专利名称：注塑成型机的计量控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够高精度地实现树脂的计量的注塑成型机的控制装置。
背景技术：
在同轴螺杆式(inline screw)注塑成型机中，使加热缸内的螺杆旋转熔融搅拌树脂材料，向加热缸的前端部压送熔融树脂，然后，在进行压力控制的同时使螺杆后退，当该螺杆到达设定计量点时停止螺杆的旋转，而且也停止螺杆的后退，进行树脂的计量。然后，在该计量后使螺杆前进，向金属模内注射熔融树脂进行充填。为提高成型品的质量，需要减少在金属模内充填的熔融树脂的充填量的波动。螺杆后退到计量点位置，然后，在进行注射时，如果计量的熔融树脂原样被注射充填在金属模内，则能够得到正确的充填量，成型品的重量没有波动，能够均匀地保证成型品的质量。但是，在计量结束后向注射工序转移时，有时存在熔融树脂回流，注射的熔融树脂量变化，不能注射正确的熔融树脂量这样的问题。为了在计量工序中，伴随螺杆的旋转将产生的熔融树脂向缸前端部供给，在注射工序中，螺杆前端部的熔融树脂不向后方回流，被注射到金属模内，而在螺杆的前端设置止回阀(check valve)或者止回环等阀,通过该阀防止从计量结束到注射开始熔融树脂回流，注射的树脂量变化，正确地注射计量树脂量。但是，存在由于防止该熔融树脂回流的阀等止回设备的动作延迟，熔融树脂回流，不能注射正确的熔融树脂量的问题。为改善这点提出了各种方案。例如，在日本特开昭60 — 76321号公报中公开如下技术在可塑化计量熔融树脂后，在注射缸的压力室内在一定时间维持比该熔融树脂向空腔(cavity)内的注入压力低的压力(或者在上述压力上升到一定压力期间)，进行预备注射，进而在该预备注射时使螺杆在与可塑化计量时相反的方向旋转，在止回阀的前后制造由树脂压力产生的压差，使该止回阀后退。在日本特开2006 — 327127号公报中公开一种所谓的计量后处理工序的技术，该技术在计量主处理工序结束后，使螺杆成为旋转自如的状态向前移动，并监视该向前移动时的该螺杆的旋转状态，如果螺杆的旋转成为停止的状态，则使螺杆反转预定的旋转量。在日本特开2006 - 327127号公报中公开了如下技术当到达设定的计量结束位置时停止螺杆的旋转，驱动注射用伺服电动机，使该螺杆前进，由此作用比背压Pi高的压力P2，闭锁止回阀，其后保持作用压力P2驱动螺杆旋转用伺服电动机，使螺杆反转一定量，把缸内的熔融树脂的压力Pl减低到O或者尽可能接近O的p2。在日本特开2007 — 253606号公报中公开了如下技术在使完成了计量的螺杆(或者柱塞)在和注射方向相反的方向后退的后退工序后而且在注射工序前，在以预定的速度达到预定的压力前、或者到达预定的位置前，或者以预定的时间，使螺杆在注射方向前进，然后使螺杆在与计量工序相反的方向以预定的速度旋转。在上述现有技术中，任何一种都在计量结束后为闭锁止回阀而使螺杆前进使树脂压力上升，然后在与该螺杆前进同时或者之后使螺杆反转。在这种情况下，通过在螺杆前进时使树脂压力上升到某种程度的高压力，产生止回阀的螺杆前端侧的压力(树脂压力)比螺杆根部的压力高的压力差，通过该压力差作用使止回阀从螺杆的前端侧向根部移动的力，其结果，止回阀闭锁。因此，为了在螺杆前进时可靠而且稳定地闭锁止回阀，需要使树脂压力上升到某程度以上的压力(参照图8)。但是根据金属模或者成型品的情况，有时当在计量结束后施加高的压力时在成型上成为问题，在这样的情况下有不能使用上述现有技术这样的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够以比较低的压力闭锁止回阀，进行高精度的计量的注塑成型机的计量控制装置。