注射成型的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種能夠支援計量工序的設置條件的注射成型機。本發明的注射成型機（10）具備：缸體（11），被供給成型材料；螺桿（13），被配設成在缸體（11）內旋轉自如且沿軸向移動自如；及設定支援部（60），支援對缸體（11）的溫度、螺桿（13）的轉速、及螺桿（13）的背壓的設定。設定支援部（60）具有存儲部（64），該存儲部將缸體（11）的設定溫度、螺桿（13）的設定轉速及螺桿（13）的設定背壓的組合與用于對該組合進行評價的評價值建立對應來進行存儲。
【專利說明】注射成型機
【技術領域】
[0001]本申請主張基于2012年9月28日申請的日本專利申請第2012-216865號的優先權。該申請的全部內容通過參考援用于本說明書中。
[0002]本發明涉及一種注射成型機。
【背景技術】
[0003]注射成型機具備:缸體，供給作為成型材料的樹脂顆粒；螺桿，配設于缸體內；及加熱源(例如加熱器)，對缸體進行加熱。供給到螺桿的螺紋槽內的樹脂在缸體內隨螺桿的旋轉向前方移動的同時逐漸熔融。若在螺桿的前方蓄存有一定量的熔融樹脂，則螺桿前進而熔融樹脂從形成于缸體的前端部的噴嘴被射出，并填充于模具裝置的型腔空間內。通過使所填充的熔融樹脂固化來得到成型品(例如參考專利文獻I)。
[0004]專利文獻1:日本特開2005-103875號公報
[0005]為實現成型品品質的穩定化，重要的是對熔融樹脂進行計量的計量工序的設置條件。
[0006]以往，計量工序的設定依靠用戶的經驗或直覺等不斷摸索來求出，設置條件根據用戶的熟練度耗費時間。
【發明內容】
[0007]本發明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于提供一種能夠支援計量工序的設置條件的注射成型機。
[0008]為了解決上述課題，基于本發明的一方式的注射成型機具備:
[0009]缸體，被供給成型材料；
[0010]螺桿，被配設成在該缸體內旋轉自如且沿軸向移動自如；及
[0011]設定支援部，支援對所述缸體溫度、所述螺桿轉速、及所述螺桿背壓的設定，
[0012]該設定支援部具有存儲部，該存儲部將所述缸體的設定溫度、所述螺桿的設定轉速及所述螺桿的設定背壓的組合與用于對該組合進行評價的評價值建立對應來進行存儲。
[0013]發明效果:
[0014]根據本發明，提供一種能夠支援計量工序的設置條件的注射成型機。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是表示基于本發明的一實施方式的注射成型機的圖。
[0016]圖2是表示基于本發明的一實施方式的計量馬達的轉矩(計量轉矩)的實際值的圖。
[0017]圖3是表示基于本發明的一實施方式的螺桿背壓的實際值的圖。
[0018]圖中:10_注射成型機，11-缸體，12-噴嘴，13-螺桿，41-計量馬達(驅動源)，41a-編碼器，51-注射馬達，51a-編碼器，57-壓力檢測器，60-控制器(設定支援部)，61-CPU, 62-ROM, 63-RAM, 64-存儲部，71-輸入部，72-顯示部，H1?H4-加熱源，Z1?Z4-區域。
【具體實施方式】
[0019]以下，參考附圖對用于實施本發明的方式進行說明，在各附圖中對相同或對應的結構附加相同或對應的符號并省略說明。以下將樹脂的射出方向作為前方，將與樹脂的射出方向相反的方向作為后方來進行說明。
