专利名称：模制机的模具驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用在模制机，诸如注射模制机、压模铸造机等等中的模具驱动装置。
背景技术：
用在诸如注射模制机或压模铸造机之类的模制机中的模具驱动装置包括一个由例如油压驱动的油缸机构作为模具闭合/打开操作的驱动源。与市场上能够买到的常规油缸机构类似，这种油缸机构具有在活塞的一侧的第一油液室(邻近活塞杆)和在活塞的另一侧的第二油液室(邻近油缸头)。
而且，在某些情况下可以设置一个差压回路来减少油缸机构里的工作流体的量。这种差压回路配有一个油液通路，这个通路把第一油液室和第二油液室互相连通。工作流体由一个液压泵压送入这个油液通路。在带有这种差压回路的油缸机构中，第一油液室的活塞承压表面的面积(下文称为活塞承压面积)比第二油液室的大。第一和第二油液室通过所述油液通路互相连接起来。
在由液压泵把工作流体压送到差压回路的油液通路时，活塞将向例如第二油液室运动，这取决于第一和第二两个油液室的活塞承压面积之间的差值。在这样做时，第二油液室里的某些工作流体流进第一油液室，借以抵补第一油液室里的某些工作流体。这样，可以降低液压泵的用于驱动活塞的排量，因此可以减小泵容量。
还有，日本专利申请公开公报10-296739中描述了一种采用液压缸机构的模具驱动装置，其中活塞可由一个不是液压源的附加驱动源(例如包括伺服马达和滚珠丝杠的驱动源)来驱动。
所提出的例如图6中所示的油缸机构具有一个第一油液室1、一个第二油液室2以及一个可被液压地向第一方向或第二方向驱动的活塞3。在这一机构中，活塞3可由一个不是液压源的附加驱动源4驱动，因此可使活塞3高速运动或使其精确地停止在一个所希望的位置。
采用伺服马达5和滚珠丝杠6的驱动机构是附加驱动机构4的一个例子。第一和第二两个油液室1和2可通过一个差压油液通路7互相连通。一个逻辑阀(logicvalve)8设置在油液通路7上。这个阀门的开/关操作由向导压力控制。差压油液通路7、逻辑阀8等构成一个差压回路。如果有油压施加于第一油液室1(或者说如果活塞3被向第一方向推动)，逻辑阀8就打开；而如果有油压施加于第二油液室(或者说如果活塞3被向第二方向推动)，逻辑阀8就关闭。如果活塞3由附加驱动源4驱动以高速向例如第一方向运动，那么第二油液室2里的压力增高，同时第一油液室1里的压力降低。所以，如果逻辑阀8是打开的，第二油液室2里的工作流体就会流向第一油液室1。但是，由于第一油液室1的活塞承压面积比第二油液室2的大，来自第一油液室1的工作流体的量在活塞3向第一方向运动时显得不足。如果能够从一个油柜(未示)吸入补充的油液量，就可补偿工作流体的这种不足。
在具有如上所述的附加驱动源4的常规油缸机构中，在活塞3被驱动源4推动的过程中，必须从油柜吸入补充数量的工作流体。所以，这种机构要求采用一个诸如预充注阀门的附加元件。而且，为了降低吸入过程中的压力损失，预料需要增大差压油液通路7等油路的通流面积，因此，管路尺寸将不可避免地增大。还有，由于第二油液室2的容量相对较大，在活塞3被向第二方向驱动时必须由泵供给大量的工作流体，这要求用大容量的泵。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种模具驱动装置，这种模具驱动装置可避免采用大容量泵，并且，由于可以用一个附加驱动机构来驱动活塞，可以把从油柜吸出的工作流体的量减小到零或很少的程度。
