CN1210135C - 具替代模式的射出至保压切换点控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种具替代模式的射出至保压切换点控制方法，其是于射出成型机的成型模具中设置模穴压力感测器，并于射胶螺杆装置射胶螺杆位置感测器，而在射出开始到切换保压的过程中，替代模式控制方法一直是启动状态，其中，模穴压力感测器的信号P1及射胶螺杆位置感测器的信号S1被撷取后，各取两点分别以灰预测数学模型估算下一点P2及S2，并与下一点实际量测值相减，获得预测残差量P3及S3，由预测残差量所形成的时序曲线可以找到模穴压力预测残差量峰值P4及螺杆位置预测残差量零值S4，比对两者所产生的时序一同出现的状态就切换到保压控制。
Description
技术领域
本发明是一种具替代模式的射出至保压切换点控制方法，应用于射出成型机在成型过程中由速度控制的射出阶段至压力控制的保压阶段的切换时机的决定，而若其中一组被设定为主要切换参考时，另一组则进入统计学习模式，而若其中一组失效时，则此控制方法可自动锁定至较稳定的一组进行切换点控制。
背景技术
射出成形法为一周期性制程技术，其步骤约略分为关模过程(Clamping)、射出过程(Injection)、保压与塑化过程(Holding andPlasticising)、冷却与开模顶出过程(Cooling and Ejection)，射出成形机在射出过程是以射出速度充填模式控制，而保压过程为压力充填模式控制。射出成形工件的品质常取决于射出成形机在射出阶段末期转为保压阶段开始的切换点控制。正确的切换点控制，可降低毛边的发生的机率、保持齐一的产品品质、以及降低二次料所产生的问题等的优点。
好的切换点控制除基本上取决於射出成形机可否提供稳定的速度/压力控制特性以维持在切换点的准确性有关外，亦与所采用切换点控制方法息息相关。目前射出成形机的切换控制方法主要以射胶螺杆位置或射胶时间为切换的参考，其结果将易受油温变动、机械运动误差、及塑料不均匀性等干扰的影响，产生较大的误差，遂造成切换时机太早或延迟。太早切换常使产品尺寸不足或凹陷；而延迟切换经常伴随着模穴受高度挤压的危险，除了对尺寸及毛边的不良影响，亦可能造成模穴边缘变形及锁模单元超负载的危险主因，继而对射出机导柱的永久性伤害。
目前利用稳定可靠模穴压力信号进行切换的方法已被使用，即模穴压力在达预设的压力时去作切换功能，此方法的切换信号是基于绝对量的模穴压力值或基于计算出的充填体积饱和点(DE-A-4140392)所产生，可排除螺杆行程和止逆阀功能的影响，使得切换更有效率。但使用绝对量的模穴压力值决定切换点易受压力量测值误差的影响；而目前使用充填体积饱和点切换方法(US5665283)，其控制法则虽使用模糊控制理论较具强健性，但仍受压力感测器装设的位置和特殊模穴压力波形特性所影响，仍有改善的空间。
又，市面上所知的射出切换保压的方法约有四种：第一种为固定射胶时间切换方式；第二种为固定容积切换方式，也就是射胶螺杆位置设定方式。两者目前为射出成型机的标准配备，但其结果皆易受油温变动、机械运动误差、及塑料不均匀性等干扰的影响，产生较大的误差，遂造成切换时机太早或延迟；第三种切换方法为固定压力切换方式，对油压驱动的射出成型机而言可以有油压压力、射嘴压力及模穴压力三种模式的切换方法，但此种固定压力切换方式仍常发生切换不良的现象；第四种为利用模穴压力计算充填体积饱和点的切换方法，其控制法则虽使用模糊控制理论较具强健性，但仍受压力感测器装设的位置和特殊模穴压力波形特性所影响。
上述四种射出切换保压的方法，若太早切换则如图4所示，常使产品尺寸不足或凹陷；而延迟切换则如图5所示，经常伴随着模穴受高度挤压的危险，除了对尺寸及毛边的不良影响，亦可能造成模穴边缘变形及锁模单元超负载的危险主因，继而对射出机导柱的永久性伤害，因此在实用上无法稳定地获得一致的品质要求。
发明内容
