CS255971B1

CS255971B1 - Device for thermoplasts' injection moulding machine control

Info

Publication number: CS255971B1
Application number: CS857945A
Authority: CS
Inventors: Alois Vasicek; Jan Kral; Svatopluk Valenta
Original assignee: Alois Vasicek; Jan Kral; Svatopluk Valenta
Priority date: 1985-11-05
Filing date: 1985-11-05
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS794585A1

Abstract

Zařízení pro řízení vstřikovacího stroje na vstřikování termoplastů do formy, napojené na plastifikační jednotku, sestává z centrální počítačové jednotky, jejíž vstupně-výstupní sběrnice je napojena na skupinu autonomních subsystémů ve formě logických jednotek s mikropočítači a pamětí pro uložení režimu regulace jednotlivých uzlů stroje, přičemž k jednotlivým autonomním subsystémům jsou připojeny vysilače zpětných vazeb, kterými jsou zejména snímače fyzikálních hodnot a jiných údajů v uzlech stroje a přijímače řídicích signálů, kterými jsou zejména ovládací jednotky jednotlivých uzlů stroje.A device for controlling a thermoplastic injection molding machine connected to a plastification unit consists of a central computer unit whose I / O bus is connected to a group of autonomous subsystems in the form of logical units with a microcomputer and a memory for storing the control mode of individual machine nodes, feedback transmitters are attached to individual autonomous subsystems, which are in particular physical value sensors and other data in machine nodes and control signal receivers, which are in particular control units of individual machine nodes.

Description

Vynález se týká zařízení pro řízení technologie vstřikování termoplastů, zejména do skořepinových forem, obsahujících dutiny pro temperační kapalinu, přiváděnou ze zásobníku, přičemž zařízení je opatřeno počítačovou jednotkou pro ovládání akčních členů vstřikovacího stroje.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for controlling the injection molding of thermoplastics, in particular in shell molds comprising cavities for tempering liquid supplied from a reservoir, the apparatus being provided with a computer unit for controlling actuators of the injection molding machine.

Dosud známé vstřikovací stroje na vstřikování termoplastů do formy sestávají z ústrojí pro převádění plastu ve formě granulátu na tavenlnu, ze vstřikovacího ústrojí a z vlastní formy, formy, ve které přechází tavenina v pevný polymer tvaru výrobku. Vstřikovací stroje jsou opatřeny pro vykonávání přímočarých mechanických pohybů lineárními hydromotory, hydraulickými válci, a pro rotační operace jsou opatřeny hydromotory nebo elektromotory. K pohonu hydrauliských akčních prvků je vstřikovací stroj vybaven jedním hydraulickým agregátem, ze kterého je pomocí rozváděčích servošoupátek odebírána tlaková kapalina pro jednotlivé akční členy.The prior art injection molding machines for thermoplastics consist of a granulate-to-melt-converting device, an injection device, and a mold, in which the melt converts into a solid product-shaped polymer. The injection molding machines are provided with linear hydraulic motors, hydraulic cylinders for rotary mechanical movements, and for rotary operations are equipped with hydraulic motors or electric motors. In order to drive the hydraulic actuators, the injection molding machine is equipped with one hydraulic power unit, from which the pressure fluid for the individual actuators is withdrawn by means of the servo gate valves.

Rotačním hydraulickým motorem nebo elektromotorem je vyvoláván především rotační pohyb šneku plastifikační jednotky, na který je síla přenášena zpravidla prostřednictvím převodového ústrojí. Jednotlivá ústrojí vstřikovacího stroje jsou ovládána pomocí řídicích jednotek, které automaticky a s využitím počítačové techniky řídí sled operací a hodnoty parametrů technologického procesu, například tlaku, rychlosti vstřikováni, uzavírací síly a podobně.In particular, the rotary movement of the plasticizing unit worm is caused by a rotary hydraulic motor or electric motor, to which the force is usually transmitted by means of a transmission device. The individual components of the injection molding machine are controlled by means of control units, which automatically and computer-assisted control the sequence of operations and the values of the technological process parameters, such as pressure, injection rate, closing force and the like.

Nevýhodou dosud známých vstřikovacích strojů je nedostatečné využití centrálního hydraulického agregátu po celou dobu vstřikování a vstřikovacího cyklu a nutnost vypouštění přebytečné tlakové kapaliny do zásobní nádoby, čímž dochází ke zbytečným ztrátám energie.The disadvantages of the prior art injection molding machines are the insufficient utilization of the central hydraulic power unit during the entire injection and injection cycle and the necessity of draining excess pressure fluid into the storage vessel, thereby causing unnecessary energy losses.

