JP5917340B2

JP5917340B2 - Injection molding machine

Info

Publication number: JP5917340B2
Application number: JP2012189257A
Authority: JP
Inventors: 知徳定本; 水野　博之; 博之水野
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: JP2014046488A; CN103660214A; CN103660214B

Description

本発明は、射出成形機に関する。 The present invention relates to an injection molding machine.

射出成形機は、成形材料としての樹脂ペレットが供給されるシリンダと、シリンダを加熱する加熱源とを備える。射出成形機は、シリンダ内で樹脂を溶融させ、溶融させた樹脂を金型装置内のキャビティ空間に充填させることで、成形品を製造する。 The injection molding machine includes a cylinder to which resin pellets as a molding material are supplied, and a heating source for heating the cylinder. The injection molding machine manufactures a molded product by melting a resin in a cylinder and filling the melted resin into a cavity space in a mold apparatus.

シリンダの後部には、樹脂ペレットを供給する供給口が設けられている。シリンダの後部は、樹脂のブリッジ（塊化）が生じないように、樹脂の表面が溶融しない温度に保たれる。そのため、シリンダの後部は、内部に冷媒流路を有する冷却装置で冷却される。 A supply port for supplying resin pellets is provided at the rear of the cylinder. The rear part of the cylinder is kept at a temperature at which the surface of the resin does not melt so that resin bridging (agglomeration) does not occur. Therefore, the rear part of the cylinder is cooled by a cooling device having a refrigerant flow path inside.

冷却装置よりも前方に加熱源が設けられる。シリンダの温度が設定温度になるように加熱源の出力がフィードバック制御される（例えば、特許文献１参照）。シリンダの温度は温度センサにより測定される。 A heating source is provided in front of the cooling device. The output of the heating source is feedback controlled so that the cylinder temperature becomes the set temperature (see, for example, Patent Document 1). The temperature of the cylinder is measured by a temperature sensor.

特開平１１−２２７０１９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-227019

従来、射出成形機のコントローラは、シリンダ内における樹脂の状態を決める要因として、温度センサの測定結果などを監視していた。しかし、温度センサの設置数は限られており、シリンダの詳細な情報は分からなかった。 Conventionally, a controller of an injection molding machine has monitored a measurement result of a temperature sensor or the like as a factor that determines a state of a resin in a cylinder. However, the number of temperature sensors installed is limited, and detailed information on the cylinders was not known.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、シリンダの詳細な情報が得られる射出成形機の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an injection molding machine capable of obtaining detailed information on a cylinder.

上記課題を解決するため、本発明の一態様による射出成形機は、
成形材料が供給されるシリンダと、
該シリンダを加熱する加熱源と、
前記シリンダの熱伝導方程式、前記シリンダ内の物質の熱伝導方程式、及び前記加熱源における熱の流出入を表す式に基づく伝熱モデルを用いて、前記シリンダにおける任意の位置の温度を推定する推定部とを備え、
該推定部は、将来の所定時刻の前記加熱源の出力を前記伝熱モデルに入力し、前記将来の所定時刻の前記シリンダにおける任意の位置の温度を予測する。
In order to solve the above problems, an injection molding machine according to an aspect of the present invention is provided.
A cylinder to which the molding material is supplied;
A heating source for heating the cylinder;
Estimating the temperature at any location in the cylinder using a heat transfer model based on the heat transfer equation of the cylinder, the heat transfer equation of the material in the cylinder, and an equation representing heat inflow and outflow in the heating source With
The estimation unit inputs an output of the heating source at a predetermined future time to the heat transfer model, and predicts a temperature at an arbitrary position in the cylinder at the predetermined future time.

本発明によれば、シリンダの詳細な情報が得られる射出成形機が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the injection molding machine from which the detailed information of a cylinder is obtained is provided.

本発明の一実施形態による射出成形機を示す図である。It is a figure which shows the injection molding machine by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による射出成形機の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the injection molding machine by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるシリンダの熱伝導方程式の説明図である。It is explanatory drawing of the heat conduction equation of the cylinder by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるシリンダ内の物質の熱伝導方程式の説明図である。It is explanatory drawing of the heat conduction equation of the substance in the cylinder by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による加熱源における熱の流出入を表す式の説明図である。It is explanatory drawing of the formula showing the inflow and outflow of the heat in the heating source by one Embodiment of this invention.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same or corresponding reference numerals, and description thereof is omitted.

図１は、本発明の一実施形態による射出成形機を示す図である。以下、樹脂の射出方向を前方とし、樹脂の射出方向とは反対方向を後方として説明する。 FIG. 1 is a view showing an injection molding machine according to an embodiment of the present invention. In the following description, it is assumed that the resin injection direction is the front and the direction opposite to the resin injection direction is the rear.

射出成形機１０は、シリンダ１１内で溶融した樹脂をノズル１２から射出し、金型装置内のキャビティ空間に充填する。金型装置は固定金型及び可動金型で構成され、型締め時に固定金型と可動金型との間にキャビティ空間が形成される。キャビティ空間で冷却固化された樹脂は、型開き後に成形品として取り出される。成形材料としての樹脂ペレットは、ホッパ１６からシリンダ１１の後部に供給される。 The injection molding machine 10 injects the resin melted in the cylinder 11 from the nozzle 12 and fills the cavity space in the mold apparatus. The mold apparatus includes a fixed mold and a movable mold, and a cavity space is formed between the fixed mold and the movable mold when the mold is clamped. The resin cooled and solidified in the cavity space is taken out as a molded product after the mold is opened. Resin pellets as a molding material are supplied from the hopper 16 to the rear portion of the cylinder 11.

射出成形機１０は、シリンダ１１内に配設されるスクリュ１３を回転させる計量用モータ４１を備える。計量用モータ４１は、サーボモータであってよい。計量用モータ４１の回転は、ベルトやプーリなどの連結部材４２を介して、射出軸４３に伝えられ、スクリュ１３が回転される。そうすると、スクリュ１３のフライト（ねじ山）が動き、スクリュ１３のねじ溝内に充填された樹脂が前方に送られる。 The injection molding machine 10 includes a metering motor 41 that rotates the screw 13 disposed in the cylinder 11. The weighing motor 41 may be a servo motor. The rotation of the metering motor 41 is transmitted to the injection shaft 43 via a connecting member 42 such as a belt or a pulley, and the screw 13 is rotated. Then, the flight (screw thread) of the screw 13 moves, and the resin filled in the screw groove of the screw 13 is sent forward.

射出成形機１０は、スクリュ１３を軸方向に移動させる射出用モータ５１を備える。射出用モータ５１は、サーボモータであってよい。射出用モータ５１の回転はボールねじ軸５２に伝えられる。ボールねじ軸５２の回転により前後進するボールねじナット５３はプレッシャプレート５４に固定されている。プレッシャプレート５４は、ベースフレーム（図示せず）に固定されたガイドバー５５、５６に沿って移動可能である。プレッシャプレート５４の前後進運動は、ベアリング５７、樹脂圧力検出器（例えばロードセル）５８、射出軸４３を介してスクリュ１３に伝えられ、スクリュ１３が進退される。スクリュ１３の進退量は、プレッシャプレート５４に取り付けられる位置検出器５９で検出される。 The injection molding machine 10 includes an injection motor 51 that moves the screw 13 in the axial direction. The injection motor 51 may be a servo motor. The rotation of the injection motor 51 is transmitted to the ball screw shaft 52. A ball screw nut 53 that moves forward and backward by the rotation of the ball screw shaft 52 is fixed to a pressure plate 54. The pressure plate 54 is movable along guide bars 55 and 56 fixed to a base frame (not shown). The forward / backward movement of the pressure plate 54 is transmitted to the screw 13 through a bearing 57, a resin pressure detector (for example, a load cell) 58, and an injection shaft 43, and the screw 13 is advanced and retracted. The advance / retreat amount of the screw 13 is detected by a position detector 59 attached to the pressure plate 54.

射出成形機１０の動作は、コントローラ６０によって制御される。コントローラ６０は、ＣＰＵ及びメモリなどで構成され、メモリなどに記憶されたプログラムをＣＰＵで実施させることにより、各種機能を実現する。コントローラ６０は、例えば計量工程を制御する計量処理部６１、充填工程を制御する充填処理部６２を備える。 The operation of the injection molding machine 10 is controlled by the controller 60. The controller 60 includes a CPU and a memory, and implements various functions by causing the CPU to execute programs stored in the memory. The controller 60 includes, for example, a weighing processing unit 61 that controls the weighing process and a filling processing unit 62 that controls the filling process.

