專利名稱：用于塑料注塑模制設(shè)備的功率控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及用于塑料的注塑模制設(shè)備，這類設(shè)備包括至少一個用于使流態(tài)的塑料流動、并帶有至少一個加熱裝置的流動單元(flow unit)，該加熱裝置包括至少一個由功率單元供電、并帶有相關(guān)控溫?zé)犭娕嫉碾娮?，以及用于與熱電偶所檢測到的溫度相關(guān)地來調(diào)節(jié)功率單元對所述電阻供電的調(diào)溫單元。
背景技術(shù)：
術(shù)語“流動單元”在本說明書和所附權(quán)利要求中是用來特別地但并非排它地指由管狀臂及相關(guān)注射器形成的熱流道系統(tǒng)，其用于將塑料物質(zhì)輸送到在模具中所限定的注入點(diǎn)。這種流動單元必須將流態(tài)的塑料保持在正確的加熱溫度下，因此，熱流道的臂和相應(yīng)的注射器都裝備了一個或多個加熱電阻，其由一個或多個與調(diào)溫單元操作式地相連的熱電偶來控制。所述調(diào)溫單元檢測熱電偶所測的溫度，并調(diào)節(jié)施加在電阻上的電功率，并根據(jù)所測的溫度是低于還是高于預(yù)設(shè)的閥值，來提高或降低電功率。
在此處所討論的流動單元中，在操作過程中可能會產(chǎn)生各種缺陷，這可能改變模制系統(tǒng)的正確功能性，從而危及模制品的質(zhì)量。這些缺陷可能來源于，例如熱流道和相應(yīng)部件的裝配錯誤或不精確，并可能在于注射器和模具之間的錯誤接觸，或者塑料的泄漏，或者是由于與流動單元相關(guān)聯(lián)的模具的冷卻用水的泄漏，或者由于電阻本身的失效，或者其它形式的故障。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要提供一種有效的控制系統(tǒng)，其用于檢測可能故障的開始，并且如有可能的話用于找出可能故障的來源，無論是在流動單元的檢測起始步驟中還是在其正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，以便提供相應(yīng)的補(bǔ)救措施。
本發(fā)明的目的正是為了提供一種用于檢測和警告上述類型的塑料注塑模制設(shè)備的流動單元可能發(fā)生操作故障的識別方法和系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，通過將所述調(diào)溫單元設(shè)置成可檢查所述至少一個電阻所吸收的功率，并且通過所檢查的所吸收功率來檢測對應(yīng)于所述流動單元操作和/或安裝的任何故障的指示，從而實現(xiàn)這個目的。
本發(fā)明是基于這樣的實現(xiàn)，即流動單元的各個單獨(dú)加熱區(qū)域的特征在于其精確的功率吸收。通過合適的測量儀器，可將所述功率吸收歸納為笛卡兒坐標(biāo)圖上的曲線，其中所測得的功率顯示在縱坐標(biāo)上，而時間顯示在橫坐標(biāo)上。在各個單獨(dú)的加熱區(qū)域中，利用合適的過程控制軟件，可獲得相應(yīng)的功率曲線圖并對之進(jìn)行分析，如下文中所見，這種分析是基于控制圖表的基礎(chǔ)上，假定所述技術(shù)可實現(xiàn)對過程偏差的識別的話。
統(tǒng)計過程控制使得可判定某過程隨著時間是否保持穩(wěn)定，或者確定該過程是否受到干擾該過程的系統(tǒng)誤差的影響。
現(xiàn)在純粹作為示例而提供了某些關(guān)于控制圖表的典型試驗，從中可推斷出，即使所有檢測點(diǎn)都落在控制界限范圍內(nèi)，但如果所述檢測點(diǎn)以系統(tǒng)的或非隨機(jī)的方式排列，那么就可以確定該過程處于趨于發(fā)生故障的狀態(tài)。在下文和圖4中顯示了檢查試驗的一些示例。
試驗1檢測點(diǎn)位于界限之外。
這表示該過程的平均值已經(jīng)發(fā)生了偏差。
試驗2九個連續(xù)的檢測點(diǎn)位于圖表平均值的同一側(cè)。
這表示該過程的平均值已經(jīng)發(fā)生了偏差。
試驗3可以注意到一串六個連續(xù)的檢測點(diǎn)增大或減小。
這表示該過程的平均值將發(fā)生漂移。
試驗4十四個連續(xù)的檢測點(diǎn)上下交變。
這表示該過程涉及大量的電流，并且樣本在兩種或多種過程水平之間交變。
試驗5三個連續(xù)的檢測點(diǎn)中有兩個位于閥值之外。
這表示該過程的平均值已經(jīng)發(fā)生了偏差。
試驗6五個連續(xù)的檢測點(diǎn)中有四個位于上限閥值和下限閥值之外。
