专利名称：注射成形机的注射装置及其成形方法
技术领域：
本发明是关于注射成形机的注射装置以及使用该注射装置的成形方法。
图1中，在插入机筒2的螺杆1的后端设有止动圈3。通过构成螺杆安装部件的套筒5和衬套4将止动圈3夹住，再用螺栓6等将套筒5和衬套4固定住，由此使得螺杆1的安装不会相对于螺杆安装部件向轴向移动。同时，螺杆1的后端部与衬套4之间用花键结合，通过图中未表示的旋转驱动机构使套筒5旋转，由此借助于衬套4和套筒5而使得螺杆1旋转。
另外，构成螺杆安装部件的套筒5通过驱动力传送机构8而与注射驱动力产生装置9机械地连接在一起。通过驱动注射驱动力产生装置9，借助于驱动力传送机构8以及套筒5使得螺杆1朝轴心方向移动而进行注射等。还有，图1中，符号7是向机筒2中供给树脂的料斗。
如上述那样的注射装置所采用的构造是从注射驱动力产生装置9到螺杆1之间被机械地连接在一起，注射驱动力产生装置9的移动原封不动地被传送到螺杆1。
电动式注射成形机中，构成注射驱动力产生装置9的电动式伺服电机、驱动力传送机构8以及螺杆1也完全被连接在一起。而且，控制压力时，以来自压力传感器等压力检测装置的数据为参考通过伺服电机使螺杆前进后退从而控制注射压、保压以及背压等。
该注射和保压工序中，为了达到不产生飞边等成形缺陷的目的，为了从高的注射压力急剧地下降到低的保压，一般都要通过提高压力控制的增益，迅捷地动态调整螺杆来进行控制。
压力控制中，从高的注射压力切换到低的保压压力之际会产生很大的压力偏差，这个大的压力偏差因高的增益而大大增加，从而驱动注射驱动力产生装置9(电动式伺服电机)。结果，伺服电机以及与该伺服电机相连接的螺杆就会移动一直到压力大大低于所设定的目标保压。这是导致在成形品上形成填充不足和凹陷等缺陷的主要原因。该现象在调整增益使得压力在更短的时间内下降时就很显著，在保压工序初期压力太低是导致成形上出现问题的主要原因。
另外，由于螺杆通过螺杆安装部和驱动力传送机构而与注射驱动力产生装置完全连接在一起，在注射动作开始的初期，螺杆完全依注射驱动力产生装置的加减速特性而动作。这样，螺杆的移动就受到注射驱动力产生装置本身的加速特性以及驱动力传送机构的惯性和间隙等的影响。这也就意味着在注射开始的初期需要有时间加速，难以使螺杆在注射开始的同时以设定的速度移动(阶跃响应)。
为了达到以上目的，本发明通过驱动力传送机构将注射驱动力产生装置所产生的驱动力传送到螺杆而使螺杆移动来进行注射的注射成形机的注射装置，在其注射驱动力产生装置和螺杆之间设有规定距离的移动的死区。关于该死区在螺杆和螺杆安装部件的连接部，通过将螺杆设置成可以相对于螺杆安装部件沿螺杆的轴向在规定的范围内移动，设置移动的死区。
或者在螺杆安装部件和驱动力传送机构连接部，通过将螺杆安装部件设置成可以相对于驱动力传送机构沿螺杆轴向在规定的范围内作相对移动，设置移动的死区。
或者在上述的驱动力传送机构上设置产生空行程的规定距离的死区。
或者，对应于不同死区的量，设置由两个在轴向可以相对移动地连接起来而设定规定量的死区的部件所组成的接合器，该接合器放置于注射驱动力产生装置和螺杆之间的某一位置并将它们连接起来。而且，这些死区的量设置由上述注射驱动力产生装置开始驱动，加速到达设定速度后，螺杆开始移动那样的距离。并且，设有规定量的死区的两个部件，通过相对移动死区的距离后，相互接触的两个面的其中至少一个部件的面是连接有能够吸收冲击的材料。
而且，利用这些注射成形机的注射装置来成形的情况，在注射动作开始之前，将注射驱动力产生装置从注射动作开始的位置移动到在它仅仅移动了规定的死区的量后就使螺杆开始移动的位置。而且，注射开始并加速后螺杆以设定的注射速度或者接近该设定的注射速度开始移动，从注射开始时就以设定的注射速度注射。
本发明由于备有以上的结构，使压力急剧地下降，并且能够抑制降压过头，从而达到设定的保压，并能够抑制飞边和凹陷等成形上的缺陷。另外，从注射开始时就能以设定的螺杆速度注射树脂，向金属模里注射的树脂的初始速度高从而使树脂容易填充，能够防止填充不足的产生。而且，以上效果能够同时并且廉价地得以实现。
