合模装置及合模控制方法

专利名称：合模装置及合模控制方法
技术领域：
本发明涉及合模装置及合模控制方法。
背景技术：
以往，在射出成型机中，将树脂从射出装置的射出喷嘴射出而填充在固定模具与 可动模具之间的型腔空间中、使其硬化，由此得到成型品。并且，配设有合模装置，其用于使 可动模具相对于上述固定模具移动而进行闭模、合模以及开模。在该合模装置中，存在通过对液压缸供给油来驱动的液压式的合模装置、以及通 过电动机来驱动的电动式的合模装置，但该电动式的合模装置由于控制性较高、不污染周 边、且能量效率较高，因此被较多地利用。在该情况下，通过驱动电动机来使滚珠丝杠旋转 而产生推力，通过肘节机构来放大该推力，产生较大的合模力(例如专利文献1)。由肘节机构构成的合模装置的构造是机械地连续，所以对驱动滚珠丝杠的电动 机供给的电流值、与通过对应于该电流值的滚珠丝杠的驱动而产生的合模力之间的关系， 被机械地决定。因此，通过对电动机供给额定电流(具有对应于目标合模力的电流值的电 流)，能够稳定地得到目标合模力。另一方面，提出了一种合模装置，在开闭模动作中使用线性电动机，在合模动作中 利用电磁铁的吸附力(例如专利文献2)。专利文献1 日本特开2003-25398号公报专利文献2 国际公开第05/090052号小册子但是，电磁铁具有由于涡电流的影响而响应性较差的特性。因此，即使供给了额定 电流，也无法立即作用对应于该电流值的合模力，到可得到目标合模力为止需要某种程度 的时间。另一方面，从缩短成型循环、即确保生产性的观点来看，存在如下要求从合模开 始时(开始向电磁铁供给电流时)开始必须在预定的允许时间内得到目标合模力，并维持 稳定状态。因此，可以考虑到，通过设定为在开始合模的最初对电磁铁供给远大于额定电流 的电流(例如最大电流)、并在达到目标合模力之后供给额定电流，由此提高合模力的上升 响应性。但是，在开始合模的最初对电磁铁供给远大于额定电流的电流的情况下，例如有 可能产生图1所示的现象。图1是用于对在提高通常的反馈控制中的合模力的响应性时产生的问题进行说 明的图。在图1(A)中，横轴表示时间的经过，纵轴表示对电磁铁供给的电流值。实线I表 示与时间的经过相对应的向电磁铁的供给电流的电流值的推移。在⑶中，横轴表示与(A) 的横轴取得同步的时间的经过，纵轴表示合模力的大小。实线F表示与时间的经过相对应 的合模力的推移。如(A)的实线I所示，在合模开始时(tl)，供给电流I以达到目标合模力的方式被反馈控制，因此施加最大电流。与最大电流的供给相对应，合模力与供给额定电流的情况 相比响应性良好地上升。然后，在t2检测到成为目标合模力的情况之后，使供给电流I下 降至额定电流。然而，供给电流I受到反馈控制的延迟的影响。因此，即使在t2成为了目 标合模力，供给电流I也不立即下降，受到反馈控制的延迟的影响在ts才从最大电流开始 下降。已知该反馈控制的延迟是由于PI控制中的积分器的作用而产生的。因此，合模力超 过目标合模力的允许误差范围内(以下称为“允许合模力”)而过冲。在图中，在t2以后成 为过冲的状态。另外，即使在ts使供给电流I下降至额定电流，由于电磁铁的响应性的不 良，合模力F也会不立即下降，而在增加一段时间之后才开始下降。结果，过冲的状态持续 到t4，在解除过冲时已经经过了允许时间tp。这样，在开始合模的最初供给比额定电流大 的电流的情况下，存在以下的问题如果不适当地控制供给电流I，则不仅无法在允许时间 tp之前将合模力维持在目标合模力的允许误差范围内，而且发生合模力的过冲。如果在允 许时间tp之前不能够得到目标合模力，则成型循环变长，生产性恶化。另外，合模力的过冲 不仅成为成型不良的重要原因，而且缩短模具的寿命。然而，在使用电磁铁的合模装置中，与专利文献1记载的使用肘节机构的合模装 置不同，在电磁铁与其吸附面之间形成间隙，产生不机械地连续的部分。关于该间隙，即使 预先进行调整以便在合模时得到适当的合模力，也对应于合模力的发生而微妙地变化，该 变化对合模力的大小造成影响(即，当间隙变小时、合模力增加)。另外，由电磁铁产生的磁 通具有分布性，难以控制其举动。根据电磁铁以上的特性也可以明确得知，通过电磁铁得到的合模力，难以从根本 上进行其控制。因此，在具有在允许时间内成为维持目标合模力的状态这种要求的情况下， 也非常难以避免上述的过冲，而对模具长时间施加过度的合模力。结果，模具的寿命缩短。

发明内容
