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JPH0511743B2 - - Google Patents
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JPH0511743B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0511743B2
JPH0511743B2 JP62297699A JP29769987A JPH0511743B2 JP H0511743 B2 JPH0511743 B2 JP H0511743B2 JP 62297699 A JP62297699 A JP 62297699A JP 29769987 A JP29769987 A JP 29769987A JP H0511743 B2 JPH0511743 B2 JP H0511743B2
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JP
Japan
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temperature
mold
value
injection molding
molding cycle
Prior art date
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Application number
JP62297699A
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Japanese (ja)
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Inventor
Masaki Tanimura
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • 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
型温度を制御す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 for controlling mold temperature during continuous injection molding operations of an injection molding machine.

〔従来の技術〕 一般に、射出成形機は、その連続射出成形作業
中、安定した品質の良い製品を連続的に生産する
ためには、成形用金型の温度を精度良く制御する
ことが必要である。
[Prior Art] In general, in order to continuously produce stable and high-quality products during continuous injection molding operations, injection molding machines require precise control of the temperature of the mold. be.

ところで、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して成形品を生成してい
る。
By the way, a molded article is produced by filling a cavity of a molding die with molten resin as a molding material.

このとき、射出装置より射出される溶融樹脂の
温度TR〔℃〕は、一般的に成形用金型の温度θ
〔℃〕よりも高い。このため、溶融樹脂の射出毎
に、成形用金型の温度は上昇し、変動する。
At this time, the temperature T R [℃] of the molten resin injected from the injection device is generally the temperature θ of the molding die.
higher than [℃]. For this reason, 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.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

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、金型温度の変動を補償し、応答速度の遅い熱
媒体の制御に適した制御を行う金型温度制御装置
を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above drawbacks, a technical object of the present invention is to provide a mold temperature control device that compensates for fluctuations in mold temperature and performs control suitable for controlling a heat medium with a slow response speed.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

