JP2004196596A - Induction heating molding apparatus and induction heating molding method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子材料などを成形する誘導加熱成形装置および誘導加熱成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、光学素子材料を成形するために、図7に示すような成形装置が使用されている。この成形装置は、磁性体などを用いて上型1a,下型1bに分割形成された成形型1と、上型1a,下型1bのそれぞれを誘導加熱するための上型用誘導コイル2a,下型用誘導コイル2b(以下、単に誘導コイル2a,2bという)と、これら誘導コイル2a,2bに高周波電力を供給するインバータ3と、所望の成形プロセスを実現するように上型1a,下型1bの温度を制御する制御装置4とを備えている。
【0003】
5a,5bはそれぞれ、成形材料の投入時や成形品の取り出し時に上型1a,下型1bを上下方向に移動させる上型移動機構,下型移動機構であり、6a,6bはそれぞれ、上型1a,下型1bの温度を計測し、計測値に相応する電気信号を制御装置4に出力する上型温度計測手段,下型温度計測手段である。
【0004】
そして、上型1a,下型1bをインバータ3,誘導コイル2a,2bによって誘導加熱することにより、型内に封入した成形材料(光学素子材料としてのガラス塊)を熱伝導で加熱し成形するようにしている。
【0005】
その際に、上型1a,下型1bの温度を制御装置4によって直接制御することで、高効率かつ高精度な成形を実現するとともに、上型1a,下型1bの温度を別々に温度調整することで、型材料と成形材料の熱膨張をコントロールし、上型1a,下型1bから成形品を取り出す際の離型性を向上させるようにしている。
【0006】
ところで、図示したように磁束が同一軸上にある2つの誘導コイル2a,2bによって上型1a,下型1bを別々に誘導加熱する場合、次のような問題がある。
【0007】
第1の問題として、誘導コイル2a,2bのそれぞれに別個のインバータ回路(駆動回路)を配備すると、一方の誘導コイルが駆動され他方の誘導コイルが駆動されていない時に、誘導結合により非駆動回路に誘導起電力がかかって電力消費できず、駆動素子などの回路素子を破損させる恐れがある。
【0008】
そこで、図示したように、2つの誘導コイル2a,2bに共通に1つのインバータ3を配備し、誘導コイル2a,2bのそれぞれに対するインバータ3の接続を接続切り替え手段21a,21bで切り替える方式が提案され(たとえば特許文献1参照)実施されている。
【0009】
第2の問題として、2つの誘導コイル2a,2b間で磁束干渉が発生し、すなわち、一方の誘導コイルの磁束を制御しようとすると他方の誘導コイルに影響を与えることになり、独立した制御が困難である。
【0010】
そこで、図示したように、2つの誘導コイル2a,2bのそれぞれに直列に共振用コンデンサ22a,22bを配備し、上型1a,下型1bのそれぞれについて設計した異なる共振周波数を中心にインバータ回路の発振周波数を変えることで、誘導コイル2a,2bに流れる電流を制御する方式が提案され(たとえば特許文献2参照)実施されている。
【0011】
【特許文献1】
特開平4−58491号公報
【0012】
【特許文献2】
特開平6−64932号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したように誘導コイル2a,2bに対するインバータ3の接続を切り替える方式によっては、駆動されない誘導コイルに発生する誘導起電力が駆動回路に帰還することはなく、駆動回路の破損に繋がることはないものの、誘導起電力の帰還先がないため、負荷側の伝送路を含む回路で消費する必要があり、導線などでの熱消費に繋がって、被覆の耐熱破損などが発生する恐れがある。
【0014】
また、共振用コンデンサ22a,22bによってインバータ回路の発振周波数を変えることで、誘導コイル2a,2bに流れる電流を制御する方式では、回路の共振点を外れた部分でのインバータ駆動をする必要があり、電力反射などが定常的に発生し、インバータの効率が低下するなどの問題がある。
【0015】
本発明は上記問題を解決するもので、誘導コイルをそれぞれ装備した上型および下型を独立に、かつ効率よく誘導加熱できる誘導加熱成形装置および誘導加熱成形方法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、上下に分割形成された成形用上型および下型と、上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルと、前記上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルに高周波電力を供給するインバータとを備え、前記上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルに通電することにより前記上型および下型を誘導加熱し、前記上型および下型の内部に封入された材料を溶融させて成形する誘導加熱成形装置を、前記上型および下型のそれぞれの温度を計測する温度計測手段と、前記上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルに対する前記インバータの出力電力を調節するインバータ出力電力調整手段と、前記上型用誘導コイルの位置を調節する上型用誘導コイル位置調節手段と、前記下型用誘導コイルの位置を調節する下型用誘導コイル位置調節手段とを備えた構成としたことを特徴とする。
【0017】
