CN106182653A - 注射成型机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够把握成型材料的熔融状态的注射成型机。本发明的注射成型机具备：注射装置，具有对成型材料进行加热的缸体及进退自如地配设于所述缸体内的注射部件；及监视装置，监视通过所述注射部件的前进而从所述缸体注射的所述成型材料的注射压力，所述监视装置根据所述注射部件前进时的所述注射压力的变动，判定所述成型材料的熔融状态。

Description

注射成型机
技术领域
本申请主张基于2015年6月1日申请的日本专利申请第2015-111694号的优先权。该日本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
注射成型机具有向模具装置的型腔空间填充成型材料的注射装置。注射装置具有对成型材料进行加热的缸体、及旋转自如地配设于缸体内的螺杆。螺杆具有旋转轴及从旋转轴的外周突出的螺旋状的刮板。通过刮板而形成螺旋状的槽，且向槽的上游部供给成型材料。注射装置通过使旋转轴旋转，从而沿着槽从上游侧向下游侧输送成型材料。成型材料被送至下游侧的同时，通过来自缸体的热而逐渐熔融(例如，参考专利文献1)。
专利文献1：日本特开2000-185342号公报
以往，成型材料的熔融状态不明。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而完成的，其主要目的在于提供一种能够把握成型材料的熔融状态的注射成型机。
为了解决上述课题，根据本发明的一方式，可提供一种注射成型机，其具备：
注射装置，具有对成型材料进行加热的缸体及进退自如地配设于所述缸体内的注射部件；及
监视装置，监视通过所述注射部件的前进而从所述缸体注射的所述成型材料的注射压力，
所述监视装置根据所述注射部件前进时的所述注射压力的变动，判定所述成型材料的熔融状态。
发明效果
根据本发明的一方式，可提供能够把握成型材料的熔融状态的注射成型机。
附图说明
图1为表示一实施方式的注射成型机的图。
图2为表示通过一实施方式的清除动作中的螺杆的前进而从缸体注射的注射压力的变动的图。
图中：40-注射装置，41-缸体，43-螺杆，431-旋转轴，432-刮板，433-槽，45-计量马达，46-注射马达，47-压力检测器，90-控制器。
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，但在各附图中，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为表示一实施方式的注射成型机的图。注射成型机具有注射装置40及控制器90。
注射装置40相对于模具装置30进退自如。注射装置40与模具装置30接触，并向模具装置30的型腔空间34填充成型材料。模具装置30由定模32及动模33构成。通过使动模33相对于定模32进退来进行模具装置30的闭模、合模及开模。合模状态的定模32与动模33之间形成有型腔空间34。通过使填充于型腔空间34内的成型材料固化而得到成型品。之后，进行模具装置30的开模，并从模具装置30顶出成型品。
注射装置40例如具有缸体41、喷嘴42、螺杆43、计量马达45、注射马达46、及压力检测器47。以下，将填充时的螺杆43的移动方向(图1中左方向)设为前方，将计量时的螺杆43的移动方向(图1中右方向)设为后方来进行说明。
缸体41对从供给口41a供给的成型材料进行加热。供给口41a形成于缸体41的后部。
在缸体41的外周设置有加热器等加热源H。在缸体41的轴向设置有多个加热源H。控制器90独立地控制多个加热源H，以使缸体41的轴向上的温度分布成为设定温度分布。
缸体41的温度通过热电偶等温度计T来测定。在缸体41的轴向设置有多个温度计T，并将各自的测定温度输出至控制器90。控制器90以测定温度和设定温度的偏差成为零的方式控制加热源H。
喷嘴42设置于缸体41的前端部，且被按压于模具装置30。