本发明鉴于以上问题而进行的，其目的在于提供一种合模装置以及合模控制方 法，能够对通过电磁铁得到的合模力进行适当的控制。因此，为了解决上述问题，本发明是一种合模装置，通过电磁铁来作用合模力，其 特征在于，具有合模力检测部，检测上述合模力；供给电流计算部，根据由上述合模力检 测部检测的合模力的检测值与目标合模力的误差，计算对上述电磁铁供给的电流值；以及 限制部，将由上述供给电流计算部计算出的电流值抑制为预定的图形。另外，本发明的特征在于，上述限制部根据对与预定时间的经过相对应的供给电 流的限制值进行表示的限制信息，将由上述供给电流计算部计算出的电流值抑制为与时间 的经过相对应的上述限制值。另外，本发明的特征在于，上述限制部设置在上述供给电流计算部与上述电磁铁 之间。另外，本发明的特征在于，上述限制部根据上述限制信息，使上述供给电流的电流 值，在合模开始时成为超过额定电流的规定的值，并在上述合模力超过上述目标合模力的 允许误差范围之前从上述规定的值下降。另外，本发明的特征在于，上述限制部使上述供给电流的电流值从上述规定的值 以规定的下降率下降。
另外，本发明的特征在于，上述限制部使上述供给电流的电流值在上述合模力到 达上述目标合模力的允许误差范围之前从上述规定的值下降。通过这种合模装置，能够对通过电磁铁得到的合模力进行适当的控制。发明的效果根据本发明，能够提供一种合模装置以及合模控制方法，能够对通过电磁铁得到 的合模力进行适当的控制。


图1是用于说明在提高通常的反馈控制中的合模力的响应性时产生的问题的图。图2是表示本发明的实施方式中的模具装置以及合模装置的闭模时的状态的图。图3是表示本发明的实施方式中的模具装置以及合模装置的开模时的状态的图。图4是表示控制部的结构例的图。图5是用于说明第一实施方式中的基于极限图形的合模力的控制的图。图6是用于说明第二实施方式中的基于极限图形的合模力的控制的图。图7是用于说明第三实施方式中的基于极限图形的合模力的控制的图。图8是用于说明第四实施方式中的基于极限图形的合模力的控制的图。图9是表示适用了通过电动机框来封闭磁场的产生区域的旋转型电动机的本申 请的变形例的图。符号的说明10合模装置11固定台板12可动台板12a可动台板凸缘部13后台板14 连杆15固定模具16可动模具17射出装置18射出喷嘴19模具装置21 导柱22吸附板23 导孔24大径部25小径部28线性电动机29 定子30可动件37电磁铁单元
5
39 杆41、42 孔43 螺纹44 螺母45线圈配置部46 铁芯47 磁轭48 线圈49电磁铁51吸附部55合模力检测器60控制部61上位控制器62加法器63PI 控制器64限制器65放大器71滚珠丝杠螺母72滚珠丝杠轴73电动机支架74开闭模电动机75位置检测器Brl轴承部件Gd引导件Fr 框架nl、n2 螺母
具体实施例方式以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。其中，在本实施方式中，对于合模装置，将进行闭模时可动台板的移动方向作为前方，将进行开模时可动台板的移动方向作为 后方，对于射出装置，将进行射出时螺杆的移动方向作为前方，将进行计量时螺杆的移动方 向作为后方，而进行说明。图2是表示本发明的实施方式中的模具装置以及合模装置的闭模时的状态的图， 图3是表示本发明的实施方式中的模具装置以及合模装置的开模时的状态的图。在图中，10是合模装置；Fr是射出成型机的框架；Gd是作为第一引导部件的2根 引导件(在图中仅表示2根引导件Gd之中的1根)，其铺设在该框架Fr上而构成轨道、支 持并且引导合模装置10 ；11是作为第一固定部件的固定台板，其载放在该引导件Gd上、相 对于上述框架Fr以及引导件Gd固定；与该固定台板11隔开规定的间隔、且与固定台板11 相对地配置作为第二固定部件的后台板13 ；在上述固定台板11与后台板13之间架设了 4根作为连接部件的连杆14(在图中仅表示4根连杆14之中的2根)。另外，上述后台板13 载放在上述引导件Gd上，以便能够伴随连杆14的伸缩而相对于引导件Gd稍微移动。另外，在本实施方式中，固定台板11相对于框架Fr及引导件Gd固定，后台板13 相对于引导件Gd能够稍微移动，但也可以使后台板13相对于框架Fr及引导件Gd固定，并 使固定台板11能够相对于引导件Gd稍微移动。沿着上述连杆14而与固定台板11相对地、将作为第一可动部件的可动台板12配 置为在开闭模方向上进退自由。为此，在上述可动台板12的与连杆14对应的位置上形成 用于使连杆14贯通的未图示的导孔。在上述连杆14的前端部形成未图示的第一螺纹部，上述连杆14通过使上述第一 螺纹部与螺母nl螺合而固定于固定台板11。另外，在上述各连杆14后方的规定部分，外径 比连杆14小的作为第二引导部件的导柱21，从后台板13的后端面朝向后方突出、且与连杆 14 一体形成。并且，在上述固定台板13的后端面附近形成未图示的第二螺纹部，上述固定 台板11与后台板13通过使上述第二螺纹部与螺母π2螺合而连结。在本实施方式中，导柱 21与连杆14 一体形成，但也能够将导柱21与连杆14独立形成。另外，在上述固定台板11上固定有作为第一模具的固定模具15，在上述可动台板 12上固定有作为第二模具的可动模具16，随着上述可动台板12的进退，固定模具15与可 动模具16接触分离，而进行闭模、合模以及开模。