(57)【要約】【課題】無駄な電力消費を抑えると共に加熱シリンダ内の樹脂が最適な温度となるよう温度調整することが可能な射出成形機を提供する。【解決手段】成形体となり得る樹脂材料が供給される加熱シリンダ２と、樹脂材料を加熱溶融する通電式ヒータ４と、通電式ヒータ４への通電量を制御する通電量制御手段５と、加熱シリンダ２とヒータカバー７との間の空間部Ｓに送風を行うブロワ装置８と、ブロワ装置８の駆動をオン・オフ制御する駆動制御手段９と、ブロワ装置８の送風量を調整する開閉装置１４と、開閉装置１４の全開・全閉動作を制御する開閉制御手段１７とを備える。開閉制御手段１７は、通電式ヒータ４の通電率が所定の範囲に収まるよう、開閉装置１４の全開・全閉動作を可変で行い、加熱シリンダ２の温度調整をブロワ装置８からの送風量を調整することにより行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形体となり得る樹脂材料が供給される加熱シリンダと、
該加熱シリンダの外周に装着され、加熱シリンダ内に供給された前記樹脂材料を加熱溶融する通電式ヒータと、
該通電式ヒータへの通電量を制御する通電量制御手段と、
前記加熱シリンダの先端に装着され、前記加熱シリンダ内で加熱溶融された前記樹脂材料を金型のキャビティに射出する射出ノズルと、
前記加熱シリンダを囲繞するヒータカバーと、
前記加熱シリンダと前記ヒータカバーとの間の空間部に送風を行うブロワ装置と、
該ブロワ装置の駆動を制御する駆動制御手段と、を備えた射出成形機であって、
前記加熱シリンダと前記ヒータカバーとの間の前記空間部への前記ブロワ装置からの送風量を調整する開閉装置と、
該開閉装置の開閉動作を制御する開閉制御手段と、を備え、
該開閉制御手段は、前記通電式ヒータの通電率が予め設定した所定の範囲に収まるように、前記開閉装置の開閉動作を可変で行い前記加熱シリンダの温度調整を前記ブロワ装置からの送風量を調整することにより行うことを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
前記所定の範囲の通電率の下限を下限制御値とすると、該下限制御値を下回ったときには、
前記開閉制御手段は前記開閉装置を全開とし、前記駆動制御手段は前記ブロワ装置をオンとし、前記通電量制御手段は前記通電式ヒータへの通電をオフとすることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
前記所定の範囲の通電率の上限を上限制御値とすると、該上限制御値を超えたときには、
前記駆動制御手段は前記ブロワ装置をオフとし、前記通電量制御手段は前記通電式ヒータへの通電をオンとすることを特徴とする請求項２に記載の射出成形機。
【請求項４】
前記加熱シリンダの外周には前記通電式ヒータが複数装着されており、
これらの通電式ヒータに対応して前記ブロワ装置が設けられており、
前記開閉制御手段は、前記ブロワ装置の各々に対応して設けられた全ての通電式ヒータに対する通電率が所定の範囲に収まるよう、各開閉装置の開閉動作を可変で行い前記加熱シリンダの温度調整を行うことを特徴とする請求項３に記載の射出成形機。
【請求項５】
前記通電式ヒータの通電率の下限制御値は５％とし、上限制御値は１０％としたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の射出成形機。
【請求項６】
前記開閉装置は、前記ブロワ装置に設けたエアー吸入口又はエアー排出口を開閉するものであることを特徴とする請求項５項に記載の射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱シリンダを冷却するブロア装置を備え、型閉された金型のキャビティに加熱シリンダで溶融された樹脂を射出して成形品を製造する射出成形機に関し、特に、加熱シリンダ内で加熱溶融された樹脂が適切な温度になるよう温度調整することが可能なブロア装置を備えた射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形により成形品を成形する射出成形機においては、金型のキャビティに射出充填される樹脂が適切な所定温度よりも高かったり、ばらつきが生じたりすると、製造された成形体には、変色や劣化が生じてしまう。このことから、加熱シリンダ内で加熱溶融される樹脂は、適切な温度となるよう温度調整されることが要求される。このため、送風機能を有するブロワ装置を用いて、加熱シリンダの発熱源となり得るヒータに冷風を送り、加熱シリンダが必要以上に高温にならないよう温度の制御が行われている。こうした技術に関連するものとして、例えば特許文献１及び２には、バンドヒータからなる加熱部を加熱筒の軸線方向に複数設け、これら複数の加熱部に冷却部からエアーを送出することにより、加熱筒内に供給される樹脂の温度が適切となるよう制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１４４９２４号公報
