TW201902661A - 射出成型機之控制方法 - Google Patents

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Abstract

一種射出成型機之控制方法，包含下列步驟：先建立基礎比容、基礎射膠起始位置、基礎V/P切換位置及pVT特性；而後，紀錄螺桿之位置以產生當模射膠起始位置，並紀錄料管內之壓力及溫度以產生當模壓力值及當模溫度值，再依據當模壓力值、當模溫度值及pVT特性計算取得當模比容，並藉由當模射膠起始位置、當模比容與基礎比容的比值、基礎射膠起始位置及基礎V/P切換位置之差值，計算取得當模V/P切換位置；最後，依據當模V/P切換位置的資訊控制馬達驅動螺桿前進。如此一來，便可依每一模次之比容及位置差異進行V/P切換點之調整，進而確保成品的重量一致。

Description

射出成型機之控制方法
本發明係與射出成型機有關；特別是指一種射出成型機之控制方法。
一般射出成型機係包含有一料管與一螺桿，該螺桿以旋轉方式推動塑料，塑料於該料管中經熔融轉為熔膠後，自該料管上的射嘴射出填充於模具內部，以成型為所期望的形狀之成品，即使是複雜形狀的模具，亦可將塑料穩定成型。因此，業界已日漸普遍利用射出成型機做為塑橡膠用品或電子設備零件等器具之生產機台。
然而，在實務上，射出成型機在生產過程中仍會遇到一些問題而影響最後的成品品質。舉例而言，由於每一模次在料管內之熔膠射出至模具之前，料管內之壓力與溫度都會因環境或是其他原因有些許變化，而使得內部熔膠的比容實際上亦會隨之改變而非呈一定值。如此一來，當射出成型機都是以相同之參數控制機台進行射出作業之作動時，則會導致熔膠射出至模具之重量無法一致，而使得最後的成品出現品質不一的情況。
此外，除上述問題外，射出成型機在生產過程中，由於料管於射嘴附近(過膠頭處)之射壓較大，而使得部分熔膠會由過膠頭組處逆流回螺桿，而使得實際射出量與預計不符，進而導致成品的異常。
因此，由上述之內容可知，習用之射出成型機於射出控制仍無法達到有效且精確地進行生產作業，仍未臻完善而尚有待改進之處。
有鑑於此，本發明之目的在於提供一種射出成型機之控制方法， 可有效地依據每模次之比容調整射出成型機之控制參數。除此之外，本發明之次要目的，在於可避免熔膠會由過膠頭組處逆流回螺桿，而使得射出量更加準確，進而確保成品的品質一致。
緣以達成上述目的，本發明提供的一種射出成型機之控制方法，該射出成型機包含有一料管、一馬達組、一螺桿、一壓力計以及一溫度計；該馬達組具有一加料馬達以及一射膠馬達；該加料馬達與該射膠馬達用以分別驅動該螺桿旋轉及移動，且該螺桿以旋轉之方式推動塑料於該料管中經熔融轉為熔膠後，再以移動之方式使該熔膠自該料管的射嘴射出至一模具，並定義該螺桿朝該射嘴之方向移動時為前進，而朝相反於該射嘴之方向移動為後退；該壓力計用以測量該料管內之壓力；該溫度計用以測量該料管內之溫度；該控制方法包含下列步驟： A. 建立一基礎比容、以及該螺桿之一基礎射膠起始位置、一基礎V/P切換位置、以及對應該塑料之pVT特性； B. 紀錄該螺桿之位置，以對應產生一當模射膠起始位置； C. 紀錄該壓力的數值及該溫度之數值，以分別對應產生一當模壓力值及一當模溫度值： D. 依據該當模壓力值、該當模溫度值及該塑料之pVT特性，計算取得一當模比容； E. 依據該當模射膠起始位置、該當模比容與該基礎比容的比值、該基礎射膠起始位置及該基礎V/P切換位置之差值，計算取得一當模V/P切換位置； F. 控制該射膠馬達驅動該螺桿前進，當該螺桿移動至該當模V/P切換位置之前，控制該射膠馬達以將該熔膠為預設流動速率自該料管的射嘴射出至該模具之方式驅動該螺桿移動；該螺桿移動至該當模V/P切換位置之後，控制該射膠馬達以持續提供預設保壓壓力予模具中之熔膠之方式驅動該螺桿移動。