另外，随着进行合模，在固定模具15与可 动模具16之间形成多个未图示的型腔空间，从射出装置17的射出喷嘴18射出的作为成型 材料的未图示的树脂填充到上述各型腔空间中。另外，由固定模具15以及可动模具16构 成模具装置19。另外，与上述可动台板12平行配置的作为第二可动部件的吸附板22，在后台板13 的后方被配置为沿着上述各导柱21进退自由，并由导柱21引导。另外，在上述吸附板22 上，在与各导柱21对应的位置上形成有用于使导柱21贯通的导孔23。该导孔23具备向前 端面开口并收容滚珠螺母η2的大径部24、和向吸附板22的后端面开口并具备相对于导杆 21滑动的滑动面的小径部25。在本实施方式中，吸附板22由导柱21引导，但也可以使吸 附板22不仅由导柱21而且由引导件Gd引导。然而，为了使上述可动台板12进退，作为第一驱动部且作为开闭模用的驱动部的 线性电动机28，配置在可动台板12与框架Fr之间。上述线性电动机28具备作为第一驱动 要件的定子29和作为第二驱动要件的可动件31，上述定子29在上述框架Fr上与上述弓|导 件Gd平行、且与可动台板12的移动范围相对应地形成，上述可动件31在可动台板12的下 端与上述定子29相对、且在规定的范围内形成。上述可动件31具备铁芯34以及线圈35。另外，上述铁芯34具备向定子29突出 并以规定的间距形成的多个磁极齿33，上述线圈35卷绕于各磁极齿33。另外，上述磁极齿 33在相对于可动台板12的移动方向呈直角的方向上相互平行地形成。另外，上述定子29 具备未图示的铁芯、以及在该铁芯上延伸形成的未图示的永久磁铁。该永久磁铁通过使N 极以及S极的各磁极交替、且以与上述磁极齿33相同的间距来磁化而形成。因此，当通过对上述线圈35供给规定的电流来驱动线性电动机28时，能够使可动 件31进退，随之使可动台板12进退，而进行闭模以及开模。另外，在本实施方式中，在定子29上配置永久磁铁、在可动件31上配置线圈35，但也可以在定子上配置线圈、在可动件上配置永久磁铁。在该情况下，由于线圈不随着线性电 动机28被驱动而移动，因此能够容易进行用于对线圈供电的布线。然而，当使上述可动台板12前进而可动模具16与固定模具15抵接时，进行闭模， 并接着进行合模。另外，为了进行合模，在后台板13与吸附板22之间，配置作为第二驱动 部且作为合模用驱动部的电磁铁单元37。另外，贯通后台板13以及吸附板22而延伸、且将 可动台板12与吸附板22进行连结的作为合模力传递部件的杆39被配置为进退自由。该 杆39在闭模时以及开模时与可动台板12的进退联动而使吸附板22进退，在合模时将由电 磁铁单元37产生的合模力传递至可动台板12。另外，由固定台板11、可动台板12、后台板13、吸附板22、线性电动机28、电磁铁单 元37、杆39等构成合模装置10。另外，在合模装置10中，作为开闭模用驱动部的线性电动机28的动作和作为合模 用驱动部的电磁铁单元37的动作，由控制部60控制。对于控制部60的详情将后述。上述电磁铁单元37由形成在后台板13侧的作为第一驱动部件的电磁铁49、以及 形成在吸附板22侧的作为第二驱动部件的吸附部51构成，该吸附部51形成在上述吸附板 22的前端面的规定部分上，在本实施方式中形成在吸附板22中包围上述杆39、且与电磁铁 49相对的部分上。另外，在后台板13的后端面的规定部分，在本实施方式中在上述杆39的 稍微上方以及下方，相互平行地形成有具有矩形截面形状的作为线圈配置部的两个槽45， 在各槽45之间形成有具有矩形形状的铁芯46、在其他部分形成有磁轭47。另外，在上述铁 芯46上卷绕有线圈48。另外，上述铁芯46以及磁轭47由铸造物的一体构造构成，但也可以通过层叠由强 磁性体构成的薄板来形成，并构成电磁层叠钢板。在本实施方式中，在后台板13之外形成电磁铁49、在吸附板22之外形成吸附部 51，但也可以将电磁铁形成为后台板13的一部分、将吸附部形成为吸附板22的一部分。因此，在电磁铁单元37中，当对上述线圈48供给电流(直流电流)时，电磁铁49 被驱动，并吸附吸附部51，能够产生上述合模力。另外，上述杆39配置为在后端部与吸附板22连结，在前端部与可动台板12连结。 因此，杆39在闭模时随着可动台板12的前进而前进并使吸附板22前进，在开模时随着可 动台板12的后退而后退并使吸附板22后退。为此，在上述后台板13的中央部分形成用于使杆39贯通的孔41，并且在上述吸 附板22的中央部分形成有用于使杆39贯通的孔42 ；并面对上述孔41的前端部的开口、配 置有滑动自由地支持杆39的轴瓦等轴承部件Brl。另外，在上述杆39的后端部形成有螺 纹43，使该螺纹43与相对于吸附板22被旋转自由地支持的作为模厚调整机构的螺母44螺
