JPH0557770A - 射出成形機用金型温度制御装置 - Google Patents

射出成形機用金型温度制御装置

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JPH0557770A
JPH0557770A JP24645991A JP24645991A JPH0557770A JP H0557770 A JPH0557770 A JP H0557770A JP 24645991 A JP24645991 A JP 24645991A JP 24645991 A JP24645991 A JP 24645991A JP H0557770 A JPH0557770 A JP H0557770A
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JP
Japan
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mold
mold temperature
injection molding
temperature
amount
Prior art date
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Withdrawn
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JP24645991A
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English (en)
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Tomoyuki Akashi
友行 明石
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 常に高品質の成形品を得る。 【構成】 射出成形機12は金型13を備え、予め定め
られた射出成形サイクルに応じて金型内に溶融樹脂を射
出して成形品を成形する。金型温度制御装置11は金型
に冷媒を循環する循環手段22,23,24及び冷媒の
流量を規制する弁機構25を備えている。制御部21で
は温度検出器26からの金型温度検出信号を受け射出成
形サイクルに応じて金型温度を予測して弁機構の操作量
を決定する。そして、この操作量によって弁機構を開閉
して前記冷却量を制御する。このように、適応制御によ
って逐次操作量を修正して金型に流れる冷却水量を制御
しているから、金型温度は安定して目標値に維持される
ことになる。この結果、常に高品質の成形品を得ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は射出成形機に用いられる
金型の温度を制御するための制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、射出成形機においては射出成形
開始とともに溶融樹脂によって金型温度は上昇する。こ
のような金型温度の変動は成形品の品質に大きく影響す
る。このため、冷却水等を用いて金型温度を目標温度に
維持する必要がある。さらに、上記の金型温度変動は室
温等の環境条件の変化によっても発生する。
【0003】従来、金型温度を制御する際には、所謂P
ID調節計が用いられ、射出成形工程に応じて冷却水量
を制御して金型温度を目標温度に制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、金型温度に
対する外乱要因は極めて多く、そのため、PID調節計
を用いた金型温度制御の場合には、金型温度を目標温度
に制御することが極めて難しく、結果的に高品質の成形
品を得ることが難しいという問題点がある。本発明の目
的は常に高品質の成形品を得ることのできる金型温度制
御装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、金型を
備え、予め定められた射出成形サイクルに応じて前記金
型内に溶融樹脂を射出して成形品を成形する射出成形機
において、前記金型を冷却する冷却手段と、前記金型の
温度を検出して金型温度検出信号を送出する金型温度検
出手段と、前記金型温度信号を受け前記射出成形サイク
ルに応じて前記金型温度を予測して前記冷却手段による
冷却量を制御する制御手段とを有することを特徴とする
射出成形機用金型温度制御装置が得られる。そして、上
記の冷却手段は、前記金型に冷媒を循環する循環手段
と、前記冷媒の流量を規制する弁機構とを備えており、
前記制御手段は、前記金型温度信号に基づいて前記弁機
構の操作量を決定する決定手段と、該操作量に基づいて
前記弁機構を開閉して前記冷却量を制御する開閉手段と
を有することを特徴としている。
【0006】
【作用】本発明では、射出成形サイクルに応じて金型温
度信号に基づいて金型温度を予測し、金型に流れる冷媒
量を調節しているから、金型あるいは原料樹脂等が変
り、さらに、環境変動等があっても、金型温度をすばや
く目標値に安定して制御することができ、その結果、常
に高品質の成形品を得ることのできる。
【0007】
【実施例】以下本発明について実施例によって説明す