[0020]圖1是表示基于本發明的一實施方式的注射成型機的圖。如圖1所示，注射成型機10從噴嘴12射出在缸體11內已熔融的樹脂而填充于未圖示的模具裝置內的型腔空間。模具裝置由固定模具及可動模具構成，且合模時在固定模具與可動模具之間形成型腔空間。在型腔空間內冷卻固化的樹脂在開模后作為成型品被取出。作為成型材料的樹脂顆粒從料斗16供給到缸體11的后部。
[0021]另外，也可設置向缸體11定量供給樹脂顆粒的材料供給裝置(例如螺桿送料器)來取代料斗16。
[0022]注射成型機10具備:缸體11 ;螺桿13，配設于缸體11內；多個加熱源H1?H4，對缸體11進行加熱；及冷卻裝置30，對缸體11的后部進行冷卻。
[0023]螺桿13在缸體11內配設成旋轉自如且沿軸向移動自如。螺桿13 —體地具有螺桿旋轉軸14及繞螺桿旋轉軸14的周圍設置成螺旋狀的刮板15。若螺桿13進行旋轉，則螺桿13的刮板(螺紋牙)15就移動，供給到螺桿13的螺紋槽內的樹脂顆粒向前方送給。
[0024]螺桿13沿軸向從后方(料斗16偵D直到前方(噴嘴12偵彳)區分為供給部13a、壓縮部13b、計量部13c。供給部13a為接收樹脂并向前方輸送的部分。壓縮部13b為壓縮被供給的樹脂的同時進行熔融的部分。計量部13c為按一定量對已熔融的樹脂進行計量的部分。螺桿13的螺紋槽的深度在供給部13a處較深，在計量部13c處較淺，且在壓縮部13b中越向前方越淺。
[0025]另外，螺桿13的結構并無特別限定。例如螺桿13的螺紋槽的深度也可為恒定。并且，螺桿壓縮比也可恒定。螺桿壓縮比為螺紋槽的容積比，并根據螺紋槽的深度、螺旋翼片(flight)間距、螺旋翼片寬度等決定。
[0026]例如，將從外側對缸體11進行加熱的加熱器用作加熱源H1?H4。加熱器也可為沿缸體11的外周纏繞成環狀的帶式加熱器。
[0027]多個加熱源H1?H4沿缸體11的軸向排列，將缸體11沿軸向分成多個區域(圖1中為4個區域Z1?Z4)并分別進行加熱。各區域Z1?Z4的溫度通過溫度傳感器S1?S4來測定，其測定結果供給到控制器60。控制器60控制供給到各加熱源H1?H4的電力，以使各區域Z1?Z4的溫度達到設定溫度。另外，也可在噴嘴12設置加熱源。
[0028]冷卻裝置30設置于比多個加熱源H1?H4更靠后方。冷卻裝置30對缸體11的后部進行冷卻，并以樹脂顆粒的表面不熔融的溫度保持缸體后部的溫度，以免在缸體11的后部或料斗16內產生樹脂顆粒的橋接(結塊)。冷卻裝置30具有水或空氣等制冷劑的流路31。
[0029]注射成型機10具備作為使螺桿13在缸體11內旋轉的驅動源的計量馬達41。計量馬達41的旋轉經由傳送帶或帶輪等連結部件42傳遞到射出軸43而使螺桿13旋轉。另夕卜，計量馬達41也可為直接驅動馬達，例如計量馬達41的輸出軸與射出軸43也可同軸連結。
[0030] 注射成型機10具備作為使螺桿13在缸體11內沿軸向移動的驅動源的注射馬達51。注射馬達51的旋轉傳遞到滾珠絲杠軸52。通過滾珠絲杠軸52的旋轉進行前進后退的滾珠絲杠螺母53固定于壓力板54。壓力板54能夠沿固定于底座(未圖不)的導桿55、56移動。壓力板54的前進后退運動經由壓力檢測器(例如測力傳感器)57、軸承58、射出軸43傳遞到螺桿13使螺桿13進退。螺桿13的位置用安裝于壓力板54的位置檢測器59檢測。[0031 ] 注射成型機10的動作通過控制器60控制。控制器60包括CPU61、對控制程序等進行存儲的R0M62、存儲運算結果的可讀寫的RAM63、硬盤等存儲部64、輸入接口、輸出接口、定時器、及計數器等。控制器60通過由CPU61執行存儲于R0M62或存儲部64的程序來實現各種功能。
