(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形材を加熱または冷却する熱板がその内部通路を流通する熱媒油によって温度制御されるホットプレス装置において、
前記熱媒油の供給量を変更可能なポンプと、
前記熱板へ向けて熱媒油を送る供給側に設けられる第１の温度センサと、
前記熱板から熱媒油を排出する排出側に設けられる第２の温度センサと、
設定した温度設定パターンに従って制御されるように昇温工程の時間および昇温完了時の設定温度と保持工程の時間および設定温度が予め入力可能であり前記保持工程の開始時間を用いずに前記第１の温度センサと第２の温度センサの検出値を比較し検出値の差が一定以内となったことを用いて熱媒油の供給量を減少させる指令を発する制御装置が備えられたことを特徴とするホットプレス装置。
【請求項２】
成形材を加熱または冷却する熱板がその内部通路を流通する熱媒油によって温度制御されるホットプレス装置の温度制御方法において、
設定した温度設定パターンに従って制御されるように昇温工程の時間および昇温完了時の設定温度と保持工程の時間および設定温度が予め入力されるとともに、前記熱板へ送られる熱媒油の設定温度または前記熱板の供給側において直接的または間接的に測定された熱媒油の検出温度の少なくとも一方から直接的または間接的に導き出される温度Ａと、前記熱板の排出側の熱媒油の温度を直接的または間接的に測定された検出温度から直接的または間接的に導き出される温度Ｂとを比較し、
前記保持工程の開始時間を用いずに前記温度Ａと前記温度Ｂの差が一定以内となったことを用いてポンプからの吐出量を減少させることにより前記熱媒油の供給量を減少させることを特徴とするホットプレス装置の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱板等の成形材を加熱または冷却する部材がその内部通路を流通する熱媒等の流体によって温度制御されるホットプレス装置およびホットプレス装置の温度制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱板等の成形材を加熱または冷却する部材がその熱板等の内部通路を流通する熱媒等の流体によって温度制御される成形装置としてはホットプレス装置が挙げられ、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１では、熱媒を熱板内に屈曲した熱媒通路に循環させ、ホットプレスの熱板温度をプログラム制御する方法において、保持工程等においては、ポンプの吐出量を昇温工程のポンプ吐出量よりも少なくなるようにポンプの吐出量を温度制御プログラムに応じて変化させるようにしている。しかし特許文献１では、昇温工程から保持工程の切換えに際して温度制御プログラムに応じてポンプ吐出量を変化させることは記載されているもののどのようなタイミングまたは方法によりポンプの吐出量を変化させるか詳細な記載がされていなかった。
【０００３】
またホットプレス装置の熱板の温度制御に関しては、特許文献２に記載されたものも知られている。特許文献２では、入口側マニホールド内の熱媒と出口側マニホールド内の熱媒と熱板とのうちの任意の二の温度を検出し、それらを予め設定した重みに基づいて加重平均して求めた温度値が熱板の温度設定パターンに一致するようにフィードバック制御している。しかし特許文献２では、熱媒の温度制御に関する記載はあるものの、熱媒の流量制御に関する記載はなく、省エネルギー化に直結されるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３５３７４１号公報（請求項１、０００９、図２）
【特許文献２】特開２００３−１５４５００号公報（請求項２、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明では上記の問題を鑑みて、最適のタイミングで熱板等の部材に送られる熱媒等の液体の供給量を減少させることができ、省エネルギー化を進めることができるホットプレス装置およびホットプレス装置の温度制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に記載のホットプレス装置は、成形材を加熱または冷却する熱板がその内部通路を流通する熱媒油によって温度制御されるホットプレス装置において、前記熱媒油の供給量を変更可能なポンプと、前記熱板へ向けて熱媒油を送る供給側に設けられる第１の温度センサと、前記熱板から熱媒油を排出する排出側に設けられる第２の温度センサと、設定した温度設定パターンに従って制御されるように昇温工程の時間および昇温完了時の設定温度と保持工程の時間および設定温度が予め入力可能であり前記保持工程の開始時間を用いずに前記第１の温度センサと第２の