JP7559632B2 - Preform heating device and control method thereof - Google Patents
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Description
本開示は、熱可塑性容器のプリフォームを加熱するプリフォーム加熱装置に関し、また、そのようなプリフォーム加熱装置の制御方法に関する。 The present disclosure relates to a preform heating device that heats preforms for thermoplastic containers, and to a method for controlling such a preform heating device.
PET(polyethylene terephthalate)ボトルなどの熱可塑性容器は、まず、プリフォームと呼ばれる試験管のような形状を有する小型の容器を射出成形し、次いで、プリフォームを加熱し、加熱されたプリフォームの内部に空気を吹き込んで膨張させること(ブロー成形)により製造される。例えば、特許文献1は、PET樹脂製のプリフォームを2軸延伸ブロー成形する際に用いるプリフォームの加熱方法を開示している。
Thermoplastic containers such as PET (polyethylene terephthalate) bottles are manufactured by first injection molding a small container shaped like a test tube called a preform, then heating the preform and blowing air into the heated preform to expand it (blow molding). For example,
プリフォームを製造する際、加熱されたプリフォームの外面及び内面の間に大きな温度差が存在すると、容器の厚さ及び強度のばらつき等の不良が発生する。このため、プリフォームの外面及び内面の温度差を所望の範囲内に抑えるように、好ましくは、内面温度を外面温度に一致させるようにプリフォームを加熱することが求められる。 When manufacturing a preform, if there is a large temperature difference between the outer and inner surfaces of the heated preform, defects such as variations in the thickness and strength of the container will occur. For this reason, it is necessary to heat the preform so that the temperature difference between the outer and inner surfaces of the preform is kept within a desired range, preferably so that the inner surface temperature is made to match the outer surface temperature.
しかしながら、プリフォームの加熱装置はプリフォームの外面を加熱し、プリフォームの内面は直接には加熱されないので、プリフォームの内面において所望の温度を達成することは困難である。 However, because the preform heating device heats the outer surface of the preform and the inner surface of the preform is not directly heated, it is difficult to achieve the desired temperature at the inner surface of the preform.
また、プリフォームは、一般に、加熱装置の内部を回転しながら搬送されるので、プリフォームの内面温度を測定するために、有線接続された接触式の温度センサを使用することは困難である。赤外線温度センサなど、非接触式の温度センサを使用しても、プリフォームの外面温度を測定することはできるが、プリフォームの内面温度を測定することはできない。 In addition, since the preform is generally transported while rotating inside the heating device, it is difficult to use a wired contact-type temperature sensor to measure the temperature of the inner surface of the preform. Even if a non-contact type temperature sensor such as an infrared temperature sensor is used, it is possible to measure the temperature of the outer surface of the preform, but it is not possible to measure the temperature of the inner surface of the preform.
このように、プリフォームの内面を直接に加熱できないので、最終的な成形品の品質を見ながら加熱装置の温度を試行錯誤的に調整しなければならず、温度調整に多大な工数がかかる。また、プリフォームの内面温度が不明であるので、加熱装置の温度を最適に調整することができず、小さな環境変化等に起因して不良品が発生するおそれがある。従って、温度調整に大きな手間をかけることなく、プリフォームの内面温度を所望の目標値に近づけるようにプリフォームを加熱することができるプリフォーム加熱装置の制御方法が求められる。 As such, since the inner surface of the preform cannot be heated directly, the temperature of the heating device must be adjusted by trial and error while observing the quality of the final molded product, and temperature adjustment requires a great deal of work. In addition, since the inner surface temperature of the preform is unknown, the temperature of the heating device cannot be optimally adjusted, and there is a risk of defective products being produced due to small environmental changes, etc. Therefore, there is a need for a method of controlling a preform heating device that can heat the preform so that the inner surface temperature of the preform approaches the desired target value without the need for significant effort in temperature adjustment.
本開示の目的は、温度調整に大きな手間をかけることなく、プリフォームの内面温度を所望の目標値に近づけるようにプリフォームを加熱することができるプリフォーム加熱装置の制御方法を提供することにある。本開示の目的はまた、そのようなプリフォーム加熱装置を提供することにある。 The object of the present disclosure is to provide a method for controlling a preform heating device that can heat a preform so that the inner surface temperature of the preform approaches a desired target value without requiring significant effort in temperature adjustment. Another object of the present disclosure is to provide such a preform heating device.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、
熱可塑性容器のプリフォームを加熱するプリフォーム加熱装置の制御方法であって、
前記プリフォーム加熱装置は、前記プリフォームを収容して所定の炉温度で加熱する少なくとも1つの炉を備え、
前記制御方法は、
前記炉温度と前記プリフォームの外面温度との関係を示す第1の温度モデルを取得するステップと、
前記プリフォームの外面温度と前記プリフォームの内面温度との関係を示す第2の温度モデルを取得するステップと、
前記第1の温度モデルに基づいて、前記プリフォームの外面温度の時間的変化を示す第1の温度関数を計算するステップと、
前記第2の温度モデルに基づいて、前記プリフォームの内面温度の時間的変化を示す第2の温度関数を計算するステップと、
前記第1及び第2の温度関数に基づいて、前記プリフォームの内面温度と予め決められた内面温度目標値との誤差を予め決められたしきい値よりも低減するように前記炉温度の設定値を計算するステップと、
前記計算された炉温度の設定値を前記炉に設定するステップとを含む。
According to a method for controlling a preform heating apparatus according to one aspect of the present disclosure,
1. A method for controlling a preform heating device for heating a preform for a thermoplastic container, comprising:
the preform heating device includes at least one furnace that receives the preform and heats it at a predetermined furnace temperature;
The control method includes:
obtaining a first temperature model indicating a relationship between the furnace temperature and an outer surface temperature of the preform;
obtaining a second temperature model indicating a relationship between an outer surface temperature of the preform and an inner surface temperature of the preform;
calculating a first temperature function indicative of a change in temperature of an outer surface of the preform over time based on the first temperature model;
calculating a second temperature function indicative of a change in temperature of the inner surface of the preform over time based on the second temperature model;
calculating a setpoint for the furnace temperature based on the first and second temperature functions to reduce an error between the inner surface temperature of the preform and a predetermined inner surface temperature target below a predetermined threshold;
setting the calculated furnace temperature set point in the furnace.
これにより、温度調整に大きな手間をかけることなく、プリフォームの内面温度を所望の目標値に近づけるようにプリフォームを加熱することができる。 This allows the preform to be heated so that its inner surface temperature approaches the desired target value without the need for significant effort in adjusting the temperature.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、
前記第2の温度モデルは、前記プリフォームの外面温度から前記プリフォームの内面温度への伝達関数により表される。
According to a method for controlling a preform heating apparatus according to one aspect of the present disclosure,
The second temperature model is represented by a transfer function from the outer surface temperature of the preform to the inner surface temperature of the preform.
これにより、プリフォームの内面温度を考慮して炉温度の設定値を計算することができる。 This allows the furnace temperature setting to be calculated taking into account the inner surface temperature of the preform.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、
前記第2の温度モデルは、ラプラス変換された関数の領域における、利得及び時定数のパラメータを含む1次遅れ形式又は2次遅れ形式の伝達関数により表される。
According to a method for controlling a preform heating apparatus according to one aspect of the present disclosure,
The second temperature model is represented by a transfer function of first or second order lag form including parameters of gain and time constant in the domain of Laplace transformed functions.
これにより、プリフォームの内面温度を含む温度モデルを適切に表現することができる。 This allows the temperature model, including the inner surface temperature of the preform, to be properly represented.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、
前記第2の温度モデルを取得するステップは、
前記プリフォームの外面温度の時間的変化を示す第1の時系列データを取得するステップと、
前記プリフォームの内面温度の時間的変化を示す第2の時系列データを取得するステップと、
前記第1及び第2の時系列データに基づいて前記第2の温度モデルの伝達関数を計算するステップとを含む。
According to a method for controlling a preform heating apparatus according to one aspect of the present disclosure,
The step of obtaining the second temperature model includes:
acquiring first time-series data indicating a change over time in an outer surface temperature of the preform;
acquiring second time series data indicating a change over time in an inner surface temperature of the preform;
and calculating a transfer function of the second temperature model based on the first and second time series data.
これにより、プリフォームの内面温度を含む温度モデルを適切に計算することができる。 This allows for proper calculation of a temperature model that includes the inner surface temperature of the preform.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、
前記第1の時系列データを取得するステップは、前記プリフォームの外面をステップ状の温度プロファイルで加熱するとき、前記プリフォームの外面に設けられた第1の温度センサから前記プリフォームの外面温度を取得するステップを含み、
前記第2の時系列データを取得するステップは、前記プリフォームの外面を前記ステップ状の温度プロファイルで加熱するとき、前記プリフォームの内面に設けられた第2の温度センサから前記プリフォームの内面温度を取得するステップを含む。
According to a method for controlling a preform heating apparatus according to one aspect of the present disclosure,
the step of acquiring the first time-series data includes a step of acquiring an outer surface temperature of the preform from a first temperature sensor provided on the outer surface of the preform when the outer surface of the preform is heated with a step-like temperature profile;
The step of acquiring the second time series data includes a step of acquiring the inner surface temperature of the preform from a second temperature sensor provided on the inner surface of the preform when the outer surface of the preform is heated with the step-like temperature profile.
これにより、プリフォームの内面温度を含む温度モデルを適切に計算することができる。 This allows for proper calculation of a temperature model that includes the inner surface temperature of the preform.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、
前記第1の温度モデルは、前記炉温度から前記プリフォームの外面温度への伝達関数により表される。
According to a method for controlling a preform heating apparatus according to one aspect of the present disclosure,
The first temperature model is represented by a transfer function from the furnace temperature to the outer surface temperature of the preform.
