(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも加熱筒における複数の異なる所定部位の加熱温度を温度センサにより検出し、検出温度が予め設定した設定温度になるように、前記所定部位を加熱する加熱部及び前記所定部位を冷却する冷却部を制御する成形機の温度制御方法であって、前記加熱部に対する給電部からの給電量を、クロック信号に基づいて設定した所定のサンプリング周期に同期する所定のサイクルタイムを設定した加熱制御信号によりパルス幅制御するとともに、前記冷却部に対して冷却流体供給部から供給される冷却流体量を、前記加熱制御信号のサイクルタイムのＮ倍（Ｎは、０と１を除く自然数）のサイクルタイムを設定した冷却制御信号によりパルス幅制御することを特徴とする成形機の温度制御方法。
【請求項２】
前記検出温度と前記設定温度の偏差値を求め、この偏差値がゼロになるようにＰＩＤ制御を行うとともに、Ｉ動作出力，Ｄ動作出力，前記偏差値及び加熱側比例帯により生成して前記加熱部に対する制御を行う加熱操作量と、Ｉ動作出力，Ｄ動作出力，前記偏差値及び冷却側比例帯により生成して前記冷却部に対する制御を行う冷却操作量との、相対的に大きい一方の操作量のみを、前記加熱制御信号又は前記冷却制御信号に変換して出力することを請求項１記載の成形機の温度制御方法。
【請求項３】
前記加熱部は、内部に発熱体を内蔵し、かつ前記加熱筒の外周面に巻付けて装着するバンドヒータを用いることを特徴とする請求項１記載の成形機の温度制御方法。
【請求項４】
前記冷却部に対して前記冷却流体供給部から供給される冷却流体量は、エア供給部から付与される空冷のための送風量であることを特徴とする請求項１記載の成形機の温度制御方法。
【請求項５】
前記冷却部は、前記バンドヒータと前記加熱筒の外周面との間に伝熱性を有する素材により形成したパネル部材を介在させ、かつこのパネル部材に空冷用のエア通路を形成するとともに、このエア通路にエア供給部からエアを流通可能にするエア出入口部を設けて構成することを特徴とする請求項３記載の成形機の温度制御方法。
【請求項６】
前記加熱筒の所定部位は、少なくとも、メータリングゾーン，コンプレッションゾーン，フィードゾーンの一又は二以上に適用することを特徴とする請求項１記載の成形機の温度制御方法。
【請求項７】
成形機として射出成形機に適用することを特徴とする請求項１記載の成形機の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも加熱筒における所定部位を加熱する加熱部及び当該所定部位を冷却する冷却部の制御に用いて好適な成形機の温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、射出成形機に備える射出装置は、前端に射出ノズルを有し、かつ後部にホッパーを有する加熱筒から溶融樹脂を金型に射出充填する機能を備えている。この場合、加熱筒は、内部にスクリュを挿通するとともに、外周面には加熱ゾーン毎に加熱する加熱部を備えており、これにより、ホッパーから加熱筒の内部に供給された固形状のペレットは、スクリュの回転による剪断及び加熱筒による加熱により可塑化混練され、金型に射出充填する溶融樹脂が生成される。このため、射出成形機の成形機コントローラには、各加熱ゾーンの加熱温度を設定温度になるように加熱部を制御する温度制御装置を備えている。
【０００３】
従来、この種の温度制御装置としては、特許文献１で開示される射出装置の温度制御装置が知られている。この温度制御装置は、未溶融状態の成形原料が、射出装置のシリンダ及びスクリュ間にかみ込まれたり、ノズル穴をふさいだりしないようにすることを目的としたものであり、具体的には、スクリュのフィードゾーン，コンプレッションゾーン及びメータリングゾーンに対応させて、シリンダにはスクリュの各ゾーンと対応する領域ごとに複数のヒータ及び複数の温度センサが設けられ、温度調節装置は、これにあらかじめ設定した温度制御ゾーンごとの設定温度と、これと対応する温度センサの測定値とを比較することにより対応するヒータのオン・オフを制御する。
【０００４】
一方、制御の的確性をより高める観点から通常の加熱部に加えて強制的な冷却部を付加することにより、加熱部と冷却部の双方に対する制御を行うようにした温度制御装置も知られており、特許文献２には、ヒータからの放熱量を低減するとともに、加熱シリンダの温度を迅速に降下させることを目的とした保温カバー付きヒータを有する加熱シリンダにおける温度制御装置が開示されている。この温度制御装置は、加熱シリンダに取り付けられたヒータの外壁面に、通気性を有する保温材が内張りされた保温カバーが取り付けられ、この保温カバーに、保温材が内張りされた半体がヒンジ部により開閉自在に連結されるとともに、ヒータの外壁面に取り付ける際に、ボス部に螺合された締付けボルトを締め付けると、両半体が合わせ面において連通されて通風路か形成されるように構成され、一方の半体に給気口を設けるとともに、他方の半体に排気口を設け、排気口に配設したファンを回転させて排気口より排気するとともに給気口より外気を吸引して空冷することにより、加熱シリンダの温度が設定温度と同じときは、ヒータ及びファンを共にＯＦＦにするとともに、加熱シリンダの温度が設定温度よりも低いときは、ヒータをＯＮ及びファンをＯＦＦにして加熱動作を行わせ、他方、加熱シリンダの温度が設定温度よりも高いときは、ヒータをＯＦＦ及びファンをＯＮにして冷却動作を行わせるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−２２８９７３号公報
【特許文献２】特開平１１−１１５０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した従来における特許文献２に開示される温度制御装置は、次のような問題点があった。
【０００７】
第一に、設定温度よりも低いときは加熱動作をＯＮ（冷却動作をＯＦＦ）にし、設定温度よりも高いときは冷却動作をＯＮ（加熱動作をＯＦＦ）にする制御に留まるため、温度を迅速に降下させる観点からは一定の効果を得られるものの、制御の高精度化及び安定性の高い制御を実現し、温度に対する的確な制御を行う観点からは必ずしも十分であるとは言えない。
【０００８】
第二に、単純なＯＮ／ＯＦＦ制御に留まり、加熱部の加熱動作及び冷却部の冷却動作に対する制御の最適化については何ら考慮されていない。したがって、加熱動作及び冷却動作に係わる電力ロスの発生や動作効率の低下を招きやすいなど、加熱及び冷却の双方に係わる制御の最適化を実現する観点からも更なる改善の余地があった。
