CN100431823C - 注射成形机的计量方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及注射成形机。特别是能够更加准确地实现树脂计量的计量方法及注射成形机的控制装置。计量工程开始时，螺杆以设定转动速度转动，并且，进行将树脂压力保持在设定压力的背压控制而后退。螺杆在设定计量结束位置附近Ss被切换到向设定计量结束位置的定位控制，发出停止螺杆转动指令。虽然使螺杆停止转动，但因电机、螺杆驱动机构等的惯性，螺杆的后退在设定计量结束位置停止后，仅过转一定量后螺杆停止转动。通过使螺杆仅反转相应于该过转的转动量，修正相当于过转部分的树脂量而得到设定计量树脂量。

Description

注射成形机的计量方法及控制装置

技术领域

本发明涉及注射成形机。特别是涉及能够更加准确地实现树脂计量的计量方法及注射成形机的控制装置。

背景技术

直列螺杆式注射成形机中，使加热料筒内的螺杆转动对树脂材料进行熔融混炼，将熔融树脂加压送至加热料筒的前端。与此同时，一边进行压力控制一边使螺杆后退，一旦螺杆到达设定计量点，就停止螺杆的转动，并且使螺杆的后退也停止，并进行树脂的计量。另外，预塑式注射成形机也同样，使其可塑化转动把熔融树脂供给料筒的前端，使柱塞受到供给料筒前端的树脂的压力而后退，通过柱塞到达设定位置来进行熔融树脂的计量。并且，在该计量后使螺杆或柱塞前进将熔融树脂注射并填充在模具内。

为了提高成形品的质量，就必需减少填充在模具内的熔融树脂填充量的波动。

螺杆或柱塞后退到计量点位置，然后，进行注射时，假如使计量过的熔融树脂就原样注射并填充到模具里的话，就能够得到准确的填充量，成形品的重量不会参差不齐，能够保证成形品质量的均匀。但是，从计量结束转移到注射工程之际，还存在计量树脂量改变，不能注射准确的熔融树脂量这样的问题，为了改善生活这些问题，提出了各种各样的技术方案。

在计量工程时，将伴随着螺杆转动产生的熔融树脂供给料筒的前端。在注射工程时，为了使螺杆前端的熔融树脂不向后方返流而注射到模具内，在螺杆前端设置了止回阀、挡圈等阀门。还提出了如下技术方案，通过该阀门，从计量结束到注射开始之间，防止熔融树脂因在螺杆前端和螺杆后端之间移动导致的计量树脂量变化，以注射准确的计量树脂量。

(a)所知的有，在预塑式注射成形机中，计量结束后使柱塞后退、螺杆前端的熔融树脂的压力为「0」后，使柱塞前进、止回阀后退封闭从料筒的后端到前端的树脂通路以防止熔融树脂的逆向流动来避免计量树脂量的波动(例如，参照特开平2-147312号公报)。

(b)所知的还有，在直列式注射成形机中，一旦螺杆后退到计量点就停止螺杆转动，并且停止螺杆的后退。然后，使螺杆反转、使料筒后端的树脂压力降低并使止回阀后退以封闭树脂通路，回抽后开始注射，这样来防止计量的树脂量的波动(例如，参照特开平11-240052号公报)。

(c)同样，所知的还有，计量结束后使螺杆反转或者使螺杆反转的同时进行回抽，以逆止环封闭树脂通路，然后开始注射(例如，参照特开平10-16016号公报)。

(d)再有，所知的还有，计量结束后，回抽后使螺杆反转，用环形阀封闭树脂通路，然后进行注射(例如，参照特开平9-29794号公报)。

在上述的现有技术中都是防止在注射时料筒前端的熔融树脂发生逆流等而导致计量树脂量的变化。

另外，作为控制得到准确的计量树脂量的技术，公知的有：

(a)设置数个背压指令和螺杆转动数指令组，控制使该组合的背压和螺杆转动数连动，通过在计量工程结束时控制使螺杆转动数及螺杆后退速度为「0」使计量均匀的方法(例如，参照特公平1-26875号公报)。另外，

