专利名称：注射装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及注射装置及其控制方法。
在注射成形机中，配置着注射装置，在该注射装置的加热缸内配设着可旋转自如及可进退自如的螺杆，由注出用马达和计量用马达使该螺杆旋转及进退。在上述螺杆的外周面上，形成螺旋状的刮板，由该刮板形成沟槽。
在计量工序中，使螺杆向正方向旋转时，从漏斗落下的树脂被溶融，并沿着上述沟槽前进，蓄积在螺杆头的前方，随之螺杆后退。
为此，上述螺杆，从后方到前方依次形成树脂供给部、压缩部和计量部。从漏斗落下的树脂被供给到树脂该供给部。在该压缩部将供给来的树脂一边压缩一边使其溶融。在该计量部对溶融了的树脂进行定量计量。上述沟槽内的树脂，在树脂供给部具有颗粒形状，在压缩部成为半溶融状，在计量部成为完全溶融的液状。由上述树脂供给部、压缩部和计量部构成刮板部。另外，如果上述螺杆的外周面与加热缸的内周面的粗糙度相同，则在计量工序中，即使使螺杆旋转，沟槽内的树脂也与螺杆一体旋转而不前进，因此，通常将加热缸的内周面做得比螺杆外周面粗糙。
在注射工序中，使螺杆前进时，蓄积在螺杆头前方的树脂从注射咀注出，充填到金属模装置的空腔内。这时，为了使蓄积在螺杆头前方的树脂不逆流，在螺杆头的周围配设了逆流防止装置。该逆流防止装置，由配设在螺杆头圆柱部外周的环状逆止环和固定在螺杆刮板部前端的挡板构成。上述逆止环，随着螺杆的旋转，位于将螺杆头的前方与刮板部连通的位置、以及位于将螺杆头的前方与刮板部阻断的位置。因此，在计量工序结束后，使螺杆朝反方向旋转，将上述逆止环置于阻断位置，就可以防止螺杆头前方的树脂逆流。
在开始上述注射工序时，如果螺杆头的前方的树脂压力、即注出压力有偏差，则会在成形品上产生气孔、毛刺，导致成形品质量低下。为此，在计量工序结束后，如前所述，把逆止环置于阻断位置，然后，使螺杆暂时前进，当注出压力成为设定压时使其停止，把这时的螺杆位置作为基准位置存储到存储器中。再使螺杆从该基准位置后退，进行反吸，然后，开始注射工序，使螺杆从上述基准位置仅前进设定距离。该设定距离根据充填到空腔内的树脂量、以及在上述反吸中螺杆后退的距离算出。
这样，在注射工序中，由于使螺杆从上述基准位置仅前进设定距离，所以，可将注出压力常时地保持为设定压。因此，可防止在成形品上产生气孔、毛刺等，可提高成形品质量。
但是，在上述已往的注射装置中，由于加热缸内周面比螺杆外周面粗糙，所以，在使螺杆前进时，对加热缸内周面附近的树脂施加较大的摩擦阻力。而且，螺杆沟槽内的树脂的溶融状态，在树脂供给部、压缩部和计量部间移动时有变化，所以，加在上述树脂上的摩擦阻力也有变化。
因此，在注射工序，从后方加给螺杆的注射力与注出压力不对应，不仅不能用足够的注出压力注射树脂，而且，随着上述摩擦阻力的变化，注出压力也产生偏差。
结果，金属模内的树脂压力、即模内压也产生偏差，导致成形品质量降低。
另外，在计量工序结束后，使螺杆前进而置于基准位置时，对加热缸内周面附近的树脂施加较大的摩擦阻力。因此，由于上述注出压力变动，所以，注出压力成为设定压时即使使螺杆停止，螺杆位置也产生偏差。结果，基准位置变动，导致成形品质量降低。
本发明的目的是解决上述已往注射装置的问题，提供一种在注射工序中能减小对树脂施加的摩擦阻力、防止基准位置变动、提高成形品质量的注射装置及其控制方法。
为达到上述目的，本发明采取以下技术方案注射装置，其特征在于备有(a)加热缸；(b)可旋转和进退地配设在上述加热缸内的螺杆，该螺杆备有在螺杆本体部外周形成了刮板的刮板部和配设在该刮板部前端的螺杆头；(c)使上述螺杆旋转的第1驱动机构；(d)使上述螺杆进退的第2驱动机构；(e)在注射工序中驱动上述第2驱动机构、使螺杆以预定的螺杆速度前进的螺杆前进控制机构；(f)在注射工序中驱动上述第1驱动机构、使上述刮板以看起来比螺杆速度低的刮板速度前进的刮板速度控制机构。
所述的注射装置，其特征在于，(a)在上述螺杆头周围配设着逆止环；(b)上述逆止环随着螺杆的旋转，相对于螺杆头仅转动预定角度，可位于将螺杆头的前方与刮板部之间连通的位置、以及将螺杆头的前方与刮板部之间阻断的位置。
所述的注射装置，其特征在于，刮板速度相对于螺杆速度的速度比，设定为小于1、且是在对应于树脂种类而设定的最小值以上。