I=I ο在上述螺母44的外周面上形成有未图示的大直径的齿轮，在上述吸附板22上配 置有作为模厚调整用驱动部的未图示的模厚调整用电动机，使安装在该模厚调整用电动机 的输出轴上的小直径的齿轮、与形成在上述螺母44的外周面上的齿轮啮合。另外，当与模具装置19的厚度相对应而驱动模厚调整用电动机、使上述螺母44相 对于螺纹43旋转规定量时，能够调整杆39相对于吸附板22的位置，并调整吸附板22相对 于固定台板11以及可动台板12的位置，使间隙δ成为最佳值。即，通过改变可动台板12与吸附板22的相对的位置，来进行模厚的调整。另外，在本实施方式中，铁芯46及磁轭47以及吸附板22的整体由电磁层叠钢板构成，但后台板13中的铁芯46的周围以及吸附部51也可以由电磁层叠钢板构成。在本实 施方式中，在后台板13的后端面上形成电磁铁49，并与该电磁铁49相对地、在吸附板22的 前端面上进退自由地配置吸附部51，但也能够在后台板13的后端面上配置吸附部，而与该 吸附部相对地、在吸附板22的前端面上进退自由地配置电磁铁。接着，说明控制部60的详细情况。图4是表示控制部的结构例的图。在图4中， 控制部60由上位控制器61、加法器62、作为供给电流计算部的PI控制器63、作为限制部的 限制器64以及放大器65等构成。另外，控制部60还控制线性电动机28的驱动，但在图中 省略线性电动机28的驱动系统。上位控制器61具备CPU以及存储器等，通过由CPU对记录在存储器中的控制程序 进行处理，来控制线性电动机28以及电磁铁49的动作。上位控制器61输出表示合模力大 小的指令(合模力指令)以及表示线性电动机28应移动的位置的指令(位置指令)。关于 位置指令，在线性电动机28的驱动系统中进行处理，因此在此省略说明。来自上位控制器61的合模力指令，被输入线性电动机驱动部的加法器62。对加法 器62还输入由设置在合模装置10中的合模力检测器55检测的合模力的检测值(合模力检 测值)。加法器62根据合模力指令所示的合模力的值(合模力指令值)和合模力检测值， 计算合模力检测值相对于合模力指令的误差(合模力误差)。计算出的合模力误差输入PI 控制器63。另外，合模力检测器55也可以由检测连杆14的伸长量的传感器或配置在杆39 上的负载传感器等负载检测器、或者检测电磁铁49与吸附部51之间的磁通的传感器构成。PI控制器63例如由伺服卡构成，根据合模力误差，通过PI控制(比例积分控制) 计算能够迅速消除(修正)合模力误差的电流值，来作为对电磁铁49供给的电流值，并将 表示该电流值的信号(电磁铁电流指令)输出至限制器64。在此，所谓“能够迅速消除(修 正)的电流值”，意味着考虑到电磁铁49的响应性的不良而迅速地消除合模力误差的电流 值。因此，由PI控制部63计算出的电流值不一定必须是与合模力误差相对应而唯一确定 的电流值，而可能成为比该电流值大的电流值。限制器64根据预先输入的电流的极限图形，对从PI控制器63输入的电磁铁电流 指令所示的电流值(输入电路值)施加限制。在此，所谓电流的极限图形，是指表示时间与 供给电流的极限(limit)值(限制值)的关系的信息(即表示与时间的经过相对应的供给 电流的极限值的信息)。因此，限制器64根据极限图形来判断与输入电磁铁电流指令的时 间相对应的电流的极限值，并将表示根据该极限值对输入电流值施加了限制的电流值的电 磁铁电流指令(带限制的电流指令)输出至放大器65。所谓根据极限值对输入电流值施加 限制，是指在输入电流值超过该极限值的情况下将其抑制为该极限值表示的电流值，在输 入电流值为该极限值以下的情况下将输入电流值直接输出。放大器65例如由驱动卡构成，将与从限制器64输入的带限制的电流指令相对应 的电流供给至电磁铁49的线圈48。根据该电流的供给来驱动电磁铁49。接着，说明上述结构的合模装置10的动作。控制部60进行开闭模处理，在闭模时，在图3的状态下对线圈35供给电流。接下 来，驱动线性电动机28，使可动台板12前进，并如图2所示，使可动模具16与固定模具15抵接。此时，在后台板13与吸附板22之间、即电磁铁49与吸附部51之间，形成最佳的间隙δ。另外，闭模所需要的力与合模力相比较十分小。当可动台板12到达规定的位置(可动模具16与固定模具15抵接、或差一点抵 接的位置)时，开始合模工序。即，上位控制器61将表示预定合模力的目标值(以下称为 “目标合模力”)的合模力指令输出至加法器62。加法器62根据合模力指令值和由合模力 检测器55依次输入的合模力检测值，来计算合模力误差，并输出至PI控制部63。PI控制 部63通过PI控制对合模力误差进行修正，并计算为了消除合模力误差而对电磁铁49供给 的电流值，并将表示该电流值的电磁铁电流指令输出至限制器64。限制器64根据极限图 形，通过与时间的经过相对应的电流值的极限，对电磁铁电流指令施加限制，并将带限制的 电流指令输出至放大器65。放大器65将与带限制的电流指令相对应的电流供给至电磁铁 49的线圈48。