專(zhuān)利名稱(chēng)：注塑成型機(jī)填充重量的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于注塑成形機(jī)填充重量的檢測(cè)方法，用來(lái)檢測(cè)從注塑成形機(jī)機(jī)筒向模具模腔注射塑性合成樹(shù)脂，并將其填充于腔內(nèi)的填充重量。
自注塑成形機(jī)機(jī)筒經(jīng)噴嘴將塑性合成樹(shù)脂注射并填充到與該噴嘴相接的模具的模腔內(nèi)，從而連續(xù)制得所需的模塑品。這中間，向模具模腔內(nèi)注射并填充以準(zhǔn)確的樹(shù)脂重量是個(gè)很重要的課題，所說(shuō)的重量是與模具膜腔的內(nèi)部容積，也就是模塑品的體積相當(dāng)?shù)?。若填充重量多于所需要的量，塑性合成?shù)脂會(huì)從模具的合模線溢出而形成毛刺;相反，若填充量少于所需的量，則模塑品表面會(huì)出現(xiàn)洼陷而形成凹斑，造成模塑品的缺陷。
以前，為了連續(xù)而且穩(wěn)定地制做模塑品，根據(jù)注塑成形機(jī)上螺桿的位置，來(lái)對(duì)向模具模腔注射填充的塑性合成樹(shù)脂的填充重量進(jìn)行測(cè)量，其方法如下ⅰ)以向模具模腔注射填充塑性合成樹(shù)脂前的螺桿位置為基準(zhǔn)，ⅱ)根據(jù)向模具模腔注射填充塑性合成樹(shù)脂又保持壓力(一段時(shí)間)之后的螺桿位置進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)下述條件時(shí)螺桿的位置①為保持壓力而行進(jìn)到最前端的螺桿位置，②保壓之后，解除保壓擠壓力以后的螺桿位置ⅲ)根據(jù)向模具模腔注射并填充塑性合成樹(shù)脂前的螺桿位置與，注射并填充，又經(jīng)保壓之后的螺桿位置之差進(jìn)行檢測(cè)。
然而，由于下述理由，前述方法存在填充重量的檢測(cè)精度受到限制的問(wèn)題。
對(duì)ⅰ)的情況由于在從注射成形機(jī)噴咀向模具模腔注射并填充塑性合成樹(shù)脂的過(guò)程中，一直到這個(gè)過(guò)程終止之前，對(duì)注塑成形機(jī)機(jī)筒內(nèi)塑性合成樹(shù)脂的壓力無(wú)任何控制與監(jiān)視，因而對(duì)于具有壓縮性的塑性合成樹(shù)脂而言，就不能把樹(shù)脂的壓力限定于一定值。特別是在為了防止樹(shù)脂自注塑成形機(jī)的噴咀漏出而使螺桿強(qiáng)制后退，以便降低注塑成形機(jī)機(jī)筒內(nèi)樹(shù)脂的壓力的時(shí)候，空氣旋渦就會(huì)自噴咀前端進(jìn)去而造成樹(shù)脂壓力的變化。
而且，下述事實(shí)也是造成ⅰ)情況下檢測(cè)精度變壞的一個(gè)原因，這就是由于注射填充之前螺桿未受到擠壓力，螺桿前端的止回閥呈開(kāi)啟狀態(tài)，而在注射填充時(shí)，由于螺桿受到擠壓力，伴隨著一些樹(shù)脂逆流，止回閥將關(guān)閉。
對(duì)ⅱ)的情況在條件①時(shí)在模塑品成形的過(guò)程中，所保持的壓力值會(huì)發(fā)生各種變化。在這些變化的保壓值下，具有壓縮性的塑性合成樹(shù)脂的壓縮量會(huì)發(fā)生變化，這就使檢測(cè)精度受到限制。
還有，雖然在一定的保壓值條件下，比較注塑成形機(jī)機(jī)筒內(nèi)的樹(shù)脂量，就能得到較高的檢測(cè)精度，但是，由于保壓值是控制模塑品形狀，大小的成形條件之一，因而保壓值又不可能保持一定而不變。
在條件②下
直到除去由螺桿施加的保壓擠壓力(以便解除注塑成形機(jī)機(jī)筒內(nèi)塑性合成樹(shù)脂所受的壓力)之前，其所需的時(shí)間因塑性合成樹(shù)脂的種類(lèi)和溫度而不同;實(shí)際上，塑性合成樹(shù)脂所受壓力是否去除了還取決于隨之而行的其它不穩(wěn)定因素。
再有，去除塑性合成樹(shù)脂所受的壓力是需要一定時(shí)間的，可是，一般為了避免降低生產(chǎn)率不可能期望有充分的解除壓力所需要的時(shí)間。
對(duì)ⅲ)的情況螺桿位置之差，也就是注射的樹(shù)脂的容積之差。樹(shù)脂的容積會(huì)隨著樹(shù)脂溫度和/或螺桿所受擠壓力的變化而變化，以致樹(shù)脂容積不與填充重量成比例。而且，在設(shè)定成形條件時(shí)，上面所說(shuō)的這些條件是需要變化的，所以，螺桿位置之差很難于作為填充重量的大致標(biāo)準(zhǔn)。此外，在進(jìn)行連續(xù)成形的情況下，液壓油的溫度以及外界溫度等都隨時(shí)間而變化，所以，樹(shù)脂溫度和/或加在螺桿上的擠壓力都難于保持一定。既使能夠以螺桿位置的變化檢測(cè)出因這些條件的改變所引起的樹(shù)脂容積的變化，要予測(cè)這些變化來(lái)監(jiān)視不合格產(chǎn)品的產(chǎn)生，也是不可能的;還有可能把合格產(chǎn)品當(dāng)成不合格品揀選出來(lái)，從而成為生產(chǎn)率低落的原因之一。
