CN1199778C - 可减小模制品重量差异的控制注模机的方法 - Google Patents

Abstract

当螺纹的位置相对于螺杆的后退速度V没有明显移动时，螺杆转速同步系数S被定义为100%。螺杆转动的同时被驱动后退。螺杆后退过程中的转速R由转速R(R＝后退速度V/螺纹螺距P)乘以同步系数Sx给定。

Description

可减小模制品重量差异的控制注模机的方法

技术领域

本发明涉及控制电动注模机的方法。

背景技术

注模机包括位于加热烘筒中的螺杆。注射轴直接连接到螺杆的后端部。注射轴由压力板通过一些轴承支持，可以旋转。由压力板支持的注射伺服电机驱动注射轴沿轴向运动。注射伺服电机通过滚珠丝杠操纵压力板沿导杆前后移动。

以下主要针对电动注模机来描述注模机的注模过程。

在塑化/检测过程中，检测伺服电机驱动螺杆旋转。树脂由漏斗送至加热烘筒中螺杆的后部。螺杆旋转使树脂溶化并前进，从而经测量的一定量的树脂就被送至加热烘筒的前端。与此同时，收集到加热烘筒前端的熔化树脂的背压使螺杆后移。上述的熔化树脂的背压用测压仪检测并通过反馈控制环路进行控制，以下将对此详细描述。

接着在填充过程中，注射伺服电机驱动压力板前进。螺杆的前端充当活塞将熔化的树脂填充到模具的空腔中。

模具空腔中的树脂可在预定的压力下冷却。这个过程称作保压过程。在保压过程中，树脂的压力如同上述的背压控制一样由反馈环路来控制。下文中，填充过程和紧随其后的保压过程将被合在一起称作注模过程。

保压过程完成后，注射装置回到塑化/检测过程。另一方面，与塑化/检测过程同时进行的是在夹紧装置中将固体产品从模具中喷射出来。喷射操作包括用一个喷射装置打开模具取出其中的固体产品，然后关闭模具返回注模过程。

参照图1A和1B，专门描述了螺杆。在图1A中，螺杆20由送料段20-1、压缩段20-2、检测段20-3、头部20-4组成。送料段20-1将由漏斗加入的固态或部分熔化的树脂向前推进。在送料段20-1处，树脂被加热到接近熔点。因此，一般来说，图1B所示的螺杆20的杆体的直径大体是恒定的，在杆体上形成螺旋，螺旋被典型地称作螺纹。

在由送料段20-1和压缩段20-2输送的树脂颗粒之间有一定的间隙，结果由于树脂溶化其体积减少了大约一半。为了补偿所减小的体积，树脂所通过的空间被缩小了。这是通过在压缩段20-2的杆体上装上锥形体作为螺纹，从而使螺纹沟槽变浅来实现的。结果，压缩段20-2压缩熔化的树脂，促进了磨擦产热作用，并增加了树脂的压力，从而使包含在空气/树脂中的水分、挥发气体或者类似物质从漏斗溢出。如上所述，很明显，加热烘筒中的树脂压力在压缩段20-2处最高。

检测段20-3具有最浅的螺纹沟槽。在检测段20-3处，树脂受到大的剪切力，摩擦产热使其温度升高达到均衡温度。同时，检测段20-3还向加热烘筒喷嘴一侧输送经测量的一定量的树脂。

检测段20-3还通过头部20-4的单向环20-5向喷嘴侧输送熔化的树脂。在检测过程中，单向环20-5位于图1A和1B左侧。以这种状态，熔化的树脂可以由检测段20-3输送到加热烘筒喷嘴的一侧。检测过程结束以后，由于压力变化单向环20-5被移到图的右侧。结果，从喷嘴一侧返回检测段20-3的树脂被阻止了。一般来说，头部20-4是通过在基体上切割螺纹并将其旋进螺杆杆体的端部构成的。所以，头部20-4的杆体的直径比螺杆的杆体的直径要小。