また本発明は、上下に分割形成された成形用上型および下型と、上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルと、前記上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルに高周波電力を供給するインバータとを備え、前記上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルに通電することにより前記上型および下型を誘導加熱し、前記上型および下型の内部に封入された材料を溶融させて成形する誘導加熱成形装置を、前記上型および下型のそれぞれの温度を計測する温度計測手段と、前記上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルに対する前記インバータの出力電力を調節するインバータ出力電力調整手段と、前記上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルとインバータとを電気的に絶縁する絶縁トランスの二次側コイルを分圧するコイル分圧手段とを備えた構成としたことを特徴とする。
【0018】
さらに本発明は、上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルに高周波電力を供給することにより、上型および下型を誘導加熱し、型内に封入された材料を溶融させて成形するに際し、前記上型および下型のそれぞれの温度を計測し、その計測値を基に、前記高周波電力を供給するインバータの出力電力を調節するとともに、前記上型および下型に対する前記上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルの少なくとも一方の位置を調節することにより、前記上型および下型を独立して温度制御することを特徴とする。
【0019】
好ましくは、上型と下型の内、温度をより高く設定したい一方の型について、計測された型温度と目標温度との差からインバータの出力電力の調節量を算出し、算出値に基づいて前記インバータの出力電力を調節することにより目標温度に型温度を追従させるとともに、温度をより低く設定したい他方の型について、計測された型温度と目標温度の差から上型用あるいは下型用誘導コイルの位置の調節量を算出し、算出値に基づいて前記上型用あるいは下型用誘導コイルの位置を調節することにより目標温度に型温度を追従させる。
【0020】
また本発明は、上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルに高周波電力を供給することにより、上型および下型を誘導加熱し、型内に封入された材料を溶融させて成形するに際し、前記上型および下型のそれぞれの温度を計測し、その計測値を基に、前記高周波電力を供給するインバータの出力電力を調節するとともに、前記上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルと前記インバータとを電気的に絶縁する絶縁トランスの二次側コイルの分圧を調節することにより、前記上型および下型を独立して温度制御することを特徴とする。
【0021】
好ましくは、上型と下型の内、温度をより高く設定したい一方の型について、計測された型温度と目標温度との差からインバータの出力電力の調節量を算出し、算出値に基づいて前記インバータの出力電力を調節することにより目標温度に型温度を追従させるとともに、温度をより低く設定したい他方の型について、計測された型温度と目標温度の差からコイルの分圧の調節量を算出し、算出値に基づいて前記コイルの分圧を調節する。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における誘導加熱成形装置の概略構成図である。
【0023】
図1において、成形型1に対して設けられた誘導加熱装置は、分割形成された上型1a,下型1bと、これら上型1a,下型1bをそれぞれ誘導加熱する上型用誘導コイル2a,下型用誘導コイル2bと、これら上型用誘導コイル2a,下型用誘導コイル2bに高周波電力を供給するインバータ3と、所望の成形プロセスを実現するように上型1a,下型1bの温度を制御するための制御装置4とを備えている。
【0024】
詳細には、上型1a,下型1bは、成形材料を封入して所望の形状に成形するための形状加工が施されたものであり、型内部を所望の温度に誘導加熱しやすい磁性材料を用いて作成されている。例えば成形材料がガラス素材である場合には、600℃に誘導加熱しやすい磁性材料、例えばステンレスSUS410やNiAlが用いられる。成形材料と接触する型内面には、ガラス素材が溶けても接着しにくい材料、たとえば炭化ケイ素などが用いられる。
【0025】
そして、上型1a,下型1bのそれぞれに、成形材料の投入時や成形品の取り出し時にモータ等の駆動手段によって駆動され、上型1a,下型1bを上下方向に移動させる上型移動機構5a,下型移動機構5bが接続されている。
【0026】
また上型1a,下型1bのそれぞれに、型内部に挿入される検出部で上型1a,下型1bの温度を検出し、検出値に相応する電気信号を制御装置4に出力する上型温度計測手段6a,下型温度計測手段6bが配備されている。
【0027】
さらに、上型用誘導コイル2a,下型用誘導コイル2bのそれぞれに、上型1a,下型1bに対する上下方向の相対位置を調節する上型用誘導コイル位置調節手段7a,下型用誘導コイル位置調節手段7bが接続されている。誘導コイル位置調節手段7a,7bはモータ等の駆動手段で駆動されるようになっている。
【0028】
また上型用誘導コイル2a,下型用誘導コイル2bのそれぞれに直列に、高周波共振させるための上型用共振用コンデンサ8a,下型用共振用コンデンサ8bが接続されている。
【0029】
