CN101259746A - 注射控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种注射控制装置，防止成形品产生不良、或者在型腔空间中产生气体。具备：注射部件；注射用驱动部；注射速度检测处理单元，检测注射速度(Sd)；注射压检测处理单元，检测注射压(Sp)；以及，驱动控制处理单元，根据注射速度(Sd)及注射压(Sp)驱动上述注射用驱动部，并在成形材料开始向型腔空间填充之前进行压力控制，之后进行速度控制。根据注射速度(Sd)及注射压(Sp)驱动上述注射用驱动部，并在成形材料开始向型腔空间填充之前进行压力控制，之后进行速度控制，因此，在成形材料进入到型腔空间内之后的型腔空间内的压力稳定，压力变得均匀。

Description

注射控制装置
技术领域
本发明涉及一种注射控制装置。
背景技术
以往，成形机、例如注射成形机具有模具装置、合模装置以及注射装置，上述模具装置具有固定模和可动模。并且，通过上述合模装置使上述可动模进退，进行模具装置的闭模、合模和开模，并随着合模而在上述固定模和可动模之间形成形腔空间。并且，上述注射装置具备加热缸以及自由旋转且自由进退地设置在该加热缸内的螺杆，为了使该螺杆旋转或者前进，具备计量用马达、注射用马达等。并且，在计量工序中，当使上述螺杆旋转时，能够在加热缸内、在螺杆前方蓄积树脂，而在注射工序中，当使上述螺杆前进时，所蓄积的树脂从安装在加热缸前端的注射喷嘴注射。上述树脂流过模具装置内的浇道后，经由浇口进入上述型腔空间内，填充到型腔空间，并通过冷却模具装置，被冷却、固化，成为成形品。
并且，提供一种注射控制装置，在高速且高压地进行注射时，通过切换速度控制和压力限制控制来进行螺杆的填充(例如，参照专利文献1)。
图1是表示以往注射装置的第1填充方法的时序图，图2是表示以往的浇道内的压力分布的第1图，图3是表示以往的型腔空间内的压力分布的第1图，图4是表示以往的浇道内的压力分布的第2图，图5是表示以往的型腔空间内的压力分布的第2图，图6是表示以往的注射装置的第2填充方法的时序图。
首先，在第1填充方法中，如图1所示，当在时刻t1开始注射时，开始速度控制，树脂以恒定的注射速度V1充满直浇道41和浇口43，随之注射压慢慢升高。另外，注射速度以螺杆的速度表示，注射压以按压螺杆的力表示。
然后，当树脂在时刻t2进入浇口薄壁部g、在时刻t3充满上述浇口薄壁部g，并通过浇口薄壁部g进入型腔空间C内时，注射速度急剧提高而成为V2(V1＜V2)，随之，注射压急剧升高。并且，当在时刻t4树脂结束向型腔空间C填充时，为了防止发生气孔、溢料等，降低注射速度使其成为V3(V1＜V3＜V2)，随之，注射压升高的变化率减小。然后，当在时刻t5结束速度控制并开始压力限制控制时，将注射压限制为不超过限制值Pm，随之，注射速度慢慢降低。并且，在时刻t6进行VP切换而开始保压，并且从压力限制控制切换为压力控制。
并且，在上述速度控制中，在进行多级控制注射速度的速度多级控制的情况下，当如图1中的点划线所示那样，在时刻t2～t3之间使注射速度提高而成为V4(V1＜V4＜V3＜V2)时，注射压如点划线所示那样升高，结果，如图2所示，向型腔空间C慢慢扩张的浇口112内的压力变得不稳定，压力变得不均匀，并且，在时刻t3、在充满了浇口112的状态下，一部分树脂流入到型腔空间C中。
并且，在时刻t3，在树脂进入到上述型腔空间C内之后，如图3所示，型腔空间C内的压力变得不稳定，压力变得不均匀。
结果，成形品产生厚度不等、歪斜、翘曲等不良情况，或者在型腔空间C中产生气体。
因此，可考虑的方法为，如图1的虚线所示那样，使时刻t2～t3之间的注射速度与到时刻t2为止的注射速度V1相等，但是，时刻t2～t3之间的注射压慢慢降低，结果，如图4所示，不仅不能顺畅地充满薄壁部112，并且如图5所示，不能对型腔空间C填充足够量的树脂。
因此，提供如图6所示的第2填充方法。该情况下，在时刻t1～t6之间进行速度控制和压力限制控制，而限制压力以使其在时刻t1～t3之间不超过限制值Pm1、在时刻t3～t6之间不超过限制值Pm2。
