JPH07112710B2 - 射出成形機の温度制御方法 - Google Patents

射出成形機の温度制御方法

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JPH07112710B2
JPH07112710B2 JP4036589A JP4036589A JPH07112710B2 JP H07112710 B2 JPH07112710 B2 JP H07112710B2 JP 4036589 A JP4036589 A JP 4036589A JP 4036589 A JP4036589 A JP 4036589A JP H07112710 B2 JPH07112710 B2 JP H07112710B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、射出成形機における加熱シリンダの温度制御
に関する。
従来の技術 射出成形機の加熱シリンダは複数の加熱帯に分けられ、
各加熱帯を夫々バンドヒータによって加熱し、かつ、各
加熱帯の温度は熱電対等の温度センサによって検出し、
各設定温度と検出した温度との温度偏差を、例えば、比
例,積分,微分制御、即ちPID制御等を行うことにより
設定温度になるように上記バンドヒータの通電時間割合
を制御している。
発明が解決しようとする課題 加熱シリンダの温度制御をPID制御する場合、加熱シリ
ンダの温度が設定温度に達したとき、温度偏差は「0」
となり、比例制御による比例制御の出力は「0」とな
り、また、微分制御においてもその出力は「0」に近い
ものとなる。
その結果、バンドヒータの通電時間割合は積分制御の出
力によってのみ影響を受けることになり、通電時間は短
いものとなる。そのため、加熱シリンダに加わる熱量よ
り放熱の熱量が大きくなり、加熱シリンダの温度は低下
する。
温度が低下し、設定温度との差即ち温度偏差が増大すれ
ば、比例,微分制御の出力が増大し、ヒータの通電時間
は長くなり、加熱シリンダの温度は上昇する。即ち、加
熱シリンダの温度は設定温度近傍で振動が生じることに
なる。
そのため、従来、この振動を小さくするためにPID制御
のパラメータ、即ち、比例係数,積分係数,微分係数を
調整しているが、このパラメータの調整が非常に困難で
あった。
そこで、本発明の目的は、温度制御パラメータの調整が
容易で、簡単にかつ最適に温度制御できる温度制御方法
を提供することにある。
課題を解決するための手段 射出成形機における加熱シリンダの温度制御方法におい
て、本発明は、設定温度に対するヒータの基本通電時間
の割合を求め、該基本通電時間の割合を温度偏差に応じ
て変化させて、例えば、PID制御で温度制御を行うこと
により上記課題を解決した。
作 用 ヒータや加熱シリンダの種類,性能、及び射出成形機の
設置環境等に応じ、加熱シリンダの設定温度に対するヒ
ータの通電時間の割合は計算によって、または、実測す
ることによって比較的容易に求められる。この求められ
た設定温度に対する通電時間の割合を基本となる通電時
間の割合とし、設定温度と検出温度との差である温度偏
差に対し比例(P)制御、または、比例,積分,微分制
御(PID制御)等を行うことによって、この基本通電時
間の割合を変化させるようにすれば、ヒータへの通電時
間の割合は基本通電時間の割合を中心にわずかに増減す
るものとなり、比例,積分,微分制御の係数、即ち、温
度制御パラメータの値は厳密なものでなくてもよく、こ
のパラメータ調整が容易となる。また、基本となる通電
時間の割合が存在するので定常偏差をなくすことができ
る。
実施例 第1図は、本発明の一実施例の射出成形機の要部ブロッ
ク図である。
第1図において、1はスクリュー、2は加熱シリンダ、
3は射出用のスクリュー1を軸方向に駆動するサーボモ
ータ、4は該サーボモータ3の回転を検出し、スクリュ
ー位置を検出するためのパルスコーダである。加熱シリ
ンダ2は複数の加熱帯に分けられ、各加熱帯にはバンド
ヒータB1〜Bnが装着され、各バンドヒータB1〜Bnは開閉
器7−1〜7−nを介して電源6に接続され、加熱シリ
ンダ2を加熱するようになっている。また、各加熱帯に
は温度センサS1〜Snが配設され、各加熱帯の温度を検出
し、A/D変換器5によってデジタル量に変換され、後述
する制御装置に検出温度を出力するようになっている。
上記A/D変換器5は所定周期で循環して温度センサS1〜S
nの温度をデジタル量に変換し、温度センサを示すコー
ドと共にデジタル量の温度を制御装置に出力する。
符号20は、射出成形機を制御する制御装置としての数値
制御装置(以下、NC装置という)で、該NC装置20はNC用
のマイクロプロセッサ(以下、CPUという)21とプログ
ラマブルマシンコントローラ(以下、PMCという)用のC
PU22を有しており、PMC用CPU22には射出成形機のシーケ
ンス動作を制御するシーケンスプログラム等を記憶した
ROM23とデータの一時記憶に用いられるRAM24が接続され
