CN104742306B - 注射成型机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可动部的控制量的实际值能够在短时间内轻松达到设定值的注射成型机。本发明的注射成型机具备可动部、驱动该可动部的驱动部及控制该驱动部的控制装置，该控制装置根据所述可动部的控制量的实际值与设定值的偏差来计算所述驱动部的操作量的设定值，且根据以往注射中的所述操作量的设定值的计算结果来计算当前注射中的所述操作量的设定值。

Description

注射成型机

技术领域

本申请主张基于2013年12月27日申请的日本专利申请第2013-273085号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种注射成型机。

背景技术

注射成型机向模具装置内的型腔空间填充液态的成型材料，通过使填充的成型材料固化来成型出成型品(例如，参考专利文献1)。注射成型机具备可动部、驱动可动部的驱动部及控制驱动部的控制装置。

专利文献1：日本特开2011-183705号公报

以往，可动部的控制量的实际值难以在短时间内达到设定值。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种可动部的控制量的实际值能够在短时间内轻松达到设定值的注射成型机。

为了解决上述课题，根据本发明的一方式提供一种注射成型机，其具备：

可动部；

驱动部，驱动该可动部；及

控制装置，控制该驱动部，

该控制装置根据所述可动部的控制量的实际值与设定值的偏差来计算所述驱动部的操作量的设定值，且根据以往注射中的所述操作量的设定值的计算结果来计算当前注射中的所述操作量的设定值。

发明效果：

根据本发明的一方式，提供一种可动部的控制量的实际值能够在短时间内轻松达到设定值的注射成型机。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的注射成型机的图。

图2是表示图1的注射成型机的控制装置及控制对象的图。

图中：2-注射成型机，10-合模装置，11-框架，12-固定压板，13-可动压板，15-后压板，16-连接杆，18-应变传感器，20-肘节机构，26-合模马达，26a-编码器，30-模具装置，31-模具间隙传感器，32-定模，33-动模，34-型腔空间，50-注射装置，51-缸体，52-螺杆，53-计量马达，54-注射马达，56-喷嘴，60-顶出器，61-顶出杆，62-顶出马达，65-顶出间隙传感器，70-控制装置。

具体实施方式

以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行说明，各附图中，对于相同或相应的结构标注相同或相应的符号并省略说明。

图1是表示本发明的一实施方式的注射成型机的图。例如，如图1所示，注射成型机2具有合模装置10、注射装置50、顶出装置60及控制装置70(参考图2)。合模装置10进行闭模工序、合模工序及开模工序。闭模工序为关闭模具装置30的工序，合模工序为紧固模具装置30的工序，开模工序为打开模具装置30的工序。注射装置50进行填充工序、保压工序及计量工序。填充工序为向模具装置30内的型腔空间34填充液态的成型材料的工序，保压工序为向型腔空间34内的成型材料施加压力的工序，计量工序为计量用于接下来注射的成型材料的工序。顶出装置60进行推出工序。推出工序为从开模后的模具装置30推出成型品的工序。

注射成型机2例如通过自动反复进行闭模工序、合模工序、填充工序、保压工序、计量工序、冷却工序、开模工序及推出工序，以此来自动反复制造成型品。冷却工序为使型腔空间34内的成型材料固化的工序。为了缩短成型周期可在冷却工序中进行计量工序。1次注射例如包括闭模工序、合模工序、填充工序、保压工序、计量工序、冷却工序、开模工序及推出工序。

接下来，对合模装置10进行说明。在合模装置10的说明中，将闭模时的可动压板13的移动方向(图1中右方向)设为前方，将开模时的可动压板13的移动方向(图1中左方向)设为后方来进行说明。

例如，图1所示，合模装置10具有框架11、固定压板12、可动压板13、后压板15、连接杆16、肘节机构20及合模马达26。

固定压板12固定于框架11上。在固定压板12的与可动压板13对置的面上安装有定模32。

可动压板13沿着铺设于框架11上的引导件(例如导轨)17移动自如，相对于固定压板12进退自如。在可动压板13的与固定压板12对置的面上安装有动模33。

通过使可动压板13相对于固定压板12进退来进行闭模、合模及开模。由定模32及动模33构成模具装置30。

后压板15通过多根(例如4根)连接杆16与固定压板12连结，且载置成在框架11上沿着模开闭方向移动自如。另外，后压板15可沿着铺设于框架11上的引导件移动自如。后压板15的引导件可以与可动压板13的引导件17共用。