【０００９】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した成形機の温度制御方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る成形機の温度制御方法は、上述した課題を解決するため、少なくとも加熱筒２における複数の異なる所定部位の加熱温度を温度センサ３…により検出し、検出温度ＰＶ…が予め設定した設定温度ＳＶ…になるように、所定部位を加熱する加熱部４…及び所定部位を冷却する冷却部５…を制御するに際し、加熱部４…に対する給電部４Ｂ…からの給電量を、クロック信号ＣＬに基づいて設定した所定のサンプリング周期ｔｓに同期する所定のサイクルタイムｔｈを設定した加熱制御信号Ｃｈ…によりパルス幅制御するとともに、冷却部５…に対して冷却流体供給部５ＡＰから供給される冷却流体量を、加熱制御信号ＣｈのサイクルタイムｔｈのＮ倍（Ｎは、０と１を除く自然数）のサイクルタイムｔｃを設定した冷却制御信号Ｃｃによりパルス幅制御することを特徴とする。
【００１１】
この場合、発明の好適な態様により、検出温度ＰＶと設定温度ＳＶの偏差値ｅを求め、この偏差値ｅがゼロになるようにＰＩＤ制御を行うとともに、Ｉ動作出力，Ｄ動作出力，偏差値ｅ及び加熱側比例帯により生成して加熱部４に対する制御を行う加熱操作量ｙｈと、Ｉ動作出力，Ｄ動作出力，偏差値ｅ及び冷却側比例帯により生成して冷却部５に対する制御を行う冷却操作量ｙｃとの、相対的に大きい一方の操作量ｙｈ又はｙｃのみを、加熱制御信号Ｃｈ又は冷却制御信号Ｃｃに変換して出力することができる。なお、加熱部４には、内部に発熱体１２を内蔵し、かつ加熱筒２の外周面２ｆに巻付けて装着するバンドヒータ１１を用いることができる。また、冷却部５に対して冷却流体供給部５ＡＰから供給される冷却流体量には、エア供給部５Ａから付与される空冷のための送風量を適用できる。したがって、冷却部５としては、バンドヒータ１１と加熱筒２の外周面２ｆとの間に伝熱性を有する素材により形成したパネル部材５ｐを介在させ、かつこのパネル部材５ｐに空冷用のエア通路６を形成するとともに、このエア通路６にエア供給部５ＡからエアＡを流通可能にするエア出入口部８を設けて構成できる。一方、加熱筒２の所定部位としては、少なくとも、メータリングゾーンＺｍ，コンプレッションゾーンＺｃ，フィードゾーンＺｆの一又は二以上に適用することができる。なお、成形機として射出成形機Ｍに適用することが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
このような構成を有する本発明に係る成形機の温度制御方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１３】
（１）  基本的な制御手法として、加熱部４…に対する給電部４Ｂ…からの給電量を、所定のサイクルタイムｔｈを設定した加熱制御信号Ｃｈ…によりパルス幅制御するとともに、冷却部５…に対して冷却流体供給部５ＡＰから供給される冷却流体量を、所定のサイクルタイムｔｃを設定した冷却制御信号Ｃｃによりパルス幅制御するようにしたため、制御の高精度化を図れるとともに、安定性の高い制御を行うことができる。これにより、温度に対する的確な制御を実現できるなど、特に、成形機として射出成形機Ｍに用いて好適となる。
【００１４】
（２）  冷却部５…に対して冷却流体供給部５ＡＰから供給される冷却流体量を、加熱制御信号Ｃｈのサイクルタイムｔｈよりも長いサイクルタイムｔｃを設定した冷却制御信号Ｃｃによりパルス幅制御するようにしたため、加熱部４…の加熱動作及び冷却部５…の冷却動作の双方に対する制御の最適化を実現できる。この結果、加熱制御及び冷却制御に係わる電力ロスの発生を低減し、動作効率を高めることができる。
【００１５】
（３）  加熱制御信号Ｃｈのサイクルタイムｔｈを、クロック信号ＣＬに基づいて設定した所定のサンプリング周期ｔｓに同期させるとともに、冷却制御信号Ｃｃのサイクルタイムｔｃを、加熱制御信号ＣｈのサイクルタイムｔｈのＮ倍（Ｎは、０と１を除く自然数）に設定するようにしたため、異なる長さのサイクルタイムｔｈとサイクルタイムｔｃに対してそれぞれ別々に設定するサンプリング信号が不要となる。したがって、加熱制御信号Ｃｈと冷却制御信号Ｃｃを生成するに際しては、共通のサンプリング信号を用いることが可能となり、制御の更なる効率化を実現できる。
【００１６】
（４）  好適な態様により、検出温度ＰＶと設定温度ＳＶの偏差値ｅを求め、この偏差値ｅがゼロになるようにＰＩＤ制御を行うとともに、Ｉ動作出力，Ｄ動作出力，偏差値ｅ及び加熱側比例帯により生成して加熱部４に対する制御を行う加熱操作量ｙｈと、Ｉ動作出力，Ｄ動作出力，偏差値ｅ及び冷却側比例帯により生成して冷却部５に対する制御を行う冷却操作量ｙｃとの、相対的に大きい一方の操作量ｙｈ又はｙｃのみを、加熱制御信号Ｃｈ又は冷却制御信号Ｃｃに変換して出力させれば、加熱部４と冷却部５を連携制御し、ハンチング現象等を回避した安定性の高い制御を行うことができる。しかも、高い制御精度を確保しつつ省エネルギ性を高めることができ、特に、スクリュの回転により剪断される際の剪断熱が大きい樹脂材料による生産に用いて最適となる。
【００１７】
（５）  好適な態様により、加熱部４として、内部に発熱体１２を内蔵し、かつ加熱筒２の外周面２ｆに巻付けて装着するバンドヒータ１１を用いれば、加熱筒２の外周面２ｆに対して面接触により伝熱するバンドヒータ１１の取付構造（加熱構造）と組合わせた最適な形態となる冷却部５を容易に構築できる。
【００１８】
（６）  好適な態様により、冷却部５に対して冷却流体供給部５ＡＰから供給される冷却流体量として、エア供給部５Ａから付与される空冷のための送風量を適用すれば、本発明に係る温度制御方法をより効果的に用いることができる。即ち、バンドヒータ１１等を用いた加熱部４…の場合、給電により比較的速やかに伝熱が行われるが、エア供給部５Ａ…からの送風による空冷を行う冷却部５…の場合、冷却効果は水冷方式等に比べてさほど高くないとともに、冷却効果が現れるに一定の時間がかかり、いわば、両者間における制御の応答性の差が大きくなる。この結果、全体の動作効率の低下を生じやすくなるが、本発明に係る温度制御方法を適用し、各サイクルタイムｔｈ，ｔｃの最適化をそれぞれ図ることにより、電力ロスの発生や動作効率の低下を有効に回避できる。
【００１９】
（７）  好適な態様により、冷却部５として、バンドヒータ１１と加熱筒２の外周面２ｆとの間に伝熱性を有する素材により形成したパネル部材５ｐを介在させ、かつこのパネル部材５ｐに空冷用のエア通路６を形成するとともに、このエア通路６にエア供給部５ＡからエアＡを流通可能にするエア出入口部８を設けて構成すれば、加熱部４（バンドヒータ１１）による加熱構造をほとんど犠牲にすることがない。したがって、熱損失（加熱効率）の低下、更には温度制御の応答性低下及び制御性の低下を最小限に抑制することができ、加熱機能及び冷却（空冷）機能の双方の機能を十分に発揮させることができる。しかも、加熱筒２の外周面２ｆに付設する加熱部４に対して冷却部５を追加する場合でも加熱部４の外径をほとんど変更する必要がないため、加熱筒２、更には、射出成形機Ｍの大型化を招く不具合を回避できる。即ち、既設の加熱構造に対して、冷却構造を追加する場合でも成形設備の無用な大型化やスペース効率の低下を招く不具合を回避できる。
【００２０】
