CN1059307A - 注射模塑成型机温度控制的方法 - Google Patents

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Abstract

为了在注射模塑成型机(I)的每一种工作状态 下，在温度控制元件，例如，注射模塑缸体(1)的温度 控制期间，消除相对于目标温度的温度上冲(P0)或下 冲(Pu)，利用模糊控制理论来控制注射模塑成型机。 通过利用模糊控制系统，可以在实际上消除上冲(P0) 和下冲(Pu)，达到温度控制元件的目标温度。

Description

本发明涉及注射模塑成形机温度控制的方法，更详细地说，涉及根据注射模塑成形机的状态来控制注射模塑缸体等注射模塑成形机中温度控制部件的温度的、注射模塑成形机温度控制的方法。
过去，构成注射模塑成形机的缸体等温度控制部件的温度控制的方法广泛采用比例积分微分（PID）的控制方法。
这种方法是利用输出与控制偏差成比例的比例作用（P）、输出以控制偏差的积分值为基础的积分作用（I）、和输出以对象运动的差分系数为基础的微分作用（D），来控制注射模塑缸体的温度的方法。
如果利用上述PID控制方法，当在一定条件下处于稳定状态时，是能够把控制对象的温度控制在恒定值的。
但是，注射模塑成形机具有停止、升温、成形、成形停歇等状态，而且，在这些状态下，注射模塑缸体中的加热因素和冷却因素都不相同。
例如，在升温状态下，来自加热器的热是主要的加热因素，自然散热是主要的冷却因素。而在成形状态下，加热器供的热、树脂等的摩擦热、压挤引起的剪切热等都是加热因素;自然散热、因供入的树脂引起的冷却等都是冷却因素。
因此，用过去的PID控制方法，就会产生注射模塑缸体温度高于目标温度的上冲现象Po，或者注射模塑缸体温度低于目标温度的下冲现象Pu，如图5注射模塑缸体升温曲线P所示的那样。
注射模塑缸体这种温度上冲现象P0或者下冲现象Pu，对于注射模塑缸体内树脂熔融粘度等的影响很大，有时会成为使制成的成形件报废的原因。
特别是，当在劣化温度附近使用热稳定性较差的树脂时，上冲现象容易使注射模塑缸体内的树脂劣化，制得成形件报废的情况是很多的。
因此，在有必要进行微小的温度调整情况下，就必须由熟练的操作人员根据经验，用手动方法对注射模塑缸体的温度进行控制。
本发明的目的是提供一种注射模塑成形机温度控制的方法，这种方法可在注射模塑成形机的各种状态下，对于注射模塑缸体等温度控制部件的目标温度而言，最大限度地消除温度控制部件的温度上冲现象或者下冲现象，并且，能够自动控制温度控制部件的温度。
为了达到上述目的，本发明人根据利用模糊理论控制注射模塑缸体之类的温度控制部件的温度是有效的这一想法的研究结果，产生了本发明。
即，本发明是一种注射模塑成形机温度控制的方法，它在把注射模塑成形机中的温度控制部件的温度控制在与注射模塑成形机状态的目标温度相对应的过程中，包括下述步骤：检测出该注射模塑成形机设定的状态和注射模塑成形机中温度控制部件的温度;在计算出检测出来的注射模塑成形机状态下温度控制部件的目标温度与该测得温度之间的温度偏差，并计算出这次检测得的温度下的这次温度偏差与在上次检测的检测得温度下的上次温度偏差之间的偏差变化率;把注射模塑成形机的状态、温度偏差、偏差变化率、以及温度控制部件的加热装置和/或冷却装置的输出分别作为模糊变量，根据元函数（元函数确定上述各个模糊变量的任意值属于预先任意分开的区域中那一个区域的范围）与规定该元函数各分区之间的相互关系的定则，利用检测得的注射模塑成形机的状态值和计算出来的温度偏差值和偏差变化率值，对于向上述加热装置和/或冷却装置的输出值进行模糊推理;根据上述模糊推理计算出向加热装置和/或冷却装置发出的实际输出值。
因为本发明把模糊理论用于注射模塑缸体等温度控制部件的温度控制，所以，如果利用本发明，就能够与熟练操作人员同样地自动调整向设置在注射模塑缸体或金属模上的加热装置或冷却装置的输出值。
因此，注射模塑成形机能够迅速地使注射模塑缸体等的温度靠近设定状态下的目标温度，同时，能够最大限度地消除上冲现象或者下冲现象。
图1表示本发明一个实施例的方框图;图2是解释本发明中采用的元函数的说明图;图3是解释模糊推理的说明图;图4是说明输出值计算顺序说明图;图5是说明注射模塑缸体温度控制状态的说明图。
下面，通过实施例，更详细地说明本发明。
图1表示本发明一个实施例的方框图。
图1中，在构成注射模塑成形机I的注射模塑缸体1上，设置检测注射模塑缸体温度的温度检测传感器5，还设置把注射模塑缸体加热的额定电压200伏电加热器（下面，称为加热器）7。
另外，注射模塑成形机I的状态由程序控制器来控制，注射模塑成形机无论处于停止、升温、成形、停歇等哪一种状态下，都能够根据来自程序控制器3的信息得出。
这种温度检测传感器5和加热器7可以使用过去在注射模塑成型机中广泛采用的装置。
还有，这里所谓“注射模塑缸体”指的是除去与金属模连接起来的喷嘴部分的部件。
把来自注射模塑成形机I中设置的程序控制器3的信号送到计算机的微处理器（MPU）9中，即可判断注射模塑成型机当前处于升温（计量）、成形或停歇的哪一种状态下。
这样，在判断了注射模塑成形机的状态（A）之后，就可以根据从计算机存储器13的第（1）栈读出的目标温度确定当时注射模塑缸体的目标温度。
另外，来自注射模塑缸体1中温度检测传感器5的信号也送到微处理9中，与写入存储器13的第（2）栈的同时，在构成微处理器9的算术逻辑部件（ALU）11中计算出根据程序控制器3送来的信号判断的目标温度与检测温度之间的温度偏差（B），并写入存储器13的第（3）栈中。
