专利名称：模具紧固装置和控制模具紧固装置的方法
技术领域：
本发明涉及一种模具紧固装置，其中，金属模具可在短时间内打开和关闭，本发明
还涉及控制模具紧固装置中驱动马达的方法。
背景技术：
有一种模具紧固装置，其中， 一肘杆机构设置在后板和可动模板之间， 一马达驱动 该肘杆机构，由此，移动该可动模板并锁住该金属模具。在该模具紧固装置中，马达的转速 受到控制，移动该承载可动金属模具的可动模板，由此关闭金属模具。例如，可动模板被加 速。当加速到达预定值时，可动模板就以恒定的速度移动。当可动模板到达规定的位置时， 可动模板减速并停止在要求的位置上。此后，进一步驱动肘杆机构以预定的紧固力锁住金 属模具。日本专利申请(特开)公报2003231162。 可动模板应该移动的距离由要生产的模制件的尺寸确定。肘杆机构的连杆移动的 范围也在预定的范围之内。然而，驱动马达的转速以一定的速率增加或减小，而不管可动模 板停止、打开金属模具的位置如何。这就是说，由于可动模板的移动距离根据连杆的联接 (角度)状态而变化，所以，即使驱动马达的转速以恒定的速率增加或减小，可动模板开始 移动的位置也会变化。因此，可动模板以不同速率加速或减速，视其所处位置而定。
这意味着驱动马达在落入到其最大转矩之外的区域内运行，并意味着可动模板以 低于最大加速或减速速率的速率进行加速或减速。因此，驱动马达的能力不能有效地利用， 必然延长打开和关闭金属模具的时间。 提出本发明是为了解决上述诸多问题。本发明的目的是提供一种模具紧固装置和 控制模具紧固装置中驱动马达的方法，其可有效地利用驱动马达的最大转矩，并可縮短打 开和关闭金属模具的时间。
发明内容
为了达到该目的，一种模具紧固装置和一种控制模具紧固装置中驱动马达的方法 如下地设计。 模具紧固装置包括固定模板，固定金属模具固定到该固定模板上；通过系杆联 接到固定模板的后板；以及可动模板，可动金属模具固定到该可动模板，可动模板可动地设 置在后板和固定模板之间。 该装置还包括肘杆机构和驱动马达。该肘杆机构设置在后板和可动模板之间，并 构造成来回移动该可动模板以及锁住固定金属模具和可动金属模具。驱动马达联接到肘杆 机构的十字头并驱动该十字头。 模具紧固装置可在两种模式中运行。在第一种模式中，十字头应该停止的那个位 置与从该位置加速十字头的速率相关联，而十字头以对应于该位置的加速度进行操作，由 此，可动模板正在加速时，不管可动模板的位置如何，都以恒定的输出转矩来驱动该驱动马 达。
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在第二种模式中，十字头应该停止的那个位置与从该位置减速十字头的速率相关
联，而十字头以对应于该位置的减速度进行操作，由此，在可动模板正在减速时，不管可动模板的位置如何，都以恒定的输出转矩来驱动该驱动马达。装置可只以一种模式操作或在两种模式操作。 在控制该装置的驱动马达的方法中，为了加速或减速可动模板，可探测十字头的
位置，根据探测到的十字头位置来读取该驱动马达的增加或减小的速率，根据所读取的增加或减小的速率来驱动该驱动马达，然后不管可动模板的位置如何都以恒定的转矩驱动该驱动马达。 在模具紧固装置和控制该装置的驱动马达的方法中，根据本发明，驱动马达转速的增加或减小的速率依据肘杆机构连杆的联接状态而变化，即依据十字头的位置而变化。驱动马达的输出转矩因此保持恒定。由此，可有效地利用驱动马达的能力，这可提高模具紧固装置的工作效率。 可动模板不管其位置如何总是以恒定的速率进行加速或减速。S卩，防止可动模板加速或减速的降低。这可縮短打开和关闭金属模具的时间。
包括在本说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，附图连同
以上给出的一般描述和下面给出的对实施例的详细描述一起用来解释本发明的原理。
