JP3568236B2 - 射出成形機のヒータ制御装置 - Google Patents
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Control Of Resistance Heating (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、射出成形機のヒータ制御装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
射出成形機のヒータの温度制御は交流電源を用いたコンタクタによる制御またはSSR(ソリッド・ステート・リレー)による制御で行われていた。コンタクタ(有接点方式)による制御の場合ではスイッチング動作の所要時間によってオン/オフの切替え周期が機械的に制限されるという問題があり、オン/オフの幅が大きくならざるを得ない、オン/オフの幅が大きくなると、制御しようとするヒータ温度は、目標値より、オーバーシュートしたりアンダーシュートする量が大きくなるという問題があり、温度を正確に制御することが難しくなる。
【0003】
又、SSRの場合、電圧によってオン/オフするものであるから、電流・電力制御を簡単に制御できないという問題があり、この場合もヒーターの発熱量を正確に制御できないという問題がある。
【0004】
さらに、供給電源が交流電源であるため、供給電力にムラがある。供給される電流は正弦波状に変化し、時間の関数として変化するので、コンタクトやSSRをオンにしても供給される電流は一定ではなく、時々刻々変化し、発熱量も変化することを意味する。
【0005】
以上のことから、昇温時間に時間がかかると共に、電流,電力,電圧を細かく制御し、安定した温度制御が難しかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、供給電力の斑をなくし、射出成形機のヒータ温度を適確に制御することのできる射出成形機のヒータ制御回路を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、射出成形機のサーボモータを制御するインバータの直流電源に半導体素子からなるスイッチング回路を接続し、該スイッチング回路によりオン/オフ制御を行って射出成形機のヒータに電力を供給することにより前記目的を達成した。特に、上記オン/オフ制御を指令値をPWM処理して得られるPWM信号によって行なうようにする。
【0008】
また、射出成形機のサーボモータを制御するインバータの直流電源に増幅器を介して射出成形機のヒータを接続し、射出成形機を制御する制御装置から指令される電力供給指令値に基づいて増幅器を制御してヒータに供給する電力を制御するようにした。
【0009】
【作用】
射出成形機のサーボモータを制御するインバータの直流電源を用いるため電力供給の斑が解消される。この結果、通電時間の刻みを短く分割しても通電時間さえ一定であれば単位時間当り常に等しい発熱量を得ることができる。しかも、通電をオン/オフ制御するスイッチング回路は半導体素子によって構成されているため、オン/オフ切替えの周期には機械的な制限がない。よって、オン/オフの細かな切替え制御、特にPWM信号によるオン/オフ制御によって射出成形機のヒータ温度を適確に制御することができる。
【0010】
また、増幅器を介してヒータに流れる電流を制御する場合には、制御装置からの電力供給指令値に応じて増幅器の増幅度が変更され、その指令値に応じた電流がヒータに供給される。そのため、ヒータに流れる電流は連続的に変化するものであるから、ヒータ温度を的確に制御できる。
【0011】
【実施例】
図1は本発明による射出成形機のヒータ制御回路の一実施例を概略で示す機能ブロック図である。符号Mは射出成形機の射出軸等を駆動するサーボモータで、符号1は3相交流波を全波整流し直流を得る直流電源である。符号2はCNC装置等の制御装置7から出力されるPWM信号によって、スイッチング素子がスイッチングして、サーボモータMの各相に流す電流をインバータである。又、符号3は、サーボモータのロータ位置,回転速度各相電流等を検出する検出器である。制御装置7は検出器3からフィードバックされる位置,速度が、プログラムされた位置,速度と一致するように位置,速度のフィードバック制御を行いトルク指令を求め、該トルク指令に基いて、電流フィードバック制御を行ってサーボモータの各相に流す電流指令を求め、該電流指令によってPWM信号を求めて、インバータの各相のスイッチング素子を、オン/オフさせて、サーボモータMを駆動制御している。このサーボモータの制御は、従来から行われているものであり、電動式射出成形機の分野において既に公知であるの詳細には説明しない。
