CN108656488A - 射出成型机之控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种射出成型机之控制方法，包含下列步骤：先建立基础比容、基础射胶起始位置、基础VP切换位置及pVT特性；而后，纪录螺杆之位置以产生当模射胶起始位置，并纪录料管内之压力及温度以产生当模压力值及当模温度值，再依据当模压力值、当模温度值及pVT特性计算取得当模比容，并藉由当模射胶起始位置、当模比容与基础比容的比值、基础射胶起始位置及基础VP切换位置之差值，计算取得当模VP切换位置；最后，依据当模VP切换位置的信息控制马达驱动螺杆前进。如此一来，便可依每一模次之比容及位置差异进行VP切换点之调整，进而确保成品的重量一致。
Description
【技术领域】
本发明系与射出成型机有关；特别是指一种射出成型机之控制方法。
【背景技术】
一般射出成型机系包含有一料管与一螺杆，该螺杆以旋转方式推动塑料，塑料于该料管中经熔融转为熔胶后，自该料管上的射嘴射出填充于模具内部，以成型为所期望的形状之成品，即使是复杂形状的模具，亦可将塑料稳定成型。因此，业界已日渐普遍利用射出成型机做为塑橡胶用品或电子设备零件等器具之生产机台。
然而，在实务上，射出成型机在生产过程中仍会遇到一些问题而影响最后的成品质量。举例而言，由于每一模次在料管内之熔胶射出至模具之前，料管内之压力与温度都会因环境或是其他原因有些许变化，而使得内部熔胶的比容实际上亦会随之改变而非呈一定值。如此一来，当射出成型机都是以相同之参数控制机台进行射出作业之作动时，则会导致熔胶射出至模具之重量无法一致，而使得最后的成品出现质量不一的情况。
此外，除上述问题外，射出成型机在生产过程中，由于料管于射嘴附近(过胶头处)之射压较大，而使得部分熔胶会于过胶头组闭合过程时逆流回螺杆，而使得实际射出量与预计不符，进而导致成品的异常。
因此，由上述之内容可知，习用之射出成型机于射出控制仍无法达到有效且精确地进行生产作业，仍未臻完善而尚有待改进之处。
【发明内容】
有鉴于此，本发明之目的在于提供一种射出成型机之控制方法，可有效地依据每模次之比容调整射出成型机之控制参数。除此之外，本发明之次要目的，在于可避免于实际成型熔胶会由过胶头组处逆流回螺杆，而使得射出量更加准确，进而确保成品的质量一致。
缘以达成上述目的，本发明提供的一种射出成型机之控制方法，该射出成型机包含有一料管、一马达组、一螺杆、一压力计以及一温度计；该马达组具有一加料马达以及一射胶马达；该加料马达与该射胶马达用以分别驱动该螺杆旋转及移动，且该螺杆以旋转之方式推动塑料于该料管中经熔融转为熔胶后，再以移动之方式使该熔胶自该料管的射嘴射出至一模具，并定义该螺杆朝该射嘴之方向移动时为前进，而朝相反于该射嘴之方向移动为后退；该压力计用以测量该料管内之压力；该温度计用以测量该料管内之温度；该控制方法包含下列步骤：
A.建立一基础比容、以及该螺杆之一基础射胶起始位置、一基础VP切换位置、以及对应该塑料之pVT特性；
B.纪录该螺杆之位置，以对应产生一当模射胶起始位置；
C.纪录该压力的数值及该温度之数值，以分别对应产生一当模压力值及一当模温度值：
D.依据该当模压力值、该当模温度值及该塑料之pVT特性，计算取得一当模比容；
E.依据该当模射胶起始位置、该当模比容与该基础比容的比值、该基础射胶起始位置及该基础VP切换位置之差值，计算取得一当模VP切换位置；
F.控制该射胶马达驱动该螺杆前进，当该螺杆移动至该当模VP切换位置之前，控制该射胶马达以将该熔胶为默认流动速率自该料管的射嘴射出至该模具之方式驱动该螺杆移动；该螺杆移动至该当模VP切换位置之后，控制该射胶马达以持续提供预设保压压力予模具中之熔胶之方式驱动该螺杆移动。
依据上述构思，步骤B时，系先控制该螺杆由一初始位置前进或转动该螺杆，且螺杆移动完毕后，再纪录该螺杆之位置，以对应产生该当模射胶起始位置。
如此一来，透过上述设计，便可有效地依据每模次之比容调整射出成型机每一模次之VP切换位置。除此之外，更可避免熔胶会由过胶头组处逆流回螺杆，使得射出量更加准确，进而确保最后射出成型后之成品质量一致。
【附图说明】
图1为应用本发明较佳实施例之射出成型机的结构图。
图2为射出成型机于料管处的内部结构图。
