JP2006289781A - Temperature control device and temperature control method for injection molding machine - Google Patents

Temperature control device and temperature control method for injection molding machine Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature control method for a heating cylinder which can reduce the overshooting or undershooting phenomenon of temperature at the time of continuous automatic molding and restrain the periodic temperature changes of a nozzle of the molding controlling cycle. <P>SOLUTION: This temperature control method for an injection molding machine comprises the step wherein the FF memorizing/learning part 13 calculates the FF memory value that negates the deviation e and memorizes it, the step wherein the FF output part 14 outputs the FF memory value as the FF output value that is advanced by the heater dead time L, namely a lag time mounting from when the heater 9 is switched on until the thermocouple 2 begins to detect the temperature rise, and the step wherein the value obtained by adding the FF output value to the control output MV value, which is the output value from the PID control part 20, is inputted to PWM7. The heater 9 is controlled in temperature by the value obtained by adding the FF output value to the control output MV value. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、射出成形機用の温度制御装置および温度制御方法に関するものである。   The present invention relates to a temperature control device and a temperature control method for an injection molding machine.

従来より、射出成形機および押出成形機の加熱シリンダの温度制御にはPID(比例、積分、微分)制御が用いられている。図6に従来の加熱シリンダのPID温度制御装置の一例の構成図を示す。   Conventionally, PID (proportional, integral, derivative) control is used for temperature control of the heating cylinder of the injection molding machine and the extrusion molding machine. FIG. 6 shows a configuration diagram of an example of a conventional PID temperature control device for a heating cylinder.

加熱シリンダ101の内部に挿入されている熱電対102にて検出された温度PV値はアンプ103で増幅され、設定温度SV値と比較される。そこで比較された値は偏差eとして比例制御器(P)104、積分制御器(I)105および微分制御器(D)106にそれぞれ入力され、PID制御演算が行なわれる。ここで求められた各制御出力MVはPWM107(パルス幅変調器)とSSR108(半導体)を介してヒータ109に入力されて、加熱シリンダ101のヒータ温度制御が行なわれている。   The temperature PV value detected by the thermocouple 102 inserted in the heating cylinder 101 is amplified by the amplifier 103 and compared with the set temperature SV value. The compared value is input as a deviation e to the proportional controller (P) 104, the integral controller (I) 105, and the derivative controller (D) 106, and PID control calculation is performed. Each control output MV obtained here is input to the heater 109 via the PWM 107 (pulse width modulator) and the SSR 108 (semiconductor), and the heater temperature of the heating cylinder 101 is controlled.

この他、射出成形機および押出成形機に用いられている加熱シリンダ温度制御用の装置として、所定時間の間だけPID制御の積分制御のみを停止させ、この間の操作量に所定設定値を加味する技術や、複数の温度制御期間毎に応じた積分値とオフセット値の温度制御を行う技術も開示されている(特許文献1および特許文献2参照)。
特開平10−100218号公報 特開2003−25404号公報
In addition, as an apparatus for heating cylinder temperature control used in an injection molding machine and an extrusion molding machine, only integral control of PID control is stopped for a predetermined time, and a predetermined set value is added to the operation amount during this period. A technique and a technique for performing temperature control of an integral value and an offset value corresponding to a plurality of temperature control periods are also disclosed (see Patent Document 1 and Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-100188 JP 2003-25404 A

しかしながら、これらの従来技術は、あくまでも予め求めたある期間内の温度制御であるため、実際の連続自動運転時の外乱や射出速度によるせん断熱の影響での温度変化、いわゆる成形制御周期的な温度変化の安定性には問題が生じていた。   However, since these conventional techniques are temperature control within a certain period obtained in advance, the temperature change due to the influence of disturbance heat during actual continuous automatic operation and shear heat due to the injection speed, so-called molding control periodic temperature There was a problem with the stability of the change.

特に、DVD(Digital Versatile Disc)などの精密成形品では、成形品の不良原因となっていた。   In particular, precision molded products such as DVDs (Digital Versatile Discs) have caused defective molded products.

PID制御方法の一般的な特性として、目標値追従特性と外乱抑制特性があり、目標値追従型は文字通り、変化する設定温度に検出温度を同じようにする特性になり、また外乱抑制型はいわゆる外乱による温度変動を抑える特性になる。しかしながら、これら両方の特性を同時に最適化することはできないとされていた。   As general characteristics of the PID control method, there are a target value tracking characteristic and a disturbance suppression characteristic. The target value tracking type literally becomes a characteristic that makes the detected temperature the same as the set temperature that changes, and the disturbance suppression type is so-called It is a characteristic that suppresses temperature fluctuation due to disturbance. However, it has been said that both of these characteristics cannot be optimized simultaneously.

