專利名稱：能減小模制產品重量差異的塑料注射成形機的控制方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制塑料注射成形機的方法和裝置。具體地說，本發明涉及的是一種用來控制模內壓力以便減小模制產品重量差異的方法和裝置。
參考
圖1，所描述的是一種電機驅動的塑料注射成形機，描述著重是在注射單元。該電機驅動的塑料注射成形機具有一注射單元，該注射單元是由伺服電機驅動的。在這種注射單元中，該伺服電機通過一球形螺桿和一螺母將一螺拴向前和向后移動的方法把轉動轉變成線性運動。
在圖1中，注射伺服電機11的轉動被傳遞給一球形螺桿12。螺母13被固定在一壓板14上，而且由于該球形螺桿12的轉動而使螺母向前和向后移動。該壓板14可沿著四根固定在底座(未畫出)上的導桿15和16移動。該壓板的向前和向后的移動又通過軸承17，測壓元件18，注射軸桿19傳遞給螺桿20。該螺桿20可轉動和可沿軸向移動地被配置在一加熱筒21中。該加熱筒21包括一漏斗22，用來將樹脂饋送到與該螺桿20的后部相應的位置。伺服電機24的轉動通過連接件23被傳遞給注射軸桿19，這連接件可以是一傳動帶，幾個滑輪等等。換句話說，該伺服電機24轉動該注射軸桿19，而注射軸桿又轉動該螺桿20。
在一塑化/測量過程中，該螺桿20在加熱筒21中轉動和向后移動，以便熔融的樹脂儲存在該螺桿20的前面，也就是，在噴嘴21-1那邊的加熱筒21內。該螺桿20的向后移動是由于在該螺桿前面儲存的熔融樹脂量逐漸增加而產生的壓力引起的。
在充填和注射過程中，該螺桿20在加熱筒21中的向前移動是由注射伺服電機11的驅動力引起的，因而儲存在該螺桿20前的熔融樹脂被強行壓入金屬模具中。在這種情形下，用來對該熔融樹脂加壓的力就被當做注射壓力由測壓元件18測定。該測得的注射壓力又被測壓元件放大器25放大并饋送給控制器26。該壓板14具有一位置檢測器27，用來測量該螺桿20的移動量。從該位置檢測器27輸出的測量信號被一位置檢測器的放大器28放大并饋送給控制器26。
通過人-機控制器34，該控制器26就按照相應過程并根據由顯示/設定單元33預設的一些值來輸出當前的(轉矩)指令值。該當前指令值被饋送到驅動器29和驅動器30。該驅動器29控制驅動伺服電機11的電流，以便控制伺服電機11的輸出轉矩。該驅動器30控制驅動伺服電機24的電流，以便控制伺服電機24的轉數。該伺服電機11和伺服電機24分別包括一編碼器31和32，用來測量該轉數。由編碼器31和32檢測的轉數被饋送到控制器26。具體地說，由編碼器32檢測的轉數被用來確定該螺桿20的轉數。
如果一塑料注射成形機是一液壓塑料注射成形機，則可用一液壓注入筒來替代那個用來將轉動轉變成線性移動的轉換系統，該系統的轉換是借助于包含在該注射裝置中的球形螺桿和螺母來實現的。在這種情形，可測量注射筒中的油壓。由于這種液壓塑料注射成形機在業界已是眾所周知的，因此在本說明中將不再對它進行圖示和描述。
但是，與上述塑料注射成形機相關的一個課題就是如何能在一較短的周期和以較小的生產成本制造出大量的質量均一的模制產品。這里，影響模制產品質量的一個因素就是它們的重量。
為了制造出均一重量的模制產品已經提出了一種模內壓力反饋控制系統。在這種模內壓力反饋控制系統中，在金屬模內設置有一模內壓力傳感器，用來測量在該金屬模內樹脂的壓力。這樣，該注射伺服電機或液壓注射筒內的油壓都可根據模內壓力傳感器檢測到的模內壓力和作為目標值給出的模內壓力預設值之間的差值來控制，這控制本身可通過將該差值減小到0來實現。
圖2是一表示上述模內壓力反饋控制系統的框圖。
但是，人們發現圖2所示的模內壓力反饋控制系統存在有下述問題。也就是，只通過測量金屬模內壓力變化的方法難于實現該金屬模中的壓力的穩定，這是因為對該整個控制系統的響應時間存在著某些限制的緣故。由于難于穩定模內壓力，因而，制造重量均一的模制產品就很難實現。
