CN105835329B - 注射成型机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制马达的特定相的温度上升的注射成型机。本发明的注射成型机具备：交流马达，驱动可动部；以及控制器，基于与所述可动部相关的速度指令值、与所述可动部相关的实际速度值以及改变所述交流马达的电流相位的保护指令值，来控制所述交流马达。

Description

注射成型机

技术领域

本申请主张基于2015年1月29日申请的日本专利申请第2015-015965号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种注射成型机。

背景技术

注射成型机具有可动部及驱动可动部的交流马达(例如参考专利文献1)。作为交流马达可以举出例如同步马达。

专利文献1：日本特开2011－183705号公报

控制器基于可动部的速度指令值和可动部的实际速度值，来控制交流马达。交流马达的转子追随通过交流电力形成的旋转磁场。

然而，保压时或合模时等，以可动部的速度大致为零的状态驱动可动部的情况下，转子几乎不旋转。因此，电流集中到1个相，该相的温度较高。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而完成的，其主要目的在于提供一种能够抑制马达的特定相的温度上升的注射成型机。

为了解决上述课题，根据本发明的一方式，提供一种注射成型机，其具备：

交流马达，驱动可动部；以及

控制器，基于与所述可动部相关的速度指令值、与所述可动部相关的实际速度值以及改变所述交流马达的电流相位的保护指令值，来控制所述交流马达。

发明效果

根据本发明的一方式，可提供一种能够抑制马达的特定相的温度上升的注射成型机。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的注射成型机的图。

图2是表示本发明的一实施方式的注射成型机的控制系统的图。

图3是表示图2所示的控制系统的变形例的图。

图中：10-合模装置，12-固定压板，13-可动压板，18-合模力检测仪，21-合模马达，21a-合模马达的编码器，30-模具装置，32-定模，33-动模，40-注射装置，41-缸体，42-喷嘴，43-螺杆，46-注射马达，46a-注射马达的编码器，90、90A-控制器，91、91A-压力检测部，93、93A-速度检测部，94、94A-速度指令运算部，95、95A-控制指令运算部，96、96A-驱动部，97A-滤波器部。

具体实施方式

以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行说明，各附图中对相同或者相应的结构标注相同或者相应的符号并省略说明。

图1是表示本发明一实施方式的注射成型机的图。图1所示的注射成型机具有框架Fr、合模装置10、注射装置40、控制器90等。

首先，对合模装置10进行说明。在合模装置10的说明中，将闭模时的可动压板13的移动方向(图1中右方向)设为前方，将开模时的可动压板13的移动方向(图1中左方向)设为后方来进行说明。

合模装置10进行模具装置30的闭模、合模及开模。合模装置10具有固定压板12、可动压板13、后压板15、连接杆16、肘节机构20、合模马达21及运动转换机构25。

固定压板12固定于框架Fr。在固定压板12的与可动压板13对置的面上安装有定模32。

可动压板13沿着铺设在框架Fr上的引导件(例如导轨)17移动自如，且相对于固定压板12进退自如。可动压板13的与固定压板12对置的面上安装有动模33。

通过使可动压板13相对于固定压板12进退，来进行闭模、合模及开模。由定模32和动模33构成模具装置30。

后压板15与固定压板12隔开间隔来连结，在模开闭方向上移动自如地载置于框架Fr上。另外，后压板15也可以沿着铺设在框架Fr上的引导件移动自如。后压板15的引导件可以为与可动压板13的引导件17共用的引导件。

另外，本实施方式中，固定压板12固定于框架Fr，后压板15相对于框架Fr在模开闭方向上移动自如，但也可以是后压板15固定于框架Fr，固定压板12相对于框架Fr在模开闭方向上移动自如。

连接杆16隔开间隔连结固定压板12与后压板15。连接杆16可以使用多根。各连接杆16与模开闭方向平行，根据合模力而延伸。至少1根连接杆16上设置有合模力检测仪18。合模力检测仪18可以为应变仪式，通过检测连接杆16的应变来检测合模力。

