CN106182652B - 注射成型机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够掌握成型材料的熔融状态的注射成型机。本发明的注射成型机具备注射装置，具有对成型材料进行加热的缸体及旋转自如地配设于所述缸体内的螺杆；及监视装置，监视所述注射装置的温度，所述螺杆具有：旋转轴；螺旋状的第1刮板，从所述旋转轴的外周突出；及螺旋状的第2刮板，划分通过所述第1刮板形成的槽，所述第2刮板的高度低于所述第1刮板的高度，所述监视装置在所述螺杆旋转时，监视所述第2刮板和/或其附近的温度，并根据该监视结果判定所述成型材料的熔融状态。

Description

注射成型机

技术领域

本申请主张基于2015年6月1日申请的日本专利申请第2015-111693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

注射成型机具有向模具装置的型腔空间填充成型材料的注射装置。注射装置具有对成型材料进行加热的缸体、及旋转自如地配设于缸体内的螺杆。螺杆具有旋转轴及从旋转轴的外周突出的螺旋状的刮板。通过刮板而形成螺旋状的槽，且向槽的上游部供给成型材料。注射装置通过使旋转轴旋转，从而沿着槽从上游侧向下游侧输送成型材料。成型材料被送至下游侧的同时，通过来自缸体的热量而逐渐熔融。由于抑制未熔融的成型材料向下游侧的流动，因此有时在螺杆上形成有副刮板(例如，参考专利文献1)。

专利文献1：日本特开2000-185342号公报

以往，成型材料的熔融状态不明。

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把握成型材料的熔融状态的注射成型机。

为了解决上述课题，根据本发明的一方式，可提供一种注射成型机，其具备：

注射装置，具有对成型材料进行加热的缸体及旋转自如地配设于所述缸体内的螺杆；及

监视装置，监视所述注射装置的温度，

所述螺杆具有：旋转轴；螺旋状的第1刮板，从所述旋转轴的外周突出；及螺旋状的第2刮板，划分通过所述第1刮板形成的槽，

所述第2刮板的高度低于所述第1刮板的高度，

所述监视装置在所述螺杆旋转时，监视所述第2刮板和/或该附近的温度，并根据该监视结果判定所述成型材料的熔融状态。

发明效果

根据本发明的一方式，可提供能够把握成型材料的熔融状态的注射成型机。

附图说明

图1为表示一实施方式的注射成型机的图。

图2为放大表示一实施方式的注射装置的一部分的图。

图3为表示一实施方式的注射装置的温度分布的图，且为表示缸体中的内壁附近的轴向温度分布的图。

图中：40-注射装置，41-缸体，43-螺杆，431-旋转轴，432-刮板，433-槽，435-副刮板，435a-副刮板上游端，435b-副刮板下游端，90-控制器。

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，但在各附图中，对于相同或相应的结构标注相同或相应的符号并省略说明。

图1为表示一实施方式的注射成型机的图。注射成型机具有注射装置40及控制器90。

注射装置40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，并向模具装置30的型腔空间34填充成型材料。模具装置30由定模32及动模33构成。通过使动模33相对于定模32进退来进行模具装置30的闭模、合模及开模。合模状态的定模32与动模33之间形成有型腔空间34。通过使填充于型腔空间34内的成型材料固化而得到成型品。之后，进行模具装置30的开模，并从模具装置30顶出成型品。

注射装置40例如具有缸体41、喷嘴42、螺杆43、计量马达45、注射马达46及压力检测器47。以下，将填充时的螺杆43的移动方向(图1中左方向)设为前方，将计量时的螺杆43的移动方向(图1中右方向)设为后方来进行说明。

缸体41对从供给口41a供给的成型材料进行加热。供给口41a形成于缸体41的后部。

在缸体41的外周设置有加热器等加热源H。在缸体41的轴向设置有多个加热源H。控制器90独立地控制多个加热源H，以使缸体41的轴向上的温度分布成为设定温度分布。

缸体41的温度通过热电偶等温度计T来测量。在缸体41的轴向设置有多个温度计T，并将各自的测量温度输出至控制器90。控制器90以测量温度和设定温度的偏差成为零的方式控制加热源H。