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、射出
成形機の金型に注入される溶融樹脂の温度を第1
の検出値として検出する第1の温度検出手段と、
所定の金型温度の目標値をθr、定常的入力値を
Θ*、溶融樹脂の温度をTR、パラメータをk、該
パラメータkの関数をそれぞれP(k),Q(k)とし、
予め第1の演算式として定められるスカラー量の
みの状態空間方程式Θ*=(θr−Q(k)・TR)/P(k)
に基づいて、第1の検出値と所定の金型温度の目
標値とから射出成形サイクルにおける金型の温度
が金型温度の目標値となるように熱媒体温度制御
手段への指令値を演算する熱媒体温度指示手段
と、第i回目と第i+1回目との射出成形サイク
ルにおける射出直前の金型内の温度分布を表現す
る状態ベクトルの推定値をそれぞれX(i),X(i+1)
第i回目の射出成形サイクルにおける冷却水の温
度をΘ(i)、溶融樹脂の温度をTR、パラメータを
A,b,e,C,d,f、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を
Y(i)av.とし、予め第2の演算式として定められる
状態空間表現の線形式X(i+1)=AX(i)+bΘ(i)+eTR
及びY(i)av.=CX(i)+dΘ(i)+fTRに基づいて、第1
の検出値と指令値とから射出成形サイクル毎の金
型の時間平均温度を演算する金型温度推定手段
と、射出成形サイクル終了毎に当該射出成形サイ
クルにおける金型の温度を第2の検出値として検
出する第2の温度検出手段と、第2の検出値に基
づく時間平均温度の実測値と第2の演算式により
演算された時間平均温度の演算値とから、第1お
よび第2の演算式のパラメータを時間平均温度の
実測値に対応するように補正する補正手段とを有
し、熱媒体温度指示手段は、補正手段により補正
されたパラメータを用いた第1の演算式に基づい
て演算した指令値をメモリするメモリ部を有する
と共に、少なくとも第1の検出値及び目標値に対
応した当該指令値をメモリ部より読み出し、熱媒
体温度指示手段へ出力するものである金型温度制
御装置が得られる。
According to the present invention, the mold temperature includes a heating medium temperature control means for controlling the temperature of the heating medium that is in thermal contact with the mold for each injection molding cycle in order to adjust the temperature of the mold of the injection molding machine. The control device first controls the temperature of the molten resin injected into the mold of the injection molding machine.
a first temperature detection means for detecting as a detected value;
Let θ r be the target value of the predetermined mold temperature, Θ * be the steady input value, T R be the temperature of the molten resin, k be the parameter, and the functions of the parameter k be P(k) and Q(k), respectively.
State space equation of only scalar quantities determined in advance as the first arithmetic expression Θ * = (θ r −Q(k)・T R )/P(k)
Based on the first detected value and a predetermined target value of the mold temperature, a command value to the heat medium temperature control means is calculated so that the temperature of the mold in the injection molding cycle becomes the target value of the mold temperature. The estimated values of the state vector expressing the temperature distribution in the mold immediately before injection in the i- th and i+1 -th injection molding cycles are ) ,
The cooling water temperature in the i-th injection molding cycle is Θ (i) , the temperature of the molten resin is T R , the parameters are A, b, e, C, d, f, the mold in the i-th injection molding cycle Estimate the time-averaged temperature of
Let Y (i)av. be the linear form of the state space representation defined in advance as the second arithmetic expression X (i+1) = AX (i) + bΘ (i) + eT R ,
and Y (i)av. =CX (i) +dΘ (i) +fT Based on R , the first
a mold temperature estimating means that calculates the time average temperature of the mold for each injection molding cycle from the detected value and the command value; and a second temperature detection means that detects the first and second calculations from the actual measured value of the time-average temperature based on the second detected value and the calculated value of the time-average temperature calculated by the second calculation formula. and a correction means for correcting the parameters of the equation to correspond to the actual measured value of the time average temperature, and the heating medium temperature indicating means calculates based on the first calculation equation using the parameters corrected by the correction means. The mold temperature control device has a memory section that stores the command value, and reads out the command value corresponding to at least the first detected value and the target value from the memory section and outputs it to the heat medium temperature indicating means. can get.

〔実施例〕〔Example〕

次に、発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
Next, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

第1実施例 第1図に示すとおり、1は金型であり、固定金
型及び可動金型からなつている。金型1に射出シ
リンダ2からの溶融樹脂を射出し、所定の射出成
形サイクルに従い、成形品が形成される。
First Embodiment As shown in FIG. 1, a mold 1 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指令値Θ*に従い、冷
却水循環ポンプ7を駆動させ、次回の成形サイク
ルにおいて金型1が所定の金型温度目標値θrにな
るように制御する。
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 cooling water temperature command value Θ * from the mold temperature control device, which will be described later. is controlled so that it becomes a predetermined mold temperature target value θ r .

ここで、金型温度制御装置は、溶融樹脂温度の
検出値と伝送線16からの金型温度目標値とに基
づいて、所定の金型温度を実現するように、冷却
水温度調整装置8への冷却水温指令値を演算する
と共に、演算された指令値をメモリする冷却水温
指示装置17と、溶融樹脂温度の検出値と冷却水
温指令値とに基づいて、第i回目の射出成形サイ
クル毎の金型の時間平均温度を演算する金型温度
推定装置14と、実測した金型温度の時間平均温
度と演算した金型温度の時間平均温度とを比較し
て、実測した金型温度の時間平均温度に対応する
ように、冷却水温指示装置17及び金型温度推定
装置14の演算内容におけるパラメータを補正す
る補正装置15とから主に構成されている。
Here, the mold temperature control device controls the cooling water temperature adjustment device 8 to achieve a predetermined mold temperature based on the detected value of the molten resin temperature and the mold temperature target value from the transmission line 16. A cooling water temperature indicating device 17 that calculates a cooling water temperature command value and stores the calculated command value, and a cooling water temperature indication device 17 that stores the calculated command value, A mold temperature estimation device 14 that calculates the time average temperature of the mold compares the time average temperature of the actually measured mold temperature with the time average temperature of the calculated mold temperature, and calculates the time average of the actually measured mold temperature. It mainly comprises a cooling water temperature indicating device 17 and a correction device 15 that corrects parameters in the calculation contents of the mold temperature estimating device 14 so as to correspond to the temperature.