【特許文献２】特開２０１６−１４４９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び２においては、加熱シリンダ（加熱筒）の温度が必要以上に高温とならないよう温度調整することが可能であるものと思われるが、従来の加熱シリンダの冷却制御技術には以下のような問題がある。
【０００５】
加熱中の加熱シリンダは、原料となるペレットの種類により、計量工程実行中に高い剪断熱が発生することがあり、この高い剪断熱により加熱シリンダの温度が比較的急激に上昇して必要以上に高温になってしまうことがある。そして、加熱シリンダが必要以上に高温になると、ブロワ装置等の冷却手段から強制的に送風して、加熱シリンダの温度が所定温度に下げる動作が行われている。しかしながら、加熱シリンダに対する送風により急激に温度が低下すると、温度の低下に基づき加熱ヒータが動作され、加熱機能を有するヒータと、冷却機能を有するブロワ装置等の冷却手段との動作が強力に拮抗するようにして同時に働いてしまい、大幅な電力消費を招くという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、加熱シリンダを加熱する通電式ヒータの通電率に着目し、それに基づいて、加熱シリンダに対する送風量を調整して温度調整制御を行うことにより、無駄な電力消費を抑えると共に加熱シリンダ内の樹脂が最適な温度となるよう温度調整することが可能な射出成形機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】
【０００７】
本射出成形機に係る発明は、
成形体となり得る樹脂材料が供給される加熱シリンダと、
該加熱シリンダの外周に装着され、加熱シリンダ内に供給された前記樹脂材料を加熱溶融する通電式ヒータと、
該通電式ヒータへの通電量を制御する通電量制御手段と、
前記加熱シリンダの先端に装着され、前記加熱シリンダ内で加熱溶融された前記樹脂材料を金型のキャビティに射出する射出ノズルと、
前記加熱シリンダを囲繞するヒータカバーと、
前記加熱シリンダと前記ヒータカバーとの間の空間部に送風を行うブロワ装置と、
該ブロワ装置の駆動を制御する駆動制御手段と、を備えた射出成形機であって、
前記加熱シリンダと前記ヒータカバーとの間の前記空間部への前記ブロワ装置からの送風量を調整する開閉装置と、
該開閉装置の開閉動作を制御する開閉制御手段と、を備え、
該開閉制御手段は、前記通電式ヒータの通電率が予め設定した所定の範囲に収まるように、前記開閉装置の開閉動作を可変で行い前記加熱シリンダの温度調整を前記ブロワ装置からの送風量を調整することにより行うことを特徴とする。
【０００８】
さらに、本射出成形機に係る発明は、
前記所定の範囲の通電率の下限を下限制御値とすると、該下限制御値を下回ったときには、
前記開閉制御手段は前記開閉装置を全開とし、前記駆動制御手段は前記ブロワ装置をオンとし、前記通電量制御手段は前記通電式ヒータへの通電をオフとすることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本射出成形機に係る発明は、
前記所定の範囲の通電率の上限を上限制御値とすると、該上限制御値を超えたときには、
前記駆動制御手段は前記ブロワ装置をオフとし、前記通電量制御手段は前記通電式ヒータへの通電をオンとすることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本射出成形機に係る発明は、
前記加熱シリンダの外周には前記通電式ヒータが複数装着されており、
これらの通電式ヒータに対応して前記ブロワ装置が設けられており、
前記開閉制御手段は、前記ブロワ装置の各々に対応して設けられた全ての通電式ヒータに対する通電率が所定の範囲に収まるよう、各開閉装置の開閉動作を可変で行い前記加熱シリンダの温度調整を行うことを特徴とする。
【００１１】
さらに、本射出成形機に係る発明は、
前記通電式ヒータの通電率の下限制御値は５％とし、上限制御値は１０％としたことを特徴とする。
【００１２】
さらに、本射出成形機に係る発明は、
前記開閉装置は、前記ブロワ装置に設けたエアー吸入口又はエアー排出口を開閉するものであることを特徴とする。
【００１３】
本発明において通電率とは、以下のように通電式ヒータに対する通電の割合であり、ヒータの制御サイクル中のヒータに通電された時間から求めることができる。たとえば、ヒータの制御サイクルが５秒で、ヒータに通電された時間が１秒であれば、通電率が２０％となります。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、加熱シリンダを加熱する通電式ヒータの予め設定された通電率に基づいて、加熱シリンダに対する送風量を調整して温度調整制御を行うことから、従来のように、加熱機能を有するヒータと、冷却機能を有するブロワ装置等の冷却手段との動作が強力に拮抗するようにして同時に働いてしまい、無駄な電力消費が発生してしまうことを抑制することができると共に加熱シリンダ内の樹脂が最適な温度となるよう温度調整することができる。
