注射成型机的制造方法与工艺

注射成型机本申请主张基于2012年3月26日申请的日本专利申请第2012-070439号的优先权。该申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。技术领域本发明涉及一种注射成型机。

背景技术：
注射成型机具备将熔融的树脂射出至模具装置内的注射装置。模具装置由定模及动模构成，合模时定模与动模之间形成型腔空间。注射装置在缸体内计量熔融树脂，并将所计量的熔融树脂填充于模具装置内的型腔空间。在型腔空间冷却固化的树脂在开模后作为成型品取出（例如参考专利文献1）。专利文献1：国际公开第2005/068155号由于树脂材料的粒径不均等，树脂材料的熔融速度有可能存在偏差。因此，成型不稳定，有时成型品的品质变差。

技术实现要素：
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种成型稳定性优异的注射成型机。为了解决上述课题，基于本发明的一形态的注射成型机，具备：螺杆，在缸体内计量并射出熔融树脂，从而向模具内填充熔融树脂；计量用马达，使该螺杆旋转；检测器，用于检测该计量用马达的旋转转矩；移动用驱动部，使所述螺杆向轴向移动；及控制部，控制所述计量用马达及所述移动用驱动部，所述控制部根据所述检测器的检测值调整基于所述螺杆的填充量。另外，基于本发明的另一形态的注射成型机，具备：螺杆，在计量缸体内计量熔融树脂；计量用马达，使该螺杆旋转；检测器，用于检测该计量用马达的旋转转矩；注射缸体，接收在所述计量缸体内计量的熔融树脂；柱塞，射出该注射缸体内的熔融树脂并填充于模具内；移动用驱动部，使该柱塞向轴向移动；及控制部，控制所述计量用马达及所述移动用驱动部，所述控制部根据所述检测器的检测值调整基于所述柱塞的填充量。发明效果：根据本发明，提供一种成型稳定性优异的注射成型机。附图说明图1是表示基于本发明的一实施方式的注射成型机的合模装置的图。图2是表示基于本发明的一实施方式的注射成型机的注射装置的图。图3是表示示出基于一实施方式的注射成型机的状态的各种参数的时间变化的图。图4是表示基于一实施方式的计量用马达的旋转转矩的时间变化的示意图。图中：10-注射成型机，12-固定压板，13-可动压板，30-模具装置，32-定模，33-动模，42-加热缸（缸体），43-注射用马达（移动用驱动部），52-螺杆，55-计量用马达，58-电流传感器（检测器），80-控制部。具体实施方式以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行说明，在各附图中对相同或对应的结构附加相同或对应的符号并省略说明。（合模装置）图1是表示基于本发明的一实施方式的注射成型机的合模装置的图。图1表示合模的状态。在合模装置的说明中，将进行闭模时的可动压板的移动方向设为前方，将进行开模时的可动压板的移动方向设为后方来进行说明。注射成型机10具备：框架11；固定压板12，固定于框架11；及肘节座15，在与固定压板12之间隔着预定的距离配设成相对于框架11移动自如。固定压板12与肘节座15之间架设有多个（例如4根）连接杆16。注射成型机10进一步具备可动压板13，其与固定压板12对置而配设，且配设成能够沿着连接杆16进退（向图中的左右方向移动）。在可动压板13中与固定压板12对置的面上安装动模33，在固定压板12中与可动压板13对置的面上安装定模32。由定模32和动模33构成模具装置30。注射成型机10进一步具备：肘节机构20，配设于可动压板13与肘节座15之间；合模用马达26，使肘节机构20动作；及作为传递机构的滚珠丝杠机构27，将通过合模用马达26产生的旋转运动转换成直线运动来传递于肘节机构20。