まず、金型温度推定装置14における金型の時
間平均温度θi(av)を導く演算式(谷村、明石;第30
回自動制御連合講演会、前刷原稿)と、係る演算
式をモデルとして一義的に展開され、射出成形サ
イクル時間をサンプル周期とする離散時間系にお
ける状態空間表現に基づく演算式とを下記に説明
する。
First, the calculation formula (Tanimura, Akashi ; 30th
The following is an explanation of the calculation formula based on the state space representation in a discrete time system with the injection molding cycle time as the sample period, which is uniquely developed using the relevant calculation formula as a model. do.

まず、金型の熱特性のモデルと金型温度の計算
球内の非定常熱伝導への近似とを行うに際し、第
2図を用いて、以下の仮定を行う。
First, when modeling the thermal characteristics of the mold and approximating the mold temperature to the unsteady heat conduction 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: Let A 0 and A 1 [m 2 ] be, and let the distance between the two surfaces be r1 [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、(Δr〔m〕は溶融樹脂温度の
平面の厚み)また、温度分布は半径方向のみとし
て扱う。
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 (Δr [m] is the thickness of the plane of the molten resin temperature), and the temperature distribution is treated only in the radial direction.

r0=r1(A0+√01)/ (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 +√ 01 )/ (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) θti=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
周期である。
∂(rθ)/∂t 1 =k∂ 2 (rθ)/∂r 2 …(2) θ ti=0 =f 1 (r) …(3) θ r=a =Θ, a=r 0 + r 1 …(4) 0≦t 1 ≦T …(5) However, θ [℃] is the mold temperature, k [m 2 /s] is the temperature conductivity, Θ [℃] is the cooling water temperature, f 1 ( r) [°C] is the initial condition in the i-th cycle, and T [s] is the injection period.

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)=θ t1-1=T , r 0 <r≦a (9) θ tp-T =Θ (10) where 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。
Further, for f 1 (r), interpolation is performed as shown in equations (11) to (13).

0=S0<S1<S2…SN-1<SN …(11) f1(r)=f1(S1),0<r<S1 …〓 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 ...〓 f 1 (r)=( f 1 (S J )−f 1 (S J+1 ))/(S J −S J+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, the integral of the second term of equation (7) is solved 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 θ 1(av) [° C.] for each cycle is determined by equation (14) below.

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、kとΔr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 k and Δr.

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 embodiment is one that further transforms Equation (14), which is an expansion of Equation (6), 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

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, the first
Equation (15) is a state space expression regarding Y (i)av. , X ( i+ t ) , Based on a simple calculation formula regarding the detected value of the mold temperature and the heat conduction within the mold, the time average temperature of the mold for each injection molding cycle is given.

このように、金型温度推定装置14は、溶融樹
脂の温度を検出す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θ1(av)を演算して推
定し、係る時間平均温度θ1(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*に従つて温度になるように
調整を行う。
In this way, the mold temperature estimating device 14 determines the future mold temperature from the molten resin temperature T R detected by the molten resin temperature sensor 10 that detects the temperature of the molten resin and the set temperature Θ of the cooling water. The time average temperature θ 1(av) of the mold for each injection molding cycle is calculated and estimated, and based on the time average temperature θ 1(av) , the cooling water temperature Θ that can realize the predetermined mold temperature is calculated. Find * ,
This cooling water temperature Θ * is output to the cooling water temperature adjustment device 8 as a command value Θ * . The cooling water temperature adjustment device 8 adjusts the cooling water temperature in accordance with the command value Θ * .