Někteří výrobci vstřikovacích strojů řeší tento problém zaváděním akumulátorů tlaku nebo méně výkonnými agregáty za cenu zvýšení složitosti zařízení.Some injection molding machine manufacturers solve this problem by introducing pressure accumulators or less powerful aggregates at the expense of complexity.

Jiní výrobci známých vstřikovacích strojů používají soustavu malých agregátů, z nichž každý ovládá jeden hydraulický akční člen. Tento systém je sice z energetického hlediska výhodný, ale z hlediska řízení technologického procesu je velmi složitý a náročný na regulační členy. Řízení vstřikovacích strojů se provádí pomocí řídicích jednotek, osazených počítači tak, že vstupně/výstupní část sběrnice počí-tače, tj. 1/0 sběrnice, je napojena na soustavu analogově-číslicových a číslicově-analogových převodníků, které umožňují převádět zpětné vazby z technologického procesu na digitální počítačový kód a které převádějí řídicí signály počítače z digitálního kódu do analogové formy, nutné k řízení akčních členů.Other known injection molding machine manufacturers use a set of small units, each actuating one hydraulic actuator. Although this system is energy-efficient, it is very complex and demanding for regulators in terms of process control. The control of injection molding machines is performed by control units fitted with computers so that the input / output part of the computer bus, ie 1/0 bus, is connected to a set of analog-to-digital and digital-to-analog converters, which enable to convert feedback from technological process to digital computer code and which convert the computer control signals from the digital code to the analog form necessary to control the actuators.

Změna parametrů vstřikovacího procesu je u těchto známých vstřikovacích jednotek nastavena před vlastním vstřikovacím cyklem a řídicí jednotka udržuje režim podle těchto parametrů.The change of the injection process parameters in these known injection units is set before the actual injection cycle and the control unit maintains the mode according to these parameters.

Zpětné vazby o průběhu jednotlivých parametrů slouží ke korekci dalších cyklů. Žádná z dosud známých vyhodnocovacích jednotek, používaných pro řízení procesu, nemá možnost vyhodnocovat a řídit právě probíhající vstřikovací cyklus. Tato nevýhoda je způsobena několika skutečnostmi, především složitostí řízení převodem přes analogově-digitální a digitálně-analogové převodníky, osazením řídicí jednotky jedním mikroprocesorovým systémem a také tím, že každá změna parametrů musí být uložena v paměti řídicí jednotky spolu s daty ostatních parametrů, kterými je pamět doplněna buá manuálně nebo pomocí nadřízeného počítače, což vyžaduje poměrně dlouhou dobu.Feedbacks on the course of each parameter are used to correct other cycles. None of the prior art evaluation units used for process control has the ability to evaluate and control the current injection cycle. This disadvantage is due to several facts, in particular the complexity of the control by analogue-to-digital and digital-to-analog converters, the fitting of the control unit with a single microprocessor system, and the fact that any parameter changes must be stored in the control unit memory. memory added either manually or using a master computer, which requires a relatively long time.

Další nevýhody vyplývají z koncepce dosud známých vstřikovacích strojů, protože u nich nelze v jednom okamžiku vstřikovacího procesu získat hydraulickou kapalinu o dvou nebo více hodnotách tlaku, popřípadě není možno regulovat více než jeden hydraulický akční člen.Further disadvantages result from the concept of injection molding machines known in the prior art, since it is not possible at one point in the injection process to obtain a hydraulic fluid of two or more pressure values or to control more than one hydraulic actuator.

Nevýhody těchto známých vstřikovacích strojů jsou odstraněny ovládacím zařízením podle vynálezu, řešeným pro ovládání vstřikovacího stroje se zejména skořepinovou formou, kolem níž jsou dutiny pro temperační kapalinu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z centrální počítačové jednotky s pamětí pro uložení algoritmů řízení vstřikovacích cyklů a algoritmů vyhodnocení zpětných vazeb reálného technologického procesu, opatřené vstupně-výstupní sběrnicí, spojenou s autonomními subsystémy ve formě logických jednotek s mikropočítači, zejména jednočipovými s pamětí pro uložení algoritmů regulačních smyček jednotlivých dílčích uzlů vstřikovacího stroje. Autonomní systémy jsou spojeny s vysílači zpětných vazeb od jednotlivých uzlů vstřikovacího stroje a s přijímači řídicích signálů.The disadvantages of these known injection molding machines are eliminated by a control device according to the invention designed to operate an injection molding machine with a particularly shell form, around which there are cavities for the tempering fluid, which consists of a central computer unit with memory for storing injection cycle control algorithms. and real-time feedback evaluation algorithms provided with an I / O bus coupled to autonomous subsystems in the form of logical units with microcomputers, in particular single-chip memory, for storing control loop algorithms of individual sub-nodes of the injection molding machine. The autonomous systems are connected to feedback transmitters from individual nodes of the injection molding machine and to control signal receivers.