另外，本实施方式中，固定压板12固定于框架11上，后压板15相对于框架11沿着模开闭方向移动自如，但也可以是后压板15固定于框架11上，固定压板12相对于框架11沿着模开闭方向移动自如。

连接杆16与模开闭方向平行，且根据合模力延伸。至少在1根连接杆16上设置有应变传感器18。应变传感器18通过检测连接杆16的应变来检测合模力的实际值，将表示其实际值的信号输出至控制装置70。控制装置70进行反馈控制，以使合模力的实际值与设定值的偏差为零。

另外，检测合模力的合模力传感器并不限定于应变传感器18。例如，也可以使用测力传感器来作为合模力传感器。

肘节机构20配设于可动压板13与后压板15之间，且分别安装于可动压板13及后压板15。通过肘节机构20向模开闭方向伸缩，可动压板13相对于后压板15进退。

合模马达26为通过驱动肘节机构20来驱动可动压板13的驱动部。在合模马达26与肘节机构20之间，设置有将合模马达26的旋转运动转换为直线运动并传递至肘节机构20的作为运动转换部的滚珠丝杠机构。

合模马达26具有编码器26a。编码器26a检测合模马达26的输出轴的旋转角的实际值，并将表示其实际值的信号输出至控制装置70。控制装置70进行反馈控制，以使旋转角的实际值与设定值的偏差为零。

接下来，对合模装置10的动作进行说明。合模装置10的动作由控制装置70控制。控制装置70具有存储器等存储部及CPU，通过使CPU执行存储于存储部的控制程序来控制合模装置10的动作。

在闭模工序中，驱动合模马达26来使肘节机构20工作，并使可动压板13前进。动模33接近定模32。

在合模工序中，在动模33与定模32相接触的状态下驱动合模马达26，并产生合模马达26的推动力乘以肘节倍率的合模力。在合模状态的定模32与动模33之间形成有型腔空间34。可在合模工序中进行填充工序、保压工序、冷却工序及计量工序。

在开模工序中，驱动合模马达26来使肘节机构20工作，并使可动压板13后退。之后可进行推出工序。

另外，合模装置10也可以具有作为可动压板13的驱动部的液压缸来替代合模马达26。并且，合模装置10也可以具有线性马达用于模开闭，并具有电磁铁用于合模。通过电磁铁的吸附力产生合模力时，也可以使用检测电磁铁周边的磁场强度的磁传感器来作为合模力传感器。

图2是表示图1的合模装置10的控制装置及控制对象的图。控制装置70例如具有合模力模式产生部71、旋转角设定部72、控制运算部73、PWM调制部74及逆变器75。合模力模式产生部71将表示合模力的设定值的模式的信号输出至旋转角设定部72。旋转角设定部72计算合模马达26的旋转角的设定值，以使合模力的实际值与设定值的偏差为零。产生与合模马达26的旋转角相应的合模力。计算旋转角的设定值时可使用例如PI运算、PID运算等。旋转角设定部72将表示旋转角的设定值的信号输出至控制运算部73。控制运算部73生成控制信号，以使旋转角的实际值与设定值的偏差为零。生成控制信号时可使用例如PI运算、PID运算等。控制运算部73将控制信号输出至PWM调制部74。PWM调制部74对控制信号进行PWM调制，并生成PWM信号。逆变器75根据PWM信号将交流电源的电力进行电力转换并供给至合模马达26。

在合模工序中，控制装置70根据可动部的控制量的实际值与设定值的偏差来计算驱动部的操作量的设定值。在合模工序中，可以是可动部为可动压板13、控制量为作用于可动压板13与固定压板12之间的合模力、驱动部为合模马达26、操作量为合模马达26的旋转角。使用积分运算来计算旋转角的设定值时，计算出合模力的实际值与设定值的偏差乘以积分增益的值的时间积分值与初始设定值之和来作为旋转角的设定值。注射成型机2的自动运行开始时的初始设定值可以是零，也可以是预先设定的值。

