TWI625218B - Injection molding machine - Google Patents

Abstract

本發明提供一種能夠提高成形品的品質之射出成形機。本發明的射出成形機具備：缸體，對供給到內部之成形材料進行加熱；送出構件，配設於前述缸體的內部，且朝向前述缸體的外部送出前述成形材料；及控制裝置，控制前述送出構件的動作及前述缸體的溫度，前述送出構件的前述動作包括：朝向模具裝置內填充前述成形材料並形成成形品之成形動作；及替換前述缸體內的前述成形材料的清除動作，當將前述缸體的溫度從將前述缸體予以保溫的保溫溫度提高到進行前述成形動作之成形溫度時，前述控制裝置在預先設定之溫度保持時間的期間，以開始允許前述清除動作的清除溫度以上且小於前述成形溫度的既定溫度，在允許前述清除動作之狀態下保持前述缸體的溫度。

Description

射出成形機

本申請主張基於2015年10月9日於日本申請之日本專利申請第2015-201373號之優先權。該日本申請之全部內容藉由參閱援用於本說明書中。

本發明係有關一種射出成形機。

專利文獻1中記載之射出成形機，將在缸體內加熱之成形材料(例如樹脂)射出填充至模具，並形成成形品。該射出成形機在停止成形周期時，將缸體的設定溫度從高溫射出用溫度降低到標準成形用溫度。在缸體的設定溫度降低到標準成形用溫度之前，射出成形機實施間歇清除以防止樹脂燒傷。缸體的設定溫度在標準成形用溫度下保持一定的期間，射出成形機停止進行清除。重新開始成形周期時，射出成形機將缸體的設定溫度從標準成形用溫度提高到高溫射出用溫度。此時，射出成形機實施間歇清除。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開2010-99995號公報

以往，當缸體的溫度從保溫溫度提高到成形溫度時，進行了清除動作，但是有時缸體內成形材料的替換不充分，重新開始成形動作之後成形品的品質較低。

本發明是鑑於上述課題而完成的，其主要目的在於提供一種能夠提高成形品的品質之射出成形機。

為了解決上述課題，依本發明的一態樣，可提供一種射出成形機，其具備：缸體，對供給到內部之成形材料進行加熱；送出構件，配設於前述缸體的內部，且朝向前述缸體的外部送出前述成形材料；及控制裝置，控制前述送出構件的動作及前述缸體的溫度，前述送出構件的前述動作包括：朝向模具裝置內填充前述成形材料並形成成形品之成形動作；及替換前述缸體內的前述成形材料的清除動作，當將前述缸體的溫度從將前述缸體予以保溫的保溫溫度提高到進行前述成形動作之成形溫度時，前述控制裝置在預先設定之溫度保持時間的期間，以開始允許前述清除動作的清除溫度以上且小於前述成形溫度的既定溫度，在 允許前述清除動作之狀態下保持前述缸體的溫度。

依本發明的一態樣，提供一種能夠提高成形品的品質之射出成形機。

30‧‧‧模具裝置

32‧‧‧固定模

33‧‧‧可動模

34‧‧‧模穴空間

40‧‧‧射出裝置

41‧‧‧缸體

43‧‧‧螺桿

48‧‧‧加熱源

49‧‧‧溫度檢測器

90‧‧‧控制裝置

第1圖係表示一實施形態之射出成形機的開模完成時的狀態之圖。

第2圖係表示一實施形態之射出成形機的合模時的狀態之圖。

第3圖係表示將一實施形態之缸體的溫度從保溫溫度提高到成形溫度之溫度模式之圖。

以下，參閱附圖對本發明的實施形態進行說明，在各附圖中，對於相同或相應的結構標註相同或相應的元件符號並省略說明。

第1圖係表示一實施形態之射出成形機的開模完成時的狀態之圖。第2圖係表示一實施形態之射出成形機的合模時的狀態之圖。

例如，如第1圖及第2圖所示，射出成形機具有框架Fr、合模裝置10、射出裝置40及控制裝置90。

首先，對合模裝置10進行說明。在合模裝置10的說 明中，將閉模時的可動壓板13的移動方向(第1圖及第2圖中為右方向)設為前方，將開模時的可動壓板13的移動方向(第1圖及第2圖中為左方向)設為後方進行說明。

