具有异常检测功能的注射成型机的温度控制装置的制作方法

[0001]本发明涉及一种具有异常检测功能的注射成型机的温度控制装置。背景技术：[0002]通过向模具内注射熔融的树脂来制造树脂成型品的注射成型机被广泛利用。在注射成型机中，针对注射机的缸体和模具的每个对象部位设置有加热器和温度传感器，并控制加热器的输出，使得温度传感器的检测值接近设定的温度。[0003]在注射成型机中，例如在加热器偏离对象部位的情况下，即使增大加热器的输出，也不向对象部位传递热，从而温度传感器的检测值也不会上升。因此，当加热器偏离对象部位时，加热器的输出可能异常地变大，从而加热器因过热而损伤。[0004]另外，在温度传感器偏离对象部位的情况下，尽管对象部位的温度上升，温度传感器的检测值依然低，因此加热器的输出可能异常地变大，从而导致树脂成型品的品质下降等。[0005]作为检测这样的与注射成型机的温度控制相关的结构的异常的单元，在专利文献1中公开了一种注射成型温度控制装置(控制器)，其具备“控制部，所述控制部对温度控制部的工作时间进行测量，并经由所述温度检测部来检测该工作时间达到了规定时间时的被控制体的温度，在检测出的温度没有达到规定温度的情况下，所述控制部判断为异常”。[0006]现有技术文献[0007]专利文献[0008]专利文献1：日本特开平5-177686号公报技术实现要素：[0009]发明要解决的问题[0010]温度相对于加热器的工作时间的变化例如由于材料温度和环境温度(日语：雰囲気温度)这样的内在和外在的条件的变化而不固定，因此如果如专利文献1所记载的那样仅凭借工作时间与温度之间的关系，未必能准确地检测温度控制的异常。因此，期望一种能够比较准确地检测温度控制的异常的注射成型温度控制装置。[0011]用于解决问题的方案[0012]本公开的一个方式所涉及的注射成型温度控制装置，基于用于检测注射成型机的对象部位的温度的温度传感器的检测值，来控制用于对所述对象部位进行加热的加热器的输出，所述注射成型机通过注射机向模具注射树脂，所述注射成型温度控制装置具备：温度控制部，其控制所述加热器的输出，以使所述温度传感器的检测值接近规定的设定温度；供给热量计算部，其基于所述加热器的驱动电压、占空比以及电流值中的至少一个，来计算向所述对象部位供给的供给热量；以及异常检测部，其基于所述温度传感器的检测值和由所述供给热量计算部计算出的供给热量，来检测所述对象部位的温度控制的异常。[0013]发明的效果[0014]本公开的一个方式所涉及的注射成型温度控制装置能够比较准确地检测温度控制的异常。附图说明[0015]图1是表示具备本公开的一个实施方式的注射成型温度控制装置的注射成型系统的结构的示意图。[0016]图2是表示图1的注射成型温度控制装置中的异常检测的框图。[0017]图3是表示正常的注射成型系统启动时的温度变化的曲线图。[0018]图4是表示加热器偏离的注射成型系统启动时的温度变化的曲线图。[0019]图5是表示正常的注射成型系统在稳定运转时的温度变化的曲线图。[0020]图6是表示注射成型系统在稳定运转过程中加热器偏离的情况下的温度变化的曲线图。[0021]附图标记说明[0022]1：注射成型系统；10：注射成型机；11：注射机；12：模具；20：注射成型温度控制装置；21：温度控制部；22：供给热量计算部；23：放热量计算部；24：异常检测部；25：异常时处理部；26：估计部；27：判定部；28：校正部；t：温度传感器；h：加热器。具体实施方式[0023]下面，参照附图来说明本公开的实施方式。图1是表示具备本公开的一个实施方式的注射成型温度控制装置的注射成型系统1的结构的示意图。注射成型系统1具备注射成型机10和注射成型温度控制装置20。[0024]注射成型机10具备注射机11和模具12。注射成型机10利用注射机11向模具12进行注射来制造树脂成型品。[0025]注射机11具备缸体111、可旋转地配设在缸体111内的螺杆112、设置于缸体111的前端部(下游侧端部)的喷嘴113以及向缸体111的基端部(最上游部)供给树脂的供给料斗114。注射机11通过螺杆112的旋转，使树脂从基端侧移动到前端侧，并从喷嘴113射出。[0026]缸体111具有多个对象部位a1、a2、a3，该多个对象部位a1、a2、a3分别被配设有温度传感器t和加热器h，单独地被进行温度控制。另外，缸体111的最靠基端侧的部位没有被配设加热器，不是被进行温度控制的对象部位，但是也设置有温度传感器t。另外，喷嘴113被配设有温度传感器t和加热器h，设为被进行温度控制的一个对象部位a4。[0027]模具12被分割为固定模具121和可动模具122，在它们之间形成用于被注射机11注入树脂的型腔123。