DE60014270T2

DE60014270T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Nullabgleichen eines Drucksensores bei einer Spritzgiessmaschine

Info

Publication number: DE60014270T2
Application number: DE60014270T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Chiba-shi Hiraoka; Yoshiyuki Imbagun Imatomi
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2020-07-22
Also published as: DE60014270D1; EP1072387A3; CN1148286C; JP2001038786A; US6514442B1; KR100355739B1; ATE277738T1; JP3434243B2; EP1072387B1; CN1282657A; TW487629B; SG82085A1; EP1072387A2; KR20010049930A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen eines Nullpunkts eines Drucksensors einer Einspritzvorrichtung.
Beschreibung der verwandten Technik:
Herkömmlicherweise ist eine Einspritzvorrichtung in einer Spritzgussmaschine vorgesehen. Eine Schraube ist innerhalb eines Heizzylinders der Einspritzvorrichtung angeordnet, so dass die Schraube durch Antriebsmittel gedreht und hin- und herbewegt werden kann. Ein Schraubengang ist auf der Außenumfangsoberfläche des Körpers der Schraube, d. h. des Schraubenkörpers, ausgebildet, so dass eine Nut durch den Schraubengang gebildet ist.
Wenn die Schraube in einer Vorwärtsrichtung gedreht wird während eines Zumessschritts, werden Harz-Pellets, die von einer an dem Heizzylinder befestigten Zuführeinrichtung herabgefallen sind, innerhalb des Heizzylinders geschmolzen, und es wird bewirkt, dass sich das geschmolzene Harz entlang der Nut nach vorn bewegt. Als Ergebnis wird die Schraube zurückgezogen, und statt dass geschmolzene Harz wird an der Vorderseite des Schraubenkopfes gesammelt. Wenn die Schraube während eines Einspritzschritts nach vorn bewegt wird, wird das vor dem Schraubenkopf gesammelte Harz von einer Einspritzdüse eingespritzt und in einen Hohlraum einer Gusseinheit bzw. Gussform geladen.
In dem Fall übrigens, wenn die Außenumfangsoberfläche der Schraube und die Innenumfangsoberfläche des Heizzylinders eine gleiche Oberflächenrauheit besitzen, dreht sich das Harz innerhalb der Nut zusammen mit der Schraube und bewegt sich nicht nach vorn, wenn die Schraube während des Zumessschritts gedreht wird. Daher wird im allgemeinen die Innenumfangsoberfläche des Heizzylinders rauer gemacht als die Außenumfangsoberfläche der Schraube.
Wenn eine Geschwindigkeitssteuerung oder Drucksteuerung während des Einspritzschrittes durchgeführt wird, wird der Druck des Harzes detektiert durch Verwendung eines Drucksensors, wie beispielsweise einer Lastzelle, und der detektierte Druck wird zur Rückkopplungssteuerung verwendet.
Eine solche Druckabtastung bzw. -detektion umfasst das folgende Problem. Während der Herstellung einer Einspritzvorrichtung wird eine Lastzelle in der Einspritzvorrichtung eingebaut, so dass ein von der Lastzelle ausgegebener Wert (d.h. ein Detektionswert) Null anzeigt. Da jedoch der mechanische Widerstand der Einspritzvorrichtung und der mit dem Harz assoziierte Reibungswiderstand Lasten erzeugen, die auf die Lastzelle wirken, ist der tatsächliche Harzdruck nicht Null, was ergibt, dass der Detektionswert einen anderen Druck anzeigt als den tatsächlichen Harzdruck. Um dieses Problem zu lösen, wird ein Vorgang der Einstellung des Nullpunkts der Lastzelle durchgeführt.
1 ist ein Diagramm, das verwendet wird zur Beschreibung des Prinzips eines herkömmlichen Betriebs zur Einstellung des Nullpunkts einer Lastzelle. In 1 repräsentiert die horizontale Achse die Zeit und die vertikale Achse repräsentiert den Detektionswert.
Zunächst wird eine Schraube mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit von einer vorbestimmten Position zurückgezogen, z.B. von einer Position, an der ein Zumessschritt durchgeführt wurde (nachfolgend bezeichnet als "Zumessbeendigungsposition"), und ein von der Lastzelle während der Rückziehbewegung ausgegebener Detektionswert P_A wird detektiert. Nachfolgend wird die Schraube bei einer Geschwindigkeit gleich der vorbestimmten Geschwindigkeit vorbewegt, und ein von der Lastzelle während der Vorwärtsbewegung ausgegebener Detektionswert P_B wird detektiert. Ein Mittelwert P_OFF der Detektionswerte P_A und P_B, welcher durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird, nimmt einen Wert an, der nicht beeinflusst ist durch mechanischen Widerstand oder Reibungswiderstand, welcher mit dem Harz assoziiert ist. POFF = (PA + PB)/2
In einem Einspritzschritt wird der Druck des Harzes detektiert unter Verwendung der Lastzelle, während der Mittelwert P_OFF, welcher als der Nullpunkt angesehen wird, von dem detektierten Druckwert abgezogen wird, wodurch der tatsächliche Harzdruck detektiert werden kann.