按照本发明，提供了一种用于驱动模制机的一可动模具的、具有一油缸机构的一模具驱动装置，该油缸机构包括一油缸体；一装在该油缸体里的活塞部件(pistonmember)，所述活塞部件可沿着油缸体的一轴线向两个互相相反的一第一方向和一第二方向运动；一个由活塞部件的一承压表面和油缸体的内表面限定的一第一压力产生部分，并且这个第一压力产生部分被构造成其容量随着活塞部件向第一方向运动而增大；以及，一个由活塞部件的另一承压表面和油缸体的内表面限定的一第二压力产生部分，并且这个第二压力产生部分被构造成其容量随着活塞部件向第一方向运动而减小，第一压力产生部分由一个油液室形成，而第二压力产生部分由多个油液室形成。
按照这一构造，第二压力产生部分由多个油液室形成，并且预期只需把工作流体供给到各个油液室中的某一个。所以，只用少量的工作流体就可向第二方向推动活塞部件。这样，可以减小泵容量，因而为这一用途可采用一个小容量泵。
在本发明的一个较佳的方面，所述第一压力产生部分具有一第一油液室，而所述第二压力产生部分具有一第二油液室和一第三油液室，所述第一油液室和所述第二油液室由一个油液通路互相连接起来，从而构成一个差压回路。按照这种构造，只需少量的工作流体就能驱动活塞部件向第一方向运动，因而可降低泵的排量。
在本发明的一个方面，这种油缸机构包括一个附加驱动机构，这个附加驱动机构被构造成能够依靠一个不是液压驱动源的驱动源驱动活塞部件向第一方向和第二方向运动。这个附加驱动机构依靠不是液压驱动源的驱动源(例如伺服马达)驱动活塞部件。按照这种结构，可以使活塞部件相对于油缸体高速运动或精确地停止在例如一个给定的位置。
较佳的是，按照本发明，所述第一油液室的活塞承压面积等于所述第二油液室的活塞承压面积和所述第三油液室的活塞承压面积之和。如果所述第一压力产生部分的活塞承压面积被做成为等于所述第二压力产生部分的活塞承压面积，那么在由所述附加驱动机构驱动活塞部件时可能由各活塞承压面积之间的差值引起的工作流体的过量或不足可被减小到零或一个很小的数值。因此，可不必从油柜吸出工作流体或只吸出一点点就可以了。这样，就不必设置装有用于帮助吸进工作流体的任何辅助元件的管路。由于不必考虑吸入过程中的管路压力损失，所以可减小管路尺寸。
本发明的其它目的和优点将在以下的说明中一并阐述，其中某些将在以下说明中显现出来，某些可能需要通过实践本发明来体会。本发明的这些目的和优点可利用以下特别指出的手段和组合来实现和达到。
构成本说明书的一部分的各附图，与上面给出的一般性说明和下面将给出各实施例的详细说明一起，都是用于阐明本发明的原理。
图1是一个注射模制机的剖视图，它设置有本发明的第一实施例的一模具驱动装置；图2是图1中所示的油缸机构的剖面图和液压回路的原理图；图3是表示图2所示的液压回路的一方向控制阀的通路转换方式的示意图；图4是本发明的第二实施例的一模具驱动装置的油缸机构的剖面图和一液压回路的原理图；图5是本发明的第三实施例的一模具驱动装置的油缸机构的剖面图和一液压回路的原理图；以及图6是一个常规的模具驱动装置的一油缸机构的剖面图和一液压回路的原理图。
具体实施例方式
现在参照图1-3说明本发明的第一实施例的模具驱动装置。
图1表示出一个注射模制机11的一部分，其作为设有模具驱动装置10的模制机的一个例子。该注射模制机11包括一个固定压板12、一个作为运动件之一例的可动压板13以及用于驱动可动压板13的模具驱动装置10等等。
固定的模具15和可动的模具16分别固定于固定压板12和可动压板13。可动模具16面对固定模具15，它们之间形成一个用于把材料模制成零件的模腔17。固定模具15成形有与模腔17相通的一材料通道18。一注射喷嘴19的远端在材料通道18的一进口部分上。固定压板12设有多个拉紧杆25(图1中仅表示出一个)，这些拉紧杆互相平行。可动压板13可沿着各拉紧杆25运动。