(b)将计量停止前的螺杆转动速度以螺杆后退位置为基准作成依次变小的转动数，以得到稳定的计量树脂量(例如，参照特公昭64-6931号公报)。

在使螺杆转动的电机、螺杆、将电机的转动力传送到螺杆的传动机构部都具有惯性，即使螺杆到达计量点位置使螺杆转动用的电机停止，使螺杆的转动停止，由于该惯性的影响也不能使螺杆的转动立即停止。因此，伴随着该惯性，就会发生螺杆、螺杆转动机构的过转，该过转会改变树脂量，使得计量树脂量不能与设定值相等。而且，由于伴随着该过转等所产生的计量树脂量不能被控制，虽然看起来好像是稳定的，实际上却是变化的。结果，成为成形的实际的成形品的重量参差不齐等成形缺陷的原因。

另外，例如，即使设定计量结束位置为相同条件，在螺杆转动数大的场合，由于螺杆到停止所需的时间较长，因过转导致的多余的树脂量包含在计量树脂量中。因此，计量树脂量有增加的倾向，意味着根据成形条件该计量树脂量会变化。因此，在决定成形条件之际，需要微调设定计量结束位置等多余并且困难的作业。另外，采用一旦接近上述计量结束位置就使螺杆转动数依次减小、即减速的方法，存在需要时间、在计量工程中也太费时之类的问题。

发明内容

本发明的注射成形机的计量方法的第1方案包括：求出螺杆或者柱塞后退位置到达设定计量结束位置后的螺杆转动量；及在螺杆停止转动后使螺杆仅反转上述求出的转动量。

本发明的注射成形机的计量方法的第2方案包括：螺杆或者柱塞后退位置到达设定计量结束位置并停止时，向螺杆转动驱动装置发出螺杆停止转动指令，计算测量其后的螺杆转动量，以及在螺杆转动停止后使螺杆仅反转上述测量到的转动量。

本发明的注射成形机的计量方法的第3方案包括：螺杆或者柱塞后退位置到达设定计量结束位置并停止时，向螺杆转动驱动装置发出螺杆停止转动指令，预先计算测量并储存其后的螺杆转动量；以及在以后的计量工程中，螺杆或柱塞后退位置到达设定计量结束位置并停止时，向螺杆转动驱动装置发出螺杆停止转动指令，使螺杆仅反转螺杆转动停止后上述储存了的转动量。

本发明的注射成形机的控制装置适用于直列式注射成形机，它具有用于使螺杆前后移动的螺杆前后移动用电机和用于使螺杆转动的螺杆转动用电机，在计量中使螺杆转动用电机在一定方向转动的同时，驱动螺杆前后移动用电机使螺杆后退到设定计量结束位置。

并且，该控制装置的第1方案具有求出从螺杆到达设定计量结束位置的时刻起到螺杆转动减速停止之间上述螺杆过转的转动量的装置，以及驱动螺杆转动用电机根据上述转动量使螺杆沿与计量中相反的方向转动的装置。

再有，该控制装置的第2方案具有预先设定储存从螺杆到达设定计量结束位置的时刻起到螺杆转动减速停止的螺杆的相当于过转部分的转动量的装置，以及计量结束的螺杆停止转动后，使螺杆沿与计量中相反的方向转动上述储存的螺杆转动用电机的转动量。

这些控制装置的第1、第2方案具有以下形式。

使螺杆与计量中相反的方向转动的装置可以在螺杆转动停止之后马上使其与上述计量中相反的方向转动。

使螺杆与计量中相反的方向转动的装置可以以预先设定的转动速度使螺杆在计量时与转动用电机相反的方向转动。

注射成形机可以是以柱塞式注射成形机代替直列式注射成形机，设置用于使柱塞前后移动的柱塞前后移动用电机取代用于使螺杆前后移动的螺杆前后移动用电机而，以该柱塞前后移动用电机使柱塞前后移动取代使螺杆前后移动。