通过对线圈48供给电流来驱动电磁铁49，吸附部5被电磁铁49的吸附力吸附。 随之，合模力经由吸附板22以及杆39传递至可动台板12，进行合模。另外，控制部60为了提高合模力的上升响应性，在输出了合模力指令之后，将超 过与目标合模力相对应的电流值的电流(以下称为“额定电流”)的电流供给至线圈48。更 具体地说，在合模力误差大的合模开始的最初，从PI控制部63输出的电流指令表示超过额 定电流的电流值。但是，当持续对线圈48供给超过额定电流的电流时，会产生超过对于目 标合模力的允许误差范围的合模力(合模力的过冲)。因此，本实施方式中的控制部60进 行控制以防止合模力的过冲。该控制如下地实现限制器64根据极限图形来限制供给电 流。极限图形的详情将后述。在得到了目标合模力之后，在合模工序中，由合模力检测器55检测出的合模力检 测值被依次输入加法器62，通过加法器62、ΡΙ控制器63、限制器64以及放大器65，以将合 模力维持在目标合模力的允许误差范围内的方式，调整对线圈48供给的电流，并进行反馈 控制。在此期间，在射出装置17中从射出喷嘴18射出熔融的树脂，并填充至模具装置19 的各型腔空间中。当各型腔空间内的树脂冷却而硬化时，控制部60在开模时、在图2的状态下停止 对上述线圈48供给电流。随之，驱动线性电动机28，使可动台板12后退，并如图3所示使 可动模具16位于后退极限位置，进行开模。接着，说明基于极限图形的合模力的控制。图5是用于说明第一实施方式中的基 于极限图形的合模力的控制的图。在图5(A)中，横轴表示时间的经过，纵轴表示电流值。实线Ll表示设定在限制器 64中的极限图形。虚线I表示由放大器65实际供给至电磁铁49的线圈48的供给电流的 电流值的推移。在(B)中，横轴表示与(A)的横轴取得了同步的时间的经过，纵轴表示合模力(合 模力检测值)的大小。实线F表示与时间的经过相对应的合模力的推移。如㈧所示，第一实施方式中的极限图形Ll被定义为在合模力F达到了目标合 模力的允许误差范围(以下称为“允许合模力”)之后，在超过允许合模力之前、即在过冲之 前(t2)，极限值立即下降至额定电流。
这样，以在合模力达到了目标合模力的时刻、预先减小供给电流的方式设定极限 图形，因此即使在响应性较慢的电磁铁的反馈控制中，也能够沿着极限图形来供给电流，由 此能够防止合模力的过冲。对在限制器64中设定了所述极限图形Ll时的、基于控制部60的合模力F的控制 进行说明。从合模开始时(tl)起的一段期间，为了提高合模力的上升响应性，从PI控制部63 向限制器64输出表示最大电流(在保证装置的动作为适当的范围内放大器65能够对电磁 铁49供给的最大的电流)以上的电流值的电流指令。因此，按照极限图形Ll的带限制的 电流指令由限制器64输出至放大器65，与该带限制的电流指令相对应的电流由放大器65 供给至电磁铁49的线圈48。另外，从tl到ts的期间，实线Ll与虚线I重合。
由于供给按照极限图形Ll的电流，因此从合模开始时(tl)起的一段期间，对线圈 48供给最大电流。由于供给最大电流，因此合模力F与供给额定电流的情况相比响应性良 好地上升，并在t2接近允许合模力的上限值(或成为上限值)。在此，在仅进行不设置限制器64的通常的反馈控制的情况下，即使在t2成为了目 标合模力，由于反馈控制的延迟电流也不会立即下降。结果，在通常的反馈控制的情况下， 合模力会过冲。但是，在本实施方式中，以不过冲的方式设定有极限图形，因此在合模力F 超过允许误差范围之前的t2以后，以不超过极限图形的限制值的方式供给电流。因此，在 t2以后，沿着极限图形Ll供给额定电流。结果，合模力F下降，此后维持在允许合模力内， 成为稳定状态。另外，合模力F由合模力检测器55依次检测，并输入至加法器62。加法器62依次 计算合模力F相对于目标合模力的误差(合模力误差)，并输出至PI控制器63。因此，当 合模力误差变小时，有时基于反馈控制的由PI控制器63输出的电流指令表示的电流值变 得比极限图形I小。此时，来自PI控制器63的电流指令不被施加极限地通过限制器64，并 输入至放大器65。从放大器65将与该电流指令相对应的电流输出至线圈48。该状态如ts以后所示。在ts以后，供给电流I与极限图形Ll分离，成为比极限 值小的值。即，在ts以后，反馈控制不会被限制器64施加极限而变得有效，合模力F被维 持为允许合模力。如上所述，根据第一实施方式中的合模装置10，基于极限图形对电磁铁49供给电 流，该极限图形为在合模开始的最初将比额定电流大的电流(最大电流)作为供给电流， 在合模力过冲之前使供给电流下降为额定电流。因此，能够提高上升响应性，并且减少发生 过冲的可能性。然而，在第一实施方式中，合模力F在一度达到允许误差范围内之后，会与供给电 流的下降相对应而下降到允许误差范围外(下冲)。结果，存在以下问题合模力F为了再 次到达允许误差范围内而需要时间，使从合模开始时(tl)到合模力成为稳定状态为止的 时间长期化。