专利名称：用于控制注射成型机的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制注射成型机的方法，该注射成型机通过可变地控制液压泵的驱动马达的旋转速度来控制指定的操作过程。
背景技术：
通常，在液压注射成型机中，指定的液压致动器由具有液压泵的液压驱动单元驱动，基于此控制操作过程，例如成型周期中的测量过程和注射过程。而且，在切换操作过程时，对液压致动器执行减压操作，因此，可以平滑迅速地执行切换操作，而不会使前一操作过程的行为(残余压力)影响下一个操作过程。
传统上，已知对液压致动器减压的方法是一种对注射成型机中的注射驱动设备减压的方法，如日本专利公开号1999(11)-34135所披露的。这种减压方法的特征是，在注射驱动设备中，流量控制阀和插装式阀(其开/闭由导阀控制)安装在压力管路(其将液压泵连接到注射缸的注射侧的油室)中，定比压力控制阀由切换阀选择性地连接到安装在液压泵和流量控制阀之间的支线管路中的安全阀，并且连接到安装在插装式阀和注射侧的油室之间的支线管路中的背压阀，从而控制安全阀和背压阀的操作，在完成注射缸的注射操作之后，背压阀的操作压力由定比压力控制阀降低，从而对注射缸的注射侧的油室中的操作油减压。
然而，在传统的注射成型机中，注射驱动设备的减压方法(控制方法)具有以下问题。
首先，即使注射缸的注射侧的油室的残余压力可以降低至零，从背压阀到液压泵的整个回路的残余压力也可能不能降为零(空载压力)。因此，例如，在从使用注射缸的注射过程切换为使用测量马达(油马达)的测量过程时，液压泵侧的残余压力影响到测量过程，其在切换操作时就通过引起冲击压力而阻止了平滑地切换，也阻止准确和稳定的测量过程。
第二，背压阀的操作压力由定比压力控制阀降低。因为这是依赖于压力自然降低的减压方法，由于操作油的流动性和回路的流路阻力，达到所需压力的时间变长，并且不能够充分满足迅速地切换操作过程的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制注射成型机的方法，其能够避免在切换操作时发生冲击压力，能够平滑切换，并实现高度精确和稳定的操作控制。
而且，本发明的另一个目的是提供一种控制注射成型机的方法，即使存在操作油的流动性或回路的流路阻力问题，其通过将压力迅速地降低至指定的目标压力，也能够迅速地切换操作。
为了实现这个目的，本发明的控制注射成型机的方法的特征在于，在用于通过可变地控制液压泵中的驱动马达的旋转速度并通过驱动指定的液压致动器来控制成型周期中指定的操作过程的控制方法中，在操作过程的各个压力降低至指定压力时，通过使驱动马达逆向旋转来迫使压力降低。
图1用来按顺序说明本发明的最佳实施例的注射成型机的控制方法的流程图。
图2包括在相同的控制方法中使用的注射成型机的液压驱动装置的结构图。
图3相同的注射成型机中的液压驱动装置的方框回路图。
图4抽取出相同的注射成型机中的注射侧的液压回路的液压回路图。
图5示出具体操作名称和在测量过程以及注射过程中执行的空载命令的存在/不存在的图表，该测量过程和注射过程是在相同的注射成型机的成型周期中的操作过程的一部分。
具体实施例方式
接下来，根据附图详细地介绍并说明本发明的优选实施例。需要注意的是，附图不用来限制本发明，而是起到有助于理解本发明的作用。而且，为了避免产生不确定性，在此省略对公知部件的详细说明。
首先，在这个实施例中，参考图2和图3说明注射成型机M的结构。
在图2中，附图标记M表示设有注射器Mi和合模装置的注射成型机。作为液压致动器(4a…)，注射成型机M配备有注射缸4a和测量马达(油马达)4b，该注射缸4a驱动注射器Mi的加热管11中的螺杆12，测量马达4b带动螺杆12旋转，该注射成型机M还配备有合模缸4c和排出缸4d(图3)，该合模缸4c可开启/关闭并夹紧合模装置(Mc)中的金属模15，该排出缸4d将金属模15中的成型产品排出。而且，其还配备有注射器移动缸4e(图3)，其通过驱动注射器Mi来使喷嘴接触金属模15或者使喷嘴脱离该金属模。
