CN1939696A - 注射成型机及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

当通过可变地控制液压泵2中驱动马达3的转数来控制成型周期中的每个操作过程时，使用可以设定至少多个固定排放流量Qo和Qs的液压泵2作为液压泵2。同时，预先基于预定条件分别设定对应于各操作过程的固定排放流量Qo...，并且在成型时将液压泵2切换到对应于每个操作过程的固定排放流量Qo...。同时，通过可变地控制驱动马达3的转数来控制每个操作过程。

Description

注射成型机及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种注射成型机及其控制方法，该注射成型机通过可变控制液压泵中驱动马达的转数而控制成型周期中的每个操作过程。
背景技术
传统上，注射成型机装备有液压驱动构件，其中可变控制液压泵中的驱动马达的转数，并且基于转数驱动和控制液压致动器，例如注射缸(液压缸)。同时，在日本专利公开No.3245707中已知对成型周期中每个操作过程的控制。
在该专利公开中揭示的注射成型机(及其控制方法)旨在通过消除在压力控制时的控制压力波动而提高压力控制稳定性，并且设计使得通过控制固定排量型液压泵中伺服马达的转数来控制液压泵的排放流量和排放压力。同时，从液压泵排放的液压油通过释放回路释放到油箱中，特别是为了使固定排量型液压泵中的液压泵的转数总是远离液压泵中旋转阻力的不稳定区域的转数，或者更大。
然而，传统注射成型机(液压驱动单元)的控制方法具有如下问题需要解决：
首先，相应于注射成型机的性能(最大性能)需要大尺寸的伺服马达，以便通过控制伺服马达转数来控制排放流量和排放压力。因此，作为针对其中伺服马达的转数变小的不稳定区域的措施，当要从液压泵排放的液压油被释放到油箱时，能量浪费变大，并且从能量节省和运行成本角度看其是不利的。
其次，由于相应于注射成型机的最大性能需要大尺寸的伺服马达，伺服马达自身变得昂贵，增加了初始成本。特别地，伺服马达的尺寸加大产生附接伺服电路(伺服放大器)的更大性能(更大电流)，并且确信伺服电路中承受电力的能力逐渐增加整体成本。
第三，由于在注射成型机中的所有操作由单个伺服马达控制，容易产生伺服马达的操作性能与注射成型机的每个操作过程不相符的区域。因此，控制趋于不稳定，从确保成型性和成型质量的角度着不利。同时从可靠性和长使用寿命角度看增加的过载频率也是不利的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种注射成型机及其控制方法，其中针对驱动马达的转数变小的不稳定区域的单独措施不再必要或可简化，并且其中能够提高节省能量性能并且运行成本能够减小。
此外，本发明的另一目的在于提供一种注射成型机及其控制方法，其中当使用伺服马达作为驱动马达时伺服马达小型化的实现使得能够减小包括伺服电路在内的整个初始成本。
另外，本发明的另一目的在于提供一种注射成型机及其控制方法，其中控制稳定性有助于提高成型性和成型产品的质量。同时，过载的避免或减少使得能够提高可靠性和长使用寿命。
为了实现这些目的，与本发明相关的注射成型机特征在于，其是装备有控制装置的注射成型机，该控制装置通过可变控制液压泵中驱动马达的转数来控制成型周期中的每个操作过程，
用可以设定至少多个固定排放流量的液压泵作为液压泵。同时，该注射成型机装备有控制装置，以便将液压泵切换到基于预定条件设定的与操作过程相应的固定排放流量，并且通过可变地控制驱动马达的转数来控制每个操作过程。
此外，与本发明相关的注射成型机的控制方法特征在于，当通过可变控制液压泵中驱动马达的转数来控制成型周期中的每个操作过程时，
使用可以设定至少多个固定排放流量的液压泵。同时，基于预定条件分别设定对应于各操作过程的固定排放流量，并且在成型时将液压泵切换到对应于每个操作过程的固定排放流量。同时，通过可变地控制驱动马达的转数来控制每个操作过程。
