(57)【要約】【課題】成形材料の変質を可及的に少なくすることのできる射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御方法及び装置を提供する。【解決手段】ホッパーHP内のピストンPSを下方に向けて加圧押込み中、成形材料MTがホッパー内周面とピストンとの間で押込み力、下方バレルからの熱伝達及びせん断力により発熱しその近傍にある成形材料が過熱・変質する前に発熱抑制のためウォータージャケットWJにより発熱部分の熱を吸収する。その場合、ウォータージャケットWJは複数のゾーンZ１〜Z４に区画形成されており、それら各ゾーンには加熱・冷却媒体の入り口IN及び戻り口OUTが設けられ、さらに、ピストン及び各ゾーンには温度検出器DT１〜DT４が配設されている。ピストンが下方に移動中、各ゾーンへの加熱・冷却媒体の供給量は、当該ゾーンの予め設定された温度と検出温度との差分に関連付けて制御される。従って、成形材料の過熱・変質を抑制でき、バレル内部へ変質した成形材料が供給されるのを防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め成形材料がホッパー内に投入され成形運転中は同ホッパー内で前記成形材料に対しピストンにより上方から押込み力を与えて加圧するタイプの射出成形機における前記成形材料供給装置であって前記ホッパー及び／またはピストンの加熱・冷却可能領域に配置された熱の給排手段、同熱の給排手段近傍に配設された温度検出手段、前記熱の給排手段に対し加熱・冷却媒体を供給する供給手段ならびに前記熱の給排手段への加熱・冷却媒体の供給量に対応する制御量を生成し前記供給手段へ与える制御手段を備えた前記成形材料供給装置の加熱・冷却制御方法において、
前記温度検出手段により前記熱の給排手段近傍の温度を検出する第１の段階と、
前記温度検出手段の検出温度が当該熱の給排手段近傍における予め設定された目標温度に近づくように前記検出温度及び目標温度に関連させて前記制御量を生成する第２の段階および
前記生成された制御量に基づいて前記制御手段により前記供給手段を制御する第３の段階
からなる射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御方法。
【請求項２】
請求項１において、前記第２の段階がピストン位置と関連させて前記制御量を生成するステップをさらに含むことを特徴とする射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記第２の段階が前記熱の給排手段近傍の温度経歴と関連させて前記制御量を生成するステップをさらに含むことを特徴とする射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御方法。
【請求項４】
請求項１乃至３において、前記予め設定された目標温度が所定の許容温度幅を有しており、前記第２の段階において前記検出温度が前記温度幅内に保持されるよう前記制御量を生成するステップをさらに含むことを特徴とする射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御方法。
【請求項５】
請求項１乃至４において、前記加熱・冷却可能領域が複数のゾーンに区画され、同各ゾーンに対応して温度検出手段が配置され、前記制御手段は前記加熱・冷却可能領域に配置された熱の給排手段に対応する制御量を生成することを特徴とする射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御方法。
【請求項６】
請求項５において、前記加熱・冷却可能領域が複数のゾーンに区画され、同各ゾーンに対応して温度検出手段及び熱の給排手段が配置され、前記制御手段は前記各熱の給排手段に対応する制御量を生成することを特徴とする射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御方法。
【請求項７】
予め成形材料がホッパー内に投入され成形運転中、同ホッパー内で前記成形材料に対しピストンにより上方から押込み力を与えて加圧するタイプの射出成形機における前記成形材料供給装置であって前記ホッパー及び／またはピストンの加熱・冷却可能領域に配置された熱の給排手段、温度検出手段、前記熱の給排手段に対し加熱・冷却媒体を供給する供給手段ならびに前記熱の給排手段への加熱・冷却媒体の供給量に対応する制御量を生成し前記供給手段へ与えると共に前記加熱・冷却可能領域に対応して予め設定され少なくとも成形運転中に参照される第１の温度目標値ならびに前記加熱・冷却可能領域に対応して前記第１の温度目標値とは別の第２の温度目標値を時系列データとして生成する制御手段とを備え、前記第２の温度目標値を参照して結露抑制プロセスを遂行する前記成形材料供給装置の加熱・冷却制御方法において、
成形サイクル、停止移行、立上げ、中断移行もしくは中断後再起動の各運転モードのいずれか１つの運転モードの進行中に前記結露抑制プロセスを遂行することを特徴とする結露抑制機能を備えた成形材料供給装置の加熱・冷却制御方法。
【請求項８】
請求項７において、前記結露抑制プロセスは、
前記温度検出手段により前記加熱・冷却可能領域の温度を検出する第１の段階と、
前記検出温度が前記第２の温度目標値に追従するように前記検出温度及び第２の目標温度に関連させて前記制御量を生成する第２の段階および
前記生成された制御量に基づいて前記制御手段により前記供給手段を制御する第３の段階
からなる結露抑制機能を有する成形材料供給装置用の加熱・冷却制御方法。
【請求項９】
請求項８において、前記第２の段階は、前記第２の温度目標値がデジタルデータとして予めメモリにストアされており前記制御手段が前記データを読み出すことにより前記時系列データを生成するステップを含むことを特徴とする結露抑制機能を備えた成形材料供給装置の加熱・冷却制御方法。
【請求項１０】
請求項８において、前記第２の段階は、前記第２の温度目標値が１つまたは複数個の関数として定義されており、前記制御手段が前記関数を特定しその値を演算することにより前記時系列データを生成するステップを含むことを特徴とする結露抑制機能を備えた成形材料供給装置の加熱・冷却制御方法。
【請求項１１】
請求項９または１０において、前記第２の段階は、前記時系列データを成形のショット回数に関連付けて生成するステップを含むことを特徴とする結露抑制機能を備えた成形材料供給装置の加熱・冷却制御方法。
【請求項１２】
請求項８乃至１１において、前記第２の温度目標値は前記各モードに対応して定義されていることを特徴とする結露抑制機能を備えた成形材料供給装置の加熱・冷却制御方法。
【請求項１３】
請求項８乃至１２において、前記第２の段階は、前記制御量を生成するに際し参照される前記第２の温度目標値が修正されることを特徴とする結露抑制機能を備えた成形材料供給装置の加熱・冷却制御方法。
【請求項１４】
請求項１３において、前記修正が前記ピストンの位置に関連付けて遂行されることを特徴とする結露抑制機能を備えた成形材料供給装置の加熱・冷却制御方法。
【請求項１５】
請求項１３において、前記修正が当該第２の温度目標値に対応する前記冷却領域の検出温度の推移に関連付けて遂行されることを特徴とする結露抑制機能を備えた成形材料供給装置の加熱・冷却制御方法。
【請求項１６】
請求項８乃至１５において、前記運転モードは成形サイクルであって、前記結露抑制のプロセスが、
前記加熱・冷却可能領域における結露発生の可能性を判定し、同判定に基づいて結露抑制を遂行することを特徴とする結露抑制機能を備えた成形材料供給装置の加熱・冷却制御方法。
【請求項１７】
予め成形材料がホッパー内に投入され成形運転中は同ホッパー内で前記成形材料に対しピストンにより上方から押込み力を与えて加圧するタイプの射出成形機における前記成形材料供給装置を加熱・冷却制御する装置であって、前記ホッパー及び／またはピストンの加熱・冷却可能領域に配置された熱の給排手段、同熱の給排手段近傍に配設された温度検出手段、前記熱の給排手段に対し加熱・冷却媒体を供給する供給手段ならびに前記熱の給排手段への加熱・冷却媒体の供給量に対応する制御量を生成し前記供給手段へ与える制御手段を備え、同制御手段には成形運転中、前記温度検出手段の検出温度が当該熱の給排手段近傍における予め設定された目標温度に近づくように前記検出温度及び目標温度に関連させて前記制御量を生成する制御量生成プログラムを格納するプログラムメモリを有することを特徴とする射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御装置。
