專利名稱：壓鑄機的控制方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及向模具內(nèi)注射、填充熔融金屬的壓鑄機的控制方法，尤其涉及 與用電動伺服馬達進行注射、填充的壓鑄機中的注射控制有關(guān)的技術(shù)。
技術(shù)背景將金屬熔融材料從注射筒向才莫腔內(nèi)注射、填充而得到制品的冷室式的壓鑄 機已眾所周知，在該壓鑄機中，每次的注料量以鑄勺計量而汲上用熔化爐熔融 了的金屬材料(例如A1合金、Mg合金等)，將汲上來的熔融金屬(熔融金屬 材料)注入注射筒內(nèi)，將它通過注射推桿的前進動作注射、填充到模腔內(nèi)。利用壓鑄機的鑄造過程， 一般包括由低速注射工序及與此連續(xù)的高速注射 工序構(gòu)成的注射、填充工序和與高速注射工序連續(xù)的增壓工序，在高速注射工 序中由于要求比塑料注射成型還高的注射速度，因此作為注射/增壓的驅(qū)動源， 一直以來一般使用液壓驅(qū)動源。這是因為，作為注射/增壓的驅(qū)動源若使用電 動伺服馬達，則以小型的電動伺服馬達的加速性能難以滿足壓鑄機中所要求的 向高速的急速上升的性能，但若為此而使用大型且高輸出的電動伺服馬達，則 關(guān)系到大幅度的成本上升。然而最近，由于液壓式壓鑄機上存在由油引起的污損的可能性，因此對清 潔的電動式壓鑄才幾的要求越來越高，這種電動式壓鑄機的開發(fā)正在進行。作為 將注射/增壓的驅(qū)動源做成電動伺服馬達的壓鑄機的現(xiàn)有技術(shù)，可舉出日本特 許第3247086號說明書(專利文獻1)所記載的壓鑄機。在該專利文獻1的壓 鑄機中，設置了儲存旋轉(zhuǎn)動能的飛輪裝置，通過在進行注射/增壓動作之前利 用注射用電動伺服馬達(注射/增壓用電動伺服馬達)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動飛輪裝置，在 飛輪裝置中儲存旋轉(zhuǎn)動能，在注射、填充工序的高速注射工序的初期及增壓工 序(升壓、保壓工序)的初期，在注射用電動伺服馬達的驅(qū)動力上補充(附加) 來自飛輪裝置的動力。圖11是表示專利文獻1所示的壓鑄機中的注射、填充工序和增壓工序(升壓、保壓工序)的情況的圖，在該圖中橫軸是時間，縱軸是速度和壓力。如圖 11所示，在高速注射工序的初期和增壓工序的初期設置附加來自飛輪裝置的 動力期間，以縮短向高速注射速度的上升時間，而且，縮短向增壓壓力上升時 間。另外，如圖11所示，以往將注射、填充工序明確地區(qū)分為低速注射工序和高速注射工序，并且將低速注射工序與高速注射工序的交接處M的速度設 定做成折線特性。上述低速注射工序與高速注射工序的交接處M (低速注射 工序的結(jié)束時刻)，相當于排氣結(jié)束后熔融金屬的最前頭到達模具的澆口的時 刻，在該時刻以后將速度(注射推桿的速度)急速提高。如上所述，以往將注射、填充工序明確區(qū)分為低速注射工序和高速注射工 序，并且將低速注射工序與高速注射工序的交接處M的速度設定做成折線特 性。因此，為了縮短向高速注射速度的上升時間，在專利文獻1所示的技術(shù)中， 利用儲存在飛輪裝置中的旋轉(zhuǎn)動能，但是要利用儲存在飛輪裝置中的旋轉(zhuǎn)動 能，需要進行接通/斷開控制的離合器，由于向高速上升的過渡應答性與離合 器的接通動作的時間(離合器的應答延遲時間)相應地變得遲鈍。而且，由于 最初就要從一定速度的低速向高速突然提高速度，因此伺服控制的過渡應答性 的改善自然有限，換言之，若在熔融金屬開始注射、填充到模腔內(nèi)的過程中進 行電動伺服馬達的加速控制，則在直至達到高速的時間縮短上自然有限。而且， 以往在低速注射工序與高速注射工序的交接處M(低速注射工序的結(jié)束時刻) 的速度設定為0.7m/sec以下程度的值，所以若要從這種速度值提高到高速，需 要規(guī)定的時間。另外，在作為注射/增壓的驅(qū)動源使用了液壓驅(qū)動源的壓鑄機中，如圖12 所示，已知通過使用高速應答的液壓伺服閥對注射、填充工序的低速注射工序 進行等加速控制，以逐漸提高低速注射工序的速度的機器，但即使在該圖12 所示的控制中，低速注射工序與高速注射工序的交"t妄處N的速度設定也做成 折線特性，而且，低速注射工序與高速注射工序的交接處N(低速注射工序的 結(jié)束時刻)的速度設定為0.7m/sec以下程度的值，所以，即使例如是液壓式壓 鑄機，縱然有程度的不同，但不可否認存在與上述同樣的問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于上述問題而提出，其目的在于，在作為注射、填充的驅(qū)動源使 用電動伺服馬達的壓鑄機中，實現(xiàn)可迅速且順利地進行向高速的注射速度的上 升的壓鑄機。