另一方面，附图标记21是配备有可变排量液压泵2v(液压泵2)和切换阀回路22的液压驱动单元，该可变排量液压泵2v变为液压驱动源。可变排量液压泵2v配备有泵单元25和驱动该泵单元旋转的伺服马达3s(驱动马达3)。在这种情况下，伺服马达3s使用AC伺服马达，该AC伺服马达能够通过连接到伺服电路(伺服放大器)3sa来控制正向旋转或反向旋转，并且安装了旋转编码器3se，以检测该伺服马达3s的旋转速度。
而且，泵单元25包含由旋转斜盘活塞泵组成的泵机体26。因此，泵单元25配备有旋转斜盘27(图3)，其中，增加旋转斜盘角度Rs(其为旋转斜盘27的倾斜角度)将增加泵机体26中的泵活塞的冲程和排放流量，减小旋转斜盘角度Rs将降低同一泵活塞的冲程和排放流量。通过将旋转斜盘角度设置成指定的角度，就可设置固定排放流量Qo…，其将排放流量固定为指定量。此外，旋转斜盘27安装了控制缸28和回位弹簧29，其中控制缸28经由切换阀(电磁阀)30连接到泵单元25(泵机体26)的排放口。通过这一点，旋转斜盘27的角度可通过控制控制缸28而改变。需要指出的是，附图标记31是检测泵单元25的排放压力的压力传感器。
因此，如果伺服马达3s的旋转能可变地控制，则可变排量液压泵2v的排放流量和排放压力可以改变，基于此可以控制对所述缸4a、4c、4d和4e以及测量马达4b的驱动，并可控制成型周期中的操作过程。因为伺服马达3s用作驱动马达3s，可以安全容易地执行这个实施例中的控制方法，且具有所述控制方法的效果可更加有效地实现的优点。
在另一个方面，泵单元25的吸入口连接到油箱32，泵单元25的排放口连接到切换阀回路22的初级侧，此外切换阀回路22的次级侧连接到组成注射成型机M中的液压致动器的注射缸4a、测量马达4b、合模缸4c、排出缸4d和注射器移动缸4e上，如图3所示。因此，切换阀回路22配备有切换阀(电磁阀)22a、22b、22c、22d和22e，这些切换阀至少分别连接到注射缸4a、测量马达4b、合模缸4c、排出缸4d和注射器移动缸4e上。切换阀22a，…由一个或多个阀部件以及必要的附属液压部件组成，并具有与操作油的供给、中断和排空有关的切换功能，上述操作油至少用于注射缸4a、测量马达4b、合模缸4c、排出缸4d和注射器移动缸4e。
而且，附图标记5是配备有成型机控制器41的控制装置。伺服马达3s经由伺服电路3sa连接到成型机控制器41，与伺服马达3s一同安装的旋转编码器3se连接到伺服电路3sa上。此外，切换阀22a、22b、22c、22d、22e和采用电磁阀的切换阀30以及进一步的压力传感器31都连接到成型机控制器41上。
此外，图4示出注射器Mi一侧上的液压回路51的抽取出的视图。在同一附图中，附图标记52和53是作为阀部件的切换阀，附图标记54是背压控制电路，附图标记55是伺服马达电路，其中，部件和电路在附图中为连接的或管接的。在这种情况下，伺服马达电路55含有所述伺服马达3s、旋转编码器3se和伺服电路3sa。而且，在图4所示的另一个结构中，相同的代码赋予图2和3中所示的相同部件，以使结构清楚。需要指出的是，附图标记4ap是包含在注射缸4a中的单杆活塞。这个液压回路51的操作(功能)将在以后说明。
接下来，参考图1至图5说明使用这种注射成型机M的控制方法。
图5示出具体操作名称和测量过程以及注射过程中执行的空载命令的存在/不存在的列表，其中，该测量过程和注射过程是注射成型机M的成型周期中的操作过程的一部分。在这种情况下，在测量过程中，顺序地执行“注射压力释放”过程、“预测量减压”过程、“测量开始定时调节”过程、“以速度1测量”过程、“以速度2测量”过程、“以速度3测量”过程、“测量停止定时调节”过程、“减压开始定时调节”过程和“减压”过程，尤其是在完成注射过程之后释放压力的“注射压力释放”过程、用来执行开始测量时的定时调节的“测量开始定时调节”过程、用来执行停止测量时的定时调节的“测量停止定时调节”过程、以及用来执行开始减压过程时的定时调节的“减压开始定时调节”过程中，执行用来将压力降低至空载压力(指定压力)Pn的过程以及相应的切换阀的切换控制。