采用本发明，就能够得到一种修正因螺杆转动的过转而导致的计量树脂量的变化，得到更加准确均匀的计量树脂量的计量方法及注射成形机的控制装置。

附图说明

图1是本发明的各实施例所使用的注射成形机的注射机构部分的概要图。

图2是构成作为控制该注射成形机的控制装置的本发明的控制装置的一个实施例的主要部分的方框图。

图3(a)-图3(b)是本发明的工作原理的说明图。

图4是本发明的一个实施方例的动作处理的流程图。

具体实施方式

通过参照附图对以下实施例的说明就能够更清楚地了解本发明的上述及其它目的和特征。

图1是本发明的控制装置所使用的直列式注射成形机的一个例子的注射机构部分的概要图。图中，1为模具，2为料筒，3为螺杆，4为向料筒内供给树脂球粒的料斗，5是构成注射机构的前板，6是后板。还有，上述前板5和后板6之间设有数个导向杆7，推板8被移动自如地配置在导向杆7上被引导沿前进后退方向(图中的左右方向)移动。螺杆3的基部被移动自如地安装在该推板8上，同时在该基部安装从动皮带轮12，利用螺杆转动用伺服电机M1通过主动皮带轮14、同步皮带13、从动皮带轮12来驱动螺杆3转动。还有，图中虽然省略了螺杆转动用伺服电机M1，它被安装在推板8上与推板8一起前后移动。

另外，在推板8通过压力传感器(测压元件)9安装有滚珠螺母10，滚珠丝杠11与该滚珠螺母10螺纹连接，该滚珠丝杠11通过螺杆前后移动用伺服电机M2，通过主动皮带轮15、同步皮带16、从动皮带轮17而被驱动转动。这样，借助于推板8螺杆3就沿轴向(图中的左右方向)被驱动。

图2是控制该注射成形机的控制装置的主要部分的方框图。本发明的控制装置是由该方框图的控制装置构成的。

图2中，符号26是控制该注射成形机全体的处理器，通过总线29，与将模拟信号转换成数字信号的A/D转换器20、伺服接口21、22，输入输出接口25、ROM、RAM、非易失性RAM等构成的存储器27连接。压力传感器(测压元件)9连接在A/D转换器20上，伺服接口21、22上分别连接有伺服放大器23、24。

在伺服放大器23上连接有伺服电机M1、编码器等的位置/速度检测器P1。利用该位置/速度检测器P1，通过检测出伺服电机M1的位置、转动速度来检测出螺杆3的转动量、转动速度。伺服放大器23在计量时通过伺服接口21接收由处理器26发出的移动指令，通过利用位置/速度检测器P1检测出的、被反馈的伺服电机M1的实际速度(螺杆的转动速度)，进行速度的反馈控制，进一步进行电流(力矩)的反馈控制以控制伺服电机M1的驱动。另外，作为本发明的特征的构成，利用由控制器26发出的与计量时相反的方向的一定转动量的移动指令进行转动量的控制(位置的控制)。

另外，在伺服放大器24上连接有伺服电机M2、编码器等位置/速度检测器P2。利用该位置/速度检测器P2，通过检测出伺服电机M2的转动位置、转动速度来检测出螺杆3的前后移动位置及前后移动速度。伺服放大器24通过伺服接口22接收由处理器26发出的位置指令或速度指令，通过利用位置/速度检测器P2检测出的、被反馈的伺服电机M2的转动位置及/或实际速度(螺杆的速度)，进行位置及/或速度的反馈控制，进一步进行电流(力矩)的反馈控制以控制伺服电机M2的驱动。还有，伺服放大器23、24虽然可以仅由电路等硬件构成，但在本实施例中是由处理器、ROM、RAM等构成，即用软件对伺服电机的位置、速度、力矩等进行控制的所谓数字式伺服放大器构成。

