TWI477382B - Injection molding machine - Google Patents

Description

射出成形機

本發明係有關一種射出成形機。

射出成形機藉由將熔融之樹脂填充於模具裝置的型腔空間並使其固化來對成形品進行成形。模具裝置由定模及動模構成，合模時在定模與動模之間形成型腔空間。模具裝置的閉模、合模及開模藉由合模裝置進行。作為合模裝置提出了包括驅動模開閉動作之模開閉驅動部(例如線性馬達)與驅動合模動作之合模驅動部(例如電磁鐵)之合模裝置(例如參閱專利文獻1)。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：國際公開第05/090052號型錄

開模前解除合模力時，合模力由於合模驅動部的反應延遲的影響而不會立刻下降至0(零)。因此，在合模力較大的狀態下控制部有時發出開模指令。若在合模力較大的狀態下發出開模指令時，則用於開模動作的電力消耗變高，或開模動作變得不穩定。

本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的為提供一種能夠降低用於開模動作的電力消耗，並且能夠使開模動作穩定化之射出成形機。

為解決上述課題，基於本發明的一態樣之射出成形機，其特徵為，具備： 模開閉驅動部，驅動模開閉動作； 合模驅動部，驅動合模動作；及 控制部，控制前述模開閉驅動部的動作及前述合模驅動部的動作， 前述控制部包括合模力監控部，其在解除合模力時，監控合模力是否在預定值以下，當藉由該合模力監控部檢測出合模力在預定值以下時，藉由前述模開閉驅動部進行開模動作。

依本發明，可提供一種能夠降低用於開模動作之電力消耗，並且能夠使開模動作穩定化之射出成形機。

以下，參閱附圖對用於實施本發明的形態進行說明，在各附圖中，對相同或對應之構成賦予相同或對應之符號並省略說明。另外，將進行閉模時的活動壓板的移動方向 設為前方，將進行開模時的活動壓板的移動方向設為後方來進行說明。

第1圖係表示基於本發明的一實施形態之射出成形機閉模時及合模時的狀態之圖。第1圖中，實線表示閉模時的狀態，雙點線表示合模時的狀態。第2圖係表示基於本發明的一實施形態之射出成形機開模時的狀態之圖。

圖中，10為射出成形機，Fr為射出成形機10的框架，Gd為由鋪設於該框架Fr上之2根導軌構成之導件，11為固定壓板。固定壓板11可設置於能夠沿著在模開閉方向(圖中為左右方向)延伸之導件Gd移動之位置調整基座Ba上。另外，固定壓板11可載置於框架Fr上。

與固定壓板11對置而配設活動壓板12。活動壓板12固定於活動基座Bb上，活動基座Bb能夠在導件Gd上移動。藉此，活動壓板12能夠相對於固定壓板11在模開閉方向上移動。

與固定壓板11隔著預定間隔且與固定壓板11平行地配設後壓板13。後壓板13經由腳部13a固定於框架Fr上。

4根作為連結構件的連接桿14(圖中僅表示4根連接桿14中的2根)架設於固定壓板11與後壓板13之間。固定壓板11經由連接桿14固定於後壓板13上。沿著連接桿14進退自如地配設活動壓板12。用於使連接桿14貫穿之未圖示之導孔形成於活動壓板12上與連接桿14對應之處。另外，也可以形成缺口部來代替導孔。

在連接桿14的前端部(圖中為右端部)形成未圖示之螺紋部，將螺帽n1螺合緊固於該螺紋部，藉此連接桿14的前端部固定於固定壓板11上。連接桿14的後端部固定於後壓板13上。

在固定壓板11上安裝定模15，在活動壓板12上安裝動模16，定模15與動模16隨著活動壓板12的進退而接觸分離，進行閉模、合模及開模。另外，隨著進行合模，在定模15與動模16之間形成未圖示之型腔空間，熔融之樹脂填充於型腔空間。由定模15及動模16構成模具裝置19。

與活動壓板12平行地配設吸附板22。吸附板22經由安裝板27固定於滑動基座Sb上，滑動基座Sb能夠在導件Gd上移動。藉此，吸附板22在比後壓板13更後方進退自如。吸附板22可由磁性材料形成。另外，安裝板27亦可以沒有，此時，吸附板22直接固定於滑動基座Sb上。

