專利名稱：注射成型機及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種注射成型機及其控制方法，該注射成型機通過可變控制液壓泵中驅動馬達的轉數而控制成型周期中的每個操作過程。
背景技術：
傳統上，注射成型機裝備有液壓驅動構件，其中可變控制液壓泵中的驅動馬達的轉數，并且基于轉數驅動和控制液壓致動器，例如注射缸(液壓缸)。同時，在日本專利公開No.3245707中已知對成型周期中每個操作過程的控制。
在該專利公開中揭示的注射成型機(及其控制方法)旨在通過消除在壓力控制時的控制壓力波動而提高壓力控制穩定性，并且設計使得通過控制固定排量型液壓泵中伺服馬達的轉數來控制液壓泵的排放流量和排放壓力。同時，從液壓泵排放的液壓油通過釋放回路釋放到油箱中，特別是為了使固定排量型液壓泵中的液壓泵的轉數總是遠離液壓泵中旋轉阻力的不穩定區域的轉數，或者更大。
然而，傳統注射成型機(液壓驅動單元)的控制方法具有如下問題需要解決首先，相應于注射成型機的性能(最大性能)需要大尺寸的伺服馬達，以便通過控制伺服馬達轉數來控制排放流量和排放壓力。因此，作為針對其中伺服馬達的轉數變小的不穩定區域的措施，當要從液壓泵排放的液壓油被釋放到油箱時，能量浪費變大，并且從能量節省和運行成本角度看其是不利的。
其次，由于相應于注射成型機的最大性能需要大尺寸的伺服馬達，伺服馬達自身變得昂貴，增加了初始成本。特別地，伺服馬達的尺寸加大產生附接伺服電路(伺服放大器)的更大性能(更大電流)，并且確信伺服電路中承受電力的能力逐漸增加整體成本。
第三，由于在注射成型機中的所有操作由單個伺服馬達控制，容易產生伺服馬達的操作性能與注射成型機的每個操作過程不相符的區域。因此，控制趨于不穩定，從確保成型性和成型質量的角度著不利。同時從可靠性和長使用壽命角度看增加的過載頻率也是不利的。
發明內容
本發明的目的在于提供一種注射成型機及其控制方法，其中針對驅動馬達的轉數變小的不穩定區域的單獨措施不再必要或可簡化，并且其中能夠提高節省能量性能并且運行成本能夠減小。
此外，本發明的另一目的在于提供一種注射成型機及其控制方法，其中當使用伺服馬達作為驅動馬達時伺服馬達小型化的實現使得能夠減小包括伺服電路在內的整個初始成本。
另外，本發明的另一目的在于提供一種注射成型機及其控制方法，其中控制穩定性有助于提高成型性和成型產品的質量。同時，過載的避免或減少使得能夠提高可靠性和長使用壽命。
為了實現這些目的，與本發明相關的注射成型機特征在于，其是裝備有控制裝置的注射成型機，該控制裝置通過可變控制液壓泵中驅動馬達的轉數來控制成型周期中的每個操作過程，用可以設定至少多個固定排放流量的液壓泵作為液壓泵。同時，該注射成型機裝備有控制裝置，以便將液壓泵切換到基于預定條件設定的與操作過程相應的固定排放流量，并且通過可變地控制驅動馬達的轉數來控制每個操作過程。
此外，與本發明相關的注射成型機的控制方法特征在于，當通過可變控制液壓泵中驅動馬達的轉數來控制成型周期中的每個操作過程時，使用可以設定至少多個固定排放流量的液壓泵。同時，基于預定條件分別設定對應于各操作過程的固定排放流量，并且在成型時將液壓泵切換到對應于每個操作過程的固定排放流量。同時，通過可變地控制驅動馬達的轉數來控制每個操作過程。
圖1與本發明的最優選實施例相關的注射成型機的控制方法的原理說明圖；圖2用于圖1中控制方法的設定顯示的屏幕圖；
圖3包含注射成型機的液壓驅動構件的框圖，該注射成型機用于圖1中控制方法；以及圖4在圖3中注射成型機的液壓驅動構件的方框回路圖。
具體實施例方式
現在基于附圖描述與本發明相關的優選實施例。而且，附圖不限定本發明，而是使得對本發明的理解更容易。對于一些公知部分，為了避免使本發明不明確，省略了詳細的描述。
首先，參考圖3和圖4描述與本實施例有關的注射成型機M的結構。