Podle výhodného konkrétního provedení vynálezu jsou autonomní subsystémy s vlastní logikou spojeny s ústrojím pro regulaci otáček elektromotorů, šestý autonomní subsystém je spojen s ústrojím pro regulaci tlaku v jednotlivých hydraulických větvích, sedmý autonomní subsystém je spojen s ústrojím pro regulaci teploty v plastifikační jednotce, osmý autonomní subsystém je spojen s ústrojím pro ovládání polohy stěn plouvoucí skořepinové formy a devátý autonomní subsystém je spojen s ústrojím pro řízení teploty temperační kapaliny.According to a preferred embodiment of the invention, the autonomous subsystems with their own logic are connected to the speed control device of the electric motors, the sixth autonomous subsystem is connected to the pressure control device in the individual hydraulic branches, the seventh autonomous subsystem is connected to the temperature control device in the plasticizing unit. the subsystem is connected to a device for controlling the position of the walls of the floating shell mold and the ninth autonomous subsystem is connected to a device for controlling the temperature of the tempering liquid.

Vysílači zpětných vazeb jsou snímače teplot v jednotlivých uzlech stroje, snímače tlaku, v hydraulických větvích a v tavenině termoplastu a snímač polohy šneku plastifikační jednotky, vysílač a snímač průchodu nulou u napojení na elektrickou sít, popřípadě snímač polohy hladin temperační kapaliny. Přijímači řídicích signálů jsou ovládací jednotky pro pláštifikační jednotku, regulátor tlaku temperační kapaliny, rozvaděč temperační kapaliny, rozváděč pro rozvod kapaliny do hydraulických větví a regulátor tlaku kapaliny, přičemž řídicí signály jsou rovněž přivedeny k regulátorům otáček elektromotorů.Feedback transmitters are temperature sensors in individual machine nodes, pressure sensors, in hydraulic branches and in the thermoplastic melt and sensor of the plasticizer unit screw position, the transmitter and the zero-crossing sensor at the connection to the electric network, eventually the temperature liquid level sensor. The control signal receivers are the control units for the jacket unit, the tempering fluid pressure regulator, the tempering fluid distributor, the fluid distributor for the hydraulic lines and the fluid pressure regulator, and the control signals are also connected to the electric motor speed controllers.

Autonomní subsystémy jsou v jednotlivých vstupně-výstupních sběrnicích zakončeny výstupními optickými vysílači a vstupními optickými přijímači, které jsou spojeny se silovou čisti stroje optovodivými vlákny.The autonomous subsystems are terminated in the individual I / O buses by output optical transmitters and input optical receivers, which are connected to the power cleaners of the machine by fiber optic conductors.

Vstřikovací stroj, opatřený řídicím zařízením podle vynálezu, je řízen centrální počítačovou jednotkou, která má v paměti uložen celý vstřikovací proces, přijímá signály zpětných vazeb a zabezpečuje provádění patřičných regulačních zásahů, předávaných ve formě změněných dat na vstupu autonomních subsystémů, přičemž vlastní regulaci provádí příslušný autonomní subsystém. Tímto řešením získává centrální počítačová jednotka dostatek času k vyhodnocování právě probíhajícího procesu a k provádění patřičných oprav v technologii. Příklad provedení ovládacího zařízení vstřikovacího stroje podle vynálezu je zobrazen na výkresu, kde je znázorněno blokové schéma ovládacího zařízení.The injection molding machine provided with the control device according to the invention is controlled by a central computer unit which stores the entire injection process, receives feedback signals and ensures appropriate control interventions are transmitted in the form of changed data at the input of the autonomous subsystems, with self-regulation autonomous subsystem. With this solution, the central computer unit gets enough time to evaluate the current process and to make appropriate repairs in the technology. An exemplary embodiment of a control device of an injection molding machine according to the invention is shown in the drawing where a block diagram of the control device is shown.

