专利名称：带有蓄能器的注射成型机及其控制方法
技术领域：
本发明总体上涉及带有蓄能器的注射成型机以及注射成型机控制方法。具体地讲，本发明涉及一种注射成型机，其具有用于向致动器供应液压油以驱动致动器的蓄能器，还涉及一种注射成型机的控制方法。
在注射过程中，螺杆前进，以使位于螺杆头部前部的树脂从注射喷嘴注射出来。其结果是，锁模装置的模腔空间中被充满树脂。在保压过程中，锁模装置的模腔空间中的树脂的压力被保持。此后，在冷却过程中，树脂被冷却，从而可以获得模制成型制品。
在这样的相关技术注射成型机中，设有采用液压马达形式的螺杆马达，用于带动螺杆旋转。此外，设有注射缸，用于带动螺杆前进。
另外，液压回路形成在注射成型机中。也就是说，在液压回路中，由液压泵输送的液压油通过蓄能器供应到液压马达和注射成型缸中，以驱动到液压马达和注射成型缸。也就是说，蓄能器发挥作用，以便向到液压马达和注射成型缸供应足够量的液压油，并且保持液压回路中的预定压力。
这样，具有预定压力(以下称作蓄能器压力)的液压油蓄积在蓄能器中。此外，在注射过程和保压过程中，蓄积在蓄能器中并且具有预定压力的液压油通过流量和压力调节阀而供应到注射缸中，从而控制螺杆的速度和保压力。
然而，在具有前述液压控制系统的相关技术注射成型机中，在蓄能器压力远高于注射过程中供应到注射缸中的液压油所产生的压力的情况下，会导致具有不必要的高蓄能器压力的液压油蓄积在蓄能器中。这会造成无用的能量消耗，因而难以以良好的能量效率加工模制成型制品。
本发明的另一个具体目的是提供一种注射成型机，其包括致动器，其被供应液压油而致动；蓄能器，其内蓄积着液压油，所述液压油用于供应到致动器并且具有设置在预定值范围内的蓄积液压力；蓄积液压力判断件，其被构造得用于判断蓄积液压力是否充分高于致动液压力，即致动器的驱动液压力；以及蓄积液压力改变件，其被构造得用于在蓄积液压力充分高于致动液压力的情况下降低蓄积液压力的设置值。
本发明还有一个目的是提供一种注射成型机控制方法，其包括以下步骤a)设置一定范围的蓄积液压力，所述蓄积液压力是蓄积在蓄能器中并且用于供应到致动器中以驱动致动器的液压油的液压力；b)探测致动液压力，即驱动致动器所用的液压油的液压力；c)判断蓄积液压力是否充分高于致动液压力；以及d)在蓄积液压力充分高于致动液压力时降低蓄积液压力的设置值。
结合附图阅读下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明的其他目的、特征和优点。
图1是本发明的注射成型机10的示意图。
参看图1，注射成型机10包括注射装置20和锁模装置30。
加热筒21设在注射装置20中。料斗22安置在加热筒21上。螺杆23安置在加热筒21内侧，以使螺杆23能够绕着一根轴线旋转并且可以前进和后退。注射缸24设在螺杆23的一端侧。
注射活塞25安置在注射缸24的内侧，从而可以沿直线方向移动。注射活塞25可以在油路28供应的压力油的作用下往复运行，以使螺杆23前进和后退。在注射活塞25的后侧设有螺杆马达27，其为用于旋转螺杆23的液压马达，并且与螺杆23、注射缸24和注射活塞25设置在相同轴线方向上。
锁模装置30包括带有动模31的动模板32和带有定模33的定模板34。动模板32通过系杆35连接着定模板34。动模板32可以沿着系杆35滑动。
锁模油缸36设在动模板32的后侧(图1中的左侧)。锁模活塞37设在锁模油缸36的内侧，以使锁模活塞37能够前进和后退。锁模活塞37可以在油路38、39和40供应的压力油的作用下往复运行，以使动模板32能够前进和后退。