另一方面，如上所述，該模內壓力對于模制產品的質量，特別是對其重量具有顯著影響。因此，已有人提出了一些其它的控制方法來穩定模內的壓力，這些方法與圖2所示的方法是不同的。例如，已提出的一種方法要求該模內壓力控制系統與注射壓力控制系統級聯，該模內壓力的預設值與該模內壓力的測量值彼此是差不多的。因而，可以改變注射壓力的預設值來調節該注射壓力。
在使用上述方法的過程中，必須在設定操作條件時，就同時將該注射壓力和該模內壓力設定好。但是，由于在該注射壓力反饋系統中，對于模內壓力的響應有一極長時間的滯后，因而就不易于調節這注射壓力，也不易于設定該模內壓力，由此使得設定操作條件難以實現。
事實上，該模內壓力常常按圖3所示的方式變化。為了獲得良好質量的模制產品，必須設定模內壓力，使得它能按照圖3所示的曲線變化。但是這使得操作條件的設定更為困難。
因此，本發明的目的在于提供一種用來控制塑料注射成形機的控制方法，它能有效地用來生產重量均一的模制產品。
此外，本發明的另一目的在于提供一種用來控制塑料注射成形機的控制裝置，通過簡易的操作它就能穩定模內壓力。
本發明的控制方法適合用在包含模內壓力傳感器的塑料注射成形機中，該壓力傳感器是用來測量模內樹脂的壓力，并把所測得的該樹脂壓力當做測得的模內壓力值。這測得的模內壓力值被饋送到噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統。在該噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統中的噴嘴內壓力預設值是按照該測得的模內壓力值與模內壓力預設值之間的差值進行變化的。
本發明的控制裝置適合用在包含一模內壓力傳感器、一檢測注射和暫停壓力的壓力傳感器、一注射和暫停壓力的設定部分、以及一模內壓力設定部分的塑料注射成形機中，該模內壓力傳感器用來測量金屬模腔中或伸到該腔內的樹脂流通道內的樹脂的壓力。該模內壓力設定部分含有一存儲器。相對于從該注射和暫停壓力設定部分饋送的注射和暫停壓力預設值來說，由該壓力傳感器檢測到的值就被反饋回來設定操作條件。由模內壓力傳感器檢測的，在生產良好質量的模制產品時獲得的樣本就被當做模內壓力預設值存儲在該存儲器中。在實際的模制過程中，由壓力傳感器得到的檢測值被反饋回來，存儲在該存儲器中的模內壓力預設值與由壓力傳感器得到的檢測值之間的差值也被反饋回來，以此調節由該注射和暫停壓力設定部分饋送的注射和暫停壓力預設值。這樣，一注射和暫停壓力反饋回路就被用作一局部回路來完成模內壓力反饋，以此調節注射和暫停的指令值。
圖1是一表示電機驅動的塑料注射成形機的說明性框圖，該機是塑料注射成形機的一個例子；圖2是一表示模內壓力反饋控制系統的框圖；圖3是一表示塑料注射成形過程的一次注射中模內壓力變化的曲線；圖4是一表示本發明第一實施例的控制裝置的框圖；圖5是一表示本發明第二實施例的控制裝置結構的框圖。
將借助圖4來描述用于控制本發明的第一實施例的塑料注射成形機的一種控制方法。圖4是一表示用來實現本發明的控制系統的框圖。在圖4中，該控制系統包括一用來測量金屬模內注射的樹脂壓力的模內壓力傳感器41。由該模內壓力傳感器41測量的模內壓力值被饋送到噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統40。在該控制系統內，測得的模內壓力值(由該模內壓力傳感器41測量的)和模內壓力目標值之間的差由一減法器42計算。為了按照這計算得的差值來改變在噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統40中的噴嘴內壓力預設值，設置有一主控系統。
該噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統40包括一噴嘴內壓力傳感器43和減法器44，該噴嘴內壓力傳感器用來測量噴嘴內樹脂壓力和輸出測得的噴嘴內壓力值，而該減法器是用來計算由上述主控系統改變的噴嘴內壓力預設值和所測量的噴嘴內壓力值之間的差值。這樣，該注射壓力就可根據由該減法器44計算出的該差值來控制。
