JP2013224017A - Injection molding machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an injection molding machine that can manage a temperature of resin in a cylinder.SOLUTION: An injection molding machine 10 includes: a cylinder 41 from which a resin material is supplied; a plurality of heating sources 91-94 to heat the cylinder 41; a plurality of temperature sensors 21-24 that detect temperatures of different positions of the cylinder 41; a control device 80 that controls the plurality of heating sources 91-94 based on the differences of the measured temperatures of the temperature sensors 21-24 with the target temperatures in measurement positions of the temperature sensors 21-24. The target temperature distribution in the cylinder shaft direction of the cylinder inner wall is set beforehand. The control device 80 calculates target temperatures in the measurement positions of the temperature sensors 21-24 based on the target temperature distribution, and controls the plurality of heating sources 91-94 by using the calculated target temperatures.

Description

本発明は、射出成形機に関する。   The present invention relates to an injection molding machine.

射出成形機は、溶融した樹脂を金型装置内に射出する射出装置を備える。金型装置は固定金型及び可動金型で構成され、型締め時に固定金型と可動金型との間にキャビティ空間が形成される。射出装置は、シリンダ内で溶融した樹脂を、シリンダの先端に設けられるノズルから射出し、金型装置内のキャビティ空間に充填する。キャビティ空間で冷却固化された樹脂は、型開き後に成形品として取り出される。   The injection molding machine includes an injection device that injects molten resin into a mold apparatus. The mold apparatus includes a fixed mold and a movable mold, and a cavity space is formed between the fixed mold and the movable mold when the mold is clamped. The injection device injects the resin melted in the cylinder from a nozzle provided at the tip of the cylinder and fills the cavity space in the mold device. The resin cooled and solidified in the cavity space is taken out as a molded product after the mold is opened.

射出装置は、シリンダ内で回転自在に、且つ軸方向に移動自在に配設されるスクリュを含む。スクリュの一端部には、ホッパから樹脂材料が供給される。スクリュが回転すると、スクリュのフライト(ねじ山)が動き、スクリュのねじ溝内に充填された樹脂がホッパ側からノズル側に送られる。   The injection device includes a screw that is rotatably disposed in the cylinder and is movable in the axial direction. Resin material is supplied from a hopper to one end of the screw. When the screw rotates, the flight (screw thread) of the screw moves, and the resin filled in the screw groove of the screw is sent from the hopper side to the nozzle side.

シリンダのノズル側の温度は、樹脂の溶融温度に維持される。一方、シリンダのホッパ側の温度は、樹脂のブリッジ(塊化)が生じないように、樹脂が軟化、溶融しない温度に保たれる。そのため、シリンダのホッパ側は、内部に冷媒流路を有する冷却ブロックで冷却される。   The temperature on the nozzle side of the cylinder is maintained at the melting temperature of the resin. On the other hand, the temperature on the hopper side of the cylinder is maintained at a temperature at which the resin is not softened or melted so that the resin bridge (agglomeration) does not occur. Therefore, the hopper side of the cylinder is cooled by a cooling block having a refrigerant flow path inside.

シリンダは、冷却ブロックとノズルとの間に延在するシリンダ本体部を含む。シリンダ本体部は軸方向に沿って複数のゾーンに区分けされ、ゾーン毎に加熱源及び温度センサが設けられる。各温度センサの測定温度と、各温度センサの測定位置での目標温度との差に基づいて複数の加熱源がフィードバック制御される(例えば、特許文献1参照)。   The cylinder includes a cylinder body that extends between the cooling block and the nozzle. The cylinder body is divided into a plurality of zones along the axial direction, and a heating source and a temperature sensor are provided for each zone. A plurality of heating sources are feedback controlled based on the difference between the measured temperature of each temperature sensor and the target temperature at the measurement position of each temperature sensor (see, for example, Patent Document 1).

特開平11−227019号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-227019

各温度センサは各ゾーンの温度をピンポイントで測定しており、測定された温度が各ゾーンにおける代表温度として管理される。従って、シリンダの径方向や軸方向における温度分布は管理されておらず、シリンダ内壁のシリンダ軸方向における温度分布も管理されていなかった。   Each temperature sensor pinpoints the temperature of each zone, and the measured temperature is managed as a representative temperature in each zone. Therefore, the temperature distribution in the radial direction and the axial direction of the cylinder is not managed, and the temperature distribution in the cylinder axial direction of the cylinder inner wall is not managed.

図11は、従来のシリンダ内壁のシリンダ軸方向における温度分布を示す図である。図11において、実線は目標温度分布、破線は取り得る温度分布の一例、一点鎖線は取り得る温度分布の別の例、黒丸はシリンダ軸方向における温度センサの測定位置を表す。   FIG. 11 is a diagram showing a temperature distribution in the cylinder axial direction of a conventional cylinder inner wall. In FIG. 11, the solid line represents the target temperature distribution, the broken line represents an example of the possible temperature distribution, the alternate long and short dash line represents another example of the possible temperature distribution, and the black circle represents the measurement position of the temperature sensor in the cylinder axis direction.

温度センサの測定位置付近では、フィードバック制御のため、目標温度と、取り得る温度(実際の温度)とが略一致する。一方、温度センサの測定位置から離れた位置では、目標温度と、取り得る温度(実際の温度)とが大きくずれる可能性がある。   In the vicinity of the measurement position of the temperature sensor, the target temperature and the possible temperature (actual temperature) substantially coincide with each other because of feedback control. On the other hand, at a position away from the measurement position of the temperature sensor, the target temperature and the possible temperature (actual temperature) may be greatly shifted.

シリンダ内壁は樹脂と接触するので、シリンダ内壁の温度分布が目標温度分布からずれると、樹脂の温度が高過ぎたり低過ぎたりすることになる。樹脂の温度が高過ぎると、樹脂が熱によって変質する。一方、樹脂の温度が低過ぎると、樹脂の流動性が悪くなり、射出装置の負荷が過大になる。   Since the cylinder inner wall is in contact with the resin, if the temperature distribution of the cylinder inner wall deviates from the target temperature distribution, the temperature of the resin will be too high or too low. If the temperature of the resin is too high, the resin is altered by heat. On the other hand, if the temperature of the resin is too low, the fluidity of the resin is deteriorated and the load on the injection device is excessive.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、シリンダ内の樹脂の温度を管理できる射出成形機の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an injection molding machine capable of managing the temperature of resin in a cylinder.

上記課題を解決するため、本発明の一態様による射出成形機は、
樹脂材料が供給されるシリンダと、
該シリンダを加熱する複数の加熱源と、
前記シリンダの異なる位置の温度を検出する複数の温度センサと、
該各温度センサの測定温度と、該各温度センサの測定位置での目標温度との差に基づいて、前記複数の加熱源を制御する制御装置とを備え、
前記シリンダ内壁のシリンダ軸方向における目標温度分布が予め設定されており、
前記制御装置は、前記目標温度分布に基づいて前記各温度センサの測定位置での目標温度を算出し、算出した該目標温度を用いて前記複数の加熱源の制御を行うことを特徴とする。
In order to solve the above problems, an injection molding machine according to an aspect of the present invention is provided.
A cylinder supplied with resin material;
A plurality of heating sources for heating the cylinder;
A plurality of temperature sensors for detecting temperatures at different positions of the cylinder;
A controller for controlling the plurality of heating sources based on a difference between a measured temperature of each temperature sensor and a target temperature at a measurement position of each temperature sensor;
The target temperature distribution in the cylinder axial direction of the cylinder inner wall is preset,
The control device calculates a target temperature at a measurement position of each temperature sensor based on the target temperature distribution, and controls the plurality of heating sources using the calculated target temperature.

本発明によれば、シリンダ内の樹脂の温度を管理できる射出成形機が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the injection molding machine which can manage the temperature of the resin in a cylinder is provided.

本発明の第1実施形態による射出成形機の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the injection molding machine by 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態による射出成形機の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the injection molding machine by 1st Embodiment. 第1実施形態による目標温度の設定の説明図である。It is explanatory drawing of the setting of the target temperature by 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態による射出成形機の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the injection molding machine by 2nd Embodiment of this invention. 図4のシリンダにおける予め目標温度を設定する位置の第1例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of the position which sets target temperature previously in the cylinder of FIG. 図4のシリンダにおける予め目標温度を設定する位置の第2例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the position which sets target temperature previously in the cylinder of FIG. 図4のシリンダにおける予め目標温度を設定する位置の第3例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd example of the position which sets the target temperature previously in the cylinder of FIG. 本発明の第2実施形態によるシリンダの熱伝導方程式の説明図である。It is explanatory drawing of the heat conduction equation of the cylinder by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態によるシリンダ内の物質の熱伝導方程式の説明図である。It is explanatory drawing of the heat conduction equation of the substance in the cylinder by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による加熱源における熱の流出入を表す式の説明図である。It is explanatory drawing of the formula showing the inflow and outflow of the heat | fever in the heating source by 2nd Embodiment of this invention. 従来のシリンダ内壁のシリンダ軸方向における温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution in the cylinder axial direction of the conventional cylinder inner wall.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。また、射出装置による樹脂の射出方向を前方とし、射出方向と反対方向を後方として説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same or corresponding reference numerals, and description thereof will be omitted. Further, the description will be made assuming that the injection direction of the resin by the injection device is the front and the direction opposite to the injection direction is the rear.

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態による射出成形機の概略を示す図である。図1は、型締めの状態を示している。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an injection molding machine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a state of mold clamping.

射出成形機10は、フレーム11と、フレーム11に固定された固定プラテン12と、固定プラテン12から延びる複数(例えば、四本)のタイバー16とを備える。また、射出成形機10は、固定プラテン12に対向して配設され、タイバー16に沿って移動(図における左右方向に移動)可能に配設される可動プラテン13をさらに備える。可動プラテン13における固定プラテン12との対向面に可動金型33が、固定プラテン12における可動プラテン13との対向面に固定金型32が取り付けられる。固定金型32と可動金型33とで金型装置30が構成される。可動プラテン13を固定プラテン12に対して接離させることで、型閉じ、型締め、及び型開きが行われる。型締め状態の可動金型33と固定金型32との間にキャビティ空間Cが形成される。   The injection molding machine 10 includes a frame 11, a fixed platen 12 fixed to the frame 11, and a plurality of (for example, four) tie bars 16 extending from the fixed platen 12. The injection molding machine 10 further includes a movable platen 13 that is disposed so as to face the fixed platen 12 and is movable along the tie bar 16 (movable in the left-right direction in the drawing). A movable mold 33 is attached to a surface of the movable platen 13 facing the fixed platen 12, and a fixed mold 32 is attached to a surface of the fixed platen 12 facing the movable platen 13. The fixed mold 32 and the movable mold 33 constitute a mold apparatus 30. The movable platen 13 is brought into contact with and separated from the fixed platen 12 to perform mold closing, mold clamping, and mold opening. A cavity space C is formed between the movable mold 33 and the fixed mold 32 in the clamped state.