需要指出，空载压力Pn不是零压力，而是没有负载时的压力，其变为最大压力(额定压力)的大约6％。以这种方式，用空载压力作为指定压力Pn具有这样的优点，即可以对液压致动器如注射缸4a和液压泵2的整个回路上的残余压力安全地执行充分压力释放。
类似地，在注射过程，顺序地执行“注射开始定时调节”过程、“注射切换阀ON(开)”过程、“以速度1注射”过程、“以速度2注射”过程、“以速度3注射”过程、“以速度4注射”过程、“以速度5注射”过程、“以速度6注射”过程、“保持压力为压力1”过程、“保持压力为压力2”过程、“保持压力为压力3”过程，并且，尤其是在完成测量过程之后执行开始注射时的定时调节的“注射开始定时调节”过程以及在开始注射时用来将注射切换阀53(图4)切换到ON(开启)侧的“注射切换阀ON”过程中，在两种情况下都执行将压力降低至空载压力(指定压力)Pn的过程，之后切换相应的切换阀。
接下来，以“注射压力释放”过程(其在注射过程完成之后立即释放压力)为例，参考图1和图4说明这个实施例的控制方法的具体加工步骤。图1中示出执行“注射压力释放”过程的加工步骤。
现在假设注射过程已经完成的情况(步骤S1和S2)。在注射过程中，在图4中切换阀52切换至符号b，而切换阀53切换成符号a，且在完成注射过程时，就完成了图5所示的注射压力的“压力保持为压力3”过程。
通过完成注射过程(“压力保持为压力3”过程)，从成型机控制器41输出用于将压力降低至空载压力Pn的空载命令。而且，基于空载命令的输出将反转命令输出给伺服马达3s(伺服马达电路55)，并对伺服马达3s执行反转控制(步骤S4)。通过这一点，在完成注射过程时，进行注射压力释放过程，迫使压力Pd(残余压力)降低(步骤S5)。只是在整个预设的时间长度内执行注射压力释放过程，且一旦经过了预设的时间长度，进行使反转控制停止的控制，也就是停止伺服马达3s(步骤S6和S7)。
因为在注射过程结束时压力Pd是基于“压力保持为压力3”过程的量，并可预先推测，并且在伺服马达3s被控制作反向旋转时，也可以推测压力Pd降低至空载压力Pn所需的时间。因此，将压力安全地降低至空载压力Pn所需的时间设置为预设的时间长度。
因为压力Pd由压力传感器31检测，可以监控由压力传感器31所检测的压力Pd，且在检测压力Pd已经达到空载压力Pn时可停止对伺服马达3s的反向旋转控制。因此，在这种情况下设置时间的预设长度变得不必要。
而且，压力Pd在注射过程结束时可由压力传感器31检测，且可以在这个压力Pd和空载压力Pn之间的压差ΔP等于或大于现有量时执行对伺服马达3s的反向旋转控制。通过这一点，只有在压力Pd需要迅速地降低时才执行时伺服马达3s的反向旋转控制，具有防止对伺服马达3s的不必要的反向旋转的优点。
另一方面，一旦含有液压泵2v的液压回路51在这种条件下已经达到了空载压力Pn时，执行用于测量过程的阀切换，例如将切换阀53切换至符号b。在这种情况下，因为含有液压泵2v的液压回路51的压力为空载压力Pn，可以在切换这些阀(切换操作)时防止出现任何不利之处，如产生冲击压力，以实现平滑切换，并且，可以在下述的测量过程(步骤S8)中执行高度准确和稳定的操作控制。而且，一旦测量过程完成，其就继续进行注射过程(步骤S9和S10)。
尽管以上以测量过程中的“注射压力释放”过程为例说明了这个实施例的控制方法，但在图5中的“测量开始定时调节”过程、“测量停止定时调节”过程、“减压开始定时调节”过程、“注射开始定时调节”过程和“注射切换阀ON”过程中，可以输出相同的控制，即空载命令，以对伺服马达3s执行反向旋转控制。而且，尽管在图5中只是涉及测量过程和注射过程，但是，在成型周期的其他操作过程(如模具打开/关闭过程、合模过程和排出过程)中可执行相同的控制。此外，对伺服马达3s的反向旋转控制可以在操作过程中的操作变换时执行。利用这一点，除了操作过程之间的切换之外，对于任意的操作过程中的操作变换来说，如从高速操作切换为低速操作，均能够执行快速切换，实现高度精确和稳定的操作控制。