（８）  好適な態様により、加熱筒２の所定部位として、少なくとも、メータリングゾーンＺｍ，コンプレッションゾーンＺｃ，フィードゾーンＺｆの一又は二以上に適用すれば、特に、スクリュの回転により樹脂材料が剪断される際の剪断熱の発生部位における無用な温度上昇を抑制し、良好な温度制御を実現できるとともに、本発明に係る温度制御方法を用いた際の有効性を確実に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の好適実施形態に係る温度制御方法の処理手順を説明するためのフローチャート
【図２】同温度制御方法に基づく各信号のタイムチャート、
【図３】同温度制御方法を実施する温度制御装置を備える射出成形機における射出装置の断面側面図を含む制御部全体の系統図、
【図４】同温度制御装置を構成する駆動制御系のブロック系統図、
【図５】同温度制御装置を構成する成形機コントローラのブロック図、
【図６】同温度制御装置に備える温度調節ユニットの構成図、
【図７】同温度調節ユニットに備えるモード切換手段を加熱冷却制御部の使用側に切換えた状態の接続図、
【図８】同温度調節ユニットに備えるモード切換手段を加熱制御部の使用側に切換えた状態の接続図、
【図９】同温度制御装置におけるＰＩＤ制御系のブロック系統図、
【図１０】同温度制御装置を構成する成形機コントローラのディスプレイに表示される温度監視画面を示す画面構成図、
【図１１】同温度監視画面上に表示される温度制御設定画面の画面構成図、
【図１２】同温度監視画面上に表示される各チャンネルの使用状態表示画面図、
【図１３】同温度監視画面上に表示される冷却設定画面図、
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００２３】
まず、本実施形態に係る温度制御方法を実施できる温度制御装置１を備える射出成形機Ｍの概要について、図３及び図４を参照して説明する。
【００２４】
図３中、Ｍｉは射出装置であり、この射出装置Ｍｉと不図示の型締装置により射出成形機Ｍを構成する。射出装置Ｍｉは、加熱筒２を備え、この加熱筒２は、前端に射出ノズル２ｎを有するとともに、加熱筒２の後端は、加熱筒２の内部に成形材料を供給するホッパー２１ｈを有する材料供給部２１に結合する。また、加熱筒２の内部にはスクリュ２２を挿入し、このスクリュ２２の後端は、材料供給部２１の後方へ延出することにより、当該スクリュ２２を回転駆動及び進退駆動する詳細図を省略したスクリュ駆動部２３に接続する。
【００２５】
そして、加熱筒２の外周面２ｆ及び射出ノズル２ｎの外周面２ｎｆには、本実施形態に係る温度制御方法の制御対象となる加熱装置３１を付設する。加熱装置３１は、軸方向Ｆｓに沿って順次配設した加熱部４…を備える。即ち、射出ノズル２ｎ（ノズルゾーン），加熱筒２の前部（メータリングゾーンＺｍ），加熱筒２の中間部（コンプレッションゾーンＺｃ），加熱筒２の後部（フィードゾーンＺｆ），加熱筒２の最後部にそれぞれ装着した五つの加熱部４…を備える。
【００２６】
この場合、射出ノズル２ｎの外周面２ｎｆに装着した加熱部４は、内部に発熱体１２（図４参照）を内蔵し、かつ射出ノズル２ｎの外周面２ｎｆに巻付けて装着するバンドヒータ１１（図４参照）をそのまま使用する。即ち、バンドヒータ１１による通常の加熱部として構成する。加熱筒２の最後部に装着した加熱部４も同様であり、内部に発熱体１２を内蔵し、かつ加熱筒２の外周面２ｆに巻付けて装着するバンドヒータ１１をそのまま使用し、通常の加熱部として構成する。
【００２７】
これに対して、加熱筒２における、メータリングゾーンＺｍ，コンプレッションゾーンＺｃ，フィードゾーンＺｆを加熱する加熱部４…は、それぞれ冷却部５…を付設して加熱冷却部４ｓ…として構成する。このように、加熱筒２における、少なくとも、メータリングゾーンＺｍ，コンプレッションゾーンＺｃ，フィードゾーンＺｆを加熱する加熱部４…の一又は二以上を加熱冷却部４ｓ…として構成すれば、加熱冷却部４ｓ…の空冷機能により、特に、スクリュ２２の回転により樹脂材料が剪断される際の剪断熱の発生部位における無用な温度上昇を抑制し、良好な温度制御を実現できるとともに、本発明に係る温度制御方法を用いた際の有効性を確実に確保し、成形品質の更なる向上に寄与できる。
【００２８】
以下、加熱冷却部４ｓの構成について、図４を参照して説明する。加熱冷却部４ｓは、基本的な構成として、加熱部４と加熱筒２の外周面２ｆとの間に伝熱性を有する素材により形成したパネル部材５ｐを介在させ、かつこのパネル部材５ｐに空冷用のエア通路６を形成するとともに、このエア通路６に外部のエア供給部５Ａ（冷却流体供給部５ＡＰ）からエア（冷却流体）Ａを流通可能にするエア出入口部８を設ける。
【００２９】
この場合、加熱部４には、上述した射出ノズル２ｎの加熱部４と同様に、内部に発熱体１２を内蔵し、かつ加熱筒２の外周面２ｆに巻付けて装着するバンドヒータ１１を用いる。このバンドヒータ１１は、矩形状のアウタパネル部５１と矩形状のインナパネル部５２の間に発熱体１２を挟んで全体をフレキシブル性のあるバンド状体５３として構成したものであり、このバンド状体５３の長手方向（周方向）両端同士は、バンド結合部５４により結合する。
【００３０】
一方、パネル部材５ｐは、伝熱性を有する素材として伝熱性金属素材を用いる。伝熱性金属素材としてはステンレス素材が望ましい。パネル部材５ｐは、図４に示すように、二枚のパネルメンバ５ａ，５ｂ、即ち、第一パネルメンバ５ａと第二パネルメンバ５ｂを用意し、この二枚のパネルメンバ５ａ，５ｂの重ね合わせにより構成する。第一パネルメンバ５ａと第二パネルメンバ５ｂの大きさは、共に、前述したバンドヒータ１１のインナパネル部５２の大きさにほぼ一致させ、厚さを、０．５〜２〔ｍｍ〕の範囲に選定する。
【００３１】
そして、第二パネルメンバ５ｂには、短辺方向（軸方向Ｆｓ）に沿った、通路部分となる複数のスリット６１…を、長手方向へ所定間隔置きに打抜き形成するとともに、第一パネルメンバ５ａには、長手方向に沿った、通路部分となる二つのスリット６２ｉ，６２ｅを、短辺方向両側にそれぞれ打抜き形成する。これにより、第一パネルメンバ５ａと第二パネルメンバ５ｂを重ね合わせた際には、一方のスリット６２ｉがエアの入口側となり、各スリット６１…の一端側に連通するとともに、他方のスリット６２ｅがエアの出口側となり、各スリット６１…の他端側に連通する目的のエア通路６が構成される。
【００３２】
さらに、エア出入口部８は、エア入口部８ｉとエア出口部８ｅにより構成する。エア入口部８ｉとエア出口部８ｅは、パイプ形継手であり、バンド状体５３のアウタパネル部５１或いはインナパネル部５２に固定することにより、内端をインナパネル部５２の内周面に対して同一面上に臨ませる。この際、第一パネルメンバ５ａと第二パネルメンバ５ｂの組付位置に対して、エア入口部８ｉは一方のスリット６２ｉに連通し、エア出口部８ｅは、他方のスリット６２ｅに連通するように位置の選定を行う。そして、エア入口部８ｉには、エア供給部５ＡからエアＡを供給可能に接続するとともに、エア出口部８ｅは、そのまま開放状態にする。なお、エア出口部８ｅは、排気位置及び排気方向を変更するため、排気用の配管を接続してもよい。
【００３３】