射出成形機10は、シリンダ41内で溶融した樹脂をノズル42から射出し、金型装置30内のキャビティ空間Cに充填する射出装置40をさらに備える。射出装置40は、射出用モータ43を備える。射出用モータ43の回転はボールねじ軸44に伝えられる。ボールねじ軸44の回転により前後進するボールねじナット45はプレッシャプレート46に固定されている。プレッシャプレート46は、ベースフレーム(図示せず)に固定されたガイドバー47、48に沿って移動可能である。プレッシャプレート46の前後進運動は、ベアリング49、ロードセル50、射出軸51を介してスクリュ52に伝えられる。スクリュ52は、シリンダ41内に回転自在に、且つ軸方向に移動自在に配設されている。スクリュ52の後端部には、ホッパ53から樹脂ペレット(樹脂材料)が供給される。射出軸51には、ベルトやプーリ等の連結部材54を介して計量用モータ55の回転運動が伝達される。即ち、計量用モータ55により射出軸51が回転駆動されることにより、スクリュ52が回転する。   The injection molding machine 10 further includes an injection device 40 that injects the resin melted in the cylinder 41 from the nozzle 42 and fills the cavity space C in the mold device 30. The injection device 40 includes an injection motor 43. The rotation of the injection motor 43 is transmitted to the ball screw shaft 44. A ball screw nut 45 that moves forward and backward by the rotation of the ball screw shaft 44 is fixed to a pressure plate 46. The pressure plate 46 is movable along guide bars 47 and 48 fixed to a base frame (not shown). The forward / backward movement of the pressure plate 46 is transmitted to the screw 52 via the bearing 49, the load cell 50, and the injection shaft 51. The screw 52 is disposed in the cylinder 41 so as to be rotatable and movable in the axial direction. Resin pellets (resin material) are supplied from the hopper 53 to the rear end portion of the screw 52. The rotation movement of the metering motor 55 is transmitted to the injection shaft 51 via a connecting member 54 such as a belt or a pulley. That is, when the injection shaft 51 is rotationally driven by the metering motor 55, the screw 52 rotates.

計量工程においては、計量用モータ55を駆動し、スクリュ52を回転させ、スクリュ52の後端部に供給された樹脂ペレットをスクリュ52の前方に送る。この過程で、樹脂ペレットが軟化、溶融する。スクリュ52の前方に樹脂が貯えられるので、スクリュ52が後退する。射出工程においては、射出用モータ43を駆動し、スクリュ52を前進させ、樹脂を押してノズル42から射出する。樹脂は、固定金型32に形成されるスプルーSを介して、固定金型32と可動金型33との間に形成されるキャビティ空間Cに押し込まれる。樹脂を押す力が、ロードセル50により反力として検出される。つまり、ノズル42からの樹脂の射出圧が検出される。検出された射出圧は、制御装置80に入力される。また、キャビティ空間C内で樹脂が冷却によって熱収縮するので、熱収縮分の樹脂を補充するため、保圧工程では、樹脂の射出圧が所定の圧力に保たれる。   In the weighing step, the weighing motor 55 is driven to rotate the screw 52, and the resin pellet supplied to the rear end portion of the screw 52 is sent to the front of the screw 52. In this process, the resin pellets are softened and melted. Since the resin is stored in front of the screw 52, the screw 52 moves backward. In the injection process, the injection motor 43 is driven, the screw 52 is advanced, the resin is pressed, and the nozzle 42 is injected. The resin is pushed into the cavity space C formed between the fixed mold 32 and the movable mold 33 through the sprue S formed in the fixed mold 32. The force pushing the resin is detected as a reaction force by the load cell 50. That is, the injection pressure of the resin from the nozzle 42 is detected. The detected injection pressure is input to the control device 80. Further, since the resin is thermally contracted by cooling in the cavity space C, the resin injection pressure is maintained at a predetermined pressure in the pressure-holding step in order to supplement the resin for the heat shrinkage.

プレッシャプレート46には、スクリュ52の移動量を検出するための位置検出器57が取り付けられている。位置検出器57の検出信号は制御装置80に入力される。位置検出器57の検出信号は、スクリュ52の移動速度を検出するためにも使用されてもよい。   A position detector 57 for detecting the amount of movement of the screw 52 is attached to the pressure plate 46. A detection signal from the position detector 57 is input to the control device 80. The detection signal of the position detector 57 may also be used to detect the moving speed of the screw 52.

射出用モータ43、及び計量用モータ55は、それぞれ、サーボモータであってよく、回転数を検出するためのエンコーダ43a、55aが備えられている。エンコーダ43a、55aで検出された回転数はそれぞれ制御装置80に入力される。制御装置80は、エンコーダ43a、55aの検出結果に基づいて射出用モータ43、及び計量用モータ55をフィードバック制御する。   Each of the injection motor 43 and the metering motor 55 may be a servo motor, and includes encoders 43a and 55a for detecting the rotation speed. The rotation speeds detected by the encoders 43a and 55a are respectively input to the control device 80. The control device 80 feedback-controls the injection motor 43 and the metering motor 55 based on the detection results of the encoders 43a and 55a.

制御装置80は、射出成形機10の各種動作を制御する。制御装置80は、マイクロコンピュータ等で構成されており、例えば、CPU、メモリ、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有する。   The control device 80 controls various operations of the injection molding machine 10. The control device 80 is configured by a microcomputer or the like, and includes, for example, a CPU, a memory, a timer, a counter, an input interface, and an output interface.

図2は、第1実施形態による射出成形機の要部を示す図である。   FIG. 2 is a view showing a main part of the injection molding machine according to the first embodiment.

シリンダ41の後部41bは、冷却ブロック(冷却部)61に挿入され、冷却ブロック61で冷却されている。冷却ブロック61及びシリンダ41には樹脂供給口62が形成されている。樹脂供給口62を介してホッパ53からシリンダ41内に供給された樹脂ペレットは、スクリュ52のねじ溝内に充填される。スクリュ52が回転すると、スクリュ52のフライト(ねじ山)52aが動き、スクリュ52のねじ溝内を樹脂ペレットが前方に送り出される。   A rear portion 41 b of the cylinder 41 is inserted into a cooling block (cooling portion) 61 and is cooled by the cooling block 61. A resin supply port 62 is formed in the cooling block 61 and the cylinder 41. Resin pellets supplied from the hopper 53 into the cylinder 41 through the resin supply port 62 are filled in the screw grooves of the screw 52. When the screw 52 rotates, the flight (screw thread) 52a of the screw 52 moves, and the resin pellet is fed forward through the screw groove of the screw 52.

シリンダ41の後部41bは、樹脂が軟化あるいは溶融しない温度に冷却される。冷却ブロック61に形成される冷媒流路63には冷却水などの冷媒が供給され、冷媒によってシリンダ41が冷却される。冷却ブロック61には温度センサ25の先端が埋設され、温度センサ25の検出信号は制御装置80に入力される。   The rear portion 41b of the cylinder 41 is cooled to a temperature at which the resin is not softened or melted. A coolant such as cooling water is supplied to the coolant channel 63 formed in the cooling block 61, and the cylinder 41 is cooled by the coolant. The tip of the temperature sensor 25 is embedded in the cooling block 61, and a detection signal from the temperature sensor 25 is input to the control device 80.

シリンダ41は、冷却ブロック61とノズル42との間に延在するシリンダ本体部41aを含む。シリンダ本体部41aの外壁41cには、複数の加熱源(例えばヒータ)91〜94が設けられており、シリンダ本体部41aを所定の温度に加熱する。シリンダ本体部41a内を前方に移動する樹脂は、加熱源91〜94からの熱により加熱される。樹脂はシリンダ本体部41aの前方に行くにつれて溶融状態となる。シリンダ本体部41aの先端部において、樹脂は完全に溶融した状態となる。そして、スクリュ52の前方に溶融樹脂が蓄積されるにつれ、スクリュ52は後退する。スクリュ52が所定距離後退し、スクリュ52の前方に所定量の樹脂が蓄積されると、スクリュ52の回転は停止される。そして、スクリュ52の回転を停止した状態で、スクリュ52が前進することにより、溶融樹脂がノズル42から金型装置30内に射出される。   The cylinder 41 includes a cylinder body 41 a that extends between the cooling block 61 and the nozzle 42. A plurality of heating sources (for example, heaters) 91 to 94 are provided on the outer wall 41c of the cylinder body 41a to heat the cylinder body 41a to a predetermined temperature. The resin that moves forward in the cylinder body 41a is heated by heat from the heating sources 91-94. The resin enters a molten state as it goes forward of the cylinder body 41a. The resin is completely melted at the tip of the cylinder body 41a. As the molten resin accumulates in front of the screw 52, the screw 52 moves backward. When the screw 52 moves backward by a predetermined distance and a predetermined amount of resin is accumulated in front of the screw 52, the rotation of the screw 52 is stopped. Then, when the rotation of the screw 52 is stopped, the screw 52 moves forward, whereby the molten resin is injected from the nozzle 42 into the mold apparatus 30.

スクリュ52は、軸方向に沿って後方(樹脂供給側)から前方(ノズル側)にかけて、供給部52Z1、圧縮部52Z2、計量部52Z3として区別される。供給部52Z1は、樹脂が供給され、前方に搬送される部分である。圧縮部52Z2は、供給された樹脂を圧縮しながら溶融する部分である。計量部52Z3は、溶融した樹脂を一定量づつ計量する部分である。スクリュ52のねじ溝の深さは、供給部52Z1で深く、計量部52Z3で浅く、圧縮部52Z2において前方に向かうほど浅くなっている。   The screw 52 is distinguished from the rear (resin supply side) to the front (nozzle side) along the axial direction as a supply unit 52Z1, a compression unit 52Z2, and a measuring unit 52Z3. The supply part 52Z1 is a part to which resin is supplied and conveyed forward. The compression part 52Z2 is a part that melts while compressing the supplied resin. The measuring unit 52Z3 is a part that measures a certain amount of molten resin. The depth of the screw groove of the screw 52 is deeper at the supply part 52Z1, shallower at the measuring part 52Z3, and shallower toward the front in the compression part 52Z2.

シリンダ本体部41aは、軸方向に沿って複数(例えば4つ)のゾーンZ1〜Z4に区分けされ、ゾーンZ1〜Z4毎に加熱源91〜94が設けられる。各加熱源91〜94への供給電流は個別に制御され、シリンダ本体部41aはゾーンZ1〜Z4毎に加熱される。各加熱源91〜94は、シリンダ本体部41aの外周を囲むように設けられる。図示していないが、ノズル42の外周にも加熱源が設けられてよい。   The cylinder body 41a is divided into a plurality of (for example, four) zones Z1 to Z4 along the axial direction, and heating sources 91 to 94 are provided for each of the zones Z1 to Z4. Supply currents to the heating sources 91 to 94 are individually controlled, and the cylinder body 41a is heated for each of the zones Z1 to Z4. Each heating source 91-94 is provided so that the outer periphery of the cylinder main-body part 41a may be enclosed. Although not shown, a heating source may also be provided on the outer periphery of the nozzle 42.