锁模装置30还包括顶料装置50，其具有顶料缸51。顶料销安置在顶料缸51的内侧，以使顶料销能够前进和后退。顶料销可以在供应的压力油的作用下往复运行，从而将成型制件从动模31中脱出。
图2是图1所示注射成型机10中所用液压控制系统的示意图，其中图1所示的注射缸24在这里用作致动器。
参看图2，本实施例中的注射成型机10的液压控制系统100包括用作第一致动器的注射缸24、用作第二致动器的螺杆马达27即液压马达(如图1所示)、液压回路60、压力传感器61、油泵80、油箱90、用于保证油只沿一个方向流动的单向阀91、流量和压力调节阀92、后撤阀93、后撤调节阀94、蓄能器96、压力传感器98、控制件200，以及其他部件。
注射缸24被图1所示油路28供应的液压油控制。注射缸24具有安置在缸体部分70内侧的注射活塞25，以使注射活塞25能够沿图2中的左右方向前进和后退。缸体部分70被注射活塞25分隔为第一油腔71和第二油腔72，注射活塞25通过活塞杆73连接着图1所示的螺杆23。
如前所述，螺杆23安置在注射成型机10的加热筒21的内侧，以使螺杆23能够绕着一根轴线旋转并且能够前进和后退(见图1)。液压油被供应到图1所示的螺杆马达27中，以驱动螺杆马达27，而螺杆23将旋转。此外，液压油被供应到注射缸24中，以驱动注射缸24，而螺杆23将前进和后退。
油泵80用作液压控制系统100的液力供应源。电机(M)81连接着油泵80。通过电机81沿箭头方向旋转，油泵80被驱动。
流量和压力调节阀92用作调节件，以调节供应到注射缸24的液压油的量和压力。流量和压力调节阀92不是必须同时调节液压油的量和压力。相反，可以调节供应到注射缸24的液压油的量和压力中的任何一个。用于反馈的孔形成在流量和压力调节阀92的主阀芯上。
后撤调节阀94通过先导油路95接收来自油路L-7的压力，以将该压力用作先导压力。注射缸压力，即注射缸24的驱动液压力，是由供应到作为致动器的注射缸24中的液压油产生的。
油箱90通过油路L-1连接着油泵80。油泵80通过油路L-2和L-3连接着单向阀91。单向阀91通过油路L-4、L-2 1和L-5连接着流量和压力调节阀92。单向阀91通过油路L-4和油路L-22连接着后撤调节阀94。
流量和压力调节阀92通过油路L-6连接着第一油腔71。流量和压力调节阀92通过油路L-8连接着油箱90。后撤调节阀94通过油路L-23连接着后撤阀93。后撤阀93通过油路L-7连接着第二油腔72。吸入阀93通过油路L-24连接着油箱90。
为了探测注射缸压力即注射缸24的驱动液压力，作为驱动液压力探测件的压力传感器61设在油路L-6中。压力传感器61探测到的注射缸压力被传送到控制件200中。
电磁线圈SL1接收来自控制件200的电磁线圈信号，以将流量和压力调节阀92切换并定位在位置A、B或N。在流量和压力调节阀92位于位置A的情况下，油路L-6连接着油路L-8。在流量和压力调节阀92位于位置B的情况下，油路L-5连接着油路L-6。在流量和压力调节阀92位于位置N的情况下，油路L-5、L-6和L-8之间的连接被断开。
电磁线圈SL2接收来自控制件200的电磁线圈信号，以将后撤阀93切换并定位在位置C或D。在后撤阀93位于位置C的情况下，油路L-7连接着油路L-24。在后撤阀93位于位置D的情况下，油路L-23连接着油路L-7。
具有蓄积液压力的液压油积蓄在蓄能器96中。蓄能器96通过流量和压力调节阀92连接着注射缸24。蓄能器96通过油路L-11和L-21连接着油路L-4。通过蓄能器96，可以有足够量的具有蓄积液压力的液压油供应到图1所示的螺杆马达27和注射缸24中，而且液压回路60中可以保持预定液压力。