次に、射出成形機１０の動作について説明する。 Next, the operation of the injection molding machine 10 will be described.

計量工程では、計量処理部６１が、計量用モータ４１を回転駆動し、スクリュ１３を回転させる。そうすると、スクリュ１３のフライト（ねじ山）が動き、スクリュ１３のねじ溝内に充填された樹脂ペレットが前方に送られる。樹脂は、シリンダ１１内を前方に移動しながら、シリンダ１１からの熱などで加熱され、シリンダ１１の先端部において完全に溶融した状態となる。そして、スクリュ１３の前方に溶融樹脂が蓄積されるにつれ、スクリュ１３は後退する。スクリュ１３が所定距離後退し、スクリュ１３の前方に所定量の樹脂が蓄積されると、計量処理部６１は計量用モータ４１の回転を停止させ、スクリュ１３の回転を停止させる。 In the weighing process, the weighing processing unit 61 rotates the screw 13 by rotating the weighing motor 41. If it does so, the flight (screw thread) of the screw 13 will move and the resin pellet with which the screw groove of the screw 13 was filled will be sent ahead. The resin is heated by heat from the cylinder 11 while moving forward in the cylinder 11 and is completely melted at the tip of the cylinder 11. As the molten resin is accumulated in front of the screw 13, the screw 13 moves backward. When the screw 13 moves backward by a predetermined distance and a predetermined amount of resin is accumulated in front of the screw 13, the weighing processing unit 61 stops the rotation of the weighing motor 41 and stops the rotation of the screw 13.

充填工程では、充填処理部６２が、射出用モータ５１を回転駆動し、スクリュ１３を前進させ、型締め状態の金型装置内のキャビティ空間に溶融樹脂を押し込む。スクリュ１３が溶融樹脂を押す力は、樹脂圧力検出器５８により反力として検出される。つまり、スクリュ１３にかかる樹脂圧力（樹脂の射出圧）が検出される。キャビティ空間で樹脂が冷却によって収縮するので、熱収縮分の樹脂を補充するため、保圧工程では、スクリュ１３にかかる樹脂圧力（樹脂の射出圧）が所定の圧力に保たれる。 In the filling step, the filling processing unit 62 drives the injection motor 51 to rotate, advances the screw 13, and pushes the molten resin into the cavity space in the mold apparatus in the mold-clamped state. The force with which the screw 13 pushes the molten resin is detected as a reaction force by the resin pressure detector 58. That is, the resin pressure applied to the screw 13 (resin injection pressure) is detected. Since the resin shrinks by cooling in the cavity space, the resin pressure (resin injection pressure) applied to the screw 13 is maintained at a predetermined pressure in the pressure holding step in order to replenish the resin for heat shrinkage.

図２は、本発明の一実施形態による射出成形機の要部を示す図である。 FIG. 2 is a view showing a main part of an injection molding machine according to an embodiment of the present invention.

射出成形機１０は、シリンダ１１と、シリンダ１１内で樹脂を送るスクリュ１３と、シリンダ１１を加熱する複数の加熱源Ｈ_１〜Ｈ_４と、シリンダ１１の後部を冷却する冷却装置３０とを備える。 The injection molding machine 10 includes a cylinder 11, a screw 13 that sends resin in the cylinder 11, a plurality of heating sources H _{1 to} H ₄ that heat the cylinder 11, and a cooling device 30 that cools the rear portion of the cylinder 11. .

スクリュ１３は、シリンダ１１内に回転自在に且つ軸方向に移動自在に配設される。スクリュ１３は、スクリュ回転軸１４と、スクリュ回転軸１４の周りに螺旋状に設けられるフライト１５とを一体的に有する。スクリュ１３が回転すると、スクリュ１３のフライト１５が動き、スクリュ１３のねじ溝内に充填された樹脂ペレットが前方に送られる。 The screw 13 is disposed in the cylinder 11 so as to be rotatable and movable in the axial direction. The screw 13 integrally includes a screw rotating shaft 14 and a flight 15 provided in a spiral shape around the screw rotating shaft 14. When the screw 13 rotates, the flight 15 of the screw 13 moves, and the resin pellet filled in the screw groove of the screw 13 is sent forward.

スクリュ１３は、例えば図２に示すように、軸方向に沿って後方（ホッパ１６側）から前方（ノズル１２側）にかけて、供給部１３ａ、圧縮部１３ｂ、計量部１３ｃとして区別される。供給部１３ａは、樹脂を受け取り前方に搬送する部分である。圧縮部１３ｂは、供給された樹脂を圧縮しながら溶融する部分である。計量部１３ｃは、溶融した樹脂を一定量ずつ計量する部分である。スクリュ１３のねじ溝の深さは、供給部１３ａで深く、計量部１３ｃで浅く、圧縮部１３ｂにおいて前方に向かうほど浅くなっている。尚、スクリュ１３の構成は特に限定されない。例えばスクリュ１３のねじ溝の深さは、一定であってもよい。 For example, as shown in FIG. 2, the screw 13 is distinguished as a supply unit 13a, a compression unit 13b, and a measurement unit 13c from the rear (the hopper 16 side) to the front (the nozzle 12 side) along the axial direction. The supply part 13a is a part which receives resin and conveys it ahead. The compression part 13b is a part that melts while compressing the supplied resin. The measuring unit 13c is a part that measures a certain amount of molten resin. The depth of the screw groove of the screw 13 is deeper at the supply unit 13a, shallower at the measuring unit 13c, and shallower toward the front in the compression unit 13b. The configuration of the screw 13 is not particularly limited. For example, the depth of the screw groove of the screw 13 may be constant.

加熱源Ｈ_１〜Ｈ_４としては、例えばシリンダ１１を外側から加熱するヒータが用いられる。ヒータは、シリンダ１１の外周を囲むように設けられる。 As the heating sources H _{1 to} H ₄ , for example, a heater that heats the cylinder 11 from the outside is used. The heater is provided so as to surround the outer periphery of the cylinder 11.

複数の加熱源Ｈ_１〜Ｈ_４は、シリンダ１１の軸方向に沿って配列され、シリンダ１１を軸方向に複数のゾーン（図３では４つのゾーンＺ_１〜Ｚ_４）に分けて個別に加熱する。各ゾーンＺ_１〜Ｚ_４の温度が設定温度になるように、複数の加熱源Ｈ_１〜Ｈ_４がコントローラ６０によってフィードバック制御される。各ゾーンＺ_１〜Ｚ_４の温度は、温度センサＳ_１〜Ｓ_４により測定される。尚、ノズル１２にも加熱源が設けられてよい。 The plurality of heating sources H _{1 to} H ₄ are arranged along the axial direction of the cylinder 11, and the cylinder 11 is individually heated by dividing it into a plurality of zones (four zones Z _{1 to} Z _{4 in} FIG. 3) in the axial direction. To do. The plurality of heating sources H _{1 to} H ₄ are feedback-controlled by the controller 60 so that the temperatures of the zones Z _{1 to} Z ₄ become set temperatures. Temperature of each zone _Z 1 to Z ₄ is measured by the temperature sensor _S 1 to S _4. The nozzle 12 may also be provided with a heating source.

冷却装置３０は、複数の加熱源Ｈ_１〜Ｈ_４よりも後方に設けられる。冷却装置３０は、シリンダ１１の後部を冷却し、シリンダ１１の後部やホッパ１６内で樹脂ペレットのブリッジ（塊化）が生じないように、樹脂ペレットの表面が溶融しない温度にシリンダ１１の後部の温度を保つ。冷却装置３０は、水や空気などの冷媒の流路３１を有する。 The cooling device 30 is provided behind the plurality of heating sources H _{1 to} H ₄ . The cooling device 30 cools the rear part of the cylinder 11, and the temperature of the rear part of the cylinder 11 is set to a temperature at which the resin pellet surface does not melt so that the resin pellet bridge (agglomeration) does not occur in the rear part of the cylinder 11 or in the hopper 16. Keep temperature. The cooling device 30 has a flow path 31 of a coolant such as water or air.

コントローラ６０は、伝熱モデルを用いて、シリンダ１１における任意の位置の温度を推定する推定部６３を備える。伝熱モデルは、コントローラ６０のメモリなどに記憶されており、必要に応じて読み出される。 The controller 60 includes an estimation unit 63 that estimates the temperature at an arbitrary position in the cylinder 11 using a heat transfer model. The heat transfer model is stored in a memory or the like of the controller 60 and is read out as necessary.

