TWI277502B - Control method for high speed injection molding - Google Patents

Description

1277502 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種超高速射出成型控制方法，尤指一種利用 模内壓力監控充填階段的超高速射出成型控制方法。 【先前技術】 曰射出成型製程是將熔膠注入成型模穴中，具有成型容易、可 大量生產複雜成品等優點，是現今塑膠加工業最廣泛運用的成型 技術。若將射出成型製程以熔膠的射出速度來劃分： 射出速度在300mm/sec以下歸類為傳統射出成型，射出速度在 6j〇mm/sec以下歸類為高速射出成型，超過6〇〇_/sec者稱為超 成型’藉由高科技的電子㈣，目前伺服控制的更新能 左達到O.OOlsec等級的精準程度，而超高速射出成型常

薄=出物件，利用高速高_射出，J 才果穴的每一區域。 T ^ =製程分為_階段：賴階段、充填·、健階段及 射在充填階段是制-種習知技術 制)藉由以油壓推;螺,=桿的的設=量置(或=冗 ^因為歸疆在熔_程+，會產生微小‘’t由膠 來看仍然使得轉在比_度產生==夂是微觀 品々質，尤其在—些微型或薄片的精密射出成品C 2出成品的 ，等項目的要求更是受到嚴格的挑戰 ^5^應力殘 變化率可能甚至會有超過08%的情況，在重量上的 作為精料件料，在品f的要求非了射巧品，若是 f必須控制在0.5〇/〇以下’而習知技術在進°歹1 :重1上的變化 程時卻無法達到這樣品質，此外， ":響在射進:⑵:上\製 5 1277502 熔膠内的氣泡外，還有很多變數，諸如油壓系統的壓力變化，熔 膠溫度的變化等等，雖然這些變數目前都有一些方法可以將變數 ，制在可接受的範圍，例如以油壓迴路邏輯控制方法來控制油壓 ，統的壓力，及以比例積分微分控制方法(PID)來控制熔膠的溫度 等，但是這些控制方法並非將油壓系統的壓力值與熔膠溫度控^ ，二個定值，實際上若是將這些數值隨時間的變化繪製成圖表以 ，觀的角度來看，可以發現數值_時間的線條是一個波動的曲線， ，些曲線在預設的值上下微量波動。以P][D溫度控制為例，是以 试積为的控制方法來設定加熱器的啟動與停止，在加熱器啟動 時，熔膠的溫度因此而上升，當加熱器停止時，熔膠的溫度就會 I降，雖然藉由PID控制，可以使得溫度的上下變化的幅度控& ^-個極小的範®内，但是微觀來看，溫度值仍非是一個怔 ，的數值，而溶膠的溫度又會影_樹賴流速、細旨的體積、 树脂的比重與密度，使得射出品質控制變得更加的困難。、 藉由熔膠的射出量，另有-種習知技術是 力感應器，以該壓力感應器測得模穴内部的 讯射出的量’亦即當壓力感應器所測量的壓力值達到 值日"’控制系統即停止油壓推動螺桿，然後進入保壓階 ^ 的控伽論是建立在模穴㈣賴力變化在螺桿推進 ㈣地力.咖獅4圖= 停止射出彳 # 射出的速度不快，因此模穴内部的壓力在 馬’因此是可以使用這樣的控制方法，但是 達二mm/sec 出的，度在6〇(WseC以上’甚至可能高 桿停止，整個的^^莫内部的壓力達到設定值，而將螺 軸^正，_作時間可能只有〇·〇ι-〇·〇3秒左右，在這樣速产 接趨:平緩=3=的:=如第4圖般所示的直 -個高峰值’此_桿停/目所======= 6 1277502 ，同時冷卻，因此模穴内部每 因生姓’也會因此產生應力殘留的情況。 準射出務ΐΐ超高速射出成型時’對於微型、薄型等精 解決H㈣’要達到减密度的品質要求，仍财需要突破 【發明内容】 藉由目的在於提供—種超高速射出成型控制方法， H歧齡控制，後段模内勤監控來制高精_射出品質 料由於提供—種超高速射出控制方法， J由將权_力值作為油壓罐的對應值，使_壓力能迅速穩 夢由二的在於提供—種超高速射出成型控制方法， “挑出，、_更=^管=斷成型的品質，可以直接將不良 β目的，、本控制方法是將射出成型的四個階段(鎖模階 ^制椐ϋ描ΐΐ階段及開模取料階段)中的充填階段區分成螺 對^的“ίι'Ξϊ制模式賴程序，在螺桿控制模式下，會 詈進仃控制，該螺桿的速度可由光學尺測量螺桿位移 ΐ-旱速度，在本模式下，油壓會控制螺桿的速度 同時對模内壓力進行感測，當模内壓達到-設 疋塗力值時，即轉換成模内壓控制模式。 内ϊ控制模式下，控綱桿前進的油壓會對應不同的實 不同的作動祕，倘實際壓力值大於奴壓力值， 貝 ’模_力下降’倘實際壓力 油壓加壓，使得模内壓力回升。 但 剛^如核内壓力控健式後(模内實際壓力值達到設定壓力 是—種醜性流體，在紐高速慣性下，模内壓力 曰、’’、$飆升，模内的實際壓力值會遠大於設定壓力值，因此油 1277502 ，會退壓，使模内實際壓力下降，直到當模内實際壓力降至小於 没定壓力值後，油壓又開始加壓，使模内實際壓力值回升，直至 實際壓力值大於設定壓力值，此時油壓又退壓；因此實際壓力值 會在設定壓力值上下反覆震盪，直到模内壓穩定。、、 由於模内壓力是由壓力感應器感應後傳至控制單元，由控 單元比對實際壓力值與設定壓力值，以控制油壓退壓或是加^， 此動作為一主動控制，使模内壓力可以在短暫時間内即可穩定 ^該設錢力值，藉此雜較到冷卻影響所造成的密度^均 ，應力殘留等現象減到最低的程度，而倾_力穩定於該 壓力值時，即結束充填階段，轉而進入保壓階段。 本控制方法更可以將射出成型的模内壓力波 該-人及刖後次成型的成品予以排除，而達到更佳的品質管制。 制性本發日f之控制方法’可以對品質有較佳的控

