CN1498743A - 注射成形机的计量方法以及控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及注射成形机的计量工程的控制。根据设定树脂压力和检测树脂压力之间的偏差来控制螺杆的后退，并使螺杆以设定的速度转动。并且，当计量结束位置与现在的螺杆后退位置的偏差在设定值以下时，就停止通过压力偏差对螺杆后退的控制，切换到根据位置偏差的定位控制。另外，从与位置偏差成比例地减速的螺杆转动速度的成分中，求出并输出修正了设定树脂压力和现在的树脂压力之间的压力偏差成分后的螺杆转动速度指令。

Description

注射成形机的计量方法以及控制装置
技术领域
本发明涉及注射成形机的计量工程的控制。
背景技术
注射成形机的计量工程的控制是指在使螺杆以设定的转动速度转动的同时，通过控制成为设定背压的熔融树脂压力的同时使螺杆后退到设定计量结束位置，对树脂给与背压，使树脂进行熔融混炼。然后，一旦螺杆到达了设定计量结束位置，就停止螺杆的转动，结束计量工程。
对该计量工程的控制，各种公知的方法有：控制螺杆的转动速度，或者控制螺杆的后退速度和螺杆的转动速度，从而使螺杆后退到设定的计量结束位置，停止螺杆的转动，(例如，参照日本特开昭49-37955号公报、特开昭55-57909号公报、特开昭61-10425号公报、特开昭62-119020号公报)。
另外，已知的发明还有在计量工程中计量就要结束前直到设定的切换位置进行压力控制，在到达切换位置以后，切换到速度控制，根据设定的速度模式控制螺杆的后退速度(例如，参照日本特开平6-155534号公报)。
在上述现有的阶段性变换螺杆的后退速度和螺杆转动速度进行计量的方法中，虽然可以在计量结束位置停止螺杆的转动以及螺杆的后退，但是在计量结束位置就要停止螺杆的后退及转动之前，由于螺杆只能以一定的模式后退并转动，所以不能将树脂压力控制到规定的压力，会使树脂压力产生起伏。其结果是导致成形品质量的参差不齐。
发明内容
本发明的注射成形机的计量方法的第1方案是，在螺杆后退到设定计量结束位置附近的设定螺杆位置后，根据设定计量结束位置与现在的螺杆后退位置之间的位置偏差以及设定树脂压力与现在的检测树脂压力之间的压力偏差来控制螺杆转动速度。
本发明的注射成形机的计量方法的第2方案是，螺杆后退到设定计量结束位置附近的设定螺杆位置后，求得与设定计量结束位置与现在的螺杆后退位置之间的位置偏差成比例的螺杆转动速度，对该螺杆转动速度根据设定树脂压力与现在的检测树脂压力之间的压力偏差进行螺杆转动速度的修正，作为螺杆转动速度指令控制螺杆转动速度。
另外，本发明的注射成形机的控制装置具有：用于使螺杆前后移动的螺杆前后移动用电机和用于使螺杆转动的螺杆转动用电机，在驱动螺杆转动用电机使螺杆转动的同时，驱动螺杆前后移动用电机使螺杆后退到设定计量结束位置，进行树脂的计量。还有，该控制装置具有：检测树脂压力的装置；检测螺杆位置的装置；求出设定计量结束位置与现在螺杆后退位置之间的位置偏差的装置；求出设定树脂压力和现在的检测树脂压力之间的压力偏差的装置；到达设定的螺杆转动速度调整点后，根据上述位置偏差和上述压力偏差调整螺杆转动速度指令的螺杆转动速度调整装置。该控制装置能够保持树脂压力的均匀，使螺杆的后退和转动同时停止，得到正确的计量。
上述本发明的控制装置具有以下的方案。
螺杆转动速度调整装置可以从与上述位置偏差成比例的修正转动速度成分中减去根据上述压力偏差的修正转动速度成分作为螺杆转动速度指令。