图3为本发明较佳实施例之控制方法的流程图。
【符号说明】
100 射出成型机
10 料管
11 射嘴法兰
12 射嘴
14 压力温度计
15 料口
20 螺杆
22 过胶头
28 过胶圈
30 加料马达
40 射胶马达
【具体实施方式】
为能更清楚地说明本发明，兹举一较佳实施例并配合图式详细说明如后。请参见图1所示，本发明之控制方法系用以应用于一射出成型机100，本实施例中系以螺杆式射出成型机为例，但不以此为限制，该射出成型机100包含有一料管10、一加料马达30以及一射胶马达40。续参阅图2，该料管10具有一料口15可供输入塑料，该料管10前端具有一射嘴法兰11连接一射嘴12，而该射嘴12连接至一模具(图未示)，且该料管10于接近该射嘴12处设有一压力温度计14用以测量该料管10内接近该射嘴12处的压力与温度(即料管10中用以供熔胶存放之储料区)，当然，除使用整合式的压力温度计14外，亦可利用分离的压力计与温度计两构件来达到量测之目的。于本实施例中，该压力温度计12系设置于该射嘴法兰11上，但不以此为限，亦可依需求改设置于该料管10上之其他地方。另外，该射出成型机100于该料管10中设有一螺杆20，且该螺杆20可受该加料马达30及该射胶马达40驱动而分别相对于该料管10旋转与移动，而螺杆20的前端设置有一过胶头22，且该过胶头22于接近该螺杆20处设有一过胶圈28。此外，该加料马达30上设有一扭力传感器，用以侦测该加料马达30提供予该螺杆之扭力。再者，为便于说明，在此先行定义该螺杆20朝该射嘴12之方向移动时为前进，而朝相反于该射嘴12之方向移动为后退。
如此一来，当塑料由料口15进入该料管10后，该加料马达30将驱动该螺杆20旋转而推动塑料，使塑料于移动过程中与该螺杆20牙底、料管10间摩擦产生热，使塑料经熔融转为熔胶，而后，该射胶马达40带动该螺杆20前进，使熔胶自该料管10的射嘴12往模具的方向射出。
请参阅图3，以上述射出成型机100之结构为基础下，本发明之控制方法包含有以下步骤：
首先，先进行一次或多次测试生产之作业而控制该加料马达30与射胶马达40驱动该螺杆20转动及移动以进行加料与射胶的测试，藉以于测试生产作业的过程中设定后续生产参数以确保成品质量，并可进行预压缩之相关校正。意即，于测试生产作业时，会先控制该射胶马达40驱动该螺杆20前进达到预压缩之目的，且利用该扭力传感器侦测于射胶过程中该螺杆20反馈予该加料马达之扭力值，并比较该扭力值是否大于一闭合扭力值(其数值趋近于0)。若是，则表示此次测试生产作业所设定之参数无法使该过胶圈28完全闭合，则再次重新设定参数进行测试生产作业。若否，则表示此次测试生产作业所设定之参数可使得该过胶圈28于生产作业时完全闭合，而可达到防止熔胶由该过胶圈28处逆流之情形发生，便可再往后执行后续作业。
而测试作业完成后，则建立一基础比容、以及该螺杆20之一基础射胶起始位置、一基础VP切换位置、以及对应该塑料之pVT特性之信息，而所述之pVT特性是指塑料熔融而成熔胶对应不同压力(Pressure)与比容(Specific Volume)及温度(Temperature)间的关系，而此pVT特性会因选用之塑料不同而有所差异，其内容可参考各塑料提供商之详细数据，于此不再赘述。
另外，于本实施例中，系依据上一步骤所进行之测试生产作业所使用之压力值、温度值、螺杆20之位置与射出至该模具之熔胶重量等信息做为建立该基础比容、该基础射胶起始位置以及该基础VP切换位置信息之依据。当然，除套用测试生产过程的参数自动建立上述参数外，亦可是操作者直接依据模具与机台之差异直接手动输入来达到建立上述信息参数之效果。
更详而言之，利用此次测试生产作业之熔胶实际射出重量可利用以下条件式计算取得相关信息：
其中，m为射出至该模具之熔胶重量。v0为该基础比容(以压力计与温度计所则之信息配合pVT特性计算取得)。D为该螺杆20之直径，而计算取得之结果为该螺杆20之截面积。Xs0为该基础射胶起始位置；Xvp0为该基础VP切换位置，而所谓之VP切换位置系指当该螺杆20移动至该VP切换位置之前，该马达系控制该熔胶流动速率之方式控制该螺杆20移动，反之，当该螺杆20移动至该当模VP切换位置之后，该马达则会切换至控制保压压力之方式控制该螺杆20移动，而如何控制流动速率或是保压压力则为业界皆知之习用技艺，于此不再赘述。