ている。
NC用CPU21には射出成形機を全体的に制御する管理プロ
グラムを記憶したROM25および射出用,クランプ用,ス
クリュー回転用,エジェクタ用等の各軸のサーボモータ
を駆動制御するサーボ回路がサーボインターフェイス26
を介して接続されている。なお、第1図では射出用サー
ボモート3,該サーボモータ3のサーボ回路27のみ図示し
ている。また、29はバブルメモリやCMOSメモリで構成さ
れる不揮発性の共有RAMで、射出成形機の各動作を制御
するNCプログラム等を記憶するメモリ部と加熱シリンダ
の各加熱帯の設定温度等の各種設定値,パラメータ,マ
クロ変数を記憶する設定メモリ部とを有している。
30はバスアービタコントローラ(以下、BACという)
で、該BAC30にはNC用CPU21及びPMC用CPU22,共有RAM29,
入力回路31,出力回路32の各バスが接続され、該BAC30に
よって使用するバスを制御するようになっている。ま
た、34はオペレータパネルコントローラ33を介してBAC3
0に接続されたCRT表示装置付手動データ入力装置(以
下、CRT/MDIという)であり、ソフトキーやテンキー等
の各種操作キーを操作することにより様々な指令及び設
定データの入力ができるようになっている。なお、28は
NC用CPU21にバス接続されたRAMでデータの一時記憶等に
利用されるものである。
出力回路32にサーボ回路27に接続され、射出用サーボモ
ータ3の出力トルクを制限するトルクリミット値を出力
するようになっており、さらに開閉器7−1〜7−nに
接続され、該開閉器7−1〜7−nをオン,オフさせ、
バンドヒータB1〜Bnに電源6を接続してオン,オフ制御
するようになっている。また、入力回路31にはA/D変換
器5の出力が入力されている。
以上のような構成において、NC装置20は、共有RAM29に
格納された射出成形機の各動作を制御するNCプログラム
及び上記設定メモリ部に記憶された各種成形条件等のパ
ラメータやROM23に格納されているシーケンスプログラ
ムにより、PMC用CPU22がシーケンス制御を行いながら、
NC用CPU21が射出成形機の各軸のサーボ回路へサーボイ
ンターフェイス26を介してパルス分配し、射出成形機を
制御するものである。
一方、加熱シリンダ2の各加熱帯を設定温度に保持する
ために、上記バンドヒータB1〜Bnへの通電時間の割合は
加熱シリンダ2,バンドヒータの種類や性能、さらには射
出成形機の設置条件等に応じて、基本となるものが計算
または実測して比較的容易に求められる。例えば、標準
的なもので、設定温度が200℃であればヒータの通電時
間の割合は40%、設定温度が300℃または400℃であれば
通電時間の割合は夫々60%,80%として求められる。
このように、設定温度とヒータの基本となる通電時間の
割合は加熱シリンダ,バンドヒータ,その他射出成形機
の設置条件等に応じて設定温度の関数として求められ、
通常、基本のヒータの通電時間の割合を、設定温度に比
例するか、設定温度の1/2乗に比例するか、設定温度の
指数関数(基本通電時間=K(1−e-X):Xは設定温
度、Kは比例定数)として求められる。
そこで、このヒータの基本の通電時間の割合を、設定温
度の関数として計算または実測して求め、この関数に基
づいて温度制御を行う。本実施例ではヒータの基本の通
電時間は設定温度に比例するものとして以下説明する。
まず、射出条件設定時に各加熱帯の設定温度TS1〜TSNを
CRT/MDI34より設定し、共有RAM29に格納しておく。
そこで、射出成形機が稼動を開始すると、PMC用CPU22
は、第2図に示す各ヒータB1〜Bnの通電時間算出処理を
所定周期tc毎行い、また、該通電時間算出処理周期tcよ
り短い周期Δtで上記処理周期tcを分割し、第3図に示
す通電処理を行う。
通電時間算出処理においては、PMC用CPU22は、BAC30,入
力回路31を介してA/D変換器5から送られてくる各温度
センサS1〜Snで検出した各加熱帯の現在温度TA1〜TAnを
読出し、RAM24内に格納し(ステップS1)、次に、指標
iを「1」にセットし、(ステップS1)、前周期におい
て算出したi番目の加熱帯の温度偏差E1iを前周期のi
番目の加熱帯の温度偏差E0iとしてRAM24中のレジスタに
格納し(ステップS3)、今周期で検出したi番目の温度
センサSiで検出したi番目の加熱帯の現在温度TAiを、
i番目の温度センサSi(i番目の加熱帯)に対して設定
された設定温度TSiから減じて今周期におけるi番目の
加熱帯の温度偏差E1iを求めレジスタに格納する(ステ
ップS4)。次に、温度偏差を加算蓄積するレジスタESi
に該温度偏差E1iを加算する(ステップS5)。
そして、i番目の加熱帯に対する設定温度TSiに比例定
数Aを乗じた値、今周期の温度偏差E1iに比例定数Pに
乗じた値、温度偏差の蓄積値ESiを積分定数Iで除した
値、及び、今周期の温度偏差E1iから前周期の温度偏差E
0iを減じた値に微分定数Dを乗じた値を夫々加算し、通