本發(fā)明的目的在于解決這些問(wèn)題。提出一種注塑成形機(jī)填充重量的檢測(cè)方法，可在連續(xù)注塑成形的加工過(guò)程中，在注塑成形機(jī)旁對(duì)注射并填充進(jìn)模具模腔的塑性合成樹(shù)脂的填充重量作高精度地檢測(cè)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的注塑成形機(jī)填充重量檢測(cè)方法是在滿足下列必要條件情況下作以下測(cè)量的。測(cè)出注射填充以前螺桿的位置、注射填充以及保壓過(guò)程結(jié)束時(shí)螺桿的位置和與這些位置對(duì)應(yīng)的樹(shù)脂壓力值，根據(jù)予先求出的樹(shù)脂壓力值與比容值的關(guān)系式求得在上述樹(shù)脂壓力值時(shí)的比容值，再經(jīng)計(jì)算可得出向模具模腔內(nèi)填充的塑性合成樹(shù)脂的重量。其具體內(nèi)容為A、在螺桿前端的止回閥處在關(guān)閉狀態(tài)下，測(cè)出螺桿位置以及與該位置對(duì)應(yīng)的機(jī)筒內(nèi)樹(shù)脂的壓力值。
B、在塑性合成樹(shù)脂的壓力保持一定值時(shí)，測(cè)出螺桿位置以及與該位置對(duì)應(yīng)的機(jī)筒內(nèi)樹(shù)脂的壓力值。
C、塑性合成樹(shù)脂的樹(shù)脂壓力對(duì)模塑品沒(méi)有影響，所說(shuō)的樹(shù)脂壓力是由螺桿位置以及與該位置相對(duì)應(yīng)的機(jī)筒內(nèi)樹(shù)脂壓力值所得到的。
因此，本發(fā)明的注塑成形機(jī)填充重量檢測(cè)法是一種檢測(cè)自注塑成形機(jī)機(jī)筒向模具模腔注射并填充塑性合成樹(shù)脂的重量的方法，其特征在于a)予先求出上述表示塑性合成樹(shù)脂特征的壓力值與比容值的關(guān)系式，b)在上述機(jī)筒內(nèi)部與模具模腔之間設(shè)一流路開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能阻斷機(jī)筒內(nèi)與模腔內(nèi)的塑性合成樹(shù)脂的流通，c)從上述機(jī)筒內(nèi)向模腔注射并填充塑性合成樹(shù)脂之前，關(guān)閉上述流路開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)，阻斷塑性合成樹(shù)脂的流通，d)在阻斷塑性合成樹(shù)脂流通的狀態(tài)下，對(duì)螺桿施加一定的擠壓力，使其平衡移動(dòng)，e)根據(jù)螺桿平衡移動(dòng)停止的第一停止位置處的螺桿位置值以及加在螺桿上的擠壓力求出塑性合成樹(shù)脂的壓力值，
f)之后，打開(kāi)流路開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)，使塑性合成樹(shù)脂得以流通，g)在塑性合成樹(shù)脂能夠流通的狀態(tài)下，繼續(xù)對(duì)螺桿施加擠壓力，將塑性合成樹(shù)脂注射并填充到上述模腔內(nèi)，h)當(dāng)注射填充以及保壓過(guò)程結(jié)束后，關(guān)閉所述流路開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)，阻斷塑性合成樹(shù)脂的流通，i)在阻斷塑性合成樹(shù)脂流通的狀態(tài)下，再次對(duì)上述螺桿施加設(shè)定的擠壓力，使其作平衡移動(dòng)，j)根據(jù)螺桿平衡移動(dòng)停止的第二停止位置處的螺桿位置以及加在螺桿上的擠壓力求出塑性合成樹(shù)脂的壓力值，k)利用前述壓力值與比容值的關(guān)系式，根據(jù)前述第一停止位置處及第二停止位置處所得的螺桿位置值以及在此二位置處加于螺桿上的擠壓力，從塑性合成樹(shù)脂的壓力值求出向模具模腔內(nèi)填充的塑性合成樹(shù)脂的填充重量。
為保證模塑品的質(zhì)量，向模具模腔填充的塑性合成樹(shù)脂的填充密度必須一定。填充密度p由下式表p＝G′/V′式中G′填充重量V′模腔容積由于模腔的容積V′是一定的，因此，為了保持模腔內(nèi)填充的塑性合成樹(shù)脂密度p一定，最好使填充重量G′一定。由于向模具模腔內(nèi)填充的塑性合成樹(shù)脂的填充重量G′與由機(jī)筒排出的塑性合成樹(shù)脂的重量G相等，所以，監(jiān)視從機(jī)筒內(nèi)排出的塑性合成樹(shù)脂重量G即可。
