JPH04817B2 - - Google Patents
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- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Control Of Temperature (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
型温度の制御に用いられる金型温度制御装置に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a mold temperature control device used for controlling mold temperature during continuous injection molding operations of an injection molding machine.
一般に、射出成形機を用いる場合において、そ
の連続射出成形作業中に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。
In general, when using an injection molding machine, it is necessary to control the temperature of the mold with high accuracy in order to continuously produce stable and high quality products during continuous injection molding operations.
ところで、射出成形機は成形用金型のキヤビテ
イ内に成型材料である溶融樹脂を充填することに
より成形品を生成している。 Incidentally, an injection molding machine produces a molded product by filling a cavity of a molding die with molten resin as a molding material.
このとき、射出装置に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。 At this time, the temperature T R [℃] of the molten resin injected by the injection device is generally the temperature θ of the molding die.
higher than [℃]. Therefore, the temperature of the molding die increases and fluctuates each time the molten resin is injected.
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。 However, in the past, in order to suppress such fluctuations in mold temperature, operators had to adjust the supply device for heat medium such as cooling water to adjust the temperature of the mold through trial and error until the mold stabilized at a predetermined target temperature. was being manipulated.
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。
As described above, the conventional technology relies on trial and error by the operator without estimating fluctuations in mold temperature, resulting in a low product yield.
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。 Furthermore, it is difficult to accurately control the temperature of the mold with general automatic control that treats such fluctuations in mold temperature simply as a disturbance.
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。 In addition, in reality, the temperature of the mold is adjusted using cooling water, etc., which has a very slow response speed, as a heat medium. On the contrary, there was a problem in that the control resulted in unstable control.
そこで、本発明の技術的課題は、上記欠点に鑑
み、金型温度の変動を予測して逐次これを補償
し、応答速度の遅い熱媒体の迅速かつ精密な制御
に適した射出成形機の金型温度制御装置を提供す
ることである。 Therefore, in view of the above-mentioned drawbacks, the technical problem of the present invention is to predict mold temperature fluctuations and compensate for them sequentially, and to create an injection molding machine suitable for quick and precise control of a heat medium with a slow response speed. An object of the present invention is to provide a mold temperature control device.
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、射出成形サイクル毎に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、前
記射出成形機の金型に注入される溶融樹脂の温度
を第一の検出値として検出する第一の温度検出手
段と前記第一の検出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
温度を演算し、該演算された時間平均温度と所定
の金型温度目標値とから、次回の射出成形サイク
ルにおける金型の温度が金型温度目標値となるよ
うに、前記熱媒体温度制御手段への指令値を演算
する金型温度推定手段と、各射出成形サイクル終
了後に当該射出成形サイクルにおける前記金型の
温度を第二の検出値として検出する第二の温度検
出手段と、前記第二の検出値に基づく時間平均温
度の実測値と前記演算された時間平均温度とから
前記時間平均温度の実測値に対応するように前記
演算式のパラメータを補正パラメータとして補正
する補正手段と、該補正手段により逐次補正され
た補正パラメータに基づいて、前記補正される演
算式のパラメータの将来値を予測すると共に、該
将来値を前記補正手段における補正パラメータと
する補正動作手段とを有することを特徴とする補
正動作予測金型温度制御装置が得られる。
According to the present invention, a mold having a heat medium temperature control means for controlling the temperature of a heat medium in thermal contact with the mold for each injection molding cycle in order to adjust the temperature of the mold of an injection molding machine. In the temperature control device, a first temperature detection means detects the temperature of the molten resin injected into the mold of the injection molding machine as a first detected value, and a predetermined calculation formula is calculated from the first detected value. Based on the calculated time average temperature and a predetermined mold temperature target value, the mold temperature in the next injection molding cycle is calculated as the mold temperature target value. a mold temperature estimating means for calculating a command value to the heat medium temperature control means so that the temperature becomes the same; and after each injection molding cycle, the temperature of the mold in the injection molding cycle is detected as a second detected value. a second temperature detection means for determining the parameters of the calculation formula so as to correspond to the actual measurement value of the time average temperature from the actual measurement value of the time average temperature based on the second detected value and the calculated time average temperature; a correction means for correcting as a correction parameter; and a correction means for predicting the future value of the parameter of the arithmetic expression to be corrected based on the correction parameter successively corrected by the correction means, and using the future value as a correction parameter in the correction means. A correction operation predictive mold temperature control device is obtained, which is characterized by having a correction operation means.