可以将设定的螺杆转动速度调整点设为达到设定的位置偏差以下之时。
控制装置还具有测量从计量开始起的时间的装置，可以将设定的螺杆转动速度调整点作为从计量开始起经过了设定了的时间之时。
控制装置还具有：根据设定树脂压力与检测的树脂压力之间的压力偏差控制螺杆的后退的压力控制装置；根据设定计量结束位置与检测螺杆位置之间的位置偏差将螺杆定位在设定计量结束位置的定位控制装置。通过上述压力控制装置控制螺杆的后退直到到达设定的切换点，到达设定的切换点后，就切换到通过上述定位控制装置来控制螺杆后退。在该场合，螺杆转动速度调整点和切换点可以相同。
采用本发明，提供一种能够保持树脂压力的均匀，能够控制可进行正确的计量的计量工程控制装置。
附图说明
图1(a)-图1(c)是表示应用了本发明时的螺杆后退速度、螺杆转动速度、树脂压力的说明图。
图2(a)-图2(c)是表示没有应用本发明，控制在计量结束位置停止螺杆后退和螺杆转动时，螺杆后退速度、螺杆转动速度、树脂压力的说明图。
图3是应用了本发明的注射成形机的一个例子的注射机构部的概要图。
图4是本发明的一个实施例的控制注射成形机的控制装置的主要部分的方框图。
图5是同一实施例的计量工程的动作处理的流程图。
具体实施例
通过参照附图对以下实施例的说明，就能够更清楚地了解本发明的上述以及其它目的和特征。
图1(a)-图1(c)及图2(a)-图2(c)是说明本发明的动作原理的说明图。图1(a)-图1(c)是表示应用了本发明时的螺杆后退速度、螺杆转动速度、树脂压力的说明图。图2(a)-图2(c)是表示没有应用本发明，控制在计量结束位置停止螺杆后退和螺杆转动时，螺杆后退速度、螺杆转动速度、树脂压力的说明图。图1(a)、图2(a)的纵轴表示的是螺杆后退速度，图1(b)、图2(b)的纵轴表示的是螺杆转动速度，图1(c)、图2(c)的纵轴表示的是树脂压力。这些图中横轴表示的是时间。
首先，从没有应用本发明时的图2开始说明。
一旦进入计量工程，螺杆的转动速度就被加速到设定的一定转动速度并维持在该设定的一定转动速度(参照图2(b))。另外，将直到设定计量结束位置Sb的移动指令预先储存到储存位置偏差的误差寄存器中，根据设定的树脂压力和现在的树脂压力进行压力控制使误差寄存器的剩余位置偏差量减少的同时，使螺杆后退(参照图2(a))。这样一来，在对树脂进行熔融混炼的同时，对熔融树脂施以设定背压，如图2(c)所示，使树脂压力保持在所设定的压力(设定背压)。
一旦剩余位置偏差量Sd接近设定位置偏差量Ss，就停止压力控制，使螺杆后退速度减速，依照剩余位置偏差量Sd控制螺杆的驱动，定位在设定计量结束位置Sb、停止螺杆的后退。另外，为了使螺杆后退停止的同时螺杆转动也停止，在螺杆后退速度达到一定速度时，发出螺杆转动停止指令，使螺杆被减速停止。
在该计量结束位置附近，由于螺杆后退速度和螺杆转动速度各自变化，因而不能控制得到设定的树脂压力。其结果是螺杆后退速度开始减速后，如图2(c)所示，不能保持树脂压力在设定压力。即，要得到设定树脂压力，相对于螺杆转动速度来说螺杆后退速度相对慢的场合，就会产生树脂压力比设定压力更高的现象，或者反过来，相对于螺杆转动速度螺杆后退速度相对快的场合，树脂压力就降低。
该问题受到发出使螺杆转动停止的指令的定时的影响。另外，该定时最好是螺杆后退位置到达计量结束位置的同时停止螺杆转动，该定时不易调整。
