JPH04119814A - 射出成形機の温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業」二の利用分野） 本発明は射出成形機の温度制御方法に関し、更に詳細に
は射出ンリンタ等の温度制御部分の温度を射出成形機か
置かれている状態に応じて制御する射出成形機の温度制
御方法に関する。

（従来の技術） 従来、射出成形機を構成する射出シリンダ等の温度制御
部分の制御には、ＰＩＤ制御か使用されている。

このＰＴＤｉｌｌ、制御は、制御対象の偏差に比例して
出力する比例動作（Ｐ動作）、制御対象の偏差の積分値
に基づいて出力する積分動作（Ｉ動作）、及び対象の動
きの微係数に基いて出力する微分動作（Ｄ動作）を組合
せて射出シリンダの温度を制御ぜんとするものである。

かかるＰＩＤ制御は、下記に示す数式に基いてなされて
いる。

ここて、ｙ　操乍量 ｔ・時間 ε　制御偏差 Ｋｐ　　比例感度 ■ｄ、微分時間 Ｔｉ・積分時間 この様なＰＩＤ制御においては、前記数式の係数ＫｐＪ
ｄ、Ｔｉを変更することによってＰ動作、■動作、Ｄ動
作の各々の作動感度を調整でき、最適化を１図ることか
できる。

尚、係数Ｔｄの値をＯとすると、■動作を削除すること
かでき、係数１ｉの値を無限大とすると、Ｄ動作を削除
することかできるため、必要に応じて１動作及び７．′
又はＤ動（１：を削除し、Ｐ　ｉｌｌ　ｆ３’ｌ、ＰＩ
副制御或いはＰＤ副制御することもてきる。

（発明が解決しようとする課題） 前記ＰＩＤ制御によれは、射出成形機が一定条件下で安
定している状態においては、温度制御部分の温度等を一
定に制御することかできる。

しかし、射出成形機は、停止、昇温、成形、休止等の種
々の状悪をとり、各状態における射出シリンダでの加熱
要素及び冷却要素を異にする。

このことを、射出成形機の温度制御部分の−っである射
出シリンダについて説明する。

射出ンリンタに対しては、昇温中には、ヒータからのヒ
ータ熱か主たる加熱要素であり、自然放熱か主なる冷却
要素である。他方、成形中においては、ヒータ熱、樹脂
等の摩擦熱、及びスクリュに因る剪断熱等か加熱要素と
なり、自然放熱、及び供給される樹脂に因る冷却等か冷
却要素となる。

ｈｅって、射出成形機の置かれている状悪か変化しても
Ｐ動作、■動作、Ｄ動作の動作感度を一定に保たれてい
る従来のＰＩＤ制御では、第５図に示す射出シリンダの
昇温曲線Ｐの如く、射出シリンダの温度が目標温度より
も高温度となるオーバシュート現象ＰＯ或いは目標温度
よりも低温度となるアンダーシュート現象Ｐｕか発生ず
る。

この様な射出シリンダのオーバーシュート現象Ｐｏ或い
はアンダーシュート現象Ｐｕは、射出シリンタ内の樹脂
の溶融粘度等への影響が大きく、得られる成形品の不良
原因となることかある。

特に、オーパーンニート現象ＰＯは、熱安定性に乏しい
樹脂を劣化温度近傍で使用する場合には、射出シリンタ
内の樹脂か容易に劣化し、得られる成形品か不良品とな
ることが多い。

このため、微妙な温度調整を必要とする場合には、Ｐｒ
Ｄ制御によって自動制御を行うことかできず熟練作業者
か経験に基づいて手動で射出シリシタ等の温度制御を行
うことを要する。

一方、Ｐ　Ｉ　ｌ）制御にＪ：って前記オルバーンニド
現象及びアンターシュー　ト現象を解消し射出シリンダ
等の温度を自動制御するためには、射出成形機の各状態
においてＰ　Ｉ　Ｉ）制御の最適化を常に行うことか必
要となる。

そこで、本発明の目的は、射出成形機の各状態に応した
ＰＩＤ制（卸の最適化を自動的に行い、射出シリンダ等
の温度制御部分の温度のオーパーンニート現象或いはア
ンターシュート現象を可及的に解消することかできる射
出成形機の温度制御方法を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 木発明者は前記目的を達成するためには、ＰＴＤ制御の
Ｐ動作、■動作、Ｄ動作の作動感度を調整する係数Ｋｐ
、Ｔｄ、Ｔｉを射出成形機の状態に応じて変更すると共
に、前記係数の決定にファジィ理論を利用することが有
効であると考え検討した結果、本発明に到達した。