固定模具121和可动模具122分别被配设有温度传感器t和加热器h，设为单独地被进行温度控制的对象部位a5、a6。[0028]温度传感器t能够检测对象部位a1～a6的温度即可，例如能够设为具有热电偶等的结构。加热器h能够加热对象部位a1～a6即可，例如能够设为以下结构：具有发热体ht和放大器hp，其中，发热体ht安装于对象部位，通过通电进行发热，放大器hp对发热体ht供给电力。[0029]注射成型温度控制装置20针对每个对象部位a1～a6，基于温度传感器t的检测值控制加热器h的输出。注射成型温度控制装置20例如能够通过使具备cpu、存储器、用于与温度传感器t及加热器h连接的信号接口等的计算机装置执行适当的控制程序，来实现。[0030]如图2更详细地示出的那样，注射成型温度控制装置20具备温度控制部21、供给热量计算部22、放热量计算部23、异常检测部24以及异常时处理部25。这些构成要素用于在其功能上相互区别，在物理结构和程序结构上可以不能明确地区分。另外，注射成型温度控制装置20构成为能够通过例如分时处理等并行地进行对象部位a1～a6的数量的图2的控制。[0031]温度控制部21控制加热器h的输出，使得温度传感器t的检测值接近规定的设定温度。作为温度控制部21的控制方法，例如能够采用pid控制等众所周知的反馈控制或通断控制(on-off control)等。[0032]供给热量计算部22基于加热器h的驱动电压(放大器hp的输出电压)、加热器h的占空比以及加热器h的电流值中的至少一个，来分别计算向对象部位a1～a6供给的供给热量。也就是说，供给热量计算部22将向加热器h输入的电力值作为加热器h的发热量，来计算向对象部位a1～a6供给的供给热量。由于对象部位a1～a6的温度变化依赖于供给热量，因此通过计算向对象部位a1～a6供给的供给热量，来在后述的异常检测部24中，推测出对象部位a1～a6的温度变化，由此能够准确地检测温度控制的异常。[0033]供给热量计算部22可以考虑从上游侧流入的树脂的流量地计算向对象部位a1～a6供给的供给热量。也就是说，供给热量计算部22可以从加热器h的发热量扣除由于从上游侧流入温度低的树脂而被流入的树脂夺取的热量，来计算向对象部位a1～a6供给的供给热量。另外，在从上游侧向对象部位a1～a6供给更高温度的树脂的情况下，供给热量计算部22能够将加热器h的发热量加上由该树脂供给的热量，来计算向对象部位a1～a6供给的供给热量。[0034]具体地说，能够通过使对象部位a1～a6的温度传感器t的检测值与在上游侧邻接的部位的温度传感器t的检测值之差、树脂的流量、树脂的比热相乘，来计算被树脂夺取的热量或者被树脂供给的热量。通过像这样考虑树脂的流量，在异常检测部24中能够更准确地判断温度控制的异常。此外，在被流入的树脂夺取的热量或者被流入的树脂供给的热量与加热器h的发热量相比足够小的情况下，即使忽略该热量，误差也足够小。[0035]放热量计算部23针对每个对象部位a1～a6，基于温度传感器t的检测值来计算从对象部位a1～a6向外部的放热量。通过使用计算出的放热量，在异常检测部24中能够更准确地检测温度控制的异常。[0036]放热量计算部23可以还考虑树脂的流量、也就是从注射机11向模具12注射的树脂的流量(例如能够根据螺杆112的旋转速度计算出的体积流量)地计算放热量。由此，在异常检测部24中能够更准确地推测对象部位a1～a6的温度变化，因此能够准确地检测温度控制的异常。[0037]异常检测部24基于温度传感器t的检测值、由供给热量计算部22计算出的供给热量以及由放热量计算部23计算出的放热量，来检测与对象部位a1～a6的温度控制相关的构成要素的异常。异常检测部24具有：估计部26，其用于估计对象部位a1～a6的温度；判定部27，其基于温度传感器t的检测值和估计部26的估计值，来判定温度控制的异常；以及校正部28，其对估计部26在运算中使用的热量进行校正。[0038]估计部26基于从由供给热量计算部22计算出的供给热量减去由放热量计算部23计算出的放热量而得到的热量、也就是对象部位a1～a6的内部的热量的变化量，来估计对象部位a1～a6的温度。更详细地说，估计部26能够将对象部位a1～a6的温度变化量计算为将向对象部位a1～a6供给的供给热量与对象部位a1～a6的放热量之差的积分值除以对象部位a1～a6的热容量c得到的值。如果将供给热量设为wh，将放热量设为wr，则与温度变化量δt之间的关系表示为c·δt＝∫(wh-wr)dt。[0039]为了得到对象部位a1～a6的当前的温度的估计值，需要将初始温度加上温度变化量，可以将控制开始时的温度传感器t的检测值或环境温度的测定值作为初始温度，还可以将通常的初始温度范围内的固定值作为初始温度。在估计部26使用摄氏温度的情况下，可以认为初始温度是0℃，从而省略对初始温度的相加。