依據上述構思，步驟B時，係先控制該螺桿由一初始位置前進或轉動該螺桿，且螺桿移動完畢後，再紀錄該螺桿之位置，以對應產生該當模射膠起始位置。
如此一來，透過上述設計，便可有效地依據每模次之比容調整射出成型機每一模次之V/P切換位置。除此之外，更可避免熔膠會由過膠頭組處逆流回螺桿，使得射出量更加準確，進而確保最後射出成型後之成品品質一致。
為能更清楚地說明本發明，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參見圖１所示，本發明之控制方法係用以應用於一射出成型機100，本實施例中係以螺桿式射出成型機為例，但不以此為限制，該射出成型機100包含有一料管10、一加料馬達30以及一射膠馬達40。續參閱圖２，該料管10具有一料口15可供輸入塑料，該料管10前端具有一射嘴法蘭11連接一射嘴12，而該射嘴12連接至一模具（圖未示），且該料管10於接近該射嘴12處設有一壓力溫度計14用以測量該料管10內接近該射嘴12處的壓力與溫度(即料管10中用以供熔膠存放之儲料區)，當然，除使用整合式的壓力溫度計14外，亦可利用分離的壓力計與溫度計兩構件來達到量測之目的。於本實施例中，該壓力溫度計12係設置於該射嘴法蘭11上，但不以此為限，亦可依需求改設置於該料管10上之其他地方。另外，該射出成型機100於該料管10中設有一螺桿20，且該螺桿20可受該加料馬達及該射膠馬達40驅動而分別相對於該料管10旋轉與移動，而螺桿20的前端設置有一過膠頭22，且該過膠頭22於接近該螺桿20處設有一過膠圈28。此外，該加料馬達30上設有一扭力感測器，用以偵測該加料馬達30提供予該螺桿之扭力。再者，為便於說明，在此先行定義該螺桿20朝該射嘴12之方向移動時為前進，而朝相反於該射嘴12之方向移動為後退。
如此一來，當塑料由料口15進入該料管10後，該加料馬達30將驅動該螺桿20旋轉而推動塑料，使塑料於移動過程中與該螺桿20牙底、料管10間摩擦產生熱，使塑料經熔融轉為熔膠，而後，該射膠馬達40帶動該螺桿20前進，使熔膠自該料管10的射嘴12往模具的方向射出。
請參閱圖３，以上述射出成型機100之結構為基礎下，本發明之控制方法包含有以下步驟：
首先，先進行一次或多次測試生產之作業而控制該加料馬達30與射膠馬達40驅動該螺桿20轉動及移動以進行加料與射膠的測試，藉以於測試生產作業的過程中設定後續生產參數以確保成品品質，並可進行預壓縮之相關校正。意即，於測試生產作業時，會先控制該射膠馬達40驅動該螺桿20前進達到預壓縮之目的，且利用該扭力感測器偵測於射膠過程中該螺桿20反饋予該加料馬達之扭力值，並比較該扭力值是否大於一閉合扭力值(其數值趨近於0)。若是，則表示此次測試生產作業所設定之參數無法使該過膠圈28完全閉合，則再次重新設定參數進行測試生產作業。若否，則表示此次測試生產作業所設定之參數可使得該過膠圈28於生產作業時完全閉合，而可達到防止熔膠由該過膠圈28處逆流之情形發生，便可再往後執行後續作業。
