CN103302825B - 注射成型机及驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够小型化的注射成型机及驱动装置。本发明的注射成型机具备多个用于产生合模力的电磁铁，并且具备驱动所述电磁铁的驱动装置，所述驱动装置具有：第1驱动部，设置于各所述电磁铁，且连接于各电磁铁的一端；及第2驱动部，共同连接于所述电磁铁的各另一端。所述第2驱动部具有高侧开关部及低侧开关部，该高侧开关部及该低侧开关部所连接的中间节点共同连接于所述各另一端。

Description

注射成型机及驱动装置

技术领域

本申请主张基于2012年3月8日申请的日本专利申请第2012-051301号的优先权。该申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种驱动多个电磁铁的驱动装置及具备该驱动装置的注射成型机。

背景技术

以往，注射成型机中，从注射装置的注射喷嘴射出树脂填充于定模及动模之间的型腔空间，且通过固化得到成型品。并且，为了使动模相对于定模移动而进行闭模、合模及开模而配设合模装置。

该合模装置中有通过向液压缸供给油来驱动的液压式合模装置及通过电动机驱动的电动式合模装置，而该电动式合模装置可控性较高，不会污染周边环境且能源效率较高，因此被广泛利用。此时，通过驱动电动机旋转滚珠丝杠来产生推力，通过肘节机构放大该推力来产生较大的合模力。

但是，在构成的电动式合模装置中，由于设为使用肘节机构，因此该肘节机构的特性难以改变合模力且响应性及稳定性较差，无法在成型期间控制合模力。因此，提供了能够将通过滚珠丝杠产生的推力作为直接合模力使用的合模装置。此时，电动机的转矩与合模力成比例，因此能够在成型期间控制合模力。

然而，在以往的合模装置中，滚珠丝杠的耐负荷性较低，不仅无法产生较大的合模力，而且由于电动机中产生的转矩脉动导致合模力变动。并且，为了产生合模力，需要始终向电动机供给电流，电动机的耗电量及发热量变多，因此，需要相应地增大电动机的额定输出，从而导致合模装置成本提高。

因此，考虑到在模开闭动作上使用直线马达，且在合模动作上利用电磁铁吸附力的合模装置（例如，专利文献1）。

专利文献1：国际公开第05/090052号小册子

然而，例如驱动多个电磁铁时，每个电磁铁都需要驱动部，因此存在具备这些驱动部的驱动装置大型化以及具备该驱动装置的注射成型机大型化的问题点。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种小型化驱动多个电磁铁的驱动部的注射成型机及驱动装置。

为了实现上述目的，本发明提供一种注射成型机，其具备多个用于产生合模力的电磁铁，并且具备驱动所述电磁铁的驱动装置，所述驱动装置，具有：第1驱动部，对各所述电磁铁分别进行设置，且连接于各电磁铁的一端；及第2驱动部，共同连接于所述电磁铁的各另一端。

并且，为了实现上述目的，本发明提供一种驱动多个电磁铁的驱动装置，其具备：第1驱动部，对各所述电磁铁分别进行设置，且连接于各电磁铁的一端；及第2驱动部，共同连接于所述电磁铁的各另一端。