【0012】
本発明のヒータ制御装置は、上述したサーボモータMの制御に用いられている直流電源1を利用するものである。即ち、射出成形機における射出シリンダの本体やその先端のノズルに取り付けられたバンドヒータまたは金型内部に埋設された棒ヒータ等の各種ヒータ5への通電をオン/オフ制御するための半導体スイッチング回路4が、サーボモータMの駆動電源の直流電源1に接続されている。半導体スイッチング回路4はパワートランジスタやパワーFET等の半導体スイッチング素子によって構成されている。
【0013】
符号6は各種ヒータ5(バンドヒータ,棒ヒータ等)により加熱される対象物(射出シリンダの本体,ノズル,金型等)の温度を検出する熱電対等の温度センサであり、該温度センサ6からの検出信号はアンプ8により増幅された後制御装置7内のA/D変換器に入力され制御装置7にフィードバックされる。制御装置7は予めそのメモリにプログラムされた温度制御プログラムや昇温目標温度の設定値、および、フィードバックされた検出温度に基いて従来の温度制御と同様のPID(比例,積分,微分)制御を行い、得られた操作量としての指令値に基いてPWM処理を行いPWM信号を出力する。このPWM信号によって上記半導体スイッチング回路4の半導体スイッチング素子をオン/オフしてヒータ5の通電時間を制御する。
【0014】
PWM処理においては、変調用の搬送波(三角波)とPID制御で得られた操作量としての指令値比較してPWM信号を得るものであるが、温度センサ6で検出された温度と目標温度との温度偏差が大きく、指令値が大きくなれば、PWM信号のパルス幅が大きくなり、温度偏差が小さく、上記指令値が小さくなればPWM信号のパルス幅小さくなる。
図2は本実施例におけるPWM信号の例を示すもので、tは搬送波(三角波)の周期であり、t´はPWM信号のオン時間を意味し、半導体スイッチング回路4の半導体スイッチング素子オンさせてヒータを通電させる通電時間t′となる。この通電時間t´は最大幅が搬送波(三角波)の周期tで最小が「0」となり、0から全時間通電まで、即ち、平均電流を0から最大値まで連続してリニアに変化させることができることになる。また、直流電源の出力電圧をVcとすると、上記半導体スイッチング回路4から出力される直流平均電圧VaはVc・t′/tとなり、PWM信号のオン時間(通電時間)t´を0〜tまで変化させることにより、平均直流電圧を0からVcまでリニアに変えることができることを意味する。
【0015】
このように、平均電流、電圧、電力をリニアに制御できるから、昇温時間を短くすることも、また、ヒータに供給する電流、電圧、電力を瞬時にまたはスローにと自由に制御することができるので、温度制御が極めて容易になり、温度のオーバシュート、アンターシュートをなくし、微妙な温度制御が可能となる。しかも、半導体素子からなるスイッチング回路によってヒータに供給される電力をオン/オフ制御するようにしているので、オン/オフ切替えの周期に機械的な制限がなくなり、オン/オフの細かな切替え制御によって射出成形機のヒータ温度を適確に制御することができるようになる。
【0016】
図3は本発明の別の実施例のブロック図である。上述した実施例と同一の構成は同一符号を用いている。上述した実施例と相違する点は、ヒータ5にアナログ電流を流すようにしたものであり、そのためにアナログ増幅器としてトランジスタ11が用いられている。
【0017】
サーボモータMをインバータ制御するためのインバータ2の直流電源1に、ヒータ5は増幅器としてのトランジスタ11を介して接続されており、上記トランジイタ11のベースには制御装置7からの電力供給指令値がD〜A変換器10を介して入力され、該トランジスタ11はこの電力供給指令値に応じて、増幅度を変えてヒータに電流を供給する。
【0018】
