用于注射成型的控制方法
【專(zhuān)利摘要】用于注射成型系統(tǒng)的控制方法，所述注射成型系統(tǒng)具有擠壓機(jī)，所述擠壓機(jī)連續(xù)供給材料至儲(chǔ)料器，所述儲(chǔ)料器間歇地分配材料到注射裝置，其中所述控制方法被配置為分別以高速或以低速驅(qū)動(dòng)所述擠壓機(jī)，所述高速和所述低速限定擠壓機(jī)速率區(qū)間，所述方法包括獲取儲(chǔ)料器的實(shí)際位置變化的值(ΔPOSACT)，將所述實(shí)際位置變化的值(ΔPOSACT)與位置變化的預(yù)測(cè)值(ΔPOSPRED)進(jìn)行比較，基于所述比較的結(jié)果調(diào)整所述擠壓機(jī)的速率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于注射成型的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及塑料材料的注射成型領(lǐng)域，并且尤其涉及在注射成型中可使用的控制 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 塑料的注射成型是一種多級(jí)工藝。像這樣的方法是眾所周知的。塑料材料通常以 顆粒形式被提供。根據(jù)一種構(gòu)思，一批顆粒可以包括具有對(duì)應(yīng)于最終產(chǎn)品的組分的組合物 的單一的顆粒。根據(jù)另一種構(gòu)思，一批顆粒可以包括不同組合物的各種類(lèi)型的顆粒，使得該 批顆粒總體來(lái)說(shuō)具有對(duì)應(yīng)于最終產(chǎn)品的組分的組合物。
[0003] 將顆粒供給到擠壓機(jī)，顆粒通常通過(guò)連續(xù)操作的擠壓機(jī)螺桿而在擠壓機(jī)中被加 工。擠壓螺桿可以被比作具有變化的深度或螺距(或兩者）的輸送螺桿以引起在顆粒上的摩 擦功的量的增加，允許截留的氣體被釋放等。擠壓機(jī)的設(shè)計(jì)本身是一門(mén)科學(xué)，這完全超出了 本說(shuō)明書(shū)的范圍而不提供詳細(xì)的描述。
[0004]擠壓過(guò)程的結(jié)果可能是熔化物，然后該熔化物被供給到儲(chǔ)料器，儲(chǔ)料器充當(dāng)連續(xù) 操作的擠壓機(jī)和間歇操作的注射裝置之間的緩沖器。注射裝置將該熔化物注射到模具腔 中，并且該熔化物在模具腔中凝固，或凍結(jié)。因此，注射裝置在一個(gè)沖程中具有循環(huán)的或間 歇的操作，其中其將熔化物注入到腔，并且經(jīng)由儲(chǔ)料器從擠壓機(jī)接收新的熔化物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為此，本發(fā)明涉及用于注射成型系統(tǒng)的控制方法，使得能夠改進(jìn)對(duì)塑料注射成型 的動(dòng)態(tài)的控制。
[0006] 根據(jù)第一個(gè)方面，本公開(kāi)涉及一種用于注射成型系統(tǒng)的控制方法，所述注射成型 系統(tǒng)具有擠壓機(jī)，所述擠壓機(jī)連續(xù)供給材料至儲(chǔ)料器，所述儲(chǔ)料器間歇地分配材料到注射 裝置，其中所述控制方法被配置為分別以高速或以低速驅(qū)動(dòng)所述擠壓機(jī)，所述高速和所述 低速限定擠壓機(jī)速率區(qū)間。所述方法包括獲取儲(chǔ)料器的實(shí)際位置變化的值（A POSact)，并且 將所述實(shí)際位置變化的值（APOSact)與位置變化的預(yù)測(cè)值（APOSpred)進(jìn)行比較，隨后基于 所述比較的結(jié)果調(diào)整所述擠壓機(jī)的速率。
[0007] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，低速或高速以遞增方式被向上或向下改變或偏移，因 此產(chǎn)生新的低速或新的高速。在相關(guān)的實(shí)施方式中，低速和高速兩者以相同的方向改變，從 而以遞增方式使整個(gè)擠壓機(jī)速率區(qū)間偏移。
[0008] 在一個(gè)或幾個(gè)實(shí)施方式中，可能優(yōu)選的是，以間斷方式，建議在每個(gè)注射周期的相 同時(shí)間，獲得實(shí)際位置變化的值，以使得該值是可比較的。然后，實(shí)際位置變化可通過(guò)將所 述儲(chǔ)料器位置的相鄰測(cè)量所得的值進(jìn)行比較來(lái)獲得。
[0009] 測(cè)量不必每個(gè)注射周期執(zhí)行，可以替代地每?jī)蓚€(gè)、三個(gè)、四個(gè)…等周期執(zhí)行。