每一拉紧杆25上成形有啮合部分26，可动压板13设有一个诸如半个螺母的锁定件27，它可释放地啮合于啮合部分26。该锁定件27可由一个诸如液压缸的驱动器28驱动而沿拉紧杆25的径向运动。如果锁定件27被驱动器28向与啮合部分26啮合的方向驱动，可动压板13就被固定于拉紧杆25。如果锁定件27被驱动器28向与啮合部分26脱离的方向驱动，可动压板13和拉紧杆25就互相脱开，于是可动压板13就可沿着拉紧杆25的轴向运动。
用于驱动可动压板13的一驱动马达30安装在固定压板12上。一个传动丝杠31固定于该驱动马达30的一输出轴。该丝杠31平行于拉紧杆25。可动压板13设有一螺母32。该螺母32和丝杠31以螺纹互相啮合。所以，在驱动马达30转动时可动压板13就由螺母32带动沿着拉紧杆25向箭头A或B的方向运动。
模具驱动装置10设有一个液压驱动的油缸机构40和一个可由不是液压驱动源的任何其它驱动源驱动的附加驱动机构41。该油缸机构40包括在固定压板12上的一油缸体45、装在该油缸体45里的一活塞部件46以及一个连接于该活塞部件46的一活塞杆47。在油缸体45里，活塞部件46可沿着油缸体45的轴线X向第一方向M1(见图2)和与之相反的第二方向M2运动。
油缸体45设有基本上与固定压板12成形为一体的一油缸第一部分51、固定于该油缸第一部分51的一油缸第二部分52、固定于该油缸第二部分52的一支承件53等等。该支承件53设有一轴承54。
活塞部件46具有一第一活塞61、一第二活塞62、一轴部分63等。第一活塞61和第二活塞62可基本上互相成形为一体。第二活塞62的直径小于第一活塞61的直径但大于活塞杆47的直径。轴部分63的直径小于第二活塞62的直径而等于活塞杆47的直径。活塞杆47可穿过成形在油缸体45的端壁64上的孔65。活塞杆47与拉紧杆25是基本上连续的。
图2表示出油缸机构40的液压回路70。油缸机构40具有第一和第二两个压力产生部分71和72，它们分别位于图2中所示的第一活塞61的左侧和右侧。
第一压力产生部分71由活塞部件46的一侧(图2中的左侧)的一承压表面和油缸体45的内表面限定，其容量随着活塞部件46向M1方向运动而增大。第二压力产生部分72由活塞部件46的另一侧(图2中的右侧)的一承压表面和油缸体45的内表面限定，其容量随着活塞部件46向M1方向运动而减小。
第一压力产生部分71由一个油液室构成(只是第一油液室81)。第二压力产生部分72包括多个油液室(第二和第三油液室82和83)。更确切地说，第一活塞61把油缸第一部分51的内部分成为第一和第二两个油液室81和82。第二活塞62插进油缸第二部分52里。轴部分63穿过成形在油缸第二部分52上的孔83后伸向支承件53。第三油液室83成形在油缸第二部分52里。
第一油液室81的活塞承压面积大致等于第二和第三两个油液室82和83的对应面积之和。
还有，液压回路70包括连接于第一油液室81的一第一油液通路91、连接于第二油液室82的一第二油液通路92、连接于第三油液室83的一第三油液通路93、一排放管路94等。第一和第二两个油液通路91和92通过差压油液通路95互相连通。一个逻辑阀96设置在差压油液通路95上。
逻辑阀96的开/关操作由一向导压力控制。例如，如果施加向导压力，逻辑阀96就关闭；而如果取消向导压力，逻辑阀96就打开。在逻辑阀96打开时第一和第二两个油液通路91和92互相连通，而在逻辑阀96关闭时第一和第二两个油液通路91和92互相隔断。
第二和第三两个油液通路92和93连接于一个由例如一电磁铁驱动的一方向控制阀100。该方向控制阀100可切换这一通路，例如，当电磁铁不通电时第二和第三两个油液通路92和93互相隔断，而当电磁铁通电时它们互相连通。第一和第三两个油液通路91和93都通过方向控制阀110连接于液压泵111。标号112标示储存油液的一油柜。
