CN104647714A - 注射成形机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供注射成形机的控制装置。在一个成形循环中在注射工序与保压工序之间设置一个工序(中间工序)，分别设定从注射工序向中间工序切换的切换条件、和从中间工序向保压工序切换的切换条件。在中间工序中检测注射压力并基于该注射压力来求解目标压力。并且，将该设定的目标压力作为目标压力而进行中间工序的压力控制。

Description

注射成形机的控制装置
技术领域
本发明涉及注射成形机的控制装置。
背景技术
同轴螺杆式注射成形机中，进行如下工序，即、一边使加热缸内的螺杆旋转一边使螺杆后退来将熔融树脂压力输送至加热缸的前端部的计量工序、和之后使螺杆前进向金属模具内填充熔融树脂的注射工序以及保压工序。
在注射工序中，基于预先设定的注射行程和注射速度使螺杆前进，来向金属模具内填充加热缸内的熔融树脂。而且，若螺杆前进至注射/保压切换位置，则从注射工序切换至保压工序。
在保压工序中，基于预先设定的保压压力和设定时间进行压力控制，从而使熔融树脂完全填充到金属模具内，而且对因树脂的收缩所引起的成形品的收缩进行补偿。在金属模具内的树脂流路狭窄的情况、薄壁成形的情况等下，有为了进行完全填充树脂而在注射、保压工序中需要较大的峰值压力的情况。
但是，若峰值压力过大，则产生加热缸、金属模具破损、成形品出现毛边等不良情况，因而需要一种不会产生过大的峰值压力便可用于向金属模具完全填充树脂的技术。
以下的现有技术文献中公开用于使树脂稳定地进行完全填充的技术。
日本特开平2-178014号公报中公开了如下技术：如图5所示，在速度工序与保压工序之间设有填充工序，在速度工序中填充速度降低至设定速度的50～60％，并且在检测到负荷压力处于上升过程，向填充工序切换。而且，若螺杆速度降低而处于低速，并且上升后的负荷压力达到填充设定压力后，则向保压工序切换。
日本特开平2-274522号公报中公开了如下技术：如图6所示，在注射控制中，在注射熔融物挤出部件通过预先设定的位置，并且从注射压力达到预先设定的切换压力的时刻开始规定时间，以比切换压力(P1)高的充填压力(P2)进行压力控制。
上述的现有技术中，虽然降低向金属模具的型腔内填充树脂时需要的峰值压力，但在注射工序(速度工序)结束后，通过产生比注射工序的注射压力高的注射压力，来使树脂向金属模具的型腔内的填充稳定。然而，若产生比注射工序的注射压力高的注射压力，则产生加热缸、金属模具破损、成形品出现毛边等不良情况的可能性变高。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供能够兼得峰值压力的抑制和填充性、且能够得到更加稳定的成形质量的注射成形机的控制装置。
本发明的注射成形机的控制装置是一种注射成形机的控制装置，其在一个成形循环中在注射工序与保压工序之间设置中间工序，若满足预先设定的第一切换条件则从注射工序向中间工序切换，另外，若满足预先设定的第二切换条件则从中间工序向保压工序切换。该注射成形机的控制装置具备：第一切换条件设定部，其设定上述第一切换条件；第二切换条件设定部，其设定上述第二切换条件；中间工序目标压力设定部，其基于在上述中间工序中检测到的注射压力来设定中间工序目标压力；以及中间工序压力控制部，其将上述设定的中间工序目标压力作为目标压力而进行中间工序的压力控制。
上述中间工序目标压力设定部能够基于检测到的注射压力的时间变化来预测规定时间后的注射压力，并设定对该预测到的注射压力加上或减去规定值而求得的注射压力作为中间工序目标压力。
上述中间工序目标压力设定部能够在从注射工序切换到中间工序的时刻求解直至中间工序结束时刻的目标压力。
上述中间工序目标压力设定部能够在中间工序中时时刻刻求解目标压力。
上述中间工序目标压力设定部也可以具有对成形合格品时的中间工序的压力波形进行存储的压力波形存储部，在中间工序中将存储于压力波形存储部的压力波形作为目标压力。
上述第一切换条件设定部也可以将如下条件中的至少一个设定为从注射工序向中间工序切换的切换条件：螺杆前进而到达规定位置；注射压力上升至规定压力；螺杆前进速度降低至规定速度；每隔规定时间检测到的注射压力的增加比规定值小。
