JP2003080576A

JP2003080576A - 射出成形機の温度制御方法及び装置

Info

Publication number: JP2003080576A
Application number: JP2001272980A
Authority: JP
Inventors: Hideki Koyama; 秀樹小山; Hiromasa Ootake; 弘眞大竹; Takatoshi Kawamura; 高敏川村
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2003-03-19
Also published as: EP1291149A1; EP1291149B1; US20030047828A1; DE60200867T2; DE60200867D1; US6861018B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ノズル及びバレルの各ヒートゾーンの昇温時
間のバラツキによる樹脂の劣化、樹脂焼け、炭化等を防
止する。【解決手段】各ヒートゾーンの昇温時間の内、最も長
い昇温時間を最大昇温時間ｔmaxとする。この最大昇温
時間で、各ヒートゾーンは昇温開始時の実温度Ｔs0、Ｔ
s１から、目標設定温度Ｔs0、Ｔs１になる温度変化率Ｋ
c0、Ｋc1を求める。この温度変化率Ｋc0、Ｋc1の直線に
あった温度を各ヒートゾーンの温度制御の指令値とす
る。すべてのヒートゾーンは、最大昇温時間ｔmaxで目
標設定温度に達する。昇温時間のバラツキがないから樹
脂の劣化、樹脂焼け、炭化等は生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機に関
し、特に射出成形機のノズル及びバレルの温度制御に関
する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機においては、射出成形を開始
する際に、ノズル及びバレルの各ゾーンの温度を夫々目
標設定温度まで昇温させなければならない。従来のこの
昇温方法においては、ノズル及びバレルの各ゾーンの昇
温特性に関係なく、夫々設定された設定温度が目標値と
して指令され、該目標設定温度に達するようにＰＩＤ制
御により制御されている。しかし、ノズル部などはワッ
ト密度が大きいゾーンは、すぐに目標設定温度まで昇温
するが、バレルの根元付近のゾーンは昇温が遅く目標設
定温度に達するまで時間を要する。このように、ノズル
及びバレルの各ゾーンの昇温時間にバラツキがあった。
その結果、昇温後スクリュ回転が可能になるまでの間、
溶融樹脂の滞留時間が各ゾーンによりバラバラであった
為、昇温が早いノズル部等のゾーンでは溶融樹脂の滞留
時間が長くなり樹脂の劣化、樹脂焼け、炭化等の問題が
発生した。

【０００３】これを避けるために、特開平５−７７３０
２号公報では、熱容量が小さいゾーンほど加熱開始時点
を遅らせ、各ゾーンが設定温度に達する時点てほぼ同じ
とするように制御する方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ノズル及びバレル各ゾ
ーンの昇温時間にバラツキがあると、上述したように、
樹脂の劣化、樹脂焼け、炭化等の問題が発生する。これ
を避けるために、加熱開始時点を遅らせ、各ゾーンがほ
ぼ同じ時点で設定温度に達するように制御する、特開平
５−７７３０２号公報記載の方法では、熱容量の小さい
ノズル部の温度がバレルの各ゾーンより後から昇温する
ことになる為、バレル内での樹脂の滞留により樹脂が分
解しガス化され、バレル内に蓄圧されることにより、爆
発する危険がある。そこで，本発明は、上述した従来技
術の問題点を解決することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、複数のヒートゾーンを有する射出成形機の温度制御
において、請求項１に係わる発明は、ヒータ昇温時の昇
温特性を各ヒートゾーン毎に取得する手段と、該昇温特
性を記憶する手段と、該記憶された各ヒートゾーン毎の
昇温特性および各ヒートゾーン毎の設定温度と実温度と
の温度差から昇温時間を求める手段と、各ヒートゾーン
の昇温時間の内、最も昇温に時間がかかるヒートゾーン
を抽出する手段と、該抽出されたヒートゾーンの昇温時
間に基づいて各ヒートゾーンの昇温を制御する手段を備
える射出成形機の温度制御装置とした。

【０００６】そして、請求項２に係わる発明は、前記昇
温特性を常時ヒータをＯＮし第一の温度から第二の温度
に昇温する際の温度差と第一の温度から第二の温度への
昇温に要した時間とから求めることを特徴とするもので
ある。請求項３に係わる発明は、前記昇温特性を常時ヒ
ータをＯＮし第一の温度から第二の温度に昇温する際の
温度差と第一の温度から第二の温度への昇温に要した時
間から求められる温度変化率と昇温開始後実際に昇温が
始まるまでのむだ時間とで構成することを特徴とするも
のである。請求項４に係わる発明は、前記昇温を制御す
る手段によって、抽出されたヒートゾーンの昇温時間と
制御対象となるヒートゾーンの設定温度と実温度の温度
差により求められる昇温直線または昇温曲線にしたがっ
て温度制御の目標温度を変更しながら設定温度まで昇温
制御することを特徴とするものである。請求項５に係わ
る発明は、前記昇温を制御する手段によって、抽出され
たヒートゾーンの昇温時間と制御対象となるヒートゾー
ンの昇温時間との時間差、または抽出されたヒートゾー
ンの昇温時間と制御対象となるヒートゾーンの昇温時間
との時間差およびむだ時間とにより演算された昇温直線
または昇温曲線にしたがって温度制御の目標温度を変更
しながら設定温度まで昇温制御するようにしたことを特
徴とするものである。