即ち、本発明は、射出成形機の温度制御部分の温度を射
出成形機の停止、昇温、成形、休止等の状態に応じて所
定温度に制御するに当り、該射出成形機の温度制御部分
を加熱及び／又は冷却する加熱手段及び／又は冷却手段
の出力の制御を、制御対象の偏差に比例して出力する比
例動作（Ｐ動作）、制御対象の１肩差の積分値に基づい
て出力する積分動作（Ｉ動作）、及び制御対象の変化の
１紋係数に基づいて出力する微分動作（Ｄ動作）を組合
せて対象を制御するＰＩＤ制御を用いて行い、その際に
、射出成形機の状態及び射出成形機の温度制御部分の温
度を検出し、検出された射出成形機の状態にお（つる制
御部分の目標温度と検出温度との温度１扁差、及び今回
検出された検出温度における今回偏差と前回検出された
検出温度における前回ＩＮ差との偏差変化率を演算した
後、演算された温度偏差及び偏差変化率について、各々
のメンバーシップ関数に基づいてファジィ推論を行い、
次いで、加熱手段及び／又は冷却手段の出力を制御する
ＰＩＤ制御のＰ動作、■動作、及びＤ動作の各々の作動
感度を定める係数を演算することを特ｉＳ′ｉ、とする
射出成形機の温度制位訃方法にある。

かかる構成の本発明は、射出ンリンタ及び／又は金型の
温度制御に好適に適用することがてきる。

（作用） 本発明によれは、射出シリンジ等の温度制御部分を加熱
及び／又は冷却する加熱手段及び／又は冷却手段の出力
を制御するＰＩＤ制御において、Ｐ動作、■動作、Ｄ動
作の動作感度を調整する係数を射出成形機の状態に応じ
て決定し、ＰＩＤ制御の最適化を常に図ることができる
。

しかも、その決定の際に、ファジィ理論を利用するなめ
、熟練作業者と同程度に射出ンリンタや金型等に設けら
れている加熱手段や冷却手段の出力を自動的に調整する
ことができる。

このため、射出成形機の状態に応じて射出シリンジ等の
温度を、オーバーシュート現象或いはアンタルシュート
現象を可及的に解消しつつ迅速に目標温度に近付けるこ
とか可能となる。

（実施例） 本発明を実施例によって更に詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示すフロックダイヤクラ
ムを示す。

第１図において、射出成形１ｆｉｌを構成する射出シリ
ンジ１には、射出シリンジの温度を検出する温度検出セ
ンサ５か設けられ、射出シリンジを加熱する電熱ヒータ
（以下、ヒータと称する）７か設けられている。

また、射出成形機■はプロクラムコントローラ３に従っ
て制御されており、射出成形機■か停止、昇温、成形、
休止等のいずれの状態に在るかは、プロクラムコントロ
ーラ３からの情報によって得ることかてきる。

これら温度検出センサ５及びヒータ７は射出成形機にお
いて従来から汎用されているものを使用することかでき
る。

尚、ここで［射出シリンジＪとは、金型と当接するノズ
ル部分を除く部分を言う。

射出成形機■に設けられているプログラムコントローラ
３からの信号はマイクロプロセッサ−ユニット（ＭＰＵ
）９に送られ、現在の射出成形機か′昇温中、成形中（
計量工程）、成形中（その他）、休止中のいずれの状態
にあるが判断される。

このようにして判断された現状の射出成形機の状ｇ（Ａ
）における射出シリンジの目（票温度は、メモリ１３の
（１）から読み出される目標温度に基づいて決定される
。

また、射出ンリンタ１の温度検出センサ５からの信号も
ＭＰＵ９に送られ、メモリ１３の（２）に書き込みされ
ると共に、プロクラムコントローラ３からの信号に基づ
いて判断された目標温度と検出温度との温度偏差ＣＢ）
を演算論理回路（Ａｔ−Ｕ）＋１にて演算され、メモリ
１３の（３）に書き込みされる。

更に、ＡＬＵｌｌでは、今回演算された今回温度偏差と
先に演算されてメモリ１３の（３）に書き込すれている
前回温度偏差との１扁差変化＄（Ｃ）が演算される。

この様に検出或いは演算された射出シリンジ１の状態（
Ａ）、温度偏差（Ｂ）、及び偏差変化率（Ｃ）は、後述
する如く、メモリ１３の（４）及び（５）に書き込まれ
ているメンバーシップ関数とルールとをＭＰｔＪＱに読
み込みファンイ推論を行う際の入力値となる。

そして、前記ファンイ推論に基つきＡＬＵＮにおいて、
主としてＰ動作の動作感度に係る係数Ｋｐ、■動作の動
作感度に係る係数Ｔｄ、及びＰ動作の動作感度に係る係
数Ｔｉを演算し、演算結果はＭＰＬＩ９からヒータ７を
制御するＰＩＤコントローラ２に送られる。