由固定压板12、可动压板13、肘节座15、肘节机构20及合模用马达26等构成合模装置。肘节机构20具有：十字头24，向与模开闭方向平行的方向进退自如；第2肘节操纵杆23，摆动自如地安装于十字头24；第1肘节操纵杆21，摆动自如地安装于肘节座15；及肘节臂22，摆动自如地安装于可动压板13。第1肘节操纵杆21与第2肘节操纵杆23之间，及第1肘节操纵杆21与肘节臂22之间分别被铰链连接。另外，肘节机构20为所谓内卷5支点双肘节机构，具有上下对称的结构。滚珠丝杠机构27由例如固定于十字头24的滚珠丝杠螺母27a和螺合于滚珠丝杠螺母27a的滚珠丝杠轴27b构成。滚珠丝杠轴27b相对于肘节座15被旋转自如地支承。若合模用马达26的输出轴旋转，则滚珠丝杠轴27b旋转，滚珠丝杠螺母27a进退，因此十字头24进退。若向正方向驱动合模用马达26来使作为被驱动部件的十字头24前进，从而使肘节机构20动作，则可动压板13前进而进行闭模。若进一步向正方向驱动合模用马达26，则肘节机构20产生基于合模用马达26的推进力乘以肘节倍率的合模力。根据合模力而伸长的连接杆16上安装有合模力传感器17。合模力传感器17通过检测连接杆16的应变（伸长），每隔预定时间检测合模力。检测出的合模力依次输入于控制部80。合模状态的定模32与动模33之间形成型腔空间C。熔融树脂填充于型腔空间C，并固化成为成型品。接着，若向反方向驱动合模用马达26来使十字头24后退，从而使肘节机构20动作，则可动压板13后退而进行开模。然后，通过使电动顶出装置动作，成型品从动模33被推出。另外，在本实施方式的合模装置中，使用肘节机构20来产生合模力，但也可不使用肘节机构20而将通过合模用马达26产生的推进力直接作为合模力传递于可动压板13。另外，也可将通过合模用缸产生的推进力直接作为合模力传递于可动压板13。另外，也可通过直线马达进行模开闭，并通过电磁铁进行合模，合模装置的方式并没有限制。（注射装置）图2是表示基于本发明的一实施方式的注射成型机的注射装置的图。在注射装置的说明中，与合模装置的说明不同，将树脂的注射方向设为前方，并将树脂注射方向的相反方向设为后方来进行说明。注射成型机10进一步具备注射装置40，所述注射装置从喷嘴41射出在加热缸42内熔融的树脂，并填充于模具装置30内的型腔空间C。注射装置40具备注射用马达（移动用驱动部）43。注射用马达43的旋转传达于滚珠丝杠轴44。通过滚珠丝杠轴44的旋转来前进后退的滚珠丝杠螺母45固定于压力板46。压力板46能够沿着固定于底座（未图示）的导杆47、48移动。压力板46的前进后退运动经由轴承49、树脂压力检测器（例如测力传感器）50及注射轴51传达于螺杆52。螺杆52配设成在加热缸42内旋转自如且在轴向上移动自如。在加热缸42的后部设置有树脂供给用的料斗53。计量用马达55的旋转运动经由传送带及带轮等连结部件54传递于注射轴51。即，通过计量用马达55旋转驱动注射轴51，由此螺杆52旋转。在计量工序中，驱动计量用马达55来使螺杆52旋转，将供给于螺杆52的后端部的树脂颗粒送至螺杆52的前方。在该过程中，树脂颗粒软化并熔融。由于熔融树脂贮存于螺杆52的前方，因此螺杆52后退。在注射工序（也称为填充工序）中，驱动注射用马达43来使螺杆52前进，按压熔融树脂并从喷嘴41射出。熔融树脂经由图1所示的直浇道S、流道R、浇口G等而压入型腔空间C。螺杆52按压熔融树脂的力通过树脂压力检测器50作为反力来检测。即，检测施加于螺杆52的树脂压力（树脂的注射压）。