在圖3中，M是注射成型機，并裝配有注射單元Mi和合模單元Mc。注射成型機M裝配有移動螺桿12的注射缸13a以及旋轉螺桿12的測量馬達(油馬達)13b，所述螺桿12內嵌在注射單元Mi的加熱缸11中并往返運動。同時，其裝配有打開/關閉并夾緊在合模單元Mc中的金屬模14的合模缸13c，以及從金屬模15中排出成型產品的排出缸13d(圖4)，例如液壓致動器(13a…)。此外，還裝配有注射設備移動缸13e(圖4)，其往返移動注射單元Mi，并且使噴嘴接觸/脫離金屬模15。
同時，21是液壓驅動構件，裝備有包括液壓驅動源的可變排量型液壓泵2v(液壓泵2)以及切換閥回路22。可變排量型液壓泵2v裝備有泵25和驅動并旋轉泵25的伺服馬達3s(驅動馬達3)。在該情況下，連接到伺服電路(伺服放大器)3sa上的替換伺服馬達用作伺服馬達3s。同時，附接旋轉編碼器3se，其檢測該伺服馬達3s的轉數。
此外，由旋轉斜盤型活塞泵構成的泵機體26嵌入泵25內。因此，泵25裝備有旋轉斜盤27(圖4)，并且當旋轉斜盤角度Rs(旋轉斜盤27的傾斜角度)變大時，在泵機體26中泵活塞的行程變大并且排放流量增加。同時，當旋轉斜盤角度Rs變小時，泵活塞的行程變小并且排放流量減小。因此，設定旋轉斜盤角度Rs處于預定角度使得能夠設定固定的排放流量Qo…。其中排放流量固定到預定大小。另外，控制缸28和回位彈簧2附接到旋轉斜盤27上。同時，控制缸28經由切換閥(電磁閥)30連接到泵25(泵機體26)的出口上。通過該設計，通過控制控制缸28可以改變旋轉斜盤27的角度。而且，31是用于檢測泵25的排放壓力的壓力傳感器。
因此，如果可變地控制伺服馬達3s的轉數，可變排量型液壓泵2v的排放流量和排放壓力變為可變的，并且可以基于這些排放流量和排放壓力驅動和控制以上缸13a、13c、13d和13e和測量馬達13b。同時，可以控制成型周期中的每個操作過程。如所述，如果其中通過旋轉斜盤角度Rs的改變可以設定固定排放流量Qo…的可變排量型液壓泵2v用作液壓泵2或者伺服馬達3s用作驅動馬達3，則可以容易和可靠地實現與本實施例相關的控制方法。同時，可以更有效享有根據該控制方法的功效。
同時，泵25的出口連接到油箱32上。同時，泵25的出口連接到切換閥回路22的初級側；另外，如圖4所示，切換閥回路22的次級側分別連接到構成注射成型機M中的液壓致動器的注射缸13a、測量馬達13b、合模缸13c、排出缸和注射單元移動缸13e。因此，切換閥回路22至少裝備有切換閥(電磁閥)22a、22b、22c、22d和22e，以便分別連接到注射缸13a、測量馬達13b、合模缸13c、排出缸和注射單元移動缸13e。而且，切換閥22a…分別由必要的附接液壓組件構成，上述液壓組件包括一個或兩個或多個閥組件，并且切換閥22a…至少具有分別與注射缸13a、測量馬達13b、合模缸13c、排出缸和注射單元移動缸13e的供應、停止和排放相關的功能。
此外，4是裝備有成型機控制器41的控制裝置。伺服馬達3s經由伺服電路3sa連接到成型機控制器41。同時，附接到伺服馬達3s上的旋轉編碼器3se連接到伺服電路3sa上。另外，使用電磁閥的切換閥22a、22b、22c、22d和22e，切換閥30和壓力傳感器31分別連接到成型機控制器41上。
下面，參照圖1到圖4描述使用注射成型機M的與本實施例相關的控制方法。
首先，基于預定條件設定相應于在成型周期中每個操作過程的固定排放流量Qo…。特別地，在與本實施例相關的控制方法中，設定組合兩個操作過程和兩個固定排放流量Qo和Qs的三個操作模式(旋轉斜盤角度模式)，并且設計在成型時通過分別選擇操作模式能夠將可變排量型液壓泵2v的排放流量分別切換到相應于操作過程的固定排放流量Qo…。
圖2示出在附接到成型機控制器41的顯示器43上顯示的設定屏幕的一部分。該附圖示出用來選擇旋轉斜盤角度模式的設定屏幕44，并且配有用于設定(選擇)旋轉斜盤角度模式的三種模式選擇鍵S1、S2和S3。而且，屏幕43是觸摸板型，并且觸摸模式選擇鍵S1、S2或S3使得能夠選擇相應旋轉斜盤模式(操作模式)。