因此，本发明如图1(b)所示，根据螺杆的设定计量结束位置与实际的螺杆位置之间的位置偏差(到设定计量结束位置的剩余移动量)和树脂压力的设定树脂压力(背压)与实际的树脂压力之间的压力偏差来调整螺杆转动速度，如图1(c)所示，使得能够将树脂压力保持在设定压力。还有，图1中，当相对于预先所设定的计量结束位置的螺杆位置偏差量Sd小于作为转动速度调整点被设定的位置偏差量Ss时，就开始螺杆转动速度的调整。
图3是应用了本发明的控制装置的注射成形机的一个例子的注射机构部的概要图。图中，1为模具，2为料筒，3为螺杆，4为向料筒内供给树脂球粒的料斗，5是构成注射机构的前板，6是后板。还有，上述前板5和后板6之间设有数个导向杆7，推板8被移动自如地配置在导向杆7上被引导沿前进后退方向(图中的左右方向)移动。
螺杆3的基部被安装在该推板8中可以自由转动，同时在该基部安装从动皮带轮12，利用螺杆转动用伺服电机M1经主动皮带轮14、同步皮带13、从动皮带轮12来驱动螺杆3转动。还有，图中虽然省略了螺杆转动用伺服电机M1，但它被安装在推板8上并与该推板8一起前后移动。
另外，滚珠螺母10通过压力传感器(测压元件)9安装在推板8上，滚珠丝杠11与该滚珠螺母螺纹配合，该滚珠丝杠11通过螺杆前后移动用伺服电机M2，经主动皮带轮15、同步皮带16、从动皮带轮17而被驱动转动。这样，借助于推板8螺杆3就沿轴向(图中的左右方向)被驱动。
图4是控制该注射成形机的控制装置的主要部分的方框图。本发明的控制装置是由该图4的控制装置构成的。
图4中，符号26是控制该注射成形机全体的处理器，通过总线29，与将模拟信号转换成数字信号的A/D转换器20、伺服接口21、22，输入输出接口25，ROM，RAM，非易失性RAM等构成的存储器27连接。在A/D转换器20上连接有压力传感器(测压元件)9，伺服接口21、22上分别连接有伺服放大器23、24。
在伺服放大器23上连接有伺服电机M1、编码器等的位置/速度检测器P1。利用该位置/速度检测器P1，通过检测出伺服电机M1的位置、转动速度来检测出螺杆3的转动量、转动速度。伺服放大器23在计量时通过伺服接口21接收由处理器26所发出的移动指令，通过利用位置/速度检测器P1检测出的、被反馈的伺服电机M1的实际速度(螺杆的转动速度)，进行速度的反馈控制，进一步进行电流(力矩)的反馈控制以控制伺服电机M1的驱动。
另外，在伺服放大器24上连接有伺服电机M2、编码器等位置/速度检测器P2。利用该位置/速度检测器P2，通过检测出伺服电机M2的转动位置、转动速度来检测出螺杆3的前后移动位置及前后移动速度。伺服放大器24通过伺服接口22接收由处理器26所发出的位置指令或速度指令，通过利用位置/速度检测器P2检测出的、被反馈的伺服电机M2的转动位置及/或实际速度(螺杆的速度)，进行位置及/或速度的反馈控制，进一步进行电流(力矩)的反馈控制以控制伺服电机M2的驱动。还有，伺服放大器23、24虽然可以仅由电路等硬件组成，但在本实施例中是由处理器、ROM、RAM等构成，用软件进行伺服电机的位置、速度、力矩等的控制，或者说由数字式伺服放大器构成。
在输入输出接口25上连接有具有液晶或CRT构成的显示装置的数据输入输出装置28，利用该输入输出装置28可以设定各种指令、各种参数等，并且，在显示装置上能够显示各种设定值和后述的螺杆转数、螺杆后退位置等。
上述的结构虽然与原有的注射成形机的控制装置的结构是一样的，但是从具有控制在计量工程的树脂压力控制和计量结束时螺杆后退速度及螺杆转动同时停止这一点来说，它与原有的注射成形机的控制装置是不同的。