Da jedoch bei der herkömmlichen Einspritzvorrichtung die Innenumfangsoberfläche des Heizzylinders rauer gemacht wird als die Außenumfangsoberfläche der Schraube, wirkt, wenn die Schraube vor- oder zurückbewegt wird, ein großer Reibungswiderstand auf das Harz in der Umgebung der Innenumfangsoberfläche des Heizzylinders. Somit ändern sich die Detektionswerte P_A und P_B, wie durch Strichlinien in 1 angezeigt ist, aufgrund von Lasten, die aus dem Reibungswiderstand stammen und als Störung angesehen werden. Infolgedessen umfasst der Mittelwert P_OFF eine Variation, die die Ausführung einer präzisen Nullpunktanpassung für die Lastzelle unmöglich macht.
Ferner wird auf das Europäische Patent EP-A-1 077 123 hingewiesen, das eine Einspritzvorrichtung offenbart zum Vermindern des Reibungswiderstand, welcher auf Harz während eines Einspritzschrittes wirkt, um dadurch eine Änderung in einer Bezugsposition zu verhindern. Die Einspritzvorrichtung weist folgendes auf: einen Heizzylinder, eine innerhalb des Heizzylinders drehbar und hin- und herbeweglich angeordnete Schraube, wobei die Schraube einen Schraubengangteil besitzt, in dem ein Schraubengang auf einer Außenumfangsfläche des Schraubenkörpers gebildet ist, sowie einen Schraubenkopf besitzt, der an einem Vorderende des Schraubengangteils angeordnet ist; eine erste Antriebseinheit zum Drehen der Schraube, eine zweite Antriebseinheit zum Vor- und Zurückbewegen der Schraube; eine Schraubenvorbewegungssteuereinheit zum Betrieb der zweiten Antriebseinheit in einem Einspritzschritt, um die Schraube mit einer vorbestimmten Schraubengeschwindigkeit vorzubewegen; und eine Schraubenganggeschwindigkeitssteuereinheit zum Betrieb der ersten Antriebseinheit in dem Einspitzschritt, um den Schraubengang mit einer Schraubenganggeschwindigkeit vorzubewegen, die anscheinend geringer ist als die Schraubengeschwindigkeit.
Es wird auch auf das Dokument EP-A-0 065 431 hingewiesen, das eine motorgetriebene Spritzgussmaschine offenbart, die eine von einem Servomotor angetriebene Einspritzvorrichtung und eine Lastzelle zum Detektieren eines Drucks eines geschmolzenen Harzes, welches vor einer Schraube angeordnet ist, umfasst. Ein Positionsdetektor detektiert eine Position einer Schraube und eine Steuereinrichtung steuert den Servomotor in Übereinstimmung mit detektierten Werten die von der Lastzelle und dem Positionsdetektor erhalten wurden. Die Steuereinrichtung steuert ansprechend auf einen Befehl zum Einstellen eines Nullpunkts für die Lastzelle den Servomotor, so dass dieser die Schraube in einer Vorwärtsbewegung und einer Rückziehbewegung mehrmals vor- und zurückbewegt und berechnet den Durchschnittswert einer entsprechenden Vielzahl detektierter Werte, die von der Lastzelle während der Vor- und Rückbewegung der Schraube erhalten wurden, um den Nullpunkt für die Lastzelle einzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen eines Nullpunkts eines Drucksensors einer Einspritzvorrichtung vorgesehen, wie es in den Ansprüchen 1 und 6 beschrieben ist. Bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das oben genannte Problem der herkömmlichen Einspritzvorrichtung zu lösen und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen eines Nullpunkts eines Drucksensors einer Einspritzvorrichtung vorzusehen, wobei das Verfahren und die Vorrichtung eine präzise Nullpunkteinstellung für den Drucksensor ermöglichen.
Um das obige Ziel zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Einstellen eines Nullpunkts eines Drucksensors einer Einspritzvorrichtung vor, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Detektieren des Drucks von Harz durch Verwendung des Drucksensors, während eine Schraube bewegt wird, um einen Detektionswert zu erhalten entsprechend einem detektierten Druck; und Einstellen des Nullpunkts des Drucksensors auf der Grundlage des Detektionswertes.
Der Detektionswert wird erhalten, wenn die Schraube in einem Zustand bewegt wird, in dem die Schraubenganggeschwindigkeit niedriger ist als eine Schraubengeschwindigkeit.
Da der Reibungswiderstand, welcher auf das Harz in der Umgebung der Innenumfangsoberfläche des Heizzylinders wirkt, bei Bewegung der Schraube vermindert werden kann, wird in diesem Fall verhindert, dass Lasten, die aus dem Reibungswiderstand stammen, als Störung für den Detektionswert auftreten. Infolgedessen kann eine Nullpunkteinstellung des Drucksensors präzise durchgeführt werden.
Vorzugsweise wird die Schraube in einer ersten Stufe vor- oder zurückbewegt, und wird in einer zweiten Stufe in der entgegengesetzten Richtung bewegt.
Es wird weiter bevorzugt, dass die Schraubengeschwindigkeit in der ersten Stufe gleich ist wie in der zweiten Stufe.
Da in diesem Fall die Einspritzvorrichtung unter den gleichen Bedingungen in den ersten und zweiten Stufen betrieben werden kann, kann die Nullpunktseinstellung für den Drucksensor präzise durchgeführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Struktur und Merkmale eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Einstellen eines Nullpunkts eines Drucksensors einer Einspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden leicht erkannt und besser verstanden werden bei Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnung, in denen:
1 ein Diagramm ist, dass zur Beschreibung des Prinzips eines herkömmlichen Betriebs zum Einstellen des Nullpunkts einer Lastzelle verwendet wird;
2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptteils einer Einspritzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine schematische Ansicht der Einspritzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
4 ein Zeitdiagramm ist, das den Betrieb der Einspritzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ein Blockdiagramm eines Hauptteils einer Steuerschaltung für die Einspritzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist; und
6 ein Steuerblockdiagramm der Einspritzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird als nächstes in Einzelheiten beschrieben mit Bezug auf die Zeichnung.
