JPS646932B2 - - Google Patents
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- JPS646932B2 JPS646932B2 JP2298684A JP2298684A JPS646932B2 JP S646932 B2 JPS646932 B2 JP S646932B2 JP 2298684 A JP2298684 A JP 2298684A JP 2298684 A JP2298684 A JP 2298684A JP S646932 B2 JPS646932 B2 JP S646932B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- temperature
- cylinder
- equation
- distribution pattern
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C45/78—Measuring, controlling or regulating of temperature
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、射出成形機のシリンダ内の樹脂の温
度パターンを計測する装置に関する。
度パターンを計測する装置に関する。
射出成形機において、精密な射出成形品を製造
するには、シリンダ内の樹脂温度、特にシリンダ
中心軸部分の樹脂温度の正確な制御を必要とす
る。そして、樹脂温度を制御するには、樹脂の正
確な温度を計測しなければならない。
するには、シリンダ内の樹脂温度、特にシリンダ
中心軸部分の樹脂温度の正確な制御を必要とす
る。そして、樹脂温度を制御するには、樹脂の正
確な温度を計測しなければならない。
従来、射出成形機のシリンダ内の樹脂の温度を
計測する方法として、外挿法と直接法とが知られ
ている。
計測する方法として、外挿法と直接法とが知られ
ている。
外挿法は、シリンダの温度を複数点で検出し、
その検出値を外挿してシリンダ内壁付近の樹脂温
度を推定する方法である。しかし、樹脂の温度
は、樹脂の流れの様子や剪断発熱量によつて、後
で詳述するように、シリンダ内壁付近とシリンダ
中心軸付近ではかなりの温度差があり、このよう
な単純な推定法では、実際の樹脂の温度を計測で
きない。従つて、樹脂の温度を精度良く推定する
ためには、何らかの方法で樹脂温度を測定するこ
とが必要である。
その検出値を外挿してシリンダ内壁付近の樹脂温
度を推定する方法である。しかし、樹脂の温度
は、樹脂の流れの様子や剪断発熱量によつて、後
で詳述するように、シリンダ内壁付近とシリンダ
中心軸付近ではかなりの温度差があり、このよう
な単純な推定法では、実際の樹脂の温度を計測で
きない。従つて、樹脂の温度を精度良く推定する
ためには、何らかの方法で樹脂温度を測定するこ
とが必要である。
一方、樹脂温度を測定するために、直接法で
は、直接樹脂の流れの中に１個の測定端（例え
ば、トーピードでの温度計測）を設けている。し
かし、この方法では、樹脂の流れを乱すばかりで
なく、測定端自体の熱容量及びシリンダ部への熱
伝導のために、やはり、真の樹脂温度を直接測定
することが困難であつた。更に、実際の樹脂には
温度分布があり、１個の測定端による検出値のみ
では、全体の樹脂温度を正確に代表しているとは
いえない。
は、直接樹脂の流れの中に１個の測定端（例え
ば、トーピードでの温度計測）を設けている。し
かし、この方法では、樹脂の流れを乱すばかりで
なく、測定端自体の熱容量及びシリンダ部への熱
伝導のために、やはり、真の樹脂温度を直接測定
することが困難であつた。更に、実際の樹脂には
温度分布があり、１個の測定端による検出値のみ
では、全体の樹脂温度を正確に代表しているとは
いえない。
従つて、従来のようなシリンダ内壁付近の樹脂
温度（外挿法）又は樹脂内の１点の樹脂温度（直
接法）を用いて樹脂の温度制御を行つたのでは、
シリンダ内壁付近とシリンダ中心軸付近とでは樹
脂の温度にかなりの差があるため、精密な射出成
形品を製造するのが困難であつた。
温度（外挿法）又は樹脂内の１点の樹脂温度（直
接法）を用いて樹脂の温度制御を行つたのでは、
シリンダ内壁付近とシリンダ中心軸付近とでは樹
脂の温度にかなりの差があるため、精密な射出成
形品を製造するのが困難であつた。
本発明の目的は、射出成形機のシリンダ内の樹
脂の正確な温度パターンを計測できる装置を提供
することにある。
