专利名称：曲肘式射出成型机的夹模装置及其夹模方法
技术领域：
本发明有关于一种曲肘式射出成型机的夹模装置及，其夹模方法。
一般传统射出成型机大体包含有机台、夹模单元、射出单元与油压电控系统等四部分。其中夹模单元A(参阅
图1)主要是由设在机台上的前、后静板A1、A2，及两对平行固装在其四端角隅处的系杆A3，配合可在该等系杆A3上滑动的动板A4等构成。该动板A4与后静板A2之间是藉一组内曲式肘节机构A5联结，并由一装置在后静板A2上的夹模油压缸A6所驱动，使其能前进后退，从而与前静板A1夹合或释离，以达开、闭模具的功效。由于各种模具的大小厚薄并非一致，因此必须调整后静板A2的位置，方能匹配模具的厚度，以建立适当的锁模力，故一般在后静板A2上另设有一组调模机构，其主要是在该各系杆A3的末端形成梯形螺牙部A31，其上螺装着对应的螺母齿轮A32，另在该后静板A2上装设数个滚轮A21，该滚轮A21恰可围成一个圆形轨迹而供一环状齿轮A22架套其上，该环状齿轮A22的齿恰好与螺母齿轮A32啮合，并于其底部啮接一个固装于后静板A2上的油压马达A7，当油压马达A7旋转时，油压马达A7轴上的外齿直接驱动环状齿轮A22的外齿，可使该环状齿轮A22被驱转，联动螺母齿轮A32使其旋转而循螺牙部A31移动，同时推移后静板A2的位置，以获得适当的模厚距离。另顶出装置是由顶出油压缸A8驱动顶出销前进或后退，以使成型品完成脱模需求。
在实际使用时，以内曲式双肘节夹模机构而言，其闭模B1与开模B2的情形如图2所示，可得知连杆B12的长度受限于后静板B15的尺寸，且连杆B11的长度则需考虑顶出机构B16所需的空间，以避免有干涉情形的发生，如此，将使此肘节式机构的设计面临空间的局限，使其机构的特性无法充分发挥出来，且连杆固定座B13、B14必须位于动板B3及后静板B15的外缘，故连杆所支撑的位置在外缘，而动板受力区域却在中央区域(即与模板接触的区域)，如此将形成较大的模板变形量，将间接影响成型品的品质。一般小型射出机采用五点式的肘节机构C(参阅图3)，然在相同动板开度(动板行程)的限制下，所得机械力放大值将较四点式肘节机构D小。
习知的射出机乃使用油压作驱动源，然油压系统除装配维修不易外，其定位控制特性亦不理想，且油压泵所形成的噪音、振动及油气将影响工作的环境，另其在作自动调模时，需在后静板加装感测器，并使用二分逼近法或统计学的概念，以试误法方式(try anderror)调整出需要的模厚，不但耗时且控制软件的编制及运算亦复杂。另顶出油压缸配置所需空间极大，将牵制肘节机构的设计与影响动板A4至后静板A2配置所需空间的大小。
综上所述，习用射出成型机的夹模装置的缺点如下1、用油压式驱动，不易调模，易污染。
2、锁模力不均衡、难定位。
3、空间有限维修困难。
4、模具精度易受影响，成型品的品质稳定性及精度欠佳。
5、油压系统不易作加减速控制，机构运动时振动剧烈，元件易受损。
本发明的目的在于克服已有技术的缺点而提供一种能快速调模的曲肘式射出成型机的夹模装置，藉配设于后静板上的伺服马达及双导螺杆装置，取代习用夹模油压缸，藉动板上的伺服马达及导螺杆装置取代习用的顶出机构，藉后静板上的电动调模马达取代习用的油压马达，以实现全电气式的驱动方式，避免油压泵对工作环境造成的噪音、振动及油气等污染。
本发明的另一目的在于提供一种曲肘式射出成型机的夹模方法，可快速自动调模并建立设定的锁模力，以有效保护模具精度，提高成型品的品质稳定性及精度。
本发明的目的是以如下方式达到的一种曲肘式射出成型机的夹模装置，包括设在机台上的前静板、后静板、动板、系杆、伺服马达、外曲式肘节机构、调模及顶出装置，其特征在于使用伺服马达带动具平衡装置的双导螺杆，以驱动外曲式肘节机构作开锁模动作，该平衡装置是由二密封式相通的可平衡二导螺杆的受力、建立均衡的锁模力及吸收二螺杆间形成螺距误差与开模时冲击力的预压液压缸组成。
