专利名称：注射成型机及注射成型机的温度控制方法
技术领域：
本发明涉及注射成型机，更详细地讲，涉及具有将树脂加热熔融后注射的圆筒的温度进行控制的加热冷却装置的注射成型机。
背景技术：
在以往的注射成型机中，一般通过在具有喷嘴的圆筒的周围设置加热器而构成加热圆筒，并且将加热圆筒连结在储料器等材料供给部上。通常，将塑料等材料从材料供给部供给到加热圆筒内，在加热圆筒内熔融后，通过在圆筒内移动的螺杆从喷嘴注射。加热圆筒的材料供给部侧有时也通过水冷冷却装置等被冷却，以使树脂在该部分不熔融。
在具有如上所述结构的注射成型机中，加热圆筒在从材料供给部朝向喷嘴的方向、即在加热圆筒的长度方向具有温度分布。
这里，在通过注射成型机成型的成型品中，例如在CD或者DVD那样的光盘中，要求极高的尺寸精度。在用来成型高尺寸精度的成型品的注射成型机中，需要高精度地控制加热圆筒的长度方向的温度分布。
以往，作为控制加热圆筒的长度方向的温度分布的注射成型机，有如下结构的注射成型机将加热圆筒在长度方向划分为多个区域，为了测量、检测各区域的温度，在每个区域配置了由热电偶构成的单一的温度传感器。在该结构的注射成型机中，通过对各区域的加热器分别进行温度控制，能够进行高精度的注射成型。
但是，在如上所述的温度控制中，处于无法充分应对近年来成型品的高尺寸精度化要求的状况。即，对各加热区域只对一点进行热电偶的温度检测，无法对应高尺寸精度的要求的情况在增加。
此外，为了得到在加热圆筒内的树脂的最佳温度条件，就必须改变加热圆筒的温度梯度，但是为了改变温度梯度，就必须改变各区域的温度设定。但是，在以往的温度控制中，只能改变各区域的温度设定，能够设定的温度梯度则存在界限。虽然也考虑了改变温度传感器的位置来改变温度梯度，但是为了改变由温度传感器构成的热电偶的位置，就需要在加热圆筒的加热器以及圆筒上重新开孔，需要许多的工作。
日本特开平5-237892号公报(专利文献1)公开了一种温度调节方法及装置，通过将多个条形的加热器间隔地配置在圆筒上、并在各个加热器的前后设置温度传感器，能够抑制相邻区域间的热影响。
在以往的注射成型机中，将重点放在检测构成加热圆筒的圆筒内表面的温度，却未指出对安装在圆筒上的加热器的温度进行检测的必要性。
进而，在专利文献1所公开的技术中，只考虑了加热圆筒的长度方向的热影响。因此，分别检测位于各加热器的两侧部位的加热圆筒的温度，根据两者的平均值进行各加热器的温度控制。即，专利文献1只公开了检测构成加热圆筒的圆筒的长度方向的温度，而对于能够改变圆筒的温度分布的技术没有任何公开。
发明内容
所以，本发明的目的是，提供一种能够高精度地可改变设定加热圆筒的温度分布的注射成型机。此外，本发明的目的是，提供一种检测构成加热圆筒的圆筒的内壁附近以及加热器附近两者的温度、求出温度分布、根据求出的温度分布高精度地控制温度的注射成型机。
为了达到上述目的，根据本发明的一个技术方案，提供一种注射成型机，其具有圆筒，设有加热器；多个温度传感器，配置在该圆筒的多个位置，检测上述圆筒的多个位置的温度；以及控制装置，有选择地使用从该温度传感器输出的温度检测值来控制向上述加热器的输入。
在上述本发明的注射成型机中，最好是，多个位置包括沿上述圆筒的长度方向不同的2个以上位置。此外，最好是，多个位置包括圆筒的壁面内的、沿圆筒的径向不同的2个以上位置。这种情况下，多个温度传感器也可以包括设置在圆筒的内表面附近的位置上的第1温度传感器、和设置在比该第1温度传感器更接近于加热器的位置上的第2温度传感器。
此外，在本发明的注射成型机中，也可以是，圆筒沿上述长度方向被划分成多个区域，在该多个区域的每一个中设置上述多个温度传感器。进而，也可以是，本发明的注射成型机具有显示输入装置，该显示输入装置显示多个温度传感器的温度检测值，并且输入对各区域设定的温度。
此外，根据本发明的另一个技术方案，提供了一种注射成型机的温度控制方法，该注射成型机具有沿长度方向延伸的圆筒、和围绕该圆筒的周围而设置的加热器，该温度控制方法包括如下步骤检测该圆筒的多个位置的温度；从在该多个位置检测的温度检测值中选择用于控制上述圆筒的温度的温度检测值；使用该选择的温度检测值来控制上述圆筒的温度。