发明效果：

根据本发明，能够小型化驱动多个电磁铁的驱动部。

附图说明

图1是表示在一实施方式的注射成型机中的合模装置闭模时的状态的图。

图2是表示在一实施方式的注射成型机中的合模装置开模时的状态的图。

图3是从吸附板侧向合模方向观察配置有线圈的后压板的俯视图。

图4是沿图3的线C-C的截面图。

图5是一实施方式的驱动装置的构成例。

图6是一实施方式的驱动装置的构成例。

图中：Fr-框架，Gd-引导件，1-注射成型机，10-合模装置，11-固定压板，12-可动压板，13-后压板，14-连接杆，15-定模，16-动模，17-注射装置，18-注射喷嘴，19-模具装置，22-吸附板，28-直线马达，29-固定件，31-可动件，33-磁极齿，34-磁芯，35-线圈，37-电磁铁单元，39-中心杆，41-孔，45-线圈槽，46-磁芯，46a-中央部，46b-中间磁芯部，48、48a、48b-线圈，49、49A、49B、149A、149B、149C-电磁铁，51-吸附部，55-负荷检测器，60-控制部，61-模开闭处理部，62-合模处理部，74-转换器，80-DC链路，90-驱动电路，91、92、93-高侧开关部，94、95、96-低侧开关部，97、98、99-中间节点，101、102、103、121、122、123、124-驱动部。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在本实施方式中，对于合模装置，将进行闭模时的可动压板的移动方向作为前方，将进行开模时的可动压板的移动方向作为后方，对于注射装置，将进行注射时的螺杆的移动方向作为前方，将进行计量时的螺杆的移动方向作为后方来进行说明。

图1是表示本发明的实施方式的注射成型机1中的合模装置闭模时的状态的图，图2是表示本发明的实施方式的注射成型机1中的合模装置开模时的状态的图。另外，图1及图2中，附有阴影的部件表示主要截面。

图中，10为合模装置，Fr为注射成型机1的框架（架台），Gd为能够相对于该框架Fr移动的引导件，11为载置于未图示的引导件上或框架Fr上的固定压板，与该固定压板11隔着预定的间隔并且与固定压板11对置配设后压板13，固定压板11与后压板13之间架设4根连接杆14（图中仅示出4根连接杆14中的2根）。另外，后压板13相对于框架Fr固定。

在连接杆14的前端部（图中为右端部）上形成螺纹部(未图示)，将螺母n1螺合紧固于该螺纹部，由此连接杆14的前端部被固定于固定压板11上。连接杆14的后端部被固定于后压板13上。

并且，沿连接杆14与固定压板11对置地向模开闭方向进退自如地配设可动压板12。为此，可动压板12被固定于引导件Gd上，在可动压板12中与连接杆14对应的部位形成用于连接杆14贯穿的未图示的导向孔。另外，可形成缺口部来代替导向孔。此外，在导件Gd上还固定后述的吸附板22。

并且，定模15被固定于固定压板11上，动模16被固定于可动压板12上，定模15与动模16随着可动压板12的进退而接触分离，从而进行闭模、合模及开模。另外，随着合模的进行，定模15与动模16之间形成未图示的型腔空间，从注射装置17的注射喷嘴18射出的未图示的树脂填充于型腔空间。并且，由定模15及动模16构成模具装置19。

吸附板22与可动压板12被平行地固定于引导件Gd上。由此，吸附板22在后压板13的更后方进退自如。吸附板22可由磁性材料形成。例如，吸附板22也可由通过层叠由强磁性体构成的薄板而形成的电磁层叠钢板构成。或者，吸附板22也可通过铸造形成。

为使可动压板12进退，直线马达28设置于引导件Gd上。直线马达28具备固定件29及可动件31，固定件29在框架Fr上与引导件Gd平行地且与可动压板12的移动范围对应地形成，可动件31在可动压板12的下端与固定件29对置且遍及预定的范围而形成。

可动件31具备磁芯34及线圈35。并且，磁芯34具备朝向固定件29突出并以预定间距形成的多个磁极齿33，线圈35卷装于各个磁极齿33。另外，磁极齿33相对于可动压板12的移动方向向直角方向相互平行地形成。并且，固定件29具备未图示的磁芯及在该磁芯上延伸形成的未图示的永久磁铁。该永久磁铁通过使N极及S极的各磁极交替受磁而形成。若通过向线圈35供给预定电流来驱动直线马达28，则可动件31进退，随此，可动压板12通过引导件Gd进退，从而能够进行闭模及开模。

另外，在本实施方式中，设为在固定件29上配设永久磁铁，在可动件31上配设线圈35，但也能够在固定件上配设线圈，在可动件上配设永久磁铁。此时，线圈不会随着直线马达28的驱动而移动，因此能够轻松地进行用于向线圈供给电力的配线。