エア供給部５Ａは、エアポンプ７１及びバルブ７２を備えるため、エアポンプ７１のエア吐出口を、中途にバルブ７２を接続した配管を介してエア入口部８ｉに接続する。エアポンプ７１は工場設備に備える共有のエアポンプを用いることができる。以上、一つの加熱冷却部４ｓの構成及び取付方法について説明したが、他の加熱冷却部４ｓ…も同様に実施することができる。
【００３４】
このように、加熱装置３１における冷却部５を構成するに際し、バンドヒータ１１と加熱筒２の外周面２ｆとの間に伝熱性を有する素材により形成したパネル部材５ｐを介在させ、かつこのパネル部材５ｐに空冷用のエア通路６を形成するとともに、このエア通路６にエア供給部５ＡからエアＡを流通可能にするエア出入口部８を設けて構成すれば、加熱部４（バンドヒータ１１）による加熱構造をほとんど犠牲にすることがない。したがって、熱損失（加熱効率）の低下、更には温度制御の応答性低下及び制御性の低下を最小限に抑制することができ、加熱機能及び冷却（空冷）機能の双方の機能を十分に発揮させることができる。しかも、加熱筒２の外周面２ｆに付設する加熱部４に対して冷却部５を追加する場合であっても加熱部４の外径をほとんど変更する必要がないため、加熱筒２、更には、射出成形機Ｍの大型化を招く不具合を回避できる。即ち、既設の加熱構造に対して、冷却構造を追加する場合であっても、成形設備の無用な大型化やスペース効率の低下を招く不具合を回避できる。
【００３５】
また、図４に示すように、加熱冷却部４ｓのバンドヒータ１１には給電部４Ｂを接続する。そして、この給電部４Ｂに対しては、成形機コントローラＥに備える後述する温度調節ユニットＵｃから加熱制御信号Ｃｈが付与されるとともに、前述したバルブ７２には、温度調節ユニットＵｃから冷却制御信号Ｃｃが付与される。さらに、加熱筒２には、バンドヒータ１１を取付けたメータリングゾーンＺｍの温度を検出する熱電対を用いた温度センサ３を付設する。この場合、温度センサ３は、加熱筒２の外周面２ｆに形成した装着孔に差込んで装着する。そして、この温度センサ３の検出結果（検出値ＰＶ）は、温度調節ユニットＵｃに付与される。
【００３６】
以上、一つの加熱冷却部４ｓの駆動制御系について説明したが、他の加熱冷却部４ｓ…も同様に構成（接続）する。なお、射出ノズル２ｎと加熱筒２の最後部の加熱部４…は、いずれもバンドヒータ１１のみを使用するため、それぞれ給電部４Ｂに接続する。図３に、射出成形機Ｍ（射出装置Ｍｉ）における全体の接続系統を示す。
【００３７】
次に、加熱装置３１の駆動制御系を含む温度制御装置１を備える成形機コントローラＥについて、図３〜図９を参照して説明する。
【００３８】
成形機コントローラＥは、コントローラ本体３２を備え、このコントローラ本体３２は、更に、図５に示すように、主コントローラユニット３２ｍと温度調節ユニットＵｃを備える。主コントローラユニット３２ｍは、ＣＰＵ等のハードウェアを内蔵することにより、コンピュータシステムとして構成し、射出成形機Ｍにおける全体の制御を司る機能を備える。したがって、主コントローラユニット３２ｍに管理されるハードディスク等の内部メモリ３３を備える。内部メモリ３３は、各種データを書込み可能なデータエリア３３ｄを有するとともに、各種プログラムを格納可能なプログラムエリア３３ｐを有する。このプログラムエリア３３ｐには、ＰＬＣプログラムとＨＭＩプログラムを格納するとともに、各種演算処理及び各種制御処理（シーケンス制御）を実行するための各種処理プログラムを格納する。さらに、主コントローラユニット３２ｍにはディスプレイ３５を接続する。ディスプレイ３５は、各種表示を行うディスプレイ本体部３５ｄとこのディスプレイ本体部３５ｄに付設して各種入力等を行うタッチパネル部３５ｔにより構成する。
【００３９】
一方、例示する温度調節ユニットＵｃは、図６に示すように、出力端子（チャンネル）「１」〜「１０」の出力ポート１５を備えるとともに、設定温度（設定値）ＳＶが入力する設定値入力ポート９１及び検出温度（検出値）ＰＶが入力する検出値入力ポート９２を備える。また、図示を省略したが、主コントローラユニット３２ｍとの信号授受を行う接続ポート等を備える。したがって、この温度調節ユニットＵｃには、独立した１０チャンネルの制御系を含ませることができる。射出成形機の場合、必須となる温度の制御対象は、射出ノズル２ｎ，加熱筒２の前部，加熱筒２の中間部，加熱筒２の後部，加熱筒２の最後部の五つの加熱部位と、落下口を冷却する一つの冷却部位となる。したがって、一般的な射出成形機では、通常、チャンネル［１］〜［６］を使用し、残りのチャンネル［７］〜［１０］は予備となり、この予備のチャンネル（出力端子）１５ｒ…は、必要に応じて金型の冷却等に用いられる。
【００４０】
前述したように、加熱筒２の前部，加熱筒２の中間部，加熱筒２の後部には、それぞれ加熱冷却部４ｓ…を付設するため、チャンネル［２］〜［４］に加熱冷却制御部１ｐ…を配設する。また、残りの射出ノズル２ｎ及び加熱筒２の最後部には、それぞれ加熱部４…を付設するため、チャンネル［１］及び［５］に加熱制御部１ｐｈ…を配設する。さらに、チャンネル［６］に冷却制御部１ｐｃを配設し、落下口の冷却用に設けたウォータジャケットに対する給水をＯＮ／ＯＦＦ制御する。この場合、チャンネル［１］，［５］の加熱制御部１ｐｈ…は出力が一系統となるため、それぞれ対応する出力端子「１」，「５」に接続するとともに、冷却制御部１ｐｃも出力が一系統となるため、出力端子「６」に接続する。
【００４１】
一方、チャンネル［２］〜［４］に配設する加熱冷却制御部１ｐの構成を図９に具体的に示す。この加熱冷却制御部１ｐは、ＰＩＤ制御系１０として構成し、偏差演算部４１，Ｄ動作出力部（微分動作出力部）４２，Ｉ動作出力部（積分動作出力部）４３，加減算演算部４４，加熱側比例帯設定部４５，冷却側比例帯設定部４６，出力切換器４７を備える。また、４８は加熱制御信号変換部、４９は冷却制御信号変換部を備える。
【００４２】
この場合、偏差演算部４１における、反転入力部には、温度センサ３から得られる検出温度（検出値）ＰＶが付与されるとともに、非反転入力部には、設定温度（設定値）ＳＶが付与され、出力部からは偏差値ｅが得られる。また、偏差値ｅは加減算演算部４４の非反転入力部に付与されるとともに、Ｉ動作出力部４３に付与される。Ｉ動作出力部４３からは偏差値ｅを時間積分したＩ動作出力が得られ、このＩ動作出力は、加減算演算部４４の非反転入力部に付与される。一方、検出温度ＰＶは、Ｄ動作出力部４２にも付与され、このＤ動作出力部４２からは検出温度ＰＶを時間微分したＤ動作出力が得られる。このＤ動作出力は、加減算演算部４４の反転入力部に付与される。
【００４３】
これにより、加減算演算部４４の出力部からは、偏差値ｅに対して、Ｉ動作出力を加算し、かつＤ動作出力を減算した中間操作量ｍｘを得ることができる。そして、この中間操作量ｍｘは、加熱側比例帯設定部４５に付与され、この加熱側比例帯設定部４５からは、中間操作量ｍｘに対して加熱側比例帯Ｋｈの逆数を乗算した加熱操作量ｙｈが得られるとともに、中間操作量ｍｘは、冷却側比例帯設定部４６に付与され、この冷却側比例帯設定部４６からは、中間操作量ｍｘに対して冷却側比例帯Ｋｃの逆数を乗算し、かつ正負反転した冷却操作量ｙｃが得られる。したがって、加熱側比例帯設定部４５を含めた処理系が加熱制御部１ｐｈとして機能し、冷却側比例帯設定部４６を含めた処理系が冷却制御部１ｐｃとして機能する。