图2是本发明的第1实施例中注射装置的螺杆安装部动作说明的侧视图。
图3是本发明的第2实施例中注射装置的螺杆安装部的侧视图。
图4是本发明的第3实施例中注射装置的螺杆安装部的侧视图。
图5是本发明的注射装置的被放置于注射驱动力产生装置和螺杆之间的某一位置并和它们连接起来的接合器的一个例子。
图6所示为原有例子和本发明的压力波形的比较图。
图2是本发明的第1实施例中螺杆和螺杆安装部件的连接关系的示意图。并且，与图1所示的原有技术的例子的同一元件标注同一符号。而且，与图1所示的原有例子相同，衬套4和套筒5由螺栓固定，图2中省略了螺栓。
该第1实施例在螺杆1与由套筒5和衬套4所构成的螺杆安装部件之间设定两者可以相对移动的死区这一点上，与图1所示的原有例不同。也就是说，如图2所示，在螺杆1的终端面与套筒5的面对接的状态下设在螺杆1上的止动圈3也不会与衬套4的止动圈抑制面对接。也就是说止动圈3不会被套筒5和衬套4挤压。螺杆1被安装成可以相对螺杆安装部件(止动圈3相对于套筒5)沿轴向移动。
如图2(a)所示，螺杆1的终端面与止动圈3的衬套对接面之间的距离为A，套筒5和螺杆1的对接面与衬套4的止动圈抑制面之间的距离为B，距离(B-A)为螺杆1和螺杆安装部件之间相对可以移动的范围，这就是死区的量(空行程距离)L。
与原有例同样，套筒5通过螺杆驱动力传送机构8而与注射用伺服电机等的注射驱动力产生装置9机械性连接。本发明中注射驱动力产生装置9和螺杆1之间存在一个相对于螺杆移动方向上基本上为上述死区的量L(＝B-A)。
还有，死区移动后(空行程后)对接合一的两个面中至少一个面连接有吸收冲击的材料，来缓解死区移动后这些面对接时所产生的冲击。在该第1实施例中，套筒5与螺杆1对接的面或者与该面对接的螺杆1的最终端面其中至少一个面连接有吸收冲击的材料。还有，衬套4的止动圈抑制面以及止动圈3与衬套4对接的面至少其中一个面上连接有吸收冲击的材料。
以下对利用这种注射机构进行的成形动作加以说明。
首先，驱动图中未表示的螺杆旋转用的驱动源，通过图中未表示的传送机构使套筒5以及衬套4旋转从而使得螺杆1旋转。由于螺杆1的旋转而产生的剪切热和摩擦热以及来自于设在机筒2外部的加热器所加的热一起使得从料斗7导入的树脂熔化而积蓄在机筒2的前端。然后，由于该树脂的熔融压力而对螺杆1施加朝后退方向(从机筒2拔出的方向，图2中的右方向)的力，螺杆1的最终端就如图2(a)所示那样与套筒5对接，从而使套筒5向后退方向移动。
另一方面，注射驱动力产生装置9被驱动而产生一个与该螺杆1后退方向的力相反方向的所设定的背压。结果，一旦树脂的熔融压力大于注射驱动力产生装置9所产生的背压，螺杆1就会从图2(a)所示的状态后退。也就是说，在计量工序中，对树脂加上设定的背压。
螺杆1达到规定的计量点，计量结束后，减压(回缩)时，驱动注射驱动力产生装置(注射用伺服电机)9使套筒5以及衬套4再向后退(图2中的右方向)。这样，衬套4把螺杆1的止动圈3朝右方向推压而使螺杆1后退来进行减压。然后，机筒内的树脂压力降低，压力变为零，由螺杆1的树脂压力引起后退，如图2(b)所示那样，在螺杆1的止动圈3和衬套4的止动圈抑制面对接的状态下停止。
接下来的注射工序中，注射驱动力产生装置9被加速到所设定的注射速度，由于注射开始初期的加速期间有死区的量L(＝B-A)，只有由套筒5和衬套4所组成的螺杆安装部件会如图2(c)所示那样移动(空行程)，螺杆1则不会移动。
套筒5和衬套4移动一个死区的量L(＝B-A)，加速结束到达设定速度时，螺杆1的最终端面与套筒5的与螺杆对接的面相接触，成为如图2(a)所示那样的状态。从此以后，螺杆1就一直以设定速度被驱动向前移动。这样，螺杆1就能够从注射开始时就以设定速度移动来进行注射。