次に、補正装置15は、各射出成形サイクル終
了後、金型温度センサ11により検出された金型
温度に基づく時間平均温度の実測値y(i)av.と演算
された時間平均温度Y(i)avとを入力して、冷却水
温指示装置17及び金型温度推定装置14の演算
内容におけるパラメータkを、実測値y(i)av.に対
応するように補正する。そして、冷却水温指示装
置17は、パラメータk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 the end of each injection molding cycle, the correction device 15 calculates the calculated time average temperature Y ( i)av . is input, and the parameter k in the calculation contents of the cooling water temperature indicating device 17 and the mold temperature estimating device 14 is corrected so as to correspond to the actual measurement value y (i)av . The cooling water temperature indicating device 17 recalculates the cooling water temperature Θ * that can realize a predetermined mold temperature every time the parameter k is 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.

ここで、補正装置15によるパラメータkの補
正演算内容を具体的に説明する。
Here, the contents of the correction calculation of the parameter k by the correction device 15 will be specifically explained.

まず、金型温度推定装置14における金型の時
間平均温度Y(i)av.は、先に記載した第(15)式のよう
に、下記の状態空間表現を用いた第〓式で表され
る。
First, the time average temperature Y (i)av. of the mold in the mold temperature estimating device 14 is expressed by the following equation using the state space expression below, as in equation (15) described above. Ru.

X(i+t)=A(k)X(i)+b(k)Θ(i)+e(k)TR Y(i)av.=C(k)X(i)+d(k)Θ(i)+f(k)TR …(16) 第(15)式と同様に、X(i),X(i+1)は共に推定値であ
り、夫々、第i回目、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。また、
A(k),b(k),C(k),d(k),e(k),f(k)は、kをパ
ラメータとする行列である。
X (i+t) =A(k)X (i) +b(k)Θ (i) +e(k)T R Y (i)av. =C(k)X (i) +d(k)Θ ( i) +f(k)T R …(16) Similar to equation (15), both X (i) and X (i+1) are estimated values, and they are the i-th and i+1st injection A state vector expressing the temperature distribution in the mold immediately before injection in a molding cycle, Θ (i) is the cooling water temperature in the i-th injection molding cycle, T R is the temperature of the molten resin, and Y (i)av. It is an estimated value of the time average temperature of the mold in the i-th injection molding cycle. Also,
A(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
Find Y (i)av. Next, from the difference between the actually detected time average temperature y (i) av. and the time average temperature Y (i) av. calculated by the mold temperature estimation device 14, the correction amount Δk of the parameter k is calculated as follows. Calculated based on equation (17).

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 element in the m-th row of the vector X (1+1) is an estimated value of the temperature at an arbitrary position where the mold temperature sensor 11 detects the temperature of the mold 1.

ここで、第(17)式は、金型の時間平均温度θi(av)
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〓式が得られる。
Here, Equation (17) is analytically obtained from Equation (14), which calculates the time-averaged temperature θ i (av) of the mold. That is, in the i-th injection molding cycle, the correction amount Δk of parameter k is Δk=−(Y (i)av. −y (i)av. )/(∂Y (i)av. /∂k) ...(18) At this time, according to equation (14),
Since ∂Y (i)av. /∂k can be found analytically,
Substituting it into equation (18), we get equation (18).

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), if the sensitivity of the correction operation of the correction device 15 is too high, using an appropriate number α of 0<α<1, 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、冷却水温指示装置1
7及び金型温度推定装置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、冷却水温指示装置17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, using Δk obtained by equation (17), the correction device 15 first calculates the temperature of the cooling water temperature indicating device 1.
7 and calculation contents of the mold temperature estimating device 14 (No. (17)
The parameter k in formula) is corrected to k+Δk. At the same time, the cooling water temperature indicating device 17 recalculates the cooling water temperature Θ * (command value) that can realize the target value θ r of the predetermined mold temperature every time the parameter k is updated, and the cooling water temperature adjusting device 8 is output.

