TW201527074A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可動部的控制量的實際值能夠在短時間內輕鬆到達設定值之射出成形機。本發明的射出成形機具備可動部、驅動該可動部之驅動部、及控制該驅動部之控制裝置，該控制裝置，是依據前述可動部的控制量的實際值與設定值的偏差來計算前述驅動部的操作量的設定值，且依據過去射出中的前述操作量的設定值的計算結果來計算目前射出中的前述操作量的設定值。

Description

射出成形機

本申請主張基於2013年12月27日申請之日本專利申請第2013-273085號之優先權。其申請之全部內容藉由參閱援用於本說明書中。

本發明係有關一種射出成形機。

射出成形機向模具裝置內的模穴空間填充液態的成形材料，藉由使填充之成形材料固化來成形出成形品(例如，參閱專利文獻1)。射出成形機具備可動部、驅動可動部之驅動部、及控制驅動部之控制裝置。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開2011-183705號公報

過去，可動部的控制量的實際值難以在短時間內到達設定值。

本發明是鑑於上述課題而完成的，其目的在於提供一種可動部的控制量的實際值能夠在短時間內輕鬆到達設定值之射出成形機。

為了解決上述課題，依本發明的一態樣提供一種射出成形機，其具備：可動部；驅動部，驅動該可動部；及控制裝置，控制該驅動部，該控制裝置，是依據前述可動部的控制量的實際值與設定值的偏差來計算前述驅動部的操作量的設定值，且依據過去射出中的前述操作量的設定值的計算結果來計算目前射出中的前述操作量的設定值。

依本發明的一態樣，提供一種可動部的控制量的實際值能夠在短時間內輕鬆到達設定值之射出成形機。

2‧‧‧射出成形機

10‧‧‧合模裝置

11‧‧‧框架

12‧‧‧固定壓板

13‧‧‧可動壓板

15‧‧‧後壓板

16‧‧‧繫桿

18‧‧‧應變感測器

20‧‧‧肘節機構

26‧‧‧合模馬達

26a‧‧‧編碼器

30‧‧‧模具裝置

31‧‧‧模具間隙感測器

32‧‧‧固定模

33‧‧‧可動模

34‧‧‧模穴空間

50‧‧‧射出裝置

51‧‧‧壓缸

52‧‧‧螺桿

53‧‧‧計量馬達

54‧‧‧射出馬達

56‧‧‧噴嘴

60‧‧‧頂出器

61‧‧‧頂出桿

62‧‧‧頂出馬達

65‧‧‧頂出間隙感測器

70‧‧‧控制裝置

第1圖係表示本發明的一實施形態之射出成形機之圖。

第2圖係表示第1圖的射出成形機的控制裝置及控制對象之圖。

以下，參閱附圖對用於實施本發明的形態進行說明，各附圖中，對於相同或相應之結構標註相同或相應之元件符號並省略說明。

第1圖係表示本發明的一實施形態之射出成形機之圖。例如，第1圖所示，射出成形機2具有合模裝置10、射出裝置50、頂出裝置60、及控制裝置70(參閱第2圖)。合模裝置10進行閉模製程、合模製程、及開模製程。閉模製程為關閉模具裝置30之製程，合模製程為緊固模具裝置30之製程，開模製程為打開模具裝置30之製程。射出裝置50進行填充製程、保壓製程、及計量製程。填充製程為向模具裝置30內的模穴空間34填充液態的成形材料之製程，保壓製程為向模穴空間34內的成形材料施加壓力之製程，計量製程為計量用於下一個射出的成形材料之製程。頂出裝置60進行頂出製程。頂出製程為從開模後的模具裝置30頂出成形品之製程。

射出成形機2例如藉由自動反覆進行閉模製程、合模製程、填充製程、保壓製程、計量製程、冷卻製程、開模製程、及頂出製程，以自動反覆製造成形品。冷卻製程為使模穴空間34內的成形材料固化之製程。為了縮短成形週期可在冷卻製程中進行計量製程。1次射出例如包括閉模製程、合模製程、填充製程、保壓製程、計量製程、冷卻製程、開模製程、及頂出製程。