此时，可能出现螺杆在注模周期中被驱动向后退的一些情况，有以下一些原因：

A：注模过程结束后为了降压而使螺杆后移。

B：检测树脂。

C：检测过程结束后螺杆后移。

通常，在A和C情况螺杆不旋转。

如图2所示，当螺杆20后退时，由于树脂被加到螺纹上，树脂同样可能随螺纹一起被向后拖动。因此，在螺杆20的端部树脂的体积和密度的均匀分布受到妨碍。这将会导致模制品的重量不均衡。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种控制注模机的方法，该方法能够消除螺杆向后移动时对树脂的影响，尤其是消除对树脂密度分布的影响。

根据本发明的一个方面，提供了一种控制注模机的方法，所述注模机包括加热烘筒和置于加热烘筒中的螺杆，并执行塑化/检测过程和注模过程，所述方法包括以下步骤：

当螺纹的位置相对于螺杆的后退速度V没有明显移动时，螺杆转速同步系数S被定义为100％；以及

检测过程或注模过程完成后使螺杆旋转的同时后退；

其中螺杆后退过程中的转速R由以等式R＝后退速度V/螺纹的螺距P来表示的转速R乘以任意的同步系数Sx给出。

根据本发明的另一个方面，提供了一种控制注模机的方法，所述注模机包括一个加热烘筒和一个置于加热烘筒中的螺杆，一个第一驱动源用于沿轴向驱动螺杆，一个第二驱动源用于驱动螺杆旋转，位置探测装置用于探测螺杆的轴向位置，转速探测装置用于探测螺杆的转速，以及一个控制单元，用于依据位置探测装置和转速探测装置传送的信号来控制第一驱动源和第二驱动源，并执行塑化/检测过程和注射过程，所说的方法包括以下步骤：

当螺纹的位置相对于螺杆的后退速度V没有明显移动时，螺杆转速同步系数S被定义为100％；

检测过程或注模过程完成后，控制单元驱动螺杆旋转的同时使其后退；

其中螺杆后退过程中的转速R由以等式R＝后退速度V/螺纹的螺距P来表示的转速R乘以任意的同步系数Sx给出。

根据本发明的另一个方面，提供了一种控制注模机的方法，所述方法用于执行树脂的塑化/检测过程和注模过程，其特征在于：

所述注模机包括一个加热烘筒和具有螺距为P的螺纹的螺杆，该螺杆被放置在加热烘筒中；

所述方法包括根据螺杆转速R和线性后退速度V定义同步系数的步骤，当螺杆旋转并线性后退时，螺纹没有明显移动，则同步系数S等于100％，当螺杆旋转并线性后退时，螺纹向后移动，则同步系数S小于100％；当螺杆旋转并线性后退时，螺纹向前移动，则同步系数S大于100％；

该方法还包括在塑化/检测过程或注射过程完成后使螺杆以选定的同步系数Sx向后线性移动并同时旋转的步骤。

螺杆的选择转速Rs由下式给出：

Rs＝(V/P)×Sx

根据本发明的另一个方面，提供了一种控制注模机的方法，所述方法用于执行树脂的塑化/检测过程和注模过程，其特征在于：

所述注模机包括一个加热烘筒和具有螺距P的螺纹的螺杆，该螺杆被放置在加热烘筒中；一个第一驱动源用于沿轴向驱动螺杆，一个第二驱动源用于驱动螺杆旋转，位置探测装置用于探测螺杆的轴向位置，转速探测装置用于探测螺杆的转速，以及一个控制单元，用于响应位置探测装置和转速探测装置传送的信号控制第一驱动源和第二驱动源；

所述方法包括根据螺杆转速R和线性后退速度V定义同步系数S的步骤，当螺杆旋转并线性后退时，螺纹没有明显移动，则同步系数S等于100％，当螺杆旋转并线性后退时，螺纹向后移动，则同步系数S小于100％；当螺杆旋转并线性后退时，螺纹向前移动，则同步系数S大于100％；

该方法还包括在塑化/检测过程或注射过程完成后控制螺杆的运动使其以选定的同步系数Sx向后线性移动，并同时控制螺杆旋转的步骤；

螺杆的选择转速Rs由下式给出：

Rs＝(V/P)×Sx

根据本发明的另一个方面，提供了一种控制注模机的方法，是为了控制注模机加热烘筒中的熔化树脂的运动，注模机包括一个放在加热烘筒中的螺杆，螺杆可旋转和线性移动，并具有螺距为P的螺纹，熔化的树脂在塑化过程和注模过程中沿送料方向被推动；