Tm b °以、用於超局速射出，為使審查人員更進一步 了解本^明的技術特徵，茲以實施例詳述 【實施方式】 法的種可使用本發明超高速射出成型控制方 思圖’該射出成型設備包含一夾模單元1卜 15及二㈣單元16早=+13、一光學尺14、至少一個壓力感應器 加ίίΪ動靖該模具12進行關模、 該射出單元13且有」將熔膠射人模具12内， 原料133，以加/敎哭1该料缚131由漏斗132裝填塑膠 131前方有喷嘴&，溶=該f 料133成為熔膠135，料筒 由喷嘴m射入模具12 ==螺桿_進而 -的位移* 距離用來測量螺桿 數值回傳至控制單元16 16連接’將測量所得的 該4£力感應斋15設置於模具12模穴 1277502 内，用來測量模穴121内部的f jfgj n 制單元16連接，酬量所15與控 16可以控制關138的作^數值_至控制早L控制單元 桓4^圖’本控制方法是將充填階段2區分成蟫桿㈣ 拉式及換内屢控制模式兩個„控制 I37的速度進行控^ I ifj干控，式下，會對螺桿 行後得卿# 137的速度，在本模式下 二罐138，使螺桿137的速度維持在一設定速 感應1115對助壓力進行感測，當模_達到一 的實纖式後，壓力感應1115 _且_的將測得 傳Ϊ?制單元16咱控制單元16比對實際壓力值 ::i力值，以控制油壓138退壓或是加壓，而在剛進入模内 i奴控式日守，模内壓力瞬間會繼續飆升’因此模内墨力的'實 =值έ遠大於該設定壓力值，因此控制單元16會控制油壓138 =，使得勘實際壓力下降，朗_實際壓力降至小於該設 疋堊力值後，控制單元16又控制油壓138加壓，使得模内實際壓 力回升’J:至實際壓力值大於設定壓力值，此時油壓138又退壓； ，此實際壓力值會在設定壓力值上下反覆震盡，直到模内壓穩 疋’即結束充填階段，轉而進入保壓階段。 清參閱第3圖，是本控制方法的流程方塊圖，步驟21是開始 ，桿控制模式，控制單元16控制油壓138加壓，推動螺桿137擠 壓熔膠135往喷嘴136射出至模穴121内，同時，藉由光學尺14 對螺桿137進行位移測量以得到螺桿137的速度，以控制螺桿137 的速度在一預設速度值，同時壓力感應器15對模内壓力進行感 測’並持續將數值傳回控制單元16 ;步驟22是比對壓力值，控制 單元16會將模内實際壓力值與一設定壓力值進行比對，當實際壓 力值達到該設定壓力值時，則進入步驟23 ;步驟23是開始模内壓 控制模式，進入模内壓控制模式時，壓力感應器15繼續且持續的 1277502 ，測得的實關力值轉給控鮮元16，由控鮮元 ϋ與設糕力值’财際勤餘概糕力值，則^制ΐ 退t使模内壓力下降，健際壓力‘於設 控制單元16控制油壓138加壓，使得模内壓力回升二 直到模内壓力穩定後即結束充填階段24。 刀14开 由於本控制綠對於每次成型的模關力會由進人 ，就開始制監控，朗結束充填階段，因此可以制—模内塵 j成型波糊’藉由轉該成型波糊，舰波形超過」設定 a耗圍，即可在賴取料階段將該纽前後次财的成品與以 除’而達到更佳的品質管制。 本實施例所揭示控制方式的實施例，乃是為了方便說明本發 明，並非用以限制本發明的範圍，凡藉由本發明之說明書而了解 在匕一技術者，所作的修改在不脫離本發明之精神下，均應視為 發明之申請專利範圍所涵蓋。 【圖式簡單說明】 ，1圖，是本發明實施例所使用的射出成型設備。 ，2圖’是本發明實施例中各種參數變化紀錄圖。 ，3圖，是本發明實施例中控制方法的流程示意圖。 ，4圖，是習知技術中的理論壓力—時間曲線圖。 第5圖，是習知技術中的實際壓力-時間曲線圖。 【主要元件符號說明】 12—模具 14 一光學尺 16—控制單元 132 —漏斗 134 —加熱器 136—喷嘴 138 —油壓 22—比對壓力值 11一夾模單元 13—射出單元 15 —壓力感應器 U1〜料筒 133—塑膠原料 —熔膠 137〜螺桿 21—開始螺桿控制模式 1277502 23 —開始模内壓控制模式24 —結束充填階段