[0010] 根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，特定時(shí)間是在注射裝置被填充和注射開(kāi)始之間的時(shí)間 間隔中選擇，該特定時(shí)間是在例如系統(tǒng)中的壓強(qiáng)變化不太顯著時(shí)的時(shí)間。
[0011] 不是僅僅向上或向下改變(或偏移)速率區(qū)間，而是可以調(diào)節(jié)區(qū)間的實(shí)際寬度，以 便達(dá)到預(yù)定的儲(chǔ)料器周期時(shí)間。這將在詳細(xì)描述中更徹底地描述。
[0012] 根據(jù)另一種構(gòu)思，本公開(kāi)涉及用于注射成型系統(tǒng)的控制單元，所述控制單元被配 置以執(zhí)行根據(jù)一個(gè)或多個(gè)公開(kāi)的實(shí)施方式所述的方法。
[0013]還根據(jù)另一個(gè)方面，本公開(kāi)涉及包括控制單元的注射成型系統(tǒng)，所述控制單元被 配置以執(zhí)行根據(jù)一個(gè)或多個(gè)公開(kāi)的實(shí)施方式所述的方法。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是注射成型系統(tǒng)的示意圖。
[0015] 圖2A-C是表示儲(chǔ)料器內(nèi)的體積與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系的示意性曲線(xiàn)圖。
[0016] 圖3是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 圖1示出了注射成型系統(tǒng)。在100處示出了擠壓機(jī)，其被供給顆粒并提供連續(xù)流動(dòng) 的熔化物到儲(chǔ)料器102,儲(chǔ)料器102進(jìn)而供料給具有注射筒106的注射器104。注射器將熔化 物注射到模具108。注射筒106的體積適合于填充模具108所需要的體積。因此注射筒在注射 沖程中被完全排空，并隨后被從儲(chǔ)料器102再填充。注射成型系統(tǒng)的所有部件被示意性地繪 制，并與實(shí)際部件的設(shè)計(jì)幾乎沒(méi)有共同之處。注射筒106的體積當(dāng)然小于儲(chǔ)料器102的容積， 當(dāng)儲(chǔ)料器102被擠壓機(jī)100連續(xù)地進(jìn)料時(shí)，注射筒的工作將僅僅導(dǎo)致曲線(xiàn)圖中波紋，該曲線(xiàn) 圖表示存在于儲(chǔ)料器中的熔化物的體積。
[0018] 顆粒110向擠壓機(jī)的進(jìn)料通常可以通過(guò)重力驅(qū)動(dòng)，以使得塑料顆粒落入擠壓機(jī)中。 對(duì)于擠壓機(jī)螺桿112的驅(qū)動(dòng)，可以使用(通常是調(diào)頻的）交流電動(dòng)機(jī)114,但也存在其他可替 代方案，例如伺服電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的擠壓機(jī)。儲(chǔ)料器可以由氣壓缸116來(lái)驅(qū)動(dòng)，或通 過(guò)其他手段來(lái)驅(qū)動(dòng)。實(shí)際的注射器可適當(dāng)?shù)赝ㄟ^(guò)液壓驅(qū)動(dòng)缸118驅(qū)動(dòng)，但也可以使用具有類(lèi) 似性能的替代的驅(qū)動(dòng)裝置。擠壓機(jī)螺桿的制造本身是一門(mén)技術(shù)，并且每個(gè)螺桿可以具有將 要說(shuō)明的單個(gè)的性能。
[0019] 在穩(wěn)態(tài)操作中，系統(tǒng)的行為將是完全可預(yù)測(cè)的，并在這種情況下，當(dāng)注射器是在注 射沖程中時(shí)，儲(chǔ)料器可容納注射器的體積和從擠壓機(jī)供給的塑料的量，即儲(chǔ)料器可具有大 致為注射筒106的體積的兩倍的體積，這樣可能就足夠了。關(guān)于"穩(wěn)態(tài)操作"，我們是指在注 射器以明確定義的和恒定的速率將塑料注入模具中，使得系統(tǒng)的操作很容易預(yù)測(cè)。但是在 實(shí)際情況下，會(huì)出現(xiàn)注射器的速率的變化，其中最激烈的是當(dāng)生產(chǎn)突然停止時(shí)，或者在技術(shù) 應(yīng)用于一連串的包裝容器的情況下，當(dāng)遺漏的包裝在注射之間產(chǎn)生意外的時(shí)間間隔時(shí)。