喷嘴42设置于缸体41的前端部，且被按压于模具装置30。

螺杆43被配设成在缸体41内旋转自如且进退自如。对螺杆43的详细内容进行后述。

计量马达45通过使螺杆43旋转，由此沿着螺杆43的螺旋状的槽将成型材料送到前方。成型材料一边被送往前方，一边通过来自缸体41的热量而逐渐熔融。随着液态成型材料被送往螺杆43的前方且堆积在缸体41的前部，使螺杆43进行后退。

注射马达46使螺杆43进退。注射马达46通过使螺杆43前进，而将堆积在螺杆43的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向前方按压螺杆43，而向型腔空间34内的成型材料施加压力。能够补充不足部分的成型材料。在注射马达46与螺杆43之间设有将注射马达46的旋转运动转换成螺杆43的直线运动的运动转换机构。

压力检测器47例如配设于注射马达46与螺杆43之间，其检测螺杆43所受到的来自成型材料的压力及对于螺杆43的背压等。螺杆43所受到的来自成型材料的压力与从螺杆43作用于成型材料的压力相对应。

控制器90具有CPU(Central Processing Unit)91和存储器等存储介质92。控制器90使CPU91执行存储于存储介质92中的程序，由此控制注射装置40等。控制器90与权利要求书中所记载的监视装置相对应。另外，监视装置可以与控制器90分开设置。

控制器90通过进行填充工序、保压工序、及冷却工序等一系列的工序，从而进行制造成型品的成型动作。控制器90通过反复进行这一系列的工序，从而进行反复制造成型品的周期运行。由于成型周期缩短，因此在冷却工序中可以进行计量工序。

填充工序中，通过驱动注射马达46来使螺杆43以设定速度前进，并将堆积在螺杆43的前方的液态成型材料填充到模具装置30内。螺杆43的位置和速度例如通过注射马达46的编码器46a来检测。螺杆43的位置到达规定位置时，从填充工序切换成保压工序(所谓、V/P切换)

另外，在填充工序中，螺杆43的位置到达规定位置之后，也可以在该规定位置使螺杆43暂时停止，之后进行V/P切换。也可以在将要进行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，通过驱动注射马达46以设定压力向前方按压螺杆43，并向模具装置30内的成型材料施加压力。能够补充不足部分的成型材料。成型材料的压力例如通过压力检测器47来检测。保压工序之后，开始进行冷却工序。冷却工序中，型腔空间34内的成型材料被固化。也可以在进行冷却工序的过程中进行计量工序。

计量工序中，通过驱动计量马达45来使螺杆43以设定转速旋转，并沿着螺杆43的螺旋状的槽将成型材料送至前方。随此，成型材料逐渐熔融。螺杆43随着液态成型材料被送至螺杆43的前方并蓄积在缸体41的前部而后退。螺杆43的转速例如通过计量马达45的编码器45a来检测。

计量工序中，为了限制螺杆43急速后退，可以通过驱动注射马达46来对螺杆43施加设定背压。对螺杆43施加的背压例如通过压力检测器47来检测。螺杆43后退至规定位置，且规定量的成型材料蓄积在螺杆43的前方时，结束计量工序。

另外，本实施方式的注射装置40为同轴螺杆方式，但也可以为螺杆预塑方式等。螺杆预塑方式的注射装置中，将在塑化缸体内熔融的成型材料供给到注射缸体，从注射缸体向模具装置内注射成型材料。螺杆以旋转自如或旋转自如且进退自如的方式配设于塑化缸体内，柱塞进退自如地配设于注射缸体内。此时，塑化缸体与权利要求书中所记载的缸体相对应。

然而，螺杆43具有旋转轴431及从旋转轴431的外周突出的螺旋状的刮板(即翼片)432。通过刮板432形成螺旋状的槽433，并沿槽433从上游侧(图中右侧)向下游侧(图中左侧)输送成型材料。刮板432与权利要求书中所记载的第1刮板相对应。

螺杆43从上游侧朝向下游侧的顺序具有第1区间Z1、第2区间Z2、第3区间Z3。第1区间Z1为存在成型材料的固相的区间。第2区间Z2为存在成型材料的固相与液相这两者的区间。第3区间Z3为存在成型材料的液相的区间。

关于槽433的深度，在第1区间Z1中较深，在第3区间Z3中较浅，在第2区间Z2中越从上游侧朝向下游侧越浅。此时，第1区间Z1也被称作供给部，第2区间Z2也被称作压缩部，第3区间Z3也被称作计量部。