按照本實施例的該控制系統并不是一用來直接反饋測得的模內壓力值的系統。而是一根據測得的模內壓力值來改變噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統40中的預設值的系統。也就是，按照本實施例的這個控制系統可以被叫做級聯控制系統。當然，該控制系統的基本部分就是慣常的噴嘴內樹脂壓力反饋控制。但是，通過按照測得的模內壓力值來改變該噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統40的預設值，就增大了整個控制系統的的增益，因而也就改善了它的響應特性。換句話說，由于噴嘴內壓力傳感器43安置的位置比模內壓力傳感器41到注射器件的距離更近，而且又采用由該噴嘴內壓力傳感器43測量的噴嘴內壓力值，因而所測量的噴嘴內壓力值就能更快地響應該注射器件的運作。
因而，如果使用本實施例的控制系統，則由于它能使模內壓力維持恒定，因而就能制造出具有均一重量的模制產品。
如果塑料注射成形機是一個如圖1所示的電機驅動的塑料注射成形機，則控制過程就可按下述方式完成。也就是，用該噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統40來進行控制，以便使該噴嘴內壓力預設值(可根據由減法器42計算出的差值改變的)和測得的噴嘴內壓力值之間的差值(由該噴嘴內壓力傳感器43檢測的)為0。具體地說，由注射伺服電機11驅動的螺桿20的位置，也就是注射壓力將按照上述差值進行控制。
另一方面，當塑料注射成形機是一液壓塑料注射成形機時，該控制過程可以下述方式進行。也就是，使用該噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統40來進行控制，以便使該噴嘴內壓力預設值(可根據由減法器42計算出的差值改變的)和測得的噴嘴內壓力值之間的差值(由該噴嘴內壓力傳感器43檢測的)為0。具體地說，該液壓注射筒的油壓將按照上述差值進行控制。
這樣，如果利用本發明的第一實施例，則該模內壓力就可保持恒定，因而可使得模制產品的重量保持均一，以此確保模制產品質量的改善。
參考圖5，將對按照本發明的第二實施例做成的控制裝置加以描述。該控制裝置適合用在注射和暫停過程中，該過程是塑料注射成形的幾個過程之一。實際上，如果該塑料注射成形機是一電機驅動塑料注射成形機，則由本實施例的控制裝置控制的對象就是注射伺服電機(在圖1中用標號11表示)。
在圖5中，按照本實施例的該控制裝置包括一模內壓力傳感器51，用來測量在金屬模腔中的樹脂壓力或伸到該模腔的樹脂流通道內的樹脂壓力；一用來測量注射和暫停壓力的壓力傳感器52；一注射和暫停壓力設定部分53；以及一模內壓力設定部分54。
從注射和暫停壓力設定部分53饋送的注射和暫停壓力通過一實現初步延遲的計算器55、一加法器56、一減法器57以及一用作限制器的計算器58，作為速度指令值傳遞給注射伺服電機。
插入一開關SW1并將它連接于模內壓力傳感器51和模內壓力設定部分54之間。該模內壓力設定部分54具有計算功能，這將在后面描述，而且它還具有一用來存儲模內壓力預設值的存儲器54-1。由該存儲器54-1送出的模內壓力預設值可通過一減法器59、一提供增益的計算器60、以及一開關SW2供應給加法器56。從模內壓力傳感器51送出的檢測值被送到減法器59。如后所述在設定操作條件時，要將該開關SW1設置于ON上，而在實際注射過程中，則將開關SW2也設置在ON上。
這樣，在將壓力傳感器52測得的值送給減法器57時，于是，就形成了注射和暫停壓力反饋控制回路。