在上述本发明的注射成型机的温度控制方法中，最好是，多个位置包括沿圆筒的长度方向不同的2个以上位置。此外，最好是，多个位置包括圆筒的壁面内的、沿圆筒的径向不同的2个以上位置。
根据本发明，即使不改变温度设定、或不改变温度传感器的安装位置，也能够简单地对应于树脂的熔融温度而得到期望的温度梯度。结果，还能够容易地解决啮入不良、除气不良、烧伤、变色等在可塑化工序中发生的不良状况。
图1是表示作为应用了本发明的注射成型机的一例的电动注射成型机的整体结构的侧视图。
图2是图1所示的注射装置的剖视图。
图3是表示本发明的一实施例的温度控制装置的概略结构的图。
图4是加热圆筒的剖视图。
图5是表示图3所示的控制器结构的框图。
具体实施例方式
首先，参照图1说明应用了本发明的注射成型机的一例。图1是表示作为应用了本发明的注射成型机的一例的电动注射成型机的整体结构的侧视图。
图1所示的电动注射成型机100包括注射装置50和金属模装置70。
注射装置50具有加热圆筒，在加热圆筒51上设置有储料器52。在加热圆筒内进退自如并且旋转自如地设置着螺杆53。螺杆53的后端受支承部件54的支承，可旋转自如。在支承部件54上安装有伺服马达等计量马达55作为驱动部。计量马达55的旋转经由安装在输出轴61上的同步带56传递给被驱动部的螺杆53。在输出轴61的后端连接着旋转检测器62。旋转检测器62通过检测计量马达55的转速或者旋转量，检测螺杆53的旋转速度。
注射装置50具有与螺杆53平行的丝杠轴57。丝杠轴57的后端通过安装在伺服马达等注射马达59的输出轴63上的同步带58，与注射马达59连结着。因而，能够通过注射马达59使丝杠轴57旋转。丝杠轴57的前端与固定在支承部件54上的螺母60结合。如果驱动注射马达59并通过同步带58使丝杠轴58旋转，支承部件54就可以前进后退，结果，能使被驱动部的螺杆53前后移动。在注射马达59的输出轴63的后端连接有位置检测器64。位置检测器64通过检测注射马达59的转数或者旋转量，来检测表示螺杆53的驱动状态的螺杆53的位置。
合模装置70具有安装有可动金属模71的可动台板和安装有固定金属模73的固定台板74。可动台板72和固定台板74通过连接杆75连结着。可动台板72能够沿着连接杆75滑动。此外，合模装置70具有一端与可动台板72连结、另一端与曲柄支承76连结的曲柄机构77。在曲柄支承76的中央部，滚珠丝杠轴79被旋转自如地支承。在滚珠丝杠轴79上结合着形成在十字头80上的螺母81，该十字头80设于曲柄机构77上。此外，在滚珠丝杠轴79的后端设有皮带轮82，在伺服马达等合模马达78的输出轴83和皮带轮82之间设有同步带。
在合模装置70中，如果驱动作为驱动部的合模马达78，则合模马达78的旋转通过同步带84传递给滚珠丝杠轴79。接着，通过滚珠丝杠轴79以及螺母81，从旋转运动变换为直线运动，曲柄机构工作。通过曲柄机构77的工作，可动台板72沿着连接杆75移动，进行闭模、合模以及开模。在合模马达78的输出轴83的后端连接着位置检测器85。位置检测器85通过检测合模马达78的转数或旋转量，检测随着滚珠丝杠轴79的旋转而移动的十字头80、或者通过曲柄机构77连结在十字头80上的该可动台板72的位置。
接着，参照图2说明与本发明有关的部分即注射装置50的结构。图2是注射装置50的剖视图。
注射装置50如上所述地具有加热圆筒51和可在加热圆筒51中旋转及前后移动的螺杆53。在加热圆筒51的前端设有注射喷嘴105，在该注射喷嘴105上形成有嘴口106。在加热圆筒51的规定位置形成有树脂供给口112。树脂供给口112通过连接筒113与储料器52连接，储料器52内的树脂颗粒115通过连接筒113和树脂供给口112后供给到加热圆筒51内。此外，在加热圆筒51的外周安装有面状的带状加热器h1、h2、h3。通过向带状加热器h1、h2、h3通电，能够在加热圆筒51内将树脂颗粒115加热并熔融。