次に、冷却水温指示装置17で演算される指令
値Θ*は、下記の第(20)式に基づいて計算すること
もできる。
Next, the command value Θ * calculated by the cooling water temperature indicating device 17 can also be calculated based on the following equation (20).

X*=A(k)X*+b(k)Θ*+e(k)TR θr=C(k)X*+d(k)Θ*+e(k)TR …(20) 但し、X*はX(i+1)と同じサイズのベクトルであ
る。
X * =A(k)X * +b(k)Θ * +e(k)T R θ r =C(k)X * +d(k)Θ * +e(k)T R …(20) However, X * is a vector of the same size as X (i+1) .

尚、このように、補正装置15で冷却水温指示
装置17及び金型温度推定装置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
構は、適応観測器(適応制御;市川邦彦ほか、昭
晃堂、(1984)pp.54)と定義されている。
In this way, when the correction device 15 corrects the parameter k of the cooling water temperature indicator 17 and the mold temperature estimation device 14, the unknown parameter (k+Δk)
The mechanism for estimating the state variable (X (1+t) ) while identifying is defined as an adaptive observer (adaptive control; Kunihiko Ichikawa et al., Shokodo, (1984) pp. 54).

しかしながら、第(20)式の計算は、金型の温度分
布を定常状態であると仮定し、目標値θrを満足す
る定常的入力値Θ*を求めているため、Θ*を導く
際、ニユートン法などによる無限回数計算を行う
必要がある。
However, in the calculation of equation (20), the temperature distribution of the mold is assumed to be in a steady state, and a steady input value Θ * that satisfies the target value θ r is obtained, so when deriving Θ * , It is necessary to perform an infinite number of calculations using Newton's method or the like.

そこで、第(20)式における状態空間方程式を、ス
カラー量のみで記述される関数の形式に変形すれ
ば、下記の第(21)式が得られる。
Therefore, by transforming the state space equation in Equation (20) into the form of a function described only by scalar quantities, the following Equation (21) can be obtained.

Θr=P(k)Θ*+Q(k)TR …(21) 但し、P(k),Q(k)はkの関数である。 Θ r =P(k)Θ * +Q(k)T R (21) However, P(k) and Q(k) are functions of k.

さらに、この第(21)式をΘ*について変形すれ
ば、 Θ*=(θr−Q(k)・TR)/P(k) …(22) が得られる。
Furthermore, if this equation (21) is transformed with respect to Θ * , Θ * = (θ r −Q(k)·T R )/P(k) (22) is obtained.

即ち、第(22)式によれば、TR,θr及びkが決ま
れば、Θ*が一義的に求まる。
That is, according to equation (22), if T R , θ r and k are determined, Θ * can be uniquely determined.

そこで、冷却水温指示装置17では、TR,θr
及びkの組合せに関して、Θ*を予め第(22)式によ
り演算し、メモリ部(図示しない)にメモリす
る。これにより、冷却水温指示装置17では、実
際のプロセス稼動中の作業においては、次回から
その組合せに対応したΘ*をメモリ部より読み出
すだけで、複雑な演算を行うことなく、冷却水温
調整装置8に出力することができる。
Therefore, in the cooling water temperature indicating device 17, T R , θ r
Regarding the combination of As a result, during actual process operation, the cooling water temperature indicating device 17 can simply read Θ * corresponding to the combination from the memory section from the next time, without performing complicated calculations. can be output to.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