所述的注射装置，其特征在于，(a)上述螺杆速度可被多级变更；(b)上述刮板速度可对应上述螺杆速度而被多级变更。
所述的注射置，其特征在于设有(a)阻断控制机构，该阻断控制机构，在注射工序开始前的第1阶段，使上述螺杆朝反方向旋转，将上述逆止环位于阻断位置；及(b)树脂压力降低控制机构，该树脂压力降低控制机构，在注射工序开始前的第2阶段，使上述螺杆朝反方向旋转，使上述刮板部的树脂压力降低。
所述的注射装置，其特征在于，上述刮板速度控制机构，从注射工序开始直到经过了预定时间为止，使刮板以看起来比螺杆速度低的刮板速度前进，经过了上述预定时间后，使刮板以看起来与螺杆速度相等的刮板速度前进。
注射装置，其特征在于备有(a)加热缸；(b)可自如旋转和进退地配设在上述加热缸内的螺杆，该螺杆备有在螺杆本体部外周面形成了刮板的刮板部和配设在刮板部前端的螺杆头；(c)使上述螺杆旋转的第1驱动机构；(d)使上述螺杆进退的第2驱动机构；
(e)第1螺杆前进控制机构，其从计量工序结束到注射工序开始的期间，驱动上述第2驱动机构，使螺杆以预定的螺杆速度仅前进预定量而处于基准位置的；(f)刮板速度控制机构，在使螺杆仅前进预定量期间，驱动上述第1驱动机构，使刮板以看起来比螺杆速度低的刮板速度前进；(g)第2螺杆前进控制机构，其在所述注射工序，驱动上述第2驱动机构，使螺杆以预定的螺杆速度前进。
所述的注射装置，其特征在于，上述刮板速度控制机构，在所述注射工序驱动上述第1驱动机构，使刮板以看起来比螺杆速度低的刮板速度前进。
所述的注射装置，其特征在于，上述刮板速度为0。
注射装置的控制方法，其特征在于，(a)在计量工序，驱动第1驱动机构，使螺杆朝正方向旋转；(b)在注射工序，驱动第2驱动机构，使刮板以预定的刮板速度前进，并且，驱动第1驱动机构，使刮板以看起来比螺杆速度低的刮板速度前进。
注射装置的控制方法，其特征在于，(a)在计量工序，驱动第1驱动机构，使螺杆朝正方向旋转；(b)从计量工序结束到注射开始的期间，驱动第2驱动机构，使螺杆以预定的螺杆速度仅前进预定量，而处于基准位置；(c)在使上述螺杆仅前进预定量期间，驱动上述第1驱动机构，使上述刮板以看起来比螺杆速度低的刮板速度前进；(d)在注射工序，驱动第2驱动机构，使螺杆以预定的螺杆速度前进。
所述的注射装置的控制方法，其特征在于，上述刮板速度为0。
为此，本发明的注射装置中，备有加热缸、螺杆、使该螺杆旋转的第1驱动机构、使该螺杆进退的第2驱动机构、在注射工序中驱动该第2驱动机构使螺杆以预定的螺杆速度前进的螺杆前进控制机构、在注射工序中驱动第1驱动机构，使上述刮板以看起来比螺杆速度低的刮板速度前进的刮板速度控制机构。螺杆可旋转及可进退地配设在上述加热缸内，具有在螺杆本体外周形成刮板的刮板部、以及配设在该刮板部前端的螺杆头。这时，由于可减小对加热缸内周面附近的树脂施加的摩擦阻力，所以，在注射工序，从后方加给螺杆的注射力与注出压力对应，可产生足够的注出压力。
另外，由刮板形成的沟槽内的树脂的溶融状态，即使在刮板部移动期间变化，也能使加在上述树脂上的摩擦阻力一定，所以，可使注出压力稳定。因此，可以使模内压稳定，从而提高成形品质量。
另外，由于能产生足够的注出压力，所以，可相应地减小注射力。因此，不仅能使注射装置小型化，而且可降低注射装置的造价。另外，由于摩擦阻力减小，树脂承受的剪切热减少，可防止树脂烧伤。
本发明的另一注射装置中，在上述螺杆头周围配设了逆止环，该逆止环随着螺杆的旋转、相对于螺杆头仅转动预定角度，可位于将螺杆头的前方与刮板部之间连通的位置以及将螺杆头的前方与刮板部之间阻断的位置。
这时，只要使螺杆朝反方向旋转，就可以防止树脂朝刮板部侧逆流，所以，在注射工序中，可以使充填到金属模内的树脂充填量稳定，提高成形品质量。另外，由于在注射工序中刮板部的树脂压力稳定，所以，计量工序时能稳定地进行计量，可以使树脂的热滞后稳定，也可以使树脂温度稳定。
由于在注射工序中螺杆总是朝反方向旋转，所以，逆止环总处于在阻断位置侧受偏压的状态。因此，在注射工序中，可防止外力加到逆止环上而使逆止环位于连通位置，所以可防止树脂逆流。结果，可稳定地进行计量，提高成形品质量。
本发明的另一注射装置中，刮板速度相对于螺杆速度的速度比小于1，并且，设定在与树脂种类对应地设定的最小值以上。
这时，刮板部的树脂压力不会成为负压，可减小对加热缸内周面附近的树脂施加的摩擦阻力。