これにより、炉の内部の温度を考慮して炉温度の設定値を計算することができる。 This allows the furnace temperature setting to be calculated taking into account the temperature inside the furnace.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、
前記第1の温度モデルは、ラプラス変換された関数の領域における、利得及び時定数のパラメータを含む1次遅れ形式又は2次遅れ形式の伝達関数により表される。
According to a method for controlling a preform heating apparatus according to one aspect of the present disclosure,
The first temperature model is represented by a transfer function of first or second order lag form including parameters of gain and time constant in the domain of Laplace transformed functions.
これにより、炉の内部の温度を含む温度モデルを適切に表現することができる。 This allows for an appropriate representation of the temperature model, including the temperature inside the furnace.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、
前記第1の温度モデルを取得するステップは、
前記炉温度の時間的変化を示す第3の時系列データを取得するステップと、
前記プリフォームの外面温度の時間的変化を示す第4の時系列データを取得するステップと、
前記第3及び第4の時系列データに基づいて前記第1の温度モデルの伝達関数を計算するステップとを含む。
According to a method for controlling a preform heating apparatus according to one aspect of the present disclosure,
The step of obtaining the first temperature model includes:
acquiring third time series data indicating a change in the furnace temperature over time;
acquiring fourth time-series data indicating a change over time in an outer surface temperature of the preform;
and calculating a transfer function of the first temperature model based on the third and fourth time series data.
これにより、炉の内部の温度を含む温度モデルを適切に計算することができる。 This allows for proper calculation of the temperature model, including the temperature inside the furnace.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、
前記炉温度の設定値を計算するステップは、前記プリフォームの内面温度と前記内面温度目標値との誤差を低減するように、前記炉温度の設定値を反復的に変化させるステップを含む。
According to a method for controlling a preform heating apparatus according to one aspect of the present disclosure,
The step of calculating the furnace temperature set point includes the step of iteratively varying the furnace temperature set point to reduce an error between the inner surface temperature of the preform and the inner surface temperature target value.
これにより、炉温度の設定値を適切に計算することができる。 This allows the furnace temperature setting to be calculated appropriately.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、
前記炉温度の設定値を計算するステップは、前記第1及び第2の温度関数に基づいて、前記プリフォームの内面温度と前記内面温度目標値との誤差を前記しきい値よりも低減するように、かつ、前記プリフォームの外面温度と予め決められた外面温度目標値との誤差を前記しきい値よりも低減するように、前記炉温度の設定値を計算するステップを含む。
According to a method for controlling a preform heating apparatus according to one aspect of the present disclosure,
The step of calculating the set value of the furnace temperature includes a step of calculating the set value of the furnace temperature based on the first and second temperature functions so as to reduce an error between the inner surface temperature of the preform and the inner surface temperature target value below the threshold value, and so as to reduce an error between the outer surface temperature of the preform and a predetermined outer surface temperature target value below the threshold value.
これにより、温度調整に大きな手間をかけることなく、プリフォームの外面温度を所望の目標値に近づけるようにプリフォームを加熱することができる。 This allows the preform to be heated so that the outer surface temperature of the preform approaches the desired target value without the need for significant effort in temperature adjustment.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、
前記炉温度の設定値を計算するステップは、前記プリフォームの内面温度と前記内面温度目標値との誤差を低減するように、かつ、前記プリフォームの外面温度と前記外面温度目標値との誤差を低減するように、前記炉温度の設定値を反復的に変化させるステップを含む。
According to a method for controlling a preform heating apparatus according to one aspect of the present disclosure,
The step of calculating the furnace temperature set value includes a step of iteratively changing the furnace temperature set value so as to reduce an error between the inner surface temperature of the preform and the inner surface temperature target value, and to reduce an error between the outer surface temperature of the preform and the outer surface temperature target value.
これにより、炉温度の設定値を適切に計算することができる。 This allows the furnace temperature setting to be calculated appropriately.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、
前記内面温度目標値は前記外面温度目標値と同じ値に設定される。
According to a method for controlling a preform heating apparatus according to one aspect of the present disclosure,
The inner surface temperature target value is set to the same value as the outer surface temperature target value.
これにより、プリフォームの外面温度及び内面温度の差を低減することができる。 This reduces the difference between the outer and inner temperatures of the preform.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、
前記内面温度目標値は、前記外面温度目標値に対して所定の温度差を有する値に設定される。
According to a method for controlling a preform heating apparatus according to one aspect of the present disclosure,
The inner surface temperature target value is set to a value having a predetermined temperature difference with respect to the outer surface temperature target value.
これにより、プリフォームの外面温度及び内面温度が互いに異なる場合であっても、プリフォームの外面温度及び内面温度をそれらの所望の目標値に近づけるようにプリフォームを加熱することができる。 This allows the preform to be heated so that the outer surface temperature and inner surface temperature of the preform approach their desired target values, even if the outer surface temperature and inner surface temperature of the preform are different from each other.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、
前記プリフォーム加熱装置は、前記プリフォームが逐次に通過するように互いに隣接して配置された複数の炉を備え、
前記複数の炉のそれぞれについて、前記炉温度の設定値は時間的に一定である。
According to a method for controlling a preform heating apparatus according to one aspect of the present disclosure,
the preform heating device includes a plurality of furnaces arranged adjacent to each other so that the preforms pass through them sequentially;
For each of the plurality of furnaces, the furnace temperature setpoint is constant over time.
これにより、複数の炉を含む連続炉を用いてプリフォームを加熱することができる。 This allows the preforms to be heated using a continuous furnace that includes multiple furnaces.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、
熱可塑性容器のプリフォームを加熱するプリフォーム加熱装置であって、前記プリフォーム加熱装置は、
前記プリフォームを収容して所定の炉温度で加熱する少なくとも1つの炉と、
前記炉温度の設定値を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記炉温度と前記プリフォームの外面温度との関係を示す第1の温度モデルを取得し、
前記プリフォームの外面温度と前記プリフォームの内面温度との関係を示す第2の温度モデルを取得し、
前記第1の温度モデルに基づいて、前記プリフォームの外面温度の時間的変化を示す第1の温度関数を計算し、
前記第2の温度モデルに基づいて、前記プリフォームの内面温度の時間的変化を示す第2の温度関数を計算し、
前記第1及び第2の温度関数に基づいて、前記プリフォームの内面温度と予め決められた内面温度目標値との誤差を低減するように前記炉温度の設定値を計算し、
前記計算された炉温度の設定値を前記炉に設定するように構成される。
According to a method for controlling a preform heating apparatus according to one aspect of the present disclosure,
A preform heating apparatus for heating a preform for a thermoplastic container, the preform heating apparatus comprising:
at least one furnace for receiving and heating the preform at a predetermined furnace temperature;
a control device for controlling a set value of the furnace temperature,
The control device includes:
obtaining a first temperature model indicating a relationship between the furnace temperature and an outer surface temperature of the preform;
obtaining a second temperature model indicating a relationship between an outer surface temperature of the preform and an inner surface temperature of the preform;
calculating a first temperature function indicative of a change in temperature of an outer surface of the preform over time based on the first temperature model;
calculating a second temperature function indicative of a change in the temperature of the inner surface of the preform over time based on the second temperature model;
calculating a setpoint for the furnace temperature based on the first and second temperature functions so as to reduce an error between the inner surface temperature of the preform and a predetermined inner surface temperature target value;
The calculated furnace temperature set point is configured to be set in the furnace.
これにより、温度調整に大きな手間をかけることなく、プリフォームの内面温度を所望の目標値に近づけるようにプリフォームを加熱することができる。 This allows the preform to be heated so that its inner surface temperature approaches the desired target value without the need for significant effort in adjusting the temperature.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、温度調整に大きな手間をかけることなく、プリフォームの内面温度を所望の目標値に近づけるようにプリフォームを加熱することができる。 According to a method for controlling a preform heating device according to one aspect of the present disclosure, the preform can be heated so that the inner surface temperature of the preform approaches a desired target value without requiring significant effort in adjusting the temperature.
以下、本開示の一側面に係る実施形態を、図面に基づいて説明する。各図面において、同じ符号は同様の構成要素を示す。 Below, an embodiment of one aspect of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same reference numerals indicate similar components.
