專利名稱：可減小模制品重量差異的控制注模機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制電動(dòng)注模機(jī)的方法。
以下主要針對(duì)電動(dòng)注模機(jī)來描述注模機(jī)的注模過程。
在塑化/檢測過程中，檢測伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)。樹脂由漏斗送至加熱烘筒中螺桿的后部。螺桿旋轉(zhuǎn)使樹脂溶化并前進(jìn)，從而經(jīng)測量的一定量的樹脂就被送至加熱烘筒的前端。與此同時(shí)，收集到加熱烘筒前端的熔化樹脂的背壓使螺桿后移。上述的熔化樹脂的背壓用測壓儀檢測并通過反饋控制環(huán)路進(jìn)行控制，以下將對(duì)此詳細(xì)描述。
接著在填充過程中，注射伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓力板前進(jìn)。螺桿的前端充當(dāng)活塞將熔化的樹脂填充到模具的空腔中。
模具空腔中的樹脂可在預(yù)定的壓力下冷卻。這個(gè)過程稱作保壓過程。在保壓過程中，樹脂的壓力如同上述的背壓控制一樣由反饋環(huán)路來控制。下文中，填充過程和緊隨其后的保壓過程將被合在一起稱作注模過程。
保壓過程完成后，注射裝置回到塑化/檢測過程。另一方面，與塑化/檢測過程同時(shí)進(jìn)行的是在夾緊裝置中將固體產(chǎn)品從模具中噴射出來。噴射操作包括用一個(gè)噴射裝置打開模具取出其中的固體產(chǎn)品，然后關(guān)閉模具返回注模過程。
參照

圖1A和1B，專門描述了螺桿。在圖1A中，螺桿20由送料段20-1、壓縮段20-2、檢測段20-3、頭部20-4組成。送料段20-1將由漏斗加入的固態(tài)或部分熔化的樹脂向前推進(jìn)。在送料段20-1處，樹脂被加熱到接近熔點(diǎn)。因此，一般來說，圖1B所示的螺桿20的桿體的直徑大體是恒定的，在桿體上形成螺旋，螺旋被典型地稱作螺紋。
在由送料段20-1和壓縮段20-2輸送的樹脂顆粒之間有一定的間隙，結(jié)果由于樹脂溶化其體積減少了大約一半。為了補(bǔ)償所減小的體積，樹脂所通過的空間被縮小了。這是通過在壓縮段20-2的桿體上裝上錐形體作為螺紋，從而使螺紋溝槽變淺來實(shí)現(xiàn)的。結(jié)果，壓縮段20-2壓縮熔化的樹脂，促進(jìn)了磨擦產(chǎn)熱作用，并增加了樹脂的壓力，從而使包含在空氣/樹脂中的水分、揮發(fā)氣體或者類似物質(zhì)從漏斗溢出。如上所述，很明顯，加熱烘筒中的樹脂壓力在壓縮段20-2處最高。
檢測段20-3具有最淺的螺紋溝槽。在檢測段20-3處，樹脂受到大的剪切力，摩擦產(chǎn)熱使其溫度升高達(dá)到均衡溫度。同時(shí)，檢測段20-3還向加熱烘筒噴嘴一側(cè)輸送經(jīng)測量的一定量的樹脂。
檢測段20-3還通過頭部20-4的單向環(huán)20-5向噴嘴側(cè)輸送熔化的樹脂。在檢測過程中，單向環(huán)20-5位于圖1A和1B左側(cè)。以這種狀態(tài)，熔化的樹脂可以由檢測段20-3輸送到加熱烘筒噴嘴的一側(cè)。檢測過程結(jié)束以后，由于壓力變化單向環(huán)20-5被移到圖的右側(cè)。結(jié)果，從噴嘴一側(cè)返回檢測段20-3的樹脂被阻止了。一般來說，頭部20-4是通過在基體上切割螺紋并將其旋進(jìn)螺桿桿體的端部構(gòu)成的。所以，頭部20-4的桿體的直徑比螺桿的桿體的直徑要小。
此時(shí)，可能出現(xiàn)螺桿在注模周期中被驅(qū)動(dòng)向后退的一些情況，有以下一些原因A注模過程結(jié)束后為了降壓而使螺桿后移。
B檢測樹脂。
C檢測過程結(jié)束后螺桿后移。
通常，在A和C情況螺桿不旋轉(zhuǎn)。
如圖2所示，當(dāng)螺桿20后退時(shí)，由于樹脂被加到螺紋上，樹脂同樣可能隨螺紋一起被向后拖動(dòng)。因此，在螺桿20的端部樹脂的體積和密度的均勻分布受到妨礙。這將會(huì)導(dǎo)致模制品的重量不均衡。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種控制注模機(jī)的方法，該方法能夠消除螺桿向后移動(dòng)時(shí)對(duì)樹脂的影響，尤其是消除對(duì)樹脂密度分布的影響。
本發(fā)明適用于注模機(jī)，所述注模機(jī)包括加熱烘筒和放置其中的螺桿，并執(zhí)行塑化/檢測過程和注模過程。在根據(jù)本發(fā)明控制注模機(jī)的方法中，當(dāng)螺紋的位置相對(duì)于螺桿的后退速度V而言沒有明顯移動(dòng)時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)速同步系數(shù)S被定義為100％，其中該方法包括如下步驟檢測過程或注模過程完成后使螺桿旋轉(zhuǎn)的同時(shí)后退，以及螺桿后退過程中的轉(zhuǎn)速R由以等式R＝后退速度V/螺紋的螺距P來表示的轉(zhuǎn)速R乘以任意的同步系數(shù)Sx給出。
