で温度制御のプロセ
スの個別化が型の幾何学的形態を考慮してもたらされ、
そしてそれは各個別の再調整操作において対応して考慮
され、他方で、射出プロセスのサイクルと同期するか、
相互にサイクルの対応する時点を比較するように、調整
が周期的に行われることにある。これは平均化を避ける
ことに役立ち、それ故に設定値からの温度のずれが早め
に認識され、より明確に訂正され得る。例えば、熱が供
給される場合、熱の奪取は熱供給に対すると同じタイミ
ングで達成され、供給された熱量が対応して再び奪われ
る。それ故、温度制御システムの極度の行き過ぎを排除
でき、射出プロセスが全体的に異なった射出成形用型に
関し全く同一の制御で最適に調整され得る。 【０００５】好ましくは、冷却乃至加熱媒体のサイクル
当たりの流れが、各個別のサイクルにおける各個別の流
れ制御弁の開放時間を予めセットすることによって与え
られる。この開放時間は、非常にシンプルで非常に正確
に電子的に制御され、量的釣り合いは、設定値のずれに
依存するだけでなく、空間分布の収容された輪郭、即ち
各個別の流れ制御弁の位置に依存して行われる。 【０００６】特に有利な実施例を維持しながら、流れ測
定タービンを各流れ制御弁と関連させて各サイクルでの
実際の流れを検出すること、及び冷却乃至加熱媒体の釣
り合いを実際の流れに対する基準流れの比較に依存して
もたらすことができる。そのような測定タービンの回転
は例えば誘導的に又はＩＲセンサによってパルスに変換
され得、時間当たりのパルス数は実際の流れに比例し、
その結果、例えば基準流れがパルスの対応数の予めのセ
ットによって固定されうる。対応して、冷却媒体の圧比
が冷却導管の個別に備えられた数及び／又は並列か順番
に連結された弁の開放によってどのように影響されるか
にかかわらず、冷却媒体の最適な釣り合いを達成するこ
とが可能となる。ベースライン圧に関する依存状態はこ
のようにも排除される。 【０００７】更に或いは選択的に、各個別の流れ制御弁
の流れ率を、その弁の開き程度によって、即ち横断面の
通過面積によって予めセットすることが考えられる。 【０００８】基本的に、本発明の方法をもって、冷却媒
体の供給を制御するだけでなく、型から離れた領域にお
ける溶融状態の維持を確実にするために加熱媒体を供給
することも考えられる。 【０００９】同様に起動された電気的加熱装置が、流体
加熱媒体の使用の他に、基本的に考えられる。 【００１０】好ましくは、それぞれのサイクルでのフェ
ーズ（位相）は、センサでのサイクル依存の温度曲線の
周期性（最小−最大）から決定される。その結果とし
て、インジェクション及びエジェクションのサイクルに
おいて、当該フェーズは例えばサイクルの開始に関する
相対時点であり、これは新しいインジェクション操作に
よって予めセットされ、これに伴って最大温度に達する
まで加熱され、次いで元のモールディング（成形）まで
冷却される。基準値と実際値の比較は或る一定のフェー
ズで、又は幾つかの異なるけれども一定のフェーズで行
われる。 【００１１】選択的に、フェーズは押し出し成形機等の
作動サイクルに依存してそれぞれのサイクルにおいて決
定される。対応して、押し出し成形機に対する起動信号
は例えば流れ制御弁を起動するための信号として同時に
用いられうる。 【００１２】 【実施例】以下で、図面に関連した実施例に基づいて、
本発明を明細に記述する。 【００１３】図１に示された射出成形機械１は、モータ
３、供給ホッパー４及びスクリューケース５を備えた押
し出し成形機２、並びに後方に配置された射出成形用型
８に開口しタンブラ７によって位置決め閉鎖された吐出
ノズル６を有している。 【００１４】射出成形用型８は、型凹部９と、流動性プ
ラスチック材料を型凹部へ案内する射出管路１０とを備
えてなる。 【００１５】冷却媒体、一般的には冷水のための複数の
導管１１が型凹部の周りに配置されている。 【００１６】冷却媒体用導管１１は、各々が射出成形用
型８の或る局部的な部分を取り囲む異なるサークル１１
ａ，１１ｂ，１１ｃ及び１１ｄに分かれている。当然な
がら、射出成形用型８の特有の幾何学的配列によって、
実施例に示された４つのサークルの代わりに、それより
多くの、あるいは少ないサークルが備えられることもあ
る。 【００１７】流れ制御弁１２〜１２ｄは、それらサーク
ル１１ａ〜１１ｄのそれぞれと結びついている。各流れ
制御弁１２は制御装置１３によって制御される。当該制
御装置１３の入力部１４は、型凹部９の壁１６の温度を
検出する温度センサ１５と連結している。概略的に輪郭
を示されたライン１７を介して、制御装置１３は更に産
業用コンピュータ１８と繋がっており、当該コンピュー
タはこの実施例では外部装置として輪郭を示されている
