JP2006137119A

JP2006137119A - 温度制御方法と被制御体

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Publication number: JP2006137119A
Application number: JP2004330032A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Shirai; 英明白井; Akinori Takada; 明典高田
Original assignee: Meiki Seisakusho KK
Current assignee: Meiki Seisakusho KK
Priority date: 2004-11-15
Filing date: 2004-11-15
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2024-11-15
Also published as: JP4112552B2

Abstract

【課題】第１ゾーン、第２ゾーン、及び前記第１ゾーンと第２ゾーンの間に少なくとも二面が挟まれた中間ゾーンの少なくとも三の温度制御ゾーンに区分された被制御体のＰＩＤ定数を、より正確に調整できる温度制御方法を提供する。
【解決手段】第１ゾーンＺ３，ＺＡ，Ｚｂ、第２ゾーンＺ５，ＺＢ，Ｚｈ、及び第１ゾーンＺ３，ＺＡ，Ｚｂと第２ゾーンＺ５，ＺＢ，Ｚｈの間に少なくとも二面が挟まれた中間ゾーンＺ４，ＺＣ，Ｚｅの少なくとも三の温度制御ゾーンに区分された被制御体１３，４１，５１を、ＰＩＤ制御によりフィードバック制御する温度制御方法において、最初に中間ゾーンＺ４，ＺＣ，ＺｅのみのＰＩＤ定数を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の温度制御ゾーンに区分された被制御体を、ＰＩＤ制御によりフィードバック制御する温度制御方法に関し、特にはそのＰＩＤ定数の調整方法に関するものである。

射出成形機の加熱筒や成形金型、ホットプレスの熱板、及びプレス金型等の被制御体の温度制御は、一般に各温度制御ゾーン毎に、ＰＩＤ制御によりクローズドループ制御されるようになっている。ＰＩＤ制御は周知のように実測値と制御目標値との偏差に比例して出力を行う比例制御、実測値と制御目標値との偏差の積分値に基づいて出力を行う積分制御、及び実測値と制御目標値との偏差の微分値に基づいて出力を行う微分制御からなっている。そしてＰＩＤ制御においては、各比例制御を行う比例定数、積分制御を行うための積分定数、微分制御を行うための微分定数からなるＰＩＤ定数を適切な値に設定する必要がある。射出成形機の加熱筒等の被制御体では、射出成形機の出荷時において基本的な成形をカバーするＰＩＤ定数が初期値として入力されている。しかし実際には、成形品の材料、容積、成形サイクル等の成形条件の変更や、機械の経年変化により、出荷時のＰＩＤ定数では正確な温度制御ができない場合があり、その場合はＰＩＤ定数の再調整を行う必要がある。

前記被制御体の各温度制御ゾーンにおけるＰＩＤ定数の調整はオートチューニングにより自動的に行うことによっても、経験値を手入力により入力することによっても可能である。特許文献１、特許文献２には、成形中に被制御体である加熱筒のＰＩＤ定数のオートチューニングを行うことが記載されている。しかし特許文献１、特許文献２に記載されたものはいずれも、加熱筒の各温度制御ゾーンのオートチューニングを同時に行うものであった。

しかし特許文献１、特許文献２のように加熱筒の各温度制御ゾーンのオートチューニングを同時に行うものでは、温度制御が難しい加熱筒の中間ゾーンや後部ゾーンのオートチューニングが正確に行えないという問題があった。その理由について説明すると、加熱筒の中間ゾーンは、樹脂が摩擦発熱されるゾーンであり、両側がノズル近傍の前部ゾーンとホッパ下部近傍の後部ゾーンの間に挟まれているため、一旦樹脂の発熱等により上昇した温度が下降されにくく、正確な制御が難しい。ところが各温度制御ゾーンを同時にオートチューニングを行うと、前部ソーンと後部ゾーンにおいてもオートチューニングにより温度が不安定に昇降されるので、その影響が前記中間ゾーンにも及び、中間ゾーンの正確なオートチューニングができなくなる。また後部ゾーンについては、供給される樹脂の温度が加熱筒温度と比較して低くて加熱筒の後部ゾーンの熱を奪い、更に低温のホッパ下部に隣接しているため、温度を安定させるのが難しい。ところが各温度制御ゾーンを同時にオートチューニングを行うと、中間ゾーンがオートチューニングにより温度が安定しない状態であり、その影響が後部ゾーンにも及ぶので、後部ゾーンの正確なオートチューニングができなくなる。