【０００７】請求項６に係わる発明は、複数のヒートゾ
ーンを有する射出成形機の温度制御であって、ヒータ昇
温時の昇温特性を各ヒートゾーン毎に取得し、各ヒート
ゾーン毎の該昇温特性および各ヒートゾーン毎の該設定
温度との実温度との温度差から昇温時間を求め、各ヒー
トゾーンの昇温時間の内、最も昇温に時間がかかるヒー
トゾーンを抽出し、該抽出されたヒートゾーンの昇温時
間に基づいて各ヒータゾーンの昇温を制御するようにし
たものである。請求項７に係わる発明は、前記昇温特性
を常時ヒータをＯＮし昇温した際に得られる昇温カーブ
としたものである。また、請求項８に係わる発明は、前
記昇温特性を常時ヒータをＯＮし第一の温度から第二の
温度に昇温する際の温度差と第一の温度から第二の温度
への昇温に要した時間とから求めものとした。さらに、
請求項９に係わる発明は、常時ヒータをＯＮし第一の温
度から第二の温度に昇温する際の温度差と第一の温度か
ら第二の温度への昇温に要した時間から温度変化率を求
めると共に、昇温開始後実際に昇温が始まるまでのむだ
時間を求め前記昇温特性としたものである。

【０００８】請求項１０に係わる発明の温度制御方法
は、前記各ヒータゾーンの昇温制御を、抽出されたヒー
トゾーンの昇温時間と制御対象となるヒートゾーンの設
定温度と実温度の温度差により演算された昇温直線また
は昇温曲線にしたがって目標温度をに変更しながら設定
温度まで制御することを特徴とするものである。請求項
１１に係わる発明の温度制御方法は、前記各ヒータゾー
ンの昇温制御を、抽出されたヒートゾーンの昇温時間と
制御対象となるヒートゾーンの昇温時間との時間差、ま
たは抽出されたヒートゾーンの昇温時間と制御対象とな
るヒートゾーンの昇温時間との時間差およびむだ時間、
とにより演算された昇温直線または昇温曲線にしたがっ
て目標温度を変更しながら設定温度まで制御することを
特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のを実施する一実
施形態における射出成形機の要部ブロック図である。制
御装置１００は、数値制御用のマイクロプロセッサであ
るＣＮＣ用ＣＰＵ２５、プログラマブルマシンコントロ
ーラ用のマイクロプロセッサであるＰＭＣ用ＣＰＵ１
８、サーボ制御用のマイクロプロセッサであるサーボ用
ＣＰＵ２０、および、Ａ／Ｄ変換器１６を介して射出成
形機本体側に設けられた射出圧等の各種圧力を検出する
センサからの信号をサンプリング処理してＲＡＭ１４に
格納する圧力モニタ用ＣＰＵ１７を有し、バス２２を介
して相互の入出力を選択することにより各マイクロプロ
セッサ間での情報伝達が行えるようになっている。

【００１０】ＰＭＣ用ＣＰＵ１８には射出成形機のシー
ケンス動作を制御するシーケンスプログラム等を記憶し
たＲＯＭ１３および演算データの一時記憶等に用いられ
るＲＡＭ１４が接続され、ＣＮＣ用ＣＰＵ２５には、射
出成形機を全体的に制御する自動運転プログラム等を記
憶したＲＯＭ２７および演算データの一時記憶等に用い
られるＲＡＭ２８が接続されている。

【００１１】また、サーボ用ＣＰＵ２０には、位置ルー
プ、速度ループ、電流ループの処理を行うサーボ制御専
用の制御プログラムを格納したＲＯＭ２１やデータの一
時記憶に用いられるＲＡＭ１９が接続されている。圧力
モニタ用ＣＰＵ１７には、該圧力モニタ用ＣＰＵ１７が
行う制御の制御プログラムを記憶したＲＯＭ１１およ
び、前述した、各種センサが検出した圧力等を記憶する
ＲＡＭ１２が接続されている。更に、サーボ用ＣＰＵ２
０には、該ＣＰＵ２０からの指令に基いて型締用，射出
用，スクリュー回転用，エジェクタ用等の各軸のサーボ
モータ１０を駆動するサーボアンプ１５が接続され、各
軸のサーボモータＭに取付けられた位置・速度検出器
（図示せず）からの出力がサーボＣＰＵ２０に帰還され
るようになっている。

【００１２】ディスプレイ付手動データ入力装置２９は
ＣＲＴ表示回路２６を介してバス３０に接続され、グラ
フ表示画面や機能メニューの選択および各種データの入
力操作等が行えるようになっており、数値データ入力用
のテンキーおよび各種のファンクションキー等が設けら
れている。なお、表示装置としては液晶を用いたもので
もよい。

【００１３】不揮発性メモリで構成されるデータ保存用
ＲＡＭ２４は射出成形作業に関する成形条件と各種設定
値，パラメータ，マクロ変数等を記憶する成形データ保
存用のメモリである。又、本発明と関係して、後述する
各ヒートゾーンの昇温特性（平均温度変化率，むだ時
間）が設定記憶されている。

【００１４】入力回路２３ａ、出力回路２３ｂは、射出
成形機本体の各部に配備したリミットスイッチや操作盤
からの信号を受信したり射出成形機の周辺機器等に各種
の指令を伝達したりするためのインターフェイスである
が、図１では特に本発明と関係する部分のみを示してい
る。