[適用例]
図1は、第1の実施形態に係るプリフォーム加熱装置100の構成を示すブロック図である。プリフォーム加熱装置100は、PETボトルなどの熱可塑性容器のプリフォーム10を加熱する。プリフォーム加熱装置100は、少なくとも、プリフォーム10を収容して所定の炉温度で加熱する少なくとも1つの炉2-1~2-3と、炉温度の設定値を制御する制御装置1とを備える。
[Application example]
1 is a block diagram showing the configuration of a
図1の例では、プリフォーム加熱装置100は、プリフォーム10が逐次に通過するように互いに隣接して配置された複数の炉2-1~2-3を備える。プリフォーム10は、炉2-1、2-2、及び2-3の順に通過するように、ベルトコンベア3により搬送される。
In the example of FIG. 1, the
本明細書では、炉2-2~2-3をまとめて「炉2」とも呼ぶ。
In this specification, furnaces 2-2 and 2-3 are collectively referred to as "
図2は、図1のプリフォーム10の構成を示す斜視図である。プリフォーム10は、試験管のような形状を有するように射出成形される。プリフォーム10は、外面10a及び内面10bを有する。前述したように、プリフォーム10を製造する際、加熱されたプリフォーム10の外面10a及び内面10bの間に大きな温度差が存在すると、容器の厚さ及び強度のばらつき等の不良が発生する。このため、プリフォーム10の外面10a及び内面10bの温度差を所望の範囲内に抑えるように、好ましくは、内面温度を外面温度に一致させるようにプリフォーム10を加熱することが求められる。以下、温度調整に大きな手間をかけることなく、プリフォーム10の内面温度を所望の目標値に近づけるようにプリフォーム10を加熱するためのプリフォーム加熱装置100の制御方法について説明する。
Figure 2 is a perspective view showing the configuration of the
制御装置1は、炉2の温度モデル、すなわち、炉温度とプリフォーム10の外面温度との関係を示す第1の温度モデルF1(s)を取得する。制御装置1はさらに、プリフォーム10の温度モデル、すなわち、プリフォーム10の外面温度とプリフォーム10の内面温度との関係を示す第2の温度モデルF2(s)を取得する。制御装置1はさらに、第1の温度モデルF1(s)に基づいて、プリフォーム10の外面温度の時間的変化を示す第1の温度関数Tout(t)を計算する。制御装置1はさらに、第2の温度モデルF2(s)に基づいて、プリフォーム10の内面温度の時間的変化を示す第2の温度関数Tin(t)を計算する。制御装置1はさらに、第1の温度関数Tout(t)及び第2の温度関数Tin(t)に基づいて、プリフォーム10の内面温度Tin(t)と予め決められた内面温度目標値Tin_tgt(t)との誤差を予め決められたしきい値Δfeよりも低減するように炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を計算する。制御装置1はさらに、計算された炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を炉2に設定する。
The
図1のプリフォーム加熱装置100によれば、プリフォーム10の外面温度と内面温度との関係を示す温度モデルF2(s)を用いることにより、例えば各炉2の温度及び/又はベルトコンベア3の速度を試行錯誤により調整することを必要とすることなく、また、加熱時にプリフォーム10の内面温度を測定することなく、プリフォーム10の内面温度を所望の目標値に近づけるようにプリフォーム10を加熱することができる。従って、図1のプリフォーム加熱装置100によれば、温度調整に大きな手間をかけることなく、プリフォーム10の内面温度を所望の目標値に近づけるようにプリフォーム10を加熱することができる。
According to the
図3は、図1のプリフォーム加熱装置100によって加熱されたプリフォーム10をブロー成形により処理してボトル11を製造する工程を説明する図である。プリフォーム加熱装置100によって加熱されたプリフォーム10は、図3(a)に示すように、ボトル11のための金型31に挿入される。図3(a)~図3(c)は金型31の破断図を示す。プリフォーム10の内部には、高圧空気源に接続された管路32が挿入される。図3(b)に示すように、管路32を介してプリフォーム10の内部に空気を吹き込むことによりプリフォーム10は膨張する。最終的に、図3(c)に示すように、プリフォーム10はボトル11の形状に成形される。その後、図3(d)に示すように、成形されたボトル11は金型31から取り出される。プリフォーム加熱装置100によってプリフォーム10を予め加熱することにより、厚さ及び強度のばらつき等の不良を発生することなく、高品質のボトル11を製造することができる。
Figure 3 is a diagram illustrating the process of manufacturing a
[第1の実施形態]
以下、図面を参照して、第1の実施形態に係るプリフォーム加熱装置100についてさらに説明する。
[First embodiment]
Hereinafter, the
[第1の実施形態の構成例]
図1をさらに参照すると、炉2-1~2-3は、温度調節器21-1~21-3、ヒーター22-1~22-3、及び温度センサ23-1~23-3をそれぞれ備える。
[Configuration Example of First Embodiment]
With further reference to FIG. 1, the furnaces 2-1 to 2-3 are equipped with temperature controllers 21-1 to 21-3, heaters 22-1 to 22-3, and temperature sensors 23-1 to 23-3, respectively.
本明細書では、温度調節器21-1~21-3をまとめて「温度調節器21」とも呼ぶ。また、本明細書では、ヒーター22-1~22-3をまとめて「ヒーター22」とも呼ぶ。また、本明細書では、温度センサ23-1~23-3をまとめて「温度センサ23」とも呼ぶ。
In this specification, the temperature regulators 21-1 to 21-3 are also collectively referred to as "temperature regulators 21." Also, in this specification, the heaters 22-1 to 22-3 are also collectively referred to as "
図4は、図1の炉2の構成を示すブロック図である。図1の炉2-1~2-3のいずれも、図4の炉2と同様に構成される。温度調節器21には、制御装置1から炉温度の設定値が入力される。温度調節器21は、炉温度の設定値に従ってヒーター22を動作させる。ヒーター22は、例えば赤外線ヒーターである。温度センサ23は、実際の炉温度、例えば、炉2の内部の温度であって、プリフォーム10が通過する位置の近傍の温度を測定して温度調節器21に通知する。従って、温度調節器21は、炉2の内部の温度を設定値に近づけるように、ヒーター22をフィードバック制御する。
Figure 4 is a block diagram showing the configuration of the
プリフォーム10は、長手方向の軸の周りに回転しながらベルトコンベア3により搬送されてもよい。また、各炉2において、ヒーター22は、プリフォーム10を包囲するように配置されてもよい。これにより、プリフォーム10の全体を実質的に一様に加熱することができる。
The
図1をさらに参照すると、プリフォーム加熱装置100はさらに、ベルトコンベア3、駆動装置4、温度センサ5、入力装置6、及び表示装置7を備えてもよい。
Referring further to FIG. 1, the
駆動装置4は、制御装置1の制御下で、ベルトコンベア3を所定の速度で駆動する。ベルトコンベア3に沿った各炉2の長さをベルトコンベア3の速度で除算することにより、各炉2によるプリフォーム10の加熱時間がわかる。
The
温度センサ5は、炉2の外部の温度、例えば、プリフォーム加熱装置100の近傍の気温を測定して制御装置1に通知する。気温は、加熱前のプリフォーム10の温度に等しい。
The
入力装置6は、プリフォーム加熱装置100の状態を設定するユーザ入力を受けて制御装置1に入力する。入力装置6は、キーボード及びポインティングデバイスを含んでもよい。
The input device 6 receives user input to set the state of the
表示装置7は、プリフォーム加熱装置100の状態を示すデータを制御装置1から受けて表示する。
The
制御装置1は、プリフォーム加熱装置100の全体の動作を制御する。特に、制御装置1は、図5を参照して後述する設定値計算処理を実行し、プリフォーム10を加熱するための炉温度の設定値を計算して各炉2に設定する。このため、制御装置1は、図6を参照して後述する測定装置41から、炉温度とプリフォーム10の外面温度との関係を示す温度モデルF1(s)を取得する。また、制御装置1は、図8を参照して後述する測定装置51から、プリフォーム10の外面温度と内面温度との関係を示す温度モデルF2(s)を取得する。制御装置1は、測定装置41,51から温度モデルF1(s),F2(s)を取得するために、有線又は無線LAN(Local Area Network)のような通信インターフェースを含んでもよく、また、USB(Universal Serial Bus)のような他のインターフェースを備えてもよい。
The
制御装置1は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等を備え、情報処理に応じてプリフォーム加熱装置100の各構成要素を制御する。制御装置1は、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等の補助記憶装置をさらに備え、制御装置1によって実行されるプログラム、制御装置1によって取得されたデータ等を記憶する。
The
[第1の実施形態の動作例]
プリフォーム加熱装置100は、炉2の温度の測定値に基づいて予め生成された炉2の温度モデルF1(s)を取得し、また、プリフォーム10の温度の測定値に基づいて予め生成されたプリフォーム10の温度モデルF2(s)を取得する。次いで、プリフォーム加熱装置100は、炉2の温度モデルF1(s)及びプリフォーム10の温度モデルF2(s)に基づくシミュレーションを行って、プリフォーム10の外面温度Tout(t)及び内面温度Tin(t)を計算し、外面温度Tout(t)及び内面温度Tin(t)をそれらの目標値Tout_tgt(t),Tin_tgt(t)にそれぞれ近づけるように炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を計算する。プリフォーム加熱装置100は、計算された炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を炉2に設定することにより、プリフォーム10の外面温度Tout(t)及び内面温度Tin(t)をそれらの目標値Tout_tgt(t),Tin_tgt(t)にそれぞれに近づけるようにプリフォーム10を加熱することができる。
[Operation Example of First Embodiment]
The
図5は、図1の制御装置1によって実行される設定値計算処理を示すフローチャートである。
Figure 5 is a flowchart showing the setting value calculation process executed by the
ステップS1において、制御装置1は、図6及び図7を参照して後述するように、炉2の温度モデル、すなわち、炉温度とプリフォーム10の外面温度との関係を示す温度モデルF1(s)を取得する。
In step S1, the
ステップS2において、制御装置1は、図8及び図9を参照して後述するように、プリフォーム10の温度モデル、すなわち、プリフォーム10の外面温度とプリフォーム10の内面温度との関係を示す温度モデルF2(s)を取得する。
In step S2, the
ステップS3において、制御装置1は、プリフォーム加熱装置100の各パラメータを設定する。プリフォーム加熱装置100のパラメータは、例えば、以下のものを含む。
In step S3, the
・N:反復回数の最大値。例えば、N=1000。
・Δfe;収束条件のしきい値。例えば、Δfe=0.001。
・tz1,tz2,tz3:ベルトコンベア3によって搬送されるプリフォーム10が炉2-1~2-3をそれぞれ通過する時間長。例えば、tz1=tz2=tz3=30[秒]。
・tend:計算される温度の時間的変化を示す関数(外面温度Tout(t)及び内面温度Tin(t)など)の時間長。すなわち、tend=tz1+tz2+tz3。
・Δt:計算される温度の時間的変化を示す関数(外面温度Tout(t)及び内面温度Tin(t)など)のサンプリング時間幅。例えば、Δt=0.1[秒]。
・Tout1_tgt,Tout2_tgt,Tout3_tgt:炉2-1~2-3からそれぞれ出力されるときのプリフォーム10の最終的な外面温度目標値。例えば、Tout1_tgt=100,Tout2_tgt=200,Tout3_tgt=220[℃]。
・Tin1_tgt,Tin2_tgt,Tin3_tgt:炉2-1~2-3からそれぞれ出力されるときのプリフォーム10の最終的な内面温度目標値。例えば、Tin1_tgt=Tout1_tgt,Tin2_tgt=Tout2_tgt,Tin3_tgt=Tout3_tgt。
・Tout_tgt(t):プリフォーム10の外面温度目標値の時間的変化を示す温度関数。すなわち、最初の時間長tz1にわたってTout_tgt(t)=Tout1_tgtになり、次の時間長tz2にわたってTout_tgt(t)=Tout2_tgtになり、最後の時間長tz3にわたってTout_tgt(t)=Tout3_tgtになる。
・Tin_tgt(t):プリフォーム10の内面温度目標値の時間的変化を示す温度関数。すなわち、最初の時間長tz1にわたってTin_tgt(t)=Tin1_tgtになり、次の時間長tz2にわたってTin_tgt(t)=Tin2_tgtになり、最後の時間長tz3にわたってTin_tgt(t)=Tin3_tgtになる。
・a,b:評価関数値の計算に使用される重み係数。例えば、a=1,b=1。
・Tref:プリフォーム加熱装置100の近傍の気温。例えば、Tref=25℃(固定値)。
N: The maximum number of iterations, for example, N=1000.