温度センサの検出値を比較し検出値の差が一定以内となったことを用いて熱媒油の供給量を減少させる指令を発する制御装置が備えられたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項２に記載のホットプレス装置の温度制御方法、成形材を加熱または冷却する熱板がその内部通路を流通する熱媒油によって温度制御されるホットプレス装置の温度制御方法において、設定した温度設定パターンに従って制御されるように昇温工程の時間および昇温完了時の設定温度と保持工程の時間および設定温度が予め入力されるとともに、前記熱板へ送られる熱媒油の設定温度または前記熱板の供給側において直接的または間接的に測定された熱媒油の検出温度の少なくとも一方から直接的または間接的に導き出される温度Ａと、前記熱板の排出側の熱媒油の温度を直接的または間接的に測定された検出温度から直接的または間接的に導き出される温度Ｂとを比較し、前記保持工程の開始時間を用いずに前記温度Ａと前記温度Ｂの差が一定以内となったことを用いてポンプからの吐出量を減少させることにより前記熱媒油の供給量を減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のホットプレス装置は、成形材を加熱または冷却する熱板がその内部通路を流通する熱媒油によって温度制御されるホットプレス装置において、前記熱媒油の供給量を変更可能なポンプと、前記熱板へ向けて熱媒油を送る供給側に設けられる第１の温度センサと、前記熱板から熱媒油を排出する排出側に設けられる第２の温度センサと、設定した温度設定パターンに従って制御される昇温工程の時間および昇温完了時の設定温度と保持工程の時間および設定温度が予め入力可能であり前記保持工程の開始時間を用いずに前記第１の温度センサと第２の温度センサの検出値を比較し検出値の差が一定以内となったことを用いて熱媒油の供給量を減少させる指令を発する制御装置が備えられているので、最適のタイミングで熱媒油の流量を低減でき、前記ポンプの消費電力を削減することにより省エネルギー化を図ることができる。また本発明のホットプレス装置の温度制御方法も同様の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態のホットプレス装置の熱板の温度制御装置のブロック図である。
【図２】図２は、本実施形態のホットプレス装置の供給側温度、排出側温度、および熱板温度を示す図である。
【図３】図３は、本実施形態のホットプレス装置の熱板の温度制御を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態のホットプレス装置１１について説明する。図１に示されるように、ホットプレス装置１１は、上側の固定盤１２と下側の可動盤１３の間に複数の熱板１４が配設されている。成形材Ｐを加熱または冷却する部材である熱板１４は両面が平滑に形成された矩形の所定板厚の金属板であり、内部に流体である熱媒（熱媒油）が流通される屈曲した内部通路１５が形成されている。また熱板１４には熱板１４の温度を測定する温度センサである熱電対１６が取付けられている。ホットプレス装置１１の可動盤１３の下側には型締シリンダ（図示せず）が配設され、型締シリンダの上昇により各熱板１４上に載置された成形材Ｐが加圧されるようになっている。なお図１では上部の熱板１４のみに熱電対１６が描かれているが、通常、熱電対は各熱板１４に取付けられている。
【００１１】
次にホットプレス装置１１の熱板１４へ熱媒油を供給する熱媒供給機構１７の概略を説明する。熱媒供給機構１７の主管路には、熱媒油供給用のポンプ１８が設けられている。そしてポンプ１８のモータ１９は、制御装置３１の一部であるインバータ装置によって回転数が可変に制御可能となっている。ポンプ１８の上流側には温度制御機構であるヒータ装置２０が設けられている。ヒータ装置２０は、複数のカートリッジヒータが埋め込まれた部材の周囲を熱媒油が通過して前記熱媒油が加熱されるようになっている。そして前記ヒータ装置２０で加熱された熱媒油は、管路２１を介してホットプレス装置１１の熱板１４の供給側の側方に配設された供給側マニホールドパイプ２２へ送られる。供給側マニホールドパイプ２２は、各熱板１４へ向けて熱媒油を分配して送るための中空状のブロックであり、供給側マニホールドパイプ２２（ＩＮ側マニホールド）と各熱板１４の内部通路１５の供給側開口２３との間は、耐熱ホース２４でそれぞれ連結されている。また供給側マニホールドパイプ２２には、熱板１４に向けて熱媒油を送る供給側の第１の温度センサである熱電対２５が配設されている。なお前記第１の温度センサは、供給側の前記供給側マニホールドパイプ２２の他、管路２１、耐熱ホース２４、および熱板１４の供給側開口２３近傍に設けられたものでもよい。
【００１２】