并且，当在时刻t1开始注射时，开始速度控制，树脂以恒定的注射速度V1充满直浇道41和浇口43，随之，注射压慢慢升高。
然后，树脂在时刻t2进入浇口112，但是由于进行压力限制控制，因此注射压被限制为不超过限制值Pm1。因此，在时刻t2使注射速度仅提高规定的值，以便注射压成为限制值Pm1。
然后，当在时刻t3，树脂充满浇口薄壁部g，并通过该浇口薄壁部g进入型腔空间C内时，如上所述，注射速度急剧提高而成为V2，随之，注射压急剧升高。
专利文献1：日本特开平6-55599号公报
但是，在上述以往的第2填充方法中，注射压被限制为不超过限制值Pm1，因此注射速度慢慢降低，并在时刻t3，注射速度变得与注射速度V1几乎相等。
因此，如图4所示，不仅不能顺畅地充满薄壁部112，并且如图5所示，不能对型腔空间C填充足够量的树脂。结果，成形品产生气孔等不良情况。
发明内容
本发明解决上述以往的填充方法的问题，其目的在于提供一种注射控制装置，防止成形品产生不良、或者在型腔空间中产生气体。
为此，在本发明的注射控制装置，具备：注射部件；注射用驱动部，用于使该注射部件进退；注射速度检测处理单元，对使上述注射部件前进而进行注射时的注射速度进行检测；注射压检测处理单元，对进行注射时的注射压进行检测；以及，驱动控制处理单元，根据上述注射速度及注射压驱动上述注射用驱动部，并在成形材料开始向型腔空间填充之前进行压力控制，之后进行速度控制。
根据本发明，注射控制装置，具备：注射部件；注射用驱动部，用于使该注射部件进退；注射速度检测处理单元，对使上述注射部件前进而进行注射时的注射速度进行检测；注射压检测处理单元，对进行注射时的注射压进行检测；以及，驱动控制处理单元，根据上述注射速度及注射压驱动上述注射用驱动部，并在成形材料开始向型腔空间填充之前进行压力控制，之后进行速度控制。
此时，根据注射速度及注射压驱动上述注射用驱动部，并在成形材料开始向型腔空间填充之前进行压力控制，之后进行速度控制，因此，在成形材料进入了型腔空间内之后，型腔空间内的压力稳定，压力变得均匀。
结果，成形品不产生厚度不等、歪斜、翘曲等不良情况，并且在型腔空间C中不产生气体。
并且，能够对型腔空间填充足够量的成形材料，因此能够防止成形品产生气孔等不良情况。
附图说明
图1是表示以往注射装置的第1填充方法的时序图。
图2是表示以往的浇道内的压力分布的第1图。
图3是表示以往的型腔空间内的压力分布的第1图。
图4是表示以往的浇道内的压力分布的第2图。
图5是表示以往的型腔空间内的压力分布的第2图。
图6是表示以往注射装置的第2填充方法的时序图。
图7是表示本发明的实施方式的注射成形机的要部的图。
图8是表示本发明的实施方式的模具装置内的状态的第1图。
图9是表示本发明的实施方式的模具装置内的状态的第2图。
图10是本发明的实施方式的注射控制装置的控制框图。
图11是表示本发明的实施方式的填充方法的时序图。
图12是表示本发明的实施方式的浇道内的压力分布的图。
图13是表示本发明的实施方式的型腔空间内的压力分布的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。此时，对作为成形机的注射成形机进行说明。
图7是表示本发明的实施方式的注射成形机的要部的图，图8是表示本发明的实施方式的模具装置内的状态的第1图，图9是表示本发明的实施方式的模具装置内的状态的第2图。
在图中，10为注射装置；11为作为缸部件的加热缸；12为自由旋转且自由进退地设置在该加热缸11内的作为注射部件的螺杆；13为安装在上述加热缸11前端的注射喷嘴；14为形成在该注射喷嘴13上的喷嘴口；15为供给口，该供给口形成在上述加热缸11后端附近的规定位置上，用于供给作为成形材料的未图示的树脂；16为作为成形材料供给部件的料斗，用于收容上述树脂，并经由上述供给口15向加热缸11内供给。