特開平７−１２５０３２号公報（請求項１，００１９）特開２０００−２１８６７４号公報（請求項１，０００４）

本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであって、第１ゾーン、第２ゾーン、及び前記第１ゾーンと第２ゾーンの間に少なくとも二面が挟まれた中間ゾーンの少なくとも三の温度制御ゾーンに区分された被制御体のＰＩＤ定数を、より正確に調整できる温度制御方法を提供するものである。

本発明の請求項１に記載の温度制御方法は、第１ゾーン、第２ゾーン、及び第１ゾーンと第２ゾーンの間に少なくとも二面が挟まれた中間ゾーンの少なくとも三の温度制御ゾーンに区分された被制御体を、ＰＩＤ制御によりフィードバック制御する温度制御方法において、最初に中間ゾーンのみのＰＩＤ定数を調整することを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の温度制御方法は、第１ゾーン、第２ゾーン、及び第１ゾーンと第２ゾーンの間に少なくとも二面が挟まれた中間ゾーンの少なくとも三の温度制御ゾーンに区分された被制御体を、ＰＩＤ制御によりフィードバック制御する温度制御方法において、最初に中間ゾーンのみのＰＩＤ定数を調整し、次に第１ゾーンと第２ゾーンのＰＩＤ定数を同時または前後して調整し、最後に中間ゾーンのＰＩＤ定数を再度調整することを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の温度制御方法は、請求項１において、被制御体は、ノズル近傍の前部ゾーン、ホッパ下部近傍の後部ゾーン、及び前部ゾーンと後部ゾーンの間に挟まれた中間ゾーンの少なくとも三の温度制御ゾーンに区分され、ＰＩＤ制御によりフィードバック制御される射出成形機の加熱筒であることを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の温度制御方法は、請求項２において、被制御体は、ノズル近傍の前部ゾーン、ホッパ下部近傍の後部ゾーン、及び前部ゾーンと後部ゾーンの間に挟まれた中間ゾーンの少なくとも三の温度制御ゾーンに区分され、ＰＩＤ制御によりフィードバック制御される射出成形機の加熱筒であって、最初に中間ゾーンのみのＰＩＤ定数を調整し、次に後部ゾーンのＰＩＤ定数を調整し、次に前部ゾーンのＰＩＤ定数を調整し、次に中間ゾーンを再度調整することを特徴とする。

本発明の請求項５に記載の温度制御方法は、請求項３または請求項４において、ＰＩＤ定数の調整は、成形時またはパージ時に行うことを特徴とする。

本発明の請求項６に記載の被制御体は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の温度制御方法の手順により、自動的に各温度制御ゾーンのＰＩＤ定数の調整がオートチューニングにより行われることを特徴とする。

本発明の温度制御方法は、第１ゾーン、第２ゾーン、及び第１ゾーンと第２ゾーンの間に少なくとも二面が挟まれた中間ゾーンの少なくとも三の温度制御ゾーンに区分された被制御体を、ＰＩＤ制御によりフィードバック制御する温度制御方法において、最初に中間ゾーンのみのＰＩＤ定数を調整するようにしたので、被制御体の温度制御を正確かつ安定して行うことができる。

本発明の実施形態について図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明の温度制御方法に係る射出成形機の加熱筒と温度制御装置を示すブロック図である。図２は、本発明の温度制御方法に係る射出成形機の加熱筒温度制御方法のフローチャート図である。

本実施形態のディスク基板成形用の射出成形機における射出装置１１の概略について図１により説明する。射出装置１１においては、図示しない型締装置の固定盤に対して前後進可能に設けられたハウジング１２に被制御体である加熱筒１３が取付けられている。そして加熱筒１３の先端には、シリンダヘッド１４が取付けられ、シリンダヘッド１４にノズル１５が取付けられている。そしてハウジング１２と加熱筒１３内部の中心孔には、スクリュ１６が回転及び前後進可能に配設され、スクリュ１６の後端は図示しない計量用サーボモータに接続されている。スクリュ１６は後部から順に、フィードゾーン、コンプレッションゾーン、及びメタリングゾーンが形成され、先端に逆流防止リング１７が取付けられている。またハウジング１２の上部の開口部にはホッパ１８が接続され、前記開口部を介して加熱筒１３内に樹脂ペレットが供給されるようになっている。また射出装置１１には図示しない射出用サーボモータが設けられ、スクリュ１６が前進駆動されるようになっている。

