TW201331018A

TW201331018A - 射出成形機

Info

Publication number: TW201331018A
Application number: TW101134460A
Authority: TW
Inventors: Tatsuya Shibata; Atsuro Tamura; Tomohiro Moriya
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2013-08-01
Also published as: JP2013132805A; JP5778023B2; TWI574817B; KR101407824B1; KR20130074758A; CN103171107A; CN103171107B

Abstract

本發明提供一種射出成形機，其在改變合模力時，能夠抑制模具裝置等的損壞，並且能夠提高成形品的品質。該射出成形機(10)具備：合模驅動部(49)，產生合模力；合模力檢測部(61)，檢測合模力；記憶部(62)，記憶決定合模力的目標值隨時間變化之資料圖案；及合模處理部(63)，基於藉由合模力檢測部(61)檢測出之合模力的檢測值與記憶於記憶部(62)之目標值之差，控制合模驅動部(49)的動作。資料圖案中，目標值從第1設定值隨時間緩慢增加或降低至第2設定值。

Description

射出成形機

本發明係有關一種射出成形機。

射出成形機藉由將熔融之樹脂填充於模具裝置的形腔空間並使其固化來對成形品進行成形(例如參閱專利文獻1)。模具裝置由定模及動模構成，合模時在定模與動模之間形成形腔空間。模具裝置的閉模、合模及開模藉由合模裝置進行。

合模裝置具備：合模驅動部(例如電磁鐵、馬達或流體壓缸等)，產生合模力；合模力檢測部，檢測合模力；及合模處理部，基於藉由合模力檢測部檢測出之合模力的檢測值與合模力的目標值之差，控制合模驅動部的動作。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：國際公開第05/090052號型錄

第5圖係表示習知之合模製程中的合模力的目標值及檢測值隨時間變化之圖。第5圖中，實線表示合模力的目標值隨時間變化，雙點線表示合模力的檢測值隨時間變化。

合模開始時(時刻t0)合模力的目標值從0(零)開始斷續地改變為設定值S0，之後，合模力的目標值維持在設定值S0，與設定值S0與檢測值之差相應之電流供給於合模驅動部。向合模驅動部的供給電流進行反饋控制以產生目標的合模力。

合模開始時，為提高合模力的上昇值，電流值高於額定電流值(與合模力的設定值S0對應之電流值)的電流供給於合模驅動部。檢測出合模力達到設定值S0後，向合模驅動部供給電流的電流值下降至額定電流值。

但是，檢測出合模力達到設定值S0後，向合模驅動部供給電流的電流值不會立刻降低至額定電流值。這是因為供給電流受反饋控制延遲的影響等。已知該反饋控制的延遲藉由控制供給電流之PI控制(比例控制、積分控制)中的積分控制的作用而產生。

由於合模力達到目標值後供給電流亦不會立刻下降，因此合模力超過設定值S0而過衝。因此，過度負荷施加於模具裝置等而易損壞模具裝置等。並且，由於合模力變動，成形品的品質變差。

另一方面，合模結束時，合模力的目標值從設定值S0斷續改變為0(零)。之後，與合模力的檢測值與目標值之差無關地，向合模驅動部的電流供給被截斷，合模力以與合模驅動部的反應延遲相應之速度降低。若合模力的降低速度過快，則施加於模具裝置等之負荷變動較大，施加於模具裝置等之衝擊較大，因此易損壞模具裝置等。另外，若合模力的降低速度過快，則成形品變形，成形品的品質變差。

本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的為提供一種在改變合模力時能夠抑制模具裝置等的損壞，並且能夠提高成形品的品質之射出成形機。

為解決上述課題，基於本發明的一樣態之射出成形機，其特徵為，具備：合模驅動部，產生合模力；合模力檢測部，檢測前述合模力；記憶部，記憶決定前述合模力的目標值隨時間變化之資料圖案；及合模處理部，基於藉由前述合模力檢測部檢測出之合模力的檢測值與記憶於前述記憶部之前述目標值之差，控制前述合模驅動部的動作，前述資料圖案中，前述目標值從第1設定值隨時間緩慢增加或降低至第2設定值。

依本發明，提供一種在改變合模力時能夠抑制模具裝置等的損壞，並且能夠提高成形品的品質之射出成形機。

以下，參閱附圖對用於實施本發明的形態進行說明，在各附圖中對相同或對應之構成附加相同或對應之符號並省略說明。另外，將進行閉模時的活動壓板的移動方向設為前方，將進行開模時的活動壓板的移動方向設為後方來進行說明。