伝熱モデルは、シリンダ１１の熱伝導方程式、シリンダ１１内の物質（以下、「シリンダ内物質」ともいう）の熱伝導方程式、及び各加熱源Ｈ_ｋ（図２ではｋ＝１，２，３，４）における熱の流出入を表す式に基づくものである。以下、各式について説明する。各式において、同じ記号は同じ意味である。 The heat transfer model includes a heat conduction equation of the cylinder 11, a heat conduction equation of a substance in the cylinder 11 (hereinafter also referred to as “in-cylinder substance”), and each heating source H _k (in FIG. 2, k = 1, 2, 3). , 4) is based on the equation representing the inflow and outflow of heat. Hereinafter, each formula will be described. In each formula, the same symbol has the same meaning.

図３は、本発明の一実施形態によるシリンダの熱伝導方程式の説明図である。シリンダの熱伝導方程式は、例えば下記式（１）などで表される。式（１）では、式の簡単化のため、シリンダ１１の温度がシリンダ１１の中心線の周りに略均一であると近似し、２次元化してある。尚、後述の式（２）及び式（３）においても同様に２次元化してある。 FIG. 3 is an explanatory diagram of a heat conduction equation of a cylinder according to an embodiment of the present invention. The cylinder heat conduction equation is expressed by the following equation (1), for example. In the formula (1), for simplification of the formula, the temperature of the cylinder 11 is approximated to be substantially uniform around the center line of the cylinder 11 and is two-dimensionalized. In addition, in the later-described formulas (2) and (3), they are similarly two-dimensional.

上記式（１）中、ｘはシリンダ軸方向（前後方向）における位置座標、ｙはシリンダ径方向における位置座標、Ｒ_ｏｕｔはシリンダ１１の外周面の半径、Ｔ（ｔ）は時刻ｔにおける座標（ｘ，ｙ）での温度、αはシリンダ１１の熱拡散率［ｍ^２／ｓ］を表す。ｘ座標の原点はシリンダ１１の前端面であり、前端面から後端面に向かうほどｘが大きくなる。また、ｙ座標の原点はシリンダ１１の外周面であり、外周面から内周面に向かうほどｙが大きくなる。

In the above formula (1), x is a position coordinate in the cylinder axial direction (front-rear direction), y is a position coordinate in the cylinder radial direction, R _out is a radius of the outer peripheral surface of the cylinder 11, and T (t) is a coordinate at time t ( The temperature at x, y), α, represents the thermal diffusivity [m ² / s] of the cylinder 11. The origin of the x coordinate is the front end surface of the cylinder 11, and x increases from the front end surface toward the rear end surface. The origin of the y coordinate is the outer peripheral surface of the cylinder 11, and y increases from the outer peripheral surface toward the inner peripheral surface.

上記式（１）を離散化し、上記式（１）が定義される領域（つまり、シリンダ１１）を複数の微小領域（要素）に分割する。座標（ｉ×Δｘ，ｊ×Δｙ）における微小領域の時刻ｔの温度をＴ_ｉ,ｊ（ｔ）とする。ｉは０〜ｍの整数、ｊは０〜ｎの整数である。シリンダ１１の軸方向長さをＬとすると、Ｌ＝ｍ×Δｘの式が成立する。また、シリンダ１１の内周面の半径をＲ_ｉｎ、シリンダ１１の外周面の半径Ｒ_ｏｕｔとすると、Ｒ_ｏｕｔ−Ｒ_ｉｎ＝ｎ×Δｙの式が成立する。シリンダ１１における微小領域の数（ｍ＋１）×（ｎ＋１）は、シリンダ１１における任意の位置の温度が解けるように設定される。 The above equation (1) is discretized, and the region (that is, the cylinder 11) in which the above equation (1) is defined is divided into a plurality of minute regions (elements). Let T _{i, j} (t) be the temperature at the time t of the minute region at the coordinates (i × Δx, j × Δy). i is an integer of 0 to m, and j is an integer of 0 to n. If the length of the cylinder 11 in the axial direction is L, the equation L = m × Δx is established. Further, if the radius of the inner peripheral surface of the cylinder 11 is R _in and the radius R _out of the outer peripheral surface of the cylinder 11 is satisfied, an equation of R _out −R _in = n × Δy is established. The number (m + 1) × (n + 1) of minute regions in the cylinder 11 is set so that the temperature at an arbitrary position in the cylinder 11 can be solved.

微小領域の昇温速度（温度Ｔ_ｉ,ｊ（ｔ）の１回微分）は、該微小領域に対する熱の流出入により決まり、該微小領域の温度Ｔ_ｉ,ｊ（ｔ）と、該微小領域に隣接する微小領域の温度との温度差などで決まる。従って、微小領域の温度Ｔ_ｉ,ｊ（ｔ）の１回微分は、微小領域の温度Ｔ_ｉ,ｊ（ｔ）、及び隣接する微小領域の温度Ｔ_{ｉ−１,ｊ}（ｔ）、Ｔ_{ｉ＋１,ｊ}（ｔ）、Ｔ_{ｉ,ｊ−１}（ｔ）、Ｔ_{ｉ,ｊ＋１}（ｔ）の関数となる（但し、ｉは１〜ｍ−１の整数、ｊは１〜ｎ−１の整数）。 The temperature rise rate (one-time differentiation of the temperature T _{i, j} (t)) of the micro area is determined by the flow of heat into and out of the micro area, and the temperature T _{i, j} (t) of the micro area and the micro area It is determined by the temperature difference from the temperature of the minute region adjacent to the. Therefore, the one-time differentiation of the temperature T _{i, j} (t) of the micro area is the temperature T _{i, j} (t) of the micro area and the temperatures T _{i−1, j} (t), T _{i + 1 of the} adjacent micro area. _{, j} (t), T _{i, j-1} (t), and T _{i, j + 1} (t) (where i is an integer from 1 to m-1 and j is an integer from 1 to n-1). .

シリンダ後端（座標ｘ＝ｍ×Δｘ）における微小領域の温度Ｔ_ｍ,ｊ（ｔ）は、冷却装置３０によって外気の温度Ｔ_ａと略同じ温度に保たれている。従って、シリンダ後端と外気との境界条件としては、温度固定条件が与えられる。つまり、Ｔ_ｍ,ｊ（ｔ）＝Ｔ_ａの式が成立する。尚、シリンダ後端の温度Ｔ_ｍ,ｊ（ｔ）は、外気の温度Ｔ_ａよりも高い所定温度Ｔ_ｃ（Ｔ_ｃ＞Ｔ_ａ）に保たれていてもよい。 Temperature T _m of a micro area in the cylinder rear end (coordinate _{x = m × Δx), j} (t) is maintained at substantially the same temperature as the outside air temperature T _a by the cooling device 30. Therefore, a temperature fixing condition is given as a boundary condition between the cylinder rear end and the outside air. _That, T m, the expression of j (t) = _{T a} is established. Note that the temperature T _{m, j} (t) at the rear end of the cylinder may be maintained at _a predetermined temperature T _c (T _c > T _a ) that is higher than the temperature T _{a of} the outside air.

一方、シリンダ前端（座標ｘ＝０）と外気との境界条件、シリンダ外周（座標ｙ＝０）と外気との境界条件、シリンダ外周（座標ｙ＝０）と加熱源Ｈ_ｋとの境界条件、及びシリンダ内周（座標ｙ＝ｎ×Δｙ）とシリンダ内の物質との境界条件としては、熱流束境界条件が与えられる。 On the other hand, boundary conditions between the cylinder front end (coordinate x = 0) and outside air, boundary conditions between the cylinder outer periphery (coordinate y = 0) and outside air, boundary conditions between the cylinder outer periphery (coordinate y = 0) and the heating source H _k , As a boundary condition between the cylinder inner circumference (coordinate y = n × Δy) and the substance in the cylinder, a heat flux boundary condition is given.

従って、シリンダ前端（座標ｘ＝０）における微小領域の昇温速度（温度Ｔ_０,ｊ（ｔ）の一回微分）は、該微小領域の温度、該微小領域と隣接する微小領域の温度、外気の温度Ｔ_ａ、シリンダ１１と外気との間の熱伝達係数［Ｗ／（ｍ^２・℃）］などで決まる。 Accordingly, the temperature increase rate (one-time differentiation of the temperature T _{0, j} (t)) at the front end of the cylinder (coordinate x = 0) is the temperature of the minute region, the temperature of the minute region adjacent to the minute region, It is determined by the temperature T _{a of} the outside air, the heat transfer coefficient [W / (m ² · ° C.)] between the cylinder 11 and the outside air, and the like.

