CN102555179A - 塑化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可更简易且迅速地掌握树脂状态的塑化装置。本发明的塑化装置(100)具有：送料器(4)，向缸(2)内供给树脂；及螺杆(3)，在缸(2)内沿轴向移动，其中，具备被设置于缸(2)内的预定位置的缸压传感器(6)和基于缸压传感器(6)的检测值，推断计量工序时压力开始上升的位置的压力上升点推断部(11)。

Description

塑化装置

技术领域

本申请主张基于2010年12月22日申请的日本专利申请第2010-286672号的优先权。其申请的所有内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种塑化装置，其具有向缸内供给树脂的送料器和在该缸内沿轴向移动的螺杆，尤其涉及一种可控制其缸内的树脂状态的塑化装置。

背景技术

以往已知有，具备在缸内沿轴向移动的螺杆的树脂加工装置(例如参考专利文献1)。

该树脂加工装置具备：多个温度检测器，检测从补给器(料斗)供给至缸内的成型材料的温度；多个压力检测器，检测该成型材料的压力；及多个感应器，根据感应加热来加热缸，其中，控制基于那些多个感应器的感应加热程度，以使根据由那些多个温度检测器检测出的值计算的缸内树脂所保有的热量成为预先规定的理想的热量，并且根据由那些多个压力检测器检测出的值计算出的缸内树脂的熔度或粘度成为预先规定的理想的熔度或粘度。

这样，该树脂加工装置通过使从缸挤出的树脂始终成为适于加工的状态来减少产品的细孔、裂纹、变形等。

并且，以往已知有，具有向缸内供给树脂的送料器和在该缸内沿轴向移动的螺杆的注射成型机(例如参考专利文献2)。

该注射成型机具备：转矩检测器，检测计量用伺服马达的转矩；及控制部，控制送料器的转速，其中，控制该送料器的转速(缸内的树脂状态)，以使该转矩检测器检测出的计量用伺服马达的转矩与预先设定的基准值一致。

这样，该注射成型机能够通过极小地抑制计量用伺服马达的转矩的值来使用额定转矩小于以往的计量用马达。

专利文献1：日本特开昭61-89820号公报

专利文献2：日本特开2004-351661号公报

然而，引用文献1的树脂加工装置，不仅需要遍及缸轴向的较广范围设置多个温度检测器、多个压力检测器及多个感应器而使装置结构复杂，而且通过控制基于感应器的感应加热程度来控制缸内的树脂状态，因此有不能得到充分的控制响应性的顾虑。

并且，引用文献2的注射成型机，只能通过降低送料器的转速来将以预定速度旋转螺杆时的最大转矩抑制到小于预定值，而不能将缸内的树脂状态调节为适于加工的状态。

发明内容

鉴于上述问题点，本发明的目的在于，提供一种能够可更简易且迅速地掌握树脂状态的塑化装置。

为了实现上述目的，本发明的实施例所涉及的塑化装置，具有向缸内供给树脂的送料器和在该缸内沿轴向移动的螺杆，其特征在于，具备：缸压传感器，被设置于所述缸内的预定位置，检测该缸内的预定位置的压力；及压力上升点推断部，根据所述缸压传感器的检测值，推断计量工序时压力开始上升的位置。

发明效果：

根据上述构件，本发明能够提供一种可更简易且迅速地掌握树脂状态的塑化装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施例所涉及的塑化装置的结构例的图。

图2是说明缸内的各点与螺杆上的基准点之间的距离、与缸内压之间的关系的图。

图3是说明用于使脱离理想范围的压力上升点移动至该理想范围内的处理的图。

图4是表示压力上升点推断或调整处理的流程的流程图。

图5是用于说明压力上升点的推断方法的图。

图中：1-控制装置，2-缸，3-螺杆，4-送料器，5-料斗，6-缸压传感器，7-螺杆位置检测装置，8-存储装置，9-送料用马达，10-计量用马达，11-压力上升点推断部，12-压力上升点位置调整部，20-树脂供给用开口，30-刮板，31-压力环状部，32-螺杆头，40-送料螺杆，60-传感器设置用孔，80-理想范围DB，100-塑化装置。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施例进行说明。