第1圖係表示基於本發明的一實施形態之射出成形機閉模時的狀態之圖。第2圖係表示基於本發明的一實施形態之射出成形機開模時的狀態之圖。

圖中，10為射出成形機，Fr為射出成形機10的框架，Gd為由鋪設於該框架Fr上之2根導軌構成之導引件，11為固定壓板。固定壓板11可設置於能夠沿著在模開閉方向(圖中為左右方向)上延伸之導引件Gd移動之位置調整基座Ba上。另外，固定壓板11可載置於框架Fr上。

與固定壓板11對置而配設活動壓板12。活動壓板12固定於活動基座Bb上，活動基座Bb能夠在導引件Gd上移動。藉此，活動壓板12能夠相對於固定壓板11在模開閉方向上移動。

與固定壓板11隔著預定間隔且與固定壓板11平行地配設後壓板13。後壓板13經由腳部13a固定於框架Fr上。

4根作為連結構件的連接桿14(圖中僅示出4根連接桿14中的2根)架設於固定壓板11與後壓板13之間。固定壓板11經由連接桿14固定於後壓板13上。沿著連接桿14進退自如地配設活動壓板12。用於使連接桿14貫穿之未圖示之導孔形成於活動壓板12上與連接桿14對應之部位。另外，也可以形成缺口部來代替導孔。

在連接桿14的前端部(圖中為右端部)形成未圖示之螺紋部，將螺帽n1螺合緊固於該螺紋部，藉此連接桿14的前端部固定於固定壓板11上。連接桿14的後端部固定於後壓板13上。

在固定壓板11上安裝定模15，在活動壓板12上安裝動模16，定模15與動模16隨著活動壓板12的進退而接觸分離，進行閉模、合模及開模。另外，隨著進行合模，在定模15與動模16之間形成未圖示之形腔空間，熔融之樹脂填充於形腔空間。由定模15及動模16構成模具裝置19。

與活動壓板12平行地配設吸附板22。吸附板22經由安裝板27固定於滑動基座Sb上，滑動基座Sb能夠在導引件Gd上移動。藉此，吸附板22在比後壓板13更靠後方進退自如。吸附板22可由磁性材料形成。另外，安裝板27也可以沒有，這時，吸附板22直接固定於滑動基座Sb上。

桿39配設為在後端部與吸附板22連結而在前端部與活動壓板12連結。藉此，桿39在閉模時隨著吸附板22的前進而前進並使活動壓板12前進，在開模時隨著吸附板22的後退而後退並使活動壓板12後退。為此，在後壓板13的中央部份形成用於使桿39貫穿之桿孔41。

線性馬達28為用於使活動壓板12進退之模開閉驅動部，例如配設於連結於活動壓板12之吸附板22與框架Fr之間。另外，線性馬達28亦可以配設於活動壓板12與框架Fr之間。

線性馬達28具備定子29及活動件31。定子29形成為在框架Fr上與導引件Gd平行且與滑動基座Sb的移動範圍對應。活動件31形成為在滑動基座Sb的下端與定子29對置且遍及預定範圍。

活動件31具備磁芯34及線圈35。並且，磁芯34具備朝向定子29突出並以預定間距形成之複數個磁極齒33，線圈35捲裝於各磁極齒33上。另外，磁極齒33形成為在相對於活動壓板12的移動方向垂直的方向上相互平行。並且，定子29具備未圖示之磁芯及在該磁芯上延伸而形成之未圖示之永久磁鐵。該永久磁鐵藉由使N極及S極的各磁極交替受磁來形成。配置檢測活動件31的位置之位置感測器53。

若藉由向線性馬達28的線圈35供給預定電流來驅動線性馬達28，則使活動件31進退。隨此，吸附板22及活動壓板12進退，從而能夠進行閉模及開模。線性馬達28基於位置感測器53的檢測結果進行反饋控制，以使得活動件31的位置成為設定值。

另外，在本實施形態中，將永久磁鐵配設於定子29上，將線圈35配設於活動件31上，但亦能夠將線圈配設於定子上，將永久磁鐵配設於活動件上。此時，線圈不會隨著線性馬達28的驅動而移動，因此能夠輕鬆地進行用於向線圈供給電力之配線。