【請求項１８】
請求項１７において、前記制御量生成プログラムは、ピストン位置と関連させて前記制御量を生成するステップをさらに含むことを特徴とする射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御装置。
【請求項１９】
請求項１７または１８において、前記制御量生成プログラムは、前記熱の給排手段近傍の温度経歴と関連させて前記制御量を生成するステップをさらに含むことを特徴とする射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御装置。
【請求項２０】
請求項１７において、前記加熱・冷却媒体が流体であることを特徴とする射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御装置。
【請求項２１】
請求項２０において、前記供給手段は流量調整弁を有することを特徴とする射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御装置。
【請求項２２】
請求項２０または２１において、前記供給手段は温度の異なる前記流体の貯蔵手段を有することを特徴とする射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御装置。
【請求項２３】
請求項１７において、前記加熱・冷却媒体が電流であり、前記熱の給排手段が電子冷却・加熱部材であることを特徴とする射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御装置。
【請求項２４】
請求項１７乃至２３において、前記制御装置のプログラムメモリには、成形サイクル運転モードとは区別される停止、立ち上げ、中断及び再起動の各モードの１つが指定されていることを判定するモード判定プログラム及び同判定プログラムにより判定された各モードを遂行するモード遂行プログラムが格納されていることを特徴とする射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御装置。
【請求項２５】
請求項１７乃至２４において、前記データメモリには、ピストン位置、加熱・冷却可能領域の検出温度、予め設定された加熱・冷却可能領域の目標温度及び前記検出温度の温度経歴のいずれか１つまたは複数のデータ群がストアされていることを特徴とする射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御装置。
【請求項２６】
請求項１７乃至２５において、前記制御装置は、射出成形機本体を制御するコントローラの中にその一部として一体に組込まれて構成されていることを特徴とする射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御装置。
【請求項２７】
請求項２６記載の加熱・冷却制御装置を有する射出成形機。
【請求項２８】
予め成形材料がホッパー内に投入され成形運転中、同ホッパー内で前記成形材料に対しピストンにより上方から押込み力を与えて加圧するタイプの射出成形機における前記成形材料供給装置を加熱・冷却制御するものであって、
前記ホッパー及び／またはピストンの加熱・冷却可能領域に配置された熱の給排手段と、
前記加熱・冷却可能領域に配置された温度検出手段と、
前記熱の給排手段に対し加熱・冷却媒体を供給する供給手段と、
前記熱の給排手段への加熱・冷却媒体の供給量に対応する制御量を生成し前記供給手段へ与えると共に、前記加熱・冷却可能領域に対応して予め設定され少なくとも成形運転中に参照される第１の温度目標値ならびに前記加熱・冷却可能領域に対応して前記第１の温度目標値とは別の第２の温度目標値を時系列データとして生成する制御手段とを備え、同制御手段のプログラムメモリには、
成形サイクル、停止移行、立上げ、中断移行もしくは中断後再起動の各運転モードのいずれか１つの運転モードが指定されていることを判定するモード判定プログラムと、
当該判定されたモードを遂行するモード遂行プログラムと、
当該モード遂行プログラムの進行中に前記第２の温度目標値を参照して結露抑制プロセスを遂行する結露抑制プログラム
が格納されていることを特徴とする結露抑制機能を備えた成形材料供給装置用の加熱・冷却制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒状のペレットに比較すると大きなシート状又は円柱状をした成形材料がホッパー内に投入され、成形運転中は同ホッパー内で前記成形材料に対し上方から押込み力を与えて加圧するタイプの射出成形機における前記成形材料供給装置の加熱・冷却制御に係り、特に前記加圧押込み中、成形材料がホッパー内周面との間でせん断力を受け発熱し、近傍の成形材料が変質するのを抑制する加熱・冷却制御方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機による成形用プラスチック材料には様々なものがあるが、これらを大別するとＰＥ、ＰＥＴ（ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート）等の熱可塑性材料と、メラニン、尿素樹脂等の熱硬化性材料及び、シリコンゴムやＢＭＣ（Bulk  Modulus  Compound）等の熱硬化性に近い材料とに分けることができる。
【０００３】
前記熱可塑性の成形材料は予めペレット状に加工されており、粒状のペレットとして射出成形機のホッパーに投入される。また、前記熱硬化性の成形材料は粉末状である。しかるに、前記ＢＭＣや、シリコンゴム等のゴム系の成形材料はシート状またはホッパー内径にほぼ等しい外径の円柱・円筒状のものが成形材料として市場に供給されている。なお、本願出願人は、シート状あるいは円筒状の成形材料をホッパー内に効率よく供給及び切換える装置をすでに提案している（特許文献１）。
【０００４】
このようなＢＭＣやゴム系成形材料（以下単に成形材料という）はその製造段階で加硫されまた、揮発性の成分を多く含むためその保管・搬送に際しても劣化即ち、揮発性成分が材料中に保存されるべく外気に曝されないよう細心の注意が払われている（例えば、揮発性成分の少なくなった前記成形材料を用いて射出成形するとその成形品には白濁が現れ成形品質を損なうこととなる）。
【０００５】
さらに、この成形材料が射出成形機のバレル内で射出スクリュによる過度のせん断や加熱を受けその有効揮発性成分が散逸しないよう計量工程時の運転条件にも注意が払われている。
【０００６】
また、ペレットとは異なり、この成形材料はホッパーから自重によりバレル開口部を通ってバレル内側へ落下・供給できないためホッパー内にて成形材料の上端面部分を下方に向けて押圧し、成形材料をバレル開口部へ押込むための押込み手段が必要である。通常この押込み手段は、図１に示すように、ホッパーHPの内周面と所定間隙を設けて上下方向に移動可能に配置されたピストンPS及びピストンロッドPSRDを有し、同ピストンロッドPSRDを介して押圧駆動部ＰＤＵによりピストンPSの下面側にある成形材料MTを押圧し、これをバレルBRL内の射出スクリュSCRW溝へ供給するようになっている。
【０００７】
なお、参照符号PDはピストンロッドPSRDの上下方向位置を検出する位置検出器を示し、同ピストンロッドPSRDの上方に配置されている前記は押圧駆動部ＰＤＵにフィードバックされる。
【特許文献１】実公平７−５３９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した射出成形機における押込み手段即ち、成形材料供給装置においては、押圧力に因る加熱及びバレルBRL側からの熱伝達により成形材料MTが加熱されるだけでなく、ホッパーHP内周面とピストンPS外周面との間の所定間隙に成形材料が入り込み、ピストンPSの下降時にせん断力を受け発熱する。発生した熱はピストンPSやホッパーHPに伝達され、また発熱が過熱状態に到ると成形材料の揮発成分が蒸発するだけでなく近傍の成形材料を変質させ、結果として変質した成形材料がバレルBRL内へ供給されると成形品の品質を悪化させることになるという問題がある。その際、せん断力を小さくするように、前記間隙を大きくすることは可能であるが成形材料MTがその間隙を通ってピストンPSの上面側に溢れ出すという別の問題を惹起する。
【０００９】
また、成形サイクル運転中、ピストンPSの位置はピストンロッドPSRDと共に下方に移動するので前記間隙の形成される位置即ち、最も発熱の大きい部分の位置が変化するという問題がある。
