CN1117657C - 用于注塑机的注射控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于控制注塑机中的注射并计量和控制注料量的方法和装置。注料被计量进入注塑机的加热压筒中，然后将注料通过在加热压筒内的注射方向上将注射螺杆前移而注射到模具中。然后撤除掉加热压筒中的注射螺杆。

Description

用于注塑机的注射控制方法

本发明涉及用于注塑机的注射控制方法，更具体的说，涉及适用于模制较小厚度制品的注射控制方法。

近年来广泛使用电机驱动的注塑机，其中用伺服电机取代了液压传动装置。下面对这种使用伺服电机的注射装置的运行进行描述。

在增塑/计量过程中用伺服电机带动螺杆旋转。螺杆位于加热压筒内。将树脂从给料器输送到在加热压筒中螺杆的后部。通过螺杆的旋转将一定被计量的供料树脂熔化并向前输送到加热压筒的前端部分。在此期间，由于储存在压筒的前端内的熔化的树脂的压力(背压)，螺杆被回缩。

注射轴直接与螺杆的后端部相连。注射轴由压力板通过轴承旋转支撑。被支撑在压力板上的伺服电机轴向驱动注射轴以进行注射。对应于伺服电机的运行，压力板沿导向杆前后移动以通过滚珠丝杠进行注射。使用一个测压仪测量上述熔化树脂的背压，并用反馈控制环路控制背压，下面将对此进行详细描述。

然后，在填充过程中，驱动伺服电机而使压力板前移用于注料。螺杆的前端部作为活塞将熔化的树脂注射入模具。

在填充过程的最后，熔化的树脂填充腔内的空间。此时，将用于前移螺杆的控制模式从速度控制模式切换为压力控制模式。此切换被称作“V(速度)到P(压力)切换”，并会影响所合成的模制产品的质量。

随着V-P切换，模具腔内的树脂可在预定的压力下被冷却。此过程被称为保压过程(dwelling process)。在此保压过程中，正如在上述背压控制中的一样，在反馈控制环路中控制树脂的压力。

然后，在完成保压过程后，注射装置返回到增塑/计量过程。与增塑/计量过程同时，夹模装置进行喷射操作以从模具中喷射出固体的产品。在喷射操作中，通过喷射装置打开模具，从模具中移出固化的产品，然后将模具关闭以进行填充过程。

正如本领域中所公知的，在填充过程中进行注射控制。注射控制应根据物品的厚度进行调整。如果将用于较大厚度的模制产品的注射控制条件用到了薄的模制物品上，会产生很多问题。例如，将此注射控制应用到薄的模制物品上，施加到模制物品上的过量的压力会产生可导致缺陷或瑕疵产品的闪燃和/或残余应力。所以，施加到模制产品上的压力应减小。然而，常规的注射控制方法不能迅速、有效地减小压力，因为保压过程中螺杆的最大行进速度或加速度较填充过程中的值小。

所以，本发明的一个目的是提供一种改进的、在一种薄的模制品的模制过程中可确保相邻两注料量之间的模制产品的重量和方位稳定性的注射控制方法，述方法包括计量进入注塑机的加热压筒内的注料量；通过在加热压筒内将螺杆向注射方向推进而至少将部分注料量注入模具；在加热压筒内沿回缩方向回缩螺杆；所述螺杆的回缩是通过在树脂填充过程的后半程通过螺杆的速度控制或位置控制实现的，由此降低树脂填充压力。