インバータ3は、直列共振型インバータ方式で駆動されるように構成されており、このインバータ3を構成するパワー素子の通電時間を外部入力手段、例えばディジタルI/O入力により調整することで、出力電力を変化させることができる。
【0030】
このインバータ3は、絶縁トランス9によって上型用誘導コイル2a,下型用誘導コイル2bから絶縁され、共振によって各誘導コイル2a,2b側に流れる大きな電流から保護されるようになっている。
【0031】
制御装置4は、目標温度と上型温度計測手段6a、下型温度計測手段6bから入力される測定温度をもとに、後述するようにして上型1a,下型1bの温度を目標温度に追従させる温度制御を行なう。
【0032】
上記構成における作用を説明する。
上型1a,下型1b内に成形材料を供給し、インバータ3から各誘導コイル2a,2bに電力を供給することにより、上型1a,下型1bを誘導加熱して上型1a,下型1b内の成形材料を熱伝導で加熱し成形する。
【0033】
詳細には、成形材料の供給時には、上型1a,下型1b間に、成形材料を挿入できる程度の間隔、例えば成形材料が直径10mm程度のガラス球である場合は30mm程度の間隔を隔てておく。そして、成形材料の挿入後に、上型1a,下型1b間の間隔を移動機構5a,5bによって挟めていく。その際には、上型1a,下型1bの内のいずれか一方の位置を固定した状態で、他方を成形材料に当接するまで移動させ、一定の荷重、例えば20kgf程度をかける。
【0034】
そしてこの状態で、各誘導コイル2a,2bにインバータ3から高周波電力を供給することにより、上型1a、下型1bを誘導加熱する。たとえば誘導コイル2aに23kHzの高周波電力を供給すると、誘導コイル2aの内部に磁束が発生し、この磁束が貫通する上型1aに誘導電流が流れ、誘導コイル2aと上型1aとが誘導結合するため、上型1aを誘導加熱することができる。同様にして、下型1bを誘導コイル2bによって誘導加熱することができる。
【0035】
上型1a,下型1bが昇温するに伴って成形材料が溶融され弾性変形してくるので、上型移動機構5a,下型移動機構5bによって350kgf程度の押圧荷重をかける。この時には成形材料は585℃程度まで昇温しているが、この成形材料に型形状を転写するために、上型1a,下型1bの温度を550℃程度まで降下させる一方で、上型移動機構5a,下型移動機構5bによる押圧荷重を50kgf程度に減じる。そして、このような一連の成形プロセスにより成形された成形品を、上型1a,下型1bの間隔を広げて取り出す。
【0036】
その際に、上型1aを離型させた後に下型1bを離型させるという一定の手順を用いることにより、作業性を高め、取り出しを容易にする。そのために、例えば下型1bの温度を上型1aの温度より100℃程度高く維持した状態で温度降下させる。そして、例えば上型温度が450℃、下型温度が550℃になった時点で移動機構5aを上方に移動させて上型1aを離型させる。上型1aの離型終了後に下型1bの温度を常温近傍まで降下させ、下型1b内の成形品を取り出す。
【0037】
以下、温度制御方法について説明する。
制御装置4は、上述したように、目標温度と各温度計測手段6a,6bから入力する測定温度をもとに、上型1a,下型1bを独立して温度制御する。そのために、一般的なPID制御方式を用いて所望の操作量を算出し、1)算出した操作量を上記したインバータ出力電力調節用の外部入力手段に出力する投入電力操作と、2)算出した操作量を上記した誘導コイル位置調節手段7a,7bの駆動手段に出力するコイル相対位置操作とを行なう。
【0038】
上型1a,下型1bの内、目標温度がより高い下型1bは投入電力操作による温度制御とする。たとえば、図2に示すような投入電力P1,P2,P3,P4・・についての投入時間と型温度との関係(予め求めておく)にしたがって投入電力を調整することにより、型温度を制御する。
【0039】
目標温度がより低い上型1aはコイル相対位置操作による温度制御とする。たとえば、図3に示すような投入電力P1,P2,P3・・についてのコイル相対位置と型温度との関係(予め求めておく)にしたがって、上型1aに対する誘導コイル2aの位置であるコイル相対位置を調整することにより、型温度を制御する。たとえば、投入電力P2において型温度をT2からT2aに変更したい時には、コイル相対位置をΔS1からΔS2に変更する。高精度に目標温度に追従させるためには、PID制御の操作量を、誘導コイル2a,2bに直結した誘導コイル位置調節手段7a,7bの移動量として対応させる。
【0040】
つまり、誘導コイル2a,2bの端面より外側では誘導コイル2a,2b内よりも磁束が小さくなることを利用して、目標温度がより高い下型1bは投入電力操作によって所望の温度に制御しながら、目標温度がより低い上型1aは、この上型1aに結合している上型用誘導コイル2aが上型1aの端面より外側に位置するようにコイル相対位置を操作することによって、上型1aを貫通する磁束を小さくし、所望の温度に制御するのである。
【0041】
このようにすることにより、各誘導コイルに対するインバータ回路(駆動回路)の接続を切り替える従来方式で発生していた被覆の耐熱破損などの問題や、共振用コンデンサによってインバータ回路の発振周波数を変えることで各誘導コイルに流れる電流を制御する従来方式で発生していたインバータの効率低下などの問題を回避することができる。
(実施の形態2)
図4は本発明の実施の形態2における誘導加熱成形装置の概略構成図である。
【0042】
この実施の形態2の誘導加熱成形装置は、先に図1を用いて説明した実施の形態1の装置とほぼ同様の構成を有しているので、図1に示したのと同様の作用を有する部材に図1と同じ符号を付して、詳しい説明を省略する。
【0043】
