本發(fā)明的實(shí)施方式涉及在注射成形、壓鑄成形等中被使用的合模裝置、成形裝置及成形方法。
背景技術(shù):
在注射成形機(jī)、壓鑄機(jī)等的成形裝置中,以往以來使用肘桿式的合模裝置。在肘桿式的合模裝置中,隨著肘桿機(jī)構(gòu)的伸長,在被安裝于可動盤的可動模具接觸到被安裝于固定盤的固定模具的時(shí)間點(diǎn)完成閉模。之后,肘桿機(jī)構(gòu)通過進(jìn)一步伸長來使拉桿伸長,由此能夠產(chǎn)生較大的合模力。在閉模后,至肘桿機(jī)構(gòu)伸長來產(chǎn)生合模力的動作被稱為鎖止動作(合模動作)。
在如注射成形那樣地成形大量的制品的情況下,成形周期的縮短化直接關(guān)系到生產(chǎn)效率的提高、生產(chǎn)成本的減少。在肘桿式的合模裝置中,以往以來,為了能夠?qū)崿F(xiàn)模具的開閉動作的高速化,并且在閉模后,縮短自未產(chǎn)生合模力的狀態(tài)至產(chǎn)生既定的合模力的鎖止動作的時(shí)間,而進(jìn)行了各種改良(例如專利文獻(xiàn)1至3)。
在專利文獻(xiàn)1中,以在肘桿機(jī)構(gòu)的臂完全伸長的位置處產(chǎn)生最大合模力的方式,調(diào)整受壓盤的位置,在此基礎(chǔ)上,使十字頭在肘桿的臂完全伸長的近前的力的放大率相對較小的行程范圍內(nèi)前進(jìn),由此使十字頭的移動量變小,實(shí)現(xiàn)合模所必要的時(shí)間的縮短。
專利文獻(xiàn)2提出以下方案:在借助液壓缸驅(qū)動肘桿機(jī)構(gòu)的合模裝置中,將對液壓缸供給工作油的泵馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度沿著最大負(fù)荷特性進(jìn)行控制,由此縮短合模時(shí)間。
專利文獻(xiàn)3提出以下方案:設(shè)定加速時(shí)和減速時(shí)的時(shí)間常數(shù),以最適合的加速特性及減速特性進(jìn)行可動盤的加減速控制,抑制可動盤的振動、沖擊,并且縮短模開閉、合模所必要的動作時(shí)間。
這樣,以往以來,根據(jù)各種各樣的方法實(shí)現(xiàn)合模時(shí)間的縮短。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-088322號公報(bào)。
專利文獻(xiàn)2:日本特開2010-105291號公報(bào)。
專利文獻(xiàn)3:日本特開09-076318號公報(bào)。
然而,在借助電動驅(qū)動的肘桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行模具的開閉及合模的電動式合模裝置的情況下,存在由于與鎖止動作中的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩限制的關(guān)系而不能縮短合模所必要的時(shí)間的問題。
即,存在下述問題:在鎖止動作的過程中,需要將馬達(dá)加速、減速,但以往,對馬達(dá)的加減速未進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,若欲縮短合模時(shí)間,則形成在馬達(dá)中容易發(fā)生轉(zhuǎn)矩飽和的狀態(tài)。若欲避免該情況而進(jìn)行調(diào)整,則出現(xiàn)合模所必要的時(shí)間延長的結(jié)果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明是鑒于前述現(xiàn)有技術(shù)具有的問題而作出的,其目的在于提供一種合模裝置、成形裝置及成形方法,前述合模裝置、成形裝置及成形方法能夠抑制在肘桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行鎖止動作的過程中的馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩飽和,同時(shí)能夠縮短合模所必要的時(shí)間,有助于周期時(shí)間的縮短化。
為了實(shí)現(xiàn)前述目的,涉及本發(fā)明的合模裝置的特征在于,具備固定盤、可動盤、受壓盤、模開閉機(jī)構(gòu)、驅(qū)動裝置、控制裝置,前述固定盤被安裝一方的模具,前述可動盤與前述固定盤相向地配置,被安裝另一方的模具,前述受壓盤經(jīng)由拉桿與前述固定盤連結(jié),前述模開閉機(jī)構(gòu)具有使前述可動盤前進(jìn)后退來進(jìn)行前述模具的開閉和合模的肘桿機(jī)構(gòu),前述驅(qū)動裝置具有使前述模開閉機(jī)構(gòu)驅(qū)動的伺服馬達(dá),前述控制裝置控制前述伺服馬達(dá),前述控制裝置具有加減速調(diào)整部,前述加減速調(diào)整部能夠調(diào)整合模動作時(shí)的前述伺服馬達(dá)的加速時(shí)間、減速時(shí)間及目標(biāo)速度。
此外,涉及本發(fā)明的成形裝置的特征在于,具備上述所記載的合模裝置。