在該情況下，在兩個固定排放流量Qo和Qs中，一個固定排放流量Qo設定為標準排放流量。因此，旋轉斜盤角度Rs設定為相對小的角度(較小容量側)。同時，另一固定排放流量Qs可以設定為比固定排放流量Qo大，具體地說，大約固定排放流量Qo的兩倍。因此，可以設定其中旋轉斜盤角度Rs設定為相對大角度(較大容量側)的流量。換句話說，可以設定另一個固定排放流量Qs處于如此的流量當時間段相對短(大約幾秒)時幾乎不會不利地影響伺服馬達3s；但是如果持續相對長時間則會不利地影響伺服馬達3s。
此外，裝料過程和壓力保持過程應用到兩種操作模式。而且，除了這些之外的操作過程不是在旋轉斜盤角度模式中的選擇主題，并且流量預設在標準固定排放流量Qo。可以如圖1所示設定相對于裝料過程和壓力保持過程的固定排放流量Qo…的組合。換句話說，在裝料過程中，根據在裝料過程中的注射速度(預定條件)設定固定排放流量Qo和Qs。具體地說，當在裝料過程中的速度(注射速度)低時(條件T1)，例如相對于額定速度50[％]或更小，設定其中旋轉斜盤角度Rs變小的固定排放流量Qo。同時，當在裝料過程中速度(注射速度)快時(條件T2)，例如100[％]，即為額定速度時，設定其中旋轉斜盤角度Rs變大的固定排放流量Qs。
同時，在壓力保持過程中，可以根據壓力保持過程的時間段(預定條件)設定固定排放流量Qo和Qs。具體地說，當壓力保持過程的時間段正常或更長(條件T3)時，設定固定排放流量Qo。同時，當壓力保持過程的時間段較短(條件T4)時或者當從裝料過程切換到壓力保持過程的壓力波動大時設定固定排放流量Qs。
由于以上設定變得可能，在圖2所示設定屏幕44中，第一旋轉斜盤角度模式(模式選擇鍵S1)，其中在裝料過程和壓力保持過程中都設定固定排放流量Qo；第二旋轉斜盤角度模式(模式選擇鍵S2)，其中在裝料過程設定為固定排放流量Qs，在壓力保持過程設定為固定排放流量Qo；以及第三旋轉斜盤角度模式(模式選擇鍵S3)，其中在裝料過程和壓力保持過程中都設定為固定排放流量Qs。
因此，例如，在裝料過程速度(設定速度)慢時的成型狀態下，可以選擇模式選擇鍵S1。此外，當裝料過程速度快時，可以選擇模式選擇鍵S2。當以高速向前移動螺桿時，因為需要大流量，優選根據模式選擇鍵S2選擇第二選擇斜盤角度模式。此外，當裝料過程速度快且在從裝料過程向壓力保持過程切換中的壓力波動大時，或者當在壓力保持過程中的時間段短時，可以選擇模式選擇鍵S3。根據模式選擇鍵S3選擇第三旋轉斜盤角度模式的情況較少。然而，這在需要高速裝料且在壓力保持過程的壓力迅速降低時(例如，在成型產品厚度非常小時)是很有效的。
如上所述，如果設定其中組合了操作過程和固定排放流量Qo…的操作模式，并且設計為選擇操作模式并可以在成型時將固定排放流量切換到相應于操作過程的固定排放流量Qo…，具有簡化控制的優點。同時，從用戶角度看變得能夠容易和精確實現[本發明]。此外，由于裝料過程和壓力保持過程包含在操作過程中，可以獲得從同時滿足控制簡化和良好效果的角度看最期望的性能。同時，由于用操作過程中的時間段、速度和壓力作為預定條件，有益的是在最期望的模式下執行與本實施例相關的控制方法。
同時，在成型時通過每個模式選擇鍵S1…選擇旋轉斜盤角度模式(操作模式)。因此，選擇任一模式選擇鍵S1…導致在裝料過程和壓力保持過程中通過不同排量型液壓泵2v基于選擇的旋轉斜盤角度模式設定固定排放流量Qo或Qs，同時地在其它過程中設定標準的固定排放流量Qo。此外，通過可變控制伺服馬達3s的轉數來控制包括裝料過程和壓力保持過程的每個操作過程。
