專利名稱：電機驅(qū)動注模機用低能耗控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉用電機驅(qū)動注模機用的一種控制裝置。尤其是涉及用于夾具裝置的一種控制裝置，該夾具裝置用于通過由伺服電機驅(qū)動的肘桿機構(gòu)夾緊制品。
注模機的夾具裝置包括一伺服電機、一滾珠絲杠和一肘桿機構(gòu)。伺服電機具有預(yù)先確定的轉(zhuǎn)矩。滾珠絲杠包括一滾珠絲杠和一螺帽用于將伺服電機的旋轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動。伺服電機的旋轉(zhuǎn)傳遞給滾珠絲杠。與之相對應(yīng)，滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)且螺帽向前運動。使肘桿機構(gòu)能實現(xiàn)夾緊。
典型地樹脂制模成形涉及多道工序，即，配制樹脂、填注、閉模得壓和冷卻。除了這些工序之外，夾具裝置執(zhí)行一夾緊工序。在夾具裝置中，為在夾緊工序中提供其分布表現(xiàn)出預(yù)定圖形的夾緊力，要控制伺服電機的轉(zhuǎn)矩。
在產(chǎn)生一設(shè)定的夾緊力時，常規(guī)的夾具裝置產(chǎn)生一近似為最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩，這個最大轉(zhuǎn)矩是由額定值確定的。同時，近似相等于最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩要維持到整個夾緊工序的完成。確定伺服電機的額定值時要考慮構(gòu)成肘桿機構(gòu)的各部件之間的磨擦系數(shù)。
在任何情況下，常規(guī)夾具裝置均要從夾緊工序的開始到結(jié)束保持由伺服電機產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩。這就耗費了相當(dāng)大量的電能。
因而，本發(fā)明的目的是提供一種電機驅(qū)動注模機的控制裝置，它能夠以較少的電能消耗維持一設(shè)定的夾緊力。
本發(fā)明適用于電機驅(qū)動注模機的控制裝置，它包括具有伺服電機和球頭滾珠絲杠機構(gòu)，球頭滾珠絲杠機構(gòu)包括滾珠絲杠和一螺帽，它用于將伺服電機的旋轉(zhuǎn)變換為直線運動。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，該控制裝置包括用于產(chǎn)生一設(shè)定夾緊力圖形的圖形產(chǎn)生器。根據(jù)所設(shè)定的夾緊力的需要，圖形產(chǎn)生器根據(jù)所設(shè)定的夾緊力計算在夾具裝置中可移動的部件的行進距離S0。然后圖形產(chǎn)生器產(chǎn)生允許偏差范圍為2ΔS的造形圖形，該允許偏差2ΔS是針對所算出的行進距離S0的一上限(S0+ΔS)和一下限(S0-ΔS)而被限定的。在夾緊工序的起始時，夾具裝置產(chǎn)生一由上限(S0+ΔS)確定的夾緊力，它是在正常方向上通過旋轉(zhuǎn)滾珠絲杠方式產(chǎn)生的。此外，在夾緊力達到由上限(S0+ΔS)確定的值之后，夾具裝置在預(yù)定的夾緊時間間隔Tf內(nèi)，通過以相反的方向旋轉(zhuǎn)滾珠絲杠軸，在由允許的偏差范圍2ΔS所確定的范圍內(nèi)連續(xù)地降低夾緊力。


圖1是本發(fā)明所采用的夾具裝置基本結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是說明本發(fā)明的用于夾具裝置的控制裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖3是表示由圖2中所示的設(shè)定圖形產(chǎn)生器產(chǎn)生的一設(shè)定圖形實例的視圖；圖4是描述圖2中所示控制裝置工作的流程圖。