また、一般に、射出機メーカでは、予め実験やテストなどで求めたPID制御定数を機械に組み込んで出荷しているが、ユーザの工場環境をはじめ使用樹脂、金型温度および加熱シリンダの設定温度などが異なるため、予め求められたPID制御定数では、設定温度に対するオーバーシュートやアンダーシュートを生じていた。このような状況に鑑み、射出機メーカでは、PID制御を任意にコントロールできる、いわゆるオートチューニング機能を装置に組み込むことで対策を施している。しかしながら、使用環境によってはオートチューニングによっても上述のオーバーシュート等が発生し、いわゆる樹脂の焼けが発生するケースがあった。   In general, injection machine manufacturers ship PID control constants obtained in advance by experiments and tests in their machines. However, in addition to the user's factory environment, the resin used, mold temperature, set temperature of the heating cylinder, etc. Therefore, in the PID control constant obtained in advance, overshoot and undershoot with respect to the set temperature are generated. In view of such a situation, an injection machine manufacturer takes a countermeasure by incorporating a so-called auto-tuning function capable of arbitrarily controlling PID control. However, depending on the use environment, the above-described overshoot or the like may occur due to auto-tuning, and so-called resin burning may occur.

特に、具体的な問題として、以下の点が挙げられる。
(1)ヒータ制御の応答性はPID定数値に依存する。このため、ユーザは使用環境と樹脂に適合させるため、射出機メーカの設定値を変更する場合がある。そうすると、実測値が設定値に対してアンダーシュートやオーバーシュート現象となり、成形不良を招いていた。
(2)成形サイクルにおける射出工程時においては、図7に示すように、ノズル部(LNH)においては、成形サイクルに応じた周期的な温度変化(うねり曲線α値)が発生していた。そして、射出速度による樹脂のせん断発熱が、上記オーバーシュート現象を招き、成形品の焼けや黄変を生じていた。
In particular, the following points are given as specific problems.
(1) Responsiveness of heater control depends on the PID constant value. For this reason, the user may change the setting value of the injection machine manufacturer in order to adapt it to the usage environment and the resin. As a result, the actually measured value becomes an undershoot or overshoot phenomenon with respect to the set value, resulting in molding defects.
(2) During the injection process in the molding cycle, as shown in FIG. 7, a periodic temperature change (waviness curve α value) corresponding to the molding cycle occurred in the nozzle portion (LNH). Further, the shear heat generation of the resin due to the injection speed causes the above-described overshoot phenomenon, and the molded product is burnt or yellowed.

そこで、本発明は、連続自動成形時の温度のオーバーシュートやアンダーシュート現象を軽減することおよびノズル部の周期的な温度変化を抑制することができる射出成形機用の温度制御装置および温度制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention relates to a temperature control device and a temperature control method for an injection molding machine that can reduce the temperature overshoot and undershoot phenomenon during continuous automatic molding and can suppress the periodic temperature change of the nozzle part. The purpose is to provide.

上記目的を達成するため、本発明の射出成形機用の温度制御装置は、温度設定部により設定された温度と熱電対により測定された加熱シリンダの温度との温度差である偏差eが入力される、比例制御器、積分制御器および微分制御器からなるPID制御部を有し、PID制御部からの出力値である制御出力MV値を、パルス幅変調器であるPWMおよび半導体であるSSRとを介してヒータに入力することで加熱シリンダを加熱するヒータの温度制御を行う射出成形機用の温度制御装置において、偏差eを打ち消すFF記憶値の算出および記憶を行うFF記憶・学習部と、FF記憶値を、ヒータをONにしてから熱電対が温度上昇を検出しはじめるまでの遅れ時間であるヒータムダ時間Lだけ先送りしたFF出力値として出力するFF出力部とを有し、PWMには、PID制御部からの出力値である制御出力MV値にFF出力値を加算した値が入力されることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the temperature control apparatus for an injection molding machine of the present invention receives a deviation e, which is a temperature difference between the temperature set by the temperature setting unit and the temperature of the heating cylinder measured by the thermocouple. A PID control unit including a proportional controller, an integral controller, and a derivative controller, and a control output MV value, which is an output value from the PID control unit, is converted into a pulse width modulator PWM and a semiconductor SSR. In the temperature control apparatus for an injection molding machine that controls the temperature of the heater that heats the heating cylinder by inputting to the heater via the FF storage / learning unit that calculates and stores the FF stored value that cancels the deviation e, and FF output unit that outputs the FF memory value as an FF output value that is postponed by heater waste time L, which is a delay time from when the heater is turned on until the thermocouple starts to detect a temperature rise The a, the PWM, characterized in that the value obtained by adding the FF output value to the control output MV value is an output value from the PID controller is input.

上記の通りの本発明の射出成形機用の温度制御装置は、加熱シリンダにおいて設定温度と実測の温度とに生じる偏差eを打ち消すFF記憶値をFF記憶・学習部にて算出し、このFF記憶値にヒータムダ時間Lを加算したFF出力値をFF出力部から出力する。そして、このFF出力値を従来技術のPID制御部からの出力値である制御出力MV値に加算した値によってヒータを制御する。すなわち、従来のPID制御で得られる制御出力MV値にFF出力値を加算した値によるフィードフォワード制御によってヒータを制御することで、従来のPID制御で生じていた、例えば成形サイクルによる偏差eに起因する成形温度の周期的なうねりを打ち消すことができる。   The temperature control device for an injection molding machine according to the present invention as described above calculates an FF memory value that cancels the deviation e between the set temperature and the actually measured temperature in the heating cylinder in the FF memory / learning unit, and this FF memory The FF output value obtained by adding the heater waste time L to the value is output from the FF output unit. And a heater is controlled by the value which added this FF output value to the control output MV value which is an output value from the PID control part of a prior art. That is, by controlling the heater by feedforward control using a value obtained by adding the FF output value to the control output MV value obtained by the conventional PID control, for example, due to the deviation e caused by the molding cycle, which occurred in the conventional PID control It is possible to cancel the periodic undulation of the molding temperature.