射出装置１１における加熱筒１３、シリンダヘッド１４、ノズル１５にはそれぞれバンドヒータ１９が配設され、ホッパ下部２０には温調用媒体が流通されるよう温調用通路が形成されている。ノズル１５とシリンダヘッド１４は独立したノズルゾーンＺ１とシリンダヘッドゾーンＺ２としてバンドヒータ１９がそれぞれ配設され、個別にＰＩＤ制御によりフィードバック制御可能となっている。また被制御体である加熱筒１３については、本実施形態では７枚のバンドヒータ１９が配設されている。そして加熱筒１３は、ノズル１５及びシリンダヘッド１４近傍の２枚のバンドヒータ１９によって加熱される部分が第１ゾーンである前部ゾーンＺ３、ホッパ下部２０に近傍の２枚のバンドヒータ１９によって加熱される部分が第２ゾーンである後部ゾーンＺ５、前記前部ゾーンＺ３と後部ゾーンＺ５の間に挟まれた中央の３枚のバンドヒータ１９によって加熱される部分が中間ゾーンＺ４として区分され、各温度制御ゾーンＺ３，Ｚ４，Ｚ５毎にＰＩＤ制御によりフィードバック制御可能となっている。更にホッパ下部２０についても独立したホッパ下部ゾーンＺ６としてＰＩＤ制御によりフィードバック制御可能となっている。また各温度制御ゾーンＺ１〜Ｚ６には個別に温度を検出できるよう熱電対２１からなる温度センサが取付けられている。なおスクリュ１６のフィードゾーンは、前記ホッパ下部ゾ−ンＺ６及び後部ゾーンＺ５に、コンプレッションゾーンは中間ゾーンＺ４に、メタリングゾーンは前部ゾーンＺ３にそれぞれほぼ対応している。なお本実施形態では加熱筒１３は、前部ゾーンＺ３、中間ゾーンＺ４、後部ゾーンＺ５がそれぞれ１ゾーンづつであって三の温度制御ゾーンに区分されているが、加熱筒の前部ゾーン、中間ゾーン、後部ゾーンの少なくとも一以上のゾーンが複数の温度制御ゾーンに更に区分されたものでもよい。そして中間ゾーンにおける或る１ゾーンについては、前部ゾーンと後部ゾーンの間に中間ゾーンにおける他の１ゾーンを介して間接的に挟まれたものであってもよい。

次に射出装置１１の温度制御装置２２について説明する。温度制御装置２２は、温度信号入力部２３、制御部２４、温度信号出力部２５、設定入力部２６、表示出力部２７、記憶部２８、オートチューニング演算部２９等からなっている。温度信号入力部２３においては、前記熱電対２１からの温度データをＡ／Ｄ変換して取り込む処理が行われる。制御部２４においては、前記温度信号入力部２３から取り込んだ温度信号と指令値を突き合せ、Ｐ定数、Ｉ定数、Ｄ定数を用いて演算し、温度制御信号の生成が行われる。温度信号出力部２５においては、前記制御部２４からの温度制御信号に基づいて、バンドヒータ１９へ通電される電流のＯＮ／ＯＦＦ制御信号と、またホッパ下部２０の温調制御を行う温調装置３２への温度出力信号の出力が行われる。よって温度制御装置２２は、オートチューニング時以外の通常制御時には、温度制御装置２２の制御部２４により、各温度制御ゾーンＺ１〜Ｚ６のＰＩＤ制御によるクローズドループ制御がそれぞれ行われている。また設定入力部２６においては、設定入力装置３０において手入力された前記各温度制御ゾーン毎の設定温度やＰＩＤ定数を温度制御装置２２に取り込む入力処理やオートチューニング開始指令の入力が行われる。また表示出力部２７においては、表示装置３１へ表示するためのデータ処理が行われる。記憶部２８においては、現在成形中の前記各温度制御ゾーンＺ１〜Ｚ６の設定温度や、前記各温度制御ゾーンＺ１〜Ｚ６のバンドヒータ１９等をＰＩＤ制御するためのＰＩＤ定数や、過去の成形条件の設定温度やＰＩＤ定数の記憶がなされている。また記憶部２８には、オートチューニングを自動的に行う際のシーケンスプログラムが格納されている。