ゾーンZ1〜Z4毎に温度センサ(例えば熱電対)21〜24が設けられる。各温度センサ21〜24の先端はシリンダ本体部41aに埋設されており、各温度センサ21〜24はピンポイントで温度を測定する。各温度センサ21〜24の検出信号は、制御装置80に入力される。   Temperature sensors (for example, thermocouples) 21 to 24 are provided for each of the zones Z1 to Z4. The tips of the temperature sensors 21 to 24 are embedded in the cylinder body 41a, and the temperature sensors 21 to 24 measure the temperature pinpointly. Detection signals from the temperature sensors 21 to 24 are input to the control device 80.

制御装置80は、各温度センサ21〜24の測定温度と、その目標温度との差に基づいて、複数の加熱源91〜94を制御する。各加熱源91〜94への供給電流は、各加熱源91〜94と同一ゾーンZ1〜Z4の温度センサ21〜24の測定温度と、その目標温度との差が小さくなるように制御され、例えばPID制御される。   The control device 80 controls the plurality of heating sources 91 to 94 based on the difference between the measured temperature of each temperature sensor 21 to 24 and the target temperature. The supply current to each heating source 91 to 94 is controlled so that the difference between the measured temperature of the temperature sensors 21 to 24 in the same zone Z1 to Z4 as that of each heating source 91 to 94 and the target temperature is small. PID controlled.

尚、各加熱源91〜94への供給電流は、各加熱源91〜94のゾーンZ1〜Z4と隣接するゾーンの温度センサの測定温度を基に制御されてもよい。シリンダ軸方向の熱流束を考慮して、各温度センサの測定位置での温度を目標温度に迅速に収束することができる。また、温度センサ21〜24は、各ゾーンZ1〜Z4に1つずつ設けられるが、複数ずつ設けられてもよい。一のゾーンに設けられる複数の温度センサは、シリンダ軸方向に異なる位置に設けられてもよいし、シリンダ径方向に異なる位置に設けられてもよい。   In addition, the supply current to each heating source 91-94 may be controlled based on the measured temperature of the temperature sensor of the zone adjacent to the zones Z1-Z4 of each heating source 91-94. Considering the heat flux in the cylinder axial direction, the temperature at the measurement position of each temperature sensor can be quickly converged to the target temperature. Moreover, although one temperature sensor 21-24 is provided in each zone Z1-Z4, multiple may be provided. The plurality of temperature sensors provided in one zone may be provided at different positions in the cylinder axial direction, or may be provided at different positions in the cylinder radial direction.

次に、図3に基づいて各温度センサの測定位置での目標温度の設定方法について説明する。図3は、第1実施形態による目標温度の設定方法の説明図である。図3(a)は実際のシリンダ本体部の形状、図3(b)は伝熱モデル用のシリンダ本体部の形状、図3(c)はシリンダ本体部内壁の温度分布を示す。図3(c)において、実線はユーザによって設定される目標温度分布、一点鎖線は伝熱モデルによって算出される最適な温度分布を表す。   Next, a method for setting the target temperature at the measurement position of each temperature sensor will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram of a target temperature setting method according to the first embodiment. 3A shows the actual shape of the cylinder body, FIG. 3B shows the shape of the cylinder body for the heat transfer model, and FIG. 3C shows the temperature distribution on the inner wall of the cylinder body. In FIG.3 (c), a continuous line represents the target temperature distribution set by the user, and a dashed-dotted line represents the optimal temperature distribution calculated by a heat transfer model.

本実施形態では、先ず、ユーザが射出成形機10の入力装置(例えばキーボード)82を操作して、各温度センサ21〜24の測定位置での目標温度ではなく、シリンダ内壁のシリンダ軸方向における目標温度分布を設定する。尚、目標温度分布は、制御装置80のメモリ等の記録媒体に予め記録されたものを読み出して設定してもよい。   In the present embodiment, first, the user operates the input device (for example, keyboard) 82 of the injection molding machine 10 to target the cylinder inner wall in the cylinder axial direction, not the target temperature at the measurement position of each temperature sensor 21 to 24. Set the temperature distribution. Note that the target temperature distribution may be set by reading out the target temperature distribution recorded in advance in a recording medium such as a memory of the control device 80.

目標温度分布の設定は、後述の計算を簡略化するため、シリンダ本体部41aについて行われ、シリンダ後部41bについて省略してよい。シリンダ後部41bの外周は冷却ブロック61で囲まれているので、シリンダ後部41bの温度は略一定であるとみなすことが可能である。入力装置82でのユーザの操作を示す操作信号は、制御装置80に入力され、メモリ等の記録媒体に記録される。   The setting of the target temperature distribution is performed for the cylinder main body 41a and may be omitted for the cylinder rear portion 41b in order to simplify the calculation described later. Since the outer periphery of the cylinder rear portion 41b is surrounded by the cooling block 61, the temperature of the cylinder rear portion 41b can be considered to be substantially constant. An operation signal indicating a user operation at the input device 82 is input to the control device 80 and recorded in a recording medium such as a memory.

目標温度分布は、シリンダ本体部内壁41dをシリンダ軸方向に複数の区画に区切り、区画毎に温度を入力して設定される。ユーザが温度を設定する区画の位置を確認しながら各区画の温度を設定できるように、各区画の位置と、各区画の設定温度とを対応付ける画像が表示装置84に表示されてよい。   The target temperature distribution is set by dividing the cylinder body inner wall 41d into a plurality of sections in the cylinder axis direction and inputting the temperature for each section. An image associating the position of each section with the set temperature of each section may be displayed on the display device 84 so that the user can set the temperature of each section while checking the position of the section where the temperature is set.

区画の数(すなわち、ユーザが温度設定する位置の数)は、シリンダ軸方向に間隔をおいて配設される温度センサ21〜24の数(図3では4つ)よりも多い。各区画の温度の代わりに、目標温度分布を表す関数が入力されてもよい。区画の数が実質的に増える。   The number of compartments (that is, the number of positions where the user sets the temperature) is larger than the number of temperature sensors 21 to 24 arranged at intervals in the cylinder axis direction (four in FIG. 3). Instead of the temperature of each section, a function representing the target temperature distribution may be input. The number of compartments increases substantially.

複数の区画のうち、シリンダ本体部41aの後端(冷却ブロック61側の端)から前方に所定距離以内の区画では、樹脂が軟化、溶融していなければよく、目標温度分布として、温度の上限値が設定されており、温度の下限値が設定されていない。つまり、シリンダ本体部41aの後端から前方に所定距離MZ以内の位置では、シリンダ内壁の温度が設定温度以下であるという目標温度分布が設定されてよい。   Among the plurality of compartments, in the compartment within a predetermined distance forward from the rear end (end on the cooling block 61 side) of the cylinder main body 41a, the resin does not have to be softened or melted. The value is set, and the lower temperature limit is not set. That is, a target temperature distribution in which the temperature of the cylinder inner wall is equal to or lower than the set temperature may be set at a position within the predetermined distance MZ forward from the rear end of the cylinder body 41a.

続いて、制御装置80は、記録媒体に記録された目標温度分布に基づいて、各温度センサ21〜24の測定位置での目標温度を算出する。目標温度の算出には、各加熱源91〜94の温度を基にシリンダ本体部41aの温度分布が計算できる伝熱モデルが用いられる。尚、各加熱源91〜94の温度、及び冷却ブロック61の温度を基にシリンダ本体部41aの温度分布が計算できる伝熱モデルが用いられてもよい。   Subsequently, the control device 80 calculates the target temperature at the measurement position of each of the temperature sensors 21 to 24 based on the target temperature distribution recorded on the recording medium. For the calculation of the target temperature, a heat transfer model capable of calculating the temperature distribution of the cylinder body 41a based on the temperature of each of the heating sources 91 to 94 is used. A heat transfer model that can calculate the temperature distribution of the cylinder body 41a based on the temperature of each of the heating sources 91 to 94 and the temperature of the cooling block 61 may be used.

伝熱モデル用のシリンダ本体部41aの形状は、図3(b)に示すように近似的に円筒形状とされる。シリンダ本体部41aの温度はシリンダ本体部41aの中心線の周りに略均一であるので、下記式(1)で表される2次元熱拡散方程式を基に伝熱モデルが作成される。   The shape of the cylinder body portion 41a for the heat transfer model is approximately cylindrical as shown in FIG. Since the temperature of the cylinder body 41a is substantially uniform around the center line of the cylinder body 41a, a heat transfer model is created based on a two-dimensional heat diffusion equation expressed by the following equation (1).

Figure 2013224017
上記式(1)中、zはシリンダ軸方向における位置座標、rはシリンダ径方向における位置座標、Tは座標(z,r)での温度、tは時刻を表す。z座標の原点はシリンダ本体部41aの前端面、r座標の原点はシリンダ本体部41aの中心線である。シリンダ本体部41aの寸法(内径、外径、軸方向長さ)、熱拡散率α[m/s]は予め測定され、制御装置80のメモリ等に格納されている。シリンダ本体部41aの寸法等の温度依存性は十分に小さく、室温(25℃)で測定したデータが用いられてよい。
Figure 2013224017
In the above formula (1), z represents position coordinates in the cylinder axis direction, r represents position coordinates in the cylinder radial direction, T represents temperature at the coordinates (z, r), and t represents time. The origin of the z coordinate is the front end face of the cylinder body 41a, and the origin of the r coordinate is the center line of the cylinder body 41a. The dimensions (inner diameter, outer diameter, axial direction length) and thermal diffusivity α [m 2 / s] of the cylinder body 41a are measured in advance and stored in a memory or the like of the control device 80. Temperature dependency such as dimensions of the cylinder body 41a is sufficiently small, and data measured at room temperature (25 ° C.) may be used.

尚、式(1)に示すように、熱拡散率αは、熱伝導率λ[J/(s・m・℃)]、密度ρ[kg/m]、及び定圧比熱Cp[J/(kg・℃)]から算出可能である。従って、熱拡散率αの代わりに、熱伝導率λ、密度ρ及び定圧比熱Cpが制御装置80のメモリに格納されていてもよい。また、定圧比熱Cp[J/(kg・℃)]は、熱容量C[J/℃]と質量W(kg)との比[Cp=C/W]で算出可能である。従って、定圧比熱Cpの代わりに、熱容量C及び質量Wが制御装置80のメモリに格納されていてもよい。 As shown in the equation (1), the thermal diffusivity α is determined by the thermal conductivity λ [J / (s · m · ° C.)], the density ρ [kg / m 3 ], and the constant pressure specific heat Cp [J / ( kg · ° C.)]. Therefore, instead of the thermal diffusivity α, the thermal conductivity λ, the density ρ, and the constant pressure specific heat Cp may be stored in the memory of the control device 80. The constant pressure specific heat Cp [J / (kg · ° C.)] can be calculated by the ratio [Cp = C / W] of the heat capacity C [J / ° C.] and the mass W (kg). Therefore, the heat capacity C and the mass W may be stored in the memory of the control device 80 instead of the constant pressure specific heat Cp.

