注射模塑成形机的温度控制方法技术

为了根据注射模塑成型机（Ｍ）的工作状态实现自动的ＰＩＤ控制，以消除注射模塑成型机（Ｍ）的温度控制部分在温度控制期间发生的温度上冲现象（Ｐ－［０］）或下冲现象（Ｐｕ），将模糊控制理论应用于控制注射模塑成型机（Ｍ）。通过利用模糊控制系统，可以有效地消除上冲（Ｐ－［０］）和下冲（Ｐｕ）现象，把温度控制部分的温度控制到目标温度。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及注射模塑成形机的温度控制方法，更详细地说，即涉及根据注射模塑成形机的状态控制注射模塑缸体等温度控制部分的温度的注射模塑成形机的温度控制方法。先有的、构成注射模塑成形机的模塑缸体等温度控制部分使用的温度控制方法是PID控制。这种PID控制是把和温度控制部分的目标温度与现在温度的偏差成正比进行控制的比例控制(P)、根据温度控制部分的偏差的积分值进行控制的积分控制(I)以及根据温度控制部分对时间的偏差变化率的微分系数进行控制的微分控制(D)组合起来，以注射模塑缸体的温度为控制线进行控制的。这种PID控制，是根据下示数学式进行的。即Y＝Kp〔ε+Td (dε)/(dt) + 1/(Ti) ∫εdt〕其中，Y操作量t时间ε控制偏差Kp比例灵敏度Td微分时间Ti积分时间在这种PID控制中，通过改变上述数学式的系数Kp、Td和Ti，可以分别调整P控制、I控制和D控制的控制灵敏度，获得最佳状态。另外，若使系数Td为零，可以去掉D控制;若使系数Ti为无限大，可以去掉I控制，所以，根据需要，也可以去掉D控制和/或I控制而成为P控制、PI控制或PD控制。利用上述PID控制，注射模塑成形机在一定条件下的稳定状态下，可以把温度控制部分的温度控制为恒定值。但是，注射模塑成形机的运行包括停止、升温、成形和成形停止等各种状态，各状态下注射模塑缸体中的加热因素和冷却因素是不相同的。下面，对注射模塑成形机的温度控制部分之一即注射模塑缸体进行说明。对于注射模塑缸体，在升温过程中，加热器的电加热是主要的加热因素;自然散热是主要的冷却因素。另外，在成形过程中，电加热、树脂等的摩擦热和螺旋引起的剪切热等是加热因素;自然散热和原料树脂引起的冷却等是冷却因素。因此，即使注射模塑成形机的状态发生变化，按照先有的使P控制、I控制和D控制的控制保持一定的PID控制方法，如图5所示的注射模塑缸体的升温曲线P那样，将发生注射模塑缸体的温度高于目标温度的上冲现象P0或低于目标温度的下冲现象Pu。这种注射模塑缸体的上冲现象P0或下冲现象Pu对注射模塑缸体内的树脂的熔融粘度等影响很大，有时，是造成成形品质量不佳的原因。特别是，在劣化温度附近使用缺乏热稳定性的树脂时，注射模塑缸体内的树脂容易劣化，上冲现象P0常常会影响成形品的质量。因此，需要进行微妙的温度调整时，PID控制不能自动地控制，必须依靠熟练操作者的经验，利用手动进行注射模塑缸体的温度控制。另一方面，为了利用PID控制消除上述上冲现象和下冲现象，自动地控制注射模塑缸体等的温度，必须在注射模塑成形机的各个状态下经常使PID控制达到最佳控制状态。因此，本专利技术的目的在于提供一种注射模塑成形机的温度控制方法，这种方法能够自动地根据注射模塑成形机的各个状态下使PID控制达到最佳控制状态，尽可能地消除注射模塑缸体等的温度控制部分的温度上冲现象或下冲现象。为了达到上述目的，本专利技术者提出，在根据注射模塑成形机的状态改变用于调整PID控制的P控制、I控制和D控制的控制灵敏度的系数Kp、Ti和Td的同时，利用模糊理论是有效的，研究的结果，达到了本专利技术的要求。也就是说，注射模塑成形机的温度控制方法的特征是，当根据注射模塑成形机的停止、升温、成形和成形停止等状态将注射模塑成形机的温度控制部分的温度控制到目标温度时，将和温度控制部分的目标温度与现在温度的偏差成正比进行控制的比例控制(P控制)、根据温度控制部分的偏差的积分值进行控制的积分控制(I控制)。以及根据温度控制部分对时间的偏差变化率的微分系数进行控制的微分控制(D控制)组合后，利用对温度控制部分进行控制的PID控制，控制对该注射模塑成形机的温度控制部分进行加热和/或冷却的加热装置和/或冷却装置，这时，在检测出注射模塑成形机的状态和注射模塑成形机的温度控制部分的温度，以及计算出注射模塑成形机被检测的状态下的控制部分的目标温度与检测温度的温度偏差、以及本次检测的检测温度的本次偏差与前次检测的检测温度的前次偏差的偏差变化率之后，以注射模塑成形机的状态、温度偏差、偏差变化率以及确定控制加热装置和/或冷却装置的PID控制的P控制、I控制和D控制的控制灵敏度的系数为模糊变量，根据元函数(元函数确定上述各模糊变量的任意值属于预先任意划分的区域的程度)和规定该元函数划分的相互关系的规则，利用检测的注射模塑成形机的状态值，以及算出的温度偏差值和偏差变化率值，对确定上述PID控制的P控制、I控制和D控制的控制灵敏度的系数进行模糊推理。