JPH04816B2 - - Google Patents
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- JPH04816B2 JPH04816B2 JP25628887A JP25628887A JPH04816B2 JP H04816 B2 JPH04816 B2 JP H04816B2 JP 25628887 A JP25628887 A JP 25628887A JP 25628887 A JP25628887 A JP 25628887A JP H04816 B2 JPH04816 B2 JP H04816B2
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Landscapes
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
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の連続射出成形作業中の金
型温度の制御に関し、特に係る制御に用いられる
金型温度推定装置と金型温度制御方法及び金型温
度制御装置に関する。
型温度の制御に関し、特に係る制御に用いられる
金型温度推定装置と金型温度制御方法及び金型温
度制御装置に関する。
[従来の技術]
一般に、射出成形機は、その連続射出成形作業
中、安定した品質の良い製品を連続的に生産する
ためには、成形用金型の温度を精度良く制御する
ことが必要である。
中、安定した品質の良い製品を連続的に生産する
ためには、成形用金型の温度を精度良く制御する
ことが必要である。
ところで、成形用金型のキヤビテイ内に成形材
料である溶融樹脂を充填して成形品を生成してい
る。
料である溶融樹脂を充填して成形品を生成してい
る。
このとき、射出装置より射出される溶融樹脂の
温度TR[℃]は、一般的に成形用金型の温度θ
[℃]よりも高い。このため、溶融樹脂の射出毎
に、成形用金型の温度は上昇し、変動する。
温度TR[℃]は、一般的に成形用金型の温度θ
[℃]よりも高い。このため、溶融樹脂の射出毎
に、成形用金型の温度は上昇し、変動する。
しかしながら、従来は係る金型温度の変動を抑
制するために、金型の温度を調節する冷却水等の
熱媒体の供給装置を、金型が所定の目標温度に安
定するまで、オペレータが試行錯誤的に操作して
いた。
制するために、金型の温度を調節する冷却水等の
熱媒体の供給装置を、金型が所定の目標温度に安
定するまで、オペレータが試行錯誤的に操作して
いた。
[発明が解決しようとする問題点]
このように、従来の技術では、金型温度の変動
を推定することなく、オペレータの試行錯誤に頼
つていることから、製品歩留りが低いのが現状で
ある。
を推定することなく、オペレータの試行錯誤に頼
つていることから、製品歩留りが低いのが現状で
ある。
しかも、係る金型温度の変動を単に外乱として
扱う一般的な自動制御では、精度良く金型の温度
を制御することが困難である。
扱う一般的な自動制御では、精度良く金型の温度
を制御することが困難である。
また、現実には、応答速度が非常に遅い冷却水
等を熱媒体に用いて、金型の温度の調整操作を行
つているため、金型等の実際の温度に一々対応さ
せた実時間毎の制御では、却つて、安定性の悪い
制御を行つてしまうという問題もあつた。
等を熱媒体に用いて、金型の温度の調整操作を行
つているため、金型等の実際の温度に一々対応さ
せた実時間毎の制御では、却つて、安定性の悪い
制御を行つてしまうという問題もあつた。
そこで、本発明の技術的課題は、上記欠点に鑑
み、金型温度の変動を補償し、応答速度の遅い熱
媒体の制御に適した制御を行うための射出成形機
の金型温度推定装置と、それを用いた金型温度制
御装置を提供することである。
み、金型温度の変動を補償し、応答速度の遅い熱
媒体の制御に適した制御を行うための射出成形機
の金型温度推定装置と、それを用いた金型温度制
御装置を提供することである。
[問題点を解決するための手段]
本発明によれば、射出成形機の金型温度を、次
回の射出成形サイクルに適した金型温度に設定す
るための射出成形機の金型温度推定装置であつ
て、射出成形機の金型温度の実測値を検出する金
型温度検出手段と、前記金型温度の実測値から、
予め定められた演算式に基づいて、射出成形サイ
クル毎の金型の時間平均温度を演算する時間平均
温度演算手段とを有することを特徴とする射出成
形機の金型温度推定装置が得られる。
回の射出成形サイクルに適した金型温度に設定す
るための射出成形機の金型温度推定装置であつ
て、射出成形機の金型温度の実測値を検出する金
型温度検出手段と、前記金型温度の実測値から、
予め定められた演算式に基づいて、射出成形サイ
クル毎の金型の時間平均温度を演算する時間平均
温度演算手段とを有することを特徴とする射出成
形機の金型温度推定装置が得られる。
また、本発明によれば、射出成形機の金型の温
度を調整するために該金型に熱的に接触する熱媒
体の温度を制御する熱媒体温度制御手段を有する