【００１５】符号１０１は射出ユニット部を示すもの
で、バレル３を複数のゾーンに区分し、各ゾーンＺ0、
Ｚ1、…ＺN-1毎及びノズル４にヒータＨ０，Ｈ１…ＨN-
1が設けられ、夫々設定温度を設定して、該設定温度に
各ゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1の温度を保持し射出成形を
行う。以下、各目標設定温度を設定し該設定温度を保持
するよう温度制御する温度制御単位のノズル部やバレル
の各ゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1をヒートゾーンという。

【００１６】入力回路２３ａには、ノズル４、バレル３
の各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1に設けた温度セン
サＳe0、Ｓe1、…ＳeN-1からの温度検出信号がＡ／Ｄ変
換器３０を介して入力されている。また、出力回路２３
ｂには、各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1を加熱する
ヒータＨ０，Ｈ１…ＨN-1のスイッチＳＷ0、ＳＷ1…Ｓ
ＷN-1が接続されている。

【００１７】以上の構成により、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８が
射出成形機全体のシーケンス動作を制御し、ＣＮＣ用Ｃ
ＰＵ２５がＲＯＭ２７の運転プログラムやデータ保存用
ＲＡＭ２４に格納された成形条件等に基いて各軸のサー
ボモータに対して移動指令の分配を行い、サーボＣＰＵ
２２は各軸に対して分配された移動指令と位置・速度検
出器１１で検出された位置および速度のフィードバック
信号等に基いて、従来と同様に位置ループ制御，速度ル
ープ制御さらには電流ループ制御等のサーボ制御を行
い、いわゆるディジタルサーボ処理を実行する。

【００１８】また、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８が、各ヒートゾ
ーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1毎に設定された目標設定温度
と、温度センサＳe0、Ｓe1、…ＳeN-1で検出される検出
温度に基づいてＰＩＤ制御等を行い、スイッチＳＷ0、
ＳＷ1…ＳＷN-1をオン／オフ制御して各ヒータＨ０，Ｈ
１…ＨN-1に電流を流し、各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…
ＺN-1を加熱制御して設定温度に制御する。上述した構
成，作用は従来の電動式射出成形機の制御装置と変わり
はないもので、本発明の温度制御装置はこの制御装置１
００によって構成されている。

【００１９】以上のような構成によって、本発明は、ま
ず、ノズル４及びバレル３の各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、
…ＺN-1毎に昇温特性を求め設定記憶しておく。この昇
温特性は、各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1のスイッ
チＳＷ0、ＳＷ1…ＳＷN-1を常時オン状態として、各ヒ
ータＨ０，Ｈ１…ＨN-1に電流を流した状態で、スイッ
チがオンとなってから実際の温度が上昇開始するまでの
むだ時間と、温度上昇の度合いが一定となったときの温
度変化率より昇温特性を求めるものである。

【００２０】各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1の現在
温度よりもかなり大きな目標温度を設定して、その各ヒ
ートゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1を加熱するとすれば、Ｐ
ＩＤ制御がなされたとしても、オン／オフ制御において
スイッチは，目標設定温度近傍に達するまでは，常時オ
ン状態となる。例えば、図２に示すように、各ヒートゾ
ーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1の現在温度２５℃で、目標温度
として２００℃を設定したとすると、図２では、ノズル
４（ヒートゾーンＺ0）の昇温特性がカーブＣＮとな
り、バレル３のある１つのヒートゾーンＺnの昇温特性
がカーブＣＢとなった例を示している。

【００２１】そこで、スイッチＳＷ0、ＳＷ1…ＳＷN-1
をオンして時間の計時を開始し、各温度センサＳe0、Ｓ
e1…ＳeN-1からの検出温度を監視し、実際に各ヒートゾ
ーンＺnで昇温開始がみられるまでの時間をむだ時間ｔd
n（ｔd0、ｔd1…ｔdN-1）として求める。また、昇温さ
せる温度領域の内、中間領域ではスイッチＳＷ0、ＳＷ1
…ＳＷN-1は常にオンであり、ヒータＨ０の発熱量一定
で、各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1の温度上昇率，
すなわち温度変化率も一定と想定される。そこで、昇温
させる温度幅（２５℃〜２００℃）の中間領域における
第１、第２の２点の温度を設定して、その設定温度に達
したとき時間を求め、この２つの設定温度とこの設定温
度に達するまでの時間差より平均温度変化率Ｋａを求め
る。

【００２２】例えば、昇温させる温度幅（２５℃〜２０
０℃）の中間領域内で、第１の温度を７０℃、第２の温
度を１７０℃と設定し、第１の温度の７０℃に達したと
きの通電時間ｔo1、第２の温度の１７０℃に達するまで
の通電時間ｔo2を読み取る。ｔo1＝１５０秒、ｔo2＝３
６０秒であったとする。そうすると、ノズル部のヒート
ゾーンＺ0は平均温度変化率Ｋa0＝（１７０℃−７０
℃）／（３６０秒−１５０秒）＝０．４７６（℃／秒）
として求められる。

【００２３】同様に、バレルのヒートゾーンＺ1、Ｚ2、
…ＺN-1に対しても温度特性を求めるが、例えば、バレ
ル３のあるヒートゾーンＺnの温度上昇カーブＣＢが図
２に示すようようなものであったとし、このヒートソー
ンＺnが７０℃、１７０℃に夫々達した時間がｔn1＝２
３０秒、ｔn2＝５８０秒であったとすると、このヒート
ゾーンＺnの平均温度変化率Ｋan＝（１７０℃‐７０
℃）／（５８０秒−２３０秒）＝０．２８６（℃／秒）
として求められる。