- Δfe: Threshold value for convergence condition. For example, Δfe = 0.001.
tz1, tz2, tz3: the time lengths during which the
Tend: the time length of a function indicating the change in temperature over time (such as the outer surface temperature Tout(t) and the inner surface temperature Tin(t)). That is, tend = tz1 + tz2 + tz3.
Δt: Sampling time width of the function (such as the outer surface temperature Tout(t) and the inner surface temperature Tin(t)) that indicates the change over time of the calculated temperature. For example, Δt = 0.1 [seconds].
Tout1_tgt, Tout2_tgt, Tout3_tgt: final outer surface temperature target values of the
Tin1_tgt, Tin2_tgt, Tin3_tgt: final inner surface temperature target values of the
Tout_tgt(t): a temperature function indicating a temporal change in the target value of the outer surface temperature of the
Tin_tgt(t): a temperature function indicating the change over time of the target value of the inner surface temperature of the
a, b: weighting coefficients used in the calculation of the evaluation function value. For example, a=1, b=1.
Tref: air temperature in the vicinity of the
ステップS4において、制御装置1は、処理の反復回数iをゼロに初期化する。
In step S4, the
ステップS5において、制御装置1は、炉2-1~2-3の炉温度の設定値Tr1(i),Tr2(i),Tr3(i)の初期値(すなわち、i=0のときの値)を設定する。初期値は、例えば、Tr1(0)=Tr2(0)=Tr3(0)=200℃に設定される。
In step S5, the
ステップS6において、制御装置1は、炉2の温度モデルF1(s)に基づいて、プリフォーム10の外面温度の時間的変化を示す温度関数Tout(t)をシミュレーションにより推定する。また、ステップS6において、制御装置1は、プリフォーム10の温度モデルF2(s)に基づいて、プリフォーム10の内面温度の時間的変化を示す温度関数Tin(t)を推定する。温度関数Tout(t)は、最初の時間長tz1にわたって、炉2-1によって加熱されているときのプリフォーム10の外面温度を示し、次の時間長tz2にわたって、炉2-2によって加熱されているときのプリフォーム10の外面温度を示し、最後の時間長tz3にわたって、炉2-3によって加熱されているときのプリフォーム10の外面温度を示す。同様に、温度関数Tin(t)は、最初の時間長tz1にわたって、炉2-1によって加熱されているときのプリフォーム10の内面温度を示し、次の時間長tz2にわたって、炉2-2によって加熱されているときのプリフォーム10の内面温度を示し、最後の時間長tz3にわたって、炉2-3によって加熱されているときのプリフォーム10の内面温度を示す。
In step S6, the
ステップS7において、制御装置1は、プリフォーム10の推定された外面温度Tout(t)及び内面温度Tin(t)と、それらの目標値Tout_tgt(t),Tin_tgt(t)との誤差を示す評価関数値fe(i)を計算する。
In step S7, the
ステップS8において、制御装置1は、評価関数値fe(i)が収束したか否かを判断し、YESのときはステップS9に進み、NOのときはステップS10に進む。
In step S8, the
ステップS9において、制御装置1は、現在の炉温度の設定値Tr1(i),Tr2(i),Tr3(i)を、設定値Tr1,Tr2,Tr3として炉2-1~2-3にそれぞれ設定し、処理を終了する。
In step S9, the
ステップS10において、制御装置1は、反復回数iが最大値Nに達したか否かを判断し、YESのときはステップS11に進み、NOのときはステップS12に進む。
In step S10, the
ステップS11において、制御装置1は、炉温度の設定値を決定できなかったことを示すエラーメッセージを表示装置7に表示し、処理を終了する。
In step S11, the
ステップS12において、制御装置1は、反復回数iを1だけインクリメントする。
In step S12, the
ステップS13において、制御装置1は、炉温度の設定値Tr1(i),Tr2(i),Tr3(i)を変化させ、ステップS6~S8の処理を繰り返す。制御装置1は、公知の山登り法、遺伝的アルゴリズム、シミュレーテッドアニーリング等を用いて、プリフォーム10の内面温度Tin(t)と内面温度目標値Tin_tgt(t)との誤差を低減するように、かつ、プリフォーム10の外面温度Tout(t)と外面温度目標値Tout_tgt(t)との誤差を低減するように、炉温度の設定値Tr1(i),Tr2(i),Tr3(i)を反復的に変化させる。
In step S13, the
ステップS9において炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を炉2-1~2-3にそれぞれ設定した後、制御装置1は、プリフォーム10を加熱するように各炉2及び駆動装置4を制御する。
In step S9, the furnace temperature set values Tr1, Tr2, and Tr3 are set for the furnaces 2-1 to 2-3, respectively, and then the
[炉2の温度モデルの生成]
次に、図5のステップS1において取得される炉2の温度モデルを生成する方法について説明する。
[Generation of
Next, a method for generating the temperature model of the
図6は、図1のプリフォーム加熱装置100において炉2の温度モデルを取得する構成を示すブロック図である。炉2の温度モデルを生成して取得するために、測定装置41及び少なくとも1つの温度センサ42を用いる。図6において、測定装置41及び温度センサ42以外の構成要素は、図1又は図4の対応する構成要素と同様に構成される。温度センサ42は、非接触式の温度センサ、例えば赤外線温度センサである。温度センサ42は、プリフォーム10が炉2によって加熱されるとき、ヒーター22によって発生された熱を受けることなく、プリフォーム10の外面温度を測定できるように、炉2の内部又は外部に設けられる。測定装置41は、温度センサ23から、炉温度の時間的変化を示す時系列データを取得し、また、温度センサ42から、プリフォーム10の外面温度の時間的変化を示す時系列データを取得し、取得された時系列データを制御装置1に送る。
Figure 6 is a block diagram showing a configuration for acquiring a temperature model of the
図1の炉2-1~2-3のそれぞれに対して、少なくとも1つずつの温度センサ42が設けられる。各温度センサ42は、ベルトコンベア3によって搬送されるプリフォーム10を追跡して、プリフォーム10の外面温度の時間的変化を測定できるように設けられる。
At least one
図7は、図6の測定装置41によって取得される炉2の温度モデルの一例を示すグラフである。時刻t0は、ベルトコンベア3によって搬送されるプリフォーム10が炉2-1に進入した瞬間を示し、時刻t1は、プリフォーム10が炉2-1から出て炉2-2に進入した瞬間を示し、時刻t2は、プリフォーム10が炉2-2から出て炉2-3に進入した瞬間を示し、時刻t3は、プリフォーム10が炉2-3から出た瞬間を示す。時刻t0~t1の時間長、時刻t1~t2の時間長、及び時刻t2~t3の時間長は、前述したように、時間長tz1,tz2,tz3によってそれぞれ表される。炉2-1~2-3をオンしてから十分に長い時間が経過して温度が定常状態に達したとき、各炉2-1~2-3の実際の炉温度は、その設定値Tr1,Tr2,Tr3に一致していると考えられる。これにより、プリフォーム10の外面は、ステップ状の温度プロファイルで加熱される。図7に示すように、炉2-1~2-3のそれぞれによってプリフォーム10を加熱することにより、プリフォーム10の外面温度は、炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3に次第に近づく。
Figure 7 is a graph showing an example of the temperature model of the
制御装置1は、炉温度の時系列データ及びプリフォーム10の外面温度の時系列データに基づいて、炉温度とプリフォーム10の外面温度との関係を示す炉2の温度モデルを計算する。炉2の温度モデルは、炉温度からプリフォーム10の外面温度への伝達関数により表される。炉2の温度モデルは、例えば次式のように、ラプラス変換された関数の領域における、利得及び時定数のパラメータを含む1次遅れ形式の伝達関数により表される。
The
F1(s)=k1/(T1・s+1) (1) F1(s)=k1/(T1・s+1) (1)
ここで、k1は利得を示し、T1は時定数を示す。 Here, k1 represents the gain and T1 represents the time constant.