如 果發(fā)生這種情況，則當(dāng)儲(chǔ)料器被填充到一定程度時(shí)擠壓機(jī)100將停止操作，然而即使擠壓機(jī) 停止，從擠壓機(jī)供給塑料仍將持續(xù)一段時(shí)間。由于這個(gè)和其他原因，儲(chǔ)料器的體積比注射筒 的容積大得多。這可能導(dǎo)致在穩(wěn)態(tài)操作中，儲(chǔ)料器只使用全沖程的非常小的一部分，例如為 近似全沖程的四分之一，并且由于所述注射器的操作和來(lái)自該擠壓機(jī)的進(jìn)料，因而儲(chǔ)料器 所使用的全沖程的部分圍繞該位置略微波動(dòng)。但是，這樣的操作是不希望的，因?yàn)樗赡軙?huì) 影響在儲(chǔ)料器中的塑料的質(zhì)量，例如由于熔化物的部分在儲(chǔ)料器中保持很長(zhǎng)一段時(shí)間，從 而導(dǎo)致燃燒和降解塑料。燃燒過(guò)的和降解的剩余物本身就可以導(dǎo)致生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn) 題，并且當(dāng)實(shí)際上需要利用該沖程的其他部分時(shí)，它也可能導(dǎo)致該燒過(guò)的塑料阻礙儲(chǔ)料器 的移動(dòng)。
[0020] 因此，如果允許儲(chǔ)料器以其最大沖程的大部分工作可能是有利的，這是因?yàn)樗鼫p 少了在塑料熔化物中有害現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)。由于這個(gè)原因，擠壓機(jī)100的速率可能會(huì)稍微改變， 例如使擠壓機(jī)具有高速和低速。在所述高速下，擠壓機(jī)100以比注射器104將熔化物注入到 模具中的速率高的速率填充儲(chǔ)料器102。期望的結(jié)果是，儲(chǔ)料器102中的塑料熔化物的量會(huì) 逐漸增加直到其到達(dá)最大位置，例如其最大容積的50-60%。不設(shè)置最大位置到例如最大容 積的90%的一個(gè)原因是總是為意外停止留有余地。所述位置可以通過(guò)傳感器來(lái)測(cè)量(參見(jiàn) 圖1中的指示）。在該點(diǎn)擠壓機(jī)100可被切換到低速。當(dāng)在低速操作時(shí)，擠壓機(jī)100以比注射器 104將熔化物注入到模具中的速率低的速率填充儲(chǔ)料器102。在低速下期望的結(jié)果是，儲(chǔ)料 器中的塑料的量會(huì)逐漸減少直到儲(chǔ)料器到達(dá)最小位置，例如由傳感器測(cè)得的其容積的20% (參見(jiàn)圖1中的指示）。對(duì)于其中高速和低速已經(jīng)憑經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)出的特定的擠壓機(jī)，當(dāng)處理單一 的塑料化合物時(shí)使用具有高速和低速的二進(jìn)制控制系統(tǒng)可能是足夠的。
[0021] 當(dāng)上述控制算法正常工作時(shí)，如圖2A所示的曲線(xiàn)圖應(yīng)該是將儲(chǔ)料器位置與時(shí)間的 函數(shù)關(guān)系繪制成圖時(shí)的結(jié)果。從憑經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)出的穩(wěn)態(tài)速率開(kāi)始，低速和高速被定位在距穩(wěn) 態(tài)速率相等的距離處。圖中的虛線(xiàn)表示儲(chǔ)料器的平均位置(g卩，儲(chǔ)料器的由熔化物占據(jù)的體 積），并且由此形成的鋸齒狀曲線(xiàn)表示可以被稱(chēng)為儲(chǔ)料器周期的曲線(xiàn)。上覆的振蕩曲線(xiàn)示出 了由從儲(chǔ)料器到注射器的熔化物的間歇輸送（即，注射器循環(huán))導(dǎo)致的位置的小規(guī)模變化。 在圖2A的曲線(xiàn)圖中，第一段對(duì)應(yīng)于擠壓機(jī)在高速運(yùn)行，從而填充所述儲(chǔ)料器，而在第二段， 速率已經(jīng)轉(zhuǎn)變到低速并且儲(chǔ)料器開(kāi)始被排空。此后的行為循環(huán)重演。周期時(shí)間可以因系統(tǒng) 而異，但是對(duì)于本應(yīng)用，約一分鐘的周期時(shí)間可能適用于儲(chǔ)料器。為了實(shí)用的目的，"半儲(chǔ)料 器周期"和類(lèi)似的參數(shù)可以參考儲(chǔ)料器的兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)之間的距離（時(shí)間或空間的距離）。根 據(jù)圖2B的曲線(xiàn)圖，顯而易見(jiàn)的是半儲(chǔ)料器周期的范圍可以改變，但是可能優(yōu)選的是，上轉(zhuǎn)折 點(diǎn)和隨后的下轉(zhuǎn)折點(diǎn)之間的半周期與下轉(zhuǎn)折點(diǎn)和隨后的上轉(zhuǎn)折點(diǎn)之間的半周期具有相似 的范圍，兩個(gè)半周期形成了一個(gè)完整的儲(chǔ)料器周期。