本发明可应用于一种可实现包括一增塑/计量过程和树脂填充过程的模制循环的注塑机。

图1为显示一电注塑机整体结构的示意图；

图2A和2B中显示了一常规螺杆行进速度的实例，和螺杆行进速度发生变化的位置点；

图3A和3B中显示了本发明第一实施例中一螺杆行进速度的实例，和螺杆行进速度发生变化的位置点；

图4A和4B中显示了本发明第二实施例中一螺杆行进速度的实例，和螺杆行进速度发生变化的位置点；

图5中显示了本发明第三实施例中一螺杆行进速度的实例，和螺杆行进速度发生变化的位置点；

图6为图5中所示本发明第三实施例的变化的示意图。

为清楚地了解本发明，参照图1，一电机驱动的注塑机包括一伺服电机驱动的注射装置。此注射装置利用将伺服电机的旋转运动转换为通过滚珠丝杠和螺母的线形运动旋转螺杆。

在图1中，用于注射的伺服电机11的转动被传输给滚珠丝杠12。螺母13被固定在压力板14上，从而螺母13可对应于滚珠丝杠12的旋转被推进或回缩。压力板14可沿固定在基架(图中未示)上的导杆15、16移动。压力板14的前后移动可通过轴承17、测压仪18和一注射轴19传送到螺杆20。螺杆20被设置在加热压筒21内从而螺杆20可在轴线方向上转动和移动。对应于螺杆20的后部的加热压筒21配置有用于供应树脂的料槽22。使螺杆旋转的伺服电机24的转动通过一由诸如皮带和皮带轮构成的联接件23被传送到注射轴19。换句话说，伺服电机24驱动注射轴19再使螺杆20旋转以实现螺杆的转动。

在增塑/计量过程中，螺杆20在加热压筒21内旋转时，当回缩螺杆20时，熔融的树脂被储存在螺杆20头部的加热压筒21内，也即储存在喷嘴21-1的一侧。通过在加热压筒21内推进螺杆20，将储存在螺杆20前面的熔融树脂填充进一模具并施压以进行模制。测压仪18探测出施加给树脂的力作为反作用力。一测压仪放大器25将此测得的压力放大然后传送给控制器26。

一位置探测器27附接在压力板14上以测定螺杆20的移动量。放大器28将位置探测器27发出的探测信号放大后再传送给控制器26。根据上述由操作者设定每一数值的过程，控制器26向伺服放大器29和30发送一电流(扭矩)命令。伺服放大器29通过控制伺服电机11的驱动电流而控制伺服电机11的输出扭矩。伺服放大器30通过控制伺服电机24的驱动电流而控制伺服电机24的转速。伺服电机11、24分别具有用于探测转速的编码器31、32。编码器31、32测知的转速被传送给控制器26。

应注意到，图1中显示的机构仅仅是为了简化和方便。在日本专利公开9-174626中介绍了一种注射装置的具体结构。参考图2A和2B描述一种常规的注射控制法。图2A显示了从在增塑/计量过程后的填充过程开始并在保压过程结束前，螺杆行进速度和螺杆位置随时间变化的函数的一实例。如图2B所示，螺杆的位置和行进速度被预先设定为两个或更多的区段。更具体地说，从填充过程开始，螺杆20就以行进速度V1行进过第一段直到螺杆位置到达S1。螺杆20再以行进速度V2行进过从位置S1到S2的第二段。螺杆20又以行进速度V3行进过从位置S2到S3的第三段。在位置S3，填充过程转换为保压过程(V-P转换)。上述设置通过一输入单元35传递给控制器26(参看图1)。控制器26根据上述设置和位置探测器27发出的探测信号控制螺杆行进速度的转换。

在图2B，速度发生变化的位置之间的关系通常为S3＜S2＜S1。如果偶然形成了S2＜S3＜S1，则意味着螺杆20在填充过程中回缩了。然而，因为这种回缩是在如图2A所示的保压过程中完成的，则控制器26确定出设置S3是不正确的，并忽略此设置S3。螺杆20回缩的原因是为了通过减小树脂填充压力而避免包括闪燃的缺陷模制。

基于图2A所示设置的注射控制通常适合于较厚的模制品。在填充过程完成后，模制品承受树脂的压力。对于厚度大的模制品，在填充过程后，模制品出现相当大的收缩。保压过程中施加在模制品上的压力能弥补这种收缩。