本发明的另一注射装置中，备有阻断控制机构和树脂压力降低控制机构。该阻断控制机构，在注射工序开始前的第1阶段，使螺杆朝反方向旋转，将逆止环置于阻断位置。上述树脂压力降低控制机构，在注射工序开始前的第2阶段，使螺杆朝反方向旋转，降低刮板部的树脂压力。
这时，在注射工序开始前，由于能减小加在树脂上的摩擦阻力，所以，可以使注出压力更加稳定。
本发明的另一注射装置中，上述刮板速度控制机构，从注射工序开始到经过了预定时间为止，使刮板以看起来比螺杆速度低的刮板速度前进，经过了上述预定时间时，使刮板以视在与螺杆速度相等的刮板速度前进。
这时，由于驱动第1驱动机构的时间变短，所以，可降低注射装置的运转成本。
本发明的另一注射装置中，备有加热缸、螺杆、使该螺杆旋转的第1驱动机构、使该螺杆进退的第2驱动机构、第1螺杆前进控制机构、刮板速度控制机构、和第2螺杆前进控制机构。该螺杆可旋转及可进退地配设在上述加热缸内，具有在螺杆本体外周形成刮板的刮板部、以及配设在该刮板部前端的螺杆头。上述第1螺杆前进控制机构，从计量工序结束到注射工序开始前的期间，驱动第2驱动机构，使螺杆以预定的螺杆速度仅前进预定量，处于基准位置。上述刮板速度控制机构，在使螺杆仅前进预定量的期间，驱动第1驱动机构，使刮板以看起来比螺杆速度低的刮板速度前进。上述第2螺杆前进控制机构，在注射工序中，驱动第2驱动机构，使螺杆以预定的螺杆速度前进。
这时，从计量工序结束到注射工序开始之期间，螺杆仅前进预定量，处于基准位置。
因此，在开始注射工序时的注出压力不产生偏差，所以，在成形品上不产生气孔、毛刺等，可提高成形品质量。
另外，在螺杆仅前进预定量期间，上述刮板以看起来比螺杆速度低的刮板速度前进，所以，树脂在螺杆的外周面上打滑，停滞在加热缸的内周面上。因此，可减小对加热缸内周面附近的树脂施加的摩擦阻力。
结果，由于可防止上述注出压力的变动，所以，当注出压力成为设定压时即使停止螺杆，螺杆位置也不会产生偏差。因此，由于可防止基准位置变动，所以可提高成形品质量。
本发明的另一注射装置中，上述刮板速度控制机构，在注射工序中驱动第1驱动机构，使刮板以看起来比螺杆速度低的刮板速度前进。
这时，在注射工序中，由于可减小加在加热缸内周面附近的树脂上的摩擦阻力，所以，可以使注射力与注出压力对应，可产生足够的注出压力。
另外，由刮板形成的沟槽内的树脂的溶融状态，即使在刮板部移动期间变化，也能使加在上述树脂上的摩擦阻力一定，所以，可使注出压力稳定。因此，可以使模内压稳定，从而提高成形品质量。
另外，由于能产生足够的注出压力，所以，可相应地减小注射力。因此，不仅能使注射装置小型化，而且可降低注射装置的造价。另外，由于摩擦阻力减小，树脂承受的剪切热减少，可防止树脂烧伤。
本发明的注射装置及其控制方法的构成和特征，通过参照以下附图将更加清楚。
下面，参照附图详细说明本发明的实施例。
图1是本发明实施例中的注射装置的要部放大图。
图2是本发明实施例中的注射装置的概念图。
图3是本发明实施例中的注射装置的控制电路要部的框图。
图4是本发明实施例中的注射装置的控制电路概略图。
图5是表示本发明实施例中的注射装置动作的时间图。
图1是本发明实施例中的注射装置的要部放大图。图2是本发明实施例中的注射装置的概念图。
图中，11是作为缸部件的加热缸。12是配设在该加热缸内的可旋转并可进退的作为注射部件的螺杆。13是形成在加热缸11前端(图1中是左端)的注射喷嘴。14是形成在该注射喷嘴13上的喷嘴口。15是形成在加热缸11后端(图1中是右端)附近预定位置的树脂供给口。16是安装在该树脂供给口15上的、收容树脂的漏斗。
上述螺杆12备有刮板部21和配设在该刮板部21前端的螺杆头27。刮板部21备有螺旋状地形成在螺杆本体外周面的刮板23，由该刮板23形成螺旋状的沟槽24。在刮板部21，从后方(图1中是右方)到前方(图1中是左方)，依次形成树脂供给部P1、压缩部P2和计量部P3。从漏斗16落下的树脂供给到树脂供给部P1。在压缩部P2将供给来的树脂一边压缩一边使其溶融。在计量部P3对溶融了的树脂进行定量计量。上述沟槽24的底、即沟槽底的外径，在树脂供给部P1比较小，在压缩部P2是从后方朝前方渐渐增大，在计量部P3比较大。因此，加热缸11的内周面与螺杆12轴部的外周面间的间隙，在树脂供给部P1比较大，在压缩部P2是从后方朝前方渐渐减小，在计量部P3比较小。