[0022] 如果情況發(fā)生變化，例如如果使用新的塑料化合物或者如果塑料顆粒的性質(zhì)改 變，則雖然高速和低速覆蓋相同區(qū)間，但是高速和低速將相對(duì)于最佳速率區(qū)間偏移。換句話(huà) 說(shuō)，穩(wěn)態(tài)速率改變了。其原因可能是塑料在擠壓機(jī)內(nèi)的行為將不同，該塑料在密度、粘度、溫 度等方面具有不同的特性。然而，無(wú)論是什么原因，在圖2B和圖2C中顯示了可能的影響。在 圖2B中，速率區(qū)間被向下移動(dòng)，使該高速太接近穩(wěn)態(tài)速率而低速過(guò)于遠(yuǎn)離穩(wěn)態(tài)速率。而在圖 2C圖示出了其中速率被向上移動(dòng)的情況。高速情況下相比于低速情況下，大的傾角的差表 明較大的壓力差，并且由于壓力差而產(chǎn)生注入的塑料的量的差別，所以這種現(xiàn)象是不希望 有的。更糟糕的情況可能是速率區(qū)間甚至不包括穩(wěn)態(tài)速率。在這種情況下，儲(chǔ)料器會(huì)超過(guò)最 大或最小的位置，這將觸發(fā)停機(jī)或至少擠壓機(jī)的短暫停止。停機(jī)導(dǎo)致生產(chǎn)的損失，擠壓機(jī)停 止可能導(dǎo)致會(huì)增加浪費(fèi)的缺陷產(chǎn)品。
[0023] 在本公開(kāi)中，提供了一種控制方法。所述控制方法使得上述變化能夠發(fā)生而不會(huì) 導(dǎo)致不利影響。在所述控制方法中，在特定的點(diǎn)將儲(chǔ)料器位置在每一個(gè)注射循環(huán)測(cè)量一次、 每?jī)蓚€(gè)注射循環(huán)測(cè)量一次、每三個(gè)注射循環(huán)測(cè)量一次、或其他被發(fā)現(xiàn)合適的方式測(cè)量。注射 周期涉及注射器的循環(huán)操作，并且一個(gè)全周期可表示為360°。整個(gè)注射周期由自動(dòng)化系統(tǒng) 監(jiān)控，并因此有可能獲得儲(chǔ)料器在任何實(shí)例的注射周期中的位置。注射周期作為曲線(xiàn)上的 小振蕩在圖2A-C中可見(jiàn)。綜觀注射器的操作，其迅速注射熔化物，然后被再填充。被再填充 后，其在重復(fù)注射前等待幾分之一秒。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用于獲取儲(chǔ)料器位置的可靠值的適當(dāng)時(shí)間 是在此等待期間，并且然后將對(duì)應(yīng)于如上定義的"特定點(diǎn)"。然而，在注射周期期間的任何時(shí) 間獲取位置的值是可能的，并且本公開(kāi)不應(yīng)在這方面被限定。
[0024]知道所需的儲(chǔ)料器周期時(shí)間（不是注射周期，而是較長(zhǎng)的儲(chǔ)料器周期，其中它在最 大位置和最小位置之間行進(jìn)，所述儲(chǔ)料器周期在上述實(shí)例中是大約一分鐘），有可能預(yù)測(cè)在 連續(xù)測(cè)量之間儲(chǔ)料器的位置會(huì)改變多少。所述預(yù)測(cè)參數(shù)將被表示為A POSpred，而作為實(shí)際 測(cè)量的變化將被表示為A POSact。
[0025] 根據(jù)該控制方法，將所測(cè)得的儲(chǔ)料器位置的變化與所預(yù)測(cè)的儲(chǔ)料器位置的變化進(jìn) 行比較。如果值不同，則采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。圖3示出這樣的控制方法的一個(gè)實(shí)施方式。由于有 幾個(gè)替代方案，所以圖3實(shí)際上例證幾個(gè)實(shí)施方式。
[0026] 在步驟302中，實(shí)際的儲(chǔ)料器位置的讀數(shù)與所述儲(chǔ)料器位置的先前讀數(shù)相比，計(jì)算 差值并將所得到的儲(chǔ)料器位置的實(shí)際變化A POSact與儲(chǔ)料器位置的預(yù)測(cè)變化△ POSpred進(jìn)行 比較。當(dāng)然有許多方法來(lái)實(shí)際上進(jìn)行所述比較，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在研究本公開(kāi)時(shí)會(huì)意 識(shí)到這一點(diǎn)，基本問(wèn)題是將實(shí)際位置變化與預(yù)測(cè)或期望位置變化進(jìn)行比較。