[0032]接著，對注射成型機10的動作進行說明。
[0033]注射成型機10進行如下工序，關閉模具裝置的閉模工序、緊固模具裝置的合模工序、將熔融樹脂澆注到模具裝置內的填充工序、對所澆注的樹脂施加壓力的保壓工序、保壓工序之后使樹脂在模具裝置內固化的冷卻工序、對用于下一個成型品的熔融樹脂進行計量的計量工序、打開模具裝置的開模工序、及從開模后的模具裝置推出成型品的推出工序。注射成型機10通過反復進行這些工序來反復制造成型品。為了縮短成型周期，計量工序可在冷卻工序期間進行。
[0034]在計量工序中，控制器60驅動計量馬達41來使螺桿13旋轉。螺桿13的轉速通過對計量馬達41的轉速進行檢測的編碼器41a來檢測，檢測結果供給到控制器60。控制器60對供給到計量馬達41的電流進行控制，以使螺桿13的轉速成為設定轉速。此時，控制器60用電流傳感器46對供給到計量馬達41的電流(計量馬達41的轉矩)進行監視。
[0035]若驅動計量馬達41來使螺桿13旋轉，則螺桿13的刮板(螺紋牙)15移動，供給到螺桿13的螺紋槽內的樹脂顆粒被向前方輸送。樹脂在缸體11內向前方移動的同時被來自缸體11的熱量等加熱，在缸體11的前端部成為完全熔融的狀態。螺桿13隨著在螺桿13的前方積蓄熔融樹脂而進行后退。
[0036]螺桿13后退的期間，控制器60驅動注射馬達51來對螺桿13施加背壓。螺桿13的背壓用壓力檢測器57檢測，檢測結果供給到控制器60。控制器60對供給到注射馬達51的電流進行控制，以使螺桿13的背壓達到設定背壓。
[0037]螺桿13后退的期間，控制器60用位置檢測器59監視螺桿13的位置。若螺桿13后退到計量結束位置，在螺桿13的前方積蓄有預定量的樹脂，則控制器60使計量馬達41的驅動停止來停止螺桿13的旋轉。
[0038]計量工序之后，控制器60也可進行使螺桿13不旋轉而后退的反抽工序。在反抽工序中，控制器60驅動注射馬達51，以使螺桿13的后退速度達到設定速度。若螺桿13后退到回吸結束位置，則控制器60停止注射馬達51的驅動。
[0039]在填充工序中，控制器60對注射馬達51進行驅動來使螺桿13前進，在合模狀態的模具裝置內的型腔空間內壓入熔融樹脂。螺桿13的前進速度(樹脂的射出速度)用位置檢測器59檢測，檢測結果供給到控制器60。另外，螺桿13的前進速度也能夠用對注射馬達51的轉速進行檢測的編碼器51a檢測。控制器60對供給到注射馬達51的電流進行控制，以使螺桿13的前進速度達到設定速度。螺桿13的設定速度可根據螺桿位置而逐漸改變。控制器60在填充工序期間用位置檢測器59監視螺桿13的位置。螺桿13的位置達到V/P切換位置時，控制器60開始進行保壓工序。另外，也可以在從開始填充起的經過時間達到V/P切換時間時，控制器60開始進行保壓工序。
[0040]在保壓工序中，控制器60用壓力檢測器57檢測施加于螺桿13的壓力，并對注射馬達51進行驅動，以使樹脂的注射壓力達到設定壓力。
[0041]但是，在成型品的品質的穩定化中，在計量工序中蓄存在螺桿13的前方的熔融樹脂的溫度的穩定化是重要的，且盡量降低通過螺桿13的動作有可能在樹脂中產生的剪切熱量也是重要的。剪切熱量不易控制，因此成為損害穩定性的原因。剪切熱量主要在對螺桿13的樹脂進行壓縮的壓縮部13b產生。壓縮部13b中的樹脂的溫度越低，壓縮部13b中的樹脂越堅硬，計量馬達41的轉矩變高、剪切熱量增加。