另外，作為模開閉驅動部，可以使用旋轉馬達及將旋轉馬達的旋轉運動轉換為直線運動之滾珠螺桿機構或液壓缸或者空氣壓缸等流體壓缸等來代替線性馬達28。

電磁鐵單元37在後壓板13與吸附板22之間產生吸附力。該吸附力經由桿39傳遞至活動壓板12，並在活動壓板12與固定壓板11之間產生合模力。

另外，由固定壓板11、活動壓板12、後壓板13、吸附板22、線性馬達28、電磁鐵單元37及桿39等構成合模裝置。

電磁鐵單元37包括形成於後壓板13側之作為合模驅動部的電磁鐵49及形成於吸附板22側之吸附部51。吸附部51形成於吸附板22的吸附面(前端面)的預定部份，例如吸附板22中包圍桿39且與電磁鐵49對置之部份。並且，在後壓板13的吸附面(後端面)的預定部份，例如桿39的周圍形成容納電磁鐵49的線圈48之槽45。在比槽45更靠內側形成磁芯46。繞磁芯46捲裝線圈48。在後壓板13的磁芯46之外的部份形成磁軛47。

另外，本實施形態中，與後壓板13分開形成電磁鐵49，並與吸附板22分開形成吸附部51，但亦可將電磁鐵作為後壓板13的一部份形成，並將吸附部作為吸附板22的一部份形成。並且，亦可相反配置電磁鐵與吸附部。例如，可在吸附板22側設置電磁鐵49，在後壓板13側設置吸附部51。並且，電磁鐵49的線圈48的個數可為複數個。

電磁鐵單元37中，若向線圈48供給電流，則電磁鐵49被驅動而對吸附部51進行吸附，從而能夠產生合模力。

控制部60例如具備CPU及記憶體等，藉由基於CPU對記錄於記憶體之控制程式進行處理，來控制線性馬達28及電磁鐵49的動作。另外，線性馬達28的動作係一般者，因此省略說明。

控制部60具備檢測合模力之合模力檢測部61。合模力檢測部61例如與檢測對應合模力而伸長之連接桿14的應變(伸長量)之應變感測器55連接，並基於應變感測器55之檢測結果檢測合模力。另外，檢測合模力時亦可使用檢測施加於桿39之荷載之力量感測器等荷載感測器，或檢測電磁鐵49的磁場之磁感測器來代替應變感測器55，用於檢測合模力之感測器的種類可以是多種多樣的。例如，應變感測器不僅能夠適用於連接桿14，還能夠適用於桿39。這是因為桿39的應變(收縮量)與合模力成比例。

並且，控制部60具備記憶決定合模力的目標值隨時間變化之資料圖案之記憶部62。使用磁記憶媒體、光記憶媒體及記憶體等一般的媒體來作為記憶部62。資料圖案預先藉由試驗等進行製作，並記憶於記憶部62。資料圖案根據需要被讀取並用於計算向電磁鐵49的線圈48供給電流的電流值。資料圖案能夠由使用者改寫。

並且，控制部60具備合模處理部63，基於藉合模力檢測部61檢測出之合模力的檢測值與記憶於記憶部62之目標值之差，控制電磁鐵49的動作。合模處理部63藉由PI控制(比例控制、積分控制)計算如能夠迅速消除(修正)合模力的檢測值與目標值之差的電流值來作為向電磁鐵49的線圈48的供給電流的電流值，並將顯示計算之電流值之信號輸出至電流供給部70。考慮電磁鐵49的反應延遲而計算供給於電磁鐵49之電流值。例如，合模開始時，電磁鐵49由於受到渦流的影響等而無法立刻使與被供給之電流對應之合模力產生作用，至合模力成為目標值為止需要一定程度的時間。因此，藉由合模處理部63計算之電流值不是與合模力的檢測值與目標值之差對應而單值決定之電流值，在合模開始時，可能成為比該電流值更大的電流值。另外，合模處理部63藉由PI控制計算向電磁鐵49的線圈48供給電流的電流值，但亦可以藉由PID控制(比例控制、積分控制、微分控制)來計算。

電流供給部70例如可由包含複數個功率模組之變頻器等構成，並將與從合模處理部63供給之訊號對應之電流供給於電磁鐵49的線圈48。電流供給部70可以具有改變向電磁鐵49的線圈48供給之直流電流的方向及強度(大小)之功能。

接著，對上述構成的射出成形機10的動作進行說明。射出成形機10的各種動作在基於控制部60之控制下進行。

控制部60控制閉模製程。在第2圖的狀態(開模狀態)下，控制部60向線圈35供給電流來驅動線性馬達28。活動壓板12前進，如第1圖所示，動模16與定模15相抵接。此時，在後壓板13與吸附板22之間，亦即在電磁鐵49與吸附部51之間形成間隙δ。另外，與合模力相比，閉模所需之力十分小。