【００１５】
このように、本発明によれば、加熱シリンダの温度が計量工程に伴う樹脂の剪断熱等により所定の温度より上昇し、通電式ヒータの通電率が下限制御値（５％）を下回ったときには、通電式ヒータによる加熱は停止（通電オフ）、開閉装置は全開の状態で、ブロワ装置からの送風（オン）により加熱シリンダが冷却され温度調整がなされることから、加熱手段（通電式ヒータ）と冷却手段（ブロワ装置）との拮抗動作に伴う大幅な電力の消費を抑制できると共に、加熱シリンダ内の樹脂の温度が所定温度になるよう温度調整することができる。
【００１６】
さらに、本発明によれば、加熱シリンダの温度が所定の温度より下回り、通電式ヒータの通電率が上限制御値（１０％）を超えたときには、通電式ヒータは加熱（通電オン）の状態で、ブロワ装置からの送風は停止（オフ）される。これにより、ブロワ装置が動作されることなく加熱シリンダによる樹脂の温度調整がなされることから、通電式ヒータの動作に伴う電力の消費を抑制できると共に、加熱シリンダ内の樹脂の温度が所定温度になるよう温度調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例として、射出成形機に構成される射出ユニットを示す構成図であり、開閉装置を取り外した状態を示している。
【図２】本発明の一実施例として、射出成形機に構成される射出ユニットを模式的に示す概略説明図である。
【図３】本発明の一実施例として、開閉装置を全開にしてブロワ装置の吸入口を開いた状態を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施例として、開閉装置を全閉にしてブロワ装置の吸入口を閉じた状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態としての実施例を図１〜図４に基づき説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、本実施例において説明した具体的な実施態様に限らず、それ以外の当業者であれば容易に変更可能な構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。
【００１９】
図１〜図２は本実施形態の射出成形機に構成される射出ユニット１を示すものである。射出ユニット１には、成形体の原料となる樹脂材料が供給される筒型の加熱シリンダ２、加熱シリンダ２内に回転・進退自在に設けられ、計量工程を行うときに動作されるスクリュー３、加熱シリンダ２の外周に装着され、加熱シリンダ２内に供給されてきた樹脂材料を加熱溶融する通電式ヒータ４、通電式ヒータ４への通電量を制御する通電量制御手段５、加熱シリンダ２の先端に装着され、加熱シリンダ２内で溶融された樹脂材料を金型のキャビティに射出する射出ノズル６、加熱シリンダ２の外側を囲繞するヒータカバー７、ヒータカバー７の上部に設けられ、加熱シリンダ２とヒータカバー７との間に形成された空間部Ｓへ送風を行うことで、加熱シリンダ２の温度を調整するブロワ装置８、ブロワ装置８の駆動を制御する駆動制御手段９、射出ユニット全体の各種動作を制御する制御手段１０等を備える。
【００２０】
図１〜図２に示すように、本実施例の通電式ヒータ４は、複数設けられ、射出ユニット１の前方から後方に向かって、第１の通電式ヒータ４Ａ、第２の通電式ヒータ４Ｂ、第３の通電式ヒータ４Ｃ、第４の通電式ヒータ４Ｄの４つの通電式ヒータで構成されている。なお、本実施例では、第４の通電式ヒータ４Ｄを除く第１〜第３の通電式ヒータ４Ａ〜４Ｃの各々に対応して、第１〜第３のブロワ装置８Ａ〜８Ｃが設けられている。なお、第４の通電式ヒータ４Ｄに対応する第４のブロワ装置を設けてもよい。
【００２１】
各ブロワ装置８（第１〜第３のブロワ装置８Ａ〜８Ｃ）には、外部から空気を取り入れるエアー吸入口１１と、エアー吸入口１１から取り入れられた空気を、加熱シリンダ２とヒータカバー７との間の空間部Ｓに排出するエアー排出口１２が備えられている。また、図１に示すように、第１〜第３のブロワ装置８Ａ〜８Ｃの間には、各エアー排出口１２から排出される空気を整流するための間仕切りリブ１３が設けられている。
【００２２】
図３〜図４に示すように、射出ユニット１には、ブロワ装置８のエアー吸入口を開閉する開閉装置１４を備えている。開閉装置１４には、エアー吸入口１１を開閉する風量調整弁１５、風量調整弁１５をスライド移動させるエアーシリンダ１６、エアーシリンダ１６を動作させることにより、風量調整弁１５によるエアー吸入口１１の開閉制御を行う開閉制御手段１７を備える。
【００２３】
