TWI583530B - Injection molding machine - Google Patents

Description

射出成形機

本發明係有關一種射出成形機。

射出成形機是在模具裝置內的模穴空間填充液態的成形材料，並藉由使填充之成形材料固化而形成成形品(例如參閱專利文獻1)。射出成形機具備：檢測器，輸出與控制量(例如壓力)對應之訊號；及控制裝置，依據檢測器的檢測值和設定值計算操作量(例如馬達電流值)。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開2008-73874號公報

檢測器具有生成與控制量對應之訊號之檢測電路、及將檢測電路的訊號放大並輸出到控制裝置之可變放大器。該可變放大器的增益可依據製程種類、控制量的大小等而變更。

但是，一旦包括在檢測器中之可變放大器的增益改變，則來自檢測器的訊號會發生變化，導致訊號與檢測值的對應關係發生變化。

因此，控制裝置具有放大來自檢測器的訊號之可變放大器。該可變放大器的增益可依據包括在檢測器中之可變放大器的增益而變更。藉此，能夠維持訊號與檢測值的對應關係。

以往，在檢測器和控制裝置中增益的變更時刻有時會產生偏差，並在檢測值上產生誤差，有時射出成形機的動作變得不穩定。

本發明係鑑於上述課題而完成的，其目的在於提供一種能夠改善動作的穩定性之射出成形機。

為了解決上述課題，依本發明的一樣態，提供一種射出成形機，其具備：檢測器，輸出複數個與控制量對應之訊號；及控制裝置，依據選自前述檢測器的複數個輸出之一部份輸出，計算用於實際控制之操作量。

依本發明的一樣態，提供一種能夠改善動作的穩定性之射出成形機。

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‧‧‧壓力檢測器

30‧‧‧模具裝置

32‧‧‧固定模

33‧‧‧可動模

50‧‧‧射出裝置

51‧‧‧壓缸

52‧‧‧螺桿

53‧‧‧計量馬達

54‧‧‧射出馬達

55‧‧‧壓力檢測器

56‧‧‧應變規

57‧‧‧第1放大器

58‧‧‧第2放大器

59‧‧‧噴嘴

60‧‧‧頂出裝置

70‧‧‧控制裝置

71‧‧‧第1控制運算部

72‧‧‧第2控制運算部

73‧‧‧逆變器

第1圖係表示本發明的一實施形態的射出成形機之圖。

第2圖係表示本發明的一實施形態的控制裝置及其周邊裝置之圖。

以下，參閱附圖對用於實施本發明之形態進行說明，但各附圖中，對於相同或相對應之結構標註相同或相對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的射出成形機之圖。例如，如第1圖所示，射出成形機具有合模裝置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。填充製程為在模具裝置30內的模穴空間34填充液態的成形材料之製程，保壓製程為對模穴空間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次射出之成形材料之製程。頂出裝置60進行推出製程。推出製程為從開模後的模具裝置30推出成形品之製程。

射出成形機藉由自動反覆進行例如閉模製程、合模製程、填充製程、保壓製程、冷卻製程、計量製程、開模製 程及推出製程，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。為了成形週期的縮短，可以在冷卻製程中進行計量製程。在1個成形週期中進行例如閉模製程、合模製程、填充製程、保壓製程、冷卻製程、計量製程、開模製程及推出製程。

接著，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圖中為右方向)設為前方，將開模時的可動壓板13的移動方向(第1圖中為左方向)設為後方來進行說明。

例如，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。在固定壓板12中與可動壓板13的對置面安裝有固定模32。

可動壓板13沿著舖設於框架11上之導件(例如導軌)17移動自如，並相對於固定壓板12進退自如。在可動壓板13中與固定壓板12的對置面安裝有可動模33。

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

後壓板15經由複數根(例如4根)繫桿16與固定壓板12連結，並沿模開閉方向移動自如地載置於框架11上。另外，後壓板15亦可以沿舖設於框架11上之導件移動自如。後壓板15的導件亦可以與可動壓板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，後壓板15相對於框架11沿模開閉方向移動自如，但亦可以後壓板15固定於框架11，固定壓板12相對於框架11沿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。在至少1根繫桿16上設置有檢測合模力之壓力檢測器18。壓力檢測器18藉由檢測繫桿16的變形而檢測合模力，並將表示合模力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檢測值與設定值的偏差成為零。