另一方面，当用此注射控制模制薄的模制品时，施加在模制品上的过量压力可能会产生可导致缺陷或瑕疵产品的闪燃和/或残余应力。所以，施加在模制品上的压力应减小。然而，因为在保压过程中螺杆的最大行进速度或加速度较其在填充过程中的值小，所以常规的注射控制方法不能有效地迅速减小此压力。换句话说，对于厚度较小的模制品，树脂收缩的程度小。尽管需要添加一小容量的树脂，一相当大的树脂压力还是会持续地施加到模制品上。

图3A和3B描述了本发明第一实施例的注射控制方法。下面的说明是指本发明适用于图1中所示的电机驱动注塑机的情况。

图3A中，本实施例的特征包括一步骤，即填充过程被转换为保压过程前，在填充过程的后半部分过程中回缩螺杆20。图3A所示为从在增塑/计量过程后的填充过程开始并在保压过程结束前，螺杆行进速度和螺杆位置随时间变化的函数的一实例。如图3B所示，螺杆的位置和行进速度被预先设定为五个区段。更具体地说，从填充过程开始，螺杆20就以行进速度V1向前行进经过第一段直到螺杆位置到达S1。螺杆20再以行进速度V2从位置S1到S2行进经过第二段。螺杆20再以行进速度V3从位置S2到S3行进经过第三段。这与常规控制方法中的运行情况相似。不同之处在于从位置S3起螺杆20开始回缩的后退运行中。

在本实施例中，后两段内进行回缩(即从填充过程开始的第四、五段内)。螺杆20以行进速度V4后退从位置S3到S4的第四段。又以行进速度V5后退从位置S4到S5的第五段。在位置S5，填充过程被转换为保压过程。速度发生变化的位置之间的关系通常为S3＜S2＜S4＜S5＜S1。

对于上述各设置点，螺杆20回缩过程中开始的计时是通过位置探测器27发出的探测信号根据螺杆20的设定位置决定的。

如上所述，不论螺杆20的前行还是后行都可在填充过程的后半部分中，在一定的区段内实现，以迅速降低树脂填充压力。可以很清楚地看出，通过注塑机的最大行进速度或加速度可减小不理想的填充压力。这就保证了在模制厚度较小的模制品时，可避免出现闪燃或残余应力产品的优点。应注意到，当螺杆20在保压过程中回缩时(压力控制)，模制品在相邻的两注料量之间重量发生变化。相反，在本实施例中，填充过程中与控制速度或位置的同时，螺杆回缩，从而模制品的重量和尺寸可保持恒定。

另外，参照图4A和4B描述本发明的第二实施例。本实施例的特点是具有在螺杆20的两段或更多段的回缩运行中至少中止螺杆20一次的步骤。根据螺杆20的预定位置决定中止螺杆20的开始计时。具体地说，从填充过程开始，螺杆20就以行进速度V1向前行进经过第一段直到螺杆位置到达S1。螺杆20再以行进速度V2向前行进从位置S1到S2经过第二段。螺杆20又以行进速度V2向前行进从位置S2到S3经过第三段。这与第一实施例中的运行情况相似。

接着，在位置S3螺杆20开始回缩。在本实施例中也是在后两段内进行回缩(即从填充过程开始的第四、五段内)。在每个回缩段的末端设置中止操作。相应地，螺杆20以行进速度V4从位置S3到S4后退经过第四段。然后，螺杆20在位置S4停留一时间段T1。在时间段T1耗尽后，螺杆20又以行进速度V5后退经过第五段到位置S5。此外，螺杆20在位置S5又停留一时间段T2。在时间段T2耗尽后，填充过程被转换为保压过程。速度发生变化的位置之间的关系通常为S3＜S2＜S4＜S5＜S1。