因此，利用这个实施例的注射成型机M的控制方法，因为从液压致动器如注射缸4a到液压泵2v的整个回路上的残余压力可以安全地降低至指定的目标压力，也就是说空载压力Pn，可防止如在操作变换中产生冲击压力等麻烦之处，可执行平滑的切换操作，并可执行高度精确和稳定的操作控制。而且，因为空载压力Pd通过控制伺服马达3s反向旋转而被迫降低，即使出现操作油的流动性或者回路的流路阻力，压力也可以迅速降低至空载压力Pn，并可执行快速的操作变换。
在这个实施例中，因为液压泵2是可变排量液压泵2v，其可通过改变旋转斜盘角度Rs来设置固定排放流量Qo…，与成型周期中的操作过程相应的固定排放流量Qo…可基于指定的条件而预先设置。特别地，通过将多种操作过程和多个固定排放流量Qo…结合来安装多种操作模式，并在成型时选择操作模式，液压泵2v的排放流量可切换为与各个操作过程相应的固定排放流量Qo…。
在下文说明安装这种操作模式的方法。首先，设置两个固定排放流量Qo和Qs，其中，一个固定排放流量Qo设置为标准排放流量。因此，旋转斜盘角度Rs设置为相对较小的角度(低容量侧)。与此相反，另一个固定排放流量Qs可设置得比固定排放流量Qo大，更具体地说，设置为固定排放流量Qo的大约两倍。因此，旋转斜盘角度Rs设置为相对较大的角度(高容量一侧)。也就是说，另一个固定排放流量Qs可设置为这样一种排放流量，即该排放流量在相对较短的时间内(大约几秒)不对伺服马达3p和3q产生很多不利影响，但是如果持续相当长的时间，其可对伺服马达3p和3q产生不利影响。
而且，装料过程和压力保持过程也可作为操作过程进行。需要指出，除了这些过程之外的其他过程不作为操作模式的候选，但是其可设置为标准的固定排放流量Qo。在装料过程中，根据装料过程中的注射速度(指定条件)来设置固定排放流量Qo和Qs。具体地说，如果装料过程速度(注射速度)较慢(条件T1)，例如如果其为额定速度的50％或更低，设置使旋转斜盘角度Rs较小的固定排放流量Qo，且如果装料过程速度较快(条件T2)，例如其为额定速度的100％，设置使得旋转斜盘角度Rs较大的固定排放流量Qs。另一方面，在压力保持过程中，固定排放流量Qo和Qs可根据压力保持过程的时间长度(指定条件)来设置。具体地说，如果压力保持过程的时间长度正常或者较长(条件T3)，则设置固定排放流量Qo，如果压力保持过程的时间长度较短，如几秒(条件T4)，或者如果在从装料过程切换为压力保持过程时的压力变化较大，则设置固定排放流量Qs。
因为上述的设置变为可能，作为操作模式，可以安装第一操作模式、第二操作模式和第三操作模式，其中，在第一操作模式中，在装料过程和压力保持过程中都设置为固定排放流量Qo，在第二操作模式中，在装料过程中设置为固定排放流量Qs，在压力保持过程中设置为固定排放流量Qo，在第三操作模式中，在装料过程和压力保持过程中都设置为固定排放流量Qs。
因此，如果在成型条件下装料过程速度(设置速度)较慢，可以选择第一操作模式。而且，如果装料过程速度较高，可以选择第二操作模式。在以高速推进螺杆12时，因为大流量变得必要，优选采用第二操作模式。此外，如果装料过程速度较高且在从装料过程向压力保持过程切换时的压力改变较大，且如果压力保持过程的时间长度较短，可选择第三操作模式。尽管认为使用第三操作模式的情况较少，但是这在需要高速装料且压力保持过程的压力迅速降低时(例如，在成型产品厚度非常小时)是很有效的。
另一方面，在成型时，可以选择各个操作模式。也就是说，通过选择任意的操作模式，在装料过程和压力保持过程中，固定排放流量Qo或Qs由可变排量液压泵2v基于所选择的操作模式设置，且在其他过程中，设置标准的固定排放流量Qo。而且，通过可变地控制伺服马达3s的旋转速度，可以执行包括装料过程和压力保持过程在内的各个过程中的控制。