合模裝置10進行模具裝置30的閉模、合模及開模。合模裝置10具有固定壓板12、可動壓板13、支撐壓板15、繫桿16、肘節機構20、合模馬達21及運動轉換機構25。

固定壓板12固定於框架Fr。在固定壓板12之與可動壓板13對置的面上安裝有固定模32。

可動壓板13沿著鋪設於框架Fr上之引導件(例如導軌)17移動自如，且相對於固定壓板12進退自如。在可動壓板13之與固定壓板12對置的面上安裝有可動模33。

藉由使可動壓板13相對於固定壓板12進退來進行閉模、合模及開模。由固定模32與可動模33構成模具裝置30。

支撐壓板15與固定壓板12隔著間隔連結，且向模開閉方向移動自如地載置於框架Fr上。另外，支撐壓板15亦可以沿著鋪設於框架Fr上之引導件移動自如。支撐壓板15的引導件可以與可動壓板13的引導件17通用。

另外，本實施形態中，固定壓板12固定於框架Fr，支撐壓板15相對於框架Fr沿模開閉方向移動自如，但亦可以是支撐壓板15固定於框架Fr，固定壓板12相對於框 架Fr沿模開閉方向移動自如。

繫桿16將固定壓板12與支撐壓板15隔著間隔而連結。可使用複數根繫桿16。各繫桿16與模開閉方向平行，且對應於合模力而伸展。在至少1根繫桿16上設有合模力檢測器18。合模力檢測器18可以係應變儀式，藉由檢測繫桿16的變形來檢測合模力。

另外，合模力檢測器18並不限定於應變儀式，亦可以係壓電式、電容式、液壓式、電磁式等，且其安裝位置亦不限定於繫桿16。

肘節機構20配設於可動壓板13與支撐壓板15之間。肘節機構20由十字頭20a、複數個連桿20b、20c等構成。其中一個連桿20b擺動自如地安裝於可動壓板13，另一個連桿20c擺動自如地安裝於支撐壓板15。該些連桿20b、20c藉由銷等被連結成伸縮自如。藉由使十字頭20a的進退，使複數個連桿20b、20c進行伸縮，由此使可動壓板13相對於支撐壓板15進退。

合模馬達21安裝於支撐壓板15上，藉由使十字頭20a進退來使可動壓板13進退。在合模馬達21與十字頭20a之間設有藉由將合模馬達21的旋轉運動轉換成直線運動而傳遞到十字頭20a之運動轉換機構25。運動轉換機構25例如由滾珠螺桿機構構成。十字頭20a的位置和速度藉由合模馬達21的編碼器21a等來檢測。

合模裝置10的動作藉由控制裝置90來控制。控制裝置90控制閉模製程、合模製程及開模製程等。

閉模製程中，藉由驅動合模馬達21來使可動壓板13前進，而使可動模33與固定模32接觸。

合模製程中，藉由進一步驅動合模馬達21來產生合模力。合模時，在可動模33與固定模32之間形成模穴空間34，模穴空間34內被填充液態的成形材料。模穴空間34內的成形材料經硬化而成為成形品。

開模製程中，藉由驅動合模馬達21來使可動壓板13後退，而使可動模33與固定模32分離。

另外，本實施形態的合模裝置10作為驅動源具有合模馬達21，但亦可以具有液壓缸以代替合模馬達21。並且，合模裝置10具有模開閉用的線性馬達，亦可以具有合模用的電磁鐵。

接著，對射出裝置40進行說明。在射出裝置40的說明中，不同於合模裝置10的說明，將進行填充時的螺桿43的移動方向(第1圖及第2圖中為左方向)設為前方，而將進行計量時的螺桿43的移動方向(第1圖中第2圖中為右方向)設為後方進行說明。

