CN106313420B - 注射成型机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高保压工序中的压力控制的稳定性的注射成型机。本发明的注射成型机具备：缸体，对填充于模具装置内的成型材料进行加热；注射部件，进退自如地配设于所述缸体内；驱动源，使所述注射部件进退；及控制器，控制所述驱动源，所述控制器在保压工序中降低用于控制所述驱动源的控制增益。

Description

注射成型机

技术领域

本申请主张基于2015年6月30日申请的日本专利申请第2015-131733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

注射成型机例如具备对填充于模具装置内的成型材料进行加热的缸体、进退自如且旋转自如地配设于缸体内的螺杆、使螺杆进退的注射马达、及控制注射马达的控制器(例如，参考专利文献1)。控制器控制注射马达，由此进行填充工序及保压工序。填充工序中，使螺杆以设定速度前进，由此从缸体注射堆积于螺杆的前方的成型材料，并填充于模具装置内。接着，保压工序中，以设定压力向前方按压螺杆，并向模具装置内的成型材料施加压力。能够补充不足部分的成型材料。

专利文献1：日本特开2011-183705号公报

保压工序中，填充于模具装置内的成型材料逐渐地被冷却固化。随着成型材料被固化，成型材料的弹性模量会上升，成型材料的弹性变形量相同的情况下，施加于成型材料的压力会增加。因此，在保压工序中，有时压力控制的稳定性会降低。

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提高保压工序中的压力控制的稳定性的注射成型机。

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：

缸体，对填充于模具装置内的成型材料进行加热；

注射部件，进退自如地配设于所述缸体内；

驱动源，使所述注射部件进退；及

控制器，控制所述驱动源，

所述控制器在保压工序中降低用于控制所述驱动源的控制增益。

发明效果

根据本发明的一方式，可提供一种提高保压工序中的压力控制的稳定性的注射成型机。

附图说明

图1为表示本发明的一实施方式的注射成型机的图。

图2为表示本发明的一实施方式的注射成型机的控制***的图。

图中：30-模具装置，32-定模，33-动模、40-注射装置，41-缸体，42-喷嘴，43-螺杆，46-注射马达，46a-注射马达的编码器，90-控制器，91-压力检测部，93-速度检测部，94-速度指令运算部，95-控制指令运算部，96-驱动器部。

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。注射成型机具有框架Fr、合模装置10、注射装置40及控制器90。

首先，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中为右方向)设为前方，将开模时的可动压板13的移动方向(图1中为左方向)设为后方进行说明。

合模装置10进行模具装置30的闭模、合模及开模。合模装置10具有固定压板12、可动压板13、后压板15、连接杆16、肘节机构20、合模马达21及运动转换机构25。

固定压板12相对于框架Fr固定。固定压板12中与可动压板13对置的面上安装有定模32。

可动压板13沿着铺设于框架Fr上的引导件(例如导轨)17移动自如，且相对于固定压板12进退自如。可动压板13中与固定压板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与动模33构成模具装置30。

后压板15与固定压板12隔着间隔连结，且向模开闭方向移动自如地载置于框架Fr上。另外，后压板15也可以沿着铺设于框架Fr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通用。

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

连接杆16将固定压板12与后压板15隔着间隔而连结。可使用多根连接杆16。各连接杆16与模开闭方向平行，且根据合模力伸展。在至少1根连接杆16上设有合模力检测器18。合模力检测器18可以是应变仪式，通过检测连接杆16的变形来检测合模力。

另外，合模力检测器18并不限定于应变仪式，也可以是压电式、电容式、液压式、电磁式等，且其安装位置也不限定于连接杆16。

肘节机构20配设于可动压板13与后压板15之间。肘节机构20由十字头20a、多个连杆20b、20c等构成。其中一个连杆20b摆动自如地安装于可动压板13，另一个连杆20c摆动自如地安装于后压板15。这些连杆20b、20c通过销等被连结成屈伸自如。通过使十字头20a进退，使多个连杆20b、20c进行屈伸，由此使可动压板13相对于后压板15进退。

合模马达21安装于后压板15上，通过使十字头20a进退来使可动压板13进退。在合模马达21与十字头20a之间设有将合模马达21的旋转运动转换成直线运动而传递到十字头20a的运动转换机构25。运动转换机构25例如由滚珠丝杠机构构成。十字头20a的速度通过合模马达21的编码器21a等来检测。

合模装置10的动作通过控制器90来控制。控制器90控制闭模工序、合模工序及开模工序等。

闭模工序中，通过驱动合模马达21来使可动压板13前进，由此使动模33与定模32接触。

合模工序中，通过进一步驱动合模马达21来产生合模力。合模时，在动模33与定模32之间形成型腔空间34，型腔空间34内被填充液态的成型材料。型腔空间34内的成型材料经固化而成为成型品。