桿39配設為在後端部與吸附板22連結而在前端部與活動壓板12連結。藉此，桿39在閉模時隨著吸附板22的前進而前進並使活動壓板12前進，在開模時隨著吸附板22的後退而後退並使活動壓板12後退。為此，在後壓板13的中央部份形成用於使桿39貫穿之桿孔41。

線性馬達28為用於使活動壓板12進退之模開閉驅動部，例如配設於連結在活動壓板12之吸附板22與框架Fr之間。另外，線性馬達28亦可以配設於活動壓板12與框 架Fr之間。

線性馬達28具備定子29及活動件31。定子29形成為在框架Fr上與導件Gd平行且與滑動基座Sb的移動範圍對應。活動件31形成為在滑動基座Sb的下端與定子29對置且遍及預定範圍。

活動件31具備磁芯34及線圈35。並且，磁芯34具備朝向定子29突出並以預定間距形成之複數個磁極齒33，線圈35捲裝於各磁極齒33上。另外，磁極齒33形成為在相對於活動壓板12的移動方向垂直的方向上相互平行。並且，定子29具備未圖示之磁芯及在該磁芯上延伸而形成之未圖示之永久磁鐵。該永久磁鐵藉由使N極及S極的各磁極交替受磁來形成。配置檢測活動件31的位置之位置感測器53。

若藉由向線性馬達28的線圈35供給預定電流來驅動線性馬達28，則活動件31進退。隨此，吸附板22及活動壓板12進退，從而能夠進行閉模及開模。線性馬達28基於位置感測器53的檢測結果進行反饋控制，以使得活動件31的位置成為設定值。

另外，在本實施形態中，將永久磁鐵配設於定子29上，將線圈35配設於活動件31上，但亦能夠將線圈配設於定子上，將永久磁鐵配設於活動件上。此時，線圈不會隨著線性馬達28的驅動而移動，因此能夠輕鬆地進行用於向線圈供給電力之配線。

另外，作為模開閉驅動部，可以使用旋轉馬達及將旋 轉馬達的旋轉運動轉換為直線運動之滾珠螺桿機構或者油壓缸或空氣壓缸等流體壓缸等來代替線性馬達28。

電磁鐵單元37在後壓板13與吸附板22之間產生吸附力。該吸附力經由桿39傳遞至活動壓板12，並在活動壓板12與固定壓板11之間產生合模力。

另外，由固定壓板11、活動壓板12、後壓板13、吸附板22、線性馬達28、電磁鐵單元37及桿39等構成合模裝置。

電磁鐵單元37包括形成於後壓板13側之作為合模驅動部的電磁鐵49及形成於吸附板22側之吸附部51。吸附部51形成於吸附板22的吸附面(前端面)的預定部份，例如吸附板22中包圍桿39且與電磁鐵49對置之部份。並且，在後壓板13的吸附面(後端面)的預定部份，例如桿39的周圍形成容納電磁鐵49的線圈48之槽45。在比槽45更內側形成磁芯46。繞磁芯46捲裝線圈48。在後壓板13的磁芯46之外的部份形成磁軛47。

另外，本實施形態中，雖與後壓板13分開形成電磁鐵49，並與吸附板22分開形成吸附部51，但亦可將電磁鐵作為後壓板13的一部份形成，並將吸附部作為吸附板22的一部份形成。並且，亦可相反配置電磁鐵與吸附部。例如，可在吸附板22側設置電磁鐵49，在後壓板13側設置吸附部51。並且，電磁鐵49的線圈48的個數可為複數個。

電磁鐵單元37中，若向線圈48供給電流，則電磁鐵 49被驅動而對吸附部51進行吸附，從而能夠產生合模力。

第3圖係表示基於本發明的一實施形態之射出成形機的控制系之圖。控制部60例如具備CPU及記憶體等，藉由CPU對記錄於記憶體之控制程式進行處理，藉此控制線性馬達28及電磁鐵49的動作。