また、本発明の射出成形機用の温度制御装置は、所定の成形ショット数以降に出力される成形ショットごとの自動スタート信号であるサイクルスタートタイミングSTと、学習回数に応じて温度誤差の補正値の重み付けを変える、重み付け係数である学習強度係数Tiと、制御出力MV値と設定温度との比例係数であるヒータゲインKとをFF記憶・学習部に対して出力し、ヒータムダ時間LをFF出力部に対して出力する設定値出力部を有するものであってもよい。   Further, the temperature control device for an injection molding machine according to the present invention includes a cycle start timing ST which is an automatic start signal for each molding shot output after a predetermined number of molding shots, and a correction value of a temperature error according to the number of learnings. The learning intensity coefficient Ti, which is a weighting coefficient for changing the weighting, and the heater gain K, which is a proportional coefficient between the control output MV value and the set temperature, are output to the FF storage / learning unit, and the heater waste time L is output to the FF output unit. It may have a set value output unit for outputting to it.

また、本発明の射出成形機用の温度制御装置は、FF記憶・学習部における、FF記憶値の算出は、ヒータの制御が行われる周期時間を制御周期秒としたとき、
FF記憶値=−(前回のFF記憶値+偏差e×ヒータゲインK×制御周期秒/学習強度係数Ti)
とした計算式により算出するものであってもよい。
Further, in the temperature control device for an injection molding machine of the present invention, the calculation of the FF memory value in the FF memory / learning unit is performed when the cycle time during which the heater is controlled is set to the control cycle second.
FF memory value = − (previous FF memory value + deviation e × heater gain K × control cycle seconds / learning strength coefficient Ti)
It may be calculated by the following formula.

本発明の射出成形機の温度制御方法は、温度設定部により設定された温度と熱電対により測定された加熱シリンダの温度との温度差である偏差eが入力される、比例制御器、積分制御器および微分制御器からなるPID制御部からの出力値である制御出力MV値を、パルス幅変調器であるPWMおよび半導体であるSSRとを介してヒータに入力することで加熱シリンダを加熱するヒータの温度制御を行う射出成形機の温度制御方法において、FF記憶・学習部が、偏差eを打ち消すFF記憶値の算出および記憶を行うステップと、FF出力部が、FF記憶値を、ヒータをONにしてから熱電対が温度上昇を検出しはじめるまでの遅れ時間であるヒータムダ時間Lだけ先送りしたFF出力値として出力するステップと、PWMに、PID制御部からの出力値である制御出力MV値にFF出力値を加算した値を入力するステップとを含むことを特徴とする。   The temperature control method for an injection molding machine according to the present invention includes a proportional controller and an integral control in which a deviation e, which is a temperature difference between a temperature set by a temperature setting unit and a temperature of a heating cylinder measured by a thermocouple, is input. A heater that heats a heating cylinder by inputting a control output MV value, which is an output value from a PID control unit including a detector and a differential controller, to the heater via a PWM that is a pulse width modulator and an SSR that is a semiconductor In the temperature control method of the injection molding machine that performs temperature control of the FF, the FF storage / learning unit calculates and stores the FF stored value that cancels the deviation e, and the FF output unit turns on the FF stored value and the heater Output as an FF output value that is postponed by a heater waste time L, which is a delay time from when the thermocouple starts to detect a temperature rise, and PID control in PWM Comprise the steps of: inputting a value obtained by adding the FF output value to the output value is the control output MV value from characterized.

また、本発明の射出成形機の温度制御方法は、設定値出力部からFF記憶・学習部に対して、所定の成形ショット数以降に出力される成形ショットごとの自動スタート信号であるサイクルスタートタイミングSTと、学習回数に応じて温度誤差の補正値の重み付けを変える、重み付け係数である学習強度係数Tiと、制御出力MV値と設定温度との比例係数であるヒータゲインKと、が出力されるステップと、設定値出力部からFF出力部に対して、ヒータムダ時間Lを出力するステップとを含むものであってもよい。   The temperature control method for the injection molding machine according to the present invention also includes a cycle start timing ST that is an automatic start signal for each molding shot that is output after a predetermined number of molding shots from the set value output unit to the FF storage / learning unit. And a step of outputting a learning intensity coefficient Ti that is a weighting coefficient and a heater gain K that is a proportional coefficient between the control output MV value and the set temperature, in which the weighting of the temperature error correction value is changed according to the number of learning times. And a step of outputting the heater waste time L from the set value output unit to the FF output unit.

また、本発明の射出成形機の温度制御方法は、ヒータの制御が行われる周期時間を制御周期秒としたとき、FF記憶・学習部にて、
FF記憶値=−(前回のFF記憶値+偏差e×ヒータゲインK×制御周期秒/学習強度係数Ti)
によってFF記憶値を算出するステップを含むものであってもよい。
Further, the temperature control method of the injection molding machine of the present invention is such that when the cycle time during which the heater is controlled is the control cycle second, the FF storage / learning unit
FF memory value = − (previous FF memory value + deviation e × heater gain K × control cycle seconds / learning strength coefficient Ti)
The step of calculating the FF stored value may be included.