オートチューニング演算部２９においては、設定入力装置３０からオートチューニング開始指令の信号が入力された際に、前記制御部２４によるクローズドループ制御を一旦中止し、オートチューニングを行うための指令及び演算が行われる。このオートチューニングの手順について次に説明する。

本実施形態のディスク基板成形用の射出成形機においては、使用される樹脂は一例としてポリカーボネートであり、射出装置１１の温度は一例として、ノズルゾーンＺ１が３２０℃、シリンダヘッドゾーンＺ２が３５０℃、加熱筒１３の前部ゾーンＺ３が３５０℃、中間ゾーンＺ４が３３０℃、後部ゾーンＺ５が３００℃、ホッパ下部ゾーンＺ６が１００℃に設定されている。そして成形品の変更に伴ない成形サイクルや射出装置１１の設定温度が大きく変更されたときや、射出装置１１の温度に起因した成形不良が発生したときで、オートチューニングを行う必要がある場合には、オートチューニングを行う。本実施形態においてはオートチューニングは、図示しない成形金型内に溶融樹脂を射出充填する成形中に行う。成形中にオートチューニングを行う理由は、成形時にはホッパ１８から加熱筒１３内に、加熱筒温度よりも相対的に低い温度の樹脂ペレットが連続して供給されるので、その分を考慮して加熱筒１３のＰＩＤ制御を行う必要があるからである。一方機械停止時においては、樹脂ペレットが供給されないので、成形時とは温度条件が異なってしまうことになる。なお、オートチューニング中に成形されたディスク基板は、製品として出荷されず、廃棄またはリサイクルされる。

オートチューニングの手順を図２のフローチャート図に添って説明すると、まず最初に、設定入力装置３０からオートチューニング開始指令を入力する（Ｓ１）。すると前記指令は、制御部２４を介してオートチューニング演算部２９に送られ、オートチューニング演算部２９において演算処理を開始する。オートチューニング演算部２９における演算処理は、記憶部２８に記憶されているオートチューニング演算式、設定温度、温度信号入力部２３から入力される温度信号に基づいて行われ、自動的にＰＩＤ定数の調整が行われる。またオートチューニングを行う各温度制御ゾーンＺ１〜Ｚ６の順序については、記憶部２８に記憶されたシーケンスプログラムの順序に従って、自動的に射出装置１１の各温度制御ゾーンＺ１〜Ｚ６すべてのオートチューニングが行われる。本実施形態ではまず最初に中間ゾーンＺ４のみのオートチューニングを開始する（Ｓ２）。その際他の温度制御ゾーンＺ１〜Ｚ３，Ｚ５，Ｚ６は従来からのＰＩＤ定数によりクローズドループ制御が続けられている。中間ゾーンＺ４のみを最初にオートチューニング開始する理由は、各温度制御ゾーンＺ１〜Ｚ６を同時にオートチューニングを行うと、前部ソーンＺ３と後部ゾーンＺ５がオートチューニングにより温度が不安定となり、その影響が温度制御の難しい中間ゾーンＺ４にも及び、中間ゾーンＺ４の正確なオートチューニングができなくなるからである。また中間ゾーンＺ４が正確にオートチューニングされて温度が安定していると、後で温度制御の難しい後部ゾーンＺ５のオートチューニングが正確に行えるからである。

本実施形態ではオートチューニングによるＰＩＤ定数の調整は、限界感度法により行われる。まず最初にＰＩＤ制御を行う積分定数を用いて行う積分動作（Ｉ動作）と微分定数を用いて行う微分動作（Ｄ動作）をＯＦＦとし、比例定数を用いて行う比例動作（Ｐ動作）のみにより制御がなされるようにする。そして加熱筒１３の中間ゾーンＺ４のバンドヒータ１９への出力を１００％にした状態で、中間ゾーンＺ４の温度を設定温度まで上昇させ、設定温度となったらバンドヒータ１９への通電を停止する。その後加熱筒１３の中間ゾーンＺ４の温度は、通電停止後もオーバーシュートにより設定温度よりある程度まで上昇し、やがて下降して設定温度に近似する。その際に比例帯Ｐを徐々に狭くしていく。すると目標値に対する制御量の応答は、次第に振動的になり、やがて安定限界を超えて一定の持続振動を開始する。その一定の持続振動が継続する状態となる比例帯を見つけ、そのときの比例帯をＰｃとする。そしてその持続振動の周期（時間）をＴｃとする。そしてＰＩＤ定数は次の数式により求める。