在上述螺杆12的后端设置有用于使该螺杆12旋转或者进退的驱动装置部21。该驱动装置部21具备：固定在未图示的框架上的作为导向部件的导杆24、25；由该导杆24、25导向、并相对于框架自由进退地设置的作为支承部件的滑动基座26；固定在该滑动基座26上的作为计量用驱动部的未图示的计量用马达；将通过驱动该计量用马达而产生的旋转传递给螺杆12的未图示的旋转传递系统；固定在上述框架上的作为注射用的驱动部的注射用马达28；作为运动方向转换部的滚珠丝杠31，该滚柱丝杠31将通过驱动该注射用马达28而产生旋转的旋转运动转换为直线运动，并将直进运动经由上述滑动基座传递到螺杆12；和将上述螺杆12自由旋转地支承在滑动基座26上的轴承32等。
上述滚珠丝杠31具备：与注射用马达28的输出轴连接的作为第1转换要件的滚珠丝杠轴33；和与该滚珠丝杠33啮合，且安装在滑动基座26上的作为第2转换要件的滚珠螺母34。
模具装置35设置在上述注射装置10的前方，该模具装置35由作为第1模具的固定模36、和相对于该固定模36自由进退地配置的作为第2模具的可动模37构成。并且，通过使未图示的合模装置工作来进行上述模具装置35的开模、合模和闭模，并在合模时在上述固定模36和可动模37之间形成形腔空间C。由此，上述合模装置具备：用于安装上述固定模36的未图示的固定盘；用于安装上述可动模37的未图示的可动盘；以及，使该可动盘进退、并且作为产生合模力的合模用驱动部的未图示的合模用马达等。
在计量工序中，当通过驱动上述计量用马达而使上述螺杆12向正方向旋转时，料斗16内的树脂经由供给口15供给到加热缸11内，并在螺杆12的槽内前进。随之，使螺杆12后退，树脂被蓄积在螺杆12前端的未图示的螺杆头的前方。
在注射工序中，当通过驱动上述注射用马达28而使上述螺杆12前进时，蓄积在螺杆头前方的树脂，被从注射喷嘴13注射，并在流过模具装置35内的浇道41之后，流过浇口43，并经由浇口薄壁部g进入型腔空间C内，填充到该型腔空间C中。
在上述构成的注射装置10中，可控制注射速度和注射压。为此，在导杆25和滑动基座26之间配置有位置检测器48，在螺杆12和滑动基座26之间设置有作为负载检测器的负载传感器49。
上述位置检测器48，具有安装在导杆25上的作为第1检测要件的固定件51、以及安装在滑动基座26上的作为第2检测要件的可动件52，表示上述螺杆12的位置的可动件52的传感器输出，经由放大器54传送到控制部55。并且，表示注射用马达28被驱动时传递到滑动基座26的负载的负载传感器49的传感器输出，经由负载传感器放大器57传送到控制部55。
并且，该控制部55经由伺服放大器58驱动上述注射用马达28。另外，由放大器54、控制部55、负载传感器放大器57和伺服放大器58等构成注射控制装置。
下面，说明注射控制装置。
图10是本发明的实施方式的注射控制装置的控制框图。
图中，55为控制部，该控制部55具备未图示的CPU和未图示的存储装置等，并根据记录在该存储装置中的程序、数据等进行各种运算，并作为计算机起作用。
当上述可动件52的传感器输出作为位置Sz，经由放大器54传送到控制部55时，作为注射速度检测处理单元(注射速度检测处理部)的微分器61，进行注射速度检测处理，接收位置Sz而进行微分，产生注射速度Sd，并传送到作为速度偏差计算处理单元(速度偏差计算处理部)的减法器62。该减法器62进行速度偏差计算处理，根据从作为控制切换处理单元(控制切换处理部)的、且作为指令值产生处理单元(指令值产生处理部)的指令值产生器63传送来的速度指令Sv，减去(反馈)上述注射速度Sd而计算速度偏差ΔSd，并传送到作为速度控制补偿处理单元(速度控制补偿部)的、且作为指令值产生处理单元(指令值产生处理部)的速度控制补偿器64。
该速度控制补偿器64进行速度控制补偿处理以及指令值产生处理，并对速度偏差ΔSd进行补偿运算而产生电流(转矩)指令值Sg，并将该电流指令值Sg经由伺服放大器58供给到注射用马达28，并驱动该注射用马达28。另外，在上述速度控制补偿器64中，进行比例控制、比例/积分控制等运算。
该情况下，位置检测器48-放大器54-微分器61-减法器62-速度控制补偿器64-伺服放大器58-注射用马达28，在后述的速度控制和压力控制中形成通用的速度局部反馈系统。并且，微分器61、减法器62、指令值产生器63以及速度控制补偿器64构成速度控制处理单元(速度控制处理部)，该速度控制处理单元进行速度控制处理，并控制注射速度Sd。