以下、本発明の実施例に係る補正動作予測金型
温度制御装置を図面を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a correction operation prediction mold temperature control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
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。 As shown in FIG. 1, 1 is a mold, which is composed of a fixed mold and a movable mold. Molten resin is injected from an injection cylinder 2 into a mold 1, and a molded product is formed according to a predetermined injection molding cycle.
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
度制御装置からの冷却水温値例値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。 At this time, the mold temperature fluctuates due to the heat from the high temperature molten resin. Therefore, the cooling water temperature adjustment device 8, which is a heat medium temperature control means, drives the cooling water circulation pump 7 in accordance with the example cooling water temperature value Θ * from the mold temperature control device, which will be described later, to control the mold temperature in the next molding cycle. 1 becomes a predetermined mold temperature target value θ r .
金型温度制御装置は、金型1の時間平均温度を
演算する第1の演算部(図示せず)と、伝送線1
6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第二の演算部(図示せ
ず)とからなる金型温度推定装置14と、該金型
温度推定装置14の演算内容を補正する補正装置
15と、さらに、補正装置15において補正され
た過去から現在までの補正の傾向に基づいて将来
の補正値を予測してこれを該補正装置15に導く
補正動作予測装置17とを有している。 The mold temperature control device includes a first calculation section (not shown) that calculates the time average temperature of the mold 1, and a transmission line 1.
a mold temperature estimating device 14 comprising a second calculation unit (not shown) that receives the mold temperature target value from 6 and calculates a command value to the cooling water temperature adjustment device 8; a correction device 15 for correcting the calculation contents of step 14; and a correction operation for predicting future correction values based on the correction trends corrected in the correction device 15 from the past to the present and guiding the future correction values to the correction device 15. It has a prediction device 17.
尚、後述するように、金型温度推定装置14と
補正装置15とは、適応観測器より実現されるも
のである。 Note that, as described later, the mold temperature estimation device 14 and the correction device 15 are realized by adaptive observation devices.
具体的に説明すると、まず金型温度推定装置1
4は、溶融樹脂の温度を検出する第一の検出手段
たる溶融樹脂温度センサ10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。 To explain specifically, first, mold temperature estimation device 1
4 is the future mold temperature for each injection molding based on the molten resin temperature T R detected by the molten resin temperature sensor 10, which is the first detection means for detecting the temperature of the molten resin, and the set temperature Θ of the cooling water. Calculate and estimate the time average temperature θ i (av) of the mold for each cycle, and find the cooling water temperature Θ * that can realize a predetermined mold temperature based on the time average temperature θ i (av). , this cooling water temperature Θ * is output to the cooling water temperature adjusting device 8 as a command value Θ * . The cooling water temperature adjustment device 8 adjusts the cooling water temperature so that it follows the command value Θ * .
ここで、金型は時間平均温度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。 Here, the mold is uniquely developed using the calculation formula (Tanimura, Akashi; 30th Automatic Control Association Conference, preprint manuscript) that leads to the time-average temperature θ i (av) and the calculation formula as a model. The arithmetic expressions based on the state space representation in a discrete time system with the injection molding cycle time as the sampling period will be explained below.
まず、金型の熱特性のモデルと金型温度の計算
球内の非定常熱電動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。 First, when modeling the thermal characteristics of the mold and approximating the mold temperature to the unsteady thermoelectricity within the calculation sphere, the following assumptions are made using FIG.
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。 Fixed and movable molds 110 and 112 and fixed and movable platens 114 and 116
A heating device (not shown) is installed near the joint surface with the fixed mold and the movable mold 11 on the joint surface.
In order to compensate for heat dissipation from 0 and 112, this joint surface is treated as a heat insulating surface.
溶融樹脂(図示しない)から固定金型及び可
動金型110及び112への伝熱は、樹脂射出
開始時にだけなされ、成形用空隙の近傍に溶融
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。 Heat transfer from the molten resin (not shown) to the fixed mold and movable molds 110 and 112 occurs only at the start of resin injection, so that the temperature plane of the molten resin has a uniform thickness in the vicinity of the molding cavity. , is assumed to be formed instantaneously on the parting surface of the mold.