またホットプレス装置１１の熱板１４の排出側の側方には、排出側マニホールドパイプ２６（ＯＵＴ側マニホールド）が設けられている。排出側マニホールドパイプ２６は、各熱板１４からの熱媒を集合させるための中空状のブロックであり、排出側マニホールドパイプ２６と各熱板１４の内部通路１５の排出側開口２７との間は、耐熱ホース２８でそれぞれ連結されている。また排出側マニホールドパイプ２６には、熱板１４から熱媒油を排出する側の第２の温度センサである熱電対２９が配設されている。なお前記第２の温度センサは、排出側の前記排出側マニホールドパイプ２６の他、後述する、熱板の排出側開口２７近傍、耐熱ホース２８、および後述する管路３０等に設けられたものでもよい。なお前記の供給側の温度センサおよび排出側の温度センサは、ブロック等の金属部の温度を検出することにより熱媒油の温度を間接的に検出する熱電対の他、マニホールドパイプ等の通路内にあって熱媒油に当接しての温度を直接的に検出する温度センサであってもよい。
【００１３】
排出側マニホールドパイプ２６とヒータ装置２０の間は、管路３０で接続され、熱媒油はポンプ１８から管路２１、供給側マニホールドパイプ２２、耐熱ホース２４、熱板１４、耐熱ホース２８、排出側マニホールドパイプ２６、管路３０、およびヒータ装置２０を通過して再びポンプ１８へ循環されるように主管路が設けられている。またホットプレス装置１１の熱媒供給機構１７には制御装置３１が設けられている。制御装置３１は、ホットプレス装置１１の作動に関するシーケンス制御の他、熱板１４の温度制御全般を行うコントローラである。また制御装置３１には、インバータ装置が含まれ、周波数を変更することによりポンプ１８のモータ１９の回転数が制御される。なおインバータ装置は、比較的安価なモータ１９の回転数制御装置であって、熱媒供給機構１７のポンプ１８の傍に配置されることが一般的である。また制御装置３１へは、熱板１４の熱電対１６、供給側の熱電対２５、および排出側の熱電対２９に接続され、前記熱電対１６，２５，２９からの検出温度が入力される。また温度制御機構のヒータ装置２０にも接続され、ヒータ装置２０のカートリッジヒータのオンオフ制御を行う。
【００１４】
なお図１に記載された熱媒供給機構１７は、発明に関する最小限の機構を説明したものであって、実際には他の装置が含まれる。一例としては温度制御機構としてヒータ装置２０の他、クーラ装置が設けられたものや、与圧やガス排出用等の機構のためタンクが設けられたもの、ポンプ１８が複数設けられたもの等であってもよく、それらの間に各種の開閉バルブや流量や圧力を制御するバルブが配設されていることが一般的である。またポンプ１８については吐出量を可変にできるものであればよく、インバータによる制御の他、サーボモータを使用したものでもよい。またポンプ回転用のモータの回転数が一定であっても斜板の角度を変更することにより吐出量を制御するものでもよい。更には吐出量の小さいポンプを複数設け、そのうちの少なくとも一つを停止または作動させることにより、吐出量を制御してもよい。
【００１５】
次にホットプレス装置１１の温度制御方法について説明する。まず図示しない操作盤から昇温工程の時間および昇温完了時の設定温度が入力されると、温度設定パターン（毎分当たりの昇温率）が演算・決定される。また保持工程の時間および設定温度が入力され、降温工程についても昇温工程と同様に設定入力される。なお実際には昇温工程、保持工程、降温工程ともに一段に限定されずに、降温工程の後に冷却工程（保持工程）が存在する場合もある。
【００１６】
ホットプレス装置１１の各熱板１４上に実際に成形材Ｐである積層成形物を載置し、図示しない型締シリンダを作動させ、熱板１４間で成形材Ｐを加圧する。そして熱媒供給機構１７のポンプ１８からヒータ装置２０によって加熱された熱媒油を各熱板１４内の内部通路１５に供給する。昇温工程では、ポンプから吐出され熱板１４に供給される熱媒油の供給量は、ポンプ吐出能力の１００％（またはそれに近い制御値）で行われる。またこの際に制御装置３１では、前記の予め設定した温度設定パターンの指令値と、熱電対１６，２５，２９から送られた検出温度をそれぞれ加重平均した値によるフィードバック値とを比較しつつ、ヒータ装置２０のＰＩＤ制御を行う。（または熱板温度のみを検出してクローズドループ制御を行うようにしてもよい。）
【００１７】
図２および図３に示されるように、昇温工程の当初は第１の温度センサである熱電対２５の温度（供給される熱媒油の温度にほぼ一致）、熱板の熱電対１６の温度、および第２の温度センサである熱電対２９の温度は、それぞれ温度差が大きいが、昇温工程が進捗して後半になり、昇温完了時の設定温度に近づくにつれて、前記の温度差は小さくなってくる。そして第１の温度センサである熱電対２５の検出温度と、第２の温度センサである熱電対２９の検出温度の差が一定以内（本実施形態では図３において縦線ａで示されるように１℃以内）になったことを用いて、制御装置３１は、インバータ制御により周波数を制御してモータ１９の回転数を減少させ、ポンプ１８の吐出量を減少させる。（本実施形態ではポンプ１８の吐出量の減少させるタイミングは、当初に設定した保持工程の開始時間と必ずしもまったく一致するわけではない。）