附图说明
图1：与本发明的最优选实施例相关的注射成型机的控制方法的原理说明图；
图2：用于图1中控制方法的设定显示的屏幕图；
图3：包含注射成型机的液压驱动构件的框图，该注射成型机用于图1中控制方法；以及
图4：在图3中注射成型机的液压驱动构件的方框回路图。
具体实施方式
现在基于附图描述与本发明相关的优选实施例。而且，附图不限定本发明，而是使得对本发明的理解更容易。对于一些公知部分，为了避免使本发明不明确，省略了详细的描述。
首先，参考图3和图4描述与本实施例有关的注射成型机M的结构。
在图3中，M是注射成型机，并装配有注射单元Mi和合模单元Mc。注射成型机M装配有移动螺杆12的注射缸13a以及旋转螺杆12的测量马达(油马达)13b，所述螺杆12内嵌在注射单元Mi的加热缸11中并往返运动。同时，其装配有打开/关闭并夹紧在合模单元Mc中的金属模14的合模缸13c，以及从金属模15中排出成型产品的排出缸13d(图4)，例如液压致动器(13a…)。此外，还装配有注射设备移动缸13e(图4)，其往返移动注射单元Mi，并且使喷嘴接触/脱离金属模15。
同时，21是液压驱动构件，装备有包括液压驱动源的可变排量型液压泵2v(液压泵2)以及切换阀回路22。可变排量型液压泵2v装备有泵25和驱动并旋转泵25的伺服马达3s(驱动马达3)。在该情况下，连接到伺服电路(伺服放大器)3sa上的替换伺服马达用作伺服马达3s。同时，附接旋转编码器3se，其检测该伺服马达3s的转数。
此外，由旋转斜盘型活塞泵构成的泵机体26嵌入泵25内。因此，泵25装备有旋转斜盘27(图4)，并且当旋转斜盘角度Rs(旋转斜盘27的倾斜角度)变大时，在泵机体26中泵活塞的行程变大并且排放流量增加。同时，当旋转斜盘角度Rs变小时，泵活塞的行程变小并且排放流量减小。因此，设定旋转斜盘角度Rs处于预定角度使得能够设定固定的排放流量Qo…。其中排放流量固定到预定大小。另外，控制缸28和回位弹簧2附接到旋转斜盘27上。同时，控制缸28经由切换阀(电磁阀)30连接到泵25(泵机体26)的出口上。通过该设计，通过控制控制缸28可以改变旋转斜盘27的角度。而且，31是用于检测泵25的排放压力的压力传感器。
因此，如果可变地控制伺服马达3s的转数，可变排量型液压泵2v的排放流量和排放压力变为可变的，并且可以基于这些排放流量和排放压力驱动和控制以上缸13a、13c、13d和13e和测量马达13b。同时，可以控制成型周期中的每个操作过程。如所述，如果其中通过旋转斜盘角度Rs的改变可以设定固定排放流量Qo…的可变排量型液压泵2v用作液压泵2或者伺服马达3s用作驱动马达3，则可以容易和可靠地实现与本实施例相关的控制方法。同时，可以更有效享有根据该控制方法的功效。
同时，泵25的出口连接到油箱32上。同时，泵25的出口连接到切换阀回路22的初级侧；另外，如图4所示，切换阀回路22的次级侧分别连接到构成注射成型机M中的液压致动器的注射缸13a、测量马达13b、合模缸13c、排出缸和注射单元移动缸13e。因此，切换阀回路22至少装备有切换阀(电磁阀)22a、22b、22c、22d和22e，以便分别连接到注射缸13a、测量马达13b、合模缸13c、排出缸和注射单元移动缸13e。而且，切换阀22a…分别由必要的附接液压组件构成，上述液压组件包括一个或两个或多个阀组件，并且切换阀22a…至少具有分别与注射缸13a、测量马达13b、合模缸13c、排出缸和注射单元移动缸13e的供应、停止和排放相关的功能。
此外，4是装备有成型机控制器41的控制装置。伺服马达3s经由伺服电路3sa连接到成型机控制器41。同时，附接到伺服马达3s上的旋转编码器3se连接到伺服电路3sa上。另外，使用电磁阀的切换阀22a、22b、22c、22d和22e，切换阀30和压力传感器31分别连接到成型机控制器41上。
下面，参照图1到图4描述使用注射成型机M的与本实施例相关的控制方法。