接下來，對合模裝置10進行說明。在合模裝置10的說明中，將閉模時的可動壓板13的移動方向(第1圖中右方向)設為前方，將開模時的可動壓板13的移動方向(第1圖中左方向)設為後方來進行說明。

例如，第1圖所示，合模裝置10具有框架11、固定壓板12、可動壓板13、後壓板15、繫桿16、肘節機構20、及合模馬達26。

固定壓板12固定於框架11上。在固定壓板12之與可動壓板13相對向之面上安裝有固定模32。

可動壓板13構成為沿著舖設於框架11上之導件(例如導軌)17移動自如，可相對於固定壓板12進退自如。在可動壓板13之與固定壓板12相對向之面上安裝有可動模33。

藉由使可動壓板13相對於固定壓板12進退來進行閉模、合模、及開模。由固定模32及可動模33構成模具裝置30。

後壓板15藉由複數根(例如4根)繫桿16與固定壓板12連結，且被載置成在框架11上沿著模開閉方向移動自如。另外，後壓板15亦可構成為沿著舖設於框架11上之導件移動自如。後壓板15的導件可以與可動壓板13的導件17共用。

另外，本實施形態中，固定壓板12固定於框架11上，後壓板15相對於框架11沿著模開閉方向移動自如，但亦可以構成為後壓板15固定於框架11上，固定壓板 12相對於框架11沿著模開閉方向移動自如。

繫桿16與模開閉方向平行，且依據合模力而延伸。至少在1根繫桿16上設置有應變感測器18。應變感測器18藉由檢測繫桿16的應變來檢測合模力的實際值，將表示其實際值之訊號輸出至控制裝置70。控制裝置70進行反饋控制，以使合模力的實際值與設定值的偏差為零。

另外，檢測合模力之合模力感測器並不限定於應變感測器18。例如，亦可以使用力量感測器來作為合模力感測器。

肘節機構20配設於可動壓板13與後壓板15之間，且分別安裝於可動壓板13及後壓板15。藉由肘節機構20在模開閉方向伸縮，使可動壓板13相對於後壓板15進退。

合模馬達26為藉由驅動肘節機構20來驅動可動壓板13之驅動部。在合模馬達26與肘節機構20之間，設置有將合模馬達26的旋轉運動轉換為直線運動並傳遞至肘節機構20之運動轉換部、即滾珠螺桿機構。

合模馬達26具有編碼器26a。編碼器26a檢測合模馬達26的輸出軸的旋轉角的實際值，將表示其實際值之訊號輸出至控制裝置70。控制裝置70進行反饋控制，以使旋轉角的實際值與設定值的偏差為零。

接下來，對合模裝置10的動作進行說明。合模裝置10的動作藉由控制裝置70控制。控制裝置70具有記憶體等儲存部及CPU，藉由使CPU執行儲存於儲存部之控 制程式來控制合模裝置10的動作。

在閉模製程中，驅動合模馬達26來使肘節機構20動作，使可動壓板13前進。讓可動模33接近固定模32。

在合模製程中，在可動模33與固定模32接觸之狀態下驅動合模馬達26，產生合模馬達26之推動力乘以肘節倍率之合模力。在合模狀態的固定模32與可動模33之間形成有模穴空間34。可在合模製程中進行填充製程、保壓製程、冷卻製程、及計量製程。

在開模製程中，驅動合模馬達26來使肘節機構20動作，使可動壓板13後退。之後可進行頂出製程。

另外，在合模裝置10中，作為可動壓板13的驅動部，亦可以具有油壓缸來替代合模馬達26。並且，合模裝置10亦可以具有模開閉用之線性馬達、合模用之電磁鐵。藉由電磁鐵的吸附力產生合模力時，作為合模力感測器，亦可以使用檢測電磁鐵周邊的磁場強度之磁感測器。