上記式(1)を解くため、境界条件が与えられる。例えば、シリンダ本体部41aと各加熱源91〜94との間の境界B1〜B4、シリンダ本体部41aと外気との間の境界B5、及びシリンダ本体部41aと樹脂との間の境界B6には熱伝達境界条件が適用される。また、シリンダ本体部41aの後端B7には温度固定条件が適用される。尚、境界条件として、熱流束境界条件が用いられてもよく、境界条件の種類は一般的なものであってよい。   In order to solve equation (1) above, boundary conditions are given. For example, the boundaries B1 to B4 between the cylinder body 41a and the heating sources 91 to 94, the boundary B5 between the cylinder body 41a and the outside air, and the boundary B6 between the cylinder body 41a and the resin Heat transfer boundary conditions apply. A temperature fixing condition is applied to the rear end B7 of the cylinder body 41a. Note that a heat flux boundary condition may be used as the boundary condition, and the type of boundary condition may be general.

境界条件で用いられるデータは、境界条件の種類で決まる。例えば、上記境界条件の場合、(1)シリンダ本体部41aと各加熱源91〜94との間の熱伝達率[W/(m・℃)]、(2)各加熱源91〜94の温度、(3)シリンダ本体部41aと外気との間の熱伝達率[W/(m・℃)]、(4)外気の温度、(5)シリンダ本体部41aと樹脂との間の熱伝達率[W/(m・℃)]、(6)樹脂の温度、(7)シリンダ本体部41aの後端の温度(冷却ブロック61の温度)が用いられる。これらのデータは、ユーザによって入力されてもよいし、予め制御装置80のメモリ等に格納されていてもよい。但し、後述の凸最適化問題を解くとき、(2)各加熱源91〜94の温度は解くべき変数として扱われる。尚、解くべき変数として、(7)シリンダ本体部41aの後端B7の温度(冷却ブロック61の温度)が追加されてもよい。 Data used in the boundary condition is determined by the type of boundary condition. For example, in the case of the above boundary conditions, (1) the heat transfer coefficient [W / (m 2 · ° C.)] between the cylinder body 41a and each of the heating sources 91 to 94, (2) the heating sources 91 to 94 Temperature, (3) heat transfer coefficient between cylinder body 41a and outside air [W / (m 2 · ° C.)], (4) temperature of outside air, (5) heat between cylinder body 41a and resin The transmission rate [W / (m 2 · ° C.)], (6) the temperature of the resin, and (7) the temperature at the rear end of the cylinder body 41a (the temperature of the cooling block 61) are used. These data may be input by the user, or may be stored in advance in the memory of the control device 80 or the like. However, when solving the convex optimization problem described later, (2) the temperatures of the heating sources 91 to 94 are treated as variables to be solved. As a variable to be solved, (7) the temperature of the rear end B7 of the cylinder body 41a (the temperature of the cooling block 61) may be added.

上記式(1)は、シリンダ本体部41aを複数の有限要素に分割するため、離散化され、線形システム(連立線形微分方程式)が作成される。作成した線形システムの定常解を解くことで、シリンダ本体部41aの温度分布の定常解が得られ、シリンダ本体部内壁41dにおける温度分布の定常解が得られる。離散化の方法は、一般的なものであってよい。   The above equation (1) is discretized in order to divide the cylinder body 41a into a plurality of finite elements, and a linear system (simultaneous linear differential equation) is created. By solving the steady solution of the created linear system, a steady solution of the temperature distribution of the cylinder body 41a is obtained, and a steady solution of the temperature distribution on the cylinder body inner wall 41d is obtained. The discretization method may be a general one.

制御装置80は、シリンダ本体部内壁41dにおける温度分布の定常解と、目標温度分布との差が小さくなるほど値が良くなる(小さくなる)評価関数を作成する。評価関数は、凸最適化問題で用いられる一般的なものであってよい。凸最適化問題における制約条件として、ユーザが設定する温度上限値が用いられる。つまり、シリンダ本体部41の後端B7から前方に所定距離MZ以内の位置では、シリンダ本体部内壁41dの温度が設定温度以下であるという制約条件が凸最適化問題に付される。   The control device 80 creates an evaluation function whose value becomes better (smaller) as the difference between the steady solution of the temperature distribution in the cylinder body inner wall 41d and the target temperature distribution becomes smaller. The evaluation function may be a general one used in the convex optimization problem. A temperature upper limit value set by the user is used as a constraint condition in the convex optimization problem. That is, a constraint condition that the temperature of the cylinder body inner wall 41d is equal to or lower than the set temperature is applied to the convex optimization problem at a position within the predetermined distance MZ forward from the rear end B7 of the cylinder body 41.

制御装置80は、評価関数の最適解(各加熱源91〜94の定常状態での温度の最適解)を2次計画法により解く。次いで、制御装置80は、得られた最適解を境界条件にして線形システムの定常解を再度解く。これにより、シリンダ本体部41aの温度分布の最適な定常解が得られる。そして、記録媒体に予め記録されている各温度センサ21〜24の測定位置を示すデータ(r座標、z座標)を参照して、各温度センサ21〜24の測定位置での最適な温度が求められる。この最適な温度が目標温度として採用される。制御装置80は、最適な温度である目標温度を用いて複数の加熱源91〜94を制御する。よって、シリンダ本体部内壁41dの実際の温度分布を目標温度分布にできるだけ近づけることができる。   The controller 80 solves the optimum solution of the evaluation function (the optimum solution of the temperature in the steady state of each heating source 91 to 94) by the quadratic programming method. Next, the control device 80 solves the stationary solution of the linear system again using the obtained optimum solution as a boundary condition. Thereby, the optimal steady solution of the temperature distribution of the cylinder main-body part 41a is obtained. The optimum temperature at the measurement position of each temperature sensor 21 to 24 is obtained by referring to the data (r coordinate, z coordinate) indicating the measurement position of each temperature sensor 21 to 24 recorded in advance on the recording medium. It is done. This optimum temperature is adopted as the target temperature. The control device 80 controls the plurality of heating sources 91 to 94 using a target temperature that is an optimum temperature. Therefore, the actual temperature distribution of the cylinder body inner wall 41d can be as close as possible to the target temperature distribution.

シリンダ本体部内壁41dの実際の温度分布は測定できないので、その代わりに、シリンダ本体部内壁41dの温度分布の最適な定常解が表示装置84に画像表示されてよい。比較のため、同時に目標温度分布が表示装置84に画像表示されてもよい。例えば、図3(c)に示すような情報が表示装置84に画像表示される。ユーザが比較視認できる。   Since the actual temperature distribution of the cylinder body inner wall 41d cannot be measured, an optimal steady solution of the temperature distribution of the cylinder body inner wall 41d may be displayed on the display device 84 instead. For comparison, the target temperature distribution may be displayed on the display device 84 at the same time. For example, information as shown in FIG. 3C is displayed on the display device 84 as an image. The user can compare and visually check.

以上説明したように、本実施形態によれば、各温度センサ21〜24の測定位置での目標温度が、ユーザによって設定されるシリンダ内壁の目標温度分布に基づいて算出される。よって、シリンダ41内の樹脂の温度を管理することができる。加えて、ユーザが温度設定する位置の数は、温度センサ21〜24の数(図3では4つ)よりも多い。温度センサ同士の間の位置での温度も考慮して、各温度センサの測定位置での目標温度が決定されるので、実際の温度分布と目標温度分布との差が小さく、シリンダ41内の樹脂の温度を精度良く管理することができる。   As described above, according to the present embodiment, the target temperature at the measurement position of each temperature sensor 21 to 24 is calculated based on the target temperature distribution of the cylinder inner wall set by the user. Therefore, the temperature of the resin in the cylinder 41 can be managed. In addition, the number of positions where the user sets the temperature is larger than the number of temperature sensors 21 to 24 (four in FIG. 3). Since the target temperature at the measurement position of each temperature sensor is determined in consideration of the temperature at the position between the temperature sensors, the difference between the actual temperature distribution and the target temperature distribution is small, and the resin in the cylinder 41 Can be accurately controlled.

また、シリンダ本体部41aの後端(冷却ブロック61側の端)B7から前方に所定距離MZ以内の位置では、目標温度分布として、温度の上限値が設定され、温度の下限値が設定されないので、設定温度に幅がある。冷却ブロック61に近い領域では、樹脂が軟化、溶融していなければ、樹脂の搬送に悪影響がないからである。冷却ブロック61に近い領域では目標温度分布の条件が緩やかであるので、その分、樹脂が溶融する領域での実際の温度分布と、目標温度分布との差を小さくすることができ、溶融した樹脂の流動性を最適化することができる。   Further, at the position within the predetermined distance MZ forward from the rear end (end on the cooling block 61 side) B7 of the cylinder body 41a, the upper limit value of the temperature is set as the target temperature distribution, and the lower limit value of the temperature is not set. There is a range in the set temperature. This is because, in the region close to the cooling block 61, if the resin is not softened or melted, there is no adverse effect on the transport of the resin. Since the condition of the target temperature distribution is gentle in the region close to the cooling block 61, the difference between the actual temperature distribution in the region where the resin melts and the target temperature distribution can be reduced accordingly, and the molten resin The fluidity of the can be optimized.

[第2実施形態]
上記第1実施形態では、シリンダ内壁のシリンダ軸方向における目標温度分布が予め設定される。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the target temperature distribution in the cylinder axial direction of the cylinder inner wall is set in advance.

本実施形態では、シリンダ及び/又はシリンダ内部の所定位置での目標温度が予め設定される。   In the present embodiment, a target temperature at a predetermined position in the cylinder and / or the cylinder is set in advance.

図4は、本発明の第2実施形態による射出成形機の要部を示す図である。射出成形機は、シリンダ141と、シリンダ141内で樹脂を送るスクリュ152と、シリンダ141を加熱する複数の加熱源H〜Hと、シリンダ141の後部を冷却する冷却ブロック161とを備える。 FIG. 4 is a view showing a main part of an injection molding machine according to the second embodiment of the present invention. The injection molding machine includes a cylinder 141, a screw 152 that sends resin in the cylinder 141, a plurality of heating sources H 1 to H 4 that heat the cylinder 141, and a cooling block 161 that cools the rear part of the cylinder 141.

スクリュ152は、シリンダ141内に回転自在に且つ軸方向に移動自在に配設される。スクリュ152の回転に伴って、スクリュ152に形成される螺旋状の溝に沿って樹脂ペレットが前方に送られる。   The screw 152 is disposed in the cylinder 141 so as to be rotatable and movable in the axial direction. As the screw 152 rotates, the resin pellets are fed forward along a spiral groove formed in the screw 152.

加熱源H〜Hは、シリンダ141を加熱して、シリンダ141内の樹脂を溶融させる。加熱源H〜Hとしては、例えばシリンダ141を外側から加熱するヒータが用いられる。ヒータは、シリンダ141の外周を囲むように設けられる。 The heating sources H 1 to H 4 heat the cylinder 141 to melt the resin in the cylinder 141. As the heating sources H 1 to H 4 , for example, a heater that heats the cylinder 141 from the outside is used. The heater is provided so as to surround the outer periphery of the cylinder 141.