[0042]剪切熱量受到如下因素的影響，即缸體11的設定溫度、螺桿13的設定轉速及螺桿13的設定背壓的組合。缸體11 (尤其區域ZpZ2)的設定溫度變得越低，供給到壓縮部13b的樹脂的溫度越成為低溫，剪切熱量越增加。并且，螺桿13的設定轉速越高，每單位時間內供給到壓縮部13b的樹脂越增加、樹脂溫度越變低、剪切熱量越增加。并且，螺桿13的設定背壓越高，則平均單位時間內供給到壓縮部13b的樹脂增加、樹脂溫度變低、剪切熱量增力口。因此，缸體11的設定溫度、螺桿13的設定轉速及螺桿13的設定背壓的組合影響剪切熱量。
[0043]本實施方式中，控制器60作為支援對缸體11溫度、螺桿13轉速及螺桿13的背壓進行設定的設定支援部而發揮作用。另外，設定支援部也可與對加熱源H1?H4、計量馬達
41、及注射馬達51進行控制的控制器60分開設置。
[0044]控制器60具有存儲部64，所述存儲部將缸體11的設定溫度、螺桿13的設定轉速及螺桿13的設定背壓(以下、簡稱為“3個設定值”)的組合與用于對該組合進行評價的評價值建立對應來存儲。3個設定值的組合、及評價值也可例如以表形式存儲于存儲部64。另夕卜，評價值等的存儲部位并無特別限定。R0M62或RAM63也可用作對評價值等數據進行存儲的存儲部64。
[0045]存儲于存儲部64的缸體11的設定溫度可為多個區域Z1?Z4中所有區域Z1?Z4的設定溫度，也可為局部區域(例如區域ZpZ2)的設定溫度。設定支援對象的區域的設定溫度也可以存儲于存儲部64。
[0046]存儲于存儲部64的評價值可為表示剪切熱量的值，也可為例如在計量工序中的預定時間內的計量馬達41的轉矩的變化量。
[0047]圖2是表示基于本發明的一實施方式的計量馬達的轉矩(計量轉矩)的實際值的圖。圖3是表示基于本發明的一實施方式的螺桿背壓的實際值的圖。圖2及圖3中，橫軸表示從開始計量工序起經過的時間。
[0048]如圖2所示，計量馬達41的轉矩在開始計量工序之后急劇上升，之后，趨于緩慢上升。計量馬達41的轉矩根據電流傳感器46的檢測結果來計算。
[0049]并且，如圖3所示，螺桿13的背壓在開始計量工序的同時上升，之后保持成設定背壓。
[0050]本發明的發明人從實驗結果發現在計量工序中的預定時間At的期間的計量馬達41的轉矩的變化量(例如上升量)AT越大，剪切熱量容易增加，損害成型品品質的穩定性。因此，將變化量AT用作表示剪切熱量的值。
[0051]變化量Λ T的測定開始時刻tl也可在螺桿13的背壓達到設定背壓的時刻t2之后。能夠排除螺桿13的背壓變動的影響。
[0052]控制器60與接收用戶的輸入操作的輸入部71連接。輸入部71由數字鍵構成，接收輸入3個設定值的候選值的操作，并將接收的結果供給于控制器60。
[0053]用戶可對3個設定值的每一個輸入候選值，也可僅對3個設定值中的I個或2個輸入候選值。對各設定值輸入的候選值的數量可為一個，也可為多個。也可輸入上限值及下限值中的至少一個來取代多個候選值。
[0054]首先，(I)對用戶對3個設定值的每一個輸入I個候選值的情況進行說明。此時，控制器60參考存儲部64來判定所輸入的3個設定值的適當與否。
[0055]若控制器60用輸入部71進行輸入操作，則參考存儲部64來調查與所輸入的3個設定值對應的評價值。所輸入的3個設定值的組合未存儲于存儲部64時，控制器60可從存儲部64抽出接近所輸入的3個設定值的組合，根據所抽出的組合及與所抽出的組合對應的評價值來預測與所輸入的3個設定值對應的評價值。作為預測方法可舉出內插法、外插法等。
