注射成型机的合模力设定方法 【技术领域】
本发明涉及适用于设定比合模装置对模具进行合模时的最大合模力小的任意合模力的注射成型机的合模力设定方法。
背景技术
一般情况下，注射成型机具有对模具进行合模的合模装置。在这种合模装置中，例如，如果利用合模装置的最大合模力进行高压合模，则能够进行不发生溢料问题等的安全的合模，而另一方面，由于对模具施加了过大的合模力，因此导致模具的早期劣化以及能耗的无谓增加，并且由于排气不充分而产生熔痕、灼伤、黑条等腔表面的瑕疵及损伤，需要对它们进行修复处理。因此，如果能利用模具所需的最小限度的适当合模力进行合模，则能够避免对模具施加的过大的合模力，由此能够延长模具的使用寿命，降低能耗，避免生产中断等。
以往，作为用于设定这种适当合模力的合模力设定方法，已经公知有本申请人曾经提出的专利文献1所公开的注射成型机的合模力设定方法。该文献1所公开的合模力设定方法是对安装在合模装置上的模具设定合模力的注射成型机的合模力设定方法，其中，使合模力从最大合模力依次变化1/N(N>1)，并且进行基于各合模力的虚拟成型，利用对动模（movable mold）进行加压的驱动电机的逆旋转量来检测虚拟成型时该动模的开模，在检测到动模开模时，进行依次变化M倍(1<M<N)的处理，求出动模开模之后最先不发生开模的合模力或在该合模力上附加了规定余量的合模力，将求出的合模力设定为标准合模力。
日本专利公报No.3833140
但是，上述现有的注射成型机的合模力设定方法存在如下有待解决的课题。
第一，由于是检测模具的开模，因此从求取适当的合模力的方面看，尚不充分。即，模具的开模表示发生了溢料问题的状态，并不一定适合作为用于求出发生溢料问题之前的适当的合模力的信息。因此，从设定适当(准确)的合模力的方面看，存在进一步改善的余地，例如在考虑了偏差等的情况下不得不增大所附加的余量(合模力)等。
第二，由于是检测模具的开模，因此无法得到关于模具变形等的全面的信息。即，由于是对模具中心侧的变化进行检测，因此检测到的模具位置信息仅限于动模的位移(开模)。因此，无法用于成型时模具的变形等对成型品的影响的解析（分析），因此从获得更全面的模具信息的方面看，也存在进一步改善的余地。
【发明内容】
本发明为了解决上述课题，提出了注射成型机M的合模力设定方法，设定比利用合模装置Mc对模具2进行合模时的最大合模力小的任意合模力，该合模力设定方法的特征在于，利用从最大合模力(100〔%〕)依次降低规定大小后的合模力(100〔%〕、80〔%〕、70〔%〕…)依次执行合模，进行试成型，并且，利用设置在对模具2的定模2c进行支承的固定盘3c以及对模具2的动模2m进行支承的可动盘3m的外表面3cf、3mf上的模具位置传感器4，检测注射工序中可动盘3m相对于固定盘3c的相对位置(模具位置Xc)，当检测出该模具位置Xc发生了变为小于或等于下限阈值的变化时，至少将针对发生该变化时的合模力增加规定大小后得到的合模力设定为适当合模力Fs，其中，所述下限阈值是通过从合模结束时的模具位置减去规定偏置值而设定的。
在本发明中，检测注射工序中与模具2的变形相伴的模具位置Xc的变化，并将其检测结果利用于适当合模力Fs的设定。在注射工序中，合模压力与树脂压力分别从相反方向对模具2进行作用，因此，当合模压力比与最大合模力对应的合模压力小一定程度且大于树脂压力时，处于闭合状态的模具2会因树脂压力而发生变形。在本发明中，将模具位置传感器4设置在固定盘3c以及可动盘3m的外表面3cf、3mf上，检测可动盘3m相对于固定盘3c的相对位置(模具位置Xc)，由此来检测模具2因树脂压力而发生的变形，具体地说，检测在模具2开模之前发生的模具位置Xc向反方向(闭合方向)变化的特殊现象，基于此，设定了能避免今后发生溢料问题的适当合模力Fs。