同様に、シリンダ外周（座標ｙ＝０）のうち、外気と接する微小領域の昇温速度（温度Ｔ_ｉ,０（ｔ）の一回微分）は、該微小領域の温度、該微小領域と隣接する微小領域の温度、外気の温度Ｔ_ａ、シリンダ１１と外気との間の熱伝達係数［Ｗ／（ｍ^２・℃）］などで決まる。 Similarly, in the cylinder outer periphery (coordinate y = 0), the temperature increase rate (one-time differentiation of the temperature T _{i, 0} (t)) in contact with the outside air is adjacent to the temperature of the minute region and the minute region. It is determined by the temperature of the minute region to be performed, the temperature T _{a of} the outside air, the heat transfer coefficient [W / (m ² · ° C.)] between the cylinder 11 and the outside air, and the like.

また、シリンダ外周（座標ｙ＝０）のうち、加熱源Ｈ_ｋと接する微小領域の昇温速度（温度Ｔ_ｉ,０（ｔ）の一回微分）は、該微小領域の温度、該微小領域と隣接する微小領域の温度、加熱源Ｈ_ｋの温度Ｔ_ｈｋ（ｔ）、シリンダ１１と加熱源Ｈ_ｋとの間の熱伝達係数［Ｗ／（ｍ^２・℃）］などで決まる。 In addition, the temperature increase rate (one-time differentiation of the temperature T _{i, 0} (t)) of the minute region in contact with the heating source H _k in the cylinder outer periphery (coordinate y = 0) is the temperature of the minute region, the minute region and the temperature of the adjacent micro areas, the temperature _T hk of the heating source _{H k} (t), the heat transfer coefficient between the cylinder 11 and the heating source _{^{H k [W / (m 2}} · ℃)] determined by such.

さらに、シリンダ内周（座標ｙ＝ｎ×Δｙ）における微小領域の昇温速度（温度Ｔ_ｉ,ｎ（ｔ）の一回微分）は、該微小領域の温度、該微小領域と隣接する微小領域の温度、シリンダ内物質の温度Ｔ^ｆｌ _ｉ（ｔ）、シリンダ内物質とシリンダ１１との間の熱伝達係数［Ｗ／（ｍ^２・℃）］などで決まる。シリンダ内物質の温度Ｔ^ｆｌ _ｉ（ｔ）については後述する。 Further, the temperature rise rate (one-time differentiation of the temperature T _{i, n} (t)) on the inner circumference of the cylinder (coordinate y = n × Δy) is the temperature of the minute region, the minute region adjacent to the minute region. , The temperature T ^fl _i (t) of the substance in the cylinder, the heat transfer coefficient [W / (m ² · ° C.)] between the substance in the cylinder and the cylinder 11, and the like. The temperature T ^fl _i (t) of the substance in the cylinder will be described later.

尚、シリンダ内物質は、例えば成形開始前におけるシリンダ１１の昇温時には空気、成形時には樹脂であってよく、途中で変わってよい。 The in-cylinder material may be, for example, air when the temperature of the cylinder 11 is raised before molding, or resin when molding, and may change during the molding.

図４は、本発明の一実施形態によるシリンダ内の物質の熱伝導方程式の説明図である。シリンダ内物質の熱伝導方程式は、例えば下記の式（２）などで表される（但し、ｉは１〜ｍ−１の整数）。式（２）では、式の簡単化のため、シリンダ内物質の温度分布がシリンダ１１の径方向に均一としてある。 FIG. 4 is an explanatory diagram of a heat conduction equation of a material in a cylinder according to an embodiment of the present invention. The heat conduction equation of the in-cylinder material is expressed by, for example, the following formula (2) (where i is an integer of 1 to m−1). In the formula (2), the temperature distribution of the substance in the cylinder is uniform in the radial direction of the cylinder 11 in order to simplify the formula.

上記式（２）中、Ｔ^ｆｌ _ｉ（ｔ）は座標ｘ＝ｉ×Δｘにおける微小空間の時刻ｔの温度［℃］、ρ_ｉｎはシリンダ内物質の密度［ｋｇ／ｍ^３］、ｃ_ｉｎはシリンダ内物質の定圧比熱［Ｊ／ｋｇ］を表す。
ｑ_１は、座標ｘ（ｘ＝ｉ×Δｘ）における微小領域に、前方（図４中左側）の微小領域から流れ込む単位時間当たりの流入熱量［Ｗ］を表す。流入熱量ｑ_１は、微小領域間の温度差（Ｔ^ｆｌ _ｉ−１（ｔ）−Ｔ^ｆｌ _ｉ（ｔ））の関数となっている。その温度差が大きくなるほど、流入熱量ｑ_１が増える。流入熱量ｑ_１の算出には、シリンダ内物質の熱伝導率［Ｗ／（ｍ・℃）］などが用いられる。
ｑ_２は、座標ｘ（ｘ＝ｉ×Δｘ）における微小領域から、後方（図４中右側）の微小領域に流れ出す単位時間当たりの流出熱量［Ｗ］を表す。流出熱量ｑ_２は、微小領域間の温度差（Ｔ^ｆｌ _ｉ（ｔ）−Ｔ^ｆｌ _ｉ＋１（ｔ））の関数となっている。その温度差が大きくなるほど、流出熱量ｑ_２が増える。流出熱量ｑ_２の算出には、シリンダ内物質の熱伝導率［Ｗ／（ｍ・℃）］などが用いられる。
ｑ_３は、座標ｘ（ｘ＝ｉ×Δｘ）における微小領域に、シリンダ１１から単位時間当たりに流れ込む熱量［Ｗ］を表す。この熱量ｑ_３は、シリンダ内物質とシリンダ１１との温度差（Ｔ_ｉ,ｎ（ｔ）−Ｔ^ｆｌ _ｉ（ｔ））の関数となっている。その温度差が大きくなるほど、熱量ｑ_３が増える。熱量ｑ_３の算出には、シリンダ内物質とシリンダ１１との間の熱伝達係数［Ｗ／（ｍ^２・℃）］などが用いられる。

In the above formula (2), T ^fl _i (t) is the temperature [° C.] at time t in the minute space at the coordinate x = i × Δx, ρ _in is the density of the substance _in the cylinder [kg / m ³ ], and c _in is It represents the constant pressure specific heat [J / kg] of the substance in the cylinder.
q ₁ represents the inflow heat quantity [W] per unit time flowing from the front (left side in FIG. 4) minute area into the minute area at the coordinate x (x = i × Δx). The inflow heat quantity q ₁ is a function of the temperature difference (T ^fl _i−1 (t) −T ^fl _i (t)) between the minute regions. The temperature difference increases, the inflow amount of heat q ₁ increases. For the calculation of the inflow heat quantity q ₁ , the thermal conductivity [W / (m · ° C.)] of the substance in the cylinder is used.
q ₂ represents the amount of heat [W] per unit time flowing out from the minute region at the coordinate x (x = i × Δx) to the minute region on the rear (right side in FIG. 4). Outlet heat _{q 2} is a function of the temperature difference between the micro areas ^{_{^{_{(T fl i (t) -T}}}} fl i + 1 (t)). The temperature difference increases, the outflow amount of heat q ₂ is increased. For the calculation of the amount of heat released q ₂ , the thermal conductivity [W / (m · ° C.)] of the substance in the cylinder is used.
q ₃ represents the amount of heat [W] flowing from the cylinder 11 per unit time into a minute region at the coordinate x (x = i × Δx). The amount of heat q ₃ is a function of the temperature difference (T _{i, n} (t) −T ^fl _i (t)) between the cylinder internal material and the cylinder 11. The temperature difference increases, increases the amount of heat q _3. For the calculation of the amount of heat q ₃ , a heat transfer coefficient [W / (m ² · ° C.)] between the substance in the cylinder and the cylinder 11 is used.