另外，槽433的深度可以为恒定。

图2为放大表示一实施方式的注射装置的一部分的图。在图2中，单点划线表示螺杆43的中心线。如图2等所示，螺杆43还具有从旋转轴431的外周突出的螺旋状的副刮板(即副翼片)435。副刮板435与权利要求书中所记载的第2刮板相对应。

副刮板435划分通过刮板432形成的槽433。副刮板435的高度低于刮板432的高度。即，副刮板435与缸体41之间的间隙大于刮板432与缸体41之间的间隙。

副刮板435在螺杆43旋转时，压碎未熔融的成型材料，并通过产生剪切热来抑制未熔融的成型材料向下游侧的流动。未熔融的成型材料除了剪切热以外，还被来自缸体41的热量熔融。

例如，如图1所示，副刮板435的上游端435a(以下，也称为“副刮板上游端435a”)可以配置于存在固相与液相这两者的成型材料的第2区间Z2。另外，副刮板上游端435a可以配置于第1区间Z1或第3区间Z3。

另一方面，例如，如图1所示，副刮板435的下游端435b(以下，也称为“副刮板下游端435b”)可以配置于存在液相的成型材料的第3区间Z3。另外，只要副刮板下游端435b配置于比副刮板上游端435a更靠下游侧，就可以配置于第2区间Z2。

副刮板435的间距可以大于刮板432的间距。关于副刮板435，在其上游端435a与其下游端435b这两端，也可以与刮板432连续地连接。

另外，副刮板435的间距可以小于刮板432的间距或者相同。并且，副刮板435的间距恒定，但也可以变化。同样，刮板432的间距恒定，但也可以变化。

副刮板435的刮板宽度与刮板432的刮板宽度相同，但可以比其小，也可以比其大。并且，副刮板435的刮板宽度恒定，但也可以变化。同样，刮板432的刮板宽度恒定，但也可以变化。

图3为表示一实施方式的注射装置的温度分布的图，且为表示缸体中的内壁附近的轴向温度分布的图。在图3中，副刮板对应区域是指将轴向上与计量开始时的副刮板下游端435b相同的位置设为下游端，且将轴向上与计量终止时的副刮板上游端435a相同的位置设为上游端的区域。在图3中，副刮板对应区域与权利要求书中所记载的“形成有第2刮板的区间”相对应。并且，在图3中，比副刮板对应区域更靠上游侧的区域及比副刮板对应区域更靠下游端的区域与权利要求书中所记载的“未形成有第2刮板的区间”相对应。在图3中，缸体41中的内壁附近的温度为计量开始至计量结束的平均值。

在螺杆43旋转时，若副刮板435压碎未熔融的粒状的成型材料，则该粒内部的低温部分在外部显现，并从缸体41带走热量。因此，在副刮板对应区域中，成型材料整体所占的固相的比例越多，缸体41中的内壁附近的温度越下降。其结果，副刮板对应区域的至少一部分中，缸体41的内壁附近的温度变得低于该附近的上游区域。

因此，控制器90在螺杆43旋转时，监视副刮板435和/或该附近的温度。例如，控制器90在螺杆43旋转时，可以监视副刮板435附近的缸体41的温度。在螺杆43旋转时，缸体41不旋转，因此容易监视温度。另外，控制器90在螺杆43旋转时，可以监视副刮板435本身的温度。

控制器90监视副刮板对应区域的温度。而且，控制器90可以对副刮板对应区域的温度与比副刮板对应区域更靠上游侧的区域的温度进行比较。并且，控制器90可以对副刮板对应区域的温度与比副刮板对应区域更靠下游侧的区域的温度进行比较。

控制器90根据监视结果判定成型材料的熔融状态。作为判定基准，例如能够举出下述(1)～(3)的判定基准。这些判定基准可以单独使用，也可以组合使用。组合是任意的。

(1)的判定基准是副刮板对应区域中的最低温度T1是否为阈值T0以上。上述最低温度T1小于阈值T0时，基于副刮板435的成型材料的温度下降过于剧烈，在副刮板对应区域中，未熔融的成型材料过多。因此，成型材料的一部分有时会在未熔融的状态下从注射装置40注射。因而，上述最低温度T1小于阈值T0时，判定为成型材料的熔融状态不良。另一方面，上述最低温度T1为阈值T0以上时，在副刮板对应区域中未熔融的成型材料非常少，判定为成型材料的熔融状态良好。