圖2是說明加熱烘筒中螺桿和樹脂之間關(guān)系的示意圖。
圖3是基于本發(fā)明的電動(dòng)注模機(jī)的結(jié)構(gòu)視圖，主要集中于注射單元。
圖4A和4B是在加熱烘筒中樹脂和螺桿之間關(guān)系的示意圖，用于說明本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
優(yōu)選實(shí)施例描述以下將參照?qǐng)D3對(duì)電動(dòng)注模機(jī)進(jìn)行說明，主要說明注射單元。電動(dòng)注模機(jī)配備了由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的注射單元。在這樣的注射單元中，伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)由一個(gè)滾珠絲杠和一個(gè)螺母轉(zhuǎn)換為線性運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)螺桿前后移動(dòng)。
圖3中，注射伺服電機(jī)11的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)滾珠絲杠12。固定在壓力板14上的螺母13隨著滾珠絲杠12的旋轉(zhuǎn)而前后移動(dòng)，壓力板14可沿固定在基架(圖中沒有示出)上的四個(gè)導(dǎo)桿15和16(圖中僅示出了兩個(gè))移動(dòng)。壓力板14的前后移動(dòng)通過軸承17、測壓儀18和注射軸19傳到螺桿20。螺桿20置于加熱烘筒21內(nèi)部，可旋轉(zhuǎn)和沿軸向運(yùn)動(dòng)。加熱烘筒21包括一個(gè)漏斗22，用于向螺桿20后部的位置輸送樹脂。驅(qū)動(dòng)螺桿20旋轉(zhuǎn)的伺服電機(jī)24的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)連接件23(例如滑輪或皮帶輪等裝置)傳到注射軸19。換句話說，伺服電機(jī)24驅(qū)動(dòng)注射軸19旋轉(zhuǎn)，注射軸19又帶動(dòng)螺桿20旋轉(zhuǎn)。
在塑化/檢測過程中，螺桿20在加熱烘筒21內(nèi)旋轉(zhuǎn)和向后移動(dòng)，從而，熔化的樹脂沿送料方向流動(dòng)并被儲(chǔ)存在螺桿20的前方，即儲(chǔ)存在加熱烘筒21有噴嘴20-1的一側(cè)。螺桿20前方儲(chǔ)存的熔化樹脂的量逐漸增多而產(chǎn)生的壓力，使螺桿20向后移動(dòng)。
在注模過程中，注射伺服電機(jī)11驅(qū)動(dòng)螺桿20在加熱烘筒21中向前移動(dòng)，從而，存儲(chǔ)在螺桿20前方的熔化樹脂被擠壓到一個(gè)金屬模具中。此時(shí)，擠壓熔化樹脂所需壓力由測壓儀18檢測作為注射壓力。所檢測的注射壓力由測壓儀放大器25放大并輸入控制單元26。壓力板14帶有一個(gè)位置探測器27，用來檢測螺桿20的位移量。由位置探測器27輸出的探測信號(hào)經(jīng)位置探測器放大器28放大并輸入控制單元26。
根據(jù)由顯示/設(shè)置部件33通過人-機(jī)控制器34預(yù)先設(shè)置的值，控制單元26對(duì)應(yīng)于各個(gè)過程輸出電流(扭矩)指令值。電流指令值輸入驅(qū)動(dòng)器29和驅(qū)動(dòng)器30。驅(qū)動(dòng)器29控制驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)11的電流，從而控制伺服電機(jī)11的輸出扭矩。驅(qū)動(dòng)器30控制驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)24的電流，從而控制伺服電機(jī)24的轉(zhuǎn)數(shù)。伺服電機(jī)11和伺服電機(jī)24分別包括譯碼器31和譯碼器32，用于檢測伺服電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)。由譯碼器31和譯碼器32檢測的轉(zhuǎn)數(shù)被輸入控制單元26，特別地，由譯碼器32所探測到的轉(zhuǎn)數(shù)被用于確定螺桿20的轉(zhuǎn)數(shù)。