按照本實施例的該控制裝置的操作將描述如下。首先，在開關SW1和開關SW2都轉到OFF的條件下進行操作條件的設定。也就是，相對于從注射和暫停壓力設定部分53送出的注射和暫停壓力預設值來說，壓力傳感器52的測量值被反饋回來，由此設定操作條件。然后，在已可能獲得良好質量的模制產品時，就將該開關SW1轉到ON，將與一次模制過程相應的模內壓力傳感器51的檢測樣本當做模內壓力預設值存儲在存儲器54-1中。
在實際的模制過程中，開關SW1被轉到OFF，而開關SW2則被轉到ON上。在這時，壓力傳感器52的檢測值被反饋回減法器57，而減法器59被用來計算存儲在存儲器54-1中的模內壓力預設值和模內壓力傳感器51的檢測值之間的差值。這樣計算出的差值通過計算器60和開關SW2被送到加法器56。因而，由注射和暫停壓力設定部分53送出的注射和暫停壓力預設值可按照上述差值進行調節。這意味著該注射和暫停壓力反饋回路是被用作局部回路來實現模內壓力反饋的，由此調節要送給該注射伺服電機的指令值。
這樣，在實際模制過程中，當開關SW1被置于OFF和開關SW2被置于ON時，則可計算出存儲在存儲器54-1中的模內壓力預設值和模內壓力傳感器51的檢測值之間的差值，而注射和暫停壓力反饋回路可被用作局部回路來實現模內壓力反饋，因此使得有可能獲得一個能生產良好質量模制產品的很精確和十分穩定的模內壓力。因而，有可能實現模內壓力的簡易設定，否則這將是難于處理的，從而，確保了穩定的塑料注射成形壓力。
此外，還可期望本實施例的該控制裝置按所述的同樣方式運行于下述例子中。作為第一個例子，各種測得的與不同類型的模制產品相應的樣本，也就是與不同類型模制產品相應的各種模內壓力預設值都被預先存儲在該模內壓力設定部分54的存儲器54-1中。這是因為塑料注射成形機需要經常根據生產不同類型的模制產品的不同要求來改變它的模制條件。因此，對于每種模制產品都要預先設定運行條件。在這時，由該模內壓力傳感器51送出的每個測得的樣本(在每種模制產品都具有良好質量時獲得的)都被存儲在該存儲器54-1中。然后在制造的模制產品必須從一種類型改變到另一類型時，就選擇與新類型的模制產品相應的模內壓力預設值并從該存儲器54-1中讀出，以便用作完成實際過程的模內壓力預設值。
作為第二個例子是，有多個測量的樣本被獲得(在每種模制產品都具有良好質量時獲得的)并將它們的平均值作為模內壓力預設值儲存在該存儲器54-1中。為此，該模內壓力設定部分54具有計算功能。也就是說，該模內壓力設定部分54可以用來對一測量的樣本取樣和儲存一取樣值。隨后，進行從對于多個檢測樣本在同一取樣時間獲得的多個取樣值求平均的計算，由此從多個測得的樣本算出并因而獲得一平均值。
作為第三個例子，獲得一檢測樣本的取樣過程并非在一次模制過程的整個時段中進行的，而僅僅是在該時段的一部分內進行的。例如，在這時段模內壓力將按照圖3所示的曲線變化。但是，液體樹脂可保持可流動性的時段并不是被圖3所示的整個時段所覆蓋，而僅僅是被該時段的第一部分T所覆蓋。換句話說，按照本發明的上述控制意味著圖3所示的時段T將起實際作用。考慮到以上所述，上述的取樣過程僅僅是在圖3所示的T時段中進行的，而在時段T所獲得的測量樣本被當做模內壓力預設值儲存于存儲器54-1中。在這時，為獲得儲存在存儲器54-1中的測量樣本與模內壓力傳感器51送出的測量值之間的差值所進行的計算要求僅僅在上述的一次模制過程的時段T內完成。
在本發明的第二實施例中，該注射和暫停壓力反饋回路被用作一局部回路來實現模內壓力反饋，因而使得有可能獲得一個能生產良好質量模制產品的很精確和十分穩定的模內壓力。因而，有可能實現模內壓力的簡易設定，否則這將是難于控制的。從而，確保了能生產出具有很小重量差異的模制產品的穩定的塑料注射成形過程。
權利要求