脂の正確な温度パターンを計測できる装置を提供
することにある。
本発明によれば、射出成形機のシリンダの温度
及び該シリンダ内の樹脂の温度を複数点で検出す
る手段と、該複数の検出値を用いて樹脂の温度パ
ターンを計算する手段とを有する射出成形機の樹
脂温度パターン計測装置が得られる。
及び該シリンダ内の樹脂の温度を複数点で検出す
る手段と、該複数の検出値を用いて樹脂の温度パ
ターンを計算する手段とを有する射出成形機の樹
脂温度パターン計測装置が得られる。
以下、図面を参照して本発明の実施例について
説明する。
説明する。
第１図は、本発明の適用される射出成形機の一
例を示すもので、ホツパー（図示せず）からの材
料なる樹脂が、シリンダ１１内に供給され、スク
リユ１２の回転により混練されつつ、その溝にそ
つてシリンダ１１先端部（図の左方向）に送られ
る。この際、樹脂１３は、シリンダ１１外周のバ
ンドヒータ１４により加熱されるとともに、混練
作用によつて発生する摩擦熱（剪断発熱）が加わ
つて溶融状態となる。
例を示すもので、ホツパー（図示せず）からの材
料なる樹脂が、シリンダ１１内に供給され、スク
リユ１２の回転により混練されつつ、その溝にそ
つてシリンダ１１先端部（図の左方向）に送られ
る。この際、樹脂１３は、シリンダ１１外周のバ
ンドヒータ１４により加熱されるとともに、混練
作用によつて発生する摩擦熱（剪断発熱）が加わ
つて溶融状態となる。
シリンダ１１先端部に溶融樹脂１３が貯えられ
るにつれて、スクリユ１２は後方（図の右方向）
に後退する。この後退量を、例えば、リミツトス
イツチ（図示せず）によつて規制し、スクリユ１
２の回転を一定位置で停止させることにより射出
量を制御する。
るにつれて、スクリユ１２は後方（図の右方向）
に後退する。この後退量を、例えば、リミツトス
イツチ（図示せず）によつて規制し、スクリユ１
２の回転を一定位置で停止させることにより射出
量を制御する。
シリンダ１１内の樹脂１３は、射出時にスクリ
ユ１２を前方（図の左方向）に駆動することによ
つて、金型（図示せず）内に射出され、固化され
た後、金型から取出される。
ユ１２を前方（図の左方向）に駆動することによ
つて、金型（図示せず）内に射出され、固化され
た後、金型から取出される。
第１図のＡ−A′断面を示した第２図をも参照
すると、本発明に係る温度検出器１５は、樹脂１
３の流れの中に、なるべく熱容量を小さくかつ樹
脂１３の流れを乱さないように工夫され、シリン
ダ１１の円周方向に配列された突起１６のある断
面部分、即ち、シリンダ１１及び樹脂１３の半径
方向の温度分布を考慮して配置されている。もつ
と詳細に言うと、温度検出器１５は、シリンダ１
１の内壁近傍、所謂シリンダ１１と樹脂１３の境
界近傍（シリンダ１１の中心軸からの距離（半
径）ｒ＝r0）とシリンダ１１の外周近傍（半径ｒ
＝r1）との温度を検出する熱電対１５−１と、シ
リンダ１１の内壁近傍（半径ｒ＝r0）と突起１６
内の接触点（半径ｒ＝r2でr2＜r0）との温度差を
検出する熱電対をシリンダ１１の円周方向に直列
に接続して配置したサーモパイル１５−２とを有
している。サーモパイル１５−２では、２点（半
径ｒ＝r0とr2）間の温度差が小さい場合でも検出
値が増幅されるので、精度よく樹脂１３の半径ｒ
＝r2の温度を検出できる。
すると、本発明に係る温度検出器１５は、樹脂１
３の流れの中に、なるべく熱容量を小さくかつ樹
脂１３の流れを乱さないように工夫され、シリン
ダ１１の円周方向に配列された突起１６のある断
面部分、即ち、シリンダ１１及び樹脂１３の半径
方向の温度分布を考慮して配置されている。もつ
と詳細に言うと、温度検出器１５は、シリンダ１
１の内壁近傍、所謂シリンダ１１と樹脂１３の境
界近傍（シリンダ１１の中心軸からの距離（半
径）ｒ＝r0）とシリンダ１１の外周近傍（半径ｒ
＝r1）との温度を検出する熱電対１５−１と、シ
リンダ１１の内壁近傍（半径ｒ＝r0）と突起１６
内の接触点（半径ｒ＝r2でr2＜r0）との温度差を
検出する熱電対をシリンダ１１の円周方向に直列
に接続して配置したサーモパイル１５−２とを有
している。サーモパイル１５−２では、２点（半
径ｒ＝r0とr2）間の温度差が小さい場合でも検出
値が増幅されるので、精度よく樹脂１３の半径ｒ
＝r2の温度を検出できる。
第３図を参照すると、本発明による樹脂温度パ
ターン計測装置は、上述したようなシリンダ１１
の温度θc及び樹脂１３の温度θrを複数点で検出す
る温度検出器１５と、これら検出値θc、θrを用い
て樹脂１３の温度パターンを後述する手順によつ