複数の加熱源H〜Hは、シリンダ141の軸方向に沿って配列され、シリンダ141を軸方向に複数のゾーン(図4では4つのゾーンZ〜Z)に分けて個別に加熱する。各ゾーンZ〜Zの温度が設定温度になるように、複数の加熱源H〜Hが制御装置180によってフィードバック制御される。各ゾーンZ〜Zの温度は、温度センサS〜Sにより測定される。尚、ノズル142にも加熱源が設けられてよい。 The plurality of heating sources H 1 to H 4 are arranged along the axial direction of the cylinder 141, and the cylinder 141 is divided into a plurality of zones (four zones Z 1 to Z 4 in FIG. 4 ) and heated individually. To do. The plurality of heating sources H 1 to H 4 are feedback-controlled by the controller 180 so that the temperatures of the zones Z 1 to Z 4 become the set temperatures. Temperature of each zone Z 1 to Z 4 is measured by the temperature sensor S 1 to S 4. The nozzle 142 may also be provided with a heating source.

制御装置180は、各温度センサS〜Sの測定位置における測定温度と目標温度との温度偏差に基づいて、複数の加熱源H〜Hを制御する。各加熱源H〜Hへの供給電流は、上記温度偏差が小さくなるように制御され、例えばPID制御される。 The control device 180 controls the plurality of heating sources H 1 to H 4 based on the temperature deviation between the measured temperature and the target temperature at the measurement positions of the temperature sensors S 1 to S 4 . The supply current to each of the heating sources H 1 to H 4 is controlled so that the temperature deviation becomes small, for example, PID control.

制御装置180は、シリンダ及び/又はシリンダ内部の所定位置の目標温度に基づいて各温度センサS〜Sの測定位置での目標温度を算出し、算出した該目標温度を用いて複数の加熱源H〜Hの制御を行う。目標温度の算出には、伝熱モデルが用いられる。 The control device 180 calculates a target temperature at the measurement position of each of the temperature sensors S 1 to S 4 based on the target temperature at a predetermined position inside the cylinder and / or the cylinder, and uses the calculated target temperature to perform a plurality of heating operations. Control of the sources H 1 to H 4 is performed. A heat transfer model is used to calculate the target temperature.

図5は、図4のシリンダにおける予め目標温度を設定する位置の第1例を示す。図6は、図4のシリンダにおける予め目標温度を設定する位置の第2例を示す。図7は、図4のシリンダにおける予め目標温度を設定する位置の第3例を示す。図5〜図7において、黒丸は、予め目標温度を設定する位置を表す。   FIG. 5 shows a first example of a position where the target temperature is set in advance in the cylinder of FIG. FIG. 6 shows a second example of the position where the target temperature is set in advance in the cylinder of FIG. FIG. 7 shows a third example of the position where the target temperature is set in advance in the cylinder of FIG. 5 to 7, black circles represent positions where the target temperature is set in advance.

図5に示す予め目標温度を設定する位置は、第1実施形態と同様に、シリンダ内壁であり、シリンダ軸方向に沿って間隔をおいて並ぶ。シリンダ内壁の温度が所望の温度となるように、各温度センサS〜Sの測定位置での目標温度が算出できる。よって、シリンダ内壁近傍の樹脂の温度が管理できる。 As in the first embodiment, the position where the target temperature shown in FIG. 5 is set in advance is the cylinder inner wall and is arranged at intervals along the cylinder axial direction. The target temperature at the measurement position of each of the temperature sensors S 1 to S 4 can be calculated so that the temperature of the cylinder inner wall becomes a desired temperature. Therefore, the temperature of the resin near the cylinder inner wall can be managed.

図6に示す予め目標温度を設定する位置は、シリンダ外壁からの深さが各温度センサS〜Sの測定位置と同じ深さの位置であり、シリンダ軸方向に沿って間隔をおいて並ぶ。よって、温度センサS〜Sの測定位置の間の温度が管理できる。 The position where the target temperature shown in FIG. 6 is set in advance is a position where the depth from the cylinder outer wall is the same as the measurement position of each of the temperature sensors S 1 to S 4 , and is spaced along the cylinder axis direction. line up. Therefore, the temperature between the measurement positions of the temperature sensors S 1 to S 4 can be managed.

図7に示す予め目標温度を設定する位置は、シリンダ内部であり、シリンダ軸方向に沿って間隔をおいて並ぶ。シリンダ内部の樹脂の温度が所望の温度となるように、各温度センサS〜Sの測定位置での目標温度が算出でき、シリンダ内部の樹脂の温度が管理できる。 The position where the target temperature is set in advance shown in FIG. 7 is inside the cylinder, and is arranged at intervals along the cylinder axial direction. The target temperature at the measurement position of each of the temperature sensors S 1 to S 4 can be calculated so that the temperature of the resin inside the cylinder becomes a desired temperature, and the temperature of the resin inside the cylinder can be managed.

尚、予め目標温度を設定する位置は、シリンダまたはシリンダ内部の何処でもよい。例えば、予め目標温度を設定する位置は、シリンダ外壁からの深さが温度センサの測定位置よりもシリンダ内壁に近い位置でもよい。また、予め目標温度を設定する位置は、シリンダ軸方向に間隔をおいて並んでなくてもよく、シリンダ径方向に間隔をおいて並んでいてもよい。また、予め目標温度を設定する位置は、シリンダとシリンダ内部の両方でもよく、例えば図6に黒丸で示す位置と図7に黒丸で示す位置の両方でもよい。予め目標温度を設定する位置は、予め決められていてもよいし、ユーザによって選択可能であってもよい。   Note that the position where the target temperature is set in advance may be anywhere in the cylinder or in the cylinder. For example, the position where the target temperature is set in advance may be a position where the depth from the cylinder outer wall is closer to the cylinder inner wall than the measurement position of the temperature sensor. Further, the positions at which the target temperature is set in advance may not be arranged at intervals in the cylinder axis direction, but may be arranged at intervals in the cylinder radial direction. Further, the position where the target temperature is set in advance may be both in the cylinder and in the cylinder, for example, both the position indicated by a black circle in FIG. 6 and the position indicated by a black circle in FIG. The position where the target temperature is set in advance may be determined in advance, or may be selectable by the user.

伝熱モデルは、各加熱源H〜Hの温度を基に、シリンダ141(シリンダ本体部141aを含む)およびシリンダ141内部の温度分布が計算できる式である。 The heat transfer model based on the temperature of each heating source H 1 to H 4, (including cylinder body portion 141a) cylinder 141 and an equation temperature distribution in the cylinder 141 can be calculated.

例えば、伝熱モデルは、シリンダ141の熱伝導方程式、シリンダ141内の物質(以下、「シリンダ内物質」ともいう)の熱伝導方程式、及び各加熱源H(図4ではk=1,2,3,4)における熱の流出入を表す式に基づく式である。以下、図8〜図10を参照して各式について説明する。各式において、同じ記号は同じ意味である。 For example, the heat transfer model includes a heat transfer equation of the cylinder 141, a heat transfer equation of a substance in the cylinder 141 (hereinafter also referred to as “in-cylinder substance”), and each heating source H k (k = 1, 2 in FIG. 4). , 3, 4) is an equation based on the equation representing heat inflow and outflow. Hereinafter, each formula will be described with reference to FIGS. In each formula, the same symbol has the same meaning.

図8は、本発明の第2実施形態によるシリンダの熱伝導方程式の説明図である。シリンダの熱伝導方程式は、例えば下記式(2)などで表される。式(2)では、式の簡単化のため、シリンダ141の温度がシリンダ141の中心線の周りに略均一であると近似し、2次元化してある。尚、後述の式(3)及び式(4)においても同様に2次元化してある。   FIG. 8 is an explanatory diagram of the heat conduction equation of the cylinder according to the second embodiment of the present invention. The heat conduction equation of the cylinder is expressed by the following equation (2), for example. In the equation (2), for simplification of the equation, the temperature of the cylinder 141 is approximated to be substantially uniform around the center line of the cylinder 141 and is two-dimensionalized. In addition, in the later-described formulas (3) and (4), they are similarly two-dimensional.

Figure 2013224017
上記式(2)中、xはシリンダ軸方向(前後方向)における位置座標、yはシリンダ径方向における位置座標、Routはシリンダ141の外周面の半径、T(t)は時刻tにおける座標(x,y)での温度、αはシリンダ141の熱拡散率[m/s]を表す。x座標の原点はシリンダ141の前端面であり、前端面から後端面に向かうほどxが大きくなる。また、y座標の原点はシリンダ141の外周面であり、外周面から内周面に向かうほどyが大きくなる。
Figure 2013224017
In the above formula (2), x is a position coordinate in the cylinder axial direction (front-rear direction), y is a position coordinate in the cylinder radial direction, R out is a radius of the outer peripheral surface of the cylinder 141, and T (t) is a coordinate at time t ( The temperature at x, y), α, represents the thermal diffusivity [m 2 / s] of the cylinder 141. The origin of the x coordinate is the front end surface of the cylinder 141, and x increases from the front end surface toward the rear end surface. The origin of the y coordinate is the outer peripheral surface of the cylinder 141, and y increases from the outer peripheral surface toward the inner peripheral surface.

上記式(2)を離散化し、上記式(2)が定義される領域(つまり、シリンダ141)を複数の微小領域(要素)に分割する。座標(i×Δx,j×Δy)における微小領域の時刻tの温度をTi,j(t)とする。iは0〜mの整数、jは0〜nの整数である。シリンダ141の軸方向長さをLとすると、L=m×Δxの式が成立する。また、シリンダ141の内周面の半径をRin、シリンダ141の外周面の半径Routとすると、Rout−Rin=n×Δyの式が成立する。シリンダ141における微小領域の数(m+1)×(n+1)は、シリンダ141における任意の位置の温度が解けるように設定される。 The above equation (2) is discretized, and the region (that is, the cylinder 141) in which the above equation (2) is defined is divided into a plurality of minute regions (elements). Let T i, j (t) be the temperature at the time t of the minute region at the coordinates (i × Δx, j × Δy). i is an integer of 0 to m, and j is an integer of 0 to n. When the length of the cylinder 141 in the axial direction is L, an equation of L = m × Δx is established. Further, assuming that the radius of the inner peripheral surface of the cylinder 141 is R in and the radius R out of the outer peripheral surface of the cylinder 141, an equation of R out −R in = n × Δy is established. The number (m + 1) × (n + 1) of minute regions in the cylinder 141 is set so that the temperature at an arbitrary position in the cylinder 141 can be solved.

微小領域の昇温速度(温度Ti,j(t)の1回微分)は、該微小領域に対する熱の流出入により決まり、該微小領域の温度Ti,j(t)と、該微小領域に隣接する微小領域の温度との温度差などで決まる。従って、微小領域の温度Ti,j(t)の1回微分は、微小領域の温度Ti,j(t)、及び隣接する微小領域の温度Ti−1,j(t)、Ti+1,j(t)、Ti,j−1(t)、Ti,j+1(t)の関数となる(但し、iは1〜m−1の整数、jは1〜n−1の整数)。 The temperature rise rate (one-time differentiation of the temperature T i, j (t)) of the micro area is determined by the flow of heat into and out of the micro area, and the temperature T i, j (t) of the micro area and the micro area It is determined by the temperature difference from the temperature of the minute region adjacent to the. Therefore, the one-time differentiation of the temperature T i, j (t) of the micro area is the temperature T i, j (t) of the micro area and the temperatures T i−1, j (t), T i + 1 of the adjacent micro area. , j (t), T i, j-1 (t), and T i, j + 1 (t) (where i is an integer from 1 to m-1 and j is an integer from 1 to n-1). .