首先，基于预定条件设定相应于在成型周期中每个操作过程的固定排放流量Qo…。特别地，在与本实施例相关的控制方法中，设定组合两个操作过程和两个固定排放流量Qo和Qs的三个操作模式(旋转斜盘角度模式)，并且设计在成型时通过分别选择操作模式能够将可变排量型液压泵2v的排放流量分别切换到相应于操作过程的固定排放流量Qo…。
图2示出在附接到成型机控制器41的显示器43上显示的设定屏幕的一部分。该附图示出用来选择旋转斜盘角度模式的设定屏幕44，并且配有用于设定(选择)旋转斜盘角度模式的三种模式选择键S1、S2和S3。而且，屏幕43是触摸板型，并且触摸模式选择键S1、S2或S3使得能够选择相应旋转斜盘模式(操作模式)。
在该情况下，在两个固定排放流量Qo和Qs中，一个固定排放流量Qo设定为标准排放流量。因此，旋转斜盘角度Rs设定为相对小的角度(较小容量侧)。同时，另一固定排放流量Qs可以设定为比固定排放流量Qo大，具体地说，大约固定排放流量Qo的两倍。因此，可以设定其中旋转斜盘角度Rs设定为相对大角度(较大容量侧)的流量。换句话说，可以设定另一个固定排放流量Qs处于如此的流量：当时间段相对短(大约几秒)时几乎不会不利地影响伺服马达3s；但是如果持续相对长时间则会不利地影响伺服马达3s。
此外，装料过程和压力保持过程应用到两种操作模式。而且，除了这些之外的操作过程不是在旋转斜盘角度模式中的选择主题，并且流量预设在标准固定排放流量Qo。可以如图1所示设定相对于装料过程和压力保持过程的固定排放流量Qo…的组合。换句话说，在装料过程中，根据在装料过程中的注射速度(预定条件)设定固定排放流量Qo和Qs。具体地说，当在装料过程中的速度(注射速度)低时(条件T1)，例如相对于额定速度50[％]或更小，设定其中旋转斜盘角度Rs变小的固定排放流量Qo。同时，当在装料过程中速度(注射速度)快时(条件T2)，例如100[％]，即为额定速度时，设定其中旋转斜盘角度Rs变大的固定排放流量Qs。
同时，在压力保持过程中，可以根据压力保持过程的时间段(预定条件)设定固定排放流量Qo和Qs。具体地说，当压力保持过程的时间段正常或更长(条件T3)时，设定固定排放流量Qo。同时，当压力保持过程的时间段较短(条件T4)时或者当从装料过程切换到压力保持过程的压力波动大时设定固定排放流量Qs。
由于以上设定变得可能，在图2所示设定屏幕44中，第一旋转斜盘角度模式(模式选择键S1)，其中在装料过程和压力保持过程中都设定固定排放流量Qo；
第二旋转斜盘角度模式(模式选择键S2)，其中在装料过程设定为固定排放流量Qs，在压力保持过程设定为固定排放流量Qo；以及
第三旋转斜盘角度模式(模式选择键S3)，其中在装料过程和压力保持过程中都设定为固定排放流量Qs。
因此，例如，在装料过程速度(设定速度)慢时的成型状态下，可以选择模式选择键S1。此外，当装料过程速度快时，可以选择模式选择键S2。当以高速向前移动螺杆时，因为需要大流量，优选根据模式选择键S2选择第二选择斜盘角度模式。此外，当装料过程速度快且在从装料过程向压力保持过程切换中的压力波动大时，或者当在压力保持过程中的时间段短时，可以选择模式选择键S3。根据模式选择键S3选择第三旋转斜盘角度模式的情况较少。然而，这在需要高速装料且在压力保持过程的压力迅速降低时(例如，在成型产品厚度非常小时)是很有效的。
如上所述，如果设定其中组合了操作过程和固定排放流量Qo…的操作模式，并且设计为选择操作模式并可以在成型时将固定排放流量切换到相应于操作过程的固定排放流量Qo…，具有简化控制的优点。同时，从用户角度看变得能够容易和精确实现[本发明]。此外，由于装料过程和压力保持过程包含在操作过程中，可以获得从同时满足控制简化和良好效果的角度看最期望的性能。同时，由于用操作过程中的时间段、速度和压力作为预定条件，有益的是在最期望的模式下执行与本实施例相关的控制方法。