检测出的树脂压力输入于控制部80。另外，在型腔空间C内树脂通过冷却而热收缩，因此为了补充热收缩量的树脂，在保压工序中，施加于螺杆52的树脂压力（树脂的注射压）保持为预定的压力。在压力板46上安装有检测螺杆52的位置的位置检测器57。位置检测器57的检测信号输入于控制部80。位置检测器57的检测信号也可用于检测螺杆52的移动速度。注射用马达43及计量用马达55可分别为伺服马达，具备用于检测转速的编码器43a、55a。由编码器43a、55a检测出的转速分别输入于控制部80。控制部80根据编码器43a、55a的检测结果反馈控制注射用马达43及计量用马达55。控制部80由微型电子计算机等构成，例如具有CPU、储存控制程序等的ROM、储存运算结果等的可读写的RAM、计时器、计数器、输入接口及输出接口等。（表示注射成型机的状态的各种参数的时间变化）图3是表示示出基于一实施方式的注射成型机的状态的各种参数的实际作业值的时间变化的图。在图3中，横轴表示时间，纵轴表示螺杆的位置、螺杆的前进速度（树脂的注射速度）及螺杆的压力（树脂的注射压）。在图3中，为了便于说明，螺杆停止时间（t3-t1）图示成比实际长。注射成型机10进行关闭模具装置30的闭模工序、紧固模具装置30的合模工序、控制树脂的注射速度的注射工序、控制树脂的注射压的保压工序、保压工序后在模具装置30内固化树脂的冷却工序、计量用于下一个成型品的树脂的计量工序、打开模具装置30的开模工序及从开模后的模具装置30推出成型品的推出工序。注射成型机通过反复进行这些工序来反复制造成型品。图3表示在注射工序、保压工序、冷却工序及计量工序中的各种参数的时间变化。注射工序在合模工序后进行。在注射工序中，驱动注射用马达43来使螺杆52前进。螺杆52按压熔融树脂来从喷嘴41射出。熔融树脂经由形成于模具装置30内的直浇道S、流道R、浇口G等流入型腔空间C。在注射工序中，向注射用马达43供给电流，以使螺杆52的前进速度成为设定值。螺杆速度的设定值可伴随螺杆位置的前进而阶段性地变化。例如，若位置检测器57的检测值达到设定值，则螺杆速度的设定值发生变化。另外，对于螺杆速度的设定值的变更，可以使用计测注射工序开始（时刻t0）后的时间的计时器来代替位置检测器57。由于螺杆位置与时间存在对应关系，因此不论以哪一个为基础来变更螺杆速度的设定值都是相同的。螺杆速度的设定值可在保压工序开始前的时刻t1大致成为0（零）。螺杆52急速地被减速，在时刻t2螺杆52停止。若螺杆52停止，则螺杆位置几乎无变化，因此控制部80用计时器计测螺杆停止的设定开始时刻t1起的经过时间来代替监控位置检测器57的检测值。因此，“螺杆停止”不仅包括螺杆52完全停止的情况，而且进一步包括螺杆52微速前进和螺杆52微速后退的情况。螺杆52微速后退时螺杆52在微速后退之前暂时停止。在时刻t2螺杆52停止时，树脂的流动前端未抵达型腔空间C的末端。在螺杆52停止期间，树脂的流动前端以在射出期间施加于树脂的压缩力来前进。由于螺杆52停止，因此树脂由于流动阻力而缓慢减速。从注射工序向保压工序的切换称为V/P切换。V/P切换在螺杆停止的设定开始时刻t1起的时间达到设定值的时刻t3进行。另外，注射工序开始后且保压工序开始前未进行螺杆停止时，V/P切换在位置检测器57的检测值达到设定值时或者计测注射工序开始后的时间的计时器的计测值达到设定值时进行。若在型腔空间C内树脂被冷却，则树脂热收缩。为了补充热收缩量的树脂，在保压工序中，将施加于螺杆52的树脂压力（树脂的注射压）保持为预定的压力。向注射用马达43供给电流，以使树脂压力检测器50的检测值成为设定值。