て計算する演算装置１７とから成り、演算装置１
７は、具体的にはマイクロコンピユータやアナロ
グコンピユータ等により実現される。
ターン計測装置は、上述したようなシリンダ１１
の温度θc及び樹脂１３の温度θrを複数点で検出す
る温度検出器１５と、これら検出値θc、θrを用い
て樹脂１３の温度パターンを後述する手順によつ
て計算する演算装置１７とから成り、演算装置１
７は、具体的にはマイクロコンピユータやアナロ
グコンピユータ等により実現される。
先ず、シリンダ１１および樹脂１３の半径ｒ方
向の温度分布パターンの例を第４図に示す。第４
図ａは、樹脂１３内部の発熱が小さいとき、即ち
樹脂１３の流速が遅いときや樹脂１３の粘性係数
が低いときのシリンダ及び樹脂の温度パターンθc
（ｒ）、θc（ｒ）を示し、第４図ｂは、樹脂１３の
内部の発熱が大きいとき、即ち樹脂１３の流速が
速いときや樹脂１３の粘性係数が高いときのシリ
ンダ及び樹脂の温度パターンθc（ｒ）、θr（ｒ）を
示している。
向の温度分布パターンの例を第４図に示す。第４
図ａは、樹脂１３内部の発熱が小さいとき、即ち
樹脂１３の流速が遅いときや樹脂１３の粘性係数
が低いときのシリンダ及び樹脂の温度パターンθc
（ｒ）、θc（ｒ）を示し、第４図ｂは、樹脂１３の
内部の発熱が大きいとき、即ち樹脂１３の流速が
速いときや樹脂１３の粘性係数が高いときのシリ
ンダ及び樹脂の温度パターンθc（ｒ）、θr（ｒ）を
示している。
第４図に示されるように、樹脂１３の半径ｒ方
向の温度分布パターンθr（ｒ）は、樹脂の流れや
剪断発熱量によつて大きく異なり、シリンダ１１
と樹脂１３の境界面（半径ｒ＝r0）で、シリンダ
１１の温度勾配∂θc／∂r｜ｒ＝r0と樹脂１３の温度勾 配∂θr／∂r｜ｒ＝r0も異なつている。従つて、従来の ように、シリンダ１１の内壁付近の樹脂温度θr
（r0）（外挿法）や、樹脂１３内の１点の樹脂温度
θr（r3）（０≦r3＜r0）（直接法）を樹脂温度θr（ｒ
）
の代表温度として樹脂温度の制御に用いたので
は、樹脂温度全体を精度よく制御するのが困難で
ある。
向の温度分布パターンθr（ｒ）は、樹脂の流れや
剪断発熱量によつて大きく異なり、シリンダ１１
と樹脂１３の境界面（半径ｒ＝r0）で、シリンダ
１１の温度勾配∂θc／∂r｜ｒ＝r0と樹脂１３の温度勾 配∂θr／∂r｜ｒ＝r0も異なつている。従つて、従来の ように、シリンダ１１の内壁付近の樹脂温度θr
（r0）（外挿法）や、樹脂１３内の１点の樹脂温度
θr（r3）（０≦r3＜r0）（直接法）を樹脂温度θr（ｒ
）
の代表温度として樹脂温度の制御に用いたので
は、樹脂温度全体を精度よく制御するのが困難で
ある。
本発明では、演算装置１７によつて、第４図に
示されるような樹脂温度パターンθr（ｒ）を計測
するものである。以下、演算装置１７による温度
分布パターンの計算装置について詳細に説明す
る。
示されるような樹脂温度パターンθr（ｒ）を計測
するものである。以下、演算装置１７による温度
分布パターンの計算装置について詳細に説明す
る。
先ず、シリンダ温度θc〔℃〕及び樹脂温度θr
〔℃〕を半径ｒ〔ｍ〕と時間ｔ〔秒〕との関数とし、
それぞれθc＝θc（ｒ、ｔ）、θr＝θr（ｒ、ｔ）とす
る。このとき、熱的関係から、 ∂θc／∂t＝λc∂2θc／∂r2＋λc１／ｒ ∂θc／
∂r ∂θr／∂t＝λr∂2θr／∂r2＋λr１／ｒ ∂θr／∂r
＝Kpqp＋ｆ（ｖ）(1) の基本偏徴分方程式を満足する必要がある。ここ
で、λc〔m2／秒〕、λr〔m2／秒〕は、それぞれシリ
ンダ１１及び樹脂１３の温度伝導率を表わし、qp
〔Ｗ／m3〕は単位体積当りの剪断発熱量、Kp
〔m3・℃／Ｊ〕はその係数、ｆ（ｖ）〔℃／秒〕は
流れに起因する変数を表わす。また、このとき、
同時に、 ∂θc／∂r｜r=r1＝Khqh−K〓（θc｜r=r1−θp） ∂θc／∂r｜r=r0＝K〓c（θcr=r0＋△ｒ−θr｜r=r0） ∂θr／∂r｜r=r0＝K〓r（θc｜r=r0−θr｜r=r0−△ｒ
）(2) の境界条件を満足する必要がある。ここで、△ｒ
〔ｍ〕（＞０）は微少変位、qh〔Ｗ／m2〕はヒータ
１４の単位面積当りの加熱量、Kh〔ｍ・℃／Ｗ〕
はその係数、θp〔℃〕はシリンダ１１の周囲温度、
K〓〔１／ｍ〕、K〓c〔１／ｍ〕、K〓r〔１／ｍ〕は、
熱
伝達に関する係数をそれぞれ表わす。
〔℃〕を半径ｒ〔ｍ〕と時間ｔ〔秒〕との関数とし、
それぞれθc＝θc（ｒ、ｔ）、θr＝θr（ｒ、ｔ）とす
る。このとき、熱的関係から、 ∂θc／∂t＝λc∂2θc／∂r2＋λc１／ｒ ∂θc／