螺杆43被配设成在缸体41内旋转自如且进退自如。螺杆43具有旋转轴431及从旋转轴431的外周突出的螺旋状的刮板(翼片)432。通过刮板432形成螺旋状的槽433，并沿槽433从上游侧(图中右侧)向下游侧(图中左侧)输送成型材料。螺杆43与权利要求书中所记载的注射部件相对应。
另外，螺杆43还可以具有划分通过刮板432形成的槽433的副刮板。
螺杆43从上游侧朝向下游侧，以该顺序具有第1区间Z1、第2区间Z2、第3区间Z3。第1区间Z1为存在成型材料的固相的区间。第2区间Z2为存在成型材料的固相与液相这两者的区间。第3区间Z3为存在成型材料的液相的区间。
关于槽433的深度，在第1区间Z1中较深，在第3区间Z3中较浅，在第2区间Z2中越从上游侧朝向下游侧越浅。此时，第1区间Z1也被称作供给部，第2区间Z2也被称作压缩部，第3区间Z3也被称作计量部。
另外，槽433的深度可以为恒定。
计量马达45通过使螺杆43旋转，由此沿着螺杆43的螺旋状的槽将成型材料送到前方。成型材料一边被送往前方，一边通过来自缸体41的热量而逐渐熔融。随着液态成型材料被送往螺杆43的前方且蓄积在缸体41的前部，使螺杆43进行后退。
注射马达46使螺杆43进退。注射马达46通过使螺杆43前进，而将蓄积在螺杆43的前方的液态成型材料填充到模具装置30的型腔空间34。之后，注射马达46向前方按压螺杆43，而向型腔空间34内的成型材料施加压力。能够补充不足部分的成型材料。在注射马达46与螺杆43之间设有将注射马达46的旋转运动转换成螺杆43的直线运动的运动转换机构。
压力检测器47例如配设于注射马达46与螺杆43之间，其检测螺杆43所受到的来自成型材料的压力及对于螺杆43的背压等。螺杆43所受到的来自成型材料的压力与从螺杆43作用于成型材料的压力相对应。
控制器90具有CPU(Central Processing Unit)91和存储器等存储介质92。控制器90使CPU91执行存储于存储介质92中的程序，由此控制注射装置40等。控制器90与权利要求书中所记载的监视装置相对应。另外，监视装置可以与控制器90分开设置。
控制器90通过进行填充工序、保压工序、及冷却工序等一系列的工序，从而进行制造成型品的成型动作。控制器90通过反复进行这一系列的工序，从而进行反复制造成型品的周期运行。由于成型循环缩短，因此在冷却工序中可以进行计量工序。
填充工序中，通过驱动注射马达46来使螺杆43以设定速度前进，并将蓄积在螺杆43的前方的液态成型材料填充到模具装置30内。螺杆43的位置和速度例如通过注射马达46的编码器46a来检测。螺杆43的位置到达规定位置时，填充工序切换成保压工序(所谓、V/P切换)
另外，在填充工序中，螺杆43的位置到达规定位置之后，也可以在该规定位置使螺杆43暂时停止，之后进行V/P切换。也可以在将要进行V/P切换之前，进行螺杆43的微速前进或微速后退，来代替螺杆43的停止。
保压工序中，通过驱动注射马达46而以设定压力向前方按压螺杆43，并向模具装置30内的成型材料施加压力。能够补充不足部分的成型材料。成型材料的压力例如通过压力检测器47来检测。保压工序之后，开始进行冷却工序。冷却工序中，型腔空间34内的成型材料被固化。也可以在进行冷却工序的过程中进行计量工序。
计量工序中，通过驱动计量马达45来使螺杆43以设定转速旋转，并沿着螺杆43的螺旋状的槽将成型材料送至前方。随此，成型材料逐渐熔融。螺杆43随着液态成型材料被送至螺杆43的前方并蓄积在缸体41的前部而后退。螺杆43的转速例如通过计量马达45的编码器45a来检测。
计量工序中，为了限制螺杆43急速后退，可以通过驱动注射马达46来对螺杆43施加设定背压。对螺杆43施加的背压例如通过压力检测器47来检测。螺杆43后退至规定位置，且规定量的成型材料蓄积在螺杆43的前方时，结束计量工序。
另外，本实施方式的注射装置40为同轴螺杆方式，但也可以为螺杆预塑方式。螺杆预塑方式的注射装置中，将在塑化缸体内熔融的成型材料供给到注射缸体，从注射缸体向模具装置内注射成型材料。螺杆以旋转自如或旋转自如且进退自如的方式配设于塑化缸体内，柱塞进退自如地配设于注射缸体内。此时，注射缸体与权利要求书中所记载的缸体相对应，且柱塞与权利要求书中所记载的注射部件相对应。