射出裝置40設置於相對於框架Fr進退自如的滑座Sb上，且相對於模具裝置30進退自如。如第2圖所示，射出裝置40接觸模具裝置30，向模具裝置30內填充成形材料。

射出裝置40例如具有缸體41、螺桿43、計量馬達45、射出馬達46及壓力檢測器47等。

缸體41對從供給口41a供給到內部之成形材料進行 加熱。供給口41a形成於缸體41的後部。缸體41在其前端部具有被緊壓於模具裝置30之噴嘴42。噴嘴42係缸體41的一部分。在缸體41的外周設有加熱器等的加熱源48。

在缸體41的軸向(第1圖及第2圖中為左右方向)上，缸體41劃分為複數個區域(zone)。各區域設有加熱源48和溫度檢測器49。在各區域，以使溫度檢測器49的實際測量溫度成為設定溫度之方式，控制裝置90控制加熱源48。

螺桿43被配設成在缸體41內旋轉自如且進退自如。螺桿與申請專利範圍中所記載之送出構件相對應。

計量馬達45藉由使螺桿43旋轉，沿著螺桿43的螺旋狀的槽將成形材料送到前方。成形材料一邊被送往前方，一邊藉由來自缸體41的熱量而逐漸熔融。隨著液態的成形材料被送往螺桿43的前方且蓄積在缸體41的前部，使螺桿43進行後退。

射出馬達46使螺桿43進退。射出馬達46藉由使螺桿43前進，而將蓄積在螺桿43的前方之液態的成形材料從缸體41射出，並將其填充到模具裝置30內。之後，射出馬達46將螺桿43向前推，而向模穴空間30內的成形材料施加壓力。能夠補充不足的成形材料。在射出馬達46與螺桿43之間設有將射出馬達46的旋轉運動轉換成螺桿43的直線運動之運動轉換機構。

壓力檢測器47例如配設於射出馬達46與螺桿43之 間，其檢測螺桿43從成形材料受到之壓力及對於螺桿43之背壓等。螺桿43從成形材料受到之壓力與從螺桿43作用於成形材料之壓力相對應。

射出裝置40的動作藉由控制裝置90來控制。控制裝置90控制填充製程、保壓製程及計量製程等。

填充製程中，藉由驅動射出馬達46來使螺桿43以設定速度前進，並將蓄積在螺桿43的前方之液態的成形材料填充到模具裝置30內。螺桿43的位置和速度例如藉由射出馬達46的編碼器46a來檢測。螺桿43的位置達到既定位置時，填充製程切換成保壓製程(所謂、V/P切換)。

另外，在填充製程中，螺桿43的位置達到既定位置之後，亦可以在該既定位置使螺桿43暫時停止，之後進行V/P切換。亦可以在將要進行V/P切換之前，進行螺桿43的微速前進或微速後退，來代替螺桿43的停止。

在保壓製程中，藉由驅動射出馬達46而以設定壓力將螺桿43向前推，並向模具裝置30內的成形材料施加壓力。能夠補充不足的成形材料。成形材料的壓力例如藉由壓力檢測器47來檢測。在保壓製程中，模具裝置30內的成形材料逐漸被冷卻，在保壓製程結束時，模穴空間34的入口被硬化之成形材料堵住。該狀態被稱為澆口封閉(gate seal)，防止來自模穴空間34的成形材料的逆流。保壓製程之後，開始進行冷卻製程。在冷卻製程中，進行模穴空間34內的成形材料的硬化。為了縮短成形周期，亦 可以在冷卻製程中進行計量製程。

在計量製程中，藉由驅動計量馬達45來使螺桿43以設定轉速旋轉，並沿著螺桿43的螺旋狀的槽將成形材料送到前方。隨此，成形材料逐漸熔融。螺桿43隨著液態的成形材料被送往螺桿43的前方並蓄積在缸體41的前部而後退。螺桿43的轉速例如藉由計量馬達45的編碼器45a來檢測。