上述第二切换条件设定部也可以将如下条件中的至少一个设定为从中间工序向保压工序切换的切换条件：中间工序经过规定时间；螺杆因中间工序压力控制而前进规定距离；检测到的注射压力达到中间工序目标压力；螺杆前进速度降低至规定速度。
上述中间工序压力控制部也可以构成为以预先设定的速度限制螺杆前进速度。
根据本发明，可提供能够兼得峰值压力的抑制和填充性、且能够得到更加稳定的成形质量的注射成形机的控制装置。
附图说明
通过参照附图的以下的实施例的说明，本发明的上述的以及其它的目的以及特征会变得更加清楚。这些附图中：
图1是注射成形机以及控制该注射成形机的控制装置的简要结构图，
图2是说明本发明的注射成形机的控制装置的控制块的图，
图3是说明本发明的注射成形机的控制装置的第一实施方式的图，
图4是说明本发明的注射成形机的控制装置的第二实施方式的图，
图5是说明控制注射成形机的以往的控制装置所执行的控制(在速度工序与保压工序之间设置填充工序)的第一方式的图，
图6是说明控制注射成形机的以往的控制装置所执行的控制(从切换时开始规定时间期间、以比切换压力高的充填压力进行压力控制)的第二方式的图。
具体实施方式
图1表示注射成形机以及控制该注射成形机的控制装置的简要结构。
在插入有螺杆3的缸体1的前端装配有喷嘴2，在缸体1的后端部安装有向缸体1供给树脂颗粒的料斗4。螺杆3构成为，通过作为将螺杆3沿其轴向进行驱动的驱动机构的，将注射用伺服马达M1、传动机构7以及将滚珠丝杠/螺母等的旋转运动变换为直线运动的变换机构8，而沿轴向对该螺杆3进行驱动，并进行注射以及背压控制。另外，螺杆3通过用于使螺杆3旋转的旋转驱动机构的，伺服马达M2以及由传动带、带轮等构成的传动机构6，而被驱动旋转。
在注射用伺服马达M1、螺杆旋转用伺服马达M2分别安装有检测其旋转位置/速度的位置/速度检测器Penc1、Penc2。由这些位置/速度检测器Penc1、Penc2，能够检测螺杆3的位置(螺杆轴向的位置)、螺杆3的移动速度(注射速度)、螺杆3的旋转速度。并且，设有检测来自施加于螺杆3的熔融树脂的螺杆轴向的压力(注射压力)的测力负载传感器等压力传感器5。
在PMC-CPU17连接有存储了控制注射成形机的顺序动作的顺序程序等的ROM18以及用于运算数据的临时存储等的RAM19。在CNC-CPU20连接有存储了整体控制注射成形机的自动运转程序等的ROM21以及用于运算数据的临时存储等的RAM22。
在伺服CPU15连接有储存了进行位置环、速度环、电流环的处理的伺服控制专用的控制程序的ROM13、用于数据的临时存储的RAM14。而且，在伺服CPU15连接有基于来自伺服CPU15的指令来驱动注射用伺服马达M1的伺服放大器11、驱动螺杆旋转用伺服马达M2的伺服放大器12。
在注射用伺服马达M1以及螺杆旋转用伺服马达M2分别安装有位置/速度检测器Penc1、Penc2。来自这些位置/速度检测器Penc1、Penc2的输出向伺服CPU15反馈。伺服CPU15基于从CNC-CPU20指示的对各轴(注射用伺服马达M1、或者螺杆旋转用伺服马达M2)的移动指令和从位置/速度检测器Penc1、Penc2反馈的检测位置及检测速度，进行位置以及速度的反馈控制，并且也执行电流反馈控制，对各伺服放大器11、12进行驱动控制。
另外，设有根据来自位置/速度检测器Penc1的位置反馈信号来求解螺杆3的前进位置(轴向位置)的当前位置寄存器，能够由该当前位置寄存器检测螺杆位置。另外，向伺服CPU15输入由A/D变换器16将压力传感器5的检测信号变换为数字信号后的树脂压力(施加于螺杆的树脂压力)。
具有由液晶显示装置等构成的显示装置的带显示装置的输入装置(LCD/MDI)25经由显示电路24与总线26连接。而且，由非易失性存储器构成的成形数据保存用RAM23也与总线26连接。在该成形数据保存用RAM23存储与注射模塑成形作业有关的成形条件和各种设定值、参数、宏观变量等。成形数据保存用RAM23也用于后述的中间工序的目标压力波形的存储。