∂r ∂θr／∂t＝λr∂2θr／∂r2＋λr１／ｒ ∂θr／∂r
＝Kpqp＋ｆ（ｖ）(1) の基本偏徴分方程式を満足する必要がある。ここ
で、λc〔m2／秒〕、λr〔m2／秒〕は、それぞれシリ
ンダ１１及び樹脂１３の温度伝導率を表わし、qp
〔Ｗ／m3〕は単位体積当りの剪断発熱量、Kp
〔m3・℃／Ｊ〕はその係数、ｆ（ｖ）〔℃／秒〕は
流れに起因する変数を表わす。また、このとき、
同時に、 ∂θc／∂r｜r=r1＝Khqh−K〓（θc｜r=r1−θp） ∂θc／∂r｜r=r0＝K〓c（θcr=r0＋△ｒ−θr｜r=r0） ∂θr／∂r｜r=r0＝K〓r（θc｜r=r0−θr｜r=r0−△ｒ
）(2) の境界条件を満足する必要がある。ここで、△ｒ
〔ｍ〕（＞０）は微少変位、qh〔Ｗ／m2〕はヒータ
１４の単位面積当りの加熱量、Kh〔ｍ・℃／Ｗ〕
はその係数、θp〔℃〕はシリンダ１１の周囲温度、
K〓〔１／ｍ〕、K〓c〔１／ｍ〕、K〓r〔１／ｍ〕は、
熱
伝達に関する係数をそれぞれ表わす。
ここで、(2)式の境界条件のもとで(1)式の偏徴分
方程式に対する厳密解を得ることは、不可能であ
るため、θc、θrを θc *（ｒ、ｔ）＝N 〓i=0 aiPi（ｒ） θr *（ｒ、ｔ）、M 〓i=0 biQi（ｒ） (3) のように半径ｒの多項式で近似する。このとき、
Pi（ｒ）やQi（ｒ）の関数としては、種々のものが
考えられるが、 Pi（ｒ）＝i 〓j=0 cjrj Qi（ｒ）＝i 〓j=0 djrj の形のものがよく使われる。
方程式に対する厳密解を得ることは、不可能であ
るため、θc、θrを θc *（ｒ、ｔ）＝N 〓i=0 aiPi（ｒ） θr *（ｒ、ｔ）、M 〓i=0 biQi（ｒ） (3) のように半径ｒの多項式で近似する。このとき、
Pi（ｒ）やQi（ｒ）の関数としては、種々のものが
考えられるが、 Pi（ｒ）＝i 〓j=0 cjrj Qi（ｒ）＝i 〓j=0 djrj の形のものがよく使われる。
ここで、(3)式の係数ai、biは、次式
（Wci、Rc）＝∫rWciRcdr
〔Wri、Rr）＝∫rWriRrdr (4)
が最小になるように求められる。ここで、Rc、
Rrは(3)式のθc *、θr *を(1)式に代入したときの残
差、即ち、 Rc＝∂θc *／∂t−〔λc∂2θc *／∂r2＋λc１／ｒ
∂θc *／∂t〕 Rr＝∂θr *／∂t−〔λr∂2θr *／∂r2＋λr１／ｒ ∂
θr *／∂r ＋KPqP＋ｆ（ｖ）〕 を示し、Wci、Wriは、重み関数を示している。
Rrは(3)式のθc *、θr *を(1)式に代入したときの残
差、即ち、 Rc＝∂θc *／∂t−〔λc∂2θc *／∂r2＋λc１／ｒ
∂θc *／∂t〕 Rr＝∂θr *／∂t−〔λr∂2θr *／∂r2＋λr１／ｒ ∂
θr *／∂r ＋KPqP＋ｆ（ｖ）〕 を示し、Wci、Wriは、重み関数を示している。
最終的には、この問題は、
a〓＝A1a＋B1qh
b〓＝B2b＋B2qh (5)
の微分方程式を解く問題に帰着される。これら一
連の計算は、(1)式のような分布定数系の方程式に
対する解析的な解を求めるかわりに有限の要素に
対象を分解して近似的な解を求める手法、所謂、
有限要素法により実行され、デイジタルコンピユ
ータやアナログコンピユータを用いて実現され
る。なお、(5)式において、A1、A2、B1、B2は有
限要素法によつて(1)〜(4)式より計算される係数マ
トリツクスであり、ａ＝（a0a1……aN）T、ｂ＝
（b0b1……bM）T、a〓＝ｄ／dtａ、b〓＝ｄ／dtｂで、
上つき 添字Ｔは転置を表わす。
連の計算は、(1)式のような分布定数系の方程式に
対する解析的な解を求めるかわりに有限の要素に
対象を分解して近似的な解を求める手法、所謂、
有限要素法により実行され、デイジタルコンピユ
ータやアナログコンピユータを用いて実現され
る。なお、(5)式において、A1、A2、B1、B2は有
限要素法によつて(1)〜(4)式より計算される係数マ
トリツクスであり、ａ＝（a0a1……aN）T、ｂ＝
（b0b1……bM）T、a〓＝ｄ／dtａ、b〓＝ｄ／dtｂで、
上つき 添字Ｔは転置を表わす。
温度検出器１５の検出値θci、θriから初期条件
θci（ri、ｏ）＝N
〓i=0
ai（ｏ）Pi（ri）
θri（ri、ｏ）＝M
〓i=0
bi（ｏ）Qi（ri） (6)
を満足するように、ai、biの初期値を計算する。
この初期条件と(1)、(2)式を満足するように(5)式を
用いてai（△ｔ）、bi（△ｔ）を計算する。ここで、
△ｔは微少時間を示す。これにより(3)式から温度