【００４４】
また、加熱操作量ｙｈと冷却操作量ｙｃは、出力切換器４７に付与される。出力切換器４７では、加熱操作量ｙｈと冷却操作量ｙｃの大きさが比較され、相対的に大きい一方の加熱操作量ｙｈ又は冷却操作量ｙｃが選択され、選択された一方の加熱操作量ｙｈ又は冷却操作量ｙｃのみが出力する。加熱操作量ｙｈが出力した場合、この加熱操作量ｙｈは加熱制御信号変換部４８に付与されることにより加熱制御信号Ｃｈに変換される。具体的には、Ｃｈ＝１００・ｙｈの演算式により変換され、この加熱制御信号Ｃｈは前述した給電部４Ｂに付与されることにより、給電部４Ｂに対する給電制御が行われる。一方、冷却操作量ｙｃが出力した場合、この冷却操作量ｙｃは冷却制御信号変換部４９に付与されることにより冷却制御信号Ｃｃに変換される。即ち、Ｃｃ＝１００・ｙｃの演算式により変換され、この冷却制御信号Ｃｃは前述したバルブ７２に付与されることにより、バルブ７２の開閉制御が行われる。
【００４５】
したがって、ＰＩＤ制御系１０においては、以下に示す〔数１〕，〔数２〕及び〔数３〕の演算式が成立する。
【００４６】
【数１】
0006329090.tif 000002
【００４７】
【数２】
0006329090.tif 000003
【００４８】
【数３】
0006329090.tif 000004
【００４９】
なお、〔数１〕〜〔数３〕において、Ｔｉは積分時間、Ｔｄは微分時間、Ｋｈは加熱側比例帯、Ｋｃは冷却側比例帯である。
【００５０】
〔数１〕〜〔数３〕により、Ｄ動作出力は、検出温度ＰＶの時間微分を正負反転して出力する。また、加熱側比例帯設定部４５及び冷却側比例帯設定部４６では、加熱側比例帯Ｋｈ及び冷却側比例帯Ｋｃの逆数を用いるとともに、冷却側比例帯Ｋｃは正負反転する。加熱側比例帯Ｋｈと冷却側比例帯Ｋｃは、それぞれ個別設定が可能である。さらに、加熱操作量ｙｈを生成するＩ動作出力及びＤ動作出力と冷却操作量ｙｃを生成するＩ動作出力及びＤ動作出力は共通となる。
【００５１】
このように、Ｄ動作出力を、検出温度ＰＶの時間微分を正負反転して出力するように構成し、また、加熱側比例帯と冷却側比例帯に、それぞれ個別に設定した逆数を用いるとともに、冷却側比例帯が正負反転するように構成すれば、目的の温度制御装置１を構築するに際し、信号処理を行う観点から最適な形態として実施できる。さらに、加熱操作量ｙｈを生成するＩ動作出力及びＤ動作出力と冷却操作量ｙｃを生成するＩ動作出力及びＤ動作出力を、共通に用いるようにすれば、回路を構築する観点から、よりシンプル化を図ることができる。
【００５２】
そして、三つの加熱冷却制御部１ｐ…における加熱制御部１ｐｈ…に基づく加熱制御信号Ｃｈ…は、それぞれ出力端子「２」〜「４」に付与する。さらに、モード切換手段９を構成する切換スイッチ９ａ，９ｂ，９ｃを設ける。なお、この切換スイッチ９ａ，９ｂ，９ｃは、温度調節ユニットＵｃに実装する形式で設けてもよいし、温度調節ユニットＵｃに対して別途設けてもよい。例示の切換スイッチ９ａ，９ｂ，９ｃは、一回路二接点スイッチであり、各加熱冷却制御部１ｐ…における冷却制御部１ｐｃ…に基づく冷却制御信号Ｃｃ…を、それぞれ各切換スイッチ９ａ，９ｂ，９ｃの第一固定接点（白丸表示）に付与するとともに、第二固定接点（黒丸表示）は非接続とする。さらに、各切換スイッチ９ａ，９ｂ，９ｃの可動接点を、それぞれ予備の出力端子７，８，９にそれぞれ接続する。このように、加熱冷却制御部１ｐ…における冷却制御部１ｐｃ…に基づく冷却制御信号Ｃｃ…を、温度調節ユニットＵｃにおける使用していない予備のチャンネル１５ｒ…から出力させるようにすれば、既設の温度制御装置に使用している温度調節ユニットＵｃの直接的な利用が可能になるため、追加部品等の組付けの容易化に寄与できるとともに、更なるコストダウンにも寄与できる利点がある。
【００５３】
これにより、各切換スイッチ９ａ，９ｂ，９ｃの可動接点を、それぞれ第一固定接点（白丸表示）に切換えば、図７に示す信号系統が成立するため、加熱冷却制御モードＸｗとして機能させることができる。この場合、出力端子「２」から出力する加熱制御信号Ｃｈと出力端子「７」から出力する冷却制御信号Ｃｃが有効となり、加熱筒２の前部に付設した加熱部４及び冷却部５に対する加熱冷却制御を行う。また、出力端子「３」から出力する加熱制御信号Ｃｈと出力端子「８」から出力する冷却制御信号Ｃｃが有効となり、加熱筒２の中間部に付設した加熱部４及び冷却部５に対する加熱冷却制御を行う。さらに、出力端子「４」から出力する加熱制御信号Ｃｈと出力端子「９」から出力する冷却制御信号Ｃｃが有効となり、加熱筒２の後部に付設した加熱部４及び冷却部５に対する加熱冷却制御を行う。
【００５４】
これに対して、各切換スイッチ９ａ，９ｂ，９ｃの可動接点をそれぞれ第二固定接点（黒丸表示）に切換えば、出力端子「７」，「８」，「９」に対する冷却制御信号Ｃｃ…の付与系統は遮断され、冷却制御信号Ｃｃ…は無効となる。即ち、図８に示す信号系統が成立し、加熱制御信号Ｃｈ…のみによる非冷却制御が行われ、通常制御モードＸｎとして機能させることができる。なお、チャンネル［１］と［５］に用いる加熱制御部１ｐｈ…は、加熱制御専用の制御部として構成してもよいし、加熱冷却制御部１ｐを設け、この加熱冷却制御部１ｐにおける加熱制御部１ｐｈ…を用いてもよい。
【００５５】
例示は、各切換スイッチ９ａ，９ｂ，９ｃの第二固定接点（黒丸表示）は非接続の状態としたが、図６に点線で示すように、追加の制御部１ｒ…（加熱制御部１ｐｈ…又は冷却制御部１ｐｃ…）を接続し、通常の予備の系統として利用しても勿論良い。図８は、各切換スイッチ９ａ，９ｂ，９ｃの第二固定接点に冷却制御部１ｐｃ…を接続し、例えば、金型に付設した冷却部８１…を冷却制御する使用形態を一例として示している。
【００５６】
また、図１１は、温度監視画面Ｖｔ上にウィンドウ表示される温度制御設定画面Ｖｗであり、この温度制御設定画面Ｖｗに、各切換スイッチ９ａ，９ｂ，９ｃを切換えるためのモード切換キー１３ａ，１３ｂ，１３ｃを表示する。この場合、各モード切換キー１３ａ…をＯＮにすることにより加熱冷却制御モードＸｗとして機能させることができるとともに、各モード切換キー１３ａ…をＯＦＦにすることにより通常制御モードＸｎとして機能させることができる。なお、各切換スイッチ９ａ，９ｂ，９ｃは、それぞれ個別に設定できるため、例えば、モード切換キー１３ｂのみをＯＮにし、加熱筒２の中間部のみを加熱冷却制御モードＸｗとして機能させることもできる。
【００５７】
一方、各加熱制御部１ｐｈ…及び冷却制御部１ｐｃには、それぞれ対応する設定温度に係わる設定値ＳＶ…が主コントローラユニット３２ｍから付与されるとともに、対応する検出温度に係わる検出値ＰＶ…（温度センサ３…の検出結果）が付与される。なお、便宜上、検出値ＰＶ…を付与する例を示したが、温度センサ３…を直接接続し、検出値ＰＶ…を得るための処理部を温度調節ユニットＵｃ内に設けても勿論よい。