這表示該過程的平均值已經(jīng)發(fā)生了偏差。
所述控制圖表、相應(yīng)界限以及待執(zhí)行試驗的擬定都是在已經(jīng)輸入到分析和診斷單元的軟件中的突出顯示的故障基礎(chǔ)上進(jìn)行定義的，從而用于控制該過程。
作為示例，圖5表示功率瞬時吸收和可能試驗。
序列1＝所測量的數(shù)據(jù)值序列2和序列3＝控制上限和控制下限序列4＝過程的平均值以下條件被視為過程的故障a)所有檢測點(diǎn)都位于控制界限之外；b)九個連續(xù)的檢測點(diǎn)都位于過程的平均值之上；c)九個連續(xù)的檢測點(diǎn)都位于過程的平均值以下；d)六個連續(xù)的檢測點(diǎn)數(shù)值增大；e)六個連續(xù)的檢測點(diǎn)數(shù)值減小。
所述可能的反常檢測點(diǎn)的數(shù)量和位置使得不僅可檢測和定位某些缺陷的存在，而且可識別其類型和嚴(yán)重性，從而使得可進(jìn)行及時的和針對性的補(bǔ)救干預(yù)。
因此在實踐中，通過對流動單元各電阻所吸收的功率進(jìn)行定性和定量的監(jiān)測，本發(fā)明就可實現(xiàn)實時地且甚至遠(yuǎn)程地獲得對模制設(shè)備是否正確操作的基本指示。


現(xiàn)在將參照僅作為非限制性示例提供的附圖來詳細(xì)地介紹本發(fā)明，在這些附圖中圖1是顯示了可應(yīng)用本發(fā)明的塑料注塑模制設(shè)備的流動單元(熱室)的一個示例的示意性透視圖；圖2是圖1所示流動單元的加熱部件的供電和控制系統(tǒng)的邏輯框圖；圖3顯示了與相同曲線進(jìn)行對比的、圖2中所示部件所吸收的功率隨時間的測得曲線的圖；圖4表示檢查試驗的例子；圖5表示功率瞬時吸收和可能試驗；圖6A和圖6B分別表示，與裝配在模具上的注射器相關(guān)聯(lián)的電阻的瞬時吸收功率(以瓦特為單位)隨時間(以秒為單位)的曲線，以及與熱室的臂相關(guān)聯(lián)的電阻的瞬時吸收功率(以瓦特為單位)隨時間(以秒為單位)的曲線；圖7A和圖7B分別表示圖6A和圖6B的在吸收功率在一分鐘內(nèi)取平均值時的情況。
具體實施例方式
在圖1中，標(biāo)號1大體上表示用于塑料注塑模制設(shè)備的流動單元，其包括由熱流道管狀臂2形成的熱流道，保持在高溫狀態(tài)下的將被導(dǎo)入的流體塑料可沿著該熱流道管狀臂2通過相應(yīng)的注射器3而流入模具中。每個管狀臂2和每個注射器3都裝備了一個或多個加熱電阻4，它們通過調(diào)溫單元而由一個或多個熱電偶進(jìn)行控制。
圖2簡單地顯示了加熱電阻的供電和控制系統(tǒng)的邏輯框圖功率單元5通過由相應(yīng)熱電偶6發(fā)送給調(diào)溫單元7的信號而為每個電阻4供電。調(diào)溫單元7根據(jù)熱電偶6所檢測到的電阻4本身的溫度來調(diào)節(jié)功率單元5對電阻4的供電，從而提高或減少該供電功率。
根據(jù)本發(fā)明，控制單元7裝備了一個或多個分析和診斷模塊8，通過該模塊并利用適當(dāng)?shù)牟杉浖涂梢远ㄐ郧叶康乇O(jiān)測和分析各電阻4的功率吸收，以便通過所檢測的功率吸收來獲得與熱室1或其部件的操作和/或安裝的可能故障相對應(yīng)的指示。
如之前已經(jīng)解釋過的那樣，本發(fā)明是基于這樣的實現(xiàn)，即熱室各個單獨(dú)的加熱區(qū)域的特征在于其本身的功率吸收，這種功率吸收反映了相應(yīng)電阻的功率吸收。所述功率性能可歸納為笛卡兒坐標(biāo)上的曲線圖，該曲線反映了所吸收的功率作為時間之函數(shù)的曲線。
例如，以下所顯示的圖6A和圖6B分別代表了，與裝配在模具上的注射器3相關(guān)聯(lián)的電阻4的瞬時吸收功率(以瓦特為單位)隨時間(以秒為單位)的曲線，以及與熱室1的臂2相關(guān)聯(lián)的電阻4的瞬時吸收功率(以瓦特為單位)隨時間(以秒為單位)的曲線。
上面的圖6A和圖6B隨著模制過程和溫度的動態(tài)條件的變化而變化。如果將吸收功率在一分鐘內(nèi)取平均值，那么圖6A和圖6B將呈現(xiàn)為圖7A和圖7B所示形態(tài)。
