TW201536522A - 射出成形機、射出成形機的設定裝置、及射出成形機的設定方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種射出成形機、射出成形機的設定裝置、及射出成形機的設定方法。前述射出成形機能夠提高成形品品質的穩定性。本發明的射出成形機具備：加熱缸，在後部具有供給口；材料供給裝置，將成形材料供給至前述供給口；螺桿，藉由在前述加熱缸內旋轉而將前述成形材料送至前方；及設定裝置，設定成形條件，該設定裝置依據模具內壓的偏差來設定前述螺桿的轉速與前述材料供給裝置的供給速度的關係。
Description
本發明係有關一種射出成形機、射出成形機的設定裝置、及射出成形機的設定方法。
射出成形機具備：加熱缸；材料供給裝置，將成形材料供給至加熱缸內；及螺桿，旋轉自如且進退自如地配設於加熱缸內(例如，參閱專利文獻1)。若旋轉螺桿，則成形材料沿著螺桿的螺旋狀的槽被送至前方。成形材料一邊向前方移動一邊漸漸被熔化。隨著液態的成形材料積存在螺桿前方，螺桿被迫後退。之後，若使螺桿前進，則螺桿前方的成形材料從加熱缸填充於模具裝置內。模具裝置內的成形材料被冷卻固化，從而得到成形品。
專利文獻1：日本特開2004-351661號公報
在計量製程中，成形材料隨著螺桿的旋轉被送至前方。螺桿的槽內的成形材料的填充狀態由螺桿的轉速與材料供給裝置的供給速度決定。螺桿的轉速為恆定時，材料供給裝置的供給速度越變大，上述填充狀態越成為密集狀態。上述填充狀態影響成形品品質的穩定性。
本發明係鑑於上述課題而完成者，其目的在於提供一種能夠提高成形品品質的穩定性之射出成形機。
為了解決上述課題，依本發明的一樣態提供一種射出成形機，其具備：加熱缸，在後部具有供給口；材料供給裝置，將成形材料供給至前述供給口；螺桿，藉由在前述加熱缸內旋轉而將前述成形材料送至前方；及設定裝置，設定成形條件，該設定裝置依據模具內壓的偏差，設定前述螺桿的轉速與前述材料供給裝置的供給速度的關係。
依本發明的一樣態，可得到一種能夠提高成形品品質的穩定性之射出成形機。
10‧‧‧加熱缸
20‧‧‧螺桿
21‧‧‧螺桿主體
22‧‧‧射出部
23‧‧‧螺旋翼片部
24‧‧‧壓力部
26‧‧‧槽
52‧‧‧計量馬達
54‧‧‧射出馬達
56‧‧‧壓力檢測器
60‧‧‧材料供給裝置
63‧‧‧進給缸
67‧‧‧進給螺桿
69‧‧‧進給馬達
70‧‧‧控制器
80‧‧‧顯示裝置
第1圖係表示本發明的一實施形態的射出成形機之圖。
以下，參閱附圖對用於實施本發明之形態進行說明，但各附圖中，對於相同或相對應之構造標註相同或相對應之元件符號並省略說明。將填充時的螺桿20的移動方向(第1圖中為左方向)設為前方，將計量時的螺桿20的移動方向(第1圖中為右方向)設為後方來進行說明。
第1圖係表示本發明的一實施形態的射出成形機之圖。射出成形機具備加熱缸10、螺桿20、計量馬達52，、射出馬達54、壓力檢測器56、材料供給裝置60、控制器70及顯示裝置80。
加熱缸10對從供給口12供給之成形材料進行加熱。供給口12形成於加熱缸10的後部。在加熱缸10的外周設置有加熱器等加熱源。在加熱缸10的前端設置有噴嘴14。
螺桿20旋轉自如且進退自如地配設於加熱缸10內。螺桿20主要由螺桿主體21及配設在比螺桿主體21更靠前方之射出部22構成。螺桿主體21具備螺旋翼片部23及配設於螺旋翼片部23的前端之壓力部24。
螺旋翼片部23具備棒狀的主體部23a、及突出形成於該主體部23a的外周面之螺旋狀的螺旋翼片23b，並沿
著該螺旋翼片23b形成有螺旋狀的槽26。從螺旋翼片部23的後端到前端，槽26的深度可以為恆定，螺桿壓縮比亦可以為恆定。
