專利名稱：電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置。
近些年來，電機(jī)驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)正逐漸取代液壓注塑機(jī)并得到了越來越廣泛的應(yīng)用。原因之一就在于與液壓驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)相比其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，這是由于它無需液壓泵、液體管路和閥門。此外，以伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，使得電機(jī)驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)的控制更為容易。在大多數(shù)情況下，注射裝置和模具夾緊裝置都使用伺服電機(jī)。
在模具夾緊裝置中通常采用肘桿系統(tǒng)。肘桿系統(tǒng)通過其肘關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)將伺服電機(jī)產(chǎn)生的力倍增，然后通過肘節(jié)桿傳遞到模具上。所述的這種模具夾緊裝置在不斷地發(fā)展和完善。日本專利公開3-56654(56654/1991)號(hào)中公開了一種改進(jìn)的模具夾緊裝置的實(shí)例。在一種伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)肘關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)而帶動(dòng)模具夾緊可動(dòng)盤運(yùn)動(dòng)的注塑機(jī)中采用了這種模具夾緊裝置。肘關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)帶有一個(gè)與可動(dòng)盤連接在一起的十字頭。模具夾緊裝置帶有一個(gè)十字頭位置檢測(cè)器用來檢測(cè)肘關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)中十字頭的位置。更具體地說，十字頭的一個(gè)行程對(duì)應(yīng)于一個(gè)模具夾緊工作周期。一個(gè)行程可以分為許多區(qū)間。模具夾緊裝置還帶有一個(gè)區(qū)間確定單元，用來根據(jù)接收到的十字頭位置檢測(cè)器的輸出來確定十字頭所在的區(qū)間。另外，模具夾緊裝置還帶有一個(gè)可動(dòng)盤位置計(jì)算單元，它可以通過一個(gè)表達(dá)十字頭位置(十字頭所在的區(qū)間)和可動(dòng)盤位置關(guān)系的線性方程式，根據(jù)區(qū)間確定單元和十字頭位置檢測(cè)器的輸出來計(jì)算可動(dòng)盤的當(dāng)前位置，從而逼近可動(dòng)盤的位置。顯示單元用來顯示由可動(dòng)盤位置計(jì)算單元得到的可動(dòng)盤位置。上述結(jié)構(gòu)給出了根據(jù)上述線性方程式而逼近計(jì)算出的可動(dòng)盤的位置。
然而，十字頭與可動(dòng)盤之間的位置關(guān)系是非線性的，是曲線模型而不是直線模型。在這種情況下，如果把曲線分成許多區(qū)間，根據(jù)這些曲線分成的多個(gè)區(qū)間進(jìn)行線性逼近就會(huì)產(chǎn)生誤差。因此，上述技術(shù)就有一個(gè)固有的問題，也就是可動(dòng)盤的計(jì)算位置和其實(shí)際所在的位置之間的誤差問題。這就意味著上述模具夾緊裝置在對(duì)合模位置和閉模位置的控制精度上還具有一定的局限性。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的就是要改善控制合模和閉模位置的精度。
本發(fā)明可以用于一種由一個(gè)伺服電機(jī)、一個(gè)可動(dòng)盤以及由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶動(dòng)用于夾緊模具的可動(dòng)盤前后移動(dòng)的肘關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)組成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置由一個(gè)用于設(shè)置可動(dòng)盤位置的設(shè)置單元、一個(gè)用于檢測(cè)肘關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)中十字頭位置的位置檢測(cè)器、和一個(gè)控制單元組成?？刂茊卧褂弥辽僖粋€(gè)二次或更高階(例如，三次，四次等等)的函數(shù)來逼近十字頭和可動(dòng)盤之間的位置關(guān)系?？刂茊卧鶕?jù)設(shè)置單元設(shè)定的可動(dòng)盤的位置，使用逼近函數(shù)來計(jì)算十字頭的位置。然后控制單元控制十字頭的位置，以便控制合模和閉模的位置，控制的進(jìn)行還要根據(jù)位置檢測(cè)器提供的位置和計(jì)算所得的十字頭位置。