【００２４】また、上述した方法以外に、単に、各スイ
ッチＳＷ0、ＳＷ1…ＳＷN-1をオンさせ、所定温度に達
するまで、各ヒートゾーンＺ1、Ｚ2、…ＺN-1の温度を
各温度センサＳe0、Ｓe1…ＳeN-1で所定周期毎検出し記
憶し、この記憶したデータ、若しくはこのデータをグラ
フに変換して表示器２９に表示させて、この表示された
データ若しくはグラフより、各ヒートゾーンＺ1、Ｚ2、
…ＺN-1のむだ時間ｔd0、ｔd1…ｔdN-1、平均温度変化
率Ｋa0、Ｋa1…ＫaN-1を求めてもよい。

【００２５】こうして各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-
1のむだ時間ｔｄｎ（ｔd0〜ｔｄN-1）、温度変化率Ｋan
（Ｋa0〜ＫaN-1）を求め記憶する。図３は、不揮発性メ
モリで構成されるデータ保存用ＲＡＭ２４に設けられた
この昇温温度制御を行うための各種データを記憶するテ
ーブルＴＢの例を示す図である。上述のようにして測定
して求められた温度変化率、むだ時間が各ヒートゾーン
Ｚ0、Ｚ1、…ＺN-1毎に、温度変化率Ｋa0、Ｋa1、Ｋa
2、…Ｋan…ＫaN-1、むだ時間ｔd0、ｔd1、ｔd2…ｔdn
…ｔｄN-1として記憶されることになる。

【００２６】そこで、昇温するときには、この記憶した
温度変化率、むだ時間を用いて、制御用の温度変化率を
求め、この変化率にしたがって、昇温温度を制御する。
まず、本発明の第１の実施形態における昇温制御の原理
について説明する。ヒートゾーンＺnにおける昇温開始
時の実温度がＴsnで、該ゾーンＺnの目標設定温度がＴo
nであったとする。そうすると、昇温させる温度差ΔＴ
ｎは、 ΔＴｎ＝Ｔon−Ｔsn …（１）として求められる。この温度差ΔＴｎを記憶しているヒ
ートゾーンＺnの温度変化率Ｋanで割った値に、該ゾー
ンＺnのむだ時間ｔdnを加算すれば、昇温時間ｔunが求
められる。ｔun＝（ΔＴｎ／Ｋan）＋ｔdn …（２）なお、上記２式において、むだ時間ｔdnを加算せず無視
してもよい。

【００２７】すべてのヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1
に対する昇温時間ｔu0〜ｔun-1を求め、このうち最も長
い昇温時間を最大昇温時間ｔmaxとして求め記憶する。
そして、各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1の昇温開始
時の実温度と目標設定温度との温度差ΔＴ0〜ΔＴN-1を
この最大昇温時間ｔmaxで割って、各ヒートゾーンＺ0、
Ｚ1、…ＺN-1の昇温制御のための温度変化率Ｋc0〜ＫcN
-1を求める。Ｋcn＝ΔＴn／ｔmax …（３）この求めた、温度変化率Ｋc0〜ＫcN-1にしたがって、時
間の関数としての目標温度を求めＰＩＤ温度制御の目標
値として指令すれば、各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-
1はほぼ同一時刻（最大昇温時間ｔmax経過時）に目標温
度に達することになる。

【００２８】図４は、ヒートゾーンＺ0のノズル部とバ
レルの１番目のヒートゾーンＺ1に例を取った昇温制御
の説明図である。昇温開始時の実温度は、ノズル部のヒ
ートゾーンＺ0もバレルのヒートゾーンＺ1も同じ温度で
Ｔs0＝Ｔs1であり、ノズル部のヒートゾーンＺ0の目標
設定温度がＴo0、バレルのヒートゾーンＺ1の目標設定
温度がＴo1である。ヒートゾーンＺ0は温度変化率Ｋc
0、ヒートゾーンＺ1は温度変化率Ｋc1の直線に沿って、
温度制御の目標値が出力され，制御されることになり、
最大昇温時間ｔmaxに達した時点では、両者ともに、設
定目標値の温度Ｔo0、Ｔo1を指令して、該温度に制御さ
れることになる。

【００２９】図５は、各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-
1に対して設定温度が設定されたときに、ＰＭＣ用ＣＰ
Ｕ１８が実行して、温度制御用の温度変化率Ｋcn求める
処理である。まず、各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1
の温度特性である温度変化率、むだ時間を測定し、図３
に示すようにテーブルＴＢに各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、
…ＺN-1に夫々Ｋa0〜ＫaN-1、ｔd0〜ｔdN-1として設定
されているものとする。また、各ヒートゾーンＺ0、Ｚ
1、…ＺN-1の設定温度もＴo0〜ＴoN-1として図３に示す
ように夫々設定されたものとする。

【００３０】ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、ヒートゾーンＺ
0、Ｚ1、…ＺN-1を示す指標ｎを０にセットし（ステッ
プＡ１）、ヒートゾーンＺn（＝Ｚ0）の温度センサＳｅ
ｎ（＝Ｓｅ０）からの検出温度を昇温開始時の実温度Ｔ
sn（＝Ｔs0）として読み込むと共に、テーブルＴＢに記
憶された設定温度Ｔon（＝Ｔo0），温度変化率Ｋan（＝
Ｋa0）、むだ時間ｔdn（＝ｔd0）を読み込む（ステップ
Ａ２）。なお、読み込んだ昇温開始時の実温度Ｔsnはテ
ーブルＴＢに記憶する必要は必ずしもないが、図３で
は、記憶する例を示している。