在計量製程中，為了限制螺桿43急速後退，可以藉由驅動射出馬達46來對螺桿43施加設定背壓。對螺桿43施加的背壓例如藉由壓力檢測器47來檢測。若螺桿43後退至既定位置，且既定量的成形材料蓄積在螺桿43的前方，則結束計量製程。

控制裝置90如第1圖或第2圖所示，具有CPU(Central Processing Unit)91及記憶器等的記憶媒體92。控制裝置90藉由使CPU91執行儲存於記憶媒體92中之程式來控制合模裝置10、射出裝置40等。

在進行朝向模具裝置30內填充成形材料並形成成形品的成形動作的期間，控制裝置90以成形溫度保持缸體41的溫度。成形溫度是指進行成形動作之溫度。成形溫度根據成形品的尺寸或形狀、成形材料的樹脂的種類等而適當設定，且按區域設定。

控制裝置90在中止成形動作之情況下使成形動作停止之後，將缸體41的溫度從成形溫度降低到保溫溫度，並以保溫溫度進行保持。保溫溫度在複數個區域中可以係 相同的溫度，亦可以係不同的溫度。關於將缸體41的溫度從成形溫度開始降低之時刻，在複數個區域中可以係相同的時刻，亦可以係不同的時刻。並且，關於使缸體41的溫度到達保溫溫度的時刻，在複數個區域中可以係相同的時刻，可以係不同的時刻。

保溫溫度是指將缸體41予以保溫的溫度。保溫溫度可根據成形材料的樹脂的種類、保溫時間(以保溫溫度保持缸體41的溫度之時間)等而適當設定，以抑制殘留在缸體41內之成形材料的熱劣化。在缸體41的溫度以保溫溫度進行保持之期間，不進行螺桿43的動作(除成形動作以外，還有後述的清除動作)。

控制裝置90重新開始成形動作之情況下，在重新開始成形動作之前，將缸體41的溫度從保溫溫度提高到成形溫度，並以成形溫度進行保持。如上所述，成形溫度按區域設定。關於將缸體41的溫度從保溫溫度開始提高之時刻，在複數個區域中可以係相同的時刻，亦可以係不同的時刻。並且，關於使缸體41的溫度到達成形溫度之時刻，在複數個區域中可以係相同的時刻，亦可以係不同的時刻。在所有的區域中，在缸體41的溫度到達成形溫度之後進行成形動作。

控制裝置90在將缸體41的溫度從保溫溫度提高到成形溫度時，監視缸體41的溫度是否為清除溫度以上。清除溫度在複數個區域中可以係相同的溫度，亦可以係不同的溫度。關於使缸體41的溫度到達清除溫度之時刻，在 複數個區域中可以係相同的時刻，亦可以係不同的時刻。

清除溫度是指將缸體41的溫度從保溫溫度提高到成形溫度時，開始允許後述的清除動作之溫度。清除溫度可根據成形材料的樹脂的種類等而適當設定，以使成形材料的黏度降低到能夠執行清除動作之程度。

清除動作是指將缸體41內的成形材料從舊成形材料替換成新成形材料之動作。如第1圖所示，清除動作在使射出裝置40從模具裝置30後退之狀態下進行。在清除動作中不形成成形品。

清除動作可以包括螺桿43的旋轉及螺桿43的進退。控制裝置90使螺桿43旋轉，藉此沿著螺桿43的螺旋狀的槽將成形材料送到前方。隨著成形材料被蓄積在缸體41的前部，使螺桿43進行後退。之後，控制裝置90使螺桿43前進，藉此被蓄積在螺桿43的前方之成形材料從噴嘴42射出。