图5是控制装置的处理器26实施计量工程时的动作处理的流程图。
一旦进入计量工程，处理器26通过伺服接口22输出一个让螺杆前后移动用伺服电机M2使螺杆后退到设定计量结束位置Sb的移动量到伺服放大器24(步骤T1)。该移动量储存在用于伺服放大器24内的位置循环控制所设置的误差寄存器中。另外，借助于A/D变换器20读取用压力传感器(测压元件)9检测出的树脂压力Pa，根据设定的树脂压力Ps与该检测出的树脂压力之间的压力偏差求出螺杆后退移动指令。将该求出的螺杆后退移动指令通过伺服接口22输出到伺服放大器24(步骤T2)。最初，在伺服放大器24内的误差寄存器里储存的是至计量结束位置Sb的移动量，不进行根据储存在该误差寄存器中的位置偏差的位置循环控制，根据基于压力偏差的移动指令，控制螺杆前后移动用伺服电机M2的驱动。
另外，将使螺杆以设定的螺杆转动速度转动的指令Rc(最初是设定速度)通过伺服接口21输出到伺服放大器23(步骤T3)。
一旦伺服放大器24接收到根据压力偏差的后退移动指令，就根据该后退移动指令和从速度检测器P2反馈的速度信息进行速度的反馈控制，使螺杆前后移动用伺服电机M2移动。这样，通过树脂压力的反馈控制进行背压控制。
另外，伺服放大器23，接收螺杆转动指令，根据该指令的设定转动速度和从位置/速度检测器P1反馈的速度信息，进行速度的反馈控制，使螺杆转动用伺服电机M1以设定速度转动。这样，如图1(a)及图1(b)所示，螺杆一边进行压力控制一边后退，同时开始以设定的转动速度转动，进行树脂的熔融混炼。
其次，处理器26去除从位置/速度检测器P2反馈的位置信息，读出储存当前时刻的位置偏差量的误差寄存器Sd的值(步骤T4)，与作为转动速度调整点以及从压力控制向定位控制的切换点而设定的位置偏差Ss进行比较(步骤T5)。
假如读取出的现在的位置偏差Sd比设定位置偏差Ss更大的话就返回步骤T2，重复实行步骤T2～T5的处理直到位置偏差Sd小于设定位置偏差Ss，如图1(a)所示，螺杆3根据压力偏差以后退速度后退，螺杆3如图1(b)所示持续设定速度的转动。另外，树脂压力如图1(c)所示，保持设定的树脂压力。
一旦位置偏差Sd小于设定位置偏差Ss，就停止利用压力偏差的移动指令(停止压力反馈控制)，切换到根据误差寄存器所储存的位置偏差(在设定计量结束位置Sb的剩余移动量)的位置循环控制，开始定位控制(步骤T6，T7)。再有，通过伺服接口21读出从位置/速度检测器P1反馈来的螺杆转动速度。然后，在把该读出的螺杆转动速度作为螺杆转动的减速开始速度Rco储存起来的同时，还把在步骤T4求得的位置偏差作为螺杆转动减速开始时的位置偏差Sdo储存起来(步骤T8，T9)。
其次，通过A/D转换器20读出由压力传感器(测压元件)9检测出的树脂压力Pa(步骤T10)。另外，求出根据位置偏差Sd的螺杆转动速度的修正系数Kr。在本实施例中，将现在的螺杆位置偏差Sd除以螺杆转动减速开始时的位置偏差Sdo，作为该修正系数Kr(步骤T11)。
Kr＝Sd/Sdo       (1)由于位置偏差在螺杆转动减速开始时的位置偏差Sdo为最大，修正系数Kr最初为「1」，然后，随着位置偏差Sd变小而逐渐变小(变成小于1的值)。
从在步骤T10读出的树脂压力Pa减去设定树脂压力(设定背压)Ps得到的值乘以根据压力偏差的转动速度变换系数Kp求得螺杆转动速度修正量Pe(步骤T12)。