在合模工序中，控制装置70根据以往注射中的操作量的设定值的计算结果来计算当前注射中的操作量的设定值。例如，控制装置70在自动运行开始后，存储第n次注射的合模工序结束时的操作量的设定值，并在第n+1次注射的合模工序中将存储的设定值用作操作量的初始设定值。在此，n为1以上的自然数。通过以往的注射能够预先知道合模力的实际值与设定值大致相同的合模马达26的旋转角的设定值。因此，通过将以往注射中的设定值用作当前注射中的初始设定值，合模力的实际值能够在短时间内轻松达到设定值。在合模工序以外的工序中也相同。

控制装置70所存储的设定值也可以不是合模工序结束时的设定值，只要是从合模工序开始经过一定时间之后的设定值即可。并且，控制装置70所存储的设定值也可以不是前一次注射中的设定值，也可以是例如更前一次注射中的设定值。并且，控制装置70所存储的设定值可以是以往自动运行时的设定值、以往手动运行时的设定值。在合模工序以外的工序中也相同。

在合模工序中，控制装置70也可以根据以往多次注射中的操作量的设定值的平均值来计算当前注射中的操作量的设定值。能够吸收噪声。在合模工序以外的工序中也相同。

在1个工序(例如合模工序)中，控制量的设定值随着时间的经过逐步变化时，控制装置70可按照控制量的设定值将1个工序分割为多个工序，并按照被分割的工序计算操作量的设定值。此时，控制装置70可按照被分割的工序存储以往注射中的操作量的设定值，并用作当前注射中的操作量的初始设定值。或者，控制装置70可仅对被分割的多个工序中的一部分工序存储以往注射中的操作量的设定值，并将存储的操作量的设定值的偏移值用作剩余工序中的操作量的初始设定值。

并且，在闭模工序中，控制装置70可根据可动部的控制量的实际值与设定值的偏差来计算驱动部的操作量的设定值。在闭模工序中，可动部为可动压板13、控制量为表示可动压板13的移动量的定模32与动模33的间隙、驱动部为合模马达26、操作量为合模马达26的旋转角也可以。定模32与动模33的间隙能够通过模具间隙传感器31等来检测。模具间隙传感器31将表示间隙的实际值的信号输出至控制装置70。控制装置70进行反馈控制，以使间隙的实际值与设定值的偏差为零。在定模32与动模33之间形成有规定的间隙的状态下开始向模具装置30内填充成型材料时(所谓的开口成型时)，能够抑制间隙的变动。

在闭模工序中，控制装置70可根据以往注射中的操作量的设定值的计算结果来计算当前注射中的操作量的设定值。间隙的实际值能够在短时间内轻松达到设定值。

接下来，再次参考图1对注射装置50进行说明。注射装置50的说明与合模装置10的说明不同，将填充时的螺杆52的移动方向(图1中左方向)设为前方，将计量时的螺杆52的移动方向(图1中右方向)设为后方来进行说明。

注射装置50具有缸体51、螺杆52、计量马达53、注射马达54及压力传感器55。

缸体51对从供给口51a供给的成型材料进行加热。供给口51a形成于缸体51的后部。在缸体51的外周设置有加热器等加热源。在缸体51的前端设置有喷嘴56。

螺杆52在缸体51内配设为旋转自如且进退自如。

计量马达53为使螺杆52旋转的驱动部。计量马达53可具有编码器53a。编码器53a检测计量马达53的输出轴的转速的实际值，并将表示其实际值的信号输出至控制装置70。在计量工序中，控制装置70可进行反馈控制，以使转速的实际值与设定值的偏差为零。

注射马达54为使螺杆52进退的驱动部。在螺杆52与注射马达54之间，设置有将注射马达54的旋转运动转换为螺杆52的直线运动的运动转换部。注射马达54可具有编码器54a。编码器54a通过检测注射马达54的输出轴的转速的实际值来检测螺杆52的前进速度的实际值，并将表示其实际值的信号输出至控制装置70。在填充工序中，控制装置70可进行反馈控制，以使螺杆52的前进速度的实际值与设定值的偏差为零。

压力传感器55检测螺杆52的背压的实际值，并将表示其实际值的信号输出至控制装置70。在保压工序中，控制装置70可进行反馈控制，以使螺杆52的背压的实际值与设定值的偏差为零。

在填充工序中，驱动注射马达54来使螺杆52前进，并将积蓄于螺杆52前方的液态的成型材料填充于模具装置30的型腔空间34中。螺杆52的前进速度的设定值可以是恒定的，也可以根据螺杆位置或经过时间而改变。若螺杆52前进到规定位置(所谓的V/P切换位置)，则开始保压工序。另外，也可以是从填充工序开始的经过时间达到规定时间后，开始保压工序。