首先以下述方法可求出模具模腔內(nèi)填充的塑性合成樹(shù)脂的填充重量G′。塑性合成樹(shù)脂填充密度p的倒數(shù)就是比容值;若溫度一定，則比容值可表示為壓力值的函數(shù)。予先求出壓力(P)與比容(V)的關(guān)系式，(以下簡(jiǎn)稱(chēng)PV關(guān)系式)再用測(cè)得的第一停止位置(注射填充前)處螺桿的位置和機(jī)筒內(nèi)樹(shù)脂壓力值，以及第二停止位置(注射填充且保壓結(jié)束后)處的螺桿位置值和機(jī)筒內(nèi)樹(shù)脂壓力值，通過(guò)下面的(1)式加以計(jì)算，即可得出自機(jī)筒內(nèi)排出的塑性合成樹(shù)脂的重量G，也就是模具模腔內(nèi)填充的塑性合成樹(shù)脂的填充重量G′。
G(＝G′)＝A×｛SI/V(PI1)-SH/V(PH1)｝ (1)式中 A-機(jī)筒襯套的截面積SI-注射填充前螺桿的位置SH-注射填充后及保壓結(jié)束后螺桿的位置PI1-與SI對(duì)應(yīng)的樹(shù)脂壓力值PH1-與SH對(duì)應(yīng)的樹(shù)脂壓力值V(PI1)-與SI、PI1對(duì)應(yīng)的比容值V(PH1)-與SH、SH1對(duì)應(yīng)的比容值所說(shuō)的第一停止位置(注射填充前)處螺桿的位置值和機(jī)筒內(nèi)樹(shù)脂壓力值，以及第二停止位置(注射填充及保壓結(jié)束后)處螺桿的位置值和機(jī)筒內(nèi)樹(shù)脂壓力值，可按下述方法得出。
當(dāng)設(shè)在注塑成形機(jī)機(jī)筒與模具模腔之間的流路開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，若對(duì)螺桿施加一設(shè)定的擠壓力，則螺桿前端的止回閥就會(huì)關(guān)閉，在它保持關(guān)閉的狀態(tài)下，螺桿壓縮自其前端向前方送進(jìn)的塑性合成樹(shù)脂，并作平衡運(yùn)動(dòng)，直至被壓縮的塑性合成樹(shù)脂的反作用力與擠壓力相等而停止運(yùn)動(dòng)。在此螺桿第一停止位置處，機(jī)筒內(nèi)位于螺桿推進(jìn)側(cè)的塑性合成樹(shù)脂因上述擠壓力而形成一定的樹(shù)脂壓;在此確定的樹(shù)脂壓下得到注射填充前螺桿的位置值以及與此位置對(duì)應(yīng)的機(jī)筒內(nèi)樹(shù)脂壓力值。
繼而，打開(kāi)流路開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)，即可推進(jìn)螺桿，向模具模腔注射并填充塑性合成樹(shù)脂。
在連續(xù)注射填充終了并且保壓過(guò)程結(jié)束以后，關(guān)閉流路開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)。在該機(jī)構(gòu)關(guān)閉的狀態(tài)下，若與上述過(guò)程同樣地施加一定的擠壓力，則螺桿前端的止回閥關(guān)閉，并在保持其關(guān)閉狀態(tài)的同時(shí)，螺桿壓縮自其前端向前送進(jìn)的塑性合成樹(shù)脂，并作平衡移動(dòng)，直至被壓縮的塑性合成樹(shù)脂的反作用力與擠壓力平衡而停止運(yùn)動(dòng)。在該螺桿停下的第二停止位置，也因上述擠壓力而使機(jī)筒內(nèi)螺桿推進(jìn)側(cè)的塑性合成樹(shù)脂形成一定的樹(shù)脂壓。同樣地，據(jù)此確定的樹(shù)脂壓可得到注射填充并且保壓過(guò)程結(jié)束之后螺桿的位置值，以及與此位置對(duì)應(yīng)的機(jī)筒內(nèi)的樹(shù)脂壓力值。
最后，利用PV關(guān)系式可以求出與上述各確定的樹(shù)脂壓對(duì)應(yīng)的塑料合成樹(shù)脂的比容值，再用(1)式對(duì)這些比容值、第一及第二停止位置處螺桿的位置值進(jìn)行計(jì)算，即可得出填充重量。
因而，正像前面所說(shuō)的那樣，按照本發(fā)明在流路開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)關(guān)閉的狀態(tài)下對(duì)螺桿施以一定的擠壓力，使止回閥關(guān)閉，并在它保持關(guān)閉的狀態(tài)下，由所說(shuō)以一定的擠壓力使塑性合成樹(shù)脂產(chǎn)生一定的樹(shù)脂壓，并根據(jù)第一和第二停止位置所得到的螺桿位置值，以及與該位置值對(duì)應(yīng)的機(jī)筒內(nèi)的樹(shù)脂壓力值進(jìn)行計(jì)算，得出排出重量，也即填充重量，由此即可在注塑成形機(jī)旁，對(duì)于在它連續(xù)成形加工時(shí)向模具模腔注射填充的填料重量進(jìn)行高精度檢測(cè)。而且，為了得到第一及第二停止位置處螺桿的位置值，以及與這些位置值對(duì)應(yīng)的機(jī)筒內(nèi)的樹(shù)脂壓力值，在產(chǎn)生確定的樹(shù)脂壓時(shí)使流路開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)處于關(guān)閉狀態(tài)，所以加在螺桿上的擠壓力對(duì)于制成品沒(méi)有影響。反過(guò)來(lái)說(shuō)就是模塑成形條件不會(huì)影響對(duì)填充重量的檢測(cè)。