この実施の形態2の誘導加熱成形装置が実施の形態1の装置と相違するのは、実施の形態1の装置に配備されていた上型用誘導コイル位置調節手段7a,下型用誘導コイル位置調節手段7bに代えて、絶縁トランス9の二次側コイル9aにかかる誘導電圧を分圧するコイル分圧手段10が制御装置4に接続して設けられている点である。
【0044】
コイル分圧手段10は、二次側コイル9aに設けられた複数の分圧切換点(タップ位置N1〜Nn)の配列方向に沿って移動自在に設けられ、一端において各分圧切換点に対して順次にかつ連続的に接続可能であり、他端において上型用誘導コイル2a,下型用誘導コイル2bの互いの接続点2cに接続された接続部10aを有している。
【0045】
この実施の形態2の誘導加熱成形装置でも、実施の形態1の誘導加熱成形装置と同様に、インバータ3から誘導コイル2a,2bに電力を供給することにより、上型1a,下型1bを誘導加熱し型内の成形材料を加熱して成形する。
【0046】
その際に制御装置4は、目標温度と上型温度計測手段6a、下型温度計測手段6bから入力された測定温度をもとに、上型1a、下型1bを独立して温度制御する。
【0047】
ただし制御装置4は、一般的なPID制御方式を用いて所望の操作量を算出し、1)算出した操作量を上記したインバータ出力電力調節用の外部入力手段に出力する投入電力操作と、2)算出した操作量をコイル分圧手段10に出力する分圧位置操作とを行なう。
【0048】
上型1a,下型1bの内、目標温度がより高い方を投入電力操作による温度制御とし、目標温度がより低い方をコイル分圧手段10の位置操作による温度制御とする。
【0049】
たとえば、目標温度がより高い下型1bは投入電力操作による温度制御とする。上述した図2に示すような投入電力P1,P2,P3,P4・・についての投入時間と型温度との関係にしたがって投入電力を調整することにより、型温度を制御する。
【0050】
目標温度がより低い上型1aはコイル分圧手段10の位置操作による温度制御とする。たとえば、図5に示すような投入電力P1,P2,P3・・についての誘導負荷インダクタンスと型温度との関係から、型温度に対応する誘導負荷インダクタンスを求める。たとえば、投入電力P2において型温度をT3に設定したい時には、誘導負荷インダクタンスをL3と求める。さらに、図6に示すようなタップ位置と誘導負荷インダクタンスとの関係から、上型用誘導コイル2aがL3となるタップ位置をN1と求める。そして、コイル分圧手段10の接続部10aをタップ位置N1まで移動させる。高精度に目標温度に追従させるためには、PID制御の操作量をコイル分圧手段10の接続部10aの移動量として対応させる。
【0051】
つまり、コイルの誘導負荷がコイル分圧手段10によって分圧調整可能であることを利用して、目標温度がより高い下型1bは投入電力操作によって所望の温度に制御しながら、目標温度がより低い上型1aは、この上型1aに結合している上型用誘導コイル2aのインダクタンスを調整することによって、誘導加熱する磁束を小さくし、所望の温度に制御するのである。
【0052】
このようにすることにより、各誘導コイルに対するインバータ回路(駆動回路)の接続を切り替える従来方式で発生していた被覆の耐熱破損などの問題や、共振用コンデンサによってインバータ回路の発振周波数を変えることで各誘導コイルに流れる電流を制御する従来方式で発生していたインバータの効率低下などの問題を回避することができる。
【0053】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、温度計測手段により計測された計測値を基に、インバータ出力電力調整手段を介してインバータの出力電力を調節するとともに、上型用誘導コイル位置調節手段および下型用誘導コイル位置調節手段を介して上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルを位置調節して、上型,下型を貫通する磁束を両者で相違させることにより、上型,下型を独立して温度制御することが可能になる。
【0054】
また、温度計測手段により計測された計測値を基に、インバータ出力電力調整手段を介してインバータの出力電力を調節するとともに、コイル分圧調節手段を介して上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルを分圧調整して、上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルのインダクタンスを両者で相違させることにより、上型,下型を独立して温度制御することが可能になる。
【0055】
よって、各誘導コイルに対するインバータ回路(駆動回路)の接続を切り替える従来方式で発生していた被覆の耐熱破損などの問題や、共振用コンデンサによってインバータ回路の発振周波数を変えることで各誘導コイルに流れる電流を制御する従来方式で発生していたインバータの効率低下などの問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における誘導加熱成形装置の概略構成図
【図2】誘導加熱の際の投入電力の投入時間と型温度との関係を示すグラフ
【図3】誘導加熱の際の投入電力による誘導負荷の対型相対位置と型温度との関係を示すグラフ
【図4】本発明の実施の形態2における誘導加熱成形装置の概略構成図
【図5】誘導負荷インダクタンスと型温度との関係を示すグラフ
【図6】絶縁トランスの二次側コイルにかかる誘導電圧を分圧するためのタップ位置と上型,下型の誘導負荷インダクタンスとの関係を示すグラフ
【図7】従来の誘導加熱成形装置の概略構成図
【符号の説明】
1a 上型
1b 下型
2a 上型用誘導コイル
2b 下型用誘導コイル
3 インバータ
4 制御装置
5a 上型移動機構
5b 下型移動機構