图1是根据本发明的模具紧固装置的实施例的侧视图。 图2是显示模具紧固装置的可动模板的速度比和位置之间关系的曲线图。 图3是显示模具紧固装置中十字头和可动模板的速度如何变化的曲线图。 图4是显示模具紧固装置的控制单元的方框图。 图5是模具紧固装置的另一侧视图。 图6是模具紧固装置的再一侧视图。 图7是注模设备的立体图。
具体实施例方式
现将参照附图来描述根据本发明的模具紧固装置的实施例。图7示出一个具有模具紧固装置14的注模设备10。 注模设备10包括一底座50、一注射装置12以及一模具紧固装置14。注模设备10具有一显示装置16和一输入装置18，两者布置在注模设备10的几乎中心部分上。
底座50是大致矩形的实心体。轨道52铺设在底座50的上表面上。轨道52沿着底座50的纵向方向延伸。注射装置12安装在轨道52上并可自由地移动。
注射装置12包括一缸20、一驱动机构(未示出)以及一料斗56。缸20中具有螺杆。驱动机构可使螺杆围绕其轴线转动，并沿轴向来回移动螺杆。在注射装置12中，驱动机构驱动螺杆向前，从缸20中将树脂注射到金属模具36型腔中，这将在下文中描述。
模具紧固装置14保持金属模具36，模具紧固装置安装在底座50的左部分上，与注射装置12相对。注射装置12和模具紧固装置14具有一设置在外面的盖子。图7示出注射装置12和模具紧固装置14，两者都被一盖子覆盖。
图1示出模具紧固装置14。模具紧固装置14包括一固定模板22、一承载固定模 具的底座24、一可动模板26、以及一驱动机构30。现将描述模具紧固装置14，假定其前面 面向注射装置12。根据该假定，可定义模具紧固装置14的背侧、左侧和右侧。此外，根据重 力方向，可定义模具紧固装置14的顶部和底部。 驱动机构30包括一驱动马达42、一后板44、一肘杆机构46以及系杆60。驱动马
达42附连到后板44。 一传送带43围绕在驱动马达42的驱动轴和滚珠丝杠机构的螺旋轴
45上。因此，传送带43将驱动马达42联接到滚珠丝杠机构的螺旋轴45上。 后板44可动地安装在底座50上，并布置在由金属模具36厚度确定的位置上。系
杆60的一端固定到后板44。驱动机构30具有四个系杆60，它们分别固定到后板44的四
个角上。系杆60向前延伸，其另一端分别固定到固定模板22的四个角上。 固定模板22固定在底座50的规定位置上。 一固定金属模具32紧固到固定模板
22的后面。 可动模板26布置在固定模板22和后板44之间，并可来回移动。可动模板26在 其四个角上分别具有四个导向孔(未示出)。系杆60可滑动地延伸通过导向孔。在可动模 板26的前面上，固定了一个可动金属模具34。在可动模板26的后面上，设置了支承部分 27。肘节臂64分别联接到支承部分27上，这将在下文中描述。 肘杆机构46包括肘节杆48、一十字头62和肘节臂64。肘节杆48的一端可转动 地联接到后板44的支承部分47。肘杆机构46具有两对肘节杆48，即，上对和下对。
十字头62在中心部分处具有滚珠丝杠机构的螺母部分(未示出)。两个连接带 68的一端分别连接到十字头62的上端和下端。螺母部分设定了与滚珠丝杠机构的螺旋轴 45的螺纹啮合。当螺旋轴45转动时，螺母部分来回移动，从而来回驱动着十字头62。螺母 部分可设置在后板44上。连接带68的另一端用联接销66联接到肘节杆48。
肘节臂64的一端连接到肘节杆48并可自由地转动。肘节臂64的另一端联接到 可动模板26的支承部分27并可自由地转动。与肘节杆48相同，设置两对肘节臂64，即，上 对和下对。 下面将描述驱动马达42。 驱动马达42是一电动机。它的驱动轴的转速可设定到任何要求的值上。此外，它 的转角可用一传感器(未示出)进行探测。驱动马达42受一控制单元31控制，控制单元 显示在图4中。控制单元31包括一XH位置探测单元33、一马达驱动单元35以及一存储器 单元37。 XH位置探测单元33连接到设置在十字头62(图中标示为XH)上的位置传感器38。 