(2)的判定基准是从比上述最低温度T1的计量位置更靠上游侧中的最高温度T2减去上述最低温度T1的温度差ΔT(ΔT＝T2-T1)是否小于阈值ΔT0(ΔT0＞0)。上述温度差ΔT为阈值ΔT0以上时，基于副刮板435的成型材料的温度下降过于剧烈，在副刮板对应区域中，未熔融的成型材料过多。因此，成型材料的一部分有时会在未熔融的状态下从注射装置40注射。因而，上述温度差ΔT为阈值ΔT0以上时，判定为成型材料的熔融状态不良。另一方面，上述温度差ΔT小于阈值ΔT0时，在副刮板对应区域中未熔融的成型材料非常少，判定为成型材料的熔融状态良好。

(3)的判定基准是从比上述最低温度T1的计量位置更靠下游侧中的最高温度T3减去上述最低温度T1的温度差ΔT’(ΔT’＝T3-T1)是否小于阈值ΔT0’(ΔT0’＞0)。上述温度差ΔT’为阈值ΔT0’以上时，基于副刮板435的成型材料的温度下降过于剧烈，在副刮板对应区域中，未熔融的成型材料过多。因此，成型材料的一部分有时会在未熔融的状态下从注射装置40注射。因而，上述温度差ΔT’为阈值ΔT0’以上时，可以判定为成型材料的熔融状态不良。另一方面，上述温度差ΔT’小于阈值ΔT0’时，在副刮板对应区域中未熔融的成型材料非常少，判定为成型材料的熔融状态良好。

另外，在上述(1)～(3)的判定基准中，可以使用特定位置的温度，来代替最低温度T1。并且，在上述(2)的判定基准中，可以使用特定位置的温度，来代替最高温度T2。并且，在上述(3)的判定基准中，可以使用特定位置的温度，来代替最高温度T3。

由于控制器90判定成型材料的熔融状态，因此可以监视缸体41中的内壁附近的温度，并可以监视比用于控制加热源H的温度的测量位置(以下，也称为“控制用测量位置”)更深的位置的温度。另外，控制器90所监视的缸体41的内壁附近的温度的测量位置可以为与控制用测量位置相同深度的位置，也可以为比控制用测量位置更浅的位置，由于缸体41的内壁附近中基于副刮板435的成型材料的温度下降显著显现，因此提高判定精度。

由于控制器90判定成型材料的熔融状态，因此可以使用比用于控制加热源H的温度计更多的温度计来监视缸体41的温度。能够高精度地监视缸体41的轴向的温度分布。

控制器90在成型动作中的螺杆43旋转时进行监视，并可以根据该监视结果判定成型材料的熔融状态。通过在成型动作中的螺杆43旋转时进行监视，从而能够提高成型品的成品率。

然而，在暖机时及交换成型材料时等，进行清除动作。清除动作在从模具装置30远离注射装置40的状态下进行，包含与计量工序对应的动作和与填充工序对应的动作。与计量工序对应的动作中，通过使螺杆43以设定转速旋转，从而将成型材料堆积到螺杆43的前方。随此，螺杆43进行后退。此时，未图示的开闭机构可以堵塞喷嘴42。另一方面，与填充工序对应的动作中，通过使螺杆43以设定速度前进，从而从缸体41射出堆积到螺杆43的前方的液态的成型材料。此时，开闭机构开放喷嘴42。

另外，清除动作可以仅包含使螺杆43以设定转速旋转的动作，例如，可以仅包含在规定位置使螺杆43以设定转速旋转的动作。通过螺杆43的旋转，成型材料被送往螺杆43的前方，并从缸体41射出。

因此，控制器90在清除动作中的螺杆43旋转时进行监视，并可以根据该监视结果判定成型材料的熔融状态。通过在清除动作中的螺杆43旋转时进行监视，从而在开始成型动作之前，能够设置成型条件。