[实施例]

图1是表示本发明的实施例所涉及的塑化装置的结构例的图。

塑化装置100为搭载于挤压成型机或注射成型机等树脂加工装置的装置，主要包括控制装置1、缸2、螺杆3、送料器4、料斗5、缸压传感器6、螺杆位置检测装置7、存储装置8、送料用马达9及计量用马达10。

控制装置1为具备CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)及ROM(Read Only Memory)等的计算机，例如，从ROM读取与压力上升点推断部11及压力上升点位置调整部12各自的功能要件对应的程序，将这些程序展开在RAM上，同时使CPU执行与各功能要件对应的处理。

缸2为具有可旋转且可沿轴向移动地容纳螺杆3的内部空间的部件，该内部空间通过树脂供给用开口20连接于送料器4。

螺杆3是为了一边熔融从送料器4供给的树脂一边将其向缸2的前端(图中左侧)供料而通过计量用马达10旋转驱动的部件。

并且，本实施例中，螺杆3设为通过注射用马达(未图示)和滚珠丝杠机构而在轴向上被直线往复驱动。另外，螺杆3也可设为通过其他周知的机构而在轴向上被直线往复驱动。

并且，本实施例中，螺杆3主要具备以预定螺距间隔配置的刮板30、压力环状部31及螺杆头32，并被设为压缩比(螺杆槽部的外径)沿形成刮板30的部分即螺杆槽部恒定的螺杆。

送料器4为用于通过以任意的转速旋转由送料用马达9旋转驱动的送料螺杆40来以任意的供给速度向缸2内供给从料斗5补给的树脂料球的部件。

料斗5为用于向送料器4补充树脂料球的部件，例如，安装于送料器4的上部。

缸压传感器6为用于检测缸2的内部压力的传感器，例如，使用膜片压力表或静电容量式压力传感器等。

并且，缸压传感器6被嵌入于形成在缸2的侧壁部上的一个或多个传感器设置用孔60中。

传感器设置用孔60，例如被形成于第1位置与第2位置之间的预定位置，其中，当使螺杆3在缸2内前进至最前端时(为如图1所示移动至图的最左侧的情况)，将与形成刮板30的螺杆槽部的后端对应的位置设为第1位置，将形成刮板30的螺杆槽部与压力环状部31之间的边界设为第2位置。

本实施例为在与螺杆中心位置(处于第1位置与第2位置之间的中间的位置)对应的缸2上的位置的前后各配置2个共4个传感器设置用孔60中处于最左侧的一个孔中嵌入缸压传感器6的形态，但也可为在与螺杆中心位置对应的缸2上的位置附近只形成1个的传感器设置用孔60中嵌入缸压传感器6的形态，也可为在多个(包括4个以上)传感器设置用孔60中嵌入多个缸压传感器6的形态。并且，未嵌入缸压传感器6的传感器设置用孔60中嵌入虚拟插头。

螺杆位置检测装置7为用于检测缸2内螺杆3的位置的装置，例如，当利用注射用马达(未图示)使螺杆3在轴向上直线往复驱动时，基于被安装于该注射用马达的编码器的输出检测螺杆3的位置。