然后，在算术逻辑运算部件11中，进一步计算出这次计算出来的温度偏差与上次计算出来的并已写入存储器13的第（3）栈中的温度偏差之间的变化率（C）。
如下文所述，用这种方法检测出来或计算出来的注射模塑成形机的状态值（A）、温度偏差值（B）、以及偏差变化率值（C），与写入存储器13的第（4）和第（5）栈中的元函数和定则一起记入微处理器9中，成为进行模糊推理时的输入值。
然后，根据上述模糊推理，用算术逻辑部件11计算向加热器7的输出值，把计算结果作为输出信号从微处理器9发给加热器7。
这种从读入来自温度检测传感器的数据到向加热器发出输出信号的一系列工作过程连续反复地进行。
还有，存储器13的内容可以在阴极射线管（CRT）之类的显示装置15上显示，还可以由键盘等输入装置14来修正和变更计算机存储器13里的内容。
正如图2所示的那样，把注射模塑成形机的状态（A）、温度偏差（B）、偏差变化率（C）、以及给加热器的操作量（E）作为模糊变量，把各个模糊变量的元函数存入存储器13的第（4）栈中。
这些元函数可分成不含互相重复部分的，或者同时含有互相重复部分的多个区域，并把这些元函数分别属于上述各区域的程度（百分度）在0-1的范围内预先设定。
把注射模塑成形机状态（A）作为模糊变量的元函数分成互相不重复的5个区域，该元函数无论在哪一个区域内取值都是0或1。
另外，把温度偏差（B）作为模糊变量的元函数分成同时含有互相重复部分的7个区域，其中，5个区域为三角形的。在这些三角形区域内，取底边的温度变化为10℃。
再有，把偏差变化率（C）作为模糊变量的元函数分成同时含有互相重复部分的5个区域，其中，3个区域为三角形的。在这些三角形区域内，取底边的偏差变化率为5。
可是，因为加热器的额定电压为200伏，所以，加热器是控制在100±操作电压（伏）的范围内。这样，把给加热器的操作量（E）作为模糊变量的元函数就分成同时含有互相重复部分、各差50伏的5个区域，其中，3个区域为三角形的。
这些元函数区域之间的相互关系，由预先写入存储器13的第（5）栈中的定则来规定。
作为定则的实例，下表示出注射模塑成形机在升温状态下的定则。
Figure 911059873_IMG1
在上表中，“if”栏内，输入A、输入B、以及输入C分别表示与注射模塑成形机的状态（A）、温度偏差（B）、以及偏差变化率（C）有关的模糊变量;“then”栏内，输出E表示为与操作量（E）有关的模糊变量。
另外，在表的横方向上，例如NO.1中，输入A～C之间为“与”的关系，在表的纵方向上，例如NO.1与NO.2之间为“或”的关系。
还有，虽然表中记载了元函数在全部区域内的组合，但是，如果判明有的组合不存在，或者即使存在也极为稀少的话，则也可以省略这些组合。
下面，假设在图2所示的元函数中，与注射模塑成形机的状态（A）有关的模糊变量处于X状态（升温）下，并且，与温度偏差（B）和偏差变化率（C）有关的模糊变量分别处于Y和Z的位置，来说明模糊推理方法和给加热器的输出值的计算方法。
在温度偏差（B）Y的位置上，区域PS与区域PM重复，在偏差变化率（C）Z的位置上，区域ZERO与区域PS重复。
因此，如图3所示的那样，输入A～C的组合可以是上表所示的定则中NO.23、NO.24、NO.28、NO.29这四种形式。因为在这些组合中，输入A、输入B、及输入C之间为“与”的关系，所以，可以推理：在各组合中输出E的大小相当于以输入A～C中共同包括的范围（即，在输入A、输入B和输入C中，最小的输入值）所区划出来的面积（图3输出E栏内所示斜线部分的面积）。
利用算术逻辑部件11，根据这样推理出来的各个组合的输出E，计算出给加热器7的实际输出值。
有关的计算按照下列顺序来进行。
首先，把各个组合的输出E栏内所示的斜线部分，按照图4所示那样来合成。
接着，求出合成后图4所示斜线部分重心的位置，确定给加热器7的输出值。
把有关输出值从微处理器9送到加热器7上，控制供给加热器7的电压。
利用这样的模糊温度控制，就能够使注射模塑缸体1的温度如图5中升温曲线F所示的那样消除上冲现象P0及下冲现象Pu，还能够根据注射模塑成形机的各种状态，把注射模塑缸体1的温度自动地调整到注射模塑缸体1的目标温度。
这样，就能够消除由于上冲现象等产生的废品。
进一步，即使是在采用缺乏耐热性树脂的情况下，也能够不用熟练的操作人员来调整温度。
还有，在本实施例中，还可以把新的元函数（例如，这次偏差变化率与上次偏差变化率之间的偏差等元函数）新加入到图2所示的各种元函数中。
在上述实施例中，虽然只说明了注射模塑缸体的温度控制，但是，通常在注射模塑缸体前端设置的喷嘴上也设置了加热器，需要进行温度控制，对它也能够进行与注射模塑缸体相同的模糊温度控制。
更进一步，在注射模塑缸体和喷嘴上，沿着注射模塑缸体的纵向顺序设置了多个加热器，如果能对每一个加热器进行模糊温度控制，使得能精密地控制注射模塑缸体的温度，就更好了。
另外，因为金属模的温度也有必要根据注射模塑成形机的状态来控制，所以，也能够对它进行与注射模塑缸体相同的模糊温度控制。可是，有时在金属模上同时设置了加热器等加热装置和为了使成形件冷却的冷却水循环管等冷却装置。
这时，利用本实施例的温度控制，通过对加热装置和冷却装置分别进行输出控制，就能够最大限度地消除金属模温度的上冲现象和下冲现象，能够进行与熟练操作人员相同程度的金属模温度控制。
利用本发明，就能够根据注射模塑成形机的状态把注射模塑缸体等的温度自动地调整到目标温度，这时，能最大限度地消除上冲现象或者下冲现象。
因此，本发明所能作的贡献是，使注射模塑成形节省人力和降低成形件的废品率。