在输入输出接口25上连接有具有由液晶或CRT等构成的显示装置的数据输入输出装置28，利用该输入输出装置28可以设定各种指令、各种参数，并且，在显示装置上能够显示各种设定值和后述的螺杆转动数、螺杆后退位置、螺杆转动力矩等。

上述的结构虽然与原有的注射成形机的控制装置的结构是一样的，但是从具有用于使计量树脂量准确而均匀的控制螺杆反转功能的装置这一点来说，它与原有的注射成形机的控制装置是不同的。

图3(a)及图3(b)是本发明的原理说明图。图3(a)的纵轴表示螺杆后退速度，横轴表示时间。图3(b)的纵轴表示螺杆转动速度，横轴表示时间。

一旦进入计量工程，螺杆被加速到设定转动速度并维持在该设定转动速度。另外，对熔融树脂进行背压控制，将其保持在设定背压，结果，螺杆以大致一定的速度后退。

在直到设定计量结束位置Sb的剩余移动量(位置偏差量)达到设定位置偏差量Ss时，就切换到向设定计量结束位置Sb的定位控制，并且，输出螺杆转动停止指令。使螺杆后退速度减速，定位于设定计量结束位置Sb位置并停止螺杆后退。还有，有时也把该计量工程分为数个阶段，以改变并控制螺杆转动速度和螺杆后退速度(背压)。

另一方面，通过螺杆转动停止指令量停止螺杆转动之际，因电机、螺杆、螺杆转动驱动机构等的惯性，转动不能立即停止，如图3(b)所示，转动不与螺杆后退的停止同时停止，要过转以后螺杆才停止转动。仅该过转部分的转动量Aa计量了额外的树脂，若将其注射，则注射了比设定计量的树脂量更多的树脂量。而且，该过转的转动量Aa由于没有受到控制，每一计量工程中都会变化，就成为导致成形品的重量产生参差不齐的原因。

因此，本发明计算测量该过转部分的转动量Aa，使螺杆仅反转相应于该转动量Aa的量Ab。结果，被积蓄在注射料筒的螺杆前端并被压缩的熔融树脂就向螺杆侧逆向流动一个反转量Ab，即相当于过转的转动量Aa。并且，假如开始注射的话，因过转导致的多余的树脂量就被上述的反转所修正，使得设定计量树脂量被注射，就能够减少成形品的参差不齐。

图4是根据上述的本发明的原理，本实施例的控制装置的处理器26实行计量工程的动作处理的流程图。

一旦进入计量工程，处理器26通过伺服接口22输出一个让螺杆前后移动用伺服电机M2使螺杆后退到设定计量结束位置Sb的移动量到伺服放大器24(步骤T1)。该移动量储存在用于伺服放大器24内的位置循环控制所设置的误差寄存器中。

另外，通过A/D变换器20读取用压力传感器(测压元件)9检测出的树脂压力Pa，根据设定的树脂压力Ps与该检测出的树脂压力之间的压力偏差求出螺杆后退移动指令，通过伺服接口22输出到伺服放大器24(步骤T2)。最初，在伺服放大器24内的误差寄存器里储存的是至计量结束位置Sb的移动量，但不根据储存在该误差寄存器中的位置偏差进行位置循环控制，而根据基于压力偏差的移动指令，控制螺杆前后移动用伺服电机M2的驱动。

另外，将使螺杆以设定的螺杆转动速度转动的指令通过伺服接口21输出到伺服放大器23(步骤T3)。

一旦伺服放大器24接收到根据压力偏差的后退移动指令，就根据该后退移动指令和从速度检测器P2反馈的速度信息进行速度的反馈控制，使螺杆前后移动用伺服电机M2移动。这样，通过树脂压力的反馈控制进行背压控制。

另外，伺服放大器23接收螺杆转动指令，根据该指令的设定转动速度和从位置/速度检测器P1反馈的速度信息，进行速度的反馈控制，使螺杆转动用伺服电机M1以设定速度转动。