金型温度制御装置において、金型温度推定装置と
指令値演算手段とを備え、該金型温度推定装置
は、前記射出成形機の金型温度と溶融樹脂温度と
の少なくともどちらか一方の実測値を検出する温
度検出手段と、前記実測値から予め定められた演
算式に基づいて射出成形サイクル毎の金型の時間
平均温度を演算する時間平均温度演算手段とを有
し、前記指令値演算手段は、該時間平均温度と所
定の金型温度目標値とから、次回の成形サイクル
における金型の温度が前記金型温度の目標値とな
るように前記熱媒体温度制御手段への指令値を演
算することを特徴とする金型温度制御装置射出成
形機が得られる。
度を調整するために該金型に熱的に接触する熱媒
体の温度を制御する熱媒体温度制御手段を有する
金型温度制御装置において、金型温度推定装置と
指令値演算手段とを備え、該金型温度推定装置
は、前記射出成形機の金型温度と溶融樹脂温度と
の少なくともどちらか一方の実測値を検出する温
度検出手段と、前記実測値から予め定められた演
算式に基づいて射出成形サイクル毎の金型の時間
平均温度を演算する時間平均温度演算手段とを有
し、前記指令値演算手段は、該時間平均温度と所
定の金型温度目標値とから、次回の成形サイクル
における金型の温度が前記金型温度の目標値とな
るように前記熱媒体温度制御手段への指令値を演
算することを特徴とする金型温度制御装置射出成
形機が得られる。
[作用]
本構成によれば、金型温度推定装置により、金
型温度の実測値から、所定の演算に従い、各成形
サイクル毎の時間平均温度を算出する。よつて、
刻々と変化する実時間の金型温度に対して、その
時間平均を採ることから、溶融樹脂の射出毎に上
昇し変動する成形用金型の温度変化を一々外乱と
して考慮することなく、安定した温度値(時間平
均温度)を以て未来値とすることができる。この
未来値に基づいて、次回の成形サイクルにおける
金型が所定の目標値温度になるように、金型に熱
的に接触する熱媒体の温度を制御する熱媒体温度
制御手段に、精密な指令値を与えることができ
る。即ち、応答速度の遅い実際の制御対象である
冷却水等の熱媒体の特質に合致した精密な制御を
行うことができる。
型温度の実測値から、所定の演算に従い、各成形
サイクル毎の時間平均温度を算出する。よつて、
刻々と変化する実時間の金型温度に対して、その
時間平均を採ることから、溶融樹脂の射出毎に上
昇し変動する成形用金型の温度変化を一々外乱と
して考慮することなく、安定した温度値(時間平
均温度)を以て未来値とすることができる。この
未来値に基づいて、次回の成形サイクルにおける
金型が所定の目標値温度になるように、金型に熱
的に接触する熱媒体の温度を制御する熱媒体温度
制御手段に、精密な指令値を与えることができ
る。即ち、応答速度の遅い実際の制御対象である
冷却水等の熱媒体の特質に合致した精密な制御を
行うことができる。
さらに、各成形サイクル毎の金型の時間平均温
度を演算することから、その演算式を、状態空間
表現に対応させることができる。この状態空間表
現は、金型の任意の地点の温度と金型内の熱伝導
率とに関する簡単な演算式として表現されること
から、いわゆる、アナログからデシタル系に変換
した新規な制御系設計手法として利用することが
でき、精密かつ迅速な制御を行うことができる。
度を演算することから、その演算式を、状態空間
表現に対応させることができる。この状態空間表
現は、金型の任意の地点の温度と金型内の熱伝導
率とに関する簡単な演算式として表現されること
から、いわゆる、アナログからデシタル系に変換
した新規な制御系設計手法として利用することが
でき、精密かつ迅速な制御を行うことができる。
[実施例]
次に、発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
る。
−第1実施例−
第1図に示すとおり、1は金型であり、固定金
型及び可動金型からなつている。金型1に射出シ
リンダ2からの溶融樹脂を射出し、所定の射出成
形サイクルに従い、成形品が形成される。
型及び可動金型からなつている。金型1に射出シ
リンダ2からの溶融樹脂を射出し、所定の射出成
形サイクルに従い、成形品が形成される。
このとき、金型温度は高温度の溶融樹脂からの
熱により変動する。このため、熱媒体温度制御手
段である冷却水温調整装置8は、後述する金型温
度制御装置14からの冷却水温指令値Θ*に従い、
冷却水循環ポンプ7を駆動させ、次回の成形サイ
クルにおいて金型1が所定の金型温度目標値θrに
なるように制御する。
熱により変動する。このため、熱媒体温度制御手
段である冷却水温調整装置8は、後述する金型温
度制御装置14からの冷却水温指令値Θ*に従い、
冷却水循環ポンプ7を駆動させ、次回の成形サイ
クルにおいて金型1が所定の金型温度目標値θrに
なるように制御する。
金型温度制御装置14は、金型温度の実測値θ
を検出する金型温度検出手段である金型温度セン
サ11と、その実測値θに基づいて演算される今
回の射出成形サイクルにおける金型の時間平均温
度θi(av)を、フイードバツク量として出力するフイ