1．一種用來控制包含有一噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統的塑料注射成形機的方法，該壓力反饋控制系統又包含有一模內壓力傳感器，用來檢測當做模內壓力檢測值的模內樹脂壓力，該方法包括測量模內樹脂壓力，并將這模內樹脂壓力饋送給上述噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統；在該噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統中提供一噴嘴內壓力預設值；以及根據該測量的模內壓力值和該模內壓力預設值之間的差值改變噴嘴內樹脂壓力。
2．按照權利要求1所述的塑料注射成形機的控制方法，其特征在于該噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統包括一噴嘴內壓力傳感器，用來測量當做測量的噴嘴內壓力值的噴嘴內樹脂壓力，以便根據噴嘴內壓力預設值和測量的噴嘴內壓力值之差來控制注射壓力。
3．按照權利要求2所述的塑料注射成形機的控制方法，其特征在于該塑料注射成形機是一液壓塑料注射成形機，而且該噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統根據噴嘴內壓力預設值和測量的噴嘴內壓力值之差來運作，以控制液壓筒內的油壓。
4．按照權利要求2所述的塑料注射成形機的控制方法，其特征在于該塑料注射成形機是一電機驅動的塑料注射成形機，該噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統是根據噴嘴內壓力預設值和測量的噴嘴內壓力值之差來運作，以控制由注射伺服電機驅動的螺桿的位置。
5．一種用來控制塑料注射成形機的裝置，它包含一模內壓力傳感器，用來測量金屬模腔中或伸到該腔內的樹脂流通道內的樹脂的壓力、一檢測注射和暫停壓力的壓力傳感器、一注射和暫停壓力的設定部分、以及一模內壓力設定部分，其中該模內壓力設定部分含有一存儲器；相對于從該注射和暫停壓力設定部分饋送的注射和暫停壓力預設值來說，該壓力傳感器的測量值就被反饋回來以便設定操作條件，在生產良好質量的模制產品時獲得的模內壓力傳感器的測量樣本被當做模內壓力預設值存儲在該存儲器中。在實際的模制過程中，由壓力傳感器饋送出的測量值被反饋回來，存儲在該存儲器中的模內壓力預設值與由壓力傳感器送出的測量值之間的差值也被反饋回來，以此調節由該注射和暫停壓力設定部分饋送的注射和暫停壓力預設值，這樣，注射和暫停壓力反饋回路就被用作一局部回路來完成模內壓力反饋，由此調節注射和暫停的指令值。
6．按照權利要求5所述的塑料注射成形機的控制裝置，其特征在于有多個與不同類型的模制產品相應的測量樣本被預先儲存在該存儲器中，而且是可任選的。
7．按照權利要求5所述的塑料注射成形機的控制裝置，其特征在于對于一種類型的模制產品可獲得多個測量樣本，從這些測量樣本得到的平均值就被當做模內壓力預設值儲存在該存儲器中。
8．按照權利要求5所述的塑料注射成形機的控制裝置，其特征在于獲得測量樣本的取樣過程可在一次注射過程中的一預定時間段內進行。
9．按照權利要求8所述的塑料注射成形機的控制裝置，其特征在于相對于從該注射和暫停壓力設定部分饋送的注射和暫停壓力預設值來說，儲存在該存儲器中的測量樣本和從模內壓力傳感器饋送的測量值之差被反饋回來，所說的反饋是僅僅在一次注射過程中的一預定時間段內進行的。
全文摘要
一噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統,具有一模內壓力傳感器用來測量當做測量的模內壓力值的模內樹脂壓力,將該測量的模內壓力值饋送到該噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統,而且在噴嘴內樹脂壓力反饋控制系統內的噴嘴內壓力預設值就是按照該測量的模內壓力值和該模內壓力預設值之差而變化的。
文檔編號B29C45/77GK1313184SQ01109250
公開日2001年9月19日 申請日期2001年3月1日 優先權日2000年3月13日
發明者佐藤洋, 數面博義 申請人:住友重機械工業株式會社