分布の推定値θc *、θr *を求めることができる。
この初期条件と(1)、(2)式を満足するように(5)式を
用いてai（△ｔ）、bi（△ｔ）を計算する。ここで、
△ｔは微少時間を示す。これにより(3)式から温度
分布の推定値θc *、θr *を求めることができる。
ところで、(1)、(2)式の係数λc、λr、Kp、Kh、
K〓、K〓c、K〓rは、樹脂１３やシリンダ１１の熱
的物性によつて決まるため、予め実験や物理定数
表から求めた値では種々の樹脂やシリンダに対し
て対応できない。そこで、温度分布パターンの推
定精度を上げるためには、(3)式によつて求めた温
度分布パターンと新たに検出したθci、θriの差が小
さくなるように、(1)、(2)式の係数を修正する。実
際には、(1)、(2)式から求められた(5)式の係数マト
リツクスA1、A2、B1、B2を修正することになる
〔系の同定〕。この推定値θc *、θr *の計算と系の同
定を、以下に示すように検出値θci、θriを用いて繰
返し行うことによつて、温度分布パターンを正確
に計算できるようになる。
K〓、K〓c、K〓rは、樹脂１３やシリンダ１１の熱
的物性によつて決まるため、予め実験や物理定数
表から求めた値では種々の樹脂やシリンダに対し
て対応できない。そこで、温度分布パターンの推
定精度を上げるためには、(3)式によつて求めた温
度分布パターンと新たに検出したθci、θriの差が小
さくなるように、(1)、(2)式の係数を修正する。実
際には、(1)、(2)式から求められた(5)式の係数マト
リツクスA1、A2、B1、B2を修正することになる
〔系の同定〕。この推定値θc *、θr *の計算と系の同
定を、以下に示すように検出値θci、θriを用いて繰
返し行うことによつて、温度分布パターンを正確
に計算できるようになる。
繰返し計算手順
温度検出器１５による初期温度θci（ri、ｏ）、
θri（ri、ｏ）の計測。
θri（ri、ｏ）の計測。
(6)式を満足するようなａ、ｂの初期値ａ
（ｏ）、ｂ（ｏ）の決定。
（ｏ）、ｂ（ｏ）の決定。
(5)式によりａ（△ｔ）、ｂ（△ｔ）を求める。
(3)式よりθci *（ri、△ｔ）、θri *（ri、△ｔ）
を
求める。
を
求める。
温度検出器１５によりθci（ri、△ｔ）、θri（ri
、
△ｔ）を計測。
、
△ｔ）を計測。
θci *とθci、θri *とθriの差が最小になるように
、
(5)式の係数マトリツクスA1、A2、B1、B2を修
正する。
、
(5)式の係数マトリツクスA1、A2、B1、B2を修
正する。
θci（ri、△ｔ）、θri（ri、△ｔ）を初期値とし
て
に戻る。
て
に戻る。
以下同じ手順で繰返す。
本発明による装置（第３図）で、最終的に求め
る温度分布パターンは、の過程で得られたａ、
ｂを(3)式の多項式に代入して、任意の半径ｒに対
してθc *、θc *を計算することによつて得られる。
以上が温度検出値θci、θriを用いた温度分布パター
ンの一般的な計算手順であるが、その結果、具体
的には、例えば第５図に示すように、３点の温度
θc1＝θc（r1）、θr1＝θr（r0）（＝θc2＝θc（r0
））、θr2＝
θr（r2）から、全体の温度分布パターンθr *が得ら
れることになる。すなわち、上の繰返し計算によ
つて、はじめ第５図の点線に示された温度分布パ
ターンから第５図の実線に示された真の温度分布
パターンが精度良く求められることになる。
る温度分布パターンは、の過程で得られたａ、
ｂを(3)式の多項式に代入して、任意の半径ｒに対
してθc *、θc *を計算することによつて得られる。
以上が温度検出値θci、θriを用いた温度分布パター
ンの一般的な計算手順であるが、その結果、具体
的には、例えば第５図に示すように、３点の温度
θc1＝θc（r1）、θr1＝θr（r0）（＝θc2＝θc（r0
））、θr2＝
θr（r2）から、全体の温度分布パターンθr *が得ら
れることになる。すなわち、上の繰返し計算によ
つて、はじめ第５図の点線に示された温度分布パ
ターンから第５図の実線に示された真の温度分布
パターンが精度良く求められることになる。
なお、(5)式よりｂを求めるためには、剪断発熱
量qPの値がわかつている必要がある。又、はじめ
時刻ｔ＝t0での半径ｒ＝r0、r1、r2における温度
θc（r0、t0）（＝θr（r0、t0）、θc（r1、t0）、θr
（r2、t0）
を測定して、第６図の点線に示すような温度分布
パターンが得られたとしても、発熱により、温度
分布パターンが次第に変化して、時刻ｔ＝t1での