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.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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〓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の計算例を表
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…冷却水
温指示装置。
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 a diagram showing the change in the temperature distribution in the mold in the 1st to 6th injection molding cycles according to the formula FIG. 3 is a diagram illustrating an example of calculating the time average temperature θ 1 . 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... Gold Mold temperature estimation device, 15...
Correction device, 16... Mold temperature target value, 17... Cooling water temperature indicating device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 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1の検出値と
して検出する第1の温度検出手段と、所定の金型
温度の目標値をθr、定常的入力値をΘ*、前記溶
融樹脂の温度をTR、パラメータをk、該パラメ
ータkの関数をそれぞれP(k),Q(k)とし、予め第
1の演算式として定められるスカラー量のみの状
態空間方程式Θ*=(θr−Q(k)・TR)/P(k)に基づ
いて、前記第1の検出値と所定の金型温度の目標
値とから前記射出成形サイクルにおける金型の温
度が前記金型温度の目標値となるように前記熱媒
体温度制御手段への指令値を演算する熱媒体温度
指示手段と、第i回目と第i+1回目との射出成
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の推定値をそれぞれX(i)
X(i+1)、前記第i回目の射出成形サイクルにおけ
る冷却水の温度をΘ(i)、前記溶融樹脂の温度を
TR、パラメータをA,b,e,C,d,f、前
記第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をY(i)av.とし、予め第2の演
算式として定められる状態空間表現の線形式
X(i+1)=AX(i)+bΘ(i)+eTR、及びY(i)av.=CX(i)
(i)+fTRに基づいて、前記第1の検出値と前記
指令値とから射出成形サイクル毎の金型の時間平
均温度を演算する金型温度推定手段と、射出成形
サイクル終了毎に当該射出成形サイクルにおける
金型の温度を第2の検出値として検出する第2の
温度検出手段と、前記第2の検出値に基づく時間
平均温度の実測値と前記第2の演算式により演算
された時間平均温度の演算値とから、前記第1お
よび第2の演算式のパラメータを前記時間平均温
度の実測値に対応するように補正する補正手段と
を有し、前記熱媒体温度指示手段は、前記補正手
段により補正されたパラメータを用いた前記第1
の演算式に基づいて演算した指令値をメモリする
メモリ部を有すると共に、少なくとも前記第1の
検出値及び目標値に対応した当該指令値を前記メ
モリ部より読み出し、前記熱媒体温度指示手段へ
出力することを特徴とする金型温度制御装置。
1. A mold temperature control device 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. A first temperature detection means detects the temperature of the molten resin injected into the mold of the injection molding machine as a first detection value, a target value of a predetermined mold temperature is θ r , and a steady input value is Θ * , the temperature of the molten resin is T R , the parameter is k, and the functions of the parameter k are P(k) and Q(k), respectively, and a state space equation Θ * of only scalar quantities is predetermined as the first calculation equation. = (θ r −Q(k)・T R )/P(k), the temperature of the mold in the injection molding cycle is determined from the first detected value and the predetermined target value of the mold temperature. a heat medium temperature instruction means for calculating a command value to the heat medium temperature control means so as to reach a target value of the mold temperature; The estimated values of the state vector expressing the temperature distribution are X (i) and
X (i+1) , the temperature of the cooling water in the i-th injection molding cycle is Θ (i) , and the temperature of the molten resin is
T R , the parameters are A, b, e, C, d, f, and the estimated value of the time average temperature of the mold in the i-th injection molding cycle is Y (i)av. The linear form of the state space representation defined as
X (i+1) =AX (i) +bΘ (i) +eT R , and Y (i)av. =CX (i) +
(i) +fT R , a mold temperature estimating means for calculating the time average temperature of the mold for each injection molding cycle from the first detected value and the command value; a second temperature detection means for detecting the temperature of the mold in the injection molding cycle as a second detected value; and a correction means for correcting the parameters of the first and second arithmetic expressions so as to correspond to the actual measured value of the time-average temperature, based on the calculated value of the time-average temperature, and the heat medium temperature indicating means: the first method using the parameters corrected by the correction means;
has a memory section that stores a command value calculated based on the calculation formula, reads out the command value corresponding to at least the first detected value and the target value from the memory section, and outputs it to the heat medium temperature indicating means. A mold temperature control device characterized by:
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