CN100556660C - 注射成形机及注射成形机的控制方法 - Google Patents

注射成形机及注射成形机的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种注射成形机及注射成形机的控制方法。注射成形机具有控制向所***的电动机(11)的输入的控制装置(26)。控制装置(26)设定要将电动机(11)的输出仅保持预定的设定时间的压力设定值。此外，控制装置(26)决定根据预先设定的树脂压力的削减比率使该压力设定值减少的削减比率(Pr、Tr)，根据该削减比率来控制向电动机(11)的输入。由此，降低电动机(11)的消耗电力。

Description

注射成形机及注射成形机的控制方法
技术领域
本发明涉及成形机的控制方法和控制装置，特别涉及电动式注射成形机等成形机的控制方法和控制装置。
背景技术
在电动式注射成形机中使用的电力，除了为了熔融树脂而设在加热缸周围的加热用电力，几乎都在旋转设备、即电动电动机中使用。在***到电动式注射成形机中的电动机中，有注射用电动机、螺杆旋转用电动机、合模用电动机、喷射用电动机等各种电动机。
这里，为了减小电动机的消耗电力，只要不使电流简单地流过就可以。即，只要将连续施加较大力的部分的力减小就可以。作为连续需要较大力的工序之一，可以列举出保压工序。保压工序是在由注射用电动机使螺杆在加热缸内前进而将熔融树脂填充到金属模内的填充工序之后、用来对螺杆施加一定的压力而调整金属模内的成形品形状的工序。
作为保压工序的一例，如图1所示，已知有能够通过输入装置对注射成形机的控制装置设定多级(此处为4级)的保压压力的工序。具体而言，由操作者通过输入装置对各级设定保压压力的设定值及其维持时间。结果，控制装置通过注射用电动机的驱动器来进行维持对分别各级所设定的保压压力的设定值的保压控制。
在如图1所示那样设定保压压力的情况下，实际的各级的压力实际值为图2那样。即，压力实际值如图2所示，在设定时间经过后的某个倾斜度压力变化而到达下一级的压力设定值。
下述专利文献1提出了能够将该倾斜度设定为多种的技术。
【专利文献1】日本特开2001-293762号公报(第1页，图3)
在专利文献1的提案中，特别在压力下降时、例如从第1级压力设定转移到第2级压力设定时，虽然应该在时刻T1达到第2级压力设定值，但控制为从时刻T1仅延迟时间ΔT而到达第2级压力设定值。这意味着电动机的电力多消耗了由虚线表示的面积部分。
但是，在近年来的注射成形机中，随着从油压驱动方式向电动驱动方式的转变，降低消耗电力的课题成为非常重要的课题。因而，上述电动机电力的多余消耗从降低消耗电力的角度看是不优选的。
发明内容
本发明总的目的是提供一种能够解决上述问题的改良过的有用的注射成形机的控制方法及控制装置。
本发明更具体的目的是提供一种能够降低所使用的电动机的消耗电力的注射成形机的控制方法及控制装置。
为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种注射成形机的控制方法，其控制向***到注射成形机中的电动机的输入，其特征在于，根据树脂压力设定模式，来设定要将该电动机的输出保持预定的设定时间的压力设定值，设定根据预先设定的树脂压力的削减比率使该压力设定值减少的削减比率，根据该削减比率来控制向电动机的输入，降低电动机的能量消耗。
在上述控制方法中，也可以通过设定保持结束时刻的设定值来决定削减比率。或者也可以通过设定削减开始的时间来决定削减比率。此外，还可以通过设定保持结束时刻的设定值和削减开始的时间来决定削减比率。进而，还可以将设定保持结束时刻的设定值而决定的削减比率、和通过设定削减开始的时间而决定的削减比率组合，在存在2个削减比率的部分，通过选择设定值较小的一方的削减比率，来决定削减比率。