控制部60具備控制線性馬達28的動作之模開閉處理部61與控制電磁鐵49的動作之合模處理部62。

模開閉處理部61向線性馬達用電流供給部71輸出表示供給於線性馬達28的線圈35之電流之訊號。線性馬達用電流供給部71例如由包含複數個功率模組之變頻器等構成。線性馬達用電流供給部71向線性馬達28的線圈35供給與模開閉處理部61所供給之訊號對應之電流。線性馬達用電流供給部71上連接有直流電源80。直流電源80由將交流電源90的交流電流轉換成直流電流之二極管等的整流器82及使從整流器82輸出之直流電流平滑化之電容器84等構成。

合模處理部62向電磁鐵用電流供給部72輸出表示供給於電磁鐵49的線圈48之電流之訊號。基於後述的合模力感測器(例如應變感測器55)的檢測值，對供給於電磁鐵49的線圈48之電流進行反饋控制，以使得合模力成為目標值。電磁鐵用電流供給部72例如由包含複數個功率模組之變頻器等構成。電磁鐵用電流供給部72向電磁鐵49的線圈48供給與合模處理部62所供給之訊號對應之電 流。電磁鐵用電流供給部72具有改變流向電磁鐵49的線圈48之直流電流的方向及強度(大小)之功能。電磁鐵用電流供給部72上連接有直流電源80。

控制部60還具備合模力監控部64，其在解除合模力時監控合模力是否在預定值以下。例如，合模力監控部64根據用於檢測合模力的合模力感測器的檢測值，監控合模力是否在預定值以下。例如使用檢測與合模力對應伸長之連接桿14的應變(伸長量)之應變感測器55來作為合模力感測器。由於合模力越下降連接桿14的應變越小，因此根據連接桿14的應變是否在預定值以下來判斷合模力是否在預定值以下。作為合模力感測器，可以使用檢測施加於桿39上之荷載之力量感測器等荷載感測器及檢測電磁鐵49的磁場之磁感測器來代替應變感測器55，合模力感測器的種類可以是多種多樣的。例如，應變感測器不僅能夠運用於連接桿14，還能夠運用於桿39。這是因為桿39的應變(收縮量)與合模力成比例。並且，合模力監控部64可以根據距預定構件閉模時的位置之位置差(距離差)，監控合模力是否在預定值以下。由於合模力越下降位置差越小，因此根據位置差是否在預定值以下來判斷合模力是否在預定值以下。預定構件可為位置與連接桿14的伸長量對應偏離之構件。作為該構件，可舉出固定壓板11、活動壓板12、吸附板22及線性馬達28的活動件31等。例如活動件31的位置差能夠藉由位置感測器53進行檢測。為了提高可靠性，合模力監控部64可根據合模力 感測器的檢測值及位置差的雙方來監控合模力是否在預定值以下。

接著，對上述構成的射出成形機10的動作進行說明。射出成形機10的各種動作在基於控制部60的控制下進行。

控制部60藉由模開閉處理部61控制閉模過程。模開閉處理部61在第2圖的狀態(開模狀態)下向線性馬達28的線圈35供給電流，使活動壓板12前進。如第1圖所示，動模16與定模15相抵接。此時，在後壓板13與吸附板22之間，亦即在電磁鐵49與吸附部51之間形成間隙δ0。另外，與合模力相比，閉模所需之力十分小。

接著，控制部60藉由合模處理部62控制合模過程。合模處理部62向電磁鐵49的線圈48供給直流電流，將吸附部51吸附於電磁鐵49。該吸附力經由桿39傳遞至活動壓板12，在活動壓板12與固定壓板11之間產生合模力。由於連接桿14與合模力成比例地彈性伸長，因此如第1圖中以雙點線所示，固定壓板11、活動壓板12、吸附板22及線性馬達28的活動件31略微前進。合模時形成於後壓板13與吸附板22之間之間隙δ1小於閉模時的間隙δ0。

熔融之樹脂填充於合模狀態的模具裝置19的型腔空間。若樹脂冷卻並硬化，則合模處理部62調整向電磁鐵49的線圈48供給之電流，並解除合模力。由於連接桿14隨著合模力的解除而彈性恢復，因此動模16、吸附板22 及線性馬達28的活動件31略微後退。