根据本发明的注射成型机M的合模力设定方法，能够发挥如下显著的效果。
(1)由于是利用设置在对定模2c进行支承的固定盘3c以及对动模2m进行支承的可动盘3m的外表面3cf、3mf上的模具位置传感器4，检测注射工序中的模具位置Xc，因此，能够利用包含与模具2的变形等有关的信息在内的模具位置信息，可靠地设定不发生溢料问题的必要最小限度的适当合模力Fs，并且还能够容易地进行设定的自动化。
(2)能够得到与模具的变化有关的更全面的信息，例如能够得到与伴随树脂填充而发生的模具2的变形有关的信息，特别是与模具2处于闭合状态下模具2的变形有关的信息，因此，能够广泛应用于成型时模具的变形等对成型品的影响的解析（分析）等方面。
(3)根据优选的方式，当采用了变为小于或等于从合模结束时的模具位置Xco减去规定偏置（offset）值而设定的下限阈值Xcd的变化，作为满足规定条件的变化时，可以根据模具2开模之前即发生溢料问题之前的状态，将该变化用作表示可能发生溢料问题的第一警告，能够更准确地设定适当合模力Fs。
(4)根据优选的方式，当采用了变为大于或等于对合模结束时的模具位置Xco加上规定偏置值而设定的上限阈值Xcu的变化，作为满足规定条件的变化时，可以将该变化用作表示模具2开模即发生了溢料问题的第二警告。因此，在未发生模具位置Xc变为小于或等于上述下限阈值Xcd的变化的情况下，仍然可以通过上限阈值Xcu进行检测，能够更可靠地设定所需的适当合模力Fs。
(5)根据优选的方式，作为按照规定大小增加的合模力，只要使用上一次设定的合模力，即可利用已经成功确认到能够避免溢料问题的产生的上一个合模力，容易、准确地设定适当合模力Fs。
(6)根据优选的方式，针对从最大合模力(100〔%〕)依次降低的合模力(100〔%〕、80〔%〕、70〔%〕…)，设定了降低时的极限值Fd，当虽然到达了该极限值Fd但仍未发生满足规定条件的变化时，将极限值Fd设定为适当合模力Fs，由此，能够设定反映了实际成型品质(成型品的厚度及重量等)和节能效果等其它要因的适当合模力。
(7)根据优选的方式，只要利用滤波处理部5对从模具位置传感器4得到的检测信号Dxn进行去除噪声的滤波，即可获得去除了噪声的准确的模具位置Xc，能够有助于更加准确稳定地设定适当合模力Fs。
【附图说明】
图1是用于说明本发明的优选实施方式的合模力设定方法的原理的合模装置示意图；
图2是可实施该合模力设定方法的注射成型机的结构图；
图3是用于说明该合模力设定方法的处理步骤的流程图；
图4是从该流程图中提取出具体表示溢料发生判定处理的流程图；
图5是为了说明该合模力设定方法的原理而按照各个不同的合模力表示的、模具位置相对于时间的变化特性图；
图6是用100〔%〕的合模力来实施该合模力设定方法时模具位置相对于时间的变化特性图；
图7是用30〔%〕的合模力来实施该合模力设定方法时模具位置相对于时间的变化特性图；
图8是依次降低所设定的合模力时功耗比相对于合模力的变化特性图；
图9是依次降低所设定的合模力时成型品的重量及厚度相对于合模力的变化特性图。
符号说明
2：模具，2c：定模，2m：动模，3c：固定盘，3m：可动盘，3cf：固定盘的外表面，3mf：可动盘的外表面，4：模具位置传感器，5：滤波处理部，M：注射成型机，Mc：合模装置，Xc：模具位置，Xco：合模结束时的模具位置，Xcd：下限阈值，Xcu：上限阈值，Dxn：检测信号。