ードバツク補償器13と、伝送線12を通じて送
られるフイードバツク補償器13からのフイード
バツク量θi(av)に、伝送線16を通じて送られる所
定の金型温度の目標値θrを合算する加算器3
と、合算された値に基づいて、次回の射出成形サ
イクルにおける金型1の温度を所定の設定温度に
なるように、冷却水温調整装置8に、冷却水温指
令値Θ*を出力する直列補償器10とから構成さ
れている。
を検出する金型温度検出手段である金型温度セン
サ11と、その実測値θに基づいて演算される今
回の射出成形サイクルにおける金型の時間平均温
度θi(av)を、フイードバツク量として出力するフイ
ードバツク補償器13と、伝送線12を通じて送
られるフイードバツク補償器13からのフイード
バツク量θi(av)に、伝送線16を通じて送られる所
定の金型温度の目標値θrを合算する加算器3
と、合算された値に基づいて、次回の射出成形サ
イクルにおける金型1の温度を所定の設定温度に
なるように、冷却水温調整装置8に、冷却水温指
令値Θ*を出力する直列補償器10とから構成さ
れている。
ここで、本実施例のフイードバツク補償器13
における金型の時間平均温度θi(av)を導く演算式
(谷村、明石;第30回自動制御連合講演会、前刷
原稿)と、係る演算式をモデルとして一義的に展
開され、射出成形サイクル時間をサンプル周期と
する離散時間系における状態空間表現に基づく演
算式とを下記に説明する。
における金型の時間平均温度θi(av)を導く演算式
(谷村、明石;第30回自動制御連合講演会、前刷
原稿)と、係る演算式をモデルとして一義的に展
開され、射出成形サイクル時間をサンプル周期と
する離散時間系における状態空間表現に基づく演
算式とを下記に説明する。
まず、金型の熱特性モデルと金型温度の計算球
内の非定常熱伝導への近似とを行うに際し、第2
図を用いて、以下の仮定を行う。
内の非定常熱伝導への近似とを行うに際し、第2
図を用いて、以下の仮定を行う。
固定金型及び可動金型110及び112と固
定プラテン及び可動プラテン114及び116
との接合面近傍に加熱装置(図示せず)を設置
し、接合面における固定金型及び可動金型11
0及び112からの放熱を補償することとし
て、この接合面を断熱面として取扱う。
定プラテン及び可動プラテン114及び116
との接合面近傍に加熱装置(図示せず)を設置
し、接合面における固定金型及び可動金型11
0及び112からの放熱を補償することとし
て、この接合面を断熱面として取扱う。
溶融樹脂(図示しない)から固定金型及び可
動金型への伝熱は、樹脂射出開始時にだけなさ
れ、成形用空〓の近傍に溶融樹脂の温度の平面
が一様な厚みをもつて、金型の分割面上に瞬間
的に形成されると仮定する。
動金型への伝熱は、樹脂射出開始時にだけなさ
れ、成形用空〓の近傍に溶融樹脂の温度の平面
が一様な厚みをもつて、金型の分割面上に瞬間
的に形成されると仮定する。
固定金型及び可動金型110及び112は、
分割面に関し、対象な温度分布を仮定し、分割
面を断熱面として扱う。
分割面に関し、対象な温度分布を仮定し、分割
面を断熱面として扱う。
固定金型及び可動金型110及び112から
周囲外気への放熱は無視する。
周囲外気への放熱は無視する。
分割面と平行な冷却水温度の平面を仮定す
る。
る。
以上の主な仮定に基づき、第2図に示すよう
に、断熱面150における溶融樹脂温度の等温面
と、金型内冷却水管路132近傍に冷却水温度の
等温面との夫々の面積を、A0、A1[m2]とし、そ
の二面間の距離をr1[m]とする。
に、断熱面150における溶融樹脂温度の等温面
と、金型内冷却水管路132近傍に冷却水温度の
等温面との夫々の面積を、A0、A1[m2]とし、そ
の二面間の距離をr1[m]とする。
次に、第3図のように、固定金型110を球に
近似すると、固定金型110の金型成形面130
と金型内冷却水管路132との間の熱伝導を非定
常熱伝導として扱い、その温度分布をA0、A1、
r1を用いて、第1式のように定義する。尚、r
[m]は仮想的な量、Δr[m]は溶融樹脂温度の
平面の厚み、また、温度分布は半径方向のみとし
て扱う。
近似すると、固定金型110の金型成形面130
と金型内冷却水管路132との間の熱伝導を非定
常熱伝導として扱い、その温度分布をA0、A1、
r1を用いて、第1式のように定義する。尚、r
[m]は仮想的な量、Δr[m]は溶融樹脂温度の
平面の厚み、また、温度分布は半径方向のみとし
て扱う。
r0=r1(A0+√0・1)/(A1−A0)、A1>A0…
…(1) 次に、第(1)式の非定常熱伝導方程式を、第(2)式
〜第(5)式の偏微分方程式で表す。
…(1) 次に、第(1)式の非定常熱伝導方程式を、第(2)式
〜第(5)式の偏微分方程式で表す。
∂(rθ)/∂ti=k∂2(rθ)/∂r2 ……(2)
θt1=0=fi(r) ……(3)
θr=a=Θ、a=r0+ri ……(4)
0≦ti≦T ……(5)
但し、θ[℃]は金型の温度、k[m2/s]は温
度伝導率、Θ[℃]は冷却水温度、fi(r)[℃]