參照附圖可以更全面的理解本發(fā)明，其中

圖1是本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是圖1中電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置的十字頭和可動(dòng)盤之間的位置關(guān)系曲線圖；圖3是圖1中控制單元所執(zhí)行的、描述逼近十字頭位置操作的流程圖；圖4是用來描述圖2所示的曲線插值的另一個(gè)實(shí)例的曲線圖。
參照?qǐng)D1，描述了一個(gè)本發(fā)明的最佳實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置。模具夾緊裝置10包括一個(gè)固定盤11和一個(gè)肘桿支撐件12。四根連接桿13(圖中只顯示出兩根)設(shè)置在肘桿支撐件12和固定盤11之間。一個(gè)可動(dòng)盤14與固定盤11相對(duì)使得可動(dòng)盤14能夠沿著連接桿13自由地前進(jìn)和后退。一個(gè)固定模具(圖中未示出)安裝在與可動(dòng)盤14相對(duì)的固定盤11的表面上。同樣地，一個(gè)可動(dòng)模具(圖中未示出)安裝在與固定盤11相對(duì)的可動(dòng)盤14的表面上。
在可動(dòng)盤14的后端面上設(shè)有一個(gè)推桿進(jìn)料裝置15。推桿進(jìn)料裝置15用來推動(dòng)推桿(未示出)以頂出被模制產(chǎn)品。在推桿進(jìn)料裝置15中，用于頂出的伺服電機(jī)16通過行程Sa推進(jìn)或拉回頂桿17。
在肘桿支撐件12和可動(dòng)盤14之間設(shè)置有一個(gè)肘關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)一個(gè)用于模具夾緊的伺服電機(jī)18來推進(jìn)和拉回十字頭19以產(chǎn)生一個(gè)由肘桿放大系數(shù)放大了的模具夾緊力。該模具夾緊力被用來推進(jìn)可動(dòng)盤14(在圖1中的右側(cè))以達(dá)到模具夾緊的目的。
該肘關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)由肘節(jié)桿20和21以及肘臂22組成。肘節(jié)桿20可繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在十字頭19上。肘節(jié)桿21可繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在肘桿支撐件12上。肘臂22可繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在可動(dòng)盤14上。肘節(jié)桿20和肘節(jié)桿21相連。肘節(jié)桿21和肘臂22相連。在伺服電機(jī)18中設(shè)置有一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器23來檢測(cè)十字頭19的位置(以下將稱之為十字頭位置)。旋轉(zhuǎn)編碼器23通過直接檢測(cè)伺服電機(jī)18的轉(zhuǎn)速來檢測(cè)十字頭位置。來自旋轉(zhuǎn)編碼器23的位置檢測(cè)信號(hào)被傳送到控制單元30中。
在日本專利公開號(hào)N0.9-164571(164571/1997)中，公開了上述類型的模具夾緊裝置10。模具夾緊裝置10就是俗稱的“內(nèi)置驅(qū)動(dòng)型”，其特征之一就是沒有皮帶一類的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。由于模具夾緊裝置10已經(jīng)為人們所熟知，因而這里沒有詳細(xì)描述其結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，特別是沒有表示出將伺服電機(jī)18輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為十字頭19的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)。