なおオートチューニングにおけるＰＩＤ定数の求め方については、前記した限界感度法以外の公知の方法を用いても良い。例えばステップ応答法においては、熱系の制御対象では、応答の遅れからＳ字状の二次遅れ要素を示すが、そのＳ字曲線の変曲点で接線を引き、最大温度傾斜線と時間軸と交わる交点から、ムダ時間Ｌと時定数Ｔを求める。そして前記ムダ時間Ｌと時定数Ｔを用いて、次の数式によりＰＩＤ定数を求める。

またオートチューニングの方法としては、前記以外にもリミットサイクル法や限界感度法の応用である１／４減衰法を用いても良い。

そして上記の演算により中間ゾーンＺ４のＰＩＤ定数が１５分ないし２０分程度で求められる。オートチューニングによるＰＩＤ定数の調整が終了すると、中間ゾーンＺ４のＰＩＤ制御を再開し、１０分程度の待機時間を置き、中間ゾーンＺ４の温度が設定値に近似して安定するのを待つ。そして前記待機時間がタイムアップする（Ｓ３）と、次にホッパ下部２０近傍の後部ゾーンＺ５のオートチューニングを行う（Ｓ４）。後部ゾーンＺ５のオートチューニングについても前記中間ゾーンＺ４のオートチューニングと同様に行う。その際には中間ゾーンＺ４が既にオートチューニングが終了し、安定した温度に温度制御されているから、後部ゾーンＺ５は正確なオートチューニングができる。

そして後部ゾーンＺ５のオートチューニングが完了してＰＩＤ制御を再開し、１０分程度の待機時間がタイムアップする（Ｓ５）と、次に前部ゾーンＺ３（Ｓ６）、シリンダヘッドゾーンＺ２（Ｓ８）、ノズルゾーンＺ１（Ｓ１０）、ホッパ下部ゾーンＺ６（Ｓ１２）の順にオートチューニングを行う。前記前部ゾーンＺ３（Ｓ６）、シリンダヘッドゾーンＺ２（Ｓ８）、ノズルゾーンＺ１（Ｓ１０）、ホッパ下部ゾーンＺ６（Ｓ１２）のオートチューニングは、ＰＩＤ制御を再開してから１０分程度の待機時間のタイムアップ（Ｓ７）、（Ｓ９）、（Ｓ１１）により開始することが望ましいが、前記待機時間は必須のものではない。そしてホッパ下部ゾーンＺ６（Ｓ１２）のオートチューニングが完了してＰＩＤ制御を開始し、待機時間がタイムアップする（Ｓ１３）すると、再び中間ゾーンＺ４のオートチューニングを行う（Ｓ１４）。中間ゾーンＺ４を再度オートチューニングする理由については、最初の中間ゾーンＺ４のオートチューニングは、前部ゾーンＺ３と後部ゾーンＺ５の新しいオートチューニングが行われる前に行ったので、完全に正確なオートチューニングがなされていない場合があるからである。そして中間ゾーンＺ４の再度のオートチューニングが完了してＰＩＤ制御を開始し、待機時間がタイムアップする（Ｓ１５）と、表示画面に「オートチューニング終了」の表示がなされる（Ｓ１６）。なお最後の中間ゾーンＺ４のオートチューニングは必須ではない。

そして前記により射出装置１１の各温度制御ゾーンＺ１〜Ｚ６のオートチューニングを行った後に測定された各温度制御ゾーンＺ１〜Ｚ６の温度は、設定値に近似し、すべての温度制御ゾーンを同時にオートチューニングした場合よりも一層安定した温度を示した。特に後部ゾーンＺ５においては、供給される樹脂ペレットの温度による影響を受け、同時にオートチューニングした場合には温度が安定しなかったが、その問題が解決された。本実施形態の手順によるオートチューニング方法については、すべての温度制御ゾーンを同時にオートチューニングする方法よりも時間がかかり、その間の樹脂はリサイクルや廃棄に回されるので、オートチューニングだけを比較すると、無駄が多いようにも見える。しかしその後長期にわたり、射出装置１１の各温度制御ゾーンＺ１〜Ｚ６が正確に温度制御され、不良品が減少するので、結局コストダウンに繋がるのである。