参照图5描述本发明的第三实施例。本实施例的特点是具有在填充过程的后半部分中止螺杆20的步骤。根据螺杆20的预定位置决定中止螺杆20的开始计时。具体地说，从填充过程开始，螺杆20就以行进速度V1向前行进经过第一段直到位置S1。螺杆20再以行进速度V2向前行进从位置S1到S2经过第二段。螺杆20又以速度V3向前行进从位置S2到S3经过第三段。这与第一实施例中的运行情况相似。

然后，螺杆20在位置S3停留一时间段T1。在时间段T1耗尽后，螺杆20又以行进速度V4后退经过第四段到位置S4。速度发生变化的位置之间的关系通常为S3＜S2＜S4＜S1。

如图6所示，应注意到，螺杆20可在位置S3停留一时间段T1，然后在时间段T1耗尽后，以行进速度V4后退经过第四段到位置S4。速度发生变化的位置之间的关系通常为S4＜S3＜S2＜S1。

如果在填充过程的后半部分中，螺杆20前行或突然回缩，可能会在模制品中出现空隙导致缺陷模制，这取决于具体生产条件和/或模制品的形状。这是因为树脂的流动不能跟上螺杆20的旋转。然而，螺杆20的临时性中止能有效地稳定树脂的状态。

上述任一实施例中的填充过程都可以直接转换为制冷过程，而无需保压过程。本发明可以应用在液压操纵的注塑机和其它结构的电机驱动的注塑机中。

如上所述，本发明的螺杆在填充过程的后半部分中回缩以突然降低注射压力。这特别可以有效地减小施加在薄模制品上的残余应力。另外，还可避免模制品上出现任何闪燃，并能使模制品的重量和尺寸保持稳定。

Claims (12)

1、一种用于在可完成包括树脂增塑/计量过程和树脂填充过程的模制循环的注塑机内控制注射的方法，其特征在于，所述方法包括

计量进入注塑机的加热压筒内的注料量；

通过在加热压筒内将螺杆向注射方向推进而至少将部分注料量注入模具；

在加热压筒内沿回缩方向回缩螺杆，

所述螺杆的回缩是通过在树脂填充过程的后半程通过螺杆的速度控制或位置控制实现的，由此降低树脂填充压力。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，螺杆回缩计时的开始根据螺杆的一个预定位置确定，且螺杆的回缩速度可被任意设定。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，螺杆的回缩速度被设定为回缩初始时螺杆的速度最大。

4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在螺杆回缩过程中至少将螺杆中止一次。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，注料量的注射包括在多个控制段内在注射方向上控制螺杆的速度。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，螺杆的回缩包括以多个不同的回缩速度回缩螺杆。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在注料量被注射入模具后，将螺杆在一完全顶进位置保持一选定的一段时间，

然后在加热压筒内回缩螺杆前回缩螺杆。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

在加热压筒内沿回缩方向将螺杆回缩一个第一选定距离而到达第一回缩位置点。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括在加热压筒内将螺杆回缩一第二选定距离。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

当螺杆回缩了所述第一回缩时间段后，其保持在第一回缩位置；

将所述螺杆回缩一第二选定距离而到达第二回缩位置。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该方法还包括将螺杆在第二回缩位置保持一第二回缩时间段的步骤。

12.一种用于在可完成包括树脂增塑/计量过程和树脂填充过程的模制循环的注塑机内控制注射的装置，其特征在于，所述装置包括：

在加热压筒内控制螺杆移动的控制单元；

在加热压筒内感应树脂注射压力的压力感应单元；

在加热压筒内感应螺杆的速度的速度感应单元；

用于中止和回缩加热压筒内的螺杆的中止和回缩装置，

其中所述控制单元被设置为可控制螺杆的速度，并根据速度感应单元发出的信号感应螺杆的前行速度，还可根据压力感应单元发出的信号感应正被注入模具的树脂的压力，所述中止和回缩装置根据所述信号中止和回缩螺杆，

所述螺杆的回缩是通过在树脂填充过程的后半程通过螺杆的速度控制或位置控制实现的，由此降低树脂填充压力。

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