然而，在暖机时及交换成型材料时等，进行清除动作。清除动作在从模具装置30远离注射装置40的状态下进行，包含与计量工序对应的动作和与填充工序对应的动作。与计量工序对应的动作中，通过使螺杆43以设定转速旋转，从而将成型材料蓄积到螺杆43的前方。随此，螺杆43进行后退。此时，未图示的开闭机构可以堵塞喷嘴42。另一方面，与填充工序对应的动作中，通过使螺杆43以设定速度前进，从而从缸体41注射蓄积到螺杆43的前方的液态的成型材料。此时，开闭机构开放喷嘴42。
图2为表示通过一实施方式的清除动作中的螺杆的前进而从缸体注射的注射压力的变动的图。在图2中，夸张表示注射压力的变动。如图2所示，注射压力一旦上升之后，几乎稳定。
在从缸体41注射的成形材料中包含未熔融的颗粒时，由于成型材料存在疏密，因此注射压力瞬间地上下。另一方面，从缸体41注射的成形材料充分熔融且均匀时，几乎不会产生注射压力的瞬间的变动。
因此，控制器90监视螺杆43前进时的注射压力，并根据该注射压力的变动，判定成型材料的熔融状态。注射压力例如通过压力检测器47来测量。由于注射压力的变动表示成型材料的疏密，因此能够判定成型材料的熔融状态。
注射压力的测量可以从螺杆43前进开始到前进结束为止进行。可以将该测定数据的全部用于判定，但也可以将该测定数据的仅一部分用于判定。用于判定的注射压力可以为预先确定的时点以后的数据。例如，用于判定的注射压力可以为从螺杆43前进开始经过规定的时间的时点以后的数据、螺杆43到达规定位置的时点以后的数据、或者注射压力一旦上升且几乎稳定的时点以后的数据等。这些时候，由于成型材料的疏密对注射压力的变动显著地显现，因此能够提高判定精度。
作为判定基准，例如能够举出下述(1)～(2)的判定基准。这些判定基准可以单独使用，也可以组合使用。
(1)的判定基准是注射压力的加速度是否落在规定范围内。注射压力的加速度未落在规定范围内时，注射压力的瞬间的变动较大，且成型材料的疏密显著地显现。因此，成型材料的一部分有可能在未熔融的状态下从注射装置40注射。因而，注射压力的加速度未落在规定范围内时，判定为成型材料的熔融状态不良。另一方面，注射压力的加速度落在规定范围内时，注射压力的瞬间的变动较小，判定为成型材料的熔融状态良好。
(2)的判定基准是来自注射压力的基准值的变动幅度是否为阈值以下。变动幅度超过阈值时，注射压力的瞬间的变动较大，且成型材料的疏密显著显现。因此，成型材料的一部分有可能在未熔融的状态下从注射装置40注射。因而，变动幅度超过阈值时，判定为成型材料的熔融状态不良。另一方面，变动幅度为阈值以下时，注射压力的瞬间的变动较小，判定为成型材料的熔融状态良好。在此，基准值例如可以为用于判定的所有数据的平均值、或者用于判定的所有数据中的最近的数据的移动平均值等。移动平均可以为单纯移动平均、荷载移动平均、指数移动平均等中的任一个。
如此，控制器90可以根据基于清除动作的螺杆43前进时的注射压力的变动，判定所述成型材料的熔融状态。通过在清除动作时进行判定，在开始成型动作之前，能够设置成型条件。
另外，控制器90可以根据基于成型动作的螺杆43前进时的注射压力的变动，判定成型材料的熔融状态。通过在成型动作时进行判定，能够提高成型品的成品率。
作为用于制作成型材料的熔融状态的判定基准的数据，控制器90可以获取基于清除动作的螺杆43前进时的注射压力的变动。控制器90将所获得的变动与成型材料的熔融状态建立对应关系，并存储于存储介质92。在成型材料固化之后，能够通过外观检查或质量检查等判断成型材料的熔融状态。其结果，可以经由接收由用户进行的输入操作的操作装置等而存储于控制器90。控制器90可以通过改变螺杆43的设定转速或缸体41的设定温度等成型条件，获取多数数据。控制器90根据这些存储内容，求出例如上述(1)的判定基准的规定范围及上述(2)的判定基准的阈值等。因此，能够在清除动作中制作判定基准，并能够在成型动作之前制作判定基准。控制器90使用制作了的判定基准，可以判定另一清除动作中的成型材料的熔融状态，也可以判定成型动作中的成型材料的熔融状态。另外，控制器90通过进行清除动作而得到上述数据，但也可以通过试验性地进行成型动作而得到上述数据。