シリンダ内物質の後端（座標ｘ＝ｍ×Δｘ）の温度Ｔ^ｆｌ _ｍ（ｔ）は、冷却装置３０によって外気の温度Ｔ_ａと略同じ温度に保たれている。従って、シリンダ内物質の後端と外気との境界条件としては、温度固定条件が与えられる。つまり、Ｔ^ｆｌ _ｍ（ｔ）＝Ｔ_ａの式が成立する。尚、シリンダ内物質の後端の温度Ｔ^ｆｌ _ｍ（ｔ）は、外気の温度Ｔ_ａよりも高い所定温度Ｔ_ｃ（Ｔ_ｃ＞Ｔ_ａ）に保たれていてもよい。 Temperature ^T _fl m of the rear end of the cylinder material (coordinate x = m × Δx) (t ) is maintained at substantially the same temperature as the outside air temperature _{T a} by the cooling device 30. Therefore, a temperature fixing condition is given as a boundary condition between the rear end of the cylinder material and the outside air. That is, the equation T ^fl _m (t) = T _a is established. The temperature ^T _fl m of the rear end of the cylinder material (t) may be maintained at a higher predetermined temperature _{_{_{T c (T c> T a}}} ) than the outside air temperature _{T a.}

一方、シリンダ内物質の前端（座標ｘ＝０）と外気との境界条件としては、熱流束境界条件が与えられる。従って、シリンダ内物質の前端（座標ｘ＝０）の昇温速度（温度Ｔ^ｆｌ _０（ｔ）の一回微分）は、該微小領域の温度、該微小領域と隣接する微小領域の温度、外気の温度Ｔ_ａ、シリンダ内物質と外気との間の熱伝達係数［Ｗ／（ｍ^２・℃）］、シリンダ内物質とシリンダとの間の熱伝達係数［Ｗ／（ｍ^２・℃）］などで決まる。 On the other hand, a heat flux boundary condition is given as a boundary condition between the front end (coordinate x = 0) of the substance in the cylinder and the outside air. Therefore, the rate of temperature rise (one-time differentiation of temperature T ^fl ₀ (t)) at the front end (coordinate x = 0) of the substance in the cylinder is the temperature of the minute region, the temperature of the minute region adjacent to the minute region, the outside air heat transfer coefficient between the temperature T _a, cylinder material and the ambient air of ^{[W / (m 2 · ℃} )], the heat transfer coefficient between the cylinder material and cylinder ^{[W / (m 2 · ℃} )] It is determined by.

図５は、本発明の一実施形態による加熱源における熱の流出入を表す式の説明図である。加熱源Ｈ_ｋにおける熱の流出入を表す式は、例えば下記式（３）などで表される。式（３）では、式の簡単化のため、各加熱源Ｈ_ｋにおいて、温度分布は一様であるとしてある。 FIG. 5 is an explanatory diagram of a formula representing heat inflow / outflow in the heating source according to the embodiment of the present invention. Expression for the inflow and outflow of heat in the heat source H _k, for example the following formula (3) is expressed by the like. In Equation (3), for simplification of the formula, in each heating source H _k, the temperature distribution is as uniform.

上記式（３）中、Ｔ_ｈｋ（ｔ）は加熱源Ｈ_ｋの時刻ｔの温度［℃］、Ｔ_ａは外気の温度［℃］、Ｃ_ｋは加熱源Ｈ_ｋの熱容量［Ｊ／℃］、Ｚ_ｋは加熱源Ｈ_ｋの電気抵抗［Ω］、Ａ_ｋは加熱源Ｈ_ｋの外気との接触面積、ｈ_ｋは加熱源Ｈ_ｋと外気との間の熱伝達係数［Ｗ／（ｍ^２・℃）］、Ｖ_ｋ（ｔ）は時刻ｔにおける加熱源Ｈ_ｋの電圧［Ｖ］を表す。
Ｖ_ｋ（ｔ）^２／Ｚ_ｋは加熱源Ｈ_ｋの出力（単位時間当たりの発熱量）［Ｗ］、ｈ_ｋ×Ａ_ｋ×（Ｔ_ｈｋ−Ｔ_ａ）は加熱源Ｈ_ｋから外気に逃げる単位時間当たりの放熱量［Ｗ］、Ｑ_ｋは加熱源Ｈ_ｋからシリンダ１１に流れ込む単位時間当たりの入熱量［Ｗ］を表す。
熱伝達係数ｈ_ｋは、加熱源Ｈ_ｋと外気との温度差（Ｔ_ｈｋ（ｔ）−Ｔ_ａ）の関数であってよい。その温度差が大きくなるほど、熱伝達係数_ｈｋが大きくなる。
入熱量Ｑ_ｋは、加熱源Ｈ_ｋと、シリンダ１１との温度差（Ｔ_ｈｋ（ｔ）−Ｔ_ｉ,０（ｔ））の関数となっている。その温度差が大きくなるほど、入熱量Ｑ_ｋが増える。但し、ｉは、シリンダ１１の複数の微少領域のうち、加熱源Ｈ_ｋと接する微少領域の座標を表す整数である。

In the above formula (3), T _hk (t) is the temperature [° C.] of the heating source H _k at time t, T _a is the outside air temperature [° C.], and C _k is the heat capacity of the heating source H _k [J / ° C.]. , _{Z k} is the electrical resistance of the heating source _{H _k [Ω],} _a _k is the area of contact with the outside air of the heating source _{H k,} _{h k} is the heat source _{H k} the heat transfer coefficient between the outside air [W / (m ² · ° C.)], V _k (t) represents the voltage [V] of the heating source H _k at time t.
_{^{_{V k (t) 2 / Z}}} k is the output of the heat source _{H k} (the amount of heat generated per unit _{time) [W], h k ×} A k × (T hk -T a) escapes to the outside air from the heating source _{H k} The amount of heat released per unit time [W], Q _k represents the amount of heat input [W] per unit time flowing into the cylinder 11 from the heating source H _k .
The heat transfer coefficient h _k may be a function of _a temperature difference (T _hk (t) −T _a ) between the heating source H _k and the outside air. As the temperature difference increases, the heat transfer coefficient _hk increases.
The amount of heat input Q _k is a function of the temperature difference (T _hk (t) −T _{i, 0} (t)) between the heating source H _k and the cylinder 11. The temperature difference increases, the heat input Q _k increases. However, i is an integer representing the coordinates of the minute region in contact with the heating source H _k among the plurality of minute regions of the cylinder 11.

このように、シリンダ１１の熱伝導方程式（式（１））、シリンダ内物質の熱伝導方程式（式（２））、及び各加熱源Ｈ_ｋにおける熱の流出入を表す式（式（３））などに基づき、伝熱モデルが作成される。 Thus, the heat conduction equation of the cylinder 11 (Equation (1)), the heat conduction equation of the material in the cylinder (Equation (2)), and the equation (Equation (3)) representing the inflow and outflow of heat in each heating source _Hk . ) Etc., a heat transfer model is created.

伝熱モデルは、計算時間の短縮のため、低次元化されたものであってもよい。例えば、シリンダ１１の熱伝導方程式（式（１））、及びシリンダ内物質の熱伝導方程式（式（２））は、線形方程式であるので、入力と出力の関係を保ちつつ、平衡実現法などにより低次元化できる。一方、各加熱源Ｈ_ｋにおける熱の流出入を表す式（式（３））は、非線形方程式であるので、また、もともと低次元であるので、低次元化しなくてよい。 The heat transfer model may be reduced in order to reduce calculation time. For example, the heat conduction equation (equation (1)) of the cylinder 11 and the heat conduction equation (equation (2)) of the substance in the cylinder are linear equations. Can reduce the dimensions. Meanwhile, expression for the inflow and outflow of heat in the heat source H _k (Equation (3)) is because it is non-linear equation, and because originally is a low-dimensional, it is not necessary to dimension reduction.

推定部６３は、所定時刻の各加熱源Ｈ_ｋの出力［Ｗ］を伝熱モデルに入力することにより、所定時刻におけるシリンダ１１の任意の位置の温度Ｔ_ｉ,ｊ（ｔ）を算出する。シリンダ１１における微小領域の数（ｍ＋１）×（ｎ＋１）は温度センサＳ_ｋ（図２ではｋ＝１，２，３，４）の数（図２では４つ）よりも著しく多いので、シリンダ１１における詳細な温度分布がわかる。尚、各加熱源Ｈ_ｋの出力は、初期時刻（ｔ＝０）から所定時刻までの出力波形として伝熱モデルに入力されてよい。 The estimation unit 63 calculates the temperature T _{i, j} (t) at an arbitrary position of the cylinder 11 at the predetermined time by inputting the output [W] of each heating source H _{k at} the predetermined time to the heat transfer model. Since the number (m + 1) × (n + 1) of the minute regions in the cylinder 11 is significantly larger than the number (four in FIG. 2) of the temperature sensors S _k (k = 1, 2, 3, 4 in FIG. 2), the cylinder 11 The detailed temperature distribution at. The output of each heating source H _k may be input to the heat transfer model as an output waveform from the initial time (t = 0) to a predetermined time.