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。 The fixed mold and the movable mold 110 and 112 are
Assuming a symmetrical temperature distribution regarding the dividing surface, the dividing surface is treated as an adiabatic surface.
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。 Heat radiation from the fixed mold and movable molds 110 and 112 to the surrounding outside air is ignored.
分割面と平行な冷却水温度の平面を仮定す
る。 Assume a plane of cooling water temperature parallel to the dividing plane.
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近傍における冷却水
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。 Based on the above main assumptions, as shown in FIG. 2, the areas of the isothermal surface of the molten resin temperature on the heat insulation surface 150 and the isothermal surface of the cooling water temperature near the in-mold cooling water pipe 132 are calculated as follows: A 0 and A 1 [m 2 ], and the distance between the two surfaces is r 1 [m].
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、r0
〔m〕は仮想的な量、温度分布は半径方向のみと
して扱う。 Next, as shown in FIG. 3, when the fixed mold 110 is approximated to a sphere, the molding surface 130 of the fixed mold 110
The heat conduction between and the in-mold cooling water pipe 132 is treated as unsteady heat conduction, and the temperature distribution is expressed as A 0 , A 1 ,
Using r 1 , it is defined as in the first equation. Furthermore, r 0
[m] is a virtual quantity, and the temperature distribution is treated only in the radial direction.
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。r 0 = r 1 (A 0 + √ 0・1 ) / (A 1 − A 0 ), A 1 > A 0
...(1) Next, the unsteady heat conduction equation of equation (1) is expressed by partial differential equations of equations (2) to (5).
∂(rθ)/∂t1=k∂2(rθ)/∂r2 ……(2)
θt1=0=f1(r) ……(3)
θr=a=Θ、a=r0+r1 ……(4)
0≦t1≦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、f1(r)〔℃〕
は第iサイクルにおける初期条件、T〔s〕は射
出周期、ΔV〔m〕は溶融樹脂温度の平面の厚み
である。∂(rθ)/∂t 1 =k∂ 2 (rθ)/∂r 2 ...(2) θ t1=0 =f 1 (r) ...(3) θ r=a =Θ, a=r 0 +r 1 ...(4) 0≦t 1 ≦T ...(5) However, θ [℃] is the temperature of the mold, k [m 2 /s] is the temperature conductivity, and Θ [℃] is the cooling water temperature. , f 1 (r) [℃]
is the initial condition in the i-th cycle, T [s] is the injection period, and ΔV [m] is the thickness of the plane of the molten resin temperature.
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t1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。 When the partial differential equations of equations (2) to (5) are solved analytically for each cycle, the temperature θ at time t 1 is the 6th
Formula (Kensuke Kawashita: Thermal Conduction Theory, p334, Kawade Shobo 1941)
become that way.
なお、ここで、f1(r)を、第i−1サイクル
における最終状態θt-1=Tと第(7)式〜第(10)式を用い
て定義する。 Note that f 1 (r) is defined here using the final state θ t-1=T in the i-1th cycle and equations (7) to (10).
f1(r)=θt1-1=T、0<r<r0−Δr ……(7) f1(r)=TR、r0−Δr≦r≦r0 ……(8) f1(r)=θt1-1=T、r0<r≦a ……(9) θtp=T=Θ ……(10) 但し、TR〔℃〕は溶融樹脂温度である。f 1 (r)=θ t1-1=T , 0<r<r 0 −Δr ……(7) f 1 (r)=T R , r 0 −Δr≦r≦r 0 ……(8) f 1 (r)= θt1-1=T , r0 <r≦a...(9) θtp=T =Θ...(10) However, T R [°C] is the temperature of the molten resin.
更に、f1(r)について、第(11)式〜第(13)
式のように補間を行う。 Furthermore, regarding f 1 (r), equations (11) to (13)
Perform interpolation as in Eq.