Pe＝Kp(Pa-Ps)        (2)
再有，从将在步骤T8储存的螺杆转动速度Rco乘以在步骤T11求得的修正系数Kr所得到的值减去在步骤T12求得的转动速度修正量Pe求出螺杆转动速度指令Rc并输出(步骤T13)。
Rc＝Kr×Rco-Pe       (3)
然后，判断位置偏差Sd是否小于「0」步骤T14)，假如小于0的话，就进行根据位置偏差Sd的位置循环处理控制螺杆后退位置(步骤T15)，返回步骤T10。
以下，重复实行步骤T10～T15的处理。
随着螺杆后退、接近计量结束位置则位置偏差变小，使螺杆的后退速度减速。另外，假如位置偏差Sd变小的话，修正系数Kr(＝Sd/Sdo)也变小。并且，例如，假如树脂压力Pa等于设定树脂压力Ps的话，根据上式(2)，转动速度修正量Pe就为「0」，根据上式(3)，螺杆转动指令Rc要小于相当于修正系数Kr变小的部分，位置偏差每小一点(随着每一次接近计量结束位置而变小)，螺杆转动速度就变小。
另一方面，在检测出的现在的树脂压力Pa大于设定树脂压力(设定背压)Ps时，根据上式(2)在步骤T12求得的转动速度修正量Pe为正值，由于在步骤T13进行的上式(3)的计算中，减去该为正值的转动速度修正量Pe，求得螺杆转动速度指令Rc，螺杆转动速度指令Rc变小，螺杆3的转动速度就降低。结果由于树脂压力降低，树脂压力就被控制在设定树脂压力(设定背压)。另外，反过来，一旦检测出的树脂压力Pa小于设定树脂压力Ps，由于转动速度修正量Pe为负值，使螺杆转动速度指令Rc增加，则其控制使螺杆转动速度增加，树脂压力也上升从而达到设定树脂压力。
另外，位置偏差Sd变小时，在步骤T11以上式(1)的处理求得的修正系数Kr就变小。例如，当接近设定计量结束位置，位置偏差Sd成为几乎接近「0」的值时，该修正系数Kr也成为几乎接近「0」的值。结果，在步骤T13计算的上式(3)中「Kr×Rco」的项变小，利用压力偏差求得的转动速度修正量Pe的影响变大，就能控制螺杆转动速度使树脂压力与设定树脂压力一致。
并且，当位置偏差Sd小于「0」时(步骤T14)，螺杆3就定位并保持在设定计量结束位置Sb，螺杆3的转动也停止并结束计量工程的处理。
像以上那样进行联队控制，使树脂压力保持在设定树脂压力的同时，在螺杆后退位置到达计量结束位置的时刻停止螺杆的转动。
在上述的实施例中，虽然是从现在的螺杆后退位置与设定计量结束位置之间的位置偏差量来判断螺杆转动速度的速度调整开始(减速处理开始)的定时，但是也可以利用从使螺杆后退开始计量后所经过的时间来判断该螺杆转动速度的速度调整开始(减速处理开始)的定时。即，步骤T5的处理利用从使开始计量后所经过的时间来进行判断处理。
在上述的实施例中，虽然是检测出螺杆转动速度的减速开始时的实际的螺杆转动速度(步骤T8)，用该检测出的转动速度Rco在步骤T13中进行上式(3)的计算求出螺杆转动速度指令Rc，但是，由于螺杆转动速度开始减速时的实际螺杆转动速度几乎与设定的螺杆转动速度相等，因而也可以不进行步骤T8的读出并检测出螺杆的实际转动速度，而将设定的螺杆转动速度作为在步骤T13进行的上式(3)的「Rco」的值。
在上述实施例中，虽然螺杆后退的开始减速位置用的是现在的螺杆位置偏差变到小于预先设定的位置偏差时的螺杆位置，但是为了适当地进行螺杆转动速度的调整动作，在螺杆后退速度很快的场合，最好是从远离计量结束位置的螺杆位置开始减速，另一方面，在螺杆后退速度很慢的场合，最好是从接近计量结束位置的螺杆位置进行减速。因此，监控计量中的螺杆后退速度，根据监控到的螺杆后退速度求出开始减速位置、即位置偏差的比较值，比较求得的位置偏差的比较值和现在的螺杆位置偏差并开始螺杆后退的位置控制。