は第iサイクルにおける初期条件、T[s]は射
出周期である。
度伝導率、Θ[℃]は冷却水温度、fi(r)[℃]
は第iサイクルにおける初期条件、T[s]は射
出周期である。
第(2)式〜第(5)式の偏微分方程式を各サイクル毎
に解析的に解くと、時刻tiにおける温度θは第6
式(川下研介:熱伝導論、p334、河出書房1941)
のようになる。
に解析的に解くと、時刻tiにおける温度θは第6
式(川下研介:熱伝導論、p334、河出書房1941)
のようになる。
なお、ここで、fi(r)を、第i−1サイクル
における最終状態θt-i=Tと第(7)式〜第(10)式を用い
て定義する。
における最終状態θt-i=Tと第(7)式〜第(10)式を用い
て定義する。
fi(r)=θti-1=T、0<r<r0−Δr ……(7)
fi(r)=TR、r0−Δr≦r≦r0 ……(8)
fi(r)=θti-1=T、r0<r≦a ……(9)
θt0=T=Θ ……(10)
但し、TR[℃]は溶融樹脂温度である。
更に、fi(r)について、第(11)式〜第(13)
式のように補間を行う。
式のように補間を行う。
0=S0<S1<S2…SN-1<SN ……(11)
fi(r)=fi(S1)、0<r<S1……(12)
fi(r)=(fi(Sj)−fi(Sj+1))/(Sj−Sj+1)・
r +(Sj・fi(Sj+1)−Sj+1・fi(Sj))/(Sj−Sj+1
)、Sj<r<Sj+1……(13) これを用いて、第(7)式の第2項の積分を解析的
に解く。ここで、その計算例として、第10サイク
ルの解を第4図に示す。
r +(Sj・fi(Sj+1)−Sj+1・fi(Sj))/(Sj−Sj+1
)、Sj<r<Sj+1……(13) これを用いて、第(7)式の第2項の積分を解析的
に解く。ここで、その計算例として、第10サイク
ルの解を第4図に示す。
次に、第(6)式の解θに関して、下記の第(14)
式により、各サイクル毎の時間平均温度θi(av)[℃]
が求められる。
式により、各サイクル毎の時間平均温度θi(av)[℃]
が求められる。
この計算例を第5図に示す。
なお、上記第(6)式と第(14)式における無限級
数は、実用上、有限項数で打切ることができる。
又、実測の時間平均温度と、第(14)式の計算値
との適合度は、κとΔrの調整によつて向上させ
ることができる。
数は、実用上、有限項数で打切ることができる。
又、実測の時間平均温度と、第(14)式の計算値
との適合度は、κとΔrの調整によつて向上させ
ることができる。
次に、状態空間表現を用いた演算式(ダイナミ
ツクシステムのデイジタル制御;G.F.フランクリ
ン、J.D.パウエル著、羽根田博正訳、森北出版、
(1985)、pp128〜133)を説明する。
ツクシステムのデイジタル制御;G.F.フランクリ
ン、J.D.パウエル著、羽根田博正訳、森北出版、
(1985)、pp128〜133)を説明する。
先ず、本実施例における状態空間表現を用いた
演算式は、先の第(6)式を展開した第(14)式を、
さらに、無限次元から有限次元に変換、即ち、ア
ナログからデジタル系に変換するものである。こ
れを、下記の第(15)式に示す。
演算式は、先の第(6)式を展開した第(14)式を、
さらに、無限次元から有限次元に変換、即ち、ア
ナログからデジタル系に変換するものである。こ
れを、下記の第(15)式に示す。
X(i+1)=AX(i)+bΘ(i)+eTR
Y(i)av.=CX(i)+dΘ(i)+fTR……(15)
ここで、X(i)、X(i+1)は共に推定値であり、
夫々、第i回目及び第i+1回目の射出成形サイ
クルにおける射出直前の金型内の温度分布を表現
する状態ベクトル、Θ(i)は第i回目の射出成形サ
イクルにおける冷却水温度、TRは溶融樹脂の温
度、Y(i)av.は第i回目の射出成形サイクルにおけ
る金型の時間平均温度の推定値である。即ち、第
(15)式とは、Y(i)av.、X(i+1)、X(i)、Θ(i)、TRに関
する状態空間表現であり、換言すれば、溶融樹脂
温度の検出値と金型温度の検出値と金型内の熱伝
導とに関する簡単な演算式に基づいて、各射出成
形サイクル毎の金型の時間平均温度を与えるもの
である。
夫々、第i回目及び第i+1回目の射出成形サイ
クルにおける射出直前の金型内の温度分布を表現
する状態ベクトル、Θ(i)は第i回目の射出成形サ
イクルにおける冷却水温度、TRは溶融樹脂の温
度、Y(i)av.は第i回目の射出成形サイクルにおけ
る金型の時間平均温度の推定値である。即ち、第
(15)式とは、Y(i)av.、X(i+1)、X(i)、Θ(i)、TRに関
する状態空間表現であり、換言すれば、溶融樹脂
温度の検出値と金型温度の検出値と金型内の熱伝
導とに関する簡単な演算式に基づいて、各射出成
形サイクル毎の金型の時間平均温度を与えるもの
である。
−第2の実施例−
第2の実施例を第6図に示す。但し、第1図と
同一の参照符号により示されるものは、同様の機
能を有し、その説明を省略する。
同一の参照符号により示されるものは、同様の機