【００１０】
さらに、ピストンPSの下方側には成形材料MTが滞留しているが、ピストンPS上方には成形材料MTはないのでホッパーHPの対応する部分の温度は均一とはならず、しかもその温度分布状態はピストンPSの移動と共に変化する。
また、熱の本質的特性として、一旦発生した熱を特定個所に留めておくことは断熱材等特別な処置を講じない限り困難である。
本発明が対象とする材料供給装置は、射出成形機の運転・稼動と並行して駆動されるものであり、本質的に当該装置における熱の発生は避けられない。こうした問題点は、当該材料供給装置を単に冷却すれば解決されるというものではない。
即ち、例えば、加熱・冷却可能領域であるホッパー外周面にウォータージャケットを配置しそこへ一定温度の冷却水を循環、供給した場合、発生した熱の除去はある程度可能であるが、得られる温度分布は必ずしも一様とはならず、熱発生の大きい外周領域での温度上昇を抑えるために多量の冷却水を供給あるいは冷却水温度をより低く設定すると、熱発生が無いかまたは少ない領域では過冷却状態となり、結露発生という問題が生じ、その結露した水滴が成形材料に混入し変質させるという更なる問題が生じる。上述した諸事情は、当該材料供給装置に対する冷却の在り方を一層複雑にしている。
また、上述した発熱あるいは過熱の問題とは別に、前記ホッパーＨＰ内に投入された直後の成形材料ＭＴの温度は、通常、常温の状態で保管されているため、成形運転が定常状態の場合の前記成形材料ＭＴの温度はより10℃以上低い。従って、図１９に示されるように、前記ホッパーＨＰ内に投入された成形材料ＭＴに対し直ちに押込み動作即ち、成形運転を行おうとする場合は、当該成形材料ＭＴの粘度が大きいため、前記押圧駆動部ＰＤＵにおける駆動力がより多く必要となり、押圧駆動部ＰＤＵとして油圧方式、電動モータ方式にかかわらずより大きな馬力を備えた設備が必要である。
さらに、当該射出成形機を長時間停止後に起動させる場合や、特に冬季において長期の休暇明けに起動させる場合には機械自体即ち、ホッパーＨＰの周辺温度は常温をかなり下回っており、成形運転を早く立ち上げるためには、前記ホッパーＨＰの周辺を予備的に加熱する必要がある。
さらにまた、前述したように、成形運転中、前記ホッパー周辺がせん断力のため過熱ぎみの場合、冷却を行うときにその冷却が過度に行われると、結露を発生する恐れがあり、一旦ホッパーの内側に結露が生成されると、その水分がピストンＰＳの周辺に降下し、成形材料ＭＴと反応する恐れがあり、成形材料ＭＴの変質を促進してしまう恐れがあり、従って、結露発生時には直ちにその部分を加熱し、まとまった水分としてホッパーＨＰ内を流下しないようにする必要がある。
本発明者等は上述した種々の問題点を解決せんとして鋭意努力・検討した結果、成形材料MTがピストンPSの上面側に溢れ出さないよう前記間隙を適切な範囲に保持しつつ、押圧に因る加熱及びバレル側からの熱伝達ならびにせん断力により発生する熱のため成形材料MTが過熱し変質しないよう前記ホッパー及び／又は、ピストンの適宜部位に加熱・冷却手段を配置し、さらに前記の、成形材料ＭＴの粘度が大きいため、前記押圧駆動部ＰＤＵにおける駆動力がより多く必要となる問題については、前記ホッパー及び／又は、ピストンの適宜部位に過熱手段を配置し、これらを適切に温度制御することによって前記問題が全て解決できることを突き止めた。
【００１１】
従って、本発明の目的は、ＢＭＣやゴム系の成形材料による成形において、前記成形材料の変質を可及的に少なくすることのできる射出成形機における成形材料供給装置用の加熱・冷却制御方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明に係る射出成形機における材料供給装置用の加熱・冷却制御方法は、
予め成形材料がホッパー内に投入され成形運転中は同ホッパー内で前記成形材料に対しピストンにより上方から押込み力を与えて加圧するタイプの射出成形機における前記成形材料供給装置であって前記ホッパー及び／またはピストンの加熱・冷却可能領域に配置された熱の給排手段、同熱の給排手段近傍に配設された温度検出手段、前記熱の給排手段に対し加熱・冷却媒体を供給する供給手段ならびに前記熱の給排手段への加熱・冷却媒体の供給量に対応する制御量を生成し前記供給手段へ与える制御手段を備えた前記成形材料供給装置の加熱・冷却制御方法において、
前記温度検出手段により前記熱の給排手段近傍の温度を検出する第１の段階と、
前記温度検出手段の検出温度が当該熱の給排手段近傍における予め設定された目標温度に近づくように前記検出温度及び目標温度に関連させて前記制御量を生成する第２の段階および
前記生成された制御量に基づいて前記制御手段により前記供給手段を制御する第３の段階
から構成される。
その場合、前記第２の段階がピストン位置と関連させて前記制御量を生成するステップをさらに含むようにすることができる。
またその場合、前記第２の段階が前記熱の給排手段近傍の温度経歴と関連させて前記制御量を生成するステップをさらに含むようにすることができる。
さらにまた、前記予め設定された目標温度が所定の許容温度幅を有しており、前記第２の段階において前記検出温度が前記温度幅内に保持されるよう前記制御量を生成するステップをさらに含むようにすることができる。
さらにまたその場合、前記加熱・冷却可能領域が複数のゾーンに区画され、同各ゾーンに対応して温度検出手段が配置され、前記制御手段は前記加熱・冷却可能領域に配置された熱の給排手段に対応する制御量を生成することができる。
その場合、前記加熱・冷却可能領域が複数のゾーンに区画され、同各ゾーンに対応して温度検出手段及び熱の給排手段が配置され、前記制御手段は前記各熱の給排手段に対応する制御量を生成することができる。
また、前記目的を達成するため、本発明に係る射出成形機における材料供給装置用の加熱・冷却制御方法は、
予め成形材料がホッパー内に投入され成形運転中、同ホッパー内で前記成形材料に対しピストンにより上方から押込み力を与えて加圧するタイプの射出成形機における前記成形材料供給装置であって前記ホッパー及び／またはピストンの加熱・冷却可能領域に配置された熱の給排手段、温度検出手段、前記熱の給排手段に対し加熱・冷却媒体を供給する供給手段ならびに前記熱の給排手段への加熱・冷却媒体の供給量に対応する制御量を生成し前記供給手段へ与えると共に前記加熱・冷却可能領域に対応して予め設定され少なくとも成形運転中に参照される第１の温度目標値ならびに前記加熱・冷却可能領域に対応して前記第１の温度目標値とは別の第２の温度目標値を時系列データとして生成する制御手段とを備え、前記第２の温度目標値を参照して結露抑制プロセスを遂行する前記成形材料供給装置の加熱・冷却制御方法において、
成形サイクル、停止移行、立上げ、中断移行もしくは中断後再起動の各運転モードのいずれか１つの運転モードの進行中に前記結露抑制プロセスを遂行することから構成される。
その場合、前記結露抑制プロセスは、
前記温度検出手段により前記加熱・冷却可能領域の温度を検出する第１の段階と、
前記検出温度が前記第２の温度目標値に追従するように前記検出温度及び第２の目標温度に関連させて前記制御量を生成する第２の段階および
前記生成された制御量に基づいて前記制御手段により前記供給手段を制御する第３の段階
からなる結露抑制機能を有するよう構成することができる。
またその場合、前記第２の段階は、前記第２の温度目標値がデジタルデータとして予めメモリにストアされており前記制御手段が前記データを読み出すことにより前記時系列データを生成するステップを含むよう構成することができる。
その場合、前記第２の段階は、前記第２の温度目標値が１つまたは複数個の関数として定義されており、前記制御手段が前記関数を特定しその値を演算することにより前記時系列データを生成するステップを含むよう構成することができる。
また、前記目的を達成するため、本発明に係る射出成形機における材料供給装置用の加熱・冷却制御装置は、
予め成形材料がホッパー内に投入され成形運転中は同ホッパー内で前記成形材料に対しピストンにより上方から押込み力を与えて加圧するタイプの射出成形機における前記成形材料供給装置を加熱・冷却制御する装置であって、前記ホッパー及び／またはピストンの加熱・冷却可能領域に配置された熱の給排手段、同熱の給排手段近傍に配設された温度検出手段、前記熱の給排手段に対し加熱・冷却媒体を供給する供給手段ならびに前記熱の給排手段への加熱・冷却媒体の供給量に対応する制御量を生成し前記供給手段へ与える制御手段を備え、同制御手段には成形運転中、前記温度検出手段の検出温度が当該熱の給排手段近傍における予め設定された目標温度に近づくように前記検出温度及び目標温度に関連させて前記制御量を生成する制御量生成プログラムを格納するプログラムメモリを有するよう構成することができる。