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptteils einer Einspritzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Ansicht der Einspritzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
4 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der Einspritzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
In den 2 und 3 bezeichnet das Bezugszeichen 11 einen Heizzylinder, der als ein Zylinderglied dient; das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Schraube, die innerhalb eines Heizzylinders 11 angeordnet ist, so dass die Schraube 12 gedreht und hin- und herbewegt werden kann, und die als ein Einspritzglied dient; das Bezugszeichen 13 bezeichnet eine Einspritzdüse, die am vorderen Ende (dem linken Ende in 2) des Heizzylinders 11 gebildet ist; das Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Düsenöffnung, die in der Einspritzdüse 13 gebildet ist; das Bezugszeichen 15 bezeichnet einen Harzzuführanschluss, der in dem Heizzylinder 11 an einer vorbestimmte Position in der Nähe des hinteren Endes (dem rechten Ende in 2) des Heizzylinders 11 gebildet ist; und das Bezugszeichen 16 bezeichnet eine Zuführeinrichtung, die an dem Harzzuführanschluss 15 befestigt ist und in der Lage ist, Harz-Pellets aufzunehmen.
Die Schraube 12 besitzt einen Schraubengangteil 21 und einen Schraubenkopf 27, welcher an dem Vorderende des Schraubengangteils 21 angeordnet ist. Der Schraubengangteil 21 umfasst einen Schraubengang 23, der auf der Außenumfangsoberfläche des Schraubenkörpers ausgebildet, so dass eine Spiralnut 24 durch den Schraubengang 23 gebildet wird. In dem Schrauben gangteil 21 ist ein Harzzuführabschnitt P1, zu dem Harz-Pellets von der Zuführeinrichtung 16 geliefert werden, ein Kompressionsabschnitt P2, in dem das gelieferte Harz geschmolzen wird, während es komprimiert bzw. zusammengedrückt wird, und ein Zumessabschnitt P3 ausgebildet, in dem eine vorbestimmte Menge des geschmolzenen Harzes zugemessen wird, und zwar in dieser Reihenfolge von der hinteren Seite (der rechten Seite in 2) zu der Vorderseite (der linken Seite in 2). Das Harz in der Nut 24 nimmt in dem Harzzuführabschnitt P1 die Form von Pellets an, wie in 2 gezeigt ist, kommt in dem Kompressionsabschnitt P2 in einen halbgeschmolzenen Zustand und wird in dem Zumessabschnitt P3 vollständig zu einer Flüssigkeit geschmolzen.
Der Durchmesser der Schraube 12, gemessen am Boden der Nut 24, wird in dem Harzzuführabschnitt P1 auf einen relativ kleinen Wert eingestellt und wird in dem Kompressionsabschnitt P2 allmählich vergrößert von der Rückseite zu der Vorderseite hin, so dass der Durchmesser in dem Zumessabschnitt P3 relativ groß wird. Daher ist der Freiraum bzw. Zwischenraum zwischen der Innenumfangsoberfläche des Heizzylinders 11 und dem Boden der Nut 24 der Schraube 12 in dem Harzzuführabschnitt P1 relativ groß, vermindert sich allmählich in dem Kompressionsabschnitt P2 von der Rückseite zu der Vorderseite hin, so dass der Freiraum in dem Zumessabschnitt P3 relativ klein wird.
Wenn die Schraube 12 in einer Vorwärtsrichtung gedreht wird während eines Zumessschritts, werden Harz-Pellets von der Zuführeinrichtung 16 an den Harzzuführabschnitt P1 geliefert, und es wird bewirkt, dass sich geschmolzenes Harz entlang der Nut 24 nach vorn (nach links in 2) bewegt. Infolgedessen zieht sich die Schraube 12 zurück (bewegt sich in 2 nach rechts), und das geschmolzene Harz wird auf der Vorderseite des Schraubenkopfes 27 gesammelt. Wenn die Schraube 12 während eines Einspritzschrittes nach vorn bewegt wird, wird das vor dem Schraubenkopf 27 angesammelte Harz von der Einspritzdüse 13 eingespritzt und in einen Hohlraum in einer nicht dargestellten Gussform bzw. Gusseinheit geladen. Wenn die Außenumfangsoberfläche der Schraube 12 und die Innenoberfläche des Heizzylinders 11 eine gleiche Oberflächenrauheit besitzen, bewegt sich das Harz innerhalb der Nut 24 zusammen mit der Schraube und nicht nach vorn, wenn die Schraube 12 während des Zumessschritts gedreht wird. Um dieses Problem zu vermeiden, wird die Innenumfangsoberfläche des Heizzylinders 11 rauer gemacht als die Außenumfangsoberfläche der Schraube 12.
Um ein Rückfließen des vor dem Schraubenkopf 27 angesammelten Harzes zu verhindern, ist eine Rückströmungsverhinderungseinheit vorgesehen. Insbesondere besitzt der Schraubenkopf 27 einen konischen Kopfkörper 25 an seiner Vorderseite (linke Seite in 2) und einen Schaftteil 26 an seiner Rückseite (rechte Seite in 2). Ein ringförmiger Rückströmungsverhinderungsring 28 ist drehbar um den Umfang des Schaftteils 26 herum angeordnet, und eine gestanzte Metallplatte bzw. Metallblechplatte 29 ist am vorderen Ende des Schraubengangteils 21 befestigt. Der Rückströmungsverhinderungsring 28 und die Stanzmetallplatte 29 bilden die Rückströmungsverhinderungseinheit.