ここで、炉温度の時間的変化を示す温度関数をTr(t)により表す。すなわち、最初の時間長tz1にわたってTr(t)=Tr1になり、次の時間長tz2にわたってTr(t)=Tr2になり、最後の時間長tz3にわたってTr(t)=Tr3になる。このとき、ラプラス変換された関数の領域において、炉温度Tr(s)を入力とし、プリフォーム10の外面温度Tout(s)を出力とする系は、次式で表される。
Here, the temperature function showing the change in furnace temperature over time is represented by Tr(t). That is, Tr(t) = Tr1 over the first time length tz1, Tr(t) = Tr2 over the next time length tz2, and Tr(t) = Tr3 over the final time length tz3. In this case, in the domain of the Laplace transformed function, the system in which the furnace temperature Tr(s) is the input and the outer surface temperature Tout(s) of the
Tout(s)=F1(s)・Tr(s) (2) Tout(s)=F1(s)・Tr(s) (2)
炉2-1~2-3のそれぞれにおいて炉温度Tr1,Tr2,Tr3は一定であるので、炉温度Tr1,Tr2,Tr3のそれぞれは、振幅A1を有するステップ関数A1・u(t)により表される。ここで、A1は、プリフォーム10が炉2-1~2-3のそれぞれに進入したときのプリフォーム10の外面温度と炉温度との差を示す。ステップ関数A1・u(t)のラプラス変換はA1/sにより表される。この場合、式(2)にTr(s)=A1/sを代入して逆ラプラス変換することにより、次式のように、プリフォーム10の外面温度の時間的変化を示す時間領域の温度関数Tout(t)が得られる。
Since the furnace temperatures Tr1, Tr2, and Tr3 are constant in each of the furnaces 2-1 to 2-3, each of the furnace temperatures Tr1, Tr2, and Tr3 is represented by a step function A1·u(t) having an amplitude A1. Here, A1 indicates the difference between the outer surface temperature of the
Tout(t)=A1・k1(1-exp(-t/T1))+B1 (3) Tout(t)=A1・k1(1-exp(-t/T1))+B1 (3)
ここで、B1は、プリフォーム10が炉2-1~2-3のそれぞれに進入したときのプリフォーム10の外面温度を示す。
Here, B1 indicates the outer surface temperature of the
式(3)は、ステップ関数A1・u(t)に対するステップ応答を表す。公知の最小二乗法などを用いてプリフォーム10の外面温度の時系列データを式(3)にあてはめることにより、式(1)の利得k1及び時定数T1が計算される。これにより、炉2の温度モデルの伝達関数F1(s)を同定することができる。
Equation (3) represents the step response to the step function A1·u(t). The gain k1 and time constant T1 of equation (1) are calculated by applying the time series data of the outer surface temperature of the
制御装置1は、炉温度の時系列データ及びプリフォーム10の外面温度の時系列データとともに、プリフォーム加熱装置100の各パラメータの対応する設定値の時系列データを取得してもよい。これにより、炉温度の所定の時間的変化及びプリフォーム10の外面温度の所定の時間的変化を再現するようにプリフォーム加熱装置100を動作させることができる。
The
炉2の温度モデルF1(s)は、炉温度の時系列データ及びプリフォーム10の外面温度の時系列データに基づいて測定装置41によって計算され、測定装置41から制御装置1に送られてもよい。
The temperature model F1(s) of the
[プリフォーム10の温度モデルの生成]
次に、図5のステップS2において取得されるプリフォーム10の温度モデルを生成する方法について説明する。
[Generation of Temperature Model of Preform 10]
Next, a method for generating the temperature model of the
図8は、図1のプリフォーム10の温度モデルを取得する構成を示す概略図である。プリフォーム10の温度モデルを生成して取得するために、測定装置51、温度センサ52,53、断熱容器54、及び熱湯55を用いる。温度センサ52,53は、例えば熱電対である。温度センサ52はプリフォーム10の外面に設けられ、温度センサ53はプリフォーム10の内面に設けられる。温度センサ52,53は、例えば接着又は埋め込みにより、プリフォーム10の外面及び内面にそれぞれ固定される。断熱容器54の内部に熱湯55が注がれ、プリフォーム10のほぼ全体が熱湯55に浸漬される。ただし、プリフォーム10は、その内部に熱湯55が流れ込まないように保持される。測定装置41は、温度センサ52から、プリフォーム10の外面温度の時間的変化を示す時系列データを取得し、また、温度センサ53から、プリフォーム10の内面温度の時間的変化を示す時系列データを取得し、取得された時系列データを制御装置1に送る。
Figure 8 is a schematic diagram showing a configuration for acquiring a temperature model of the
図9は、図8の測定装置51によって取得されるプリフォーム10の温度モデルの一例を示すグラフである。時刻t10は、プリフォーム10が熱湯55に浸漬された瞬間を示す。また、時刻t11は、プリフォーム10の内面温度が、熱湯55の温度Tref+A2に対して所定割合の値、例えば、Tref+A2a=Tref+A2×0.632に達した瞬間を示す。図7に示すように、プリフォーム10を熱湯55に浸漬することにより、プリフォーム10の外面温度はステップ状の温度プロファイルを有し、プリフォーム10の内面温度は外面温度に次第に近づく。
Figure 9 is a graph showing an example of a temperature model of the
制御装置1は、プリフォーム10の外面温度及び内面温度の時系列データに基づいて、プリフォーム10の外面温度と内面温度との関係を示すプリフォーム10の温度モデルを計算する。プリフォーム10の温度モデルは、プリフォーム10の外面温度から内面温度への伝達関数により表される。プリフォーム10の温度モデルは、例えば次式のように、ラプラス変換された関数の領域における、利得及び時定数のパラメータを含む1次遅れ形式の伝達関数により表される。
The
F2(s)=k2/(T2・s+1) (4) F2(s)=k2/(T2・s+1) (4)
ここで、k2は利得を示し、T2は時定数を示す。 Here, k2 is the gain and T2 is the time constant.
ここで、ラプラス変換された関数の領域において、プリフォーム10の外面温度Tout(s)を入力とし、プリフォーム10の内面温度Tin(s)を出力とする系は、次式で表される。
Here, in the domain of the Laplace transformed function, the system in which the outer surface temperature Tout(s) of the
Tin(s)=F2(s)・Tout(s) (5) Tin(s)=F2(s)・Tout(s) (5)
図9の例では、プリフォーム10の外面温度は、振幅A2を有するステップ関数A2・u(t)により表される。ステップ関数A2・u(t)のラプラス変換はA2/sにより表される。この場合、式(5)にTout(s)=A2/sを代入して逆ラプラス変換することにより、次式のように、プリフォーム10の内面温度の時間的変化を示す時間領域の温度関数Tout(t)が得られる。
In the example of FIG. 9, the outer surface temperature of the
Tin(t)=A2・k2(1-exp(-t/T2))+Tref (6) Tin(t)=A2・k2(1-exp(-t/T2))+Tref (6)
式(6)は、ステップ関数A2・u(t)に対するステップ応答を表す。公知の最小二乗法などを用いてプリフォーム10の内面温度の時系列データを式(6)にあてはめることにより、式(4)の利得k2及び時定数T2が計算される。これにより、プリフォーム10の温度モデルの伝達関数F2(s)を同定することができる。
Equation (6) represents the step response to the step function A2·u(t). The gain k2 and time constant T2 of equation (4) are calculated by applying the time series data of the inner surface temperature of the
プリフォーム10の温度モデルF2(s)は、プリフォーム10の外面温度及び内面温度の時系列データに基づいて測定装置51によって計算され、測定装置51から制御装置1に送られてもよい。
The temperature model F2(s) of the
[プリフォーム10の外面温度Tout(t)及び内面温度Tin(t)の推定]
次に、図5のステップS6におけるプリフォーム10の外面温度Tout(t)及び内面温度Tin(t)をシミュレーションにより推定する方法について説明する。
[Estimation of outer surface temperature Tout(t) and inner surface temperature Tin(t) of preform 10]
Next, a method for estimating the outer surface temperature Tout(t) and the inner surface temperature Tin(t) of the
ステップS6の処理では、時間tは、サンプリング時間幅Δtにより離散化される。制御装置1は、時刻t=0からtendまで以下のステップ(i)~(iv)の処理を実行し、サンプリング時間幅Δtごとに外面温度Tout(t)及び内面温度Tin(t)の値を計算する。
In the processing of step S6, the time t is discretized by the sampling time interval Δt. The
ステップ(i)
時刻t=0において、プリフォーム10の加熱の開始時におけるプリフォーム10の外面温度Tout(t)及び内面温度Tin(t)の初期値を設定する。プリフォーム10の外面温度Tout(t)及び内面温度Tin(t)の初期値は、例えば、Tout(0)=Tin(0)=Tref=25[℃]に設定される。
Step (i)
At time t=0, initial values are set for the outer surface temperature Tout(t) and the inner surface temperature Tin(t) of the
ステップ(ii)
シミュレーションの反復回数1、すなわち時刻t=Δtにおいて、制御装置1は、炉温度Tr(0)を読み込み、以下の値を計算する。
Step (ii)
At
Tout′(1)=-aout・Tout(0)+bout・Tr(0)
Tout(1)=Tout(0)+Tout′(1)・Δt
Tin′(1)=-ain・Tin(0)+bin・Tout(0)
Tin(1)=Tin(0)+Tin′(1)Δt
Tout'(1)=-aout・Tout(0)+bout・Tr(0)
Tout(1)=Tout(0)+Tout'(1)・Δt
Tin'(1)=-ain・Tin(0)+bin・Tout(0)
Tin (1) = Tin (0) + Tin' (1) Δt
ここで、aout、bout、ain、及びbinは、次式で表される。 Here, aout, bout, ain, and bin are expressed by the following formula.
aout=1/T1
bout=k1/T1
ain=1/T2
bin=k2/T2
aout=1/T1
bout=k1/T1
ain=1/T2
bin=k2/T2
また、Tout′(1)は、t=1における温度関数Tout(t)の微分係数を示し、Tin′(1)は、t=1における温度関数Tin(t)の微分係数を示す。 Furthermore, Tout'(1) denotes the differential coefficient of the temperature function Tout(t) at t=1, and Tin'(1) denotes the differential coefficient of the temperature function Tin(t) at t=1.