本発明によれば、連続自動成形時の温度のオーバーシュートやアンダーシュート現象の軽減、および成形制御周期の温度のうねりをなくすことができ、これにより、成形品のやけや黄変の削減、ひいては成形品の重量ばらつき低減を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the temperature overshoot and undershoot phenomenon during continuous automatic molding and eliminate the temperature undulation of the molding control cycle, thereby reducing the burn and yellowing of the molded product, and consequently It is possible to reduce the variation in the weight of the molded product.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[ヒータ温度制御装置]
図1は、本発明の一実施例の射出成形機のヒータ温度制御装置を示す構成図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Heater temperature control device]
FIG. 1 is a block diagram showing a heater temperature control device for an injection molding machine according to an embodiment of the present invention.

なお、同図では、ヒータ温度制御は1ゾーンのみを示すが、その他のヒータゾーンについても同様である。   In the figure, the heater temperature control shows only one zone, but the same applies to the other heater zones.

本実施形態の射出成形機用の温度制御装置は、加熱シリンダ1に取り付けられたヒータ9の温度制御を行うものである。加熱シリンダ1の内部には不図示のスクリュが回転可能に内蔵されており、外部より供給された樹脂原料を混練により可塑化する。   The temperature control device for an injection molding machine of this embodiment performs temperature control of the heater 9 attached to the heating cylinder 1. A screw (not shown) is rotatably incorporated in the heating cylinder 1 and plasticizes a resin material supplied from the outside by kneading.

本実施形態の温度制御装置は、加熱シリンダ1の内部温度を測定する熱電対2と、熱電対2の出力信号を増幅するアンプ3と、成形温度を設定する温度設定部17と、PID制御を行う比例制御器(P)4、積分制御器(I)5および微分制御器(D)6からなるPID制御部20と、パルス幅変調器であるPWM(Pulse Width Modulation)7と、半導体であるSSR(Solid State Relay)8と、各種設定値を設定する設定値出力部16と、後述するFF記憶値の算出および記憶を行い、フィードフォワード制御を行うFF(フィードフォワード)記憶・学習部13と、FF記憶・学習部13により算出されたFF記憶値にヒータムダ時間Lを加えた値であるFF出力値を出力するFF出力部14とを有する。   The temperature control device of the present embodiment includes a thermocouple 2 that measures the internal temperature of the heating cylinder 1, an amplifier 3 that amplifies the output signal of the thermocouple 2, a temperature setting unit 17 that sets a molding temperature, and PID control. A PID control unit 20 including a proportional controller (P) 4, an integral controller (I) 5 and a differential controller (D) 6, a PWM (Pulse Width Modulation) 7 that is a pulse width modulator, and a semiconductor. An SSR (Solid State Relay) 8, a set value output unit 16 for setting various set values, an FF (feed forward) storage / learning unit 13 for calculating and storing an FF stored value, which will be described later, and performing feedforward control; The FF output unit 14 outputs an FF output value that is a value obtained by adding the heater waste time L to the FF stored value calculated by the FF storing / learning unit 13. Having.

加熱シリンダ1の内部には不図示のスクリュが回転可能に内蔵されており、外部より供給された樹脂原料を混練により可塑化する。
[制御動作]
次に、図1〜図4を用いて本実施形態のヒータ温度制御装置による加熱シリンダ温度制御の動作について説明する。
A screw (not shown) is rotatably incorporated in the heating cylinder 1 and plasticizes a resin material supplied from the outside by kneading.
[Control action]
Next, the operation of the heating cylinder temperature control by the heater temperature control device of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、射出成形機の標準装備されているコントローラ(不図示)から出力される成形ショットごとの自動スタート信号を、サイクルスタートタイミングSTとして設定値出力部16に入力しておく。本実施形態の温度制御は、まず、従来の技術のPID制御によって各制御出力MV値を求め通常の成形条件に基づいて成形品の成形を開始し、成形品が安定して成形された後に開始される。そこで、例えば、成形開始から20ショットの成形により成形品が安定して成形されるのであれば、成形開始から20ショット以降の自動スタート信号であるサイクルスタートタイミングSTがFF記憶・学習部13に対して出力されるように設定しておく。   First, an automatic start signal for each molding shot output from a controller (not shown) provided as a standard of the injection molding machine is input to the set value output unit 16 as the cycle start timing ST. The temperature control of this embodiment starts with molding of a molded product based on normal molding conditions by obtaining each control output MV value by PID control of the prior art and after the molded product is stably molded. Is done. Therefore, for example, if the molded product is stably molded by molding 20 shots from the start of molding, the cycle start timing ST which is an automatic start signal after 20 shots from the molding start is sent to the FF storage / learning unit 13. Set to output.