在注射工序接近结束时，就从注射速度控制切换到压力控制。在注射工序结束后切换到保压工序时，被切换到较低的设定保压。这时，对于压力反馈控制来说，虽然设定的目标压力成为较低的保压压力，由于检出压力是在高压的状态，就会产生很大的压力偏差。因此，基于该压力偏差注射驱动力产生装置9就驱动螺杆1向后退的方向移动。
该高压的注射压与低压的保压之间的压差很大，从注射工序切换到保压工序时压力偏差很大，还有，为了实现该压力快速地切换，多要求压力反馈制御的增益增加和反应迅速的控制，等等，原有切换到该保压工序时，螺杆1后退过多导致压力过小的问题的产生。
然而，本发明中切换到该保压工序时，即使压力偏差变大并且需要调整增益，该切换时快速的移动只局限于注射驱动力产生装置9、驱动力传送机构8以及由套筒5和衬套4所构成的螺杆安装部件。
也就是说，伴随着大的压力偏差，注射驱动力产生装置9开始快速地动作，跟随该动作的是与注射驱动力产生装置9连接的驱动力传送机构8的动作以及由套筒5和衬套4所构成的螺杆安装部件的移动。
另一方面，螺杆1虽受到树脂压的高压，由于套筒5后退，就不会受到抵抗该树脂压的高压的压力，这样螺杆1也会后退。螺杆1上受到机筒2内的树脂的粘性力、剪切力以及粉末的摩擦力等阻碍螺杆移动的阻力的作用，这些会延缓螺杆1的后退。尤其是，假如螺杆1向后退，相应于其后退量树脂压会降低。而且，假如树脂压降低，相应于其降低量，树脂的粘性力、剪切力以及粉末的摩擦力等阻碍螺杆移动的阻力就会相对地变大，导致螺杆1后退速度的降低。结果，即使由于注射驱动力产生装置9的快速的运动使套筒5快速地后退，螺杆1也不会追随套筒5从而使得移动延迟。假如树脂压降低，虽然螺杆1后退的速度也减小，但由于压力偏差也变小，套筒后退的速度也降低，结果就能够被控制在设定保压的被保持的状态。
图6所示为说明从该注射工序切换到保压工序时原有的技术和本发明的一个实施例的差别的压力波形图。
注射工序时树脂的压力波形是在原有的技术和本发明的实施例相同，用符号A表示。
从注射工序切换到保压工序时，由于大的压力偏差，由套筒5和衬套4所构成的螺杆安装部件被快速地向后退，在原有的技术中，如图1所示那样，螺杆1和螺杆安装部件之间没有移动的死区，螺杆1由于止动圈3被衬套4推压而与螺杆安装部件一起快速地向后退。结果，导致如图6中符号B所示那样的过度后退，使得压力过小，导致比目标的设定保压压力更小的压力状态。
另一方面，本发明的一个实施例中，螺杆1如图2(a)所示那样从注射工序切换到保压工序时，由衬套4和套筒5所构成的螺杆安装部件快速地后退。然而，由于螺杆1的止动圈3不与衬套4的止动圈抑制面对接，就成为如图2(c)所示那样的自由的状态。然后，螺杆1因树脂压力而后退，伴随着螺杆1的后退树脂压力降低，如图6中符号C所示的那样，能够不下降过头而达到设定的保压压力。
如上所述，上述那样利用本发明的注射装置的注射成形方法与原有的成形方法大致相同。进行和原来一样的计量工序的操作，计量结束后也和原来一样进行减压(回缩)。在此情况，以注射开始时设定的注射速度使螺杆1移动并进行注射，在减压后，如图2(b)所示那样，套筒5与螺杆对接的面离开螺杆1的终端面，形成具有移动的死区的状态。
虽然注射工序也与原来一样，注射开始时，套筒5与螺杆1的对接面不与螺杆1的终端面对接，由于有死区，即使注射驱动力产生装置9驱动而使套筒5前进，该套筒5的移动也不会被传送到螺杆1上，螺杆1就保持停止状态。然后，注射驱动力产生装置9的驱动速度被加速，套筒5到达以设定速度移动的状态时，如图2(a)所示那样套筒5与螺杆1的终端面对接，从此以后，螺杆1就以设定的速度被移动。这样，螺杆1就能够从注射开始时以设定速度移动进行注射。
然后和原来一样进行注射工序，从注射工序切换到保压工序以及保压工序的控制也和原来一样。但是，如前所述，从注射工序切换到保压工序时，和原来不同的是，压力降压过头得以抑制，能够顺畅地切换到保压工序。