为了控制蓄能器96的蓄积液压力，作为蓄能器控制件的加载阀97通过油路L-12连接着油路L-2。加载阀97通过油路L-13连接着油箱90。
电磁线圈SL3接收来自控制件200的电磁线圈信号，以将加载阀97切换并定位在位置E或F。在加载阀97位于位置E而实现“断开”的情况下，油路L-12连接着油路L-13。在加载阀97位于位置F而实现“接通”的情况下，油路L-12和油路L-13被断开。在加载阀位于位置F的情况下，从油泵80供应到油路L-2中的油被加载阀97和油路L-13排放到油箱90中。在这种情况下，液压油从油路L-4一侧向油路L-3一侧的流动被单向阀91阻止。因此，位于单向阀91排放测的油路不会通过加载阀97排放到油箱90中。
作为蓄积液压力探测件的压力传感器98设在油路L-11中，用于探测蓄积液压力。由压力传感器98探测到的蓄积液压力被传送到控制件200中。
用于控制蓄积液压力的过程是由控制件200中的蓄积液压力控制件201执行的。也就是说，蓄积液压力控制件201根据压力传感器98实测的蓄积液压力和前述设定压力而驱动电磁线圈SL3，以控制蓄积液压力。
参看图1，在计量过程中，液压油供应到螺杆马达27中，以使螺杆23旋转。这样，从料斗22供应到加热筒21中的树脂被加热、熔化和进给。因此，形成在螺杆23前端的螺杆头部的前部会充满树脂，以使螺杆23后退。
接下来描述液压油在各个过程中的流动。参看图2，在后撤过程中，控制件200向电磁线圈SL1和SL2发出电磁线圈线号。其结果是，流量和压力调节阀92到达位置A而后撤阀到达位置D，此时油泵80吸入油箱90中的油并将油供应到油路L-2中。供应到油路L-2中的油通过油路L-3、单向阀91、油路L-4和油路L-22输送到后撤调节阀94中。
输送到后撤调节阀94中的油的液压力被后撤调节阀94调节，然后油通过油路L-23而被输送到后撤阀93中。输送到后撤阀93中的油再通过油路L-7而被输送到第二油腔72中。
第一油腔71中的油通过油路L-6排出，从而被输送到流量和压力调节阀92中，再通过油路L-8而输送到油箱90中。其结果是，图1所示的螺杆23没有旋转，而是后退，从而完成后撤过程。
在注射过程中，控制件200向电磁线圈SL1和SL2发出电磁线圈线号。其结果是，流量和压力调节阀92到达位置B而后撤阀93到达位置C，此时油泵80吸入油箱90中的油并将油供应到油路L-2中。供应到油路L-2中的油被输送到油路L-3、单向阀91、油路L-4和油路L-21中。输送到油路L-21中的油与保持在设定蓄积液压力并且通过油路L-11而从蓄能器96传输出来的油汇合，从而通过油路L-5输送到流量和压力调节阀92中。输送到流量和压力调节阀92中的油将通过油路L-6输送到第一油腔71中。
第二油腔72中的油排放到油路L-7中，从而供应到后撤阀93中，并且通过油路L-24输送到油箱90中。其结果是，图1所示的螺杆23没有旋转，而是前进了。
在这种情况下，注射控制过程被控制件200中的注射控制处理件202执行，而电磁线圈SL1被驱动，从而使螺杆速度以预定模式变化。这样，通过将阀92调节后的油量供应到第一油腔71中，图1所示的螺杆23以预定的螺杆速度前进。在这种情况下，可以产生与注射压力相对应的注射力。
现在返回图1，充满了螺杆头部前部的树脂从注射喷嘴注射出来，以将动模31和定模33的模腔中充满树脂。此后，在保压过程中，模腔中的树脂的压力被保持。为此，保压力被控制件200的保压力控制处理件203控制。