第2圖係表示第1圖的合模裝置10的控制裝置及控制對象之圖。控制裝置70例如具有合模力模式產生部71、旋轉角設定部72、控制運算部73、PWM調變部74、及轉換器75。合模力模式產生部71將表示合模力的設定值的模式之訊號輸出至旋轉角設定部72。旋轉角設定部72，以使合模力的實際值與設定值的偏差成為零的方式計算合模馬達26的旋轉角的設定值。產生與合模馬達26的旋轉角相應之合模力。計算旋轉角的設定值時可使用例如PI運算、PID運算等。旋轉角設定部72將表示旋轉角的 設定值之訊號輸出至控制運算部73。控制運算部73，以使旋轉角的實際值與設定值的偏差成為零的方式生成控制訊號。生成控制訊號時可使用例如PI運算、PID運算等。控制運算部73將控制訊號輸出至PWM調變部74。PWM調變部74對控制訊號進行PWM調變，並生成PWM訊號。轉換器75依據PWM訊號將交流電源的電力進行電力轉換並供給至合模馬達26。

在合模製程中，控制裝置70依據可動部的控制量的實際值與設定值的偏差來計算驅動部的操作量的設定值。在合模製程中，可以是可動部為可動壓板13、控制量為作用於可動壓板13與固定壓板12之間的合模力、驅動部為合模馬達26、操作量為合模馬達26的旋轉角。使用積分運算來計算旋轉角的設定值時，計算出合模力的實際值與設定值的偏差乘以積分增益之值的時間積分值、與初始設定值之和，來作為旋轉角的設定值。射出成形機2的自動運轉開始時之初始設定值可以是零，亦可以是預先設定之值。

在合模製程中，控制裝置70依據過去射出中的操作量的設定值的計算結果來計算目前射出中的操作量的設定值。例如，控制裝置70在自動運轉開始後，儲存第n次射出的合模製程結束時的操作量的設定值，並在第n+1次射出的合模製程中，使用所儲存之設定值作為操作量的初始設定值。在此，n為1以上的自然數。藉由過去的射出能夠預先知道合模力的實際值與設定值大致相同之合模馬 達26的旋轉角的設定值。因此，藉由使用過去射出中的設定值作為目前射出中的初始設定值，合模力的實際值能夠在短時間內輕鬆到達設定值。在合模製程以外的製程中亦相同。

控制裝置70所儲存之設定值亦可以不是合模製程結束時的設定值，只要是從合模製程開始經過一定時間之後的設定值即可。並且，控制裝置70所儲存之設定值亦可以不是前一次射出中的設定值，亦可以是例如更前一次射出中的設定值。並且，控制裝置70所儲存之設定值亦可以是過去自動運轉時的設定值、過去手動運轉時的設定值。在合模製程以外的製程中亦相同。

在合模製程中，控制裝置70亦可以依據過去複數次射出中的操作量的設定值的平均值來計算目前射出中的操作量的設定值。能夠吸收雜訊。在合模製程以外的製程中亦相同。

在1個製程(例如合模製程)中，控制量的設定值隨著時間的經過逐步變化時，控制裝置70，對於每個控制量的設定值，可將1個製程分割為複數個製程，並在分割後的每個製程計算操作量的設定值。此時，控制裝置70在分割後的每個製程儲存過去射出中的操作量的設定值，使用其作為目前射出中的操作量的初始設定值。或者，控制裝置70可僅對分割後之複數個製程中的一部份製程中儲存過去射出中的操作量的設定值，利用將所儲存之操作量的設定值之偏移值作為剩餘製程中之操作量的初始設定 值。