制御装置7は予めそのメモリにプログラムされた温度制御プログラムや昇温目標温度の設定値、および、アンプ8を介して温度センサ6からフィードバックされた検出温度に基いて従来の温度制御と同様のPID(比例,積分,微分)制御を行い電力供給指令値を求め、D/A変換器10を介してトランジスタ11のベースに出力する。トランジスタ11はベースに入力された電力供給指令値に応じた量で増幅し、電流をヒータ5に供給する。その結果、電力供給指令値が0〜最大値まで変化する間ヒータ5に流れる電流も0〜から最大値まで連続して変化することになる。
【0019】
【発明の効果】
本発明のヒータ制御装置は射出成形機のヒータに直流電源からの電力を供給して電力供給のむらをなくすようにしたので、単位時間当りの発熱量を正確に制御できる。また、直流電源自体は射出成形機のサーボモータを制御するインバータの直流電源によって賄われるので、ヒータへの供給電力を安定させるための格別の電源回路を射出成形機に配備する必要がなく、また、サーボモータを制御するPWM処理を利用すれば、特別な制御回路を必要とせず、装置の有効利用が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による射出成形機のヒータ制御回路の一実施例を概略で示す機能ブロック図である。
【図2】同実施例におけるPWM波形を示す図である。
【図3】本発明の別の実施例のブロック図である。
【符号の説明】
1 直流電源
2 サーボモータを制御するインバータ
4 半導体スイッチング回路
5 ヒータ
7 制御装置
M サーボモータ
【産業上の利用分野】
本発明は、射出成形機のヒータ制御装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
射出成形機のヒータの温度制御は交流電源を用いたコンタクタによる制御またはSSR(ソリッド・ステート・リレー)による制御で行われていた。コンタクタ(有接点方式)による制御の場合ではスイッチング動作の所要時間によってオン/オフの切替え周期が機械的に制限されるという問題があり、オン/オフの幅が大きくならざるを得ない、オン/オフの幅が大きくなると、制御しようとするヒータ温度は、目標値より、オーバーシュートしたりアンダーシュートする量が大きくなるという問題があり、温度を正確に制御することが難しくなる。
【0003】
又、SSRの場合、電圧によってオン/オフするものであるから、電流・電力制御を簡単に制御できないという問題があり、この場合もヒーターの発熱量を正確に制御できないという問題がある。
【0004】
さらに、供給電源が交流電源であるため、供給電力にムラがある。供給される電流は正弦波状に変化し、時間の関数として変化するので、コンタクトやSSRをオンにしても供給される電流は一定ではなく、時々刻々変化し、発熱量も変化することを意味する。
【0005】
以上のことから、昇温時間に時間がかかると共に、電流,電力,電圧を細かく制御し、安定した温度制御が難しかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、供給電力の斑をなくし、射出成形機のヒータ温度を適確に制御することのできる射出成形機のヒータ制御回路を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、射出成形機のサーボモータを制御するインバータの直流電源に半導体素子からなるスイッチング回路を接続し、該スイッチング回路によりオン/オフ制御を行って射出成形機のヒータに電力を供給することにより前記目的を達成した。特に、上記オン/オフ制御を指令値をPWM処理して得られるPWM信号によって行なうようにする。
【0008】
また、射出成形機のサーボモータを制御するインバータの直流電源に増幅器を介して射出成形機のヒータを接続し、射出成形機を制御する制御装置から指令される電力供給指令値に基づいて増幅器を制御してヒータに供給する電力を制御するようにした。
【0009】
【作用】
射出成形機のサーボモータを制御するインバータの直流電源を用いるため電力供給の斑が解消される。この結果、通電時間の刻みを短く分割しても通電時間さえ一定であれば単位時間当り常に等しい発熱量を得ることができる。しかも、通電をオン/オフ制御するスイッチング回路は半導体素子によって構成されているため、オン/オフ切替えの周期には機械的な制限がない。よって、オン/オフの細かな切替え制御、特にPWM信号によるオン/オフ制御によって射出成形機のヒータ温度を適確に制御することができる。
【0010】
