CN103358509B - 注塑成型机的树脂的状态监视装置 - Google Patents

Abstract

一种注塑成型机的树脂的状态监视装置，检测树脂的温度，以不进行树脂的移动期间的时间对该检出温度的指数函数进行积分，求树脂的劣化状态。在该求得的树脂的劣化状态的值超过预先设定的值的情况下发出警告。

Description

注塑成型机的树脂的状态监视装置

技术领域

本发明涉及在注塑成型机中安装的、监视注射缸的内部或者金属模内的树脂的劣化状态的树脂的状态监视装置。

背景技术

螺杆贯通插入注塑成型机的注射缸内，通过螺杆的旋转产生的树脂的切断热和在注射缸的外周上安装的加热器的热熔融从料斗供给的颗粒状的树脂。通过使螺杆在其轴心方向前进，向金属模内注射该熔融的树脂，制作成型品。

为使金属模内熔融的树脂固化，一般进行控制使金属模的温度成为比注射缸低的温度，但是像热流道金属模那样用加热器加热树脂流路来和注射缸内同样地维持树脂的熔融状态的情况下，用和注射缸相同程度的设定温度进行温度控制。

如上所述，树脂通过加热器的热而熔融，但是在用成型所需要的温度以上的高温加热的情况下、或者虽然是适当的温度或者在其以下但长时间继续那种状态的情况下有时会劣化，引起变色或者碳化等问题，发生成型质量上的问题。

在成型运行中，熔融的树脂在短时间内向金属模注射并且固化成为成型品，因此劣化发生的可能性低。但是，在成型品的生产结束，直到开始下一生产的期间，或者发生异常而使成型运行停止后等注塑成型机停止中，树脂残留在注射缸内或者金属模内，残留的树脂劣化。特别在透镜成型用的树脂中，当作为劣化的具体现象的树脂的变色或者碳化发生时，成型品的光学性能显著降低，成为成型质量上的致命的问题。

作为防止上述树脂劣化的方法，已知监视树脂在注射缸内或者金属模内滞留的时间（滞留时间），在滞留时间超过预定时间的情况下判断为树脂发生了劣化的技术。进而，例如在日本特开2005－22260号公报中公开了为防止树脂的劣化而降低注射缸的设定温度，强制排出注射缸内的树脂的技术。

已知树脂的滞留时间越长劣化越发展，树脂温度越高其发展越快（参照图1）。在日本特开平7－214629号公报中，公开了不仅使用滞留的时间而且也使用滞留中的树脂温度求树脂的劣化度的方法。

上述日本特开2005－22260号公报中公开的树脂的劣化状态监视技术，假定滞留中的树脂的温度不变化，仅监视滞留时间来防止树脂的劣化。因此，在树脂温度变化那样的状况下不能正确地把握树脂的劣化状态，进而有漏掉劣化，不能采取适当的应对措施这样的问题。

例如，在成型结束，然后关断加热器的电源的情况下，为降低注射缸内部的温度要花费时间，在达到树脂的劣化不进行的低的温度前的期间内，树脂的劣化发展。另一方面，在为开始成型而从低的温度的状态接通加热器的电源的情况下，即使在树脂的温度达到可成型的温度前，树脂的劣化也发展。如上所述，通过现有的基于时间的监视，难以正确地把握树脂的劣化状态（参照图2）。

进而，在上述日本特开2005－22260号公报中公开的树脂的劣化状态监视技术中，需要把滞留监视时间设定为适当的时间，但是为设定适当的时间需要关于树脂的知识和经验。

另外，上述日本特开平7－214629号公报公开了根据成型中的热履历模拟劣化度的技术，但是关于基于注塑成型机停止中的热履历进行的劣化度的检测或者劣化时的应对措施未作任何公开。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种在注塑成型机上安装的树脂的状态监视装置，即使进行成型的操作者没有关于树脂的知识或者经验，也能够根据树脂温度和经过时间正确地把握成型机停止中的树脂的劣化状态，在劣化进展的情况下发出警告，或者自动地进行滞留状态的解除动作等，防止树脂的劣化。

本发明的在注塑成型机中安装的树脂的状态监视装置，具有：检测树脂的温度的温度检测部；使通过加热器熔融的树脂移动的树脂移动部；检测通过上述树脂移动部进行了树脂的移动的树脂移动检测部；以不进行树脂的移动期间的时间对通过上述温度检测部检测出的树脂的温度的指数函数进行积分，求树脂的劣化状态的树脂劣化状态计算部；和在通过上述树脂劣化状态计算部求得的劣化状态超过预先设定的阈值的情况下发出警告的警告发生部。