0=S0<S1<S2…SN-1<SN ……(11)
f1(r)=f1(S1)、0<r<S1 ……(12)
f1(r)=(f1(SJ)−f1(SJ+1))/(SJ−SJ+1)・
r+(SJ・f1(SJ+1)
−SJ+1・f1(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。0=S 0 <S 1 <S 2 ...S N-1 <S N ...(11) f 1 (r)=f 1 (S 1 ), 0<r<S 1 ...(12) f 1 ( r)=( f1 ( SJ ) −f1 ( SJ+1 ))/( SJ − SJ+1 )・
r+(S J・f 1 (S J+1 ) −S J+1・f 1 (S J ))/(S J −S J+1 ), S J < r < S J+1 …
...(13) Using this, solve the integral of the second term of equation (7) analytically. Here, as an example of the calculation, the solution for the 10th cycle is shown in FIG.
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θ1(av)〔℃〕
が求められる。 Next, regarding the solution θ of equation (6), the time average temperature for each cycle θ 1(av) [°C] is determined by equation (14) below.
is required.
この計算例を第5図に示す。 An example of this calculation is shown in FIG.
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、kΔrの調整によつて向上させるこ
とができる。 Note that the infinite series in Equations (6) and (14) above can be truncated at a finite number of terms in practice.
Furthermore, the degree of compatibility between the actually measured time-average temperature and the calculated value of equation (14) can be improved by adjusting kΔr.
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。 Next, we will introduce arithmetic expressions using state space representations (Digital control of dynamic systems; GF Franklin, JD Powell, translated by Hiromasa Haneda, Morikita Publishing,
(1985), pp128-133).
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するものであ
る。これを、下記の第(15)式に示す。 First, the arithmetic expression using the state space expression in this example is Equation (14), which is an expansion of Equation (6) above, and
Furthermore, it converts from infinite dimension to finite dimension. This is shown in equation (15) below.
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+t)、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。X (i+1) =AX (i) +bΘ (i) +eT R Y (i)av =CX (i) +dΘ (i) +fT R ...(15) Here, X (i) , X (i+ 1) are both estimated values,
Θ (i) is the cooling water temperature in the i-th injection molding cycle, and T R is the melting water temperature. The temperature of the resin, Y (i)av , is the estimated value of the time-average temperature of the mold in the i-th injection molding cycle. That is, equation (15) is Y (i)av . , X (i+t) , X (i) , Θ (i) , T Based on a simple calculation formula related to conduction, the time average temperature of the mold for each injection molding cycle is given.
次に、補正装置15は、各射出成形サイクル終
了後、第二の温度検出手段たる金型温度センサ1
1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、金型温度推定装置14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、金型温度推定装
置14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。 Next, after each injection molding cycle, the correction device 15 detects the mold temperature sensor 1, which is a second temperature detection means.
Actual value of time-average temperature y (i)av based on the mold temperature detected by 1. Time average temperature calculated as
Y (i)av is input, and the parameters in the calculation contents of the mold temperature estimating device 14 are set as the actual measured value y (i)av . Correct to correspond to. Furthermore, the mold temperature estimating device 14 recalculates the cooling water temperature Θ * that can realize a predetermined mold temperature every time the parameters are corrected.
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10を省略することができる。 In addition, if the fluctuation of the resin temperature T R is small,
The resin temperature T R can also be treated as a constant value, and the molten resin temperature sensor 10 can be omitted.
次に、補正装置15によるパラメータの補正演
算内容を具体的に説明する。 Next, the details of the parameter correction calculation performed by the correction device 15 will be specifically explained.
まず、金型温度推定装置14(第一の演算部)
における金型の時間平均温度Y(i)av.は、第(15)
式と同様に下記の状態空間表現を用いた第(16)
式で表される。 First, the mold temperature estimation device 14 (first calculation section)
The time average temperature of the mold Y (i)av . is No. (15)
(16) using the state space expression below as well as Eq.
Expressed by the formula.
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)
但し、kは温度伝導率〔m2/s〕であり、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。X (i+t) = A(k)X (i) +b(k)Θ (i) +e(k)T R Y (i)av . = C ( k )
(k), b(k), C(k), d(k), e(k), and f(k) are matrices with k as a parameter.
一方、補正装置15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.と金型温度推定装置14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。 On the other hand, the correction device 15 first measures the time-average temperature of the mold in the i-th injection molding cycle from the actual measurement value of the mold temperature from the mold temperature sensor 11 after the end of the i-th injection molding cycle. value
Y (i)av . seek. Next, the actually detected time-averaged temperature y (i)av . and the time average temperature Y (i)av calculated by the mold temperature estimation device 14. A correction amount Δk of the parameter k is calculated based on the difference between the parameters k and Equation (17) below.