また、増幅器を介してヒータに流れる電流を制御する場合には、制御装置からの電力供給指令値に応じて増幅器の増幅度が変更され、その指令値に応じた電流がヒータに供給される。そのため、ヒータに流れる電流は連続的に変化するものであるから、ヒータ温度を的確に制御できる。
【0011】
【実施例】
図1は本発明による射出成形機のヒータ制御回路の一実施例を概略で示す機能ブロック図である。符号Mは射出成形機の射出軸等を駆動するサーボモータで、符号1は3相交流波を全波整流し直流を得る直流電源である。符号2はCNC装置等の制御装置7から出力されるPWM信号によって、スイッチング素子がスイッチングして、サーボモータMの各相に流す電流をインバータである。又、符号3は、サーボモータのロータ位置,回転速度各相電流等を検出する検出器である。制御装置7は検出器3からフィードバックされる位置,速度が、プログラムされた位置,速度と一致するように位置,速度のフィードバック制御を行いトルク指令を求め、該トルク指令に基いて、電流フィードバック制御を行ってサーボモータの各相に流す電流指令を求め、該電流指令によってPWM信号を求めて、インバータの各相のスイッチング素子を、オン/オフさせて、サーボモータMを駆動制御している。このサーボモータの制御は、従来から行われているものであり、電動式射出成形機の分野において既に公知であるの詳細には説明しない。
【0012】
本発明のヒータ制御装置は、上述したサーボモータMの制御に用いられている直流電源1を利用するものである。即ち、射出成形機における射出シリンダの本体やその先端のノズルに取り付けられたバンドヒータまたは金型内部に埋設された棒ヒータ等の各種ヒータ5への通電をオン/オフ制御するための半導体スイッチング回路4が、サーボモータMの駆動電源の直流電源1に接続されている。半導体スイッチング回路4はパワートランジスタやパワーFET等の半導体スイッチング素子によって構成されている。
【0013】
符号6は各種ヒータ5(バンドヒータ,棒ヒータ等)により加熱される対象物(射出シリンダの本体,ノズル,金型等)の温度を検出する熱電対等の温度センサであり、該温度センサ6からの検出信号はアンプ8により増幅された後制御装置7内のA/D変換器に入力され制御装置7にフィードバックされる。制御装置7は予めそのメモリにプログラムされた温度制御プログラムや昇温目標温度の設定値、および、フィードバックされた検出温度に基いて従来の温度制御と同様のPID(比例,積分,微分)制御を行い、得られた操作量としての指令値に基いてPWM処理を行いPWM信号を出力する。このPWM信号によって上記半導体スイッチング回路4の半導体スイッチング素子をオン/オフしてヒータ5の通電時間を制御する。
【0014】
PWM処理においては、変調用の搬送波(三角波)とPID制御で得られた操作量としての指令値比較してPWM信号を得るものであるが、温度センサ6で検出された温度と目標温度との温度偏差が大きく、指令値が大きくなれば、PWM信号のパルス幅が大きくなり、温度偏差が小さく、上記指令値が小さくなればPWM信号のパルス幅小さくなる。
図2は本実施例におけるPWM信号の例を示すもので、tは搬送波(三角波)の周期であり、t´はPWM信号のオン時間を意味し、半導体スイッチング回路4の半導体スイッチング素子オンさせてヒータを通電させる通電時間t′となる。この通電時間t´は最大幅が搬送波(三角波)の周期tで最小が「0」となり、0から全時間通電まで、即ち、平均電流を0から最大値まで連続してリニアに変化させることができることになる。また、直流電源の出力電圧をVcとすると、上記半導体スイッチング回路4から出力される直流平均電圧VaはVc・t′/tとなり、PWM信号のオン時間(通電時間)t´を0〜tまで変化させることにより、平均直流電圧を0からVcまでリニアに変えることができることを意味する。
【0015】
このように、平均電流、電圧、電力をリニアに制御できるから、昇温時間を短くすることも、また、ヒータに供給する電流、電圧、電力を瞬時にまたはスローにと自由に制御することができるので、温度制御が極めて容易になり、温度のオーバシュート、アンターシュートをなくし、微妙な温度制御が可能となる。しかも、半導体素子からなるスイッチング回路によってヒータに供給される電力をオン/オフ制御するようにしているので、オン/オフ切替えの周期に機械的な制限がなくなり、オン/オフの細かな切替え制御によって射出成形機のヒータ温度を適確に制御することができるようになる。