在保压工序中，驱动注射马达54来将螺杆52向前方推压，向型腔空间34内的成型材料施加压力。能够补充因成型材料冷却而收缩的体积部分的成型材料。螺杆52的背压的设定值可以是恒定的，也可以是根据经过时间等而逐步改变。在型腔空间34的入口(所谓的浇口)被密封且防止成型材料从型腔空间34逆流之后，开始冷却工序。可在冷却工序中进行计量工序。

在计量工序中，驱动计量马达53来使螺杆52旋转，沿着形成于螺杆52的螺旋状的槽将成型材料送至前方。与此同时，成型材料逐渐熔化。随着液态的成型材料被送至螺杆52的前方并积蓄于缸体51的前部，螺杆52后退。螺杆52的转速的设定值可以是恒定的，也可以是根据螺杆位置或经过时间而改变。

在计量工序中，为了限制螺杆52的急剧后退，可驱动注射马达54来对螺杆52施加规定的背压。若螺杆52后退到规定位置，且在螺杆52的前方积蓄规定量的成型材料，则结束计量工序。

在保压工序中，控制装置70可根据可动部的控制量的实际值与设定值的偏差来计算驱动部的操作量的设定值。在保压工序中，可动部为螺杆52、控制量为螺杆52的背压、驱动部为注射马达54、操作量为向注射马达54供给的电流也可以。向注射马达54供给的电流能够通过与注射马达54连接的电流传感器检测。

在保压工序中，控制装置70可根据以往注射中的控制量的设定值的计算结果来计算当前注射中的操作量的设定值。螺杆52的背压的实际值能够在短时间内轻松达到设定值。

同样地，在计量工序中，控制装置70可根据可动部的控制量的实际值与设定值的偏差来计算驱动部的操作量的设定值。在计量工序中，可动部为螺杆52、控制量为螺杆52的背压、驱动部为注射马达54、操作量为向注射马达54供给的电流也可以。在计量工序中，控制装置70可根据以往注射中的控制量的设定值的计算结果来计算当前注射中的操作量的设定值。螺杆52的背压的实际值能够在短时间内轻松达到设定值。

并且，在填充工序中，控制装置70可根据可动部的控制量的实际值与设定值的偏差来计算驱动部的操作量的设定值。在填充工序中，可动部为螺杆52、控制量为螺杆52的前进速度、驱动部为注射马达54、操作量为注射马达54的转速也可以。此时，螺杆52的前进速度可通过设置于注射马达54外部的速度传感器检测，而不是注射马达54的编码器54a。速度传感器可检测与螺杆52一同进退的部件的前进速度。在计量工序中，控制装置70可根据以往注射中的控制量的设定值的计算结果来计算当前注射中的操作量的设定值。螺杆52的前进速度的实际值能够在短时间内轻松达到设定值。

另外，本实施方式的注射装置为同轴螺杆式，但也可以为螺杆预塑式。螺杆预塑式的注射装置将在塑化缸内熔化的成型材料供给至注射缸，并从注射缸向模具装置内注射成型材料。在可塑缸内螺杆配设为旋转自如或旋转自如且进退自如，在注射缸内柱塞配设为进退自如。

接下来，对顶出装置60进行说明。顶出装置60的说明与合模装置10的说明相同，将闭模时的可动压板13的移动方向(图1中右方向)设为前方，将开模时的可动压板13的移动方向(图1中左方向)设为后方来进行说明。

例如，如图1所示，顶出装置60具有顶出杆61及顶出马达62。

顶出杆61插穿于可动压板13的贯穿孔，相对于可动压板13进退自如。随着顶出杆61的进退，配设于动模33内的推出部件35进退，突出部件35从动模33推出成型品。

在可动压板13上可安装顶出间隙传感器65。顶出间隙传感器65可检测可动压板13与推出部件35之间的间隙的实际值，并将表示其实际值的信号输出至控制装置70。控制装置70可进行反馈控制，以使间隙的实际值与设定值的偏差为零。

顶出马达62为驱动顶出杆61的驱动部。在顶出马达62与顶出杆61之间，设置有将顶出马达62的旋转运动转换为顶出杆61的直线运动的运动转换部63。运动转换部63例如由滚珠丝杠机构等构成。