その場合、前記制御量生成プログラムは、ピストン位置と関連させて前記制御量を生成するステップをさらに含むよう構成することができる。
またその場合、前記制御量生成プログラムは、前記熱の給排手段近傍の温度経歴と関連させて前記制御量を生成するステップをさらに含むよう構成することができる。
またその場合、前記制御装置は、射出成形機本体を制御するコントローラの中にその一部として一体に組込まれて構成されることができる。
さらにまたその場合、前記熱の給排手段を電子冷却・加熱部材で構成することもできる。
また、前記目的を達成するため、本発明に係る射出成形機における材料供給装置用の加熱・冷却制御装置は、
予め成形材料がホッパー内に投入され成形運転中、同ホッパー内で前記成形材料に対しピストンにより上方から押込み力を与えて加圧するタイプの射出成形機における前記成形材料供給装置を加熱・冷却制御するものであって、
前記ホッパー及び／またはピストンの加熱・冷却可能領域に配置された熱の給排手段と、
前記加熱・冷却可能領域に配置された温度検出手段と、
前記熱の給排手段に対し加熱・冷却媒体を供給する供給手段と、
前記熱の給排手段への加熱・冷却媒体の供給量に対応する制御量を生成し前記供給手段へ与えると共に、前記加熱・冷却可能領域に対応して予め設定され少なくとも成形運転中に参照される第１の温度目標値ならびに前記加熱・冷却可能領域に対応して前記第１の温度目標値とは別の第２の温度目標値を時系列データとして生成する制御手段とを備え、同制御手段のプログラムメモリには、
成形サイクル、停止移行、立上げ、中断移行もしくは中断後再起動の各運転モードのいずれか１つの運転モードが指定されていることを判定するモード判定プログラムと、
当該判定されたモードを遂行するモード遂行プログラムと、
当該モード遂行プログラムの進行中に前記第２の温度目標値を参照して結露抑制プロセスを遂行する結露抑制プログラム
が格納されているよう構成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による加熱・冷却制御方法及び装置は、予め成形材料がホッパー内に投入され、成形サイクル運転中同ホッパー内で前記成形材料に対しピストンにより上方から押込み力を与えて加圧するタイプの射出成形機における前記成形材料供給装置の加熱・冷却可能領域を温度制御するものであって、前記加圧押込み中、前記成形材料がホッパー内周面とピストンとの間で押込み力やバレルからの熱伝達及びせん断力により発熱し近傍成形材料が変質するのを抑制し、成形材料が変質することなくホッパー下部からバレル内へ供給されるので成形品の品質不良を回避することができる。
また、ホッパーに投入された成形材料の温度が定常成形運転時の押し込み動作時の温度より低い場合、加熱により早期に温度を上昇させることにより、当該成形材料の粘度を低下させることができるので、押圧駆動部を必要以上規模の大きな設備とする必要がない。
また、前記発熱抑制のための熱の給排手段をホッパーとピストンの両方に備えることによって、さらにまた、前記加熱・冷却可能領域をゾーン毎に区画して熱の給排手段を配置し各ゾーン毎に温度制御を行うようにしているので、冷却や加熱のタイミングや効率をより精度高く遂行することが可能である。
さらに、前記熱の給排手段として、電子冷却・加熱部材を採用すれば加熱・冷却媒体の通路や加熱・冷却媒体を温度制御して貯蔵保持する必要がなく、冷却装置全体をコンパクトにできる。
さらに、結露抑制用プログラムをすべての動作モードに対応して動作させるようにしているので結露の発生を未然に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の実施形態に基づく実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１乃至図８は、ホッパーHPを冷却するための本発明における熱の給排手段に関係している。
【００１５】
図１は、本発明に係るホッパー加熱・冷却手段の１例を示す図であって、（ａ）はホッパー下方部分の軸方向断面を示す図、（ｂ）は（ａ）におけるウォータージャケットとホッパーとの接触部分が接触面積を広げるべく角溝の断面形状で形成されていることを示す拡大部分断面図である。
同図（ａ）において、ホッパーHPの外周面には冷却用のウォータージャケットWJが取り付けられ、図示しない加熱・冷却媒体供給部から加熱・冷却媒体例えば冷却水が入り口IN側に与えられ内部の通路を通って戻り口OUT側から戻されるようになっている。
【００１６】
従って、ピストンPSが図示しない駆動手段により下方に向けて押圧されるとピストンPSの下方側にある成形材料MTはその押圧力により加熱及びバレル側からの熱伝達を受けるだけでなく、ピストンPSの側面とホッパーHP内周面との間の間隙に入り込みそこでせん断力を受け発熱するが、これらの熱はホッパーHPからウォータージャケットWJに伝達され、前記冷却水を介して外部へ搬送されるので、前記せん断力の作用する成形材料MT及びその近傍の成形材料は適切な冷却水の供給制御により過熱状態に至らずその変質が抑制される。ウォータージャケットWJは上下方向に関し４つのゾーンZ１、Z2、Z3、Z4に区画されており、同各ゾーンには冷却水の入り口INと戻り口OUTが設けられている。また、参照符号DT１〜DT４は同各ゾーンに対応するホッパーHPの部分の温度を検出する温度検出器を示す。参照符号DT０はピストンPSをゾーンZ０とした場合のピストンPS部分の温度検出器である。
【００１７】
同図（ｂ）は、前述の如く、ウォータージャケットWJとホッパーHPとの接触面積を大きくして前記ホッパーHPからウォータージャケットWJへの熱伝達を良好にするための角溝の断面形状を示している。
【００１８】
図２は、本発明に係るホッパー加熱・冷却手段の他の例を示す図であって、ホッパー外周面に加熱・冷却媒体を流す管路を接触配置した状態を示し、（ａ）は当該管路をらせん状に配置したホッパー正面図、（ｂ）はホッパー外周面に環状パイプ管路の複数対を接触配置した場合を示す図、（ｃ）はホッパー外周面に半円形状の溝が形成されていることを示すホッパー部分拡大断面図である。同図（ａ）において、ホッパーHPの外周面には図１と同様に、温度検出器DT１〜DT４が配設されている。加熱・冷却媒体を流すらせん状パイプの管路CLPの上下端には加熱・冷却媒体供給ユニットCLUが接続されており、温度調節された加熱・冷却媒体が前記管路に流れるようになっている。同ユニットCLUは複数対の加熱・冷却媒体供給及び戻り用の入出力口を有するようになっている。なお、加熱・冷却媒体は前記冷却水のような液体状のもののほか気体状であってもよい。
【００１９】
図２（ｂ）は、ホッパーHP外周面のゾーンZ１乃至Z４にそれぞれパイプ管路CLPを接触配置した場合を示し、各パイプ管路CLPの近傍に温度検出器DT１乃至DT４が配設されている。さらに、加熱・冷却媒体供給ユニットCLUには前記各ゾーンに対応する管路CLPへの流体流量を調整する流量調整弁VL１乃至VL４が配置され、それぞれのパイプ管路CLPには加熱・冷却媒体供給ユニットCLUから所定量の加熱・冷却媒体を単独に供給することができるようになっている。参照符号STRは前記加熱・冷却媒体の格納部であって、予め設定された流体温度に維持されている。なお、前記格納部STRには温度の異なる流体を複数格納されるようにしてもよい。参照符号１００は前記各流量調整弁への制御信号を供給する制御装置である。さらに、同図（ｃ）に示すように前記各管路CLPとホッパーHPとの接触面積を大きくするためホッパーHP外周面に半円形状の溝が形成されている。
【００２０】
図３は、本発明に係るホッパー加熱・冷却手段のさらに他の例を示す図であって、（ａ）はペルチェ効果を利用したペルチェ素子をホッパー外周面に基台を介して配設した状態を示し、（ｂ）は各ペルチェ素子への電力供給をブロック図で示し、（ｃ）は（ａ）のＺ方向からみた平面図である。参照符号PWSUは各ペルチェ素子  PE１〜PEＮへ電力を供給する電力供給ユニットであって、前記制御装置１００から制御信号が与えられる。なお前記ペルチェ効果を利用したペルチェ素子PE、基台BS及び放熱用フィンｆは本発明における電子冷却・加熱部材を構成している。なお、電子冷却・加熱部材による冷却と加熱は電流の流れる方向を逆にすることにより行われるが、冷却と加熱を別々の部材で配置してもよい。
【００２１】