Ein sich axial sich erstreckendes Loch 28a ist in dem Rückströmungsverhinderungsring 28 an einer Vielzahl von Positionen in der Umfangsrichtung gebildet; und eine Ausnehmung bzw. ein Ausschnitt 28b ist an dem Vorderende des Rückströmungsverhinderungsrings 28 gebildet und erstreckt sich über einen vorbestimmten Winkel. Ein Eingriffsvorsprung 25a, welche auf dem Kopfkörper 25 ausgebildet ist, ist in der Ausnehmung 28b aufgenommen. Wenn sich die Schraube 12 dreht, dreht sich aufgrund dieser Struktur der Rückstromverhinderungsring 28 über einen vorbestimmten Winkel θ relativ zu dem Schraubenkopf 27 und wird an einer weiteren Drehung gehindert.
Ebenso ist ein sich axial erstreckendes Loch 29a in der Stanzmetallplatte 29 an einer Vielzahl von Umfangspositionen entsprechend denen der Löcher 28a ausgebildet. Wenn sich der Rückstromverhinderungsring 28 um den vorbestimmten Winkel θ relativ zu dem Schraubenkopf 27 dreht, wird entsprechend eine Verbindung zwischen den Löchern 28a und 29a selektiv hergestellt. Während des Zumessschrittes, wie in 2 gezeigt ist, ist der Rückstromverhinderungsring 28 in einer Verbindungsposition angeordnet, in der ein Raum auf der Vorderseite des Schraubenkopfs 27 mit dem Schraubengangteil 21 in Verbindung steht, und während des Einspritzschrittes ist der Rückstromverhinderungsring 28 in einer Abschalt- bzw. Abschneideposition angeordnet, in der die Verbindung zwischen dem Raum auf der Vorderseite des Schraubenkopfs 27 und dem Schraubengang Teil 21 unterbrochen ist.
Das hintere Ende (rechte Ende in 3) des Heizzylinders 11 ist an einem vorderen Einspritzträger 31 befestigt und ein hinterer Einspritzträger 32 ist so angeordnet, dass er um einen vorbestimmten Abstand von dem vorderen Einspritzträger 31 getrennt ist. Führungsstangen 33 sind zwischen dem vorderen Einspritzträger 31 und dem hinteren Einspritzträger 32 angeordnet und erstrecken sich dazwischen, und eine Druckplatte 34 ist derart angeordnet, dass die Druckplatte 34 entlang der Führungsstangen 33 vorbewegt und zurückgezogen (nach links bzw. rechts in 3 bewegt) werden kann. Der vordere Einspritzträger 31 und der hintere Einspritzträger 32 sind an einer nicht gezeigten Verschiebungs- bzw. Gleitbasis unter Verwendung nicht gezeigter Bolzen bzw. Schrauben befestigt.
Eine Antriebswelle 35 ist mit dem hinteren Ende der Schraube 12 verbunden, und die Antriebswelle 35 ist durch die Druckplatte 34 anhand von Lagern 36 und 37 drehbar getragen. Um die Schraube 12 zu drehen, ist ein Zumessmotor (Elektromotor) 41 als erste Antriebsmittel vorgesehen; und erste Drehübertragungsmittel bestehend aus Riemenscheiben 42 und 43 und einem Zahnriemen 44 sind zwischen dem Zumessmotor 41 und der Antriebswelle 35 angeordnet. Daher kann die Schraube 12 durch den Antrieb des Zumessmotors 41 vorwärts und rückwärts gedreht werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der elektrische Zumessmotor 41 als erste Antriebsmittel verwendet. Jedoch kann anstatt des elektrischen Zumessmotors 41 ein hydraulischer Motor verwendet werden.
Eine Kugelschraube bzw. Kugelgewindeanordnung 47, die aus einer Kugelschraubenwelle bzw. Kugelgewindespindel 45 und einer Kugelmutter bzw. Spindelmutter 46 im gegenseitigen Schrauben- bzw. Gewindeeingriff aufgebaut ist, ist auf der Rückseite (der rechten Seite in 3) der Druckplatte 34 angeordnet. Die Kugelschraube 47 dient als Bewegungsumwandlungsmittel zum Umwandeln einer Drehbewegung in lineare Bewegung. Die Kugelschraubenwelle 45 ist drehbar getragen durch den hinteren Einspritzträger 32 anhand eines Lagers 48, und die Kugelmutter 46 ist an der Druckplatte 34 über eine Platte 51 und eine Lastzelle 52 befestigt, wobei die Lastzelle 52 ein Beispiel für einen Drucksensor ist, welcher als Lastdetektionsmittel dient. Um die Schraube 12 hin- und herzubewegen, ist ein Einspritzmotor 53 als zweite Antriebsmittel vorgesehen; und zweite Drehübertragungsmittel, bestehend aus Riemenschreiben 54 und 55 und einem Zahnriemen 56, sind zwischen dem Einspritzmotor 53 und der Kugelschraubenwelle 45 vorgesehen. Wenn die Kugelschraubenwelle 45 durch den Antrieb des Einspritzmotors 53 gedreht wird, werden daher die Kugelmutter 46 und die Druckplatte 34 bewegt, wodurch die Schraube 12 vorbewegt (nach links in 3) und zurückgezogen (nach rechts bewegt in 3) wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Einspritzmotor 53 als Mittel zum Bewegen der Druckplatte 34 verwendet, jedoch kann anstatt des Einspritzmotors 53 ein Einspritzzylinder verwendet werden.