上面所說(shuō)的方法中是利用一定溫度條件下的塑性合成樹(shù)脂的PV關(guān)系式來(lái)求出比容值，可是在進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，由于外界溫度隨時(shí)間而變化，樹(shù)脂的溫度也就要發(fā)生變化。由于樹(shù)脂溫度能影響比容值，所以作為塑性合成樹(shù)脂特征值的表達(dá)式，最好以包含樹(shù)脂溫度的壓力值(P)-比容值(V)-溫度(T)關(guān)系式(以下簡(jiǎn)稱(chēng)PVT關(guān)系式)來(lái)表達(dá)。這時(shí)，壓力PI1、溫度TI1時(shí)的比容值為V(PI1，TI1);壓力PH1、溫度TH1時(shí)的比容值為V(PH1，TH1)，于是從機(jī)筒內(nèi)排出的塑性合成樹(shù)脂的排出重量G，或者說(shuō)模具模腔內(nèi)填充的填充重量G′就用下面的(1)′式來(lái)表示G(＝G′)＝A×｛SI/V(PI1，TI1)-SH/V(PH1，TH1)｝ (1′)此外，當(dāng)用上述方法得出的填充重量超出予先設(shè)定的范圍時(shí)，可以用信號(hào)顯示其異常狀態(tài)，來(lái)判斷模塑品是否在正常狀態(tài)下模塑加工而成。
以下參照


本發(fā)明注塑成形機(jī)填充重量檢測(cè)方法的最佳實(shí)施例。
圖1是包括模具在內(nèi)的注塑成形機(jī)的半圖解式整體縱剖面圖;
圖2-(A)、(B)、(C)為表示螺桿處于不同位置時(shí)閉塞閥和止回閥動(dòng)作的示意說(shuō)明圖;
圖3是表示螺桿位置的說(shuō)明圖;
圖4表示一種將容積換算為位置值的方法的示意圖，可將螺桿位于最前位置時(shí)，從其最前端到閉塞閥間的容積換算與螺桿位置值;
圖5為表示一定壓力下比容值與溫度的關(guān)系曲線圖;
圖6為求出PVT關(guān)系的方法之模式圖。
圖1中，注塑成形機(jī)2在其噴咀3處與模塑成形制品的模具1相接合。注塑成形機(jī)2的機(jī)筒4內(nèi)設(shè)有螺桿8，它一邊對(duì)經(jīng)機(jī)筒4中的加熱料斗5送進(jìn)的合成樹(shù)脂顆粒進(jìn)行混合熔融，一邊把已經(jīng)熔融的合成樹(shù)脂經(jīng)穿設(shè)于噴咀3內(nèi)的流路6向模具1的模腔7注射填充。螺桿8的前端設(shè)有止回閥9。利用螺桿旋轉(zhuǎn)馬達(dá)10使螺桿旋轉(zhuǎn)，以便對(duì)合成樹(shù)脂顆粒進(jìn)行混合熔融。為使塑性合成樹(shù)脂向模具1的模腔7注射填充，用控制裝置13對(duì)電磁流量閥11和電磁壓力閥12進(jìn)行控制，從而對(duì)注射活塞供給或排出液壓油，以控制螺桿8作進(jìn)退操作(包括向噴咀3的平衡移動(dòng))和施加所設(shè)定的擠壓力。15為油壓源。
在噴咀3的流路6上設(shè)有閉塞閥16。它是本發(fā)明的流路開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)，用以阻斷塑性合成樹(shù)脂之流通。同時(shí)，這個(gè)閉塞閥16的開(kāi)與關(guān)也是通過(guò)控制裝置13操縱驅(qū)動(dòng)裝置17來(lái)進(jìn)行操作的。螺桿位置檢測(cè)器18向控制裝置13給出有關(guān)機(jī)筒4內(nèi)螺桿8的位置數(shù)據(jù)信息。
控制裝置13，根據(jù)來(lái)自螺桿位置檢測(cè)器18的螺桿位置數(shù)據(jù)，由電磁流量閥11及電磁壓力閥12按已定的程序控制螺桿8的進(jìn)退(包括向噴咀3的平衡移動(dòng))以及施加設(shè)定的擠壓力;還通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置17控制閉塞閥16。