XH位置探测单元33根据位置传感器38提供的信号来探测十字头62的位置。 一旦从XH位 置探测单元33中接收到有关十字头62的位置数据，马达驱动单元35就从存储器单元37 中读取驱动马达42转速的增加或减小的速率。然后，马达驱动单元35根据从存储器单元 37中读取的增加或减小的速率来提高或降低驱动马达42的转速。 存储器单元37储存着转速的各种增加和减小速率，它们对应于十字头62所取的 各种位置。增加和减小的速率应该这样当十字头62以任何的增加或减小的速率被驱动 时，使可动模板26以几乎相同的值进行加速或减速，而不管其位置如何。因此，驱动马达42 始终以相同的转矩被驱动。存储器单元37不需为十字头62可能移动的整个距离储存所有的增加和减小的速率。相反，存储器单元37可只为一部分的距离储存增加和减小的速率。 在此情形中，对于其它部分的距离的增加和减小的速率可通过计算进行内插。
该点将在下面作详细地解释。图3是显示十字头62的速度变化和可动模板26的 速度变化之间关系的曲线。图3基于这样的假定十字头62和可动模板26移动而靠近金 属模具。这就是说，金属板在时间0处完全打开，当十字头62和可动模板26停止时的0. 6 秒后完全地关闭。十字头62以恒定速率加速，直到运动开始之后经过O. l秒为止。十字头 62的最终速度为600mm/s。十字头62保持以此速度移动，约在0. 47秒之后减速，并在运动 开始之后约O. 57秒停止。 图3中虚线所示的曲线显示当十字头62以上述速率加速时可动模板26如何变化 其速度。可动模板26的速度变化不同于十字头62的速度变化，因为可动模板26是由肘杆 机构46所驱动。S卩，可动模板26的速度取决于十字头62开始运动的位置。因此，如果十 字头62通过驱动马达42以相同的速率加速，则可动模板26的速度将根据可动模板26开 始运动的位置，或根据可动模板26停止运动的位置，以不同的方式变化，这就是说，根据肘 杆机构46的连杆的联接状态而变化。 图2是显示可动模板26对十字头62的速度比以及驱动马达42的转矩的曲线图。 在此曲线图中，可动模板26的位置绘在横坐标上。原点(0)表示肘杆机构46最大收縮时 板26所取的位置。当可动模板26向前移动时，对应于该速度比的点在横坐标上移向右边。 绘在左边纵坐标上的是可动模板26对十字头62的速度比。绘在右边纵坐标上的是驱动马 达42的输出转矩。速度比是从肘杆机构46的连杆结构中唯一地获得的一个值。
如从图2的曲线图中所见，肘杆机构46这样进行设计当可动模板26处于约 210mm的距离处时，可动模板26对十字头62的速度比为最大。 驱动马达42的转速增加或减小速率计算如下。首先，当驱动马达42以要求的转 矩驱动(例如，最大转矩或达到最高运行效率的转矩)使可动模板26通过位置A时，探测 可动模板26(包括可动金属模具34)的加速或减速。然后，将达到所探测到的加速度的驱 动马达42的转速的增加或减小速率乘上可动模板26在各位置处的速度比的倒数。该得到 的乘积用作为驱动马达42的转速的增加或减小的速率。 存储器单元37储存驱动马达42的转速的各种增加或减小的速率，它们对应于十 字头62所取的各种位置。当马达驱动单元35接收到已为马达驱动单元35所探测到的表 示十字头62位置的数据时，它从存储器单元37中读取十字头62处于该位置时驱动马达42 应被驱动的转速的增加或减小的速率。驱动马达42以该转速的增加或减小的速率被驱动。