螺杆53具有刮板部102、设在刮板部102的前端的螺杆头107和密封部108。刮板部102具有在螺杆53主体的外周面上形成为螺旋状的刮板103，通过刮板103形成了螺旋状的槽104。此外，在刮板部102上，从后方到前方依次形成有被供给从储料器52落下的树脂颗粒并向前方输送的进给区域S1；将被供给的树脂颗粒115一边压缩一边熔融的压缩区域S2；以及将熔融的树脂进行固定量计量的计量区域S3。
如果在计量工序时使螺杆53正向旋转，则树脂颗粒115从树脂供给口112被供给到进给区域S1，在槽104内前进(向图中的左侧移动)。随之，使螺杆53后退(向图中的右侧移动)，将树脂积存在螺杆头107的前方。另外，槽104内的树脂在进给区域S 1中保持原有的颗粒形状，在压缩区域S2中成为半熔融状态，在计量部S3中被完全熔融而成为液态。然后，如果在注射工序时使螺杆53前进，则积存在螺杆头107的前方的液态树脂从注射喷嘴105注射出，填充在金属模装置70的固定金属模73的内腔空间内。
接着，参照图3说明本发明的一实施例。图3是表示本发明的一实施例的注射成型机的温度控制装置结构的图。温度控制装置是用来控制上述加热圆筒51的温度的装置。
如图3所示，加热圆筒51和注射喷嘴105沿着从冷却圆筒13到注射喷嘴105的长度方向被划分为4个区域。这里，从与冷却圆筒13相邻的区域开始，将4个区域依次称为第1区域21、第2区域22、第3区域23、第4区域24。因而，注射喷嘴105形成着第4区域24。另外，水冷圆筒13是为了冷却储料器52及其附近而设置的圆筒，是为了将储料器52的周围维持在一定温度以下而设置的。此外，虽然没有图示，但在注射喷嘴105的周围也设有加热器，来加热注射喷嘴105。将该加热器称作加热器h4。
在第1至第3区域21～23中，如图4所示，在加热圆筒51的外周设置有分别通电的带状加热器h1、h2、h3。此外，在图1所示的例子中，在第1区域21中，在长度方向配置了3组温度传感器A-1、A-2；B-1、B-2；C-1、C-2；同样，在第2区域22中，配置有3组温度传感器D-1、D-2；E-1、E-2；F-1、F-2；在第3区域23中，也设置了3组温度传感器G-1、G-2；H-1、H-2；I-1、I-2。进而，在第4区域24中，设置了2组温度传感器J-1、J-2；K-1、K-2。
由于各组温度传感器相对于加热圆筒51及注射喷嘴105的位置是同样的，所以以图4所示的温度传感器A-1、A-2为例进行说明。温度传感器A-1为了检测加热圆筒51内表面的温度而埋设在距离加热圆筒51的外周面具有圆筒的1/2壁厚以上的深度的孔中，最好是埋设在到达内表面附近的孔内。温度传感器A-2为了检测加热器h1的温度而埋设在比温度传感器A-1更靠近加热器h1的位置，最好是埋设在接近于加热圆筒51外周面的位置。温度传感器A-1和A-2被设置在加热圆筒51的同一截面的、在半径方向上相互不同的位置上，在图4所示的例子中，温度传感器A-1和A-2被设置在半径方向上相反侧的位置、即相差180°的位置上。
如以上所述，在本实施例中，沿着注射喷嘴105和加热圆筒51的长度方向，即使在同一加热器的区域中也设置了多个温度传感器，此外，还在同一截面的不同深度上设置了多个温度传感器。
如图3所示，各组温度传感器(例如A-1、A-2)与控制器30连接，该控制器具有选择一个温度传感器的后述的第1开关。控制器30具有温度控制部301，作为输入信号得到来自各温度传感器的测量值，根据测量值进行运算，输出对应于运算结果的开关信号；第2开关302-1～302-4，根据开关信号进行开关动作；电源303，通过第2开关302-1～302-4，向设置在第1区域至第4区域21～24中的加热器h1，h2，h3，h4通电。
温度控制部301与显示输入装置35连接，该显示输入装置35显示来自温度传感器的测量值，并且输入温度设定值后提供给温度控制部301。显示输入装置35最好是显示器，显示如图所示的显示设定画面。在图示的显示设定画面中显示着温度检测值显示部351，显示来自各区域的温度传感器的测量值，即按每个区域显示温度检测值；温度设定部352，将各区域的温度作为设定值进行设定；以及控制用传感器选择部353，选择各区域的温度传感器。