半径ｒ＝r0、r1、r2における温度θc（r0、t1）（＝θr
（r0、t1））、θc（r1、t1）、θr（r2、t1）に対応し
た第
６図の実線に示すような温度分布パターンにな
る。そこで、はじめ、剪断発熱量qpとして実験で
求められた値を使用するとしても、第６図に示さ
れるような、変化の様子が実際の系とモデルの系
で同じになるように、以下に述べるように、モデ
ルの剪断発熱量qp *を修正していく。
量qPの値がわかつている必要がある。又、はじめ
時刻ｔ＝t0での半径ｒ＝r0、r1、r2における温度
θc（r0、t0）（＝θr（r0、t0）、θc（r1、t0）、θr
（r2、t0）
を測定して、第６図の点線に示すような温度分布
パターンが得られたとしても、発熱により、温度
分布パターンが次第に変化して、時刻ｔ＝t1での
半径ｒ＝r0、r1、r2における温度θc（r0、t1）（＝θr
（r0、t1））、θc（r1、t1）、θr（r2、t1）に対応し
た第
６図の実線に示すような温度分布パターンにな
る。そこで、はじめ、剪断発熱量qpとして実験で
求められた値を使用するとしても、第６図に示さ
れるような、変化の様子が実際の系とモデルの系
で同じになるように、以下に述べるように、モデ
ルの剪断発熱量qp *を修正していく。
第７図は、剪断発熱量qpの推定法を示したブロ
ツク線図で、GRは実際の射出成形機の熱特性を
表わす伝達関数、GEは推定値θr *、θc *を計算する
ために仮定したモデルの熱特性を表わす伝達関数
を示している。ヒータの加熱量qhは測定可能であ
るため、伝達関数GR、GEの両方の入力（既知量）
として加えられている。実際の系GRに加えられ
る真の剪断発熱量qpは、実験で予め推定すること
ができるが、正確な値ではないので、モデルの系
GEに加えられる剪断発熱量として、推定値qp *を
与える。
ツク線図で、GRは実際の射出成形機の熱特性を
表わす伝達関数、GEは推定値θr *、θc *を計算する
ために仮定したモデルの熱特性を表わす伝達関数
を示している。ヒータの加熱量qhは測定可能であ
るため、伝達関数GR、GEの両方の入力（既知量）
として加えられている。実際の系GRに加えられ
る真の剪断発熱量qpは、実験で予め推定すること
ができるが、正確な値ではないので、モデルの系
GEに加えられる剪断発熱量として、推定値qp *を
与える。
実際の系GRの出力なる温度計測値θri、θciと、
モデルの系GEの出力なる推定温度θri *、θci *とは、
推定剪断発熱量qp *が実際の剪断発熱量qpと異な
るために、偏差ｅ＝（θri−θri *、θci−θri *）が生
じ
る。そこで、この偏差ｅを用いて推定剪断発熱量
qp *を、θri *＝θri、θci *＝θciとなるように変更す
る。
この過程を何回か繰返すことによつて、最終的に
qp *＝qpとなり、実際の剪断発熱量qpが推定され
ることになる。ここで、推定剪断発熱量qp *を偏
差ｅが零になるように修正するには、いろいろな
方法が考えられるが、実際の剪断発熱量qpが時間
的に余り変化しない場合、偏差ｅを入力とし、推
定剪断発熱量qp *を出力する第７図の伝達関数Ｈ
として、第８図に示されるような、積分器Ｋ／Ｓ
が一例としてあげられる。ここで、Ｋは定数で推
定の速度を規定している。
モデルの系GEの出力なる推定温度θri *、θci *とは、
推定剪断発熱量qp *が実際の剪断発熱量qpと異な
るために、偏差ｅ＝（θri−θri *、θci−θri *）が生
じ
る。そこで、この偏差ｅを用いて推定剪断発熱量
qp *を、θri *＝θri、θci *＝θciとなるように変更す
る。
この過程を何回か繰返すことによつて、最終的に
qp *＝qpとなり、実際の剪断発熱量qpが推定され
ることになる。ここで、推定剪断発熱量qp *を偏
差ｅが零になるように修正するには、いろいろな
方法が考えられるが、実際の剪断発熱量qpが時間
的に余り変化しない場合、偏差ｅを入力とし、推
定剪断発熱量qp *を出力する第７図の伝達関数Ｈ
として、第８図に示されるような、積分器Ｋ／Ｓ
が一例としてあげられる。ここで、Ｋは定数で推
定の速度を規定している。
なお、この実施例では、温度検出器１５とし
て、熱電対とサーモパイルを使用した場合につい
て述べているが、この温度検出器には、特願昭57
−68704のような多接点熱電対を使用しても良い
し、抵抗温度計、或いはサーミスタ温度計などを
使用しても良いのは言うまでもない。
て、熱電対とサーモパイルを使用した場合につい