开模工序中，通过驱动合模马达21来使可动压板13后退，由此使动模33与定模32分离。

另外，本实施方式的合模装置10作为驱动源具有合模马达21，但也可以具有液压缸，以代替合模马达21。并且，合模装置10也可以具有模开闭用的线性马达，也可以具有合模用的电磁铁。

接着，对注射装置40进行说明。在注射装置40的说明中，不同于合模装置10的说明，将进行填充时的螺杆43的移动方向(图1中为左方向)设为前方，而将进行计量时的螺杆43的移动方向(图1中为右方向)设为后方进行说明。

注射装置40设置于相对于框架Fr进退自如的滑座Sb上，且相对于模具装置30进退自如。注射装置40接触模具装置30，向模具装置30内填充成型材料。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。

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的外周设有加热器等加热源。

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与权利要求书中所记载的注射部件相对应。

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的前方且堆积在缸体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与权利要求书中所记载的驱动源相对应。注射马达46通过使螺杆43前进，而将堆积在螺杆43的前方的液态成型材料从缸体41注射，并将其填充到模具装置30内。之后，注射马达46向前方按压螺杆43，而向模具装置30内的成型材料施加压力。能够补充不足部分的成型材料。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)和存储器等存储介质。控制器90使CPU执行存储于存储介质中的程序，由此控制注射装置40等。

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通过反复进行这些一系列的工序，从而进行反复制造成型品的循环运行。为了缩短成型循环，也可以在冷却工序中进行计量工序。

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，并将堆积在螺杆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、速度例如通过注射马达46的编码器46a来检测。当螺杆43的位置到达规定位置时，从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来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。保压工序中，模具装置30内的成型材料逐渐地被冷却，保压工序结束时，型腔空间34的入口被固化的成型材料堵塞。该状态被称为浇口密封，防止来自型腔空间34的成型材料的逆流。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到前方。随此，成型材料逐渐熔融。螺杆43随着液态成型材料被送往螺杆43的前方并堆积在缸体41的前部而进行后退。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来向螺杆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。若螺杆43后退至规定位置，且规定量的成型材料堆积在螺杆43的前方，则结束计量工序。

图2为表示本发明的一实施方式的注射成型机的控制***的图。控制器90具有压力检测部91、速度检测部93、速度指令运算部94、控制指令运算部95及驱动器部96等。

压力检测部91检测螺杆43的实际压力P。螺杆43的实际压力P与成型材料的实际压力相对应，例如使用压力检测器47来检测。

速度检测部93检测螺杆43的实际速度V。螺杆43的实际速度V与注射马达46的实际转速相对应，例如使用注射马达46的编码器46a来检测。螺杆43的速度例如将螺杆43前进时的速度设为正，将螺杆43后退时的速度设为负来表示。

速度指令运算部94根据压力指令Pref与实际压力P来计算速度指令。例如，速度指令运算部94计算速度指令Vref，以使压力指令Pref与实际压力P的偏差成为零。计算速度指令Vref时，例如能够使用PI运算、PID运算等。

控制指令运算部95根据速度指令Vref与实际速度V来制作驱动器部96的输出波。例如，控制指令运算部95制作驱动器部96的输出波，以使速度指令Vref与实际速度V的偏差成为零。制作驱动器部96的输出波时，例如能够使用PI运算、PID运算等。控制指令运算部95对驱动器部96的输出波与载波进行比较，由此制作PWM(Pulse Width Modulation)信号。

另外，本实施方式的控制指令运算部95制作PWM信号，但也可以制作PAM(PulseAmplitude Modulation)信号。驱动器部96的控制方式并不特别限定。

驱动器部96由将直流电力转换成交流电力的逆变器等构成。逆变器例如具有多个由2个开关元件构成的铁芯柱。相对于各开关元件，反并联连接有二极管。二极管可以内置于各开关元件。逆变器根据来自控制指令运算部95的PWM信号进行开关，并将交流电力供给到注射马达46。

但是，保压工序中，通过驱动注射马达46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。保压工序中，填充于模具装置30内的成型材料逐渐地被冷却固化。随着成型材料被固化，成型材料的弹性模量会上升。在成型材料的弹性变形量相同的情况下，当成型材料的弹性模量上升时，施加于成型材料压力会增加。

因此，控制器90在保压工序中降低用于控制注射马达46的控制增益(＞0)。例如，控制器90在保压工序中降低用于计算速度指令Vref的比例增益。

一般来说，比例控制中，将偏差乘以比例增益来生成操作量。比例增益恒定的情况下，偏差越大，欲将偏差接近于零的力越大。另一方面，偏差恒定的情况下，比例增益越小，欲将偏差接近于零的力越小。

控制器90在保压工序中降低比例增益，由此能够抑制基于成型材料的弹性模量的上升的成型材料的压力增加，能够提高压力控制的稳定性。

控制器90在保压工序中降低的控制增益并不限定于比例增益，例如可以为积分增益、微分增益等，也可以为这三个之中的任意组合的多个。并且，控制器90在保压工序中降低的控制增益可以为用于计算速度指令Vref的控制增益与用于制作驱动器部96的输出波的控制增益中的任一种，也可以为两者。控制器90在保压工序中降低用于控制注射马达46的控制增益，由此能够提高压力控制的稳定性。

