(57)【要約】【課題】断熱材を用いて省エネ効果が得られながらも、簡易にオーバーシュートを抑制できる成形機を提供する。【解決手段】ヒータにより加熱されると共に内部で樹脂を溶融させて、溶融樹脂を吐出させる加熱シリンダと、少なくとも前記ヒータの配置部分において、前記加熱シリンダの周方向全周を覆う断熱材と、前記加熱シリンダの温度に応じて、前記断熱材の少なくとも一部を前記加熱シリンダから剥離させる調温機構と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータにより加熱されると共に内部で樹脂を溶融させて、溶融樹脂を吐出させる加熱シリンダと、
少なくとも前記ヒータの配置部分において、前記加熱シリンダの周方向全周を覆う断熱材と、
前記加熱シリンダの温度に応じて、前記断熱材の少なくとも一部を前記加熱シリンダから剥離させる調温機構と、
を備えることを特徴とする成形機。
【請求項２】
前記調温機構は、前記加熱シリンダの温度を検出する検出部と、
前記断熱材を前記加熱シリンダから剥離させる駆動部と、
前記検出部によって検出された温度に基づいて、前記駆動部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の成形機。
【請求項３】
前記駆動部は、エアシリンダで構成されていることを特徴とする請求項２記載の成形機。
【請求項４】
前記駆動部は、電動モータで構成されていることを特徴とする請求項２記載の成形機。
【請求項５】
前記調温機構は、温度に応じて形状が変化するバイメタルで構成されていることを特徴とする請求項１記載の成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、射出成形機や押出成形機など、ヒータにより樹脂を溶融して吐出させる加熱シリンダを備える成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、射出成形機や押出成形機では、外周面にヒータが当接された加熱シリンダを利用して、成形材料としての樹脂を加熱溶融させる工程を行う。その際に、加熱シリンダを熱する温度は１８０度を超え３００度近くにもなるため、作業者が加熱シリンダに接触することを防止する見地から、また、加熱シリンダに当接されたヒータの反対側の面からの放熱量を抑制すべく、断熱材を用いて加熱シリンダを覆う構造が多用されている。
【０００３】
しかしながら、このような構造には、断熱性能が得られ省エネ効果が期待できる反面、加熱シリンダの温度が所定の運転温度を超えてオーバーシュートしてしまうと、温度が冷め難く当該運転温度にすばやく戻すのが難しいという問題がある。そのため、このような加熱シリンダの保温構造では、断熱材を利用して省エネ効果が得られながらも、加熱シリンダの温度がオーバーシュートしてしまうことを抑制できるような構造が待ち望まれていた。
【０００４】
例えば、特許文献１には、オーバーシュートを解決する方法として、目標値変更手段と、制御手段と、を備えた制御装置を利用する構造が開示されている。この特許文献１では、予め設定されてある設定温度（目標値）を、外乱応答時に下がってしまったシリンダの検出温度（検出値）とシリンダの設定温度（目標値）との度合いに基づいて、目標値変更手段が徐々に検出温度（検出値）が設定温度（目標値）へと近づくための改正温度（目標変更値）を割り出し、当該改正温度（目標変更値）に応じて制御手段がヒータを調節するといった動作を行うことで、シリンダの温度がオーバーシュートしてしまうことを抑制できるようにしている。
【特許文献１】特開２００２−２９７２４５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような構造では、制御方法並びに制御装置が複雑となってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、断熱材を用いて省エネ効果が得られながらも、簡易にオーバーシュートを抑制できる成形機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するために、請求項１記載の発明は、ヒータにより加熱されると共に内部で樹脂を溶融させて、溶融樹脂を吐出させる加熱シリンダと、少なくとも前記ヒータの配置部分において、前記加熱シリンダの周方向全周を覆う断熱材と、前記加熱シリンダの温度に応じて、前記断熱材の少なくとも一部を前記加熱シリンダから剥離させる調温機構と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の成形機であって、前記調温機構は、前記加熱シリンダの温度を検出する検出部と、前記断熱材を前記加熱シリンダから剥離させる駆動部と、前記検出部によって検出された温度に基づいて、前記駆動部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の成形機であって、前記駆動部は、エアシリンダで構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の成形機であって、前記駆動部は、電動モータで構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の成形機であって、前記調温機構は、温度に応じて形状が変化するバイメタルで構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加熱シリンダの温度に応じて、断熱材の少なくとも一部を加熱シリンダから剥離させる調温機構を備えているため、複雑な制御装置を用いることなく簡易に加熱シリンダのオーバーシュートを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の成形機を射出成形機に適用した場合を例に挙げて説明する。