在待注入的塑性聚合物的轉(zhuǎn)換循環(huán)期間，熱室中各個單獨(dú)區(qū)域的功率曲線可進(jìn)行同步的隨時間的記錄，這可實現(xiàn)笛卡兒坐標(biāo)的原點(diǎn)定位。例如，利用隨著注射起動而壓下模制設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)字信號，就可實現(xiàn)這種同步。對熱室溫度控制的各個單獨(dú)區(qū)域的功率曲線的獲取通過數(shù)字信號來啟動，并在下一用于注射開始的信號下停止。這樣，在獲得新的功率曲線圖的同時，將之前的功率曲線圖與最初存儲的用于控制各區(qū)域的樣本曲線圖進(jìn)行比較。在各個單獨(dú)的加熱區(qū)域中，利用適當(dāng)?shù)倪^程控制軟件，例如通過在之前所提到的控制圖表，就可獲得相應(yīng)的功率曲線圖并對其進(jìn)行分析。所述技術(shù)可實現(xiàn)對過程偏差的識別。例如，兩個曲線圖之間的這種比較、即所記錄的最后曲線圖和樣本曲線圖之間的比較使得可驗證沿著樣本曲線圖的整個路徑所限定的公差帶之外的檢測點(diǎn)是否存在。
在沒有故障的條件下，所記錄的最后曲線圖上的所有檢測點(diǎn)都必然落在樣本曲線的公差帶內(nèi)。相反，在存在故障時，所記錄曲線的某些檢測點(diǎn)將落在預(yù)設(shè)的公差帶之外多少檢測點(diǎn)(定量控制)以及這些檢測點(diǎn)何時何地落在預(yù)設(shè)的公差帶之外(定性控制)就構(gòu)成了不僅可識別故障位置和嚴(yán)重性、并且可判別故障類型的指示。
圖3的曲線圖中顯示了例如對與其中一個注射器3操作式地相關(guān)聯(lián)的電阻4進(jìn)行測量所得的所吸收功率(以瓦特為單位)相對于采樣時間(以分鐘為單位)的笛卡兒曲線圖，與在模制循環(huán)過程中的曲線圖之間的對比的一個示例。在所述曲線圖中，較淡的曲線表示對應(yīng)于注射器3相對于模具正確裝配的情況下的功率吸收，而較黑的曲線表示在同一注射器以錯誤的方式安裝在相應(yīng)模具座上、尤其在過分接觸而導(dǎo)致更大功率吸收的情況下注射器所吸收的功率。同一方式下的瞬時吸收功率/時間(秒)的曲線圖可在動態(tài)的模制過程中提供明顯的指示，指示變量在何處呈現(xiàn)為突變的曲線。對所述瞬時曲線圖的分析使得可驗證該過程的穩(wěn)定性，以及解譯可能的反常情況。即使一分鐘內(nèi)的平均值保持不變，但所述曲線圖仍能識別瞬時數(shù)據(jù)，并因此識別系統(tǒng)的實時運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。通過這種方式，通過借助于軟件來進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂瓶ǚ治觯瑢嶋H上可以非?？焖俚刈R別和評估所有的過程偏差。利用以上所述的方法，分析和診斷單元8就因此而能夠?qū)崟r地確定、定位并分辨故障，從而產(chǎn)生諸如遠(yuǎn)程告警信號9，使得可通過這種方式來進(jìn)行及時的補(bǔ)救干預(yù)。
同樣地，甚至可檢測到注射器和模具之間極其微小的接觸，或者注射器和模具之間的塑料泄漏，或者模具冷卻水的泄漏或即將發(fā)生的電阻失效(燒壞)，或者該過程穩(wěn)定性的動態(tài)偏差。每個改變正確操作條件的內(nèi)部或外部因素都會使緊鄰于這種干擾的區(qū)域的功率吸收發(fā)生定性和定量的偏差。
分析和診斷單元8將基于一系列基準(zhǔn)參數(shù)和曲線來進(jìn)行編程，以便連續(xù)地執(zhí)行過程控制，從而識別各種偏差情況和相應(yīng)的原因，并由此而提供相應(yīng)的信息或告警信號。分析和診斷單元8還可進(jìn)行預(yù)設(shè)，以便通過作用于功率單元5的控制單元7上來試圖修正任何可能發(fā)生的普通故障。
分析和診斷單元8可裝備有合適的模塊，其用于獲得與熱室中或模具結(jié)構(gòu)上熔融聚合物的壓力和溫度相關(guān)的信號，以及模壓機(jī)塑化筒的位置的信號。通過這些可選的參數(shù)，該單元就可分析該過程，檢驗其穩(wěn)定性，并且在發(fā)生任何偏差的情況下，在顯示器上顯示關(guān)于模制設(shè)定條件(速度、注入壓力、噴嘴的溫度等)的信號，使其在注射壓機(jī)上得以修正，從而使該過程回到穩(wěn)定的狀態(tài)。
所述單元8還可與注射壓機(jī)適當(dāng)?shù)匦纬山涌冢瑥亩蓪崿F(xiàn)對上述參數(shù)的直接控制。
應(yīng)該指出的是，圖3所示曲線圖顯示了其中一個注射器3的功率吸收的示例對應(yīng)于熱室1的不同加熱區(qū)域、例如對應(yīng)于臂2的圖表將同時顯示吸收功率相對于時間的不同定性和定量曲線，例如以上所示的曲線。
當(dāng)然，在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍的條件下，實施例和構(gòu)造的細(xì)節(jié)可相對于本文所介紹并顯示的實施例和構(gòu)造而進(jìn)行較大的變化。