另外，图2中，控制器90根据压力指令Pref及实际压力P来计算速度指令Vref，但也可计算位置指令来代替速度指令Vref。位置是指螺杆43的位置。此时，控制器90根据位置指令与实际位置，制作驱动器部96的输出波，此时，控制器90在保压工序中降低的控制增益可以为用于计算位置指令的控制增益与用于制作驱动器部96的输出波的控制增益中的任一种，也可以为两者。

另外，图2中，控制器90具有2个反馈回路，但也可以具有1个反馈回路。即，控制器90也可以制作驱动器部96的输出波，来代替根据压力指令Pref及实际压力P来计算速度指令Vref。此时，控制器90在保压工序中降低的控制增益为用于制作驱动器部96的输出波的控制增益。控制器90也可以具有3个以上的反馈回路。

控制器90在保压工序中连续性地或阶段性地降低上述控制增益。控制器90阶段性地降低上述控制增益的情况下，只要降低控制增益1次以上即可。

控制器90在保压工序中，例如根据时间的经过，降低上述控制增益。时间能够通过控制器90所具备的计时器等测量。经过时间与控制增益的关系通过试验等求出，以使保压工序中的压力控制稳定，并存储于控制器90的存储介质。控制器90在保压工序中监视经过时间，并根据存储于存储介质的信息来降低控制增益。

并且，控制器90在保压工序中，也可以根据模具装置30内的成型材料的温度下降，降低用于控制注射马达46的控制增益。模具装置30内的成型材料的温度可以通过设置于模具装置30的温度传感器等测量。模具装置30内的成型材料的温度与控制增益的关系通过试验等求出，以使保压工序中的压力控制稳定，并存储于控制器90的存储介质。控制器90在保压工序中监视模具装置30内的成型材料的温度，并根据存储于存储介质的信息来降低控制增益。

而且，控制器90在保压工序中，也可以根据模具装置30内的成型材料的粘度上升，降低用于控制注射马达46的控制增益。模具装置30内的成型材料的粘度由模具装置30内的成型材料的温度推断。模具装置30内的成型材料的粘度与控制增益的关系通过试验等求出，以使保压工序中的压力控制稳定，并存储于控制器90的存储介质。控制器90在保压工序中监视模具装置30内的成型材料的粘度，并根据存储于存储介质的信息来降低控制增益。

另外，控制器90在保压工序中，可以监视(1)经过时间、(2)模具装置30内的成型材料的温度、(3)模具装置30内的成型材料的粘度中的多个项目，也可以根据该监视结果来降低控制增益。

控制器90可以将在保压工序中降低的控制增益的下降模式以多个种类存储于存储介质。控制器90与接受由用户进行的输入操作的操作装置连接，从存储介质读出与操作装置中的用户的输入操作对应的下降模式并使用。并且，控制器90也可以评价保压工序中的压力控制的稳定性，并根据评价结果改变所使用的下降模式。能够使用稳定性较高的下降模式。压力控制的稳定性例如能够根据螺杆43的实际压力P的变动幅度的大小评价。变动幅度的大小越小，则能够评价为稳定性越良好。

以上，对注射成型机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，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，上述实施方式的注射装置为同轴螺杆方式，但也可以是预塑方式。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。注射装置为预塑方式的情况下，注射缸体与权利要求书中所记载的缸体相对应，柱塞与权利要求书中所记载的注射部件相对应。

并且，上述实施方式的注射马达为旋转马达，但也可以为线性马达。并且，可使用液压缸、空气压.缸等流体压缸，以代替注射马达。

Claims (4)

1.一种注射成型机，其具备：

缸体，对填充于模具装置内的成型材料进行加热；

注射部件，进退自如地配设于所述缸体内；

驱动源，使所述注射部件进退；

控制器，控制所述驱动源；及

计时器，设置于所述控制器，用于测量时间，

所述控制器在保压工序中降低用于控制所述驱动源的控制增益，

所述控制器在所述保压工序中根据时间的经过来降低所述控制增益，

经过时间与所述控制增益的关系通过试验求出，以使所述保压工序中的压力控制稳定，并存储于所述控制器的存储介质，

所述控制器在所述保压工序中监视所述经过时间，并根据存储于所述存储介质的信息来降低所述控制增益。

2.根据权利要求1所述的注射成型机，其中，

所述控制器在所述保压工序中根据所述模具装置内的成型材料的温度下降来降低所述控制增益。

3.根据权利要求1或2所述的注射成型机，其中，

所述控制器在所述保压工序中根据所述模具装置的成型材料的粘度上升来降低所述控制增益。

4.根据权利要求1或2所述的注射成型机，其中，

所述控制器在所述保压工序中根据所述注射部件的实际压力的变动来变更所述控制增益的下降模式。