JP3984415B2 - 射出成形機の温度制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度検出値が予め設定した温度目標値になるように、温度に対するフィードバック制御を行う射出成形機の温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機に備える射出装置の加熱筒及び射出ノズルは、外周部に装着したヒータにより数百〔℃〕程度に加熱されるとともに、各加熱ゾーン毎に最適な温度（温度分布）になるように温度制御される。
【０００３】
従来、このような加熱筒及び射出ノズルに対する温度制御方法としては、特開平６−５５６０１号公報で開示される温度制御方法が知られている。同公報で開示される温度制御方法は、熱電対及びこの熱電対を接続したサーモ制御部からなるサーモスタットを用いることにより、加熱筒及び射出ノズルの温度検出を行うとともに、予め設定した目標温度になるように、温度に対するフィードバック制御を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した射出装置に備える加熱筒は、内蔵するスクリュの回転により成形材料を可塑化溶融するため、材料剪断等による発熱を生ずるとともに、溶融樹脂の射出充填後は成形品に対する冷却を行うため、金型により熱が奪われるなど、一成形サイクル中における温度の変動が激しい。一方、加熱筒は、外周部に装着したヒータにより加熱するとともに、温度検出部位は、加熱筒の比較的内側に設けるため、フィードバック制御時の制御応答性が低くなる。
【０００５】
したがって、リアルタイムで検出される温度検出値により温度制御を行う従来の温度制御方法では、温度変動が激しく、しかも制御応答性の低い加熱筒に対しては、高精度で安定した温度制御を行うことができないとともに、高度の成形品質を得ることができない問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、高精度で安定した温度制御を行うことができるとともに、高度の成形品質を得ることができる射出成形機の温度制御方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明に係る射出成形機の温度制御方法は、被温度制御部２の温度Ｔを検出し、検出した温度検出値が予め設定した温度目標値Ｔｓになるように、温度Ｔに対するフィードバック制御を行うに際し、所定のサンプリング周期ｔｓにより温度Ｔを順次計測することにより温度計測値Ｔｍ…を得、かつ温度計測値Ｔｍ…を得る毎に過去の所定期間Ｚ内における温度計測値Ｔｍ…を平均した温度検出値Ｔｄを算出するとともに、温度制御処理を実行する際に、サンプリング周期ｔｓよりも長く設定した制御周期ｔｃにより、温度検出値Ｔｄを用いてフィードバック制御を行うようにしたことを特徴とする。
【０００８】
この場合、好適な実施の態様により、被温度制御部２としては、射出装置Ｍｉに備える加熱筒１１に適用できるとともに、所定期間Ｚとしては、一成形サイクルに対応する期間Ｚを適用できる。
【０００９】
これにより、一成形サイクル期間中における温度変動が大きく、しかも制御応答性の低い加熱筒１１等に対する温度制御を行う場合であっても、所定期間（一成形サイクルに対応する期間）Ｚ内における温度計測値Ｔｍ…を平均した温度検出値Ｔｄを用いてフィードバック制御を行うため、高精度で安定した温度制御が可能となる。
【００１０】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１１】
まず、本実施例に係る温度制御方法を実施できる射出成形機の要部構成について、図３を参照して説明する。
【００１２】
同図中、Ｍｉは射出成形機に備える射出装置を示す。射出装置Ｍｉは、加熱筒１１を備え、この加熱筒１１の前端には加熱筒１１内で可塑化溶融された樹脂を、不図示の金型内に射出充填する射出ノズル１２を有するとともに、後部には加熱筒１１内に成形材料を供給するホッパー１３を備える。この場合、加熱筒１１は、本実施例に係る温度制御方法を実施するための被温度制御部２となる。また、加熱筒１１の内部にはスクリュ１４を内蔵する。このスクリュ１４は後側に配したスクリュ駆動機構部１５により回転又は進退移動せしめられる。
【００１３】
一方、加熱筒１１及び射出ノズル１２には、加熱装置２０を付設する。加熱装置２０は、射出ノズル１２の外周部に装着したノズルヒータ２１及び加熱筒１１の外周部に装着した前部ヒータ２２，中間部ヒータ２３及び後部ヒータ２４を備えるとともに、各ヒータ２１，２２…をオン−オフ制御するヒータ制御部２５を備える。また、ヒータ制御部２５はコントローラ２６に接続するとともに、ヒータ制御部２５には、各ヒータ２１〜２４により加熱される加熱部位の温度を検出する温度センサ２７，２８，２９，３０を接続する。
【００１４】
次に、本実施例に係る温度制御方法について、図２及び図３を参照しつつ図１に示すフローチャートに従って説明する。
【００１５】