本发明的注塑成型机的计量控制装置具有用于使螺杆前进后退的螺杆前进后退驱动部；用于使螺杆旋转的螺杆旋转驱动部；检测树脂压力的树脂压力检测部；在计量过程中使螺杆正向旋转的同时使螺杆后退到预先设定的计量结束位置的计量部；在从计量结束后到注射开始之间使螺杆反转的螺杆反转部；和在从计量结束后到注射开始之间使螺杆前进以便使树脂压力达到预定的压缩压力的预备注射部。另外，上述预备注射部在上述螺杆反转部开始螺杆反转后开始螺杆前进，另外，上述螺杆反转部至少在上述预备注射部开始螺杆前进之前继续螺杆反转。上述预备注射部也可以在从上述螺杆反转部开始螺杆反转起经过预定时间后开始螺杆前进。上述预备注射部也可以在上述螺杆反转部开始螺杆反转后，在螺杆反转的速度达到预定速度后开始螺杆前进。上述预备注射部也可以在上述螺杆反转部开始螺杆反转后，在每单位时间的树脂压力变化量达到预定值后开始螺杆前进。上述预备注射部也可以在上述螺杆反转部开始螺杆反转后，在树脂压力降低到预定压力后开始螺杆前进。根据本发明，在计量后螺杆前进时没有作用高的树脂压力，能够稳定可靠地闭锁止回阀。另外，根据本发明，能够避免由于计量后作用高的压力而引起的成型上的问题，能够对于各种金属模使用止回阀的闭锁控制。
从下面参照附图对于实施例的说明可以明了本发明的上述以及其他的目的以及特征。附图中图1是说明作为本发明的计量控制装置而发挥作用的注塑成型机的控制装置的图；图2是说明本发明的计量控制装置使注塑成型机的控制装置具有计量控制功能、执行止回阀的闭锁的图；图3是说明也可以代替螺杆反转速度、在每单位时间的树脂压力变化量达到预定值后开始螺杆前进的图4是说明从螺杆开始反转动作起经过预定时间后开始前进动作的、本发明的计量控制装置执行的处理的算法的流程图；图5是说明螺杆开始反转动作后，其反转的速度达到预定速度后开始前进动作的、本发明的计量控制装置执行的处理的算法的流程图；图6是说明螺杆开始反转动作后每单位时间的树脂压力变化量达到预定值后开始前进动作的、本发明的计量控制装置执行的处理的算法的流程图；图7是说明螺杆开始反转动作后树脂压力降低到预定压力后开始前进动作的、本发明的计量控制装置执行的处理的算法的流程图；图8是说明现有技术的止回阀的闭锁控制的图。
具体实施例方式使用图1说明作为本发明的计量控制装置发挥作用的注塑成型机的控制装置的一种实施方式。本发明的计量控制装置，是控制注塑成型机的控制装置10具有的一种功能。在插入了螺杆3的缸I的前端安装喷嘴2，在缸I的后端部安装向缸I供给树脂颗粒(pellet)的料斗4。通过把注射用伺服电动机Ml、传动机构7、以及滚珠丝杠/螺母等的旋转运动变换为直线运动的变换机构8在轴方向上驱动螺杆3，进行注射以及背压控制。另外，通过由螺杆3旋转用伺服电动机M2、传送带、皮带轮等构成的传动机构6旋转驱动螺杆3。在注射用伺服电动机Ml、螺杆旋转用伺服电动机M2上分别安装检测其旋转位置/速度的位置/速度检测器PenCl、PenC2。通过这些位置/速度检测器PenCl、PenC2可以检测螺杆3的位置(螺杆轴方向的位置)、移动速度(注射速度)、螺杆3的旋转速度。另外，设置检测来自在螺杆3上施加的熔融树脂的螺杆轴向的压力(树脂压力)P的测力传感器(loadcell)等压力传感器5。在PMC — CPU17上，连接存储了用于控制注塑成型机的序列动作的序列程序等的R0M18以及在运算数据的临时存储等中使用的RAM19。在CNC — CPU20上，连接存储了整体控制注塑成型机的自动运转程序等的R0M21以及在运算数据的临时存储等中使用的RAM22。在伺服CPU15上，连接存储了用于进行位置环(roop)、速度环、电流环的处理的伺服控制专用的控制程序的R0M13或者在数据的临时存储等中使用的RAM14。