然后，根据上述模糊推理，计算确定PID控制的P控制、I控制和D控制的控制灵敏度的系数。按照本专利技术，在控制对注射模塑缸体的温度控制部分进行加热和/或冷却的加热装置和/或冷却装置的输出的PID控制中，根据注射模塑成形机的状态，确定用于调整P控制、I控制和D控制的控制灵敏度的系数，可以经常获得最佳的PID控制。而且，在决定上述系数时，由于使用了模糊理论，所以，可以自动地调整注射模塑缸体以及金属模上设置的加热装置和冷却装置的输出，达到和熟练操作者手动调节相同的程度。因此，可以根据注射模塑成形机的状态，实时地消除注射模塑缸体等的温度上冲现象或下冲现象，并且迅速地趋近目标温度。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施例的框图;图2是本专利技术采用的元函数的说明图;图3是模糊推理的说明图;图4是计算输出值的顺序的说明图;图5是注射模塑缸体的温度控制状态的说明图。下面，通过实施例，更详细地说明本专利技术。图1是表示本专利技术的一个实施例的框图。在图1中，在构成注射模塑成形机M的注射模塑缸体1上设置有检测注射模塑缸体的温度的温度检测传感器5和加热注射模塑缸体的200V电加热器(以下简称加热器)7。另外，注射模塑成形机M由程序控制器3控制，根据来自该程序控制器3的信息，可以得知注射模塑成形机M究竟处于停止、升温、成形和成形停止等状态中的哪一个状态。这种温度检测传感器5和加热器7可以使用先有的注射模塑成形机中广泛采用的温度检测传感器和加热器。另外，这里所说的注射模塑缸体，是指除了和金属模相接的喷嘴以外的部分。把设置在注射模塑成形机M上的程序控制器3的信号输给微处理器(MPU)9，可以判断注射模塑成形机M现在处于升温过程(计量工序)、成形过程和成形停止过程中的哪一个状态。根据存储器13的(1)读出的目标温度，可以确定这样判断出的注射模塑成形机现状态(A)下的注射模塑缸体的目标温度。另外，注射模塑缸体1的温度检测传感器5的信号也输给MPU9，写入存储器13的(2)，同时，由运算逻辑电路(ALU)11计算根据程序控制器3的信号判断的目标温度和检测温度的温度偏差(B)，然后写入存储器13的(3)。进而，由ALU11计算本次计算的本次温度偏差与前次计算的读入存储器13的(3)的前次温度偏差的偏差变化率(C)。这样检测或计算的注射模塑缸体1的状态(A)、温度偏差(B)以及偏差变化率(C)，如后面所述的那样，在把存储器13的(4)和(5)中写入的元函数和规则读入MPU9进行模糊推理时，作为输入值。然后，根据上述模糊推理，在ALU 11中计算主要和P控制的控制灵敏度有关的系数Kp、和I控制的控制灵敏度有关的系数Ti以及和D控制的控制灵敏度有关的系数Td，并把计算结果输入控制加热器7的P本文档来自技高网...

【技术保护点】
注射模塑成形机的温度控制方法，其特征在于：当根据注射模塑成形机的停止、升温、成形和成形停止等状态将注射模塑成形机的温度控制部分的温度控制到目标温度时，将和温度控制部分的目标温度与现在温度的偏差成正比进行控制的比例控制（Ｐ控制）、根据温度控制部分的偏差的积分值进行控制的积分控制（Ｉ控制）以及根据温度控制部分对时间的偏差变化率的微分系数进行控制的微分控制（Ｄ控制）组合后，利用对温度控制部分进行的ＰＩＤ控制，控制对该注射模塑成形机的温度控制部分进行加热和／或冷却的加热装置和／或冷却装置，这时，在检测出注射模塑成形机的状态和注射模塑成形机的温度控制部分的温度，以及计算出注射模型成形机被检测状态下的控制部分的目标温度与检测温度的温度偏差、以及本次检测的检测温度的本次偏差与前次检测的检测温度的前次偏差的偏差变化率之后，以注射模塑成形机的状态、温度偏差、偏差变化率以及确定控制加热装置和／或冷却装置的ＰＩＤ控制的Ｐ控制、Ｉ控制和Ｄ控制的控制灵敏度的系数为模糊变量，根据元函数（元函数确定上述各模糊变量的任意值属于预先任意划分的区域的程度）和规定该元函数划分的相关系的规划，利用检测的注射模塑成形机的状态值、以及算出的温度偏差值和偏差变化率值，对确定上述ＰＩＤ控制的Ｐ控制、Ｉ控制和Ｄ控制的控制灵敏度的系数进行模糊推理，然后，根据上述模糊推理，计算确定ＰＩＤ控制的Ｐ控制、Ｉ控制和Ｄ控制的控制灵敏度的系数。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村伸之，菅沼雅资，
申请(专利权)人：日精树脂工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]