以下將參照?qǐng)D4A和4B說明本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的控制方法。依照本發(fā)明的這一控制方法適用于圖3所示的注模機(jī)?？刂茊卧?6接收來自位置探測器27、譯碼器31和譯碼器32的探測信號(hào)，控制伺服電機(jī)11和24，并控制塑化/檢測過程和注模過程。并且，控制單元26還執(zhí)行本發(fā)明的控制方法，下面將進(jìn)行說明。
在該實(shí)施例中，螺桿20在檢測過程或注射過程完成后旋轉(zhuǎn)并同時(shí)后退。換句話說，螺桿20相對(duì)于熔化樹脂送料方向線性后退。特別地，當(dāng)螺桿20的螺紋20a相對(duì)于螺桿20的后退速度V沒有明顯移動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速同步系數(shù)S被定義為100％。轉(zhuǎn)速同步系數(shù)S可被設(shè)定為0％到任意百分比，設(shè)置為大于或等于100％以及設(shè)置為小于100％有以下目的
同步系數(shù)S小于100％這種設(shè)置的目的是用螺桿20的螺紋向后拖拉樹脂，如圖4A所示。
同步系數(shù)S大于或等于100％這種設(shè)置用于向前輸送樹脂，也即為了檢測樹脂，如圖4B所示。然而，當(dāng)螺桿以恒定速度向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢測以恒定轉(zhuǎn)速進(jìn)行，與樹脂的壓力無關(guān)，這一點(diǎn)與常規(guī)的保持樹脂壓力恒定的控制方法不同。這種方法可防止螺桿20向后運(yùn)動(dòng)期間低密度區(qū)的產(chǎn)生。
當(dāng)螺桿20的螺紋間距(圖1A中的螺距P)為20mm時(shí)，例如，螺桿每轉(zhuǎn)一圈，螺紋移動(dòng)20mm。在這個(gè)例子中，如果螺桿20以20mm/秒的速度向后移動(dòng)，同時(shí)螺桿20每秒旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)，螺桿20的螺紋顯然處在一個(gè)固定的位置。然而，螺桿旋轉(zhuǎn)的方向取決于螺桿20上的螺紋的走向。若螺桿20的螺紋是順時(shí)針走向，則旋轉(zhuǎn)方向就是順時(shí)針方向。
這可由以下等式來表示轉(zhuǎn)速R(rpm)＝[后退速度V(mm/秒)/螺紋的螺距P(mm)]×60在這里，當(dāng)同步系數(shù)S乘以根據(jù)以上等式求得的轉(zhuǎn)速R時(shí)，在螺桿20后退期間就可以將樹脂控制為恒定的狀態(tài)。也就是說，選定同步系數(shù)Sx，可由下面的等式求出特定的轉(zhuǎn)速RsRs＝(V/P)×Sx本發(fā)明并不局限于圖3所示的電動(dòng)注模機(jī)，而是同樣適用于液壓注模機(jī)。在后一種情況下，可用液壓活塞機(jī)械裝置取代注射伺服電機(jī)11。
根據(jù)本發(fā)明，螺桿向后移動(dòng)的同時(shí)以任意的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，從而樹脂在加熱烘筒中的密度分布，尤其是在螺桿端部的分布可以被充分地控制，因此可減小模制品的重量差異。
權(quán)利要求
1.一種控制注模機(jī)的方法，所述注模機(jī)包括加熱烘筒和置于加熱烘筒中的螺桿，并執(zhí)行塑化/檢測過程和注模過程，所述方法包括以下步驟當(dāng)螺紋的位置相對(duì)于螺桿的后退速度V沒有明顯移動(dòng)時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)速同步系數(shù)S被定義為100％；以及檢測過程或注模過程完成后使螺桿旋轉(zhuǎn)的同時(shí)后退；其中螺桿后退過程中的轉(zhuǎn)速R由以等式R＝后退速度V/螺紋的螺距P來表示的轉(zhuǎn)速R乘以任意的同步系數(shù)Sx給出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制注模機(jī)的方法，其特征在于當(dāng)同步系數(shù)S小于100％時(shí)，螺桿相對(duì)于后退速度V以較慢的速度旋轉(zhuǎn)，從而加熱烘筒中的樹脂傾向于被螺桿的螺紋向后拖動(dòng)；當(dāng)同步系數(shù)S大于或等于100％時(shí)，螺桿相對(duì)于后退速度V以較快的速度旋轉(zhuǎn)，從而加熱烘筒中的樹脂傾向于被輸送到螺桿前方。