サイクルスタートタイミングSTがFF記憶・学習部13に入力されることで、本実施形態の温度制御は開始し、連続自動成形時の偏差eがFF記憶・学習部13へ入力される。ここで、偏差eは、温度設定部17で設定された温度と熱電対2で測定した温度との温度差である。すなわち、連続自動成形時の環境外乱や成形条件のせん断発熱によって過熱シリンダ1の温度は設定温度に対して差を生じる。この温度差を偏差eとしている。   When the cycle start timing ST is input to the FF storage / learning unit 13, the temperature control of the present embodiment is started, and the deviation e at the time of continuous automatic molding is input to the FF storage / learning unit 13. Here, the deviation e is a temperature difference between the temperature set by the temperature setting unit 17 and the temperature measured by the thermocouple 2. That is, the temperature of the superheated cylinder 1 differs from the set temperature due to environmental disturbance during continuous automatic molding and shearing heat generation under molding conditions. This temperature difference is defined as a deviation e.

FF記憶・学習部13は時刻毎のFF記憶値を、例えば下記の計算式(1)で求め記憶する。   The FF storage / learning unit 13 obtains and stores the FF storage value for each time by, for example, the following calculation formula (1).

FF記憶値=−(前回のFF記憶値+偏差e×ヒータゲインK×制御周期(秒)/学習強度係数Ti)・・・(1)
ヒータゲインKは、実際の制御出力MV値と設定温度との比例係数であり、例えば図2に示すような制御出力MV値と設定温度SV値の関係から近似一次関数を最小二乗法によって求めた後、この近似式からヒータゲインKを算出して設定値出力部16に記憶しておく。設定値出力部16はヒータゲインKを、FF記憶・学習部13にてFF記憶値の算出がなされる際にFF記憶・学習部13へと出力する。
FF memory value = − (previous FF memory value + deviation e × heater gain K × control cycle (seconds) / learning strength coefficient Ti) (1)
The heater gain K is a proportional coefficient between the actual control output MV value and the set temperature. For example, after obtaining an approximate linear function by the least square method from the relationship between the control output MV value and the set temperature SV as shown in FIG. The heater gain K is calculated from this approximate expression and stored in the set value output unit 16. The set value output unit 16 outputs the heater gain K to the FF storage / learning unit 13 when the FF storage / learning unit 13 calculates the FF stored value.

制御周期(秒)は、射出成形機に標準装備されているコントローラにてヒータ制御を行う周期時間を利用する。例えば、制御周期(秒)として[1(秒) or 3(秒)]が使用されている。コントローラは制御周期(秒)を、FF記憶・学習部13にてFF記憶値の算出がなされる際にFF記憶・学習部13へと出力する。   As the control cycle (seconds), a cycle time in which the heater is controlled by a controller provided as standard in the injection molding machine is used. For example, [1 (second) or 3 (second)] is used as the control cycle (second). The controller outputs the control cycle (seconds) to the FF storage / learning unit 13 when the FF storage / learning unit 13 calculates the FF stored value.

学習強度係数Ti値は、学習回数に応じて温度誤差の補正値の重み付けを変える、重み付け係数である。すなわち、学習強度係数Ti値とは、計算式(1)において、どの程度の割合で温度誤差の補正値(偏差e×ヒータゲインK×制御周期(秒))を今回のFF記憶値に反映させるかを決める係数であり、係数が大きければ少ない学習回数で温度誤差の補正値が今回のFF記憶値に大きく反映されるものである。言い換えれば、学習強度係数Ti値は、成形制御周期によって発生するうねり曲線α(図7)を修正するための応答感度を意味する。ここで、学習回数とは、FF記憶値の算出し、FF記憶値を記憶した回数を意味する。   The learning intensity coefficient Ti value is a weighting coefficient that changes the weighting of the temperature error correction value according to the number of learnings. In other words, the learning intensity coefficient Ti value is the rate at which the correction value of temperature error (deviation e × heater gain K × control cycle (seconds)) is reflected in the current FF stored value in the calculation formula (1). If the coefficient is large, the correction value of the temperature error is greatly reflected in the current FF stored value with a small number of learning times. In other words, the learning intensity coefficient Ti value means response sensitivity for correcting the waviness curve α (FIG. 7) generated by the molding control cycle. Here, the learning number means the number of times the FF stored value is calculated and the FF stored value is stored.

なお、この学習強度係数Tiは、オペレータ(成形技術者)により任意に設定値出力部16へと入力できるようにしているが、学習強度係数Tiが大き過ぎると温度誤差の補正がFF記憶値に過剰に反映されてしまい、かえって制御が乱れる可能性につながる。このため、学習強度係数Tiは温度制御が乱れない範囲内の値が入力される。本実施形態においては、学習強度係数Tiは、温度制御が乱れない範囲内の値であって学習強度が最強となる値とした。すなわち、本実施形態においては、学習強度係数Tiは、可能な限り少ない学習回数で温度誤差の補正がFF記憶値に反映される値とした。設定値出力部16は上述したような学習強度係数Tiを、FF記憶・学習部13にてFF記憶値の算出がなされる際にFF記憶・学習部13へと出力する。   The learning intensity coefficient Ti can be arbitrarily input to the set value output unit 16 by an operator (molding engineer). However, if the learning intensity coefficient Ti is too large, the correction of the temperature error is converted to the FF stored value. It will be reflected excessively, which leads to the possibility that the control will be disturbed. For this reason, a value within a range in which the temperature control is not disturbed is input as the learning intensity coefficient Ti. In the present embodiment, the learning intensity coefficient Ti is a value within a range in which the temperature control is not disturbed and is a value at which the learning intensity is strongest. That is, in the present embodiment, the learning intensity coefficient Ti is set to a value that reflects the correction of the temperature error in the FF stored value with the smallest possible number of learning. The set value output unit 16 outputs the learning intensity coefficient Ti as described above to the FF storage / learning unit 13 when the FF storage / learning unit 13 calculates the FF stored value.