本發(fā)明為達到上述目的，在作為從注射筒向模腔內(nèi)注射、填充熔融金屬的 驅(qū)動源使用電動伺服馬達的壓鑄機中，在從熔融金屬將要到達模具澆口之前到 熔融金屬開始通過模具澆口的過程中，對向內(nèi)腔內(nèi)注射、填充注射筒內(nèi)的熔融 金屬的注射部件的速度，以非折線特性的圓滑的速度特性曲線進行加速控制。而且，將熔融金屬到達模具澆口的時刻的注射部件的速度設定為L5m/sec 以上。另夕卜，至少使用以電動伺服馬達驅(qū)動的曲柄機構(gòu)使注射部件前進后退，在 熔融金屬到達模具澆口之前結(jié)束電動伺服馬達的加速，使熔融金屬到達模具澆 口后的注射部件的加速按照曲柄機構(gòu)的速比特性進行。本發(fā)明具有以下效果。在本發(fā)明中，在作為注射、填充的驅(qū)動源使用電動伺服馬達的壓鑄機中， 由于在從熔融金屬將要到達模具澆口之前到熔融金屬開始通過模具澆口的過 程中，對向內(nèi)腔內(nèi)注射、填充注射筒內(nèi)的熔融金屬的注射部件的速度，以非折 線特性的圓滑的速度特性曲線進行加速控制，而且，將熔融金屬到達模具澆口 的時刻的注射部件的速度設定為1.5m/sec以上，所以，能夠縮短直至達到例如 3.5m/sec的高速的時間，而且,能夠使注射部件的加速的舉動順利且自然。因 此，即使是作為注射、填充的驅(qū)動源使用電動伺服馬達的結(jié)構(gòu)，也能夠適當?shù)?控制與合成樹脂相比冷卻、固化的時間短的熔融金屬的注射、填充的動作，能 夠非常有助于佳品鑄造。另外，至少使用以電動伺服馬達驅(qū)動的曲柄機構(gòu)使注射部件前進后退，在 熔融金屬到達模具澆口之前結(jié)束電動伺服馬達的加速，使熔融金屬到達模具澆 口后的注射部件的加速按照曲柄機構(gòu)的速比特性進行。因此，與以往的熔融金 屬到達模具澆口的時刻以后對電動伺服馬達進行加速控制的情況相比，由于在 熔融金屬到達模具澆口的時刻(開始將熔融金屬注射、填充到模具內(nèi)腔內(nèi)之前 的時刻)，電動伺服馬達的加速已經(jīng)結(jié)束，所以熔融金屬注射、填充到模具內(nèi)能夠盡可能縮短向模腔內(nèi)的注射、填充時間。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的壓鑄^"處于注射、填充前時的主要部 分結(jié)構(gòu)的簡化且剖切了 一部分的說明圖。圖2是表示本實施方式的壓鑄機中的曲柄^U勾及其周圍的結(jié)構(gòu)的簡化且 剖切了 一部分的主要部分側(cè)視圖。圖3是表示使曲柄機構(gòu)的力輸入端以一定速度旋轉(zhuǎn)時的曲柄機構(gòu)的力輸 出端上的速度變化和力放大率的變化的極為模式化的概略特性圖。圖4是主要表示本實施方式的壓鑄機中的注射、填充工序的動作特性的說 明圖。圖5是表示本發(fā)明的一個實施方式的壓鑄機處于注射、填充工序的途中時 的主要部分結(jié)構(gòu)的簡化且剖切了 一部分的說明圖。圖6是表示本發(fā)明的一個實施方式的壓鑄機處于注射、填充工序的途中時 的主要部分結(jié)構(gòu)的簡化且剖切了 一部分的說明圖。圖7是表示本發(fā)明的一個實施方式的壓鑄機處于注射、填充工序的途中時 的主要部分結(jié)構(gòu)的簡化且剖切了 一部分的說明圖。圖8是表示本發(fā)明的一個實施方式的壓鑄機結(jié)束了注射、填充工序時的主 要部分結(jié)構(gòu)的簡化且剖切了 一部分的說明圖。圖9是將本發(fā)明的一個實施方式的排氣的舉動和現(xiàn)有技術(shù)的排氣的舉動 進行對比而表示的說明圖。圖10是表示本發(fā)明的一個實施方式的壓鑄機中的控制系統(tǒng)的主要部分結(jié) 構(gòu)的方框圖。圖11是表示現(xiàn)有的壓鑄機中的注射、填充工序和增壓工序的情況的說明圖。圖12是表示現(xiàn)有的壓鑄機中的注射、填充工序和增壓工序的情況的說明圖。 圖中1-固定模具墊板，2-固定側(cè)模具，3-保持板，4-連結(jié)軸，5-直動塊， 6-第一電動伺服馬達，7-驅(qū)動帶輪，8-滾珠螺桿機構(gòu)，9-滾珠螺桿機構(gòu)的螺桿軸，10-滾珠螺桿機構(gòu)的螺母，11-被動帶輪，12-第二電動伺服馬達， 13-驅(qū)動帶輪，14-飛輪，15-同步帶，16-曲柄機構(gòu)，17-推桿驅(qū)動體，18 -注射筒，19 -注液口 ， 20 -注射推桿，21 -可動模具墊板，22 -可動側(cè)模具， 23-內(nèi)腔，24-模具液體通道部，25-淺口， 26-熔融金屬，31-第一旋轉(zhuǎn)軸， 32-第一連桿，33-連結(jié)軸，34-第二連桿，35-第二旋轉(zhuǎn)軸，41-速比的特 性線，42-力放大率的特性線，51-螺母的速度(設定速度)，52-曲柄機構(gòu) 的力輸出端的速度(設定速度)，53-注射推桿的速度(設定速度)，54-附加 在熔融金屬上的(附加在注射推桿上的)壓力(負載壓力)，61 -系統(tǒng)控制器， 62-伺服驅(qū)動器，63-編碼器，64-轉(zhuǎn)矩傳感器，65-伺服驅(qū)動器，66 -編碼 器，67-轉(zhuǎn)矩傳感器，68-壓力傳感器。