Claims (10)

1、注射模塑成形机温度控制的方法，其特征在于：
在把注射模塑成形机中的温度控制部件的温度控制在与注射模塑成形机状态的目标温度相对应的过程中，检测出该注射模塑成形机设定的状态和注射模塑成形机中温度控制部件的温度，在计算出检测出来的注射模塑成形机状态下温度控制部件的目标温度与该测得温度之间的温度偏差，并计算出这次检测得的温度下的这次温度偏差与在上次检测的测得温度下的上次温度偏差之间的偏差变化率之后，把注射模塑成形机的状态、温度偏差、偏差变化率、以及温度控制部件的加热装置和/或冷却装置的输出分别作为模糊变量，根据确定上述各个模糊变量的任意值属于预先任意分开的区域中那一个区域的范围的元函数与规定该元函数各分区之间的相互关系的定则，利用检测得的注射模塑成形机的状态值和计算出来的温度偏差值和偏差变化率值，对于给所述加热装置和/或冷却装置的输出值进行模糊推理，然后，根据所述模糊推理计算出向加热装置和/或冷却装置发出的实际输出值。
2、根据权利要求1中所述的注射模塑成形机温度控制的方法，其特征在于：温度控制部件为注射模塑缸体和/或金属模。
3、根据权利要求2中所述的注射模塑成形机温度控制的方法，其特征在于：温度控制部件包括设置在注射模塑缸体前端部分的注射喷嘴。
4、根据权利要求1中所述的注射模塑成形机温度控制的方法，其特征在于：对于在多个点上分开设置的每一个温度控制部件进行模糊推理，来进行温度控制。
5、根据权利要求1中所述的注射模塑成形机温度控制的方法，其特征在于：把元函数表示成图形时，可以分成多个含有互相重复部分的区域。
6、根据权利要求5中所述的注射模塑成形机温度控制的方法，其特征在于：含有互相重复部分的区域为三角形的。
7、根据权利要求1中所述的注射模塑成形机温度控制的方法，其特征在于：注射模塑成形机的注射模塑状态由程序控制器来控制。
8、根据权利要求1中所述的注射模塑成形机温度控制的方法，其特征在于：温度控制部件的加热装置是电加热器。
9、根据权利要求1中所述的注射模塑成形机温度控制的方法，其特征在于：温度控制部件的冷却装置是冷却水循环管。
10、根据权利要求1中所述的注射模塑成形机温度控制的方法，其特征在于：元函数及定则预先存储在计算机的存储器中。
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