權(quán)利要求
1.一種用于塑料注塑模制的設(shè)備，其包括至少一個用于使流態(tài)的塑料流動并帶有至少一個加熱裝置的流動單元(1)，所述加熱裝置包括至少一個由功率單元(5)供電的電阻(4)和與其相關(guān)聯(lián)的控溫?zé)犭娕?6)，以及用于根據(jù)所述熱電偶(6)所檢測到的所述電阻(4)的溫度來調(diào)節(jié)所述功率單元(5)對所述電阻(4)供電的調(diào)溫單元(7)，所述設(shè)備其特征在于，所述調(diào)溫單元(7)設(shè)置成可檢查所述至少一個電阻(4)的功率吸收，并通過所述功率吸收來檢測與所述流動單元(1)的任何操作和/或安裝故障相對應(yīng)的指示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述調(diào)溫單元(7)包括用于定性和定量地驗證所述功率吸收的分析和診斷單元(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述分析和診斷單元(8)是基于所檢測到的功率吸收相對于時間的曲線圖與樣本曲線圖之間的比較來工作的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述分析和診斷單元(8)是基于根據(jù)控制圖表的過程分析來工作的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述分析和診斷單元(8)還可設(shè)置成基于所述比較或基于所述分析來識別可能發(fā)生的故障的類型。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項所述的與包括注射壓機(jī)的模制設(shè)備相關(guān)的設(shè)備，其特征在于，所述分析和診斷單元(8)以與所述注射壓機(jī)同步的方式來工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述分析和診斷單元(8)設(shè)置成可提供信息或遠(yuǎn)程告警信號(9)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述流動單元包括帶有管狀臂(2)和相關(guān)注射器(3)的熱流道(1)。
9.一種用于檢測塑料注塑模制設(shè)備中用于流態(tài)塑料的流動單元(1)的操作和/或安裝故障的方法，所述流動單元(1)包括加熱電阻(4)，其帶有相關(guān)聯(lián)的控溫?zé)犭娕?6)，并以作為所述熱電偶(6)所檢測到的所述電阻(4)溫度之函數(shù)來調(diào)溫的方式而由功率單元(5)進(jìn)行供電，所述方法其特征在于，檢測每一個所述電阻(4)的功率吸收的步驟，對功率吸收進(jìn)行定性和定量分析的步驟，以及通過所檢測的功率吸收來識別并定位任何所述故障的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，對任何所述故障的識別和定位是基于所檢測到的功率吸收相對于時間的曲線圖與樣本曲線圖之間的比較。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，對任何所述故障的識別和定位是基于根據(jù)控制圖表所進(jìn)行的過程分析。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還可基于所述比較或基于所述分析，來識別可能發(fā)生的故障的類型。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一權(quán)項所述的適用于包括注射壓機(jī)的模制設(shè)備的方法，其特征在于，以與所述注射壓機(jī)同步的方式來執(zhí)行所述方法。
全文摘要
通過檢測應(yīng)用于熱流道(1)的臂(2)和注射器(3)上的加熱電阻(4)所吸收的功率，就可對熱流道(1)的操作和/或安裝中可能發(fā)生的故障進(jìn)行識別和定位。對電阻(4)所吸收的功率進(jìn)行定性和定量的分析還使得可識別可能發(fā)生的故障的類型和相應(yīng)的嚴(yán)重性。
文檔編號B29C45/72GK1974178SQ20061006730
公開日2007年6月6日 申請日期2006年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月11日
發(fā)明者D·吉爾利, P·達(dá)爾博 申請人:英格拉斯股份公司