能を有し、その説明を省略する。
本実施例の金型温度制御装置14は、金型の時
間平均温度を演算する金型温度推定部(図示しな
い)と、伝送線16からの金型温度目標値を受
け、冷却水温調整装置8への指令値を演算する指
令値演算部(図示しない)とからなる演算部24
と、さらに、演算部24の演算内容を補正する補
正部25とを有している。なお、後述するよう
に、演算部24と補正部25とは、適応観測器よ
り実現されるものである。
間平均温度を演算する金型温度推定部(図示しな
い)と、伝送線16からの金型温度目標値を受
け、冷却水温調整装置8への指令値を演算する指
令値演算部(図示しない)とからなる演算部24
と、さらに、演算部24の演算内容を補正する補
正部25とを有している。なお、後述するよう
に、演算部24と補正部25とは、適応観測器よ
り実現されるものである。
演算部24は、溶融樹脂の温度を検出する溶融
樹脂温度センサ20より検出された溶融樹脂温度
TRと冷却水の設定温度Θとから、未来の金型温
度である各射出成形サイクル毎の金型の時間平均
温度θi(av)を演算して推定し、係る時間平均温度
θi(av)に基づいて、所定の金型温度を実現しうる冷
却水温度Θ*を求め、この冷却水温度Θ*を指令値
Θ*として、冷却水温調整装置8に出力する。冷
却水温調整装置8は冷却水温度が指令値Θ*に従
つた温度になるように調整を行う。
樹脂温度センサ20より検出された溶融樹脂温度
TRと冷却水の設定温度Θとから、未来の金型温
度である各射出成形サイクル毎の金型の時間平均
温度θi(av)を演算して推定し、係る時間平均温度
θi(av)に基づいて、所定の金型温度を実現しうる冷
却水温度Θ*を求め、この冷却水温度Θ*を指令値
Θ*として、冷却水温調整装置8に出力する。冷
却水温調整装置8は冷却水温度が指令値Θ*に従
つた温度になるように調整を行う。
ここで、補正部25は、各射出成形サイクル終
了後、金型温度センサ11により検出された金型
温度に基づく時間平均温度の実測値y(i)av.と演算
された時間平均温度Y(i)av.とを入力して、演算部
24の演算内容におけるパラメータを、実測値
y(i)av.に対応するように補正する。さらに、演算
部24は、パラメータを補正される度に、所定の
金型温度を実現しうる冷却水温度Θ*を再計算す
る。
了後、金型温度センサ11により検出された金型
温度に基づく時間平均温度の実測値y(i)av.と演算
された時間平均温度Y(i)av.とを入力して、演算部
24の演算内容におけるパラメータを、実測値
y(i)av.に対応するように補正する。さらに、演算
部24は、パラメータを補正される度に、所定の
金型温度を実現しうる冷却水温度Θ*を再計算す
る。
なお、樹脂温度TRの変動が小さい場合には、
樹脂温度TRも一定値として扱い、溶融樹脂温度
センサ20を省略することができる。
樹脂温度TRも一定値として扱い、溶融樹脂温度
センサ20を省略することができる。
次に、補正部25によるパラメータの補正演算
内容を具体的に説明する。
内容を具体的に説明する。
まず、金型温度推定部における金型の時間平均
温度Y(i)av.は、第1の実施例に記載したように、
下記の状態空間表現を用いた第(16)式で表され
る。
温度Y(i)av.は、第1の実施例に記載したように、
下記の状態空間表現を用いた第(16)式で表され
る。
X(i+t)=A(k)X(i)+b(k)Θ(i)+e(k)TR
Y(i)av.=C(k)X(i)+d(k)Θ(i)+f(k)TR ……(16)
第(15)式と同様に、X(i)、X(i+1)は共に推定値
であり、夫々、第i回目の出成形サイクルにおけ
る射出直前の金型内の温度分布を表現する状態ベ
クトル、Θ(i)は第i回目の射出成形サイクルにお
ける冷却水温度、TRは溶融樹脂の温度、Y(i)av.は
第i回目の射出成形サイクルにおける金型の時間
平均温度の推定値である。また、A(k)、b(k)、C
(k)、d(k)、e(k)、f(k)は、kをパラメータとする
行列である。
であり、夫々、第i回目の出成形サイクルにおけ
る射出直前の金型内の温度分布を表現する状態ベ
クトル、Θ(i)は第i回目の射出成形サイクルにお
ける冷却水温度、TRは溶融樹脂の温度、Y(i)av.は
第i回目の射出成形サイクルにおける金型の時間
平均温度の推定値である。また、A(k)、b(k)、C
(k)、d(k)、e(k)、f(k)は、kをパラメータとする
行列である。
一方、補正部25では、まず、第i回目の射出
成形サイクル終了後、金型温度センサ11からの
金型温度の実測値から、第i回目の射出成形サイ
クルにおける金型の時間平均温度の実測値y(i)av.
を求める。次に、実際に検出された時間平均温度
y(i)av.と演算部24より演算された時間平均温度
Y(i)avとの差から、パラメータkの補正分Δkを下
記の第(17)式に基づいて計算する。
成形サイクル終了後、金型温度センサ11からの
金型温度の実測値から、第i回目の射出成形サイ
クルにおける金型の時間平均温度の実測値y(i)av.