図４は、ホッパーHPの内側でピストンPSの上方にノズルNZを配置し、同ノズルNZから成形材料MTに含まれる揮発成分と同一の成分材料を吹き付けまたは滴下することによりホッパーHPの内周面及びピストンPSの上面を加熱・冷却する構成を示す。同図（ａ）に示すように、ホッパーHPの上面には蓋LDが着脱可能に取り付けられ、同蓋LDには下端部に前記ノズルNZを設けた案内部材CP１が固定されている。この案内部材CP１の上部へは前記成分材料が供給されるようになっている。蓋LDには所定個数の前記案内部材CP１を適宜配置することができる。また蓋LDにはホッパーHP内で揮発した成分材料を外部へ逃がす孔等を適宜設けることができる。なお、参照符号MTPはピストンPS下面に配置された成形材料の圧力を検出する圧力センサーである。同図（ｂ）は、（ａ）における蓋がない場合の例であって、ホッパー内側下方に向くノズルを有する案内部材CP２をホッパー上端部に着脱可能に取り付けた場合を示す。その着脱を簡便にするため種々の機械的、磁気的手段を採用できるがその詳細は省略する。また同図（ｃ）は、ホッパーHPの上端面に環状案内部材RNGが配置された状態をホッパー上方からみた平面図であって、前記成分材料は、環状案内部材RNGの外周部に設けた供給口INから同RNG内部の通路を介して各ノズルNZに供給されるようになっている。
【００２２】
この図４の例では、図１乃至３における場合のように加熱・冷却媒体供給用のジャケットや管路をホッパーHP外周に配置する必要がなく、また図３に示されるような比較的高価な電子冷却・加熱部材をホッパーHP外周に多数配置する必要もなくさらに、構造的にも簡素である。
【００２３】
図５乃至図１１は本発明における前記ピストンPSを冷却する手段に関係している。
【００２４】
図５は、本発明に係るピストン加熱・冷却手段の１例を示す図であって、同図（ａ）はピストン内部に加熱・冷却媒体の通路を形成した状態を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示し、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面に対応する他の通路の例である渦巻き状に形成した加熱・冷却媒体通路を示し、（ｄ）にはさらに他の通路の例である複数対の環状通路が形成されていることを示す。
【００２５】
同図（ａ）、（ｂ）に示すように、ピストンPS内部には、破線で示す如く一対の加熱・冷却媒体の通路PSGが形成されている。参照符号Z０はピストンPSを１つの冷却対象ゾーンとした場合を示す。また、参照符号DT０は、前述したように、ピストンPS部分の温度を検出する温度検出器である。
【００２６】
同図（ｃ）に示すように、加熱・冷却媒体通路PSGは渦巻き状に形成されている。また、同図（ｄ）では、複数対の環状通路PSG１、PSG２、PSG３が形成されている。同図（ｄ）においては、各環状通路へそれぞれ単独に加熱・冷却媒体を供給することができるようになっている。
【００２７】
前記図５においてはピストンPS内部に加熱・冷却媒体の通路を形成した例を示したが、図６においては、ピストンPSの側面及び底面を覆う冷却ブロックCBを前記ピストンPSと一体的に固定し、同冷却ブロックCB内に加熱・冷却媒体の通路を形成した場合を示す。加熱・冷却媒体は図示のようにピストンPSの上面側に設けた入り口IN及び戻り口OUTを介して供給される。
【００２８】
図６においては、冷却・加熱ブロックCBの外側面及び底面が図５に示されるピストンPSと同様な冷却機能を有するようになっており、同冷却・加熱ブロックCB内部の通路をピストンPSと関係なく種々形成することが可能である。
図７は、ピストンPSの主として側面を冷却・加熱するため側面冷却・加熱ブロックCBSをピストンPSの側面に取付け固定した例であって、同図（ａ）はピストンＰＳの軸方向断面を示し、（ｂ）は（ａ）のＹ矢視図、（ｃ）は前記側面冷却・加熱ブロックCBSが複数個の冷却・加熱ブロックから形成されている場合に対応するＹ矢視図である。この（ｃ）においては、各冷却・加熱ブロックCBSへの加熱・冷却媒体は単独に供給制御されることが可能である。
【００２９】
図８は、主としてピストンPSの底面側を冷却するための底面冷却・加熱ブロックCBBをピストンPSに取付け固定した例を示す。同底面冷却・加熱ブロックCBBへの加熱・冷却媒体の給排は管路P１、P２を介して行われる。この底面冷却・加熱ブロックCBBの軸方向厚みをある程度大きくすることにより底面部のみならずホッパーHPとの間に入り込む成形材料MTを冷却・加熱できる。また、この底面冷却・加熱ブロックCBBと図１乃至図４に示したホッパーHPの加熱・冷却手段と組み合わせることにより発熱の抑制をより効果的に遂行できる。
【００３０】
図９は、ピストンPSの側面及び底面をそれぞれ別体で形成し組み合わせてピストンPSを覆う例を示し、同図（ａ）では底面冷却・加熱ブロックCBB上に側面冷却・加熱ブロックCBSを配置した場合、（ｂ）では側面冷却ブロックCBSの内側に底面冷却・加熱ブロックCBSを配置した例を示す。このように側面冷却・加熱ブロックCBS、底面冷却・加熱ブロックCBBを組み合わせることによって、加熱・冷却媒体の通路形成やその加工における自由度が増すので結果として冷却・加熱効率を向上させることに効果がある。
【００３１】
図１０及び図１１は、ピストンPSを冷却・加熱する手段として図３に示したものと同様な電子冷却・加熱部材を採用した場合の例である。
【００３２】
図１０は、ピストンPSの上面に基台BSを介してペルチェ素子PE及びフィンｆを配置した例を示し、同図（ａ）はその正面図、（ｂ）は平面図を示す。同（ｂ）に示されるように、基台BS、ペルチェ素子PE及びフィンｆはピストンPS上面にて１つの連続した環状体として配置されているが、基台BS、ペルチェ素子PE及びフィンｆからなる電子冷却・加熱部材を個別のユニットとしてこれら複数個が適宜配置されるようにしてもよい。
【００３３】
図１１は、ピストンPS内において上方に開口した環状溝または凹部を形成し、同凹部にペルチェ素子PEを有する電子冷却・加熱部材を取付けた例を示す。同図（ａ）はその断面を示し、（ｂ）は（ａ）のＸ方向からみた放熱フィンｆの部分拡大図である。ここで前記環状溝または凹部底面の長さＢは、フィンｆの半径方向長さＬ及びその放熱効果が確保できるよう形成されている。図１１ではピストンPSの側面を内側から冷却・加熱するので図１０に示したピストンPS上面冷却・加熱の場合に比べせん断発熱に対しより冷却・加熱効果がある。
【００３４】
同図（ｃ）は、（ａ）におけるフィンｆを上方に配置した場合を示し、同図（ｄ）は他のフィン構造の拡大図を示す。同図（ｃ）における環状溝または凹部底面の長さＢ’は（ａ）における長さＢより小さくできるので環状溝形成によるピストンPSの剛性の低下をより少なくできる。なお、同図（ｄ）では（ａ）におけるフィンｆの長さＬに比しその長さＬ’は大きくなる。
【００３５】
図１２は、本発明に係る材料供給装置用の加熱・冷却制御装置の制御ブロック図であって、（ａ）は加熱・冷却制御装置全体の制御ブロック図、（ｂ）は当該制御装置のプログラムメモリPG・Mの内容を示し、（ｃ）は当該制御装置のデータメモリDT・Mの内容を示す。
同図（ａ）において、参照符号１００は、インターフェイスiFを介してピストンロッドPSRDの上下位置を制御する押込駆動制御部１０２への制御量DRV及び、加熱・冷却媒体の供給手段１０６へ与えられる前記媒体供給量に対応する制御量ESiを生成する制御装置である。前記加熱・冷却媒体の供給手段１０６には、前述したウォータージャケットやパイプ管路への加熱・冷却媒体供給ユニットCLUと電子冷却・加熱部材への電力供給ユニットPWSUとが設けられている。ここでは前記加熱・冷却媒体及び、電子冷却・加熱部材に流れる電流を総称して加熱・冷却媒体と称する。
前記押込駆動制御部１０２と結合される押込装置１０４は、油圧シリンダまたは回転・直動変換機構に駆動接続されるサーボモータ及び前記ピストンロッドPSRDを備えて構成されることができる。参照符号CML、FBLはそれぞれ指令信号、フィードバック信号を示す。参照符号DPは前述したように、ピストンロッドPSRD即ち、ピストンPSの位置信号であるが前記サーボモータの駆動軸に接続したロータリーエンコーダからの信号として前記フィードバック信号FBLに含まれるようにしてもよい。