3.一種控制注模機(jī)的方法，所述注模機(jī)包括一個(gè)加熱烘筒和一個(gè)置于加熱烘筒中的螺桿，一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)源用于沿軸向驅(qū)動(dòng)螺桿，一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)源用于驅(qū)動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，位置探測裝置用于探測螺桿的軸向位置，轉(zhuǎn)速探測裝置用于探測螺桿的轉(zhuǎn)速，以及一個(gè)控制單元，用于依據(jù)位置探測裝置和轉(zhuǎn)速探測裝置傳送的信號(hào)來控制第一驅(qū)動(dòng)源和第二驅(qū)動(dòng)源，并執(zhí)行塑化/檢測過程和注射過程，所說的方法包括以下步驟當(dāng)螺紋的位置相對(duì)于螺桿的后退速度V沒有明顯移動(dòng)時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)速同步系數(shù)S被定義為100％；檢測過程或注模過程完成后，控制單元驅(qū)動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)的同時(shí)使其后退；其中螺桿后退過程中的轉(zhuǎn)速R由以等式R＝后退速度V/螺紋的螺距P來表示的轉(zhuǎn)速R乘以任意的同步系數(shù)Sx給出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制注模機(jī)的方法，其特征在于當(dāng)同步系數(shù)S小于100％時(shí)，控制單元控制螺桿相對(duì)于其后退速度V以較慢的速度旋轉(zhuǎn)，造成加熱烘筒中的樹脂被螺桿的螺紋向后拖動(dòng)的趨勢；以及當(dāng)同步系數(shù)S大于或等于100％時(shí)，控制單元控制螺桿相對(duì)于其后退速度V以較快的速度旋轉(zhuǎn)，造成加熱烘筒中的樹脂被輸送到螺桿前方的趨勢。
5.一種控制注模機(jī)的方法，所述方法用于執(zhí)行樹脂的塑化/檢測過程和注模過程，其特征在于所述注模機(jī)包括一個(gè)加熱烘筒和具有螺距為P的螺紋的螺桿，該螺桿被放置在加熱烘筒中；所述方法包括根據(jù)螺桿轉(zhuǎn)速R和線性后退速度V定義同步系數(shù)的步驟，當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)并線性后退時(shí)，螺紋沒有明顯移動(dòng)，則同步系數(shù)S等于100％，當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)并線性后退時(shí)，螺紋向后移動(dòng)，則同步系數(shù)S小于100％；當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)并線性后退時(shí)，螺紋向前移動(dòng)，則同步系數(shù)S大于100％；該方法還包括在塑化/檢測過程或注射過程完成后使螺桿以選定的同步系數(shù)Sx向后線性移動(dòng)并同時(shí)旋轉(zhuǎn)的步驟。螺桿的選擇轉(zhuǎn)速Rs由下式給出Rs＝(V/P)×Sx
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制注模機(jī)的方法，其特征在于當(dāng)選定的同步系數(shù)Sx小于100％時(shí)，加熱烘筒中的樹脂傾向于被螺桿的螺紋向后拖動(dòng)；當(dāng)選定的同步系數(shù)Sx不小于100％時(shí)，加熱烘筒中的樹脂傾向于相對(duì)螺桿的后退被送到螺桿的前方。
7.一種控制注模機(jī)的方法，所述方法用于執(zhí)行樹脂的塑化/檢測過程和注模過程，其特征在于所述注模機(jī)包括一個(gè)加熱烘筒和具有螺距P的螺紋的螺桿，該螺桿被放置在加熱烘筒中；一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)源用于沿軸向驅(qū)動(dòng)螺桿，一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)源用于驅(qū)動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，位置探測裝置用于探測螺桿的軸向位置，轉(zhuǎn)速探測裝置用于探測螺桿的轉(zhuǎn)速，以及一個(gè)控制單元，用于響應(yīng)位置探測裝置和轉(zhuǎn)速探測裝置傳送的信號(hào)控制第一驅(qū)動(dòng)源和第二驅(qū)動(dòng)源；所述方法包括根據(jù)螺桿轉(