[0056]接著，控制器60根據所調查的評價值來判定所輸入的3個設定值的適當與否。例如，所調查的評價值良好時(例如變化量AT小于預定值時)、控制器60判斷為剪切熱量較少而判定為用戶的設定恰當。并且，所調查的評價值不良時(例如變化量AT為預定值以上時)、控制器60判斷為剪切熱量較多而判定為用戶的設定不恰當。
[0057]這樣一來，控制器60判定用戶的設定的適當與否，因此能夠支援計量工序的設置條件。
[0058]控制器60與由液晶顯示器等構成的顯示部72連接。顯示部72在控制器60的控制下，用圖像向用戶通知判定結果。也可用聲音通知判定結果。
[0059]另外，實施方式中，輸入部71與顯示部72分開設置，但例如也可作為觸控面板而
一體設置。
[0060]控制器60判定為用戶的設定不恰當時也可參考存儲部64來校正所輸入的3個設定值，以使評價值達到優良值(例如變化量AT小于預定值)。例如，將存儲于存儲部64的多個組合中，接近于所輸入的3個設定值且評價值良好的組合用作校正值。
[0061]存儲部64對優先級數據進行存儲時，控制器60也可按照存儲于存儲部64的優先級數據來校正所輸入的3個設定值，其中，所述優先級數據表示缸體11的設定溫度的校正、螺桿13的設定轉速的校正、及螺桿13的設定背壓的校正的優先級。
[0062]控制器60僅校正優先級最高的設定值、不校正優先級第2高的設定值及優先級最低的設定值，以使設定值成為良好的值。在該校正中評價值無法成為優良值時，控制器60校正優先級第2高的設定值。在該校正中，也可與優先級第2高的設定值一同校正優先級最高的設定值，但不校正優先級最低的設定值。即使對優先級第2高的設定值進行校正評價值也達不到優良值時，控制器60校正優先級最低的設定值。在該校正中，也可校正3個設定值。由于按意圖的順序進行校正，因此能夠盡可能避免兼顧其他成型條件(例如，樹脂的種類或冷卻時間等)時對難以變更的設定值進行校正。[0063]存儲于存儲部64的優先級數據也可按照由用戶進行的通過輸入部71的輸入操作來更新。由于兼顧其他成型條件時難以改變的設定值的種類變化，所以用戶便于使用。
[0064]控制器60也可使用已校正的設定值來控制計量工序。并且，控制器60在使用已校正的設定值來控制計量工序之前，也可使由用戶確認可否使用已校正的設定值的確認圖像顯示在顯示部72中。看見確認圖像的用戶通過輸入部71進行預定的輸入，則控制器60使用已校正的設定值來控制計量工序。
[0065]另外，所輸入的3個設定值恰當時，控制器60可使用所輸入的3個設定值來控制
計量工序。
[0066]控制器60也可根據在計量工序中測定的實際評價值(例如變化量AT)與目標評價值的偏差來校正在該計量工序中使用的設定值，并用校正后的設定值控制下一次計量工序。
[0067]控制器60也可將在計量工序中測定的實際評價值(例如變化量AT)與在該計量工序中使用的3個設定值的組合建立對應而追加存儲于存儲部64。并且，控制器60也可根據利用輸入部71的輸入操作對存儲部64的數據進行更新。
[0068](2)用戶對3個設定值的每一個輸入候選值，且作為至少I個設定值的候選值輸入上限值及下限值中的至少I個(指定)時，控制器60可進行與上述(I)的情況相同的處理。另外，與上述(I)的情況不同，也可以不對用戶的設定的適當與否進行判定，而校正用戶的設定。“校正”包括如下情況，即在用戶指定的范圍內求出最佳恰當的設定值。在用戶指定范圍內的最佳化中，評價值達不到優良值時，可進行與上述(I)時相同的校正。