在显示设定画面中显示了各温度传感器的所有检测温度，此外，在显示输入装置35中具有开关，该开关能够选择使用在同一区域内设置的多个温度传感器中的哪个温度传感器来进行喷嘴12及加热圆筒10的各区域的温度控制。
另一方面，温度控制部301根据由显示输入装置35选择的温度传感器的检测温度和所设定的温度之差进行运算，将运算结果作为开关信号输出给与各区域的加热器对应设置的第2开关302-1～302-4。即，来自温度控制部301的开关信号是决定第2开关302-1～302-4的接通时间的信号，控制表示第2开关302-1～302-4的接通时间的比例的接通占空比。结果，控制了各区域的通电时间，将配置有注射喷嘴105和加热圆筒51的已选择温度传感器的位置的温度保持为恒定。
接着，如图2所示，说明将2个温度传感器配置在径向相互不同的位置上的理由。加热圆筒51的温度不仅在长度方向上、在径向上也不是恒定的，而是具有温度分布。这是因为，加热圆筒51内侧的熔融树脂的温度和与加热圆筒h1，h2，h3接触着的加热圆筒51外周的温度不同。
进而，按各区域21～24分别控制的温度是温度传感器检测温度的位置的温度，各位置的温度也如上所述，在加热圆筒51的长度方向上变化。例如，如果说明最接近于水冷圆筒13的位置的加热器A-1、A-2的温度，则在长度方向上，接近水冷圆筒13的位置温度降低，在径向上，在接近内径的一侧温度降低。因而，根据在何处选择温度控制点，加热器的接通占空比发生变化，结果，供给加热圆筒51的热量发生变化。例如，如果在最接近水冷圆筒13的位置，使用设置在加热圆筒51的内侧的温度传感器A-1进行温度控制，则为了要补偿被温度测量点的水冷圆筒所吸收的热量，加热器A-1的接通占空比提高。其结果，与在径向上相同的位置使用设置在距离区域21的水冷圆筒13最远的位置上的温度传感器C-1进行温度控制相比，整个区域供给加热圆筒51的热量增加，所以温度梯度变陡。
相反，如果在径向上相同的位置使用设置在距离区域21的水冷圆筒13最远的位置上的温度传感器C-1进行温度控制，则温度梯度变缓。通过利用这样的特性，可容易地解决啮入不良、除气不良、烧伤、变色等因可塑化引起的问题。
这里，如图4所示，说明将多个温度传感器(在图2中是2个)配置在径向不同的位置上的情况的效果。
这样在径向配置温度传感器，特别在压缩区域S2(参照图2)中是有效的。图2所示的压缩区域S2是大体与图3的区域22相对应的区域。在压缩区域S2中，利用施加于加热圆筒51的热量和由螺杆53切断树脂时的热量，将从进给区域S1供给的树脂颗粒熔融。这里，螺杆53的旋转越快背压越高，切断热量产生的越多。如果切断热量过多则会引起树脂的烧伤、变色等成型不良。此外，如果来自加热圆筒51的热量(来自加热器的热量)少，就不能适度地熔融树脂颗粒115。
所以，在压缩区域S2中，检测径向上不同位置的温度，判断在加热圆筒51的壁内热量向内侧移动，还是向外测移动。在加热圆筒51的壁内热量向内侧移动的情况下，可以判断为处于热量通过加热圆筒51从加热器移动到树脂的状态。另一方面，在内侧温度高、温度差过大时，因为树脂的切断热量过多，所以能够判断有产生树脂的烧伤、变色等的可能性。这种情况下，因为有必要改变成型条件，所以最好是发出某种警告通知操作者。
在如上所述地树脂切断热量过多的情况下，在加热圆筒51的壁内热量向外侧移动，在径向上配置的2个温度传感器中，内侧的温度传感器(图3中的温度传感器E-1)的温度检测值比外测的温度传感器(图3中的温度传感器E-2)的温度检测值高。因而，如果监视内侧的温度传感器的温度检测值和外测的温度传感器的温度检测值之差，就能够判断切断热量是否过大。
如上所述，通过多个温度传感器检测加热圆筒的长度方向的温度之外，还检测径向的温度分布，并控制施加在各加热器上的电力，从而能够高精度地控制加热圆筒的温度，能够高精度地控制成型条件。
