專利名稱：開閉模系統(tǒng)和開閉模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于壓鑄機(jī)和其它造型機(jī)的開閉模系統(tǒng)和開閉模方法。
背景技術(shù)：
借助滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)使動(dòng)模板在開閉模方向前進(jìn)和后退，以打開/關(guān)閉模的開閉模系統(tǒng)(合模系統(tǒng))是已知的。日本專利公開(A)No.2002-154146公開了一種開閉模系統(tǒng)，在該開閉模系統(tǒng)的兩側(cè)上對(duì)稱位置處設(shè)置有兩個(gè)滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)。日本專利公開(A)No.2002-225101公開了一種僅有一個(gè)滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)的開閉模系統(tǒng)。要指出的是，通過油壓缸用于開閉模的開閉模系統(tǒng)也是已知的。
與油壓缸相比，滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)通常是可精確控制的，但是在獲得高驅(qū)動(dòng)力方面存在困難。由此，例如在需要高驅(qū)動(dòng)力等的大型開閉模系統(tǒng)中設(shè)置滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)會(huì)提高初始成本。即，例如在日本專利公開(A)No.2002-154146中，設(shè)置兩個(gè)滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)來獲得驅(qū)動(dòng)力，其初始成本比僅有一個(gè)滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)的情況的初始成本要高，并且在例如日本專利公開(A)No.2002-225101設(shè)置一個(gè)滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)的情況中，滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)變大并且損失了它的通用性，導(dǎo)致滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)的單價(jià)增加。因此，為了在保持滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)可控性能最優(yōu)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)低成本，降低滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)的負(fù)荷是必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供能夠降低滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)的負(fù)荷的開閉模系統(tǒng)和開閉模方法，所述滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)使動(dòng)模板前進(jìn)和后退。
按照本發(fā)明的第一方面，提供一種開閉模系統(tǒng)，包括用于保持定模的定模板，用于保持動(dòng)模并且能夠在水平的模開閉方向相對(duì)于定模板移動(dòng)的動(dòng)模板，唯一的在開閉模方向移動(dòng)動(dòng)模板的滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)，以及唯一的用于降低滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)的負(fù)荷的平衡汽缸系統(tǒng)。
優(yōu)選地，滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)具有唯一的可轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋桿，其在開閉模方向延伸并且在軸向方向被限定相對(duì)于定模板運(yùn)動(dòng)，固定在動(dòng)模板上并且將所述螺旋桿擰入其中的可動(dòng)件，以及使螺旋桿旋轉(zhuǎn)以在開閉模方向移動(dòng)可動(dòng)件的電動(dòng)機(jī)；所述平衡汽缸系統(tǒng)具有固定在動(dòng)模板和定模板之一上的桿，固定在桿上的活塞，以及唯一的固定在動(dòng)模板和定模板中另一個(gè)上的汽缸，該汽缸容納活塞并且具有由活塞分開的第一汽缸室和第二汽缸室；而且所述系統(tǒng)還包括將流體供給第一汽缸室和第二汽缸室以控制第一汽缸室和第二汽缸室的壓力的流體壓力控制供給部分，和控制電動(dòng)機(jī)和流體壓力控制供給部分的操作的控制件。
優(yōu)選地，控制件基于電動(dòng)機(jī)的輸出，通過控制流體壓力控制供給部分的操作，保持電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷到預(yù)定值。
優(yōu)選地，流體壓力控制供給部分具有緩和第一汽缸室和第二汽缸室內(nèi)壓力變化的空氣罐或儲(chǔ)氣罐。