【具体实施方式】
下面，以本发明的优选实施方式为例，根据附图进行详细说明。此外，附图的目的是为了便于理解本发明，而不对本发明进行限定。另外，为了避免使发明不清楚，省略了关于公知部分的详细说明。
首先，参照图1及图2来说明可实施本实施方式的合模力设定方法的注射成型机M的结构。
在图2中，M是注射成型机，其具有注射装置Mi和合模装置Mc。注射装置Mi具有加热筒23，该加热筒23在前端具有注射喷嘴21，在后部具有材料供给用的送料斗22，在该加热筒23中内置有丝杠（screw）24。另外，在加热筒23的后部配置有注射缸（cylinder）25以及计量电机(oil motor：液压电机)26，该注射缸25和计量电机26与包含液压泵及各种切换阀的液压回路主体27相连。另一方面，合模装置Mc具有：设置在未图示的机座上的固定盘3c以及与该固定盘3c分离设置的合模缸28。在固定盘3c与合模缸28之间架设有四根传力杆（tie bar）29…，在该传力杆29…上滑动自如地安装有可动盘3m。因此，在可动盘3m上具有用于穿过传力杆29…的轴承孔部。此外，可动盘3m的背面与从合模缸28突出的柱塞（ram）28r的前端结合。于是，由固定盘3c支承定模2c，并由可动盘3m支承动模2m，该定模2c和动模2m构成模具2。合模缸28和内置在可动盘3m内的突出缸30与液压回路主体27连接。
另外，41表示成型机控制器。成型机控制器41具有具备计算机功能的控制器主体43，该控制器主体43内置有执行各种控制处理以及运算处理等的CPU以及可存储各种数据等的存储器，并且存储有后述的实现本实施方式的合模力设定方法的控制程序43p。此外，44是附属于控制器主体43的设定部(操作面板)，可进行各种设定。该设定部44显示在附属的显示器上，由触摸面板方式构成。
另一方面，成型机控制器41与本实施方式的合模力设定方法的实施中使用的模具位置传感器4连接。模具位置传感器4由安装在可动盘3m的外表面3mf上的利用超音波传感器等的测距传感器部4s与安装在固定盘3c的外表面3cf上的被检测板部4p组合而成。从获取平均值的方面看，希望在不同的多个位置上，配置多组这样的模具位置传感器4。另外，从模具位置传感器4(测距传感器部4s)获得的检测信号Dxn经由去除噪声的滤波处理部5而提供给控制器主体43。在滤波处理部5执行的滤波中，可以使用移动平均或移动最小二乘法。由此，从滤波处理部5得到的去除了噪声的检测信号Dx作为可动盘3m相对于固定盘3c的相对位置即模具位置Xc而被检测到。这样，只要利用滤波处理部5对从模具位置传感器4得到的检测信号Dxn进行去除噪声的滤波，即可获得去除了噪声的准确的模具位置Xc，能够有助于更加准确稳定地设定适当合模力Fs。此外，作为模具位置传感器4，虽然例示了非接触式的测距传感器(位置传感器)，但也可以采用线性标尺等接触式的位置传感器，即，可利用能对模具位置Xc进行同样的检测的各种传感器。6是通过检测合模缸28的后液压室的液压来获得合模压力的合模压力传感器，该合模压力传感器经由去除噪声的滤波处理部7与控制器主体43连接。滤波处理部7可以采用与滤波处理部5同样的结构。
下面，参照图1～图9对使用了这种注射成型机M的本实施方式的合模力设定方法进行说明。
首先，参照图1及图5来说明本实施方式的合模力设定方法的原理。