参看图2，电磁线圈SL1根据压力传感器61探测到的注射缸压力而被驱动。因此，通过将阀92调压后的油供应到第一油腔71中，图1所示的螺杆23可以在阀92调节后的压力下挤压模腔中的树脂，从而产生保压力。此后，在冷却过程中，树脂被冷却，从而产生模塑制品。
同时，设置装置连接着注射成型机10的控制件200。通过操作设置装置，可以选择常规操作模式或节能操作模式。常规操作模式是以常态操作注射装置20的模式。节能模式是能够在注射装置20操作时降低能耗的模式。
接下来描述注射成型机10在常规操作模式和节能操作模式下的操作。图3是注射成型机在常规操作模式下的操作时序图。图4是注射成型机在节能操作模式下的操作时序图。
参看图3，在常规操作模式下设置了加载阀97(如图2所示)“接通”所需的第一接通设置压力Pn1和加载阀97“断开”所需的第一断开设置压力Pf1，所述加载阀97用于控制蓄能器96的蓄积液压力400。第一接通设置压力Pn1是比第一断开设置压力Pf1高的设置值。
参看图4，在节能操作模式下设置了加载阀97(如图2所示)“接通”所需的第二接通设置压力Pn2和加载阀97“断开”所需的第二断开设置压力Pf2。第二接通设置压力Pn2是比第二断开设置压力Pf2高的设置值。
此外，注射过程中的峰值压力Pp即注射缸压力300的最大压力值被测定，并且被预置于常规操作模式的成型操作中。
参看图3，第一接通设置压力Pn1与峰值压力Pp之间的差值定义为“α1”，第一断开设置压力Pf1与峰值压力Pp之间的差值定义为“β1”。参看图4，第二接通设置压力Pn2与峰值压力Pp之间的差值定义为“α2”，第二断开设置压力Pf2与峰值压力Pp之间的差值定义为“β2”。在这种情况下，形成了下面的关系α1＞α2，β1＞β2参看图3，在设置为常规操作模式的情况下，第一接通设置压力Pn1和第一断开设置压力Pf1作为设置压力而被设定。图2所示蓄能器98的液压力是根据第一接通设置压力Pn1、第一断开设置压力Pf1以及常规操作模式下执行成型操作时由压力传感器98实测的蓄积液压力400而控制的。
在计量过程和注射过程中，随着螺杆马达27和注射缸24的操作，如果压力传感器98测量到的蓄积液压力400(如图3所示)降低而变得与第一接通设置压力Pn1相等，则控制件200中的蓄积液压力控制件201向电磁线圈SL3发出电磁线圈信号。蓄积液压力控制件201控制电磁线圈SL3，以使加载阀97“接通”，即加载阀到达位置F。因此，如前所述，油泵80输送的油将供应到图1所示的注射缸，再通过油路L-4、L-21和L-11供应到蓄能器96中。其结果是，图3所示的蓄积液压力400将升高。
当压力传感器98测量到的蓄积液压力400(如图3所示)变得与第一断开设置压力Pf1相等时，蓄积液压力控制件201不再向电磁线圈SL3发出电磁线圈信号，而是停止驱动电磁线圈SL3。蓄积液压力控制件201使加载阀97变为“断开”，即加载阀到达位置E。其结果是，油泵80输送的油将通过油路L-2、油路L-12、加载阀97和油路L-13而排放到油箱90中。在这种情况下，液压油从油路L-4一侧向油路L-3一侧的流动被单向阀91阻止。因此，位于单向阀91排放测的油路不会通过加载阀97排放到油箱90中。然而，由于单向阀91排放测的油路中的压力会自然降低，因此蓄积液压力400(如图3所示)会逐渐下降。
这样，根据加载阀97的反复“接通”和“断开”，蓄积液压力400(如图3所示)被保持在第一接通设置压力Pn1与第一断开设置压力Pf1之间。