を求める。次に、実際に検出された時間平均温度
y(i)av.と演算部24より演算された時間平均温度
Y(i)avとの差から、パラメータkの補正分Δkを下
記の第(17)式に基づいて計算する。
Δk=−k・(Y(i)av.−y(i)av./(Xm(i+1)−Y(i)
av.)……(17) 但し、Xm(i+1)は、X(i+1)なるベクトルの第m行
目の要素で、金型温度センサ11が金型1の温度
を検出する任意の位置の時間平均温度の推定値で
ある。
av.)……(17) 但し、Xm(i+1)は、X(i+1)なるベクトルの第m行
目の要素で、金型温度センサ11が金型1の温度
を検出する任意の位置の時間平均温度の推定値で
ある。
ここで、第(17)式は、金型の時間平均温度
θi(av)を求める第(14)式より解析的に求められ
る。即ち、第i回目の射出成形サイクルにおい
て、パラメータkのΔkは、 Δk=−k・(Y(i)av.−y(i)av.)/(∂Y(i)av./
∂k)……(18) として求められる。このとき、第(14)式によれ
ば、∂Y(i)av./∂kが、解析的に求められることか
ら、それを第(18)式に代入して、第(17)式が
得られる。
θi(av)を求める第(14)式より解析的に求められ
る。即ち、第i回目の射出成形サイクルにおい
て、パラメータkのΔkは、 Δk=−k・(Y(i)av.−y(i)av.)/(∂Y(i)av./
∂k)……(18) として求められる。このとき、第(14)式によれ
ば、∂Y(i)av./∂kが、解析的に求められることか
ら、それを第(18)式に代入して、第(17)式が
得られる。
また、第(17)式の修正則では、補正部15の
補正動作の感度が高すぎる場合に、0<α<1な
る適当な数αを用いて、 Δk=−αk・(Y(i)av.−y(i)av.)/(Xm(i+1)−Y
(i)av.)……(19) としても良い。
補正動作の感度が高すぎる場合に、0<α<1な
る適当な数αを用いて、 Δk=−αk・(Y(i)av.−y(i)av.)/(Xm(i+1)−Y
(i)av.)……(19) としても良い。
これにより、第(17)式により得られたΔkを
用いて、補正部25は、まず、演算部24の演算
内容(第(17)式)におけるパラメータkを、k
+Δkに補正する。同時に、演算部24では、パ
ラメータkが更新される度に、所定の金型温度の
目標値θrを実現しうる冷却水温度Θ*(指令値)が
再計算され、冷却水温調整装置8に出力される。
用いて、補正部25は、まず、演算部24の演算
内容(第(17)式)におけるパラメータkを、k
+Δkに補正する。同時に、演算部24では、パ
ラメータkが更新される度に、所定の金型温度の
目標値θrを実現しうる冷却水温度Θ*(指令値)が
再計算され、冷却水温調整装置8に出力される。
係る指令値Θ*は、下記の第(20)式に基づい
て計算されている。
て計算されている。
X*=A(k)X*+b(k)Θ*+e(k)TR
Qr=C(k)X*+d(k)Θ*+e(k)TR……(20)
但し、X*はX(i+1)と同じサイズのベクトルであ
る。
る。
このように、補正部25で演算部24のパラメ
ータkを補正する際に、未知パラメータ(k+Δ
+k)を同定しながら状態変数(X(i+1))を推定
する機構を適応観測器(適応制御;市川邦彦ほ
か、昭晃堂、(1984)pp.54)と定義する。
ータkを補正する際に、未知パラメータ(k+Δ
+k)を同定しながら状態変数(X(i+1))を推定
する機構を適応観測器(適応制御;市川邦彦ほ
か、昭晃堂、(1984)pp.54)と定義する。
−第3の実施例−
第3の実施例を、第7図及び第8図に示す。但
し、第1図と同一の参照符号により示されるもの
は、同様の機能を有し、その説明を省略する。
し、第1図と同一の参照符号により示されるもの
は、同様の機能を有し、その説明を省略する。
本実施例の金型温度制御装置14は、溶融樹脂
温度センサ20と、金型温度センサ11と、適応
観測器からなる推定部34と、推定した金型内の
温度分布に基づいてフイードバツク量を計算する
フイードバツク量計算部35とを有している。ま
た、金型温度平均値計算器18が、推定部34に
内蔵されており、金型温度センサ11からの金型
温度の実測値から、射出成形サイクル終了後の金
型の時間平均温度の実測値y(i)av.を算出している。
温度センサ20と、金型温度センサ11と、適応
観測器からなる推定部34と、推定した金型内の
温度分布に基づいてフイードバツク量を計算する
フイードバツク量計算部35とを有している。ま
た、金型温度平均値計算器18が、推定部34に
内蔵されており、金型温度センサ11からの金型
温度の実測値から、射出成形サイクル終了後の金
型の時間平均温度の実測値y(i)av.を算出している。
まず、推定部34では、第1の実施例と同様
に、第i回目の射出成形サイクルにおける射出直
前の金型内の温度分布X(i)、第i回目の射出成形
サイクル中における冷却水温度Θ、溶融樹脂温度
TRから、第(15)式に従い、第i回目の金型の
時間平均温度Y(i)av.と、第i+1回目の射出直前
の金型内の温度分布X(i+1)とを算出する。
に、第i回目の射出成形サイクルにおける射出直
前の金型内の温度分布X(i)、第i回目の射出成形
サイクル中における冷却水温度Θ、溶融樹脂温度
TRから、第(15)式に従い、第i回目の金型の
時間平均温度Y(i)av.と、第i+1回目の射出直前
の金型内の温度分布X(i+1)とを算出する。
次に、第i回目の射出成形サイクル終了後、金
型温度平均値計算器18により、第i回目の金型
の時間平均温度の実測値y(i)av.が算出される。
型温度平均値計算器18により、第i回目の金型
の時間平均温度の実測値y(i)av.が算出される。
このとき、推定部34は、上記第(15)式より
算出された第i回目の金型の時間平均温度Y(i)av.