【００５８】
このように構成する温度調節ユニットＵｃは、冷却部５を併用しない加熱部４のみを用いる通常制御モードＸｎと、加熱部４及び冷却部５の双方を用いる加熱冷却モードＸｗをそれぞれ制御する二種類の温度制御機能を、切換スイッチ９ａ…により容易に切換えることができる。したがって、高度の精密性が要求される成形品の生産などには加熱冷却タイプを使用し、或いは剪断熱がほとんど生じない樹脂材料を使用するなど、冷却機能の必要がないと想定される場合には、加熱タイプを使用できる。これにより、成形品の種類等に応じた適切な制御を実現できるため、成形機としての多機能性及び多様性を高め、成形品質の更なる向上及び省エネルギ性の高い生産など、より的確な生産を実現できる。また、加熱制御部１ｐｈのみによる制御を行う通常制御モードＸｎを備える従来型の温度制御装置に対して、加熱部４と冷却部５の双方を制御する加熱冷却制御部１ｐを追加することにより、加熱冷却制御モードＸｗと通常制御モードＸｎを選択可能な機能を容易に構築できる。
【００５９】
さらに、図１０〜図１３には関連する表示画面を示す。図１０は温度監視画面Ｖｔを示し、この温度監視画面Ｖｔは、成形機コントローラＥに付属するディスプレイ３５に表示される。この場合、ディスプレイ３５に常時表示される画面切換キーｋｔを選択することにより、同温度監視画面Ｖｔを表示することができる。温度監視画面Ｖｔは、横方向に、射出ノズル２ｎ，加熱筒２の前部，加熱筒２の中間部，加熱筒２の後部，加熱筒２の最後部，材料落下口の表示エリアを順次確保し、縦方向に、上から目標温度（設定温度）の表示部Ｄ１，現在温度の表示部Ｄ２，加熱制御出力の表示部Ｄ３等を配する。また、温度監視画面Ｖｔの下端近傍には冷却制御出力の表示部Ｄ４を配する。なお、Ｄ５は温度のグラフィック表示部を示す。
【００６０】
図１１は、前述した温度監視画面Ｖｔ上にウィンドウ表示される温度制御設定画面Ｖｗであり、この温度制御設定画面Ｖｗは、図１０に示す温度監視画面Ｖｔにおける制御条件設定キーｋｃをＯＮすることにより表示させることができる。温度制御設定画面Ｖｗは、横方向に、射出ノズル２ｎ，加熱筒２の前部，加熱筒２の中間部，加熱筒２の後部，加熱筒２の最後部，材料落下口の表示エリアを順次確保し、縦方向に、上から加熱側比例帯の設定部Ｗ１，積分時間の設定部Ｗ２，微分時間の設定部Ｗ３，上限警報幅の設定部Ｗ４，下限警報幅の設定部Ｗ５，オートチューニングの設定キー欄Ｗ６，冷却側比例帯の設定部Ｗ７を配している。
【００６１】
図１２は、温度監視画面Ｖｔ上に表示される各チャンネルの使用状態を示す表示画面Ｖｈであり、チャンネル表示部Ｄ８及び制御対象表示部Ｄ９を有する。必要によりチャンネル表示部Ｄ８のチャンネル番号を変更することができる。例示の画面は、加熱冷却制御部１ｐを追加する前の状態を示している。
【００６２】
また、図１３は、温度監視画面Ｖｔ上に表示される冷却設定画面Ｖｃであり、使用するチャンネルのＯＮ／ＯＦＦ設定部Ｄ１１，サンプリングサイクルを設定するサイクルタイム設定部Ｄ１２，比例倍率を設定する比例倍率設定部Ｄ１３，冷却制御信号Ｃｃを出力するチャンネルを設定するチャンネル設定部Ｄ１４を有する。これにより、後述する加熱冷却制御モードＸｗに切換えた際における各種設定を行うことができる。例示の場合、チャンネル［２］〜［４］を加熱冷却部１ｐ…として設定するため、出力端子「２」〜「４」からは加熱制御信号Ｃｈ…が出力するとともに、チャンネル設定部Ｄ１４には、チャンネル［２］〜［４］に対応するチャンネル［７］〜［９］を設定する。また、各サイクルタイムとして１０．０〔秒〕，各比例倍率（Ｐ倍率）として、１．０を設定した場合を示している。
【００６３】
次に、本実施形態に係る温度制御方法について、各図を参照しつつ図１に示すフローチャート及び図２に示す各信号のタイムチャートを参照して説明する。
【００６４】
まず、図１１に示す温度制御設定画面Ｖｗにおけるモード切換キー１３ａ，１３ｂ，１３ｃの少なくとも一つをＯＮに設定すれば、切換スイッチ９ａ…の可動接点は第一固定接点（白丸表示）に切換わり、ＯＮに設定したチャンネルは加熱冷却制御部１ｐ…として動作する。即ち、加熱冷却制御モードＸｗとなる。
【００６５】
一方、図２は各部における信号を示す。図２（ａ）は、主コントローラユニット３２ｍで生成されるクロック信号ＣＬであり、例示の場合、周期は０．５〔秒〕である。また、図２（ｂ）は、加熱制御信号Ｃｈを生成するためのサンプリング信号Ｃｓである。例示の場合、サンプリング信号Ｃｓのサンプリング周期はｔｓ、サンプリング時間はｔｓｓである。このサンプリング信号Ｃｓは、図９に示す入力切換部１０１に付与され、設定温度ＳＶ及び検出温度ＰＶを加熱冷却制御部１ｐに取込む取込スイッチ１０２…をＯＮ／ＯＦＦ制御するためのサンプリング指令となる。例示の場合、サンプリング信号Ｃｓのサンプリング周期ｔｓは５〔秒〕、サンプリング時間ｔｓｓは０．５〔秒〕である。なお、加熱冷却制御モードＸｗでは、例示の場合、比例倍率（Ｐ倍率）が１．０に設定される（図１３参照）。
【００６６】
今、加熱筒２の中間部に対応するモード切換キー１３ｂ（チャンネル［３］）がＯＮに設定されている場合を想定する。まず、射出成形機Ｍの運転中は、主コントローラユニット３２ｍで生成されるクロック信号ＣＬに基づき、サンプリング信号Ｃｓが生成され、このサンプリング信号Ｃｓはサンプリング指令として入力切換部１０１に付与される（ステップＳ１，Ｓ２）。
【００６７】
また、図９に示すように、取込スイッチ１０２…には、設定温度（設定値）ＳＶが付与されているとともに、さらに、加熱筒２の中間部における加熱温度は温度センサ３により検出され、検出温度（検出値）ＰＶとして付与されている。したがって、取込スイッチ１０２…がサンプリング時間ｔｓｓだけＯＮした際には、設定値ＳＶが偏差演算部４１に取込まれるとともに、検出値ＰＶが偏差演算部４１とＤ動作出力部４２に取込まれる（ステップＳ３）。
【００６８】
これにより、偏差演算部４１からは設定温度の設定値ＳＶとの偏差値ｅが得られる（ステップＳ４）。そして、この偏差値ｅに基づいて操作量の演算処理が行われる（ステップＳ５）。まず、偏差値ｅは加減算演算部４４に付与されるとともに、Ｉ動作出力部４３に付与される。この結果、加減算演算部４４には、Ｉ動作出力，偏差値ｅ，Ｄ動作出力が付与され、加減算演算部４４の出力部には中間操作量ｍｘが得られる。例示の場合、Ｉ動作出力を得る積分時間Ｔｉは、図１１に示すように３４５〔秒〕に設定され、Ｄ動作出力を得る微分時間Ｔｄは８６〔秒〕に設定されている。
【００６９】
また、中間操作量ｍｘは、加熱側比例帯設定部４５及び冷却側比例帯設定部４６に付与される。そして、加熱側比例帯設定部４５及び冷却側比例帯設定部４６の出力に対して出力切換器４７による出力選択が行われる（ステップＳ６）。今、中間操作量ｍｘの大きさが正の場合、加熱側比例帯設定部４５により生成される加熱操作量ｙｈは正になるとともに、冷却側比例帯設定部４６により生成される冷却操作量ｙｃは負になる。この結果、出力切換器４７では、相対的に大きい加熱操作量ｙｈのみが選択され、加熱制御信号変換部４８に付与される。これに対して、中間操作量ｍｘの大きさが負の場合、加熱側比例帯設定部４５により生成される加熱操作量ｙｈは負になるとともに、冷却側比例帯設定部４６により生成される冷却操作量ｙｃは正になる。この結果、出力切換器４７では、相対的に大きい冷却操作量ｙｃのみが選択され、冷却制御信号変換部４９に付与される。