6a 上型温度計測手段
6b 下型温度計測手段
7a 上型用誘導コイル位置調節手段
7b 下型用誘導コイル位置調節手段
9 絶縁トランス
10 コイル分圧手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an induction heating molding apparatus and an induction heating molding method for molding an optical element material and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a molding apparatus as shown in FIG. 7 has been used for molding an optical element material. This molding apparatus includes a molding die 1 divided into an
[0003]
[0004]
Then, the
[0005]
At this time, the temperature of the
[0006]
By the way, when the
[0007]
As a first problem, when a separate inverter circuit (drive circuit) is provided for each of the
[0008]
Therefore, as shown in the figure, a method has been proposed in which one
[0009]
As a second problem, magnetic flux interference occurs between the two
[0010]
Therefore, as shown,
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-4-58491
[Patent Document 2]
JP-A-6-64932
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, depending on the method of switching the connection of the
[0014]
Further, in the method of controlling the current flowing through the
[0015]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide an induction heating molding apparatus and an induction heating molding method capable of independently and efficiently induction heating an upper die and a lower die each equipped with an induction coil.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides an upper mold and a lower mold which are divided into upper and lower parts, an induction coil for an upper mold and an induction coil for a lower mold, the induction coil for the upper mold and an induction coil for the lower mold. An inverter for supplying high-frequency power to the coil is provided, and the upper and lower molds are induction-heated by energizing the upper and lower mold induction coils, and enclosed in the upper and lower molds. An induction heating molding device for melting and molding the formed material, a temperature measuring means for measuring respective temperatures of the upper mold and the lower mold, and an output of the inverter to the induction coil for the upper mold and the induction coil for the lower mold. Inverter output power adjusting means for adjusting the power, upper induction coil position adjusting means for adjusting the position of the upper die induction coil, and lower die induction adjusting the position of the lower die induction coil Characterized by being configured to include a yl positioning means.