附加的驱动机构41由一伺服马达120和一滚珠丝杠122组成，前者用作一不是液压源的驱动源，后者可把前者的转动通过一动力传动机构121转变成轴向动力。滚珠丝杠122以螺纹啮合于在活塞部件46的轴部分63上的一螺母123。
附加驱动机构41可使活塞部件46向第一方向M1和第二方向M2运动。这样，如果伺服马达120使滚珠丝杠122向第一方向转动，活塞部件46就向第一方向M1运动。第一方向M1是可动模具16的闭合方向。如果伺服马达120使滚珠丝杠122向第二方向转动，活塞部件46就向第二方向M2运动。第二方向M2是可动模具16的打开方向。
下面说明设置有上述模具驱动装置10的注射模制机11的操作。
在打开可动模具16时，用驱动器28使锁定件27脱离每一拉紧杆25的啮合部分26。如果可动压板的驱动马达30在这一状态转动，可动压板13就向图1中的箭头“A”的方向运动。随着这一运动，可动模具16与固定模具15分离。
在使可动模具16向闭合方向运动中，可用驱动器28使锁定件27啮合于每一拉紧杆25的啮合部分26。在这样做时，可用附加驱动机构41使每一拉紧杆25以高速沿轴向运动，以使锁定件27可在一个给定的位置啮合于啮合部分26。然后，用驱动器28使锁定件27啮合于啮合部分26。在这一状态，通过使驱动马达30反转，可使可动压板13向箭头“B”的方向运动。然后，把可动模具16停止在其和固定的模具15之间具有一个微小的间隙G的一位置。
然后，把材料通过注射喷嘴19注射入模腔17。在模腔17被充注材料之后，把图2中所示的方向控制阀110的一通路切换到一第一位置P1。依此，由泵111把工作流体通过方向控制阀110压送入第一油液通路91。
供入第一油液通路91的工作流体的压力作用于第一油液室81，并且工作流体的压力经过差压油液通路95和第二油液通路92作用于第二油液室82。相应地，产生了对应于第一和第二两个油液室81和82的活塞承压面积之间的差值的一压力差，于是活塞部件46向第一方向M1运动。在这一运动过程中，第二油液室82里的工作流体通过差压油液通路95和第一油液通路91流回第一油液室81。这样，就可以减小从泵111供给到第一油液室81的工作流体的量。在第三油液室83里的工作流体回到油柜112。
在活塞部件46被供入第一油液室81里的工作流体推向第一方向M1的过程中，至此已经充注在模腔17里的材料被以高压挤压，于是图1中所示的间隙G减小。此后，在压力保持和冷却过程中，材料被模压成具有给定形状的模制产品。
然后，在一打开模具的过程中，通过使方向控制阀110换位把这一通路切换到第二位置P2，于是来自泵111的工作流体通过第三油液通路93供入第三油液室83。由于这样做，活塞部件46被推向第二方向M2。在这样做的过程中，第一油液室81里的工作流体被第一活塞61推出而进入第一油液通路91并流经第一油液通路91而回到油柜112。还有，某些工作流体流过逻辑阀96而进入第二油液室82。
在活塞部件46向第二方向M2运动时，各个拉紧杆25也向第二方向M2运动。由于可动压板13也向同一方向运动，可动模具16就向打开方向运动。此后，用驱动器28使锁定件27脱离每一拉紧杆25的啮合部分26。通过转动可动压板的驱动马达30，可使可动压板13以高速向打开模子的方向(图1中箭头“A”的方向)运动一个长行程。这样做可大大加宽固定模具15与可动模具16之间的空间，于是可把模制成的产品从模腔17取出来。
下面参照图2和3来说明怎样用附加的驱动机构41驱动活塞部件46向第一方向M1或第二方向M2运动。在用附加驱动机构41把活塞部件46推向第一方向M1中，通过给阀门100的电磁铁通电把方向控制阀100的通路切换到图3中所示的位置。于是，第二油液通路92和第三油液通路93互相连通。由于逻辑阀96是打开的，第一油液通路91和第二油液通路92互相连通。