按照本發(fā)明的第二方面，提供一種開閉模方法，使得支撐動(dòng)模的動(dòng)模板在水平的開閉模方向相對(duì)于支撐定模的定模板前進(jìn)和后退，該方法包括設(shè)有唯一的在開閉模方向移動(dòng)所述移動(dòng)模板的滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)，和唯一的降低滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)負(fù)荷的平衡汽缸系統(tǒng)，基于用作滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)源的電動(dòng)機(jī)的輸出，通過控制平衡汽缸系統(tǒng)的操作來保持電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷在預(yù)定值。
按照本發(fā)明，能夠降低所述滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)的負(fù)荷。


本發(fā)明的這些和其它目的及特征從下述參照附圖給出的優(yōu)選實(shí)施例的說明中，將變得更加清楚，所述附圖中圖1是表示本發(fā)明處于開模狀態(tài)的一個(gè)實(shí)施例的合模系統(tǒng)的局部截面頂視圖；圖2是圖1的合模系統(tǒng)處于開模狀態(tài)的局部截面前視圖；圖3A和3B是圖1中合模系統(tǒng)的動(dòng)模板的速度和阻力隨著時(shí)間變化的視圖；圖4是由圖1中合模系統(tǒng)的控制系統(tǒng)實(shí)施的開?？刂瞥绦虻牧鞒虉D；圖5是表示用于控制平衡汽缸系統(tǒng)的方法的改進(jìn)的視圖；
圖6是表示用于控制平衡汽缸系統(tǒng)的方法的另一種改進(jìn)的視圖；和圖7還是表示用于控制平衡汽缸系統(tǒng)的方法的另一種改進(jìn)的視圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖，詳細(xì)地說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是表示按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的合模系統(tǒng)(開閉模系統(tǒng))1的構(gòu)造的局部截面頂視圖。圖2是圖1的合模系統(tǒng)1中機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)的局部截面前視圖(從圖1的下方看的視圖)。需指出圖1和圖2示出開模狀態(tài)下的情況。
合模系統(tǒng)1由所謂的復(fù)合型合模系統(tǒng)組成，并且具有主要用于開閉模的移動(dòng)機(jī)構(gòu)30和主要用于合模的合模汽缸9。此外，合模系統(tǒng)1設(shè)有定模板3、動(dòng)模板4、連桿(tie bar)7、對(duì)開螺母20、和用于控制每個(gè)設(shè)備的操作的控制系統(tǒng)70。
定模板3固定在基座2的水平面上。該定模板3將定模5保持在豎直的模安裝表面上。所述動(dòng)模板4將動(dòng)模6保持在豎直的模安裝面上。將定模5和動(dòng)模6組成的一對(duì)模閉合以在定模5的中空部分5a(見圖2)和動(dòng)模6的中空部分6a(見圖2)之間形成一個(gè)空腔。
動(dòng)模板4設(shè)置在基座2的頂部，以能夠在水平的開模方向A1和閉模方向A2上于開模位置和閉模位置之間移動(dòng)。例如，如圖2所示，滑動(dòng)件(slider)由固定在基座2頂部的滑板11和固定在動(dòng)模板4下部并且相對(duì)于滑板11可以滑動(dòng)的滑板12組成，從而，動(dòng)模板4相對(duì)于基座2被可移動(dòng)地支撐。需指出，滑板11可以設(shè)有由在開閉模方向延伸的隆起或凹槽組成的導(dǎo)軌，而滑板12可以設(shè)有與所述導(dǎo)軌配合的引導(dǎo)件。
套筒60設(shè)置在定模板3的后表面處。如圖2所示，沖頭61安裝進(jìn)套筒60。沖頭61連接到柱塞桿62的前端上。柱塞桿62穿過聯(lián)軸器63連接到壓射缸65的活塞桿64上。
壓射缸65通過油壓驅(qū)動(dòng)并使活塞桿64前進(jìn)和后退。熔融金屬M(fèi)L通過進(jìn)料口60a供給至套筒60。在此狀態(tài)下，使得活塞桿64前進(jìn)，從而，在合模的定模5和動(dòng)模6之間形成的空腔C注射并填滿作為鑄型材料的熔融金屬M(fèi)L。
需指出，部件60至65形成注射系統(tǒng)，而合模系統(tǒng)1和該注射系統(tǒng)形成壓鑄機(jī)(造型機(jī))。此外，在合模系統(tǒng)1中，對(duì)開閉模功能起作用的構(gòu)件，例如移動(dòng)機(jī)構(gòu)30和控制系統(tǒng)70，形成開閉模系統(tǒng)。
四個(gè)連桿7例如設(shè)置在例如相對(duì)于定模5和動(dòng)模6的安裝位置的對(duì)稱位置，并且通過定模板3水平地支撐。需指出，連桿7的動(dòng)模板4的側(cè)邊被設(shè)計(jì)為自由端部。動(dòng)模板4形成有通孔4h，連桿7隨著閉模操作被插進(jìn)該通孔中。
安裝在合模汽缸9內(nèi)的一個(gè)活塞8設(shè)置在位于定模板3一側(cè)的每一個(gè)連桿7的端部。耦合件7a形成在位于動(dòng)模板4一側(cè)的連桿7的端部。耦合件7a例如包括多個(gè)位于連桿7的外圓周上在周邊方向延伸的槽，所述外圓周布置在連桿7的軸向方向。需指出，所述槽也可形成為螺旋形狀。
每個(gè)合模汽缸9形成在定模板3的內(nèi)側(cè)。該定模板3支撐活塞8，由此它是可以移動(dòng)的。高壓工作油(工作流體)被供給由合模汽缸9的活塞8分開的第一汽缸室9a或者第二汽缸室9b，產(chǎn)生在定模板3和連桿7之間作用的力，并且相對(duì)于定模板3驅(qū)動(dòng)連桿7。需指出，用于供給工作流體的操作例如通過控制系統(tǒng)70實(shí)施，該控制系統(tǒng)控制未示出的控制閥開閉由活塞8分開的汽缸室的工作流體油路。
每一個(gè)對(duì)開螺母20布置在動(dòng)模板4的通孔4h的后面。未示出的能夠與連桿7的耦合件7a嚙合的隆起，形成在該對(duì)開螺母20上。即，耦合件7a和對(duì)開螺母20形成為鋸齒形狀并且能夠彼此嚙合在一起。