壓力部24可由外徑大於棒狀的主體部23a之圓柱部構成。在主體部23a與圓柱部之間，可設置有未圖示之圓錐台狀的傾斜部，該傾斜部的外徑從主體部23a到圓柱部漸漸變大，亦可由傾斜部及圓柱部構成壓力部24。
另外，亦可以遍及螺桿主體21整體而形成螺旋翼片部，而不配設壓力部24。螺桿主體21從後端到前端可區分為供給部、壓縮部及計量部。此時，螺旋狀的槽的深度在供給部較深，在計量部較淺，在壓縮部中越朝向前方越淺。
射出部22包括：頭部31，在前端具備圓錐形的部位；桿部32，鄰接於該頭部31的後方而形成；防倒流環33，配設於該桿部32的周圍；及密封環(鎖環)34，安裝於壓力部24的前端。
計量馬達52使螺桿20旋轉。計量馬達52可具有編碼器52a。編碼器52a藉由檢測計量馬達52的輸出軸的轉速來檢測螺桿20的轉速，並將表示轉速之訊號輸出至控制器70。控制器70在計量製程中反饋控制計量馬達52，以使螺桿20的轉速成為設定值。
射出馬達54使螺桿20進退。在螺桿20與射出馬達54之間設置有將射出馬達54的旋轉運動轉換為螺桿20的直線運動之運動轉換部。射出馬達54可具有編碼器
54a。編碼器54a藉由檢測射出馬達54的輸出軸的轉速來檢測螺桿20的前進速度，並將表示螺桿20的前進速度之訊號輸出至控制器70。控制器70在填充製程中反饋控制射出馬達54，以使螺桿20的前進速度成為設定值。
壓力檢測器56例如配設於射出馬達54與螺桿20之間，並檢測作用於壓力檢測器56之壓力。該壓力表示螺桿20的背壓和螺桿20所推壓之成形材料的壓力。壓力檢測器56將表示作用於壓力檢測器56之壓力之訊號輸出至控制器70。控制器70在保壓製程中反饋控制射出馬達54，以使螺桿20所推壓之成形材料的壓力成為設定值。並且，控制器70在計量製程中反饋控制射出馬達54，以使螺桿20的背壓成為設定值。
填充製程中，驅動射出馬達54使螺桿20前進，並使蓄積在螺桿20的前方之液態的成形材料填充於模具裝置內。螺桿20的前進速度的設定值可以恆定，亦可以依據螺桿位置或經過時間而改變。若螺桿20前進至規定位置(所謂V/P切換位置)，則開始保壓製程。另外，若開始填充製程後的經過時間達到規定時間，則亦可以開始保壓製程。
保壓製程中，驅動射出馬達54使螺桿20向前方推壓，並向模具裝置內的成形材料施加壓力。能夠補充不充份的成形材料。成形材料的壓力的設定值可以恆定，亦可以依據經過時間等逐步改變。保壓製程後，開始冷卻製程。在冷卻製程中可進行計量製程。
計量製程中，驅動計量馬達52使螺桿20旋轉，並將成形材料沿著螺桿20的螺旋狀的槽26送至前方。成形材料隨之漸漸被熔化。隨著液態的成形材料被送至螺桿20的前方並蓄積在加熱缸10的前部，螺桿20被迫後退。螺桿20的轉速的設定值可以恆定，亦可以依據螺桿位置或經過時間而改變。
計量製程中，為了限制螺桿20急劇後退，可以驅動射出馬達54對螺桿20施加背壓。驅動射出馬達54以使背壓成為設定值。若螺桿20後退至規定位置，並在螺桿20的前方蓄積有規定量的成形材料，則結束計量製程。
另外，本實施形態的射出裝置為同軸螺桿方式，但亦可以為螺桿預塑方式。螺桿預塑方式的射出裝置是將在塑化缸內熔化之成形材料供給至射出缸，並將成形材料從射出缸射出至模具裝置內。在塑化缸內旋轉自如地或旋轉自如且進退自如地配設有螺桿，在射出缸內進退自如地配設有柱塞。
材料供給裝置60以所設定之供給速度將成形材料供給至加熱缸10的供給口12。材料供給裝置60具備料斗61、進給缸63、筒狀的引導部65、進給螺桿67及進給馬達69等。
進給缸63從料斗61的下端水平延伸，收容從料斗61內供給之成形材料。另外，進給缸63並不一定要沿水平方向延伸，例如可以相對於水平方向傾斜延伸，出口側可高於入口側。
進給螺桿67旋轉自如地配設於進給缸63內。