控制器90可以根据成型材料的熔融状态的判定结果输出警报。成型材料的熔融状态不良的情况下输出警报，成型材料的熔融状态良好的情况下未能输出警报。警报的输出可以通过图像显示，声音输出等进行。
控制器90可以根据成型材料的熔融状态的判定结果改变成型条件的设定。例如，控制器90可以根据成型材料的熔融状态的判定结果改变螺杆43的设定转速及缸体41的设定温度中的至少一个。
成型材料的熔融状态不良的情况下，可以变更为螺杆43的设定转速变小的方向。由于将成型材料送往前方的速度变小，且成型材料的加热时间变长，因此改善成型材料的熔融状态。并且，成型材料的熔融状态不良的情况下，可以变更为缸体41的设定温度变大的方向。此时，也理所当然地改善成型材料的熔融状态。
另一方面，成型材料的熔融状态良好的情况下，可以不改变成型条件的设定，但也可以改变成型条件的设定。成型材料的熔融状态良好的情况下，在良好的范围内可以改变为螺杆43的设定转速变大的方向。能够缩短成型周期。并且，成型材料的熔融状态良好的情况下，在良好的范围内可以变更为缸体41的设定温度变小的方向。能够减轻加热源H的负载。
在成型材料的熔融状态良好的范围内，螺杆43的设定转速可以尽可能地较大设定。螺杆43的设定转速还可以考虑冷却工序的时间等来确定。
并且，在成型材料的熔融状态良好的范围内，缸体41的设定温度可以尽可能地较小设定。缸体41的设定温度还可以考虑螺杆43的设定转速等来确定。
以上，对注射装置的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式等，在权利要求书中所记载的本发明的宗旨范围内可加以各种变形、改良。
例如，上述实施方式的控制器90将成型材料的熔融状态以好坏的两个阶段进行判定，但也可以在三个阶段以上的多个阶段进行判定。此时，判定基准也可以在多个阶段制作。并且，此时，控制器90也可以与阶段对应的改变幅度来改变成型条件的设定。

Claims (8)

1.一种注射成型机，其具备：
注射装置，具有对成型材料进行加热的缸体及进退自如地配设于所述缸体内的注射部件；及
监视装置，监视通过所述注射部件的前进而从所述缸体注射的所述成型材料的注射压力，
所述监视装置根据所述注射部件前进时的所述注射压力的变动，判定所述成型材料的熔融状态。
2.根据权利要求1所述的注射成型机，其中，
所述监视装置根据所述注射部件前进时的所述注射压力的加速度，判定所述成型材料的熔融状态。
3.根据权利要求1或2所述的注射成型机，其中，
所述监视装置根据从所述注射部件前进时的所述注射压力的基准值变动的变动幅度，判定所述成型材料的熔融状态。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的注射成型机，其中，
所述监视装置根据基于清除动作的所述注射部件前进时的所述注射压力的变动，判定所述成型材料的熔融状态。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的注射成型机，其中，
所述监视装置根据基于成型动作的所述注射部件前进时的所述注射压力的变动，判定所述成型材料的熔融状态。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的注射成型机，其中，
作为用于制作所述熔融状态的判定基准的数据，所述监视装置获取基于清除动作的所述注射部件前进时的所述注射压力的变动。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的注射成型机，其中，
所述监视装置根据所述熔融状态的判定结果输出警报。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的注射成型机，其中，
所述监视装置根据所述熔融状态的判定结果改变成型条件的设定。
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