Der Harzdruck kann als eine Last detektiert werden unter Verwendung der Lastzelle 52. Da jedoch ein Druck, welcher durch einen Detektionswert repräsentiert wird, welcher von der Lastzelle 52 ausgegeben wird, sich von dem tatsächlichen Harzdruck unterscheidet, nachdem die Lastzelle 52 in die Einspritzvorrichtung eingebaut wurde, wird der Nullpunkt der Lastzelle 52 in zwei Stufen eingestellt. Insbesondere wird in der ersten Stufe der Nullpunktseinstellung, wie in 4 gezeigt ist, die Schraube 12 in eine erste Richtung bewegt, zum Beispiel zurückgezogen, und zwar mit einer vorbestimmten Schraubengeschwindigkeit VS₁ von einer vorbestimmten Position aus, zum Beispiel einer Zumessbeendigungsposition, und ein Detektionswert P₁, welcher von der Lastzelle 52 während der Bewegung ausgegeben wird, wird detektiert. Die Schraubengeschwindigkeit VS₁ nimmt in der Rückziehrichtung der Schraube 12 einen positiven Wert an, und die Schraubengeschwindigkeit VS₂ nimmt in der Vorschubrichtung der Schraube 12 einen positiven Wert an. Ein Mittelwert P_OFF der Detektionswerte P₁ und P₂, welcher durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird, nimmt einen Wert an, der nicht durch mechanischen Widerstand oder Reibungswiderstand, welcher mit dem Harz in Verbindung gebracht wird, beeinträchtigt wird. POFF = (P1 + P2)/2
In einem Einspritzschritt wird der Harzdruck detektiert unter Verwendung der Lastzelle, während der Mittelwert P_OFF, welcher als ein Nullpunkt betrachtet wird, von dem detektierten Druckwert abgezogen wird, wodurch der tatsächliche Harzdruck detektiert werden kann. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Mittelwert P_OFF erhalten durch eine Berechnung, bei der die Summe der Detektionswerte P₁ und P₂ durch zwei geteilt wird. Der Mittelwert P_OFF kann jedoch in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten mathematischen Formel berechnet werden.
Wie oben beschrieben wurde, wird die Innenumfangsoberfläche des Heizzylinders 11 jedoch rauer gemacht als die Außenumfangsoberfläche der Schraube 12. Wenn die Schraube 12 vorbewegt bzw. vorgeschoben oder zurückgezogen wird, wirkt daher ein großer Reibungswiderstand auf das Harz in der Umgebung der Innenumfangsoberfläche des Heizzylinders 11. Somit ändern sich die Detektionswerte P₁ und P₂ aufgrund von Lasten, die von dem Reibungswiderstand stammen und eine Störung verursachen bzw. einen Störwert darstellen. Infolgedessen umfasst der Mittelwert P_OFF eine Änderung oder Variation, die eine Durchführung einer präzisen Nullpunkteinstellung unmöglich macht.
Um das oben beschriebene Problem zu Lösen, wird die Schraube 12, wenn sie in der ersten Stufe zurückgezogen wird, durch den Antrieb des Zumessmotors 41 in einer ersten Richtung, z. B. in der Vorwärtsrichtung gedreht, so dass die scheinbare Geschwindigkeit des Schraubengangs 23 oder die Schraubenganggeschwindigkeit Vf₁ niedriger eingestellt ist als die Schraubengeschwindigkeit VS₁, d.h. die Geschwindigkeit wird so eingestellt, dass sie die folgende Beziehung erfüllt. 0 ≤ Vf1 < VS1
Wenn die Schraube in der zweiten Stufe vorbewegt wird, wird die Schraube durch den Antrieb des Zumessmotors 41 in einer zweiten Richtung, z.B. in der Rückwärtsrichtung gedreht, so dass die Schraubenganggeschwindigkeit Vf₂ niedriger eingestellt ist als die Schraubengeschwindigkeit VS₂, d. h. dass die Geschwindigkeit so eingestellt wird, dass sie die folgende Beziehung erfüllt. 0 ≤ Vf2 < VS2
Da der Reibungswiderstand, welcher auf das Harz in der Umgebung der Innenumfangsoberfläche des Heizzylinders 11 bei Bewegung der Schraube 12 wirkt, verringert werden kann, wird infolgedessen verhindert, dass Lasten, die von dem Reibungswiderstand her stammen, als eine Störgröße für die Detektionswerte P₁ und P₂ auftreten. Entsprechend wird eine Variation des Mittelwerts P_OFF verhindert, so dass die Nullpunkteinstellung präzise durchgeführt werden kann. Wenn die Nullpunkteinstellung für die Lastzelle 52 durchgeführt wird, wird die Schraubengeschwindigkeit VS₁, mit der die Schraube 12 zurückgezogen wird, gleich eingestellt wie die Schraubengeschwindigkeit VS₂, mit der die Schraube 12 vorbewegt wird. Da die Einspritzvorrichtung unter den gleichen Bedingungen in den ersten und zweiten Stufen betrieben werden kann, kann die Nullpunkteinstellung präzise durchgeführt werden.
Es sei bemerkt, dass, wenn die Schraube 12 in der ersten Stufe zurückgezogen wird, ein Raum vor der Schraube 12 gebildet wird, so dass der Widerstand des Harzes nicht auf die Schraube 12 wirkt. Wenn die Schraube 12 im Gegensatz dazu in der ersten Stufe vorbewegt wird, wirkt der Wider stand des Harzes, das vor der Schraube 12 vorhanden ist, auf die Schraube 12, und der Detektionswert wird gestört.