接著，控制部60藉由模開閉處理部61控制開模過程。模開閉處理部61向線性馬達28的線圈35供給電流，使活動壓板12後退。如第2圖所示，動模16後退而進行開模。

然而，在合模過程中解除合模力時，合模力由於電磁鐵49的反應延遲的影響而不會立刻下降至0(零)。電磁鐵49的反應延遲由於電磁鐵49(例如磁芯46等)中殘留之磁性的影響而產生。

因此，模開閉處理部61禁止開模動作直至藉由合模力監控部64檢測出合模力在預定值以下為止，若藉由合模力監控部64檢測出合模力在預定值以下，則向線性馬達28供給電流來進行開模動作。藉此，在合模力較低的狀態下進行開模動作，因此能夠降低用於開模動作的電力消耗，並且能夠使開模動作穩定化。

接著，藉由第4圖對基於合模處理部62之合模力解除處理進行說明。以下的處理在將預定合模力施加於模具裝置19後且在開模前進行。

第4圖(a)表示向電磁鐵的線圈的供給電流隨時間的變化，第4圖(b)表示基於電磁鐵之合模力隨時間的變化。第4圖中，虛線表示在時刻t₀ 將電流值設定為0之情況，實線表示在時刻t₀ 將電流方向反轉之情況，單點線表示在時刻t₁ 維持電流值之情況。在任一情況下，合模處理部62向電磁鐵49的線圈48供給恆定的直流電流I₀ 直 至時刻t₀ ，藉此產生預定合模力P₀ (第4圖中只有虛線圖示時刻t₀ 之前的資料)。

在解除預定合模力P₀ 時，如第4圖(a)中以虛線所示，合模處理部62可以在時刻t₀ 截斷向電磁鐵49的線圈48的供給電流。時刻t₀ 以後，由於在電磁鐵49的線圈48內無電流流動，因此如第4圖(b)中以虛線所示，合模力由於電磁鐵49的反應延遲的影響而緩慢下降。電磁鐵49的反應延遲由於電磁鐵49的磁芯46等中殘留之磁性的影響而產生。

並且，在解除預定合模力P₀ 時，如第4圖(a)中以實線所示，合模處理部62可以在時刻t₀ 使直流電流的方向反轉，並使與產生預定合模力P₀ 之方向相反方向的直流電流I₁ 流向電磁鐵49的線圈48。抵銷電磁鐵49中殘留之磁場之方向的磁場形成，如第4圖(b)中以實線所示促進合模力下降。因此，能夠縮短至開模為止之等待時間。

反方向的直流電流I₁ 的強度(大小)越大，至開模為止之等待時間越短。該等待時間越短，則生產效率越高，另一方面，合模力的下降速度越快，施加於模具裝置19等之負荷的變動越急劇。因此，反方向的直流電流I₁ 的強度要考慮生產效率和施加於模具裝置19等之負荷的變動這兩方面，藉由試驗等來預先決定。並且，反方向的直流電流I₁ 的強度亦可以基於產生預定合模力P₀ 時的直流電流I₀ 的強度來決定。

但是，若使反方向的直流電流I₁ 流動之時間變長，則電磁鐵49與吸附部51會再吸附，因此，如第4圖(b)中以單點線所示，合模力再次增加。另外，可以推斷合模力恢復為零之前再次增加是因為電磁鐵49中殘留之磁場不均，且磁場消失之時間隨著位置的不同而不同。

因此，為了抑制合模力再增加，在解除合模力時，可以藉由控制部60所具備之合模力判定部66來判定合模力是否在預定範圍內(Pmin~Pmax)。該判定基於作為合模力感測器的應變感測器55的檢測值及/或位置感測器53的檢測值(位置差)來進行，可以按每一預定時間重複進行。

當合模力判定部66判定合模力在預定範圍內時，合模處理部62可以中止向電磁鐵49的線圈48的電流供給。中止向電磁鐵49的線圈48供給電流之時間可以在合模力再增加的途中，但在合模力下降的途中為較佳。由於在中止向電磁鐵49的線圈48的電流供給後，線圈48內無電流流動，因此合模力以與電磁鐵49的反應延遲對應之速度下降。