根据以上的结构，PMC-CPU17对注射成形机整体的顺序动作进行控制。CNC-CPU20基于ROM21的运转程序、储存于成形数据保存用RAM23的成形条件等，对各轴的伺服马达M1、M2分配移动指令的。另外，伺服CPU15基于对各轴(注射用伺服马达M1、螺杆旋转用伺服马达M2)分配的移动指令、和用位置/速度检测器Penc1、Penc2检测到的位置以及速度的反馈信号等，与以往相同地进行位置环控制、速度环控制、以及电流环控制的伺服控制，即执行所谓的数字伺服处理。
注射成形机的成形动作工序大体包括：关闭金属模具进行合模的合模工序；使螺杆前进向金属模具内注射并填充熔融树脂的注射工序；在将熔融树脂填充于金属模具内后控制金属模具内的树脂的压力的保压工序；冷却金属模具内的树脂的冷却工序；一边对螺杆施加背压一边使之旋转而使树脂熔融并对该熔融树脂进行计量的计量工序；打开金属模具的开模工序；以及使成形品从金属模具内突出而取出该成形品的突出工序。
上述的内容是公知的。本发明的目的在于，使注射成形机的控制装置能够兼得峰值压力的抑制和填充性，并能够得到更加稳定的成形质量。即，本发明的特征在于，在注射工序与保压工序之间设置中间工序，根据在该中间工序中检测到的注射压力的时间变化来求解目标压力，而且基于该求得的目标压力来进行压力控制，从而排除上述的现有技术中所担心的不良情况的可能性，并且稳定地进行向型腔内的树脂的填充。以下，对本发明的实施方式进行说明。
首先，使用图2以及图3对本发明的注射成形机的控制装置的第一实施方式进行说明。
对注射成形机的控制装置所执行的成形循环进行说明。
若注射工序和保压工序结束进入计量工序，则螺杆3利用螺杆旋转用伺服马达M2的驱动而旋转，从料斗4向缸体1内供给原料树脂(未图示)。供给的原料树脂随着螺杆3的旋转而被加热混合搅拌的同时向缸体1的前端部送入。与原料树脂被向缸体1的前端部混合搅拌搬运成比例地，螺杆3渐渐后退，最终到达后退停止位置。向缸体1的前端部填充熔融原料树脂(未图示)，伺服CPU15利用来自位置/速度检测器Penc2的信号确认螺杆3到达后端停止位置，而使螺杆旋转用伺服马达M2的旋转停止，从而使螺杆3的旋转停止。
(注射工序)
接下来，若进入成形循环的注射工序，则使注射用伺服马达M1驱动，并向缸体1内的前方方向挤出螺杆3，从而进行熔融树脂向金属模具(未图示)的型腔的注入。该期间，对驱动注射用伺服马达M1的伺服放大器11，基于设定注射速度而随着加速或减速动作指示驱动指令。另一方面，随着螺杆3的前进，压力传感器5所检测的注射压力增加。若在注射工序中使螺杆的前进速度减速或停止，则由于熔融树脂从缸体1向金属模具的型腔的流入，从而每隔规定时间的注射压力的增加量、注射压力其本身减少。
(中间工序)
从注射工序向中间工序切换的条件是如下条件中的至少一个：螺杆3前进到达规定位置；注射压力上升至规定压力；螺杆前进速度降低至规定速度；或者每隔规定时间的注射压力的增加比规定值小。此外，从注射工序向中间工序切换的条件的设定在控制装置的“第一切换条件设定部”进行。
关于在中间工序的目标压力，在中间工序的任意时机，基于从规定时间前的时刻至当前时刻所检测到的注射压力，预测从当前时刻到规定时间后的注射压力作为目标压力。例如，在周期性地取样注射压力而求解目标压力的情况下，也可以在中间工序的任意时机，根据在从该时机的1开始几个取样时刻前检测到的第一注射压力和在当前取样时刻检测到的第二注射压力并由直线近似来求解。或者，也可以在中间工序的任意时机，根据从该时机的几个取样时刻前至当前取样时刻的各取样时刻所检测到的多点注射压力并由多项式近似来求解。在求解目标压力时，例如也可以在从注射工序切换到中间工序的时刻预测至中间工序结束时刻。
在从注射工序切换到中间工序的时刻，也可以预测从该时刻开始规定时间后的注射压力，之后，依次反复下一个取样时刻的注射压力的预测，即、时时刻刻预测求解在中间工序的注射压力。此外，在该中间工序的目标压力的设定在控制装置的“中间工序目标压力设定部”进行。
在上述的中间工序的压力控制中，也可以代替预测中间工序中的目标压力进行压力控制的预测目标压力，而将成形合格品时得到的压力波形作为目标压力波形而预先存储于RAM23，在之后的成形中根据存储于该RAM23的目标压力波形来进行中间工序的压力控制。