進(jìn)而,涉及本發(fā)明的成形方法是使用上述所記載的成形裝置進(jìn)行的成形方法,其特征在于,在模開閉機(jī)構(gòu)的合模動作時(shí),以使前述伺服馬達(dá)的加速轉(zhuǎn)矩和合模力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生時(shí)機(jī)錯開的方式,調(diào)整前述伺服馬達(dá)的加速時(shí)間、減速時(shí)間及目標(biāo)速度,以該調(diào)整后的前述加速時(shí)間、前述減速時(shí)間及前述目標(biāo)速度進(jìn)行合模動作,填充成形材料來將成形品成形。
附圖說明
圖1是表示應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的合模裝置的注射成形機(jī)的概要的圖。
圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的合模裝置的概要的側(cè)視圖。
圖3是表示合模裝置中的鎖止動作下的伺服馬達(dá)的速度指令的變化的模式的例子的圖。
圖4是表示合模裝置中的鎖止動作下的伺服馬達(dá)的速度指令的變化模式的其他例子的圖。
圖5是合模裝置具備的控制部的框構(gòu)成圖。
圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的伺服馬達(dá)的加速時(shí)間、減速時(shí)間及目標(biāo)速度的調(diào)整的例子的圖。
具體實(shí)施方式
以下,參照附圖,對根據(jù)本發(fā)明的合模裝置、成形裝置及成形方法的一實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1是表示應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的合模裝置的注射成形機(jī)(成形裝置)1的結(jié)構(gòu)的概要的圖。在圖1中,附圖標(biāo)記2表示注射成形機(jī)1中的注射裝置的整體。附圖標(biāo)記3表示注射成形機(jī)1中的合模裝置(模開閉裝置、開閉裝置)。
螺桿5被旋轉(zhuǎn)自如且在軸向上能夠移動地插入注射裝置2的筒4中。樹脂(成形材料、材料)被從料斗6投入至筒4。在筒4的周圍配置有將樹脂加熱的圖中未示出的加熱器。在注射裝置2中,借助圖中未示出的計(jì)量用馬達(dá)使螺桿5旋轉(zhuǎn),進(jìn)行樹脂的熔融和混勻,同時(shí)將樹脂積存于筒4的前方,由此進(jìn)行計(jì)量。借助圖中未示出的注射用馬達(dá)、滾珠絲杠及螺母使螺桿5前進(jìn),由此被積存于筒4的前方的樹脂被從噴嘴7填充至由模具19形成的腔。
圖2是表示根據(jù)實(shí)施方式的合模裝置3的概要的側(cè)視圖。
固定模板(固定盤)20被固定于合模裝置3的框11的一端側(cè)。受壓盤24被配置于框11的另一端側(cè)。在固定模板20和受壓盤24之間,移動模板(可動盤)22被能夠在框11上移動地設(shè)置。在固定模板20上安裝有固定模具(另一方的模具、一方的模具)21,在移動模板22上安裝有移動模具(一方的模具、另一方的模具)23。模具19具有固定模具21和移動模具23,借助模具19,即通過使固定模具21和移動模具23組合來形成成形品的腔。
固定模板20和受壓盤24經(jīng)由多個(例如4根)拉桿36被連結(jié)。拉桿36例如在進(jìn)行閉模的閉模動作后的將模具合緊(進(jìn)行合模)的合模動作時(shí),承受由肘桿機(jī)構(gòu)(肘節(jié)機(jī)構(gòu)、合模機(jī)構(gòu)、模開閉機(jī)構(gòu))28帶來的合模力。
如圖2所示,肘桿機(jī)構(gòu)28例如由第1連桿30、第2連桿31和第3連桿32構(gòu)成。
在圖2中,表示有分別設(shè)置在上下、左右的肘桿中的上側(cè)的肘桿及下側(cè)的各一方的肘桿,均被相同地構(gòu)成。
第1連桿30的一端部經(jīng)由肘節(jié)銷34被連結(jié)于受壓盤24。
第1連桿30的另一端部經(jīng)由肘節(jié)銷35與第2連桿31的一端部連結(jié)。該第2連桿31的另一端部經(jīng)由肘節(jié)銷37與移動模板22連結(jié)。
接著,在圖2中,附圖標(biāo)記26表示與肘桿機(jī)構(gòu)28連結(jié)的十字頭。
在十字頭26上,第3連桿32的一端部經(jīng)由肘節(jié)銷38被連結(jié)。第3連桿32的另一端部經(jīng)由肘節(jié)銷39與第1連桿30連結(jié)。
在該實(shí)施方式中,在受壓盤24上設(shè)置有作為肘桿機(jī)構(gòu)28的驅(qū)動源的伺服馬達(dá)(驅(qū)動部、合模驅(qū)動部、電動機(jī))40。在十字頭26的中央部上,設(shè)置有將伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成平移運(yùn)動并向肘桿機(jī)構(gòu)28傳遞的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的圖中未示出的螺母部。滾珠絲杠27被螺紋接合于該螺母部。伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由同步帶29向滾珠絲杠27傳遞。此外,在本實(shí)施方式中,例如,有時(shí)將伺服馬達(dá)40、滾珠絲杠27、滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的螺母部組合起來稱作驅(qū)動裝置或合模驅(qū)動裝置。