と、金型温度平均値計算器18より得られた金型
の時間平均温度の実測値y(i)av.との偏差に、Lを
乗じ、第i+1回目の射出直前の金型内の温度分
布X(i+1)を、実測値y(i)av.にY(i)av.が一致するように
補正する。推定部34からの金型内の温度分布
X(i+1)は、伝送線17を介して、フイードバツク
量計算部35に出力される。
算出された第i回目の金型の時間平均温度Y(i)av.
と、金型温度平均値計算器18より得られた金型
の時間平均温度の実測値y(i)av.との偏差に、Lを
乗じ、第i+1回目の射出直前の金型内の温度分
布X(i+1)を、実測値y(i)av.にY(i)av.が一致するように
補正する。推定部34からの金型内の温度分布
X(i+1)は、伝送線17を介して、フイードバツク
量計算部35に出力される。
フイードバツク量計算部35は、Lを乗じるこ
とにより充分精度良く推定された金型内の温度分
布X(i+1)に基づいて、第i回目の金型内の温度分
布X(i)に、所定の金型の目標温度θrを実現するよ
うに、Kを乗じ、フイードバツク量を計算する。
得られたフイードバツク量は、伝送線12を介し
て加算器3に帰還し、所定の金型目標温度θrと加
算されて、冷却水温調整装置8に出力される。但
し、K、Lは、共に列ベクトルである。
とにより充分精度良く推定された金型内の温度分
布X(i+1)に基づいて、第i回目の金型内の温度分
布X(i)に、所定の金型の目標温度θrを実現するよ
うに、Kを乗じ、フイードバツク量を計算する。
得られたフイードバツク量は、伝送線12を介し
て加算器3に帰還し、所定の金型目標温度θrと加
算されて、冷却水温調整装置8に出力される。但
し、K、Lは、共に列ベクトルである。
なお、推定部34に相当する適応観測器とフイ
ードバツク量計算機35とを有する場合の制御系
の設計方法には、「ダイナミツクシステムのデイ
ジタル制御;G.F.フランクリン、J.D.バウエル
著、羽根田博正訳、森北出版、(1985)、pp139)」
を用いても良い。
ードバツク量計算機35とを有する場合の制御系
の設計方法には、「ダイナミツクシステムのデイ
ジタル制御;G.F.フランクリン、J.D.バウエル
著、羽根田博正訳、森北出版、(1985)、pp139)」
を用いても良い。
また、第1、第2及び第3の実施例において、
冷却水温度は、実測値を用いてもよく、また、設
定値通りに調整されていると仮定して、その設定
値を用いてもよい。同様に、溶融樹脂温度も、実
測値を用いてもよく、また、設定値通りに調整さ
れていると仮定して、その設定値を用いてもよ
い。
冷却水温度は、実測値を用いてもよく、また、設
定値通りに調整されていると仮定して、その設定
値を用いてもよい。同様に、溶融樹脂温度も、実
測値を用いてもよく、また、設定値通りに調整さ
れていると仮定して、その設定値を用いてもよ
い。
[発明の効果]
以上の説明のとおり、本発明の射出成形機の金
型温度推定装置によれば、連続射出成形作業中に
おいて、金型温度の実測値から射出成形サイクル
毎の金型の時間平均温度を推定することから、金
型の温度変動を、外乱として扱うことなく補償す
ることができ、応答速度の遅い熱媒体に適した制
御を行うことができる。
型温度推定装置によれば、連続射出成形作業中に
おいて、金型温度の実測値から射出成形サイクル
毎の金型の時間平均温度を推定することから、金
型の温度変動を、外乱として扱うことなく補償す
ることができ、応答速度の遅い熱媒体に適した制
御を行うことができる。
また、金型の時間平均温度を用いることから、
状態空間表現を以て、簡単な式で、精度の良い推
定を行うことができる。
状態空間表現を以て、簡単な式で、精度の良い推
定を行うことができる。
第1図は本発明の第1の実施例の金型温度制御
装置を備えた射出成形機のブロツク図、第2図は
金型を簡略化した透視斜視図、第3図は固定金型
を球に近似させた場合を表すモデル図、第4図は
第10サイクルにおける金型内の温度分布の変化を
示す図、第5図は第(14)式による第1〜第6射
出成形サイクルの金型の時間平均温度θiの計算例
を表す図、第6図は本発明の第2の実施例の金型
温度制御装置を備えた射出成形機のブロツク図、
第7図は本発明の第3の実施例の金型温度制御装
置のブロツク図、第8図は本発明の第3の実施例
の金型温度制御装置のブロツク図である。 1……金型、2……射出シリンダ、3……加算
器、7……冷却水循環ポンプ、8……冷却水温調
整装置、10……直列補償器、11……金型温度
センサ、13……フイードバツク補償器、14…
…金型温度制御装置、16……金型温度目標値用
伝送線、18……金型温度平均値計算器、20…
…溶融樹脂温度センサ、24……演算部、25…
…補正部、34……推定部、35……フイードバ
ツク量計算部。
装置を備えた射出成形機のブロツク図、第2図は
金型を簡略化した透視斜視図、第3図は固定金型
を球に近似させた場合を表すモデル図、第4図は
第10サイクルにおける金型内の温度分布の変化を
示す図、第5図は第(14)式による第1〜第6射
出成形サイクルの金型の時間平均温度θiの計算例
を表す図、第6図は本発明の第2の実施例の金型
温度制御装置を備えた射出成形機のブロツク図、
第7図は本発明の第3の実施例の金型温度制御装
置のブロツク図、第8図は本発明の第3の実施例
の金型温度制御装置のブロツク図である。 1……金型、2……射出シリンダ、3……加算
器、7……冷却水循環ポンプ、8……冷却水温調