再參照?qǐng)D2和圖3，來描述控制單元30是如何控制合模和閉模位置的。本發(fā)明的特征就在于控制單元30的控制操作。圖2是十字頭位置和可動(dòng)盤14的位置(以下稱為可動(dòng)盤位置)之間的關(guān)系曲線圖。這種相互關(guān)系是一個(gè)曲線模型。根據(jù)本實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置帶有一個(gè)設(shè)置單元31(見圖1)，用來設(shè)定可動(dòng)盤的位置?？刂茊卧?0使用一個(gè)二次或更高階的函數(shù)(例如三次，四次等等)來逼近十字頭位置和可動(dòng)盤位置的相互關(guān)系，并根據(jù)設(shè)置單元31設(shè)置的可動(dòng)盤位置使用逼近函數(shù)來計(jì)算十字頭的位置。然后控制單元30比較計(jì)算所得的十字頭位置值和根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器23檢測(cè)的結(jié)果確定的十字頭位置值，來控制十字頭位置，直至這些位置差趨向于零。換句話說，控制單元30根據(jù)十字頭的計(jì)算位置值和當(dāng)前位置值來計(jì)算十字頭19的位移量，從而根據(jù)計(jì)算位移量來控制十字頭的位置。通過這種方式來控制合模和閉模位置。
尤其是，控制單元30把可動(dòng)盤14的運(yùn)動(dòng)行程或范圍(即圖2中的橫坐標(biāo)軸)分為多個(gè)區(qū)間，并使用一個(gè)二階或更高階函數(shù)來逼近每一區(qū)間中十字頭和可動(dòng)盤之間的位置關(guān)系。在本實(shí)施例中，可動(dòng)盤14的運(yùn)動(dòng)范圍分為五區(qū)間X0-X1、X1-X2、X2-X3、X3-X4和X4-X5。
參照?qǐng)D3，描述了控制單元30如何逼近十字頭的位置。在步驟S0，控制單元30讀取預(yù)先由設(shè)置單元31設(shè)定的可動(dòng)盤的位置。在步驟S1，控制單元30判斷可動(dòng)盤的預(yù)置位置X值(讀取值)是否大于定義第一區(qū)間X0-X1的X1值。如果可動(dòng)盤預(yù)置位置值大于X1值，則控制轉(zhuǎn)向步驟S2。另一方面，如果可動(dòng)盤的預(yù)置位置值小于X1值，則控制單元30通過下列四次等式a1x4+b1x3+c1x2+d1x+e1使用曲線逼近法計(jì)算十字頭的位置。a1，b1，c1，d1和e1都分別代表一個(gè)常數(shù)。
接著，在步驟S2，控制單元30判定可動(dòng)盤位置預(yù)置值(讀取值)是否大于定義第二區(qū)間X1-X2的X2值。如果可動(dòng)盤位置預(yù)置值大于X2值，則控制過程轉(zhuǎn)向后續(xù)步驟。另一方面，如果可動(dòng)盤位置預(yù)置值小于X2值，則控制單元30根據(jù)下列二次等式a2x2+b2x+c2使用曲線逼近法計(jì)算十字頭的位置值。a2，b2和c2分別代表一個(gè)常數(shù)。
上述類似的步驟不斷重復(fù)，直至最后第n區(qū)間xn-1-xn，其中n是一個(gè)正整數(shù)。對(duì)于最后一區(qū)間，也就是第n區(qū)間，控制單元30在步驟Sn，根據(jù)下列二次等式anx2+bnx+cn，使用曲線逼近法計(jì)算十字頭的位置值。an，bn和cn分別代表一個(gè)常數(shù)。
在步驟Sn+1，控制單元30根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器23檢測(cè)到的十字頭位置，使用各區(qū)間的曲線逼近值，反過來計(jì)算可動(dòng)盤的位置?？刂茊卧?0然后在顯示單元32(見圖1)上，顯示通過反向計(jì)算獲得的值。
需要說明的是，圖2所示的關(guān)系曲線可以預(yù)先獲得?？刂茊卧?0可以帶有一個(gè)存儲(chǔ)單元30-1，用于存儲(chǔ)設(shè)置單元31所設(shè)定的可動(dòng)盤位置。在這種情況下，控制單元30可以預(yù)先在存儲(chǔ)單元30-1中存儲(chǔ)一個(gè)用來指示可動(dòng)盤14的位置和相應(yīng)的十字頭位置之間關(guān)系的表，可動(dòng)盤14的位置是通過二次或高階函數(shù)對(duì)上述各區(qū)間使用逼近法得到的。這允許使用一個(gè)對(duì)應(yīng)于可動(dòng)盤14的位置預(yù)置值的地址，從存儲(chǔ)單元30-1中讀取十字頭的位置。
圖4描述了以表為基礎(chǔ)的十字頭位置檢測(cè)值的另一個(gè)實(shí)例。在第一區(qū)間X0-X1至第n區(qū)間Xn-1-Xn中特別選出第一區(qū)間X0-X1進(jìn)行描述。更具體地說，使用線性逼近法逼近第一區(qū)間X0-X1，并且使用一條下凸曲線逼近對(duì)線性逼近的結(jié)果進(jìn)行插值。當(dāng)然，對(duì)其它區(qū)間也使用同樣的方法來處理。使用這種方法，存儲(chǔ)器30-1中存儲(chǔ)的是用線性逼近值減去曲線逼近值Δ所得到的差值。當(dāng)產(chǎn)生的曲線是上凸曲線時(shí)，要將Δ值加到線性逼近值上。