將下列數(shù)據(jù)輸入運(yùn)算裝置19，即來(lái)自螺桿位置檢測(cè)器18的螺桿8在機(jī)筒中的位置數(shù)據(jù)、來(lái)自螺桿擠壓力檢測(cè)器20的螺桿擠壓力數(shù)據(jù)、來(lái)自樹(shù)脂溫度檢測(cè)器21的機(jī)筒內(nèi)的塑性合成樹(shù)脂溫度數(shù)據(jù)，以及從外部輸入裝置25輸入的有關(guān)重量值的外部數(shù)據(jù)。運(yùn)算裝置19根據(jù)這些數(shù)據(jù)，利用PV關(guān)系式或PVT關(guān)系式進(jìn)行關(guān)于注射填充到模具1的模腔7的填充重量運(yùn)算。所算得的填充重量顯示于顯示器22上，同時(shí)又在比較器23上把所算的填充重量與監(jiān)視范圍設(shè)定器24上予先設(shè)定的正常填充重量范圍相比較，若超出這個(gè)正常填充重量范圍，比較器23就給出異常信號(hào)。
在本實(shí)施例中，說(shuō)明利用PVT關(guān)系式來(lái)測(cè)量向模具1的模腔7注射塑性合成樹(shù)脂的填充重量檢測(cè)方法。如果已經(jīng)知道PVT關(guān)系式，按下面所說(shuō)的方法即可得出填充重量;在PVT關(guān)系式未知的情況下，也可利用注塑成形機(jī)2，按照以后所述的方法很容易地將其求出。
首先要對(duì)向模具1的模腔7注射填充重量的測(cè)量過(guò)程中各部分的動(dòng)作加以說(shuō)明。
ⅰ)注射填充前(圖2(A))關(guān)閉閉塞閥16。在閉塞閥16關(guān)閉的狀態(tài)下，通過(guò)注塑活塞14向螺桿8施加所定的擠壓力P1。由于加上了擠壓力P1，螺桿8前端對(duì)向前送進(jìn)的塑性合成樹(shù)脂受到壓縮。與此同時(shí)，一直到被壓縮的塑性合成樹(shù)脂的反作用力與擠壓力P1平衡之前，螺桿8做平衡移動(dòng)，到達(dá)均衡點(diǎn)時(shí)停止移動(dòng)。由螺桿位置檢測(cè)器18測(cè)出在此第一停止位置處螺桿8的位置值S1，將這一信息送至控制裝置13的同時(shí)還送至運(yùn)算裝置19。利用樹(shù)脂溫度檢測(cè)器21測(cè)出螺桿8處于第一停止位置時(shí)塑性樹(shù)脂溫度TI1的同時(shí)，將由螺桿擠壓力檢測(cè)器20測(cè)得的螺桿擠壓力值，或者說(shuō)根據(jù)螺桿擠壓力所得的塑性合成樹(shù)脂壓力值PI1的信息送至運(yùn)算裝置19。
ⅱ)注射填充過(guò)程中(圖2(B))打開(kāi)閉塞閥，螺桿8向前移動(dòng)，向模具1的模腔7注射填充塑性合成樹(shù)脂。向模具1的模腔7中注射填充塑性合成樹(shù)脂的工藝過(guò)程與一般注塑成形機(jī)的情況相同。
ⅲ)注射填充及保壓過(guò)程結(jié)束后(圖2(C))再次關(guān)閉閉塞閥16。在閉塞閥16關(guān)閉的狀態(tài)下利用注塑活塞14向螺桿8施加所定的擠壓力PH。前述注射填充過(guò)程相同，螺桿8因施加了擠壓力PH而作平衡移動(dòng)，即當(dāng)所保持的壓力大于PH形成的擠壓力時(shí)，螺桿8后退;而當(dāng)所保持的壓力小于PH形成的擠壓力時(shí)，螺桿8前進(jìn)，然后停止移動(dòng)。由螺桿位置檢測(cè)器18測(cè)出在第二停止位置處螺桿8的位置值SH，將此信息送到控制裝置13的同時(shí)還送至運(yùn)算裝置19。利用樹(shù)脂溫度檢測(cè)器21測(cè)出螺桿8處于第二停止位置時(shí)塑性合成樹(shù)脂的溫度TH1的同時(shí)，將由螺桿擠壓力檢測(cè)器20測(cè)得的螺桿擠壓力值，或者說(shuō)根據(jù)螺桿擠壓力所得的塑性合成樹(shù)脂壓力值PH1的信息送至運(yùn)算裝置19。
在檢測(cè)出前述第一及第二停止位置處螺桿8的位置值SI和SH時(shí)，為使螺桿8在所定的擠壓力PI和PH作用下作平衡移動(dòng)，之后停止移動(dòng)，螺桿8前端的止回閥9在上述任何情況下都呈閉塞狀態(tài)，從而在保持閉塞的狀態(tài)下，機(jī)筒4內(nèi)的螺桿8推進(jìn)側(cè)，或者說(shuō)是噴咀3與螺桿8前端之間的樹(shù)脂量是一定的。
根據(jù)予先求出的前述PVT關(guān)系式，可以求出在螺桿8第一停止位置處的塑性合成樹(shù)值的比容值V(PI1，TI1)以及在螺桿8第二停止位置處的塑性合成樹(shù)脂的比容值V(PH1，TH1)，再用前面所說(shuō)的(1)′式計(jì)算模具1的模腔7內(nèi)填充的填充重量G′，即從機(jī)筒4內(nèi)排出的塑性合成樹(shù)脂的排出重量G。