シリンダ後端(座標x=m×Δx)における微小領域の温度Tm,j(t)は、冷却ブロック161によって外気の温度Tと略同じ温度に保たれている。従って、シリンダ後端と外気との境界条件としては、温度固定条件が与えられる。つまり、Tm,j(t)=Tの式が成立する。尚、シリンダ後端の温度Tm,j(t)は、外気の温度Tよりも高い所定温度T(T>T)に保たれていてもよい。 Cylinder rear end (coordinate x = m × Δx) the temperature T m of a micro area in, j (t) is maintained at substantially the same temperature as the outside air temperature T a by the cooling block 161. Therefore, a temperature fixing condition is given as a boundary condition between the cylinder rear end and the outside air. That, T m, the expression of j (t) = T a is established. Note that the temperature T m, j (t) at the rear end of the cylinder may be maintained at a predetermined temperature T c (T c > T a ) that is higher than the temperature T a of the outside air.

一方、シリンダ前端(座標x=0)と外気との境界条件、シリンダ外周(座標y=0)と外気との境界条件、シリンダ外周(座標y=0)と加熱源Hとの境界条件、及びシリンダ内周(座標y=n×Δy)とシリンダ内の物質との境界条件としては、熱流束境界条件が与えられる。 On the other hand, boundary conditions between the cylinder front end (coordinate x = 0) and outside air, boundary conditions between the cylinder outer periphery (coordinate y = 0) and outside air, boundary conditions between the cylinder outer periphery (coordinate y = 0) and the heating source H k , As a boundary condition between the cylinder inner circumference (coordinate y = n × Δy) and the substance in the cylinder, a heat flux boundary condition is given.

従って、シリンダ前端(座標x=0)における微小領域の昇温速度(温度T0,j(t)の一回微分)は、該微小領域の温度、該微小領域と隣接する微小領域の温度、外気の温度T、シリンダ141と外気との間の熱伝達係数[W/(m・℃)]などで決まる。 Accordingly, the temperature increase rate (one-time differentiation of the temperature T 0, j (t)) at the front end of the cylinder (coordinate x = 0) is the temperature of the minute region, the temperature of the minute region adjacent to the minute region, It is determined by the temperature T a of the outside air, the heat transfer coefficient [W / (m 2 · ° C.)] between the cylinder 141 and the outside air, and the like.

同様に、シリンダ外周(座標y=0)のうち、外気と接する微小領域の昇温速度(温度Ti,0(t)の一回微分)は、該微小領域の温度、該微小領域と隣接する微小領域の温度、外気の温度T、シリンダ141と外気との間の熱伝達係数[W/(m・℃)]などで決まる。 Similarly, in the cylinder outer periphery (coordinate y = 0), the temperature increase rate (one-time differentiation of the temperature T i, 0 (t)) in contact with the outside air is adjacent to the temperature of the minute region and the minute region. The temperature is determined by the temperature of the minute region to be heated, the temperature T a of the outside air, the heat transfer coefficient [W / (m 2 · ° C.)] between the cylinder 141 and the outside air, and the like.

また、シリンダ外周(座標y=0)のうち、加熱源Hと接する微小領域の昇温速度(温度Ti,0(t)の一回微分)は、該微小領域の温度、該微小領域と隣接する微小領域の温度、加熱源Hの温度Thk(t)、シリンダ141と加熱源Hとの間の熱伝達係数[W/(m・℃)]などで決まる。 In addition, the temperature increase rate (one-time differentiation of the temperature T i, 0 (t)) of the minute region in contact with the heating source H k in the cylinder outer periphery (coordinate y = 0) is the temperature of the minute region, the minute region and the temperature of the adjacent micro areas, the temperature T hk of the heating source H k (t), the heat transfer coefficient between the cylinder 141 and the heating source H k [W / (m 2 · ℃)] determined by such.

尚、シリンダ外周と冷却ブロック161との境界条件は、シリンダ外周と加熱源Hとの境界条件と同様であってよい。 Note that the boundary conditions between the cylinder periphery and the cooling block 161 may be similar to the boundary conditions of the heat source H k and the cylinder periphery.

シリンダ内周(座標y=n×Δy)における微小領域の昇温速度(温度Ti,n(t)の一回微分)は、該微小領域の温度、該微小領域と隣接する微小領域の温度、シリンダ内物質の温度Tfl (t)、シリンダ内物質とシリンダ141との間の熱伝達係数[W/(m・℃)]などで決まる。シリンダ内物質の温度Tfl (t)については後述する。 The temperature rise rate (one-time differentiation of the temperature T i, n (t)) of the minute region at the cylinder inner circumference (coordinate y = n × Δy) is the temperature of the minute region, the temperature of the minute region adjacent to the minute region. , The temperature T fl i (t) of the substance in the cylinder, the heat transfer coefficient [W / (m 2 · ° C.)] between the substance in the cylinder and the cylinder 141, and the like. The temperature T fl i (t) of the substance in the cylinder will be described later.

尚、シリンダ内物質は、例えば成形開始前におけるシリンダ141の昇温時には空気、成形時には樹脂であってよく、途中で変わってよい。   The in-cylinder material may be air when the temperature of the cylinder 141 is raised before the start of molding, resin, or may be changed during the molding.

図9は、本発明の第2実施形態によるシリンダ内の物質の熱伝導方程式の説明図である。シリンダ内物質の熱伝導方程式は、例えば下記の式(3)などで表される(但し、iは1〜m−1の整数)。式(3)では、式の簡単化のため、シリンダ内物質の温度分布がシリンダ141の径方向に均一としてある。   FIG. 9 is an explanatory diagram of the heat conduction equation of the material in the cylinder according to the second embodiment of the present invention. The heat conduction equation of the in-cylinder material is expressed by, for example, the following formula (3) (where i is an integer from 1 to m−1). In the formula (3), the temperature distribution of the substance in the cylinder is uniform in the radial direction of the cylinder 141 in order to simplify the formula.

Figure 2013224017
上記式(3)中、Tfl (t)は座標x=i×Δxにおける微小空間の時刻tの温度[℃]、ρinはシリンダ内物質の密度[kg/m]、cinはシリンダ内物質の定圧比熱[J/kg]を表す。
は、座標x(x=i×Δx)における微小領域に、前方(図9中左側)の微小領域から流れ込む単位時間当たりの流入熱量[W]を表す。流入熱量qは、微小領域間の温度差(Tfl i−1(t)−Tfl (t))の関数となっている。その温度差が大きくなるほど、流入熱量qが増える。流入熱量qの算出には、シリンダ内物質の熱伝導率[W/(m・℃)]などが用いられる。
は、座標x(x=i×Δx)における微小領域から、後方(図9中右側)の微小領域に流れ出す単位時間当たりの流出熱量[W]を表す。流出熱量qは、微小領域間の温度差(Tfl (t)−Tfl i+1(t))の関数となっている。その温度差が大きくなるほど、流出熱量qが増える。流出熱量qの算出には、シリンダ内物質の熱伝導率[W/(m・℃)]などが用いられる。
は、座標x(x=i×Δx)における微小領域に、シリンダ141から単位時間当たりに流れ込む熱量[W]を表す。この熱量qは、シリンダ内物質とシリンダ141との温度差(Ti,n(t)−Tfl (t))の関数となっている。その温度差が大きくなるほど、熱量qが増える。熱量qの算出には、シリンダ内物質とシリンダ141との間の熱伝達係数[W/(m・℃)]などが用いられる。
Figure 2013224017
In the above equation (3), T fl i (t) is the temperature [° C.] at time t in the minute space at the coordinate x = i × Δx, ρ in is the density of the substance in the cylinder [kg / m 3 ], and c in is It represents the constant pressure specific heat [J / kg] of the substance in the cylinder.
q 1 represents an inflow heat amount [W] per unit time flowing from the front (left side in FIG. 9) minute region into the minute region at the coordinate x (x = i × Δx). The inflow heat quantity q 1 is a function of the temperature difference (T fl i−1 (t) −T fl i (t)) between the minute regions. The temperature difference increases, the inflow amount of heat q 1 increases. For the calculation of the inflow heat quantity q 1 , the thermal conductivity [W / (m · ° C.)] of the substance in the cylinder is used.
q 2 represents the amount of heat [W] per unit time flowing out from the minute region at the coordinate x (x = i × Δx) to the minute region on the rear (right side in FIG. 9). Outlet heat q 2 is a function of the temperature difference between the micro areas (T fl i (t) -T fl i + 1 (t)). The temperature difference increases, the outflow amount of heat q 2 is increased. For the calculation of the amount of heat released q 2 , the thermal conductivity [W / (m · ° C.)] of the substance in the cylinder is used.
q 3 represents the amount of heat [W] flowing from the cylinder 141 per unit time into a minute region at the coordinate x (x = i × Δx). This amount of heat q 3 is a function of the temperature difference (T i, n (t) −T fl i (t)) between the cylinder internal substance and the cylinder 141. The temperature difference increases, increases the amount of heat q 3. For the calculation of the amount of heat q 3 , a heat transfer coefficient [W / (m 2 · ° C.)] between the substance in the cylinder and the cylinder 141 is used.

シリンダ内物質の後端(座標x=m×Δx)の温度Tfl (t)は、冷却ブロック161によって外気の温度Tと略同じ温度に保たれている。従って、シリンダ内物質の後端と外気との境界条件としては、温度固定条件が与えられる。つまり、Tfl (t)=Tの式が成立する。尚、シリンダ内物質の後端の温度Tfl (t)は、外気の温度Tよりも高い所定温度T(T>T)に保たれていてもよい。 The rear end of the cylinder material (coordinate x = m × Δx) temperature T fl m (t) of is kept substantially the same temperature as the outside air temperature T a by the cooling block 161. Therefore, a temperature fixing condition is given as a boundary condition between the rear end of the cylinder material and the outside air. That is, the equation T fl m (t) = T a is established. The temperature T fl m of the rear end of the cylinder material (t) may be maintained at a higher predetermined temperature T c (T c> T a ) than the outside air temperature T a.

一方、シリンダ内物質の前端(座標x=0)と外気との境界条件としては、熱流束境界条件が与えられる。従って、シリンダ内物質の前端(座標x=0)の昇温速度(温度Tfl (t)の一回微分)は、該微小領域の温度、該微小領域と隣接する微小領域の温度、外気の温度T、シリンダ内物質と外気との間の熱伝達係数[W/(m・℃)]、シリンダ内物質とシリンダとの間の熱伝達係数[W/(m・℃)]などで決まる。 On the other hand, a heat flux boundary condition is given as a boundary condition between the front end (coordinate x = 0) of the substance in the cylinder and the outside air. Therefore, the rate of temperature rise (one-time differentiation of temperature T fl 0 (t)) at the front end (coordinate x = 0) of the substance in the cylinder is the temperature of the minute region, the temperature of the minute region adjacent to the minute region, the outside air heat transfer coefficient between the temperature T a, cylinder material and the ambient air of [W / (m 2 · ℃ )], the heat transfer coefficient between the cylinder material and cylinder [W / (m 2 · ℃ )] It is determined by.