保压工序中的树脂的注射压的设定值可伴随时间的经过而阶段性地变化。在保压工序中，由于螺杆位置的变化较小，因此用控制部80的计时器计测V/P切换后的时间。在V/P切换后的时间达到设定时间的时刻t4，树脂的注射压的设定值返回到大致0（零），结束保压工序。在保压工序结束时，作为型腔空间C的入口的浇口G被已固化的树脂堵塞。这种状态称作浇口凝固，树脂的注射压不会传至型腔空间C，并且防止从型腔空间C的树脂的倒流。保压工序结束后，进行固化型腔空间C内的树脂的冷却工序。在冷却工序中，在断绝向型腔空间C的树脂的供给的状态下，在型腔空间C内树脂通过冷却而热收缩。另外，树脂的冷却在注射工序或保压工序中也进行，保压工序结束时树脂表面已固化。计量工序在保压工序结束后进行。为了缩短成型周期，计量工序可在冷却工序期间进行。在计量工序中，驱动计量用马达55来使螺杆52旋转，将供给于螺杆52的后端部的树脂颗粒送至螺杆52的前方。在该过程中，树脂颗粒软化且熔融。由于熔融树脂贮存于螺杆52的前方，因此螺杆52后退。若螺杆52后退预定距离，预定量的熔融树脂积蓄于螺杆52的前方，则螺杆52停止旋转。在计量工序中，向计量用马达55供给电流，产生与供给电流相应的旋转转矩，以使螺杆52的转速成为设定值。用于检测计量用马达55的旋转转矩的检测器例如使用电流传感器58。电流传感器58检测向计量用马达55的供给电流。电流传感器58的检测值供给于控制部80，并换算成计量用马达55的旋转转矩。计量用马达55的旋转转矩包括螺杆52的旋转转矩及树脂的剪切转矩等。图4表示基于一实施方式的计量用马达的旋转转矩的时间变化的示意图。在计量工序开始时使螺杆52起动，因此如图4所示，计量用马达55的旋转转矩变大。若螺杆52的转速成为设定值，则计量用马达55的旋转转矩变小，很快稳定化。然而，由于树脂材料的粒径不均等，树脂材料的熔融速度在每一次射出（1周期）时有可能存在偏差。开始融化的树脂越多，熔融树脂的粘度就越高，计量用马达55的旋转转矩越高。并且，开始融化的树脂越多，空隙就越多，树脂密度越低。因此，在加热缸42内计量的熔融树脂的密度与计量用马达55的旋转转矩有相关关系。控制部80根据检测出的计量用马达55的旋转转矩来调整有关注射用马达43的控制的设定值。根据在加热缸42内计量的熔融树脂的密度，能够调整熔融树脂的填充量（注射量），并能够将在注射/保压工序中填充于模具装置30内的熔融树脂的重量保持为恒定。在成型条件的调整中可使用计量用马达55的转速成为设定值，而稳定化时的计量用马达55的旋转转矩。例如，使用计量工序开始后经过了设定时间（例如计量时间T的一半）后的旋转转矩的平均值。另外，也能够使用旋转转矩的积分值来代替旋转转矩的平均值。控制部80所调整的设定值包括（1）从注射工序开始到保压工序开始为止的时间（t3-t0）或保压工序开始时的螺杆位置。若保压工序开始的时刻t3提早，则到时刻t3为止的螺杆移动距离变短，熔融树脂的填充量变小。另一方面，若保压工序开始的时刻t3推迟，则到时刻t3为止的螺杆移动距离变长，熔融树脂的填充量变大。在注射工序中螺杆52停止时，控制部80所调整的设定值也可以为例如（2）从注射工序开始到螺杆停止的设定开始为止的时间（t1-t0）或螺杆停止的设定开始时的螺杆位置。若螺杆停止的设定开始时刻t1提早，则到时刻t1为止的螺杆移动距离变短，熔融树脂的填充量变小。另一方面，若螺杆停止的设定开始时刻t1推迟，则到时刻t1为止的螺杆移动距离变长，熔融树脂的填充量变大。并且，控制部80所调整的设定值包括（3）保压工序的开始到结束为止的保压时间（t4-t3）。若保压时间变短，则螺杆移动距离变短，熔融树脂的填充量变小。