Vstřikovací stroj sestává z formy _1, která je v konkrétním příkladu provedení tvořena skořepinovou formou s dutinami pro temperační kapalinu a z plastifikační jednotky 2_, pro převod granulované termoplastické látky na taveninu a její vstřikování do formy. Ovládání uzavírací jednotky formy 1_, axiálního pohybu šneku plastif ikační jednotky _2 a všech přímočarých pohybů mechanizací je prováděno soustavou lineárních hydraulických motorů _3· Hydraulické motory 3_ jsou napojeny na výstupní větve 30 rozvaděče 6_, řízeného přímo digitálním kódem, přičemž do rozvaděče _6 přichází tlaková kapalina z dvojice regulátorů Ί_, řízených rovněž přímo digitálním kódem, do kterých je kapalina čerpána dvojicí hydraulických agregátů 4 s pohonem elektromotory _4. Rozvaděč 6. umožňuje napojení libovolné kombinace obou vstupních větví tlakové kapaliny 31 na libovolnou výstupní větev 30 vedoucí k lineárním hydraulickým motorům 3^.The injection molding machine consists of a mold 1, which in a particular embodiment consists of a shell mold with cavities for the tempering liquid and a plasticizing unit 2, for converting the granulated thermoplastic substance into the melt and injecting it into the mold. The control of the mold closing unit 7, the axial movement of the screw of the plasticizing unit 2 and all linear movements by mechanization is performed by a set of linear hydraulic motors 3. The hydraulic motors 3 are connected to the output branches 30 of a pair of regulators 7, also controlled directly by a digital code, into which the liquid is pumped by a pair of hydraulic power units 4 driven by electric motors 4. The manifold 6 allows the connection of any combination of the two pressure fluid inlet branches 31 to any outlet branch 30 leading to the linear hydraulic motors 31.

Vstřikovací stroj je dále opatřen zařízením pro řízení teploty uvnitř formy 1_ a pro řízení tlaku temperační kapaliny, sestávajícím z dvojice zásobníků 16 temperační kapaliny, regulátoru 13 tlaku temperační kapaliny, přijímacím přímo digitální kód a umístěným na výstupu temperační kapaliny z formy. Za regulátorem 13 tlaku temperační kapaliny vstupuje temperační kapalina do druhého rozvaděče 15, temperační kapaliny, ze kterého je v závislosti na teplotě vedena do jednoho z dvojice zásobníků 16 temperační kapaliny. Mezi zásobníky 16 temperační kapaliny jsou vřazena tlaková čerpadla 17 poháněná elektromotory pro vhánění temperační kapaliny do temperačních dutin formy.The injection molding machine is further provided with an apparatus for controlling the temperature inside the mold 7 and for controlling the temperature of the tempering fluid, consisting of a pair of tempering fluid reservoirs 16, a tempering fluid pressure regulator 13, receiving a digital code directly. Downstream of the tempering fluid pressure regulator 13, the tempering fluid enters the second tempering fluid distributor 15, from which it is led, depending on the temperature, to one of the pair of tempering fluid reservoirs 16. Between the tempering fluid reservoirs 16 are pressure pumps 17 driven by electric motors for injecting the tempering fluid into the mold cavities.

Ovládací zařízení vstřikovacího stroje sestává kromě jiného z vysílačů zpětných vazeb. Vysílače zpětných vazeb jsou tvořeny snímačem 11 teplot v plastifikační jednotce 2, snímačem 2 tlaku v jednotlivých hydraulických větvích, snímačem 12 tlaku taveniny ve formě a tlaku temperační kapaliny, snímačem 14 poloh hladin v zásobnících 16♦The injection molding machine control device comprises, inter alia, feedback transmitters. Feedback transmitters consist of a temperature sensor 11 in the plasticizing unit 2, a pressure sensor 2 in each of the hydraulic branches, a melt pressure sensor 12 in the mold and a tempering liquid pressure, a 14 position sensor in the 16 poloh reservoirs

Kromě toho je ovládací zařízení vybaveno regulátory £ otáček elektromotorů pro pohon hydraulických agregátů 4, tlakových čerpadel 17 a pro pohon _5 šneku plastifikační jednotky.In addition, the control device is equipped with electric motor speed controllers 6 for driving the hydraulic units 4, the pressure pumps 17 and for driving the screw 5 of the plasticizing unit.