具體實施方式
以下，使用

本發(fā)明的實施方式。圖1、圖2、圖4~圖IO涉及本發(fā)明的一個實施方式(以下，記為本實施 方式)的電動式壓鑄機，圖1是表示本實施方式的壓鑄機的主要部分結(jié)構(gòu)的簡 化且剖切了一部分的說明圖。而且，在圖1及后述的圖5~圖8中，為便于表 示以下所述的曲柄機構(gòu)的連桿(臂)的狀態(tài)，將以下所述的直動塊的結(jié)構(gòu)省略 一部分進行表示。在圖l中，l是固定模具墊板，2是安裝在固定模具墊板1上的固定側(cè)模 具，3是留出規(guī)定距離與固定模具墊板1相對配置的保持板，4是架設在固定 模具墊板l與保持板3之間的多根連結(jié)軸，5是被連結(jié)軸4插通、引導并且可 在固定模具墊板l與保持板3之間前進后退的直動塊，6是搭載在保持板3上 的注射推桿驅(qū)動用(注射部件驅(qū)動用)的第一電動伺服馬達，7是固定在第一 電動伺服馬達6的輸出軸上的驅(qū)動帶輪，8是將第一電動伺服馬達6的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換為直線運動的滾珠螺桿機構(gòu)，9是可旋轉(zhuǎn)地保持在保持板3上的滾珠螺桿機 構(gòu)8的螺桿軸，10是與螺桿軸9螺紋配合并且將其端部固定在直動塊5上的 滾珠螺桿機構(gòu)8的螺母，11是固定在螺桿軸9的端部并將第一電動伺服馬達6 的旋轉(zhuǎn)通過驅(qū)動帶輪7、未圖示的同步帶來傳遞的被動帶輪。12是搭載在直動塊5上的注射推桿驅(qū)動用(注射部件驅(qū)動用)的第二電 動伺服馬達，13是固定在第二電動伺服馬達12的輸出軸上的驅(qū)動帶輪，14是可旋轉(zhuǎn)地保持在直動塊5上的大直徑且質(zhì)量大的飛輪并且也是將第二電動 伺服馬達12的旋轉(zhuǎn)通過驅(qū)動帶輪13、同步帶15傳遞的被動帶輪，16是其輸 入端通過飛輪14的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動從而進行曲柄運動的曲柄機構(gòu)，17是固定 在曲柄機構(gòu)16的輸出端上并通過曲柄機構(gòu)16而進行直線驅(qū)動(前進后退驅(qū)動) 的推桿驅(qū)動體，18是將其端部固定在固定側(cè)^f莫具2上且其內(nèi)部與內(nèi)腔23連通 的注射筒，19是穿設在注射筒18上的注液口， 20是將其端部固定在推桿驅(qū)動 體17上并且可以在注射筒18內(nèi)直線移動(前進后退)的注射筒推桿。21是利用未圖示的模具開關(guān)用電動驅(qū)動源及未圖示的模具開關(guān)機構(gòu)，相 對固定模具墊板1進行前進后退驅(qū)動的可動模具墊板，22是安裝在可動模具 墊板21上的可動側(cè)模具，23是通過處于合模狀態(tài)的兩模具2、 22形成的內(nèi)腔 (鑄造制品形成用空間)，24是向內(nèi)腔23內(nèi)導入熔融金屬的模具液體通道部， 25是使模具液體通道部24和內(nèi)腔23連通的澆口 ， 26是熔融金屬。在本實施方式中，第一電動伺服馬達6的旋轉(zhuǎn)，通過驅(qū)動帶輪7、未圖示 的同步帶、被動帶輪11傳遞到滾珠螺桿8的螺桿軸9，由此，與螺桿軸9螺 紋配合的滾珠螺桿機構(gòu)8的螺母10沿著螺桿軸9進行直線驅(qū)動，注射推桿20 與螺母10成為一體并與直動塊5和搭載在它上面的結(jié)構(gòu)元件一起進行直線驅(qū) 動。而且，第二電動伺服馬達12的旋轉(zhuǎn)，通過驅(qū)動帶輪13、同步帶15、飛輪 14傳遞到曲柄機構(gòu)16的輸入端，由此，通過曲柄才幾構(gòu)16進行曲柄運動4吏得 曲柄機構(gòu)16的輸出端進行直線移動，推桿驅(qū)動體17和注射推桿20與曲柄機 構(gòu)16的輸出端成為一體而進行直線驅(qū)動。這樣，在本實施方式中，用第一電 動伺服馬達6驅(qū)動的滾珠螺桿機構(gòu)8和用第二電動伺服馬達12驅(qū)動的曲柄機 構(gòu)16,相對注射推桿20在一直線上串聯(lián)配置，注射推桿20以第一電動伺服 馬達6和第二電動伺服馬達12的協(xié)同動作進行直線驅(qū)動。圖2是表示本實施方式的壓鑄機中的曲柄機構(gòu)及其周圍的結(jié)構(gòu)的簡化且 剖切了一部分的主要部分側(cè)視圖，在圖2中，雖然直動塊5左右分離而表示， 但實際上直動塊5形成為整體連接成一體的構(gòu)造物。