接著，藉由第5圖對基於合模處理部62之合模力解除處理的變形例進行說明。以下的處理在將預定合模力施加於模具裝置19後且於開模前進行。

第5圖(a)表示向電磁鐵的線圈的供給電流隨時間變化，第5圖(b)表示基於電磁鐵之合模力隨時間變化。

第5圖所示之變形例中，在解除預定合模力P₀ 時，使流向電磁鐵49的線圈48之直流電流的強度從時刻t₀ 開始緩慢減少，在時刻t₁₁ 成為零後，改變直流電流的方向使直流電流的強度緩慢增加。如此，使得與產生預定合模力P₀ 之方向相反方向的直流電流I₁₁ 流向電磁鐵49的線圈48後，在開模前，使流向電磁鐵49的線圈48之直流電流的方向反轉1次以上。每當反轉時，可以較小地設定直流電流強度的最大值(I₁₁ >I₁₂ >I₁₃ >I₁₄ >I₁₅ )。反轉時間(t₁₂ <t₁₃ <t₁₄ <t₁₅ )可以為電磁鐵49與吸附部51的再吸附即將開始之前，亦即，合模力即將開始增加之前。

如此，藉由使流向電磁鐵49的線圈48之直流電流的方向反轉，能夠降低電磁鐵49中殘留之磁場不均的影響，並能夠進一步促進合模力下降，而且能夠進一步提高生產效率。

並且，當電流供給時間較長且合模力再次增加時，能夠藉由流向電磁鐵49的線圈48之直流電流的方向反轉來使合模力再度下降。因此，圖案設定的自由度較高，控制較輕鬆。

以上，對本發明的一實施形態等進行了說明，但本發明不限定於上述實施形態等，在不脫離本發明的範圍內，能夠對上述實施形態等加以各種變形或替換。

例如，第4圖中以實線表示之例子中，在時刻t₀ 使流向電磁鐵49的線圈48之直流電流的方向反轉，但亦可以 在時刻t₀ 暫時停止向電磁鐵49的電流供給，在預定時間過後，將反方向的直流電流I₁ 供給於電磁鐵49的線圈48。

10‧‧‧射出成形機

15‧‧‧定模

16‧‧‧動模

28‧‧‧線性馬達(模開閉驅動部)

31‧‧‧線性馬達的活動件

35‧‧‧線性馬達的線圈

48‧‧‧電磁鐵的線圈

49‧‧‧電磁鐵(合模驅動部)

51‧‧‧吸附部

55‧‧‧應變感測器

60‧‧‧控制部

61‧‧‧模開閉處理部

62‧‧‧合模處理部

64‧‧‧合模力監控部

66‧‧‧合模力判定部

第1圖係表示基於本發明的一實施形態之射出成形機閉模時及合模時的狀態之圖。

第2圖係表示基於本發明的一實施形態之射出成形機開模時的狀態之圖。

第3圖係表示基於本發明的一實施形態之射出成形機的控制系之圖。

第4圖係表示向電磁鐵的線圈的供給電流隨時間變化及基於電磁鐵之合模力隨時間變化之圖。

第5圖係表示向電磁鐵的線圈的供給電流隨時間變化及基於電磁鐵之合模力隨時間變化之圖。

80‧‧‧直流電源

90‧‧‧交流電源

82‧‧‧整流器

84‧‧‧電容器

72‧‧‧電磁鐵用電流供給部

35、48‧‧‧線圈

71‧‧‧線性馬達用電流供給部

53‧‧‧位置感測器

60‧‧‧控制部

61‧‧‧模開閉處理部

64‧‧‧合模力監控部

62‧‧‧合模處理部

66‧‧‧合模力判定部

55‧‧‧應變感測器

Claims (3)

1. 一種射出成形機，其特徵為，該射出成形機具備：模開閉驅動部，驅動模開閉動作；合模驅動部，驅動合模動作；及控制部，控制前述模開閉驅動部的動作及前述合模驅動部的動作，前述控制部包括合模力監控部，在解除合模力時監控合模力是否在預定值以下，當藉由該合模力監控部檢測出合模力在預定值以下時，藉由前述模開閉驅動部進行開模動作。
2. 如申請專利範圍第1項記載之射出成形機，其中，前述合模力監控部基於合模力感測器的檢測值，監控前述合模力是否在預定值以下。
3. 如申請專利範圍第1或2項記載之射出成形機，其中，前述合模力監控部基於距預定構件閉模時的位置之位置差，監控前述合模力是否在預定值以下。