在上述控制方法中，在随着时间的经过而设定多个值作为设定值的情况下，可以以相同的削减比率、或各不相同的削减比率来减少分别对应于该多个值的向电动机的输入。
此外，在上述控制方法中，也可以是，电动机为注射用电动机，设定值的多个值为在注射成形工序的保压工序中保持的压力。
此外，根据本发明的另一方面，提供一种注射成形机，其具有控制向所***的电动机的输入的控制装置，其特征在于，该控制装置具有：设定机构，根据树脂压力设定模式，来设定要将该电动机的输出仅保持预定的设定时间的压力设定值；决定机构，决定根据预先设定的树脂压力的削减比率使该压力设定值减少的削减比率；控制机构，根据该削减比率来控制向电动机的输入，降低电动机的能量消耗。
在上述本发明的注射成形机中，也可以是决定机构通过设定保持结束时刻的设定值来决定削减比率。或者也可以是决定机构通过设定削减开始的时间来决定削减比率。此外，也可以是决定机构通过设定保持结束时刻的设定值和削减开始的时间来决定削减比率。进而，也可以是决定机构将设定保持结束时刻的设定值而决定的削减比率、和通过设定削减开始的时间而决定的削减比率组合，在存在2个削减比率的部分，通过选择设定值较小的一方的削减比率，来决定削减比率。
此外，在上述本发明的注射成形机中，也可以是，控制装置在随着时间的经过而设定多个值作为设定值的情况下，以相同的削减比率、或各不相同的削减比率来减少分别对应于该多个值的向电动机的输入。
进而，在上述本发明的注射成形机中，也可以是，电动机为注射用电动机，设定值的多个值为在注射成形工序的保压工序中保持的压力。
如上所述，根据本发明，能够提供一种可实现电动机的消耗电力削减的成形机的控制方法及能够执行这种控制方法的成形机。
本发明的其它目的、特征及优点，通过参照附图的同时阅读以下的详细说明，就能够更加明了。
附图说明
图1是用来说明以往的保压控制工序中的保压压力设定值的图。
图2是表示图1所示的保压控制工序中的实际压力变化的曲线图。
图3是表示可应用本发明的注射成形机的结构的图。
图4A是表示填充工序中的螺杆速度变化的曲线图。
图4B是表示填充工序中的射出压力变化的曲线图。
图5A、5B、5C、5D是表示在本发明中用来降低电动机的工作量的压力削减模式的一例的曲线图。
图6是表示使用本发明第1实施例的控制方法控制的压力的变化的曲线图。
图7是表示使用本发明第2实施例的控制方法控制的压力的变化的曲线图。
图8是表示使用本发明第3实施例的控制方法控制的压力的变化的曲线图。
图9是表示使用本发明第4实施例的控制方法控制的压力的变化的曲线图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施例。
首先参照图3说明作为可适用本发明的成形机的一例的电动式注射成形机。
在图3中，注射用伺服电动机11的旋转被传递给滚珠丝杠12。在滚珠丝杠12的旋转作用下前进后退的螺母13被固定在压力板14上。压力板14能够沿着固定在基架(未图示)上的导引杆15、16移动。压力板14的前进后退运动经由轴承17、负载传感器18、注射轴19传递给螺杆20。螺杆20可在加热缸21内旋转、并可沿轴向移动地被配置。在对应于螺杆20后部的加热缸21中设有树脂供给用料斗22。螺杆旋转用伺服电动机24的旋转运动经由带或带轮等连接部件23传递给注射轴19。即，通过由螺杆旋转用伺服电动机24旋转驱动注射轴19，使螺杆20旋转。
在可塑化/计量工序中，通过螺杆20在加热缸21中一边旋转一边后退，将熔融树脂储存在螺杆20的前部、即加热缸21的喷嘴21-1一侧。在填充工序中，将储存在螺杆20前方的熔融树脂填充到金属模内，通过加压来进行成形。此时，推压树脂的力作为反作用力由负载传感器18检测出来。即，检测螺杆前部的树脂压力。检测到的压力由负载传感器放大器25放大，输入给作为控制机构而起作用的控制器26(控制装置)。