Eine Drucksensornullpunkteinstellungsvorrichtung wird vorgesehen, um die Schraubenganggeschwindigkeit Vf₁ geringer einzustellen als die Schraubengeschwindigkeit VS₁, und die Schraubenganggeschwindigkeit Vf₂ geringer einzustellen als die Schraubengeschwindigkeit VS₂ und zwar in der oben beschriebenen Art und Weise. Der Heizzylinder 11 , die Schraube 12, der Zumessmotor 41, die Lastzelle 52, der Einspritzmotor 53 und eine Steuereinrichtung 62 bilden die Drucksensornullpunkteinstellungsvorrichtung.
Als nächstes wird eine Steuerschaltung für die Einspritzvorrichtung beschrieben.
5 ist ein Blockdiagramm eines Hauptteils einer Steuerschaltung für die Einspritzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 6 ist ein Steuerblockdiagramm der Einspritzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In 5 und 6 bezeichnet das Bezugszeichen 41 einen Zumessmotor; 52 bezeichnet eine Lastzelle; 53 bezeichnet einen Einspritzmotor; 62 bezeichnet eine Steuereinrichtung; 64 bezeichnet einen Einspritz-Servo-Verstärker; 65 bezeichnet einen Zumess-Servo-Verstärker; 66 bezeichnet eine Schraubengeschwindigkeitseinstelleinheit, die als Schraubengeschwindigkeitseinstellmittel dient; 67 bezeichnet einen Speicher; 71 bezeichnet einen Einspritzmotordrehgeschwindigkeitsdetektor zum Detektieren der Drehgeschwindigkeit n_I des Einspritzmotors 53; 72 bezeichnet einen Zumessmotordrehgeschwindigkeitsdetektor zum Detektieren der Drehgeschwindigkeit n_M des Zumessmotors 41; und 81 bezeichnet einen Schraubenpositionsdetektor zum Detektieren der Position der Schraube 12 (3). Die Steuereinrichtung 62 umfasst eine Einspritzmotordrehgeschwindigkeitseinstelleinheit 73, Subtrahierer 74 und 78, eine Verstärkungseinstellungseinheit (-K) 75 und eine Zumessmotordrehgeschwindigkeitseinstelleinheit 77.
Während eines Zumessschritts, liefert die Zumessmotordrehgeschwindigkeitseinstelleinheit 77 einen vorbestimmten Zumessmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_M an den Subtrahierer 78. Der Subtrahierer 78 empfängt den Zumessmotordrehgeschwindigkeitbefehl N_M und die Zumessmotordrehgeschwindigkeit n_M, berechnet die Abweichung Δ n_M zwischen dem Zumessmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_M und der Zumessmotordrehgeschwindigkeit n_M, und schickt die Abweichung Δ n_M an den Zumess-Servo-Verstärker 65 in Form eines Strombefehls I_M . Auf diese Weise treibt die Steuereinrichtung 62 den Zumessmotor 41.
Nach Beendigung des Zumessschritts erzeugt die Einspritzmotordrehgeschwindigkeitseinstelleinheit an der Zumessbeendigungsposition einen Einspritzmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_j(j = 1, 2), und schickt den Einspritzmotordrehgeschwindigkeitbefehl N_j an den Subtrahierer 74 und die Verstärkungseinstellungseinheit 75. Der Subtrahierer 74 empfängt den Einspritzmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_j und die Einspritzmotordrehgeschwindigkeit n_I, berechnet die Abweichung Δ n_Ij(j = 1, 2) zwischen dem Einspritzmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_j und der Einspritzmotordrehgeschwindigkeit n_I, und schickt die Abweichung Δ n_Ij an den Einspritz-Servo-Verstärker 64 in Form eines Strombefehls I_Ij(j = 1, 2). Auf diese Weise treibt die Steuereinrichtung 62 den Einspritzmotor 53, um die Schraube 12 mit der Schraubengeschwindigkeit VS_j(j = 1, 2) zurückzuziehen.
Bei Empfang des Einspritzmotordrehgeschwindigkeitsbefehls Nj, welcher von der Einspritzmotordrehgeschwindigkeitseinstelleinheit 73 geliefert wird berechnet und erzeugt die Verstärkungseinstelleinheit 75 einen Zumessmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_Fj(j = 1, 2) und schickt den Zumessmotordrehgeschwindigkeitbefehl N_Fj an den Subtrahierer 78. Der Subtrahierer 78 empfängt den Zumessmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_Fj und die Zumessmotordrehgeschwindigkeit n_M, berechnet die Abweichung Δ n_Fj(j = 1, 2) zwischen dem Zumessmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_Fj und der Zumessmotordrehgeschwindigkeit n_M und schickt die Abweichung Δ n_Fj an den Zumess-Servo-Verstärker 65 in der Form eines Strombefehls I_Fj(j = 1, 2). Auf diese Weise wird die Schraube 12 mit der Schraubendrehgeschwindigkeit N_fj (j = 1, 2) gedreht.