此外，在閉模製程中，控制裝置70可依據可動部的控制量的實際值與設定值的偏差來計算驅動部的操作量的設定值。在閉模製程中，可以是可動部為可動壓板13、控制量為表示可動壓板13的移動量之固定模32與可動模33的間隙、驅動部為合模馬達26、操作量為合模馬達26的旋轉角。固定模32與可動模33的間隙能夠藉由模具間隙感測器31等來檢測。模具間隙感測器31將表示間隙的實際值之訊號輸出至控制裝置70。控制裝置70進行反饋控制，以使間隙的實際值與設定值的偏差為零。在固定模32與可動模33之間形成有既定的間隙之狀態下開始向模具裝置30內填充成形材料時(所謂的開口成形時)，能夠抑制間隙的變動。

在閉模製程中，控制裝置70可依據過去射出中的操作量的設定值的計算結果來計算目前射出中的操作量的設定值。間隙的實際值能夠在短時間內輕鬆到達設定值。

接下來，再次參閱第1圖對射出裝置50進行說明。射出裝置50的說明與合模裝置10的說明不同，將填充時的螺桿52的移動方向(第1圖中左方向)設為前方，將計量時的螺桿52的移動方向(第1圖中右方向)設為後方來進行說明。

射出裝置50具有壓缸51、螺桿52、計量馬達53、射出馬達54、及壓力感測器55。

壓缸51對從供給口51a供給之成形材料進行加熱。 供給口51a形成於壓缸51的後部。在壓缸51的外周設置有加熱器等加熱源。在壓缸51的前端設置有噴嘴56。

螺桿52在壓缸51內配設為可旋轉自如且進退自如。

計量馬達53為使螺桿52旋轉之驅動部。計量馬達53可具有編碼器53a。編碼器53a檢測計量馬達53的輸出軸的轉速的實際值，並將表示其實際值之訊號輸出至控制裝置70。在計量製程中，控制裝置70可進行反饋控制，以使轉速的實際值與設定值的偏差為零。

射出馬達54為使螺桿52進退之驅動部。在螺桿52與射出馬達54之間，設置有將射出馬達54的旋轉運動轉換為螺桿52的直線運動之運動轉換部。射出馬達54可具有編碼器54a。編碼器54a藉由檢測射出馬達54的輸出軸的轉速的實際值來檢測螺桿52的前進速度的實際值，並將表示其實際值之訊號輸出至控制裝置70。在填充製程中，控制裝置70可進行反饋控制，以使螺桿52的前進速度的實際值與設定值的偏差為零。

壓力感測器55檢測螺桿52的背壓的實際值，並將表示其實際值之訊號輸出至控制裝置70。在保壓製程中，控制裝置70可進行反饋控制，以使螺桿52的背壓的實際值與設定值的偏差為零。

在填充製程中，驅動射出馬達54來使螺桿52前進，並將積蓄於螺桿52前方之液態的成形材料填充於模具裝置30的模穴空間34中。螺桿52的前進速度的設定值可以是恆定的，亦可以依據螺桿位置或經過時間而改變。若 螺桿52前進到既定位置(所謂的V/P切換位置)，則開始保壓製程。另外，亦可以是從填充製程開始的經過時間到達既定時間後，開始保壓製程。

在保壓製程中，驅動射出馬達54來將螺桿52向前方推壓，向模穴空間34內的成形材料施加壓力。能夠補充與成形材料冷卻所造成的體積收縮相應的成形材料。螺桿52的背壓的設定值可以是恆定的，亦可以是依據經過時間等而逐步改變。將模穴空間34的入口(所謂的澆口)密封而防止成形材料從模穴空間34逆流之後，開始冷卻製程。可在冷卻製程中進行計量製程。

在計量製程中，驅動計量馬達53來使螺桿52旋轉，沿著形成於螺桿52之螺旋狀的槽將成形材料送至前方。伴隨著此動作，成形材料逐漸熔融。隨著液態的成形材料被送至螺桿52的前方而積蓄於壓缸51的前部，螺桿52後退。螺桿52的轉速的設定值可以是恆定的，亦可以是依據螺桿位置或經過時間而改變。

在計量製程中，為了限制螺桿52的急劇後退，可驅動射出馬達54來對螺桿52施加既定的背壓。若螺桿52後退到既定位置，且在螺桿52的前方積蓄既定量的成形材料，則結束計量製程。