并且，作为位置设定处理单元(位置设定处理部)的位置图形产生器67，进行位置设定处理，并将相对于时间的位置Sx传送到作为位置偏差计算处理单元(位置偏差计算处理部)的减法器65，以便上述螺杆12的移动速度成为注射速度。
该减法器65进行位置偏差计算处理，从上述位置Sx减去(反馈)经由上述放大器54来传送的位置Sz，而计算位置偏差ΔSz，并传送到作为位置控制补偿处理单元(位置控制补偿处理部)的位置控制补偿器66。该位置控制补偿器66进行位置控制补偿处理，对位置偏差ΔSz进行补偿减法而产生位置控制系统的操作量Sy，并将该操作量Sy传送到指令值产生器63。另外，在上述位置控制补偿器66中，进行比例控制、比例/积分控制等运算。并且，由位置图形产生器67、减法器65、位置控制补偿器66和指令值产生器63构成位置控制处理单元(位置控制处理部)，该位置控制处理单元进行位置控制处理，并控制位置Sz。
然而，在这种注射成形机中，为了防止在注射工序中对模具装置35施加过大的压力、为了减小从注射工序切换为保压工序时的压力变化、或者为了在高速注射时不根据载荷压力来进行从注射工序切换为保压工序的判断，在填充树脂的期间以规定的限制压Sr限制注射压Sp。为此，配置作为限制值产生处理单元(限制值产生处理部)的未图示的限制值产生器，由该限制值产生器产生限制值Sr。
并且，负载传感器49的传感器输出，作为注射压Sp经由负载传感器放大器57输入到控制部55，并传送到作为该控制部55的未图示的注射压检测处理单元(注射压检测处理部)的、且作为压力偏差计算处理单元(压力偏差计算处理部)的减法器68。该减法器68进行注射压检测处理以及压力偏差计算处理，检测注射压Sp，并计算从限制值Sr减去(反馈)注射压Sp的压力偏差ΔSr，并传送到作为压力控制补偿处理单元(压力控制补偿处理部)的压力限制补偿器69中。该压力限制补偿器69进行压力控制补偿处理，补偿运算上述压力偏差ΔSr而产生压力控制系统的操作量Sq，并将该操作量Sq传送到指令值产生器63。另外，在上述压力限制补偿器69中，进行比例控制、比例/积分控制等运算。并且，由减法器68、压力限制补偿器69构成压力控制处理单元(压力控制处理部)，该压力控制处理单元进行压力控制处理、控制注射压Sp。
如此，上述操作量Sy、Sq被送入指令值产生器63。此时，操作量Sy、Sq成为相对于上述速度局部反馈系统的速度设定。指令值产生器63进行控制切换处理以及指令值产生处理，从操作量Sy、Sq中选择一个，作为速度指令Sv传送到上述速度局部反馈系统中。
但是，为了简化说明，当将位置控制补偿器66作为由增益K0构成的比例补偿器、将压力限制补偿器69作为由增益K1构成的比例补偿器，并且其任意一个进行比例控制时，操作量Sy、Sq分别成为：
Sy＝K0·ΔSz
＝K0(Sx-Sz)
Sq＝K1·ΔSr
＝K1(Sr-Sp)
另外，由减法器62、65、68、指令值产生器63、位置控制补偿器66、位置图形产生器67、压力限制补偿器69构成驱动控制处理单元，该驱动控制处理单元进行驱动控制处理，根据注射速度Sd和注射压Sp驱动注射用马达28，并进行速度控制、压力控制和压力限制控制等。
下面，说明上述构成的注射装置10的填充方法。
图11是表示本发明的实施方式的填充方法的时序图，图12是表示本发明的实施方式的浇道内的压力分布的图，图13是表示本发明的实施方式的型腔空间内的压力分布的图。
该情况下，在时刻t1～t2、t3～t6的期间，进行速度控制和压力限制控制，限制注射压Sp，以便使其在时刻t1～t2的期间不超过在图中用点划线表示的限制值Sr1、在时刻t3～t6的期间不超过限制Sr2。并且，在时刻t2～t3的期间将限制值Sr1作为目标值进行压力控制。
首先，当在时刻t1开始注射时，开始速度控制，树脂以恒定的注射速度Sd1充满直浇道41和浇口43，随之，注射压Sp慢慢升高。