图5(a)～(i)均表示进行试成型时模具位置Xc〔mm〕的变化，特别表示在通过合模装置Mc对模具2进行了合模之后，由模具位置传感器4检测出的模具位置Xc〔mm〕相对于从注射装置Mi向该模具2注射填充树脂的注射工序的时间〔秒〕的变化特性，图5(a)～(i)分别表示将合模力设定为100〔%〕(最大合模力)、80〔%〕、70〔%〕、60〔%〕、50〔%〕、40〔%〕、30〔%〕、25〔%〕、20〔%〕的情况。
根据图5(a)～(d)可知，当合模力处于100～60〔%〕的范围内时，合模力比较大，因此模具2基本不受树脂压力的影响，模具位置Xc基本保持恒定。图1(a)表示此时的模具2的状态。Lo表示模具位置传感器4反映出的可动盘3m与固定盘3c之间的间隔。另一方面，在图5(e)所示的合模力为50〔%〕的情况下，观察到在注射填充过程中模具位置Xc向闭合方向(反方向)变化的现象，这种趋势一直延续到图5(g)所示的合模力变为30〔%〕。其原因在于：如图1(b)所示，虽然模具2处于闭合的状态，但合模力仍然很低，因此，允许模具2因树脂压力而发生变形，结果模具2的中心侧膨胀，使可动盘3m以及固定盘3c弯曲，从而可动盘3m和固定盘3c的外表面3mf及3cf侧向相靠近的方向(闭合方向)移动。图1(b)中，Ls表示模具位置传感器4反映出的可动盘3m与固定盘3c之间的间隔，该间隔Ls小于图1(a)所示的间隔Lo。而且，如图5(h)及(i)所示，当合模力小于25〔%〕时，在注射填充过程中模具位置Xc向开模方向变化。其原因在于：如图1(c)所示，由于树脂压大于合模力，结果动模2m(可动盘3m)向开模方向施压而使模具2开模。图1(c)中，Lm表示模具位置传感器4反映出的可动盘3m与固定盘3c之间的间隔，该间隔Lm大于图1(a)所示的间隔Lo。
因此，当利用设置在固定盘3c以及可动盘3m的外表面3cf、3mf上的模具位置传感器4时，通过检测可动盘3m相对于固定盘3c的相对位置(模具位置Xc)，不仅能够检测出模具2开模这种普通的现象，还能够检测出模具2因树脂压力而发生的变形，具体地说，能够检测出在模具2开模之前发生的模具位置Xc向反方向(闭合方向)变化的特殊现象，只要监视模具2开模前后的这些现象，即可设定能避免今后发生溢料问题的适当合模力Fs。
接着，按顺序说明利用以上原理的本实施方式的合模力设定方法。
首先，在成型机控制器41中设有合模力自动设定模式。在合模力自动设定模式下，因为要对检测出的模具位置Xc进行判定，所以设定了针对模具位置Xc的下限阈值Xcd和上限阈值Xcu、以及针对合模力的极限值Fd。在此情况下，下限阈值Xcd是通过从合模结束时的模具位置Xco减去规定的偏置值来设定的。规定的偏移值可以被设定为预先通过试验等得到的固定值，或者可以根据成型品的状态等而由用户进行任意设定。当设定了这样的下限阈值Xcd时，可以根据模具2开模之前即发生溢料问题之前的状态，将其用作表示可能发生溢料问题的第一警告(溢料警告1)。
另外，上限阈值Xcu是通过对合模结束时的模具位置Xco加上规定的偏置值来设定的。规定的偏移值可以被设定为预先通过试验等得到的固定值，或者可以根据成型品的状态等而由用户进行任意设定。当设定了这样的上限阈值Xcu时，可以将其用作表示模具2开模之后发生溢料问题的第二警告(溢料警告2)。