[0027] 在描述該方法的剩下部分后，我們會(huì)回到步驟304。
[0028] 在步驟308中，判定Δ POSact是否小于或大于Δ POSpred。如果是小于的話(huà)，則在步驟 310中采取合適的行動(dòng)。步驟310中的合適行動(dòng)可能是以遞增方式增大擠壓機(jī)速率。另一種 合適行動(dòng)可以是以遞增方式向上移動(dòng)由低速和高速限定的整個(gè)擠壓機(jī)的速率區(qū)間。這兩種 行動(dòng)可以同時(shí)采取以解決緊急的問(wèn)題并且同時(shí)在較長(zhǎng)時(shí)期改變。如果實(shí)際的位置變化大于 預(yù)測(cè)的或預(yù)期的位置變化，則在步驟312中采取合適的行動(dòng)。步驟312中的合適行動(dòng)可以是 以遞增方式降低擠壓機(jī)速率，以遞增方式向下移動(dòng)整個(gè)速率區(qū)間，做出兩種變化，或不采取 行動(dòng)。步驟310和步驟312兩者都回到步驟302。
[0029] 回到步驟304,在這個(gè)步驟中，確定儲(chǔ)料器是否在其移動(dòng)區(qū)間內(nèi)。有不應(yīng)當(dāng)被超過(guò) 的最大位置。在擠出機(jī)由于下游處理(注射成型）停止而停止之后的情況下，該最大位置被 設(shè)置為允許儲(chǔ)料器在短期內(nèi)從擠壓機(jī)接收熔化物。還有防止儲(chǔ)料器用干熔化物的最小位 置。為了本公開(kāi)的目的，實(shí)際位置是較不相關(guān)的，盡管實(shí)際的設(shè)置將觸發(fā)從低速到高速的改 變以及相反的改變。除了最大/最小位置還有停止位置。停止位置位于相應(yīng)地由最大和最小 位置限定的區(qū)間之外。如果儲(chǔ)料器到達(dá)這些位置，就表明存在較顯著的問(wèn)題，并根據(jù)事件的 性質(zhì)，系統(tǒng)的部件將被關(guān)閉。如果達(dá)到最大停止位置，擠壓機(jī)將停止，并且如果到達(dá)最小位 置，下游處理并包括儲(chǔ)料器可能被停止。
[0030] 如果儲(chǔ)料器的位置是在由最大位置和最小位置限定的其移動(dòng)區(qū)間之外，則該方法 進(jìn)入步驟306以采取合適行動(dòng)。步驟306中的合適行動(dòng)可以根據(jù)情況（即，根據(jù)是否已經(jīng)達(dá)到 最大位置或最小位置)將擠壓機(jī)的速率從高轉(zhuǎn)變?yōu)榈突驈牡娃D(zhuǎn)變?yōu)楦?。?dāng)轉(zhuǎn)變速率(這是在 可被稱(chēng)為轉(zhuǎn)折點(diǎn)中進(jìn)行的）時(shí)，轉(zhuǎn)變優(yōu)選以二進(jìn)制方式從由較高速/較低速限定的速率區(qū)間 的一端切換到由較高速/較低速限定的速率區(qū)間的另一端。到轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)，速率和或整個(gè)區(qū)間 已被所述控制方法調(diào)節(jié)，并且假設(shè)到達(dá)該轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)的速率對(duì)應(yīng)于用于獲得所述儲(chǔ)料器的最 佳移動(dòng)模式的最佳速率。然后速率會(huì)在區(qū)間的另一端轉(zhuǎn)變到另一最佳速率。如果不是這種 情況，則控制方法將相應(yīng)地調(diào)整速率。
[0031] 先前的實(shí)施方式已描述了對(duì)于擠壓機(jī)速率區(qū)間的位置的優(yōu)化，其中所述區(qū)間的范 圍是已知的或預(yù)設(shè)的。如果該區(qū)間已根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)被設(shè)定，則通常這可能就足夠了。在一個(gè) 進(jìn)一步的實(shí)施方式中，可包括優(yōu)化速率區(qū)間的步驟。