なお、本発明の適用対象は、射出成形機には限定されず、押出成形機、或いは加熱シリンダを有するすべての成形機を含むものとする。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の射出成形機１の概略断面図である。射出成形機１は、加熱シリンダ４内で溶融した樹脂を図示せぬ金型内に射出し冷却するといった一連の工程を行うことで、例えば、プラスチック製品などの成形品を作り上げるものである。
【００１５】
具体的には、射出成形機１の加熱シリンダ４には、当該加熱シリンダ４の内部に連通する材料供給手段としてのホッパー６が取り付けられており、このホッパー６から成形材料である樹脂が投入される。
【００１６】
そして、加熱シリンダ４の外周面には、ホッパー６から投入された樹脂を加熱させるためのヒータとしてのバンドヒータ２が設けられていて、このバンドヒータ２が通電されることで樹脂が加熱溶融されていく。バンドヒータ２は、加熱シリンダ４の外周面の全周を覆う円筒形状で、加熱シリンダ４の長手方向に断続的に複数（この例では２つ）設けられている。
【００１７】
また、加熱シリンダ４の内部には、バンドヒータ２により加熱された樹脂を混練、可塑化するためのスクリュー５が設けられている。このスクリュー５が回転動作を行うことで樹脂が溶融されながら加熱シリンダ４の前方へと送り出される。
【００１８】
そして、加熱シリンダ４の前端には、図示せぬノズルが設けられており、溶融された１ショット相当分の樹脂が、このノズルから型締された金型内に射出され、射出された樹脂を冷却することで樹脂が固化して成形品が完成する。
【００１９】
また、射出成形機１の加熱シリンダ４には、バンドヒータ２の放熱を抑制するための断熱材３が設けられている。この断熱材３は、図２（ａ）に示すように、バンドヒータ２の外周面に当接されていると共に、加熱シリンダ４の全周に亘って設けられており、例えば、布型などを用いることが好ましい。
【００２０】
そして、本実施形態では、この円筒状の断熱材３が円周方向の一部に軸方向に延びる切れ目３ａを有することで、この切れ目３ａから開閉できるように構成されており（図２、３参照）、このような断熱材３を加熱シリンダ４の温度に応じて、開閉する調温機構４０を備えている。
【００２１】
具体的には、図２（ｂ）に示すように、調温機構４０は、加熱シリンダ４の温度を検出する検出部としての温度センサ１０と、断熱材３を加熱シリンダ４から剥離させる駆動部としてのエアシリンダ１２と、検出部１０により検出された温度に基づいて駆動部１２の動作を制御する制御部としての制御回路１１と、を備えて構成されている。
【００２２】
エアシリンダ１２は、図３に示すように、加熱シリンダ４を挟み込むように水平方向に対をなして設けられており、支点１６を中心に回転自在に図示せぬ射出成形機１のベースに支持されている。
【００２３】
また、エアシリンダ１２の圧力室１５には図示せぬエア配管が接続されていて、圧力室１５の空気圧を変更することでロッド１４を進退させることができる。なお、このエア配管の端部には、空気源が設けられている。
【００２４】
そして、エアシリンダ１３のロッド１４の先端１７が断熱材３に取り付け固定されており、当該ロッド１４を進退させると断熱材３が開閉するようになっている。本実施形態では、断熱材３の開時には加熱シリンダ４の円周方向の略半分が開放される。
【００２５】
制御部１１は、基本的には検出部１０からの検出温度に基づいて、所定の運転温度域となるようにバンドヒータ２の出力制御をしており、さらに、前記運転温度域の上限値またはそれよりも高い値に設定された設定温度を超えた時に、断熱材３を開動させて断熱材３を加熱シリンダ４から剥離させるように駆動部１２を制御している。
【００２６】
すなわち、検出部１０で検出した温度が設定温度を超えると、制御部１１は、エアシリンダ１２の圧力室１５の空気圧を減圧させるようにエアシリンダ１２を制御する。これにより、ロッド１４がピストンの容量で水平方向に駆動して、断熱材３が切り目３ａから開くことで断熱材３の一部が加熱シリンダ４から剥離される。
【００２７】
そして、加熱シリンダ４の温度が設定温度を下回ると、調温機構４０の制御部１１は、逆に圧縮室１５の空気圧を増圧させるようエアシリンダ１２を制御する。これにより、ロッド１４が元の位置へと水平方向に駆動して断熱材３が加熱シリンダ４に密着される。
【００２８】
このように、検出部１０により検出された温度に基づいて、エアシリンダ１２は断熱材３を剥離させたり密着させたりする開閉動作を行うため、加熱シリンダ４の温度が所定の運転温度域を超えてオーバーシュートしそうな場合に、加熱シリンダ４の熱をすばやく放熱して、オーバーシュートを回避することができる。