在计量工序中，使螺杆12朝正方向旋转时，从漏斗16落下的树脂被供给到树脂供给部P1，在沟槽24内前进(图1中是朝左方移动)，随之，螺杆12后退(在图1中是朝右方移动)，树脂蓄积在螺杆头27的前方。另外，上述沟槽24内的树脂，在树脂供给部P1具有图示的颗粒形状，在压缩部P2成为半溶融状，在计量部P3成为完全溶融的液状。
在注射工序中，使螺杆12前进时，蓄积在螺杆头27前方的树脂从注射喷嘴13注出，充填到图未示金属模装置的空腔内。为了防止蓄积在螺杆头27前方的树脂逆流，在螺杆头27的周围配设着逆流防止装置。
为此，上述螺杆头27在前半部具有圆锥形的头本体部25，在后半部具有圆柱部26。在该圆柱部26的外周，配设了可转动的环形逆止环28，在刮板部21的前端固定着挡板29。由上述逆止环28和挡板29构成逆流防止装置。
在上述逆止环28上，在圆周方向的若干部位，形成沿轴方向延伸的孔28a，在前端形成预定角度的切口28b。在上述头本体部25上形成接合突起25a，该接合突起25a位于上述切口28内。这时，上述逆止环28随着螺杆12的转动相对于螺杆头27仅转动预定角度θ，角度θ以上的转动被限制。
在上述挡板29上，在圆周方向的若干部位，与上述孔28a对应地形成沿轴方向延伸的孔29a。因此，当逆止环28相对于螺杆头27转动时，上述孔28a和孔29a选择地被连通。逆止环28可位于将螺杆头的前方与刮板部21连通的位置、以及将螺杆头27的前方与刮板部21阻断的位置。
加热缸11的后端(图2中是右端)安装在前方注射支架31上，与该前方注射支架31隔开预定距离处，配设着后方注射支架32。在前方注射支架31与后方注射支架32之间配设着导杆33。压板34可沿着该导杆33进退。前方注射支架31和后方注射支架32，用图未示的螺栓固定在图未示的滑动基座上。
在螺杆12的后端连接着驱动轴35，该驱动轴35由轴承36、37支承并能相对于压板34旋转。为了使螺杆12旋转，配设着作为第1驱动机构的电动计量用马达41，在该计量用马达41与驱动轴35之间，配设着由皮带轮42、43和定时皮带44构成的第1旋转传动机构。因此，驱动计量用马达41时，可使螺杆12朝正方向或反方向旋转。本实施例中，是采用电动计量用马达41作为第1驱动机构，但也可以用油压马达代替该电动计量用马达41。
在上述压板34的后方(图2中是右方)，配设着由相互螺合着的圆头螺栓轴45和圆头螺母46构成的圆头螺栓47，由该圆头螺栓47构成将旋转运动变换为直线运动的运动方向变换机构。上述圆头螺栓轴45由轴承48支承并能相对于后方注射支架32旋转。上述圆头螺母46通过板51和测力传感器52固定在压板34上。为了使螺杆12进退，配设了作为第2驱动机构的注出用马达53，在该注出用马达53与圆头螺栓轴45之间，配设着由皮带轮54、55和定时皮带56构成的第2旋转传动机构。因此，驱动上述注出用马达53、使圆头螺栓轴45旋转时，可使圆头螺母46和压板34移动，这样就可使螺杆12前进(图2中是朝左方移动)或后退(图2中是朝右方移动)。另外，本实施例中，是采用注出用马达53作为使压板34移动的机构，但也可以采用注出用压缸代替该注出用马达53。
下面，说明注射装置的控制电路。
图3是本发明实施例中的注射装置的控制电路要部的框图。
图4是本发明实施例中的注射装置的控制电路概略图。图5是表示本发明实施例中的注射装置动作的时间图。图5的时间图中，正值表示计量用马达41和注出用马达53朝正方向驱动，负值表示计量用马达41和注出用马达53朝反方向驱动。
图中，41是计量用马达，52是测力传感器，53是注出用马达，62是控制装置，64是注出用伺服放大器，65是计量用伺服放大器，66是作为螺杆速度设定机构的螺杆速度设定器，67是作为存储机构的存储器，68是刮板速度设定器，71是检测注出用马达旋转速度n1的注出用马达旋转速度检测器，72是检测计量用马达旋转速度nM的计量用马达旋转速度检测器，81是检测螺杆12(图2)位置的螺杆位置检测器。
上述控制装置62由注出用马达旋转速度设定器73、减算器74、78、作为计量用马达旋转速度计算机构的增益设定器(-K)75和计量用马达旋转速度设定器7 7构成。
下面，说明注射装置的控制电路的动作。