なおオートチューニングを行う温度制御ゾーンＺ１〜Ｚ６の順序については、最初に中間ゾーンＺ４のオートチューニングを行なった後、次に前部ゾーンＺ３のみを行ってもよく、前部ゾーンＺ３と後部ゾーンＺ５を同時に行ってもよい。またノズルゾーンＺ１とシリンダヘッドゾーンＺ２は、中間ゾーンＺ４より先か、中間ゾーンＺ４と同時にオートチューニングを行ってもよい。また加熱筒の温度制御ゾーンが四以上あり、中間ゾーン（或いは前部ゾーン、後部ゾーン）が更に複数のゾーンからなる場合、その複数のゾーンを同時にオートチューニングを行ってもよく、個別に１ゾーンづつオートチューニングを行ってもよい。

また本実施形態では成形中にオートチューニングを行うが、加熱筒１３内の溶融樹脂を排出するパージ時に行ってもよい。また加熱筒１３内に樹脂のあるなしにかかわらず、スクリュ１６を停止状態にして、前記の手順によりオートチューニングを行ってもよい。更にオートチューニングは、各温度制御ゾーンＺ１〜Ｚ６毎に、手入力により行うものであってもよい。更にまたＰＩＤ定数の調整は、各温度制御ゾーンＺ１〜Ｚ６をオートチューニングにより行うのではなく、一部温度制御ゾーンは手入力によりＰＩＤの数値入力するものであってもよい。例えば成形条件が変更され、改めてＰＩＤ定数の調整を行う際に、或る温度制御ゾーンのＰＩＤ定数のみはその成形条件における適正値が既に求められている場合は、前記或る温度制御ゾーンについてそのＰＩＤ定数を手動で入力し、前記或る温度制御ゾーンの温度が安定した状態で、次に中間ゾーンＺ４のオートチューニングを行うようにしてもよい。また或る温度制御ゾーンについては成形条件が変更されても、ＰＩＤ定数を変更する必要のない場合は、前記或る温度制御ゾーンを除外して他の温度制御ゾーンのみのオートチューニングを行うようにしてもよい。

なお本実施形態では射出装置１１の加熱筒１３、シリンダヘッド１４、ノズル１５の加熱についてはバンドヒータ１９により行うものについて記載したが、例えば熱硬化性樹脂用の射出成形機の射出装置のように、その一部または全部を水または油等の熱媒体により温度制御を行うものであってもよい。更には加熱筒の内部にはスクリュではなくプランジャが配設されたものであってもよい。そして射出成形機に用いられる成形材料は、樹脂材料に限定されず、金属材料やセラミック材料等の他の材料であってもよい。

次にＰＩＤ制御によりフィードバック制御される被制御体の別の例として、射出成形機の成形金型の例について説明する。図３は、本発明の温度制御方法に係る射出成形機の成形金型を示す図であって、熱硬化性樹脂用成形金型の可動金型４１の断面図である。可動金型４１は、中央の凸状にコア部４２が設けられており、その前面にキャビティ形成面４３が形成されている。そして可動金型４１のコア部には９本のカートリッジヒータ４４が上段、中段、下段にぞれぞれ３本づつ埋め込まれている。そして上段のカートリッジヒータ４４は、周辺部である第１ゾーンＺＡの加熱を行う。また下段のカートリッジヒータ４４についても、周辺部である第２ゾーンＺＢの加熱を行う。また中段のカートリッジヒータ４４は、前記第１ゾーンＺＡと第２ゾーンＺＢに挟まれた中間ゾーンＺＣの加熱を行う。なお図３は金型中心の縦断面であるので、第１ゾーンＺＡの中央のカートリッジヒータ４４と、第２ゾーンＺＢの中央のカートリッジヒータ４４と、中間ゾーンＺＣの中央のカートリッジヒータ４４のみが表されている。そしてそれぞれのカートリッジヒータ４４は、配線により電源に接続され、制御装置によってＰＩＤ制御されるようになっている。可動金型４１においても中間ゾーンＺＣは、二面が他の温度制御ゾーンに挟まれているので、外部への放熱が困難であり温度が下がりにくく、また成形のたびにキャビティ内に溶融樹脂が射出充填されるので、温度変動が激しく制御が難しい。