上述的例中说明了从注射开始时就以设定的注射速度进行注射的成形方法。该情况下，注射驱动力产生装置9被加速，需要使套筒5到达设定速度的加速区间的移动量为死区的量L(＝B-A)或者是小于这个量。为此，需要考虑注射驱动力产生装置9和驱动力传送装置8的特性等来决定死区的量L(＝B-A)。套筒5在移动了死区的量L(＝B-A)之内的距离后加速就结束，再结合注射驱动力产生装置9的特性等来设定死区的量L(＝B-A)。
另外，与从注射开始时就以设定注射速度进行注射相比也有好的情况，反过来，也有逐渐加速并注射还会更好的情况。该情况，假如事先以使套筒5向前移动直到减压后套筒5和螺杆1的最终端面对接的位置进行待机，进而进行下一次的注射也可以，随便采用哪种成形方法都可以。
图3是本发明的第2实施例中注射装置的螺杆安装部的示意图。该第2实施例中，在螺杆1与由套筒5和衬套4所构成的螺杆安装部件之间，与图1所示的原有的注射装置一样没有死区，被固定住而不能沿着轴向相对移动。但是，套筒5和驱动力传送机构8之间空有死区的量L而连接起来。
该图3所示的实施例中，在套筒5上形成有凹槽，驱动力传送机构8设有爪部。而且，驱动力传送机构8的爪部固定在套筒5的凹槽中并可以在该凹槽的槽宽度内移动，形成死区的量L。移动死区(空行程)对接到套筒5的凹槽的侧面或者与爪对接的驱动力传送机构8的对接面至少其中一面连接有吸收冲击的材料，缓和对接时所产生的冲击。
本第2实施例和上述的第1实施例相比只是量为L的死区所设的位置不同，本第2实施例所用的成形方法与第1实施例是一样的。
图4是本发明的第3实施例中注射装置的示意图。
本第3实施例中螺杆1与由套筒5和衬套4所构成的螺杆安装部件之间的连接关系，与图1所示的原来例一样，被固定住而不能沿着轴向相对移动。
但是，本第3实施例中，驱动力传送机构8内设有死区的量(空行程量)L。注射驱动力产生装置9用于输出注射用伺服电机等的旋转力，驱动力传送机构8采用连杆机构。第1连杆8a固定在注射驱动力产生装置9的输出旋转轴上，设在该第1连杆8a前端的销8d固定在设在第2连杆8b一端部的长孔8c中。第2连杆8b的另一端用销8e可以自由摆动地安装在套筒5上。
本第3实施例中，在上述销8d和长孔8c的连接部处形成空行程量L的死区。从图4所示的状态，一旦注射工序开始，驱动力发生装置9被驱动，其输出旋转轴就绕图4的箭头所示的方向旋转，由于即使第1连杆8a旋转销8d也只能在长孔8c中移动，套筒5就不会移动。亦即，这时螺杆1不会移动。但是，一旦销8d在长孔中的移动结束后，该销8d就会推压第2连杆8b，借助于套筒5使螺杆1向前移动并进行注射。假如当销8d还在长孔8c中移动的时候加速就结束了的话，螺杆1从注射开始时就以设定的速度移动。
还有，从注射工序切换到保压工序时，即使驱动力产生装置9沿着图4中箭头所示的反方向被驱动，开始时销8d在长孔8c中移动，由于螺杆1不会后退，和第1实施例一样不会有压力下降过头现象的发生。还有，本第3实施例中，移动一个死区后(空行程后)对接部位上连接有吸收冲击的材料，本第3实施例中，销8d的外部周围连接有吸收冲击的材料。
这样，第2以及第3实施例也可以和第1实施例一样进行成形的操作。
像以上第1-第3实施例那样，只要在从注射驱动力产生装置9一直到由该注射驱动力产生装置9驱动的最终要素的螺杆1之间某一位置设置空行程量为L的死区，就能实施上述那样的成形动作和成形方法。因此，设置量为L的死区的位置也可以设为第1实施例那样在螺杆1和螺杆安装部件的连接部，第2实施例那样在螺杆安装部件(套筒5)和驱动力传送机构8的连接部，第3实施例那样在驱动力传送机构8内，以及注射驱动力产生装置9和驱动力传送机构8的连接部等。
还有，所设死区的量L只要其大于注射驱动力产生装置9开始动作螺杆被加速达到设定速度后螺杆开始移动那样的距离，就能够从注射开始以设定速度移动螺杆，从而能够从注射开始就使树脂以设定的注射速度进行注射。但是，一旦该死区的量过长，由于循环时间变长而不太合适，最好是使死区的量为加速期间所移动的量。但是，即使是不能设置所期望的死区的量，在死区的量过小的情况，上述发明的效果也不会降低。