此外，极限值Fd是针对从最大合模力(100〔%〕)依次降低的合模力(100〔%〕，80〔%〕…)而设定的。例如，即使将合模力降低至30〔%〕，但有时由于模具的原因，致使模具位置Xc未变化到下限阈值Xcd以下或上限阈值Xcu以上中的任何一方。但是，在该情况下仍然可能造成其他恶劣影响，因此，可以设定合模力降低时的极限值Fd。例如，图8表示与从最大合模力(100〔%〕)依次降低规定大小后的合模力对应的功耗比Se〔%〕(最大合模力与功耗之比)，图9表示与从最大合模力(100〔%〕)依次降低规定大小后的合模力对应的成型品重量W〔g〕及厚度D〔mm〕，不过，对于成型品的重量W及厚度D而言，如果合模力低于30〔%〕，则重量W及厚度D会发生急剧变化。因此，在该情况下，通过将极限值Fd设定为30〔%〕，能够避免不稳定的成型，并且能够设定可反映出实际成型质量及节能效果等其它要因的适当合模力。
接着，参照图3及图4所示的流程图和图6及图7所示的变化特性来说明合模力自动设定模式的处理步骤。
在合模力自动设定模式中，可自动进行以下处理：利用从最大合模力(100〔%〕)依次降低规定大小后的合模力(100〔%〕、80〔%〕、70〔%〕…)依次执行合模，进行试成型，并且，利用设置在对定模2c进行支承的固定盘3c以及对动模2m进行支承的可动盘3m的外表面3cf、3mf上的模具位置传感器4，检测注射工序中可动盘3m相对于固定盘3c的相对位置(模具位置Xc)，当模具位置Xc发生了满足规定条件的变化时，将针对发生该变化时的合模力增加规定大小后得到的合模力设定为适当合模力Fs。
以下，参照图3(图4)来说明具体的处理步骤。首先，为了使用合模力自动设定模式，要通过设定部(操作面板)44选择(ON：开启)合模力自动设定模式(步骤S1)。由此，所设定的合模力被复位，将合模力设定为100〔%〕(最大合模力)(步骤S2)。然后，进行合模力为100〔%〕的合模工序(步骤S3)。当合模工序结束时，进行必要的运算处理(步骤S4、S5)。即，将合模结束时的模具位置Xco减去设定的规定偏置值，通过运算求出下限阈值Xcd，并且，对模具位置Xco加上设定的规定偏置值，通过运算求出上限阈值Xcu。然后，将通过运算处理求出的数据保存（设定）到存储器中(步骤S6)。在图6(图7)中，分别用单点划线来表示设定的下限阈值Xcd以及上限阈值Xcu。图6表示合模力被设定为100〔%〕时模具位置Xc〔mm〕相对于时间〔秒〕的变化特性，Xco表示合模结束时刻。
另外，当合模工序结束时转移到注射工序。在注射工序中，对模具2进行树脂的注射填充，并且进行溢料发生判定处理(步骤S7)。图4示出了溢料发生判定处理的具体处理步骤。在溢料发生判定处理中，监视由模具位置传感器4检测出的模具位置Xc是否发生了满足规定条件的变化。具体地说，判定模具位置Xc(当前模具位置)是否小于或等于下限阈值Xcd(步骤S71)。此时，如果小于或等于下限阈值Xcd，则输出溢料警告1(步骤S72)。另外，判断模具位置Xc(当前模具位置)是否大于或等于上限阈值Xcu (步骤S73)。此时，如果大于或等于上限阈值Xcu，则输出溢料警告2(步骤S74)。此外，在通过选项等设定了其它判定项目时，进行其它判定项目所涉及的判定处理(步骤S75、S76)。在注射工序结束之前，按照一定周期持续进行这种溢料发生判定处理(步骤S77、S78)。
然后，当注射工序(溢料发生判定处理)结束时，检查有无输出溢料警告(步骤S8)。对于图6所示的合模力为100〔%〕(最大合模力)的情况，由于检测出的模具位置Xc始终保持超过下限阈值Xcd且小于上限阈值Xcu的状态，因此在任何情况下都不输出溢料警告。因此，在该情况下，使设定的合模力下降一级而设定为80〔%〕(步骤S9)。此时，如果所设定的合模力尚未达到极限值Fd，则进行合模力为80〔%〕的合模工序，执行试成型，并且进行溢料发生判定处理(步骤S10、S3…S10)。其结果，只要检测出的模具位置Xc保持超过下限阈值Xcd且小于上限阈值Xcu的状态，就将合模力依次降低为70〔%〕、60〔%〕、50〔%〕…，并重复进行同样的处理。