另外，清除動作中，控制裝置90可在螺桿43後退之後，不使螺桿43前進，而使螺桿43在後退極限位置旋轉。並且，清除動作中，控制裝置90可在比螺桿43的後退極限位置更靠前方的位置限制螺桿43的進退，並且使螺桿43旋轉。在任一情況下，均能夠替換缸體41內的成形材料。

控制裝置90在既定的時刻進行清除動作。例如，控制裝置90在允許清除動作之後，根據既定的指令(例如由射出成形機的操作人員進行之既定的輸入操作)開始清 除動作。並且，控制裝置90可在允許清除動作時自動開始清除動作。

控制裝置90間歇或連續地進行清除動作。在控制裝置90間歇地進行清除動作之情況，可按既定時間進行清除動作，亦可按既定溫度進行清除動作。

控制裝置90在重新開始成形動作之前結束清除動作。只要在重新開始成形動作之前，控制裝置90可在以成形溫度保持缸體41的溫度之期間進行清除動作。

另外，控制裝置90在將缸體41的溫度從成形溫度降低到保溫溫度時，可以在缸體41的溫度成為清除溫度之前進行清除動作。

第3圖係表示將一實施形態之缸體的溫度從保溫溫度提高到成形溫度之溫度模式之圖。第3圖所示之溫度模式係一個區域的溫度模式，但是其他區域的溫度模式亦可以與第3圖所示之溫度模式相同。各區域的溫度模式被儲存於控制裝置90的記憶媒體92，從其中讀取而使用。第3圖中，保溫溫度T1設定為比清除溫度T2低的溫度。

控制裝置90將缸體41的溫度從保溫溫度T1提高到清除溫度T2。在缸體41的溫度小於清除溫度T2的期間，由於缸體41內部的成形材料的黏度過高，因此控制裝置90禁止清除動作。

接著，控制裝置90在預先設定之防冷啟動時間D1的期間，以清除溫度T2在禁止清除動作之狀態下保持缸體41的溫度。防冷啟動時間D1，係缸體41內部的成形材料 的溫度與缸體41的溫度成為相同程度為止的等待時間。防冷啟動時間D1可根據缸體41對成形材料的傳熱特性等而適當設定。另外，亦可以不設置防冷啟動時間D1。

當使缸體41的溫度到達清除溫度T2之時刻在複數個區域中是同時的情況，防冷啟動時間D1在複數個區域中可以係相同的時間。防冷啟動時間D1的結束時刻在複數個區域中成為相同的時刻。

另一方面，當使缸體41的溫度到達清除溫度T2之時刻在複數個區域中不是同時的情況，可以以使防冷啟動時間D1的結束時刻在複數個區域中成為同時的方式，在複數個區域中設定不同之防冷啟動時間D1。

接著，控制裝置90將缸體41的溫度從清除溫度T2提高到成形溫度T3。此時，控制裝置90在預先設定之溫度保持時間D2的期間，以清除溫度T2以上且小於成形溫度T3的既定溫度，在允許清除動作之狀態下保持缸體41的溫度。例如，控制裝置90在經過防冷啟動時間D1之後，在溫度保持時間D2的期間，以清除溫度T2在允許清除動作之狀態下保持缸體41的溫度。溫度保持時間D2可根據保溫溫度T1或保溫時間等而設定。在溫度保持時間D2的期間，能夠執行控制裝置90所進行的清除動作。

如以上說明，依本實施形態追加了，當將缸體41的溫度從保溫溫度T1提高到成形溫度T3時，以清除溫度T2以上且小於成形溫度T3的既定溫度，在允許清除動作 之狀態下進行保持之溫度保持時間D2。因此，與習知之在允許清除動作之後立刻使缸體41的溫度從清除溫度T2連續上升到成形溫度T3之情況相比，能夠進行清除動作之時間增長，在開始成形動作之前能夠充分地替換缸體41內的成形材料，缸體41內的滯留時間長的舊成形材料能夠被充分排出，從而能夠提高成形品的品質。