盡管對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例的描述是通過內(nèi)置式電機(jī)模具夾緊裝置來進(jìn)行的，本發(fā)明也可以用于其它類型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以使用二次或更高階次的曲線插值更精確地確定可動(dòng)盤的位置。這樣可以改進(jìn)合模和閉模位置的控制精度。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員可有某些變化，但仍在本發(fā)明的宗旨和范圍之內(nèi)。要確定本發(fā)明的范圍，請(qǐng)參考隨后的權(quán)利要求書。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置，其特征在于，它包括一個(gè)伺服電機(jī)；一個(gè)可動(dòng)盤；一個(gè)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶動(dòng)用于夾緊模具的可動(dòng)盤前后移動(dòng)的肘關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述肘關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)具有一個(gè)與所述可動(dòng)盤相連的十字頭；一個(gè)用來設(shè)定所述可動(dòng)盤的位置的設(shè)置單元；一個(gè)用來檢測(cè)所述十字頭位置的位置檢測(cè)器；以及一個(gè)使用至少一個(gè)二次或更高階次的數(shù)學(xué)函數(shù)，來逼近所述十字頭位置與所述可動(dòng)盤位置之間關(guān)系的控制單元，所述控制單元通過所述設(shè)置單元設(shè)定的所述可動(dòng)盤位置值，使用至少一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)，來計(jì)算所述十字頭的位置值，以便控制所述十字頭位置，從而控制合模和閉模位置，位置的控制是根據(jù)所述位置檢測(cè)器測(cè)得的位置值和計(jì)算的十字頭位置值來進(jìn)行的。
2.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置，其特征在于，所述控制單元設(shè)置成將可動(dòng)盤的運(yùn)動(dòng)行程劃分成多個(gè)區(qū)間，并且所述控制單元使用數(shù)學(xué)函數(shù)對(duì)每一區(qū)間的所述十字頭位置和所述可動(dòng)盤位置之間的關(guān)系進(jìn)行逼近。
3.如權(quán)利要求2所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置，其特征在于，所述控制單元包括一個(gè)存儲(chǔ)單元，所述存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)代表所述可動(dòng)盤位置和所述十字頭對(duì)應(yīng)位置之間關(guān)系的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中，其中可動(dòng)盤位置是對(duì)每一區(qū)間使用數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行逼近而得到的。
4.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置，其特征在于，所述控制單元根據(jù)所述位置檢測(cè)器檢測(cè)到的十字頭位置，使用一個(gè)二次或更高階數(shù)學(xué)函數(shù)計(jì)算所述可動(dòng)盤的位置，該模具夾緊裝置還包括一個(gè)顯示單元，用于顯示通過這種逆運(yùn)算獲得的可動(dòng)盤的位置。
5.如權(quán)利要求3所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置，其特征在于，所述控制單元設(shè)置成使用一個(gè)線性逼近函數(shù)對(duì)每一區(qū)間中所述十字頭位置和所述可動(dòng)盤位置之間的關(guān)系進(jìn)行逼近，然后，所述控制單元使用一條逼近曲線對(duì)線性逼近的結(jié)果進(jìn)行插值，從而控制所述可動(dòng)盤的實(shí)際位置。
6.如權(quán)利要求2所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置，其特征在于，對(duì)多個(gè)區(qū)間中的每一區(qū)間所用的數(shù)學(xué)函數(shù)都不相同。