また、推定部６３は、所定時刻の各加熱源Ｈ_ｋの出力［Ｗ］を伝熱モデルに入力することにより、所定時刻のシリンダ内物質の微小領域の温度Ｔ^ｆｌ _ｉ（ｔ）、所定時刻の各加熱源Ｈ_ｋの温度Ｔ_ｈｋ（ｔ）も算出できる。従って、シリンダ１１の内部の詳細な温度分布、各加熱源Ｈ_ｋの温度もわかる。尚、各加熱源Ｈ_ｋの出力は、初期時刻（ｔ＝０）から所定時刻までの出力波形として伝熱モデルに入力されてよい。 In addition, the estimation unit 63 inputs the output [W] of each heating source H _{k at} a predetermined time to the heat transfer model, whereby the temperature T ^fl _i (t) of the minute region of the substance in the cylinder at the predetermined time, the predetermined time The temperature T _hk (t) of each heating source H _k can also be calculated. Therefore, the detailed temperature distribution inside the cylinder 11 and the temperature of each heating source _Hk are also known. The output of each heating source H _k may be input to the heat transfer model as an output waveform from the initial time (t = 0) to a predetermined time.

伝熱モデルは、微分方程式であるので、初期値Ｔ_ｉ,ｊ（ｔ＝０）、Ｔ^ｆｌ _ｉ（ｔ＝０）、Ｔ_ｈｋ（ｔ＝０）を与えることで、Ｔ_ｉ,ｊ（ｔ）、Ｔ^ｆｌ _ｉ（ｔ）、Ｔ_ｈｋ（ｔ）を解くことができる。初期時刻（ｔ＝０）は例えばシリンダ１１の昇温開始時刻でよく、初期値Ｔ_ｉ,ｊ（ｔ＝０）、Ｔ^ｆｌ _ｉ（ｔ＝０）、Ｔ_ｈｋ（ｔ＝０）は外気の温度Ｔ_ａと同じでよい。 Since the heat transfer model is a differential equation, by giving initial values T _{i, j} (t = 0), T ^fl _i (t = 0), T _hk (t = 0), T _{i, j} (t ), T ^fl _i (t), T _hk (t). The initial time (t = 0) may be, for example, the temperature rise start time of the cylinder 11, and the initial values T _{i, j} (t = 0), T ^fl _i (t = 0), T _hk (t = 0) it may be the same as the temperature _{T a.}

尚、各初期値Ｔ_ｉ,ｊ（ｔ＝０）、Ｔ^ｆｌ _ｉ（ｔ＝０）、Ｔ_ｈｋ（ｔ＝０）は、既知であればよく、外気の温度Ｔ_ａと同じでなくてもよい。つまり、初期時刻（ｔ＝０）は、シリンダ１１の昇温開始時刻でなくてもよい。 Incidentally, the initial value _{^{_{T i, j (t = 0}}} ), T fl i (t = 0), T hk (t = 0) may be any known, not be the same as the outside air temperature _{T a} Good. That is, the initial time (t = 0) may not be the temperature rise start time of the cylinder 11.

推定部６３は、伝熱モデルに入力する加熱源Ｈ_ｋの出力［Ｗ］を、加熱源Ｈ_ｋの電力計Ｐ_ｋ（図２参照）などにより検出してよい。加熱源Ｈ_ｋの実際の出力波形に基づいて、温度を推定するので、推定精度が良い。 Estimation unit 63, an output of the heating source H _k to be input to the heat transfer model [W], may be detected due to power meter P _k of the heating source H _k _(see FIG. 2). Based on the actual output waveform of the heating source H _k, so to estimate the temperature, estimation accuracy is good.

また、推定部６３は、伝熱モデルに入力する加熱源Ｈ_ｋの出力を、加熱源Ｈ_ｋのフィードバック制御モデル（例えばＰＩＤ制御モデル）の制御定数（例えば比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲイン）に基づいて算出してもよい。先ず、推定部６３は、温度センサＳ_ｋの測定位置における温度Ｔ_ｉ,ｊ（ｔ）と設定温度との偏差、及び制御定数から、時刻ｔより少しだけ未来の時刻ｔ＋Δｔにおける加熱源Ｈ_ｋの出力を予測する。次いで、推定部６３は、予測した加熱源Ｈ_ｋの出力を伝熱モデルに入力し、時刻ｔ＋Δｔにおける温度センサＳ_ｋの測定位置の温度を予測する。このように、加熱源Ｈ_ｋの出力の予測と、温度の予測を繰り返し行うことで、推定部６３は、現在の温度や過去の温度だけでなく、将来の温度を予測することができる。 Further, the estimating unit 63, the output of the heating source H _k to be input to the heat transfer model, the control constant of the feedback control model of the heating source H _k (e.g. PID control model) (e.g. proportional gain, integral gain, differential gain) to You may calculate based on. First, the estimation unit 63 determines the heating source H _k at a time t + Δt slightly later than the time t from the deviation between the temperature T _{i, j} (t) at the measurement position of the temperature sensor S _k and the set temperature and the control constant. Predict output. Then, the estimation unit 63, an output of the heating source H _k predicted entered the heat transfer model predicts the temperature of the measurement position of the temperature sensor S _k at time t + Delta] t. Thus, by repeating the prediction of the output of the heating source H _k, the prediction of the temperature, the estimating unit 63 is not only current temperature and a past temperature, it is possible to predict the future temperature.

尚、現在までの加熱源Ｈ_ｋの出力は電力計Ｐ_ｋにより検出し、将来の加熱源Ｈ_ｋの出力はフィードバック制御モデルの制御定数を用いて予測してもよい。 Note that the output of the heating source H _k up to now may be detected by the wattmeter P _k , and the future output of the heating source H _k may be predicted using the control constant of the feedback control model.

推定部６３は、所定位置の推定温度が所定範囲内にあるかどうかを監視してもよい。例えば、推定部６３は、温度センサＳ_ｋの測定位置における将来の温度Ｔ_ｉ，ｊ（ｔ）を推定し、推定温度が設定温度を含む所定範囲内（例えば設定温度を中心とする所定範囲内）にあるかどうかを監視する。監視結果に基づいて設定温度の良否を予め判別することができる。推定部６３は、推定温度が所定範囲内にあるとき、設定温度が良好であると判別し、推定温度が所定範囲内にないとき、設定温度が良好でないと判別する。 The estimation unit 63 may monitor whether the estimated temperature at the predetermined position is within a predetermined range. For example, the estimation unit 63 estimates the future temperature T _{i, j} (t) at the measurement position of the temperature sensor _Sk , and the estimated temperature is within a predetermined range including the set temperature (for example, within a predetermined range centered on the set temperature). ). The quality of the set temperature can be determined in advance based on the monitoring result. The estimation unit 63 determines that the set temperature is good when the estimated temperature is within the predetermined range, and determines that the set temperature is not good when the estimated temperature is not within the predetermined range.

推定部６３は、監視の結果、所定位置の推定温度が所定範囲内にないとき、シリンダ１１の設定温度を変更してよい。推定部６３は、変更した設定温度に基づいて、温度センサＳ_ｋの測定位置における将来の温度Ｔ_ｉ，ｊ（ｔ）を推定し、推定温度が所定範囲内にあるかどうかを監視する。推定温度が所定範囲内に収まるように、設定温度を繰り返し変更することで、設定温度を最適化することができる。設定温度は、成形条件（例えば樹脂の種類）などに応じて予め定められる範囲内で変更されてよい。設定温度の最適化は、シリンダ１１の昇温開始前に行われてよい。 As a result of monitoring, the estimation unit 63 may change the set temperature of the cylinder 11 when the estimated temperature at the predetermined position is not within the predetermined range. Based on the changed set temperature, the estimation unit 63 estimates a future temperature T _{i, j} (t) at the measurement position of the temperature sensor _Sk , and monitors whether the estimated temperature is within a predetermined range. The set temperature can be optimized by repeatedly changing the set temperature so that the estimated temperature falls within the predetermined range. The set temperature may be changed within a predetermined range according to molding conditions (for example, the type of resin). The set temperature may be optimized before the temperature increase of the cylinder 11 is started.

推定部６３は、監視の結果、所定位置の推定温度が所定範囲内にないとき、警告を出力させる。警告は、後述の表示部７１、警告ブザー、警告ランプなどにより発せられる。 The estimation unit 63 outputs a warning when the estimated temperature at the predetermined position is not within the predetermined range as a result of monitoring. The warning is issued by a display unit 71, a warning buzzer, a warning lamp, etc., which will be described later.