接著,對合模裝置的合模動作進(jìn)行說明。
在圖2中,表示有肘桿機(jī)構(gòu)28的第1連桿30和第2連桿31伸長而模具19被關(guān)閉的狀態(tài)。
即,若伺服馬達(dá)40被驅(qū)動而十字頭26向閉模方向(紙面上的右方)移動(前進(jìn)),則第1連桿30和第2連桿31伸長,因此移動模板22向固定模板20前進(jìn)來進(jìn)行閉模。然后,在移動模具23相對于固定模具21抵接的時(shí)間點(diǎn)完成閉模。在該時(shí)間點(diǎn),不產(chǎn)生由肘桿機(jī)構(gòu)28帶來的合模力。
然后,使伺服馬達(dá)40進(jìn)一步旋轉(zhuǎn),由此產(chǎn)生合模力,因此開始如下所述的鎖止動作。此時(shí),十字頭26前進(jìn),但由于已經(jīng)閉模,移動模具23抵接于固定模具21,因此肘桿機(jī)構(gòu)28不使移動模板22移動,而是使拉桿36向受壓盤24側(cè)伸長。即,若在移動模具23抵接于固定模具21的狀態(tài)下使肘桿機(jī)構(gòu)28伸長,則移動模具23不移動,而是拉桿36伸長,借助使該拉桿36伸長的力的反作用力,產(chǎn)生將移動模具23向固定模具21較強(qiáng)地推壓的合模力,合模力逐漸增大。這樣,使肘桿機(jī)構(gòu)28伸長,由此移動模具23最終相對于固定模具21以既定的合模力緊固連接。此后,伺服馬達(dá)40停止,鎖止動作結(jié)束。
合模動作完成后,對于模具19內(nèi)的腔,作為成形材料的樹脂借助注射裝置2被向模具19內(nèi)的腔填充。此后,若十字頭26在圖2中向開模方向(圖面上的左方)移動,則第1連桿30和第2連桿31借助第3連桿32彎曲,所以移動模板22后退,進(jìn)行開模。
接著,在圖3及圖4中表示上述的鎖止動作的過程中的伺服馬達(dá)40的速度指令的變化的模式。
這里,圖3是表示相對于鎖止動作下的伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)的以往的速度指令的變化的模式的圖。在圖3中,橫軸表示時(shí)間,左縱軸表示伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)速度。
在該圖3中,實(shí)線所示的是表示對伺服馬達(dá)40進(jìn)行指令的速度指令的變化模式的曲線(速度指令曲線),虛線所表示的是速度反饋曲線。
t1表示閉模完成并開始鎖止動作的時(shí)間點(diǎn),t2表示鎖止動作結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)。因此,鎖止動作所需要的時(shí)間為t。
在圖3的速度指令變化的模式下,在加速時(shí)間ta的期間,使伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)以恒定的加速度加速,若達(dá)到最大速度(目標(biāo)速度、目標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度)vmax,則以減速時(shí)間tb使伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)減速。在鎖止動作中,從開始至完成的伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)量恒定,所以在圖3中,速度指令曲線和橫軸的時(shí)間軸所圍的斜線的范圍的面積不取決于速度指令的模式而為恒定。
在被設(shè)定成該圖3那樣的速度指令的變化模式的情況下,伺服馬達(dá)40的轉(zhuǎn)矩有如轉(zhuǎn)矩曲線100那樣地變化的情況。伺服馬達(dá)40的轉(zhuǎn)矩與速度增加一起上升,在即將達(dá)到最大速度vmax前達(dá)到峰值。合模力像曲線102那樣在達(dá)到最大速度vmax后產(chǎn)生設(shè)定的合模力。
在鎖止動作的情況下,在伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)的加速中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩有將伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)其自身加速所必要的轉(zhuǎn)矩(加速轉(zhuǎn)矩)、用肘桿機(jī)構(gòu)28使拉桿36伸長所必要的轉(zhuǎn)矩(合模力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩)。