进而，在伺服CPU15上连接根据来自伺服CPU15的指令驱动螺杆旋转用伺服电动机M2的伺服放大器12、或者驱动注射用伺服电动机Ml的伺服放大器11。在各伺服电动机Ml、M2上，如上所述，分别安装位置/速度检测器Pencl、Penc2。来自这些位置/速度检测器Pencl、Penc2的输出被反馈给伺服CPU15。伺服CPU 15，根据从CNC - CPU 20指令的对于各轴(注射用伺服电动机Ml或者螺杆旋转用伺服电动机M2)的移动指令和从位置/速度检测器Pencl、位置/速度检测器Penc2反馈的检出位置和检出速度，执行位置以及速度的反馈控制，进而也执行电流反馈控制，驱动控制各伺服放大器11、12。另外，设置了通过来自位置/速度检测器Pencl的位置反馈信号求螺杆3的前进位置(轴方向位置)的当前位置寄存器，通过该当前位置寄存器能够检测螺杆位置。另外，向伺服CPU15输入用A/D变换器16把压力传感器5的检出信号变换为数字信号的树脂压力(在螺杆上施加的树脂压力)。具有用液晶显示装置等构成的显示装置的带显示装置的输入装置25经由显示电路24与总线26连接。进而用非易失存储器构成的成型数据保存用RAM23也与总线26连接。在该成型数据保存用RAM23中存储关于注塑成型作业的成型条件和各种设定值、参数、宏变量等。通过以上的结构，PMC - CPU17控制注塑成型机全体的序列动作，CNC 一 CPU20根据在R0M21的运转程序或者在成型数据保存用RAM 23中存储的成型条件等对各轴的伺服电动机Ml、M2进行移动指令的分配，伺服CPU15根据对各轴(注射用伺服电动机Ml或者螺杆3旋转用伺服电动机M2)分配的移动指令、或者用位置/速度检测器Pencl、Penc2检测出的位置以及速度的反馈信号等，通过数字伺服处理执行与现有技术同样的位置环控制、速度环控制、以及电流环控制的伺服控制。上述结构与现有的电动式注塑成型机的控制装置没有不同，与现有技术不同的点是其控制装置具有本发明的注塑成型机的计量控制功能。本发明的计量控制装置的特征在于，如图2所示，在计量结束后开始螺杆的反转，然后在继续该螺杆反转的状态下，为使树脂压力上升到预定的压力而使该螺杆前进，由此闭锁止回阀。为了闭锁止回阀，在止回阀前后需要发生一定数值以上的压力差，但是，在本发明中，在螺杆前进前预先开始螺杆反转，在通过螺杆反转而在止回阀的前后发生压力差的状态下开始螺杆前进，由此在螺杆前进的初始阶段，使发生“通过螺杆反转产生的压力差Λ Pa”和“通过螺杆前进产生的压力差Λ Pb”合计的压力差。由此，即使在通过螺杆前进而上升的树脂压力低的情况下，也就是说通过螺杆前进产生的压力差APb小的情况下，通过在其上加上通过螺杆反转产生的压力差APa，也能够产生止回阀的闭锁需要的压力差，其结果，能够稳定可靠地闭锁止回阀。 另外，图2中表示的“螺杆前进(压缩)”的工序与构成本发明的计量控制装置的预备注射部相当。<关于螺杆前进条件>在本发明中使螺杆前进的定时很重要。因此说明本发明中使螺杆前进的情况下的螺杆前进开始条件。1.作为开始螺杆前进的条件，例如，也可以在从开始螺杆反转起经过预定的等待时间后开始螺杆前进。由此，因为在通过螺杆反转发生压力差之前等待螺杆前进，在通过螺杆反转发生压力差之后开始螺杆前进，所以在螺杆前进的初始阶段能够发生充分的压力差，能够迅速稳定地闭锁止回阀。一般，因为在螺杆反转速度达到设定速度前施以预定的时间常数来驱动螺杆反转较为普遍，所以也可以把上述预定的等待时间设为与螺杆反转的时间常数对应的时间。例如，如果把上述预定的等待时间设为等于螺杆反转的时间常数的时间，则可以在螺杆反转速度上升到设定速度的同时开始螺杆前进。