Δk=−k(Y(i)av.−y(i)av.)/(Xm(1+1)−Y(i)av
.)……(17)
但し、Xm(1+1)は、X(1+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温度の推定値である。Δk=−k(Y (i)av .−y (i)av .)/(Xm (1+1) −Y (i)av
.. )...(17) However, Xm (1+1) is the m-th row element of the vector X (1+1) , which is an arbitrary position where the mold temperature sensor 11 detects the temperature of the mold 1. is the estimated temperature of .
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の補正量Δkは、
Δk=−(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。 Here, Equation (17) is analytically obtained from Equation (14) for determining the time-averaged temperature θ i (av) of the mold. That is, in the i-th injection molding cycle, the correction amount Δk of the parameter k is Δk=−(Y (i)av .−y (i)av .)/(∂Y (i)av ./∂k)
...(18) is obtained as. At this time, according to equation (14), ∂Y (i)av . Since /∂k can be obtained analytically, by substituting it into equation (18), equation (17) is obtained.
また、第(17)式の修正則では、補正装置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(1+1)−Y(i
)av.)……(19)
としても良い。 In addition, in the correction rule of equation (17), the correction device 15
If the sensitivity of the correction operation is too high, 0<α<1
Using an appropriate number α, Δk=−αk・(Y (i)av .−y (i)av .)/(Xm (1+1) −Y (i
)av . )...(19) may also be used.
これにより、第(17)式により得られたΔkを
用いて、補正装置15は、まず、金型温度推定装
置14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、金型温
度推定装置14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。 As a result, the correction device 15 first corrects the parameter k in the calculation content (formula (17)) of the mold temperature estimating device 14 to k+Δk using Δk obtained by equation (17). At the same time, the mold temperature estimating device 14 recalculates the cooling water temperature Θ * (command value) that can realize the target value θr of the predetermined mold temperature every time the parameter k is updated, and the cooling water temperature adjusting device 8 is output.
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。 The command value Θ * is calculated based on the following equation (20).
X*=A(k)X*+b(k)Θ*+e(k)TR
θr=C(k)X*+d(k)Θ*+f(k)TR ……(20)
但し、X*はX(j+1)と同じサイズのベクトルであ
る。X * =A(k)X * +b(k)Θ * +e(k)T R θ r =C(k)X * +d(k)Θ * +f(k)T R ...(20) However, * is a vector of the same size as X (j+1) .
このように、補正装置15で金型温度推定装置
14のパラメータkを補正する際に、未知パラメ
ータ(k+Δk)を同定しながら状態変数
(X(1+t))を推定する機構を適応観測値(適応制
御;市川邦彦ほか、昭晃堂、(1984)pp.54)と定
義する。 In this way, when the correction device 15 corrects the parameter k of the mold temperature estimating device 14, the mechanism for estimating the state variable (X (1+t) ) while identifying the unknown parameter (k+Δk) is adapted to the observed value. (Adaptive control; Kunihiko Ichikawa et al., Shokodo, (1984) pp.54).
ここで、何回かの演算パラメータkの補正の
後、適応観測器の未知パラメータの補正の傾向が
第6図に示す勾配のようであれば、既知の値18に
基づいて未知パラメータの将来値k*19が得られ
る。その結果、第6図の斜線部分20のサンプル
周期における推定処理は不要となり、前掲の状態
空間表現を用いた(16)式において、パラメータ
kを将来推定されるであろうk*に直接置きかえ
ることができる。これを第(21)式に表わす。 Here, after correction of the calculation parameter k several times, if the tendency of correction of the unknown parameter of the adaptive observer is like the slope shown in Fig. 6, then the future value of the unknown parameter is determined based on the known value18. We get k * 19. As a result, the estimation process in the sample period of the shaded area 20 in FIG. 6 is no longer necessary, and the parameter k can be directly replaced with k * , which will be estimated in the future, in equation (16) using the state space expression mentioned above. I can do it. This is expressed in equation (21).