[0040]在温度传感器t的检测值与估计部26的估计值之差超过了规定的异常阈值的情况下，判定部27判断为温度控制异常。也就是说，在根据供给到对象部位a1～a6的热量推测出的对象部位a1～a6的当前的温度过度高于温度传感器t的当前的检测值的情况下，能够判断为温度传感器t无法正确地测定对象部位a1～a6的温度、或者加热器h无法适当地加热对象部位a1～a6。[0041]校正部28对估计部26在运算中使用的热量(从供给热量减去放热量得到的值)进行校正，以使温度传感器t的检测值与估计部26的估计值之差变小。具体地说，校正部28将向估计部26输入的热量加上使温度传感器t的检测值与估计部26的估计值之差乘以规定的校正系数kp得到的值。由此，能够对估计部26使用的初始温度与控制开始时的对象部位a1～a6的实际的温度之差进行补偿，并且能够防止尽管与温度控制相关的结构没有异常、却使估计值与检测值之差因供给热量及放热量的计算值中包含的误差的积累而变大。此外，如果将校正系数kp设得过大，则可能也会抵消在与温度控制相关的结构产生异常的情况下的估计值与检测值之间的偏差，因此优选设为最低限度的值。[0042]在异常检测部检测到温度控制的异常时，异常时处理部25进行异常的报告和使加热器h的输出停止中的至少一个。由此，能够防止加热器h或对象部位a1～a6因热而损伤，从而抑制由于在不适当的温度条件下使注射成型系统运转而导致制造出低质量的注射成型品。[0043]接着，具体地说明注射成型系统1的加热器h(发热体ht)的温度、对象部位a1的温度(温度传感器t的检测值)以及加热器h的发热量的随时间变化。[0044]图3例示出与温度控制相关的结构全部正常的注射成型系统1启动时也就是将各对象部位a1～a6的温度从常温升温到能够进行制造的设定温度为止时的、各值的变化。在该例中，温度传感器t的检测值与对象部位a1的温度一致。如图示，加热器h的输出在启动时成为最大输出，当温度传感器t的检测值增大到某种程度时，加热器h的输出下降，之后在小的范围内增减，使得温度传感器t的检测值保持在设定温度。[0045]图4例示出加热器h没有被安装于对象部位a1的注射成型系统1启动时的各值的变化。在该例中，不从加热器h向对象部位a1传递热，因此仅加热器h升温，对象部位a1仅因来自邻接的对象部位a2的热传导等而略微升温。在该情况下，加热器h的温度变得非常高，如果不加处理，则可能使加热器h、周围的构成要素损伤。[0046]然而，在注射成型系统1中，注射成型温度控制装置20对加热器h的发热量与对象部位a1的温度上升之间的背离进行确认，来检测温度控制的异常，因此在加热器h等破损前，使加热器h停止发热或者由操作员进行应对。[0047]图5例示出与温度控制有关的结构全部正常的注射成型系统1在稳定运转时的各值的变化。在该例中，加热器h的输出在小的范围内增减，对象部位a1的温度及与其一致的温度传感器t的检测值被大致维持在设定温度。[0048]图6例示出在稳定运转过程中、加热器h从对象部位a1脱离的情况下的各值的变化。当加热器h从对象部位a1脱离时，无法向对象部位a1释放热的加热器h的温度上升，另一方面，没有被加热器h供给热的对象部位a1的温度逐渐下降。[0049]在该情况下也是，加热器h的温度变得非常高，如果不加处理，则加热器h、周围的构成要素可能损伤，但注射成型温度控制装置20对温度控制的异常进行检测，由此能够在加热器h等破损前，使加热器h停止发热或者由操作员进行应对。[0050]如以上那样，注射成型温度控制装置20能够比较准确地检测注射成型机10的与温度控制有关的结构的异常，因此能够防止注射成型温度控制装置20损伤。[0051]以上，说明了本公开的实施方式，但本发明并不限于前述的实施方式。另外，本实施方式中记载的效果仅列举了由本发明产生的最佳的效果，本发明的效果并不限定于本实施方式中记载的效果。[0052]本公开所涉及的注射成型温度控制装置可以对单一的控制对象的温度进行控制。[0053]在本公开所涉及的注射成型温度控制装置中，放热量计算部也可以基于由供给热量计算部计算出的供给热量来计算从对象部位向外部的放热量，还可以基于温度传感器的检测值和由供给热量计算部计算出的放热量这两者，来计算从对象部位向外部的放热量。[0054]在本公开所涉及的注射成型温度控制装置中，能够省略放热量计算部。通常，放热量与加热器的发热量相比足够小，因此即使忽略放热量，误差也小。另外，在异常检测部具有校正部的情况下，校正部能够生成与放热量对应的补偿(offset)。[0055]在本公开所涉及的注射成型温度控制装置中，异常检测部可以构成为不对对象部位的温度进行估计，而通过温度传感器的检测值和供给热量的举动来检测温度控制的异常。[0056]在本公开所涉及的注射成型温度控制装置中，能够省略校正部。