而且，在圖2中，在之前 說明過的結(jié)構(gòu)元件上標注了相同符號(這在以下的圖5~圖10中也相同)。在圖2中，31是可旋轉(zhuǎn)地保持在直動塊5上的一對第一旋轉(zhuǎn)軸，成對的 第一旋轉(zhuǎn)軸31配置成其旋轉(zhuǎn)中心在同一直線上，在作為曲柄機構(gòu)16的力輸入端的一個第一旋轉(zhuǎn)軸31的端部上，固定有飛輪14的中心。在各第一旋轉(zhuǎn)軸 31上分別固定有第一連桿(第一臂)32的一端側(cè)，在該一對第一連桿32的另 一端側(cè)固定有將該另一端側(cè)彼此結(jié)合成一體的連結(jié)軸33。在該連結(jié)軸33的中 間部，可旋轉(zhuǎn)地保持有第二連桿(第二臂)34的一端側(cè)，如圖1所示，第二 連桿34的另一端側(cè)固定在可旋轉(zhuǎn)地保持在推桿驅(qū)動體17上的第二旋轉(zhuǎn)軸35 (該第二旋轉(zhuǎn)軸35是曲柄機構(gòu)16的力輸出端)上。而且，由第一旋轉(zhuǎn)軸31、 第一連桿32、連結(jié)軸33、第二連桿34、第二旋轉(zhuǎn)軸35構(gòu)成曲柄機構(gòu)16。另 外，如上所述，設置一對第一連桿32的理由是為了通過在一對第一連桿32 的另一端側(cè)保持、結(jié)合一個第二連桿34的一端側(cè)從而將支撐力的機械裝置做 成平衡良好的且機械強度優(yōu)良的裝置，但是考慮到第一旋轉(zhuǎn)軸31的旋轉(zhuǎn)中心 的延長線與第二連桿34的旋轉(zhuǎn)軌跡重疊的情況，兩個第一旋轉(zhuǎn)軸31做成互相 獨立的結(jié)構(gòu)。另外，在圖中用雙點劃線表示的螺母10,固定在將圖2中左右分離而表 示的直動塊5左右連結(jié)的直動塊5的未圖示的后部側(cè)(圖1中右側(cè))的左右連 結(jié)部上，該后部側(cè)的左右連結(jié)部形成為與螺桿軸9不干涉的形狀。另外，在圖 2中用雙點劃線表示的推桿驅(qū)動體17,可直線移動(可前進后退)地保持在將 圖2中左右分離而表示的直動塊5左右連結(jié)的直動塊5的未圖示的前部側(cè)(圖 1中左側(cè))的左右連結(jié)部上。第二電動伺服馬達12的旋轉(zhuǎn)，利用由驅(qū)動帶輪13、同步帶15、飛輪14 構(gòu)成的減速旋轉(zhuǎn)傳遞系統(tǒng)進行減速，并傳遞到一個第一旋轉(zhuǎn)軸31,在該一個 第 一旋轉(zhuǎn)軸31上固定了其一端側(cè)的一個第 一連桿32以其一端側(cè)為旋轉(zhuǎn)中心進 行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。由此，第二連桿34跟隨一個第一連桿31的旋轉(zhuǎn)進行連帶跟隨動 作(第二連桿34跟隨第一連桿32的旋轉(zhuǎn)以規(guī)定的軌跡進行旋轉(zhuǎn)動作，以使軸 支撐結(jié)合在推桿驅(qū)動體17上的其另一端側(cè)進行直線運動)，并且另一個第一連 桿32跟隨一個第一連桿32的旋轉(zhuǎn)，與另 一個第一旋轉(zhuǎn)軸31成為一體以其一 端側(cè)為旋轉(zhuǎn)中心進行旋轉(zhuǎn)。由于這種動作使得推桿驅(qū)動體17進行直線驅(qū)動， 從而注射推桿20進行直線驅(qū)動。圖3是表示使曲柄機構(gòu)16的力輸入端(第一旋轉(zhuǎn)軸31 )以一定速度旋轉(zhuǎn) 時的曲柄機構(gòu)16的力輸出端(第二旋轉(zhuǎn)軸35)上的速度變化和力放大率的變化的極為模式化的概略特性圖。在圖3中，橫軸表示曲柄機構(gòu)16的力輸出端 的位置，縱軸表示速比(相對速度)及力放大率，41是速比的特性線，42是 力放大率的特性線。圖3表示了在曲柄機構(gòu)16的第一連桿32從處于后述的圖 5所示的狀態(tài)(從處于0°位置的狀態(tài))旋轉(zhuǎn)180°時的特性。而且，在本實 施方式中，曲柄機構(gòu)16的力輸入端(第一旋轉(zhuǎn)軸31 )及第一連桿32從-30 °旋轉(zhuǎn)到90° ,而在這里為便于說明曲柄機構(gòu)16的速比特性和力放大率的特 性起見，表示從0。旋轉(zhuǎn)到180°的情況。若第一連桿32從處于0。位置的狀態(tài)開始旋轉(zhuǎn)，則曲柄機構(gòu)16的力輸出 端的速度從速比(相對速度)"0"開始上升，在超過了速比(相對速度)"1" 之后，在第一連桿32的90。旋轉(zhuǎn)處達到最高速度，在到達最高速度以后速度 開始下降，在低于速比(相對速度)"1"之后，若第一連桿32結(jié)束180°的 旋轉(zhuǎn)，則速比(相對速度)成為"0"。