下面将解释模具紧固装置14如何进行操作。 图5是模具紧固装置14的侧视图，显示打开的金属模具36。肘杆机构46被拉回 到左边。肘节杆48因此将肘节臂64拉到左边。可动模板26向左移动距离a。因此，金属 模具36打开，使可动金属模具34与固定金属模具32隔开一距离a。 假定该距离a约为140mm。然后，在图5的状态中，可动模板26位于图2所示的 点A。为了在该状态中将可动金属模具34紧固到固定金属模具32，位置传感器38将位置 数据提供给XH位置探测单元33。将表示十字头62位置的数据(210mm)输入到马达驱动 单元35。马达驱动单元35从存储器单元37中读取十字头62处于210mm距离处时驱动马 达42应被驱动的转速的增加或减小速率。驱动马达42以从存储器单元37中读取的转速增加速率被驱动。其结果，由此以增加的转速被驱动的驱动马达42加速十字头62，由此，可 动模板26以要求的速率被加速。S卩，驱动马达42以预设的输出转矩(例如，最大转矩)驱 动可动模板26。 假定可动模板26如图6所示地向左移动距离b。还假定该距离b为300mm，且可 动金属模具34紧固到此状态中的固定金属模具32。然后，可动模板26处于如图2所示的 位置B，或处于距离50mm处。在此情形中，马达驱动单元35从存储器单元37中读取十字 头62处于50mm距离处时驱动马达42应被驱动的转速的增加或减小速率。转速的增加或 减小速率是通过位置A处探测到的加速度乘上速度比的倒数得到的值。S卩，该速率约为点 A处的增加或减小速率的1. 40，或为1. 7X1/1. 21。换句话说，该速率约为点A处转速的增 加或减小速率的1. 40倍。 如果驱动马达42的转速以点A处(50mm距离处)转速的增加速率的1. 40倍的速 率增加，则可动模板26可以点A处相同的状态加速。最终，驱动马达42可以要求的转矩被 驱动。转速的增加速率最好根据该速度比变化，因为速度比在此后是变化的。
为了在点A或B处停止可动模板26，驱动马达42的转速以对应于点A或B处的速 度比的速率减小。其结果，不管停止可动模板26的位置在何处，可动模板26总可以几乎恒 定的速率减速。图2示出一转矩曲线，该曲线显示驱动马达42的转矩如何随着可动模板26 移动而变化。从转矩曲线图中可见，不管可动模板26位置如何，转矩总保持几乎不变。由 于肘杆机构46具有恒定的速度比，所以可动模板26可在锁住侧以与肘杆机构46相同的方 式减速，而不管其开始移动的位置如何。 如上所述，控制单元31根据十字头62的位置，即可动模板26的位置，来改变驱动 马达42的转速增加或减小的速率。因此，可动模板26不管其位置如何都以恒定速率加速 或减速。这就是说，如果可动模板26的移动大于十字头62的移动，则驱动马达42的转速 增加或减小的速率增加并不那么大，而如果可动模板26的移动小于十字头62的移动，则驱 动马达42的转速增加或减小的速率增加很大。由此，可动模板26可以几乎恒定的速度被 驱动。 因此，可动模板26可以理想的转矩操作，诸如驱动马达的最有效或最大的转矩。 由此，模具紧固装置14可以高效率稳定地操作，不会以过载的状态来驱动马达42。由于可 动模板26可以恒定速率加速和减速，所以，其绝不以过度低的速率加速。这可进一步縮短 金属模具36打开和关闭的时间。 可动模板26不需要总以恒定速度移动。只要驱动马达42保持在最大转矩或要求 的转矩下运行，可动模板26也可能经受速度的变化。在上述实施例中，肘杆机构46具有两 对肘节臂64，S卩，上对和下对。然而，在本发明中肘杆机构不局限于该种结构。
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权利要求
一种模具紧固装置(14)，其特征在于，包括固定模板(22)，固定金属模具(32)固定到所述固定模板上；通过系杆(60)联接到所述固定模板(22)的后板(44)；可动模板(26)，可动金属模具(34)固定到所述可动模板，所述可动模板可动地设置在所述后板(44)和固定模板(22)之间；肘杆机构(46)，所述肘杆机构设置在所述后板(44)和可动模板(26)之间，并构造成来回移动所述可动模板(26)以及锁住所述固定金属模具(32)和可动金属模具(34)；以及驱动马达(42)，所述驱动马达联接到所述肘杆机构(46)的十字头(62)并构造成驱动所述十字头(62)，其中，所述十字头(62)应该停止的位置与从所述位置加速所述十字头(62)的速率和将所述十字头(62)减速到所述位置的速率中的至少一个速率相关联，并且所述十字头(62)以对应于所述位置的加速度或减速度进行操作，由此，在所述可动模板(26)正在加速或减速时，不管所述可动模板的位置如何，都以恒定的输出转矩来驱动所述驱动马达(42)。