在计量工序，计量用马达旋转速度设定器77，把预先设定的计量用马达旋转速度指令NM送到减算器78。该减算器78接受上述计量用马达旋转速度指令NM和计量用马达旋转速度nM，算出计量用马达旋转速度指令NM与计量用马达旋转速度nM的偏差△nM，把该偏差△nM作为电流指令IM送到计量用伺服放大器65。这样，控制装置62驱动计量用马达41。
另外，在注射工序，将螺杆速度VS与螺杆位置Si(i=1、2…)对应地多级变更。为此，螺杆速度设定器66与各螺杆位置Si对应地产生螺杆速度指令VSoi(i=1、2、…)，把该螺杆速度指令VSoi送到注出用马达旋转速度设定器73。该注出用马达旋转速度设定器73接受到螺杆速度指令VSoi后，与该螺杆速度指令VSoi对应地产生注出用马达旋转速度指令NIi(i=1、2、…)，并把该注出用马达旋转速度指令NIi送到减算器74，同时送到增益设定器75。该减算器74接受上述注出用马达旋转速度指令NIi和注出用马达旋转速度nI，算出注出用马达旋转速度指令NIi与注出用马达旋转速度nI的偏差△nI，把该偏差△nI作为电流指令II送到注出用伺服放大器64。这样，控制装置62驱动注出用马达53。
这时，随着螺杆12的前进，蓄积在螺杆头27前方的树脂产生反力，该反力通过压板34和驱动轴35推压测力传感器52。这时，测力传感器52的变形变换为电气信号，根据该电气信号检测出注出压力，根据该注出压力，算出从后方用预定压力推压螺杆12的注射力。
如果螺杆12的外周面与加热缸11的内周面的粗糙度相同，则在计量工序时，即使使螺杆12旋转，沟槽24(图1)内的树脂也与螺杆12一体地旋转而不前进。为此，加热缸11的内周面做得比螺杆的外周面粗糙。
但是，由于加热缸11的内周面粗糙，所以，在使螺杆12前进时，对加热缸11内周面附近的树脂施加大的摩擦阻力。而且，由于沟槽24内的树脂的溶融状态，在树脂供给部P1、压缩部P2、计量部P3中移动期间变化，所以，加在上述树脂上的摩擦阻力也变化。
为此，在注射工序中，在驱动注出用马达53使螺杆12前进期间，驱动计量用马达41，使螺杆12朝反方向旋转，这样，刮板23相对于加热缸11前进的视在速度、即刮板速度Vf低于螺杆速度Vs。
这时，设刮板速度Vf对于螺杆速度Vs的速度比Υ为Υ=Vf／Vs时，设定为0≤Υ＜1刮板速度设定器68把这样预先设定的速度比Υ送到增益设定器75。该增益设定器75接受到上述注出用马达旋转速度指令NIi后，将上述速度比Υ作为增益，与各螺杆位置Si对应地，算出并产生作为刮板速度指令的计量用马达旋转速度指令NFi(i=1、2…)，把该计量用马达旋转速度指令NFi送到减算器78。该减算器78接受计量用马达旋转速度指令NFi和计量用马达旋转速度nM，算出计量用马达旋转速度指令NFi与计量用马达旋转速度nM的偏差△nF，把该偏差△nF作为电流指令IF送到计量用伺服放大器65。这样，控制装置62驱动计量用马达41。另外，也可以不采用刮板速度设定器68，而是配设螺杆旋转速度设定器，把该螺杆旋转速度设定器设定的螺杆旋转速度送到控制装置62。另外，上述增益设定器75和减算器78构成刮板速度控制机构，由该刮板速度控制机构进行刮板的速度控制，刮板速度Vf被控制。
这样，在注射工序中，使螺杆12以螺杆旋转速度Nf旋转。另外，也可以把计量用马达旋转速度指令NFi存储在存储器67内，读出该计量用马达旋转速度指令NFi，进行刮板速度控制。另外，也可以把计量用马达旋转速度指令NFi的旋转速度图形存储在存储器67内，读出该旋转速度图形，进行刮板速度控制。
这样，在注射工序中，由于刮板速度Vf低于螺杆速度Vs，所以，树脂在螺杆12的外周面上打滑，停滞在加热缸的内周面上。因此，可减小对加热缸内周面附近的树脂施加的摩擦阻力。结果，在注射工序中，可以使注射力与注出压力对应，可产生足够的注出压力。
另外，沟槽24内的树脂的溶融状态，在树脂供给部P1、压缩部P2、计量部P3移动期间即使变化，由于能使加在上述树脂上的摩擦阻力一定，所以，可使注出压力稳定。因此，也可使模内压稳定，可提高成形品质量。
另外，由于在注射工序中螺杆12总是朝反方向旋转，所以，逆止环28总处于朝阻断位置侧受偏压的状态。因此，在注射工序中，可防止外力加到逆止环上而使逆止环位于连通位置，所以可防止树脂逆流。结果，可稳定地进行计量，提高成形品质量。
由于能产生足够的注出压力，所以可相应地减小注射力。因此，可降低注射装置的成本。另外，由于减小摩擦阻力，所以树脂受到的剪切热减少，可防止树脂烧伤。