對此，若第一連桿32從處于0°位置 的狀態(tài)開始旋轉(zhuǎn)，則曲柄機構(gòu)16的力輸出端的力放大率從無限大開始下降， 在低于放大率'T，之后達到最低放大率，在到達最低放大率以后力放大率開 始上升，在超過》文大率'T，之后，若第一連桿32結(jié)束180。的旋轉(zhuǎn)，則力放 大率成為無限大。另外，圖3的特性線41、 42如之前也說明的那樣是極為模 式化的概略特性，根據(jù)曲柄機構(gòu)16的不同的設計方式可得到所希望的動作特 性。在本實施方式中，考慮到如上所述的曲柄機構(gòu)16的速比的特性及力放大 率的特性，設定成在熔融金屬26的最前頭到達了澆口 25的時刻曲柄機構(gòu)16 超過速比"1",更好是設定成曲柄機構(gòu)16超過速比"1.5",而且，設定成在 結(jié)束了熔融金屬26的向內(nèi)腔23內(nèi)的注射、填充的時刻曲柄機構(gòu)16的速比成 為最高速度。換言之，為了將熔融金屬26從澆口 25向內(nèi)腔23內(nèi)以高速注射、 填充，利用曲柄積4勾16的動作區(qū)域中速比大的區(qū)域。這樣做的理由是，在將 電動伺服馬達作為注射推桿20的驅(qū)動源的壓鑄機中，僅僅用小型的電動伺服 馬達的輸出功率難以達到的原因不是增壓工序的壓力，而是向高速的注射速度 的短時間的上升。另外，在本實施方式中，由于利用第二電動伺服馬達12通過慣性大的飛 輪14來驅(qū)動曲柄機構(gòu)16，所以在熔融金屬26的最前頭到達澆口 25的時刻，結(jié)束第二電動伺服馬達12的加速動作，即飛輪14的旋轉(zhuǎn)加速動作。因此，為 了使慣性大的飛輪14在熔融金屬26的最前頭到達澆口 25的時刻結(jié)束旋轉(zhuǎn)加 速，特意使曲柄機構(gòu)16的力輸入端(第一旋轉(zhuǎn)軸31 )及第一連桿32從- 30 °的旋轉(zhuǎn)位置開始旋轉(zhuǎn)。以下，對本實施方式的壓鑄機的注射、填充動作進行說明。圖4是主要表 示本實施方式的壓鑄機中的注射、填充工序的動作特性的圖。在圖4中，縱軸 是速度和壓力，注射、填充工序中的橫軸是位置，增壓工序中的橫軸是時間。在圖4中，51是通過第一電動伺服馬達6驅(qū)動的螺母10的速度(設定速 度),52是通過第二電動伺服馬達12驅(qū)動的曲柄機構(gòu)16的力輸出端的速度(設 定速度)，53是將速度51和速度52加起來之后表示的注射推桿20的速度(設 定速度)，在注射、填充工序中，第一電動伺服馬達6及第二電動伺服馬達12 沿著位置軸以速度反饋控制進行驅(qū)動。另外，54是附加在熔融金屬26上(附 加在注射推桿20上)的壓力(負載壓力)。在注射、填充工序的開始之前處于圖1所示的狀態(tài)，此時，螺母10處于 后退位置，曲柄機構(gòu)16的力輸出端(第一旋轉(zhuǎn)軸31 )及第一連桿32位于-30。的旋轉(zhuǎn)位置，注射推桿20定位于設定好的后退位置，成為可以從注射筒 18的注液口 19向注射筒18內(nèi)供給熔融金屬26的狀態(tài)。在這種圖1所示的狀態(tài)下，進行利用未圖示的供液機的鑄勺使熔融金屬 26從注液口 19注入到注射筒18內(nèi)的供液動作，若完成該供液動作，則第一 電動伺服馬達6和第二電動伺服馬達12立即向規(guī)定方向開始旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。在本 實施方式的圖4所示的動作例子中，第一電動伺服馬達6被加速控制至螺母 IO的前進速度達到1.0m/sec，第二電動伺服馬達12 ^^皮加速控制至曲柄機構(gòu)16 的力輸出端的前進速度達到1.0m/sec，由此注射推桿20開始前進。而且，在 本實施方式中，由于曲柄機構(gòu)16的力輸入端及第一連桿32從-30°的旋轉(zhuǎn)位 置開始旋轉(zhuǎn)，所以在第二電動伺服馬達12的旋轉(zhuǎn)初期(曲柄機構(gòu)16的力輸入 端從-30°的旋轉(zhuǎn)位置旋轉(zhuǎn)到O。旋轉(zhuǎn)位置的期間)，曲柄機構(gòu)16的力輸出端 大約后退7mm，但此時螺母10正在前進，所以注射推桿20前進。圖5表示第一電動伺服馬達6的加速結(jié)束，且曲柄機構(gòu)16的力輸入端旋 轉(zhuǎn)到0°旋轉(zhuǎn)位置時的情況。此時，飛輪14從停止狀態(tài)僅旋轉(zhuǎn)30° ,所以開始產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性。第一電動伺服馬達6在加速結(jié)束后以一定速度旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，第二電動伺服馬 達12加速至曲柄才幾構(gòu)16的力輸出端的前進速度達到1.0m/sec,由此，從圖5 的狀態(tài)注射推桿20—邊提高前進速度(一邊加速) 一邊前進，如圖6所示， 注射推桿20經(jīng)過封閉注射筒18的注液口 19的狀態(tài)，達到被注射推桿20推壓 的熔融金屬26的最前頭到達澆口 25的圖7所示的狀態(tài)。