在圖3所示的轉(zhuǎn)矩曲線100的情況下,被認(rèn)為加速轉(zhuǎn)矩和合模力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩重合。因此,在加速區(qū)間中轉(zhuǎn)矩較大地增大,有成為在伺服馬達(dá)40中容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩飽和的狀態(tài)的情況。
接著,將鎖止動作下的向伺服馬達(dá)40的速度指令的其他的變化模式表示在圖4中。在該圖4的速度指令的變化模式下,使伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)以恒定的加速度加速的加速時(shí)間ta被設(shè)定成較短,若達(dá)到最大速度vmax,則保持該速度,最后以較短的減速時(shí)間tb使伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)減速。
這樣,調(diào)整伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)的加速時(shí)間ta、減速時(shí)間tb及最大速度vmax,由此速度變化的方式也改變,因此被認(rèn)為能夠調(diào)整伺服馬達(dá)40的轉(zhuǎn)矩,或者能使鎖止動作所需要的時(shí)間t變化。
因此,在本實(shí)施方式的合模裝置3中,為了設(shè)成能夠?qū)㈡i止動作中的伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)的加速時(shí)間ta、減速時(shí)間tb及最大速度vmax可變地調(diào)整,而將如下這樣的加減速調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)置于控制裝置。
這里,圖5是被設(shè)置于合模裝置3的控制裝置50的加減速調(diào)整機(jī)構(gòu)的框圖。
伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)的位置及速度由具有伺服控制器42和伺服放大器44的伺服機(jī)構(gòu)以追隨指令的方式控制。從目標(biāo)位置控制部46對伺服控制器42施加位置指令。
伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)角度(旋轉(zhuǎn)位置)被編碼器45檢測。然后,用被檢測出的伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)角度來形成位置反饋律及速度反饋律。將伺服控制器42輸出的轉(zhuǎn)矩指令與根據(jù)伺服放大器44的電壓指令而在伺服馬達(dá)40中流動的電流反饋進(jìn)行比較,借助伺服放大器44將其偏差增幅,并施加于伺服馬達(dá)40。目標(biāo)位置控制部46例如基于圖4所示的速度指令曲線運(yùn)算對伺服控制器42施加的位置指令。
在控制裝置50中,為了設(shè)成能夠調(diào)整鎖止動作時(shí)的伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)的加速時(shí)間ta、減速時(shí)間tb及最大速度(目標(biāo)速度)vmax,而使加減速調(diào)整部48由電子回路等硬件或軟件構(gòu)成。在存儲部49中,除了存儲有伺服馬達(dá)40的控制所必要的參數(shù)之外,還存儲有已調(diào)整的速度變化模式的數(shù)據(jù)。
在加減速調(diào)整部48中,若將加速時(shí)間ta、減速時(shí)間tb及最大速度vmax輸入,或改變其值地調(diào)整,則生成與其值對應(yīng)的速度指令的變化模式。加減速調(diào)整部48基于被調(diào)整的速度指令的變化模式,運(yùn)算位置指令,向目標(biāo)位置控制部46輸出。
接著,參照圖6,對鎖止動作時(shí)的伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)的加速時(shí)間ta、減速時(shí)間tb及最大速度vmax的調(diào)整內(nèi)容進(jìn)行說明。
首先,對加速時(shí)間ta及最大速度vmax的調(diào)整進(jìn)行說明。
加速時(shí)間ta是伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到最大速度vmax為止的時(shí)間。若將加速時(shí)間ta調(diào)整成較長,則加速度變小,若調(diào)整成較短,則加速度變大。
如上所述,伺服馬達(dá)40的轉(zhuǎn)矩作為將伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)其自身加速所必要的加速轉(zhuǎn)矩而被利用,進(jìn)而也作為借助肘桿機(jī)構(gòu)28將拉桿36拉長所必要的合模力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩而被利用。若將加速時(shí)間ta調(diào)整成較短,則在鎖止動作的初期,伺服馬達(dá)40的轉(zhuǎn)矩主要為了使伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)加速而被利用。