【００１８】
そして保持工程の間、ポンプ１８の吐出量を減少させた状態で、熱板１４へ熱媒油を供給する。しかし図３において実線と破線で示されるように、ポンプ１８の吐出量を減少させた場合（実線）と、吐出量を一定に保った場合（破線）と比較しても、吐出量を減少させても保持工程における熱板１４の温度制御の安定性に遜色は無かった。そしてポンプ１８のモータ１９の回転数を低減できたことにより電力消費量を削減し省エネルギー化を図ることが可能となった。なお２段目以降の保持工程や冷却工程を行う場合についても、同様に第１の温度センサである熱電対２５の検出温度と、第２の温度センサである熱電対２９の検出温度の差が一定以内になった段階で、ポンプ１８のモータ１９の回転数をインバータ制御により低減させて、熱板１４への熱媒油の供給量を減少させ、省エネルギー化を図ることが可能である。
【００１９】
本実施形態では、保持工程での熱板１４への熱媒油の供給量は、ポンプ１８の最大吐出能力である２４０ｌ／ｍｉｎから１６０ｌ／ｍｉｎへ、６６．７％に低下させている。この最大吐出量に対する減少率は、熱板１４の形状や大きさ、保持工程における熱板１４の設定温度、成形材Ｐの種類、熱媒油の種類によって相違するが、ポンプ１８の最大吐出能力の４０〜９５％に低下させることが可能である。また保持工程の途中であっても前記第１の温度センサと第２の温度センサの検出値の差が再び増加した場合は、ポンプ１８の吐出量を一旦増加させ、前記差が所定内となったら再度、ポンプ１８の吐出量を減少させるようにしてもよい。
【００２０】
また本実施形態では第１の温度センサである熱電対２５の検出温度と、第２の温度センサである熱電対２９の検出温度のみを比較し、両者の差が一定以内（タイミングとしては所定の温度差になった時点や所定の温度差から最初に下回った時点を含む）となったことにより、熱媒油の供給量を減少させている。しかし制御に用いる供給側の温度Ａは、成形材Ｐを加熱または冷却する部材である熱板１４へ送られる流体の設定温度または前記部材の供給側において直接的または間接的に測定された流体の検出温度の少なくとも一方から直接的または間接的に導き出される温度であればよい。具体的には、供給側の温度Ａは、制御装置３１により設定される設定温度のみ、或いは前記設定温度と第１の温度センサの検出温度の両方を用いて演算された温度であってもよく、更には熱板温度を加えたものでもよい。また排出側の温度Ｂは、前記部材の排出側の流体の温度を直接的または間接的に測定された検出温度から直接的または間接的に導き出される温度であればよい。具体的には、排出側の温度Ｂは、排出側の流体の温度を第２の温度センサにより直接的または間接的に測定した温度に、熱板温度を加えたものなどでもよい。
【００２１】
更に熱媒油の供給量を減少させる条件としては、前記温度Ａと前記温度Ｂの差が一定以内になったことに加え、熱板１４の温度が予め設定された保持工程の設定温度と一定以内になっていることをアンド条件として加えたものでもよい。その場合、前記温度Ａと前記温度Ｂの差が一定以内になり、後で熱板１４の温度が保持工程の設定温度となったことにより熱媒油等の供給量を減少させたとしても、本発明の第１の温度センサと第２の温度センサの検出値を比較し検出値が一定以内となったことを用いて熱媒油等の供給量を減少させることに該当することは言うまでもない。
【００２２】
本実施形態に用いられる成形材Ｐを加熱または冷却する部材である熱板１４の内部通路１５を流通する流体は、熱媒油であって、耐熱温度が高いシリコン油や鉱物油等が用いられる。しかし本発明において流体は熱媒油に限定されず、別の液体を用いてもよい。また熱板の内部にヒータを組み込んで熱媒油を加熱するものや、加熱は熱板内部のヒータによって行い、冷却は熱板の内部通路に流通する液体により行うものでもよい。その場合は、冷却工程において冷却用の流体の供給量制御が行われる。
【符号の説明】
【００２３】
１１    ホットプレス装置
１４    熱板
１５    内部通路
１６，２５，２９    熱電対（温度センサ）
１７    熱媒供給機構
１８    ポンプ
１９    モータ
２２    供給側マニホールドパイプ
２６    排出側マニホールドパイプ
３１    制御装置
【図１】
0005546176.tif 000002
【図２】
0005546176.tif 000003
【図３】
0005546176.tif 000004