7.如權(quán)利要求2所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置，其特征在于，所述數(shù)學(xué)函數(shù)如下S＝a1x4+b1x3+c1x2+d1x+e1其中S等于十字頭位置，a1、b1、c1、d1和e1分別為常數(shù)，x為由所述設(shè)置單元設(shè)定的所述可動(dòng)盤位置。
8.如權(quán)利要求2所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置，其特征在于，所述數(shù)學(xué)函數(shù)是S＝a2x2+b2x+c2其中S等于十字頭位置，a2、b2和c2是常數(shù)，x是由設(shè)置單元設(shè)定的所述可動(dòng)盤位置。
9.如權(quán)利要求2所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置，其特征在于，所述數(shù)學(xué)函數(shù)是S＝an-1x2+bn-1x+cn-1其中S等于十字頭位置，an-1、bn-1和cn-1都是常數(shù)，x是由所述設(shè)置單元設(shè)定的所述可動(dòng)盤位置。
10.一種用于在肘桿式模具夾緊裝置中控制可動(dòng)盤的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟提供一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置，其具有一個(gè)伺服電機(jī)、一個(gè)可動(dòng)盤、一個(gè)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶動(dòng)用于夾緊模具的可動(dòng)盤前后移動(dòng)的具有一個(gè)與可動(dòng)盤相連的十字頭的肘關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)、一個(gè)用來設(shè)定可動(dòng)盤的位置的設(shè)置單元、一個(gè)用來檢測(cè)十字頭位置的位置檢測(cè)器以及一個(gè)用于控制可動(dòng)盤位置的控制單元；用位置檢測(cè)器檢測(cè)十字頭的位置，并向控制單元提供位置信號(hào)；使用一個(gè)二次或更高階次的數(shù)學(xué)函數(shù)來逼近十字頭位置和可動(dòng)盤位置之間的關(guān)系，這種逼近包括根據(jù)設(shè)置單元設(shè)定的可動(dòng)盤位置使用數(shù)學(xué)函數(shù)計(jì)算出十字頭的計(jì)算位置值，以便控制十字頭位置，進(jìn)而控制合模和閉模位置，位置的控制是根據(jù)位置檢測(cè)器提供的位置值和十字頭位置的計(jì)算值進(jìn)行的。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述逼近步驟包括一個(gè)把可動(dòng)盤運(yùn)動(dòng)范圍劃分成多個(gè)區(qū)間的步驟，并且對(duì)多個(gè)區(qū)間的每一區(qū)間使用數(shù)學(xué)函數(shù)逼近十字頭位置和可動(dòng)盤位置之間的關(guān)系。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述逼近過程包括一個(gè)訪問查詢表的步驟，以便確定十字頭位置和可動(dòng)盤位置之間的關(guān)系。
全文摘要
一種電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的模具夾緊裝置包括一伺服電機(jī)和一可動(dòng)盤,用肘關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)用于夾緊模具的可動(dòng)盤進(jìn)退。肘關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)有與可動(dòng)盤相連的十字頭。設(shè)置單元設(shè)定可動(dòng)盤位置,位置檢測(cè)器檢測(cè)十字頭位置?？刂茊卧脭?shù)字函數(shù)來逼近十字頭位置和可動(dòng)盤位置間的關(guān)系。控制單元根據(jù)設(shè)定的可動(dòng)盤位置,用數(shù)學(xué)函數(shù)計(jì)算出十字頭的計(jì)算位置,以控制十字頭的位置,進(jìn)而控制合模和閉模位置。十字頭位置控制是根據(jù)檢測(cè)位置和計(jì)算位置來進(jìn)行的。
文檔編號(hào)B29C45/66GK1242282SQ9910907
公開日2000年1月26日 申請(qǐng)日期1999年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月19日
發(fā)明者大西祐史 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社