まず、ヒータ制御部２５（又はコントローラ２６）には、予め、サンプリング周期ｔｓと制御周期ｔｃを設定する。サンプリング周期ｔｓは、例えば０．５〔ｓｅｃ〕に、制御周期ｔｃは、例えば３〔ｓｅｃ〕にそれぞれ設定できる。なお、実施例は、温度センサ２９及び中間部ヒータ２３により温度制御する場合を説明するが、他の各温度センサ２７…及び各ヒータ２１…により温度制御する場合も同様に実施できる。
【００１６】
温度制御時には、基本的な処理としてヒータ制御部２５に内蔵するタイマにより計時処理が行われる（ステップＳ１）。そして、タイマの計時によりサンプリング時間に到達すれば、ヒータ制御部２５は温度計測処理を行う（ステップＳ２，Ｓ３）。具体的には、前回の温度計測から０．５〔ｓｅｃ〕経過した時点で、温度センサ２９から得られるアナログ検出信号をサンプリングする。なお、このアナログ検出信号は、加熱筒１１の中間部における温度Ｔに対応する。図２（ａ）に温度Ｔの波形及び温度目標値Ｔｓを示す。一方、サンプリングされたアナログ信号は、デジタル信号（デジタルデータ）に変換し、温度計測値Ｔｍとして一次保存する（ステップＳ４）。このような温度計測値Ｔｍは、一定のサンプリング周期ｔｓ毎に順次得られるため、得られた温度計測値Ｔｍ…は一次保存する。図２（ｂ）はサンプリング周期ｔｓ…を示す。
【００１７】
また、ヒータ制御部２５は、得られた温度計測値Ｔｍ…から過去の所定期間Ｚ内、即ち、一成形サイクルに対応する期間Ｚ内における温度計測値Ｔｍ…を平均することにより温度検出値Ｔｄを求める。具体的には、任意の時刻ｋｎで得られた温度計測値Ｔｍに対し、この時刻ｋｎから過去に溯った一成形サイクルに対応する期間Ｚ内、具体的には、時刻ｋｎから時刻ｋａまでの全ての温度計測値Ｔｍ…（実施例は二十データ）を加算するとともに、データ数により除した平均値を算出する。これにより、一成形サイクルに対応する期間Ｚ内における温度計測値Ｔｍ…を平均した温度検出値Ｔｄが得られる（ステップＳ５）。図２（ｃ）に、一成形サイクルに対応する期間Ｚを示す。温度検出値Ｔｄの算出処理は、得られる温度計測値Ｔｍ…毎に行うとともに、実際の温度制御とは関係なく独立して行われる。
【００１８】
一方、温度制御は、予め設定した制御周期ｔｃ…毎に行われる。図２（ｄ）に制御周期ｔｃ…を示す。今、前回の制御処理から３〔ｓｅｃ〕経過し、次の制御実行時間、例えば、図２に示す時刻ｋｎに到達したものとする（ステップＳ６）。これにより、ヒータ制御部２５は、上述した時刻ｋｎで得た温度検出値Ｔｄを用いて、温度Ｔに対するフィードバック制御を行う。具体的には、温度検出値Ｔｄと温度目標値Ｔｓを比較し、温度検出値Ｔｄが温度目標値Ｔｓよりも小さい場合には、中間部ヒータ２３をオンにし、温度検出値Ｔｄが温度目標値Ｔｓよりも大きい場合には、中間部ヒータ２３をオフにするフィードバック制御を行う（ステップＳ７）。そして、このような制御処理は、制御周期ｔｃ…毎に同様に行われる。
【００１９】
このように、本実施例に係る温度制御方法によれば、一成形サイクル期間中における温度変動が大きく、しかも制御応答性の低い加熱筒１１に対する温度制御を行う場合であっても、一成形サイクルに相当する期間Ｚ内における温度計測値Ｔｍ…を平均した温度検出値Ｔｄを用いてフィードバック制御を行うため、高精度で安定した温度制御を行うことができるとともに、高度の成形品質を得ることができる。
【００２０】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，数値，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。
【００２１】
例えば、被温度制御部２として、射出装置Ｍｉに備える加熱筒１１を例示したが、射出ノズル１２をはじめ、金型等の他の被温度制御部にも同様に適用できる。また、所定期間Ｚとして、一成形サイクルに対応する期間Ｚを例示したが、二成形サイクル，一般的にはｎ成形サイクル等の期間を排除するものではない。他方、加熱装置２０は、各ヒータ２１…に対してオン−オフ制御する場合を示したが、温度検出値Ｔｄと温度目標値Ｔｓの偏差を求め、この偏差の大きさに基づいて各ヒータ２１…に対する供給電力量を連続可変制御してもよい。
【００２２】
【発明の効果】
このように、本発明に係る射出成形機の温度制御方法は、所定のサンプリング周期により温度を順次計測することにより温度計測値を得、かつ温度計測値を得る毎に過去の所定期間内における温度計測値を平均した温度検出値を算出するとともに、温度制御処理を実行する際に、サンプリング周期よりも長く設定した制御周期により、温度検出値を用いてフィードバック制御を行うようにしたため、高精度で安定した温度制御を行うことができるとともに、高度の成形品質を得ることができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る射出成形機の温度制御方法の処理手順を示すフローチャート、
【図２】同温度制御方法の処理タイミングを示すタイミングチャート、
【図３】同温度制御方法を実施する射出成形機の要部構成図、
【符号の説明】
２ 被温度制御部
１１ 加熱筒
ｔｓ サンプリング周期
ｔｃ 制御周期
Ｔ 温度
Ｔｓ 温度目標値
Ｚ 所定期間