然而，如圖3所示，第一和第二停止位置SI、SH都是以螺桿8最前面位置為基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量所得的數(shù)據(jù)。與此不相符的是，受到加于螺桿8的壓力PI、PH壓縮的塑性合成樹(shù)脂是存在于螺桿8前端至閉塞閥16之間的塑性合成樹(shù)脂。所以，必須使用加入螺桿8前端至閉塞閥16之間容積的下述公式，才能得出正確的排出重量G。將螺桿處于最前面位置時(shí)其前端至閉塞閥16之間的容積換算成螺桿位置值，并用So來(lái)表示，于是可以使用下面的(2)式表示排出重量G，或者說(shuō)是填充重量G′G(＝G′)＝A×｛(So+SI)/V(PI1，TI1)-(So+SH)/V(PH1，TH1)｝ (2)但是，注射填充前與注射填充及保壓過(guò)程結(jié)束后的溫度變化可忽略不計(jì)，因此可以認(rèn)為T(mén)I1＝TH1，所以(2)式可變?yōu)橄率龅?2)′式G(＝G′)＝A×｛(So+SI)/V(PI1，TI1)-(So+SH)/V(PH1，TI1)｝ (2′)其中的So很容易從注塑成形機(jī)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)得出，如果設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不清楚，可按下述方法通過(guò)實(shí)驗(yàn)求得。在一定的塑性合成樹(shù)脂溫度下，對(duì)螺桿施加一定的擠壓力，機(jī)筒內(nèi)的塑性合成樹(shù)脂就會(huì)被壓縮而向前移動(dòng)。螺桿的前移行程△S與施加擠壓力前機(jī)筒內(nèi)塑性合成樹(shù)脂的量，或者說(shuō)與螺桿位置值Sm成正比。恰如圖4所示那樣，改變壓縮塑性合成樹(shù)脂的量Sm，得出△S與Sm的一次函數(shù)關(guān)系，使△S＝0，外插Sm，就得到So值。
把由(2)式求得的填充重量值G′送到顯示器22顯示出來(lái)，同時(shí)送至比較器23，與監(jiān)視范圍設(shè)定器24內(nèi)予先設(shè)定的正常填充范圍相比較，以判斷模塑品是否為經(jīng)正常模塑成形的;超出設(shè)定范圍，則發(fā)出異常信號(hào)，挑出不合格品。
再有，本實(shí)施例中每次注射填充都檢測(cè)塑性合成樹(shù)脂的溫度，并求出對(duì)應(yīng)于該樹(shù)脂溫度的比容值。不過(guò)，在樹(shù)脂溫度變化不大的情況下，可以每經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的注射填充之后，測(cè)一次樹(shù)脂溫度;在下次樹(shù)脂溫度測(cè)出之前，足可以用前次測(cè)出的樹(shù)脂溫度代替。
在本實(shí)施例中，求出向模具1的模腔7填充的塑性合成樹(shù)脂填充重量G′，并監(jiān)視模塑品是否為經(jīng)過(guò)正常模塑成形而成。可是，模塑成形條件會(huì)離開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)模塑成形條件而變化，因此，應(yīng)利用所說(shuō)的填充重量G′，按下述方法計(jì)算，求出變化情況下的螺桿行程△S′，再根據(jù)這個(gè)螺桿行程值△S′監(jiān)視模塑品。
這里，以Go表示標(biāo)準(zhǔn)條件(壓力值P0、樹(shù)脂溫度T0)下的標(biāo)準(zhǔn)填充重量，V(P0，T0)表示標(biāo)準(zhǔn)條件下的標(biāo)準(zhǔn)比容值，這時(shí)的螺桿行程值△S可用下式(3)來(lái)表示G0/A＝△S/V(P0，T0) (3)若將填充重量G′作如下置換，可成(3)′式G′/A＝△S′/V(P0，T0)△S′＝(G′/A)×V(P0，T0) (3)′根據(jù)求螺桿第一停止位置處的螺桿位置值SI和壓力值PI1以及第二停止位置處的螺桿位置值SH和壓力值PH1時(shí)填充重量G′所使用的公式(2)′和(3)′，可得出下述(3)″式。用它來(lái)表示模塑成形條件偏離標(biāo)準(zhǔn)模塑成形條件之后，變化了的螺桿行程值△S′
△S′＝V(P0，T0)(S0+SI)/V(PI1，TI1)-V(P0，T0)(S0+SH)/V(PH1，TH1) (3)″也即(3′)式和(3)″式就是把填充重量G′換算成標(biāo)準(zhǔn)模塑成形條件(壓力值P0，樹(shù)脂溫度T0)時(shí)螺桿行程值的表達(dá)式。在實(shí)際模塑成形中，利用以PI1、PH1、TI1、TH1(但TI1＝TH1)表示的公式(3)″來(lái)算螺桿行程值△S′是足夠的。
此外，在一定溫度T0下，壓力值P0和任意壓力值Pn下的容積之比，是壓力值P0和任意壓力值Pn之比的函數(shù)，可以用下式(4)表示f(Pn/P0)＝V(Pn，T0)/V(P0，T0) (4)對(duì)于公式(4)，當(dāng)T0＝TI1時(shí)，測(cè)得的各壓力值PI1、PH1和P0下的比容值，由下面的(4)′式和(4)″式表示V(PI1，T0)/V(P0，T0)＝f(PI1/P0) (4)′V(PH1，T0)/V(P0，T0)＝f(PH1/P0) (4)″根據(jù)(4)′、(4)″式可將(3)″式變成下面的(3)