通過對(duì)開螺母開閉汽缸21打開和關(guān)閉每一個(gè)對(duì)開螺母20。當(dāng)對(duì)開螺母20被關(guān)閉并且與連桿7的耦合件7a嚙合(耦合)時(shí)，連桿7和動(dòng)模板4連接。當(dāng)對(duì)開螺母20被打開時(shí)，連桿7和動(dòng)模板4的連接解除。
移動(dòng)機(jī)構(gòu)30包括單獨(dú)的滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)40，單獨(dú)的平衡汽缸系統(tǒng)50，和控制平衡汽缸系統(tǒng)50的流體壓力的液壓電路55。
滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)40，如圖1所示，設(shè)置成如在開閉模方向(圖1的下方部分)看時(shí)的一側(cè)上，并且如圖2所示，設(shè)置在基座2上。滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)40具有螺旋桿41、支撐件42、伺服電動(dòng)機(jī)43、和可動(dòng)件(螺母)44。
單獨(dú)的螺旋桿41設(shè)置在滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)40中并且在水平方向延伸。支撐件42固定在基座2上，即相對(duì)于定模板3被固定并且可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐螺旋桿41的一端。螺旋桿的另一端連接到固定在基座2上的伺服電動(dòng)機(jī)43?？蓜?dòng)件44固定到動(dòng)模板4上，并且使螺旋桿41擰進(jìn)它的未示出的內(nèi)螺紋中。
在滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)40中，伺服電動(dòng)機(jī)43的轉(zhuǎn)動(dòng)被控制，以使得螺旋桿41轉(zhuǎn)動(dòng)。螺旋桿41的轉(zhuǎn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換為可動(dòng)件44的線性運(yùn)動(dòng)。由此，動(dòng)模板4在開模方向A1或者閉模方向A2被驅(qū)動(dòng)。需指出，在圖1和圖2中，顯示了具有一定長度的延伸到基座2的螺旋桿41的情況，然而，在開閉模操作中，螺旋桿41具有延伸到可動(dòng)件的移動(dòng)范圍內(nèi)的一定長度，就足夠了。
平衡汽缸系統(tǒng)50，如圖1所示，設(shè)置在從開閉模方向看時(shí)與滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)相對(duì)的一側(cè)上的對(duì)稱位置(圖1的上方)。此外，平衡汽缸系統(tǒng)50設(shè)置在基座2上。需指出，在圖2中，未示出平衡汽缸系統(tǒng)50，是因?yàn)樗粷L針絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)40遮擋。平衡汽缸系統(tǒng)50設(shè)有桿51、活塞52和一個(gè)汽缸53。
桿51在開閉模方向延伸。它的一端固定在動(dòng)模板4上。桿51例如通過以下方式固定到動(dòng)模板4上，該方式為將桿51的直徑縮小的部分，從模安裝表面一側(cè)插進(jìn)設(shè)置在動(dòng)模板中的通孔內(nèi)，并且在動(dòng)模板4的后表面?zhèn)?從模安裝表面相對(duì)的一側(cè))，將螺母54擰在設(shè)置于桿51的直徑縮小部分處的外螺紋上。
活塞52固定在桿51的位于定模板3一側(cè)的一端?；钊?2容納在汽缸53的汽缸室53a內(nèi)。汽缸53的汽缸室53a分為第一汽缸室CA和第二汽缸室CB。因此，活塞52通過第一汽缸室CA和第二汽缸室CB之間的壓力差，滑進(jìn)汽缸室53a內(nèi)。
汽缸53相對(duì)于基座2固定。即，它相對(duì)于定模板3固定。此外，汽缸53在開閉模方向延伸。因此，通過滑動(dòng)汽缸室53a內(nèi)的活塞52，平衡汽缸系統(tǒng)50能夠通過桿51將動(dòng)模板4偏壓向開閉模方向。
桿51和汽缸53的長度和安裝位置設(shè)定為能夠使動(dòng)模板4在閉模位置到開模位置之間的范圍內(nèi)被偏壓。例如，它們這樣設(shè)定，即在開模位置，將活塞52置于汽缸室53a的動(dòng)模板4側(cè)的端部附近，而在閉模位置，將活塞52置于汽缸室53a的定模板3側(cè)的端部附近。
需指出，圖1和圖2表示桿51固定在動(dòng)模板4上并且汽缸53固定在定模板3上的情況，然而，桿51也可以相對(duì)于定模板3固定，而汽缸53也可以相對(duì)于動(dòng)模板4固定。
液壓電路(流體壓力控制供給部分)55控制第一汽缸室CA和第二汽缸室CB的壓力。液壓電路55包括由未示出的泵、儲(chǔ)罐等組成的油壓供給器，由未示出的方向控制閥等組成的油壓控制器57，和連接第一汽缸室CA的油路58A以及連接第二汽缸室CB的油路58B(此后有時(shí)簡單地稱為“油路58”以不用區(qū)分它們)。在油壓供給器56中，未示出的發(fā)動(dòng)機(jī)或者電動(dòng)機(jī)使油壓泵轉(zhuǎn)動(dòng)以產(chǎn)生油壓，而且未示出的儲(chǔ)罐儲(chǔ)存油壓能。油壓控制器57控制油路58A和58B內(nèi)的油的流動(dòng)方向，壓力和流速。
此外，在油壓控制器57的下游側(cè)，液壓電路55設(shè)有連接油路58A的儲(chǔ)罐59A和連接油路58B的儲(chǔ)罐59B(后面有時(shí)簡單地稱為“儲(chǔ)罐59”以不用區(qū)分它們)。每一個(gè)儲(chǔ)罐59設(shè)有分開油壓室59o和氣室59a的隔板59p。油室59o連接油路58。由于氣室內(nèi)的氣體(例如空氣)的壓縮或者膨脹，隔板59p移動(dòng)，直到油壓室59o的壓力和氣室59a的壓力變得相等。此外，每個(gè)儲(chǔ)罐可以從軟袋型、活塞型、膜片型或者其它適當(dāng)類型中進(jìn)行選擇。