而且，在上述圖6 的狀態(tài)到圖7的狀態(tài)的過程中進行排氣。在本實施方式中，由于在排氣的過程 中注射推桿20繼續(xù)加速，所以在短時間內(nèi)進行良好的排氣(對此，使用圖9 在后面詳細說明)。若達到熔融金屬26的最前頭到達澆口 25的圖7所示的狀態(tài)，則第二電動 伺服馬達12的加速結(jié)束，飛輪14的加速結(jié)束。該圖7所示的狀態(tài)相對于圖4 中的A的時刻，此時，注射推桿20的前進速度為2.0m/sec，與圖11、圖12 所示的現(xiàn)有的M、 N的時刻的0.7m/sec以下程度的值比較，成為大幅度地快 的前進速度。熔融金屬26的最前頭到達澆口 25的圖7所示的狀態(tài)(圖4中的A的時 刻)以后，雖然第二電動伺服馬達12也以一定速度旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，但是在圖4中 的A的時刻以后，如前所述，曲柄機構(gòu)16的速比超過"1",所以在圖4中的 A的時刻以后，即使第一電動伺服馬達6及第二電動伺服馬達12都以一定速 度旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，注射推桿20也按照曲柄機構(gòu)16的上述的速比特性繼續(xù)加速。圖4中的A的時刻以后，注射推桿20按照曲柄機構(gòu)16的速比特性進行 加速，由此，熔融金屬急速填充到內(nèi)腔23內(nèi)。而且，在曲柄機構(gòu)16中的速比 特性到達最高速度的時刻結(jié)束注射、填充(注射、填充工序)(圖4中的B的 時刻是注射、填充的結(jié)束時刻)，若結(jié)束注射、填充工序，則如圖8所示，成 為熔融金屬26遍及內(nèi)腔23的各個角落的狀態(tài)。在本實施方式中，從曲柄機構(gòu)16的力輸入端旋轉(zhuǎn)到0°旋轉(zhuǎn)位置的狀態(tài) (圖5的狀態(tài))到注射、填充結(jié)束(直到成為圖8的狀態(tài))，如圖4中所示， 注射推桿20以非折線特性的圓滑的速度特性曲線進行加速控制，換言之，在 從熔融金屬26將要到達澆口 25之前到熔融金屬26開始通過澆口 25的過程中， 也是以非折線特性的圓滑的速度特性曲線進行加速控制。從而，與如以往那樣在從熔融金屬將要到達澆口之前到熔融金屬開始通過澆口的過程中，使用折線的速度特性曲線的結(jié)構(gòu)相比，能夠大幅度地提高熔融金屬26開始通過澆口 25 之后的注射推桿20的加速性能，能夠縮短注射推桿20達到最高速度(例如， 在本實施方式中為3.5m/sec)的時間，而且，可以使注射推桿的加速的舉動變 得順利且自然。還有，由于將熔融金屬26達到澆口 25的時刻(圖4中的A 的時刻)的注射推桿的速度設定為2.0m/sec,所以與以往相比，能夠進一步縮 短從熔融金屬26開始通過澆口 25的時刻到注射推桿20達到最高速度的時間。 由此，即使是作為注射、填充的驅(qū)動源使用電動伺服馬達的結(jié)構(gòu)，也能夠適宜 地控制與合成樹脂相比冷卻、固化的時間短的熔融金屬26的注射、填充的動 作(舉動)，能夠非常有助于佳品鑄造。另外，在本實施方式中，將用第一電動伺服馬達6驅(qū)動的滾珠螺桿機構(gòu)8 和用第二電動伺服馬達12驅(qū)動的曲柄機構(gòu)16,相對注射推桿20在一直線上 串聯(lián)配置，并以第一電動伺服馬達6和第二電動伺服馬達12的協(xié)同動作來前 進驅(qū)動注射推桿20。因此，通過將兩個電動伺服馬達6、 12所產(chǎn)生的速度加 起來，能夠容易實現(xiàn)注射推桿20的高速前進，能夠縮短從注射、填充工序的 開始到達圖4中的A的時刻的時間以及從圖4中的A的時刻到圖4中的B的 時刻的時間，能夠非常有助于佳品鑄造。而且，能夠?qū)⒋擞眯⌒偷膬蓚€電動伺 服馬達6、 12來實現(xiàn)，所以與使用大輸出功率的高價(比相加兩個小型的電動 伺服馬達還高的價;f各)的電動伺服馬達比較，可實現(xiàn)成本的降低。而且，有效 利用以第二電動伺月良馬達12驅(qū)動的曲柄機構(gòu)16的速比特性，在曲柄機構(gòu)16 的動作區(qū)域中的速比大的部分，進行從熔融金屬26向內(nèi)腔23內(nèi)的注射、填充 的開始到注射、填充的結(jié)束，所以能夠更進一步縮短從圖4中的A的時刻到 圖4中的B的時刻的時間，在這一點上，也能夠非常有助于佳品鑄造。另夕卜，在本實施方式中，雖然將熔融金屬26到達澆口 25的時刻的注射推 桿20的速度設定為2.0m/sec,但是熔融金屬26到達澆口 25的時刻的注射推 桿20的速度可以是任意的。