上述树脂劣化状态计算部能够使用

Σα×exp(β×T(t_i))×Δt

的式子计算上述树脂的劣化状态。式中，T(t_i)是上述温度检测部在时刻t_i检测出的树脂的温度，α、β是根据树脂的种类求得的常数，i是自然数，Δt是采样时间。

上述注塑成型机的树脂的状态监视装置，还可以具有：预先与树脂的种类对应地存储上述树脂劣化状态计算部中的α、β的存储部；输入树脂的种类的输入部；与通过上述输入部输入的树脂的种类对应地提取出α、β的值的提取部，遵照通过上述提取部提取出的α、β计算树脂劣化状态。

上述注塑成型机的树脂的状态监视装置，还可以具有加热器温度调节部，用于在用上述树脂劣化状态计算部求得的树脂的劣化状态超过预先设定的阈值的情况下，进一步降低上述树脂的温度。

上述注塑成型机的树脂的状态监视装置，还可以具有树脂排出部，用于在用上述树脂劣化状态计算部求得的树脂的劣化状态超过预先设定的阈值的情况下，进一步进行排出用上述加热器熔融的树脂的动作。

根据本发明，能够提供注塑成型机的树脂的状态监视装置，即使进行成型的操作者没有关于树脂的知识或者经验，也能够根据树脂温度和经过时间正确地把握成型机停止中的树脂的劣化状态，在劣化进展的情况下发出警告，或者自动地进行滞留状态的解除动作等，防止树脂的劣化。

附图说明

从下面参照附图对于实施例的说明中可以明了本发明的上述以及其他的目的以及特征。附图中：

图1是说明滞留时间以及树脂温度和劣化度的关系的图表。

图2是说明树脂温度的变化和树脂的劣化度的关系的图表。

图3是注塑成型机的主要部分结构图。

图4是说明与树脂的种类对应地存储的两个常数α、β的图。

图5是说明在算出的劣化度f超过预定值时输出警告的处理的流程图。

图6是说明在算出的劣化度f超过预定值时输出警告或者降低设定温度的处理的流程图。

图7是说明在算出的劣化度f超过预定值（阈值）时输出警告或者排出树脂的处理的流程图。

具体实施方式

使用图3说明安装有本发明的状态监视装置的注塑成型机。

注塑成型机M在底盘上具有合模部以及注射部。注射部加热熔融树脂材料（颗粒），把该熔融的树脂向金属模30的空腔31内注射。合模部（未图示）主要进行金属模30的开闭。金属模30是热流道金属模，用加热器8加热树脂流路32维持树脂的熔融状态。在把树脂流路内的树脂的熔融状态与在注射缸1内同样维持的情况下，用和注射缸1同程度的设定温度进行温度控制。

在注射部内配置的注射缸1上，围绕其周围地安装加热器8。在该注射缸1的尖端安装喷嘴2。在注射缸1内贯通插入螺杆3。

通过在金属模30和注射缸1上安装的加热器8被加热的金属模30以及注射缸1内的树脂的温度，通过继电器（SSR）26控制，该继电器（SSR）26通过作为可编程机床控制器用的微处理器的PMC·CPU17通过接口28控制。通过加热器8加热的金属模30以及注射缸1内的树脂的温度通过热电偶9被测定，从该热电偶9输出的温度检测信号，通过电压频率变换器27把温度变化变换为频率变化的信号，来自电压频率变换器27的信号通过接口28被发送到PMC·CPU17。

通过测量用伺服电动机M2，通过由带轮、皮带等构成的传动机构6旋转螺杆3。另外，螺杆3，通过注射用伺服电动机M1，经由包含带轮、皮带、滚珠丝杠/螺母机构等的把旋转运动变换为直线运动的机构的传动机构7被驱动，在螺杆3的轴心方向移动。进而，为检测在螺杆3上施加的树脂压力，在使螺杆在其轴心方向移动（前进、后退）的机构部上设置了使用测力传感器等的树脂压力传感器5。此外，符号P1是通过检测注射用伺服电动机M1的位置、速度来检测螺杆3的轴心方向的位置、速度的位置/速度检测器，符号P2是通过检测测量用伺服电动机M2的位置、速度来检测螺杆3的绕轴的旋转位置、速度的位置/速度检测器。符号4是向注射缸1内供给树脂的料斗。

注塑成型机M的控制装置，具有作为数值控制用的微处理器的CNC·CPU20、作为可编程机床控制器用的微处理器的PMC·CPU17、以及作为伺服控制用的微处理器的伺服CPU13，构成为通过经由总线16选择相互的输入输出在各微处理器之间进行信息传递。