本发明的目的还可以如下方式达到所述的曲肘式射出成型机的夹模装置，其特征在于该夹模装置上的顶出机构是使用伺服马达驱动，透过传动机构旋转螺帽，并配合有导引板、导引杆引导，以驱动导螺杆与顶出杆作直线运动，完成顶出、顶退的动作。
一种曲肘式射出成型机的夹模方法，其特征在于
(a)先设定锁模力及模具厚度，以换算出需拉伸系杆的伸长量，且利用螺帽与动板两者位置的关系曲线找出导螺杆螺帽相对应的合模位置，且以低压低速方式驱动螺帽至合模位置，再使伺服马达定位刹车，接着调模马达正转使模具前进接触，由马达电流达死点剧增测知，以完成调模；(b)若螺帽无法到达合模位置，则伺服马达继续提供合模扭矩推动螺帽，同时调模马达反转，使螺帽能达合模位置，再使调模马达、伺服马达同时刹车，确保螺帽在合模位置，再令调模马达正转，消除模具间隙，由电流突升至定值后关闭调模马达，即完成调模动作且建立所需的锁模力。
本发明的技术特征与已有技术比较如下本发明1、全电气式驱动方式2、伺服马达带动具平衡装置的双导螺杆，以驱动外曲式肘节机构作开模及锁模的动作。
3、充分利用有限的空间，以固定于动板上的伺服马达带动螺帽旋转，以驱动螺杆与顶出杆作直线移动，完成顶出及顶退的动作。
4、用后静板上的电动马达驱动调模机构，透过静板上伺服马达的协助，可达到快速自动调模并建立设定的锁模力之目的。
已有技术1、用油压式驱动方式。
2、用油压缸驱动内曲式肘节机构作开模及锁模的动作。
3、以油压缸驱动顶出杆作直线移动，完成顶出或顶退的动作，所占空间很大。
4、用后静板上的油压马达驱动调模机构，以二分逼近法与试误法的方式，透过静板上感测器的协助，而可达到自动调模并建立设定的锁模力之目的。
本发明的效果是1、全电气式驱动，可快速精确地调模、无污染。
2、锁模力均衡、易定位。
3、可有效利用空间，机构安排容易。
4、能有效保护模具精度，提高成型品的品质稳定性及精度。
5、可有效控制机构加减速，使动作平顺、安静。
图式的简单说明图1为习知射出机夹模装置的立体视图。
图2为习知射出机夹模装置开、锁模状态的示意图。
图3为习知射出机夹模装置五点式与四点式肘节机构的示意图。
图4A为本发明夹模装置开模状态的俯视图。
图4B为本发明夹模装置锁模状态的俯视图。
图5为本发明夹模装置预压液压缸放大视图。
图6A为本发明夹模装置开模状态的正视图。
图6B为本发明夹模装置锁模状态的正视图。
图7为本发明夹模装置的左视图。
图8为本发明夹模装置顶出装置的左视图。
图9为本发明夹模装置顶出装置的正视图。
图10为本发明螺帽与动板关系曲线图。
图11为本发明的夹模方法流程图。
图12为本发明肘节机构的原理示意图。
本发明将配合图式详细说明于后
首先请参阅图4A和4B，是分别为本发明夹模单元开模及锁模的俯视图，本发明的夹模装置主要是由设在机台1(如图6A、6B所示)上的前静板2、后静板3及两对平行固装在其四端角隅处的系杆4，配合可滑动在系杆4与滑块5上的动板6等所构成。动板6与后静板3之间是藉一组外曲式的肘节机构7联结，并由一装置在后静板3上端的伺服马达8驱动，透过马达轴心上的驱动轮9、时规皮带10、情轮11及从动轮12的传动(请同时参阅图7)，使以轴承13、轴承盖14、内外隔环15支撑的导螺杆16旋动螺帽17，沿导螺杆16作直线运动，以带动外曲式肘节机构7作开、锁模的动作。本发明由于利用伺服马达8驱动导螺杆或螺帽的传动机构，可使其定位精度可获得改善，且无油气污染之虑，装配维修亦十分方便。四点式外曲式肘节机构系由连接于导引推板27的驱动臂18、固定于后静板3前侧的后静板固定臂19、后臂20、前臂21，固定于动板6后侧的动板固定臂22及无给油轴承的轴销23、24、25、26所组成。