还有，死区的量L设得稍大的时候，计量以及减压(回缩)后，注射驱动力产生装置9被驱动，得出一个对应于加速区间的移动量的死区的量L的空隙，使其在该位置上待机。然后，假如从该位置开始注射动作，循环时间不会特别长，树脂能够从开始向金属模里注射起就以设定的注射速度进行注射。
还有，也可以设置成使得死区的量可以调整。例如，如图5所示那样沿轴向只能相对移动死区的量的连接在一起的2个部件10a、10b所组成的接合器，将死区的量L设置成若干个不同的距离，选择最合适的死区的量的接合器10，把它放置于从注射驱动力产生装置到螺杆之间的力传送路径中。例如，将部件10a安装到螺杆安装部件的套筒5上，将另一个部件10b则安装到驱动力传送机构8上，将它们连接起来的话，就能够得到备有最合适的死区量的注射装置。还有，图5中所示的接合器10也在移动了死区后对接的面其中至少一个面连接了吸收冲击的材料。
权利要求
1.一种注射成形机的注射装置，该装置将注射驱动力产生装置所产生的驱动力借助于驱动力传送机构而传送到螺杆使螺杆移动而进行注射，其特征在于从上述注射驱动力产生装置到螺杆之间设置有规定距离的移动的死区。
2.一种注射成形机的注射装置，该装置具有注射驱动力产生装置、驱动力传送机构、螺杆安装部件以及螺杆，将上述注射驱动力产生装置借助于上述驱动力传送机构而与上述螺杆安装部件连接，通过上述注射驱动力产生装置的驱动力，沿螺杆轴向驱动上述螺杆安装部件从而使螺杆沿轴向移动，其特征在于通过将上述螺杆设置成相对于上述螺杆安装部件沿螺杆的轴向在一定的范围内可相对移动，从而设定移动的死区。
3.一种注射成形机的注射装置，该装置具有注射驱动力产生装置、驱动力传送机构、螺杆安装部件以及螺杆，将上述注射驱动力产生装置借助于上述驱动力传送机构而与上述螺杆安装部件连接，通过上述注射驱动力产生装置的驱动力，借助于上述驱动力传送机构以及螺杆安装部件，使螺杆沿轴向驱动，其特征在于通过将上述螺杆安装部件设置成相对于上述驱动力传送机构沿螺杆的轴向可在规定的范围内相对移动，从而设定移动的死区。
4.一种注射成形机的注射装置，该装置具有注射驱动力产生装置、驱动力传送机构、螺杆安装部件以及螺杆，将上述注射驱动力产生装置借助于上述驱动力传送机构而与上述螺杆安装部件连接，通过上述注射驱动力产生装置的驱动力使上述螺杆安装部件沿螺杆轴向驱动从而使螺杆沿轴向移动，其特征在于在上述驱动力传送机构中设置产生空行程的规定距离的死区。
5.如权利要求1所述的注射成形机的注射装置，其特征在于将在轴向可相对移动地连接、并设置了死区的由两个部件组成的接合器放置于从上述注射驱动力产生装置至螺杆之间的某一位置并连接在一起。
6.如权利要求1至5中任何一项所述的注射成形机的注射装置，其特征在于，上述移动的死区的量由上述注射驱动力产生装置从开始驱动到上述螺杆被加速到达到设定速度后螺杆开始移动的距离所决定。
7.如权利要求1至6中任何一项所述的注射成形机的注射装置，其特征在于形成上述死区的两个部件中，由于死区相对移动后相互接触的面中至少一个部件的面上连接有吸收冲击的材料。
8.一种成形方法，是使用如权利要求1至7中任何一项所述的注射成形机的注射装置的成形方法，在注射动作开始前，在仅移动规定死区的量之后，就使由上述注射驱动力产生装置引起的注射动作开始位置移动到开始螺杆移动那样的位置，其特征在于注射动作开始并加速后，螺杆就以设定的注射速度或者接近于该设定注射速度开始移动。
全文摘要
本发明是一种注射成形机的注射装置以及使用该注射装置的成形方法。将注射用的伺服电机所产生的驱动力借助于驱动力传送机构而传送到螺杆上，从而使螺杆移动并进行注射。而且，在注射用的伺服电机与螺杆之间设置有规定距离的移动的死区。
文档编号B29C45/17GK1467072SQ0312856
公开日2004年1月14日 申请日期2003年5月10日 优先权日2002年6月17日
发明者白石亘, 高次聪, 石黑俊夫, 夫 申请人:发那科株式会社