[0017]
Further, the present invention provides an upper mold and a lower mold for forming divided into upper and lower parts, an induction coil for the upper mold and an induction coil for the lower mold, and a high-frequency power supply to the induction coil for the upper mold and the induction coil for the lower mold. And an inverter that conducts electricity to the induction coil for the upper die and the induction coil for the lower die, thereby inductively heating the upper die and the lower die, and melting the material sealed in the upper die and the lower die. Temperature measuring means for measuring the temperature of each of the upper mold and the lower mold, and an inverter output for adjusting the output power of the inverter with respect to the induction coil for the upper mold and the induction coil for the lower mold. Power adjusting means, and coil voltage dividing means for dividing a secondary coil of an insulating transformer for electrically insulating the upper and lower mold induction coils from the inverter. Characterized in that it was formed.
[0018]
Further, the present invention, by supplying high-frequency power to the induction coil for the upper die and the induction coil for the lower die, induction heating of the upper die and the lower die, when melting and molding the material enclosed in the die, The temperature of each of the upper mold and the lower mold is measured, and based on the measured value, the output power of the inverter that supplies the high-frequency power is adjusted, and the upper mold induction coil for the upper mold and the lower mold and The temperature of the upper die and the lower die are independently controlled by adjusting at least one position of the induction coil for the lower die.
[0019]
Preferably, of the upper mold and the lower mold, for one of the molds whose temperature is to be set higher, the amount of adjustment of the output power of the inverter is calculated from the difference between the measured mold temperature and the target temperature, and based on the calculated value. By adjusting the output power of the inverter so that the mold temperature follows the target temperature, and for the other mold whose temperature is to be set lower, the induction for the upper mold or the lower mold is determined based on the difference between the measured mold temperature and the target temperature. An amount of adjustment of the position of the coil is calculated, and the position of the induction coil for the upper die or the lower die is adjusted based on the calculated value so that the die temperature follows the target temperature.
[0020]
In addition, the present invention provides high-frequency power to the induction coil for the upper die and the induction coil for the lower die, thereby inductively heating the upper die and the lower die, and melting and molding the material sealed in the die. The temperature of each of the upper mold and the lower mold is measured, and based on the measured value, the output power of the inverter that supplies the high frequency power is adjusted, and the induction coil for the upper mold and the induction coil for the lower mold, The temperature of the upper mold and the lower mold are independently controlled by adjusting the partial pressure of the secondary coil of the insulating transformer that electrically insulates the inverter from the inverter.
[0021]
Preferably, of the upper mold and the lower mold, for one of the molds whose temperature is to be set higher, the amount of adjustment of the output power of the inverter is calculated from the difference between the measured mold temperature and the target temperature, and based on the calculated value. By adjusting the output power of the inverter to make the mold temperature follow the target temperature, and for the other mold whose temperature is to be set lower, the amount of adjustment of the partial pressure of the coil is calculated from the difference between the measured mold temperature and the target temperature. Calculate and adjust the partial pressure of the coil based on the calculated value.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an induction heating molding apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
[0023]
In FIG. 1, an induction heating device provided for a molding die 1 includes an
[0024]
More specifically, the
[0025]
An upper die moving mechanism that is driven by a driving means such as a motor when a molding material is charged or a molded product is taken out of the
[0026]
The
[0027]
Further, the upper-
[0028]
Also, an upper-
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
The operation of the above configuration will be described.
A molding material is supplied into the
[0033]
Specifically, at the time of supplying the molding material, an interval is set between the
[0034]
In this state, the
[0035]
Since the molding material is melted and elastically deformed as the temperatures of the
[0036]
At this time, by using a certain procedure of releasing the
[0037]
Hereinafter, the temperature control method will be described.