如果随后开动伺服马达120来使滚珠丝杠122转动，活塞部件46就被向第一方向M1驱动。随着第一油液室81的容量因此而增加，第二油液室82里的工作流体流过差压油液通路95而进入第一油液室81。还有，第三油液室83里的工作流体也流过方向控制阀100而进入第一油液室81。第一油液室81的活塞承压面积等于第二和第三两个油液室82和83的活塞承压面积之和。所以，如果活塞部件46向第一方向M1运动，油液室81、82和83里的工作流体的总量基本上不变。因此，可以避免或减少从油柜吸出工作流体。
同样，在使伺服马达120反转而使活塞部件46向第二方向M2运动中，可通过给方向控制阀100的电磁铁通电预先把阀门100的通路切换到图3中所示的位置。由于在活塞部件46由附加驱动机构41推向第二方向M2时第一油液室81里的容量减小，第一油液室81里的某些工作流体流过差压油液通路95而进入第二油液室82。还有，第一油液室81里的某些工作流体也流过方向控制阀100而进入第三油液室83。
因此，即使在活塞部件46向第二方向M2运动时，三个油液室81、82和83里的工作流体的总量也基本上没有变化。因此，可以避免或减少从油柜吸出工作流体。
即使把第一油液室81设计成它的活塞承压面积等于第二油液室82和第三油液室83的之和，油缸机构40的工作误差之类的原因有时也可能实际地引起工作流体的轻微过量或不足。在这种情况中，可以通过供入一些工作流体或从第二油液室82经由排放管路94放出一些工作流体来解决工作流体的过量和不足。
在这一实施例中，具有不同活塞承压面积的第一油液室81和第二油液室82由差压油液通路95互相连通。而且，在活塞部件46被推向第一方向M1时，第二油液室82里的工作流体会流进第一油液室81。所以，可以减少由泵111供给第一油液室81的工作流体的量。而且，由于可降低第三油液室83的容量，可以减少在活塞部件46向第二方向M2运动时供给第三油液室83的工作流体的量，因此，泵111不必具有大的容量。
下面参照图4说明本发明的第二实施例。图4中所示的一模具驱动装置10A的一活塞部件46具有一第一活塞61和多个固定于第一活塞61的第二活塞130。这些第二活塞130各自穿过油缸体45的一分隔壁131插进诸辅油缸132中。在诸辅油缸132里分别限定了诸第三油液室83。这些第三油液室83借助一油液通路133互相连通。由于这一第二实施例的模具驱动装置10A的其它结构与第一实施例的模具驱动装置10的相同，所以，相同的标号标示两个实施例的通用的部分，对这些部分不再进行重复的说明。
同样，在第二实施例的模具驱动装置10A中，第一油液室81的活塞承压面积也是等于第二油液室82和第三油液室83的活塞承压面积之和。所以，第二实施例具有与第一实施例相同的功能和作用。此外，第二实施例的模具驱动装置10A可以是通过给一常规的油缸机构(例如图6中所示的油缸机构)的活塞添加诸第二活塞130和辅油缸132来形成。因此，可以采用常规的油缸机构来降低成本。
图5表示出本发明的第三实施例。在这一实施例的模具驱动装置10B中，第二活塞62成形在第一活塞61的一端，而轴部分63成形在第一活塞61的另一端。这一实施例的活塞部件46也可以被一个附加驱动机构41向第一方向M1和第二方向M2推动，而附加驱动机构41是由伺服马达120驱动。一个第三活塞140固定于第二活塞62的端部。第三活塞140插在设置在油缸体45上的辅油缸141里。由于这一第三实施例的模具驱动装置10B的其它结构与第一实施例的模具驱动装置10的相同，所以，相同的标号标示两个实施例的通用的部分，对这些部分不再进行重复的说明。