另外，该等待时间也可以作为画面设定，由操作员根据树脂或者成型条件设定。2.也可以在开始螺杆反转后，螺杆反转速度达到预定速度后开始螺杆前进。此时的所述预定速度，也可以作为为了通过螺杆反转产生充分的压力差所需要的速度，预先设定与螺杆直径或者螺杆形状对应的速度。另外，所述预定速度也可以作为画面设定，由操作员根据树脂或者成型条件设定。3.代替螺杆反转速度，也可以在每单位时间的树脂压力变化量(ΛΡ/At)达到预定值后开始螺杆前进。在计量结束后，在开始反转前，树脂压力成为计量背压的大小，通过螺杆反转位于该螺杆前端侧的熔融树脂向螺杆后方侧移动，因此树脂压力降低，但是此时的每单位时间的树脂压力变化量的绝对值(I ΛΡ/Atl )与反转速度成比例(参照图3)。因此，通过在每单位时间的树脂压力变化量达到预定值后开始螺杆前进，能够在与螺杆反转速度达到预定速度后开始螺杆前进大致相同的条件下开始螺杆前进。4.也可以在开始螺杆反转后树脂压力降低到预定压力后开始螺杆前进。在假设螺杆前进时上升的树脂压力为低的压力的情况下，希望预先把螺杆前进工序前的树脂压力尽可能减低到低的压力。如果按照上述那样做，则在树脂压力降低到预定压力前等待螺杆前进，然后从低的压力开始螺杆前进，因此螺杆前进动作前后的压力上升幅度增大，能够迅速稳定地闭锁止回阀。也可以把上述预定压力预先设定为接近零的压力值。另外，上述预定压力。也可以作为画面设定，由操作员根据树脂或者成型条件设定。<关于螺杆前进等待过程中的螺杆纵向轴的控制>计量结束后，在从螺杆反转开始后等待螺杆前进的期间，可以控制螺杆纵向轴使螺杆保持其位置，或者使螺杆后退，或者使螺杆在螺杆纵向进退自由。<关于螺杆反转的结束时刻>可以开始螺杆反转，然后开始螺杆前进，在该螺杆前进工序中继续上述螺杆反转，然后在螺杆前进工序结束的同时也结束反转，也可以在螺杆前进工序结束前结束反转，另外也可以在螺杆前进工序结束后结束反转。或者也可以从开始螺杆前进的时刻的反转角度，再使螺杆反转预定的反转角度的时刻结束反转。或者，也可以在开始螺杆前进后，从树脂压力上升到预定的压力的时刻的反转角度，再使螺杆反转预定的反转角度的时刻结束反转。或者，也可以从在停止螺杆前进的时点的反转角度，再使螺杆反转规定的反转角度的时点结束反转。 <关于螺杆前进的控制>在使螺杆前进使树脂压力达到预定的压缩压力时，可以用压力控制使螺杆前进，或者也可以在树脂压力达到预定的压缩压力之前用速度控制使螺杆前进。然后，使用图4、图5、图6、图7，使用流程图说明根据上述螺杆前进条件使螺杆前进的情况下的处理。图4是说明从螺杆开始反转动作起经过预定时间后开始前进动作的、本发明的计量控制装置执行的处理的算法的流程图。下面按照各步骤进行说明。[步骤SA01]执行注射/保压工序。[步骤SA02]执行计量工序。[步骤SA03]开始螺杆反转。[步骤SA04]起动定时器。[步骤SA05]判断定时器的计数时间是否在预定值以上，在预定值以上的情况(判断是(YES))下转移到步骤SA06，不在预定值以上的情况(判断否(NO))下等待定时器的计数值成为预定值以上后，转移到步骤SA06。[步骤SA06]开始螺杆前进。[步骤SA07]结束螺杆前进而且结束螺杆反转。[步骤SA08]执行减压工序，结束该处理。