Während dieses Betriebs liest die Steuereinrichtung 72 einen Detektionswert P_j(j = 1, 2) durch die Lastzelle 52, berechnet den Mittelwert P_OFF auf der Grundlage des Detektionswertes P_j und führt eine Nullpunkteinstellung für die Lastzelle 52 durch.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erzeugt die Einspritzmotordrehgeschwindigkeitseinstelleinheit 73 einen Einspritzmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N₁ für eine Zeitperiode τ1 in der ersten Stufe der Zumessbeendigungsposition und erzeugt dann einen Einspritzmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N₂ für eine Zeitperiode τ2 in der zweiten Stufe an der Zumessbeendigungsposition.
Daher empfängt der Subtrahierer 74 in der ersten Stufe den Einspritzmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N₁ und die Einspritzmotordrehgeschwindigkeit n_I, berechnet die Abweichung Δ n_I1 zwischen dem Einspritzmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N₁ und der Einspritzmotordrehgeschwindigkeit n_I und schickt die Abweichung Δ n_I1 an den Einspritz-Servo-Verstärker 64 in Form eines Strombefehls I_I1. Daher treiben nicht gezeigte Schrauben Vorschub-/Zurückziehsteuermittel der Steuereinrichtung 62 den Einspritzmotor 53, um die Schraube 12 mit einer Schraubengeschwindigkeit VS₁ zurückzuziehen.
Beim Empfang des Einspritzmotordrehgeschwindigkeitsbefehls N₁, welcher von der Einspritzmotordrehgeschwindigkeitseinstelleinheit 73 geliefert wird, berechnet und erzeugt die Verstärkungseinstelleinheit 75 einen Zumessmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_F1 und schickt den Zumessmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_F1 an den Subtrahiere 78. Der Subtrahierer 78 empfängt den Zumessmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_F1 und die Zumessmotordrehgeschwindigkeit N_M, berechnet die Abweichung Δ n_F1 zwischen dem Zumessmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_F1 und der Zumessmotordrehgeschwindigkeit n_M, und schickt die Abweichung Δ n_F1 an den Zumess-Servo-Verstärker 65 in Form eines Strombefehls I_FA. Daher drehen nicht gezeigte Schraubenganggeschwindigkeitssteuermittel der Steuereinrichtung 62 die Schraube 12 mit einer Schraubendrehgeschwindigkeit Nf₁.
Während dieses Betriebs liest die Steuereinrichtung 62 einen Detektionswert P₁.
Nachfolgend empfängt der Subtrahierer 74 in der zweiten Stufe den Einspritzmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N₂ und die Einspritzmotordrehgeschwindigkeit n_I berechnet die Abweichung Δ n_I2 zwischen dem Einspritzmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N₂ und der Einspritzmotordrehgeschwindigkeit n_I, und schickt die Abweichung Δ n_I2 an den Einspritz-Servo-Verstärker 64 in der Form eines Strombefehls I_I2. Daher treiben die oben beschriebenen Schrauben Vorschub-/Zurückziehsteuermittel der Steuereinrichtung 62 den Einspritzmotor 53, um die Schraube 12 bei einer Schraubengeschwindigkeit VS₂ vorzubewegen.
Beim Empfang des Einspritzmotordrehgeschwindigkeitsbefehls N₂, welcher von der Einspritzmotordrehgeschwindigkeitseinstelleinheit 73 geliefert wird, berechnet und erzeugt die Verstärkungseinstelleinheit 75 einen Zumessmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_F2 und schickt den Zumessmotordrehgeschwindigkeitbefehl N_F2 an den Subtrahierer 78. Der Subtrahierer 78 empfängt den Zumessmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_F2 und die Zumessmotordrehgeschwindigkeit nM, berechnet die Abweichung Δ n_F2 zwischen dem Zumessmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_F2 und der Zumessmotordrehgeschwindigkeit n_M und schickt die Abweichung Δ n_F2 an den Zumess-Servo-Verstärker 65 in der Form eines Strombefehls I_F2. Daher drehen die oben beschriebenen Schraubenganggeschwindigkeitssteuermittel der Steuereinrichtung 62 die Schraube 12 mit einer Schraubendrehgeschwindigkeit Nf₂.
Während dieses Betriebs liest die Steuereinrichtung 62 einen Detektionswert P₂, berechnet den Mittelwert P_OFF auf der Grundlage der Detektionswerte P₁ und P₂ und führt eine Nullpunkteinstellung für die Lastzelle 52 aus.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Nullpunktseinstellung für die Lastzelle 52 zur Zeit der Beendigung des Zumessschrittes durchgeführt. Jedoch kann die Nullpunktseinstellung zu jeder anderen Zeit durchgeführt werden, wie beispielsweise zu dem Zeitpunkt, wenn die Leistung (bzw. die Einspritzvorrichtung) eingeschaltet wird, oder wenn das Harz ausgetauscht wird.
Bei einem nachfolgenden Einspritzschritt wird die Schraubengeschwindigkeit Vs in mehreren Schritten verändert in Übereinstimmung mit der Schraubenposition S_i (i = 1, 2,...). Für diesen Betrieb erzeugt die Schraubengeschwindigkeitseinstelleinheit 66 einen Schraubengeschwindigkeitsbefehl Vs_oi (i = 1, 2,...) in Übereinstimmung mit der Schraubenposition S_i und schickt den Schraubengeschwindigkeitsbefehl Vs_oi an die Einspritzmotordrehgeschwindigkeitseinstelleinheit 73. Beim Empfang des Schraubengeschwindigkeitsbefehls Vs_oi erzeugt die Einspritzmotordrehgeschwindigkeiteinstelleinheit 73 einen Einspritzmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_Ii (i = 1, 2,...) in Übereinstimmung mit dem Schraubengeschwindigkeitsbefehl Vs_oi und schickt den Einspritzmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_Ii an den Subtrahierer 74. Der Subtrahierer 74 empfängt den Einspritzmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_Ii und die Einspritzmotordrehgeschwindigkeit N_I berechnet die Abweichung Δ n_I zwischen dem Einspritzmotordrehgeschwindigkeitsbefehl N_Ii und der Einspritzmotordrehgeschwindigkeit N_I und schickt die Abweichung Δ n_I an den Einspritz-Servo-Verstärker 64 in der Form eines Strombefehls I_I. Auf diese Weise treibt die Steuereinrichtung 62 den Einspritzmotor 53, um die Schraube 12 vorwärts zu bewegen bzw. vorzuschieben.