図10は、本発明の第2実施形態による加熱源における熱の流出入を表す式の説明図である。加熱源Hにおける熱の流出入を表す式は、例えば下記式(4)などで表される。式(4)では、式の簡単化のため、各加熱源Hにおいて、温度分布は一様であるとしてある。 FIG. 10 is an explanatory diagram of a formula representing heat inflow / outflow in the heating source according to the second embodiment of the present invention. Expression for the inflow and outflow of heat in the heat source H k, for example the following formula (4) are represented by like. In the equation (4), the temperature distribution is assumed to be uniform in each heating source H k for simplification of the equation.

Figure 2013224017
上記式(4)中、Thk(t)は加熱源Hの時刻tの温度[℃]、Tは外気の温度[℃]、Cは加熱源Hの熱容量[J/℃]、Zは加熱源Hの電気抵抗[Ω]、Aは加熱源Hの外気との接触面積、hは加熱源Hと外気との間の熱伝達係数[W/(m・℃)]、V(t)は時刻tにおける加熱源Hの電圧[V]を表す。
(t)/Zは加熱源Hの出力(単位時間当たりの発熱量)[W]、h×A×(Thk−T)は加熱源Hから外気に逃げる単位時間当たりの放熱量[W]、Qは加熱源Hからシリンダ141に流れ込む単位時間当たりの入熱量[W]を表す。
熱伝達係数hは、加熱源Hと外気との温度差(Thk(t)−T)の関数であってよい。その温度差が大きくなるほど、熱伝達係数hkが大きくなる。
入熱量Qは、加熱源Hと、シリンダ141との温度差(Thk(t)−Ti,0(t))の関数となっている。その温度差が大きくなるほど、入熱量Qが増える。但し、iは、シリンダ141の複数の微少領域のうち、加熱源Hと接する微少領域の座標を表す整数である。
Figure 2013224017
In the above formula (4), T hk (t) is the temperature [° C.] of the heating source H k at time t, T a is the outside air temperature [° C.], and C k is the heat capacity of the heating source H k [J / ° C.]. , Z k is the electrical resistance of the heating source H k [Ω], a k is the area of contact with the outside air of the heating source H k, h k is the heat source H k the heat transfer coefficient between the outside air [W / (m 2 · ° C.)], V k (t) represents the voltage [V] of the heating source H k at time t.
V k (t) 2 / Z k is the output of the heat source H k (the amount of heat generated per unit time) [W], h k × A k × (T hk -T a) escapes to the outside air from the heating source H k The amount of heat released per unit time [W], Q k represents the amount of heat input [W] per unit time flowing into the cylinder 141 from the heating source H k .
The heat transfer coefficient h k may be a function of a temperature difference (T hk (t) −T a ) between the heating source H k and the outside air. As the temperature difference increases, the heat transfer coefficient hk increases.
The amount of heat input Q k is a function of the temperature difference (T hk (t) −T i, 0 (t)) between the heating source H k and the cylinder 141. The temperature difference increases, the heat input Q k increases. Where, i, of the plurality of small regions of the cylinder 141, which is an integer representing the coordinates of the small area in contact with the heat source H k.

このように、シリンダ141の熱伝導方程式(式(2))、シリンダ内物質の熱伝導方程式(式(3))、及び各加熱源Hにおける熱の流出入を表す式(式(4))などに基づき、伝熱モデルが作成される。 Thus, the heat conduction equation of the cylinder 141 (Equation (2)), the heat conduction equation of the substance in the cylinder (Equation (3)), and the equation (Equation (4)) representing the inflow and outflow of heat in each heating source Hk . ) Etc., a heat transfer model is created.

伝熱モデルは、計算時間の短縮のため、低次元化されたものであってもよい。例えば、シリンダ141の熱伝導方程式(式(2))、及びシリンダ内物質の熱伝導方程式(式(3))は、線形方程式であるので、入力と出力の関係を保ちつつ、平衡実現法などにより低次元化できる。一方、各加熱源Hにおける熱の流出入を表す式(式(4))は、非線形方程式であるので、また、もともと低次元であるので、低次元化しなくてよい。 The heat transfer model may be reduced in order to reduce calculation time. For example, the heat conduction equation of the cylinder 141 (Equation (2)) and the heat conduction equation of the material in the cylinder (Equation (3)) are linear equations. Can reduce the dimensions. Meanwhile, expression for the inflow and outflow of heat in the heat source H k (Equation (4)), so is a non-linear equation, and because originally is a low-dimensional, it is not necessary to dimension reduction.

制御装置180は、所定時刻の各加熱源Hの出力[W]を伝熱モデルに入力することにより、所定時刻におけるシリンダ141の任意の位置の温度Ti,j(t)を算出できる。シリンダ141における微小領域の数(m+1)×(n+1)は温度センサS(図4ではk=1,2,3,4)の数(図4では4つ)よりも著しく多いので、シリンダ141における詳細な温度分布がわかる。尚、各加熱源Hの出力は、初期時刻(t=0)から所定時刻までの出力波形として伝熱モデルに入力されてよい。 The control device 180 can calculate the temperature T i, j (t) at an arbitrary position of the cylinder 141 at the predetermined time by inputting the output [W] of each heating source H k at the predetermined time to the heat transfer model. Since the number (m + 1) × (n + 1) of the minute regions in the cylinder 141 is significantly larger than the number of temperature sensors S k (k = 1, 2, 3, 4 in FIG. 4) (four in FIG. 4), the cylinder 141 The detailed temperature distribution at. The output of each heating source H k may be input to the heat transfer model as an output waveform from the initial time (t = 0) to a predetermined time.

また、制御装置180は、所定時刻の各加熱源Hの出力[W]を伝熱モデルに入力することにより、所定時刻のシリンダ内物質の微小領域の温度Tfl (t)、所定時刻の各加熱源Hの温度Thk(t)も算出できる。従って、シリンダ141の内部の詳細な温度分布、各加熱源Hの温度もわかる。尚、各加熱源Hの出力は、初期時刻(t=0)から所定時刻までの出力波形として伝熱モデルに入力されてよい。 In addition, the control device 180 inputs the output [W] of each heating source H k at a predetermined time to the heat transfer model, whereby the temperature T fl i (t) of the minute region of the substance in the cylinder at the predetermined time, the predetermined time The temperature T hk (t) of each heating source H k can also be calculated. Therefore, the detailed temperature distribution inside the cylinder 141 and the temperature of each heating source Hk are also known. The output of each heating source H k may be input to the heat transfer model as an output waveform from the initial time (t = 0) to a predetermined time.

伝熱モデルは、微分方程式であるので、初期値Ti,j(t=0)、Tfl (t=0)、Thk(t=0)を与えることで、Ti,j(t)、Tfl (t)、Thk(t)を解くことができる。初期時刻(t=0)は例えばシリンダ141の昇温開始時刻でよく、初期値Ti,j(t=0)、Tfl (t=0)、Thk(t=0)は外気の温度Tと同じでよい。 Since the heat transfer model is a differential equation, by giving initial values T i, j (t = 0), T fl i (t = 0), T hk (t = 0), T i, j (t ), T fl i (t), T hk (t). The initial time (t = 0) may be, for example, the temperature rise start time of the cylinder 141, and the initial values T i, j (t = 0), T fl i (t = 0), and T hk (t = 0) it may be the same as the temperature T a.

尚、各初期値Ti,j(t=0)、Tfl (t=0)、Thk(t=0)は、既知であればよく、外気の温度Tと同じでなくてもよい。つまり、初期時刻(t=0)は、シリンダ141の昇温開始時刻でなくてもよい。 Incidentally, the initial value T i, j (t = 0 ), T fl i (t = 0), T hk (t = 0) may be any known, not be the same as the outside air temperature T a Good. That is, the initial time (t = 0) may not be the temperature increase start time of the cylinder 141.

本実施形態では、評価関数を用いて、Ti,j(t)、Tfl (t)、Thk(t)の定常解を解くので、初期値Ti,j(t=0)、Tfl (t=0)、Thk(t=0)が分からなくてもよい。 In this embodiment, since the steady solution of T i, j (t), T fl i (t), and T hk (t) is solved using the evaluation function, the initial value T i, j (t = 0), T fl i (t = 0) and T hk (t = 0) may not be known.

制御装置180は、伝熱モデルに入力する加熱源Hの出力[W]を、加熱源Hの電力計P(図4参照)などにより検出してよい。加熱源Hの実際の出力波形に基づいて、温度を推定するので、推定精度が良い。 Controller 180, the output of the heating source H k to be input to the heat transfer model [W], may be detected due to power meter P k of the heating source H k (see FIG. 4). Based on the actual output waveform of the heating source H k, so to estimate the temperature, estimation accuracy is good.

また、制御装置180は、伝熱モデルに入力する加熱源Hの出力を、加熱源Hのフィードバック制御モデル(例えばPID制御モデル)の制御定数(例えば比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲイン)に基づいて算出してもよい。先ず、制御装置180は、温度センサSの測定位置における温度Ti,j(t)と設定温度との偏差、及び制御定数から、時刻tより少しだけ未来の時刻t+Δtにおける加熱源Hの出力を予測する。次いで、制御装置180は、予測した加熱源Hの出力を伝熱モデルに入力し、時刻t+Δtにおける温度センサSの測定位置の温度を予測する。このように、加熱源Hの出力の予測と、温度の予測を繰り返し行うことで、制御装置180は、現在の温度や過去の温度だけでなく、将来の温度を予測することができる。 Further, the control unit 180, the output of the heating source H k to be input to the heat transfer model, the control constant of the feedback control model of the heating source H k (e.g. PID control model) (e.g. proportional gain, integral gain, differential gain) to You may calculate based on. First, the control device 180 determines the temperature of the heating source H k at a time t + Δt slightly later than the time t from the deviation between the temperature T i, j (t) at the measurement position of the temperature sensor S k and the set temperature and the control constant. Predict output. Then, the control unit 180, the output of the heating source H k predicted entered the heat transfer model predicts the temperature of the measurement position of the temperature sensor S k at time t + Delta] t. Thus, by repeating the prediction of the output of the heating source H k, the predicted temperature, the controller 180, not just the current temperature and a past temperature, you are possible to predict the future temperature.

尚、現在までの加熱源Hの出力は電力計Pにより検出し、将来の加熱源Hの出力はフィードバック制御モデルの制御定数を用いて予測してもよい。 Note that the output of the heating source H k up to now may be detected by the wattmeter P k , and the future output of the heating source H k may be predicted using the control constant of the feedback control model.