建立上述参数后，便可进行正式生产作业，并于正式生产之射出作业前，控制该射胶马达40驱动该螺杆20由一初始位置前进以开始进行预压缩，藉以避免熔胶逆流而影响成品质量。此外，为避免因预压缩而造成该料管10于射嘴12处之熔胶溢出，可控制该加料马达30控制该螺杆20转动卸除多于压力，且该射嘴12可选用机械式或弹簧式等封闭射嘴来达到避免上述情形发生。当该射胶马达40驱动该螺杆20移动达到上述目的后，便纪录该螺杆20之位置，以对应产生一当模射胶起始位置的信息。
取得该当模射胶起始位置后，便纪录该压力温度计14所测得之该压力的数值及该温度之数值，以分别对应产生一当模压力值及一当模温度值的信息。而后，便可依据该当模压力值、该当模温度值及该塑料之pVT特性的信息，计算取得一当模比容的信息。
如此一来，当我们取得该当模射胶起始位置，该当模比容的信息后，便依据该当模射胶起始位置、该当模比容与该基础比容的比值、该基础射胶起始位置及该基础VP切换位置之差值的信息，计算取得一当模VP切换位置的信息，以使得后续射出至该模具之熔胶的重量能与测试生产作业时的重量相同。
更详而言之，当下模次之射出重量要与测试生产作业时的重量相同时，其对应之条件式如下：
其中，v0为该基础比容。D为该螺杆20之直径。Xs0为该基础射胶起始位置；Xvp0为该基础VP切换位置。vi为该当模比容。Xsi为该当模射胶起始位置；Xvpi为该当模VP切换位置。
透过上述条件式，便可计算取得该当模VP切换位置的信息，由于该螺杆20之直径不变而可消除，进而求得之条件式如下：
如此一来，便可利用上述计算取得之该当模VP切换位置的信息控制该射胶马达40驱动该螺杆20前进以进行射出成型作业。更详而言之，当该射胶马达40驱动该螺杆20移动至该当模VP切换位置之前，该射胶马达40系以将该熔胶为默认流动速率自该料管10的射嘴12射出至该模具之方式控制该螺杆20移动。反之，该射胶马达40驱动该螺杆20移动至该当模VP切换位置之后，该射胶马达40则切换为以持续提供预设保压压力予模具中之熔胶的方式控制该螺杆20移动。
另外，于射出作业执行时，更可同时侦测该于射胶过程中该螺杆20反馈予加料马达之扭力值是否大于一容许扭力值，若是，则表示可能该过胶圈28有老化或是损坏造成熔胶逆流而导致该螺杆20产生额外之反向转动，此时，将产生一警告信息(如产生声响或是发送简讯、邮件等)告知操作者需要进行该过胶圈28的查修与更换，并待查修与更换完成后，重新进行生产。反之，若是测得之该扭力值未大于该容许扭力值，表示该过胶圈28仍属正常状态。
实际实施上，上述扭力数值之侦测与比较方式，可以是侦测运作过程中最大扭力值，并将测得之最大扭力值与该预设扭力值进行比较，也可以运作过程中所测得之扭力值后进行积分，并将积分后所取得之数值与容许扭力进行比较。也可以是侦测运作过程中不同时间点之扭力值，抑或是其他可以用来作为扭力值比较的其他记录及计算方式来与该容许扭力值进行比对。举例来说，当测得之最大扭力值异常时，表示可能是该过胶圈28的长度有磨损的情形而需更换。当测得之扭力积分值或是不同时间点之扭力值异常时，则可能是该过胶圈28的外径有磨损的情况而需要更换。换言之，用户系可依据机具或模具型态、设置环境或是零件更换的需求采用上述任一种方式来侦测及比较扭力值。
而后，当此模次之射出成型生产作业完成后，便可控制该加料马达30与该射胶马达40驱动该螺杆20旋转及后退至该初始位置，并清除原先纪录之该当模射胶起始位置、该当模压力、该当模温度值、该当模比容以及该当模VP切换位置。而后，便可重新进行下一模次之生产作业。更详而言之，系重新执行正式生产作业而控制该马达驱动该螺杆20由该初始位置前进进行预压缩此一步骤，至利用计算取得之该当模VP切换位置控制该马达驱动该螺杆20前进与转动此一步骤。藉以重复执行达到自动化生产之目的。此外，必须说明的是，除利用清除原先纪录之该当模射胶起始位置、该当模压力、该当模温度值、该当模比容以及该当模VP切换位置之方式外，亦可以覆盖原纪录内容之方式来达到重新计算之目的。