另一方面，在模具位置Xc小于或等于下限阈值Xcd和/或大于或等于上限阈值Xcu的情况下，会输出溢料警告1和/或溢料警告2，因此将上一个合模力设定为适当合模力Fs(步骤S8、S12)。例如，在图7中，示出了合模力为30〔%〕时模具位置Xc小于或等于下限阈值Xcd的情况，在该情况下会输出溢料警告1，因此，只要输出了一次溢料警告，就不再进行此后的试成型，并将上一个合模力(例示的情况为40〔%〕)设定为适当合模力Fs。因此，在例示的情况下，在合模力的30〔%〕上增加10〔%〕的增加量而设定为40〔%〕。这样，作为按照规定大小增加的合模力，只要使用上一次设定的合模力，即可利用已经成功确认到能够避免溢料问题的产生的上一个合模力，容易且准确地设定适当合模力Fs。由此，结束一连串的设定处理，合模力自动设定模式关闭（OFF）(步骤S13)。
另一方面，由于设定了极限值Fd，因此，例如在极限值Fd为40〔%〕的情况下，当合模力下降到40〔%〕时，不进行此后的试成型，将极限值Fd即40〔%〕设定为适当合模力Fs(步骤S10、S11)。这样，针对从最大合模力(100〔%〕)依次降低的合模力(100〔%〕、80〔%〕、70〔%〕…)，设定了降低时的极限值Fd，当到达了该极限值Fd但未发生满足规定条件的变化时，将极限值Fd设定为适当合模力Fs。在该情况下，设定结束，合模力自动设定模式关闭(步骤S13)。
由此，根据这样的实施方式的合模力设定方法，利用设置在对定模2c进行支承的固定盘3c以及对动模2m进行支承的可动盘3m的外表面3cf、3mf上的模具位置传感器4，检测注射工序中的模具位置Xc，因此，能够利用包含与模具2的变形等有关的信息的模具位置信息，可靠地设定不发生溢料问题的必要最小限度的适当合模力Fs，并且还能够容易地进行设定的自动化。另外，能够得到与模具2的变形有关的更全面的信息，例如能够得到与伴随树脂填充而发生的模具2的变形有关的信息，特别是与模具2处于闭合状态下模具2的变形有关的信息，因此，能够广泛应用于成型时模具的变形等对成型品的影响的解析（分析）等方面。
以上，对优选实施方式进行了详细说明，本发明不限于这样的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以针对细部的结构、形状、材料、数量、数值、方法(步骤)等，进行任意的变更、追加、削除。例如，最大合模力是指包含额定合模力等在内的通常使用的合模力，而并不代表合模装置Mc的能力。另外，当发生满足规定条件的变化时，针对发生该变化时的合模力，说明了将在该合模力之前使用的上一个合模力设定为适当合模力的情况，但是，也可以对该合模力加上预定的固定值或乘以预定的倍数来增大该合模力。此外，虽然说明了将测距传感器部4s安装在可动盘3m的外表面3mf上、将被检测板部4p安装在固定盘3c的外表面3cf上的情况，但是，当然也可以将被检测板部4p安装在可动盘3m的外表面3mf上、将测距传感器部4s安装在固定盘3c的外表面3cf上。
产业上的可利用性
本发明的合模力设定方法可利用于以例示的具有直压式合模装置的液压式注射成型机为代表的、具有肘杆式合模装置的注射成型机以及电动式注射成型机等各种类型的注射成型机。