在此步驟中，在轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的實(shí)際速率可 能被用作輸入并與例如儲(chǔ)料器位置的實(shí)際周期時(shí)間相關(guān)聯(lián)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，唯一的 輸入是儲(chǔ)料器位置的實(shí)際周期時(shí)間，并且在其它實(shí)施方式中可使用半個(gè)周期的時(shí)間。如果 周期時(shí)間短于期望的周期時(shí)間，則速率區(qū)間可以以遞增方式減小，從而導(dǎo)致降低的高速和 增加的低速，如果周期時(shí)間長(zhǎng)于期望的周期時(shí)間，速率區(qū)間可以以遞增方式增大。根據(jù)這些 和類(lèi)似的實(shí)施方式，在轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的速率轉(zhuǎn)變甚至可能在立即找到正確的速率中更成功。
[0032] 在又一個(gè)實(shí)施方式中，控制方法被簡(jiǎn)化到基本水平，這仍然是類(lèi)似于到現(xiàn)在為止 所公開(kāi)的實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，速率區(qū)間的寬度被預(yù)先定義，并且擠壓機(jī)和系統(tǒng)的其 余部分在規(guī)定的時(shí)間段(例如10分鐘)通過(guò)使用本說(shuō)明書(shū)中所公開(kāi)的任何實(shí)施方式而被控 制。在該規(guī)定的時(shí)間段后，計(jì)算平均擠壓機(jī)速率并且速率區(qū)間以該平均擠壓機(jī)速率為中心。 接著，精細(xì)的控制方法失活，并且被精簡(jiǎn)成在規(guī)定的時(shí)間段期間在所限定的低速和高速之 間切換。在一個(gè)相關(guān)實(shí)施方式中，描述了可應(yīng)用于任何或所有實(shí)施方式的操作模式，控制方 法在規(guī)定的時(shí)間段(如5分鐘，10分鐘，或任何合適的有限時(shí)間段)之后將使用平均擠壓機(jī)速 率作為隨后控制方法的基準(zhǔn)速率。在實(shí)際情況下，這可能意味著在規(guī)定的時(shí)間段后平均擠 壓機(jī)速率被設(shè)定為〇(如在相對(duì)于平均速率的〇偏移）。然后高速可設(shè)置為 +4(在平均速率以 上4個(gè)單位，例如驅(qū)動(dòng)頻率以上4赫茲)并且低速可設(shè)定為_(kāi)4(平均速率以下4個(gè)單位）。還有， 也可以有預(yù)先設(shè)定的范圍限制，例如該速率不可以改變至與平均速率相差超過(guò)+/-8個(gè)單 位。范圍限制可以是也可用于所有實(shí)施方式的單獨(dú)特征，其具有以下目的:使得控制算法更 快地達(dá)到正確的平均速率以及減小控制算法以不希望的方式對(duì)超出其實(shí)際控制的事件做 出反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子例證后者:如果儲(chǔ)料器上游有顆粒流堵塞，則算法將指示 擠壓機(jī)逐步遞增地增大速度。如果速率范圍沒(méi)有被采用（或另一個(gè)限制參數(shù)），它將繼續(xù)這 樣做，因此它可以達(dá)到很高的速率。一旦堵塞被解除(或某人在由于擠壓機(jī)上游缺乏顆粒的 情況下增加了較多的顆粒），速率將遠(yuǎn)離所述優(yōu)選范圍。
[0033] 回到更普遍的方面，由于速率被改變，另一適當(dāng)行動(dòng)可以是在控制環(huán)路重新啟動(dòng) 之前針對(duì)限定數(shù)目的注射周期禁用控制環(huán)路?？梢詧?zhí)行這個(gè)行動(dòng)以使得新的狀態(tài)穩(wěn)定，并 且它基本上只適用于轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
[0034] 當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施方式的所公開(kāi)的控制方法時(shí)，基本上將擠壓機(jī)的穩(wěn) 態(tài)速率作為擠壓機(jī)的高速和擠壓機(jī)的低速之間的中心，使得儲(chǔ)料器將以預(yù)定的循環(huán)方式在 預(yù)定的移動(dòng)區(qū)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)。忽視原因，控制方法將導(dǎo)致擠壓機(jī)向儲(chǔ)料器進(jìn)料的行為改變。這將 具有在系統(tǒng)中的塑料壓力會(huì)更加穩(wěn)定的效果，從而將導(dǎo)致應(yīng)當(dāng)一直由注射器注射的塑料的 預(yù)定量將更加準(zhǔn)確，其有利于系統(tǒng)性能。