ステップ(iii)
シミュレーションの反復回数j、すなわち時刻t=j・Δtにおいて、制御装置1は、炉温度Tr(1)を読み込み、以下の値を計算する。
Step (iii)
At simulation iteration j, ie, time t=j·Δt, the
Tout′(j)=-aout・Tout(j-1)+bout・Tr(j-1)
Tout(j)=Tout(j-1)+Tout′(j)・Δt
Tin′(j)=-ain・Tin(j-1)+bin・Tout(j-1)
Tin(j)=Tin(j-1)+Tin′(j)・Δt
Tout'(j)=-aout・Tout(j-1)+bout・Tr(j-1)
Tout(j)=Tout(j-1)+Tout'(j)・Δt
Tin'(j)=-ain・Tin(j-1)+bin・Tout(j-1)
Tin(j)=Tin(j-1)+Tin'(j)・Δt
ステップ(iv)
時刻t=j・Δtがtendに達したら処理を終了して図5のステップS7に進み、そうでないときは、反復回数jをインクリメント(j=j+1)してステップ(iii)に戻る。
Step (iv)
If the time t=j·Δt reaches tend, the process ends and proceeds to step S7 in FIG. 5; otherwise, the number of iterations j is incremented (j=j+1) and the process returns to step (iii).
このように、ステップS6の処理によれば、炉2の温度モデルF1(s)に基づいて外面温度Tout(t)を推定することができ、また、プリフォーム10の温度モデルF2(s)に基づいて内面温度Tin(t)を推定することができる。
In this way, by processing step S6, the outer surface temperature Tout(t) can be estimated based on the temperature model F1(s) of the
[評価関数値fe(i)の計算]
図5のステップS7において使用される評価関数値fe(i)は、例えば以下のように計算される。
[Calculation of evaluation function value fe(i)]
The evaluation function value fe(i) used in step S7 of FIG. 5 is calculated, for example, as follows.
ここで、aは外面温度誤差eout(t)の重み係数を示し、bは内面温度誤差ein(t)の重み係数を示す。また、eout(t)は、次式のように、プリフォーム10の内面温度Tin(t)と内面温度目標値Tin_tgt(t)との誤差を示し、ein(t)は、次式のように、プリフォーム10の内面温度Tin(t)と予め決められた内面温度目標値Tin_tgt(t)との誤差を示す。
Here, a indicates the weighting coefficient of the outer surface temperature error eout(t), and b indicates the weighting coefficient of the inner surface temperature error ein(t). Furthermore, eout(t) indicates the error between the inner surface temperature Tin(t) of the
eout(t)=|Tout(t)-Tout_tgt(t)|
ein(t)=|Tin(t)-Tin_tgt(t)|
eout(t)=|Tout(t)−Tout_tgt(t)|
ein(t)=|Tin(t)−Tin_tgt(t)|
ここで、|x|はxの絶対値を表す。 Here, |x| represents the absolute value of x.
図5のステップS8では、評価関数値fe(i)が収束したか否かを判断するために、制御装置1は、計算された最新の評価関数値と、処理の直前の反復において計算された評価関数値との差がしきい値Δfe以下であるか否かを判断してもよい。また、評価関数値fe(i)が収束したか否かをより確実に判断するために、制御装置1は、次式のように、計算された最新の評価関数値と、処理の複数回前の反復、例えば10回前の反復において計算された評価関数値との差がしきい値Δfe以下であるか否かを判断してもよい。
In step S8 of FIG. 5, in order to determine whether the evaluation function value fe(i) has converged, the
|fe(i-10)-fe(i)|<Δfe (8) |fe(i-10)−fe(i)|<Δfe (8)
[第1の実施形態の効果]
図10は、図5のステップS5において設定された炉温度の設定値の初期値を用いたときの、プリフォーム10の外面温度及び内面温度の一例を示すグラフである。図11は、図5のステップS9において設定された炉温度の設定値を用いたときの、プリフォーム10の外面温度及び内面温度の一例を示すグラフである。上述した例では、炉温度の設定値Tr1(i),Tr2(i),Tr3(i)の初期値は、互いに等しい値Tr1(0)=Tr2(0)=Tr3(0)=200℃に設定され、この場合、図10に示すように、時刻t3に達しても、プリフォーム10の外面温度及び内面温度の差が残ることがある。一方、図5の設定値計算処理を実行して炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を適切に計算することにより、プリフォーム10の外面温度及び内面温度の差を削減することができる。
[Effects of the First Embodiment]
10 is a graph showing an example of the outer surface temperature and the inner surface temperature of the
第1の実施形態に係るプリフォーム加熱装置100によれば、制御装置1は、プリフォーム10の内面温度を示す温度モデルを予め生成して取得する。また、第1の実施形態に係るプリフォーム加熱装置100によれば、制御装置1は、非接触の温度センサ42により測定されたプリフォーム10の外面温度をプリフォーム10の温度モデルに適用することにより、プリフォーム10の内面温度を推定することができる。また、第1の実施形態に係るプリフォーム加熱装置100によれば、制御装置1は、フィードバック制御を含むシミュレーションにより炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を反復的に計算することにより、プリフォーム10の内面温度Tin(t)と内面温度目標値Tin_tgt(t)との誤差を低減し、好ましくは最小化することができ、また、プリフォーム10の外面温度Tout(t)と外面温度目標値Tout_tgt(t)との誤差を低減し、好ましくは最小化することができる。また、第1の実施形態に係るプリフォーム加熱装置100によれば、制御装置1は、計算された炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を炉2-1~2-3にそれぞれ設定し、プリフォーム10の内面温度を所望の目標値に近づけるようにプリフォーム10を加熱することができる。
According to the
第1の実施形態に係るプリフォーム加熱装置100によれば、温度調整に大きな手間をかけることなく、プリフォーム10の内面温度を所望の目標値に近づけるようにプリフォーム10を加熱することができる。
The
[第2の実施形態]
図12は、第2の実施形態に係るプリフォーム加熱装置110の構成を示すブロック図である。図12のプリフォーム加熱装置110は、制御装置1A、1つの炉2A、及び温度センサ5を備える。実施形態に係るプリフォーム加熱装置は、図1に示すように、複数の炉2-1~2-3に及びベルトコンベア3を備えるものに限定されない。炉2Aは、プリフォーム10がベルトコンベア3によって搬送されるのではなく、その内部にプリフォーム10が収容されることを除いて、図4の炉2と同様に構成される。制御装置1Aは、図1の3つの炉2-1~2-3及び駆動装置4を制御することに代えて、1つの炉2Aを制御することを除いて、図1の制御装置1と実質的に同様に動作する。ただし、制御装置1Aは、炉2Aの炉温度の設定値を時間的に変化させてもよく、例えば、図11に示すように変化させてもよい。図12のプリフォーム加熱装置110によれば、図1のプリフォーム加熱装置100と同様に、温度調整に大きな手間をかけることなく、プリフォーム10の内面温度を所望の目標値に近づけるようにプリフォーム10を加熱することができる。
Second Embodiment
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of a
[他の変形例]
以上、本開示の実施形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本開示の例示に過ぎない。本開示の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。例えば、以下のような変更が可能である。なお、以下では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、上記実施形態と同様の点については、適宜説明を省略した。以下の変形例は適宜組み合わせ可能である。
[Other Modifications]
Although the embodiment of the present disclosure has been described in detail above, the above description is merely an example of the present disclosure in every respect. It goes without saying that various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present disclosure. For example, the following modifications are possible. In the following, the same reference numerals are used for the same components as in the above embodiment, and the description of the same points as in the above embodiment is omitted as appropriate. The following modifications can be combined as appropriate.
上述した例では、炉2の温度モデルの温度モデルF1(s)及びプリフォーム10の温度モデルF2(s)が一次遅れ形式の伝達関数によって表される場合について説明したが、他の伝達関数、例えば次式によって表されてもよい。
In the above example, the temperature model F1(s) of the
F1(s)=k10/((T11・s+1)(T12・s+1)) (9)
F2(s)=k20/((T21・s+1)(T22・s+1)) (10)
F1(s)=k10/((T11・s+1)(T12・s+1)) (9)
F2(s)=k20/((T21・s+1)(T22・s+1)) (10)
ここで、k10,k20は利得を示し、T11~T22は時定数を示す。式(9)及び式(10)は、2次遅れ形式の伝達関数である。炉2の温度モデルの温度モデルF1(s)及びプリフォーム10の温度モデルF2(s)は、1次遅れ形式及び2次遅れ形式に限らず、他の伝達関数によって表されてもよい。
Here, k10 and k20 indicate gains, and T11 to T22 indicate time constants. Equations (9) and (10) are second-order lag transfer functions. The temperature model F1(s) of the
上述した例では、プリフォーム10の内面温度目標値Tin1_tgt,Tin2_tgt,Tin3_tgtが、プリフォーム10の外面温度目標値Tout1_tgt,Tout2_tgt,Tout3_tgtにそれぞれ等しい場合について説明したが、これらの目標値は互いに異なっていてもよい。内面温度目標値Tin_tgt(t)は、外面温度目標値Tout_tgt(t)に対して所定の温度差を有する値に設定されてもよい。
In the above example, the case was described where the inner surface temperature target values Tin1_tgt, Tin2_tgt, and Tin3_tgt of the
図5のステップS7において、式(7)に代えて、次式を用いてもよい。 In step S7 of FIG. 5, the following formula may be used instead of formula (7).
加熱時間の最後の方の誤差がより重要であるので、式(11)の右辺では、経過時間tを重み係数として乗算している。 Since the error towards the end of the heating time is more important, the right-hand side of equation (11) is multiplied by the elapsed time t as a weighting factor.