存储装置8为用于存储各种信息的装置，例如为EPROM或闪存器等非挥发性存储介质，存储后述的理想范围数据库80(以下称为“理想范围DB80”)。

送料用马达9为用于使送料螺杆40的马达旋转，以与控制装置1所输出的控制信号相应的转速旋转送料螺杆40。

计量用马达10为用于使螺杆3的马达旋转，以与控制装置1输出的控制信号相应的转速使螺杆3旋转。

接着，对控制装置1所具有的各功能要件进行说明。

压力上升点推断部11为用于根据供给至缸2内的树脂推断缸2内的压力开始上升的点(为缸2内的位置，以下称为“压力上升点”。)的功能要件，例如，根据缸压传感器6的检测值和螺杆位置检测装置7的检测值推断压力上升点。另外，本实施例中，缸2内的点(位置)由如下距离表示，即当将与螺杆3一同沿轴向移动的上述第1位置(螺杆3上的点)设为基准点X时，由距该基准点X的距离表示，压力上升点也同样由距基准点X的距离表示。

图2是说明缸2内的各点与螺杆3上的基准点X之间的距离、与缸内压之间的关系的图，在将距基准点X的距离分配在横轴并将缸内压分配在纵轴的映像表(以下称为“缸内压映像表”)的上下示出塑化装置100的第1状态和第2状态。

塑化装置100的第1状态为将熔融树脂送料至缸2的前端且向图的右方向推压螺杆3的状态，塑化装置100的第2状态为进一步进行该送料，螺杆3被进一步向图的右方向推压的状态。另外，为清楚起见，在表示第1状态及第2状态的图中省略不使用的传感器设置用孔60。

本实施例中，缸内压映像表具有由螺杆3的背压决定的背压坐标TP、由螺杆3的形状(为压力环状部31的位置等)决定的压力环状部前端压坐标FP、峰值压坐标PP及压力上升点IL。

并且，本实施例中可知，缸压映像表具有缸内压从压力上升点IL至压力环状部31的后端(为产生峰值压力的缸2内的位置，以下称为“峰值压产生位置PL”。)为止几乎直线性地增大直至到达峰值压坐标PP的特性。

并且，本实施例中可知，缸压映像表具有缸内压从该峰值压产生位置PL至压力环状部31的前端(以下称为“压力环状部前端位置FL”)为止几乎直线性地减少直至到达压力环状部前端压坐标FP的特性。

并且，本实施例中可知，缸压映像表具有缸内压从该压力环状部前端位置FL至略超过螺杆头32的位置(为缸内压与背压变得相等的缸2内的位置，以下称为“背压产生位置TL”。)为止几乎直线性地减少直至到达背压坐标TP的特性。

除刚开始计量工序之后(树脂尚未充分地供给至缸2内的过渡状态)以外在整个该计量工序中维持这些特性。

因此，峰值压坐标PP能够通过模拟实验由背压设定值计算，根据缸内压从压力上升点IL至峰值压产生位置PL几乎直线性地增大之类的特性，只要能够检测压力上升点IL与峰值压产生位置PL之间的一点处的缸内压，就能够高精度地推断压力上升点IL。另外，峰值压坐标PP还能够通过将背压坐标TP看作压力环状部前端压坐标FP，来由背压坐标TP计算。

图2的实测压坐标RP1由塑化装置100处于第1状态时的缸压传感器6的检测值和从基准点X至缸压传感器6为止的距离特定，实测压坐标RP2由塑化装置100处于第2状态时的缸压传感器6的检测值和从基准点X至缸压传感器6为止的距离特定。

缸压传感器6的设置位置相对于缸2是不变的，但由于螺杆3随着计量工序的进行而后退(向图的右侧移动)，因此随着计量工序的进行而远离基准点X，外观上，在缸内压映像表上从右向左移动。

压力上升点推断部11根据螺杆位置检测装置7的检测值特定螺杆3的位置(例如，特定处于图2的第1状态)，且特定缸内压映像表上的缸压传感器6的位置。

之后，压力上升点推断部11能够根据缸内压映像表上的位置被特定的缸压传感器6的检测值来特定实测压坐标RP1，并根据峰值压坐标PP和实测压坐标RP1导出压力上升点IL。