【００７０】
一方、加熱制御信号変換部４８では、加熱操作量ｙｈが加熱制御信号Ｃｈに変換される（ステップＳ７，Ｓ８）。この場合、加熱操作量ｙｈの大きさに基づき、パルス幅変調による変換が行われる。図２（ｄ）に加熱制御信号Ｃｈを示すが、例示の場合、加熱制御信号Ｃｈのサイクルタイムｔｈは、サンプリング信号Ｃｓのサンプリング周期ｔｓに同期するため、加熱操作量ｙｈの大きさに基づきサイクルタイムｔｈがパルス幅変調される。具体的には、図２に示すように、ｔ１時点におけるサンプリング時間ｔｓｓの終了により加熱制御信号Ｃｈのサイクルタイムｔｈが開始し、次のサンプリング時間ｔｓｓの終了時点ｔ２でサイクルタイムｔｈが終了する。同様に、ｔ２時点におけるサンプリング時間ｔｓｓの終了により加熱制御信号Ｃｈの次のサイクルタイムｔｈが開始し、次のサンプリング時間ｔｓｓの終了時点ｔ３でサイクルタイムｔｈが終了する。以下、同様の処理による加熱制御信号Ｃｈへの変換処理が行われる。
【００７１】
また、加熱制御信号Ｃｈは、加熱制御信号変換部４８から出力し、給電部４Ｂに付与され、給電部４Ｂに対する給電制御が行われることにより、バンドヒータ１１により加熱筒２の中間部が加熱される（ステップＳ９）。即ち、加熱部４…に対する給電部４Ｂ…からの給電量が、サイクルタイムｔｈを設定した加熱制御信号Ｃｈ…によりパルス幅制御されることになる。この場合、バンドヒータ１１の発熱は、第一パネルメンバ５ａと第二パネルメンバ５ｂを重ね合わせたパネル部材５ｐを介して加熱筒２に伝達され、加熱筒２の中間部が加熱される。バンドヒータ１１と加熱筒２間には、パネル部材５ｐが介在するが、例示の場合、厚さが２〔ｍｍ〕程度となる伝熱性を有する二枚のステンレス板が介在するとともに、このステンレス板には一部を打抜き形成したエア通路６が存在するのみとなるため、熱損失はほとんど発生しない。
【００７２】
他方、冷却制御信号変換部４９では、冷却操作量ｙｃが冷却制御信号Ｃｃに変換される（ステップＳ７，Ｓ１０，Ｓ１１）。この場合、冷却操作量ｙｃの大きさに基づき、パルス幅変調による変換が行われる。図２（ｅ）に冷却制御信号Ｃｃを示すが、例示の場合、冷却制御信号Ｃｃのサイクルタイムｔｃは、加熱制御信号Ｃｈのサイクルタイムｔｈの２倍に設定する。図２（ｃ）に冷却制御信号Ｃｃを生成するためのサンプリング信号Ｃｓｃを示す。したがって、冷却制御信号Ｃｃのサイクルタイムｔｃは、例示の場合、１０〔秒〕となる。この１０〔秒〕が図１３におけるサイクルタイムとして設定される。
【００７３】
なお、冷却制御信号Ｃｃのサイクルタイムｔｃとして、加熱制御信号Ｃｈのサイクルタイムｔｈの２倍に設定した場合を示したが、一般的にはＮ倍（Ｎ、０と１を除く自然数）に設定することが望ましい。このように設定すれば、異なる長さのサイクルタイムｔｈとサイクルタイムｔｃに対してそれぞれ別々に設定するサンプリング信号が不要となる。したがって、加熱制御信号Ｃｈと冷却制御信号Ｃｃを生成するに際しては、共通のサンプリング信号を用いることが可能となり、効率的な制御を行うことができる。サイクルタイムｔｃとして、サイクルタイムｔｈのＮ倍に設定することが良好な制御を行う観点からは望ましいが、必ずしもＮ倍に設定することを要しない。制御態様は煩雑になるも、要は、冷却制御信号Ｃｃのサイクルタイムｔｃを、加熱制御信号Ｃｈのサイクルタイムｔｈよりも長い時間に設定すればよい。
【００７４】
これにより、冷却制御信号変換部４９では、サイクルタイムｔｃが冷却操作量ｙｃの大きさに基づいてパルス幅変調される。具体的には、図２に示すように、ｔ１時点におけるサンプリング時間ｔｓｓの終了により冷却制御信号Ｃｃのサイクルタイムｔｃが開始し、図２（ｃ）に示す次のサンプリング時間ｔｓｓの終了時点ｔ３でサイクルタイムｔｃが終了する。以下、同様の処理による冷却制御信号Ｃｃへの変換処理が行われる。
【００７５】
また、冷却制御信号Ｃｃは、冷却制御信号変換部４９から出力し、バルブ７２に付与され、バルブ７２に対する開閉制御が行われ、加熱筒２の中間部が空冷される（ステップＳ１２）。この際、冷却部５…に対してエア供給部５Ａ…から付与される空冷のための送風量（冷却流体量）が、サイクルタイムｔｃを設定した冷却制御信号Ｃｃによりパルス幅制御されることになる。即ち、エアポンプ７１からエアＡが供給され、このエアＡはエア入口部８ｉからエア通路６に流入する。そして、エアＡは、エア通路６を流通し、エア出口部８ｅから外部（大気）に流出する。この場合、エア入口部８ｉからのエアＡは、第一パネルメンバ５ａに形成したスリット６２ｉに流入するとともに、第二パネルメンバ５ｂに形成した八つのスリット６１…の一端から当該スリット６１…内に流入する。この後、各スリット６１…を流通したエアＡは、当該スリット６１…の他端に至り、第二パネルメンバ５ｂに形成したスリット６２ｅに流入するとともに、スリット６２ｅ内のエアＡはエア出口部８ｅから外部に流出する。このときのエアＡの流れを、図４に点線矢印で示す。これにより、エア通路６、特に、各スリット６１…を流通するエアＡ…は、加熱筒２の外周面２ｆに接触するため、加熱された外周面２ｆとの熱交換が行われ、外周面２ｆが強制的に冷却（空冷）される。
【００７６】
以上の制御に係わる処理は成形工程が終了するまで同様に行われる（ステップＳ１３）。ところで、加熱制御信号Ｃｈが出力する時点でサイクルタイムｔｃの長い冷却制御信号Ｃｃによる冷却制御が継続中の場合がある。加熱冷却制御部１ｐから出力する加熱制御信号Ｃｈと冷却制御信号Ｃｃはいずれか一方のみとなるため、加熱制御信号Ｃｈと冷却制御信号Ｃｃのコリジョンが発生した場合、加熱制御信号Ｃｈの出力を優先し、冷却制御信号Ｃｃによる冷却制御を終了させてもよいし、冷却制御信号Ｃｃによる冷却制御を継続させ、加熱制御信号Ｃｈを破棄してもよい。
【００７７】
よって、このような本実施形態に係る温度制御方法によれば、基本的な制御手法として、加熱部４…に対する給電部４Ｂ…からの給電量を、所定のサイクルタイムｔｈを設定した加熱制御信号Ｃｈ…によりパルス幅制御するとともに、冷却部５…に対してエア供給部５Ａ…から付与される送風量を、所定のサイクルタイムｔｃを設定した冷却制御信号Ｃｃによりパルス幅制御するようにしたため、制御の高精度化を図れるとともに、安定性の高い制御を行うことができる。これにより、温度に対する的確な制御を実現できるなど、特に、成形機として射出成形機Ｍに用いて好適となる。
【００７８】
しかも、冷却部５…に対してエア供給部５Ａ…から付与される送風量を、加熱制御信号Ｃｈのサイクルタイムｔｈよりも長いサイクルタイムｔｃを設定した冷却制御信号Ｃｃによりパルス幅制御するようにしたため、加熱部４…の加熱動作及び冷却部５…の冷却動作の双方に対する制御の最適化を実現できる。この結果、加熱制御及び冷却制御に係わる電力ロスの発生を低減し、動作効率を高めることができる。