図３に示される実施形態の可動金型４１においても、成形時にオートチューニングを行う。手順としてはまず最初に、可動金型４１の中間ゾーンＺＣのオートチューニングを行う。その際その第１ゾーンＺＡと第２ゾーンＺＢは、ＰＩＤ制御が継続されている。よって中間ゾーンＺＣは、前記第１ゾーンＺＡと第２ゾーンＺＢの温度が安定していることから正確にオートチューニングがなされる。そして中間ゾーンＺＣのオートチューニングが完了してＰＩＤ制御を再開し、所定の待機時間がタイムアップしたら、次に前記第１ゾーンＺＡと第２ゾーンＺＢのオートチューニングを同時または前後して行う。そして前記第１ゾーンＺＡと第２ゾーンＺＢのオートチューニングが完了するとＰＩＤ制御を再開し、再び待機時間を経て、中間ゾーンＺＣのオートチューニングを行う。そのことにより中間ゾーンＺＣは更に正確にオートチューニングがなされる。また固定金型についても同様に温度制御区分がなされ、同様にオートチューニングがなされる。なお温度制御ゾーンの区分は、金型形状により千差万別であるのは言うまでもない。また成形金型については、熱可塑性成形金型等で各温度制御ゾーンが熱媒体を介してＰＩＤ制御されるものでもよい。また熱可塑性成形金型のホットランナ部及びノズル部を加熱する各ヒータがＰＩＤ制御により制御されるものであってもよい。そして成形金型のオートチューニングについても成形時以外の機械停止時に行うものであってもよい。

次にＰＩＤ制御によりフィードバック制御される被制御体の更に別の例として、ホットプレスの熱板の例について説明する。図４は、本発明の温度制御方法に係るホットプレスの熱板を示す図であって、熱板５１を上面側から見たものである。熱板５１には破線で示されるように水平方向に７本の貫通孔５２が設けられ、それぞれの貫通孔５２の内部に各３本のカートリッジヒータ５３が配設されている。そして１本の貫通孔５２における３本のカートリッジヒータ５３は、それぞれが別の配線によって電源に接続され、個別に制御されるようになっている。そして熱板５１は、図４に示されるように、合計９ゾーンＺａ〜Ｚｉの温度制御ゾーンに区分されている。熱板５１の四隅ゾーンＺａ，Ｚｃ，Ｚｇ，Ｚｉは、各２本のカートリッジヒータ５３が配設されている。また前記四隅ゾーンＺａとＺｃの間の第１ゾーンＺｂと、前記四隅ゾーンＺｇとＺｉの間の第２ゾーンＺｈには、各３本のカートリッジヒータ５３が配設されている。更にまた前記四隅ゾーンＺａとＺｇの間の第３ゾーンＺｄと、前記四隅ゾーンＺｃとＺｉの間の第４ゾーンＺｆには、各２本のカートリッジヒータ５３が配設されている。そして前記第１ゾーンＺｂと第２ゾーンＺｈに挟まれる中間ゾーンＺｅには、３本のカートリッジヒータ５３が配設されている。そして各温度制御ゾーンＺａ〜Ｚｉのカートリッジヒータ５３は図示しない温度制御装置により設定温度にＰＩＤ制御されるようになっている。しかし熱板５１においては、前記中間ゾーンＺｅは、周辺の温度制御ゾーンＺａ〜Ｚｄ，Ｚｆ〜Ｚｉによって囲まれているので、外部への放熱が困難であり温度が下がりにくく、また熱板５１よりも相対的に温度が低い積層体Ｗ（図４において一点鎖線で示す）が載置されるので、そのたびに熱を奪われ、温度制御が難しい。

そこで図４に示される実施形態においても、中間ゾーンＺｅのみを最初にオートチューニングを行う。その際前記周辺の温度制御ゾーンＺａ〜Ｚｄ，Ｚｆ〜Ｚｉは同時にオートチューニングを行っていないことから、周辺から不安定な温度の影響を受けないで中間ゾーンＺｅのオートチューニングがなされる。そして所定の待機時間がタイムアップしたら、次に前記周辺の温度制御ゾーンＺａ〜Ｚｄ，Ｚｆ〜Ｚｉのオートチューニングを同時または順次行う。なおその際に四隅ゾーンＺａ，Ｚｃ，Ｚｇ，Ｚｉより、第１ゾーンＺｂ，第２ゾーンＺｈ，第３ゾーンＺｄ，第４ゾーンＺｆのオートチューニングを先に行っても良い。そして前記周辺の温度制御ゾーンＺａ〜Ｚｄ，Ｚｆ〜Ｚｉのオートチューニングが終了すると、待機時間を経て、中間ゾーンＺｅのオートチューニングを再び行う。そのことにより更に正確に中間ゾーンＺｅのオートチューニングがなされる。なおホットプレスの熱板については、前記温度制御区分に限定されず、例えば、第１ゾーンおよび第２ゾーンを含めた周辺の温度制御ゾーンと、それ以外の部分である中間の温度制御ゾーンの２区分からなるものであってもよい。またホットプレスの熱板については、各温度制御ゾーンが油等の熱媒体により個別にＰＩＤ制御されるものであってもよい。