【0016】
図3は本発明の別の実施例のブロック図である。上述した実施例と同一の構成は同一符号を用いている。上述した実施例と相違する点は、ヒータ5にアナログ電流を流すようにしたものであり、そのためにアナログ増幅器としてトランジスタ11が用いられている。
【0017】
サーボモータMをインバータ制御するためのインバータ2の直流電源1に、ヒータ5は増幅器としてのトランジスタ11を介して接続されており、上記トランジイタ11のベースには制御装置7からの電力供給指令値がD〜A変換器10を介して入力され、該トランジスタ11はこの電力供給指令値に応じて、増幅度を変えてヒータに電流を供給する。
【0018】
制御装置7は予めそのメモリにプログラムされた温度制御プログラムや昇温目標温度の設定値、および、アンプ8を介して温度センサ6からフィードバックされた検出温度に基いて従来の温度制御と同様のPID(比例,積分,微分)制御を行い電力供給指令値を求め、D/A変換器10を介してトランジスタ11のベースに出力する。トランジスタ11はベースに入力された電力供給指令値に応じた量で増幅し、電流をヒータ5に供給する。その結果、電力供給指令値が0〜最大値まで変化する間ヒータ5に流れる電流も0〜から最大値まで連続して変化することになる。
【0019】
【発明の効果】
本発明のヒータ制御装置は射出成形機のヒータに直流電源からの電力を供給して電力供給のむらをなくすようにしたので、単位時間当りの発熱量を正確に制御できる。また、直流電源自体は射出成形機のサーボモータを制御するインバータの直流電源によって賄われるので、ヒータへの供給電力を安定させるための格別の電源回路を射出成形機に配備する必要がなく、また、サーボモータを制御するPWM処理を利用すれば、特別な制御回路を必要とせず、装置の有効利用が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による射出成形機のヒータ制御回路の一実施例を概略で示す機能ブロック図である。
【図2】同実施例におけるPWM波形を示す図である。
【図3】本発明の別の実施例のブロック図である。
【符号の説明】
1 直流電源
2 サーボモータを制御するインバータ
4 半導体スイッチング回路
5 ヒータ
7 制御装置
M サーボモータ
Claims (3)
- 射出成形機のサーボモータを制御するインバータの直流電源に半導体素子からなるスイッチング回路を接続し、該スイッチング回路によりオン/オフ制御を行って射出成形機のヒータに電力を供給するようにした射出成形機のヒータ制御装置。
- スイッチング回路のオン/オフ制御は、指令値をPWM処理して得られるPWM信号によって行なう請求項1記載の射出成形機のヒータ制御装置。
- 射出成形機のサーボモータを制御するインバータの直流電源に増幅器を介して射出成形機のヒータを接続し、該増幅器は射出成形機を制御する制御装置から指令される電力供給指令値に基づいてヒータに供給する電力を制御する射出成形機のヒータ制御装置。
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JP14876294A Expired - Fee Related JP3568236B2 (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 射出成形機のヒータ制御装置 |
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1994
- 1994-06-08 JP JP14876294A patent/JP3568236B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1995
- 1995-06-06 US US08/469,822 patent/US5582756A/en not_active Expired - Fee Related
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JPH07329138A (ja) | 1995-12-19 |
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