接著，控制部60藉由合模處理部63控制合模製程。合模處理部63向電磁鐵49的線圈48供給電流，將吸附部51吸附於電磁鐵49。該吸附力經由桿39傳遞至活動壓板12，在活動壓板12與固定壓板11之間產生合模力。

合模處理部63基於藉由合模力檢測部61檢測出之合模力的檢測值與記憶於記憶部62之合模力的目標值之差，調整向電磁鐵49的線圈48供給之電流並進行反饋控制。

熔融之樹脂填充於合模狀態的模具裝置19的形腔空間。若樹脂冷卻並固化，則合模處理部63調整向電磁鐵49的線圈48供給之電流，並解除合模力。

接著，控制部60控制開模製程。控制部60驅動線性馬達28，使活動壓板12後退，如第2圖所示，動模16後退而進行開模。

接著，對基於合模處理部63之處理的詳細內容進行說明。

第3圖係表示決定基於本發明的一實施形態之射出成形機的合模力的目標值隨時間變化之資料圖案之圖。第3圖所示之資料圖案P1~P3在使合模力從第1設定值S1增加至第2設定值S2時使用，例如在合模開始時使用。第3圖中，橫軸表示從合模力開始增加時起的經過時間。第3圖中，合模力的檢測值與合模力的目標值大致重疊，因此省略圖示。

各資料圖案P1~P3中，合模力的目標值從第1設定值S1(例如S1=0)隨時間緩慢增加至第2設定值S2(S2>S1)。因此，增加合模力時，與習知相比(參閱第5圖)，合模力的目標值與檢測值之差的積分值較小，基於積分控制之反饋控制延遲的影響降低。藉此，能夠抑制實際合模力超過第2設定值S2產生的過衝。其結果，能夠抑制過度負荷施加於模具裝置19等，並能夠抑制模具裝置19等的損壞。並且，能夠提高成形品的品質。

各資料圖案P1~P3中，合模力的目標值可以設定為在第1設定值S1附近(或/及第2設定值S2附近)的增加速度小於第1設定值S1與第2設定值S2的中間的增加速度。能夠進一步減小合模力的目標值與檢測值之差的積分值。

複數個資料圖案P1~P3中，用於使合模力的目標值從第1設定值S1連續增加至第2設定值S2所需之時間不同。增加所需之時間分別為t1~t3(t1<t2<t3)。

射出成形機10可以具備接收選擇複數個資料圖案 P1~P3中任一個使用者的操作之輸入部80。輸入操作例如由使用者觀察顯示於顯示器上之操作清單圖像來進行。操作清單圖像中例如顯示“1：短”“2：中”及“3：長”等數字或文字。觀察了操作清單圖像之使用者例如按下輸入部80的表示“1”之按鈕，就可得知能夠在較短時間t1內使合模力的目標值從第1設定值S1增加至第2設定值S2。輸入部80例如由鍵盤等構成，並連接於合模處理部63。合模處理部63藉由表示使用者基於輸入部80進行之操作之操作訊號，選擇複數個資料圖案P1~P3中之任一個，並按照選擇之資料圖案(例如資料圖案P1)調整向電磁鐵49的線圈48的供給電流的電流值。藉此，能夠藉由使用者意願決定合模力的增加速度。

第4圖係表示決定基於本發明的一實施形態之射出成形機的合模力的目標值隨時間變化之資料圖案之圖。第4圖所示之資料圖案P4~P6在將合模力從第3設定值S3降低至第4設定值S4時使用，例如在合模結束時使用。第4圖中，橫軸表示從合模力開始降低時起的經過時間。第4圖中，合模力的檢測值與合模力的目標值大致重疊，因此省略圖示。

各資料圖案P4~P6中，合模力的目標值從第3設定值S3(例如S3=S2)隨時間緩慢降低至第4設定值S4(S3>S4>0)。因此，降低合模力時，向電磁鐵49的線圈48的供給電流的電流值緩慢降低，與習知相比(參閱第5圖)，合模力的降低速度變得遲緩。藉此，能夠抑制施加於模具裝置19等之負荷的變動，並能夠抑制模具裝置19等的損壞。並且，能夠提高成形品的品質。