FF記憶値を上述の計算式(1)で求め時刻毎にFF記憶・学習部13に時系列的に記憶する。ここで求められたFF記憶値は、実測値の偏差eを打消すためのマイナス信号となる。図3に偏差eとFF記憶値との関係を示す。図3には、周期的に変動する偏差eの半周期分のデータ(実線)が示されている。偏差eは[5sec]のとき[+0.1℃]となっている。これを打ち消す値としてFF記憶値(2点鎖線)は[5sec]のとき[−0.1℃]が算出され記憶される。すなわち、偏差eをFF記憶値にて打ち消すことで周期的な変動がキャンセルされることとなる。   The FF stored value is obtained by the above formula (1) and stored in the FF storage / learning unit 13 in time series for each time. The FF stored value obtained here becomes a minus signal for canceling the deviation e of the actual measurement value. FIG. 3 shows the relationship between the deviation e and the FF stored value. FIG. 3 shows data (solid line) for a half cycle of the deviation e that periodically varies. The deviation e is [+ 0.1 ° C.] when [5 sec]. As a value for canceling this, [−0.1 ° C.] is calculated and stored as the FF storage value (two-dot chain line) at [5 sec]. In other words, the periodic fluctuation is canceled by canceling the deviation e with the FF stored value.

FF記憶・学習部13にて計算式(1)を用いて算出され、時系列的に記憶されたFF記憶値は、FF出力部14へと出力される。FF出力部14は時系列的にFF記憶・学習部13から入力されてくるFF記憶値をサイクルスタートのタイミングでヒータムダ時間L分だけ先送りしたFF出力値として出力する。ここで、ヒータムダ時間Lとは図4に示すように、ヒータ9をONにしてから熱電対2が温度上昇を検出しはじめるまでの遅れ時間のことである。   The FF storage value calculated by the FF storage / learning unit 13 using the calculation formula (1) and stored in time series is output to the FF output unit 14. The FF output unit 14 outputs the FF stored value input from the FF storage / learning unit 13 in time series as an FF output value that is advanced by the heater waste time L at the cycle start timing. Here, the heater waste time L is a delay time from when the heater 9 is turned on until the thermocouple 2 starts to detect a temperature rise, as shown in FIG.

FF出力部14から出力されたFF出力値は、PID制御部20によって求められた制御出力MV値に加算されてPWM7へと入力される。FF出力値と制御出力MV値とが加算された値はPWM7とSSR8を介してヒータ9に入力される。FF出力値はFF記憶値を含む値であり、偏差eを打ち消すものである。よって、このFF出力値にてヒータ9の温度制御を行うことで、加熱シリンダ1における周期的な温度変動を抑制することができる。   The FF output value output from the FF output unit 14 is added to the control output MV value obtained by the PID control unit 20 and input to the PWM 7. A value obtained by adding the FF output value and the control output MV value is input to the heater 9 via the PWM 7 and the SSR 8. The FF output value is a value including the FF stored value and cancels the deviation e. Therefore, periodic temperature fluctuations in the heating cylinder 1 can be suppressed by controlling the temperature of the heater 9 with this FF output value.

以上説明したように、本実施形態の温度制御装置および温度制御方法によれば、連続自動成形時の温度のオーバーシュートやアンダーシュート現象の軽減、および成形制御周期の温度のうねりをなくすことができ、これにより、成形品のやけや黄変の削減、ひいては成形品の重量ばらつき低減を図ることができることとなる。
[実施例]
図7に示す例は、従来のPID制御による加熱シリンダの温度の実測値であり、成形品は精密成形品といわれているコネクタの2個取りした際の温度波形を示したものである。
As described above, according to the temperature control device and the temperature control method of the present embodiment, it is possible to reduce the temperature overshoot and undershoot phenomenon during continuous automatic molding and to eliminate the temperature undulation of the molding control cycle. As a result, it is possible to reduce the burn and yellowing of the molded product and to reduce the weight variation of the molded product.
[Example]
The example shown in FIG. 7 is a measured value of the temperature of the heating cylinder by conventional PID control, and the molded product shows a temperature waveform when two connectors called precision molded products are taken.

図7に示すグラフは成形開始から1時間後の安定時のデータによるものであり、ノズル部(LNH)の実測温度が約1℃の制御周期な温度変動(図7内、うねり曲線α値)を生じており、成形品のショートショット不良を招いていた。   The graph shown in FIG. 7 is based on the stable data 1 hour after the start of molding, and the temperature fluctuation of the nozzle portion (LNH) measured at a control cycle of about 1 ° C. (in FIG. 7, swell curve α value). As a result, the short shot defect of the molded product was incurred.

一方、同等の条件にて本実施形態の制御方法により制御を行った結果を図5に示す。   On the other hand, the result of controlling by the control method of the present embodiment under the same conditions is shown in FIG.