具体而言，压力上升点推断部11导出通过峰值压坐标PP及实测压坐标RP1这两点的直线的横轴截距作为压力上升点IL。

即，压力上升点IL能够由峰值压坐标PP及实测压坐标的一点推断，因此能够导出通过峰值压坐标PP及实测压坐标RP2这两点的直线的横轴截距作为压力上升点IL。

压力上升点位置调整部12为用于调整压力上升点的位置的功能要件，例如，通过增大或降低同步率来使压力上升点IL远离基准点X或者接近基准点X。

“同步率”意味着相对于螺杆3的转速的送料螺杆40的转速。

并且，当螺杆3的转速恒定时，送料螺杆40的转速增大意味着同步率的增大，而送料螺杆40的转速降低意味着同步率的降低。

同样，当送料螺杆40的转速恒定时，螺杆3的转速增大意味着同步率的降低，而螺杆3的转速降低意味着同步率的增大。

再次参考图2，压力上升点IL具有根据计量时间、1次注料容量、树脂物性、背压及螺杆3的形状等决定的预定宽度的理想范围。

该理想范围内的压力上升点IL意味着通过搭载塑化装置100的树脂加工装置制造出的树脂加工品的品质被维持在恒定水平，另一方面，该理想范围外的压力上升点IL在接近基准点X时，发生过度的剪切发热、烧伤、粘着或异常(おこし)等问题，当远离基准点X时，发生过度的剪切发热、树脂未熔融、脱气度不足或混匀度不足等问题。

理想范围存储于存储装置8的理想范围DB80，例如，当接通树脂加工装置的电源时，采用与该树脂加工装置的设定相应的适当的值且在控制装置1的RAM上读取。

理想范围DB80为可读取且系统地存储理想范围的数据库，与计量时间、1次注料容量、树脂物性、背压及螺杆3的形状等建立关联来存储多个理想范围。

当压力上升点推断部11推断出的压力上升点脱离理想范围时，压力上升点位置调整部12为了使该压力上升点成为理想范围内而增减同步率，对送料用马达9和计量用马达10的至少一方发送控制信号。

图3是对用于使脱离理想范围的压力上升点进入该理想范围内的处理进行说明的图，表示为了使作为压力上升点推断部11推断出的压力上升点IL1的、向接近基准点X的方向脱离理想范围的压力上升点IL1向远离基准点X的方向移动来进入该理想范围内，而降低同步率的处理。

并且，图3表示为了使作为压力上升点推断部11推断出的压力上升点IL2的、向远离基准点X的方向脱离理想范围的压力上升点IL2向接近基准点X的方向移动来进入该理想范围内，而增大同步率的处理。

在此，参照图4，对塑化装置100推断的压力上升点，并对调整该推断出的压力上升点位置的处理(以下，称为“压力上升点推断或调整处理”。)进行说明。另外，图4是表示压力上升点推断或调整处理的流程的流程图，设塑化装置100以预定周期反复执行该压力上升点推断或调整处理。

首先，控制装置1取得通过模拟实验等计算出的同步率的初始值(步骤S1)。

之后，控制装置1通过压力上升点推断部11取得缸压传感器6及螺杆位置检测装置7的检测值(步骤S2)。

另外，设缸压传感器6以预定的采样周期反复检测缸内压并将其检测值记录在RAM上的检测值日志上。

同样，设螺杆位置检测装置7以与缸压传感器6的采样周期相同的采样周期反复检测螺杆3的位置并将其检测值与缸内压对应地记录在RAM上的检测值日志上。

之后，控制装置1通过压力上升点推断部11，根据所取得的检测值推断压力上升点(步骤S3)。

图5是用于说明压力上升点的推断方法的图。图5(A)图解使用一个检测值组(螺杆位置检测装置7的检测值与缸压传感器6的检测值的组合)和峰值压坐标PP的压力上升点的推断方法，图5(B)图解使用2个检测值组的压力上升点的推断方法。