该方法包括在塑化过程或注模过程完成后使螺杆相对于熔化树脂的送料方向向后线性移动，并同时使螺杆在送料方向上旋转的步骤。

本发明适用于注模机，所述注模机包括加热烘筒和放置其中的螺杆，并执行塑化/检测过程和注模过程。在根据本发明控制注模机的方法中，当螺纹的位置相对于螺杆的后退速度V而言没有明显移动时，螺杆转速同步系数S被定义为100％，其中该方法包括如下步骤：检测过程或注模过程完成后使螺杆旋转的同时后退，以及螺杆后退过程中的转速R由以等式R＝后退速度V/螺纹的螺距P来表示的转速R乘以任意的同步系数Sx给出。

附图说明

图1A和1B为注模机中螺杆的典型例子的图示说明。

图2是说明加热烘筒中螺杆和树脂之间关系的示意图。

图3是基于本发明的电动注模机的结构视图，主要集中于注射单元。

图4A和4B是在加热烘筒中树脂和螺杆之间关系的示意图，用于说明本发明的一个优选实施例。

优选实施例描述

以下将参照图3对电动注模机进行说明，主要说明注射单元。电动注模机配备了由伺服电机驱动的注射单元。在这样的注射单元中，伺服电机的旋转由一个滚珠丝杠和一个螺母转换为线性运动，从而驱动螺杆前后移动。

图3中，注射伺服电机11的旋转带动滚珠丝杠12。固定在压力板14上的螺母13随着滚珠丝杠12的旋转而前后移动，压力板14可沿固定在基架(图中没有示出)上的四个导杆15和16(图中仅示出了两个)移动。压力板14的前后移动通过轴承17、测压仪18和注射轴19传到螺杆20。螺杆20置于加热烘筒21内部，可旋转和沿轴向运动。加热烘筒21包括一个漏斗22，用于向螺杆20后部的位置输送树脂。驱动螺杆20旋转的伺服电机24的旋转运动经连接件23(例如滑轮或皮带轮等装置)传到注射轴19。换句话说，伺服电机24驱动注射轴19旋转，注射轴19又带动螺杆20旋转。

在塑化/检测过程中，螺杆20在加热烘筒21内旋转和向后移动，从而，熔化的树脂沿送料方向流动并被储存在螺杆20的前方，即储存在加热烘筒21有喷嘴20-1的一侧。螺杆20前方储存的熔化树脂的量逐渐增多而产生的压力，使螺杆20向后移动。

在注模过程中，注射伺服电机11驱动螺杆20在加热烘筒21中向前移动，从而，存储在螺杆20前方的熔化树脂被挤压到一个金属模具中。此时，挤压熔化树脂所需压力由测压仪18检测作为注射压力。所检测的注射压力由测压仪放大器25放大并输入控制单元26。压力板14带有一个位置探测器27，用来检测螺杆20的位移量。由位置探测器27输出的探测信号经位置探测器放大器28放大并输入控制单元26。

根据由显示/设置部件33通过人-机控制器34预先设置的值，控制单元26对应于各个过程输出电流(扭矩)指令值。电流指令值输入驱动器29和驱动器30。驱动器29控制驱动伺服电机11的电流，从而控制伺服电机11的输出扭矩。驱动器30控制驱动伺服电机24的电流，从而控制伺服电机24的转数。伺服电机11和伺服电机24分别包括译码器31和译码器32，用于检测伺服电机转数。由译码器31和译码器32检测的转数被输入控制单元26，特别地，由译码器32所探测到的转数被用于确定螺杆20的转数。

以下将参照图4A和4B说明本发明的一个优选实施例的控制方法。依照本发明的这一控制方法适用于图3所示的注模机。控制单元26接收来自位置探测器27、译码器31和译码器32的探测信号，控制伺服电机11和24，并控制塑化/检测过程和注模过程。并且，控制单元26还执行本发明的控制方法，下面将进行说明。

在该实施例中，螺杆20在检测过程或注射过程完成后旋转并同时后退。换句话说，螺杆20相对于熔化树脂送料方向线性后退。特别地，当螺杆20的螺纹20a相对于螺杆20的后退速度V没有明显移动时，转速同步系数S被定义为100％。转速同步系数S可被设定为0％到任意百分比，设置为大于或等于100％以及设置为小于100％有以下目的：