本実施形態の制御方法は、偏差eを打ち消すFF記憶値を算出し、このFF記憶値にヒータムダ時間Lを加味して算出したFF出力値をPID制御部から出力される制御出力MV値に加算した値によってヒータの温度制御を行う。これにより、図5に示すように、ノズル部(LNH)の温度波形はうねりを生じることなく、成形品が安定して良品が取れるときの温度波形となる。このように、本実施形態によれば、連続自動成形時の温度のオーバーシュートやアンダーシュート現象を軽減し、成形制御周期の温度のうねりをなくすことができた結果、成形品のやけや黄変の削減、成形品の重量ばらつき低減を図ることができた。   In the control method of the present embodiment, an FF memory value that cancels the deviation e is calculated, and the FF output value calculated by adding the heater waste time L to the FF memory value is added to the control output MV value output from the PID control unit. The heater temperature is controlled according to the value obtained. Thereby, as shown in FIG. 5, the temperature waveform of the nozzle part (LNH) becomes a temperature waveform when a molded product can be stably taken out without causing undulation. As described above, according to the present embodiment, the temperature overshoot and undershoot phenomenon during continuous automatic molding can be reduced, and the temperature fluctuation of the molding control cycle can be eliminated. And weight variation of molded products could be reduced.

本発明の一実施例の射出成形機のヒータ温度制御装置の構成図である。It is a block diagram of the heater temperature control apparatus of the injection molding machine of one Example of this invention. ヒータゲインK値の求め方を示すグラフである。It is a graph which shows how to obtain | require a heater gain K value. 偏差eとFF記憶値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the deviation e and FF memory | storage value. ヒータムダ時間Lについて説明するグラフである。It is a graph explaining the heater waste time L. 本発明の一実施形態による制御方法により制御した際のノズル部の温度変化を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature change of the nozzle part at the time of controlling with the control method by one Embodiment of this invention. 従来のPID温度制御装置の一例の構成図である。It is a block diagram of an example of the conventional PID temperature control apparatus. 従来のPID温度制御により制御した際のノズル部の温度変化を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature change of the nozzle part at the time of controlling by the conventional PID temperature control.

符号の説明Explanation of symbols

1 加熱シリンダ
2 熱電対
3 アンプ
9 ヒータ
13 FF記憶・学習部
14 FF出力部
16 設定値出力部
17 温度設定部
20 PID制御部
e 偏差
K ヒータゲイン
L ヒータムダ時間
MV 制御出力値
ST サイクルスタートタイミング
SV 設定温度値
Ti 学習強度係数
α うねり曲線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating cylinder 2 Thermocouple 3 Amplifier 9 Heater 13 FF memory | learning part 14 FF output part 16 Set value output part 17 Temperature setting part 20 PID control part e Deviation K Heater gain L Heater waste time MV Control output value ST Cycle start timing SV Set temperature Value Ti Learning intensity coefficient α Waviness curve

Claims (6)