图5是说明螺杆开始反转动作后，其反转的速度达到预定速度后开始前进动作的、本发明的计量控制装置执行的处理的算法的流程图。下面按照各步骤进行说明。[步骤SBOI]执行注射/保压工序。[步骤SB02]执行计量工序。[步骤SB03]开始螺杆反转。[步骤SB04]起动定时器。[步骤SB05]判断螺杆的反转速度是否在预定值以上，在预定值以上的情况(判断是)下转移到步骤SB06，不在预定值以上的情况(判断否)下等待反转速度成为预定值以上后，转移到步骤SB06。[步骤SB06]开始螺杆前进。[步骤SB07]结束螺杆前进而且结束螺杆反转。[步骤SB08]执行减压工序，结束该处理。图6是说明螺杆开始反转动作后每单位时间的树脂压力变化量达到预定值后开始前进动作的、本发明的计量控制装置执行的处理的算法的流程图。下面按照各步骤进行说明。[步骤SCOI]执行注射/保压工序。[步骤SC02]执行计量工序。[步骤SC03]开始螺杆反转。[步骤SC04]起动定时器。[步骤SC05]判断树脂压力时间变化量(ΛΡ/At)是否比预定值小，在比预定量小的情况(判断是)下转移到步骤SC06，在不小的情况(判断否)下等待△ P/At成为比预定值小后，转移到步骤SC06。[步骤SC06]开始螺杆前进。[步骤SC07]结束螺杆前进而且结束螺杆反转。[步骤SC08]执行减压工序，结束该处理。图7是说明螺杆开始反转动作后树脂压力降低到预定压力后开始前进动作的、本发明的计量控制装置执行的处理的算法的流程图。下面按照各步骤进行说明。[步骤SD01]执行注射/保压工序。[步骤SD02]执行计量工序。[步骤SD03]开始螺杆反转。[步骤SD04]起动定时器。[步骤SD05]判断树脂压力P是否比预定值小，在比预定值小的情况(判断是)下转移到步骤SD06，在不比预定值小的情况(判断否)下等待树脂压力成为比预定值小后，转移到步骤SD06。[步骤SD06]开始螺杆前进。 [步骤SD07]结束螺杆前进而且结束螺杆反转。[步骤SD08]执行减压工序，结束该处理。
权利要求
1.注塑成型机的计量控制装置，其特征在于， 具有: 用于使螺杆前进后退的螺杆前进后退驱动部； 用于使螺杆旋转的螺杆旋转驱动部； 检测树脂压力的树脂压力检测部； 在计量过程中使螺杆正向旋转的同时使螺杆后退到预先设定的计量结束位置的计量部; 在从计量结束后到注射开始之间使螺杆反转的螺杆反转部；和在从计量结束后到注射开始之间使螺杆前进以便使树脂压力达到预定的压缩压力的预备注射部， 上述预备注射部在上述螺杆反转部开始螺杆反转后开始螺杆前进，另外， 上述螺杆反转部至少在上述预备注射部开始螺杆前进之前继续螺杆反转。
2.根据权利要求1所述的注塑成型机的计量控制装置，其特征在于， 上述预备注射部在从上述螺杆反转部开始螺杆反转起经过预定时间后开始螺杆前进。
3.根据权利要求1所述的注塑成型机的计量控制装置，其特征在于， 上述预备注射部在上述螺杆反转部开始螺杆反转后，在螺杆反转的速度达到预定速度后开始螺杆前进。
4.根据权利要求1所述的注塑成型机的计量控制装置，其特征在于， 上述预备注射部在上述螺杆反转部开始螺杆反转后，在每单位时间的树脂压力变化量达到预定值后开始螺杆前进。
5.根据权利要求1所述的注塑成型机的计量控制装置，其特征在于， 上述预备注射部在上述螺杆反转部开始螺杆反转后，在树脂压力降低到预定压力后开始螺杆前进。
全文摘要
本发明提供一种注塑成型机的计量控制装置。在计量过程中使螺杆正向旋转的同时，后退到预先设定的计量结束位置。在从计量结束后到注射开始期间，使螺杆反转，并且使树脂压力达到预定的压缩压力地进行使螺杆前进的预备注射。在通过预备注射开始螺杆前进之前继续螺杆的反转，由此能够用比较低的压力闭锁止回阀，进行高精度的计量。
文档编号B29C45/76GK103042660SQ20121038789
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月12日 优先权日2011年10月14日
发明者丸山淳平, 内山辰宏 申请人:发那科株式会社