式，從而當(dāng)模塑條件偏離標(biāo)準(zhǔn)模塑條件時(shí)，可求得變化了的螺桿行程值△S′△S′＝(S0+SI)/f(PI1/P0)-(S0+SH)/f(PH1/P0) (3)
把(3)
所得到的螺桿行程值△S′送入顯示器22顯示，同時(shí)將△S′值送入比較器23，與監(jiān)視范圍設(shè)定器24中予先設(shè)定的正常螺桿行程值△S加上其允許變化值的范圍進(jìn)行比較，判斷模塑品是否為經(jīng)正常模塑條件制成;若超出設(shè)定范圍，則發(fā)出異常信號(hào)，挑出不合格產(chǎn)品。
本實(shí)施例中在注射填充前和注射填充以及保壓過(guò)程結(jié)束后對(duì)螺桿8施加了不同的擠壓力PI、PH，不過(guò)，也可以施加相同的擠壓力。
再有，在其它的實(shí)施例中，噴咀3的流路6上不設(shè)閉塞閥16，也可以在向模具1的模腔7的塑性合成樹(shù)脂流通路徑上設(shè)截止閥。
以下說(shuō)明求PVT關(guān)系式的方法。下面所給出的Spencer與Gilmore公式說(shuō)明眾多已知塑性合成樹(shù)脂的PVT關(guān)系式之一例。
(P+π′)(V-ω)＝R′T其中P-塑性合成樹(shù)脂的壓力值V-塑性合成樹(shù)脂的比容值T-塑性合成樹(shù)脂的樹(shù)脂溫度(絕對(duì)溫度)π′、ω、R′-樹(shù)脂的固有常數(shù)上面的(5)式可變?yōu)?5)′式V＝R′T/(P+π′)+ω (5)′從而給出了在一定的塑性合成樹(shù)脂壓力下塑性合成樹(shù)脂比容值V與溫度T的一次關(guān)系式;如圖5所示。
正像本實(shí)施例所說(shuō)的，使用實(shí)際注塑成形機(jī)時(shí)，塑性合成樹(shù)脂的比容值V即為機(jī)筒排出的塑性合成樹(shù)脂的容積值V′與塑性合成樹(shù)脂的重量G之比，用V＝V′/G來(lái)表示。
然后保持塑性合成樹(shù)脂的壓力值為一定值P0，若樹(shù)脂溫度T發(fā)生多段變化，就可從(5)′式求出其常數(shù)ω值。
若ω值已定，將塑性合成樹(shù)脂的溫度保持為定值T0，再使壓力P作多段變化，并用Pm表示該壓力。當(dāng)壓力P與前述的定值P0時(shí)，塑性合成樹(shù)脂的比容就為V(P0，T0);當(dāng)壓力P為Pn時(shí)，則塑性合成樹(shù)脂的比容值與V(Pn，T0)，于是可由(6)式定出常數(shù)π′
｛V(P0，T0)-ω｝/｛V(Pn，T0)-ω｝＝｛R′T/(P0+π′)｝/｛R′T0/(Pn+π′)｝＝(Pn+π′)/(P0+π′)＝(P0+π′+△P)/(P0+π′)＝1+△P/(P0+π′) (6)(這里△P＝Pn-P0)定出常數(shù)ω及π′后，就可根據(jù)前述(5)′式求出常數(shù)R′，從而利用Spencer與Gilmore分式確定出塑性合成樹(shù)脂的PVT關(guān)系式。
以下參照?qǐng)D1和圖6說(shuō)明使用實(shí)際注塑成形機(jī)2時(shí)求出PVT關(guān)系式的具體方法。
以下各工序是在塑性合成樹(shù)脂溫度T時(shí)進(jìn)行的。
ⅰ)第一步工序關(guān)閉閉塞閥16。在閉塞閥16閉塞的狀態(tài)下用注塑活塞14向螺桿8施加擠壓力P，螺桿8的前端對(duì)向前方送進(jìn)的塑性合成樹(shù)脂因壓力P的作用而壓縮。與此同時(shí)，在被壓縮的塑性合成樹(shù)脂的反作用力與擠壓力達(dá)到平衡之前，螺桿8作平衡移動(dòng)，達(dá)到平衡時(shí)停止移動(dòng)。螺桿8的第一停止位置處的位置值S1與當(dāng)時(shí)機(jī)筒內(nèi)螺桿8前方的樹(shù)脂量相對(duì)應(yīng);由螺桿位置檢測(cè)器18測(cè)出這個(gè)位置值S1，送至運(yùn)算裝置19。
ⅱ)第二步工序打開(kāi)閉塞閥16，螺桿8向前移動(dòng)，排出適量的塑性合成樹(shù)脂之后關(guān)閉閉塞閥16。用圖外的稱(chēng)量器稱(chēng)出該排出量，將稱(chēng)得的重量值J由外部輸入裝置25送至運(yùn)算裝置19。
ⅲ)第三步工序再次關(guān)閉閉塞閥16。在閉塞閥16閉塞的狀態(tài)下，再次利用注塑活塞14向螺桿8施加擠壓力P。與前述第一步工序相同，螺桿8因擠壓力P的作用而作平衡移動(dòng)。螺桿8第二停止位置處的位置值S2與當(dāng)時(shí)機(jī)筒內(nèi)螺桿8前方存在的數(shù)脂量相對(duì)應(yīng);由螺桿位置檢測(cè)器18測(cè)出這個(gè)位置值S2，送至運(yùn)算裝置19。
