[发明专利]同轴往复螺杆式注塑机及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种同轴往复螺杆式注塑机，特别地涉及具有在计量和注射时驱动螺杆旋转并进一步驱动其沿轴向移动的驱动机构的同轴往复螺杆式注塑机。

背景技术

作为一种注塑机，已知的同轴往复螺杆式注塑机，是通过使螺杆一边旋转一边后退地将塑料材料熔融的同时进行计量，接着，再通过停止所述螺杆的旋转并前进，将熔融树脂注射到金属模内进行填充。这种方式的注塑机包括用作驱动所述螺杆旋转的装置的计量马达以及用作注射填充熔融树脂的装置的注射马达，这些马达在轴向上串联地配置(参照专利文献1)。

定量马达例如与连接在螺杆后端的基体相连，注射马达驱动对接到所述基体的螺旋轴旋转，并使该基体在沿螺旋轴的轴向上移动。

而且，在驱动计量马达使螺杆旋转的同时，驱动所述注射马达，并通过驱动螺旋轴，使螺杆一边旋转一边后退，将树脂熔融并进行计量，此外，通过使所述螺旋轴按相反方向旋转，从而通过所述螺旋轴向前方推出螺杆而射出树脂。

图4是用来说明现有技术的同轴往复螺杆式注塑机的控制电路的图。例如，注塑机包括可旋转且可前进后退地配设在加热缸内的螺杆6，驱动螺杆6旋转的计量马达9以及沿前进后退方向驱动所述螺杆6的注射马达16。

使加热缸内的螺杆6逆向旋转(从图示的马达轴端来看是顺时针方向)，从料斗投入的树脂原料(例如热塑性树脂)在加热缸内混合均匀并达到可塑化状态，同时输送到螺杆的前端侧(左侧)，在前端侧蓄积经过计量的熔融树脂。接着，使注射马达16高速正向旋转。此时螺杆6向视图的左侧方向推出而快速前进。由此，通过喷嘴将熔融树脂注射到图中未示出的金属模内。

用于注射马达的编码器57测量注射马达16的旋转位置，用于计量马达的编码器58测量计量马达9的旋转位置。此外，用于注射马达的编码器57是输出旋转位置的绝对值的绝对式编码器，用于计量马达的编码器58是增量式编码器。并且，测压仪49是用于测定施加在螺杆6上的注射压和背压的传感器。

在图4中，xij0是表示螺杆的后退位置的后退位置指令图形信号，vij0是表示螺杆的后退速度的后退速度指令图形信号，bp0是设定施加在螺杆上的背压的背压设定图形信号，vcg0是设定计量用马达的旋转速度的计量马达旋转速度设定图形信号，这些信号例如可从图中未示出的上位控制器提供。

后退位置指令图形信号xij0和螺杆位置信号xijm以螺杆位置信号xijm为反馈信号，在加法器32中产生偏差e1，在该偏差e1下反馈控制注射马达16。

此外，能够利用注射马达16相对基准位置的旋转量求得所述螺杆位置信号xijm。

后退位置指令用的PID控制器33基于所述偏差e1算出螺杆位置的操作量u1，速度运算器34基于所述操作量u1运算出速度指令v1。加法器35将后退速度指令图形信号vij0作为前馈信号对所述速度指令v1进行加法运算获得后退速度控制值v3。最小值选择器36选择背压时速度指令计算值v2和所述后退速度控制值v3中较小的一个值，并将该选择的值作为螺杆后退速度指令vij输出。

伺服放大器38根据所述速度指令vij来控制注射马达16的旋转。注射马达的旋转位置通过伺服放大器38提供给加法器32。

背压设定用的PID控制器44基于在加法器43中用背压设定图形表示的背压bp0和测压仪49测量出来的背压之间的偏差e2，算出操作量u2。速度运算器45基于所述操作量u2运算出背压时速度指令v2，并将运算结果提供给最小值选择器36。由此，即使在背压时速度指令值v2过大而超过螺杆6的后退位置的情况下，也能够阻止超过根据后退位置指令图形xij0而设定的位置的情况发生。

将计量马达旋转速度设定图形信号vcg0提供给伺服放大器47，该伺服放大器47根据所述计量马达旋转速度设定图形信号vcg0驱动控制计量马达9。

专利文献：日本特开平5-345337号公报

所述现有技术的同轴往复螺杆式注塑机中，例如，计量马达与连接在螺杆后端的基体相连，注射马达驱动对接到所述基体的螺旋轴旋转，并使该基体在沿螺旋轴的轴向上移动。

当注射机构和计量机构这样构成对接时，注射机构和计量机构的结构变得复杂。此外，通过螺旋轴和螺旋接合在该螺旋轴上的螺母体螺合而构成注射机构和计量机构，计量时停止注射马达的情况下，所述螺杆会前进或后退。