[0069](3)用戶僅對3個設定值中的I個或2個輸入候選值時，與上述(I)及(2)的情況不同，也可不對用戶設定的適當與否進行判定，而校正用戶的設定。“校正”包括如下情況，即校正用戶的設定中不足的部分。控制器60參考存儲部64計算3個設定值中用戶未輸入候選值的設定值，以使評價值達到良好的值(例如變化量AT小于預定值)。作為至少I個設定值的候選值輸入上限值及下限值中的至少I個時，也可與上述(2)的情況相同地進行在用戶指定范圍內的最佳化。這些校正中，評價值達不到優良值時，也可進行與上述(I)相同的校正。
[0070]以上，對注射成型機的實施方式進行了說明，但本發明并不限制于上述實施方式，在權利要求書中記載的范圍內，能夠進行各種變形或改進。
[0071]例如，上述實施方式的加熱源H1?H4為從外側對缸體11進行加熱的加熱器，但也可為例如對缸體11進行感應加熱的感應加熱線圈，加熱源的種類并無特別限定。
[0072]并且，上述實施方式的螺桿13的設定背壓為恒定，但也可根據螺桿13的位置或從計量開始時起經過的時間等以預定的模式改變。改變可為逐漸改變，也可為連續改變，也可為逐漸改變與連續改變的組合。
[0073]并且，上述實施方式的注射成型機為同軸螺桿式，但也可為螺桿預塑式。在同軸螺桿式注射成型機中，將在塑化缸體內熔融的樹脂供給到射出缸體，從射出缸體向模具裝置射出熔融樹脂。在螺桿預塑式中，螺桿配設于可塑化缸體內。
【權利要求】
1.一種注射成型機，其具備: 缸體，被供給成型材料； 螺桿，被配設成在該缸體內旋轉自如且沿軸向移動自如 '及 設定支援部，支援對所述缸體溫度、所述螺桿轉速及所述螺桿背壓的設定， 該設定支援部具有存儲部，該存儲部將所述缸體的設定溫度、所述螺桿的設定轉速及所述螺桿的設定背壓的組合與用于對該組合進行評價的評價值建立對應來存儲。
2.根據權利要求1所述的注射成型機,其中， 所述設定支援部參考所述存儲部來判定與所述組合相關的用戶的設定適當與否。
3.根據權利要求1或2所述的注射成型機，其中， 所述設定支援部參考所述存儲部來校正與所述組合相關的用戶的設定。
4.根據權利要求3所述的注射成型機，其中， 所述存儲部對優先級數據進行存儲，該優先級數據表示所述缸體的設定溫度的校正、所述螺桿的設定轉速的校正及所述螺桿的設定背壓的校正的優先級， 所述設定支援部根據在所述存儲部中存儲的優先級數據對與所述組合相關的用戶的設定進行校正。
5.根據權利要求4所述的注射成型機，其中， 所述注射成型機還具備輸入部，該輸入部接收由用戶進行的輸入操作， 所述設定支援部根據利用所述輸入部的輸入操作對在所述存儲部中記錄的優先級數據進行更新。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的注射成型機，其中， 所述評價值為表示剪切熱量的值。
7.根據權利要求6所述的注射成型機，其中， 表示所述剪切熱量的值為預定時間內的使所述螺桿旋轉的驅動源的轉矩的變化量。
【文檔編號】B29C45/77GK103707479SQ201310258024
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年6月26日 優先權日:2012年9月28日
【發明者】雷磊, 橫山拓 申請人:住友重機械工業株式會社