進給馬達69使進給螺桿67旋轉。進給馬達69可具有編碼器69a。編碼器69a藉由檢測進給馬達69的輸出軸的轉速來檢測進給螺桿67的轉速，並將表示轉速之訊號輸出至控制器70。控制器70在計量製程中反饋控制進給馬達69，以使進給螺桿67的轉速成為設定值。
進給馬達69藉由使進給螺桿67旋轉，沿著進給螺桿67的螺旋狀的槽將成形材料送至前方。成形材料從進給缸63的前端被送至引導部65，墜落在引導部65內，被供給至加熱缸10的供給口12。
在計量製程中，驅動進給馬達69而使進給螺桿67旋轉，並向加熱缸10的供給口12供給成形材料。其供給速度與進給螺桿67的轉速成比例。進給螺桿67的轉速的設定值與螺桿20的轉速的設定值相同地，可以恆定，亦可以依據螺桿位置或經過時間而改變。
進給螺桿67與螺桿20可以同步旋轉，亦可以同時開始旋轉，同時結束旋轉。成形材料並不停留在供給口12，而是藉由螺桿20的旋轉被送至前方。螺桿20的槽26內的成形材料的填充狀態並不是密集狀態，而是疏鬆狀態(饑餓狀態)。
另外，進給螺桿67可以比螺桿20提前開始旋轉，並提前結束旋轉。其時間差例如可以為引導部65內的成形材料的墜落時間。
控制器70具有記憶體等存儲部72及CPU(Central
Processing Unit)74，藉由在CPU74中執行存儲於存儲部72中之控制程序來控制射出成形機的各種動作。並且，控制器70可發揮設定成形條件之設定裝置的功能。
另外，在本實施形態中，控制器70可發揮設定裝置的功能，但設定裝置亦可以與控制器70分別設置。
但是，在計量製程中，成形材料隨著螺桿20的旋轉被送至前方。螺桿20的槽26內的成形材料的填充狀態(以下亦簡稱為“填充狀態”)由螺桿20的轉速與材料供給裝置60的供給速度決定。螺桿20的轉速為恆定時，材料供給裝置60的供給速度越變大，填充狀態越成為密集狀態。填充狀態影響成形品品質的穩定性。
因此，控制器70設定螺桿20的轉速與材料供給裝置60的供給速度的關係。作為材料供給裝置60的供給速度可使用進給螺桿67的轉速，作為上述關係可使用螺桿20的轉速與進給螺桿67的轉速之比。該比例可用進給螺桿67的轉速相對於螺桿20的轉速的百分比(以下亦稱為“同步率”)來表示。
由於控制器70設定同步率，因此可測定每一同步率的模具內壓的偏差(以下亦稱為“模具內壓偏差”)。模具內壓為模具裝置內的成形材料的壓力，能夠藉由配設於模具裝置內之壓力檢測器來進行檢測。若模具內壓穩定，則成形品密度和成形品重量等穩定。
模具內壓偏差為測定每次射出的模具內壓時之測定值的偏差，為由射出引起之差異。其測定值可以為峰值、
V/P切換時的值、時間積分值等中的任一種。作為其偏差是使用最大值與最小值之差、標準偏差、變動係數等。
控制器70測定每一同步率的模具內壓偏差，藉此求出同步率與模具內壓偏差的關係。如此，控制器70依據模具內壓偏差來設定同步率。模具內壓穩定，且成形品密度和成形品重量等穩定。
存在同步率越小則模具內壓偏差越小的傾向。推斷係因為同步率越小則上述填充狀態越成為疏鬆狀態，能夠均勻加熱成形材料。並且，認為係因為上述填充狀態成為疏鬆狀態，螺桿20進退時的摩擦阻力會減少，且螺桿20會順暢地進退。
控制器70可依據模具內壓偏差與其他參數來設定同步率。例如，控制器70可以將同步率設定成使計量時間不超過冷卻時間(使計量製程在冷卻製程中結束)。螺桿20的轉速恆定時，同步率越小，材料供給裝置60的供給速度越小，且計量時間越長。
但是，在計量製程中，藉由由螺桿20的背壓和螺桿20的旋轉引起之剪切應力等來壓縮成形材料。在螺桿20停止旋轉後，由於使所壓縮之成形材料膨脹，因此壓力作用於旋轉停止狀態的螺桿20。將該壓力稱為殘壓。
計量製程後作用於螺桿20之殘壓對應於螺桿20的前方的成形材料的密度。由於螺桿20前方的成形材料在填充製程等中填充於模具裝置內，因此模具內壓與殘壓相互關聯。