在運(yùn)算裝置19中，利用下述公式(7)計(jì)算塑性合成樹(shù)脂在樹(shù)脂溫度T，壓力P的情況下的比容值V(P、T)V(P、T)＝V′/J＝A×(S2-S1)/J (7)式中V′-排出的塑性合成樹(shù)脂容積A-機(jī)筒襯套的截面積像前面所說(shuō)的那樣進(jìn)行一系列的檢測(cè)操作和一系列的運(yùn)算，將塑性合成樹(shù)脂溫T或其壓力值P當(dāng)中的一個(gè)固定，再使另一值作多次改變并反復(fù)進(jìn)行操作，經(jīng)運(yùn)算求出前面(5)式中的樹(shù)脂固有常數(shù)π′、ω和R′，從而確定所用樹(shù)脂的PVT關(guān)系式。
以上是根據(jù)Spencer與Gilmore公式得出PVT關(guān)系式的情況。利用Spencer與Gilmore公式以外的方法，譬如采用實(shí)驗(yàn)分析方法(多變量依次近似法)也能求出PVT關(guān)系式。
利用本發(fā)明可以對(duì)向模具模腔注射填充的塑性合成樹(shù)脂的填充重量作高精度檢測(cè)，它非常適用于下述情況，即模具具有能一次注塑成形多個(gè)模塑品的模腔，因而能生產(chǎn)均一合格的模塑品。
權(quán)利要求
1.一種注塑成形機(jī)填充重量的檢測(cè)方法，檢測(cè)自注塑成形機(jī)機(jī)筒向模具模腔注射并填充的塑性合成樹(shù)脂的填充重量，其特征在于(a)予先求出表示所述塑性合成樹(shù)脂特性的壓力值與比容值的關(guān)系式，(b)在所述機(jī)筒內(nèi)與模具模腔之間設(shè)一流路開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能阻斷機(jī)筒內(nèi)與模腔內(nèi)的塑性合成樹(shù)脂的流通，(c)從上述機(jī)筒內(nèi)向模腔注射并填充塑性合成樹(shù)脂之前，關(guān)閉上述流路開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)，阻斷塑性合成樹(shù)脂的流通，(d)在阻斷塑性合成樹(shù)脂流通的狀態(tài)下，對(duì)螺桿施加一定的擠壓力，使其平衡移動(dòng)，(e)根據(jù)螺桿平衡移動(dòng)停止的第一停止位置處的螺桿位置值以及加在螺桿上的擠壓力求出塑性合成樹(shù)脂的壓力值，(f)之后，打開(kāi)流路開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)，使塑性合成樹(shù)脂得以流通，(g)在塑性合成樹(shù)脂能夠流通的狀態(tài)下，繼續(xù)對(duì)螺桿施加擠壓力，將塑性合成樹(shù)脂注射并填充到上述模腔內(nèi)，(h)當(dāng)注射填充以及保壓過(guò)程結(jié)束后，關(guān)閉所述流路開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)，阻斷塑性合成樹(shù)脂的流通，(i)在阻斷塑性合成樹(shù)脂流通的狀態(tài)下，再次對(duì)上述螺桿施加設(shè)定的擠壓力，使其作平衡移動(dòng)，(j)根據(jù)螺桿平衡移動(dòng)停止的第二停止位置處的螺桿位置值和加在螺桿上的擠壓力求出塑性合成樹(shù)脂的壓力值，(k)利用前述壓力值與比容值的關(guān)系式，根據(jù)前述第一停止位置處及第二停止位置處所得的螺桿位置值以及在此二位置處加于螺桿上的擠壓力，從塑性合成樹(shù)脂的壓力值求出向模具模腔內(nèi)填充的塑性合成樹(shù)脂的填充重量。
2.一種如權(quán)利要求1所述的注塑成形機(jī)填充重量的檢測(cè)方法，其特征在于采用壓力值、比容值和溫度值的關(guān)系式表示所述塑性合成樹(shù)脂的特征值。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的注塑成形機(jī)填充重量的檢測(cè)方法，其特征在于當(dāng)模具模腔內(nèi)填充的塑性合成樹(shù)脂填充重量超出予先設(shè)定的范圍時(shí)，發(fā)出信號(hào)顯示情況異常。
全文摘要
注塑成型機(jī)填充重量的檢測(cè)方法，檢測(cè)自注塑成型機(jī)機(jī)筒向模具模腔注射并填充的塑性合成樹(shù)脂填充重量，目的是在連續(xù)模塑成型過(guò)程中，于注塑成型機(jī)旁就能對(duì)填充重量進(jìn)行高精度檢測(cè)，通過(guò)設(shè)定樹(shù)脂壓使注射填充前后自機(jī)筒排出的樹(shù)脂量保持一定；關(guān)閉閉塞閥和止回閥，在此狀態(tài)下測(cè)出螺桿位置值、壓力值和溫度，通過(guò)對(duì)這些值的運(yùn)算檢測(cè)出填充重量。
文檔編號(hào)B29C45/76GK1055698SQ91102098
公開(kāi)日1991年10月30日 申請(qǐng)日期1991年3月14日 優(yōu)先權(quán)日1990年3月14日
發(fā)明者橫田明 申請(qǐng)人:株式會(huì)社小松制作所