ＰＩＤコントローラ２は、ＭＰｔＪＱから送られた係数
に基いてＰ動作、■動作、Ｄ動作の動作感度を変更し、
温度検出センサ５からＭＰｔＪＱに送られる射出シリン
ジ１の現状温度を基にしてヒタ７の出力値を制御する。

このような温度検出センサ等からのデータ読み込み〜ヒ
ータへの出力信号の発信に至る一連の動作は連続して繰
り返し為されるため、射出成形機の状態に応じてＰＴＤ
制御の最適化を常に行うことかできる。

尚、メモリ１３の内容等については、ＣＲＴ等の表示装
置１５に表示することかてき、キーホード等の入力装置
１４からメモリ１３の内容を訂正　変更することかでき
る。

メモリ１３の（４）には、第２図に示す様に、メンバー
シップ関数として、射出成形機の状Ｑ（Ａ）、温度偏差
（８）、偏差変化率（Ｃ）、及び操作量（Ｅ＞としてＰ
動作、■動作、Ｉ）動作の係数か書き込まれている。

射出成形機の状ｇ（Ａ）はプロクラムコントロラ３から
の信号よって５種類の状態に分割され、温度偏差ＣＢ）
は互いに重複部分を含みなから７区分に区分されている
９ この７区分のうち三角形状の区分において、底辺の温度
変化率は１０″Ｃとした。

また、偏差変化率（Ｃ）は互いに重複部分を含みなから
５区分に区分されており、前記５区分のうち三角形状の
区分において、底辺の偏差変化率を５°Ｃとした。

更に、操作量（Ｅ）としての係数は、Ｐ動作、■動作、
Ｄ動作に係る各１系数毎にメンバーシップ関数か定めら
れており、第２図において示す係数は主としてＰ動作の
動作感度に係る係数Ｋｐを例として示した。

係数Ｋｌ）は、０〜１００％の範囲を取るため、中心値
を５０％として、互いに重複しなから２５％つつ異なる
５区分に区分した。

尚、本実施例において、メンバージ・ノブ関数は、第２
図のクラブに示す様に、縦軸は０〜１の値をとる。

これらメンバーシップ関数の間においては、予めメモリ
１３の（５）に書き込まれているルールによって関係付
けられている。

射出成形機が昇温中の状態にある場合のルール前記表に
おいて、「１［」の項において、入力Ａ、入力Ｂ、及び
入力Ｃとは、射出成形機の状態（Ａ）、温度幅差（Ｂ）
、及び（扁差変化率（Ｃ）を各々示し、ｒｔｈｅｎ」の
項において、出力Ｅとは操作量（Ｅ）を示す。

また、表の横方向、例えはＮｏ、　１において、入力Ａ
〜Ｃの間にはｒＡＮＤ　、の関係かあり、表の縦方向、
例えばＮｏ、　１とＮｏ、　２との間には「ＯＲ」の関
係かある。

尚、表にはメンバーシップ関数における全区分について
の組み合わせを記載したか、有り得ない組み合わぜ或い
は有っても極めて希であることが判明しているならは、
その組み合わせを省略してもよい。

ここで、第２図において、射出成形機の状態（Ａ）かＸ
の状態（昇温中）にあり、且つ温度偏差（Ｂ）及び偏差
変化率（Ｃ）が各々Ｙ及びＺの位置にある場合を想定し
、ファジィ推論方法と出力値の演算方法とを説明する。

温度偏差（Ｂ）におけるＹの位置においては、区分ＰＳ
と区分ＰＭとか重複し、偏差変化、４．：　（ｃ　）に
おけるＺの位置においては、区分ＺＥＲＯと区分ｐｓと
か重複する。

このため、入力Ａ〜Ｃにおける組み合わせは、第３図に
示す如く、前記表に示すＮｏ、　２３、Ｎ０２４、ＮＯ
，２８、及びＮ０２９の４通りかできる。

これらの組み合わせにおける入力Ａ、入力Ｂ、及び入力
Ｃの間にはＡＮＤ関係かあるため、各組合せにおける出
力Ｅの程度は入力Ａ−′−Ｃか共に含まれる範囲、即ち
入力Ａ、入力Ｂ、及び入力Ｃのうちて最小となる入力値
で仕切られる出力Ｅの面積（第３Ｉ２Ｉの出力Ｅの欄に
示す斜線の部分の面積）に相当することか推論される。