而測試作業完成後，則建立一基礎比容、以及該螺桿20之一基礎射膠起始位置、一基礎V/P切換位置、以及對應該塑料之pVT特性之資訊，而所述之pVT特性是指塑料熔融而成熔膠對應不同壓力(Pressure)與比容(Specific Volume)及溫度(Temperature)間的關係，而此pVT特性會因選用之塑料不同而有所差異，其內容可參考各塑料提供商之詳細數據，於此不再贅述。
另外，於本實施例中，係依據上一步驟所進行之測試生產作業所使用之壓力值、溫度值、螺桿20之位置與射出至該模具之熔膠重量等資訊做為建立該基礎比容、該基礎射膠起始位置以及該基礎V/P切換位置資訊之依據。當然，除套用測試生產過程的參數自動建立上述參數外，亦可是操作者直接依據模具與機台之差異直接手動輸入來達到建立上述資訊參數之效果。
更詳而言之，利用此次測試生產作業之熔膠實際射出重量可利用以下條件式計算取得相關資訊：
其中，m為射出至該模具之熔膠重量。為該基礎比容(以壓力計與溫度計所則之資訊配合pVT特性計算取得)。D為該螺桿20之直徑，而計算取得之結果為該螺桿20之截面積。為該基礎射膠起始位置；為該基礎V/P切換位置，而所謂之V/P切換位置係指當該螺桿20移動至該V/P切換位置之前，該馬達係控制該熔膠流動速率之方式控制該螺桿20移動，反之，當該螺桿20移動至該當模V/P切換位置之後，該馬達則會切換至控制保壓壓力之方式控制該螺桿20移動，而如何控制流動速率或是保壓壓力則為業界皆知之習用技藝，於此不再贅述。
建立上述參數後，便可進行正式生產作業，並於正式生產之射出作業前，控制該射膠馬達40驅動該螺桿20由一初始位置前進以開始進行預壓縮，藉以避免熔膠逆流而影響成品品質。此外，為避免因預壓縮而造成該料管10於射嘴12處之熔膠溢出，可控制該加料馬達30控制該螺桿20轉動卸除多於壓力，且該射嘴12可選用機械式或彈簧式等封閉射嘴來達到避免上述情形發生。當該射膠馬達40驅動該螺桿20移動達到上述目的後，便紀錄該螺桿20之位置，以對應產生一當模射膠起始位置的資訊。
取得該當模射膠起始位置後，便紀錄該壓力溫度計14所測得之該壓力的數值及該溫度之數值，以分別對應產生一當模壓力值及一當模溫度值的資訊。而後，便可依據該當模壓力值、該當模溫度值及該塑料之pVT特性的資訊，計算取得一當模比容的資訊。
如此一來，當我們取得該當模射膠起始位置，該當模比容的資訊後，便依據該當模射膠起始位置、該當模比容與該基礎比容的比值、該基礎射膠起始位置及該基礎V/P切換位置之差值的資訊，計算取得一當模V/P切換位置的資訊，以使得後續射出至該模具之熔膠的重量能與測試生產作業時的重量相同。
更詳而言之，當下模次之射出重量要與測試生產作業時的重量相同時，其對應之條件式如下：
其中，為該基礎比容。D為該螺桿20之直徑。為該基礎射膠起始位置；為該基礎V/P切換位置。為該當模比容。為該當模射膠起始位置；為該當模V/P切換位置。
透過上述條件式，便可計算取得該當模V/P切換位置的資訊，由於該螺桿20之直徑不變而可消除，進而求得之條件式如下：
如此一來，便可利用上述計算取得之該當模V/P切換位置的資訊控制該射膠馬達40驅動該螺桿20前進以進行射出成型作業。更詳而言之，當該射膠馬達40驅動該螺桿20移動至該當模V/P切換位置之前，該射膠馬達40係以將該熔膠為預設流動速率自該料管10的射嘴12射出至該模具之方式控制該螺桿20移動。反之，該射膠馬達40驅動該螺桿20移動至該當模V/P切換位置之後，該射膠馬達40則切換為以持續提供預設保壓壓力予模具中之熔膠的方式控制該螺桿20移動。