因此，作为解决该问题的例子，说明第二实施方式。图6是用于说明第二实施方式中的基于极限图形的合模力的控制的图。在图6中， 对于与图5相同的对象附加相同符号。如㈧所示，第二实施方式中的极限图形Ll被定义为在合模力F达到了允许合 模力之后，在超过允许合模力之前、即过冲之前(t2)，极限值开始下降。并且，被定义为极限值不立即下降至额定电流，而使倾斜逐渐变小，并且缓慢地下降为额定电流。其原因是当在t2使其立即下降为额定电流时，如第一实施方式所示，合模力再次成为允许合模力以 下，到最终成为稳定状态(合模力被稳定维持为允许合模力的状态)为止需要时间。这样，以在合模力达到了目标合模力的时刻、预先减小供给电流的方式设定极限 图形，因此即使在响应性较慢的电磁铁的反馈控制中，也能够沿着极限图形来供给电流，由 此能够防止合模力的过冲。对在限制器64中设定了上述极限图形Ll时的、基于控制部60的合模力F的控制 进行说明。从合模开始时(tl)起的一段期间，为了提高合模力的上升响应性，从PI控制部63 向限制器64输出表示最大电流以上的电流值的电流指令。因此，按照极限图形Ll的带限 制的电流指令由限制器64输出至放大器65，与该带限制的电流指令相对应的电流由放大 器65供给至电磁铁49的线圈48。另外，在从tl到ts的期间，实线Ll与虚线I重合。由于供给按照极限图形Ll的电流，因此从合模开始时(tl)起的一段期间，对线圈 48供给最大电流。由于供给最大电流，因此合模力F与供给额定电流的情况相比响应性良 好地上升，并在t2接近允许合模力的上限值(或成为上限值)。在此，在仅进行不设置限制器64的通常的反馈控制的情况下，即使在t2是否成为 了目标合模力，由于反馈控制的延迟电流也不立即下降。结果，在通常的反馈控制的情况 下，合模力会过冲。但是，在本实施方式中，以不过冲的方式设定有极限图形，因此在t2以 后以不超过极限图形的限制值的方式供给电流。因此，在t2以后供给电流沿着极限图形Ll 开始下降。即，供给电流不立即下降至额定电流，而在使下降的程度(下降率)逐渐变小的 同时下降。结果，合模力F不会需要以上地下降，而维持在允许合模力内，并在允许时间tp 内成为稳定状态。另外，合模力F由合模力检测器55依次检测，并输入至加法器62。加法器62依次 计算合模力F相对于目标合模力的误差(合模力误差)，并输出至PI控制器63。因此，当 合模力误差变小时，有时基于反馈控制的由PI控制器63输出的电流指令表示的电流值变 得比极限图形I小。此时，来自PI控制器63的电流指令不被施加极限地通过限制器64，并 输入至放大器65。从放大器65将与该电流指令相对应的电流输出至线圈48。该状态如ts以后所示。在ts以后，供给电流I与极限图形Ll分离，成为比极限 值小的值。即，在ts以后，反馈控制不会被限制器64施加极限而变得有效，合模力F被维 持为允许合模力。如上所述，根据第二实施方式中的合模装置10，基于极限图形对电磁铁49供给电 流，该极限图形为在合模开始的最初将比额定电流大的电流(最大电流)作为供给电流， 在合模力过冲之前使供给电流以规定的下降率下降。因此，能够提高上升响应性，并且减少 发生过冲的可能性。另外，还能够避免合模力的下冲，能够在允许时间内使合模力成为稳定 状态。另外，在此，从合模开始tl起设置极限图形Li，但也可以在tl到t2之间不设置极 限图形Li，而在t2以后设置极限图形。原因是设定最大电流作为从tl到t2之间的极限 图形的限制值，未充分发挥作为限制值的作用。然而，第二实施方式中的极限图形Li，在从最大电流下降至额定电流之前的期间，具有多个节点，而成为复杂的图形。结果，存在合模力不稳定的可能性。在图6(B)中，在t2以后合模力在允许误差范围内上下变动，其表示合模力变得不稳定的情况。另外，还存在难 以决定节点的问题。作为解决所述问题的例子，说明第三实施方式。图7是用于说明第三实施方式中的基于极限图形的合模力的控制的图。在图7中， 对于与图6相同的对象附加相同符号。如(A)所示，第三实施方式中的极限图形Ll被定义为在合模力F达到允许合模 力之前，极限值从最大电流逐渐下降。结果，在极限值逐渐下降的期间中的节点的数量，比 第二实施方式中的极限图形减少，尤其是在允许时间tp内没有节点。对在限制器64中设定了上述极限图形Ll时的、基于控制部60的合模力F的控制 进行说明。从合模开始时(tl)起的一段期间，为了提高合模力的上升响应性，从PI控制部63 向限制器64输出表示最大电流以上的电流值的电流指令。因此，按照极限图形Ll的带限 制的电流指令由限制器64输出至放大器65，与该带限制的电流指令相对应的电流由放大 器65供给至电磁铁49的线圈48。另外，从tl到ts的期间，实线Ll与虚线I重合。由于供给按照极限图形Ll的电流，因此从合模开始时(tl)起的一段期间，对线圈 48供给最大电流。