在压力板14上安装有用来检测螺杆20的移动量的位置检测器27。位置检测器27的检测信号被放大器28放大，并输入给控制器26。该检测信号也用来检测螺杆20的移动速度。
控制器26根据由操作者通过输入装置35预先设定的各种设定值，将对应于上述多个工序的电流(转矩)指令输出到伺服放大器29、30。由伺服放大器29控制伺服电动机11的驱动电流，来控制伺服电动机11的输出转矩。由伺服放大器30控制伺服电动机24的驱动电流，来控制伺服电动机24的转速。在伺服电动机11、24中分别具有用来检测转速的编码器31、32。由编码器31、32检测到的转速被分别输入到控制器26。
另外，图3所示的注射成形机的结构始终是用来方便地说明注射成形机的概要的，只是注射成形机的一例。
如上述那样，在注射成形机中，一边将树脂加热熔融一边进行计量，通过将树脂压出到金属模内来将制品成形。即，在计量工序中被计量到螺杆20前部的熔融树脂，在驱动与注射装置对置配置的合模装置、进行可动金属模与固定金属模的闭模、在金属模内形成腔空间的闭模工序后，通过螺杆20前进将树脂随着速度控制而填充到金属模内的腔空间中。
如果经过了以上填充工序而将树脂填充到金属模内，则成形动作前进到保压工序，保持一定程度的树脂压力，对金属模内的树脂进行整形。在保压工序中，根据图1所示的压力变化模式使螺杆20前进后退，来保持所希望的树脂压力。
接着说明本发明的概念。
这里，如果考虑到降低用来使螺杆20移动的伺服电动机31的消耗电力，则在图2所示的曲线图中可知，通过例如减小添加了斜线的部分的面积，就能够减小电动机的消耗电力。即，在对成形品的形状进行调整的压力控制工序中，通过削减实际上电动机不进行用来对树脂加压的工作的部分，就能够降低电动机的工作量、即降低消耗电力。
电动机的工作量可以用图5A～图5D所示的方法削减。即，在考虑到将某个压力设定值P仅维持某个设定时间T的设定模式时，可以考虑以下的削减方法。
在将添加了斜线的部分作为削减区域的情况下，图5A表示仅操作压力来削减电动机工作量的方法。如果通过输入装置35将设定压力P与压力保持结束时的压力Pa的比即压力削减比率设定为：Pr＝Pa/P(其中Pa＜P)(％)，则控制器26(控制装置)生成如下的压力设定模式：在经过了设定时间T的期间、设定压力从P降低到Pa，根据所生成的压力设定模式来控制伺服电动机11的驱动器，来将电力供给到伺服电动机31。此时，如果切换到保压工序，则螺杆控制变为压力控制，根据由压力削减比率Pr决定的压力模式进行控制，以便从设定压力P到达压力保持结束时的压力Pa。并且，设定压力从压力保持开始时刻开始减少，在压力保持结束时间(时刻T)达到压力Pa。
图5B表示仅控制时间来削减电动机工作量的方法。如果通过输入装置将削减开始的时间Ta与压力保持结束时间的设定值T的比即时间削减比率设定为：Tr＝Ta/T(其中Ta＜T)(％)，则控制器26(控制装置)生成如下的压力设定模式：从时刻T1开始朝向时刻T、压力一直下降，根据所生成的压力设定模式来控制伺服电动机11的驱动器，来将电力供给到伺服电动机31。此时，如果切换到保压工序，则螺杆控制变为压力控制，根据设定压力P开始螺杆的压力控制，如果削减开始的时间为Ta，则根据由时间削减比率Tr决定的压力模式进行控制，以便从Ta开始到达压力保持结束时间的设定值T。并且，设定压力从压力保持开始后的时刻Ta开始减少，在压力保持结束时间(时刻T)达到下一个设定压力。
此外，图5C表示设定压力削减比率：Pr＝Pa/P(％)和时间削减比率：Tr＝Ta/T(％)两者的方法。此时，根据用直线将Ta与Pa连结而规定的压力模式来控制螺杆。并且，设定压力从时刻Ta开始减少，在时刻T达到压力Pa。控制器26生成如下的压力设定模式：使压力从时刻Ta开始下降、在时刻T达到压力Pa，并根据所生成的压力设定模式控制伺服电动机11的驱动器，来向伺服电动机31供给电力。