【００２９】
以上、説明してきたように、本実施形態の射出成形機１では、検出部１０で検出された温度に基づいて制御部１１がエアシリンダ１２を制御して、加熱シリンダ４に密着された断熱材３を開閉させるといった構成となっている。したがって、簡易に加熱シリンダ４のオーバーシュートを抑制することができると共に、加熱シリンダ４の温度が設定温度を超えた場合のみ断熱材３を開放し放熱を促すので、温度制御を確実に実施しつつ省エネ効果も得ることができる。また、駆動部としてエアシリンダ１２を用いたことで、断熱材３の開閉機構を簡単に構成できると共に、メンテナンスもしやすいという利点がある。なお、本実施形態では、エアシリンダ１２を用いた場合を例に挙げて説明したが、空気圧の代わりに油圧を利用してロッドを駆動させる油圧シリンダを用いてもよい。
【００３０】
以下、その他の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１実施形態と同様の構成要素については共通の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３１】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の射出成形機１の概略断面図である。本実施形態の射出成形機１では、駆動部が電動モータとしてのギアモータ１２Ａで構成されている点で上記第１実施形態と異なる。
【００３２】
具体的には、図４に示すように、ギアモータ１２Ａの回転軸２２には、当該回転軸２２に固着されたアーム２１が設けられていて、ギアモータ１２Ａとこのアーム２１を利用して断熱材３を開閉させる。
【００３３】
ギアモータ１２Ａの回転域は、図示しない位置決めピンにより規制されていると共に、アーム２１の先端１７ａは、エアシリンダ１３と同じく断熱材３に連結されている。つまり、ギアモータ１２Ａが駆動された際には、断熱材３に連結されたアーム２１の加熱シリンダ４密着時の第１の角度と加熱シリンダ４剥離時の第２の角度以上には、アーム２１が開閉しないように規制されている。
【００３４】
そして、加熱シリンダ４の温度が設定温度を超えると、調温機構４０の制御部１１は、ギアモータ１２Ａを正回転（時計回り）に回転駆動させて断熱材３を加熱シリンダ４から剥離させる。そして、加熱シリンダ４の温度が設定温度を下回ると、調温機構４０の制御部１１は、ギアモータ１２Ａを逆回転に回転駆動させて断熱材３を加熱シリンダ４に密着させる。
【００３５】
かかる構成とすることで、上記第１実施形態の効果に加え、駆動部としてギアモータ１２Ａを用いることで、ギアモータ１２Ａの高トルク機能を利用でき、断熱材３の固さに関わらずシリンダ４の開閉作業を実施できるという利点がある。
【００３６】
（第３実施形態）
図５及び図６は、第３実施形態の射出成形機１の概略断面図である。図５に示すように、第３実施形態の射出成形機１では、検出部１０、制御部１１、駆動部１２は備えず、自信が加熱シリンダ４の温度に応じて形状が変位するバイメタル４０Ａで構成されていることに最大の特徴を有するものである。
【００３７】
具体的には、図６に示すように、バイメタル４０Ａは、剥離される断熱材３の加熱シリンダ４接触面に耐熱接着剤を用いて一体化されるように構成されている。加熱シリンダ４の温度が設定温度を超える熱を発した時に、バイメタル４０Ａがそれを感知するように調整することで、断熱材３は上方へ湾曲するように動作するため自然と加熱シリンダ４から剥離されるようになる。
【００３８】
このように、調温機構としてバイメタル４０Ａを利用することで、簡単に断熱材３の開閉機構を構成できるため、さらに簡易に加熱シリンダ４のオーバーシュートを抑制できると共に、駆動部１２としての開閉装置が必要ないため、コストを削減することができる。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態にかかる射出成形機の概略断面図を示している。
【図２】本実施形態にかかる射出成形機の説明図であり、（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図を示し、（ｂ）はブロック図を示している。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる射出成形機の概略断面図を示している。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる射出成形機の概略断面図を示している。
【図５】本発明の第３実施形態にかかる射出成形機の概略断面図を示している。
【図６】図５に示す射出成形機の一部省略した斜視図を示している。
【符号の説明】
【００４１】
１    射出成形機（成形機）
２    バンドヒータ（ヒータ）
３    断熱材
４    加熱シリンダ
１０  温度センサ（検出部）
１１  制御回路（制御部）
１２    エアシリンダ（駆動部）
１２Ａ  ギアモータ（駆動部）
４０    調温機構
４０Ａ  バイメタル（調温機構）
【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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