As described above, the
[0038]
Of the
[0039]
The
[0040]
In other words, utilizing the fact that the magnetic flux becomes smaller outside the end faces of the
[0041]
By doing so, problems such as heat-resistant damage to the coating, which occurred in the conventional method of switching the connection of the inverter circuit (drive circuit) to each induction coil, and changing the oscillation frequency of the inverter circuit by the resonance capacitor can be achieved. It is possible to avoid problems such as a decrease in the efficiency of the inverter, which occur in the conventional method of controlling the current flowing through each induction coil.
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an induction heating molding apparatus according to
[0042]
Since the induction heating molding apparatus according to the second embodiment has substantially the same configuration as the apparatus according to the first embodiment described above with reference to FIG. 1, the same operation as that shown in FIG. The same reference numerals as in FIG. 1 denote the same members, and a detailed description thereof will be omitted.
[0043]
The difference between the induction heating molding apparatus of the second embodiment and the apparatus of the first embodiment is that the induction coil position adjusting means 7a for the upper die and the induction coil position for the lower die which are provided in the apparatus of the first embodiment. The difference is that a coil voltage dividing means 10 for dividing the induced voltage applied to the
[0044]
The coil voltage dividing means 10 is provided movably along the arrangement direction of a plurality of voltage division switching points (tap positions N1 to Nn) provided on the
[0045]
In the induction heating molding apparatus according to the second embodiment, similarly to the induction heating molding apparatus according to the first embodiment, the
[0046]
At this time, the
[0047]
However, the
[0048]
Among the
[0049]
For example, the
[0050]
The
[0051]
That is, utilizing the fact that the inductive load of the coil can be adjusted by the coil voltage dividing means 10, the
[0052]
By doing so, problems such as heat-resistant damage to the coating, which occurred in the conventional method of switching the connection of the inverter circuit (drive circuit) to each induction coil, and changing the oscillation frequency of the inverter circuit by the resonance capacitor can be achieved. It is possible to avoid problems such as a decrease in the efficiency of the inverter, which occur in the conventional method of controlling the current flowing through each induction coil.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the output power of the inverter is adjusted via the inverter output power adjusting means based on the measurement value measured by the temperature measuring means, and the upper die induction coil position adjusting means and the lower By adjusting the position of the induction coil for the upper die and the induction coil for the lower die via the induction coil position adjusting means for the die, the magnetic flux penetrating through the upper die and the lower die are made different from each other, so that the upper die and the lower die are formed. Independent temperature control becomes possible.
[0054]
Further, based on the measurement value measured by the temperature measuring means, the output power of the inverter is adjusted via the inverter output power adjusting means, and the induction coil for the upper die and the induction coil for the lower die are adjusted via the coil partial pressure adjusting means. By adjusting the partial pressure of the coil and making the inductances of the induction coil for the upper die and the induction coil for the lower die different from each other, the temperature of the upper die and the lower die can be controlled independently.
[0055]
Therefore, there is a problem such as heat-resistant damage of the coating which has occurred in the conventional method of switching the connection of the inverter circuit (drive circuit) to each induction coil, and the current flows through each induction coil by changing the oscillation frequency of the inverter circuit by the resonance capacitor. It is possible to avoid problems such as a decrease in the efficiency of the inverter, which occur in the conventional method of controlling the current.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an induction heating molding apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph showing a relationship between a power input time and a mold temperature during induction heating. FIG. Fig. 4 is a graph showing the relationship between the relative position of the induction load to the mold due to the input power and the mold temperature at the time. Fig. 4 is a schematic configuration diagram of the induction heating forming apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a graph showing a relationship between temperature and FIG. 6 is a graph showing a relationship between a tap position for dividing an induced voltage applied to a secondary coil of an insulation transformer and upper and lower types of inductive load inductances. Schematic diagram of induction heating molding equipment
1a Upper die 1b Lower die 2a Upper die
Claims (6)
前記上型および下型のそれぞれの温度を計測する温度計測手段と、
前記上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルに対する前記インバータの出力電力を調節するインバータ出力電力調整手段と、
前記上型用誘導コイルの位置を調節する上型用誘導コイル位置調節手段と、
前記下型用誘導コイルの位置を調節する下型用誘導コイル位置調節手段と
を備えたことを特徴とする誘導加熱成形装置。An upper and lower mold for forming divided into upper and lower parts, an induction coil for upper mold and an induction coil for lower mold, and an inverter for supplying high-frequency power to the induction coil for upper and lower molds Induction heating for inductively heating the upper and lower dies by energizing the induction coil for the upper and lower dies and melting and molding the material sealed in the upper and lower dies. A molding device,
Temperature measuring means for measuring the temperature of each of the upper mold and the lower mold,
Inverter output power adjusting means for adjusting the output power of the inverter with respect to the upper mold induction coil and the lower mold induction coil,
Upper die induction coil position adjusting means for adjusting the position of the upper die induction coil,
An induction heating and forming apparatus comprising: a lower die induction coil position adjusting means for adjusting a position of the lower die induction coil.