同时，在成型时通过每个模式选择键S1…选择旋转斜盘角度模式(操作模式)。因此，选择任一模式选择键S1…导致在装料过程和压力保持过程中通过不同排量型液压泵2v基于选择的旋转斜盘角度模式设定固定排放流量Qo或Qs，同时地在其它过程中设定标准的固定排放流量Qo。此外，通过可变控制伺服马达3s的转数来控制包括装料过程和压力保持过程的每个操作过程。
下面描述具体的控制实例。作为一个实例，假定选择模式选择键S2(第二旋转斜盘角度模式)的情况。在该情况下，在装料过程中从成型机控制器41提供预定切换信号到切换阀30，并且流量从标准固定排放流量Qo切换到固定排放流量Qs。换句话说，切换阀30的切换控制导致改变旋转斜盘27的角度到较大的旋转斜盘角度Rs。结果，可变排量型液压泵2v作为以固定排放流量Qs(其变为大的流量)排放的大容量液压泵2操作。然后，由伺服马达3s控制装料过程中诸如注射速度之类的具体操作控制。因此，大流量使得能够在装料过程中以高速和高扭矩向前移动螺杆12。在该情况下，伺服马达3s的载荷变大。然而，因为短的操作时间，将不会不利地影响伺服马达3s。
与此同时，完成装料过程导致变换到压力保持过程。在压力保持过程中，从成型机控制器41提供预定切换信号到切换阀30，并且流量从固定排放流量Qs切换到标准固定排放流量Qo。换句话说，切换阀30的切换控制导致改变旋转斜盘27的角度到较小的旋转斜盘角度Rs。结果，可变排量型液压泵2v作为以固定排放流量Qo(其变为更小的流量)排放的小容量液压泵2操作。然后，通过伺服马达3s的控制进行压力保持过程中诸如注射保持力之类的具体操作控制。由于在压力保持过程中大流量是不必要的并且其仅仅用于保证扭矩，伺服马达3s处于标准操作，并且在相对长时间内总是可以提供在该标准操作中描述的高压力保持力(或低压力保持力)。
而且，如上所述，在其它操作过程例如测量过程、合模过程和排出过程中设定固定排放流量Qo。因此，可变型液压泵2作为液压泵2操作以便以固定排放流量Qo(其变成标准流量(小流量))排放。同时，通过伺服马达3的控制进行每个过程中的具体压力控制和速度控制。此外，即使当选择其它模式选择键S1(第一斜盘角度模式)或者模式选择键S3(第三斜盘角度模式)时，基于相应设定进行类似的控制。
因此，根据与本实施例相关的控制方法，使用其中可以设定多个固定排放流量Qo和Qs的液压泵2，并且液压泵2切换到相应于每个操作过程的固定排放流量Qo…。同时，通过可变控制驱动马达3的转数来控制每个操作过程，因此在从驱动马达3看的情况下，液压泵2可以单独用作从较小容量类型到较大容量类型的多种液压泵。因此，这有助于提高能量节省和减小运行成本，诸如针对其中驱动马达3的转数变小的不稳定区域的单独措施变得不必要或可简化。此外，液压泵2可以单独用作从较小容量类型到较大容量类型的多种泵；因此，由于通过限定到作为较大容量型液压泵的操作时间，与注射成型机M的最大性能相比变得能够选择具有较小性能的驱动马达3，当使用伺服马达3s作为驱动马达3时实现伺服马达3s的小型化使得能够减少包括伺服电路在内的整个初始成本。另外，可以减小在注射成型机M中驱动马达3的操作性能与每个操作过程不相符的区域，可以使控制稳定，有助于提高成型性和成型质量。同时，过载的避免或减少有助于提高可靠性和长使用寿命。
详细地描述了优选实施例。然而，本发明不限于这个实施例，在不偏离本发明的概念的情况下，可以在细节的结构、方法和数量方面进行选择性地修改。同时，根据情况需要添加或去除某些部件。