为了得到这样的目标压力波形，在最初的成形运转中，中间工序以设定的速度进行速度控制，操作人员检查在该成形运转中得到的成形品而确认该成形品是否是合格品。在判断为合格品的情况下，将在得到合格品的成形运转的中间工序中测定的压力波形作为目标压力波形而存储于RAM23。
(保压工序)
从中间工序向保压工序切换的条件也可以是中间工序的经过时间达到规定时间、或者螺杆因压力控制而前进规定距离。在从注射工序切换到中间工序的时刻，在型腔内未完全填充的情况下，在中间工序中向型腔内流入树脂。
在刚从注射工序向中间工序切换后，注射压力未到达目标压力，螺杆前进速度也因压力控制而变大。而且，随着接近填充结束，向型腔内的树脂的流入减少，从而螺杆前进速度变小，若还依旧继续压力控制则注射压力达到目标压力。于是，也可以使从中间工序向保压工序切换的条件为检测到的注射压力达到目标压力、或者螺杆前进速度降低至规定速度。此外，从该中间工序向保压工序的切换条件的设定在控制装置的“第二切换条件设定部”进行。
而且，将设定的中间工序目标压力作为目标压力而进行中间工序的压力控制。该压力控制在控制装置的“中间工序压力控制部”进行。此外，在中间工序压力控制部所进行的中间工序的压力控制中，也可以对螺杆前进速度设置限制以使树脂不会因螺杆前进而过度压缩。
接下来，使用图4对本发明的注射成形机的控制装置的第二实施方式进行说明。
对该实施方式的与上述的第一实施方式不同部分进行说明。该实施方式中，对于在中间工序的目标压力，也可以依旧使用预测到的注射压力，也可以以能够调整填充量的方式对预测而求得的注射压力加上或减去规定值。

Claims (8)

1.一种注射成形机的控制装置，其在一个成形循环中在注射工序与保压工序之间设置中间工序，若满足预先设定的第一切换条件则从注射工序向中间工序切换，另外，若满足预先设定的第二切换条件则从中间工序向保压工序切换，该注射成形机的控制装置的特征在于，具备：
第一切换条件设定部，其设定上述第一切换条件；
第二切换条件设定部，其设定上述第二切换条件；
压力检测器，其检测注射压力；
中间工序目标压力设定部，其基于在上述中间工序中由上述压力检测器检测到的注射压力来设定中间工序目标压力；以及
中间工序压力控制部，其将上述设定的中间工序目标压力作为目标压力而进行中间工序的压力控制。
2.根据权利要求1所述的注射成形机的控制装置，其特征在于，
上述中间工序目标压力设定部基于检测到的注射压力的时间变化来预测规定时间后的注射压力，并设定对该预测到的注射压力加上或减去规定值而求得的注射压力作为中间工序目标压力。
3.根据权利要求1或2所述的注射成形机的控制装置，其特征在于，
上述中间工序目标压力设定部在从注射工序切换到中间工序的时刻，求解直至中间工序结束时刻的目标压力。
4.根据权利要求1或2所述的注射成形机的控制装置，其特征在于，
上述中间工序目标压力设定部在中间工序中时时刻刻求解目标压力。
5.根据权利要求1所述的注射成形机的控制装置，其特征在于，
上述中间工序目标压力设定部具有对成形合格品时的中间工序的压力波形进行存储的压力波形存储部，将在中间工序中存储于压力波形存储部的压力波形作为目标压力。
6.根据权利要求1所述的注射成形机的控制装置，其特征在于，
上述第一切换条件设定部将如下条件中的至少一个设定为从注射工序向中间工序切换的切换条件：
螺杆前进而到达规定位置；
注射压力上升至规定压力；
螺杆前进速度降低至规定速度；
每隔规定时间检测到的注射压力的增加比规定值小。
7.根据权利要求1所述的注射成形机的控制装置，其特征在于，
上述第二切换条件设定部将如下条件中的至少一个设定为从中间工序向保压工序切换的切换条件：
中间工序经过规定时间；
螺杆因中间工序压力控制而前进规定距离；
检测到的注射压力达到中间工序目标压力；
螺杆前进速度降低至规定速度。
8.根据权利要求1所述的注射成形机的控制装置，其特征在于，
上述中间工序压力控制部构成为以预先设定的速度限制螺杆前进速度。
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