如此一来，由前述说明可知，透过前述射出成型机100之控制方式，便可有效地依据每模次所得之该当模比容与该当模射胶起始位置调整等参数，有效地对应调整该射出成型机100每一模次之VP切换位置，进而确保每一模次之所射出之熔胶重量一致。除此之外，透过侦测扭力侦测可提前知悉该过胶圈28是否以破损需要更换，且提前预压缩及转动泄压之设计，更可使该过胶圈28提早闭合，藉以避免熔胶会由过胶头处逆流回螺杆，使得射出量更加准确，进而确保最后射出成型后之成品质量一致。而必须说明的是，以上所述仅为本发明较佳可行实施例而已，举凡应用本创作说明书及申请专利范围所为之等效变化，理应包含在本创作之专利范围内。
Claims (11)
1.一种射出成型机之控制方法，该射出成型机包含有一料管、一马达组、一螺杆、一压力计以及一温度计；该马达组具有一加料马达以及一射胶马达；该加料马达与该射胶马达用以分别驱动该螺杆旋转及移动，且该螺杆以旋转之方式推动塑料于该料管中经熔融转为熔胶后，再以移动之方式使该熔胶自该料管的射嘴射出至一模具，并定义该螺杆朝该射嘴之方向移动时为前进，而朝相反于该射嘴之方向移动为后退；该压力计用以测量该料管内之压力；该温度计用以测量该料管内之温度；该控制方法包含下列步骤：
A.建立一基础比容、以及该螺杆之一基础射胶起始位置、一基础VP切换位置、以及对应该塑料之pVT特性；
B.纪录该螺杆之位置，以对应产生一当模射胶起始位置；
C.纪录该压力的数值及该温度之数值，以分别对应产生一当模压力值及一当模温度值；
D.依据该当模压力值、该当模温度值及该塑料之pVT特性，计算取得一当模比容；
E.依据该当模射胶起始位置、该当模比容与该基础比容的比值、该基础射胶起始位置及该基础VP切换位置之差值，计算取得一当模VP切换位置；
F.控制该射胶马达驱动该螺杆前进，当该螺杆移动至该当模VP切换位置之前，控制该射胶马达以将该熔胶为默认流动速率自该料管的射嘴射出至该模具之方式驱动该螺杆移动；该螺杆移动至该当模VP切换位置之后，控制该射胶马达以持续提供预设保压压力予模具中之熔胶之方式驱动该螺杆移动。
2.根据权利要求1所述的射出成型机之控制方法，其特征在于：于步骤E中，系透过以下条件式计算取得该当模VP切换位置：
其中，Xvpi为该当模VP切换位置；Xsi为该当模射胶起始位置；vi为该当模比容；v0为该基础比容；Xs0为该基础射胶起始位置；Xvp0为该基础VP切换位置。
3.根据权利要求1所述的射出成型机之控制方法，其特征在于：于步骤F之后，更包含有一步骤，系先控制该加料马达与该射胶马达驱动该螺杆旋转后退后，再重新执行步骤B至步骤F。
4.根据权利要求1或3所述的射出成型机之控制方法，其特征在于：于步骤B时，系先控制该加料马达或该射胶马达驱动该螺杆由一初始位置前进或转动，且该螺杆移动完毕后，再纪录该螺杆之位置，以对应产生该当模射胶起始位置。
5.根据权利要求4所述的射出成型机之控制方法，其特征在于：于步骤F之后，系先控制该射胶马达驱动该螺杆后退至该初始位置后，再重新执行步骤B至步骤F。
6.根据权利要求3所述的射出成型机之控制方法，其特征在于：于步骤F之后，系先清除产生之该当模射胶起始位置、该当模压力、该当模温度值、该当模比容以及该当模VP切换位置后，再重新执行步骤B至步骤F。
7.根据权利要求1所述的射出成型机之控制方法，其特征在于：于步骤F执行时，会侦测于射胶过程中该螺杆反馈于该加料马达之扭力值，并比较该扭力值是否大于一容许扭力值；若是，则产生一警告信息。
8.根据权利要求7所述的射出成型机之控制方法，其特征在于：系侦测该扭力值随时间变化之积分值是否大于该容许扭力值；若是，则产生该警告信息；若否，则执行步骤A。
9.根据权利要求7所述的射出成型机之控制方法，其特征在于：系侦测该于射胶过程中该螺杆反馈于该加料马达之最大扭力值是否大于该容许扭力值；若是，则产生该警告信息；若否，则执行步骤A。
10.根据权利要求1所述的射出成型机之控制方法，其特征在于：于步骤A之前，系先控制该加料马达或该射胶马达驱动该螺杆由一初始位置前进或转动，并侦测并比较该螺杆反馈于该加料马达之扭力值是否大于一闭合扭力值；若是，则控制该加料马达或该射胶马达重新驱动该螺杆由该初始位置前进或转动；若否，则执行步骤A。
11.根据权利要求10所述的射出成型机之控制方法，其特征在于：该闭合扭力值为0或趋近于0。
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