另外，合模力检测仪18不限定于应变仪式，也可以为压电式、电容式、液压式、电磁式等，且其安装位置也不限定于连接杆16。

肘节机构20配设在可动压板13与后压板15之间。肘节机构20由十字头20a、多个连杆20b、20c等构成。一侧的连杆20b摆动自如地安装在可动压板13，另一侧的连杆20c摆动自如地安装在后压板15。这些连杆20b、20c通过销等伸缩自如地连结。通过使十字头20a进退，多个连杆20b、20c进行伸缩，可动压板13相对于后压板15进退。

合模马达21安装在后压板15，通过使十字头20a进退，而使可动压板13进退。在合模马达21与十字头20a之间设置有将合模马达21的旋转运动转换为直线运动并传递至十字头20a的运动转换机构25。运动转换机构25由例如滚珠丝杠机构构成。十字头20a的速度通过合模马达21的编码器21a等来检测。

合模装置10的动作通过控制器90被控制。控制器90控制闭模工序、合模工序、开模工序等。

闭模工序中，通过驱动合模马达21使可动压板13前进，而使动模33与定模32接触。

合模工序中，通过进一步驱动合模马达21来产生合模力。合模时在动模33与定模32之间形成型腔空间34，向型腔空间34内填充液态的成型材料。型腔空间34内的成型材料固化而成为成型品。

开模工序中，通过驱动合模马达21使可动压板13后退，而使动模33远离定模32。

另外，本实施方式的合模装置10作为驱动源具有合模马达21，但也可以具有液压缸，来代替合模马达21。并且，合模装置10还可以具有线性马达用于模开闭，具有电磁铁用于合模。

接着，对注射装置40进行说明。在注射装置40的说明中，与合模装置10的说明不同，将填充时的螺杆43的移动方向(图1中左方向)设为前方，将测量时的螺杆43的移动方向(图1中右方向)设为后方来说明。

注射装置40设置于相对于框架Fr进退自如的滑动底座Sb，相对于模具装置30进退自如。注射装置40与模具装置30接触，将成型材料填充到模具装置30内。注射装置40具有例如缸体41、喷嘴42、螺杆43、计量马达45、注射马达46及压力检测仪47。

缸体41对从供给口41a供给的成型材料进行加热。供给口41a形成在缸体41的后部。在缸体41的外周上设置有加热器等加热源。

喷嘴42设置在缸体41的前端部，对模具装置30进行按压。

螺杆43为在缸体41内进退自如地配设的可动部。螺杆43在缸体41内旋转自如。

计量马达45通过使螺杆43旋转，沿着螺杆43的螺旋状槽将成型材料输送到前方。成型材料被输送到前方的同时，通过来自缸体41的热逐渐熔融。随着液态成型材料被输送到螺杆43的前方而蓄积在缸体41的前部，螺杆43进行后退。

注射马达46为使螺杆43进退的交流马达。交流马达为3相交流马达，但也可以为2相交流马达。注射马达46通过使螺杆43前进，将蓄积在螺杆43前方的液态成型材料填充到模具装置30的型腔空间34。之后，注射马达46向前方推压螺杆43，对型腔空间34内的成型材料施加压力。能够补充不足量的成型材料。注射马达46与螺杆43之间设置有将注射马达46的旋转运动转换为螺杆43的直线运动的运动转换机构。

压力检测仪47配设在例如注射马达46与螺杆43之间，检测螺杆43从成型材料承受的压力、对螺杆43的背压等。螺杆43从成型材料承受的压力对应于从螺杆43作用于成型材料的压力。

注射装置40的动作通过控制器90被控制。控制器90控制填充工序、保压工序、计量工序等。

填充工序中，驱动注射马达46而使螺杆43以设定速度前进，将蓄积在螺杆43前方的液态成型材料填充到模具装置30内。螺杆43的位置和速度通过例如注射马达46的编码器46a来检测。若螺杆43的位置到达规定位置，则进行从填充工序到保压工序的切换(所谓V/P切换)。

另外，也可以在填充工序中螺杆43的位置到达规定位置之后，使螺杆43暂时停止在该规定位置，之后进行V/P切换。也可以在刚要进行V/P切换之前进行螺杆43的微速前进或微速后退，来代替螺杆43的停止。