在保壓製程中，控制裝置70可依據可動部的控制量的實際值與設定值的偏差來計算驅動部的操作量的設定值。在保壓製程中，亦可以是可動部為螺桿52、控制量為螺桿52的背壓、驅動部為射出馬達54、操作量為向射 出馬達54供給之電流。向射出馬達54供給之電流能夠藉由與射出馬達54連接之電流感測器檢測。

在保壓製程中，控制裝置70可依據過去射出中的控制量的設定值的計算結果來計算目前射出中的操作量的設定值。螺桿52的背壓的實際值能夠在短時間內輕鬆到達設定值。

同樣地，在計量製程中，控制裝置70可依據可動部的控制量的實際值與設定值的偏差來計算驅動部的操作量的設定值。在計量製程中，亦可以是可動部為螺桿52、控制量為螺桿52的背壓、驅動部為射出馬達54、操作量為向射出馬達54供給之電流。在計量製程中，控制裝置70可依據過去射出中的控制量的設定值的計算結果來計算目前射出中的操作量的設定值。螺桿52的背壓的實際值能夠在短時間內輕鬆到達設定值。

此外，在填充製程中，控制裝置70可依據可動部的控制量的實際值與設定值的偏差來計算驅動部的操作量的設定值。在填充製程中，亦可以是可動部為螺桿52、控制量為螺桿52的前進速度、驅動部為射出馬達54、操作量為射出馬達54的轉速。此時，螺桿52的前進速度可藉由設置於射出馬達54外部之速度感測器檢測，而不是藉由射出馬達54的編碼器54a。速度感測器可檢測與螺桿52一同進退之構件的前進速度。在計量製程中，控制裝置70可依據過去射出中的控制量的設定值的計算結果來計算目前射出中的操作量的設定值。螺桿52的前進速度 的實際值能夠在短時間內輕鬆到達設定值。

另外，本實施形態的射出裝置為同軸螺桿式，但亦可以為螺桿預塑式。螺桿預塑式的射出裝置，將在塑化缸內熔融後之成形材料供給至射出缸，並從射出缸向模具裝置內射出成形材料。在可塑缸內將螺桿配設成可旋轉自如或可旋轉自如且進退自如，在射出缸內將柱塞配設成可進退自如。

接下來，對頂出裝置60進行說明。頂出裝置60的說明與合模裝置10的說明相同，將閉模時的可動壓板13的移動方向(第1圖中右方向)設為前方，將開模時的可動壓板13的移動方向(第1圖中左方向)設為後方來進行說明。

例如，第1圖所示，頂出裝置60具有頂出桿61、及頂出馬達62。

頂出桿61插穿於可動壓板13的貫穿孔，相對於可動壓板13進退自如。隨著頂出桿61的進退，配設於可動模33內之頂出構件35進退，頂出構件35從可動模33頂出成形品。

在可動壓板13可安裝頂出間隙感測器65。頂出間隙感測器65可檢測可動壓板13與頂出構件35的間隙的實際值，並將表示其實際值之訊號輸出至控制裝置70。控制裝置70可進行反饋控制，以使間隙的實際值與設定值的偏差為零。

頂出馬達62為驅動頂出桿61之驅動部。在頂出馬達 62與頂出桿61之間，設置有將頂出馬達62的旋轉運動轉換為頂出桿61的直線運動之運動轉換部63。運動轉換部63例如由滾珠螺桿機構等構成。

頂出馬達62可具有編碼器62a。編碼器62a檢測頂出馬達62的輸出軸的旋轉角的實際值，並將表示其實際值之訊號輸出至控制裝置70。控制裝置70可進行反饋控制，以使旋轉角的實際值與設定值的偏差為零。