因此，控制器70作為用於設定同步率之模具內壓偏差，可使用殘壓的偏差(以下亦稱為“殘壓偏差”)。若殘壓穩定，則成形品密度和成形品重量等穩定。
殘壓能夠藉由壓力檢測器56來檢測。壓力檢測器56係用於計量製程和保壓製程的控制者，而不是專用製品。因此，在使用方便性和成本等方面優異。
殘壓偏差為測定每次射出的殘壓時之測定值的偏差，為由射出引起之差異。其測定值可以為時間積分值(例如從結束計量製程開始到規定時間內的時間積分值)、規定時間(例如從結束計量製程開始經過規定時間時)的值、峰值等中的任一種。作為其偏差可使用最大值與最小值之差、標準偏差、變動係數等。另外，可以在將螺桿20的位置保持在旋轉停止位置之狀態下測定殘壓。
控制器70可以依據模具內壓偏差(包括殘壓偏差)與計量時間偏差來設定同步率。若計量時間穩定，則成形材料的加熱時間穩定，且能夠抑制成形材料的熱劣化，因此成形品材質穩定。
計量時間能夠由控制器70所具備之定時器76等進行測定。計量時間偏差為測定每次射出的計量時間時之測定值的偏差，為由射出引起之差異。作為其偏差可使用最大值與最小值之差、標準偏差、變動係數等。由於計量時間與模具內壓(包括作為模具內壓的殘壓)不同且依據同步率發生變化，因此以能夠減少其變化的影響之變動係數尤佳。變動係數係將標準偏差除以平均值者。
存在同步率越小則計量時間偏差越大的傾向。推斷係因為同步率越小則螺桿20的槽26內的成形材料的填充狀態越成為疏鬆狀態，在成形材料彼此之間形成有間隙，並且成形材料的輸送變得不穩定。
同步率越小，模具內壓偏差越小，且計量時間偏差越大。模具內壓偏差與計量時間偏差表示不同之變化傾向。
控制器70在依據模具內壓偏差(包括殘壓偏差)與計量時間偏差來設定同步率時，可依據模具內壓偏差與計量時間偏差之積來設定同步率，可以將同步率設定成使上述積成為最小值。能夠兼顧成形品密度與成形品重量的穩定性及成形品材質的穩定性。另外，控制器可依據上述積與其他參數來設定同步率，此時，上述積可以不成為最小值。
控制器70在依據模具內壓偏差(包括殘壓偏差)設定同步率時，可以使用計量時間偏差來校正同步率。
由於控制器70設定同步率，因此可以測定每一同步率的計量時間偏差。若計量時間穩定，則成形材料的加熱時間穩定，且能夠控制成形材料的熱劣化，因此成形品材質穩定。
計量時間能夠由控制器70所具備之定時器76等進行測定。作為計量時間的偏差可使用最大值與最小值之差、標準偏差、變動係數等。由於計量時間與模具內壓(包括作為模具內壓的殘壓)不同且依據同步率發生變化，因此以能夠減少其變化的影響之變動係數尤佳。變動係數係將
標準偏差除以平均值者。
控制器70測定每一同步率的計量時間偏差，藉此求出同步率與計量時間偏差的關係。如此，控制器70依據計量時間偏差來設定同步率。計量時間穩定，且成形品材質等穩定。
存在同步率越小則計量時間偏差越大的傾向。推斷係因為同步率越小則螺桿20的槽26內的成形材料的填充狀態越成為疏鬆狀態，在成形材料彼此之間形成有間隙，並且成形材料的輸送變得不穩定。
控制器70可依據計量時間偏差與其他參數來設定同步率。
例如，控制器70可依據計量時間偏差與模具內壓偏差來設定同步率。能夠兼顧成形品密度與成形品重量的穩定性及成形品材質的穩定性。
同步率越小，模具內壓偏差越小，且計量時間偏差越大。模具內壓偏差與計量時間偏差表示不同之變化傾向。
因此，控制器70可依據模具內壓偏差與計量時間偏差之積來設定同步率，可以將同步率設定成使上述積成為最小值。另外，控制器可依據上述積與其他參數來設定同步率，此時，上述積可以不成為最小值。
顯示裝置80在由控制器70的控制下顯示各種畫面。顯示裝置80例如可以由觸控面板構成，可以一體具有接受輸入操作之操作部、及顯示畫面之顯示部。控制器70使對應於操作部中的輸入操作之畫面顯示於顯示部。