另外，於射出作業執行時，更可同時偵測該於射膠過程中該螺桿20反饋予加料馬達之扭力值是否大於一容許扭力值，若是，則表示可能該過膠圈28有老化或是損壞造成熔膠逆流而導致該螺桿20產生額外之反向轉動，此時，將產生一警告信息(如產生聲響或是發送簡訊、郵件等)告知操作者需要進行該過膠圈28的查修與更換，並待查修與更換完成後，重新進行生產。反之，若是測得之該扭力值未大於該容許扭力值，表示該過膠圈28仍屬正常狀態。
實際實施上，上述扭力數值之偵測與比較方式，可以是偵測運作過程中最大扭力值，並將測得之最大扭力值與該預設扭力值進行比較，也可以運作過程中所測得之扭力值後進行積分，並將積分後所取得之數值與容許扭力進行比較。也可以是偵測運作過程中不同時間點之扭力值，抑或是其他可以用來作為扭力值比較的其他記錄及計算方式來與該容許扭力值進行比對。舉例來說，當測得之最大扭力值異常時，表示可能是該過膠圈28的長度有磨損的情形而需更換。當測得之扭力積分值或是不同時間點之扭力值異常時，則可能是該過膠圈28的外徑有磨損的情況而需要更換。換言之，使用者係可依據機具或模具型態、設置環境或是零件更換的需求採用上述任一種方式來偵測及比較扭力值。
而後，當此模次之射出成型生產作業完成後，便可控制該加料馬達30與該射膠馬達40驅動該螺桿20旋轉及後退至該初始位置，並清除原先紀錄之該當模射膠起始位置、該當模壓力、該當模溫度值、該當模比容以及該當模V/P切換位置。而後，便可重新進行下一模次之生產作業。更詳而言之，係重新執行正式生產作業而控制該馬達驅動該螺桿20由該初始位置前進進行預壓縮此一步驟，至利用計算取得之該當模V/P切換位置控制該馬達驅動該螺桿20前進與轉動此一步驟。藉以重複執行達到自動化生產之目的。此外，必須說明的是，除利用清除原先紀錄之該當模射膠起始位置、該當模壓力、該當模溫度值、該當模比容以及該當模V/P切換位置之方式外，亦可以覆蓋原紀錄內容之方式來達到重新計算之目的。
如此一來，由前述說明可知，透過前述射出成型機100之控制方式，便可有效地依據每模次所得之該當模比容與該當模射膠起始位置調整等參數，有效地對應調整該射出成型機100每一模次之V/P切換位置，進而確保每一模次之所射出之熔膠重量一致。除此之外，透過偵測扭力偵測可提前知悉該過膠圈28是否以破損需要更換，且提前預壓縮及轉動洩壓之設計，更可使該過膠圈28提早閉合，藉以避免熔膠會由過膠頭處逆流回螺桿，使得射出量更加準確，進而確保最後射出成型後之成品品質一致。而必須說明的是，以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本創作說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本創作之專利範圍內。
［本發明］
100‧‧‧射出成型機
10‧‧‧料管
11‧‧‧射嘴法蘭
12‧‧‧射嘴
14‧‧‧壓力溫度計
15‧‧‧料口
20‧‧‧螺桿
22‧‧‧過膠頭
28‧‧‧過膠圈
30‧‧‧加料馬達
40‧‧‧射膠馬達
圖１為應用本發明較佳實施例之射出成型機的結構圖。 圖２為射出成型機於料管處的內部結構圖。 圖３為本發明較佳實施例之控制方法的流程圖。

Claims (11)