前記上型および下型のそれぞれの温度を計測する温度計測手段と、
前記上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルに対する前記インバータの出力電力を調節するインバータ出力電力調整手段と、
前記上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルとインバータとを電気的に絶縁する絶縁トランスの二次側コイルを分圧するコイル分圧手段と
を備えたことを特徴とする誘導加熱成形装置。An upper and lower mold for forming divided into upper and lower parts, an induction coil for upper mold and an induction coil for lower mold, and an inverter for supplying high-frequency power to the induction coil for upper and lower molds Induction heating for inductively heating the upper and lower dies by energizing the induction coil for the upper and lower dies and melting and molding the material sealed in the upper and lower dies. A molding device,
Temperature measuring means for measuring the temperature of each of the upper mold and the lower mold,
Inverter output power adjusting means for adjusting the output power of the inverter with respect to the upper mold induction coil and the lower mold induction coil,
An induction heating and forming apparatus comprising: coil voltage dividing means for dividing a secondary coil of an insulating transformer for electrically insulating the upper and lower induction coils from an inverter.
前記上型および下型のそれぞれの温度を計測し、その計測値を基に、前記高周波電力を供給するインバータの出力電力を調節するとともに、前記上型および下型に対する前記上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルの少なくとも一方の位置を調節することにより、前記上型および下型を独立して温度制御することを特徴とする誘導加熱成形方法。By supplying high-frequency power to the induction coil for the upper die and the induction coil for the lower die, the upper die and the lower die are induction-heated, and when the material enclosed in the die is melted and molded,
The temperature of each of the upper mold and the lower mold is measured, and based on the measured value, the output power of the inverter that supplies the high-frequency power is adjusted, and the upper mold induction coil for the upper mold and the lower mold and An induction heating molding method, wherein the temperature of the upper die and the lower die is independently controlled by adjusting at least one position of the induction coil for the lower die.
前記上型および下型のそれぞれの温度を計測し、その計測値を基に、前記高周波電力を供給するインバータの出力電力を調節するとともに、前記上型用誘導コイルおよび下型用誘導コイルと前記インバータとを電気的に絶縁する絶縁トランスの二次側コイルの分圧を調節することにより、前記上型および下型を独立して温度制御することを特徴とする誘導加熱成形方法。By supplying high-frequency power to the induction coil for the upper die and the induction coil for the lower die, the upper die and the lower die are induction-heated, and when the material enclosed in the die is melted and molded,
The temperature of each of the upper mold and the lower mold is measured, and based on the measured value, the output power of the inverter that supplies the high frequency power is adjusted, and the induction coil for the upper mold and the induction coil for the lower mold, An induction heating molding method, wherein the upper die and the lower die are independently temperature-controlled by adjusting the partial pressure of a secondary coil of an insulating transformer that electrically insulates the inverter and the inverter.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8425961B2 (en) | 2009-03-19 | 2013-04-23 | Kraft Foods R&D, Inc. | Method, apparatus and mold for producing a confectionery product |
KR101585633B1 (en) * | 2015-08-06 | 2016-01-14 | 주식회사 진우엔지니어링 | Method of manufacturing window by induction heating and apparatus of manufacturing the same |
-
2002
- 2002-12-19 JP JP2002367416A patent/JP2004196596A/en active Pending
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KR101585633B1 (en) * | 2015-08-06 | 2016-01-14 | 주식회사 진우엔지니어링 | Method of manufacturing window by induction heating and apparatus of manufacturing the same |
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