電時間Xiを求める(ステップS6)。即ち、次の第(1)
式の演算を行うことによって通電時間Xiを求める。
Xi=A・TSi+P・E1i+(1/I)・ESi+D(E1i−E0i)
……(1) 次に、この求めたi番目のヒータBiに対する通電時間Xi
をタイマRiにセットし(ステップS7)、指標iがヒータ
の数(加熱帯の数)nに達したか否か判断し(ステップ
S8)、達してなければ指標iを「1」インクリメントし
(ステップS9)、再び、ステップS3以下の処理を行い、
全ヒータB1〜Bnに対する通電時間Xiを求める。かくし
て、指標iがヒータの数nに達し、全ヒータB1〜Bnに対
する通電時間Xiが各タイマR1にセットされたならば、フ
ラグFを「1」にセットし(ステップS10)、通電時間
算出処理を終了する。
一方、PMC用CPU22は、この通電時間算出処理tcより短い
周期Δt毎第3図で示す通電処理を行っており、まず、
フラグFが「1」にセットされたか否か判断し(ステッ
プS100)、通電時間算出処理のステップS10で該フラグ
Fが「1」にセットされると、開閉器(7−1)〜(7
−n)を出力回路32を介してオンさせ、ヒータB1〜Bnに
通電を開始させる(ステップS101)。そして、フラグF
を「0」にリセットし(ステップS102)、当該周期の処
理を終える。そして、次の周期ではフラグFが「0」に
リセットされていることからステップS103へ進み、指標
jを「1」にセットし、タイマRjから、この通電処理周
期時間Δtを減じ、該タイマRjの値が「0」以下になっ
たか否か判断する(ステップS104,S105)。「0」以下
でなければ、指標jの値がヒータの数(温度センサの
数)nに達するまで指標jをインクリメントしながら
(ステップS107,S108)、各タイマRjの値から通電処理
周期時間Δtを減じ、すべてのタイマR1〜Rnから通電処
理周期時間Δtを減じたならば、当該周期の処理を終え
る。以下、フラグFが「0」である間、通電処理周期毎
CPU22はステップS100,S103,S104〜S108の処理を繰返し
行うことになるが、ステップS105でタイマRjの値が
「0」以下になると、開閉器(7−j)をオフにし、当
該ヒータBjの通電を停止する(ステップS106)。
その結果、第(1)式及び第4図に示すように、各ヒー
タB1〜Bnは各ヒータの加熱帯に対して設定された設定温
度TSiに定数Aを乗じたA・TSi(基本時間であり、周期
tcに対し、一定割合となり、この値が基本通電時間の割
合を示すこととなる)に、温度偏差E1iをPID制御して変
化する時間を加算した時間Xiだけ通電されることとな
る。
なお、従来の温度制御においては、通電時間Xi全体を温
度偏差E1iをPID制御することによって制御していたが、
本発明においては、設定温度TSiと定数Aで決まる固有
の基本時間A・TSiを固定し、第4図に示すように制御
されるものは、この基本時間A・TSiに対する温度偏差E
1iのPID制御による増減によって制御されることになる
から、PID制御のパラメータ(各定数)の値は小さなも
のとなり、パラメータ調整が容易となる。
発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、ヒータへの基本通
電時間が設定温度によって決められ、この基本通電時間
(通電時間の割合)に対する増減量を温度偏差によりPI
D制御等の制御を行うことによって求め、加熱シリンダ
の温度制御を行うようにしたから、PID制御等の制御パ
ラメータ(定数)の調整は厳密でなくても良く、パラメ
ータの調整が容易となり、かつ、定常偏差のない温度制
御ができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明を実施する一実施例の射出成形機の要
部ブロック図、第2図は同実施例における通電時間算出
処理のフローチャート、第3図は同実施例における通電
時間処理のフローチャート、第4図は同実施例における
通電時間の説明図である。 2……加熱シリンダ、B1〜Bn……バンドヒータ、S1〜Sn
……温度センサ、20……数値制御装置。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】射出成形機における加熱シリンダの温度制
    御方法において、設定温度に対するヒータの基本通電時
    間の割合を求め、該基本通電時間の割合を温度偏差に応
    じて変化させて温度制御を行うようにした射出成形機の
    温度制御方法。
  2. 【請求項2】射出成形機における加熱シリンダの温度制
    御方法において、設定温度に対するヒータの基本通電時
    間の割合を求め、温度偏差を比例,積分,微分制御して
    得られる値により上記基本通電時間の割合を変化させて
    温度制御を行うようにした射出成形機の温度制御方法。
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