肘節機構20配設於可動壓板13與後壓板15之間，並分別安裝於可動壓板13與後壓板15。藉由肘節機構20沿模開閉方向伸縮，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之間設置有滾珠螺桿機構，前述滾珠螺桿機構作為將合模馬達26的旋轉運動轉換為直線運動而傳遞至肘節機構20之運動轉換部。

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，並將表示旋轉角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檢測值與設定值的偏差成為零。

接著，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來進行控制。控制裝置70具有記憶體等存儲部及CPU，並藉由在CPU中執行存儲於存儲部之控制程序來控制合模裝置10的動作。

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

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，產生在由合模馬達26產生之推進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。在合模製程中可進行填充製程、保壓製程、冷卻製程、計量製程。

開模製程中，驅動合模馬達26使肘節機構20工作，並使可動壓板13後退。之後可進行推出製程。

另外，合模裝置10為，作為可動壓板13的驅動部，可具有油壓缸來代替合模馬達26。並且，合模裝置10具有模開閉用的線性馬達，亦可具有合模用的電磁鐵。壓力檢測器18並不限定於應變規式，亦可以為壓電式、容量式、油壓式、電磁式等，其安裝位置亦並不限定在繫桿16。

接著，再度參閱第1圖，對射出裝置50進行說明。在射出裝置50的說明中，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圖中為左方向)設為前方，將計量時的螺桿52的移動方向(第1圖中為右方向)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及壓力檢測器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59。

螺桿52在壓缸51內配設成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，並將表示轉速之訊號輸出至控制裝置70。控制裝置70在計量製程中可進行反饋控制，以使轉速的檢測值與設定值的偏差成為零。

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的輸出軸的轉速來檢測螺桿52的前進速度，並將表示螺桿52的前進速度之訊號輸出至控制裝置70。控制裝置70在填充製程中可進行反饋控制，以使螺桿52的前進速度的檢測值與設定值的偏差成為零。

壓力檢測器55例如配設於射出馬達54與螺桿52之間，並將與作用於壓力檢測器55之壓力對應之訊號輸出至控制裝置70。作用於壓力檢測器55之壓力成為與螺桿52的背壓、螺桿52所推壓之成形材料的壓力等對應者。

填充製程中，驅動射出馬達54而使螺桿52前進，並使蓄積在螺桿52的前方之液態的成形材料填充於模具裝 置30的模穴空間34。螺桿52的前進速度的設定值可以恆定，亦可以依據螺桿位置或經過時間來進行改變。若螺桿52前進至規定位置(所謂V/P切換位置)，則開始保壓製程。另外，若開始填充製程後的經過時間達到規定時間，則亦可以開始保壓製程。

保壓製程中，驅動射出馬達54而使螺桿52向前方推壓，並向模穴空間34內的成形材料施加壓力。能夠補充不充份的成形材料。成形材料的壓力的設定值可以恆定，亦可以依據經過時間等逐步改變。密封模穴空間34的入口(所謂閘極)，防止來自模穴空間34的成形材料的逆流之後，開始冷卻製程。在冷卻製程中可進行計量製程。

計量製程中，驅動計量馬達53而使螺桿52旋轉，並將成形材料沿著形成於螺桿52之螺旋狀的槽送至前方。成形材料隨之漸漸被熔化。隨著液態的成形材料被送至螺桿52的前方並蓄積在壓缸51的前部，螺桿52被迫後退。螺桿52的轉速的設定值可以恆定，亦可以依據螺桿位置或經過時間來進行改變。

計量製程中，為了限制螺桿52急劇後退，可以驅動射出馬達54對螺桿52施加背壓。驅動射出馬達54以使背壓成為設定值。若螺桿52後退至規定位置，並在螺桿52的前方蓄積有規定量的成形材料，則結束計量製程。

另外，本實施形態的射出裝置為同軸螺桿方式，但亦可以為螺桿預塑方式。螺桿預塑方式的射出裝置將在塑化缸內熔化之成形材料供給至射出缸，並將成形材料從射出 缸射出至模具裝置內。在塑化缸內旋轉自如地或旋轉自如且進退自如地配設有螺桿，在射出缸內進退自如地配設有柱塞。