只要在至少一個區域的溫度模式中追加溫度保持時間D2就可以得到該效果。亦可以在所有區域的溫度模式都不追加溫度保持時間D2。對於在複數個區域中的哪個區域的溫度模式追加溫度保持時間D2，是可選擇的。例如，控制裝置90根據用戶在觸控面板等的輸入裝置中的輸入操作而選擇在哪個區域的溫度模式中追加溫度保持時間D2。並且，控制裝置90亦可以根據成形品的品質等而選擇在哪個區域的溫度模式追加溫度保持時間D2。

在複數個區域的溫度模式追加了溫度保持時間D2的情況，關於溫度保持時間D2的開始時刻、結束時刻、或其長度，在複數個區域中可以相同，亦可以不同。另外，存在一個區域的溫度模式的溫度保持時間D2與另一個區域的溫度模式的溫度保持時間D2重疊之時刻為較佳。

但是，缸體41內部的成形材料的黏度越低，新成形材料與舊成形材料越難混合，舊成形材料越容易比新成形材料更早排出到缸體41的外部。因此，以開始允許清除動作的清除溫度T2保持缸體41的溫度為較佳。

另外，本實施形態中，在允許清除動作之狀態下保持 之缸體41的溫度為清除溫度，但是亦可以係超過清除溫度T2且小於成形溫度T3的既定溫度。並且，在允許清除動作之狀態下保持之缸體41的溫度的數量可以不是一個，亦可以係複數個。在後者的情況，複數個溫度保持時間D2可以係相同的時間，亦可以係不同的時間。

另外，第3圖中由於保溫時間長，因此保溫溫度T1設定為比清除溫度T2低的溫度，但如果保溫時間短，保溫溫度T1亦可以係能夠進行清除動作的程度的較高溫度。在該情況，缸體41的溫度能夠就那樣在保溫溫度T1下進行清除動作，因此清除溫度T2亦可以係與保溫溫度T1相同的溫度。

以上，對射出成形機的實施形態等進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態等，在申請專利範圍中所記載之本發明的宗旨範圍內可加以各種變形、改良。

上述實施形態的射出裝置40為同軸螺桿方式，但亦可以為螺桿預塑方式。螺桿預塑方式的射出裝置中，將在塑化缸體內熔融之成形材料供給到射出缸體，從射出缸體朝向模具裝置內射出成形材料。螺桿以旋轉自如或旋轉自如且進退自如之方式配設於塑化缸體內，柱塞進退自如地配設於射出缸體內。在螺桿預塑方式的情況，螺桿及柱塞的至少一個與申請專利範圍中所記載之送出構件相對應，塑化缸體及射出缸體的至少一個與申請專利範圍中所記載之缸體相對應。

Claims (2)

1. 一種射出成形機，其具備：缸體，對供給到內部之成形材料進行加熱；送出構件，配設於前述缸體的內部，且朝向前述缸體的外部送出前述成形材料；及控制裝置，控制前述送出構件的動作及前述缸體的溫度，前述送出構件的前述動作包括：朝向模具裝置內填充前述成形材料並形成成形品之成形動作；及替換前述缸體內的前述成形材料的清除動作，當將前述缸體的溫度從將前述缸體予以保溫的保溫溫度提高到進行前述成形動作之成形溫度時，前述控制裝置在預先設定之溫度保持時間的期間，以開始允許前述清除動作的清除溫度以上且小於前述成形溫度的既定溫度，在允許前述清除動作之狀態下保持前述缸體的溫度，當將前述缸體的溫度從前述保溫溫度提高到前述清除溫度時，前述控制裝置在預先設定之防冷啟動時間的期間，以前述清除溫度在禁止前述清除動作之狀態下保持前述缸體的溫度，並且前述控制裝置經過前述防冷啟動時間後，在前述溫度保持時間的期間，以前述清除溫度在允許前述清除動作之狀態下保持前述缸體的溫度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之射出成形機，其中，前述控制裝置在前述溫度保持時間的期間的既定時刻進行前述清除動作。