再有，在上述的实施例中，虽然使螺杆后退速度开始减速的定时与螺杆转动速度开始调整的定时相同，但是，也可以在从螺杆后退速度开始减速的前后到螺杆停止的任何一个时刻开始螺杆转动速度的调整。另外，在上述实施例中，虽然转动速度调整点和从压力控制切换到定位控制的切换点相同，但是也可以是不同的点。
另外，在上述实施例中，虽然是以电动式的注射成形机为例进行说明，但是本发明也同样适用于油压式注射成形机。
采用本发明，即使在螺杆后退速度减速时也保持树脂压力为设定压力，并且，在设定计量结束位置使螺杆停止后退的同时使螺杆停止转动，能够进行保持正确而均匀的树脂压力的计量，可避免成形品质量的参差不齐。

Claims (8)

1.一种注射成形机的计量方法，其特征在于：在螺杆后退到设定计量结束位置附近的设定螺杆位置后，根据设定计量结束位置与现在的螺杆后退位置之间的位置偏差以及设定树脂压力与现在的检测树脂压力之间的压力偏差来控制螺杆转动速度。
2.一种注射成形机的计量方法，其特征在于，包括：螺杆后退到设定计量结束位置附近的设定螺杆位置后，根据设定计量结束位置与现在的螺杆后退位置之间的位置偏差求出螺杆转动速度；通过在上述求得的螺杆转动速度上加上根据设定树脂压力与现在的检测树脂压力之间的压力偏差的修正求出螺杆转动速度指令；根据上述求得的螺杆转动速度指令控制螺杆转动速度。
3.一种注射成形机的控制装置，具有：用于使螺杆前后移动的螺杆驱动装置和用于使螺杆转动的螺杆转动用电机，在驱动螺杆转动用电机使螺杆转动的同时，驱动螺杆驱动装置使螺杆后退到设定计量结束位置，进行树脂的计量；其特征在于，具有：检测树脂压力的装置；检测螺杆位置的装置；求出设定计量结束位置与现在螺杆后退位置之间的位置偏差的装置；求出设定树脂压力和现在的检测树脂压力之间的压力偏差的装置；到达设定的螺杆转动速度调整点后，根据上述位置偏差和上述压力偏差调整螺杆转动速度指令的螺杆转动速度调整装置。
4.如权利要求3所述的注射成形机的控制装置，其特征在于：上述螺杆转动速度调整装置从与上述位置偏差成比例的修正转动速度成分中加上或减去根据上述压力偏差的修正转动速度成分作为螺杆转动速度指令。
5.如权利要求3或4所述的注射成形机的控制装置，其特征在于：上述设定的螺杆转动速度调整点是根据现在的位置偏差与设定的位置偏差的关系来决定的。
6.如权利要求3或4所述的注射成形机的控制装置，其特征在于：具有计测从计量开始起的时间的装置，将上述设定的螺杆转动速度调整点设定为从计量开始起经过了所设定的时间。
7.如权利要求3或4所述的注射成形机的控制装置，其特征在于，还具有：根据设定树脂压力与检测的树脂压力之间的压力偏差控制螺杆的后退的压力控制装置；根据设定计量结束位置与检测螺杆位置之间的位置偏差将螺杆定位在设定计量结束位置的定位控制装置；通过上述压力控制装置控制螺杆的后退直到到达设定的切换点，到达设定的切换点后，就切换到通过上述定位控制装置来控制螺杆后退。
8.如权利要求7所述的注射成形机的控制装置，其特征在于：将上述螺杆转动速度调整点作为上述切换点。
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