但是，如上所述，為了更進一步縮短從熔融金屬 開始通過澆口 25的時刻到注射推桿20達到最高速度的時間，最好將熔融金屬 26到達澆口 25的時刻的注射推桿20的速度設定為1.5m/sec以上。若注射、填充工序結(jié)束則轉(zhuǎn)移到增壓工序，第一電動伺服馬達6和第二電動伺服馬達12的控制，從沿著位置軸的速度反饋控制轉(zhuǎn)換成沿著時間軸的壓 力反饋控制。在本實施方式中，注射、填充工序結(jié)束之后轉(zhuǎn)移到增壓工序的最初，在飛輪14上殘留著很大的旋轉(zhuǎn)慣性，由于該飛輪14的旋轉(zhuǎn)慣性所引起的 轉(zhuǎn)矩，在注射推桿20上施加很大的前進慣性力，由此，注射推桿20因來自開 始固化的金屬26的反作用力急速停止，同時對注射推桿20急速施加很大的壓 力。在本實施方式中，在增壓工序中，例如將第二電動伺服馬達12控制成一 直輸出一定壓力(一定轉(zhuǎn)矩)，第一電動伺服馬達6控制成在監(jiān)視檢測施加在 注射推桿20上的壓力的壓力傳感器的檢測值的同時，在實測壓力脫離設定壓 力的場合<吏實測壓力效仿設定壓力。如上所述，在本實施方式中，由于飛輪14的很大的旋轉(zhuǎn)慣性從增壓工序 初期就能得到很大的增壓力，可以完全補償兩個電動伺服馬達6、 12的壓力控 制的開始時的過渡應答延遲，而且，通過將兩個電動伺服馬達6、 12的轉(zhuǎn)矩加 起來，可容易實現(xiàn)得到很大的增壓力。的圖。在本實施方式中，從圖9的(a)的供液動作的結(jié)束后開始進行的注射、 填充工序的第一階段的排氣，通過繼續(xù)加速注射推桿20來進行，而且，圖9 (d)所示的排氣結(jié)束時的注射推桿20的前進速度是2.0m/sec,所以注射、填 充工序的第一階段的排氣時的注射推桿20的加速曲線，與圖12所示的現(xiàn)有的 注射、填充工序的第一階段(圖12的低速注射工序)的排氣相比，變得陡峭。 因此，在本實施方式中，如圖9(b-l)所示， 一旦注射推桿20開始前進，注 射推桿20的前進速度通過急速加速而上升，則通過已加速的注射推桿20,熔 融金屬26如圖9 (c-1)所示那樣使液面變?yōu)閳D示左向下的形狀。而且，由 此注射筒18內(nèi)的氣體受到如圖9 (c - 1)的箭頭所表示的朝向內(nèi)腔23方向的 前進力，并經(jīng)由內(nèi)腔23通過未圖示的模具的排氣微小槽，迅速排出到模具內(nèi)。 因此，即使縮短注射、填充工序的第一階段的排氣的時間(從注射、填充工序 的開始到熔融金屬26的最前頭到達澆口 25的時間)，也能夠無障礙地可靠地 進行排氣。因此如圖9(b-2)、圖9(c-2)所示那樣，熔融金屬26顯示出使其水平的 液面逐漸上升的舉動，排氣會緩慢地進行，所以從注射、填充工序的開始到熔 融金屬26的最前頭到達澆口 25的時間需要規(guī)定的時間。另夕卜，在本實施方式中，利用等加速控制對第一電動伺服馬達6的加速和 第二電動伺服馬達12的加速進行控制，但是也可以將第一電動伺服馬達6及/ 或第二電動伺服馬達12的加速控制通過加速度以指數(shù)函數(shù)上升之類的無級加 速控制來進行，若進行這種無級加速控制，則能夠期待如圖9 (c-1)所示的 熔融金屬26的舉動變得明顯。圖10是表示本實施方式的壓鑄機的控制系統(tǒng)的主要部分結(jié)構(gòu)的方框圖， 在該圖中，僅表示了與第一電動伺服馬達6及第二電動伺服馬達12的控制有 關(guān)的結(jié)構(gòu)。在圖10中，61是進行機器(壓鑄機)整體的控制的系統(tǒng)控制器，該系統(tǒng) 控制器61根據(jù)如下信息來控制機器的各種控制系統(tǒng)，即預先制作并展開到 工作區(qū)域的各種應用程序，各種運轉(zhuǎn)條件設定數(shù)據(jù)，來自配置在機器的各部分 上的各種傳感器(位置傳感器、壓力傳感器、安全確認用傳感器等)的計測信 息，來自機器的各種控制系統(tǒng)的狀態(tài)確認用信息、計時信息等。在該系統(tǒng)控制 器61內(nèi)，設有用于控制注射、填充工序及增壓工序的未圖示的第一電動伺服 馬達用的注射/增壓控制條件設定存儲部和第二電動伺服馬達用的注射/增壓控 制條件設定存儲部。62是根據(jù)來自系統(tǒng)控制器61的指令對第 一 電動伺服馬達6進行驅(qū)動控制 的伺服驅(qū)動器，63是設置在第一電動伺服馬達6上的編碼器，該編碼器63的 檢測輸出Sl輸出到系統(tǒng)控制器61及伺服驅(qū)動器62。 64是設置在第一電動伺 服馬達6上的轉(zhuǎn)矩傳感器,該轉(zhuǎn)矩傳感器64的檢測輸出S2輸出到系統(tǒng)控制器 61及伺服驅(qū)動器62。 