下面，说明注射装置的动作。
控制装置62的图未示连通控制机构，在时间t1，使上述计量用马达41朝正方向驱动，仅在时间τ1使螺杆12以螺杆旋转速度N1朝正方向旋转。因此，逆止环28相对于螺杆12仅转动角度θ，逆止环28处于连通位置，上述孔28a、29a连通。接着，在时间t2，计量工序开始，控制装置62的图未示计量控制机构，使计量用马达41朝正方向驱动，仅在时间τ2使螺杆12以螺杆旋转速度N2朝正方向旋转，进行计量。该期间，逆止环28处在连通位置，上述孔28a、29a连通。结果，上述树脂沿着沟槽24前进，同时被加热缸11加热、溶融后，通过孔28a、29a流向前方，蓄积在螺杆头27的前方。随之，螺杆12后退。
这样，在时间t3计量工序结束时，控制装置62的图未示阻断控制机构，在时间t4使计量用马达41朝反方向驱动，仅在时间τ3使螺杆12以螺杆旋转速度N3朝反方向旋转。因此，逆止环28相对于螺杆12仅转动角度θ，逆止环28处于阻断位置，上述孔28a、29a被阻断。
接着，控制装置62的图未示第1螺杆前进控制机构，在时间t5使注出用马达53驱动，使螺杆12仅前进预定量、例如预定距离，当测力传感器52检测出的注出压力在时间t6成为设定压时，使螺杆12停止。为此，注出用马达旋转速度设定器73产生注出用马达旋转速度指令NIA，把该注出用马达旋转速度指令NIA送到减算器74，同时送到增益器75。上述减算器74接受该注出用马达旋转速度指令NIA和注出用马达旋转速度nI，算出该注出用马达旋转速度指令NIA与注出用马达旋转速度nI的偏差△nIA，把该偏差△nIA作为电流指令IIA送到伺服放大器64。这样，控制装置62将注出用马达53朝正方向驱动，然后，控制装置62的图未示基准位置设定机构，把在时间t6使螺杆12停止时的螺杆位置作为基准位置，存储在存储器67内。
这样，从计量工序结束到注射工序开始的期间，逆止环28位于阻断位置，通过驱动注出用马达53，螺杆12仅前进预定距离，当注出压力成为设定压时停止，将这时的螺杆位置作为基准位置，所以，在开始注射工序时的注出压力没有偏差。因此，在成形品上不形成气孔、毛刺等，可提高成形品的质量。
但是，如前所述，由于加热缸11的内周面比螺杆12的外周面粗糙，所以，在计量工序结束后，使螺杆12前进并位于基准位置时，对加热缸11内周面附近的树脂施加较大的摩擦阻力，使注出压力变动。这时，当注出压力成为设定压时即使使螺杆12停止，螺杆位置也产生偏差，基准位置变动，导致成形品质量降低。
从时间t5到t6期间使螺杆12前进时，上述增益设定器75和减算器78，使计量用马达41朝反方向驱动并使上述刮板速度Vf低于螺杆速度Vs。
为此，上述增益设定器75，在从时间t5到t6期间，接受了速度比Υ和来自注出用马达旋转速度设定器73的注出用马达旋转速度指令NIA后，把上述速度比Υ作为增益，算出作为刮板速度指令的计量用马达旋转速度指令NFA，把该计量用马达旋转速度指令NFA送到减算器78。该减算器78接收到上述计量用马达旋转速度指令NFA和计量用马达旋转速度nM后，算出计量用马达旋转速度指令NFA与计量用马达旋转速度nM的偏差△nFA，把该偏差△nFA作为电流指令IFA送到计量用伺服放大器65。这样，上述螺杆12以螺杆旋转速度Nf朝反方向旋转。另外，上述速度比Υ与注射工序时同样地，设定为0≤Υ＜1这样，从时间t5到t6之间、即螺杆12仅前进预定距离期间，由于上述刮板速度Vf低于螺杆速度Vs，所以，树脂在螺杆12的外周面上打滑，停滞在加热缸11的内周面上。因此，可减小对加热缸11内周面附近的树脂施加的摩擦阻力。
结果，可防止上述注出压力变动，在注出压力成为设定压时即使使螺杆12停止，螺杆位置也不产生偏差。因此，由于可防止基准位置变动，所以可提高成形品质量。
接着，控制装置62的图未示反吸机构，在时间t7使注出用马达53朝反方向驱动，使螺杆12从上述基准位置仅后退预定距离，进行反吸。
接着，在时间t8注射工序开始，控制装置62的图未示注出控制机构及第2螺杆前进控制机构，使注出用马达53按照注出用马达旋转速度指令NIi朝正方向驱动，使螺杆12以预定的螺杆速度Vs从基准位置仅前进预定距离，把蓄积在螺杆头27前方的树脂从注出喷嘴13注出。这时，蓄积在螺杆头27前方的树脂的一部分，虽然要逆流向后方移动，但是由于被上述孔28a、29a阻断，所以，可防止螺杆头27前方的树脂向刮板部21逆流。