  1. 一種射出成型機之控制方法，該射出成型機包含有一料管、一馬達組、一螺桿、一壓力計以及一溫度計；該馬達組具有一加料馬達以及一射膠馬達；該加料馬達與該射膠馬達用以分別驅動該螺桿旋轉及移動，且該螺桿以旋轉之方式推動塑料於該料管中經熔融轉為熔膠後，再以移動之方式使該熔膠自該料管的射嘴射出至一模具，並定義該螺桿朝該射嘴之方向移動時為前進，而朝相反於該射嘴之方向移動為後退；該壓力計用以測量該料管內之壓力；該溫度計用以測量該料管內之溫度；該控制方法包含下列步驟： A. 建立一基礎比容、以及該螺桿之一基礎射膠起始位置、一基礎V/P切換位置、以及對應該塑料之pVT特性； B. 紀錄該螺桿之位置，以對應產生一當模射膠起始位置； C. 紀錄該壓力的數值及該溫度之數值，以分別對應產生一當模壓力值及一當模溫度值； D. 依據該當模壓力值、該當模溫度值及該塑料之pVT特性，計算取得一當模比容； E. 依據該當模射膠起始位置、該當模比容與該基礎比容的比值、該基礎射膠起始位置及該基礎V/P切換位置之差值，計算取得一當模V/P切換位置； F. 控制該射膠馬達驅動該螺桿前進，當該螺桿移動至該當模V/P切換位置之前，控制該射膠馬達以將該熔膠為預設流動速率自該料管的射嘴射出至該模具之方式驅動該螺桿移動；該螺桿移動至該當模V/P切換位置之後，控制該射膠馬達以持續提供預設保壓壓力予模具中之熔膠之方式驅動該螺桿移動。
  2. 如請求項1所述之控制方法，於步驟E中，係透過以下條件式計算取得 該當模V/P切換位置：其中，為該當模V/P切換位置；為該當模射膠起始位置；為該當模比容；為該基礎比容；為該基礎射膠起始位置；為該基礎V/P切換位置。
  3. 如請求項1所述之控制方法，於步驟F之後，更包含有一步驟，係先控制該加料馬達與該射膠馬達驅動該螺桿旋轉後退後，再重新執行步驟B至步驟F。
  4. 如請求項1或3所述之控制方法，於步驟B時，係先控制該加料馬達或該射膠馬達驅動該螺桿由一初始位置前進或轉動，且該螺桿移動完畢後，再紀錄該螺桿之位置，以對應產生該當模射膠起始位置。
  5. 如請求項4所述之控制方法，於步驟F之後，係先控制該射膠馬達驅動該螺桿後退至該初始位置後，再重新執行步驟B至步驟F。
  6. 如請求項3所述之控制方法，於步驟F之後，係先清除產生之該當模射膠起始位置、該當模壓力、該當模溫度值、該當模比容以及該當模V/P切換位置後，再重新執行步驟B至步驟F。
  7. 如請求項1所述之控制方法，其中，於步驟F執行時，會偵測於射膠過程中該螺桿20反饋於該加料馬達之扭力值，並比較該扭力值是否大於一容許扭力值；若是，則產生一警告信息。
  8. 如請求項7所述之控制方法，其中，係偵測該扭力值隨時間變化之積分值是否大於該容許扭力值；若是，則產生該警告信息；若否，則執行步驟Ａ。
  9. 如請求項7所述之控制方法，其中，係偵測該於射膠過程中該螺桿20反饋於該加料馬達之最大扭力值是否大於該容許扭力值；若是，則產生該警告信息；若否，則執行步驟Ａ。
  10. 如請求項1所述之控制方法，於步驟A之前，係先控制該加料馬達或該射膠馬達驅動該螺桿由一初始位置前進或轉動，並偵測並比較該螺桿20反饋於該加料馬達之扭力值是否大於一閉合扭力值；若是，則控制該加料馬達或該射膠馬達重新驅動該螺桿由該初始位置前進或轉動；若否，則執行步驟A。
  11. 如請求項10所述之控制方法，其中，該閉合扭力值為0或趨近於0。
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