另外，不限于在引导件Gd上固定可动压板12和吸附板22的结构，也可设为在可动压板12或吸附板22上设置直线马达28的可动件31的结构。并且，作为模开闭机构，不限于直线马达28，可以是液压式和电动式等。

若可动压板12前进而动模16抵接于定模15，则进行闭模，接着进行合模。在后压板13与吸附板22之间配设用于进行合模的电磁铁单元37。并且，进退自如地配设贯穿后压板13及吸附板22而延伸且连结可动压板12与吸附板22的中心杆39。该中心杆39在闭模时以及开模时，使吸附板22与可动压板12的进退联动而进退，在合模时，将通过电磁铁单元37产生的吸附力传递至可动压板12。

另外，由固定压板11、可动压板12、后压板13、吸附板22、直线马达28、电磁铁单元37及中心杆39等构成合模装置10。

电磁铁单元37具有形成于后压板13侧的电磁铁49及形成于吸附板22侧的吸附部51。并且，在后压板13的后端面的预定部分，本实施方式中，在中心杆39周围形成线圈槽45。而且，在线圈槽45内，在磁芯46周围卷装线圈48。另外，后压板13可由铸件的一体结构构成，或者也可由通过层叠由强磁性体构成的薄板而形成的电磁层叠钢板构成。

另外，在本实施方式中，也可与后压板13分体形成电磁铁49，与吸附板22分体形成吸附部51，也可作为后压板13的一部分形成电磁铁，作为吸附板22一部分形成吸附部。并且，电磁铁与吸附部的配置也可相反。例如，也可在吸附板22侧设置电磁铁49，并在后压板13侧设置吸附部。而且，电磁铁49也可设置于后压板13侧和吸附板22侧双方。当在吸附板22侧设置电磁铁时，构成该电磁铁的线圈例如配置于形成在吸附板22的线圈槽即可。

电磁铁单元37中，若向线圈48供给电流，则电磁铁49被驱动并吸附吸附部51，从而能够产生合模力。

中心杆39配设为在后端部与吸附板22连结，在前端部与可动压板12连结。由此，中心杆39在闭模时与可动压板12一同前进而使吸附板22前进，在开模时与可动压板12一同后退而使吸附板22后退。因此，在后压板13的中央部分形成用于使中心杆39贯穿的孔41。

合模装置10的直线马达28及电磁铁49的驱动由控制部60控制。控制部60具备CPU及存储器等，具备用于根据由CPU运算的结果向直线马达28的线圈35或电磁铁49的线圈48供给电流的电路。控制部60还连接了负荷检测器55。负荷检测器55在合模装置10中设置于至少1根连接杆14的预定位置（固定压板11与后压板13之间的预定位置），检测施加于该连接杆14的负荷。图中，示出有在上下2根连接杆14上设置负荷检测器55的例子。负荷检测器55，例如由检测连接杆14的延伸量的传感器构成。通过负荷检测器55检测出的负荷被送至控制部60。另外，为了方便起见，图2中省略了控制部60。

接着，对合模装置10的动作进行说明。

闭模工序由控制部60的模开闭处理部61控制。在图2的状态（开模时的状态）下，模开闭处理部61向线圈35供给电流。接着，直线马达28被驱动而可动压板12前进，如图1所示，动模16抵接于定模15。此时，后压板13与吸附板22之间，即在电磁铁49与吸附部51之间形成间隙δ。另外，与合模力相比，闭模所需的力足够小。

接着，控制部60的合模处理部62控制合模工序。合模处理部62向线圈48供给电流，且通过电磁铁49的吸附力对吸附部51进行吸附。随此，合模力经吸附板22及中心杆39传递于可动压板12，从而进行合模。在合模开始时等改变合模力时，合模处理部62控制成向线圈48供给产生通过该变化应得到的目标的合模力即在稳定状态下作为目标的合模力所需的稳定的电流的值。