下面描述具體的控制實例。作為一個實例，假定選擇模式選擇鍵S2(第二旋轉斜盤角度模式)的情況。在該情況下，在裝料過程中從成型機控制器41提供預定切換信號到切換閥30，并且流量從標準固定排放流量Qo切換到固定排放流量Qs。換句話說，切換閥30的切換控制導致改變旋轉斜盤27的角度到較大的旋轉斜盤角度Rs。結果，可變排量型液壓泵2v作為以固定排放流量Qs(其變為大的流量)排放的大容量液壓泵2操作。然后，由伺服馬達3s控制裝料過程中諸如注射速度之類的具體操作控制。因此，大流量使得能夠在裝料過程中以高速和高扭矩向前移動螺桿12。在該情況下，伺服馬達3s的載荷變大。然而，因為短的操作時間，將不會不利地影響伺服馬達3s。
與此同時，完成裝料過程導致變換到壓力保持過程。在壓力保持過程中，從成型機控制器41提供預定切換信號到切換閥30，并且流量從固定排放流量Qs切換到標準固定排放流量Qo。換句話說，切換閥30的切換控制導致改變旋轉斜盤27的角度到較小的旋轉斜盤角度Rs。結果，可變排量型液壓泵2v作為以固定排放流量Qo(其變為更小的流量)排放的小容量液壓泵2操作。然后，通過伺服馬達3s的控制進行壓力保持過程中諸如注射保持力之類的具體操作控制。由于在壓力保持過程中大流量是不必要的并且其僅僅用于保證扭矩，伺服馬達3s處于標準操作，并且在相對長時間內總是可以提供在該標準操作中描述的高壓力保持力(或低壓力保持力)。
而且，如上所述，在其它操作過程例如測量過程、合模過程和排出過程中設定固定排放流量Qo。因此，可變型液壓泵2作為液壓泵2操作以便以固定排放流量Qo(其變成標準流量(小流量))排放。同時，通過伺服馬達3的控制進行每個過程中的具體壓力控制和速度控制。此外，即使當選擇其它模式選擇鍵S1(第一斜盤角度模式)或者模式選擇鍵S3(第三斜盤角度模式)時，基于相應設定進行類似的控制。
因此，根據與本實施例相關的控制方法，使用其中可以設定多個固定排放流量Qo和Qs的液壓泵2，并且液壓泵2切換到相應于每個操作過程的固定排放流量Qo…。同時，通過可變控制驅動馬達3的轉數來控制每個操作過程，因此在從驅動馬達3看的情況下，液壓泵2可以單獨用作從較小容量類型到較大容量類型的多種液壓泵。因此，這有助于提高能量節省和減小運行成本，諸如針對其中驅動馬達3的轉數變小的不穩定區域的單獨措施變得不必要或可簡化。此外，液壓泵2可以單獨用作從較小容量類型到較大容量類型的多種泵；因此，由于通過限定到作為較大容量型液壓泵的操作時間，與注射成型機M的最大性能相比變得能夠選擇具有較小性能的驅動馬達3，當使用伺服馬達3s作為驅動馬達3時實現伺服馬達3s的小型化使得能夠減少包括伺服電路在內的整個初始成本。另外，可以減小在注射成型機M中驅動馬達3的操作性能與每個操作過程不相符的區域，可以使控制穩定，有助于提高成型性和成型質量。同時，過載的避免或減少有助于提高可靠性和長使用壽命。
詳細地描述了優選實施例。然而，本發明不限于這個實施例，在不偏離本發明的概念的情況下，可以在細節的結構、方法和數量方面進行選擇性地修改。同時，根據情況需要添加或去除某些部件。
例如，其中可以設定多個固定排放流量Qo…的液壓泵2示出作為其中可以根據旋轉斜盤角度Rs的改變設定固定排放流量的可變排放液壓泵2v。然而，可以使用具有類似功能的其它液壓泵2。而且，伺服馬達3s示出作為驅動馬達，其通過可變控制轉數而控制成型周期中的每個操作過程。然而，可以使用具有類似功能的其它驅動馬達3。與此同時，示出其中設定兩個固定流量Qo和Qs的情況。然而，可以設定三個或更多固定排放流量Qo…。另外，操作過程中的時間段、速度和壓力示出作為預定條件。然而，這些將不排除其它條件。與此同時，示出了如下的情況設定其中組合了相應于每個操作過程的固定排放流量Qo…的一個或兩個或多個操作模式，并且在成型時選擇操作模式。然而，可以設計成使得可以根據選擇鍵對設定的固定排放流量Qo…進行簡單選擇，并且這些可以相應于諸如成型條件之類的信息自動設定(選擇)。而且，作為操作過程，示出了采用裝料過程和壓力保持過程的情況。然而，可以采用僅僅其中任一個，并且可以添加其它操作過程。
權利要求