具体而言，控制装置1取得记录于检测值日志上的1群检测值组，从该1群检测值组抽出一个从基准点X至缸压传感器6为止的距离进入预定范围TH1内的检测值组，根据该检测值组推断压力上升点IL。

这样，控制装置1能够根据缸内压从压力上升点IL到峰值压产生位置PL为止几乎直线性地增大之类的特性，从峰值压坐标PP和一个检测值组推断压力上升点IL，并且通过使用2个检测值组即使不利用峰值压坐标PP也能够推断压力上升点IL。

即，控制装置1能够抽出从基准点X至缸压传感器6为止的距离进入预定距离范围TH1内的2个检测值组，并导出通过那2个检测值组的直线，在此基础上推断压力上升点IL。

并且，控制装置1还可抽出从基准点X至缸压传感器6为止的距离进入预定距离范围TH1内的3个以上的检测值组，并根据那3个以上的检测值组导出近似直线，在此基础上推断压力上升点IL。

并且，控制装置1还可以为，即使在抽出2个以上的检测值组的情况下，为了推断压力上升点IL也可使用峰值压坐标PP。

另外，那些检测值组可以是基于一个缸压传感器6的检测值的检测值组，也可为基于多个缸压传感器6的检测值的检测值组。

并且，控制装置1按每一计量工序推断一个压力上升点，但也可将各计量工序中推断出的多个压力上升点平均化来推断一个压力上升点。

之后，控制装置1通过压力上升点推断部11判定推断出的压力上升点是否处于理想范围内(步骤S4)。

当判定推断出的压力上升点处于理想范围内时(步骤S4的是)，控制装置1使用该时刻的同步率(例如为初始值)，完成这次的压力上升点推断或调整处理。

另一方面，当判定推断出的压力上升点不处于理想范围内而是已脱离理想范围时(步骤S4的否)，控制装置1判定其脱离方向(步骤S5)。

当判定向接近基准点X的方向脱离(参考图3的压力上升点IL1)时(步骤S5的“接近基准点X”)，控制装置1通过压力上升点位置调整部12降低同步率(步骤S6)。

另一方面，当判定向远离基准点X的方向脱离(参考图3的压力上升点IL2)时(步骤S5的“远离基准点X”)，控制装置1通过压力上升点位置调整部12增大同步率(步骤S7)。

具体而言，当接收到通过输入装置(未图示)的由操作员进行的同步率调节指令时，控制装置1对送料用马达9和计量用马达10的至少一方发送控制信号(用于变更转速的信号)来增减同步率，反复进行步骤S2以后的处理，直至压力上升点进入理想范围内为止。

并且，控制装置1还能够不接收通过输入装置(未图示)的由操作员进行的同步率调节指令，对送料用马达9和计量用马达10的至少一方自动发送控制信号(用于变更转速的信号)以使同步率增减，并反复进行步骤S2以后的处理，直至压力上升点进入理想范围内为止。

并且，控制装置1还可为了通过压力上升点位置调整部12来增减同步率，在每完成一次计量工序时对送料用马达9和计量用马达10的至少一方自动发送控制信号。

并且，控制装置1还可以在每完成预定次数的计量工序时发送控制信号，而不是在每完成1次的计量工序时发送控制信息。是为了还能够对应，例如将在各计量工序中推断出的多个压力上升点平均化来推断一个压力上升点的基础上使同步率增减的情况。

当降低同步率时，压力上升点位置调整部12对计量用马达10输出控制信号，使计量用马达10的转速仅增大预定增大量。

并且，压力上升点位置调整部12也可对送料用马达9输出控制信号，并使送料用马达9的转速仅降低预定降低量。

或者，压力上升点位置调整部12还可对送料用马达9和计量用马达10双方输出控制信号，并使计量用马达10的转速仅增大预定增大量，且使送料用马达9的转速仅降低预定降低量。

另外，当控制送料用马达9和计量用马达10双方的转速时，压力上升点位置调整部12可更大地增大计量用马达10的转速的同时增大送料用马达9的转速，也可更大地降低送料用马达9的转速的同时降低计量用马达10的转速。