在伺服CPU13上连接存储进行位置环路、速度环路、电流环路的处理的伺服控制专用的控制程序的ROM14、临时存储数据用的RAM15。在伺服CPU13上连接基于来自伺服CPU13的指令驱动在注射轴上连接的注射用伺服电动机M1、在螺杆旋转轴上连接的测量用伺服电动机M2、以及喷嘴前进后退用伺服电动机M3的伺服放大器12。

另外，把来自在各伺服电动机M1、M2上安装的位置/速度检测器P1、P2的作为位置检测信号以及速度检测信号的输出信号向伺服CPU13反馈。根据来自位置/速度检测器P1、P2的位置的反馈信号通过伺服CPU13计算各伺服电动机M1、M2的旋转位置，在各当前位置寄存器内更新存储。

在PMC·CPU17上连接存储控制注塑成型机的序列动作的序列程序等的ROM18、临时存储运算数据等使用的RAM19。在CNC·CPU20上连接存储整体控制注塑成型机M的自动运行程序等各种程序的ROM21、临时存储运算数据用的RAM22。

成型数据保存用RAM23是非易失存储器，是存储关于注塑成型作业的成型条件和各种设定值、参数、宏变量等的存储器。带液晶显示装置的手动输入装置25经由接口（I/F）24与总线16连接，进行功能菜单的选择以及各种数据的输入操作等，另外，设置了数值数据输入用的数字键以及各种功能键等。此外，作为显示装置，也可以使用LCD（液晶显示装置）、其他显示装置。

通过以上的注塑成型机M的结构，PMC·CPU17控制注塑成型机全体的顺序。PMC·CPU17经由接口28控制继电器26的接通关断，由此进行加热器8的加热控制。另外，从检测通过加热器8加热的注射缸1内的树脂的温度的热电偶9输出的表示温度的电压信号，通过电压频率变换器27被变换为频率变化的信号，通过接口28向PMC·CPU17发送。

CNC·CPU20根据ROM21的运行程序和在成型数据保存用RAM23中存储的成型条件等，对各轴的伺服电动机进行移动指令的分配。伺服CPU13根据对各轴分配的移动指令和用位置/速度检测器P1、P2检测出的位置以及速度的反馈信号等，执行数字伺服控制，驱动控制伺服电动机M1、M2。

在注塑成型机M中，用图3的注射用伺服电动机M1使螺杆3前进，或者用测量用伺服电动机M2使螺杆3旋转，由此进行树脂的移动。通过螺杆3前进或者旋转，从在注射缸1的尖端安装的喷嘴2排出树脂，或者在喷嘴2和金属模30接触的情况下从金属模30排出树脂，解除滞留状态。另外，可以通过使用在注射用伺服电动机M1或者在测量用伺服电动机M2上安装的位置/速度检测器（P1、P2）检测这些电动机M1、M2的旋转来检测树脂的移动。

在本发明的树脂的状态监视装置中，作为测量树脂的劣化的指标，使用劣化度f。劣化度f通过下述（1）式计算。该（1）式如在上述日本特开平7－214629号公报中记载的那样是公知的。

f=Σα×exp(β×T(t_i))×Δt…(1)

式中，α、β分别是根据树脂的种类求得的常数，T(t_i)是时刻t_i时的树脂的温度。Δt是采样时间，t_i+1=t_i+Δt。

如图4所示，上面（1）式中的α、β的值预先与树脂的种类对应地存储在成型数据保存用RAM23中。树脂的种类可以使用带液晶显示装置的手动输入装置25的键盘来输入。与输入的树脂的种类对应地提取出上述α、β的值，在图5、图6、图7中表示的处理中的劣化度f的计算中使用。

使用图5、图6以及图7的流程图分别说明在上述注塑成型机M中执行的进行树脂的状态监视的处理。

图5是说明在算出的劣化度f超过预定值（阈值）时输出警告的处理的流程图。

[步骤SA01]把劣化度f的初始值设为0。

[步骤SA02]判断树脂是否移动，在正移动的情况（是）下返回步骤SA01，在不移动的情况（否）下向步骤SA03转移。

[步骤SA03]检测树脂温度T。

[步骤SA04]根据在步骤SA03检出的树脂温度T，使用f=f+α×exp(β×T(t_i))×Δt的式子求劣化度f。该式中，α、β分别是根据树脂的种类求得的常数，T(t_i)是时刻t_i时的树脂的温度，Δt是采样时间。