各資料圖案P4~P6中，合模力的目標值可以設定為在第3設定值S3附近(或/及第4設定值S4附近)的降低速度小於第3設定值S3與第4設定值S4的中間的降低速度。

複數個資料圖案P4~P6中，用於使合模力的目標值從第3設定值S3連續降低至第4設定值S4所需之時間不同。降低所需之時間分別為t4~t6(t4<t5<t6)。

選擇複數個資料圖案P4~P6中任一個之使用者操作由輸入部80進行接收。輸入操作例如由使用者觀察顯示於顯示器上之操作清單圖像來進行。操作清單圖像中例如顯示“4：短”“5：中”及“6：長”等數字或文字。觀察了操作清單圖像之使用者例如按下輸入部80的表示“4”之按鈕，就可得知能夠在較短時間t4內使合模力的目標值從第3設定值S3降低至第4設定值S4。

合模處理部63藉由表示使用者基於輸入部80進行操作之操作訊號，選擇複數個資料圖案P4~P6中的任一個，並按照選擇之資料圖案(例如資料圖案P4)調整向電磁鐵49的線圈48的供給電流的電流值。藉此，能夠藉由使用者意願決定合模力的降低速度。

若合模力變為第4設定值S4以下，則由於施加於模具裝置19等之負荷的變動而產生之影響十分小，因此合模處理部63可以與合模力的檢測值與目標值之差無關地中止向電磁鐵49的線圈48的電流供給。之後，合模力以與電磁鐵49的反應延遲相應之速度下降。電磁鐵49的反應延遲由於電磁鐵49(例如磁芯46等)中殘留之磁力影響等而產生。

殘留磁力的影響較大且合模力的降低速度較慢時，為縮短至開模開始為止的等待時間，在檢測出合模力變為第4設定值S4以下後，合模處理部63可以將與產生預定合模力(例如合模力=S3)之方向相反方向的直流電流供給於電磁鐵49的線圈48。由於形成抵銷電磁鐵49(例如磁芯46等)中殘留之磁場之方向的磁場，因此能夠促進合模力降低。

為了更積極地降低殘留磁通量的影響，合模處理部63可以在將相反方向的直流電流供給於電磁鐵49的線圈48後，將供給於電磁鐵49的線圈48之直流電流的方向反轉一次以上。每當反轉時，可較小地設定供給於電磁鐵49的線圈48之直流電流的強度(大小)。

以上，對本發明的實施形態進行了說明，但本發明不限定於上述實施形態等，在不脫離本發明的範圍內，能夠對上述實施形態等加以各種變形或替換。

例如，上述實施形態的合模驅動部由電磁鐵49構成，但亦可由驅動肘節機構之馬達或流體壓缸(液壓缸或空氣壓缸等)構成，為使用於射出成形機的合模動作之一般構成即可。

10‧‧‧射出成形機

15‧‧‧定模

16‧‧‧動模

49‧‧‧電磁鐵(合模驅動部)

51‧‧‧吸附部

55‧‧‧應變感測器

60‧‧‧控制裝置

61‧‧‧合模力檢測部

62‧‧‧記憶部

63‧‧‧合模處理部

70‧‧‧電流供給部

80‧‧‧輸入部

第1圖係表示基於本發明的一實施形態之射出成形機閉模時的狀態之圖。

第2圖係表示基於本發明的一實施形態之射出成形機開模時的狀態之圖。

第3圖係表示決定基於本發明的一實施形態之射出成形機的合模力的目標值隨時間變化之資料圖案之圖。

第4圖係表示決定基於本發明的一實施形態之射出成形機的合模力的目標值隨時間變化之資料圖案之圖。

第5圖係表示習知之合模製程中的合模力的目標值及檢測值隨時間變化之圖。

P1~P3‧‧‧資料圖案

S1~S2‧‧‧設定值

t1~t3‧‧‧時間

Claims

一種射出成形機，其特徵為，該射出成形機具備：合模驅動部，產生合模力；合模力檢測部，檢測前述合模力；記憶部，記憶決定前述合模力的目標值隨時間變化之資料圖案；及合模處理部，基於藉由前述合模力檢測部檢測出之合模力的檢測值與記憶於前述記憶部之前述目標值之差，控制前述合模驅動部的動作，前述資料圖案中，前述目標值從第1設定值隨時間緩慢增加或降低至第2設定值。
如申請專利範圍第1項記載之射出成形機，其中，該射出成形機還具備接收基於使用者之輸入操作之輸入部，前述記憶部記憶前述目標值從前述第1設定值增加或降低至前述第2設定值所需時間的不同的複數個前述資料圖案，前述合模處理部基於表示使用者在前述輸入部進行之輸入操作之操作訊號，選擇前述複數個資料圖案中的任一個，並藉由選擇之前述資料圖案控制前述合模驅動部的動作。