Ｍｉ 射出装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度検出値が予め設定した温度目標値になるように、温度に対するフィードバック制御を行う射出成形機の温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機に備える射出装置の加熱筒及び射出ノズルは、外周部に装着したヒータにより数百〔℃〕程度に加熱されるとともに、各加熱ゾーン毎に最適な温度（温度分布）になるように温度制御される。
【０００３】
従来、このような加熱筒及び射出ノズルに対する温度制御方法としては、特開平６−５５６０１号公報で開示される温度制御方法が知られている。同公報で開示される温度制御方法は、熱電対及びこの熱電対を接続したサーモ制御部からなるサーモスタットを用いることにより、加熱筒及び射出ノズルの温度検出を行うとともに、予め設定した目標温度になるように、温度に対するフィードバック制御を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した射出装置に備える加熱筒は、内蔵するスクリュの回転により成形材料を可塑化溶融するため、材料剪断等による発熱を生ずるとともに、溶融樹脂の射出充填後は成形品に対する冷却を行うため、金型により熱が奪われるなど、一成形サイクル中における温度の変動が激しい。一方、加熱筒は、外周部に装着したヒータにより加熱するとともに、温度検出部位は、加熱筒の比較的内側に設けるため、フィードバック制御時の制御応答性が低くなる。
【０００５】
したがって、リアルタイムで検出される温度検出値により温度制御を行う従来の温度制御方法では、温度変動が激しく、しかも制御応答性の低い加熱筒に対しては、高精度で安定した温度制御を行うことができないとともに、高度の成形品質を得ることができない問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、高精度で安定した温度制御を行うことができるとともに、高度の成形品質を得ることができる射出成形機の温度制御方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明に係る射出成形機の温度制御方法は、被温度制御部２の温度Ｔを検出し、検出した温度検出値が予め設定した温度目標値Ｔｓになるように、温度Ｔに対するフィードバック制御を行うに際し、所定のサンプリング周期ｔｓにより温度Ｔを順次計測することにより温度計測値Ｔｍ…を得、かつ温度計測値Ｔｍ…を得る毎に過去の所定期間Ｚ内における温度計測値Ｔｍ…を平均した温度検出値Ｔｄを算出するとともに、温度制御処理を実行する際に、サンプリング周期ｔｓよりも長く設定した制御周期ｔｃにより、温度検出値Ｔｄを用いてフィードバック制御を行うようにしたことを特徴とする。
【０００８】
この場合、好適な実施の態様により、被温度制御部２としては、射出装置Ｍｉに備える加熱筒１１に適用できるとともに、所定期間Ｚとしては、一成形サイクルに対応する期間Ｚを適用できる。
【０００９】
これにより、一成形サイクル期間中における温度変動が大きく、しかも制御応答性の低い加熱筒１１等に対する温度制御を行う場合であっても、所定期間（一成形サイクルに対応する期間）Ｚ内における温度計測値Ｔｍ…を平均した温度検出値Ｔｄを用いてフィードバック制御を行うため、高精度で安定した温度制御が可能となる。
【００１０】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１１】
まず、本実施例に係る温度制御方法を実施できる射出成形機の要部構成について、図３を参照して説明する。
【００１２】
同図中、Ｍｉは射出成形機に備える射出装置を示す。射出装置Ｍｉは、加熱筒１１を備え、この加熱筒１１の前端には加熱筒１１内で可塑化溶融された樹脂を、不図示の金型内に射出充填する射出ノズル１２を有するとともに、後部には加熱筒１１内に成形材料を供給するホッパー１３を備える。この場合、加熱筒１１は、本実施例に係る温度制御方法を実施するための被温度制御部２となる。また、加熱筒１１の内部にはスクリュ１４を内蔵する。このスクリュ１４は後側に配したスクリュ駆動機構部１５により回転又は進退移動せしめられる。
【００１３】
一方、加熱筒１１及び射出ノズル１２には、加熱装置２０を付設する。加熱装置２０は、射出ノズル１２の外周部に装着したノズルヒータ２１及び加熱筒１１の外周部に装着した前部ヒータ２２，中間部ヒータ２３及び後部ヒータ２４を備えるとともに、各ヒータ２１，２２…をオン−オフ制御するヒータ制御部２５を備える。また、ヒータ制御部２５はコントローラ２６に接続するとともに、ヒータ制御部２５には、各ヒータ２１〜２４により加熱される加熱部位の温度を検出する温度センサ２７，２８，２９，３０を接続する。
【００１４】
次に、本実施例に係る温度制御方法について、図２及び図３を参照しつつ図１に示すフローチャートに従って説明する。
【００１５】