接下来，在注射过程开始后，由阀92调节了的油量被供应到第一油腔71中。在保压过程开始后，由阀92调节了的具有注射缸压力300(如图3所示)的油被供应到第一油腔71中。在上述两个过程开始后的一段时间内，加载阀97会反复进行“接通”和“断开”操作。这样，蓄积液压力400(如图3所示)被保持在第一接通设置压力Pn1与第一断开设置压力Pf1之间。
同时，控制件200中的蓄积液压力控制件201包含蓄积液压力判断件201-1和蓄积液压力改变件201-2。
在设置为节能操作模式的情况下，蓄积液压力判断件201-1将判断蓄积液压力。也就是说，蓄积液压力判断件201-1将判断蓄积液压力400(如图3所示)是否充分高于注射缸24的驱动液压力即注射缸压力300。具体地讲，蓄积液压力判断件201-1将计算第一接通设置压力Pn1与峰值压力Pp之间的差值α1以及第一断开设置压力Pf1与第一接通设置压力Pn1之间的迟滞差值“β1-α1”。
蓄积液压力判断件201-1将对差值α1与迟滞差值“β1-α1”作出比较。
基于差值α1与迟滞差值“β1-α1”的比较结果，蓄积液压力判断件201-1将判断差值α1是否显著大于迟滞差值“β1-α1”(即α1＞＞β1-α1)，以确定是否可以在与常规操作模式基本相同的条件下实施节能操作模式。α1与“β1-α1”的差值优选大于大约0.3MPa。
基于判断结果，蓄积液压力判断件201-1可以判断出蓄积液压力400是否充分高于注射缸压力300。
在蓄积液压力400充分高于注射缸压力300的情况下，也就是说差值α1显著大于迟滞差值“β1-α1”，控制件200中的蓄积液压力改变件201-2将改变蓄积压力。也就是说，图4中所示的第二接通设置压力Pn2和第二断开设置压力Pf2作为设置值而被设定。
蓄积液压力控制件201基于实际蓄积液压力、第二接通设置压力Pn2和第二断开设置压力Pf2而控制蓄积液压力400。
也就是说，蓄积液压力会随着螺杆马达27(如图1所示)和注射缸24(如图1所示)的操作而下降，从而导致压力传感器98测量到的如图4所示的蓄积液压力400变为第二接通设置压力Pn2。在这种情况下，蓄积液压力控制件201向电磁线圈SL3发出电磁线圈信号。加载阀97被电磁线圈SL3带到“接通”状态，即位于位置F处。其结果是，油泵80输送的油将通过油路L-2、油路L-3、单向阀91、油路L-4和油路L-11而输送到蓄能器96中，以使蓄积液压力400升高。
在压力传感器98测量到的蓄积液压力400变为第二断开设置压力Pf2的情况下，蓄积液压力控制件201不再向电磁线圈SL3发出电磁线圈信号，而是停止驱动电磁线圈SL3。其结果是，加载阀97变为“断开”，即到达位置E。这样，油泵80输送的油将通过油路L-2、油路L-12、加载阀97和油路L-13而排放到油箱90中。
这样，根据加载阀97的反复“接通”和“断开”，蓄积液压力400被保持在第二接通设置压力Pn2与第二断开设置压力Pf2之间。
一般而言，在蓄积液压力降低后，注射过程和保压过程的可控性会下降。因此，在节能模式被探测到的情况下，注射过程和保压过程中的控制增益将自动切换而变大。因此，螺杆马达27(如图1所示)和注射缸24(如图1所示)的响应能力可以变高。
这样，在图4所示的节能模式被选定的情况下，可以降低蓄积液压力400与注射缸压力300之间的差值。因此，可以防止蓄能器96中充入不必要的过高蓄积液压力。这样，可以降低油泵80产生的油压，从而可以降低施加在作为液压力供应源的油泵80上的负载。其结果是，可以防止消耗无用能量。
本发明并不局限于这些实施例，在不脱离本发明的范围的前提下，可以做出各种改变和修改。作为示例，尽管在前面描述的实施例中的液压控制系统100将注射缸24作为致动器，但本发明也可以应用在具有这样的液压控制系统的注射成型机中，即在液压控制系统中，锁模油缸36或顶料缸36被用作致动器。