Vstřikovací stroj podle vynálezu je řízen multiprocesorovou řídicí jednotkou, jejíž základní složkou je centrální počítačová jednotka 20, ke které jsou připojeny vstupní periferie 18 a výstupní periferie 19. Vstupně-výstupní sběrnice 28 centrální počítačové jednotky 20 je upravena pro využívání subsystémů 21, 22 , 23 , 24, 25, 26, 27, z nichž každý řídí jeden uzel vstřikovacího stroje podle dat, zadaných centrální počítačovou jednotkou 2 0. Tyto autonomní subsystémy 21 až 27 jsou logickými jednotkami, složenými z mikropočítačů, v nichž je uložen režim regulace jednotlivých uzlů vstřikovacího stroje.The injection molding machine according to the invention is controlled by a multiprocessor control unit, the central component of which is the central computer unit 20, to which the input peripherals 18 and the output peripherals 19 are connected. The I / O bus 28 of the central computer unit 20 is adapted to use subsystems 21, 22, 23 , 24, 25, 26, 27, each controlling one injection molding machine node according to the data entered by the central computer unit 20. These autonomous subsystems 21 to 27 are logical units composed of microcomputers storing the control mode of the individual injection molding nodes. machinery.

Tyto subsystémy 21 až 27 mají vlastní logiku a regulační zásahy provádějí na základě zpětných vazeb, přijímaných z jednotlivých uzlů. Případně slouží k přímému přenosu informací z centrální počítačové jednotky 20 přímo k zařízení a naopak.These subsystems 21 to 27 have their own logic and perform control interventions based on the feedback received from each node. Alternatively, it serves to directly transmit information from the central computer unit 20 directly to the device and vice versa.

Spojení řídicích jednotek se silovými částmi vstřikovacího stroje je realizováno optovodivými vlákny 29, znázorněnými čárkovanými čarami, které přenášejí informace z vysílače, tvořeného svítivou diodou, na přijímač, kterým je fototranzistor. Tímto řešením je zamezeno vstupu indukovaných napětí do číslicové části řídicí jednotky, což bývá u dosud známých řídicích systémů častým zdrojem poruch.The connection of the control units to the power parts of the injection molding machine is effected by optical conductive fibers 29, shown in dashed lines, which transmit information from the emitting diode to the receiver, which is a phototransistor. This solution prevents the induced voltages from entering the digital part of the control unit, which is a common source of faults in known control systems.

Centrální počítačová jednotka 20 má v paměti uložen celý vstřikovací proces, přijímá jednotlivé zpětnovazební signály a provádí potřebné regulační zásahy. Tyto regulační zásahy předává ve formě změněných dat na vstupy autonomních subsystémů 21 až 27, přičemž vlastní regulační úkon provede příslušný subsystém 21 až 27. Tímto řešením získává centrální počítačová jednotka 50 dostatek času k vyhodnocení právě probíhajícího procesu i k provádění potřebných oprav v technologii.The central computer unit 20 stores the entire injection process, receives individual feedback signals and performs the necessary control interventions. These control interventions are transmitted in the form of changed data to the inputs of autonomous subsystems 21 to 27, while the actual control operation is performed by the respective subsystems 21 to 27. With this solution, the central computer unit 50 gives sufficient time to evaluate the ongoing process and to make necessary repairs in technology.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

An apparatus for controlling an injection molding machine for thermoplastic injection, comprising a plasticizing unit and a mold, in particular a floating and shell structure, provided with cavities for tempering liquid, the control apparatus comprising a multiprocessor control unit for controlling actuators and evaluating feedback information characterized in that it comprises a central computer unit (20) with memory for storing injection cycle control algorithms and real-time feedback evaluation algorithms provided with an I / O bus (28) coupled to autonomous subsystems (21, 22, 23). , 24, 25, 26, 27), wherein the autonomous subsystems (22) are connected to a speed control device (8) of the electric motors (8), the autonomous subsystems (23) are connected to a pressure control device (7, 9) in individual hydraulic branches 1, the autonomous subsystem (25) is connected to the temperature control device (10, 11) in the plasticizer unit (2), the autonomous subsystem (26) is connected to the wall position control device (12, 13) of the autonomous subsystem / 27) is connected to the temperature control device (14, 15) and the autonomous subsystem (24) is connected to the distributor (6).

Device according to claim 1, characterized in that the autonomous subsystems / 21, 22, 23,

24, 25, 26, 27) are connected to the power part of the device by optical conductive fibers (29).