In diesem Fall, während die Schraube 12 vorgeschoben wird, erzeugt das auf der Vorderseite des Schraubenkopfs 27 angesammelte Harz eine Reaktionskraft, durch die die Lastzelle 52 über die Druckplatte 34 und die Antriebswelle 35 gedrückt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Verzerrung bzw. Verformung der Lastzelle 52 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Auf der Basis des elektrischen Signals wird eine Einspritzkraft berechnet, die erforderlich ist, um die Schraube 12 von ihrer Rückseite her mit einem vorbestimmten Druck zu drücken bzw. zu schieben.
Wenn die von dem Schraubenpositionsdetektor 81 detektierte Schraubenposition S_i einen vorbestimmten Wert erreicht, ändert die Steuereinrichtung 62 darauf folgend ihre Steuerbetriebsart von einer Geschwindigkeitssteuerung zu einer Drucksteuerung und führt eine Druckhaltesteuerung auf der Grundlage der oben beschriebenen Einspritzkraft durch. Somit wird der Einspritzschritt vervollständigt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Zahlreiche Modifikationen und Änderungen der vorliegenden Erfindung sind möglich und sie könnten in den Schutzumfang fallen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

Ein Verfahren zum Einstellen eines Nullpunktes eines Drucksensors einer Einspritzvorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Detektieren des Drucks eines Harzes als eine Last durch die Verwendung eines Drucksensors, der aus einer Lastzelle (52) aufgebaut ist, während sich eine Schraube (12) bewegt, um einen Detektionswert zu erhalten, der einem detektierten Druck entspricht, wobei das Verfahren des Einstellens eines Nullpunktes eines Drucksensors der Einspritzvorrichtung die folgenden Schritte aufweist: b) Erhalten eines ersten Detektionswertes (P₁) durch Vorschieben oder Zurückziehen der Schraube (12) in einer ersten Stufe; c) Erhalten eines zweiten Detektionswertes (P₂) durch Bewegen der Schraube (12) in die entgegengesetzte Richtung in einer zweiten Stufe; und d) Einstellen des Nullpunktes des Drucksensors auf der Basis der ersten und zweiten Detektionswerte (P₁) (P₂); wobei e) eine Schraubenganggeschwindigkeit (Vf₁) (Vf₂) in einer Axialrichtung in wenigstens einer der ersten und zweiten Stufen langsamer gemacht wird als eine Schraubengeschwindigkeit (VS₁) (VS₂).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schraubengeschwindigkeit (VS₁) (VS₂) in der ersten Stufe gleich zu der in der zweiten Stufe gemacht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schraubenganggeschwindigkeit (Vf₂) geringer gemacht wird als die Schraubengeschwindigkeit (VS₂), wenn die Schraube (12) vorgeschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schraube (12) in der ersten Stufe zurückgezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schraubenganggeschwindigkeit (Vf₁) (Vf₂) auf null gebracht wird.
Vorrichtung zum Einstellen eines Nullpunktes eines Drucksensors in einer Einspritzvorrichtung, die Folgendes aufweist: a) einen Heizzylinder; b) eine Schraube, die drehbar und hin- und herbeweglich innerhalb des Heizzylinders angeordnet ist, wobei die Schraube einen Schraubengangteil, in dem ein Schraubengang an einem Außenumfang eines Schraubenkörpers ausgebildet ist, und ein Schraubenkopf, welcher an dem vorderen Ende des Schraubengangteils angeordnet ist, aufweist; c) erste Antriebsmittel zum Drehen der Schraube; d) zweite Antriebsmittel zum Vorschieben und Zurückziehen der Schraube; e) einen Drucksensor, der aus einer Lastzelle (52) aufgebaut ist und einen Druck des Harzes detektiert, während die Schraube (12) vorgeschoben und zurückgezogen wird; und f) Schraubenvorschub-/-rückziehsteuermittel (62) zum Antreiben der zweiten Antriebsmittel (53), um die Schraube (12) in einer ersten Stufe vorzuschieben und zurückzuziehen und zum Bewegen der Schraube (12) in die entgegengesetzte Richtung in einer zweiten Stufe; wobei die Vorrichtung zum Einstellen eines Nullpunktes eines Drucksensors einer Einspritzvorrichtung ferner Folgendes aufweist: g) Nullpunkteinstellmittel zum Einstellen des Nullpunktes des Drucksensors auf der Basis erster und zweiter Detektionswerte (P₁) (P₂), die in den ersten und zweiten Stufen erhalten werden; und h) Schraubenganggeschwindigkeitssteuermittel zum Antreiben der ersten Antriebsmittel (41) derart, dass eine Schraubenganggeschwindigkeit (Vf₁) (Vf₂) in einer Axialrichtung geringer ist als eine Schraubengeschwindigkeit (VS₁) (VS₂) in wenigstens einer der ersten und zweiten Stufen.