本发明为求降低导螺杆的负载，并建立均衡的锁模力，故本发明采用双导螺杆16驱动的方式，然为确保达到上述功效，必需使双导螺杆的受力均衡，且可吸收双导螺杆16间可能形成的螺距误差量与开锁模时难以避免的冲击力，因此本发明在螺帽17与导引推板27间装设有密封相通的预压液压缸28，以作为缓冲用的平衡装置。请参阅图5、是本发明预压液压缸放大图，该预压液压缸28具有预压间隙C，是由活塞体29、密封30、耐高压液31与导引推板27两端的盖板32所构成，使用锁紧螺丝33及垫圈34逼压弹簧35将导引推板27与活塞体29固结，螺帽17与活塞体29使用螺丝68将其固定成一体，两个预压液压缸28的压力靠二管接头36、及一连通的管37来作平衡。本发明藉着使用双导螺杆驱动外曲式肘节机构，以降低用单支导螺杆驱动的负载，且为使双导螺杆受力均衡，并可吸收两导螺杆间可能形成的螺距误差量与开锁模时难以避免的冲击力，故在螺帽17与导引推板27间装设密封相通的预压液压缸28，而螺帽17与活塞体29固结在一起，故螺帽17受到活塞体29平衡的作用，故可达到极佳缓冲吸震的作用。
参照图7，本发明调模装置，是用一电动马达取代习用的油压马达，其是以一装设在后静板3上的电动调模马达38驱动以滚轮39支撑固定的环状齿轮40，并联动螺母齿轮41旋转，使后静板3作前、后移动，并配合夹模伺服马达编码器及电流感测器(图中未示)的侦测，快速完成换模的调模的动作需求。
再者，本发明顶出装置42(请参阅图6A、6B、8、9)是置在两肘节机构7间，以充分利用后静板3与动板6间的空间，促使夹模装置长度尽量缩短。该顶出装置42主要包括有伺服马达43、传动机构44、轴承45、55、轴承内套46、轴承外套47、轴承盖48、轴承垫环49、螺丝50、轴承锁紧螺帽51、导引板52、导引杆53、顶出杆54等组成，一螺丝56贯穿螺帽58、从动轮57螺合于轴承内套46，轴承外套47以螺丝59锁固于动板6，其由伺服马达43驱劝，透过传动机构44的驱动轮60、时规皮带61、从动轮57、螺帽58及导螺杆62等元件传动，藉由导引板52与导引杆53的引导，使顶出杆54作直线运动，以完成顶出、顶退的动作要求。导引板52是以螺丝63与导螺杆62结合，并于导引板52设有一防撞弹性体64，导引杆53末端以螺丝65锁固一挡板66及防撞弹性体67。
本发明利用外曲四点式肘节机构的设计，配合动板6上伺马达43旋转螺帽58，以驱动导螺杆62与顶出杆54直线运动的方式，可充分利用后静板3与动板6间的空间，促使夹模装置长度尽量缩短。
本发明除上述实施例，亦可有下列扩展a、使用一个伺服马达带动单支导螺杆，以驱动肘节机构的夹模装置。
b、使用双个伺服马达分别带动其导螺杆(螺距不同)，作快速及慢速锁模的夹模装置。
c、调模机构是使用链条与齿轮传动的夹模装置。
本发明夹模快速调模方法，其自动调模及建立设定锁模力的流程如下所述(请同时参阅图11)首先，由公式可得F＝4·δx A’E’/lF锁模力δx系杆拉伸量E’杨氏系数A’系杆截面积l系杆总长先设定锁模力F及模具厚度，可换算出需拉伸系杆4的拉伸量δx，再经螺帽17与动板6两者位置的关系曲线(如图10所示)找出螺帽的合模位置(此距螺帽的到达锁模终点位置即肘节机构伸直点δm的量)，然后以低压低速的方式驱动螺帽17至合模位置，伺服马达8定位刹车，再使调模马达38正转以驱动调模前进而至公、母模接触，使得调模马达38的电流将因达机械死点位置而剧增，透过电流感测器的感测，将调模马达38关闭，即完成调模；若螺帽17无法到达合模位置，将由伺服马达8编码器感知，则伺服马达8继续提供低扭力，同时调模马达38反转，即调模马达38与伺服马达8同动，至螺帽17至合模位置时，调模马达38与伺服马达8同时刹车，此时可确保螺帽17在合模位置上，因其由伺服马达8来作精准的控制，但公、母模未必接触在一起(因调模马达38定位可能造成的误差所致)，故再令调模马达38转，以消除公、母模的间隙，由电流感测器测一电流突然提升至某定值后关闭调模马达38，即完成调模动作，如此，每当肘节机构伸直时(可由接触式极限开关测得)，即可将系杆4拉伸近的量，促使建立出所需的锁模力F，以快速完成调模。