この様に推論される各組合ぜの出力ＥからＰＩＤコント
ローラ２に送られる係数ＫｐかＡ　Ｌ　ｔＪ　１１によ
って演算される。

かかる演算は、次の手順によって行われる。

先ず、各組合せの出力Ｅの相互間の関係はＯＲ関係にあ
るため、第３図の出力Ｅの欄に示されている斜線部を第
４図に示すように合成する。

次いで、合成された第４図に示す斜線部の重心の位置を
求め、係数にｐを決定する。

同様にして、係数Ｔｄ、係数Ｔｉに係るメンバーシップ
関数とルールとから係数Ｔｄ、係数Ｔｉの各々を決定す
る。

この様にして決定された係数Ｋｐ、係数Ｔｄ、係数１１
は、ＭＰＬＪ９からＰＩＤコントローラ２に送られ、ヒ
ータ７に供給される電圧が制御される。

この様なファジィ温度制御によれは、射出シリンジ１の
温度を、第５図の昇温曲線Ｆに示ず如く、オーバーシュ
ート現象Ｐｏ及びアンターシュート現象Ｐｕを解消する
ことかでき、且つ射出シリンジ１の口振温度に射出成形
機の各状態に応じて自動的に調整することかできる。

このため、オーバーシュート現象等によって発生してい
た成形品の不良をなくすことができる。

更に、耐熱性の乏しい樹脂を採用する場合においても、
熟練作業者による温度調整を不要にすることもてきる。

尚、本実施例において、第２図に示ずメンパンツブ関数
に新たなメンバーン・ノブ関数、例えは今回偏差変化率
と前回偏差変化率との偏差変化率の偏差等のメンバージ
・ノブ関数等を新たに加えてもよい。

以上、述へてきた本実施例においては、射出シリンジの
温度制御について説明してきたか、射出シリンジの先端
に設けられているノズルにも、通常、加熱し−タか設け
られて温度制御されるため、射出シリンジと同様にファ
ジィ温度制御することかできる。

更に、射出シリンジ及びノズルにおいて、射出ンリンタ
の長手方向に複数個のヒータを順次設け、前記し一タの
個々をファジィ温度制御することは、射出シリンジの温
度を精密に制御することができ好ましいことである。

また、金型の温度も射出成形機の状態に応じて制御する
ことを必要とするため、射出シリンジと同様にファジィ
温度制御することができる。

ところで、金型には加熱し一タ等の加熱手段と成形品を
冷却するために冷却水循還パイプ等の冷却手段とか併設
されていることかある。

この場合、本実施例のファジィ温度制御を用いて加熱手
段及び冷却手段の各々の出力制御を行うことによって、
金型温度のオーバーシュート現象及びアンターシュート
現象を可及的に解消し、熟練作業者と同程度に金型温度
を制御することかできる。

（発明の効果） 本発明によれは、ＰＩＤ制御によって温度制御を行って
いる従来の射出成形機においても、ファジィ制御するこ
とかでき、射出シリンダ等の温度を射出成形機の状態に
応じて目標温度に自動的に調整することかできる。

このため、従来のＰＩＤ制御ては解消が困難であったオ
ーバーシュート現象やアンダーシュート現象を可及的に
解消できる。

従って、本発明は射出成形の省力化及び成形品の不良率
の減少に貢献することかてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフロ・ツクタイヤクラ
ム、第２図は本発明において採用するメンバーシップ関
数を説明するための説明図、第３図はファジィ推論を説
明するための説明図、第４０は出力値の演算の手順を説
明するための説明図、第５図は射出シリンダの温度制御
状態を説明するための説明図を各々示す６ 図において １　−射出シリンダ、 ２・　・ＰＩＤコントローラ、 ３　　　プロクラムコントローラ、 ５　　　温度センサ、７　　・ヒータ、９　・・マイク
ロプロセッサユニット、１１　　　演算理論回路、１３
　　・メモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、射出成形機の温度制御部分の温度を射出成形機の停
   止、昇温、成形、休止等の状態に応じて所定温度に制御
   するに当り、 該射出成形機の温度制御部分を加熱及び／ 又は冷却する加熱手段及び／又は冷却手段の出力の制御
   を、制御対象の偏差に比例して出力する比例動作（Ｐ動
   作）、制御対象の偏差の積分値に基づいて出力する積分
   動作（Ｉ動作）、及び制御対象の変化の微係数に基づい
   て出力する微分動作（Ｄ動作）を組合せて対象を制御す
   るＰＩＤ制御を用いて行い、 その際に、射出成形機の状態及び射出成形 機の温度制御部分の温度を検出し、 検出された射出成形機の状態における制御 部分の目標温度と検出温度との温度偏差、及び今回検出
   された検出温度における今回偏差と前回検出された検出
   温度における前回偏差との偏差変化率を演算した後、 演算された温度偏差及び偏差変化率につい て、各々のメンバーシップ関数に基づいてファジィ推論
   を行い、 次いで、加熱手段及び／又は冷却手段の出 力を制御するＰＩＤ制御のＰ動作、Ｉ動作、及びＤ動作
   の各々の作動感度を定める係数を演算することを特徴と
   する射出成形機の温度制御方法。 ２、温度制御部分が射出シリンダ及び／又は金型である
   請求項第１項記載の射出成形機の温度制御方法。