[步骤SA05]判断在步骤SA04求得的劣化度f是否超过用于检测劣化的阈值Maxf，在超过的情况（是）下向步骤SA06转移，在不超过的情况（否）下返回步骤SA02。

[步骤SA06]输出警告，结束该处理。

图6是说明在算出的劣化度f超过预定值（阈值）时输出警告或者降低设定温度的处理的流程图。

[步骤SB01]把劣化度f的初始值设为0。

[步骤SB02]判断树脂是否移动，在正移动的情况（是）下返回步骤SB01，在不移动的情况（否）下向步骤SB03转移。

[步骤SB03]检测树脂温度T。

[步骤SB04]根据在步骤SB03检出的树脂温度T，使用f=f+α×exp(β×T(t_i))×Δt的式子求劣化度f。该式中，α、β分别是根据树脂的种类求得的常数，T(t_i)是时刻t_i时的树脂的温度，Δt是采样时间。

[步骤SB05]判断在步骤SB04求得的劣化度f是否超过用于检测劣化的阈值Maxf，在超过的情况（是）下向步骤SB08转移，在不超过的情况（否）下向步骤SB06转移。

[步骤SB06]判断在步骤SB04求得的劣化度f是否超过用于提前检测劣化的阈值f1，在超过的情况（是）下向步骤SB07转移，在不超过的情况（否）下返回步骤SB02。

[步骤SB07]降低设定温度，返回步骤SB02。

[步骤SB08]输出警告，结束该处理。

图7是说明在算出的劣化度f超过预定值（阈值）时输出警告或者排出树脂的处理的流程图。

[步骤SC01]把劣化度f的初始值设为0。

[步骤SC02]判断树脂是否移动，在正移动的情况（是）下返回步骤SC01，在不移动的情况（否）下向步骤SC03转移。

[步骤SC03]检测树脂温度T。

[步骤SC04]根据在步骤SC03检出的树脂温度T，使用f=f+α×exp(β×T(t_i))×Δt的式子求劣化度f。该式中，α、β分别是根据树脂的种类求得的常数，T(t_i)是时刻t_i时的树脂的温度，Δt是采样时间。

[步骤SC05]判断在步骤SC04求得的劣化度f是否超过用于检测劣化的阈值Maxf，在超过的情况（是）下向步骤SC08转移，在不超过的情况（否）下向步骤SC06转移。

[步骤SC06]判断在步骤SC04求得的劣化度f是否超过用于提前检测劣化的阈值f1，在超过的情况（是）下向步骤SC07转移，在不超过的情况（否）下返回步骤SC02。

[步骤SC07]排出树脂，结束该处理。

[步骤SC08]输出警告，结束该处理。

如上所述，在本发明的实施方式中，通过检测树脂的劣化度并发出警告，成型操作者能够正确地掌握树脂发生劣化，或者能够进行降低树脂温度、从金属模或者缸内排出树脂等适当的应对措施。

Claims (5)

1.一种注塑成型机的树脂的状态监视装置，其特征在于，

注塑成型机具有熔融树脂的加热器，上述状态监视装置具有：

检测加热器的温度的温度检测部；

使通过上述加热器熔融的树脂移动的树脂移动部；

检测进行了树脂的移动的树脂移动检测部；

以不进行树脂的移动期间的时间对上述检测出的温度的指数函数进行积分，求树脂的劣化状态的树脂劣化状态计算部；和

在上述求得的劣化状态超过预先设定的阈值的情况下发出警告。

2.根据权利要求1所述的注塑成型机的树脂的状态监视装置，其特征在于，

上述树脂劣化状态计算部计算并求出Σα×exp(β×T(t_i))×Δt，

T(t_i)是树脂温度，t_i是任意的时刻，α、β是根据树脂的种类而求得的常数，i是自然数，Δt是采样时间。

3.根据权利要求2所述的注塑成型机的树脂的状态监视装置，其特征在于，

还具有：

预先与树脂的种类对应地存储上述树脂劣化状态计算部中的α、β的存储部；

输入树脂的种类的输入部；和

与上述输入的树脂的种类对应地提取出α、β的值的提取部，

遵照上述提取出的α、β计算树脂劣化状态。

4.根据权利要求1所述的注塑成型机的树脂的状态监视装置，其特征在于，

具有在上述树脂的劣化状态超过预先设定的阈值的情况下，进一步降低加热器温度的单元。

5.根据权利要求1所述的注塑成型机的树脂的状态监视装置，其特征在于，

在上述树脂的劣化状态超过预先设定的阈值的情况下，进一步使排出用上述加热器熔融的树脂的单元动作。