图10为螺帽17与动板6的合模位置关系图，系由理论与实验方式求得，实验方式是使用位置感测器，分别侦测螺帽17与动板6的位置，经记录器记录后，将资料输入电脑，并找出两者互相对应值，如图10所示，座标单位为mm其中一代表理论值，o代表实验值，二者相互吻合，实验值乃各个肘节连杆尺寸的公差，控制在0.1mm以内所得的结果，理论值是由公式推导而来，如图12所示A前臂21连杆长度B后臂20连杆长度D驱动臂18连杆长度E轴销24与轴销26的轴向垂直距离H轴销25与轴销26的轴向垂直距离
δx系杆拉伸量(即动板6距肘节机构伸直点的距离)δm螺帽17位置δ参数Φ驱动臂18与导螺杆轴向的夹角θ后臂20在轴销26上的轴向夹角Φo前臂21、后臂20成一直线时的Φ角Kb轴销25与轴销26的距离θo＝Sin-1(H/(A＋B))Φo＝Sin-1((E-BSinθo)/D)δ＝((A＋B)2－H2)0.5－δxKb＝(δ2＋H2)0.5θ＝cos-1[(B2＋Kb2－A2)/(2B·Kb)]＋tan-1(H/δ)Φ＝sin-1((E－Bsinθ)/D)当前臂21、后臂20成一直线时，螺帽与O点的水平距离为Bcosθo－DcosΦo——(A)当动模板退回δx量时，螺帽与O点的水平距离为Bcosθ－DcosΦ——(B)因此，当螺帽以连杆伸直的位置为原点，则δm为(A)式减(B)式即δm＝Bcosθo－DcosΦo－(Bcosθ－DcosΦ)＝B(cosθo－cosθ)－D(cosΦo-cosΦ)δm＝Bcosθo－cosθ)－D(cosΦo-cosΦ)上列输入各连杆尺寸及δx值即可求得δm值。
权利要求
1.一种曲肘式射出成型机的夹模装置，包括设在机台上的前静板、后静板、动板、系杆、伺服马达、外曲式肘节机构、调模及顶出装置，其特征在于使用伺服马达带动具平衡装置的双导螺杆，以驱动外曲式肘节机构作开锁模动作，该平衡装置是由二密封式相通的可平衡二导螺杆的受力、建立均衡的锁模力及吸收二螺杆间形成螺距误差与开模时冲击力的预压液压缸组成。
2.如权利要求1所述的曲肘式射出成型机的夹模装置，其特征在于该夹模装置上的顶出机构是使用伺服马达驱动，透过传动机构旋转螺帽，并配合有导引板、导引杆引导，以驱动导螺杆与顶出杆作直线运动，完成顶出、顶退的动作。
3.一种曲肘式射出成型机的夹模方法，其特征在于(a)先设定锁模力及模具厚度，以换算出需拉伸系杆的伸长量，且利用螺帽与动板两者位置的关系曲线找出导螺杆螺帽相对应的合模位置，且以低压低速方式驱动螺帽至合模位置，再使伺服马达定位刹车，接着调模马达正转使模具前进接触，由马达电流达死点剧增测知，以完成调模；(b)若螺帽无法到达合模位置，则伺服马达继续提供合模扭矩推动螺帽，同时调模马达反转，使螺帽能达合模位置，再使调模马达、伺服马达同时刹车，确保螺帽在合模位置，再令调模马达正转，消除模具间隙，由电流突升至定值后关闭调模马达，即完成调模动作且建立所需的锁模力。
全文摘要
本发明系有关于一种曲肘式射出成型机的夹模装置及其夹模方法，其是以设于后静板上的伺服马达带动具平衡装置的双导螺杆，以驱动双外曲式肘节机构作开模及锁模的动作；以固定于动板上的伺服马达带动螺帽旋转，以驱动导螺杆与顶出杆直线移动，完成顶出杆前进与后退的动作；以后静板上的电动马达驱动调模机构，透过静板上伺服马达的协助，实现快速自动调模。
文档编号B29C45/68GK1123735SQ9411939
公开日1996年6月5日 申请日期1994年12月3日 优先权日1994年12月3日
发明者梁沐旺, 蔡浪富, 洪水斌 申请人:财团法人工业技术研究院