另一方面，当增大同步率时，压力上升点位置调整部12对计量用马达10输出控制信号，并使计量用马达10的转速仅降低预定降低量。

并且，压力上升点位置调整部12也可对送料用马达9输出控制信号，并使送料用马达9的转速仅增打预定增大量。

或者，压力上升点位置调整部12还可对送料用马达9和计量用马达10双方输出控制信号，并使计量用马达10的转速仅降低预定降低量，且使送料用马达9的转速仅增大预定增大量。

并且，当控制送料用马达9和计量用马达10双方的转速时，压力上升点位置调整部12可更大地降低计量用马达10的转速的同时降低送料用马达9的转速，也可更大地增大送料用马达9的转速的同时增大计量用马达10的转速。

另外，控制装置1以预定的增减幅度降低或增大同步率，但也可根据该压力上升点从理想范围的脱离程度调节同步率的增减幅度。这时，脱离程度越大控制装置1越增大同步率的增减幅度。

并且，控制装置1使用搭载于树脂加工装置的显示装置(未图示)，也可图表显示基于缸压传感器6的检测值的缸内压的压力分布。

并且，控制装置1也可使用该显示装置，显示通过压力上升点推断部11推断出的压力上升点与理想范围之间的位置关系，或者通知压力上升点脱离理想范围的警告信息等。

另外，控制装置1可在连接于该树脂加工装置的外部的显示装置上显示那些信息，也可使用语音输出装置(未图示)通知那些警告信息。

根据以上结构，塑化装置100基于缸压传感器6及螺杆位置检测装置7的输出推断压力上升点，因此能够更简易且迅速地掌握树脂状态。

并且，塑化装置100控制同步率以将推断出的压力上升点控制在预定的理想范围内，因此能够更简易且迅速地将树脂状态控制为适于加工的状态。

并且，塑化装置100根据设置于缸2内一处的缸压传感器6的检测值、距该缸压传感器6的基准点X的距离和预定的峰值压坐标推断压力上升点，控制同步率以将该压力上升点控制在预定的理想范围内，因此能够更简易且迅速地将树脂状态控制为适于加工的状态。

并且，塑化装置100通过控制送料用马达9和计量用马达10中的至少一方来控制同步率，因此能够更简易且迅速地将树脂状态控制为适于加工的状态。

以上，对本发明的优选实施例进行了详细说明，但本发明不限于上述的实施例，在不脱离本发明的范围内，可以对上述的实施例进行各种变形及置换。

例如，在上述的实施例中，塑化装置100通过由压力上升点位置调整部12控制同步率来将压力上升点维持在理想范围内，但也可通过控制调节缸2内的温度的温度调节装置或调节螺杆3的背压的背压调节装置来将压力上升点维持在理想范围内。

并且，在上述的实施例中，螺杆3利用了压缩比(螺杆槽部的外径)沿螺杆槽部恒定的类型的螺杆，但也可利用压缩比沿螺杆槽部变化的类型的螺杆。

Claims (4)

1.一种塑化装置，其具有：送料器，向缸内供给树脂；及螺杆，在该缸内沿轴向移动，其特征在于，具备：

缸压传感器，被设置于所述缸内的预定位置，检测该缸内的预定位置的压力；及

压力上升点推断部，根据所述缸压传感器的检测值，推断计量工序时压力开始上升的位置。

2.如权利要求1所述的塑化装置，其特征在于，

所述缸压传感器被设置于所述缸内的一个或多个位置。

3.如权利要求1或2所述的塑化装置，其特征在于，

具备压力上升点位置调整部，该压力上升点位置调整部调整所述压力开始上升的位置。

4.如权利要求1至3中任一项所述的塑化装置，其特征在于，

具备显示部，该显示部显示基于所述缸压传感器的检测值的压力分布。

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