因此，在注射工序中，可以使充填到金属模内的树脂充填量稳定，提高成形品质量。另外，在注射工序中，可以使刮板部21的树脂压力稳定，所以，可稳定地进行计量工序时的计量，可使树脂的热滞后稳定，使树脂的温度稳定。另外，上述的设定距离是根据充填到空腔内的树脂量和在上述反吸中螺杆12后退的距离算出的。
在注射工序，螺杆12前进期间，上述增益设定器75和减算器78，使计量用马达41按照计量用马达旋转速度指令NFi朝反方向驱动，使刮板23以看起来比螺杆速度Vs低的刮板速度Vf前进。
但是，当该刮板速度Vf低于树脂种类决定的极限值时，相对于螺杆12的前进，树脂成为停止在加热缸11内周面上的状态。这时，如前所述，在注射工序时逆止环28位于阻断位置，上述孔28a、29a成为阻断状态，所以，树脂不流入刮板部21侧。因此，从上述树脂供给部P1到计量部P3、尤其是在刮板部21前端附近，树脂压力降低。结果，在计量工序时不能稳定地进行计量，在成形品上产生孔隙、银色条纹等，使成形品质量降低。
另外，可以与树脂种类对应地设定速度比Υ的最小值ΥMIN。这时，速度比Υ设定在小于1，且最小值ΥMIN以上，例如0．1～0．9的范围。
另外，将螺杆速度Vs与螺杆位置对应地多级变更时，设在各螺杆位置Si(i=1、2、…)设定的螺杆速度为VSi(i=1、2、…)时，则与螺杆速度VSi对应地、刮板速度Vfi(i=1、2、…)也被多级变更，设定为Vfi=Υ·VSi同样地，使螺杆速度Vs一定、或者用斜坡函数、指数函数等函数变更时，也能与螺杆速度VSi对应地变更刮板速度Vfi。
接着，当螺杆位置检测器81检测出的螺杆位置Si为预定值时，上述控制装置62从速度控制切换为压力控制，根据上述注出压力进行保压控制，在时间t9结束注射工序。
本实施例中，从使螺杆12仅在时间τ1朝正方向旋转后，到计量工序开始前，隔开很少时间，但也可以立即开始计量工序。另外，从计量工序结束后，到使螺杆12朝反方向旋转之间，隔开很少时间，但也可以立即使螺杆12朝反方向旋转。另外，在使螺杆12朝反方向旋转后，到使螺杆12在时间t5前进之前，隔开很少时间，但也可以立即使螺杆12前进。另外，从使螺杆12在时间t5前进后到进行反吸之前，隔开很少时间，但也可以立即进行反吸。另外，从进行反吸后到注射工序开始之前，隔开很少时间，但也可以立即开始注射工序。
下面，说明上述最小值ΥMIN。
例如采用聚甲基丙烯酸甲酯树脂(甲基丙烯树脂)那样粘度高的树脂进行成形时，当速度比Υ在0．2≤γ＜1的范围内时，刮板速度Vf越低摩擦阻力越小，树脂压力减低。另外，当速度比Υ在0≤Υ＜0．2的范围内时，即使减低刮板速度Vf，摩擦阻力也几乎不变，树脂压力减低，成为负值。
另外，例如采用聚酰胺树脂那样的低粘度树脂进行成形时，当速度比Υ在0．5≤Υ＜1的范围内时，刮板速度Vf越低摩擦阻力越小，树脂压力减低。另外，当速度比Υ在0≤Υ＜0．5的范围内时，即使减低刮板速度Vf，摩擦阻力也几乎不变，但树脂压力减低，成为负值。
采用上述聚甲基丙烯酸甲酯树脂(甲基丙烯树脂)那样粘度高的树脂进行成形时，将速度比Υ设定为0．1～0．3、最好约为0．2。采用聚酰胺树脂那样低粘度树脂进行成形时，将速度比设定为0．4～0．6，最好为约0．5。这样，刮板部21的树脂压力不为负压，可将摩擦阻力减至最小。
将上述时间τ3(图5)加长，在时间τ3的第1阶段，用上述阻断控制机构将逆止环28置于阻断位置，在时间τ3的第2阶段，用控制装置62的图未示树脂压力降低控制机构，可将刮板部21前端附近的树脂压力仅降低预定值。这时，在注射工序开始前，由于可减少施加在树脂上的摩擦阻力，所以，可以使注射工序中的注出压力更加稳定。
另外，在注射工序中，从螺杆12开始前进到经过预定时间为止，使螺杆12以螺杆旋转速度Nf朝反方向旋转，使刮板23以看起来比螺杆速度Vs低的刮板速度Vf前进，经过了上述预定时间时，使计量用马达41停止，使刮板23以视在与上述螺杆速度Vs相等的刮板速度前进。
这时，螺杆12开始前进时的静摩擦以及刚刚开始后的动摩擦产生的摩擦阻力大，而螺杆12开始前进后经过预定时间后的动摩擦产生的摩擦阻力小。所以，如果能减少螺杆12前进初期阶段的摩擦阻力，则以后即使不使螺杆12朝反方向旋转，也可使注出压力稳定。因此，由于驱动计量用马达41的时间变短，所以可减低注射装置的运转成本。