进而，图5D表示在压力削减比率：Pr＝Pa/P(％)和时间削减比率：Tr＝Ta/T(％)两者中选择使用根据削减比率求得的压力值中较小值的一方的方法。控制器26通过选择根据压力削减比率和时间削减比率两者的削减比率而求得的压力值中较小值的一方，生成如下的压力设定模式：压力从压力保持开始时刻开始下降、在时刻T到达下一个设定压力，并根据所生成的压力设定模式来控制伺服电动机11的驱动器，来向伺服电动机11供电。
与由上述方法削减的工作量相当的部分，是伺服电动机11实际上不工作的部分，不会给成形品的整形带来障碍。
本发明涉及根据上述概念控制向电动机的输入电力的控制方法。以下说明其实施例。
图6是表示用来说明本发明第1实施例的控制方法的压力-时间特性的曲线图。在图6所示的例子中，将保压压力设定为4个阶段，在各阶段中通过图5A所示的方法控制设定压力(保压压力)。即，能够对4个阶段的每个阶段分别设定压力削减比率Pr。在图6中，添加了斜线的部分表示削减区域。另外，也可以在4个阶段的所有阶段中一起设定相同的压力削减比率Pr。
图7是表示用来说明本发明第2实施例的控制方法的压力-时间特性的曲线图。在图7所示的例子中，将保压压力设定为4个阶段，在各阶段中通过图5B所示的方法控制设定压力(保压压力)。即，能够对4个阶段的每个阶段分别设定时间削减比率Tr。在图7中，添加了斜线的部分表示削减区域。另外，也可以在4个阶段的所有阶段中一起设定相同的压力削减比率Pr。
图8是表示用来说明本发明第3实施例的控制方法的压力-时间特性的曲线图。在图8所示的例子中，将保压压力设定为4个阶段，在各阶段中通过图5C所示的方法控制设定压力(保压压力)。即，能够对4个阶段的每个阶段分别设定压力削减比率Pr和时间削减比率Tr。在图8中，添加了斜线的部分表示削减区域。另外，也可以在4个阶段的所有阶段中一起设定相同的压力削减比率Pr和相同的时间削减比率Tr。
图9是表示用来说明本发明第4实施例的控制方法的压力-时间特性的曲线图。在图9所示的例子中，将保压压力设定为4个阶段，在各阶段中通过图5D所示的方法控制设定压力(保压压力)。即，能够对4个阶段的每个阶段，选择根据压力削减比率Pr和时间削减比率Tr两者的削减比率而求得的压力值中较小值的一方而控制设定压力。在图9中，添加了斜线的部分表示削减区域。另外，也可以在4个阶段的所有阶段中一起设定相同的压力削减比率Pr和相同的时间削减比率Tr。
另外，在图6至图9中，细实线表示压力设定模式，粗实线表示实际的压力变化模式，虚线表示没有适用本发明的控制方法时的压力变化模式。特别地，对于虚线，为了不使因存在与实线部分重合的部分而造成不清楚，为了方便而从实线部分偏离来表示。
在上述控制方法中，操作者通过输入装置35将设定压力、压力削减比率Pr、和时间削减比率Tr的值输入到控制器26中。此外，在成形机的显示器(未图示)上显示图6至图9所示的曲线，能够显示分别设定了时间栏T、保压压力栏P的削减比率。
并且，控制器26如果接收到从输入装置35输入的削减比率，则根据该值生成图6至图9所示的压力设定模式，根据所生成的压力设定模式将施加给电动机的电力值赋予电动机。由此，来控制伺服电动机11的输出，根据压力设定模式控制树脂压力。
通过上述控制方法，能够将电动机的工作量仅降低添加了斜线的部分，从而能够削减电动机的消耗电力。
此外，根据例如上述第2实施例(图7)和第4实施例(图9)的控制方法，与像图2所示的例子那样经过了设定的时间后使压力追随下个阶段的压力的方法不同，保证在经过了设定的时间时已经成为下个阶段的压力，所以能够正确地表现设定的意图。由此，能够灵活地对应在成形品中发生应力集中时“翘曲”的产生、或反之应力不足而产生“收缩”的现象。