る。図1を参照して、本発明による金型温度制御装置1
1は射出成形機12の金型温度制御のために用いられ
る。射出成形機12は金型13、溶融樹脂射出装置1
4、及び射出制御装置15を備えている。溶融樹脂射出
装置14は加熱シリンダー部14a、シリンダー部14
a内に回転可能にしかも進退自在に配置されたスクリュ
ー(図示せず)、該スクリューを駆動するための駆動部
14bを有している。周知のように、スクリューを回転
駆動することによってホッパー14cから原料樹脂が加
熱シリンダー部14a内に取り込まれ、所定量の溶融樹
脂が加熱シリンダー部14aに蓄えられる(計量工
程)。その後、スクリューが前進駆動され、加熱シリン
ダー部14aから溶融樹脂が金型13内に射出される
(射出工程)。溶融樹脂の射出が終了すると、保圧工程
を経て型開きが行われる。そして、金型13から成形品
が取り出され、射出成形サイクルが完了する。
【0008】上記の射出成形サイクルにおいては金型温
度制御装置11によって金型13の温度が後述するよう
に所定の目標値に制御される。金型温度制御装置11は
温度制御部20を備えており、温度制御部20は演算部
21を備えるとともに水槽(又は油槽)22を備えてい
る。そして、水槽22には所定の温度に維持された冷却
水が蓄えられている。水槽22内の冷却水はポンプ23
によって冷却水路24に送出され、金型13を循環して
水槽22に戻る。これによって、金型13が冷却され
る。なお、水槽22内冷却水は温度調節器(図示せず)
によって所定の温度に維持されている。
【0009】冷却水路24の往路には流量制御弁25が
配設されており、図2に示すように、流量制御弁25は
演算部21から与えられる制御弁操作信号uによって破
線矢印で示すように開閉制御され、これによって、冷却
水路24に流れる冷却水量が調節される。一方、金型1
3には金型温度検出器26が配置され、この金型温度検
出器26は演算部21に連結され、金型温度検出器26
によって検出された金型温度が金型検出温度θとして
演算部21に与えられる。さらに、射出制御装置15か
ら与えられる射出タイミング信号が演算部21に与えら
れる。この射出タイミング信号は、例えば、スクリュー
位置を表すスクリュー位置信号であり、射出タイミング
信号によって、演算部21は射出成形サイクルの開始及
び終了を知ることになる。
【0010】ここで、図3も参照して、一般に、金型温
度制御を行う際には、例えば、冷却水温度をθに設定
し、この冷却水をポンプ23を用いて金型13に循環し
て金型温度を所定の目標温度に制御している。ところ
で、射出成形サイクルが開始されると、溶融樹脂等から
の熱によって次第に金型温度が上昇して、複数回の射出
成形サイクルを実行するに従って金型温度は所定の温度
θ(θ>θ)に飽和することになる。この温度θ
は射出成形機の環境条件が変化すれば、変化し、金型
の種類及び樹脂の種類が変わっても変化する。高品質の
成形品を連続して成形する際には、温度θから温度θ
までの立ち上がりを速くするとともに長期間安定して
金型温度を温度θに維持することが必要となる。
【0011】図1及び図3を参照して、本発明では、ま
ず典型的な樹脂(以下基準樹脂という)を用いて金型温
度の変動を計測する。この際、流量制御弁25は開状態
とされ、温度θの冷却水が金型13に循環する。射出
成形サイクルを実行して、所定の時間間隔T毎に金型温
度を計測し、複数の計測温度を得る。これら計測温度は
(θ−θ)が1となるように規格化され、金型温度
,a,a,…として求められる。この時、時刻
tでの金型温度θは下記の数式1で表される。
【0012】
【数1】
【0013】数式1において、Δuは冷却水から金型に
与えられる熱量の変化量を表し、金型温度が図3で示す
変動を行う場合、即ち、標準樹脂を用いた際には、Δu
は1となるように規格化される。また、θ=θのと
き、θ=0となり、θ=θのとき、θ=1とな
るようにθmは規格化される。なお、Δu(t−i)は
Δu[(t−i)・T]と表すべきであるが、簡単のた
め単にΔu(t−i)で示す。ここで、Tは1成形サイ
クルの時間(成形周期)を示す。図3から明らかなよう
に、金型温度は所定の時刻以降においてはほぼ一定とな
るから、例えば、a10=a11=a12=…と考える
ことができる。ここで、各時刻における金型温度がほぼ
等しくなる際の添字をSで表すと、ここでは、S=10
である。
【0014】次に、図4を参照して、今、現時刻をtと
して、時刻t+Lから時刻t+L+P(P>L)までの
金型温度の予測値θバーを数式2を用いて行う。
【0015】
【数2】
【0016】ここで、太字大文字は行列を表し、太字小
文字はベクトルを表し、各行列及び各ベクトルは下記の
数式3で表される。数式3の[]の右肩Tはベクトルの
転置を表す。
【0017】
【数3】
【0018】ここでのアルゴリズムでは図4のように金
型温度を幅Pの区間に渡って一致させるようにM区間の
入力を決めるものである。そのアルゴリズムは以下の手
順で実行される。まず、図5を参照して、金型温度の目
標軌道θの算出について説明する。まず、j=0,
1,…,P−1に対してθ(t+L+j)を数式4で
示すように定める。
【0019】
【数4】
【0020】即ち、一例として図5に示すように、時間