在運(yùn)作良好的系統(tǒng)中，行為的變化可能是受進(jìn)給至 擠壓機(jī)中的塑料化合物的變化的影響，這將由所公開(kāi)的控制方法自動(dòng)解決。組件的正常磨 損也可能影響塑料供給，而這也由所公開(kāi)的控制方法解決。使用根據(jù)本公開(kāi)的控制方法可 能會(huì)導(dǎo)致在擠壓機(jī)周期中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)相對(duì)于半擠壓機(jī)周期變化小于20% (向上或向下），即該 轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生在完整的擠壓周期的30-70 %的區(qū)間內(nèi)，它也可能變化15%、10%、5%、或者甚 至低至1-2%。
[0035] 擠壓機(jī)螺桿可以由交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。在這樣的情況下，擠壓機(jī)速率的增量變化可 以通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)功率IHz的增量被影響。顯然，有其它類(lèi)型的可以以其他方式被控制的驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)。
[0036] 根據(jù)本公開(kāi)的方法和系統(tǒng)可用于許多注射成型應(yīng)用，其中一個(gè)例子就是所使用的 與包裝容器關(guān)聯(lián)的組件的注射成型。整個(gè)包裝容器可被注射成型（如塑料瓶），包裝容器的 一部分可被注射成型（如"包裝瓶"的塑料頂部），或者包裝容器的一個(gè)部件可被注射成型 (如開(kāi)口裝置）。對(duì)于"包裝瓶"類(lèi)型的包裝容器，兩個(gè)例子存在于由本
【申請(qǐng)人】提供的Tetra T〇p_、R)包裝容器和Tetra Evero Aseptic?包裝容器。對(duì)于這些包裝容器，有或沒(méi)有開(kāi)口裝 置的塑料頂部被模塑到由包裝層壓材料制成的套筒。包裝層壓材料可以具有紙材料芯層或 其它纖維材料芯層(例如為包裝容器提供剛性的紙板），和層疊在芯層上的提供所追求的阻 隔性能的若干附加層例如聚酰胺層、聚乙烯層、鋁層等。用于包裝容器的模制塑料部件的共 同特點(diǎn)是，它們應(yīng)該以盡可能低的成本(優(yōu)選使用盡可能少的塑料材料)提供性能，因?yàn)槊?年數(shù)以?xún)|計(jì)的包裝被制造。當(dāng)包裝容器包含食品時(shí)，模制塑料部件的性能可能是特別精密 的，因?yàn)槿魏涡阅芄收峡赡軙?huì)以消極的方式影響所包含的產(chǎn)品。注射成型也必須快，循環(huán)速 率為每小時(shí)約5000-15000個(gè)包裝容器，以及模制的塑料構(gòu)件可能薄而使得冷卻時(shí)間短（以 及塑料消耗低）。總而言之，對(duì)于在食品工業(yè)中執(zhí)行的注射成型，必然地存在對(duì)錯(cuò)誤的非常 低的容忍度，然而同時(shí)成功結(jié)果的限度有時(shí)被矛盾的問(wèn)題(例如性能、成本、環(huán)境影響等)限 制。在這方面，本申請(qǐng)雖然沒(méi)有公開(kāi)所有問(wèn)題的解決方案，但所作的貢獻(xiàn)仍將構(gòu)成顯著的改 進(jìn)，使得能夠?qū)ψ⑸涑尚凸に囘M(jìn)行進(jìn)一步微調(diào)并提供穩(wěn)定和可靠的結(jié)果。
[0037] 從自動(dòng)化的角度看，如本文所公開(kāi)，可以有幾種方法實(shí)現(xiàn)所述控制方法。沒(méi)有描述 太多的細(xì)節(jié)，且僅通過(guò)示例，儲(chǔ)料器可以配備有模擬位置傳感器并且擠壓機(jī)可以由變頻器 或速率伺服驅(qū)動(dòng)。注射之間的機(jī)器周期時(shí)間可以?xún)?yōu)選是恒定的，以便每次儲(chǔ)料器位置可以 在機(jī)器周期內(nèi)的同一時(shí)間被對(duì)準(zhǔn)?？刂扑惴ū旧砜梢曰蚨嗷蛏俚赜扇魏蜪EC61131-3編程語(yǔ) 言來(lái)創(chuàng)建。該算法的樣品時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)50毫秒而沒(méi)有任何問(wèn)題。