如圖6所示,若觀察合模力曲線102,則在加速區(qū)間的范圍內(nèi)產(chǎn)生的合模力較小。因此,在轉(zhuǎn)矩曲線100中最初呈現(xiàn)的峰值p1被認(rèn)為是加速轉(zhuǎn)矩的峰值。
另一方面,若加速結(jié)束,伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到最大速度vmax,則合模力急劇上升。然后,以與合模力的上升配合時(shí)機(jī)的方式,在轉(zhuǎn)矩曲線100中呈現(xiàn)第2個峰值p2。該轉(zhuǎn)矩的峰值p2被認(rèn)為是,表示伺服馬達(dá)40的轉(zhuǎn)矩被利用于將拉桿36拉長而產(chǎn)生合模力。
這樣,在使加速時(shí)間ta變短的方向上,適當(dāng)?shù)卣{(diào)整加速時(shí)間ta和最大速度vmax,由此能夠?qū)⒓铀俎D(zhuǎn)矩的峰值p1產(chǎn)生的時(shí)機(jī)和合模力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的峰值p2產(chǎn)生的時(shí)機(jī)錯開。由此,能夠使加速轉(zhuǎn)矩和合模力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩不重合,能夠抑制伺服馬達(dá)40成為容易轉(zhuǎn)矩飽和的狀態(tài),并且有助于減少在伺服馬達(dá)40中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。此外,還能夠使伺服馬達(dá)40、伺服放大器44的容量變小。
此外,上述從抑制轉(zhuǎn)矩飽和的觀點(diǎn)出發(fā),說明了加速時(shí)間ta及最大速度vmax的調(diào)整,但根據(jù)上述調(diào)整,在縮短鎖止動作從開始至完成的時(shí)間t的方面也能得到較大的效果。
即,加速時(shí)間ta、減速時(shí)間tb及最大速度vmax的調(diào)整是在由速度指令的變化曲線圍成的面積為恒定這一限制條件下作出的。
若將圖3所示的速度指令的變化的模式和圖6的速度指令的變化的模式對比,則用斜線表示的面積相同,所以圖6中的鎖止動作從開始至完成的時(shí)間t被縮短。此外,作為由借助實(shí)機(jī)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)測量出的例子,在圖3的情況下時(shí)間t為520[msec],與此相對,在圖6的情況下為300[msec]。
若考慮由速度指令的變化曲線所圍成的梯形的面積,則可知在該面積為恒定的限制條件下,若將加速時(shí)間ta、減速時(shí)間tb設(shè)定成較短,將最大速度vmax調(diào)整成較大,則時(shí)間t被縮短。
此外,如上所述,在使加速時(shí)間ta變短的方向上進(jìn)行調(diào)整,由此能夠使加速轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生的時(shí)機(jī)和合模力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生的時(shí)機(jī)錯開,能夠抑制轉(zhuǎn)矩飽和,在其基礎(chǔ)上,也能夠?qū)崿F(xiàn)鎖止動作從開始至完成的時(shí)間t的縮短化。
關(guān)于減速時(shí)間tb,其與加速時(shí)間ta獨(dú)立地被調(diào)整。在伺服馬達(dá)40的旋轉(zhuǎn)的減速過程中,肘桿機(jī)構(gòu)28等中的摩擦有助于使轉(zhuǎn)矩下降的方向,所以減速時(shí)間tb能夠調(diào)整成比加速時(shí)間ta更短。由此,作為整體,能夠使鎖止動作從開始至完成的時(shí)間t進(jìn)一步縮短。
若像以上那樣地結(jié)束加速時(shí)間ta、減速時(shí)間tb及最大速度vmax的調(diào)整,則調(diào)整后的速度指令數(shù)據(jù)在圖5中被存儲于存儲部49。
在實(shí)際的注射成形周期的合模工序中,以追隨調(diào)整后的速度指令的變化曲線的方式,伺服馬達(dá)40被加減速來實(shí)施進(jìn)行合模的鎖止動作。
像注射成形那樣,數(shù)秒的成形周期中的合模時(shí)間的縮短如果就每一個成形周期而言是微小的。然而,在長時(shí)間連續(xù)地繼續(xù)成形周期那樣的大量成形的工序中,時(shí)間縮短累積,由此,能夠較大地促進(jìn)成形工序的效率化和制造成本減少。
以上,列舉優(yōu)選的實(shí)施方式,對涉及本發(fā)明的合模裝置、成形裝置及成形方法進(jìn)行了說明,但本發(fā)明不限于此。例如,也可以是,將如圖3所示的速度指令的模式、如圖6所示的速度指令的模式以多個種類預(yù)先調(diào)整,根據(jù)成形條件等進(jìn)行切換。
此外,本發(fā)明例如也能夠應(yīng)用于壓鑄機(jī)等其他成形裝置。