同样，在第三实施例的模具驱动装置10B中，第一油液室81的活塞承压面积也是等于第二油液室82和第三油液室83的之和。所以，第三实施例具有与第一和第二两个实施例相同的功能和作用。如果第一油液室81的活塞承压面积完全等于第二油液室82和第三油液室83的之和，那么可以省略第一和第二实施例中采用的泄放管路94。
熟悉本技术领域的人很容易看出本发明的其它优点和可以做出的各种变型。所以，本发明就其各个广义方面来说不限于本文图示和说明的特定细节和各代表性的实施例。因此，根据本发明的总的创造性概念的精神和范围做出的各种变型都属于本发明的权利要求及其等效物之内。
权利要求
1.一种用于驱动模制机的一可动模具的具有一个油缸机构(40)的模制机模具驱动装置，这种油缸机构(40)包括一个油缸体(45)和装在油缸体(45)里的一活塞部件(46)，所述活塞部件(46)可沿着所述油缸体(45)的轴线向两个互相相反的一第一方向(M1)和一第二方向(M2)运动，其特征在于，所述油缸机构(40)还包括一个由所述活塞部件(46)的一个承压表面和所述油缸体(45)的内表面限定的一第一压力产生部分(71)，并且这个第一压力产生部分(71)被构造成其容量随着所述活塞部件(46)向第一方向(M1)运动而增大；以及一个由所述活塞部件(46)的另一个承压表面和所述油缸体(45)的内表面限定的一第二压力产生部分(72)，并且这个第二压力产生部分(72)被构造成其容量随着所述活塞部件(46)向第一方向(M1)运动而减小，所述第一压力产生部分(71)是由一个油液室(81)形成的，以及所述第二压力产生部分(72)是由多个油液室(82、83)形成的。
2.如权利要求1所述的模具驱动装置，其特征在于，所述第一压力产生部分(71)具有一第一油液室(81)，而第二压力产生部分(72)具有一第二油液室(82)和一第三油液室(83)，所述第一油液室(81)和所述第二油液室(82)由一个油液通路互相连接起来，从而构成一个差压回路(95)。
3.如权利要求1所述的模具驱动装置，其特征在于，所述油缸机构(40)包括一个附加驱动机构(41)，这个附加驱动机构(41)被构造成能够依靠不是液压驱动源的一驱动源(120)驱动所述活塞部件(46)向所述第一方向和第二方向运动。
4.如权利要求2所述的模具驱动装置，其特征在于，所述油缸机构(40)包括一个附加驱动机构(41)，这个附加驱动机构(41)被构造成能够依靠不是液压驱动源的一驱动源(120)驱动所述活塞部件(46)向所述第一方向和第二方向运动。
5.如权利要求3所述的模具驱动装置，其特征在于，所述第一油液室(81)的活塞承压面积等于所述第二油液室(82)的活塞承压面积和所述第三油液室(83)的活塞承压面积之和。
6.如权利要求4所述的模具驱动装置，其特征在于，所述第一油液室(81)的活塞承压面积等于所述第二油液室(82)的活塞承压面积和所述第三油液室(83)的活塞承压面积之和。
全文摘要
一种模具驱动装置(10)，它具有一油缸机构(40)和一附加驱动机构(41)，前者可液压地驱动活塞部件(46)，后者可依靠不是液压驱动源的一驱动源(120)驱动活塞部件(46)。一个第一油液室(81)形成在活塞部件(46)的一侧。一个第二油液室(82)和一个第三油液室(83)形成在活塞部件(46)的另一侧。一个差压油液通路(95)把第一油液室(81)和第二油液室(82)互相连接起来。第一油液室(81)的活塞承压面积等于第二油液室(82)的活塞承压面积和第三油液室(83)的活塞承压面积之和。
文档编号B22D17/26GK1765610SQ200510119230
公开日2006年5月3日 申请日期2005年10月28日 优先权日2004年10月29日
发明者小池纯, 宫内隆纪, 菊地治彦 申请人:东芝机械株式会社