が、制御装置１３に一体化していてもよい。制御装置１
３はまた、ライン１９を介してモータ３を制御し、それ
故射出成形プロセスを制御する。 【００１８】射出成形プロセスのサイクルは図２に示さ
れる。即ち、型の壁における温度曲線は時間経過の進行
に依存する。時間Ｏの時点で、型の壁は或る予めセット
された温度を有し、この温度は、最大温度に達するまで
熱溶融材料の加圧インジェクションのために上がり、そ
して冷却導管１１での冷却媒体による冷却の影響を受け
ながら、また溶融材料の冷却によって再び下がる。そし
て冷却された鋳造部分は抜き出され、新しいサイクルが
開始する。 【００１９】相互に分かれた冷却導管１１ａ〜１１ｄ
は、流れ制御弁１２ａ〜１２ｄによって固有の幾何学的
形態に応じて異なる（長い）時間の間、作動される。個
々の冷却導管サークル１１ａ〜１１ｄに対する作動時間
の幾何学的形態に依存した分布は、経験に基づくか数理
的近似によって各型８に対して予め決定され、産業用コ
ンピュータ１８内に格納される。この予めセットされた
輪郭はその後なお、センサ１５で検出される基準温度か
らの実際温度の可能性としてのずれによって重ね合わさ
れる。計測と比較とが図２に概略されたサイクルの零点
でおのおの実施される。それに応じて、分布輪郭が保持
されている間での弁１２ａ〜１２ｄの開放時間の延長乃
至短縮は、各射出成形サイクル、それ故に各冷却サイク
ルに対し、供給されたと同じだけの多くの熱が奪われる
ことを確実にする。 【００２０】流れ測定タービンは２０で概略され、各流
れ制御弁１２ａ〜１２ｄでの実際の流れを測定する。流
れ測定タービンの回転は、例えば誘導的（帰納的）に、
あるいはＩＲセンサによってパルスに変換され、このパ
ルスは次に、基準流れ量に対応しコンピュータ１８内に
格納された基準数のパルスと比較される。そのような流
れ測定タービンが用いられる場合、コンピュータを介し
て、或る温度減少をもたらすこととなる実際に供給され
た冷却媒体の量がいかほどであるかを検出することも可
能である。これは、先行する冷却サイクルに基づいたコ
ンピュータの操作の自己学習モードによるか、対応して
理論的に検出された値の記憶化によって実現可能であ
る。これに応じて、基準値からの実際値の或るずれが見
出された場合、冷却水の量が再びセットポイント（設定
値）に至るに要する温度減少を達成するのに十分である
ように冷却導管と冷却ラインとに正確に計量供給される
べく、冷却水を釣り合わせることがコンピュータ１８を
用いて可能である。 【００２１】実際の温度を検出する温度センサー１５
は、既述されたように型の壁の近傍、あるいは冷却媒体
の戻りゾーンに配設することが可能であって、冷却媒体
の戻り温度は、型近傍での温度変化に直接的に関係する
ものである。 【００２２】 【発明の効果】本発明によって、溶融材料が繰り返しサ
イクルでの押し出し成形機等によって射出成形用型の１
又は複数の型凹部に圧入され、その中で硬化され、当該
型から取り出され、そして加圧溶融された材料が別のサ
イクルの開始部分に再び供給され、当該サイクル中の温
度が少なくとも１個の温度センサで測定され、予めセッ
トされた基準温度と比較され、冷却乃至加熱媒体が測定
された実際の温度の所望基準温度からのずれに依存して
供給されるようになっている射出成形用型の温度、特に
プラスチックス及びアルミニウムダイカスティングのた
めの射出成形用型の温度を制御する方法において、サイ
クル時間が最小であり、最適な射出成形の品質が護られ
るようになる。以下に本発明の好適な実施態様を列挙す
る： （１）冷却又は加熱媒体のサイクル当たりの流れが、各
個別のサイクルでの各個別の流れ制御弁の開放時間を予
めセットすることによって与えられることを特徴とする
請求項１に記載の方法。 （２）流れ測定タービンが各流れ制御弁と関連して、各
サイクルでの実際の流れを検知し、冷却又は加熱媒体の
釣り合いが実際の流れに対する基準流れの比較に依存し
てもたらされることを特徴とする請求項１に記載の方
法。 （３）各個別のサイクルでの各個別の流れ制御弁の流れ
率が、流れの所定時間で各流れ制御弁の開放程度によっ
て予めセットされることを特徴とする請求項１に記載の
方法。 （４）サイクル当たりの加熱媒体の流れ率が、流れ制御
弁の少なくとも１個によって制御されることを特徴とす
る請求項１に記載の方法。 （５）補助的に備えられた電気的加熱が起動され、セン
サによって測定された温度に依存して個別的に釣り合わ
されることを特徴とする請求項１に記載の方法。 （６）それぞれのサイクルでの段階が、センサでのサイ
クルに依存した温度曲線の周期性（最小−最大）から決