X(j+1)=A(k*)・X(j)+b(k*)Θ(j)+e(k*)TR
Y(j)=C(k*)・X(j)+d(k*)Θ(j)+f(k*)TR…
…(21)
但し、X(j)、X(j+1)は、夫々、第j回目、第j+
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(j)は
第j回目の射出成形サイクルにおける冷却水温
度、Y(j)はj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。X (j+1) = A (k * )・X (j) + b (k * ) Θ (j) + e (k * ) T R Y (j) = C (k * )・X (j) + d ( k * ) Θ (j) + f (k * ) T R …
...(21) However, X (j) and X (j+1) are the jth and j+
A state vector expressing the temperature distribution in the mold just before injection in the first injection molding cycle, Θ (j) is the cooling water temperature in the j-th injection molding cycle, and Y (j) is the j-th injection molding cycle. is the estimated value of the time-average temperature of the mold at .
補正動作予測装置17は、補正装置15が補正
演算パラメータとしてk*を金型温度推定装置1
4に送出するよう指令する。金型温度推定装置1
4は、金型温度目標値θrを実現し得る冷却水温度
Θ*を再計算する。Θ*は、前掲の(20)式におい
て、パラメータkをk*と置きかえることにより
計算される。 In the correction operation prediction device 17, the correction device 15 uses k * as a correction calculation parameter in the mold temperature estimation device 1.
4 to be sent. Mold temperature estimation device 1
Step 4 recalculates the cooling water temperature Θ * that can realize the mold temperature target value θr. Θ * is calculated by replacing the parameter k with k * in the above equation (20).
このように、本実施例では、金型温度推定装置
により、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。また、補正装置を用いて射出成形サイクル毎
に、上記未来値を定める際の演算パラメータを金
型温度の実測値に基づいて補正するようにしたか
ら、実状に即した適切な値を以つて未来値とする
ことができる。更に、補正動作予測装置により、
補正装置の過去の補正傾向に基づいて将来の補正
値を予測するようにしたから、所定の金型温度の
目標値への到達をより速める値を以つて未来値と
することができる。この未来値に基づいて、次回
の射出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。 As described above, in this embodiment, the mold temperature estimating device takes the time average of the mold temperature that changes from moment to moment in real time. A stable temperature value (time average temperature) can be used as a future value without considering each temperature change of the mold as a disturbance. In addition, a correction device is used to correct the calculation parameters used to determine the future value for each injection molding cycle based on the actual measured value of the mold temperature. Can be a value. Furthermore, with the correction motion prediction device,
Since the future correction value is predicted based on the past correction tendency of the correction device, it is possible to set the future value to be a value that will make the predetermined mold temperature reach the target value more quickly. Based on this future value, a precise command value is given to the control means that controls the temperature of the heat medium that is in thermal contact with the mold so that the mold reaches a predetermined target temperature in the next injection molding cycle. be able to. That is, it is possible to perform precise control that matches the characteristics of a heat medium such as cooling water, which is an actual control target that has a slow response speed.
以上の説明のとおり、本発明によれば、金型温
度の変動を予測して逐次これを補償し、応答速度
の遅い熱媒体の迅速かつ精密な制御に適した射出
成形機の金型温度制御装置を提供することができ
る。
As described above, according to the present invention, mold temperature control of an injection molding machine is suitable for rapid and precise control of a heat medium with a slow response speed by predicting mold temperature fluctuations and sequentially compensating for them. equipment can be provided.
第1図は、本発明の実施例である金型温度制御
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示すモデル図、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θ1(av)の計
算例を表す図、第6図は金型温度の実測値に基づ
く演算パラメータの補正傾向を表す図である。
図中、1:金型、2……射出シリンダ、7……
冷却水循環ポンプ、8……冷却水温調整装置、9
……冷却水の流れ、10……溶融樹脂温度セン
サ、11……金型温度センサ、14……金型温度
推定装置、15……補正装置、16……金型温度
目標値、17……補正動作予測装置、18……既
知の演算パラメータ、19……演算パラメータの
推定値、20……推定処理の不要な時間。
Fig. 1 is a block diagram of an injection molding machine equipped with a mold temperature control device that is an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a simplified perspective view of the mold, and Fig. 3 is a fixed mold with a sphere. Figure 4 is a diagram showing the change in temperature distribution inside the mold in the 10th cycle, Figure 5 is a model diagram showing the change in temperature distribution in the mold in the 10th cycle, and Figure 5 is the model diagram showing the temperature distribution in the mold in the 1st to 6th injection molding cycles according to equation (14). FIG. 6 is a diagram showing a calculation example of the time-average temperature θ 1(av) of the mold, and a diagram showing the tendency of correction of calculation parameters based on the actual measured value of the mold temperature. In the figure, 1: Mold, 2... Injection cylinder, 7...