推定部６３は、推定された温度Ｔ_ｉ,ｊ（ｔ）、Ｔ^ｆｌ _ｉ（ｔ）、Ｔ_ｈｋ（ｔ）に基づいて、所定時刻における所定位置での熱流束［Ｊ／（ｍ^２・ｓ）］、所定時刻に所定位置を通過する単位時間当たりの熱量［Ｗ］などを推定してもよい。熱流束や熱量を推定する位置としては、例えば、加熱源Ｈ_ｋと外気との界面、加熱源Ｈ_ｋとシリンダ１１との界面、シリンダ１１と冷却装置３０との界面、シリンダ１１と外気との界面、シリンダ内物質とシリンダ１１との界面などが挙げられる。尚、熱流束や熱量を推定する位置は、シリンダ１１における微小領域同士の界面、シリンダ１１の内部における微小領域同士の界面でもよい。 Based on the estimated temperatures T _{i, j} (t), T ^fl _i (t), and T _hk (t), the estimation unit 63 _calculates the heat flux [J / (m ² · s at a predetermined position at a predetermined time]. )], Or the amount of heat [W] per unit time passing through a predetermined position at a predetermined time may be estimated. The positions for estimating the heat flux and the heat amount are, for example, the interface between the heating source H _k and the outside air, the interface between the heating source H _k and the cylinder 11, the interface between the cylinder 11 and the cooling device 30, and the cylinder 11 and the outside air. Examples thereof include an interface and an interface between the substance in the cylinder and the cylinder 11. The position for estimating the heat flux and the heat quantity may be the interface between the minute regions in the cylinder 11 or the interface between the minute regions inside the cylinder 11.

推定部６３は、推定した熱流束や熱量が所定値を超えるかどうかを監視してもよく、推定した熱流束や熱量が所定値を超える場合に、警告を出力させてもよい。 The estimation unit 63 may monitor whether or not the estimated heat flux or heat amount exceeds a predetermined value, and may output a warning when the estimated heat flux or heat amount exceeds a predetermined value.

射出成形機１０は、図２に示すように、推定部６３の推定結果に基づいて、熱移動を表す値を表示する表示部７１をさらに備える。推定部６３が詳細な温度や熱流束、熱量などを推定しているので、ユーザが興味のある位置の温度や熱流束、熱量などを表示部７１が表示できる。表示部７１は、例えば液晶ディスプレイなどで構成される。表示部７１の表示は、コントローラ６０によって制御される。 As shown in FIG. 2, the injection molding machine 10 further includes a display unit 71 that displays a value representing heat transfer based on the estimation result of the estimation unit 63. Since the estimation unit 63 estimates the detailed temperature, heat flux, amount of heat, and the like, the display unit 71 can display the temperature, heat flux, amount of heat, and the like at the position where the user is interested. The display unit 71 is composed of a liquid crystal display, for example. The display on the display unit 71 is controlled by the controller 60.

表示部７１は、熱移動を表す値として、所定時刻の温度分布、所定位置における温度の時間変化、所定時刻及び所定位置における熱流束［Ｊ／（ｍ^２・ｓ）］、及び所定時刻に所定位置を通過する単位時間当たりの熱量［Ｗ］のうち、少なくとも１つを表示してよい。所定時刻は、現在、過去、未来のいずれでもよい。複数の時刻のデータが同時に表示されてもよい。 The display unit 71 has a temperature distribution at a predetermined time, a temporal change in temperature at a predetermined position, a heat flux [J / (m ² · s)] at a predetermined time and a predetermined position, and a predetermined value at a predetermined time as values representing heat transfer. At least one of the amount of heat [W] per unit time passing through the position may be displayed. The predetermined time may be present, past, or future. Data of a plurality of times may be displayed at the same time.

所定時刻の温度分布は、例えばｘ座標又はｙ座標を一方の軸にとり、温度を他方の軸にとったグラフで表示されてよい。表示部７１を見たユーザは、温度勾配を視覚的に理解でき、熱の移動方向を認識できる。温度分布として、例えばシリンダ１１の温度分布、シリンダ内部の温度分布などが表示される。シリンダ１１における微小領域の数（ｍ＋１）×（ｎ＋１）、シリンダ１１内における微小領域の数（ｍ＋１）は温度センサＳ_ｋの数よりも多いので、詳細な温度分布がわかる。温度分布の方向は、シリンダ１１の軸方向、シリンダ１１の径方向のいずれでもよい。 The temperature distribution at a predetermined time may be displayed as a graph in which, for example, the x coordinate or the y coordinate is taken as one axis and the temperature is taken as the other axis. The user who sees the display unit 71 can visually understand the temperature gradient and can recognize the heat moving direction. As the temperature distribution, for example, the temperature distribution of the cylinder 11 and the temperature distribution inside the cylinder are displayed. Since the number (m + 1) × (n + 1) of the minute regions in the cylinder 11 and the number (m + 1) of the minute regions in the cylinder 11 are larger than the number of the temperature sensors _Sk , the detailed temperature distribution is known. The direction of the temperature distribution may be either the axial direction of the cylinder 11 or the radial direction of the cylinder 11.

所定位置における温度の時間変化は、例えば時間を一方の軸にとり、温度を他方の軸にとったグラフで表示されてよい。表示部７１を見たユーザは、昇温時の応答性、定常時の安定性を視覚的に理解できる。 The time change of the temperature at the predetermined position may be displayed, for example, as a graph in which time is taken on one axis and temperature is taken on the other axis. The user who sees the display unit 71 can visually understand the response at the time of temperature rise and the stability at the time of steady state.

所定時刻及び所定位置における熱流束［Ｊ／（ｍ^２・ｓ）］は、例えば棒グラフとして表示されてよい。表示部７１を見たユーザは、温度勾配による熱の移動量、及びその移動方向を視覚的に理解できる。熱流束などは数値として表示されてもよく、表示形態は特に限定されない。 The heat flux [J / (m ² · s)] at a predetermined time and a predetermined position may be displayed as a bar graph, for example. The user who sees the display unit 71 can visually understand the amount of heat movement due to the temperature gradient and the direction of movement. The heat flux or the like may be displayed as a numerical value, and the display form is not particularly limited.

所定時刻に所定位置を通過する単位時間当たりの熱量［Ｗ］は、複数の加熱源Ｈ_ｋの総出力［Ｗ］と同時に表示されてよく、複数の加熱源Ｈ_ｋの総出力［Ｗ］を基準とする割合［％］で表示されてもよい。表示部７１を見たユーザは、加熱源Ｈ_ｋの加熱効率などを理解できる。表示部７１で表示する熱量としては、例えば、加熱源Ｈ_ｋ及びシリンダ１１から外気に逃げる単位時間当たりの放熱量［Ｗ］、加熱源Ｈ_ｋからシリンダ１１に供給される単位時間当たりの入熱量［Ｗ］、シリンダ１１から冷却装置３０へ逃げる単位時間当たりの放熱量［Ｗ］、並びにシリンダ１１からシリンダ内物質へ供給される単位時間当たりの入熱量［Ｗ］などが挙げられる。 Of heat [W] is per unit time through a predetermined position in a predetermined time may be the total output [W] at the same time as the display of a plurality of heating sources H _k, the total output of the plurality of heating sources H _k [W] a It may be displayed as a reference ratio [%]. Users who viewed the display section 71 can be understood and heating efficiency of the heating source H _k. The amount of heat displayed on the display unit 71 includes, for example, a heat release amount [W] per unit time that escapes from the heating source H _k and the cylinder 11 to the outside air, and a heat input amount per unit time that is supplied from the heating source H _k to the cylinder 11. [W], heat release amount [W] per unit time escaping from the cylinder 11 to the cooling device 30, and heat input amount [W] per unit time supplied from the cylinder 11 to the in-cylinder material.

また、射出成形機１０は、図２に示すように、ユーザの入力操作を受け付ける入力部７２をさらに備えてよい。コントローラ６０は、入力部７２を介して入力されるユーザの指令に基づいて、表示部７１の表示を制御する。ユーザの利便性が良い。 Moreover, the injection molding machine 10 may further include an input unit 72 that receives a user input operation, as shown in FIG. The controller 60 controls display on the display unit 71 based on a user command input via the input unit 72. User convenience is good.

例えば、表示部７１は、ユーザが入力部７２で指定した位置における、熱移動を表す値を表示してよい。位置の指定の仕方は特に限定されない。例えばユーザは、位置座標（ｘ，ｙ）を入力してもよいし、登録済みの複数の候補位置（例えば、シリンダ内周面、シリンダ内部、温度センサの測定位置など）のうちの１つ以上の位置を選択入力してもよい。 For example, the display unit 71 may display a value representing heat transfer at a position specified by the user using the input unit 72. The method for specifying the position is not particularly limited. For example, the user may input position coordinates (x, y), or one or more of a plurality of registered candidate positions (for example, a cylinder inner peripheral surface, a cylinder interior, a temperature sensor measurement position, etc.). The position may be selected and input.