一方、冷却装置１０８には前記供給手段１０６から所定量の加熱・冷却媒体が供給される。参照符号CMLはその供給量を示し、FBLは戻り量を示す。参照符号DTは冷却装置１０８の加熱・冷却可能領域に配置された温度検出器からの温度検出信号を示す。前記制御装置１００は中央演算処理装置CPUとプログラムメモリPG・M及びデータメモリDT・Mならびにこれらを相互接続するバスラインBLと前記インターフェースユニットiFとで構成される。また、前記バスラインBLにはオペレータ操作用の表示装置１１０及びキーボード１１２が接続されている。前記インターフェースユニットiFを介して射出成形機本体のコントローラからその稼動状態に対応する各種のステイタス信号STAiが与えられ、これら信号は前記データメモリDT・Mにストアされるようになっている。
なお、上記の制御装置１００は、ここでは本発明における加熱・冷却制御装置専用として説明するけれども、射出成形機本体のコントローラの一部として構成されることも可能である。
【００３６】
図１２（ｂ）は、前記制御装置１００のプログラムメモリPG・Mの主な内容を示す。同図において、プログラムメモリPG・Mには、加熱・冷却制御全体のプロセスを遂行するプログラムPG１と同プログラムPG１中でサブルーチンとして遂行される図示の各種プログラムPG２〜PG８が格納されている。PG３はモード判定プログラムであって、前記各ステイタス信号STAiまたは直接オペレータからの指令に基づいて指定されている運転モードを特定する。ここで運転モードには、通常の成形サイクル運転、同サイクル運転の停止、立ち上げ運転、中断、中断後の再起動運転等の各モードがある。
通常の成形サイクル運転モードにおいては、モードMD１として示される加熱・冷却媒体供給処理用のプログラムPG５及び／または電力供給処理用のプログラムPG６が格納されている。
【００３７】
PG４は結露判定プログラムであって、当該材料供給装置内の加熱・冷却可能領域における結露発生の可能性を判定する。この判定プログラムPG４により結露可能性のある領域が特定されると、結露抑制処理プログラムPG７が遂行される。
【００３８】
前記各モードにおいて選択的に指定される結露抑制処理プログラムPG７はモードMD２として格納されている。前記停止乃至再起動の各モードMDｊを実行するプログラムはまとめてPG8として示される。
図１２（ｃ）はデータメモリDT・Mの主な内容を示す。同図において、メモリ領域STAには、前記ステイタス信号STA１、STA２、STAiがストアされている。参照符号MDEは各モード運転終了を指示するビット信号である。参照符号DP、MTP、CLT、MDは、それぞれピストンPSの現在位置、成形材料の圧力、供給される加熱・冷却媒体の温度、現在選択されている運転モードをストアするメモリ領域を示す。
【００３９】
さらに、参照符号Z０、Z１、Z２、Z３、Z４は加熱・冷却可能領域を複数（図では４つ）のゾーンに区画した場合の各ゾーンを示す。各ゾーンZ０〜Z４の下には、当該各ゾーンに対応する温度設定値ST０〜ST４、前記制御量ES０〜ES４、検出温度DT０〜DT４ならびに当該ゾーンの温度経歴データDT０ｔ１〜ｔN、DT１ｔ１〜tＮ、・・・DT４ｔ１〜tＮがストアされている。
【００４０】
参照符号TGDは、前記各ゾーンに対応する温度設定値(目標値)ST０〜ST４とは別に、結露抑制制御の際に読み出される温度目標値を当該ゾーンZi毎に対応してストアするメモリ領域であり、図示の如くモード別にMD3、MD4、MD5、MD6の如くまとめられている。
図１３は、本発明に係る材料供給装置用の加熱・冷却制御装置における制御量ESiの演算の詳細を説明するブロック図である。
【００４１】
同図において、演算部ALUには左方から、ゾーンZiにおける予め定めた温度設定値STi、判定されたモードMD、ゾーンZiの温度検出値（現在値）DTiが入力される。また、下方より、ピストンPSの位置DP、成形材料MTの圧力MTP、加熱・冷却媒体温度CLT、ゾーンZiの温度検出値の推移データDTiｔ１〜DTitＮが入力されている。前記演算部ALUはこれらの情報に基づいて当該ゾーンZiへ与えるべき制御量ESiを演算する。
【００４２】
最もシンプルな演算としてはDTiとSTiとの差分をそのまま制御量ESiとして定義することができるが、他の方法として、公知のPID制御あるいは前記推移データDTitを考慮してもよい。
【００４３】
ピストンPSの位置DPは、発熱量即ち、冷却に最も大きく影響ししかも、サイクル運転中にピストン位置が変化するので、制御量ESiの演算に際し考慮されることが好ましい。同様に、程度の差はあるが前記MTP、CLTについても要求される温度制御精度が高い場合考慮されることが好ましい。即ち、前記温度設定値STiは、ピストンPSの位置やデータDTit、MTP、CLT等により見かけ上、前記設定値STiが変更されると考えることができる。
【００４４】
なお、上述した図１３の説明においては、ゾーンZiに対応して当該ゾーンZiに制御量ESiを生成する前提として、当該ゾーンZiに他のゾーンとは独立した加熱・冷却手段があることを想定しているが、図２に示した例のように、ホッパーHPの上下方向に区画された各ゾーンに対応して温度検出器DT１〜DT４が配置されているが、その冷却領域には単一の加熱・冷却媒体が供給されるようになっている。この場合、制御量ESiは各ゾーンとも共通な値として算出される。また、設定温度STiは所定の幅を設けて設定され、温度検出値DTiがその幅を超えた状態のときにだけ新たな制御量の演算をするよう適宜閾値を設けるようにすることもできる。
【００４５】
図１３は、本発明に係る材料供給装置用の加熱・冷却制御装置における制御量ESiの演算の詳細を説明するブロック図である。
【００４６】
同図において、演算部ALUには左方から、ゾーンZiにおける予め定めた温度設定値STi、判定されたモードMD、ゾーンZiの温度検出値（現在値）DTiが入力される。また、下方より、ピストンPSの位置DP、成形材料MTの圧力MTP、加熱・冷却媒体温度CLT、ゾーンZiの温度検出値の推移データDTiｔ１〜DTitＮが入力されている。前記演算部ALUはこれらの情報に基づいて当該ゾーンZiへ与えるべき制御量ESiを演算する。
【００４７】
最もシンプルな演算としてはDTiとSTiとの差分をそのまま制御量ESiとして定義することができるが、他の方法として、公知のPID制御あるいは前記推移データDTitを考慮してもよい。
【００４８】
ピストンPSの位置DPは、発熱量即ち、冷却に最も大きく影響し、しかも、サイクル運転中にピストン位置が変化するので、制御量ESiの演算に際し考慮されることが好ましい。同様に、程度の差はあるが前記MTP、CLTについても要求される温度制御精度が高い場合考慮されることが好ましい。即ち、前記温度設定値STiは、ピストンPSの位置やデータDTit、MTP、CLT等により見かけ上、前記設定値STiが変更されると考えることができる。
なお、上述した図１３の説明においては、ゾーンZiに対応して当該ゾーンZiに制御量ESiを生成する前提として、当該ゾーンZiに他のゾーンとは独立した加熱・冷却手段があることを想定しているが、図２に示した例のように、ホッパーHPの上下方向に区画された各ゾーンに対応して温度検出器DT１〜DT４が配置されているが、その冷却領域には単一の加熱・冷却媒体が供給されるようになっている。この場合、制御量ESiは各ゾーンとも共通な値として算出される。また、設定温度STiは所定の幅を設けて設定され、温度検出値DTiがその幅を超えた状態のときにだけ新たな制御量の演算をするよう適宜閾値を設けるようにすることもできる。
【００４９】
図１４は、本発明に係る材料供給装置用の加熱・冷却制御方法の全体プロセスを説明するフローチャートである。
同図において、プログラムPG１の処理がスタートすると、ステップS1で加熱・冷却制御に関連するデータの更新確認を行う。次いで、ステップS2でプログラムPG３によりモード判定をする。ステップS3で判定されたモードがMD＜＝２のときはステップS5へ、またMD＞２のときはステップS4の処理を実行する。
【００５０】
ステップS5でNOのときはさらにステップS6でMD＝２が判定され、同ステップS6でNOのときは結露関係ステップS7、S8、S9及びS10をスキップしてステップS11へ移る。前記ステップS5及びS6でYESのときはステップS7で結露判定をプログラムPG４で行い、ステップS8で結露可能性の有無を確認する。
【００５１】
ステップS8でNOのときはステップS11へ移り、YESのときはステップS9にて結露可能性のあるゾーンを特定する。次いで、当該ゾーンに対し結露抑制処理をプログラムPG７で遂行する。