控制系統(tǒng)70包括例如CPU、ROM、RAM等，并且設(shè)有模板移動(dòng)速度調(diào)節(jié)器71、伺服控制器72和平衡壓力處理器73。
模板移動(dòng)速度調(diào)節(jié)器71設(shè)定動(dòng)模板4的移動(dòng)速度的目標(biāo)值。移動(dòng)速度通過例如以下方式設(shè)定，該方式為通過模板移動(dòng)速度調(diào)節(jié)器71閱讀存儲(chǔ)在儲(chǔ)存設(shè)備內(nèi)的移動(dòng)速度目標(biāo)值，或者通過模板移動(dòng)速度調(diào)節(jié)器71計(jì)算對(duì)應(yīng)于開模位置與模的厚度的移動(dòng)速度目標(biāo)值。此外，模板移動(dòng)速度調(diào)節(jié)器71將目標(biāo)值轉(zhuǎn)換為伺服電動(dòng)機(jī)43的轉(zhuǎn)速并且將其輸出到伺服控制器72。
伺服控制器72基于從模板移動(dòng)速度調(diào)節(jié)器71輸出的目標(biāo)值控制伺服電動(dòng)機(jī)43的操作。具體地，伺服放大器74控制輸出給伺服電動(dòng)機(jī)43的電流，以使得由伺服電動(dòng)機(jī)43的編碼器80檢測(cè)的轉(zhuǎn)速達(dá)到從模板移動(dòng)速度調(diào)節(jié)器71輸出的目標(biāo)值。
需指出，編碼器80例如由光學(xué)或者磁性編碼器80組成，并且輸出多個(gè)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)數(shù)的脈沖?？刂葡到y(tǒng)70計(jì)算來自編碼器80的脈沖串并且將計(jì)算值轉(zhuǎn)換為動(dòng)模板4的移動(dòng)距離，于是確定動(dòng)模板4的位置并且對(duì)移動(dòng)距離求導(dǎo)以計(jì)算移動(dòng)速度。
為了平衡動(dòng)模板4移動(dòng)到開閉模方向時(shí)產(chǎn)生的阻力與平衡汽缸系統(tǒng)50的偏壓力，基于從伺服放大器74輸出的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出數(shù)據(jù)75，平衡壓力處理器73計(jì)算位于第一汽缸室CA和第二汽缸室CB處的目標(biāo)壓力(平衡壓力)。
此外，平衡壓力處理器73接收檢測(cè)第一汽缸室CA內(nèi)壓力的壓力傳感器82A和檢測(cè)第二汽缸室CB內(nèi)壓力的壓力傳感器82B的檢測(cè)值(此后有時(shí)簡單地稱為“壓力傳感器82”，以此不用區(qū)分它們)。平衡壓力處理器73相對(duì)于油壓供給器56和油壓控制器57實(shí)施反饋控制，于是壓力傳感器82的檢測(cè)值變?yōu)橛?jì)算后的平衡壓力。
需指出，平衡壓力處理器73的控制信號(hào)輸出到平衡壓力輸出部分76，轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)油壓供給器56和油壓控制器57的驅(qū)動(dòng)值的電壓，并且輸送給液壓電路55。
下面說明帶有上述結(jié)構(gòu)的合模系統(tǒng)的操作。
在圖1和圖2所示的合模系統(tǒng)1處于這樣的狀態(tài)，其中動(dòng)模板4移動(dòng)到預(yù)定的開模位置。從該狀態(tài)，它驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)30以朝著閉模方向A2移動(dòng)動(dòng)模板4。
圖3A表示動(dòng)模板4的移動(dòng)速度隨時(shí)間的變化?？v坐標(biāo)表示動(dòng)模板4的速度，而橫坐標(biāo)表示時(shí)間。從減少周期的觀點(diǎn)出發(fā)，動(dòng)模板4的移動(dòng)速度從開始移動(dòng)之后即刻的時(shí)間t1直到動(dòng)模6剛剛連接定模5之前的時(shí)間t2，設(shè)定為相對(duì)快的速度VH，然后，從保護(hù)動(dòng)模6和定模5的觀點(diǎn)出發(fā)，從模剛剛連接之前的時(shí)間t3開始，設(shè)定為相對(duì)低的速度VL。此外，定模5接觸動(dòng)模6，由此結(jié)束閉模操作。
接著，每個(gè)對(duì)開螺母20閉合并且與對(duì)應(yīng)連桿7的耦合部分7a嚙合。由此，每個(gè)連桿7與動(dòng)模板4連接。需指出，在嚙合時(shí)，對(duì)開螺母20和連桿7的耦合部分7a之間的小于耦合槽節(jié)距的所有位置偏差通過向合模汽缸9的汽缸室供給工作流體而消除，以精確地調(diào)節(jié)每個(gè)連桿7的活塞8的合模汽缸9內(nèi)的位置。
之后，將高壓工作流體供給至位于動(dòng)模板4側(cè)的合模汽缸9的第一汽缸室9a，以進(jìn)行合模。由此，連桿7延伸以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于連桿7的伸長量的合模力。在這種狀態(tài)下，在定模5和動(dòng)模6之間形成的空腔被注射并填滿來自套筒60的熔融金屬。
當(dāng)熔融金屬在空腔內(nèi)凝固形成壓鑄件時(shí)，停止向合模汽缸9的第一汽缸室9a供給加壓油，且該加壓油被供給至第二汽缸室9b，從而實(shí)施開模的初始操作。此時(shí)需指出，伺服電動(dòng)機(jī)43處于無轉(zhuǎn)矩狀態(tài)。當(dāng)以預(yù)定量開模時(shí)，停止向第二汽缸室9b供給加壓油，并打開對(duì)開螺母20以斷開對(duì)開螺母20和耦合部分7a。