顶出马达62可具有编码器62a。编码器62a检测顶出马达62的输出轴的旋转角的实际值，并将表示其实际值的信号输出至控制装置70。控制装置70可进行反馈控制，以使旋转角的实际值与设定值的偏差为零。

在推出工序中，驱动顶出马达62，从可动压板13向前方推出顶出杆61。推出部件35从动模33推出成型品。之后，驱动顶出马达62，使顶出杆61后退到原来的位置。

在推出工序中，控制装置70可根据可动部的控制量的实际值与设定值的偏差来计算驱动部的操作量的设定值。在推出工序中，可动部为顶出杆61、控制量为表示顶出杆61的移动量的可动压板13与突出部件35之间的间隙、驱动部为顶出马达62、操作量为顶出马达62的旋转角也可以。

在推出工序中，控制装置70可根据以往注射中的控制量的设定值的计算结果来计算当前注射中的操作量的设定值。可动压板13与推出部件35之间的间隙的实际值能够在短时间内轻松达到设定值。

另外，本实施方式的推出工序中，控制量为可动压板13与推出部件35之间的间隙，操作量为顶出马达62的旋转角，但控制量的种类及操作量的种类并没有特别限定。例如，控制量可以为推出力，操作量可以为向顶出马达62供给的电流。

另外，本实施方式的顶出装置60为电动式，但也可以是液压式、混合式，可代替顶出马达62或除顶出马达62之外还具有液压缸。并且，顶出装置60可具有放大由顶出马达62产生的推动力的肘节机构，顶出装置60的结构并没有特别限定。

以上，对注射成型机的实施方式等进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式等，在技术方案所记载的本发明的宗旨范围内能够进行各种变形及改进。

例如，在将喷嘴56向模具装置30按压的喷嘴接触工序中，控制装置70可根据可动部的控制量的实际值与设定值的偏差来计算驱动部的操作量的设定值。在喷嘴接触工序中，可动部为喷嘴56、控制量为喷嘴56的接触压力、驱动部为使喷嘴56移动的马达、操作量为使喷嘴56移动的马达的旋转角也可以。在马达与喷嘴56之间，也可以设置将马达的旋转运动转换为喷嘴56的直线运动的运动转换部。另外，驱动部可以为液压缸。在喷嘴接触工序中，控制装置70可根据以往注射中的控制量的设定值的计算结果来计算当前注射中的操作量的设定值。

并且，在通过使配设于模具装置30内的压缩型芯移动来对型腔空间34内的成型材料进行压缩的压缩行程中，控制装置70可根据可动部的控制量的实际值与设定值的偏差来计算驱动部的操作量的设定值。在压缩行程中，可动部为压缩型芯、控制量为压缩型芯的移动量、驱动部为使压缩型芯移动的马达、操作量为使压缩型芯移动的马达的旋转角也可以。在马达与压缩型芯之间，可以设置将马达的旋转运动转换为压缩型芯的直线运动的运动转换部。另外，驱动部可以是液压缸。在压缩行程中，控制装置70可根据以往注射中的控制量的设定值的计算结果来计算当前注射中的操作量的设定值。

并且，各工序的控制量并不限定于上述实施方式，例如，可以是力或位置中的任一个。例如，合模工序的控制量在上述实施方式中为合模力，但也可以是可动压板的位置。同样地，各工序的操作量并不限定于上述实施方式。

Claims (2)

1.一种注射成型机，其具备：

可动部；

驱动部，驱动该可动部；及

控制装置，控制该驱动部，

该控制装置将根据以往注射中的所述可动部的控制量的实际值与设定值的偏差计算出的所述驱动部的操作量的设定值设定为当前注射中的所述驱动部的操作量的初始值，并且根据所述可动部的控制量的实际值与设定值的偏差来计算当前注射中的所述驱动部的操作量的设定值，

所述当前注射中的所述驱动部的操作量为，所述可动部的控制量的实际值与设定值的偏差乘以积分增益的值的时间积分值、与基于所述以往注射中的所述可动部的控制量的实际值与设定值的偏差计算出的操作量的设定值之和。

2.根据权利要求1所述的注射成型机，其中，

所述控制装置控制所述驱动部，以使得所述驱动部的操作量的实际值成为设定值。