次いで、ステップS11で加熱・冷却手段の種類を確認する。即ち、加熱・冷却媒体方式の場合はステップS12において前記結露可能性のあるゾーンを除く他のゾーンのうち加熱・冷却媒体を供給するゾーンに対し加熱・冷却媒体供給処理がプログラムPG５によって遂行される。さらにS11でNOのとき及びステップS12の処理終了のときはステップS13で残る電子冷却・加熱部材の配置されたゾーンに対する電力供給処理がプログラムPG6により遂行される。
【００５２】
次いで、ステップS14でサイクル運転中を意味する押込駆動指令の有無が確認されYESのときはステップS15でプログラムPG２が遂行される。ステップS14でNOの場合とステップS15及びS4での処理が終了するとステップS16で冷却及び結露抑制処理の終了したことを示すモードMDEの有無が確認され、終了していなければステップS1へ戻り、前述した処理を繰り返す。また、終了していればプログラムPG１は完了することとなる。
【００５３】
図１５は、図１４のフローチャートにおけるステップS12及びS13、即ち、成形サイクル運転中の加熱・冷却媒体及び電子冷却・加熱部材による加熱・冷却制御の詳細を説明するフローチャートである。
同フローチャートでは、説明の簡略化のために、図２（ｂ）に示す４つの加熱・冷却媒体ゾーンZ1〜Z4をホッパーHPの外周面において区画定義し、さらに、図１０（ａ）に示す１つの電子冷却・加熱ゾーンZ0をピストンPS上に区画定義したものとして説明する。
同図１５において、プログラムPG５、PG６の処理がスタートすると、ステップS1において、各ゾーンZi（i＝０〜４）を冷却の態様に応じて３のグループCLU、PE及びDEに区分する。ここでCLUは加熱・冷却媒体を使用するゾーン、PEは電子冷却・加熱部材を使用するゾーン、DFは結露可能性のあるゾーンを示す。次いで、ステップS2でゾーン指定インデックスiの値を初期化し、ステップS3〜S8の加熱・冷却媒体処理のプロセスを実行する。
【００５４】
ステップS3、S4では加熱・冷却媒体を使用するゾーンCLU以外のゾーン、さらにDFのゾーンZ1が除かれる。ステップS5においては、図１３に示した演算部ALUにおける演算が遂行され制御量ESiが生成される。次いで、ステップS6において生成された制御量ESiに対応する加熱・冷却媒体の流量を流量調整弁VLiに指令する。
【００５５】
次いで、ステップS7で前記インデックスiが４未満であることを確認する。S7でNOの場合はステップS8でインクリメントされ以下同様にしてステップS3〜S7が繰り返される。従って、S5、S6ではゾーンZ2、Z3、Z4が対象となる。
S7でYESのときは電子冷却・加熱部材の各ゾーンに対する制御量ESiの生成・演算がステップS9〜S15の加熱・冷却媒体の場合と同様にして遂行される。なお、S10、S11では電子冷却・加熱部材を使用するゾーンPE以外のゾーンが除かれる。従って、S12,S13ではゾーンZ0のみが対象となる。
【００５６】
図１６は、図１４のフローチャートにおけるステップS4即ち、停止モード等(MDj)の運転中の加熱・冷却媒体及び電子冷却・加熱部材による結露抑制の制御の詳細を説明するフローチャートである。
同フローチャートでは、説明の簡略化のために、図２（ｂ）に示す４つの加熱・冷却媒体ゾーンZ１〜Z4をホッパーHPの外周面において区画定義し、さらに、図１０（ａ）に示す１つの電子冷却ゾーンZ0をピストンPS上に区画定義したものとして説明する。
同図１６において、プログラムPG８の処理がスタートすると、そのステップS1において、停止モード(j=3)が確認される。ステップS3でYESであると鎖線で示すMD３のステップS2〜S13を実行する。また、NOの場合は判定ステップS14、S15にてそれぞれMD４（立上モード）、MD５（中断モード）、MD６（再起動モード）を選択する。
MD３においては、ゾーンZiの数を４とし、当該各ゾーンにおいて時刻t０〜tＮにおける制御量ESiを演算し、同ESiに応じた加熱・冷却媒体である加熱・冷却媒体または電力を各ゾーンの熱の給排手段に与えるようにするものである。ステップS2,S3では、前記時刻ｔの設定が確認される。ステップS4ではゾーンZiのインデックスiが初期化される。ステップS5では、前記メモリ領域TGDのMD3に対応する時系列データ群の時刻ｔ（ｋ）における温度目標値STi（ｔｋ）を読み出し、ステップS６にて当該ゾーンZiにおける制御量ESiを演算する。そして、ステップS７において、算出された制御量ESiに対応する、加熱・冷却媒体流量を流量調整弁VLiへ（または電子冷却・加熱部材のペルチェ素子へ所定電流を）供給する。
【００５７】
ステップS8、S９により上記S4〜S6での処理が全てのゾーン即ち、Z４までインクリメントされ繰り返されるようになっている。ステップS8でi＝４のときステップS10において、データ読み出しのタイミングが判定される。即ち、ｔがtＮに達しないときはステップS11、S12、S13を介してｔがインクリメント（ｔ＋１）され、図１５のステップS16へ行く。同図１５のS16でNOのときは前述したように、S1、S2、S3からS4へ移行する。
図１６において、MD４、MD５、MD６もMD３と同様な結露抑制のためのプロセスを実行するようになっている。
各モードの相違点としては、例えば立上げモードMD４では新たに成形材料MTがホッパーHP内に投入された状態であり、ピストンPSは最上端部位置にあり、所定の押し圧力をかける場合でも成形材料MTの温度は当初常温に近いため、この状態で冷却を行う際には加熱・冷却媒体の流量は低く抑えないと結露を発生する恐れがあり、ホッパー内部にある成形材料MTを変質させる可能性があるため、立上げモードMD４での冷却には結露抑制制御の実質開始時点や目標設定温度の値、制御幅について得に留意が必要である。
【００５８】
また、中断モードの場合は、成形サイクル運転中に指定され、また再起動を前提としているので、その間ピストンPSの位置は中断理由により一旦最上点へ移動させる場合やそのままの位置を保持する場合など様々であって、特にピストンPSの位置に対する留意が必要である。
また、停止モードには、成形サイクル運転中に所定のショット回数を残した状態で、即ち、成形サイクル運転と一定時間並行して結露抑制を行う場合や、成形サイクル運転を終了させた後に結露抑制を行う場合など種々の形態があり、射出成形機側の状態によって、発生または伝達される熱量が異なるので、これらの点についても留意しておくことが好ましい。
【００５９】
図１７は、本発明に係る、停止移行運転中における結露抑制を備えた加熱・冷却制御装置の制御量演算を説明する図であって、（ａ）はその制御ブロックを示し、（ｂ）は停止移行モードにおける温度目標値の時系列データを示すグラフ、（ｃ）は停止移行モードにおける温度目標値の時系列データを関数値として示すグラフ、（ｄ）は加熱・冷却可能領域における検出温度の推移により温度目標値が修正されることを示すグラフである。
同図（ａ）において、演算部ALUには左方より加熱・冷却可能領域のゾーンZiにおける検出温度DTi、指定されているモードMD（この例ではMD＝３の停止移行モードとする）及びゾーンZiの温度目標値STiが与えられる。また、前記演算部ALUには下方より、ピストン位置DP及びゾーンZiの検出温度推移DTiｔが与えられている。演算部ALUではこれらの情報に基づいて、ゾーンZiにおける熱の給排手段に与えるべき加熱・冷却媒体の供給量に対応する制御量ESiを演算する。
【００６０】
前記温度目標値STiは、前述した図１２中の結露抑制用温度目標値の時系列データをストアしているメモリ領域TGDの停止移行モードに対応するデータ群MD３から逐次読み出されるようになっている。時間経過t０〜tＮは停止移行のプロセス時間に対応しており、適宜の時間間隔として刻まれており、数Ｎはその間隔の数を示す。なお時間経過は射出成形機のショット回数に対応して設定してもよい。ただし、前記停止移行モードをショット回数と同期して終了させることに必ずしも特定されるものではない。
前記演算部ALUにおける制御量ESi生成の演算態様には、公知のＰＩＤ方式を組み合わせた様々なものがあるが、その他に、ピストンPS位置及び／または前記温度推移に関連させて行うこともできる。もっとも単純な演算例として、差分（DTi−STi）をそのまま制御量ESiとすることを示す。
【００６１】
同図（ｂ）のグラフは、前記温度目標値STiの時間経過による値の変化がほぼ一定の割合で減少する場合を示す。ここで、時刻tＮにおけるSTiは例えば停止移行後結露の恐れのない温度範囲とすることができる。