接着，参照图5更具体地说明图3所示的控制器30。控制器30具有温度控制部301和第2开关302-1～302-4，该温度控制部301包括第1开关部28，该第1开关部28接受来自温度传感器A-1～K-2的温度测量值，根据来自显示输入装置35的传感器选择信号选择测量值。构成温度控制部301的温度控制单元301-1～301-4分别与区域21～24对应，构成第1开关部28的第1开关28-1～28-4也分别与区域21～24对应。
在以上的关系下，来自设在区域21中的温度传感器A-1～C-2的测量值同传感器选择信号及区域21的温度设定值一起被提供给第1开关28-1。来自设在区域22中的温度传感器D-1～F-2的温度测量值同传感器选择信号及区域22的温度设定值一起被提供给第1开关28-2。同样，来自温度传感器G-1～I-2及温度传感器J-1～K-2的温度测量值同传感器选择信号及温度设定值一起，被分别提供给第1开关28-3及28-4。另外，在图5中，为了图的简化，省略了与区域23有关的温度控制单元301-3及第2开关302-3等。
第1开关28-1～28-4根据传感器选择信号而选择温度传感器A-1～K-2的温度检测值，输出给减法器40-1～40-4。减法器40-1～40-4计算从显示输入装置35提供的区域21～24的设定值和所选择的温度检测值之差，将所计算的差分分别输出到PID控制部42-1～42-4。PID运算部42-1～42-4分别具有PID控制部41-1～41-4，将具有与所输入的差分相对应的接通占空比的开关信号作为区域选择信号分别供给到第2开关302-1～302-4。结果，与区域选择信号相对应的第2开关302-1～302-4变为接通状态，将来自电源303的电力供给区域21～24的加热器。这样，在图3所示的实施例中，通过选择区域及温度传感器来控制各区域的加热器。由此，能够根据圆筒的温度分布进行很细微的温度控制。
工业实用性如以上说明那样，本发明适用于能够对应于区域而适当地控制加热圆筒的温度的、需要进行高精度注射成型的注射成型机。
权利要求
1.一种注射成型机，其特征在于，具有圆筒，设有加热器；多个温度传感器，配置在该圆筒的多个位置，检测上述圆筒的多个位置的温度；以及控制装置，有选择地使用从该温度传感器输出的温度检测值来控制向上述加热器的输入。
2.如权利要求1所述的注射成型机，其特征在于，上述多个位置包括沿上述圆筒的长度方向不同的2个以上位置。
3.如权利要求1所述的注射成型机，其特征在于，上述多个位置包括上述圆筒的壁面内的、沿上述圆筒的径向不同的2个以上位置。
4.如权利要求3所述的注射成型机，其特征在于，上述多个温度传感器包括设置在上述圆筒的内表面附近的位置上的第1温度传感器、和设置在比该第1温度传感器更接近上述加热器的位置上的第2温度传感器。
5.如权利要求1至4中任一项所述的注射成型机，其特征在于，上述圆筒沿上述长度方向被划分成多个区域，在该多个区域的每一个中设有上述多个温度传感器。
6.如权利要求1至5中任一项所述的注射成型机，其特征在于，具有显示输入装置，该显示输入装置显示上述多个温度传感器的温度检测值，并且输入对各区域设定的温度。
7.一种注射成型机的温度控制方法，该注射成型机具有沿长度方向延伸的圆筒、和围绕该圆筒的周围而设置的加热器，该温度控制方法的特征在于，检测该圆筒的多个位置的温度；从在该多个位置检测的温度检测值中选择用于控制上述圆筒的温度的温度检测值；使用该选择的温度检测值来控制上述圆筒的温度。
8.如权利要求7所述的注射成型机的温度控制方法，其特征在于，上述多个位置包括沿上述圆筒的长度方向不同的2个以上位置。
9.如权利要求7所述的注射成型机的温度控制方法，其特征在于，上述多个位置包括上述圆筒的壁面内的、沿上述圆筒的径向不同的2个以上位置。
全文摘要
在注射成型机中，在设有加热器的加热圆筒的多个位置设有检测温度的多个温度传感器。控制装置有选择地使用从温度传感器输出的温度检测值来控制向加热器输入。因而，能够高精度地设定并改变加热圆筒的温度分布。
文档编号B29C45/72GK1835836SQ20048002360
公开日2006年9月20日 申请日期2004年8月26日 优先权日2003年8月27日
发明者大西祐史 申请人:住友重机械工业株式会社