接著，驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)30以朝著開模方向A1移動(dòng)動(dòng)模板4。此時(shí)，在閉模過程中，動(dòng)模板4在開始移動(dòng)時(shí)以相對(duì)高的速度移動(dòng)，然后，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定位置時(shí)，動(dòng)模板4的速度降低并且以相對(duì)低的速度移動(dòng)。之后，動(dòng)模板4到達(dá)開模位置，取出模制品，在定模5和動(dòng)模6上涂脫模劑，并實(shí)施其它操作，由此結(jié)束制模周期。
在開模和閉模的過程中，當(dāng)通過用于速度控制的滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)40驅(qū)動(dòng)動(dòng)模板4時(shí)，移動(dòng)機(jī)構(gòu)30平衡動(dòng)模板4的阻力和平衡汽缸系統(tǒng)50的偏壓力。具體地，按照如下操作。
在動(dòng)模板4在開閉模方向移動(dòng)的過程中的阻力包括由合模系統(tǒng)1內(nèi)部的機(jī)械因素產(chǎn)生的機(jī)械阻力和由動(dòng)模板4接收的空氣阻力，但是主要阻力是機(jī)械阻力。此外，在機(jī)械阻力中，主要的阻力是摩擦阻力，例如在動(dòng)模板4和基座2之間的摩擦阻力，以及螺旋桿41和可動(dòng)件44之間的摩擦阻力。
在摩擦阻力中，通常靜摩擦系數(shù)μ大于動(dòng)摩擦系數(shù)μ′，而且動(dòng)摩擦系數(shù)μ′的速度相關(guān)性和加速度相關(guān)性非常小。因此，如圖3A所示，摩擦系數(shù)在移動(dòng)開始變?yōu)橄鄬?duì)較大的靜摩擦系數(shù)μ。在開始移動(dòng)后，無論加速還是減速，保持摩擦系數(shù)約為相對(duì)較小的動(dòng)摩擦系數(shù)μ′。
然而，仔細(xì)地觀察，由于摩擦阻力的速度相關(guān)性，由于滑動(dòng)板11和12扭曲引起的阻力的位置相關(guān)性，由于螺旋桿41和可動(dòng)件44的扭曲引起的阻力的位置相關(guān)性，由于潤滑油的變化引起的阻力的位置相關(guān)性，和其它不同的因素，即使在動(dòng)模板4開始移動(dòng)之后，阻力也將波動(dòng)。
因此，如圖3B中實(shí)線所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)43移動(dòng)動(dòng)模板4時(shí)，阻力FR總體隨時(shí)間變化。圖3B的縱坐標(biāo)表示阻力，而圖3B的橫坐標(biāo)表示時(shí)間。
也就是說，阻力FR由于在動(dòng)模板4初始移動(dòng)時(shí)的靜摩擦力的作用而變?yōu)橄鄬?duì)較大的值F1。之后，在動(dòng)模板4的初始移動(dòng)之后，動(dòng)摩擦力小于靜摩擦力，從而阻力FR變?yōu)樾∮贔1值。此外，阻力FR由于速度相關(guān)性和位置相關(guān)性以相對(duì)細(xì)小的幅度波動(dòng)。
因此，合模系統(tǒng)1控制液壓電路55的操作，從而平衡汽缸系統(tǒng)50借助其偏壓動(dòng)模板4的偏壓力FC保持為比阻力FR小dF。由此，如果伺服電動(dòng)機(jī)43產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于力dF的扭矩(負(fù)荷扭矩，摩擦扭矩)，并且輸出用于加速動(dòng)模板4的加速扭矩，則能夠驅(qū)動(dòng)動(dòng)模板4。即，合模系統(tǒng)1控制液壓電路55的操作，由此伺服電動(dòng)機(jī)43的負(fù)荷(負(fù)荷扭矩)變?yōu)轭A(yù)定的設(shè)置。
控制液壓電路55是可能的以使得偏壓力FC與阻力FR匹配，并且通過伺服電動(dòng)機(jī)43只輸出加速扭矩也是可能的。即，預(yù)定的設(shè)置可以設(shè)定為0。然而，在這種情況下，如果偏壓力FC由于時(shí)間滯后和其它控制方面的問題超過阻力FR，在螺旋桿41和可動(dòng)件44之間產(chǎn)生間隙，可能引起伺服電動(dòng)機(jī)43驅(qū)動(dòng)控制動(dòng)模板4的精確性下降的風(fēng)險(xiǎn)。因此，力dF是用于解決這些問題的安全裕度并且可以設(shè)定為適當(dāng)?shù)拇笮　?br> 圖4是在閉模操作的過程中由控制系統(tǒng)70實(shí)施的閉?？刂频墓に嚶肪€流程圖。當(dāng)具備閉模操作的預(yù)定開始條件時(shí)，比如當(dāng)表示前面的制模周期結(jié)束的信號(hào)被輸入時(shí)，該工藝開始。
首先，控制系統(tǒng)70通過伺服放大器74向伺服電動(dòng)機(jī)43供給電力(步驟S1)。需指出，該步驟之后，伺服放大器74進(jìn)行反饋控制，使得基于編碼器80的檢測(cè)結(jié)果得到的速度變?yōu)橛赡０逡苿?dòng)速度設(shè)定器71設(shè)定的目標(biāo)值，然而，這在圖4中被省略了。伺服放大器74的反饋控制與步驟S2至S5并行進(jìn)行，直到后面解釋的步驟S6。例如基于由編碼器80的檢測(cè)結(jié)果確定的動(dòng)模板4的位置，伺服控制器72確定從速度VH到速度VL的速度變化的時(shí)間。當(dāng)?shù)竭_(dá)改變速度的時(shí)間時(shí)，伺服控制器72根據(jù)來自模板移動(dòng)速度設(shè)定器71的信號(hào)，改變目標(biāo)值。