まず、ヒータ制御部２５（又はコントローラ２６）には、予め、サンプリング周期ｔｓと制御周期ｔｃを設定する。サンプリング周期ｔｓは、例えば０．５〔ｓｅｃ〕に、制御周期ｔｃは、例えば３〔ｓｅｃ〕にそれぞれ設定できる。なお、実施例は、温度センサ２９及び中間部ヒータ２３により温度制御する場合を説明するが、他の各温度センサ２７…及び各ヒータ２１…により温度制御する場合も同様に実施できる。
【００１６】
温度制御時には、基本的な処理としてヒータ制御部２５に内蔵するタイマにより計時処理が行われる（ステップＳ１）。そして、タイマの計時によりサンプリング時間に到達すれば、ヒータ制御部２５は温度計測処理を行う（ステップＳ２，Ｓ３）。具体的には、前回の温度計測から０．５〔ｓｅｃ〕経過した時点で、温度センサ２９から得られるアナログ検出信号をサンプリングする。なお、このアナログ検出信号は、加熱筒１１の中間部における温度Ｔに対応する。図２（ａ）に温度Ｔの波形及び温度目標値Ｔｓを示す。一方、サンプリングされたアナログ信号は、デジタル信号（デジタルデータ）に変換し、温度計測値Ｔｍとして一次保存する（ステップＳ４）。このような温度計測値Ｔｍは、一定のサンプリング周期ｔｓ毎に順次得られるため、得られた温度計測値Ｔｍ…は一次保存する。図２（ｂ）はサンプリング周期ｔｓ…を示す。
【００１７】
また、ヒータ制御部２５は、得られた温度計測値Ｔｍ…から過去の所定期間Ｚ内、即ち、一成形サイクルに対応する期間Ｚ内における温度計測値Ｔｍ…を平均することにより温度検出値Ｔｄを求める。具体的には、任意の時刻ｋｎで得られた温度計測値Ｔｍに対し、この時刻ｋｎから過去に溯った一成形サイクルに対応する期間Ｚ内、具体的には、時刻ｋｎから時刻ｋａまでの全ての温度計測値Ｔｍ…（実施例は二十データ）を加算するとともに、データ数により除した平均値を算出する。これにより、一成形サイクルに対応する期間Ｚ内における温度計測値Ｔｍ…を平均した温度検出値Ｔｄが得られる（ステップＳ５）。図２（ｃ）に、一成形サイクルに対応する期間Ｚを示す。温度検出値Ｔｄの算出処理は、得られる温度計測値Ｔｍ…毎に行うとともに、実際の温度制御とは関係なく独立して行われる。
【００１８】
一方、温度制御は、予め設定した制御周期ｔｃ…毎に行われる。図２（ｄ）に制御周期ｔｃ…を示す。今、前回の制御処理から３〔ｓｅｃ〕経過し、次の制御実行時間、例えば、図２に示す時刻ｋｎに到達したものとする（ステップＳ６）。これにより、ヒータ制御部２５は、上述した時刻ｋｎで得た温度検出値Ｔｄを用いて、温度Ｔに対するフィードバック制御を行う。具体的には、温度検出値Ｔｄと温度目標値Ｔｓを比較し、温度検出値Ｔｄが温度目標値Ｔｓよりも小さい場合には、中間部ヒータ２３をオンにし、温度検出値Ｔｄが温度目標値Ｔｓよりも大きい場合には、中間部ヒータ２３をオフにするフィードバック制御を行う（ステップＳ７）。そして、このような制御処理は、制御周期ｔｃ…毎に同様に行われる。
【００１９】
このように、本実施例に係る温度制御方法によれば、一成形サイクル期間中における温度変動が大きく、しかも制御応答性の低い加熱筒１１に対する温度制御を行う場合であっても、一成形サイクルに相当する期間Ｚ内における温度計測値Ｔｍ…を平均した温度検出値Ｔｄを用いてフィードバック制御を行うため、高精度で安定した温度制御を行うことができるとともに、高度の成形品質を得ることができる。
【００２０】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，数値，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。
【００２１】
例えば、被温度制御部２として、射出装置Ｍｉに備える加熱筒１１を例示したが、射出ノズル１２をはじめ、金型等の他の被温度制御部にも同様に適用できる。また、所定期間Ｚとして、一成形サイクルに対応する期間Ｚを例示したが、二成形サイクル，一般的にはｎ成形サイクル等の期間を排除するものではない。他方、加熱装置２０は、各ヒータ２１…に対してオン−オフ制御する場合を示したが、温度検出値Ｔｄと温度目標値Ｔｓの偏差を求め、この偏差の大きさに基づいて各ヒータ２１…に対する供給電力量を連続可変制御してもよい。
【００２２】
【発明の効果】
このように、本発明に係る射出成形機の温度制御方法は、所定のサンプリング周期により温度を順次計測することにより温度計測値を得、かつ温度計測値を得る毎に過去の所定期間内における温度計測値を平均した温度検出値を算出するとともに、温度制御処理を実行する際に、サンプリング周期よりも長く設定した制御周期により、温度検出値を用いてフィードバック制御を行うようにしたため、高精度で安定した温度制御を行うことができるとともに、高度の成形品質を得ることができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る射出成形機の温度制御方法の処理手順を示すフローチャート、
【図２】同温度制御方法の処理タイミングを示すタイミングチャート、
【図３】同温度制御方法を実施する射出成形機の要部構成図、
【符号の説明】
２ 被温度制御部
１１ 加熱筒
ｔｓ サンプリング周期
ｔｃ 制御周期
Ｔ 温度
Ｔｓ 温度目標値
Ｚ 所定期間
Ｍｉ 射出装置
Claims (3)