这样，如图3(a)及图3(b)所示，螺杆一边进行压力控制一边后退，同时开始以设定的转动速度转动，进行树脂的熔融混炼。

其次，处理器26去除从位置/速度检测器P2反馈来的位置信息，读出储存现在时刻的位置偏差量的误差寄存器的值Sd(步骤T4)，与作为从转动速度调整点及压力控制向定位控制的切换点所设定的位置偏差Ss进行比较(步骤T5)。

假如读取出的现在的位置偏差Sd比设定位置偏差Ss更大的话就返回步骤T2，重复实行步骤T2～T5的处理直到位置偏差Sd小于设定位置偏差Ss，如图3(a)所示，螺杆3以根据压力偏差的后退速度后退，螺杆3如图3(b)所示持续设定速度的转动。

一旦位置偏差Sd小于设定位置偏差Ss，就停止利用压力偏差的移动指令(停止压力反馈控制)，切换到根据误差寄存器所储存的位置偏差(至设定计量结束位置Sb的剩余移动量)的位置循环控制，开始定位控制(步骤T6，T7)。另外，将停止转动指令(速度指令的停止)输出到螺杆转动用伺服电机M1的伺服放大器23(步骤T8)。设定位置偏差Ss的设定是预先测定螺杆后退速度，根据该螺杆后退速度和螺杆前后移动用电机M2的加减速时的常数预先求得相当于为停止而开始减速直至停止的移动量的量作为位置偏差Ss。或者，也可以检测出实际的螺杆后退速度，通过该检测出的后退速度和加减速时的常数，求出到减速停止时所需的移动量并将此量自动设定为位置偏差Ss。结果，如图3(a)及图3(b)所示，螺杆后退速度和螺杆转动速度都被减速。

由于螺杆后退为到设定计量结束位置Sb的定位指令，因而减速并定位于设定计量结束位置Sb而位置。因此，一旦检测出螺杆3的现在位置Sa达到了设定计量结束位置Sb(步骤T9)，处理器26就通过伺服接口21读取根据从位置/速度检测器P1反馈来的位置信息得到的螺杆3的现在转动位置Ra，作为计量结束时的螺杆转动量Rb储存下来(步骤T10)。

但是，如图3所示，即使输入转动停止指令，使螺杆转动用伺服电机M1的驱动被停止，由于电机M1、螺杆3、螺杆驱动机构等的惯性，螺杆3不能立即停止，过转以后才停止。处理器26，一旦检测出螺杆3停止转动(步骤T11)，就检测出螺杆3的现在转动位置Ra，作为螺杆3停止转动时的螺杆转动量Rs储存下来(步骤T12)。

对伺服放大器23发出一个使螺杆3以设定转动速度或者与计量时的转动速度相同的速度转动的转动指令，使其仅以这样求得的螺杆3停止转动时的螺杆转动量Rs与计量结束时的螺杆转动量Rb的差在与迄今为止的方向相反(与计量工程的螺杆转动方向相反)的转动方向上转动，驱动螺杆转动用伺服电机M1(步骤T13)，结束计量工程的处理。

结果，如图3所示，计量结束后，通过使螺杆3仅反转一个相当于过转的转动量Aa的量Ab，就使计量树脂量修正一个因螺杆3过转所导致的多余的量，就能够得到设定计量树脂量。

在上述的实施例中，虽然是利用连接在伺服电机上的位置/速度检测器来检测出螺杆转动量，但是也可以利用直接检测螺杆转动量的检测器来检测螺杆转动量。

另外，在上述的本实施例中，虽然在步骤T10求出计量结束点螺杆转动位置Rb、在步骤T12求出螺杆停止转动时的螺杆转动位置Rs、通过其差求得过转部分的转动量，但是也可以在位置/速度检测器P1输出脉冲的场合，设置计算该脉冲数的计数器，在步骤T10将该计数器归零，在步骤T12读出该计数，通过该计数值来求得过转部分的转动移动量。再有，也可以测定从计量结束时到螺杆停止转动时的时间，从该时间和螺杆转动速度算出过转量，将该算出的量作为反转量。这时，在图4所示的处理中，在步骤T10使计时器开始，在步骤T12使计时器停止，测定到停止减速的时间，在步骤T13利用该测定时间和设定转动速度求得并输出反转量。