有监于此，本发明的目的在于，提供一种具替代模式的射出至保压切换点控制方法，可以有效的改善以上各种方法的缺点，而能排除液压油、熔融塑料、螺杆行程、止逆阀功能、压力量测值误差、模具等温度变化对切换点控制的影响，及对射出速度的变化进行快速学习调整，故能大幅提升射出成形机制程能力、改善成形精度。
为达成上述目的的技术内容的控制方法，是提供一种具替代模式的射出至保压切换点控制方法，其是于射出成型机的成型模具中设置模穴压力感测器，并于射胶螺杆装置射胶螺杆位置感测器，而在射出开始到切换保压的过程中，替代模式控制方法一直是启动状态，其中，模穴压力感测器的信号P1及射胶螺杆位置感测器的信号S1被撷取后，各取两点分别以灰预测数学模型估算下一点P2及S2，并与下一点实际量测值相减，获得预测残差量P3及S3，由预测残差量所形成的时序曲线可以找到模穴压力预测残差量峰值P4及螺杆位置预测残差量零值S4，比对两者所产生的时序一同出现的状态就切换到保压控制。
其中，压力学习模式进行峰值变异量统计，并修正零值S4的精度，当模穴压力感测器失效或异常，无法找到模穴压力残差量峰值P4时，就以射胶螺杆位置信号直接进行切换。
其中，位置学习模式进行零值变异量统计，并修正峰值P4的精度，当螺杆位置感测器失效或异常，无法找到射胶螺杆位置残差量零值S4时，改以模穴压力信号直接进行切换。
其中，在实际运作时若其中一项感测器失效，控制系统可锁定稳定的另一方进行切换。
附图说明
为使审查员能进一步了解本发明设计的技术内容及特点，兹附以图式详细说明如后，其中：
图1是射出成型机的示意图。
图2是本发明的控制流程图。
图3是本发明的模穴压力与模穴压力预测残差量的时序比对图。
图4是保压切换太早造成充填不足现象的压力时序图。
图5是保压切换延迟造成过度充填甚而扬模现象的压力时序图。
具体实施方式
如图1所示的射出成型机，包括有一副成型模具1及模穴2、一组锁模机构3负责模具开关模动作、一组射胶单元4提供塑胶材料的塑化及射出功能，其中含有熔胶筒5上方置有料斗6，熔胶筒5内有射胶螺杆7可行旋转及往复运动，射胶螺杆7的运动受射出成型机的控制器8所控制，装设于模穴内的模穴压力感测器9连接至控制器8。
射出成型周期起始于塑胶料粒经由料斗6喂入至熔胶筒5内，经由射胶螺杆7的旋转及向料斗6方向回退运动使的熔融并完成计量动作，此时融胶置于射胶螺杆7的前缘，而紧接的射胶动作是由射胶螺杆7向模具1方向前进运动将融胶充填模穴2内，称为射出阶段。
而控制器8对此时的充填动作为速度控制，融胶未经过模穴压力感测器9的位置前，模穴压力感测器9的信号值应为零，此后模穴压力信号值将逐步升高，而当融胶刚完成充满整个模穴体积为射出阶段结束，此时，控制器8应转至压力控制的保压阶段，而模穴压力感测器9的信号值将因融胶受压缩所造成的密度变化而快速增高，从模穴压力曲线应可观察出一明显的转折点，其中，当胶口处的融胶温度最先冷却至射胶螺杆7无法在控制器8所设定的保压条件设定下使融胶进入模穴内，视为保压阶段的结束，此后成型进入冷却阶段，最后为开模、顶出阶段。
控制器8在射出阶段，必须在融胶刚完成充满整个模穴体积与进一步受压缩的间进行切换到保压状态，直到浇口固化后再切换到冷却状态，如此才能控制成形品尺寸精度等品质要求，如果切换的时机不对或控制不良都会对成形品的品质影响很大。
而本发明方法能突破以往传统切换控制的缺点，是于成型模具1内装置模穴压力感测器9，在射胶螺杆7装置射胶螺杆位置感测器10，射出成型周期起始於塑胶料粒经由料斗6喂入至熔胶筒5内，熔胶筒5会被加热到控制器8所设定的温度，射出作动器15会带动射胶螺杆7使旋转又后退，并将塑胶料粒一边熔融一边向前地推挤到熔胶筒5的前端，一直到射胶螺杆位置感测器10所量测值与控制器8设定值相等时停止计量；当夹模板11完成关模动作后便进行射出动作，此时射出作动器15会带动射胶螺杆7使达到控制器8所设定的速度往前推进，此时替代模式控制方法12也开始启动，熔胶将被推入模具1的模穴2内，一直到充满整个模穴为止，然后由替代模式控制方法12作切换控制，使进入保压阶段及冷却阶段，待模穴2内的熔胶固化后，夹模板11进行开模顶出动作，使成形品脱离模具1，便完成一循环的射出成形动作。