【００３１】次に，読み込んだ設定温度Ｔonと昇温開始
時の実温度Ｔsnとにより上記１式の演算を行って、当該
ヒートゾーンＺnにおける昇温させる温度、すなわち温
度差ΔＴｎを求めるテーブルＴＢに記憶する（ステップ
Ａ３）。そして、この温度差ΔＴｎと、読み取った温度
変化率Ｋan、むだ時間ｔdnを用いて上記２式の演算を行
い、同該ヒートゾーンＺnの昇温時間ｔunを求める（ス
テップＡ４）。なお、むだ時間ｔdnは無視してもよい。

【００３２】この求めた昇温時間ｔunが、レジスタに記
憶する最大昇温時間Ｔmaxより大きいか判断する（ステ
ップＡ５）。なお、このレジスタは、電源投入時の初期
設定で「０」が最初は記憶されている。求めた昇温時間
ｔunが、レジスタに記憶する最大昇温時間Ｔmaxより大
きいときには、この昇温時間ｔunを最大昇温時間Ｔmax
として、レジスタに格納し（ステップＡ６）、大きくな
ければ，そのままステップＡ７に移行する。ステップＡ
７では指標ｎがヒートゾーンの最大値Ｎ−１に達したか
判断し、達してなければ、指標ｎを「１」インクリメン
トし（ステップＡ８）、ステップＡ２以下の処理を行
う。

【００３３】その結果、指標ｎがヒートゾーンの最大値
Ｎ−１に達した時点では、レジスタには各ヒートゾーン
Ｚ0、Ｚ1、…ＺN-1の内で最も長い昇温時間ｔunが最大
昇温時間Ｔmaxとして記憶されることになる。指標ｎが
ヒートゾーンの最大値Ｎ−１に達すると、再び指標ｎを
０にセットし（ステップＡ９）、指標ｎで示されるヒー
トゾーンＺnに対応して記憶する温度差ΔＴｎを読み出
し（ステップＡ１０）、この温度差を最大昇温時間Ｔma
xで割って、すなわち，上記３式の演算を行って、ヒー
トゾーンＺnの制御用の温度変化率Ｋcnを求め、テーブ
ルＴＢに記憶する（ステップＡ１１）。そして，指標ｎ
がヒートゾーンの最大値Ｎ−１に達したか判断し（ステ
ップＡ１２）、達してなければ、指標ｎを１インクリメ
ントし（ステップＡ１３）、ステップＡ１０からステッ
プＡ１３の処理を、指標ｎがヒートゾーンの最大値Ｎ−
１に達するまで行い、最大値Ｎ−１に達するとこの処理
を終了する。その結果、図３に示すように、各ヒートゾ
ーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1毎に制御用の温度変化率Ｋc0〜
ＫcN-1がテーブルＴＢに記憶される。

【００３４】図６は、昇温開始指令（温度制御開始指
令）が入力されると、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８が所定周期Δ
ｔ毎に実施する昇温温度制御処理のフローチャートであ
る。まず、フラグＦが「１」にセットされているか判断
する（ステップＢ１）。最初は、初期設定時に該フラグ
Ｆは「０」がセットされているから、ステップＢ２に進
み、この処理周期数を計数する指標ｉを「１」インクリ
メントする。なお、この指標ｉも初期設定時に「０」に
セットされている。次に、この指標ｉにこの処理の周期
Δｔを乗じて、昇温開始からの時間を求め、この時間が
最大昇温時間ｔmax以上が判断する（ステップＢ３）。

【００３５】最大昇温時間ｔmax以上でなければ、ヒー
トゾーンを指定する指標ｎに「０」をセットし（ステッ
プＢ４）、該指標ｎで示すヒートゾーンＺnの制御用温
度変化率Ｋcn、昇温開始時の実温度ＴsnをテーブルＴＢ
より読み出し（ステップＢ５）、制御用温度変化率Ｋcn
に昇温開始からの経過時間（Δｔ×ｉ）をかけた値に、
昇温開始時の実温度Ｔsnを加算し、当該周期での目標温
度Ｔcnを求め、これをＰＩＤ温度制御の目標値としてセ
ットする（ステップＢ６、Ｂ７）。

【００３６】Ｔcn＝Ｋcn×Δｔ×ｉ＋Ｔsn …（４）次に、指標ｎを「１」インクリメントし、該指標ｎがヒ
ートゾーンの数Ｎに達してなければ、ステップＢ５から
ステップＢ９の処理を繰り返し実行し、各ヒートゾーン
Ｚ0、Ｚ1、…ＺN-1に対するＰＩＤ温度制御の目標値Ｔc
0〜ＴcN-1をセットして、当該処理周期の処理を終了す
る。

【００３７】以下、昇温開始からの時間（Δｔ×ｉ）が
最大昇温時間Ｔmax以上になるまで、各周期毎、ステッ
プＢ１〜ステップＢ９の処理を実行する。これにより、
ＰＩＤ温度制御の目標値は、図４に示す例のように、各
ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1に対して設定されてい
る制御用温度変化率Ｋcnに従った温度上昇直線で設定さ
れることになる。そして、この目標温度を指令値として
ＰＩＤ温度制御がなされるから、従来の方法では、昇温
時、ヒータＨのスイッチＳＷが常時オンとなっていた点
が、オン／オフ制御されることになり、各ヒートゾーン
Ｚ0、Ｚ1、…ＺN-1は、指令された目標指令温度と一致
するように温度制御され、最大昇温時間Ｔmax経過した
時点で各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1が設定温度Ｔo
nに達するように制御される。