在时刻t1附近开始了填充的初期状态下，注射压Sp为几乎接近零的值，因此压力偏差ΔSr较大，操作量Sq比操作量Sy大。因此，指令值产生器63的最小值选择处理单元(最小值选择处理器)，进行最小值选择处理，选择位置控制系统的操作量Sy，并作为速度指令Sv输出，结果，进行将位置Sx作为目标值的位置控制。并且，当随着使螺杆12前进，注射压Sp变大、压力偏差ΔSr变小时，操作量Sq接近于操作量Sy的大小。之后，注射压Sp进一步变大、压力偏差ΔSr进一步变小，并在时刻t2满足作为指令值产生器63的切换条件的下面的式子，
Sy＝Sq。
另外，当随着使螺杆12前进，注射压Sp变大、操作量Sq变得比操作量Sy小时，指令值产生器63选择操作量Sq，并进行将限制值Sr作为目标值的压力限制控制。
然后，树脂在时刻t2进入到浇口43，但是指令值产生器63的操作量固定处理单元(操作量固定处理部)，进行操作量固定处理，选择压力控制系统的操作量Sq，并作为速度指令Sv输出，结果，将限制值Sr1作为规定的目标值而进行压力控制，以使注射压Sp成为目标值。
此时，设定限制值Sr1以使注射速度Sd慢慢提高。另外，在从时刻t2到时刻t3的期间，通过设定如图11的虚线所示那样的限制值Sr3，也可使注射速度Sd慢慢提高。
然后，当在时刻t3，树脂充满浇口薄壁部g、并通过浇口薄壁部g进入到型腔空间C内时，注射速度Sd急剧提高而成为Sd2(Sd1＜Sd2)，随之，注射压Sp急剧升高。然后，当在时刻t4、树脂向型腔空间C的填充结束时，为了防止产生气孔、溢料等，降低注射速度Sd而成为Sd3(Sd1＜Sd3＜Sd2)，随之，注射压Sp升高的变化率变小。
另外，在时刻t3使限制值从Sr1成为Sr2(Sr1＜Sr2)，因此压力偏差ΔSr变大，操作量Sq比操作量Sy大。因此，上述最小值选择处理单元，选择位置控制系统的操作量Sy，并作为速度指令Sv输出，结果，进行将位置Sx作为目标值的位置控制。并且，在时刻t4～t5的期间，也同样，上述最小值选择处理单元，选择位置控制系统的操作量Sy，并作为速度指令Sv输出，结果，进行将位置Sx作为目标值的位置控制。
之后，当注射压Sp变大、压力偏差ΔSr变小时，操作量Sq接近于操作量Sy的大小。然后，注射压Sp进一步变大、压力偏差ΔSr进一步变小，并在时刻t5满足作为指令值产生器63的切换条件的下面的式子，
Sy＝Sq。
随之，上述最小值选择处理单元，选择压力控制系统的操作量Sq，并作为速度指令Sv输出，结果，进行压力限制控制，以便不超过限制值Sr1。
当开始该压力限制控制时，注射压Sp被限制为不超过限制值Pr2，随之，注射速度Sd慢慢降低。然后，在时刻t6进行VP切换而开始保压，并且，从压力限制控制切换为压力控制。
如此，在本实施方式中，树脂在从进入浇口43到到达浇口薄壁部g为止的时刻t2～t3的期间，进行压力控制以使注射压Sp成为作为恒定值的限制值Sr1。因此，浇口薄壁部g内的压力稳定，压力变得均匀，并且，在时刻t3充满了浇口薄壁部g的状态下，一部分树脂不会流入型腔空间C。
并且，在树脂进入上述型腔空间C内之后，型腔空间C内的压力也稳定，压力变得均匀。
结果，成形品不会产生厚度不等、歪斜、翘曲等不良，或者在型腔空间C中产生气体。
并且，在时刻t2～t3的期间，可将注射压Sp保持为限制值Sr1，因此不仅可使树脂顺畅地充满浇口薄壁部g，而且可对型腔空间C填充足够量的树脂。结果，可防止成形品产生气孔等不良。
另外，本发明不限于上述实施方式，可根据本发明的主旨进行多种变形，这些变形也包括在本发明的范围内。

Claims (3)

1、一种注射控制装置，其特征在于，具备：
注射部件；
注射用驱动部，用于使该注射部件进退；
注射速度检测处理单元，对使上述注射部件前进而进行注射时的注射速度进行检测；
注射压检测处理单元，对进行注射时的注射压进行检测；以及，
驱动控制处理单元，根据上述注射速度及注射压驱动上述注射用驱动部，并在成形材料开始向型腔空间填充之前进行压力控制，之后进行速度控制。
2、如权利要求1所述的注射控制装置，其特征在于，
在模具装置中、在浇道与型腔空间之间形成有薄壁部的情况下，上述压力控制在成形材料流过薄壁部的期间进行。
3、如权利要求1所述的注射控制装置，其特征在于，
以使注射压成为规定的目标值的方式进行上述压力控制。
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