zhuǎn)速R和線性后退速度V定義同步系數(shù)S的步驟，當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)并線性后退時(shí)，螺紋沒有明顯移動(dòng)，則同步系數(shù)S等于100％，當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)并線性后退時(shí)，螺紋向后移動(dòng)，則同步系數(shù)S小于100％；當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)并線性后退時(shí)，螺紋向前移動(dòng)，則同步系數(shù)S大于100％；該方法還包括在塑化/檢測過程或注射過程完成后控制螺桿的運(yùn)動(dòng)使其以選定的同步系數(shù)Sx向后線性移動(dòng)，并同時(shí)控制螺桿旋轉(zhuǎn)的步驟；螺桿的選擇轉(zhuǎn)速Rs由下式給出Rs＝(V/P)×Sx
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制注模機(jī)的方法，其特征在于控制單元控制螺桿運(yùn)動(dòng)，使選定的同步系數(shù)Sx小于100％時(shí)，加熱烘筒中的樹脂傾向于被螺紋向后拖動(dòng)；控制單元控制螺桿運(yùn)動(dòng)，使選定的同步系數(shù)Sx不小于100％時(shí)，加熱烘筒中的樹脂傾向于相對(duì)螺桿的后退被送向螺桿的前方。
9.一種控制注模機(jī)的方法，是為了控制注模機(jī)加熱烘筒中的熔化樹脂的運(yùn)動(dòng)，注模機(jī)包括一個(gè)放在加熱烘筒中的螺桿，螺桿可旋轉(zhuǎn)和線性移動(dòng)，并具有螺距為P的螺紋，熔化的樹脂在塑化過程和注模過程中沿送料方向被推動(dòng)；該方法包括在塑化過程或注模過程完成后使螺桿相對(duì)于熔化樹脂的送料方向向后線性移動(dòng)，并同時(shí)使螺桿在送料方向上旋轉(zhuǎn)的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制注模機(jī)的方法，其特征在于當(dāng)螺桿線性后退時(shí)，螺桿以線性后退速度V和在送料方向上的轉(zhuǎn)速R運(yùn)動(dòng)，并根據(jù)螺桿的轉(zhuǎn)速R和線性后退速度V確定同步系數(shù)S，螺桿在送料方向上旋轉(zhuǎn)并同時(shí)后退時(shí)，當(dāng)螺紋的位置沒有明顯移動(dòng)時(shí)，同步系數(shù)S等于100％；螺桿在送料方向上旋轉(zhuǎn)并同時(shí)后退時(shí)，當(dāng)螺紋的位置向后移動(dòng)時(shí)，同步系數(shù)S小于100％；螺桿在送料方向上旋轉(zhuǎn)并同時(shí)后退時(shí)，當(dāng)螺紋的位置向前移動(dòng)時(shí)，同步系數(shù)S大于100％。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制注模機(jī)的方法，其特征在于螺桿的選定轉(zhuǎn)速Rs由下式給出Rs＝(V/P)×S
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制注模機(jī)的方法，其特征在于當(dāng)選定的同步系數(shù)Sx小于100％時(shí)，加熱烘筒中的樹脂傾向于相對(duì)送料方向被螺桿的螺紋向后拖動(dòng)；當(dāng)選定的同步系數(shù)Sx等于100％時(shí)，加熱烘筒中的樹脂保持不動(dòng)；當(dāng)選定的同步系數(shù)Sx大于100％時(shí)，加熱烘筒中的樹脂傾向于相對(duì)送料方向被輸送到螺桿的前方。
全文摘要
當(dāng)螺紋的位置相對(duì)于螺桿的后退速度V沒有明顯移動(dòng)時(shí),螺桿轉(zhuǎn)速同步系數(shù)S被定義為100%。螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)被驅(qū)動(dòng)后退。螺桿后退過程中的轉(zhuǎn)速R由轉(zhuǎn)速R(R=后退速度V/螺紋螺距P)乘以同步系數(shù)Sx給定。
文檔編號(hào)B29C45/47GK1353040SQ01136888
公開日2002年6月12日 申請(qǐng)日期2001年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月15日
發(fā)明者金野武司 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社