另外，在过转量Aa具有可重复的稳定性的场合，也可以预先将该过转量Aa作为反转量Ab设定，在螺杆转动止减速停后立即向反方向仅转动该设定量Ab。这时，在图4所示的动作处理中，不需要步骤T10、T12的处理，步骤T13的处理成为仅反转设定转动量Ab的处理。还有，该场合，反转的指令速度，可以是将计量时的转动速度自动作为反转时的速度指令值，或者，也可以设定反转时的指令速度。

另外，在上述各实施例中，虽然是将本发明应用于直列式注射成形机的例子进行了说明，但是本发明也同样适用于柱塞式注射成形机。该时，螺杆前后移动用的伺服电机M2就为柱塞前后移动用电机，以该柱塞前后移动用电机使柱塞前后移动。并且，螺杆变成只用螺杆转动用伺服电机M1驱动使其转动。计量工程时的动作控制除了仅用柱塞前后移动用电机进行与螺杆前后移动用伺服电机M2同样的控制驱动以取代螺杆前后移动用伺服电机M2外，其他一切都不变。另外，在上述的各实施例中，虽然是以电动式的注射成形机为例进行了说明，但是本发明也同样适用于油压式注射成形机。

采用本发明，修正因螺杆和该螺杆转动驱动机构等的惯性，在计量结束后因螺杆转动的过转导致的多余的计量树脂量，能够得到更加准确的设定计量树脂量，结果，能够使成形品的重量等均匀，得到稳定的成形。

Claims (5)

1.一种直列式注射成形机的控制装置，具有用于使螺杆前后移动的螺杆前后移动用电机和用于使螺杆转动的螺杆转动用电机，在计量中使螺杆转动用电机以一定方向转动的同时，驱动螺杆前后移动用电机使螺杆后退到设定计量结束位置，并且在到达上述设定计量结束位置后的某一时间使螺杆反转；其特征在于，具有：求出从螺杆到达上述设定计量结束位置时刻起到螺杆转动减速停止之间上述螺杆过转的转动量的装置，以及驱动螺杆转动用电机根据上述转动量使螺杆沿与计量中相反的方向转动的装置。

2.一种直列式注射成形机的控制装置，具有用于使螺杆前后移动的螺杆前后移动用电机和用于使螺杆转动的螺杆转动用电机，在计量中使螺杆转动用电机以一定方向转动的同时，驱动螺杆前后移动用电机使螺杆后退到设定计量结束位置，并且在到达上述设定计量结束位置后的某一时间使螺杆反转；其特征在于，具有：预先设定储存从螺杆到达上述设定计量结束位置时刻起到螺杆转动减速停止的螺杆的过转部分的转动量的装置，以及计量结束的螺杆停止转动后，使螺杆沿与计量中相反的方向转动上述储存的螺杆转动用电机的转动量。

3.如权利要求1或2所述的注射成形机的控制装置，其特征在于：使螺杆在与上述计量中相反的方向转动的装置在螺杆转动停止之后马上使其与上述计量中相反的方向转动。

4.如权利要求1或2所述的注射成形机的控制装置，其特征在于：使螺杆在与上述计量中相反的方向转动的装置，以预先设定的转动速度使螺杆转动用电机在与上述计量中相反的方向转动。

5.如权利要求1或2所述的注射成形机的控制装置，其特征在于：上述注射成形机是以柱塞式注射成形机代替直列式注射成形机，设置用于使柱塞前后移动的柱塞前后移动用电机取代用于使螺杆前后移动的螺杆前后移动用电机，以该柱塞前后移动用电机使柱塞前后移动取代使螺杆前后移动。

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