て述べているが、この温度検出器には、特願昭57
−68704のような多接点熱電対を使用しても良い
し、抵抗温度計、或いはサーミスタ温度計などを
使用しても良いのは言うまでもない。
更に、本実施例では、半径ｒ方向の温度分布の
みを考慮に入れた場合について述べているが、温
度検出器１５を第９図に示すようにシリンダ１１
の軸Ｚ方向にも設け、測定点を増やすことによつ
て、実線矢印の如き半径ｒ方向の熱流ばかりでな
く、点線矢印の如き隣接ゾーンからの熱流をも考
慮して温度分布パターンを推定することができ
る。このとき、(3)式は、 θc *（ｒ、ｚ、ｔ）＝ 〓i 〓j aijP1i（ｒ）P2j（ｚ） θr *（ｒ、ｚ、ｔ）＝ 〓i 〓j bijQ1i（ｒ）Q2j（ｚ） のように変更する。又、円周方向の温度分布を
も考慮に入れるときは θc *（ｒ、ｚ、、ｔ） θr *（ｒ、ｚ、、ｔ） を考えれば良い。
みを考慮に入れた場合について述べているが、温
度検出器１５を第９図に示すようにシリンダ１１
の軸Ｚ方向にも設け、測定点を増やすことによつ
て、実線矢印の如き半径ｒ方向の熱流ばかりでな
く、点線矢印の如き隣接ゾーンからの熱流をも考
慮して温度分布パターンを推定することができ
る。このとき、(3)式は、 θc *（ｒ、ｚ、ｔ）＝ 〓i 〓j aijP1i（ｒ）P2j（ｚ） θr *（ｒ、ｚ、ｔ）＝ 〓i 〓j bijQ1i（ｒ）Q2j（ｚ） のように変更する。又、円周方向の温度分布を
も考慮に入れるときは θc *（ｒ、ｚ、、ｔ） θr *（ｒ、ｚ、、ｔ） を考えれば良い。
以上の説明で明らかなように、本発明では、予
め与えられたシリンダの形状、シリンダや樹脂の
物性値からモデルを作り、シリンダ及び樹脂の有
限の温度計測値を用いて、該検出された場所以外
のシリンダ及び樹脂の全体的な温度分布パターン
を逐次精度よく推定することができる。その際、
シリンダや樹脂の物性は、種類や温度条件によつ
て異なるため、温度分布パターンの推定に用いら
れるモデルは、樹脂やシリンダの温度計測値の時
間的変化の様子（応答）によつて逐次修正され精
度を上げていく。そして、モデルの中に射出速度
や剪断発熱量を入れることによつて、さらに精度
よく温度分布パターンの推定を行なうことが可能
となる。
め与えられたシリンダの形状、シリンダや樹脂の
物性値からモデルを作り、シリンダ及び樹脂の有
限の温度計測値を用いて、該検出された場所以外
のシリンダ及び樹脂の全体的な温度分布パターン
を逐次精度よく推定することができる。その際、
シリンダや樹脂の物性は、種類や温度条件によつ
て異なるため、温度分布パターンの推定に用いら
れるモデルは、樹脂やシリンダの温度計測値の時
間的変化の様子（応答）によつて逐次修正され精
度を上げていく。そして、モデルの中に射出速度
や剪断発熱量を入れることによつて、さらに精度
よく温度分布パターンの推定を行なうことが可能
となる。
更に、本発明では、直接樹脂温度を測定する検
出端を工夫して、シリンダへの熱伝導や検出器自
体の熱容量をなるべく小さく抑え、又、これらに
よる誤差及び剪断発熱量に対する誤差に対して
も、巧みに実時間で温度変化を見ながら修正して
いる。又、モデルとしては、最初に熱的相互関係
すなわちモデルの形と初期値を与えるだけで良
く、後は、射出成形機の条件に伴つて逐次精度が
良くなるようにモデルを修正していく。
出端を工夫して、シリンダへの熱伝導や検出器自
体の熱容量をなるべく小さく抑え、又、これらに
よる誤差及び剪断発熱量に対する誤差に対して
も、巧みに実時間で温度変化を見ながら修正して
いる。又、モデルとしては、最初に熱的相互関係
すなわちモデルの形と初期値を与えるだけで良
く、後は、射出成形機の条件に伴つて逐次精度が
良くなるようにモデルを修正していく。
従つて、本装置によつて求められた温度分布パ
ターンから、例えば直接に測定不可能なシリンダ
中心軸部分の温度によつて、樹脂の温度制御を行
なえば、シリンダ中心軸部分の樹脂温度を正確に
制御することができ、射出成形品の精度を向上さ
せることができる。
ターンから、例えば直接に測定不可能なシリンダ
中心軸部分の温度によつて、樹脂の温度制御を行
なえば、シリンダ中心軸部分の樹脂温度を正確に
制御することができ、射出成形品の精度を向上さ
せることができる。
第１図は本発明の適用される射出成形機のシリ
ンダ先端部分を示した断面図、第２図は第１図の
Ａ−A′断面図、第３図は本発明による樹脂温度
パターン計測装置の構成を示すブロツク図、第４
図はシリンダおよび樹脂の温度分布パターンの一
例を示した図、第５図は本発明による温度分布パ