【００７９】
特に、冷却制御対象として、エア供給部５Ａから付与される空冷のための送風量を適用すれば、本発明に係る温度制御方法をより効果的に用いることができる。即ち、ヒータ手段を用いた加熱部４…の場合、給電により比較的速やかに伝熱が行われるが、エア供給部５Ａ…からの送風による空冷を行う冷却部５…の場合、冷却効果は水冷方式等に比べてさほど高くないとともに、冷却効果が現れるに一定の時間がかかり、いわば、両者間における制御の応答性の差が大きくなる。これにより、全体の動作効率の低下を生じやすくなるが、本発明に係る温度制御方法を適用し、ヒータ手段の動作特性と送風手段の動作特性を考慮したサイクルタイムｔｈ，ｔｃをそれぞれ個別に設定すれば、電力ロスの発生や動作効率の低下を有効に回避できる。
【００８０】
ところで、加熱冷却部４ｓ…は、加熱筒２における、少なくとも、メータリングゾーンＺｍ，コンプレッションゾーンＺｃ，フィードゾーンＺｆを加熱する加熱部４…の一又は二以上に適用している。これらのゾーンＺｍ，Ｚｃ，Ｚｆは、スクリュ２２の回転による樹脂材料の剪断時に、剪断熱による無用な温度上昇を発生するゾーンとなる。したがって、強制冷却を行うことなく、バンドヒータ１１に対する給電を解除し、自然冷却に頼った場合、オーバシュート等により加熱温度が不安定になりやすい。このため、加熱冷却部４ｓ…におけるバンドヒータ１１…の給電を解除するとともに、空冷方式による強制空冷を行うようにした。これにより、前述したように、良好な温度制御を実現し、成形品質の更なる向上に寄与できる。
【００８１】
また、加熱操作量ｙｈ（加熱制御信号Ｃｈ）及び冷却操作量ｙｃ（冷却制御信号Ｃｃ）は、ＰＩＤ制御系１０における処理、即ち、〔数１〕〜〔数３〕に基づく演算処理により生成される。図１０に一例として示す制御状態は、中間部の目標温度（設定温度）が３１５．０〔℃〕、現在温度（検出温度ＰＶ）が３１５．１〔℃〕、加熱側の制御出力（加熱制御信号Ｃｈ）が０．０〔％〕、冷却側の制御出力（冷却制御信号Ｃｃ）が５．８〔％〕の状態を示している。また、図１１に一例として示すように、加熱側比例帯Ｋｈは２１．４〔℃〕が設定されている。したがって、検出温度ＰＶと設定温度ＳＶの偏差が２１．４〔℃〕よりも低ければ、加熱側は１００〔％〕出力となる。冷却側比例帯Ｋｃは７．７〔℃〕が設定されている。したがって、検出温度ＰＶと設定温度ＳＶの偏差が７．７〔℃〕よりも高ければ、冷却側は１００〔％〕出力となる。なお、各設定値は、オートチューニングの設定キー欄Ｗ６の各キーをＯＮにすることにより自動で設定可能である。
【００８２】
このように、温度制御装置１では、検出温度ＰＶと設定温度ＳＶの偏差値ｅを求め、この偏差値ｅがゼロになるようにＰＩＤ制御を行うとともに、Ｉ動作出力，Ｄ動作出力，偏差値ｅ及び加熱側比例帯により生成して加熱部４に対する制御を行う加熱操作量ｙｈと、Ｉ動作出力，Ｄ動作出力，偏差値ｅ及び冷却側比例帯により生成して冷却部５に対する制御を行う冷却操作量ｙｃとの、相対的に大きい一方の操作量ｙｈ又はｙｃのみを、対応する加熱部４又は冷却部５に対して出力するＰＩＤ制御系１０を備えて構成したため、加熱部４と冷却部５を連携制御し、ハンチング現象等を回避した安定性の高い制御を行うことができる。しかも、高い制御精度を確保しつつ省エネルギ性を高めることができ、特に、スクリュの回転により剪断される際の剪断熱が大きい樹脂材料による生産に用いて最適となる。
【００８３】
次に、モード切換キー１３ａ，１３ｂ，１３ｃの全てをＯＦＦにした場合を想定する。これにより、切換スイッチ９ａ…の可動接点は第二固定接点（黒丸表示）に切換わり、冷却制御信号Ｃｃは無効となる。したがって、加熱冷却制御部１ｐ…の使用は無くなり、温度制御装置１は通常制御モードＸｎとして動作する。この場合、加熱制御部１ｐｈ…からの加熱制御信号Ｃｈ…のみが出力することになる。即ち、各冷却部５…に対する制御は行われず、加熱部４…のみに対する制御となり、冷却は自然冷却となる。
【００８４】
以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。
【００８５】
例えば、本発明は、温度制御装置を対象とするため、温度制御装置１による制御の対象となる加熱部４及び冷却部５の種類は問わない。即ち、例示の場合、加熱部４として、内部に発熱体１２を内蔵し、かつ加熱筒２，射出ノズル２ｎの外周面２ｆ，２ｎｆに巻付けて装着するバンドヒータ１１を用いたが、必ずしもバンドヒータ１１に限定されるものではなく、加熱機能を有するものであれば、様々な原理及び構造に基づく加熱部４を用いることができる。また、エア通路６として、パネル部材５ｐを用いた形態を例示したが、背景技術に記載されるような、外部に設置するファンによる空冷方式であってもよいし、冷却水を流通させる水冷方式の冷却手段であってもよく、冷却機能を有するものであれば、様々な原理及び構造に基づく冷却部５を用いることができる。一方、実施形態では、五つの加熱部４…を備える加熱装置３１を例示したが、四つ以下の加熱部４…を備えている形態であってもよいし、六つ以上の加熱部４…を備えた形態であってもよい。
【００８６】
さらに、加熱制御信号Ｃｈのサイクルタイムｔｈは、クロック信号ＣＬに基づいて設定した所定のサンプリング周期ｔｓに同期させた場合を例示したが、その他、クロック信号ＣＬを直接サンプリング信号Ｃｓとして利用し、必要なタイミングの信号のみを取込み、他の信号を破棄する処理を行ってもよく、例示の態様に限定されるものではない。また、冷却部５に対して冷却流体供給部５ＡＰから供給される冷却流体量に、エア供給部５Ａから付与される空冷のための送風量を適用した場合を例示したが、冷却流体としてはエアＡのみならず、水，各種溶液（不凍液等）を含む各種の流体を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明に係る温度制御装置は、加熱筒の外周面に付設した加熱部及び冷却部により加熱筒を加熱又は冷却する構造を有する各種射出成形機に利用できる。
【符号の説明】
【００８８】
１：温度制御装置，２：加熱筒，２ｆ：加熱筒の外周面，３…：温度センサ，４…：加熱部，４Ｂ…：給電部，５…：冷却部，５ｐ：パネル部材，５Ａ…：エア供給部，６：エア通路，８：エア出入口部，１１：バンドヒータ，１２：発熱体，ＰＶ…：検出温度，ＳＶ…：設定温度，ｔｈ：加熱制御信号のサイクルタイム，ｔｃ：冷却制御信号のサイクルタイム，ｔｓ：サンプリング周期，Ｃｈ…：加熱制御信号，Ｃｃ…：冷却制御信号，ＣＬ：クロック信号，ｅ：偏差値，ｙｈ：加熱操作量，ｙｃ：冷却操作量，Ａ：エア，Ｚｍ：メータリングゾーン，Ｚｃ：コンプレッションゾーン，Ｚｆ：フィードゾーン，Ｍ：射出成形機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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