同步系数S小于100％：这种设置的目的是用螺杆20的螺纹向后拖拉树脂，如图4A所示。

同步系数S大于或等于100％：这种设置用于向前输送树脂，也即为了检测树脂，如图4B所示。然而，当螺杆以恒定速度向后运动时，检测以恒定转速进行，与树脂的压力无关，这一点与常规的保持树脂压力恒定的控制方法不同。这种方法可防止螺杆20向后运动期间低密度区的产生。

当螺杆20的螺纹间距(图1A中的螺距P)为20mm时，例如，螺杆每转一圈，螺纹移动20mm。在这个例子中，如果螺杆20以20mm/秒的速度向后移动，同时螺杆20每秒旋转一圈时，螺杆20的螺纹显然处在一个固定的位置。然而，螺杆旋转的方向取决于螺杆20上的螺纹的走向。若螺杆20的螺纹是顺时针走向，则旋转方向就是顺时针方向。

这可由以下等式来表示：

转速R(rpm)＝[后退速度V(mm/秒)/螺纹的螺距P(mm)]×60

在这里，当同步系数S乘以根据以上等式求得的转速R时，在螺杆20后退期间就可以将树脂控制为恒定的状态。也就是说，选定同步系数Sx，可由下面的等式求出特定的转速Rs：

Rs＝(V/P)×Sx

本发明并不局限于图3所示的电动注模机，而是同样适用于液压注模机。在后一种情况下，可用液压活塞机械装置取代注射伺服电机11。根据本发明，螺杆向后移动的同时以任意的转速旋转，从而树脂在加热烘筒中的密度分布，尤其是在螺杆端部的分布可以被充分地控制，因此可减小模制品的重量差异。

Claims (12)

1.一种控制注模机的方法，所述注模机包括加热烘筒和置于加热烘筒中的螺杆，并执行塑化/检测过程和注模过程，所述方法包括以下步骤：

当螺纹的位置相对于螺杆的后退速度V没有明显移动时，螺杆转速同步系数S被定义为100％；以及

检测过程或注模过程完成后使螺杆旋转的同时后退；

其中螺杆后退过程中的转速R由以等式R＝后退速度V/螺纹的螺距P来表示的转速R乘以任意的同步系数Sx给出。

2.根据权利要求1所述的控制注模机的方法，其特征在于：

当同步系数S小于100％时，螺杆相对于后退速度V以较慢的速度旋转，从而加热烘筒中的树脂倾向于被螺杆的螺纹向后拖动；

当同步系数S大于或等于100％时，螺杆相对于后退速度V以较快的速度旋转，从而加热烘筒中的树脂倾向于被输送到螺杆前方。

3.一种控制注模机的方法，所述注模机包括一个加热烘筒和一个置于加热烘筒中的螺杆，一个第一驱动源用于沿轴向驱动螺杆，一个第二驱动源用于驱动螺杆旋转，位置探测装置用于探测螺杆的轴向位置，转速探测装置用于探测螺杆的转速，以及一个控制单元，用于依据位置探测装置和转速探测装置传送的信号来控制第一驱动源和第二驱动源，并执行塑化/检测过程和注射过程，所说的方法包括以下步骤：

当螺纹的位置相对于螺杆的后退速度V没有明显移动时，螺杆转速同步系数S被定义为100％；

检测过程或注模过程完成后，控制单元驱动螺杆旋转的同时使其后退；

其中螺杆后退过程中的转速R由以等式R＝后退速度V/螺纹的螺距P来表示的转速R乘以任意的同步系数Sx给出。

4.根据权利要求3所述的控制注模机的方法，其特征在于：

当同步系数S小于100％时，控制单元控制螺杆相对于其后退速度V以较慢的速度旋转，造成加热烘筒中的树脂被螺杆的螺纹向后拖动的趋势；以及

当同步系数S大于或等于100％时，控制单元控制螺杆相对于其后退速度V以较快的速度旋转，造成加热烘筒中的树脂被输送到螺杆前方的趋势。

5.一种控制注模机的方法，所述方法用于执行树脂的塑化/检测过程和注模过程，其特征在于：

所述注模机包括一个加热烘筒和具有螺距为P的螺纹的螺杆，该螺杆被放置在加热烘筒中；

所述方法包括根据螺杆转速R和线性后退速度V定义同步系数的步骤，当螺杆旋转并线性后退时，螺纹没有明显移动，则同步系数S等于100％，当螺杆旋转并线性后退时，螺纹向后移动，则同步系数S小于100％；当螺杆旋转并线性后退时，螺纹向前移动，则同步系数S大于100％；