【００３８】そして、昇温開始からの時間（Δｔ×ｉ）
が最大昇温時間Ｔmax以上になったことが（ステップＢ
３）で検出されると、フラグＦを「１」にセットし（ス
テップＢ１０）、指標ｎを「０」にセットしたあと（ス
テップＢ１１）、該指標ｎを１インクリメントしなが
ら，この指標ｎで示されるヒートゾーンｎに対して設定
温度ＴonをＰＩＤ温度制御の目標値としてセットする
（ステップＢ１２、Ｂ１３）。指標ｎがヒートゾーンの
数Ｎに立つすると、当該処理周期の処理を終了する。次
の周期からは、フラグＦが「１」にセットれているか
ら、この目標温度の設定処理は何ら行われず、目標値と
してセットされた設定温度Ｔonによって、以降のＰＩＤ
温度制御は実施されることになる。

【００３９】上述した実施形態では、図４に示すよう
に、昇温開始時の実温度と目標の設定温度とを直線で結
び昇温直線としたが、図７に示すように、昇温直線に代
えて関数ＴＣ（ｔ）の昇温曲線としてもよい。図７に示
す例では、ノズル部のヒートゾーンＺ0に対しては、関
数ＴＣ0（ｔ）、バレルのヒートゾーンＺ1では関数ＴＣ
1（ｔ）で定義した例を示している。このような昇温曲
線で昇温させる場合には、例えば図６に示す昇温温度制
御の周期Δｔ毎にこの昇温曲線ＴＣ0（ｔ）、ＴＣ1
（ｔ）…上の点（時間に対する温度）をメモリに記憶さ
せておき、昇温開始から，順次、このメモリに記憶した
温度を読み出しＰＩＤ温度制御の目標温度とすればよ
い。

【００４０】なお、図４に示すように、昇温を直線で行
う場合にも、このようなメモリに昇温直線上のデータを
記憶しておき，このデータを読み出して、目標温度とし
て指令するようにしてもよい。

【００４１】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。この第２の実施形態は、各ヒートゾーンの昇温時
間時の制御用温度変化率を最大昇温時間との時間差によ
って求めるようにしたものである。

【００４２】図８は、この第２の実施形態の説明図で、
昇温開始時の実温度が２５℃で、目標設定温度が２００
℃であるときに、従来と同様に、ＰＩＤ温度制御の目標
温度として２００℃を与えたとき、ヒートゾーンの温度
上昇カーブを示すもので、カーブＣＢはこの昇温時間が
ｔmaxで一番長いヒートゾーンのものとしている。ま
た、カーブＣＮはノズル部のヒートゾーンＺ0の温度上
昇カーブで昇温時間がｔu0であったものとして、このノ
ズル部のヒートゾーンＺ0を各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、
…ＺN-1の代表として記載している。なお、両者とも，
昇温開始時の実温度、目標設定温度は同じであるものと
している。このような場合、本実施形態では、まず、最
大昇温時間ｔmaxと各ヒートゾーンの昇温時間ｔunの差
Δｔun（図８ではΔｔu0のみ表示）を求め、この時間差
Δｔunにそのヒートゾーンのむだ時間ｔdn（図８ではｔ
d0のみ表示）を加算して、昇温制御時間ｔcunを求め
る。

【００４３】 Δｔun＝ｔmax−ｔun …（４）ｔcun＝Δｔun＋ｔdn …（５）そして、各ヒートゾーンＺnの昇温時の温度指令値をこ
の昇温制御時間ｔcun内で直線的に変えるようにする。
図８に示すノズル部のヒートゾーンＺ0出は、直線Ｔ0c
で示す時間の関数を温度指令とする。なお、この昇温制
御時間ｔcunについては、当該ヒートゾーンＺnのむだ時
間ｔdnを無視して、昇温時間の差Δｔunが昇温制御時間
ｔcunとしてもよい。

【００４４】通常の温度制御では、各ヒートゾーンＺ
0、Ｚ1、…ＺN-1に対して昇温開始時にそのときの実温
度よりもかなり高い目標設定温度を温度指令値としてい
る。この場合、ＰＩＤ温度制御では、温度偏差が大きい
ことから、スイッチＳＷ0、ＳＷ1…ＳＷN-1は、ほとん
ど常時オンとなり該ゾーンを加熱するが、各ヒートゾー
ンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1の上昇カーブは、例えば、図８で
ノズル部のヒートゾーンＺ0で第四票されるカーブＣＮ
で示されるものとなる。しかし、上述したように直線Ｔ
0cに沿った温度指令値であると、温度偏差は小さくな
り、ＰＩＤ温度制御により、スイッチＳＷ0はオン／オ
フ切り替わることになり、該ヒートゾーンＺ0の温度上
昇速度は低下する。その結果、このヒートゾーンＺ0は
ほぼ最大昇温時間ｔmax、経過した時点で、目標とする
設定温度に達することになる。

【００４５】なお、カーブＣＢで示す最大昇温時間ｔma
xを要するヒートゾーンに対しては、時間差が「０」で
あることから、直線Ｔ0cに対応する直線は垂直線とな
り、昇温開始時に直ちに設定温度（２００℃）の温度指
令がなされることになり、これは、従来の場合と同じで
あり、図８のカーブＣＢのような温度上昇カーブとな
る。