現(xiàn)參照圖1描述在一電機驅(qū)動注模機中的夾具裝置。在圖1中，夾具裝置10包括一固定壓板11、四根連接桿12、一可移動的壓板13、兩根支臂14、一肘節(jié)支撐15、一伺服電機16、一滾珠絲杠17、一交叉頭18、一第一肘節(jié)桿19-1及一第二肘節(jié)桿19-2。在圖1中僅示出了兩個連接桿12。肘節(jié)機構(gòu)是由兩根支臂14、肘節(jié)15、交叉頭18及第一和第二肘節(jié)桿19-1、19-2所構(gòu)成。同時圖中未示出固定和可移動壓板11和13分別連接固定的和可移動的模具，以使它們彼此相對。固定壓板11是牢固地固定在基座20上?？梢苿訅喊?3根據(jù)兩根支臂14的位置在四根連接桿12上滑動。
伺服電機16的旋轉(zhuǎn)被傳遞給滾珠絲杠17。一螺帽21與滾珠絲杠17螺紋接合。絲杠17的旋轉(zhuǎn)使螺帽21向前移動，這使肘節(jié)機構(gòu)實現(xiàn)夾緊操作。
夾緊力是通過向需要保持所設(shè)定夾緊力的位置移動可移動模具的方式保持的。當(dāng)在夾具裝置10中在產(chǎn)生設(shè)定夾緊力時，肘節(jié)機構(gòu)的兩臂14不是完全展開的。而為了避免肘節(jié)機構(gòu)的所謂“鎖死”狀態(tài)，支臂14短于全部展開的狀態(tài)。鎖死是一種狀態(tài)，其中兩個支臂14由于被全部展開而鎖住，且二者均不能回到原始位置。僅有兩個支臂14完全展開時，鎖死才會發(fā)生。尤其是，當(dāng)夾緊力超過在系統(tǒng)正常使用期間給出的某一限定值時，隨著兩個支臂14完全展開，肘節(jié)機構(gòu)將由于摩擦力而被鎖住。
當(dāng)在夾具裝置10中提供設(shè)定夾緊力時，伺服電機16產(chǎn)生一近似為最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩，該最大轉(zhuǎn)矩是由額定值確定的。此外，該近似等于最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩一直保持到夾緊工序的完成。
如上所述，常規(guī)夾具裝置在任何情況下，自夾緊工序的開始到結(jié)束維持由伺服電機16產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩。這耗費了相當(dāng)大量的電能。
參照圖2，它描述了本發(fā)明最佳實施例用于一夾具裝置的一控制裝置。該控制裝置包括一圖形產(chǎn)生器31。圖形產(chǎn)生器31如圖3所示那樣產(chǎn)生一設(shè)定圖形Sr。圖形產(chǎn)生器31產(chǎn)生表示與所產(chǎn)生的設(shè)定圖形Sr一致的指令值的一指令信號。在圖3中，由于夾緊力的分布圖反映交叉頭18的位移分布圖，所以夾緊力是作為交叉頭18的位置說明的。控制裝置還包括一用于傳感交叉頭18位置的一位置傳感器32。位置傳感器32產(chǎn)生一表示感知位置的位置傳感信號。減法器33計算由圖形產(chǎn)生器31提供的指令信號和位置傳感器32獲得的位置傳感信號之間的差值。然后減法器33向放大器34饋送代表該差值的計算出的差值信號。放大器34具有包括PID(比例積分)補償?shù)淖饔?。放在?4放大計算出的差值信號并產(chǎn)生表示伺服電機16指令轉(zhuǎn)矩值的一轉(zhuǎn)矩指令信號。電機驅(qū)動器35根據(jù)由放大器34提供的指令轉(zhuǎn)矩值驅(qū)動伺服電機16。
在圖3中，本發(fā)明的特性如下。圖形產(chǎn)生器31根據(jù)所設(shè)定夾緊力的需要計算交叉頭18的位移量，該位移量是產(chǎn)生用作行進距離S0的所設(shè)定夾緊力所需要的。偏差值ΔS是根據(jù)在夾緊力可變化的范圍內(nèi)所允許的偏差范圍確定的。
在夾緊完成時，所設(shè)定圖形Sr被生成以致使交叉頭18的行進距離達到上限，即(S0+ΔS)。此外，在夾緊工序結(jié)束前的夾緊時間間隔Tf期間，行進的距離應(yīng)小于上限(S0+ΔS)，并且是在離上限(S0+ΔS)為2ΔS的偏差內(nèi)。