1.一種注射成型機，其中，在裝備有控制裝置的注射成型機中，該控制裝置通過可變地控制液壓泵中驅動馬達的轉數來控制成型周期中的每個操作過程，使用可以設定至少多個固定排放流量的液壓泵作為液壓泵；同時，該注射成型機裝備有控制裝置，該控制裝置將液壓泵切換到基于預定條件設定的與每個操作過程相對應的固定排放流量，并且通過可變地控制驅動馬達的轉數來控制每個操作過程。
2.如權利要求1所述的注射成型機，其中，使用可以根據旋轉斜盤角度的改變設定固定排放流量的可變排量型液壓泵作為液壓泵。
3.如權利要求1所述的注射成型機，其中，使用連接到伺服電路的伺服馬達作為驅動馬達。
4.如權利要求1所述的注射成型機，其中，所述預定條件至少包括操作過程中的時間段。
5.如權利要求1所述的注射成型機，其中，所述預定條件至少包括操作過程中的速度。
6.如權利要求1所述的注射成型機，其中，所述預定條件至少包括操作過程中的壓力。
7.如權利要求1所述的注射成型機，所述多個固定排放流量包括作為標準排放流量的處于較小流量側的固定排放流量；以及處于較大流量側的另一固定排放流量，其大于處于較小流量側的固定排放流量。
8.如權利要求1所述的注射成型機，其中，所述操作過程至少包括裝料過程。
9.如權利要求1所述的注射成型機，其中，所述操作過程至少包括壓力保持過程。
10.如權利要求1所述的注射成型機，其中，控制裝置通過選擇組合了一個或兩個或多個操作過程和固定排放流量的操作模式，控制流量向對應于每個操作過程的固定排放流量切換。
11.一種用于注射成型機的控制方法，其中，在該用于注射成型機的控制方法中，通過可變地控制液壓泵中驅動馬達的轉數來控制成型周期中的每個操作過程，使用可以設定至少多個固定排放流量的液壓泵作為液壓泵，同時，預先基于預定條件分別設定對應于各操作過程的固定排放流量，并且將液壓泵切換到對應于每個操作過程的固定排放流量，同時，通過可變地控制驅動馬達的轉數來控制每個操作過程。
12.如權利要求11所述的用于注射成型機的控制方法，其中，使用可以根據旋轉斜盤角度的改變設定固定排放流量的可變排量型液壓泵作為液壓泵。
13.如權利要求11所述的用于注射成型機的控制方法，其中，使用連接到伺服電路的伺服馬達作為驅動馬達。
14.如權利要求11所述的用于注射成型機的控制方法，其中，所述預定條件至少包括操作過程中的時間段。
15.如權利要求11所述的用于注射成型機的控制方法，其中，所述預定條件至少包括操作過程中的速度。
16.如權利要求11所述的用于注射成型機的控制方法，其中，所述預定條件至少包括操作過程中的壓力。
17.如權利要求11所述的用于注射成型機的控制方法，其中，所述多個固定排放流量包括作為標準排放流量的處于較小流量側的固定排放流量；以及處于較大流量側的另一固定排放流量，其比處于較小流量側的固定排放流量大。
18.如權利要求11所述的用于注射成型機的控制方法，其中，所述操作過程至少包括裝料過程。
19.如權利要求11所述的用于注射成型機的控制方法，其中，所述操作過程至少包括壓力保持過程。
20.如權利要求11所述的用于注射成型機的控制方法，其中，預先建立組合了一個或兩個或多個操作過程和固定排放流量的操作模式，并且在成型時對操作模式的選擇導致切換到對應于每個操作過程的固定排放流量。
全文摘要
當通過可變地控制液壓泵2中驅動馬達3的轉數來控制成型周期中的每個操作過程時，使用可以設定至少多個固定排放流量Qo和Qs的液壓泵2作為液壓泵2。同時，預先基于預定條件分別設定對應于各操作過程的固定排放流量Qo...，并且在成型時將液壓泵2切換到對應于每個操作過程的固定排放流量Qo...。同時，通過可變地控制驅動馬達3的轉數來控制每個操作過程。
文檔編號B29C45/82GK1939696SQ20061014701
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月8日 優先權日2005年9月8日
發明者山浦浩, 海野義元 申請人:日精樹脂工業株式會社