上述した例では、式(7)の重み係数a=b=1である場合について説明したが、他の重み係数a,bの値を用いてもよい。例えば、重み係数a=0,b=1を設定することにより、図5のステップS7においてプリフォーム10の外面温度を無視し、プリフォーム10の内面温度Tin(t)と内面温度目標値Tin_tgt(t)との誤差を予め決められたしきい値Δfeよりも低減するように炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を計算することができる。
In the above example, the case where the weighting coefficients in equation (7) are a = b = 1 has been described, but other values of the weighting coefficients a and b may be used. For example, by setting the weighting coefficients a = 0, b = 1, the outer surface temperature of the
上述した例では、ベルトコンベア3によって搬送されるプリフォーム10が炉2-1~2-3をそれぞれ通過する時間長tz1,tz2,tz3が互いに等しい場合について説明したが、これらの時間長は互いに異なっていてもよい。
In the above example, the time lengths tz1, tz2, and tz3 during which the
[まとめ]
本開示の各側面に係るプリフォーム加熱装置及びその制御方法は、以下のように表現されてもよい。
[summary]
The preform heating apparatus and the control method thereof according to each aspect of the present disclosure may be expressed as follows.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、熱可塑性容器のプリフォーム10を加熱するプリフォーム加熱装置の制御方法が提供される。プリフォーム加熱装置は、プリフォーム10を収容して所定の炉温度で加熱する少なくとも1つの炉2を備える。制御方法は、炉温度とプリフォーム10の外面温度との関係を示す第1の温度モデルF1(s)を取得するステップを含む。制御装置はさらに、プリフォーム10の外面温度とプリフォーム10の内面温度との関係を示す第2の温度モデルF2(s)を取得するステップを含む。制御装置はさらに、第1の温度モデルF1(s)に基づいて、プリフォーム10の外面温度の時間的変化を示す第1の温度関数Tout(t)を計算するステップを含む。制御装置はさらに、第2の温度モデルF2(s)に基づいて、プリフォーム10の内面温度の時間的変化を示す第2の温度関数Tin(t)を計算するステップを含む。制御装置はさらに、第1の温度関数Tout(t)及び第2の温度関数Tin(t)に基づいて、プリフォーム10の内面温度Tin(t)と予め決められた内面温度目標値Tin_tgt(t)との誤差を予め決められたしきい値Δfeよりも低減するように炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を計算するステップを含む。制御装置はさらに、計算された炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を炉2に設定するステップを含む。
According to a method for controlling a preform heating device according to one aspect of the present disclosure, a method for controlling a preform heating device for heating a
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、第2の温度モデルF2(s)は、プリフォーム10の外面温度からプリフォーム10の内面温度への伝達関数により表される。
According to a method for controlling a preform heating device according to one aspect of the present disclosure, the second temperature model F2(s) is represented by a transfer function from the outer surface temperature of the
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、第2の温度モデルF2(s)は、ラプラス変換された関数の領域における、利得及び時定数のパラメータを含む1次遅れ形式又は2次遅れ形式の伝達関数により表される。 According to a method for controlling a preform heating device according to one aspect of the present disclosure, the second temperature model F2(s) is represented by a first-order or second-order lag transfer function including gain and time constant parameters in the domain of the Laplace transformed function.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、第2の温度モデルF2(s)を取得するステップは、プリフォーム10の外面温度の時間的変化を示す第1の時系列データを取得するステップと、プリフォーム10の内面温度の時間的変化を示す第2の時系列データを取得するステップと、第1及び第2の時系列データに基づいて第2の温度モデルF2(s)の伝達関数を計算するステップとを含む。
According to a method for controlling a preform heating device according to one aspect of the present disclosure, the step of acquiring the second temperature model F2(s) includes the steps of acquiring first time series data showing the change over time of the outer surface temperature of the
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、第1の時系列データを取得するステップは、プリフォーム10の外面をステップ状の温度プロファイルで加熱するとき、プリフォーム10の外面に設けられた第1の温度センサ52からプリフォーム10の外面温度を取得するステップを含む。第2の時系列データを取得するステップは、プリフォーム10の外面をステップ状の温度プロファイルで加熱するとき、プリフォーム10の内面に設けられた第2の温度センサ53からプリフォーム10の内面温度を取得するステップを含む。
According to a method for controlling a preform heating device according to one aspect of the present disclosure, the step of acquiring first time series data includes a step of acquiring the outer surface temperature of the
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、第1の温度モデルF1(s)は、炉温度からプリフォーム10の外面温度への伝達関数により表される。
According to a method for controlling a preform heating device according to one aspect of the present disclosure, the first temperature model F1(s) is represented by a transfer function from the furnace temperature to the outer surface temperature of the
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、第1の温度モデルF1(s)は、ラプラス変換された関数の領域における、利得及び時定数のパラメータを含む1次遅れ形式又は2次遅れ形式の伝達関数により表される。 According to a method for controlling a preform heating device according to one aspect of the present disclosure, the first temperature model F1(s) is represented by a first-order or second-order lag transfer function in the domain of the Laplace transformed function, the transfer function including parameters of gain and time constant.
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、第1の温度モデルF1(s)を取得するステップは、炉温度の時間的変化を示す第3の時系列データを取得するステップと、プリフォーム10の外面温度の時間的変化を示す第4の時系列データを取得するステップと、第3及び第4の時系列データに基づいて第1の温度モデルF1(s)の伝達関数を計算するステップとを含む。
According to a method for controlling a preform heating device according to one aspect of the present disclosure, the step of acquiring the first temperature model F1(s) includes the steps of acquiring third time series data showing the change over time of the furnace temperature, acquiring fourth time series data showing the change over time of the outer surface temperature of the
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を計算するステップは、プリフォーム10の内面温度Tin(t)と内面温度目標値Tin_tgt(t)との誤差を低減するように、炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を反復的に変化させるステップを含む。
According to a method for controlling a preform heating device according to one aspect of the present disclosure, the step of calculating the furnace temperature set values Tr1, Tr2, and Tr3 includes a step of repeatedly changing the furnace temperature set values Tr1, Tr2, and Tr3 so as to reduce the error between the inner surface temperature Tin(t) of the
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を計算するステップは、第1の温度関数Tout(t)及び第2の温度関数Tin(t)に基づいて、プリフォーム10の内面温度Tin(t)と内面温度目標値Tin_tgt(t)との誤差をしきい値Δfeよりも低減するように、かつ、プリフォーム10の外面温度Tout(t)と予め決められた外面温度目標値Tout_tgt(t)との誤差をしきい値Δfeよりも低減するように、炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を計算するステップを含む。
According to a control method for a preform heating device according to one aspect of the present disclosure, the step of calculating the furnace temperature set values Tr1, Tr2, Tr3 includes a step of calculating the furnace temperature set values Tr1, Tr2, Tr3 based on the first temperature function Tout(t) and the second temperature function Tin(t) so as to reduce the error between the inner surface temperature Tin(t) of the
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を計算するステップは、プリフォーム10の内面温度Tin(t)と内面温度目標値Tin_tgt(t)との誤差を低減するように、かつ、プリフォーム10の外面温度Tout(t)と外面温度目標値Tout_tgt(t)との誤差を低減するように、炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を反復的に変化させるステップを含む。
According to a method for controlling a preform heating device according to one aspect of the present disclosure, the step of calculating the furnace temperature set values Tr1, Tr2, Tr3 includes a step of repeatedly changing the furnace temperature set values Tr1, Tr2, Tr3 so as to reduce the error between the inner surface temperature Tin(t) of the
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、内面温度目標値Tin_tgt(t)は外面温度目標値Tout_tgt(t)と同じ値に設定される。 According to a method for controlling a preform heating device according to one aspect of the present disclosure, the target inner surface temperature Tin_tgt(t) is set to the same value as the target outer surface temperature Tout_tgt(t).
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、内面温度目標値Tin_tgt(t)は、外面温度目標値Tout_tgt(t)に対して所定の温度差を有する値に設定される。 According to a method for controlling a preform heating device according to one aspect of the present disclosure, the target inner surface temperature Tin_tgt(t) is set to a value that has a predetermined temperature difference with respect to the target outer surface temperature Tout_tgt(t).
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置の制御方法によれば、プリフォーム加熱装置は、プリフォーム10が逐次に通過するように互いに隣接して配置された複数の炉2を備える。複数の炉2のそれぞれについて、炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3は時間的に一定である。
According to a method for controlling a preform heating device according to one aspect of the present disclosure, the preform heating device includes a plurality of
本開示の一側面に係るプリフォーム加熱装置によれば、熱可塑性容器のプリフォーム10を加熱するプリフォーム加熱装置が提供される。プリフォーム加熱装置は、プリフォーム10を収容して所定の炉温度で加熱する少なくとも1つの炉2と、炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を制御する制御装置1とを備える。制御装置1は、炉温度とプリフォーム10の外面温度との関係を示す第1の温度モデルF1(s)を取得する。制御装置1はさらに、プリフォーム10の外面温度とプリフォーム10の内面温度との関係を示す第2の温度モデルF2(s)を取得する。制御装置1はさらに、第1の温度モデルF1(s)に基づいて、プリフォーム10の外面温度の時間的変化を示す第1の温度関数Tout(t)を計算する。制御装置1はさらに、第2の温度モデルF2(s)に基づいて、プリフォーム10の内面温度の時間的変化を示す第2の温度関数Tin(t)を計算する。制御装置1はさらに、第1の温度関数Tout(t)及び第2の温度関数Tin(t)に基づいて、プリフォーム10の内面温度と予め決められた内面温度目標値Tin_tgt(t)との誤差を予め決められたしきい値Δfeよりも低減するように炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を計算する。制御装置1はさらに、計算された炉温度の設定値Tr1,Tr2,Tr3を炉2に設定する。
According to a preform heating device according to one aspect of the present disclosure, a preform heating device for heating a
本開示によれば、PETボトルなど熱可塑性容器のプリフォームをブロー成形のために加熱するプリフォーム加熱装置に適用可能である。 The present disclosure is applicable to a preform heating device that heats preforms for thermoplastic containers such as PET bottles for blow molding.