在步驟S2中，根據(jù)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出數(shù)據(jù)75計(jì)算平衡壓力。例如，伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出數(shù)據(jù)75包括根據(jù)從伺服放大器74輸出到伺服電動(dòng)機(jī)43的電流計(jì)算的伺服電動(dòng)機(jī)43的生成扭矩T1的信息?？刂葡到y(tǒng)70的平衡壓力處理器73保持伺服電動(dòng)機(jī)43的該生成扭矩的目標(biāo)值T2。如上所述，目標(biāo)值T2是對(duì)應(yīng)于力dF的負(fù)荷扭矩與動(dòng)模板4的加速扭矩的和。需指出，加速扭矩隨著動(dòng)模板4的速度變化而改變，從而目標(biāo)值T2也根據(jù)動(dòng)模板4的位置而改變。平衡壓力處理器73計(jì)算該生成扭矩T1和目標(biāo)值T2之間的差(T1-T2)作為由平衡汽缸系統(tǒng)50產(chǎn)生的偏壓力FC(由平衡汽缸系統(tǒng)50求反而得到的阻力)。此外，平衡壓力處理器73計(jì)算第一汽缸室CA和第二汽缸室CB所需的用于產(chǎn)生偏壓力FC的壓力。
在步驟S3中，控制第一汽缸室CA和第二汽缸室CB的壓力，從而使它們變?yōu)樵诓襟ES2計(jì)算的平衡壓力。該控制為反饋控制。根據(jù)來自壓力傳感器82的檢測(cè)結(jié)果以及計(jì)算的平衡壓力的控制量通過平衡壓力輸出部分76被輸出到液壓電路55。
在步驟S4中，系統(tǒng)保持原狀態(tài)直到從步驟S3經(jīng)過時(shí)間Δt。在步驟S5中，根據(jù)編碼器80的檢測(cè)結(jié)果，判斷動(dòng)模板4是否到達(dá)閉模位置。如果判定沒有到達(dá)閉模位置，流程返回到步驟S2，并且重復(fù)步驟S2至S4。需指出，步驟S5可與以不同Δt長度周期的步驟S2至S4并行實(shí)施。
此處，步驟S4示出控制量在反饋控制的每一個(gè)預(yù)定時(shí)間間隔Δt內(nèi)變化。時(shí)間間隔Δt可以設(shè)定為適當(dāng)?shù)拈L度。
例如，在伺服放大器74實(shí)施反饋控制以保持動(dòng)模板4的速度為VH這種情況時(shí)，如果平衡汽缸系統(tǒng)50的偏壓力FC從偏壓力的目標(biāo)值上升，伺服放大器74將降低輸出給伺服電動(dòng)機(jī)43的電流，于是伺服電動(dòng)機(jī)43的扭矩將由于增加的偏壓力的量而降低。即，平衡汽缸系統(tǒng)50的偏壓力FC的波動(dòng)被伺服電動(dòng)機(jī)43吸收。由此，動(dòng)模板4的速度保持在目標(biāo)值。然而，例如，如果伺服電動(dòng)機(jī)43的時(shí)間滯后相對(duì)于平衡汽缸系統(tǒng)50的時(shí)間滯后不是足夠地小，平衡汽缸系統(tǒng)50的波動(dòng)不能被伺服電動(dòng)機(jī)43吸收，使得控制變得不穩(wěn)定。因此，相對(duì)于伺服放大器74的反饋控制的時(shí)間間隔，Δt可設(shè)定得相對(duì)較長。
然而，通常，由于伺服電動(dòng)機(jī)的時(shí)間滯后比油壓缸的時(shí)間滯后短，Δt可以被設(shè)定為在油壓缸的反饋控制中通常使用的時(shí)間長度。
當(dāng)在步驟S5判定已經(jīng)到達(dá)閉模位置時(shí)，供給伺服電動(dòng)機(jī)43的電流停止(步驟S6)。此時(shí)，因?yàn)槠胶馄紫到y(tǒng)50的偏壓力FC小于阻力FR，而且因?yàn)閯?dòng)模板4通過動(dòng)模6和定模5接收來自定模板的反作用力，動(dòng)模板4停止。在步驟S7中，控制系統(tǒng)70控制液壓電路55的操作，于是平衡汽缸系統(tǒng)50的偏壓力FC變?yōu)?，然后結(jié)束該工藝。
需指出，開?？刂埔部梢耘c閉模控制一樣的方式進(jìn)行實(shí)施。即，伺服電動(dòng)機(jī)43等的轉(zhuǎn)動(dòng)方向從閉模操作開始反向，且在步驟S5中判斷是否已經(jīng)到達(dá)開模位置。
按照上述實(shí)施例，移動(dòng)機(jī)構(gòu)30具有唯一的滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)40和一個(gè)用于降低該唯一的滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)的負(fù)荷的平衡汽缸系統(tǒng)50，于是能夠?qū)崿F(xiàn)滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)40的數(shù)量減少以及滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)40的負(fù)荷的降低。在能夠降低成本的同時(shí)，該結(jié)果使得滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)具有精確的控制。此外，也能防止螺旋桿41和可動(dòng)件44在傾斜狀態(tài)接觸。
根據(jù)包含在伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出數(shù)據(jù)中的伺服電動(dòng)機(jī)43的輸出信息，控制系統(tǒng)70控制液壓電路55的操作，從而伺服電動(dòng)機(jī)43的負(fù)荷扭矩變成對(duì)應(yīng)于力dF的扭矩，即，伺服電動(dòng)機(jī)43的負(fù)荷保持在預(yù)設(shè)值，于是平衡汽缸系統(tǒng)50的偏壓力根據(jù)動(dòng)模板4的移動(dòng)過程中的阻力的波動(dòng)而得到最優(yōu)地控制。
與油路58連通的儲(chǔ)罐59設(shè)置在油壓控制器57的下游，以使得來自油壓供給器56和油壓控制器57的油壓的突然壓力波動(dòng)被儲(chǔ)罐59吸收。由此，例如，可防止伺服電動(dòng)機(jī)不能足夠快地降低負(fù)荷以跟上平衡汽缸系統(tǒng)50的偏壓力從目標(biāo)值的增加，并且動(dòng)模板4的速度保持在目標(biāo)值。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，可以各種變化方式進(jìn)行實(shí)施。