【００４６】図９は、この第２の実施形態を実施すると
き、各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1に設定温度Ｔo
0、Ｔo1、…ＴoN-1が設定された際に、制御用温度変化
率Ｋcnを求める処理である。なお、この制御用温度変化
率Ｋcnは，図８でＴ0cとして示すような各ヒートゾーン
Ｚ0、Ｚ1、…ＺN-1への温度指令値を示す直線の傾きを
規定するものである。

【００４７】ステップＣ１〜ステップＣ８の処理は図５
で示す処理のステップＡ１〜ステップＡ８の処理ほぼ同
一である。相違する点は、ステップＡ４では、求めた昇
温時間ｔunを記憶するようにしていないが、このステッ
プＡ４に対応するステップＣ４では、この求めた昇温時
間ｔunを記憶する点で相違するのみで，他の処理は同一
である。

【００４８】上述したステップＣ１〜ステップＣ８の処
理で、各ヒートゾーンＺn毎の温度差ΔＴｎ、昇温時間
ｔun、最大昇温時間ｔmaxを求めたあと、指標ｎを０に
セットし（ステップＣ９）、指標ｎで示されるヒートゾ
ーンＺnの昇温時間ｔunと最大昇温時間ｔmaxとにより、
上記４式の演算を行い昇温時間差Δｔunを求め（ステッ
プＣ１０）、さらに、上記５式の演算を行いこの昇温時
間差Δｔunにむだ時間ｔdnを加算して昇温制御時間ｔcu
nを求める（ステップＣ１１）。

【００４９】次に、指標ｎで示されるヒートゾーンＺn
の温度差ΔＴｎ読み出し、この温度差ΔＴｎを昇温制御
時間差Δｔcunで割って、ヒートゾーンＺnの制御用の温
度変化率Ｋcnを求め、テーブルＴＢに記憶する（ステッ
プＣ１２）。そして，指標ｎがヒートゾーンの最大値Ｎ
−１に達したか判断し（ステップＣ１３）、達してなけ
れば、指標ｎを１インクリメントし（ステップＣ１
４）、ステップＣ１０からステップＣ１４の処理を、指
標ｎがヒートゾーンの最大値Ｎ−１に達するまで行い、
最大値Ｎ−１に達するとこの処理を終了する。こうし
て、図３に示すように、各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…Ｚ
N-1毎に制御用の温度変化率Ｋc0〜ＫcN-1がテーブルＴ
Ｂに記憶される。

【００５０】図１０は、この第２の実施形態における、
昇温時の温度制御における指令値を求める処理のフロー
チャートである。この図１０に示す処理と図６に示す処
理はほとんど同一であるが、ＰＩＤの温度制御の目標値
として設定値を設定するタイミングが少し異なるだけで
ある。

【００５１】ステップＤ１〜ステップＤ６までの処理は
図６のステップＢ１〜ステップＢ６の処理と同一であ
る。この実施形態においては、ステップＤ６で求めた目
標温度Ｔcnが当該ヒートゾーンＺnの目標設定温度Ｔon
以上か判断し（ステップＤ７）、目標設定温度Ｔonに達
してなければステップＤ６で求めた目標温度ＴcnをＰＩ
Ｄ温度制御の目標値として設定し（ステップＤ８）、目
標設定温度Ｔon以上になっていれば、この目標設定温度
ＴonをＰＩＤ温度制御の目標値として設定する（ステッ
プＤ９）。

【００５２】次に、指標ｎを「１」インクリメントし
（ステップＤ１０）、該指標ｎがヒートゾーンの数Ｎに
達してなければ（ステップＤ１１）、ステップＤ５から
ステップＤ１１の処理を繰り返し実行し、各ヒートゾー
ンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1に対するＰＩＤ温度制御の目標値
をセットして、当該処理周期の処理を終了する。そし
て、昇温開始からの時間（Δｔ×ｉ）が最大昇温時間Ｔ
max以上になったことがで検出されると（ステップＤ
３）、フラグＦを「１」にセットし（ステップＤ１
２）、各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…ＺN-1のＰＩＤ温度
制御の目標値を設定値Ｔonにセットし（ステップＤ１
３），当該処理周期の処理を終了する。なお、ステップ
Ｄ１３の処理は、簡単に記載しているが、図６のステッ
プＢ１０〜ステップＢ１４の処理と同じである。

【００５３】また，次の周期からは、フラグＦが「１」
にセットされているから、目標値の書き換えは行われ
ず、ＰＩＤ温度制御は、各ヒートゾーンＺ0、Ｚ1、…Ｚ
N-1とも設定温度Ｔo0、Ｔo10、…ＴON-1が目標値として
指令されＰＩＤ温度制御がなされる。なお、この第２の
実施形態においても、昇温時の目標値（指令値）を図８
のように直線Ｔocに沿って変化させたが、第１の実施形
態の図７に示した例のように曲線でこの目標値指令値を
変えるようにしてもよい。

【００５４】

【発明の効果】本発明は、ノズル部及びバレルの各ヒー
トゾーンをほぼ同じに夫々の目標温度に昇温させること
ができるので、各ヒートゾーンの昇温時に生じる樹脂の
劣化、樹脂焼け、炭化等を防止することができる。ま
た、一部のヒートゾーンのみ目標温度までの昇温が遅れ
るということはないので、昇温時間差から生じる樹脂の
分解ガス化による爆発等も防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の温度制御方法、温度制御装置を構成す
る一実施形態の射出成形機の制御装置の要部ブロック図
である。