顯示裝置80可以顯示模具內壓偏差(包括殘壓偏差)與同步率的關係。該關係可以用圖表和表格等形態顯示。用戶能夠知道模具內壓偏差與同步率的關係。
顯示裝置80可以顯示計量時間偏差與同步率的關係。該關係可以用圖表和表格等形態顯示。用戶能夠知道計量時間偏差與同步率的關係。
顯示裝置80可以同時顯示模具內壓偏差與同步率的關係及計量時間偏差與同步率的關係。可知能夠兼顧成形品密度與成形品重量的穩定性及成形品材質的穩定性之同步率。
顯示裝置80可以顯示模具內壓偏差和計量時間偏差之積與同步率的關係。
顯示裝置80可以顯示控制器70所設定之同步率，可在顯示模具內壓偏差與同步率的關係、計量時間偏差與同步率的關係、及上述積與同步率的關係中的至少1個關係的同時顯示其同步率。
以上，對射出成形機等的實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，在申請專利範圍所記載之本發明的主旨範圍內，可進行各種變形、改良。
例如，上述實施形態的材料供給裝置60包括進給螺桿67，但可包括真空上料機，其構造並沒有特別限定。材料供給裝置60只要係能夠變更供給速度者即可。
10‧‧‧加熱缸
12‧‧‧供給口
14‧‧‧噴嘴
20‧‧‧螺桿
21‧‧‧螺桿主體
22‧‧‧射出部
23‧‧‧螺旋翼片部
23a‧‧‧主體部
23b‧‧‧螺旋翼片
24‧‧‧壓力部
26‧‧‧槽
31‧‧‧頭部
32‧‧‧桿部
33‧‧‧防倒流環
34‧‧‧密封環(鎖環)
52‧‧‧計量馬達
52a‧‧‧編碼器
54‧‧‧射出馬達
54a‧‧‧編碼器
56‧‧‧壓力檢測器
60‧‧‧材料供給裝置
61‧‧‧料斗
63‧‧‧進給缸
65‧‧‧引導部
67‧‧‧進給螺桿
69‧‧‧進給馬達
69a‧‧‧編碼器
70‧‧‧控制器
72‧‧‧存儲部
74‧‧‧CPU
76‧‧‧定時器
80‧‧‧顯示裝置
Claims (7)
- 一種射出成形機，其特徴為，具備：加熱缸，在後部具有供給口；材料供給裝置，將成形材料供給至前述供給口；螺桿，藉由在前述加熱缸內旋轉而將前述成形材料送至前方；及設定裝置，設定成形條件，該設定裝置依據模具內壓的偏差，設定前述螺桿的轉速與前述材料供給裝置的供給速度的關係。
- 如申請專利範圍第1項所述之射出成形機，其中，前述設定裝置使用在計量製程後作用於前述螺桿之殘壓作為前述模具內壓。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之射出成形機，其中，前述設定裝置依據前述模具內壓的偏差及計量時間的偏差來設定前述關係。
- 如申請專利範圍第1~3中任一項所述之射出成形機，其中，前述設定裝置使用計量時間的偏差來校正前述關係。
- 如申請專利範圍第1~4中任一項所述之射出成形機，其中，前述材料供給裝置包括：進給缸，收容前述成形材料；及進給螺桿，藉由在該進給缸內旋轉而將前述成形材料供給至前述供給口， 作為前述材料供給裝置的供給速度，使用前述進給螺桿的轉速，作為前述關係，使用前述螺桿的轉速與前述進給螺桿的轉速之比。
- 一種射出成形機的設定裝置，前述射出成形機具備：加熱缸，在後部具有供給口；材料供給裝置，將成形材料供給至前述供給口；及螺桿，藉由在前述加熱缸內旋轉而將前述成形材料送至前方，其特徴為：前述射出成形機的設定裝置是依據模具內壓的偏差，設定前述螺桿的轉速與前述材料供給裝置的供給速度的關係。
- 一種射出成形機的設定方法，前述射出成形機具備：加熱缸，在後部具有供給口；材料供給裝置，將成形材料供給至前述供給口；及螺桿，藉由在前述加熱缸內旋轉而將前述成形材料送至前方，其特徴為：前述射出成形機的設定方法是依據模具內壓的偏差，設定前述螺桿的轉速與前述材料供給裝置的供給速度的關係。
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