在實(shí)際情況下，用于實(shí)現(xiàn)控 制單元中的控制方法的硬件可以針對(duì)特定的環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化，但在任何情況下，它應(yīng)該是容 易獲得的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于注射成型系統(tǒng)的控制方法，所述注射成型系統(tǒng)具有擠壓機(jī)，所述擠壓機(jī)連續(xù)供 給材料至儲(chǔ)料器，所述儲(chǔ)料器間歇地分配材料到注射裝置，其中所述控制方法被配置為分 別以高速或以低速驅(qū)動(dòng)所述擠壓機(jī)，所述高速和所述低速限定擠壓機(jī)速率區(qū)間，所述方法 包括： 獲取所述儲(chǔ)料器的實(shí)際位置變化的值（A POSact)， 將所述實(shí)際位置變化的值（A POSact)與位置變化的預(yù)測(cè)值（△ POSpred)進(jìn)行比較， 基于所述比較的結(jié)果調(diào)整所述擠壓機(jī)的速率。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包括以遞增方式改變所述低速或所述高速，由此產(chǎn)生 新的低速或新的高速。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包括以遞增方式改變所述擠壓機(jī)速率區(qū)間，因此以遞 增方式改變所述低速和所述高速兩者，從而產(chǎn)生新的低速和新的高速以及新的擠壓機(jī)速率 區(qū)間。4. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其包括間歇地獲取所述實(shí)際位置變化的所述 值。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述獲取是在每η個(gè)注射周期期間的特定時(shí)間進(jìn)行 的，其中所述η是1到在半個(gè)儲(chǔ)料器周期期間內(nèi)的注射周期的數(shù)目之間的整數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述特定時(shí)間是在注射裝置正在被填充和注射開(kāi) 始之間的時(shí)間間隔內(nèi)。7. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其包括獲取所述儲(chǔ)料器的所述實(shí)際位置的值 并且當(dāng)所述儲(chǔ)料器的所述實(shí)際位置位于預(yù)定的位置區(qū)間之外時(shí)選擇性地將所述低速轉(zhuǎn)變 到所述高速或者相反。8. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其包括調(diào)節(jié)所述擠壓機(jī)速率區(qū)間的寬度以實(shí) 現(xiàn)預(yù)定的儲(chǔ)料器周期時(shí)間。9. 用于注射成型系統(tǒng)的控制單元，其被配置成執(zhí)行根據(jù)一項(xiàng)或多項(xiàng)前述權(quán)利要求所述 的方法。10. 注射成型系統(tǒng)，其包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制單元。
【文檔編號(hào)】B29C45/76GK106061707SQ201580011687
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2015年3月11日 公開(kāi)號(hào)201580011687.1, CN 106061707 A, CN 106061707A, CN 201580011687, CN-A-106061707, CN106061707 A, CN106061707A, CN201580011687, CN201580011687.1, PCT/2015/55100, PCT/EP/15/055100, PCT/EP/15/55100, PCT/EP/2015/055100, PCT/EP/2015/55100, PCT/EP15/055100, PCT/EP15/55100, PCT/EP15055100, PCT/EP1555100, PCT/EP2015/055100, PCT/EP2015/55100, PCT/EP2015055100, PCT/EP201555100
【發(fā)明人】彼得·林德貝格
【申請(qǐng)人】利樂(lè)拉瓦爾集團(tuán)及財(cái)務(wù)有限公司