また、表示部７１は、ユーザが入力部７２で指定した時刻における、熱移動を表す値を表示してよい。時刻の指定の仕方は特に限定されない。例えば、ユーザは、現在時刻を基準とする時刻を入力してもよいし、登録済みの複数の候補時刻（例えば、現在時刻、１時間前、１時間後）のうちの１つ以上の時刻を選択入力してもよい。尚、ユーザが時刻を指定しないデフォルトの時刻は現在であってよい。各種データをリアルタイム表示できる。 The display unit 71 may display a value representing heat transfer at the time designated by the user using the input unit 72. The way of specifying the time is not particularly limited. For example, the user may input a time based on the current time, or select one or more times from among a plurality of registered candidate times (for example, the current time, one hour before, one hour after). You may select and input. The default time when the user does not specify the time may be the current time. Various data can be displayed in real time.

尚、本実施形態の表示部７１と、入力部７２とは、別に設けられるが、例えばタッチパネルとして、一体に設けられてもよい。 In addition, although the display part 71 and the input part 72 of this embodiment are provided separately, you may provide integrally, for example as a touchscreen.

以上、射出成形機の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で、種々の変形、改良が可能である。 Although the embodiment of the injection molding machine has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment and the like, and various modifications and improvements can be made within the scope described in the claims.

例えば、上記実施形態のシリンダ内物質の熱伝導方程式（２）では、式の簡単化のため、図４に示すようにシリンダ１１の内部をシリンダ１１の軸方向に区画し、シリンダ１１の径方向に区画していないが、シリンダの径方向にも区画してもよい。 For example, in the heat conduction equation (2) of the substance in the cylinder of the above embodiment, for simplification of the equation, the inside of the cylinder 11 is partitioned in the axial direction of the cylinder 11 as shown in FIG. Although not divided into two, it may be divided also in the radial direction of the cylinder.

また、上記実施形態の加熱源Ｈｋにおける熱の流出入を表す式（３）では、式の簡単化のため、図５に示すように各加熱源Ｈ_ｋを複数の微小領域に区画していないが、区画してもよい。 Further, in Formula (3) representing the inflow and outflow of heat in the heat source Hk of the above embodiment, for simplicity of expression, as shown in FIG. 5 does not partition the heating source H _k into a plurality of small areas However, it may be partitioned.

また、上記実施形態のシリンダは、スクリュ・インライン方式のものであるが、プランジャ・プリプラ方式やスクリュ・プリプラ方式のものでもよい。プリプラ方式では、可塑化用シリンダ内で溶融された樹脂を射出用シリンダに供給し、射出用シリンダから金型装置内に溶融樹脂を射出する。プリプラ方式の場合、シリンダは、可塑化用シリンダ、射出用シリンダのいずれでもよい。 The cylinder of the above embodiment is of a screw / inline type, but may be of a plunger / prepa type or a screw / prepa type. In the pre-plastic method, the resin melted in the plasticizing cylinder is supplied to the injection cylinder, and the molten resin is injected from the injection cylinder into the mold apparatus. In the case of the pre-plastic method, the cylinder may be either a plasticizing cylinder or an injection cylinder.

１０射出成形機
１１シリンダ
１２ノズル
１３スクリュ
３０冷却装置
６０コントローラ
６３推定部
７１表示部
７２入力部
Ｈ_１〜Ｈ_４加熱源
Ｚ_１〜Ｚ_４ゾーン
Ｓ_１〜Ｓ_４温度センサ 10 injection molding machine 11 cylinder 12 the nozzle 13 screw 30 cooling device 60 controller 63 estimating unit 71 display unit 72 input unit _H 1 to H ₄ heat source _Z 1 to Z ₄ zones _S 1 to S ₄ Temperature sensor

Claims

成形材料が供給されるシリンダと、
該シリンダを加熱する加熱源と、
前記シリンダの熱伝導方程式、前記シリンダ内の物質の熱伝導方程式、及び前記加熱源における熱の流出入を表す式に基づく伝熱モデルを用いて、前記シリンダにおける任意の位置の温度を推定する推定部とを備え、
該推定部は、将来の所定時刻の前記加熱源の出力を前記伝熱モデルに入力し、前記将来の所定時刻の前記シリンダにおける任意の位置の温度を予測する、射出成形機。 A cylinder to which the molding material is supplied;
A heating source for heating the cylinder;
Estimating the temperature at any location in the cylinder using a heat transfer model based on the heat transfer equation of the cylinder, the heat transfer equation of the material in the cylinder, and an equation representing heat inflow and outflow in the heating source With
The estimation unit inputs an output of the heating source at a predetermined future time to the heat transfer model, and predicts a temperature at an arbitrary position in the cylinder at the predetermined future time.

前記推定部は、前記加熱源のフィードバック制御モデルの制御定数に基づいて前記将来の所定時刻の前記加熱源の出力を予測し、予測した当該出力を前記伝熱モデルに入力し、前記将来の所定時刻の前記シリンダにおける任意の位置の温度を予測する、請求項１に記載の射出成形機。 The estimation unit predicts an output of the heating source at the future predetermined time based on a control constant of a feedback control model of the heating source, inputs the predicted output to the heat transfer model, and The injection molding machine according to claim 1 , wherein a temperature at an arbitrary position in the cylinder at a time is predicted .

前記シリンダの温度を測定する温度センサをさらに備え、
前記推定部は、第１の時刻の前記温度センサの測定位置における温度と設定温度との偏差および前記加熱源のフィードバック制御モデルの制御定数に基づいて前記第１の時刻よりも未来の第２の時刻における前記加熱源の出力を予測し、予測した当該出力を前記伝熱モデルに入力し、前記第２の時刻の前記シリンダにおける任意の位置の温度を予測する、請求項１または２に記載の射出成形機。 A temperature sensor for measuring the temperature of the cylinder;
The estimator is based on a deviation between a temperature at a measurement position of the temperature sensor at a first time and a set temperature, and a control constant of a feedback control model of the heating source. predicting the output of the heating source in time, and inputs the output predicted to the heat transfer model predicts the temperature at an arbitrary position in the cylinder of the second time, according to claim 1 or 2 Injection molding machine.

前記推定部の推定結果に基づいて、熱移動を表す値を表示する表示部をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の射出成形機。 The injection molding machine according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a display unit that displays a value representing heat transfer based on an estimation result of the estimation unit.

前記表示部は、熱移動を表す値として、所定時刻の温度分布、所定位置における温度の時間変化、所定時刻及び所定位置における熱流束、及び所定時刻に所定位置を通過する単位時間当たりの熱量のうち、少なくとも１つを表示する、請求項４に記載の射出成形機。 The display unit represents the temperature distribution at a predetermined time, the temporal change in temperature at a predetermined position, the heat flux at the predetermined time and the predetermined position, and the amount of heat per unit time passing through the predetermined position at the predetermined time as values representing heat transfer. The injection molding machine according to claim 4 , wherein at least one of them is displayed.

ユーザの入力操作を受け付ける入力部をさらに備え、
前記表示部は、ユーザが前記入力部で指定した位置、及び／又はユーザが前記入力部で指定した時刻における、熱移動を表す値を表示する、請求項４又は５記載の射出成形機。 It further includes an input unit that accepts user input operations,
The injection molding machine according to claim 4 or 5 , wherein the display unit displays a value representing heat transfer at a position designated by the user at the input unit and / or at a time designated by the user at the input unit.

前記推定部は、所定位置の推定温度が所定範囲内にあるかどうかを監視する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の射出成形機。 The estimation unit estimates a temperature of a predetermined position to monitor whether within a predetermined range, an injection molding machine according to any one of claims 1-6.

前記推定部は、前記推定温度が所定範囲内にないとき、前記シリンダの設定温度を変更する、請求項７に記載の射出成形機。 The injection molding machine according to claim 7 , wherein the estimation unit changes a set temperature of the cylinder when the estimated temperature is not within a predetermined range.

前記推定部は、前記推定温度が所定範囲内にないとき、警告を出力させる、請求項７又は８に記載の射出成形機。 The injection molding machine according to claim 7 or 8 , wherein the estimation unit outputs a warning when the estimated temperature is not within a predetermined range.

前記推定部は、所定時刻の前記加熱源の出力を前記伝熱モデルに入力し、該所定時刻の前記シリンダ内物質の温度、及び該所定時刻の前記加熱源の温度をさらに推定する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の射出成形機。 The estimation unit inputs an output of the heating source at a predetermined time to the heat transfer model, and further estimates the temperature of the substance in the cylinder at the predetermined time and the temperature of the heating source at the predetermined time. The injection molding machine according to any one of 1 to 9 .