其中應(yīng)用本發(fā)明的合模系統(tǒng)的造型機(jī)不限于壓鑄機(jī)。該造型機(jī)包括金屬造型機(jī)，注塑造型機(jī)，鋸屑造型機(jī)等。鋸屑造型機(jī)包括例如這樣的機(jī)器，即壓制鋸屑與熱塑樹脂混合而成的材料的機(jī)器。
平衡汽缸系統(tǒng)可以為汽缸室內(nèi)流體的任何一個(gè)控制壓力，從而獲得驅(qū)動(dòng)力，并且不限于油壓類型。例如，可以使用氣壓類型的平衡汽缸系統(tǒng)。需指出，在這種情況中，為了緩和平衡汽缸系統(tǒng)的汽缸室內(nèi)的壓力變化，可以設(shè)置空氣罐代替儲(chǔ)罐。
由平衡汽缸系統(tǒng)進(jìn)行的控制可以是任一降低滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的控制，而且不限于基于電動(dòng)機(jī)輸出的反饋控制。例如，它可以設(shè)計(jì)為下述圖5至圖7所示的形式。
圖5表示平衡汽缸系統(tǒng)50的控制方法的改進(jìn)。需指出，合模系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)與前述實(shí)施例的相同。
在步驟S21中，控制系統(tǒng)70實(shí)施試驗(yàn)性的開閉模操作，其中由平衡汽缸系統(tǒng)施加的偏壓力為0。在此過程中，控制系統(tǒng)70記錄與動(dòng)模板4的位置相連接的伺服放大器74的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出數(shù)據(jù)。
在步驟S22中，根據(jù)伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)輸出數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)70計(jì)算伺服電動(dòng)機(jī)43的負(fù)荷。例如根據(jù)來自伺服放大器74輸出給伺服電動(dòng)機(jī)43的電流，在從時(shí)間過程中由編碼器80檢測(cè)的回轉(zhuǎn)次數(shù)，以及伺服電動(dòng)機(jī)43的T-n特性(扭矩-速度特性)來計(jì)算所述負(fù)荷。
在步驟S23中，根據(jù)計(jì)算后的負(fù)荷，控制系統(tǒng)70計(jì)算平衡壓力并且將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)。例如，它將與計(jì)算后的負(fù)荷的等值的或者小dF的偏壓力計(jì)算為由平衡汽缸系統(tǒng)50產(chǎn)生的偏壓力，并且計(jì)算平衡壓力。需指出，此時(shí)計(jì)算后的平衡壓力隨著動(dòng)模板4的位置的變化而變化。
之后，重復(fù)成型周期(步驟S24)直到滿足預(yù)定結(jié)束條件。在每一個(gè)成型周期的開閉模操作中，控制系統(tǒng)70根據(jù)編碼器80的檢測(cè)值確定動(dòng)模板4的位置，讀取對(duì)應(yīng)于來自步驟S23中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的位置的平衡壓力，并且控制平衡汽缸系統(tǒng)50的操作，由此獲得平衡壓力。
在圖5的改進(jìn)情況中，與上述實(shí)施例相比，不能使平衡壓力跟蹤每個(gè)成型周期內(nèi)在動(dòng)模板的阻力上發(fā)生的非常小的波動(dòng)，但是可以使平衡壓力跟蹤由于靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)之間的差而導(dǎo)致的阻力的變化，跟蹤由于動(dòng)模板4與基座2之間的阻力的動(dòng)摩擦系數(shù)的速度相關(guān)性和位置相關(guān)性以及其它常見的波動(dòng)而產(chǎn)生的阻力變化。
圖6表示平衡汽缸系統(tǒng)50的控制方法的另一修改。如圖6所示，平衡汽缸系統(tǒng)50的偏壓力FC可以只被改變?yōu)閮蓚€(gè)預(yù)定量值，以對(duì)應(yīng)靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)之間的差。例如，平衡汽缸系統(tǒng)50的偏壓力被設(shè)定為基本上等于在動(dòng)模板4的開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的靜摩擦力的F5。在從編碼器80的檢測(cè)值確認(rèn)動(dòng)模板4的運(yùn)動(dòng)開始之后，該偏壓力被設(shè)定為基本上等于動(dòng)摩擦力的F6。即使在這些情況中，也能夠降低滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)的負(fù)荷。
圖7表示平衡汽缸系統(tǒng)50的控制方法的又一個(gè)修改。如圖7所示，平衡汽缸系統(tǒng)50的偏壓力FC可被提前設(shè)定為恒定值。例如，平衡汽缸系統(tǒng)50的偏壓力保持在基本上等于動(dòng)摩擦力的F6。即使在這些情況中，也能夠降低滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)的負(fù)荷。此外，即使在如圖7所示的保持平衡汽缸系統(tǒng)50的偏壓力FC恒定的情況中，當(dāng)平衡汽缸系統(tǒng)的活塞52隨著動(dòng)模板4運(yùn)動(dòng)時(shí)，在動(dòng)模板4的運(yùn)動(dòng)過程中，保持第一汽缸室CA和第二汽缸室CB的壓力恒定是必要的，此外，隨著受控的動(dòng)模板4的運(yùn)動(dòng)方向的改變或者隨著動(dòng)模板4的停止，改變壓力是必要的。