本专利申请基于2001年11月14日提交的日本在先专利申请No.2001-348601，其内容结合在此作为参考。
权利要求
1.一种注射成型机，包括致动器，其被供应液压油而致动；蓄能器，其内蓄积着液压油，所述液压油用于供应到致动器并且具有设置在预定值范围内的蓄积液压力；蓄积液压力判断件，其被构造得用于判断蓄积液压力是否充分高于致动液压力，即致动器的驱动液压力；以及蓄积液压力改变件，其被构造得用于在蓄积液压力充分高于致动液压力的情况下降低蓄积液压力的设置值。
2.如权利要求1所述的注射成型机，还包括蓄能器控制件，其被构造得用于将蓄积液压力控制在预定值设置范围内，其中蓄积液压力的预定值设置范围是由蓄能器控制件“接通”所需的接通设置压力和蓄能器控制件“断开”所需的断开设置压力确定的。
3.如权利要求1所述的注射成型机，其特征在于，致动器的驱动液压力是实际驱动致动器时获得的液压力的最大压力值。
4.如权利要求2所述的注射成型机，其特征在于，致动器的驱动液压力是实际驱动致动器时获得的液压力的最大压力值。
5.如权利要求4所述的注射成型机，其特征在于，蓄积液压力判断件将判断接通设置压力与驱动液压力的最大压力值之间的差值是否充分大于接通设置压力与断开设置压力之间的差值。
6.如权利要求1所述的注射成型机，还包括调节件，其被构造得用于调节供应到蓄能器中的液压油的量和压力，其中蓄能器通过调节件连接着致动器。
7.一种注射成型机，包括致动装置，其被供应液压油而致动；蓄能装置，其用于蓄积液压油，所述液压油用于供应到致动器并且具有设置在预定值范围内的蓄积液压力；蓄积液压力判断装置，其用于判断蓄积液压力是否充分高于致动液压力，即致动装置的驱动液压力；以及蓄积液压力改变处理装置，其用于在蓄积液压力充分高于致动液压力的情况下降低蓄积液压力的设置值。
8.一种注射成型机控制方法，包括以下步骤a)设置一定范围的蓄积液压力，所述蓄积液压力是蓄积在蓄能器中并且用于供应到致动器中以驱动致动器的液压油的液压力；b)探测致动液压力，即驱动致动器所用的液压油的液压力；c)判断蓄积液压力是否充分高于致动液压力；以及d)在蓄积液压力充分高于致动液压力的情况下降低蓄积液压力的设置值。
9.如权利要求8所述的注射成型机控制方法，其特征在于，蓄积液压力被控制在由蓄能器控制件“接通”所需的接通设置压力和蓄能器控制件“断开”所需的断开设置压力确定的设置范围内。
10.如权利要求8所述的注射成型机控制方法，其特征在于，致动器的驱动液压力是实际驱动致动器时获得的液压力的最大压力值。
11.如权利要求9所述的注射成型机控制方法，其特征在于，致动器的驱动液压力是实际驱动致动器时获得的液压力的最大压力值。
12.如权利要求11所述的注射成型机控制方法，其特征在于，在步骤c)中将判断接通设置压力与驱动液压力的最大压力值之间的差值是否充分大于接通设置压力与断开设置压力之间的差值。
全文摘要
一种注射成型机包括致动器，其被供应液压油而致动；蓄能器，其内蓄积着液压油，所述液压油用于供应到致动器并且具有设置在预定值范围内的蓄积液压力；蓄积液压力判断件，其被构造得用于判断蓄积液压力是否充分高于致动液压力，即致动器的驱动液压力；以及蓄积液压力改变件，其被构造得用于在蓄积液压力充分高于致动液压力的情况下降低蓄积液压力的设置值。
文档编号F15B1/033GK1418773SQ02150299
公开日2003年5月21日 申请日期2002年11月11日 优先权日2001年11月14日
发明者天野光昭 申请人:住友重机械工业株式会社