ターンの推定例を示した図、第６図は樹脂内部の
発熱による温度分布パターンの変化の一例を示し
た図、第７図は剪断発熱量の推定法を示したブロ
ツク線図、第８図は第７図の伝達関数Ｈの一例を
示した図、第９図は半径方向及び軸方向に測定点
を設けて温度分布パターンを求める例を示した断
面図である。 １１……シリンダ、１２……スクリユ、１３…
…樹脂、１４……バンドヒータ、１５……温度検
出器、１６……突起、１７……演算装置。
ンダ先端部分を示した断面図、第２図は第１図の
Ａ−A′断面図、第３図は本発明による樹脂温度
パターン計測装置の構成を示すブロツク図、第４
図はシリンダおよび樹脂の温度分布パターンの一
例を示した図、第５図は本発明による温度分布パ
ターンの推定例を示した図、第６図は樹脂内部の
発熱による温度分布パターンの変化の一例を示し
た図、第７図は剪断発熱量の推定法を示したブロ
ツク線図、第８図は第７図の伝達関数Ｈの一例を
示した図、第９図は半径方向及び軸方向に測定点
を設けて温度分布パターンを求める例を示した断
面図である。 １１……シリンダ、１２……スクリユ、１３…
…樹脂、１４……バンドヒータ、１５……温度検
出器、１６……突起、１７……演算装置。
Claims (1)
- １ 軸方向に延びるシリンダ内に樹脂を充填して
射出する射出成形機に使用される樹脂温度パター
ン計測装置において、前記シリンダの軸方向所定
断面位置における前記シリンダの温度を半径方向
に異なる複数点で計測する手段と、前記所定断面
位置における前記樹脂の温度を半径方向に異なる
複数点で計測する手段と、前記シリンダ及び前記
樹脂の計測値から前記所定断面位置における樹脂
の断面内の温度パターンを計算する手段とを有す
ることを特徴とする射出成形機の樹脂温度パター
ン計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2298684A JPS60168622A (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 射出成形機の樹脂温度パタ−ン計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2298684A JPS60168622A (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 射出成形機の樹脂温度パタ−ン計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60168622A JPS60168622A (ja) | 1985-09-02 |
| JPS646932B2 true JPS646932B2 (ja) | 1989-02-07 |
Family
ID=12097861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2298684A Granted JPS60168622A (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 射出成形機の樹脂温度パタ−ン計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60168622A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01110925A (ja) * | 1987-10-24 | 1989-04-27 | Nissei Plastics Ind Co | 射出成形機の温度検出方法 |
| JP4638533B2 (ja) * | 2008-09-08 | 2011-02-23 | 住友重機械工業株式会社 | 射出成形機およびその温度監視方法 |
| JP6517063B2 (ja) * | 2015-03-27 | 2019-05-22 | 住友重機械工業株式会社 | 射出成形機 |
| JP6644473B2 (ja) * | 2015-03-27 | 2020-02-12 | 住友重機械工業株式会社 | 射出成形機 |
-
1984
- 1984-02-13 JP JP2298684A patent/JPS60168622A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60168622A (ja) | 1985-09-02 |
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