另外，在上述实施例中，特别对为了在电动式注射成形机的保压工序中得到保压压力而赋予注射用电动机的保压压力设定模式进行了说明，但并不像上述那样限定于电动式。即，如果是电动式以外的注射成形机或注射成形机以外的成形机，也具有各种电动机。其中，也可以将本发明适用于特别如图1、图2所示的根据设定值呈阶段变化的多级设定模式而驱动的电动机中。
本发明并不限于上述具体公开的实施例，可以在本发明的范围内做出各种变形例和改良例。

Claims (14)

1、一种注射成形机的控制方法，控制向***到注射成形机中的电动机的输入，其特征在于，
根据树脂压力设定模式，来设定要将该电动机的输出仅保持预定的设定时间的压力设定值，
设定根据预先设定的树脂压力的削减比率使该压力设定值减少的削减比率，
根据该削减比率来控制向上述电动机的输入，降低电动机的能量消耗。
2、如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
通过设定保持结束时刻的设定值来决定上述削减比率。
3、如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
通过设定削减开始的时间来决定上述削减比率。
4、如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
通过设定保持结束时刻的设定值和削减开始的时间来决定上述削减比率。
5、如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
将设定保持结束时刻的设定值而决定的削减比率、和通过设定削减开始的时间而决定的削减比率组合，在存在2个削减比率的部分，通过选择上述设定值较小的一方的削减比率，来决定上述削减比率。
6、如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
在随着时间的经过而设定多个值作为上述设定值的情况下，以相同的削减比率、或分别不同的削减比率来减少分别对应于该多个值的向上述电动机的输入。
7、如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，
上述电动机为注射用电动机，上述设定值的多个值为在注射成形工序的保压工序中保持的压力。
8、一种注射成形机，具有控制向所***的电动机的输入的控制装置，其特征在于，该控制装置具有：
设定机构，根据树脂压力设定模式，来设定要将该电动机的输出仅保持预定的设定时间的压力设定值；
决定机构，决定根据预先设定的树脂压力的削减比率使该压力设定值减少的削减比率；
控制机构，根据该削减比率来控制向上述电动机的输入，降低电动机的能量消耗。
9、如权利要求8所述的注射成形机，其特征在于，
上述决定机构通过设定保持结束时刻的设定值来决定上述削减比率。
10、如权利要求8所述的注射成形机，其特征在于，
上述决定机构通过设定削减开始的时间来决定上述削减比率。
11、如权利要求8所述的注射成形机，其特征在于，
上述决定机构通过设定保持结束时刻的设定值和削减开始的时间来决定上述削减比率。
12、如权利要求8所述的注射成形机，其特征在于，
上述决定机构将设定保持结束时刻的设定值而决定的削减比率、和通过设定削减开始的时间而决定的削减比率组合，在存在2个削减比率的部分，通过选择上述设定值较小的一方的削减比率，来决定上述削减比率。
13、如权利要求8所述的注射成形机，其特征在于，
上述控制装置在随着时间的经过而设定多个值作为上述设定值的情况下，以相同的削减比率、或分别不同的削减比率来减少分别对应于该多个值的向上述电动机的输入。
14、如权利要求13所述的注射成形机，其特征在于，
上述电动机为注射用电动机，上述设定值的多个值为在注射成形工序的保压工序中保持的压力。
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