作为用于制作成型材料的熔融状态的判定基准的数据，控制器90在清除动作中的螺杆43旋转时可以获得副刮板435和/或该附近的温度。控制器90对所获得的温度与成型材料的熔融状态建立对应关系，并存储于存储介质92。在成型材料固化之后，能够通过外观检查或质量检查来判断成型材料的熔融状态。其结果，可以经由接收由用户进行的输入操作的操作装置等而存储于控制器90。控制器90可以通过改变螺杆43的设定转速或缸体41的设定温度等成型条件，从而获得多数数据。控制器90根据这些存储内容，求出例如上述(1)的判定基准的阈值T0、上述(2)的判定基准的阈值ΔT0、及上述(3)的判定基准的阈值ΔT0’等。因此，能够在清除动作中制作判定基准，并能够在成型动作之前制作判定基准。控制器90使用制作好的判定基准，可以判定另一清除动作中的成型材料的熔融状态，也可以判定成型动作中的成型材料的熔融状态。另外，控制器90通过进行清除动作而得到上述数据，但也可以通过试验性地进行成型动作而得到上述数据。

控制器90可以根据成型材料的熔融状态的判定结果输出警报。成型材料的熔融状态不良的情况下输出警报，成型材料的熔融状态良好的情况下未能输出警报。警报的输出可以通过图像显示，声音输出等进行。

控制器90可以根据成型材料的熔融状态的判定结果改变成型条件的设定。例如，控制器90可以根据成型材料的熔融状态的判定结果改变螺杆43的设定转速及缸体41的设定温度中的至少一个。

成型材料的熔融状态不良的情况下，可以改变为螺杆43的设定转速变小的方向。由于将成型材料送往前方的速度变小，且成型材料的加热时间变长，因此改善成型材料的熔融状态。并且，成型材料的熔融状态不良的情况下，可以改变为缸体41的设定转速变大的方向。此时，也理所当然改善成型材料的熔融状态。

另一方面，成型材料的熔融状态良好的情况下，可以不改变成型条件的设定，但也可以改变成型条件的设定。成型材料的熔融状态良好的情况下，在良好的范围内可以改变为螺杆43的设定转速变大的方向。能够缩短成型周期。并且，成型材料的熔融状态良好的情况下，在良好的范围内可以改变为缸体41的设定速度变小的方向。能够减轻加热源H的负载。

在成型材料的熔融状态良好的范围内，螺杆43的设定转速可以尽可能较大地设定。螺杆43的设定转速还可以通过考虑冷却工序的时间等来确定。

并且，在成型材料的熔融状态良好的范围内，缸体41的设定温度可以尽可能较小地设定。缸体41的设定温度还可以考虑螺杆43的设定转速等来确定。

以上，对注射装置的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在权利要求中所记载的本发明的宗旨范围内可加以各种变形、改良。

例如，上述实施方式的控制器90将成型材料的熔融状态以好坏的两个阶段进行判定，但也可以以三个阶段以上的多个阶段进行判定。此时，判定基准也可以以多个阶段制作。并且，此时，控制器90也可以与阶段对应的改变幅度改变成型条件的设定。

Claims (7)

1.一种注射成型机，其具备：

注射装置，具有对成型材料进行加热的缸体及旋转自如地配设于所述缸体内的螺杆；及

监视装置，监视所述注射装置的温度，

所述螺杆具有：旋转轴；螺旋状的第1刮板，从所述旋转轴的外周突出；及螺旋状的第2刮板，划分通过所述第1刮板形成的槽，

所述第2刮板的高度低于所述第1刮板的高度，

所述监视装置在所述螺杆旋转时，监视所述第2刮板和/或该第2刮板附近的温度，并根据该监视结果判定所述成型材料的熔融状态。

2.根据权利要求1所述的注射成型机，其中，

所述监视装置监视在所述螺杆旋转时所述第2刮板和/或所述第2刮板附近的所述缸体的温度，并根据该监视结果判定所述成型材料的熔融状态。

3.根据权利要求2所述的注射成型机，其中，

所述监视装置监视在所述螺杆旋转时所述第2刮板和/或所述第2刮板附近的所述缸体的内壁附近的温度，并根据该监视结果判定所述成型材料的熔融状态。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的注射成型机，其中，

所述监视装置监视形成有所述第2刮板的区间的温度，并根据该监视结果判定所述成型材料的熔融状态。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的注射成型机，其中，

所述监视装置通过对形成有所述第2刮板的区间的温度、与未形成有所述第2刮板的区间的温度进行比较，判定所述成型材料的熔融状态。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的注射成型机，其中，

所述监视装置根据所述熔融状态的判定结果输出警报。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的注射成型机，其中，

所述监视装置根据所述熔融状态的判定结果改变成型条件的设定。