接著，參閱第2圖對控制裝置70及其周邊裝置進行說明。第2圖係表示本發明的一實施形態的控制裝置及其周邊裝置之圖。

控制裝置70具有例如第1控制運算部71、第2控制運算部72及逆變器73。控制裝置70連接於射出馬達54及壓力檢測器55。控制量為作用於壓力檢測器55之壓力，操作量為向射出馬達54供給之電力。

壓力檢測器55檢測作用於壓力檢測器55之壓力。該壓力表示螺桿52的背壓和螺桿52所推壓之成形材料的壓力。壓力檢測器55具有作為檢測電路的應變規56、第1放大器57及第2放大器58。

應變規56構成組合了複數個電阻絲之橋式電路。若壓力作用於橋式電路，則各電阻絲變形，且各電阻絲的電阻值發生變化。對應於壓力之電壓從橋式電路輸出。在橋式電路的輸入電壓為恆定時，橋式電路的輸出電壓基本上與作用於橋式電路之壓力成比例。

第1放大器57及第2放大器58分別放大來自應變規56的輸出電壓，並輸出至控制裝置70。第1放大器57的增益與第2放大器58的增益不同，壓力檢測器55將增益不同之複數個壓力訊號輸出至控制裝置70。

壓力檢測器55具有複數個放大器，由於從各個放大 器輸出壓力訊號，因此與如以往由1個可變放大器輸出複數個壓力訊號之情況不同，能夠在同時期輸出複數個壓力訊號。因此，能夠消除如以往在壓力檢測器55和控制裝置70中增益的變更時刻產生偏差之問題。

另外，本實施形態的壓力檢測器55具有1個橋式電路及連接於該橋式電路之複數個放大器，但亦可以具有複數個橋式電路與放大器的組合。並且包含在壓力檢測器55中之放大器的個數可以為2個，亦可以為3個以上。3個以上的壓力訊號可從壓力檢測器55輸出。

控制裝置70依據選自壓力檢測器55的複數個輸出之一部份輸出，計算向用於實際控制之射出馬達54供給之電力。

第1控制運算部71依據第1放大器57的輸出與第1壓力指令的第1偏差，計算向射出馬達54供給之電力。例如，如第2圖所示，第1控制運算部71具有：第1比例器71a，輸出與第1偏差成比例之值；第1積分器71b，輸出對第1偏差的常數倍進行時間積分之值。第1控制運算部71的輸出A成為第1比例器71a的輸出A1與第1積分器71b的輸出A2之和(A=A1+A2)。另外，第1控制運算部71還可以具有第1微分器，該第1微分器輸出將第1偏差的常數倍進行時間微分之值。

同樣地，第2控制運算部72依據第2放大器58的輸出與第2壓力指令的第2偏差，計算向射出馬達54供給之電力。例如，如第2圖所示，第2控制運算部72具 有：第2比例器72a，輸出與第2偏差成比例之值；第2積分器72b，輸出對第2偏差的常數倍進行時間積分之值。第2控制運算部72的輸出B成為第2比例器72a的輸出B1與第2積分器72b的輸出B2之和(B=B1+B2)。另外，第2控制運算部72還可以具有第2微分器，該第2微分器輸出將第2偏差的常數倍進行時間微分之值。

第1壓力指令與第2壓力指令可以相同，亦可以不同。

逆變器73按照第1控制運算部71的輸出或第2控制運算部72的輸出對交流電源的電力進行電力轉換而向射出馬達54供給。使用第1控制運算部71的輸出與第2控制運算部72的輸出中的哪個輸出是依據製程的種類、控制量的大小來決定。

可是，橋式電路的輸出電壓基本上與作用於橋式電路之壓力成比例。但是，略微存在零點的偏差和非線性，並在第1控制運算部71的輸出A與第2控制運算部72的輸出B會產生誤差。

因此，控制裝置70使第1控制運算部71的輸出A與第2控制運算部72的輸出B一致。無論使用壓力檢測器55的複數個輸出中的哪一個輸出，向射出馬達54供給之電力都相同，因此能夠提高射出裝置50的動作的穩定性。