Cooling water circulation pump, 8...Cooling water temperature adjustment device, 9
... Cooling water flow, 10 ... Molten resin temperature sensor, 11 ... Mold temperature sensor, 14 ... Mold temperature estimation device, 15 ... Correction device, 16 ... Mold temperature target value, 17 ... Correction operation prediction device, 18... Known calculation parameters, 19... Estimated values of calculation parameters, 20... Unnecessary time for estimation processing.
Claims (1)
金型に熱的に接触する熱媒体の温度を、射出成形
サイクル毎に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、前記射出成形機の
金型に注入される溶融樹脂の温度を第一の検出値
として検出する第一の温度検出手段と、前記第一
の検出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
し、該演算された時間平均温度と所定の金型温度
目標値とから、次回の射出成形サイクルにおける
金型の温度が前記金型温度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金
型温度推定手段と、各射出成形サイクル終了後に
当該射出成形サイクルにおける前記金型の温度を
第二の検出値として検出する第二の温度検出手段
と、前記第二の検出値に基づく時間平均温度の実
測値と前記演算された時間平均温度とから前記時
間平均温度の実測値に対応するように前記演算式
のパラメータを補正パラメータとして補正する補
正手段と、該補正手段により逐次補正された補正
パラメータに基づいて、前記補正される演算式の
パラメータの将来値を予測すると共に、該将来値
を前記補正手段における補正パラメータとする補
正動作予測手段とを有することを特徴とする補正
動作予測金型温度制御装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の補正動作予測金
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
補正動作予測金型温度制御装置。 3 特許請求の範囲第1項記載の補正動作予測金
型温度制御装置において、前記金型温度推定手段
は、適応観測器を以て実現されることを特徴とす
る補正動作予測金型温度制御装置。[Scope of Claims] 1. A mold having a heat medium temperature control means for controlling the temperature of a heat medium in thermal contact with the mold for each injection molding cycle in order to adjust the temperature of the mold of an injection molding machine. The mold temperature control device includes a first temperature detection means for detecting the temperature of the molten resin injected into the mold of the injection molding machine as a first detected value, and a predetermined calculation based on the first detected value. The time average temperature of the mold for each injection molding cycle is calculated based on the formula, and the mold temperature in the next injection molding cycle is determined from the calculated time average temperature and a predetermined mold temperature target value. To achieve the mold temperature target value,
a mold temperature estimating means for calculating a command value to the heat medium temperature control means; and a second temperature detection means for detecting the temperature of the mold in the injection molding cycle as a second detected value after each injection molding cycle is completed. and correcting the parameters of the calculation formula as correction parameters so as to correspond to the actual measurement value of the time average temperature based on the actual measurement value of the time average temperature based on the second detected value and the calculated time average temperature. a correction means, and a correction operation prediction means for predicting future values of parameters of the arithmetic expression to be corrected based on correction parameters sequentially corrected by the correction means, and for making the future values as correction parameters in the correction means. A correction operation predictive mold temperature control device, comprising: 2. In the correction operation predictive mold temperature control device according to claim 1, the calculation formula uses a state space expression in a discrete time system with an injection molding cycle time as a sampling period. Predictive mold temperature control device. 3. The corrective operation predictive mold temperature control device according to claim 1, wherein the mold temperature estimation means is realized by an adaptive observation device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29769887A JPH01141022A (en) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | Mold temperature controlling device estimating correcting operation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29769887A JPH01141022A (en) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | Mold temperature controlling device estimating correcting operation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01141022A JPH01141022A (en) | 1989-06-02 |
| JPH04817B2 true JPH04817B2 (en) | 1992-01-08 |
Family
ID=17850000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29769887A Granted JPH01141022A (en) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | Mold temperature controlling device estimating correcting operation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01141022A (en) |
-
1987
- 1987-11-27 JP JP29769887A patent/JPH01141022A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01141022A (en) | 1989-06-02 |
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