由于供给最大电流，因此合模力F与供给额定电流的情况相比响应性良 好地上升。之后，供给电流I在合模力F达到允许合模力之前的t2，根据极限图形Ll以规 定的下降率开始下降。在此，电流开始下降的t2与第二实施方式不同，被设定在达到目标 合模力的允许误差范围之前。结果，合模力F的倾斜(增加的程度)比供给电流的下降稍 微延迟地变小。合模力F在倾斜变小的状态下，在允许时间tp之前达到允许合模力，并在 允许时间tp在允许合模力内形成极大点。其后，在ts以后，与在第二实施方式中说明的情 况相同，供给电流I与极限图形Ll分离，反馈控制变得有效。因此，合模力F通过反馈控制 被维持为允许合模力。如上所述，根据第三实施方式中的合模装置10，基于极限图形对电磁铁49供给电 流，该极限图形为在合模开始的最初将比额定电流大的电流(最大电流)作为供给电流， 在合模力达到允许合模力之前使极限值逐渐下降。因此，能够提高上升响应性，并且减少发 生过冲的可能性，另外，能够在允许时间内使合模力成为稳定状态。另外，由于在合模力达到允许合模力之前供给电流逐渐下降，因此能够减小合模 力的倾斜，能够使其以较缓的倾斜达到允许合模力。结果，与第二实施方式相比，合模力的 控制变得容易，还能够使极限图形变得简单。另外，在本实施方式中，说明了在允许时间tp 合模力在允许合模力内形成极大点，换言之，以在允许时间tp合模力在允许合模力内形成 极大点的方式、决定极限图形Ll的形状(从tl到t2的间隔、t2以后的倾斜(下降率))即 可。其原因为，由此能够使极限图形Ll的形状变得简单。接着，说明第四实施方式。图8是用于说明第四实施方式中的基于极限图形的合 模力的控制的图。在图8中，对与图6或图7相同的对象附加相同符号。如(A)所示，第四实施方式中的极限图形Ll被定义为在比第三实施方式更早的 时期，使极限值从最大电流开始下降。在图中，示出了从合模开始时(tl)起开始下降的例子。对在限制器64中设定了所述极限图形Ll时的、基于控制部60的合模力F的控制进行说明。从合模开始时(tl)起的一段期间，为了提高合模力的上升响应性，从PI控制部63向限制器64输出表示最大电流以上的电流值的电流指令。因此，在tl至t2之间，按照极 限图形Ll的带限制的电流指令由限制器64输出至放大器65，与该带限制的电流指令相对 应的电流由放大器65供给至电磁铁49的线圈48。另外，从tl到ts的期间，实线Ll与虚 线I重合。由于供给按照极限图形Ll的电流，因此在合模开始时(tl)对线圈48供给最大电 流，在其之后，供给电流以规定的下降率开始下降。由于在最初供给最大电流，因此合模力F 与供给额定电流的情况相比响应性良好地上升，并在允许时间tp之前达到允许合模力。并 且，由于供给电流下降，因此合模力F在达到了允许合模力之后，不会过冲而维持为允许合 模力。其后，在ts以后，供给电流I与在第二实施方式中说明的情况相同，与极限图形Ll 分离，反馈控制变得有效。因此，合模力F通过反馈控制被维持为允许合模力。如上所述，根据第四实施方式中的合模装置10，基于极限图形对电磁铁49供给电 流，该极限图形为在合模开始时将比额定电流大的电流(最大电流)作为供给电流，其后 使极限值逐渐下降。因此，能够提高上升响应性，并且减少发生过冲的可能性，并能够在允 许时间内使合模力成为稳定状态。但是，在第四实施方式中，由于供给电流从合模开始时(tl)之后立即开始下降， 因此合模力F的上升响应性比第三实施方式劣化(合模力F的最初的倾斜比第三实施方式 小)。并且，达到允许合模力时的合模力F的倾斜，比在第三实施方式中合模力F达到 允许合模力时的倾斜大。其原因是合模力F达到允许合模力时的、供给电流Ll的下降率 (倾斜的绝对值)，在第四实施方式中较小。即，在第四实施方式中，供给最大电流的时间比 第三实施方式短，因此当以与第三实施方式相同的下降率使供给电流下降时，有可能无法 在允许时间tp之前达到允许合模力。因此，需要减小下降率。当达到允许合模力时的合模力F的倾斜(增加率)变大时，之后的合模力F的控 制变得相对困难。因此，第四实施方式中的极限图形I具有以下倾向在经过允许时间tp 之后，节点比第三实施方式的极限图形多，变得复杂。根据所述观点，可以说第三实施方式的极限图形Ll比第四实施方式的极限图形 Ll更为优选。并且，鉴于第三实施方式解决了第二实施方式的问题这一情况，可以说在第 一、第二以及第四实施方式中第三实施方式的极限图形Ll是最为优选的。S卩，相对于第二实施方式，在第三实施方式中，通过缩短供给最大电流的时间，能 够实现极限图形的简化以及合模力的控制的易化。但是，如第四实施方式所示，将供给最大 电流的时间过于缩短，也存在极限图形变得复杂、而且合模力的控制变得困难的倾向。因此，在制作极限图形时，需要适当设定供给最大电流的时间、和之后的极限值的 下降率(倾斜)。