以这种方式，如果用可变排量液压泵2v(其可通过改变旋转斜盘角度Rs来设置多个固定排放流量Qo和Qs)作为液压泵2，在通过可变地控制伺服马达3s的旋转速度来控制操作过程时，因为液压泵2v可实际用作多个大容量型式和小容量型式的液压泵，所以针对伺服马达3s的旋转速度变小的不稳定范围下的单独措施变得没有必要或者可降低，这有助于提高能量节约并降低运行成本。而且，因为可以在注射成型机M中的各个操作过程中减小不适用于伺服马达3s的操作性能的范围，因此可以实现控制稳定性，这有助于提高成型性以及成型产品的质量，且通过防止或减少过载的发生，也有助于提高可靠性和延长使用寿命。此外，因为能够选择伺服马达3s(其性能比注射成型机M的最大性能低)，通过使伺服马达3s微型化，就带来能够降低包括伺服电路在内整个设备的初始费用的优点。
尽管以上详细说明了最佳实施例，但本发明不限于这个实施例，而是在不偏离本发明的精神的范围内，可以在详细的结构、方法、数量等方面进行任意的修改，并且根据需要进行添加或去除。
例如，尽管可变排量液压泵2v(其可通过改变旋转斜盘角度Rs而设置成多个固定排放流量Qo…)作为液压泵2的示例示出，但是可以使用具有相同功能的另一种液压泵2。而且，尽管伺服马达3s作为驱动马达3的示例示出，但是也可使用具有相同功能的另一种驱动马达3，其中，该伺服马达3s通过连接到伺服电路3sa而能够进行正向旋转控制或者反向旋转控制。此外，尽管示出了空载压力用作指定压力Pn的情况，但不限于这种空载压力。
权利要求
1.一种控制注射成型机的方法，其中，在该控制注射成型机的方法中，通过可变地控制液压泵中的驱动马达的旋转速度并通过驱动指定的液压致动器来控制成型周期中指定的操作过程，其特征在于，在将所述操作过程中的压力降低至指定压力的过程中，通过控制所述驱动马达反向旋转来迫使所述压力降低。
2.如权利要求1所述的控制注射成型机的方法，其特征在于，用可变排量液压泵作为所述液压泵，所述可变排量液压泵可以通过改变旋转斜盘角度来设置多个固定排放流量。
3.如权利要求1所述的控制注射成型机的方法，其特征在于，用伺服马达作为所述驱动马达，通过将该伺服马达连接到伺服电路上而可以控制其正向旋转或反向旋转。
4.如权利要求1所述的控制注射成型机的方法，其特征在于，所述指定的操作过程包括测量过程。
5.如权利要求1所述的控制注射成型机的方法，其特征在于，所述指定的操作过程包括注射过程。
6.如权利要求1所述的控制注射成型机的方法，其特征在于，所述指定的操作过程包括注模打开/关闭过程。
7.如权利要求1所述的控制注射成型机的方法，其特征在于，所述指定的操作过程包括合模过程。
8.如权利要求1所述的控制注射成型机的方法，其特征在于，所述指定的操作过程包括排出过程。
9.如权利要求1所述的控制注射成型机的方法，其特征在于，所述指定压力是空载压力。
10.如权利要求1所述的控制注射成型机的方法，其特征在于，在操作过程之间的切换过程中，进行所述驱动马达的反向旋转控制。
11.如权利要求10所述的控制注射成型机的方法，其特征在于，在操作过程中的压力和所述指定压力之间的压差等于或大于预设量时执行所述驱动马达的反向旋转控制。
12.如权利要求1所述的控制注射成型机的方法，其特征在于，所述驱动马达的反向旋转控制在操作过程中的操作变换时执行。
13.如权利要求12所述的控制注射成型机的方法，其特征在于，在操作过程中的压力和所述指定压力之间的压差等于或大于预设量时执行所述驱动马达的反向旋转控制。
全文摘要
在控制注射成型机M的方法中，通过可变地控制液压泵2中的驱动马达3的旋转速度并驱动指定的液压致动器4a、4b...来控制成型周期中指定的操作过程，在将操作过程中的压力Pd降低至指定压力Pn的过程中，通过控制驱动马达3反向旋转来迫使压力Pd降低。
文档编号B29C45/82GK1939698SQ20061014701
公开日2007年4月4日 申请日期2006年9月8日 优先权日2005年9月8日
发明者种村大树, 清水健一 申请人:日精树脂工业株式会社