该方法还包括在塑化/检测过程或注射过程完成后使螺杆以选定的同步系数Sx向后线性移动并同时旋转的步骤。

螺杆的选择转速Rs由下式给出：

Rs＝(V/P)×Sx

6.根据权利要求5所述的控制注模机的方法，其特征在于：

当选定的同步系数Sx小于100％时，加热烘筒中的树脂倾向于被螺杆的螺纹向后拖动；

当选定的同步系数Sx不小于100％时，加热烘筒中的树脂倾向于相对螺杆的后退被送到螺杆的前方。

7.一种控制注模机的方法，所述方法用于执行树脂的塑化/检测过程和注模过程，其特征在于：

所述注模机包括一个加热烘筒和具有螺距P的螺纹的螺杆，该螺杆被放置在加热烘筒中；一个第一驱动源用于沿轴向驱动螺杆，一个第二驱动源用于驱动螺杆旋转，位置探测装置用于探测螺杆的轴向位置，转速探测装置用于探测螺杆的转速，以及一个控制单元，用于响应位置探测装置和转速探测装置传送的信号控制第一驱动源和第二驱动源；

所述方法包括根据螺杆转速R和线性后退速度V定义同步系数S的步骤，当螺杆旋转并线性后退时，螺纹没有明显移动，则同步系数S等于100％，当螺杆旋转并线性后退时，螺纹向后移动，则同步系数S小于100％；当螺杆旋转并线性后退时，螺纹向前移动，则同步系数S大于100％；

该方法还包括在塑化/检测过程或注射过程完成后控制螺杆的运动使其以选定的同步系数Sx向后线性移动，并同时控制螺杆旋转的步骤；

螺杆的选择转速Rs由下式给出：

Rs＝(V/P)×Sx

8.根据权利要求7所述的控制注模机的方法，其特征在于：

控制单元控制螺杆运动，使选定的同步系数Sx小于100％时，加热烘筒中的树脂倾向于被螺纹向后拖动；

控制单元控制螺杆运动，使选定的同步系数Sx不小于100％时，加热烘筒中的树脂倾向于相对螺杆的后退被送向螺杆的前方。

9.一种控制注模机的方法，是为了控制注模机加热烘筒中的熔化树脂的运动，注模机包括一个放在加热烘筒中的螺杆，螺杆可旋转和线性移动，并具有螺距为P的螺纹，熔化的树脂在塑化过程和注模过程中沿送料方向被推动；

该方法包括在塑化过程或注模过程完成后使螺杆相对于熔化树脂的送料方向向后线性移动，并同时使螺杆在送料方向上旋转的步骤。

10.根据权利要求9所述的控制注模机的方法，其特征在于：当螺杆线性后退时，螺杆以线性后退速度V和在送料方向上的转速R运动，并根据螺杆的转速R和线性后退速度V确定同步系数S，螺杆在送料方向上旋转并同时后退时，当螺纹的位置没有明显移动时，同步系数S等于100％；螺杆在送料方向上旋转并同时后退时，当螺纹的位置向后移动时，同步系数S小于100％；螺杆在送料方向上旋转并同时后退时，当螺纹的位置向前移动时，同步系数S大于100％。

11.根据权利要求10所述的控制注模机的方法，其特征在于：

螺杆的选定转速Rs由下式给出：Rs＝(V/P)×S

12.根据权利要求10所述的控制注模机的方法，其特征在于：

当选定的同步系数Sx小于100％时，加热烘筒中的树脂倾向于相对送料方向被螺杆的螺纹向后拖动；

当选定的同步系数Sx等于100％时，加热烘筒中的树脂保持不动；

当选定的同步系数Sx大于100％时，加热烘筒中的树脂倾向于相对送料方向被输送到螺杆的前方。

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