- 被温度制御部の温度を検出し、検出した温度検出値が予め設定した温度目標値になるように、温度に対するフィードバック制御を行う射出成形機の温度制御方法において、所定のサンプリング周期により前記温度を順次計測することにより温度計測値を得、かつ前記温度計測値を得る毎に過去の所定期間内における温度計測値を平均した温度検出値を算出するとともに、温度制御処理を実行する際に、前記サンプリング周期よりも長く設定した制御周期により、前記温度検出値を用いて前記フィードバック制御を行うことを特徴とする射出成形機の温度制御方法。
- 前記被温度制御部は、射出装置に備える加熱筒であることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の温度制御方法。
- 前記所定期間は、一成形サイクルに対応する期間であることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の温度制御方法。
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|---|---|---|---|
| JP2000207206A JP3984415B2 (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 射出成形機の温度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000207206A JP3984415B2 (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 射出成形機の温度制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002018920A JP2002018920A (ja) | 2002-01-22 |
| JP3984415B2 true JP3984415B2 (ja) | 2007-10-03 |
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ID=18704006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000207206A Expired - Fee Related JP3984415B2 (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 射出成形機の温度制御方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160060395A (ko) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | 엘에스엠트론 주식회사 | 사출 성형기 및 온도 제어 방법 |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP4518328B2 (ja) * | 2005-07-15 | 2010-08-04 | シャープ株式会社 | フィラメント制御装置、フィラメント制御方法および熱電子利用処理装置 |
| US8868643B2 (en) * | 2010-09-09 | 2014-10-21 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Methods and apparatus to collect process control data |
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2000
- 2000-07-07 JP JP2000207206A patent/JP3984415B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| KR20160060395A (ko) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | 엘에스엠트론 주식회사 | 사출 성형기 및 온도 제어 방법 |
| KR101966836B1 (ko) * | 2014-11-20 | 2019-04-08 | 엘에스엠트론 주식회사 | 사출 성형기 및 온도 제어 방법 |
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| JP2002018920A (ja) | 2002-01-22 |
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|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041025 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070404 |
|
| A521 | Written amendment |
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