【図２】同実施形態において使用する温度変化率の求め
方の説明図である。

【図３】同実施形態における各種データを記憶したテー
ブルの説明図である。

【図４】本発明の第１の実施形態における昇温制御の説
明図である。

【図５】同第１の実施形態における制御用温度変化率を
求めるための処理のフローチャートである。

【図６】同第１の実施形態における昇温時のＰＩＤ温度
制御への目標指令値を設定する処理のフローチャートで
ある。

【図７】本発明の第１の実施形態における昇温制御の別
な方法の説明図である。

【図８】本発明の第２の実施形態の原理説明図である。

【図９】同第２の実施形態における制御用温度変化率を
求めるための処理のフローチャートである。

【図１０】同第２の実施形態における昇温時のＰＩＤ温
度制御への目標指令値を設定する処理のフローチャート
である。

【符号の説明】

３バレル４ノズルＺ0、Ｚ1、ＺN-1 ヒートゾーンＨ0、Ｈ1、ＨN-1 ヒータＳe0、Ｓe1、ＳeN-1 温度センサ１００制御装置１０１射出ユニット部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川村高敏山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番地ファナック株式会社内Ｆターム(参考） 4F206 AR061 JA07 JQ46 JQ48

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のヒートゾーンを有する射出成形機
の温度制御において、ヒータ昇温時の昇温特性を各ヒー
トゾーン毎に取得する手段と、該昇温特性を記憶する手
段と、該記憶された各ヒートゾーン毎の昇温特性および
各ヒートゾーン毎の設定温度と実温度との温度差から昇
温時間を求める手段と、各ヒートゾーンの昇温時間の
内、最も昇温に時間がかかるヒートゾーンを抽出する手
段と、該抽出されたヒートゾーンの昇温時間に基づいて
各ヒートゾーンの昇温を制御する手段を有する射出成形
機の温度制御装置。
【請求項２】昇温特性は常時ヒータをＯＮし第一の温
度から第二の温度に昇温する際の温度差と第一の温度か
ら第二の温度への昇温に要した時間とから求めることを
特徴とする請求項１の射出成形機の温度制御装置。
【請求項３】昇温特性は常時ヒータをＯＮし第一の温
度から第二の温度に昇温する際の温度差と第一の温度か
ら第二の温度への昇温に要した時間から求められる温度
変化率と昇温開始後実際に昇温が始まるまでのむだ時間
とで構成されている請求項１の射出成形機の温度制御装
置。
【請求項４】抽出されたヒートゾーンの昇温時間と制
御対象となるヒートゾーンの設定温度と実温度の温度差
により求められる昇温直線または昇温曲線にしたがって
温度制御の目標温度を変更しながら設定温度まで昇温制
御することを特徴とする請求項１の射出成形機の温度制
御装置。
【請求項５】抽出されたヒートゾーンの昇温時間と制
御対象となるヒートゾーンの昇温時間との時間差、また
は抽出されたヒートゾーンの昇温時間と制御対象となる
ヒートゾーンの昇温時間との時間差およびむだ時間とに
より演算された昇温直線または昇温曲線にしたがって温
度制御の目標温度を変更しながら設定温度まで昇温制御
することを特徴とする請求項１の射出成形機の温度制御
装置。
【請求項６】複数のヒートゾーンを有する射出成形機
の温度制御において、ヒータ昇温時の昇温特性を各ヒー
トゾーン毎に取得し、各ヒートゾーン毎の該昇温特性お
よび各ヒートゾーン毎の該設定温度との実温度との温度
差から昇温時間を求め、各ヒートゾーンの昇温時間の
内、最も昇温に時間がかかるヒートゾーンを抽出し、該
抽出されたヒートゾーンの昇温時間に基づいて各ヒータ
ゾーンの昇温を制御する射出成形機の温度制御方法。
【請求項７】前記昇温特性は常時ヒータをＯＮし昇温
した際に得られる昇温カーブであることを特徴とする請
求項６記載の射出成形機の温度制御方法。
【請求項８】昇温特性は常時ヒータをＯＮし第一の温
度から第二の温度に昇温する際の温度差と第一の温度か
ら第二の温度への昇温に要した時間とから求めることを
特徴とする請求項６の射出成形機の温度制御方法。
【請求項９】常時ヒータをＯＮし第一の温度から第二
の温度に昇温する際の温度差と第一の温度から第二の温
度への昇温に要した時間から温度変化率を求めると共
に、昇温開始後実際に昇温が始まるまでのむだ時間を求
め昇温特性とする特徴とする請求項６の射出成形機の温
度制御方法。
【請求項１０】抽出されたヒートゾーンの昇温時間と
制御対象となるヒートゾーンの設定温度と実温度の温度
差により演算された昇温直線または昇温曲線にしたがっ
て目標温度をに変更しながら設定温度まで制御すること
を特徴とする請求項６乃至９の内いずれか１項記載の射
出成形機の温度制御方法。
【請求項１１】抽出されたヒートゾーンの昇温時間と
制御対象となるヒートゾーンの昇温時間との時間差、ま
たは抽出されたヒートゾーンの昇温時間と制御対象とな
るヒートゾーンの昇温時間との時間差およびむだ時間と
により演算された昇温直線または昇温曲線にしたがって
目標温度を変更しながら設定温度まで制御することを特
徴とする請求項６乃至９の内いずれか１項記載の射出成
形機の温度制御方法。