保压工序中，驱动注射马达46以设定压力向前方推压螺杆43，对模具装置30内的成型材料施加压力。能够补充不足量的成型材料。成型材料的压力通过例如压力检测仪47检测。保压工序后，开始冷却工序。冷却工序中，进行型腔空间34内的成型材料的固化。可以在冷却工序中进行计量工序。

计量工序中，驱动计量马达45使螺杆43以设定转速旋转，沿着螺杆43的螺旋状槽将成型材料输送到前方。随之，成型材料逐渐熔融。随着液态成型材料被输送至螺杆43的前方而蓄积到缸体41的前部，螺杆43进行后退。螺杆43的转速通过例如计量马达45的编码器45a检测。

计量工序中，为了限制螺杆43的急剧后退，可以驱动注射马达46而对螺杆43施加设定背压。对于螺杆43的背压通过例如压力检测仪47检测。若螺杆43后退至规定位置，且规定量的成型材料蓄积到螺杆43的前方，则计量工序结束。

接着，对控制器90进行说明。控制器90由微型计算机等构成，通过使CPU(CentralProcessing Unit)执行存储在存储器等存储介质中的程序，来控制合模装置10及注射装置40。

图2是表示本发明的一实施方式的注射成型机的控制系统的图。控制器90具有压力检测部91、速度检测部93、速度指令运算部94、控制指令运算部95、驱动部96等。

压力检测部91检测螺杆43的实际压力值P。螺杆43的实际压力值P对应于成型材料的实际压力值，使用例如压力检测仪47来检测。

速度检测部93检测螺杆43的实际速度值V。螺杆43的实际速度值V对应于注射马达46的实际旋转速度值，使用例如注射马达46的编码器46a来检测。

在此，关于螺杆43的速度，将螺杆43前进时的速度设为正，将螺杆43后退时的速度设为负来表示。

速度指令运算部94基于压力指令值Pref及实际压力值P来计算速度指令值。例如，速度指令运算部94以压力指令值Pref与实际压力值P的偏差成为零的方式计算速度指令值Vref。速度指令值Vref的计算中利用例如PI运算、PID运算等。

控制指令运算部95基于速度指令值Vref与实际速度值V，来制作驱动部96的输出波。例如，控制指令运算部95以速度指令值Vref与实际速度值V的偏差成为零的方式制作驱动部96的输出波。驱动部96的输出波的制作中利用例如PI运算、PID运算等。控制指令运算部95通过比较驱动部96的输出波与载波，来制作PWM(Pulse Width Modulation)信号。

另外，本实施方式的控制指令运算部95制作PWM信号，但也可以制作PAM(PulseAmplitude Modulation)信号。驱动部96的控制方式没有特别限定。

驱动部96由将直流电转换为交流电的逆变器等构成。逆变器具有多个例如由两个开关元件构成的桥臂。相对于各开关元件反并联连接有二极管。二极管还可以内置于各开关元件。逆变器根据来自控制指令运算部95的PWM信号进行转换(Switching)，向注射马达46供给交流电。

然而，保压工序中，驱动注射马达46而以设定压力向前方推压螺杆43，对模具装置30内的成型材料施加压力。保压工序中，有时以实际速度值V大致为零的状态驱动注射马达46。

假设控制指令运算部95仅基于速度指令值Vref及实际速度值V制作PWM信号时，若实际速度值V在包括零在内的规定范围内，则注射马达46几乎不旋转，因此电流集中到注射马达46的1个相。

因此，控制指令运算部95在实际速度值V处于包括零在内的规定范围内时，基于速度指令值Vref、实际速度值V及保护指令值Vpc制作PWM信号。保护指令值Vpc为改变注射马达46的电流相位的值，是改变注射马达46的旋转角的值。关于保护指令值Vpc，可以例如读取预先存储在存储器等存储介质的值来使用。通过使用保护指令值Vpc，能够抑制电流集中到注射马达46的1个相，能够抑制注射马达46的特定相的温度上升。