對于這樣一設(shè)定的圖形Sr，滾珠絲杠17按照產(chǎn)生所設(shè)定夾緊力需要的旋轉(zhuǎn)量加上與夾緊力允許偏差對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)量(對應(yīng)于距離ΔS)旋轉(zhuǎn)。這使得夾緊裝置10產(chǎn)生比所設(shè)定的夾緊力大的夾緊力，而所超出的量對應(yīng)于所允許的偏差范圍。在夾緊周期Tf期間，滾珠絲杠17在上限(S0+ΔS)和下限(S0-ΔS)間的范圍內(nèi)反向連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。
如前面所述，一旦達到了設(shè)定夾緊力之后，滾珠絲杠17是在所允許的夾緊力的偏差范圍內(nèi)(通常為設(shè)定夾緊力的±1％)反向地旋轉(zhuǎn)。其結(jié)果，在利用滾珠絲杠17或肘節(jié)機構(gòu)的負(fù)作用的同時，伺服電機16的轉(zhuǎn)矩能夠被降低。
叁照圖4，在夾緊開始時的步驟ST1，控制裝置確定設(shè)定圖形Sr的值Sr(t)是否超進上限(S0+ΔS)，以確定夾緊是否完成。當(dāng)確定夾緊完成時，控制裝置在步驟ST2反方向旋轉(zhuǎn)絲杠17，以2ΔS/Tf的比率逐步地拉回移動模具。在完成夾緊之后時間t時的值Sr(t)是由等式(S0+ΔS-2ΔS×t/Tf)給出。
如上所述，本發(fā)明的控制裝置提供大于所設(shè)定夾緊力并且是在夾緊完成所允許的偏差范圍內(nèi)的夾緊力。然后，控制裝置在其后的夾緊時間內(nèi)以在反方向旋轉(zhuǎn)滾珠絲杠17的方式，在偏差所允許的范圍內(nèi)減少夾緊力。因而，能夠降低伺服電機16的轉(zhuǎn)矩。換句話說，僅通過施加一微小電流，就能將夾緊力保持為或約為所設(shè)定夾緊力。
至此結(jié)合最佳實施例已描述了本發(fā)明，其中在夾具裝置中，位置傳感器32傳感交叉頭18的位置。然后，位置傳感器32可以傳感夾具裝置中其它移動部件的位置。例如包括螺帽21和移動模具的其它可移動部件。
權(quán)利要求
1.一種電機驅(qū)動注模機用控制裝置，該電機驅(qū)動注模機包括具有一伺服電機和滾珠絲杠機構(gòu)的夾具裝置，滾珠絲杠機構(gòu)中包括用于將伺服電機的旋轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動的一滾珠絲杠和一螺帽，其特征在于控制裝置包括通過夾緊力來產(chǎn)生所設(shè)定圖形的一圖形產(chǎn)生器，與所需的設(shè)定夾緊力相對應(yīng)，所述圖形產(chǎn)生器根據(jù)所設(shè)定的夾緊力計算在夾具裝置中預(yù)定可移動部件的行進距離S0，產(chǎn)生具有由與算出的行進距離S0相關(guān)的上限(S0+ΔS)和下限(S0-ΔS)所確定的允許偏差范圍2ΔS的設(shè)定的圖形，在夾緊力達到由上限(S0+ΔS)確定的值之后，在預(yù)定的夾緊時間間隔Tf內(nèi)，通過反方向地旋轉(zhuǎn)滾珠絲杠，所述夾具裝置不斷地后退，以便使夾緊力在由所允許的偏差2ΔS所確定的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注模機用控制裝置，其特征在于夾緊力的下降率可通過公式2ΔS/Tf計算出。
全文摘要
用于具有夾具裝置的電機驅(qū)動注模機的控制裝置,夾具裝置包括伺服電機和滾珠絲杠機構(gòu),絲杠機構(gòu)包括將伺服電機的旋轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動的絲杠和螺帽?？刂蒲b置包括通過夾緊力產(chǎn)生設(shè)定圖形的圖形產(chǎn)生器。圖形產(chǎn)生器按所設(shè)定夾緊力的需要計算夾具裝置中預(yù)定移動部件行進距離S0,產(chǎn)生由上限(S0+△S)和下限(S0－△S)所限定允許偏差范圍2△S的設(shè)定圖形。在夾緊力達上限(S0+△S)確定值后,在時間Tf內(nèi)絲杠反轉(zhuǎn)使夾具裝置后退。
文檔編號B29C45/76GK1202416SQ97112180
公開日1998年12月23日 申請日期1997年6月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月9日
發(fā)明者平岡和夫 申請人:住友重機械工業(yè)株式會社