在頂出製程中，驅動頂出馬達62，從可動壓板13向前方頂出頂出桿61。頂出構件35從可動模33頂出成形品。之後，驅動頂出馬達62，使頂出桿61後退到原來的位置。

在頂出製程中，控制裝置70可依據可動部的控制量的實際值與設定值的偏差來計算驅動部的操作量的設定值。在頂出製程中，亦可以是可動部為頂出桿61、控制量為表示頂出桿61的移動量之可動壓板13與頂出構件35的間隙、驅動部為頂出馬達62、操作量為頂出馬達62的旋轉角。

在頂出製程中，控制裝置70可依據過去射出中的控制量的設定值的計算結果來計算目前射出中的操作量的設定值。可動壓板13與頂出構件35的間隙的實際值能夠在短時間內輕鬆到達設定值。

另外，本實施形態的頂出製程中，控制量為可動壓板13與頂出構件35的間隙，操作量為頂出馬達62的旋轉角，但控制量的種類及操作量的種類並沒有特別限定。例 如，控制量可以為頂出力，操作量可以為向頂出馬達62供給之電流。

另外，本實施形態的頂出裝置60雖為電動式，但亦可以是油壓式、混合式，可代替頂出馬達62或除頂出馬達62之外還具有油壓缸。並且，頂出裝置60可具有增大由頂出馬達62產生之推動力之肘節機構，頂出裝置60的結構並沒有特別限定。

以上，對射出成形機的實施形態等進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態等，在申請專利範圍所記載之本發明的技術思想範圍內能夠進行各種變形及改良。

例如，在將噴嘴56緊壓於模具裝置30之噴嘴接觸製程中，控制裝置70可依據可動部的控制量的實際值與設定值的偏差來計算驅動部的操作量的設定值。在噴嘴接觸製程中，亦可以是可動部為噴嘴56、控制量為噴嘴56的接觸壓力、驅動部為使噴嘴56移動之馬達、操作量為使噴嘴56移動之馬達的旋轉角。在馬達與噴嘴56之間，亦可以設置將馬達的旋轉運動轉換為噴嘴56的直線運動之運動轉換部。另外，驅動部可以為油壓缸。在噴嘴接觸製程中，控制裝置70可依據過去射出中的控制量的設定值的計算結果來計算目前射出中的操作量的設定值。

此外，在藉由使配設於模具裝置30內之壓縮芯移動來對模穴空間34內的成形材料進行壓縮之壓縮行程中，控制裝置70可依據可動部的控制量的實際值與設定值的偏差來計算驅動部的操作量的設定值。在壓縮行程中，亦 可以是可動部為壓縮芯、控制量為壓縮芯的移動量、驅動部為使壓縮芯移動之馬達、操作量為使壓縮芯移動之馬達的旋轉角。在馬達與壓縮芯之間，可以設置將馬達的旋轉運動轉換為壓縮芯的直線運動之運動轉換部。另外，驅動部可以是油壓缸。在壓縮行程中，控制裝置70可依據過去射出中的控制量的設定值的計算結果來計算目前射出中的操作量的設定值。

此外，各製程的控制量並不限定於上述實施形態，例如，可以是力或位置中的任一個。例如，合模製程的控制量在上述實施形態中為合模力，但亦可以是可動壓板的位置。同樣地，各製程的操作量並不限定於上述實施形態。

13‧‧‧可動壓板

26‧‧‧合模馬達

70‧‧‧控制裝置

71‧‧‧合模力模式產生部

72‧‧‧旋轉角設定部

73‧‧‧控制運算部

74‧‧‧PWM調變部

75‧‧‧轉換器

Claims (2)

1. 一種射出成形機，其特徵為，具備：可動部；驅動部，驅動該可動部；及控制裝置，控制該驅動部，該控制裝置，是依據前述可動部的控制量的實際值與設定值的偏差來計算前述驅動部的操作量的設定值，且依據過去射出中的前述操作量的設定值的計算結果來計算目前射出中的前述操作量的設定值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之射出成形機，其中，前述控制裝置，是將過去射出中的前述操作量設定為目前射出中的前述操作量的初始值。