另外，极限图形的制作基于使用了计算机的模拟、或者实际使用了合模装 置的实验值等来进行即可。另外，上述各实施方式的各极限图形以在极限值下降时用直线连接各接点之间的 方式来形成，但例如也可以使极限值以台阶状多级地下降。另外，在本实施方式中，优选使用检测对模具施加的负载的合模力检测器55来作为合模力检测部，因此示出了使用合模力检测部55的例子。但是，作为合模力检测部，也可 以使用检测电磁铁的磁通密度的磁通密度检测器，也可以使用计测后台板13与吸附板22 之间的间隙δ的距离检测器等。然而，本实施方式的合模装置的控制方法，也可以不是通过线性电动机28的驱动 来进行开闭模动作的合模装置。尤其是在线性电动机28的情况下，由于磁铁在框架表面露 出，所以有可能附着粉尘等。因此，在图9中示出本发明的变形例作为开闭模驱动部，不使 用线性电动机28，而适用通过电动机框对磁场的产生区域进行封闭的旋转型电动机。作为第二驱动部的电磁铁单元的说明与图1以及图2相同，因此省略说明。作为 第一驱动部、且作为开闭模用驱动部(开闭模驱动部)的开闭模用电动机74，不能移动地安 装在固定于框架上的电动机支架73上。在此，开闭模电动机74使用通过电动机框对磁场 的产生区域进行封闭的旋转型电动机。未图示的电动机轴从旋转型电动机突出，电动机轴 与滚珠丝杠轴72连结。滚珠丝杠轴72与滚珠螺母71螺合，由此构成将由旋转型电动机产 生的旋转运动转换为直线运动的运动方向转换装置。另外，滚珠丝杠螺母71不能旋转地配 置在从可动台板12的下部突出的可动台板凸缘部12a上。由此，通过开闭模电动机74的 旋转，可动台板12能够前后运动，进行可动模具16的开闭模动作。并且，在开闭模电动机74的后端安装有位置检测器75，其读入开闭模电动机74的 旋转角度，而能够掌握可动台板12的位置。由此，开闭模处理部61控制开闭模电动机74。在本构成中，在通过电磁铁产生向模具装置19的合模力的过程中，更具体地说在 开始升压之后，当发生模具的错位的危险消失时，开闭模处理部61可变地控制向开闭模电 动机74的电流的供给。具体地说，停止电流的供给。由此，开闭模电动机74被位置控制产 生的对合模力的影响消失。以上，详细说明了本发明的实施方式，但本发明不限定于上述特定的实施方式，在 专利请求的范围内记载的本发明的主旨的范围内，能够进行各种变形和变更。本国际申请主张基于2007年9月28日申请的日本专利申请2007-255821号的优 先权，在本国际申请中引用2007-255821号的全部内容。
权利要求
一种合模装置，通过电磁铁来作用合模力，其特征在于，具有合模力检测部，检测上述合模力；供给电流计算部，根据由上述合模力检测部检测的合模力的检测值与目标合模力的误差，计算对上述电磁铁供给的电流值；以及限制部，将由上述供给电流计算部计算出的电流值抑制为预定的图形。
2.如权利要求1记载的合模装置，其特征在于，上述限制部根据对与预定时间的经过相对应的供给电流的限制值进行表示的限制信 息，将由上述供给电流计算部计算出的电流值抑制为与时间的经过相对应的上述限制值。
3.如权利要求1或2记载的合模装置，其特征在于，上述限制部设置在上述供给电流计算部与上述电磁铁之间。
4.如权利要求1至3任一项记载的合模装置，其特征在于，上述限制部根据上述限制信息，使上述供给电流的电流值，在合模开始时成为超过额 定电流的规定的值，并在上述合模力超过上述目标合模力的允许误差范围之前从上述规定 的值下降。
5.如权利要求4记载的合模装置，其特征在于，上述限制部使上述供给电流的电流值从上述规定的值以规定的下降率下降。
6.如权利要求4或5记载的合模装置，其特征在于，上述限制部使上述供给电流的电流值，在上述合模力到达上述目标合模力的允许误差 范围之前从上述规定的值下降。
7.一种合模控制方法，通过电磁铁来作用合模力，其特征在于，检测通过上述电磁铁产生的上述合模力；求出上述合模力的检测值与目标合模力的误差；根据该误差，计算对上述电磁铁供给的电流值；将计算出的电流值抑制为预定的图形。
8.如权利要求7记载的合模控制方法，其特征在于，根据对与预定时间的经过相对应的供给电流的限制值进行表示的限制信息，将上述电 流值抑制为与时间的经过相对应的上述限制值。
全文摘要
一种合模装置及合模控制方法，通过电磁铁来作用合模力，合模装置具有合模力检测部，检测上述合模力；供给电流计算部，根据由上述合模力检测部检测的合模力的检测值与目标合模力的误差，计算对上述电磁铁供给的电流值；以及限制部，将由上述供给电流计算部计算出的电流值抑制为预定的图形。由此，提供一种能够对通过电磁铁得到的合模力进行适当的控制的合模装置。
文档编号B29C45/66GK101808797SQ20088010913
公开日2010年8月18日 申请日期2008年9月3日 优先权日2007年9月28日
发明者加藤敦, 山本泰三, 柴田达也, 森田洋 申请人:住友重机械工业株式会社