温度設定部(17)により設定された温度と熱電対(2)により測定された加熱シリンダ(1)の温度との温度差である偏差eが入力される、比例制御器(4)、積分制御器(5)および微分制御器(6)からなるPID制御部(20)を有し、前記PID制御部(20)からの出力値である制御出力MV値を、パルス幅変調器であるPWM(7)および半導体であるSSR(8)とを介してヒータ(9)に入力することで前記加熱シリンダ(1)を加熱する前記ヒータ(9)の温度制御を行う射出成形機用の温度制御装置において、
前記偏差eを打ち消すFF記憶値の算出および記憶を行うFF記憶・学習部(13)と、
前記FF記憶値を、前記ヒータ(9)をONにしてから前記熱電対(2)が温度上昇を検出しはじめるまでの遅れ時間であるヒータムダ時間Lだけ先送りしたFF出力値として出力するFF出力部(14)とを有し、
前記PWM(7)には、前記PID制御部(20)からの出力値である制御出力MV値に前記FF出力値を加算した値が入力されることを特徴とする射出成形機用の温度制御装置。
Proportional controller (4), integral control to which deviation e which is a temperature difference between the temperature set by the temperature setting unit (17) and the temperature of the heating cylinder (1) measured by the thermocouple (2) is input A PID control unit (20) comprising a voltage controller (5) and a differential controller (6), and a control output MV value, which is an output value from the PID control unit (20), is converted into a PWM (pulse width modulator). 7) and a temperature control device for an injection molding machine that controls the temperature of the heater (9) that heats the heating cylinder (1) by inputting to the heater (9) via the SSR (8) that is a semiconductor. In
An FF storage / learning unit (13) for calculating and storing an FF stored value that cancels the deviation e;
An FF output unit that outputs the FF stored value as an FF output value that is advanced by a heater waste time L, which is a delay time from when the heater (9) is turned on until the thermocouple (2) starts to detect a temperature rise. (14)
The PWM (7) is inputted with a value obtained by adding the FF output value to a control output MV value which is an output value from the PID control unit (20). apparatus.
所定の成形ショット数以降に出力される成形ショットごとの自動スタート信号であるサイクルスタートタイミングSTと、学習回数に応じて温度誤差の補正値の重み付けを変える、重み付け係数である学習強度係数Tiと、前記制御出力MV値と設定温度との比例係数であるヒータゲインKと、を前記FF記憶・学習部(13)に対して出力し、前記ヒータムダ時間Lを前記FF出力部(14)に対して出力する設定値出力部(16)を有する、請求項1に記載の射出成形機用の温度制御装置。   Cycle start timing ST that is an automatic start signal for each molding shot that is output after a predetermined number of molding shots, a learning intensity coefficient Ti that is a weighting coefficient that changes the weight of the correction value of the temperature error according to the number of learning, A heater gain K, which is a proportional coefficient between the control output MV value and the set temperature, is output to the FF storage / learning unit (13), and the heater waste time L is output to the FF output unit (14). The temperature control device for an injection molding machine according to claim 1, further comprising a set value output unit (16). 前記FF記憶・学習部(13)における、前記FF記憶値の算出は、前記ヒータ(9)の制御が行われる周期時間を制御周期(秒)としたとき、
FF記憶値=−(前回のFF記憶値+偏差e×ヒータゲインK×制御周期(秒)/学習強度係数Ti)
で求める、請求項2に記載の射出成形機用の温度制御装置。
In the FF memory / learning unit (13), the calculation of the FF memory value is performed when a cycle time during which the heater (9) is controlled is a control cycle (seconds).
FF memory value = − (previous FF memory value + deviation e × heater gain K × control cycle (seconds) / learning strength coefficient Ti)
The temperature control device for an injection molding machine according to claim 2, which is obtained by:
温度設定部(17)により設定された温度と熱電対(2)により測定された加熱シリンダ(1)の温度との温度差である偏差eが入力される、比例制御器(4)、積分制御器(5)および微分制御器(6)からなるPID制御部(20)からの出力値である制御出力MV値を、パルス幅変調器であるPWM(7)および半導体であるSSR(8)とを介してヒータ(9)に入力することで前記加熱シリンダ(1)を加熱する前記ヒータ(9)の温度制御を行う射出成形機の温度制御方法において、
FF記憶・学習部(13)が、前記偏差eを打ち消すFF記憶値の算出および記憶を行うステップと、
FF出力部(14)が、前記FF記憶値を、前記ヒータ(9)をONにしてから前記熱電対(2)が温度上昇を検出しはじめるまでの遅れ時間であるヒータムダ時間Lだけ先送りしたFF出力値として出力するステップと、
前記PWM(7)に、前記PID制御部(20)からの出力値である制御出力MV値に前記FF出力値を加算した値を入力するステップとを含むことを特徴とする射出成形機の温度制御方法。
Proportional controller (4), integral control to which deviation e which is a temperature difference between the temperature set by the temperature setting unit (17) and the temperature of the heating cylinder (1) measured by the thermocouple (2) is input The control output MV value, which is an output value from the PID control unit (20) including the voltage controller (5) and the derivative controller (6), is converted into a PWM (7) as a pulse width modulator and an SSR (8) as a semiconductor. In the temperature control method of the injection molding machine that controls the temperature of the heater (9) that heats the heating cylinder (1) by inputting to the heater (9) via
A step of the FF storage / learning unit (13) calculating and storing an FF stored value for canceling the deviation e;
The FF output unit (14) forwards the FF stored value by a heater waste time L, which is a delay time from when the heater (9) is turned on until the thermocouple (2) starts to detect a temperature rise. Outputting as an output value;
The step of inputting to the PWM (7) a value obtained by adding the FF output value to the control output MV value that is an output value from the PID control unit (20). Control method.
設定値出力部(16)から前記FF記憶・学習部(13)に対して、所定の成形ショット数以降に出力される成形ショットごとの自動スタート信号であるサイクルスタートタイミングSTと、学習回数に応じて温度誤差の補正値の重み付けを変える、重み付け係数である学習強度係数Tiと、前記制御出力MV値と設定温度との比例係数であるヒータゲインKと、が出力されるステップと、
前記設定値出力部(16)から前記FF出力部(14)に対して、前記ヒータムダ時間Lが出力されるステップとを含む、請求項4に記載の射出成形機の温度制御方法。
According to the cycle start timing ST, which is an automatic start signal for each molding shot output after a predetermined number of molding shots, from the set value output unit (16) to the FF storage / learning unit (13), and the number of learnings A step of outputting a learning intensity coefficient Ti, which is a weighting coefficient, and a heater gain K, which is a proportional coefficient between the control output MV value and the set temperature, for changing the weighting of the correction value of the temperature error;
The temperature control method for an injection molding machine according to claim 4, further comprising a step of outputting the heater waste time L from the set value output unit (16) to the FF output unit (14).
前記ヒータ(9)の制御が行われる周期時間を制御周期(秒)としたとき、前記FF記憶・学習部(13)にて、
FF記憶値=−(前回のFF記憶値+偏差e×ヒータゲインK×制御周期(秒)/学習強度係数Ti)
によって前記FF記憶値を算出するステップを含む、請求項5に記載の射出成形機の温度制御方法。
When the cycle time during which the heater (9) is controlled is a control cycle (seconds), the FF storage / learning unit (13)
FF memory value = − (previous FF memory value + deviation e × heater gain K × control cycle (seconds) / learning strength coefficient Ti)
The temperature control method for an injection molding machine according to claim 5, including the step of calculating the FF stored value by means of:
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