定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。 （７）それぞれのサイクルでの段階が、押し出し成形機
等の作動サイクルに依存して検知されることを特徴とす
る請求項１に記載の方法。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係る方法が実施される射出成形機械の
概略図である。 【図２】射出成形サイクルの時間と個々のバルブの開き
回数に依存する温度曲線を示すグラフである。 【符号の説明】 １ 射出成形機械 ２ 押し出し成形機 ３ モータ ４ 供給ホッパー ５ スクリューケース ７ タンブラ ８ 射出成形用型 ９ 吐出ノズル １０ 射出管路 １１ 導管 １３ 制御装置 １４ 入力部 １５ 温度センサ １６ 壁 １７ ライン １８ コンピュータ １９ ライン

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−195610（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−196310（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−67321（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−318549（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−183211（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−120624（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−118635（ＪＰ，Ｕ) 実公 平３−24278（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭53−46246（ＪＰ，Ｙ１) 米国特許4420446（ＵＳ，Ａ) 米国特許4354812（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/73,45/78 B29C 33/02 - 33/04 B22D 17/22

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 押し出し成形機によって射出成形用型の
   型凹部に成形材料を圧入し、上記型内の材料を硬化し、
   当該型から成形された材料を取り出し、そして上記圧
   入、硬化及び取り出しが繰り返し成形サイクルの一回の
   成形サイクルをなしており、前記繰り返し成形サイクル
   が少なくとも第一の成形サイクルと第二の成形サイクル
   とを有していて、 前記第一の成形サイクルの最中と前記第二の成形サイク
   ルの最中に、上記型近傍での温度変化を測定するために
   配置された少なくとも１個の温度センサによって測定さ
   れた実際の温度を予めセットされた基準温度と比較し、 上記測定された実際の温度と所望の予めセットされた基
   準温度との間のずれに依存する量の冷却又は加熱媒体を
   上記第一の成形サイクルと第二の成形サイクルで供給す
   るような、射出成形用型の温度を制御する方法におい
   て、 −単一のセンサを介して、冷却又は加熱媒体用の導管に
   結び付いた複数の流れ制御弁を制御して、上記第一の成
   形サイクルと第二の成形サイクルにパルス状に冷却又は
   加熱媒体を供給し、 −少なくとも上記第一の成形サイクルと第二の成形サイ
   クルの最中に上記所望の予めセットされた基準温度を得
   るのに必要とされる冷却又は加熱媒体の量的空間分布を
   経験的か計算によって決定し、少なくとも上記第一の成
   形サイクルと第二の成形サイクルの最中に上記所望の予
   めセットされた基準温度を得るために用いることが必要
   な上記導管を経験的か計算によって決定し、及び −前記第一の成形サイクルの最中にされる比較がその後
   の前記第二の成形サイクルの最中にされる比較と同期さ
   せられるよう前記成形サイクルの各々に対して同じ或る
   時点で、上記第一の成形サイクルの間と第二の成形サイ
   クルの最中にそれぞれ少なくとも一度、前記実際の温度
   を上記所望の予めセットされた基準温度と比較し、前記
   複数の流れ制御弁を、前記比較の各々に対し決定された
   温度のずれに依存し且つ冷却又は加熱媒体の量的空間分
   布の記憶された輪郭に依存して、前記サイクルの各々の
   最中に作動して上記パルス状の冷却又は加熱媒体の供給
   をなすことを特徴とする温度制御方法。