例如，其中可以设定多个固定排放流量Qo…的液压泵2示出作为其中可以根据旋转斜盘角度Rs的改变设定固定排放流量的可变排放液压泵2v。然而，可以使用具有类似功能的其它液压泵2。而且，伺服马达3s示出作为驱动马达，其通过可变控制转数而控制成型周期中的每个操作过程。然而，可以使用具有类似功能的其它驱动马达3。与此同时，示出其中设定两个固定流量Qo和Qs的情况。然而，可以设定三个或更多固定排放流量Qo…。另外，操作过程中的时间段、速度和压力示出作为预定条件。然而，这些将不排除其它条件。与此同时，示出了如下的情况：设定其中组合了相应于每个操作过程的固定排放流量Qo…的一个或两个或多个操作模式，并且在成型时选择操作模式。然而，可以设计成使得可以根据选择键对设定的固定排放流量Qo…进行简单选择，并且这些可以相应于诸如成型条件之类的信息自动设定(选择)。而且，作为操作过程，示出了采用装料过程和压力保持过程的情况。然而，可以采用仅仅其中任一个，并且可以添加其它操作过程。

Claims (20)

1、一种注射成型机，其中，在装备有控制装置的注射成型机中，该控制装置通过可变地控制液压泵中驱动马达的转数来控制成型周期中的每个操作过程，
使用可以设定至少多个固定排放流量的液压泵作为液压泵；同时，该注射成型机装备有控制装置，该控制装置将液压泵切换到基于预定条件设定的与每个操作过程相对应的固定排放流量，并且通过可变地控制驱动马达的转数来控制每个操作过程。
2、如权利要求1所述的注射成型机，其中，使用可以根据旋转斜盘角度的改变设定固定排放流量的可变排量型液压泵作为液压泵。
3、如权利要求1所述的注射成型机，其中，使用连接到伺服电路的伺服马达作为驱动马达。
4、如权利要求1所述的注射成型机，其中，所述预定条件至少包括操作过程中的时间段。
5、如权利要求1所述的注射成型机，其中，所述预定条件至少包括操作过程中的速度。
6、如权利要求1所述的注射成型机，其中，所述预定条件至少包括操作过程中的压力。
7、如权利要求1所述的注射成型机，所述多个固定排放流量包括：作为标准排放流量的处于较小流量侧的固定排放流量；以及处于较大流量侧的另一固定排放流量，其大于处于较小流量侧的固定排放流量。
8、如权利要求1所述的注射成型机，其中，所述操作过程至少包括装料过程。
9、如权利要求1所述的注射成型机，其中，所述操作过程至少包括压力保持过程。
10、如权利要求1所述的注射成型机，其中，控制装置通过选择组合了一个或两个或多个操作过程和固定排放流量的操作模式，控制流量向对应于每个操作过程的固定排放流量切换。
11、一种用于注射成型机的控制方法，其中，在该用于注射成型机的控制方法中，通过可变地控制液压泵中驱动马达的转数来控制成型周期中的每个操作过程，
使用可以设定至少多个固定排放流量的液压泵作为液压泵，同时，预先基于预定条件分别设定对应于各操作过程的固定排放流量，并且将液压泵切换到对应于每个操作过程的固定排放流量，同时，通过可变地控制驱动马达的转数来控制每个操作过程。
12、如权利要求11所述的用于注射成型机的控制方法，其中，使用可以根据旋转斜盘角度的改变设定固定排放流量的可变排量型液压泵作为液压泵。
13、如权利要求11所述的用于注射成型机的控制方法，其中，使用连接到伺服电路的伺服马达作为驱动马达。
14、如权利要求11所述的用于注射成型机的控制方法，其中，所述预定条件至少包括操作过程中的时间段。
15、如权利要求11所述的用于注射成型机的控制方法，其中，所述预定条件至少包括操作过程中的速度。
16、如权利要求11所述的用于注射成型机的控制方法，其中，所述预定条件至少包括操作过程中的压力。
17、如权利要求11所述的用于注射成型机的控制方法，其中，所述多个固定排放流量包括：作为标准排放流量的处于较小流量侧的固定排放流量；以及处于较大流量侧的另一固定排放流量，其比处于较小流量侧的固定排放流量大。
18、如权利要求11所述的用于注射成型机的控制方法，其中，所述操作过程至少包括装料过程。
19、如权利要求11所述的用于注射成型机的控制方法，其中，所述操作过程至少包括压力保持过程。
20、如权利要求11所述的用于注射成型机的控制方法，其中，预先建立组合了一个或两个或多个操作过程和固定排放流量的操作模式，并且在成型时对操作模式的选择导致切换到对应于每个操作过程的固定排放流量。
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