t+L−1から1周期後の目標値θ(t+L)はθ
をα対(1−α)に内分する点にとり、時間t+L−1
から2周期後の目標値θ(t+L+1)はα対(1
−α)に内分する点にとる。そして、以下同様にし
て、時間tL−1からj+1周期後の目標値θ(t+
L+j)はαj+1対(1−αj+1)に内分する点に
とり、目標値θを目標温度θに近付けていく。最後
に時刻t+Lから時刻t+L+P−1までの出力が目標
値θに近付くように操作量Δuを次の数式5によっ
て求める。
【0021】
【数5】
【0022】但し、θは次の数式6で表される。
【0023】
【数6】
【0024】また、θは次の数式7で表される。ただ
し、数式7のθ(t)は数式3のθ(t)バーと異
なり、金型温度検出器26による検出値を用いる。
【0025】
【数7】
【0026】上記の操作量Δuの第1要素は数式3で
示すようにΔu(t)であるから、この値を時刻tにお
ける操作量の修正値とする。つまり、図6に示すよう
に、冷却水制御弁の開期間を関数uに対応させ、例え
ば、時刻(t−1)でu(t−1)であれば、時刻tに
おいて、u(t)=u(t−1)+Δu(t)として制
御弁開期間を設定する。そして、操作量の更新制御は射
出タイミング信号に同期して行われる。
【0027】上述の説明から明らかなように、まず、標
準樹脂について図3に示す実験データ得て、この実験デ
ータからパラメータa,a,…,aを求めるとと
もに数式5で示す(A −1 を求める。
そして、このようにして求められたパラメータa,a
,…a及び(A −1 は演算装置に
格納される。次に金型目標温度θを設定して、成形周
期T毎に金型検出温度θ(t)を得て、演算部では数
式4からθを求める。さらに、演算部ではいままでの
操作量の変化Δuをから、数式5によってΔuを計
算する。そして、演算部では算出された数式3のΔu
中のΔu(t)を前回の操作量に加えて次回の成形工程
(成形周期)における操作量を決定する。
【0028】以下同様にして、成形周期に同期して演算
部では操作量を更新していく。これによって、時刻t+
L+Pには金型温度は目標値θに一致することにな
る。そして、以降環境変動等の外乱が生じても演算部に
よって逐次操作量が修正されることになり、金型温度は
目標値θに維持されることになる。このようにして、
金型あるいは原料樹脂等が変わっても適応制御によって
逐次操作量を修正して金型に流れる冷却水量を制御して
いるから、金型温度は安定して目標値に維持されること
になる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では適応制
御によって逐次操作量を修正して金型に流れる冷却水量
を制御しているから、金型温度は安定して目標値に維持
されることになる。この結果、常に高品質の成形品を得
ることのできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による金型温度制御装置が用いられた射
出成形機を示すブロック図である。
【図2】図1に示す金型温度制御装置で用いられる流量
制御弁を示す図である。
【図3】射出成形開始時における金型温度変化の一例を
示す図である。
【図4】図1に示す金型温度制御装置における金型温度
の予測を説明するための図である。
【図5】図1に示す金型温度制御装置における金型温度
の制御を説明するための図である。
【図6】図1に示す金型温度制御装置における流量制御
弁の制御を説明するための図である。
【符号の説明】
11 金型温度制御装置 12 射出成形機 13 金型 14 溶融樹脂射出装置 15 射出制御装置 20 温度制御部 21 演算部 22 水槽 23 ポンプ 24 冷却水路 25 流量制御弁 26 金型温度検出器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金型を備え、予め定められた射出成形サ
    イクルに応じて前記金型内に溶融樹脂を射出して成形品
    を成形する射出成形機において、前記金型を冷却する冷
    却手段と、前記金型の温度を検出して金型温度検出信号
    を送出する金型温度検出手段と、前記金型温度信号を受
    け前記射出成形サイクルに応じて前記金型温度を予測し
    て前記冷却手段による冷却量を制御する制御手段とを有
    することを特徴とする射出成形機用金型温度制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された射出成形機用金型
    温度制御装置において、前記冷却手段は、前記金型に冷
    媒を循環する循環手段と、前記冷媒の流量を規制する弁
    機構とを備えており、前記制御手段は、前記金型温度信
    号に基づいて前記弁機構の操作量を決定する決定手段
    と、該操作量に基づいて前記弁機構を開閉して前記冷却
    量を制御する開閉手段とを有することを特徴とする射出
    成形機用金型温度制御装置。
JP24645991A 1991-09-02 1991-09-02 射出成形機用金型温度制御装置 Withdrawn JPH0557770A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 19981203