2. 如权利要求l所述的模具紧固装置，其特征在于，所述驱动马达(42)的所述恒定输出转矩具有一个加速所述可动模板(26)的值以及另一个减速所述可动模板(26)的值。
3. 如权利要求1或2所述的模具紧固装置，其特征在于，所述驱动马达(42)的所述输出转矩是所述驱动马达(42)可达到的最大转矩，或是接近于但小于所述最大转矩的转矩。
4. 一种用于模具紧固装置(14)的控制装置，其特征在于，所述模具紧固装置包括固定模板(22)，所述固定金属模具(32)固定到所述固定模板上；通过系杆(60)联接到所述固定模板(22)的后板(44);可动模板(26)，可动金属模具(34)固定到所述可动模板，所述可动模板可动地设置在所述后板(44)和固定模板(22)之间;肘杆机构(46)，所述肘杆机构设置在所述后板(44)和可动模板(26)之间，并构造成来回移动所述可动模板(26)以及锁住所述固定金属模具(32)和可动金属模具(34);以及驱动马达(42)，所述驱动马达联接到所述肘杆机构(46)的十字头(62)并构造成驱动所述十字头(62)，所述控制装置包括位置探测单元(33)，其构造成探测所述十字头的位置；存储器单元(37)，其储存所述驱动马达(42)的转速的增加和减小的速率，这些速率对应于所述十字头(62)可能处于的位置；以及马达驱动单元(35)，其构造成根据所述位置探测单元(33)已经探测到的所述十字头(62)的位置来从所述存储器单元(37)中读取所述驱动马达(42)的增加和减小的速率，其中，所述十字头(62)以对应于所述位置的加速度或减速度进行操作，由此，当所述可动模板(26)正在加速或减速时，不管所述可动模板(26)的位置如何，都以恒定的输出转矩来驱动所述驱动马达(42)。
5. —种控制模具紧固装置中的驱动马达的方法，其特征在于，所述模具紧固装置包括固定模板(22)，固定金属模具(32)固定到所述固定模板上；通过系杆(60)联接到所述固定模板(22)的后板(44);可动模板(26)，可动金属模具(34)固定到所述可动模板，所述可动模板可动地设置在所述后板(44)和固定模板(22)之间;肘杆机构(46)，该肘杆机构设置在所述后板(44)和可动模板(26)之间，并构造成来回移动所述可动模板(26)以及锁住所述固定金属模具(32)和可动金属模具(34);以及驱动马达(42)，所述驱动马达联接到所述肘杆机构(46)的十字头(62)并构造成驱动所述十字头(62)，其中，为了加速或减速所述可动模板(26)，探测所述十字头(62)的位置，根据探测到的所述十字头(62)的位置来读取所述驱动马达(42)的增加或减小的速率，根据所读取的增加或减小的速率来驱动所述驱动马达(42)，然后不管所述可动模板(26)的位置如何，都以恒定的转矩驱动所述驱动马达。
全文摘要
一种模具紧固装置(14)具有固定模板(22)、后板(44)、可来回移动的可动模板(26)、肘杆机构(46)以及驱动十字头(62)的驱动马达(42)。十字头(62)应该停止的那个位置与从该位置加速十字头(62)的速率和将十字头减速到该位置的速率相关联。十字头(62)以对应于该位置的加速度进行操作。由此，不管可动模板(26)的位置如何，都以恒定的输出转矩来驱动驱动马达(42)。此外，可缩短打开和关闭金属模具的时间。
文档编号B29C33/20GK101733871SQ20091022087
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月6日 优先权日2008年11月6日
发明者德山晴道, 飞田英昭 申请人:东芝机械株式会社