また本発明については、更に一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。被制御体については前記した射出成形機の加熱筒及び成形金型、ホットプレスの熱板以外にも、被制御体の各部を個別にＰＩＤ制御するものであれば各種装置に適用できる。

本発明の温度制御方法に係る射出成形機の加熱筒と温度制御装置を示すブロック図である。本発明の温度制御方法に係る射出成形機の加熱筒温度制御方法のフローチャート図である。本発明の温度制御方法に係る射出成形機の成形金型を示す図である。本発明の温度制御方法に係るホットプレスの熱板を示す図である。

符号の説明

１１射出装置
１２ハウジング
１３加熱筒
１４シリンダヘッド
１５ノズル
１６スクリュ
１７逆流防止リング
１８ホッパ
１９バンドヒータ
２０ホッパ下部
２１熱電対
２２温度制御装置
２３温度信号入力部
２４制御部
２５温度信号出力部
２６設定入力部
２７表示出力部
２８記憶部
２９オートチューニング演算部
３０設定入力装置
３１表示装置
３２温調装置
４１可動金型
４２コア部
４３キャビティ形成面
４４，５３カートリッジヒータ
５１熱板
５２貫通孔
Ｚ１ノズルゾーン
Ｚ２シリンダヘッドゾーン
Ｚ３前部ゾーン
Ｚ４，ＺＣ，Ｚｅ中間ゾーン
Ｚ５後部ゾーン
Ｚ６ホッパ下部ゾーン
ＺＡ，Ｚｂ第１ゾーン
ＺＢ，Ｚｈ第２ゾーン
Ｚａ，Ｚｃ，Ｚｇ，Ｚｉ四隅ゾーン
Ｚｄ第３ゾーン
Ｚｆ第４ゾーン
Ｗ積層体

Claims

第１ゾーン、第２ゾーン、及び前記第１ゾーンと第２ゾーンの間に少なくとも二面が挟まれた中間ゾーンの少なくとも三の温度制御ゾーンに区分された被制御体を、ＰＩＤ制御によりフィードバック制御する温度制御方法において、
最初に前記中間ゾーンのみのＰＩＤ定数を調整することを特徴とする温度制御方法。
第１ゾーン、第２ゾーン、及び前記第１ゾーンと第２ゾーンの間に少なくとも二面が挟まれた中間ゾーンの少なくとも三の温度制御ゾーンに区分された被制御体を、ＰＩＤ制御によりフィードバック制御する温度制御方法において、
最初に前記中間ゾーンのみのＰＩＤ定数を調整し、次に前記第１ゾーンと前記第２ゾーンのＰＩＤ定数を同時または前後して調整し、最後に前記中間ゾーンのＰＩＤ定数を再度調整することを特徴とする温度制御方法。
前記被制御体は、ノズル近傍の前部ゾーン、ホッパ下部近傍の後部ゾーン、及び前記前部ゾーンと後部ゾーンの間に挟まれた中間ゾーンの少なくとも三の温度制御ゾーンに区分され、ＰＩＤ制御によりフィードバック制御される射出成形機の加熱筒である請求項１に記載の温度制御方法。
前記被制御体は、ノズル近傍の前部ゾーン、ホッパ下部近傍の後部ゾーン、及び前記前部ゾーンと後部ゾーンの間に挟まれた中間ゾーンの少なくとも三の温度制御ゾーンに区分され、ＰＩＤ制御によりフィードバック制御される射出成形機の加熱筒であって、
最初に前記中間ゾーンのみのＰＩＤ定数を調整し、次に前記後部ゾーンのＰＩＤ定数を調整し、次に前記前部ゾーンのＰＩＤ定数を調整し、次に前記中間ゾーンを再度調整する請求項２に記載の温度制御方法。
前記ＰＩＤ定数の調整は、成形時またはパージ時に行う請求項３または請求項４に記載の温度制御方法。
前記請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の温度制御方法の手順により、自動的に各温度制御ゾーンのＰＩＤ定数の調整がオートチューニングにより行われることを特徴とする被制御体。