另一方面，若保压时间变长，则螺杆移动距离变长，熔融树脂的填充量变大。另外，控制部80所调整的设定值包括（4）在保压工序中施加于螺杆52的树脂压力（树脂的注射压）。由于保压工序是用于补充树脂冷却引起的热收缩的工序，因此若保压变低，则熔融树脂的填充量变小。另一方面，若保压变高，则熔融树脂的填充量变大。树脂的注射压的设定值随着时间的经过而阶段性地变化时，调整至少1个设定值即可。控制部80所调整的设定值包括上述（1）～（4）的设定值的至少1个即可，其组合为自由。检测出的计量用马达55的旋转转矩超过预先设定的范围的上限值时，控制部80使上述（1）～（4）的设定值大于预先设定的基准值。并且，检测出的计量用马达55的旋转转矩小于上述范围的下限值时，控制部80使上述（1）～（4）的设定值小于预先设定的基准值。各设定值的变更量被预先设定，也可以是恒定量，也可以是与从检测出的计量用马达55的旋转转矩的上述范围偏移的偏差量成比例的量。基准值例如通过用户来设定。另一方面，检测出的计量用马达55的旋转转矩在上述范围内时，控制部80不变更上述（1）～（4）的设定值，而是维持预先设定的基准值的状态。能够通过在上限值与下限值之间赋予范围，防止过度的设定变更。基于控制部80的设定值的调整可在每次计量时进行，也可根据用户的要求进行。用户的要求通过键盘等输入部94（参照图2）输入并发送至控制部80。用户的要求可在例如树脂颗粒的批量发生变化时、或者树脂颗粒与再生材料的混合比发生变化时等树脂材料的粒度分布或平均粒径发生变化时进行。计量用马达55的旋转转矩记录于RAM等记录介质，并根据需要读出。计量用马达55的旋转转矩与成型品的ID信息做对应关联地记录于记录介质。注射成型机10可进一步具备显示部92（参考图2），其显示用于注射/保压工序的成型条件的调整的计量用马达55的旋转转矩。用户能够确认在加热缸42内计量的熔融树脂的密度的稳定性。显示部92例如由显示器等构成，并在基于控制部80的控制下根据用户的要求图像显示计量用马达55的旋转转矩。用户的要求通过输入部94输入并发送至控制部80。显示部92将成型品的ID信息与计量用马达55的旋转转矩做对应关联来输出。以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，在技术方案中记载的本发明的宗旨的范围内，能够进行各种变形及置换。例如上述实施方式的注射装置40为进行树脂的计量及树脂的射出的螺杆52配设于加热缸42内的同轴螺杆式，但也可为螺杆预塑式。螺杆预塑式注射装置具备在计量缸内计量熔融树脂的螺杆、接收在计量缸内计量的熔融树脂的注射缸及射出注射缸内的熔融树脂来填充于模具内的柱塞。另外，控制装置80所调整的设定值不限于上述（1）～（4）的设定值。当为上述（1）～（4）以外的设定值时，计量用马达55的旋转转矩的大小可与设定值的变更的大小相反。即，计量用马达55的旋转转矩超过预先设定的预定范围的上限值时，也可减小有关注射用马达43的控制的设定值。另外，计量用马达55的旋转转矩小于预先设定的预定范围的下限值时，也可增大有关注射用马达43的控制的设定值。另外，在上述实施方式中，螺杆52的转速的设定值与螺杆的位置无关为恒定，但可伴随螺杆52的后退而阶段性地变化。例如，若位置检测器57的检测值达到设定值，则螺杆52的转速的设定值发生变化。此时，螺杆52以变更后的设定值旋转，其旋转转矩稳定化时的计量用马达55的旋转转矩可用于成型条件的调整。另外，在上述实施方式中，使用旋转马达作为使螺杆52向轴向移动的移动用驱动部，但也可使用直线马达或流体压缸，移动用驱动部的构成并无特别限定。