Claims (1)

1277502 十、申請專利範圍·· 1· 一種超高速射出成型控制方法，是將射出成型的四個階段中的 充填階段區分成第-程序與第二程序，在第一程序中，將螺桿 速f控制在一設定速度值，同時感測模内實際壓力值，以該實 f壓力值與一設定壓力值進行比對，當實際壓力值達到該設定 值後，即進入第二程序，在第二程序中，持續感測模内實 ，壓力值，並以之與該設定壓力值進行比對，直到模内壓力穩 定，其特徵在於：在第二程序中，當實際壓力值大於該設定^ 力值時，即控制油壓退壓，當實際壓力值小於該設定壓力值時， 即控制油壓加壓，使得模内壓力能迅速趨於設定壓力值。 2·如申請專利範圍第1項所述的超高速射出成型控制方法，其 中，該螺桿速度是以一光學尺測量螺桿位移量，加以運算得到。 3·如申，專利範圍第1項所述的超高速射出成型控制方法，其 中’該實際壓力值是由至少_槪於模穴内的壓力感應器所測 量得到。 4· 一種超高速射出成型控制方法，是將射出成型的四個階段中的 充填階段區以下列步驟完成： •開始螺桿控制模式：控制螺桿速度在一設定速度值，並以壓 力感應器感測模内實際壓力值，並持續將數值傳回控制單元； •比對壓力值：控制單元將實際壓力值與設定壓力值進行比 對’當實際壓力值達到該設定壓力值，進入下一步驟； •開始模内壓控制模式，當實際壓力值大於設定壓力值，則控 制油壓退壓，當實際壓力值小於設定壓力值，則控制油壓加壓二 直至實際壓力值穩定則結束充填階段。 5·如申請專利範圍第4項的超高速射出成型控制方法，其中，該 螺桿速度是以一光學尺測量螺桿位移量，加以運算得到。 6·如申明專利範圍第4項所述的超局速射出成型控制方法，t 中’該實際壓力值是由至少一個設於模穴内的壓力感應器所測 量得到。 Ί 12 1277502 7. 控制方法’是在模穴内設置至少一個壓力 =力器可以持續感測模内實際壓力值，並將該 力給;’當實際壓力值大於一設定壓 力值時該控制早兀控制油壓退 ;力值時’該控制單元控制油壓力， 13

ει. 凾ΐ姝 1277502 七、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（3)圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明·· 21 —開始螺桿控制模式 2 2 —比對壓力值 23 —開始模内壓控制模式24 —結束充填階段 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：