在射出开始到切换保压的过程中，替代模式控制方法12一直是启动状态，本发明的替代模式的控制流程图如图2所示：模穴压力感测器的信号P1及射胶螺杆位置感测器的信号S1被撷取后，各取两点分别以灰预测数学模型估算下一点P2及S2，并与下一点实际量测值相减，获得预测残差量P3及S3，由预测残差量所形成的时序曲线可以找到模穴压力预测残差量峰值P4及螺杆位置预测残差量零值S4，比对两者所产生的时序一同出现的状态就切换到保压控制。此时压力学习模式进行峰值变异量统计，并修正零值S4的精度，当模穴压力感测器失效或异常，无法找到模穴压力残差量峰值P4时，就以射胶螺杆位置信号直接进行切换；而位置学习模式进行零值变异量统计，并修正峰值P4的精度，当螺杆位置感测器失效或异常，无法找到射胶螺杆位置残差量零值S4时，改以模穴压力信号直接进行切换。
如图3所示为将模穴压力感测器的信号P1经灰预测后可获得信号曲线P2及螺杆位置感测器的信号S1经灰预测后可获得信号曲线S2，与实际撷取到的下一点相减获得预测残差量曲线P3及S3，由预测残差量所形成的时序曲线可以找到模穴压力预测残差量峰值曲线P4及螺杆位置预测残差量零值曲线S4，比对两者同时为真时，则所计算的SW时序曲线就是切换到保压控制的适当时机。
因此，本发明方法的优点如下：
1.具有非常好的稳健特性，不会因为单一感测器失效或异常造成切换控制错误，尤其只有加装压力感测器，虽然可以完成掌握模具内部的成型过程，但是常因为摆错位置或组装不良而出现异常信号，无法拿来进行切换控制。
2.本发明的替代模式具有极优良的切换性能，由于利用两信号的变异量进行比对并修正切换时机，可降低环境变化、加温不均匀或原料处理不一致等因素所造成的不良品现象。
3.本发明以灰预测模式进行感测器资料计算，取样点数少，时间差很小，电子电路零件的选用具有普遍性及精简性，可以有效降低控制器成本。
综合以上所述，本发明的控制方法俱备完整性及新颖性，而能排除传统射出至保压切换点控制精度不佳及单纯模穴压力切换失效性的缺点，且俱备稳健学习功能，可以提供射出成形业者安全与高品质的制造环境，其利用自然法则技术思想的高度创作，符合发明专利申请条件，故依法俱文提出申请。
Claims (4)
1.一种具替代模式的射出至保压切换点控制方法，其特征在于，其是于射出成型机的成型模具中设置模穴压力感测器，并于射胶螺杆装置射胶螺杆位置感测器，而在射出开始到切换保压的过程中，替代模式控制方法一直是启动状态，其中，模穴压力感测器的信号P1及射胶螺杆位置感测器的信号S1被撷取后，各取两点分别以灰预测数学模型估算下一点P2及S2，并与下一点实际量测值相减，获得预测残差量P3及S3，由预测残差量所形成的时序曲线可以找到模穴压力预测残差量峰值P4及螺杆位置预测残差量零值S4，比对两者所产生的时序一同出现的状态就切换到保压控制。
2.如权利要求1所述的具替代模式的射出至保压切换点控制方法，其特征在于，其中，压力学习模式进行峰值变异量统计，并修正零值S4的精度，当模穴压力感测器失效或异常，无法找到模穴压力残差量峰值P4时，就以射胶螺杆位置信号直接进行切换。
3.如权利要求1所述的具替代模式的射出至保压切换点控制方法，其特征在于，其中，位置学习模式进行零值变异量统计，并修正峰值P4的精度，当螺杆位置感测器失效或异常，无法找到射胶螺杆位置残差量零值S4时，改以模穴压力信号直接进行切换。
4.如权利要求2或3所述的具替代模式的射出至保压切换点控制方法，其特征在于，其中，在实际运作时若其中一项感测器失效，控制系统可锁定稳定的另一方进行切换。
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