另外，保护指令值Vpc也可以不读取存储在存储介质的值来使用，也可以例如以规定时间间隔切换变化量。

强制旋转注射马达46时，为了高精确度地控制该旋转，保护指令值Vpc在速度指令值Vref或者实际速度值V上进行加算，而不是在压力指令值Pref或者实际压力值P上进行加算。

为了有效地抑制电流集中到注射马达46的1个相，保护指令值Vpc也可是使注射马达46的各相的电气角度改变10°～90°左右的指令值。变化的方向可以为使电流相位提前的方向、延迟电流相位的方向中任意方向，也可以为上述两个方向。

保护指令值Vpc可以为例如周期性地改变注射马达46的电流相位的指令值，也可以为周期性地改变注射马达46的旋转角的指令值。保护指令值Vpc的波形可以为例如正弦波、矩形波、三角波等中任一个。通过周期性地改变注射马达46的电流相位，能够使螺杆43的位置振动，能够将实际压力值P的时间平均值维持在压力设定值。螺杆43的振动中心位置为例如实际压力值P等于压力设定值的位置。

实际压力值P的变动比螺杆43的位置变动慢。保护指令值Vpc可以以比该时间差短的周期使注射马达46的电流相位周期性地变化。螺杆43的位置变动几乎不体现到实际压力值P的变动。保护指令值Vpc的频率可以通过试验等以实际压力值P的瞬间值在压力指令值Pref的±10％的范围内的方式求出。

保护指令值Vpc在周期性地改变注射马达46的电流相位时，在实际速度值V为上述规定范围外时也可以使用，也可以始终在速度指令值Vref或者实际速度值V上进行加算。这是因为能够将实际压力值P的时间平均值维持在压力设定值。尤其是，实际压力值P的瞬间值在压力指令值Pref的±10％的范围内的情况下，保护指令值Vpc也可以始终在速度指令值Vref或者实际速度值V上进行加算。

另外，保护指令值Vpc可以为仅使注射马达46的电流相位提前的值，或者仅延迟的值。这种情况下，保护指令值Vpc仅用于实际速度值V在上述规定范围内的情况下，不能用于实际速度值V在上述规定范围外的情况下。也可以使用速度指令值Vref，来代替实际速度值V。

另外，保护指令值Vpc还可以仅用于实际速度值V在上述规定范围内，且压力指令值Pref为规定值以上的情况。压力指令值Pref为规定值以上的情况下，大电流流动，因此能够得到显著抑制电流集中的效果。还可以使用实际压力值P、注射马达46的电流值等来代替压力指令值Pref。也可以使用速度指令值Vref来代替实际速度值V。

图3是表示图2所示的控制系统的变形例的图。控制器90A除了压力检测部91A、速度检测部93A、速度指令运算部94A、控制指令运算部95A及驱动部96A之外，还具有滤波器部97A。

滤波器部97A衰减实际压力值P中至少规定频率的成分。规定频率为保护指令值Vpc的频率。能够去除基于保护指令值Vpc的实际压力值P的变动。滤波器部97A例如由低通滤波器构成，衰减比截止频率高的频率的成分。低通滤波器的截止频率比保护指令值Vpc的频率低。另外，滤波器部97A可以由带阻滤波器构成，滤波器的种类没有特别限定。

速度指令运算部94A基于衰减实际压力值P中至少规定频率的成分而得到的值及压力指令值Pref，来计算出速度指令值Vref。速度指令运算部94A能够通过去除基于保护指令值Vpc的实际压力值P的变动，计算出速度指令值Vref。由此，能够将实际压力值P的时间平均值稳定地维持在压力设定值。

以上，对注射成型机的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，在权利要求书中记载的本发明的宗旨范围内可加以各种变形和改良。

例如，上述实施方式的注射装置为同轴螺杆方式，但也可以为螺杆预塑方式。螺杆预塑方式的注射装置向注射缸供给在塑化缸内熔融的成型材料，从注射缸向模具装置内注射成型材料。螺杆旋转自如或者旋转自如且进退自如地配设在塑化缸内，柱塞进退自如地配设在注射缸内。注射装置为螺杆预塑方式的情况下，在图2及图3中，使用柱塞来代替螺杆43。使用使柱塞进退的交流马达来代替注射马达46。