同図（ｃ）のグラフは、停止モードの最初の段階で温度目標値を大幅に変化させる例のほか、１つまたは複数の時間依存の関数ｆ（ｔ）を用いて時系列データをその間数値として都度、または予め算出する場合を示す。
同図（ｄ）は、演算部ALUへ与えられる温度目標値STiを修正する場合を示す。同図（ｄ）において、参照符号STは時刻ｔ(ｋ−n）以前の温度目標値、同DFTは結露が発生する温度、αは温度目標値STの制御幅を示し、ST＋αは検出温度がSTとST＋αの間にあるよう冷却を制御する際の１つの閾値を示す。参照符号TLは検出温度の推移カーブを示す。参照符号ΔSTはSTが時刻ｔ(ｋ−n）以後修正される変化分を示す。Q１、Q２・・・Q８は説明のために採ったプロット点を示す。同図（ｄ）に示されるように、温度推移がQ４、Q５のように制御幅内にあっても、その状態が維持されず、Q６、Q７、Q８のように推移することが想定される場合演算部ALUは与えられているSTi（ｔ(k-n)）をΔSTだけ増加させて演算を行うこととなる。
【００６２】
以上本発明の好適な実施例を図１乃至図１７を参照して説明したが、これらの他に、例えば、冷却用パイプの巻き線密度を各ゾーンに応じて変化させ吸熱能力を変化させること、各ゾーンに加熱・冷却媒体と電子冷却・加熱部材を混在させて配置すること、さらに、加熱・冷却可能領域近傍雰囲気の飽和蒸気圧を制御量生成に関連付けること等は当業者であれば容易に実施できることである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係るホッパー加熱・冷却手段の１例を示す図であって、（ａ）はホッパー下方部分の軸方向断面を示す図、（ｂ）は（ａ）におけるウォータージャケットとホッパーとの接触部分がその接触面積を広げるべく角溝の断面形状で形成されていることを示す拡大部分断面図である。
【図２】本発明に係るホッパー加熱・冷却手段の他の例を示す図であって、ホッパー外周面に加熱・冷却媒体を流す管路を接触配置した状態を示し、（ａ）は当該管路をらせん状に配置したホッパー正面図、（ｂ）はホッパー外周面に環状パイプ管路の複数対を接触配置した場合を示す図、（ｃ）はホッパー外周面に半円形状の溝が形成されていることを示すホッパー部分拡大断面図である。
【図３】本発明に係るホッパー加熱・冷却手段のさらに他の例を示す図であって、（ａ）はペルチェ効果を利用したペルチェ素子をホッパー外周面に基台を介して配設した状態を示し、（ｂ）は各ペルチェ素子への電力供給をブロック図で示し、（ｃ）は（ａ）のＺ方向からみた平面図である。
【図４】本発明に係るホッパー加熱・冷却手段のさらに他の例を示す図であって、成形材料に含まれる揮発成分と同一の成分材料を吹き付けまたは滴下することによりホッパー内周面及びピストンPS上面を冷却する構成を示し、（ａ）はホッパー上面に蓋を介して、ホッパー内側下方に向くノズルを有する案内部材を取り付けた場合を示すホッパー断面図、（ｂ）は（ａ）における蓋がない場合の例であって、ホッパー内側下方に向くノズルを有する案内部材をホッパー上端部に着脱可能に取り付けた場合を示す部分側面図、（ｃ）はホッパー上端面に環状案内部材が配置された状態をホッパー上方からみた平面図である。
【図５】本発明に係るピストン加熱・冷却手段の１例を示す図であって、（ａ）はピストン内部に加熱・冷却媒体の通路を形成した状態を示すピストン側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示し、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面に対応する他の通路の例である渦巻き状に形成した加熱・冷却媒体通路を示し、（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面に対応するさらに他の通路の例である複数対の環状通路が形成されていることを示す図である。
【図６】本発明に係るピストン加熱・冷却手段の他の例を示す図であって、ピストン側面及び底面を覆う冷却ブロックをピストンと一体的に固定したピストン部分の断面図である。
【図７】本発明に係るピストン加熱・冷却手段のさらに他の例を示す図であって、（ａ）は側面冷却ブロックをピストン側面に取付け固定したピストン軸方向断面を示し、（ｂ）は（ａ）のＹ矢視図、（ｃ）は側面冷却ブロックが複数個の冷却ブロックから形成されている場合に対応するＹ矢視図である。
【図８】本発明に係るピストン加熱・冷却手段のさらに他の例を示す図であって、底面冷却ブロックをピストンに取付け固定したピストン断面図である。
【図９】本発明に係るピストン加熱・冷却手段のさらに他の例を示す図であって、ピストン側面及び底面を別体で形成し組み合わせてピストンを覆う例を示し、（ａ）は底面冷却ブロック上に側面冷却ブロックを配置した場合、（ｂ）は側面冷却ブロックの内側に底面冷却ブロックを配置した例を示す図である。
【図１０】本発明に係るピストン加熱・冷却手段のさらに他の例を示す図であって、ピストン上面に基台を介してペルチェ素子及びフィンを配置した例を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は平面図を示す。
【図１１】本発明に係るピストン加熱・冷却手段のさらに他の例を示す図であって、ピストン内に上方に開口した環状溝を形成し、ペルチェ素子を有する電子冷却・加熱部材を取付けた例を示し、（ａ）はその断面を示し、（ｂ）は（ａ）のＸ方向からみた放熱フィンの部分拡大図、（ｃ）は（ａ）におけるフィンを上方に配置した場合の部分断面を示し、（ｄ）は他のフィン構造の拡大図を示す。
【図１２】本発明に係る材料供給装置用の加熱・冷却制御装置の制御ブロック図であって、（ａ）は加熱・冷却制御装置全体の制御ブロック図、（ｂ）は当該制御装置のプログラムメモリの内容を示し、（ｃ）は当該制御装置のデータメモリの内容を示す図である。
【図１３】本発明に係る材料供給装置用の加熱・冷却制御装置における制御量演算の詳細を説明するブロック図である。
【図１４】本発明に係る材料供給装置用の加熱・冷却制御方法の全体プロセスを説明するフローチャートである。
【図１５】図１４のフローチャートにおけるステップＳ１２及びＳ１３の詳細を説明するフローチャートである。
【図１６】図１４のフローチャートにおけるステップＳ４即ち、停止移行モード等の運転中の加熱・冷却媒体及び電子冷却・加熱部材による結露抑制の制御の詳細を説明するフローチャートである。
【図１７】本発明に係る、停止移行運転中における結露抑制を備えた加熱・冷却制御装置の制御量演算の詳細を説明する図であって、（ａ）はその制御ブロックをしめし、（ｂ）は停止移行モードにおける温度目標値の時系列データを示すグラフ、（ｃ）は停止移行モードにおける温度目標値の時系列データを関数値として示すグラフ、（ｄ）は加熱・冷却可能領域における検出温度の推移により温度目標値が修正されることを示すグラフである。
【図１８】従来の成形材料供給装置におけるホッパー下方部分の縦断面図である。
【図１９】成形材料樹脂の粘度の温度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１００    制御装置
１０２    押込駆動部
１０４    押込装置
１０６    吸熱・搬送媒体の供給手段
１０８    加熱・冷却装置
１１０    表示装置
１１２    キーボード入力装置
ALU    演算部
MD    モード
DP    ピストン位置
ESi    制御量
DTi    温度検出値
DTiT    温度検出値推移データ
MTP    成形材料圧力
CLT    加熱・冷却媒体温度
PD    位置検出器
PS    ピストン
PSRD    ピストンロッド
HP    ホッパー
BRL    バレル
SCRW    射出スクリュ
MT    成形材料
WJ    ウォータージャケット
IN    入り口
OUT    戻り口
CLP    冷却・加熱パイプ
CLU    加熱・冷却媒体供給ユニット
BS    基台
LD    蓋
PE    ペルチェ素子
ｆ    フィン
NZ    ノズル
RNG    環状案内部材
PSG    加熱・冷却媒体通路
CB    冷却・加熱ブロック
CBS    側面冷却・加熱ブロック
CBB    底面冷却・加熱ブロック
ST    温度目標値
ｆ（ｔ）    関数
α    温度目標値の許容幅
ΔST    温度目標値の修正加算量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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