ここで、下記表１に基づき、本発明の樹脂の温度調整制御について以下に説明する。なお、ここでは、制御を単純化するために、通電式ヒータの通電率Ａが下限制御値より低い場合（表１のａの場合）、及び通電式ヒータの通電率Ａが上限制御値より高い場合（表１のｃの場合）の、ブロアの制御はオン・オフ制御とし、風量制御は全開・全閉制御としているが、インバータ等により全てを可変制御としてもよい。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
射出成形機を稼働させると、表１ｂ欄に示すように、風量調整弁１５は全開又は開度が可変にされ、通電式ヒータ４の動作は可変制御、ブロワ装置８はオン・オフ又は可変制御されることで、通電量制御手段５で制御される各通電式ヒータ４の通電率は５％〜１０％の範囲で推移し、樹脂温度は正常に保たれることになる。
【００２６】
そして、樹脂の温度が計量工程に伴う剪断熱等により高温（正常範囲の上限値を超える）になると、制御手段１０は樹脂の温度を下げるため通電量制御手段５を制御して通電率を低下させ、表１ａ欄に示すように、各通電式ヒータ４の通電率が５％を下回わると、各通電式ヒータ４はオフとなり、各風量調整弁１５が全開の状態で各ブロワ装置８はオンとなり、これにより、加熱シリンダ２内の樹脂の温度が正常範囲になるよう冷却される。
【００２７】
その一方で、樹脂の温度が低温（正常範囲の下限値を下回る）になると、制御手段１０は樹脂の温度を上げるため通電量制御手段５を制御して通電率を上昇させ、表１ｃ欄に示すように、各通電式ヒータ４の通電率が１０％を上回わると、各通電式ヒータ４はオンとなり（オンを維持し）、各風量調整弁１５は全閉又は全開の状態で各ブロワ装置８はオフとなり、これにより、加熱シリンダ２内の樹脂の温度が正常範囲になるよう加熱される。
【００２８】
以上のように本実施例の射出成形機によれば、加熱シリンダ２を加熱する通電式ヒータ４の通電率に基づいて、加熱シリンダ２に対する送風量を調整して温度調整制御を行うことから、従来のように、加熱機能を有するヒータと、冷却機能を有するブロワ装置等の冷却手段との動作が強力に拮抗するようにして同時に働いてしまい、無駄な電力消費が大幅に発生してしまうことを抑制することができると共に加熱シリンダ内の樹脂が最適な温度となるよう温度調整することができる。
【００２９】
さらに、加熱シリンダ２の温度が計量工程に伴う樹脂の剪断熱等により所定の温度より上昇し、通電式ヒータ４の通電率が下限制御値（５％）を下回ったときには、通電式ヒータ４による加熱は停止（通電オフ）、開閉装置１４は全開の状態で、ブロワ装置８からの送風（オン）により加熱シリンダ２が冷却され温度調整がなされることから、加熱手段（通電式ヒータ）と冷却手段（ブロワ装置）との拮抗動作に伴う大幅な電力の消費を抑制できると共に、加熱シリンダ内の樹脂の温度が所定温度になるよう温度調整することができる。
【００３０】
さらに、本発明によれば、加熱シリンダ２の温度が所定の温度より下回り、通電式ヒータ４の通電率が上限制御値（１０％）を超えたときには、通電式ヒータ４は加熱（通電オン）の状態で、ブロワ装置８からの送風は停止（オフ）される。これにより、ブロワ装置８が動作されることなく加熱シリンダ２による樹脂の温度調整がなされることから、通電式ヒータ４の動作に伴う電力の消費を抑制できると共に、加熱シリンダ２内の樹脂の温度が所定温度になるよう温度調整することができる。
【００３１】
以上、本実施例の一例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。上記一例では、開閉装置１４の風量調整弁１５は、ブロワ装置８に設けたエアー吸入口１１を開閉して風量を調整するものであったが、ブロワ装置８のエアー吸入口１１に代えて、ブロワ装置８のエアー排出口１２を開閉するようにして風量を調整するようにしてもよいし、開閉量（すなわち風量）を可変とするインバータ等の可変制御手段を用いてもよく、適宜選定すればよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  射出ユニット
２  加熱シリンダ
３  スクリュー
４  通電式ヒータ
４Ａ  第１の通電式ヒータ
４Ｂ  第２の通電式ヒータ
４Ｃ  第３の通電式ヒータ
４Ｄ  第４の通電式ヒータ
５  通電量制御手段
６  射出ノズル
７  ヒータカバー
８  ブロワ装置
８Ａ  第１のブロワ装置
８Ｂ  第２のブロワ装置
８Ｃ  第３のブロワ装置
９  駆動制御手段
１０  制御手段
１１  エアー吸入口
１２  エアー排出口
１３  間仕切りリブ
１４  開閉装置
１５  風量調整弁
１６  エアーシリンダ
１７  開閉制御手段
Ｓ  空間部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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