制御装置180は、予め目標温度を設定する所定位置での伝熱モデルを用いて算出される温度と予め設定される目標温度との差が小さくなるほど値が良くなる(小さくなる)評価関数を作成する。評価関数は、凸最適化問題で用いられる一般的なものであってよい。凸最適化問題には、シリンダ本体部141aの後端(冷却ブロック161側の端)から前方に所定距離MZ(図2参照)以内の位置では予め設定される目標温度が設定温度以下であるという制約条件が付されてよい。また、制約条件として、シリンダ本体部141aの後端よりも後方の位置では予め設定される目標温度が設定温度以下であるという制約条件が付されてもよい。   The control device 180 creates an evaluation function whose value is improved (decreased) as the difference between the temperature calculated using the heat transfer model at a predetermined position for setting the target temperature in advance and the target temperature set in advance becomes smaller. To do. The evaluation function may be a general one used in the convex optimization problem. The convex optimization problem is that the preset target temperature is below the set temperature at a position within a predetermined distance MZ (see FIG. 2) forward from the rear end (end on the cooling block 161 side) of the cylinder body 141a. Restrictions may be attached. Further, as a constraint condition, a constraint condition that a preset target temperature is equal to or lower than the set temperature at a position behind the rear end of the cylinder body 141a may be added.

制御装置180は、評価関数の最適解(各加熱源H〜Hの定常状態での温度の最適解)を2次計画法により解く。次いで、制御装置180は、得られた最適解を境界条件にして伝熱モデルの定常解を再度解く。これにより、シリンダやシリンダ内部の温度分布の最適な定常解が得られる。そして、記録媒体に予め記録されている各温度センサS〜Sの測定位置を示すデータ(x座標、y座標)を参照して、各温度センサS〜Sの測定位置での最適な温度が求められる。この最適な温度が目標温度として採用される。制御装置180は、最適な温度である目標温度を用いて複数の加熱源H〜Hを制御する。よって、所定位置での実際の温度を予め設定した目標温度にできるだけ近づけることができる。 The control device 180 solves the optimum solution of the evaluation function (the optimum solution of the temperature in the steady state of each of the heating sources H 1 to H 4 ) by quadratic programming. Next, the control device 180 solves the steady solution of the heat transfer model again using the obtained optimum solution as a boundary condition. Thereby, the optimal steady solution of the temperature distribution inside a cylinder or a cylinder is obtained. Then, with reference to data (x coordinate, y coordinate) indicating the measurement positions of the temperature sensors S 1 to S 4 recorded in advance on the recording medium, the optimum at the measurement positions of the temperature sensors S 1 to S 4 Temperature is required. This optimum temperature is adopted as the target temperature. The control device 180 controls the plurality of heating sources H 1 to H 4 using a target temperature that is an optimum temperature. Therefore, the actual temperature at the predetermined position can be as close as possible to the preset target temperature.

制御装置180は、伝熱モデルによって算出した温度分布の最適な定常解を表示装置で画像表示させてよい。制御装置180は、予め設定した目標温度の分布を表示装置で画像表示させてもよい。   The control device 180 may display an image of the optimum steady solution of the temperature distribution calculated by the heat transfer model on the display device. The control device 180 may cause the display device to display an image of a preset target temperature distribution.

以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、置換が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention and its modification were demonstrated, this invention is not limited to the said embodiment etc., In the range of the summary of this invention described in the claim, it is various. Modification and replacement are possible.

例えば、上記第1実施形態では、定常問題の熱拡散方程式を解くとしたが、非定常問題の熱拡散方程式を解いてもよく、この場合、境界条件の他に、初期条件が与えられてもよい。   For example, in the first embodiment, the thermal diffusion equation for the stationary problem is solved. However, the thermal diffusion equation for the unsteady problem may be solved. In this case, the initial condition may be given in addition to the boundary condition. Good.

また、上記第1実施形態および上記第2実施形態では、シリンダ本体部の後端(冷却ブロック側の端)から前方に所定距離以内の位置では、温度の下限値が設定されないとしたが、設定温度に幅がある限り、温度の下限値が設定されてもよい。温度の下限値は、例えば室温(25℃)であってよい。   In the first embodiment and the second embodiment, the lower limit value of the temperature is not set at a position within a predetermined distance forward from the rear end (end on the cooling block side) of the cylinder body. As long as there is a range in temperature, a lower limit value of temperature may be set. The lower limit of temperature may be room temperature (25 ° C.), for example.

また、上記第1実施形態および上記第2実施形態では、制約条件付きの凸最適化問題を解くので、2次計画法が用いられるが、制約条件がない場合、最小自乗法が用いられてもよい。   In the first embodiment and the second embodiment, since the convex optimization problem with constraints is solved, quadratic programming is used. However, when there is no constraint, the least squares method is used. Good.

また、上記第1実施形態および上記第2実施形態では、スクリュに形成される溝の深さが場所によって異なるが、一定でもよい。   Moreover, in the said 1st Embodiment and the said 2nd Embodiment, although the depth of the groove | channel formed in a screw changes with places, it may be constant.

10 射出成形機
21〜24 温度センサ
30 金型装置
32 固定金型
33 可動金型
40 射出装置
41 シリンダ
41a シリンダ本体部
42 ノズル
61 冷却ブロック(冷却部)
80 制御装置
91〜94 ヒータ(加熱源)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Injection molding machines 21-24 Temperature sensor 30 Mold apparatus 32 Fixed mold 33 Movable mold 40 Injection apparatus 41 Cylinder 41a Cylinder main body 42 Nozzle 61 Cooling block (cooling part)
80 Controllers 91-94 Heater (heating source)

Claims (8)

樹脂材料が供給されるシリンダと、
該シリンダを加熱する複数の加熱源と、
前記シリンダの異なる位置の温度を検出する複数の温度センサと、
該各温度センサの測定温度と、該各温度センサの測定位置での目標温度との差に基づいて、前記複数の加熱源を制御する制御装置とを備え、
前記シリンダ内壁のシリンダ軸方向における目標温度分布が予め設定されており、
前記制御装置は、前記目標温度分布に基づいて前記各温度センサの測定位置での目標温度を算出し、算出した該目標温度を用いて前記複数の加熱源の制御を行うことを特徴とする射出成形機。
A cylinder supplied with resin material;
A plurality of heating sources for heating the cylinder;
A plurality of temperature sensors for detecting temperatures at different positions of the cylinder;
A controller for controlling the plurality of heating sources based on a difference between a measured temperature of each temperature sensor and a target temperature at a measurement position of each temperature sensor;
The target temperature distribution in the cylinder axial direction of the cylinder inner wall is preset,
The control device calculates a target temperature at a measurement position of each temperature sensor based on the target temperature distribution, and controls the plurality of heating sources using the calculated target temperature. Molding machine.
樹脂材料が供給されるシリンダと、
該シリンダを加熱する複数の加熱源と、
前記シリンダの異なる位置の温度を検出する複数の温度センサと、
該各温度センサの測定温度と、該各温度センサの測定位置での目標温度との差に基づいて、前記複数の加熱源を制御する制御装置とを備え、
前記シリンダ及び/又は前記シリンダ内部の所定位置での目標温度が予め設定されており、
前記制御装置は、前記予め設定された目標温度に基づいて前記各温度センサの測定位置での目標温度を算出し、算出した該目標温度を用いて前記複数の加熱源の制御を行うことを特徴とする射出成形機。
A cylinder supplied with resin material;
A plurality of heating sources for heating the cylinder;
A plurality of temperature sensors for detecting temperatures at different positions of the cylinder;
A controller for controlling the plurality of heating sources based on a difference between a measured temperature of each temperature sensor and a target temperature at a measurement position of each temperature sensor;
A target temperature at a predetermined position in the cylinder and / or the cylinder is preset,
The control device calculates a target temperature at a measurement position of each temperature sensor based on the preset target temperature, and controls the plurality of heating sources using the calculated target temperature. And injection molding machine.
前記予め目標温度を設定する位置の数が、前記シリンダ軸方向に間隔をおいて配置される前記温度センサの数よりも多い請求項1または2に記載の射出成形機。   The injection molding machine according to claim 1 or 2, wherein the number of positions where the target temperature is set in advance is larger than the number of the temperature sensors arranged at intervals in the cylinder axis direction. 前記シリンダの一端部を冷却する冷却部と、
前記シリンダの他端部に設けられるノズルとをさらに備え、
前記シリンダは、前記冷却部と前記ノズルとの間に延在するシリンダ本体部を含み、該シリンダ本体部に前記複数の加熱源及び前記複数の温度センサが設けられ、
前記シリンダ本体部の前記冷却部側の端から前記ノズル側に所定距離以内の位置では、前記予め設定される目標温度として、温度の上限値が設定される請求項1〜3のいずれか1項に記載の射出成形機。
A cooling section for cooling one end of the cylinder;
A nozzle provided at the other end of the cylinder,
The cylinder includes a cylinder main body extending between the cooling unit and the nozzle, and the cylinder main body is provided with the plurality of heating sources and the plurality of temperature sensors.
4. The upper limit value of the temperature is set as the preset target temperature at a position within a predetermined distance from the end of the cylinder main body on the cooling unit side to the nozzle side. The injection molding machine described in 1.
前記各温度センサの測定位置での目標温度の算出には、前記各加熱源の温度を基に前記シリンダ本体部の温度分布が計算できる伝熱モデルが用いられる請求項4に記載の射出成形機。   5. The injection molding machine according to claim 4, wherein the target temperature at the measurement position of each temperature sensor is calculated using a heat transfer model capable of calculating the temperature distribution of the cylinder body based on the temperature of each heating source. . 前記各温度センサの測定位置での前記目標温度の算出には、前記シリンダ本体部の寸法、及び熱拡散率が用いられる請求項5に記載の射出成形機。   The injection molding machine according to claim 5, wherein the size of the cylinder body and the thermal diffusivity are used for calculating the target temperature at the measurement position of each temperature sensor. 前記各温度センサの測定位置での前記目標温度の算出には、前記シリンダ本体部と前記各加熱源との間の熱伝達率、前記シリンダ本体部と外気との間の熱伝達率、前記外気の温度、前記シリンダ本体部と前記シリンダ本体部内の樹脂との間の熱伝達率、前記シリンダ本体部内の樹脂の温度、及び前記シリンダ本体部の冷却部側の端の温度が用いられる請求項6に記載の射出成形機。   For calculation of the target temperature at the measurement position of each temperature sensor, the heat transfer coefficient between the cylinder body and each heating source, the heat transfer coefficient between the cylinder body and the outside air, the outside air The heat transfer coefficient between the cylinder main body and the resin in the cylinder main body, the temperature of the resin in the cylinder main body, and the temperature of the end of the cylinder main body on the cooling unit side are used. The injection molding machine described in 1. 前記制御装置は、前記予め目標温度を設定する位置での前記伝熱モデルを用いて算出される温度と前記予め設定される目標温度との差が小さくなるほど値が良くなる評価関数の最適解を2次計画法により解くことにより、前記各温度センサの測定位置での目標温度を算出する請求項5〜7のいずれか一項に記載の射出成形機。   The control device obtains an optimal solution of an evaluation function that improves as the difference between the temperature calculated using the heat transfer model at the position where the target temperature is set in advance and the preset target temperature is smaller. The injection molding machine according to any one of claims 5 to 7, wherein a target temperature at a measurement position of each temperature sensor is calculated by solving by a quadratic programming method.
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