整装置、10……直列補償器、11……金型温度
センサ、13……フイードバツク補償器、14…
…金型温度制御装置、16……金型温度目標値用
伝送線、18……金型温度平均値計算器、20…
…溶融樹脂温度センサ、24……演算部、25…
…補正部、34……推定部、35……フイードバ
ツク量計算部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 射出成形機の金型温度を、次回の射出成形サ
イクルに適した金型温度に設定するための射出成
形機の金型温度推定装置において、射出成形機の
金型温度と溶融樹脂温度との少なくともどちらか
一方の実測値を検出する温度検出手段と、前記実
測値から、予め定められた演算式に基づいて、射
出成形サイクル毎の金型の時間平均温度を演算す
る時間平均温度演算手段とを有することを特徴と
する射出成形機の金型温度推定装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の射出成形機の金
型温度推定装置において、前記演算式は、射出成
形サイクル時間をサンプル周期とする離散時間系
における状態空間表現を用いることを特徴とする
射出成形機の金型温度推定装置。 3 射出成形機の金型の温度を調整するために該
金型に熱的に接触する熱媒体の温度を制御する熱
媒体温度制御手段を有する金型温度制御装置にお
いて、金型温度推定装置と指令演算手段とを備
え、該金型温度推定装置は、前記射出成形機の金
型温度と溶融樹脂温度との少なくともどちらか一
方の実測値を検出する温度検出手段と、前記実測
値から予め定められた演算式に基づいて射出成形
サイクル毎の金型の時間平均温度を演算する時間
平均温度演算手段とを有し、前記指令値演算手段
は、該時間平均温度と所定の金型温度目標値とか
ら、次回の成形サイクルにおける金型の温度が前
記金型温度の目標値となるように前記熱媒体温度
制御手段への指令値を演算することを特徴とする
金型温度制御装置。 4 特許請求の範囲第3項記載の金型温度制御装
置において、前記演算式は、射出成形サイクル時
間をサンプル周期とする離散時間系における状態
空間表現を用いることを特徴とする金型温度制御
装置。 5 特許請求の範囲第4項記載の金型温度制御装
置において、前記時間平均温度演算手段及び指令
値演算手段は、適応観測器を以て実現されること
を特徴とする金型温度制御装置。 6 特許請求の範囲第5項記載の金型温度制御装
置において、前記適応観測器は、射出成形サイク
ル終了後に、前記実測値から予め定められた演算
式に基づいて演算された射出成形サイクル毎の金
型の時間平均温度と当該射出成形サイクルにおい
て実測した金型時間平均温度とを比較して、前記
演算式のパラメータを、前記実測した金型時間平
均温度に対応するように補正することを特徴とす
る金型温度制御装置。 7 特許請求の範囲第5項記載の金型温度制御装
置において、前記適応観測器は、射出成形サイク
ル終了後に、前記演算された金型時間平均温度と
当該射出成形サイクルにおいて実測した金型時間
平均温度との偏差に基づいて、前記熱媒体温度制
御手段に与えられる指令値のためのフイードバツ
ク量を、前記指令値が前記所定の金型温度の目標
値を実現するように制御することを特徴とする金
型温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25628887A JPH0199826A (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 射出成形機の金型温度推定装置と金型温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25628887A JPH0199826A (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 射出成形機の金型温度推定装置と金型温度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0199826A JPH0199826A (ja) | 1989-04-18 |
| JPH04816B2 true JPH04816B2 (ja) | 1992-01-08 |
Family
ID=17290571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25628887A Granted JPH0199826A (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 射出成形機の金型温度推定装置と金型温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0199826A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5917340B2 (ja) * | 2012-08-29 | 2016-05-11 | 住友重機械工業株式会社 | 射出成形機 |
-
1987
- 1987-10-13 JP JP25628887A patent/JPH0199826A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0199826A (ja) | 1989-04-18 |
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