JPH02219622A

JPH02219622A - 射出成形機の温度制御方法

Info

Publication number: JPH02219622A
Application number: JP4036589A
Authority: JP
Inventors: Tetsuaki Neko; 哲明根子
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1989-02-22
Filing date: 1989-02-22
Publication date: 1990-09-03
Anticipated expiration: 2010-12-06
Also published as: JPH07112710B2

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
２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ＰＩＤｉｌｉｌｌｔｌ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
り放熱の熱量が大ぎくなり、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。即も、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湿度偏差に応じ
て変化させて、例えば、Ｐ１０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１．ｌＪ　ａｌｌ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バルスコーダである。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〜ａｎが装着され、各バンドヒータＢ１〜８
ｎ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Ｓ１〜３ｎ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、侵述する制ｎ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Ｓ１〜３ｎ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、ＮＧ装置という）で、該ＮＯ装置２
０はＮＧ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、Ｐ
ＭＣという）用のＣＰＵ２２を有しており、ＰＭＣ用Ｃ
ＰＬＪ２２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。

ＮＧ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タ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ＮＧ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はパ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８ＭＣ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ＢＡＣ３０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、２
８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はサーボ回路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、ＮＧ装置２０は、共有ＲＡ
Ｍ２９に格納された射出成形機の各動作を制御するＮＯ
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、８ＭＣ用ＣＰＵ２２がシーケ
ンス制御を行いながら、ＮＣ用ＣＰＬ１２１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Ｂ１〜３ｎへの通電時間の割
合は加熱シリンダ２．バンドヒータの２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は、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−８）：　　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〜Ｔ
ＳＮ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、８ＭＣ用ＣＰ
Ｕ２２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ＣＰ　ｔＪ２２
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、ＲＡＭ２
４内に格納しくステップＳ１）、次に、指標ｉを「１」
にセットしくステップＳ１）、前周期において算出した
ｉ番目の加熱帯の温度偏差Ｅｌｉを前周期のｉ番目の加
熱帯の温度偏差ＥＯｉとしてＲＡＭ２４中のレジスタに
格納しくステップＳ３）、今周期で検出したｉＴｉ目の
温度センサ３ｉで検出したｉ番目の加熱帯の現在温度Ｔ
Ａｉを、ｉ番目の温度セン＋ＪＳｉ（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（
ステッブ８５）。

そして、１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を乗じた鉛、温度偏差の蓄積値ＥＳｉを積分定数！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ＥＯｉを減じた値に微分定数りを乗じた値を夫
々加算し、通電時間Ｘｉを求める（ステップ８６）。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。

Ｘｌ−Ａ・ＴＳｉ＋Ｐ−Ｅｌ　ｉ＋（１／Ｉ）・ＥＳｉ
＋Ｄ　（Ｅｌ　１−ＥＯｉ）・・・・・・（１）次に、この求めた１番目のヒータＢｉに対する通電時間
ｘｉをタイマＲ１にセットしくステップＳ７）、指標１
がヒータの数（加熱帯の数）ｎに達したか否か判断しく
ステップＳ８）、達してなければ指１５Ｎを「１」イン
クリメントしくステップＳ９）、再び、ステップ８３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
しくステップ８１０）、通電ｒｆ！ｔＭＩ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ｔ
ｃより短い周期Δを毎第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
しくステップ５１００）、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、ｎ閉器
（７−１）〜（７−ｎ）を出力回路３２を介してオンさ
せ、ヒータＢ１〜３ｎに通電を開始させる（ステップ５
１０１）。そして、フラグＦを「０」にリセットしくス
テップ８１０２）、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ｒＯＪにリセットされているこ
とからステップ５１０３へ進み、指標ｊを「１」にセッ
トし、タイマＲｊがら、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８１０４，８１０５）、ｒＯＪ以下でな
ければ、指標ｊの値がヒータの数（温度セン勺の数）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５１０７，８１０８）、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ｒＯＪである間、通電処
理周期毎ＣＰＵ２２はステップ８１００，８１０３，８
１０４〜５１０８の処理を繰返し行うことになるが、ス
テップ５１０５でタイマＲｊの値が「０」以下になると
、開閉器（７−１をオフにし、当該ヒータＢｊの通電を
停止する（ステップ３１０６）。

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を粟じたＡ・ＴＳｉ（基本時間で
あり１周期ｔｃに対し、一定割合となり、この値が基本
通電ｒＲ間の割合を示すこととなる）に、温度偏差Ｅ１
ｉをＰＩＤ制御して変化する時間を加算した時間×１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全全体
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υＪｔｌｌされるものは、この基本時間Ａ−Ｔ
Ｓｉに対する温度偏差Ｅｌｉ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Ｐ
ＩＤ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’１１１
ｍ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
のない瀉度制御ができる。

【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７０−ヂヤート、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、８１〜Ｂｎ・・・バンドヒータ
、Ｓ１〜Ｓｎ・・・温度センサ、２０・・・数値制御装
置。蔦

Claims

【特許請求の範囲】

（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）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。