1,1A 制御装置
2,2-1~2-3,2A 炉
3 ベルトコンベア
4 駆動装置
5 温度センサ
6 入力装置
7 表示装置
10 プリフォーム
10a 内面
10b 外面
11 ボトル
21,21-1~21-3 温度調節器
22,22-1~22-3 ヒーター
23,23-1~23-3 温度センサ
31 金型
32 管路
41 測定装置
42 温度センサ
51 測定装置
52,53 温度センサ
54 断熱容器
55 熱湯
100,110 プリフォーム加熱装置
Claims (15)
前記プリフォーム加熱装置は、前記プリフォームを収容して所定の炉温度で加熱する少なくとも1つの炉を備え、
前記制御方法は、
前記炉温度と前記プリフォームの外面温度との関係を示す第1の温度モデルを取得するステップと、
前記プリフォームの外面温度と前記プリフォームの内面温度との関係を示す第2の温度モデルを取得するステップと、
前記第1の温度モデルに基づいて、前記プリフォームの外面温度の時間的変化を示す第1の温度関数を計算するステップと、
前記第2の温度モデルに基づいて、前記プリフォームの内面温度の時間的変化を示す第2の温度関数を計算するステップと、
前記第1及び第2の温度関数に基づいて、前記プリフォームの内面温度と予め決められた内面温度目標値との誤差を予め決められたしきい値よりも低減するように前記炉温度の設定値を計算するステップと、
前記計算された炉温度の設定値を前記炉に設定するステップとを含む、
プリフォーム加熱装置の制御方法。 1. A method for controlling a preform heating device for heating a preform for a thermoplastic container, comprising:
the preform heating device includes at least one furnace that receives the preform and heats it at a predetermined furnace temperature;
The control method includes:
obtaining a first temperature model indicating a relationship between the furnace temperature and an outer surface temperature of the preform;
obtaining a second temperature model indicating a relationship between an outer surface temperature of the preform and an inner surface temperature of the preform;
calculating a first temperature function indicative of a change in temperature of an outer surface of the preform over time based on the first temperature model;
calculating a second temperature function indicative of a change in temperature of the inner surface of the preform over time based on the second temperature model;
calculating a setpoint for the furnace temperature based on the first and second temperature functions to reduce an error between the inner surface temperature of the preform and a predetermined inner surface temperature target below a predetermined threshold;
setting the calculated furnace temperature set point in the furnace.
A method for controlling a preform heating device.
請求項1記載のプリフォーム加熱装置の制御方法。 The second temperature model is represented by a transfer function from an outer surface temperature of the preform to an inner surface temperature of the preform.
A method for controlling the preform heating apparatus according to claim 1.
請求項2記載のプリフォーム加熱装置の制御方法。 the second temperature model is represented by a transfer function of a first-order lag form or a second-order lag form including parameters of gain and time constant in a domain of a Laplace transformed function;
A method for controlling a preform heating apparatus according to claim 2.
前記プリフォームの外面温度の時間的変化を示す第1の時系列データを取得するステップと、
前記プリフォームの内面温度の時間的変化を示す第2の時系列データを取得するステップと、
前記第1及び第2の時系列データに基づいて前記第2の温度モデルの伝達関数を計算するステップとを含む、
請求項3記載のプリフォーム加熱装置の制御方法。 The step of obtaining the second temperature model includes:
acquiring first time-series data indicating a change over time in an outer surface temperature of the preform;
acquiring second time series data indicating a change over time in an inner surface temperature of the preform;
and calculating a transfer function of the second temperature model based on the first and second time series data.
A method for controlling a preform heating apparatus according to claim 3.
前記第2の時系列データを取得するステップは、前記プリフォームの外面を前記ステップ状の温度プロファイルで加熱するとき、前記プリフォームの内面に設けられた第2の温度センサから前記プリフォームの内面温度を取得するステップを含む、
請求項4記載のプリフォーム加熱装置の制御方法。 the step of acquiring the first time-series data includes a step of acquiring an outer surface temperature of the preform from a first temperature sensor provided on the outer surface of the preform when the outer surface of the preform is heated with a step-like temperature profile;
The step of acquiring the second time-series data includes a step of acquiring an inner surface temperature of the preform from a second temperature sensor provided on the inner surface of the preform when the outer surface of the preform is heated with the step-like temperature profile.
A method for controlling a preform heating apparatus according to claim 4.
請求項1~5のうちの1つに記載のプリフォーム加熱装置の制御方法。 The first temperature model is represented by a transfer function from the furnace temperature to an outer surface temperature of the preform.
A method for controlling a preform heating device according to any one of claims 1 to 5.
請求項6記載のプリフォーム加熱装置の制御方法。 the first temperature model is represented by a transfer function of a first-order lag form or a second-order lag form including parameters of gain and time constant in a domain of a Laplace transformed function;
A method for controlling a preform heating apparatus according to claim 6.
前記炉温度の時間的変化を示す第3の時系列データを取得するステップと、
前記プリフォームの外面温度の時間的変化を示す第4の時系列データを取得するステップと、
前記第3及び第4の時系列データに基づいて前記第1の温度モデルの伝達関数を計算するステップとを含む、
請求項7記載のプリフォーム加熱装置の制御方法。 The step of obtaining the first temperature model includes:
acquiring third time series data indicating a change in the furnace temperature over time;
acquiring fourth time-series data indicating a change over time in an outer surface temperature of the preform;
calculating a transfer function of the first temperature model based on the third and fourth time series data.
A method for controlling a preform heating apparatus according to claim 7.
請求項1~8のうちの1つに記載のプリフォーム加熱装置の制御方法。 The step of calculating the furnace temperature set point includes the step of iteratively changing the furnace temperature set point so as to reduce an error between the inner surface temperature of the preform and the inner surface temperature target value.
A method for controlling a preform heating device according to any one of claims 1 to 8.
請求項1~9のうちの1つに記載のプリフォーム加熱装置の制御方法。 the step of calculating the set value of the furnace temperature includes a step of calculating the set value of the furnace temperature based on the first and second temperature functions so as to reduce an error between the inner surface temperature of the preform and the inner surface temperature target value below the threshold value, and so as to reduce an error between the outer surface temperature of the preform and a predetermined outer surface temperature target value below the threshold value.
A method for controlling a preform heating device according to any one of claims 1 to 9.
請求項10記載のプリフォーム加熱装置の制御方法。 the step of calculating the furnace temperature set point includes the step of iteratively changing the furnace temperature set point so as to reduce an error between the inner surface temperature of the preform and the inner surface temperature target value and to reduce an error between the outer surface temperature of the preform and the outer surface temperature target value;
A method for controlling a preform heating apparatus according to claim 10.
請求項10又は11記載のプリフォーム加熱装置の制御方法。 The inner surface temperature target value is set to the same value as the outer surface temperature target value.
A method for controlling a preform heating apparatus according to claim 10 or 11.
請求項10又は11記載のプリフォーム加熱装置の制御方法。 The inner surface temperature target value is set to a value having a predetermined temperature difference with respect to the outer surface temperature target value.
A method for controlling a preform heating apparatus according to claim 10 or 11.
前記複数の炉のそれぞれについて、前記炉温度の設定値は時間的に一定である、
請求項1~13のうちの1つに記載のプリフォーム加熱装置の制御方法。 the preform heating device comprises a plurality of furnaces arranged adjacent to each other so that the preforms pass through them in sequence;
for each of the plurality of furnaces, the furnace temperature set point is constant over time;
A method for controlling a preform heating device according to any one of claims 1 to 13.
前記プリフォームを収容して所定の炉温度で加熱する少なくとも1つの炉と、
前記炉温度の設定値を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記炉温度と前記プリフォームの外面温度との関係を示す第1の温度モデルを取得し、
前記プリフォームの外面温度と前記プリフォームの内面温度との関係を示す第2の温度モデルを取得し、
前記第1の温度モデルに基づいて、前記プリフォームの外面温度の時間的変化を示す第1の温度関数を計算し、
前記第2の温度モデルに基づいて、前記プリフォームの内面温度の時間的変化を示す第2の温度関数を計算し、
前記第1及び第2の温度関数に基づいて、前記プリフォームの内面温度と予め決められた内面温度目標値との誤差を低減するように前記炉温度の設定値を計算し、
前記計算された炉温度の設定値を前記炉に設定するように構成された、
プリフォーム加熱装置。 A preform heating apparatus for heating a preform for a thermoplastic container, the preform heating apparatus comprising:
at least one furnace for receiving and heating the preform at a predetermined furnace temperature;
a control device for controlling a set value of the furnace temperature,
The control device includes:
obtaining a first temperature model indicating a relationship between the furnace temperature and an outer surface temperature of the preform;
obtaining a second temperature model indicating a relationship between an outer surface temperature of the preform and an inner surface temperature of the preform;
calculating a first temperature function indicative of a change in temperature of an outer surface of the preform over time based on the first temperature model;
calculating a second temperature function indicative of a change in the temperature of the inner surface of the preform over time based on the second temperature model;
calculating a setpoint for the furnace temperature based on the first and second temperature functions so as to reduce an error between the inner surface temperature of the preform and a predetermined inner surface temperature target value;
configured to set the calculated furnace temperature set point to the furnace.
Preform heating device.
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Citations (3)
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Family Cites Families (1)
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| JPH11348106A (en) * | 1998-06-09 | 1999-12-21 | Toyo Seikan Kaisha Ltd | Method for controlling heating of preform |
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2021
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Patent Citations (3)
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Also Published As
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