并且，图2所示的控制器90和图3所示的控制器90A用于注射装置40的交流马达的控制，但也可以用于合模装置10的交流马达的控制、顶出装置的交流马达的控制、型芯压缩装置的交流马达的控制、注射装置移动装置的交流马达的控制等。

合模装置10具有作为可动部的十字头20a及作为交流马达的合模马达21。十字头20a的实际速度值对应于合模马达21的实际旋转速度值，使用例如合模马达21的编码器21a来检测。十字头20a的实际压力值对应于合模力的实际值，使用例如合模力检测仪18来检测。控制器在合模工序中，在十字头20a的实际速度值大致为零的状态下，驱动合模马达21。

顶出装置从模具顶出成型品。顶出装置具有作为可动部的顶出杆及作为交流马达的顶出马达。顶出杆相对于模具(例如动模)进退自如。顶出马达通过使顶出杆进退，从模具顶出成型品。在顶出马达与顶出杆之间设置有将顶出马达的旋转运动转换为顶出杆的直线运动的运动转换机构。成型品的顶出工序中，有时以顶出杆的实际速度值大致为零的状态驱动顶出马达。可以举出例如模具与成型品的粘附力较强，模具与成型品不能立刻分离的情况。

型芯压缩装置对型腔空间内的成型材料进行压缩。型芯压缩装置具有作为可动部的压缩芯及作为交流马达的压缩马达。压缩芯移动自如地配设在模具装置内。压缩马达通过使压缩芯移动，对型腔空间内的成型材料进行压缩。在压缩马达与压缩芯之间设置有将压缩马达的旋转运动转换为压缩芯的直线运动的运动转换机构。成型材料的压缩工序中，有时在压缩芯的实际速度值大致为零的状态下，驱动压缩马达。

注射装置移动装置使注射装置40相对于框架Fr移动。注射装置移动装置具有作为可动部的滑动底座Sb及作为交流马达的移动马达。移动马达通过使滑动底座Sb移动，向模具(例如定模)按压喷嘴42。在移动马达与滑动底座Sb之间设置有将移动马达的旋转运动转换为滑动底座Sb的直线运动的运动转换机构。在向模具按压喷嘴42的喷嘴接触工序中，有时在滑动底座Sb的实际速度值大致为零的状态下，驱动移动马达。可以举出例如在向模具按压喷嘴42的状态下驱动移动马达，生成喷嘴接触压力的情况。

并且，上述实施方式中，作为交流马达使用了旋转马达，但也可以使用线性马达。

Claims (6)

1.一种注射成型机，其具备：

交流马达，驱动可动部；以及

控制器，基于与所述可动部相关的速度指令值、与所述可动部相关的实际速度值以及用于改变所述交流马达的电流相位的保护指令值，来控制所述交流马达，

所述控制器基于用于改变所述交流马达的电流相位的所述保护指令值来控制所述交流马达，使得在所述交流马达的控制中所述交流马达的旋转不会停止。

2.根据权利要求1所述的注射成型机，其中，

所述保护指令值周期性地改变所述交流马达的电流相位。

3.根据权利要求1或2所述的注射成型机，其中，

所述交流马达为旋转马达，

所述保护指令值改变所述交流马达的旋转角。

4.根据权利要求1或2所述的注射成型机，其中，

所述控制器基于与所述可动部相关的压力指令值及与所述可动部相关的实际压力值，来计算出所述速度指令值。

5.根据权利要求4所述的注射成型机，其中，

所述控制器基于使所述实际压力值中的至少规定频率的成分衰减而得到的值及所述压力指令值，来计算出所述速度指令值，

所述规定频率为所述保护指令值的频率。

6.根据权利要求1或2所述的注射成型机，其中，

所述控制器在所述可动部的实际速度值处于包括零在内的规定范围内时，基于所述保护指令值来控制所述交流马达。