65是根據(jù)來自系統(tǒng)控制器61的指令對第二電動伺服馬 達12進行驅(qū)動控制的伺服驅(qū)動器，66是設置在第二電動伺服馬達12上的編 碼器，該編碼器66的檢測輸出S3輸出到系統(tǒng)控制器61及伺服驅(qū)動器65。 67 是設置在第二電動伺服馬達12上的轉(zhuǎn)矩傳感器，該轉(zhuǎn)矩傳感器67的檢測輸出 S4輸出到系統(tǒng)控制器61及伺服驅(qū)動器65。 68是檢測施加在注射推桿20上的 壓力(載荷)的壓力傳感器，該壓力傳感器68的檢測輸出S5輸出到系統(tǒng)控制器61。當進行注射、填充工序時，系統(tǒng)控制器61在參照未圖示的第一電動伺服 馬達用的注射/增壓控制條件設定存儲部的設定內(nèi)容的同時，根據(jù)編碼器63的 檢測輸出Sl識別螺母10的當前速度，并對伺服驅(qū)動器62發(fā)出指令S6以使 螺母10的速度效仿設定值，由此，通過沿著位置軸的速度反饋控制來驅(qū)動第 一電動伺服馬達6，而且，系統(tǒng)控制器61在參照未圖示的第二電動伺服馬達 用的注射/增壓控制條件設定存儲部的設定內(nèi)容的同時，根據(jù)編碼器66的檢測 輸出S3識別曲柄機構(gòu)16的力輸出端的當前速度，并對伺服驅(qū)動器65發(fā)出指 令S8以使曲柄機構(gòu)16的力輸出端的速度效仿設定值，由此，通過沿著位置軸 的速度反饋控制來驅(qū)動第二電動伺服馬達12。并且，當進行增壓工序時，系統(tǒng)控制器61在參照未圖示的第二電動伺服 馬達用的注射/增壓控制條件設定存儲部的設定內(nèi)容的同時，根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器 67的檢測輸出S4識別第二電動伺服馬達12的當前的輸出轉(zhuǎn)矩(即輸出壓力)， 并對伺服驅(qū)動器65發(fā)出指令S9以使第二電動伺服馬達12的輸出轉(zhuǎn)矩(輸出 壓力)成為一定值的設定值N,由此，通過沿著時間軸的速度反饋控制來驅(qū)動 第二電動伺服馬達12，而且，系統(tǒng)控制器61在參照未圖示的第一電動伺服馬 達用的注射/增壓控制條件設定存儲部的設定內(nèi)容的同時，根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器64 的檢測輸出S2識別第一電動伺服馬達6的當前的輸出轉(zhuǎn)矩(即輸出壓力)，并 且根據(jù)壓力傳感器68的檢測輸出S5識別施加在注射推桿20上的當前的壓力， 并對伺服驅(qū)動器62發(fā)出指令S7以使第一電動伺服馬達6的輸出轉(zhuǎn)矩(輸出壓 力)效仿(增壓設定值-N),由此，通過沿著時間軸的速度反饋控制來驅(qū)動 第一電動伺服馬達6。
權(quán)利要求
1.一種壓鑄機的控制方法，用于從注射筒向模腔內(nèi)注射、填充熔融金屬的壓鑄機，其特征在于，在從熔融金屬將要到達模具澆口之前到熔融金屬開始通過模具澆口的過程中，對向內(nèi)腔內(nèi)注射、填充上述注射筒內(nèi)的熔融金屬的注射部件的速度，以非折線特性的圓滑的速度特性曲線進行加速控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓鑄機的控制方法，其特征在于， 作為從上述注射筒向模腔內(nèi)注射、填充熔融金屬的驅(qū)動源使用電動伺服馬達。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓鑄機的控制方法，其特征在于， 將熔融金屬到達模具澆口的時刻的上述注射部件的速度設定為1.5m/sec以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的壓鑄機的控制方法，其特征在于，至少使用以上述電動伺服馬達驅(qū)動的曲柄機構(gòu)使上述注射部件前進后退，在熔融金屬到達模具澆口之前結(jié)束上述電動伺服馬達的加速，使熔融金屬到達 模具澆口之后的上述注射部件的加速按照上述曲柄機構(gòu)的速比特性進行。
全文摘要
本發(fā)明涉及壓鑄機的控制方法，其課題是在作為注射、填充的驅(qū)動源使用電動伺服馬達的壓鑄機中，實現(xiàn)可迅速且順利地進行向高速的注射速度的上升的壓鑄機。在作為從注射筒向模腔內(nèi)注射、填充熔融金屬的驅(qū)動源使用電動伺服馬達的壓鑄機中，在從熔融金屬將要到達模具澆口之前到熔融金屬開始通過模具澆口的過程中，對向內(nèi)腔內(nèi)注射、填充注射筒內(nèi)的熔融金屬的注射部件的速度，以非折線特性的圓滑的速度特性曲線進行加速控制。
文檔編號B22D17/32GK101239377SQ20081000904
公開日2008年8月13日 申請日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月5日
發(fā)明者谷口吉哉 申請人:東洋機械金屬株式會社