本发明不限定于上述实施例，在本发明要旨范围内可作各种变形，这些变形均在本发明范围内。
权利要求
1．注射装置，其特征在于备有(a)加热缸；(b)可旋转和进退地配设在上述加热缸内的螺杆，该螺杆备有在螺杆本体部外周形成了刮板的刮板部和配设在该刮板部前端的螺杆头；(c)使上述螺杆旋转的第1驱动机构；(d)使上述螺杆进退的第2驱动机构；(e)在注射工序中驱动上述第2驱动机构、使螺杆以预定的螺杆速度前进的螺杆前进控制机构；(f)在注射工序中驱动上述第1驱动机构、使上述刮板以看起来比螺杆速度低的刮板速度前进的刮板速度控制机构。
2．如权利要求1所述的注射装置，其特征在于，(a)在上述螺杆头周围配设着逆止环；(b)上述逆止环随着螺杆的旋转，相对于螺杆头仅转动预定角度，可位于将螺杆头的前方与刮板部之间连通的位置、以及将螺杆头的前方与刮板部之间阻断的位置。
3．如权利要求1所述的注射装置，其特征在于，刮板速度相对于螺杆速度的速度比，设定为小于1、且是在对应于树脂种类而设定的最小值以上。
4．如权利要求1所述的注射装置，其特征在于，(a)上述螺杆速度可被多级变更；(b)上述刮板速度可对应上述螺杆速度而被多级变更。
5．如权利要求1所述的注射置，其特征在于设有(a)阻断控制机构，该阻断控制机构，在注射工序开始前的第1阶段，使上述螺杆朝反方向旋转，将上述逆止环位于阻断位置；及(b)树脂压力降低控制机构，该树脂压力降低控制机构，在注射工序开始前的第2阶段，使上述螺杆朝反方向旋转，使上述刮板部的树脂压力降低。
6．如权利要求1所述的注射装置，其特征在于，上述刮板速度控制机构，从注射工序开始直到经过了预定时间为止，使刮板以看起来比螺杆速度低的刮板速度前进，经过了上述预定时间后，使刮板以看起来与螺杆速度相等的刮板速度前进。
7．注射装置，其特征在于备有(a)加热缸；(b)可自如旋转和进退地配设在上述加热缸内的螺杆，该螺杆备有在螺杆本体部外周面形成了刮板的刮板部和配设在刮板部前端的螺杆头；(c)使上述螺杆旋转的第1驱动机构；(d)使上述螺杆进退的第2驱动机构；(e)第1螺杆前进控制机构，其从计量工序结束到注射工序开始的期间，驱动上述第2驱动机构，使螺杆以预定的螺杆速度仅前进预定量而处于基准位置的；(f)刮板速度控制机构，在使螺杆仅前进预定量期间，驱动上述第1驱动机构，使刮板以看起来比螺杆速度低的刮板速度前进；(g)第2螺杆前进控制机构，其在所述注射工序，驱动上述第2驱动机构，使螺杆以预定的螺杆速度前进。
8．如权利要求7所述的注射装置，其特征在于，上述刮板速度控制机构，在所述注射工序驱动上述第1驱动机构，使刮板以看起来比螺杆速度低的刮板速度前进。
9．如权利要求7所述的注射装置，其特征在于，上述刮板速度为0。
10．注射装置的控制方法，其特征在于，(a)在计量工序，驱动第1驱动机构，使螺杆朝正方向旋转；(b)在注射工序，驱动第2驱动机构，使刮板以预定的刮板速度前进，并且，驱动第1驱动机构，使刮板以看起来比螺杆速度低的刮板速度前进。
11．注射装置的控制方法，其特征在于，(a)在计量工序，驱动第1驱动机构，使螺杆朝正方向旋转；(b)从计量工序结束到注射开始的期间，驱动第2驱动机构，使螺杆以预定的螺杆速度仅前进预定量，而处于基准位置；(c)在使上述螺杆仅前进预定量期间，驱动上述第1驱动机构，使上述刮板以看起来比螺杆速度低的刮板速度前进；(d)在注射工序，驱动第2驱动机构，使螺杆以预定的螺杆速度前进。
12．如权利要求11所述的注射装置的控制方法，其特征在于，上述刮板速度为0。
全文摘要
一种注射装置及其控制方法,其备有:加热缸;螺杆:使该螺杆旋转的第1驱动机构1;使该螺杆进退的第2驱动机构;在注射工序、驱动第2驱动机构使螺杆以预定的螺杆速度前进的螺杆前进控制机构;在注射工序、驱动第1驱动机构使刮板以比螺杆速度低的刮板速度前进的刮板速度控制机构。螺杆可自如进退及旋转地设在加热缸内、具有刮板部和设在该刮板部前端的螺杆头。可减小加在树脂上的摩擦阻力、防止基准位置变动、提高成形品质量。
文档编号B29C45/52GK1281782SQ0012135
公开日2001年1月31日 申请日期2000年7月21日 优先权日1999年7月23日
发明者今冨芳幸, 平野智裕 申请人:住友重机械工业株式会社