控制裝置70在第1控制運算部71的輸出A與第2控 制運算部72的輸出B中修正不使用之一方。

控制裝置70使用第1控制運算部71的輸出A時，修正第2控制運算部72的輸出B以與第1控制運算部71的輸出A一致。例如，控制裝置70並非從第2偏差求出第2積分器72b的輸出B2，而是利用B2=A-B1的式子而求出，並存儲於第2積分器72b的記憶體。

同樣地，在控制裝置70使用第2控制運算部72的輸出B時，修正第1控制運算部71的輸出A以與第2控制運算部72的輸出B一致。例如，控制裝置70並非從第1偏差求出第1積分器71b的輸出A2，而是利用A2=B-A1的式子而求出，並存儲於第1積分器71b的記憶體。

操作量的計算包括積分運算時，控制裝置70可以藉由修正積分值使依據壓力檢測器55的各輸出而計算之操作量一致。

控制裝置70在1個成形週期中，可以切換選自壓力檢測器55的複數個輸出中之輸出。在計量製程中作用於壓力檢測器55之壓力遠小於在填充製程中作用於壓力檢測器55之壓力，在計量製程與填充製程中所要求之壓力的分辨率不同。因此，在計量製程中選擇來自增益較大的放大器的輸出，在填充製程中選擇來自增益較小的放大器的輸出。

另外，本實施形態的壓力檢測器55為應變規式，但亦可以為壓電式、容量式等。

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主旨範圍內，可進行各種變形、改良。

例如，上述實施形態的壓力檢測器檢測射出裝置的壓力，但亦可以檢測合模裝置的壓力(作用於模具裝置之合模力)、頂出裝置的推出力等。

並且，上述實施形態的控制量為壓力，但亦可以為例如位置、轉速等，檢測控制量之檢測器可以為位置檢測器、轉速檢測器等。

並且，上述實施形態的控制裝置在計算操作量時，使依據檢測器的各輸出而計算之操作量一致，但在計算操作量之前，亦可以藉由使檢測器的各輸出所示之控制量整合，使依據檢測器的各輸出而計算之操作量一致。例如，控制裝置校正剩餘的各輸出所示之控制量，以使與選自檢測器的複數個輸出之一部份輸出所示之控制量一致。依據所預先設定之公式等進行該校正。此時，計算操作量之控制運算部可以為1個。

54‧‧‧射出馬達

55‧‧‧壓力檢測器

56‧‧‧應變規

57‧‧‧第1放大器

58‧‧‧第2放大器

70‧‧‧控制裝置

71‧‧‧第1控制運算部

71a‧‧‧第1比例器

71b‧‧‧第1積分器

72‧‧‧第2控制運算部

72a‧‧‧第2比例器

72b‧‧‧第2積分器

73‧‧‧逆變器

Claims (8)

1. 一種射出成形機，其特徵為，具備：檢測器，輸出複數個與相同的控制量對應之增益為不同之訊號；及控制裝置，依據選自前述檢測器的複數個輸出之一部份輸出，計算用於實際控制之操作量。
2. 如申請專利範圍第1項所述之射出成形機，其中，前述控制裝置使依據前述檢測器的各輸出而計算之操作量一致。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之射出成形機，其中，前述控制裝置在計算用於實際控制之操作量時，使依據前述檢測器的各輸出而計算之操作量一致。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之射出成形機，其中，操作量的計算包括積分運算，前述控制裝置藉由修正積分值使依據前述檢測器的各輸出而計算之操作量一致。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之射出成形機，其中，前述控制裝置在計算操作量之前，藉由使前述檢測器的各輸出所示之控制量整合，使依據前述檢測器的各輸出而計算之操作量一致。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之射出成形機，其中，前述控制裝置修正使用剩餘的各輸出而計算之操作量，以使與依據選自前述檢測器的複數個輸出之一部份輸出而計算之操作量一致。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述之射出成形機，其中，前述檢測器具有複數個將訊號放大並輸出之放大器，前述控制裝置依據選自複數個放大器之一部份放大器的輸出而計算用於實際控制之操作量，並且，使依據各放大器的輸出而計算之操作量一致。
8. 如申請專利範圍第1或2項所述之射出成形機，其中，前述控制裝置在1個成形週期中切換選自前述檢測器的複數個輸出之輸出。