流體壓力控制輸送部分可以是平衡汽缸系統(tǒng)的汽缸室的任何一個(gè)壓力控制件，以控制平衡汽缸系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力，并且可以具有適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。例如，油壓供給器56的儲(chǔ)罐可以省略，而用于緩和壓力變化的儲(chǔ)罐59可以設(shè)置在油壓控制器57的適當(dāng)位置。
如果滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)具有單一的螺旋桿，它可以是一個(gè)單獨(dú)的機(jī)構(gòu)。例如，可以設(shè)置多個(gè)可動(dòng)件和多個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)。如果平衡汽缸系統(tǒng)具有一個(gè)汽缸，它可以是一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)。
已經(jīng)參照為了舉例目的而選擇的特定實(shí)施例說明了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的基本原理和范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以做出多種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種開閉模系統(tǒng)包括支撐定模的定模板，支撐動(dòng)模并且能夠在水平的開閉模方向相對(duì)于所述定模板移動(dòng)的動(dòng)模板，唯一的在開閉模方向移動(dòng)所述動(dòng)模板的滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)，以及唯一的降低所述滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)的負(fù)荷的平衡汽缸系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的開閉模系統(tǒng)，其中，所述滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)具有唯一的在所述開閉模方向延伸并且限定在相對(duì)于所述定模板的軸向運(yùn)動(dòng)的可轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋桿，固定至所述動(dòng)模板并且在其中擰入所述螺旋桿的可動(dòng)件，以及轉(zhuǎn)動(dòng)所述螺旋桿以在開閉模方向移動(dòng)所述可動(dòng)件的電動(dòng)機(jī)；所述平衡汽缸系統(tǒng)具有固定到所述動(dòng)模板和定模板中的一個(gè)上的桿，固定到所述桿的活塞，和唯一的固定到所述動(dòng)模板和定模板之中的另一個(gè)上的汽缸，所述汽缸容納所述活塞，并且具有由所述活塞分開的第一汽缸室和第二汽缸室；以及所述系統(tǒng)還包括將流體供給至所述第一汽缸室和第二汽缸室以控制所述第一汽缸室和第二汽缸室的壓力的流體壓力控制供給部分，以及控制所述電動(dòng)機(jī)和所述流體壓力控制供給部分的操作的控制部分。
3.如權(quán)利要求2所述的開閉模系統(tǒng)，其中，所述控制部分根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)的輸出，通過控制所述流體壓力控制供給部分的操作，保持所述電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷到預(yù)定值。
4.如權(quán)利要求2所述的開閉模系統(tǒng)，其中，所述流體壓力控制供給部分具有緩和所述第一汽缸室和第二汽缸室的壓力變化的空氣罐或者儲(chǔ)罐。
5.一種使支撐動(dòng)模的動(dòng)模板在水平的開閉模方向相對(duì)于支撐定模的定模板前進(jìn)和后退的開閉模方法，其包括提供使所述動(dòng)模板在開閉模方向移動(dòng)的唯一的滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)，并且提供使所述動(dòng)模板在開閉模方向移動(dòng)的唯一的滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)，并且提供降低所述滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)負(fù)荷的唯一的平衡汽缸系統(tǒng)，以及基于用作所述滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)源的電動(dòng)機(jī)的輸出，通過控制所述平衡汽缸系統(tǒng)的操作，保持所述電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷在預(yù)定值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種開閉模系統(tǒng)以及涉及該系統(tǒng)的開閉模方法。該開閉模系統(tǒng)包括支撐定模的定模板，能夠在水平的開閉模方向相對(duì)于所述定模板移動(dòng)的支撐動(dòng)模的動(dòng)模板，使所述動(dòng)模板在開閉模方向移動(dòng)的唯一的滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)，和降低所述滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)負(fù)荷的唯一的平衡汽缸系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B22D17/26GK1939621SQ200610132290
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月26日
發(fā)明者辻真, 野田三郎, 豐島俊昭 申請(qǐng)人:東芝機(jī)械株式會(huì)社