另外，合模力通过负荷检测器55检测。检测出的合模力被送至控制部60，在控制部60中，以使合模力成为设定值的方式调整供给至线圈48的电流，从而进行反馈控制。在此期间，注射装置17中被熔融的树脂从注射喷嘴18射出，并填充于模具装置19的型腔空间内。

若型腔空间内的树脂被冷却而固化，则模开闭处理部61控制开模工序。在图1的状态下，合模处理部62停止对线圈48的电流供给。随此，直线马达28被驱动，可动压板12后退，由此如图2所示进行开模。

在此，参照图3以后的图，对本发明的特征性结构进行说明。

图3为从吸附板22侧向合模方向观察配置有线圈48的后压板13的俯视图。图4为沿图3的线C-C的截面图。

如图4所示，线圈48在线圈槽45内层叠多个而被配置。另外，层叠方向与线圈槽45的深度方向Y对应。在图4所示的例子中，设置2个线圈48a、48b。线圈槽45以环绕磁芯46的方式形成为矩形。2个线圈48a、48b通过层叠设置于矩形的线圈槽45，以环绕磁芯46的方式配置成矩形。

电磁铁49由2个电磁铁49A与49B构成。电磁铁49A构成为包含磁芯46及卷绕于磁芯46周围的线圈48a，电磁铁49B构成为包含磁芯46及卷绕于磁芯46周围的线圈48b。

另外，磁芯46及后压板13的外周部47a的表面（吸附板22侧表面），可在同一平面内延伸，划分间隙面。线圈槽45将具有从该间隙面偏移与深度相应的量的底面。

图5为图1所示的控制部60的构成例。控制部60为本发明的驱动装置的一实施方式。控制部60具有转换器74、DC链路80、驱动电路90、电流传感器67A、67B及合模处理部62。

转换器74将流动于电源线75上的交流电力转换为直流电力，且将转换的直流电力供给于DC链路80。电源线75为连接电源70与转换器74之间的配线，例如由U、V、W三相电流路径构成。电源70为例如工场设备等注射成型机1的外部所设置的交流电源。转换器74例如可以是由6个功率晶体管构成的三相桥式电路，也可以是由包含6个二极管的三相二极管桥构成的整流器。

DC链路80为设置于转换器74的直流输出侧与驱动电路90的直流输入侧之间的直流电源路径部，具备有一对直流电源线81A、81B及平滑电容器82。直流电源线81A、81B为在转换器74、驱动电路90与平滑电容器82之间流动的直流电流的传递路径。平滑电容器82为使直流电源线81A、81B的直流电压平滑的电容器。作为平滑电容器82的具体例可举出电解电容器。DC链路80的DC链路电压Vdc相当于平滑电容器82的两端电压。

驱动电路90驱动多个电磁铁。图中，例示有2个电磁铁49A、49B。为了能够相互独立地调整能够通过多个电磁铁产生的合模力的大小，驱动电路90控制这些多个电磁铁中所构成的在各线圈中流动的直流驱动电流，或控制施加于各线圈的直流驱动电压。

驱动电路90作为设置于每个电磁铁且连接于各电磁铁一端的第1驱动部具有驱动部101、102。驱动部101连接于电磁铁49A的线圈48a的端部111，驱动部102连接于电磁铁49B的线圈48b的端部113。并且，驱动电路90作为共同连接于多个电磁铁的各另一端（未连接有第1驱动部的端）的第2驱动部具有驱动部103。驱动部103共同连接于电磁铁49A的线圈48a的端部112和电磁铁49B的线圈48b的端部114。

驱动部101具有连接于高电位侧的直流电源线81A的高侧开关部（hight sideswitch）91及连接于低电位侧的直流电源线81B的低侧开关部（low side switch）94被串联连接的电路。高侧开关部91及低侧开关部94所连接的中间节点97经电流路径117连接于线圈48a的端部111。

驱动部102具有连接于高电位侧的直流电源线81A的高侧开关部92及连接于低电位侧的直流电源线81B的低侧开关部95被串联连接的电路。高侧开关部92及低侧开关部95所连接的中间节点98经电流路径118连接于线圈48b的端部113。

驱动部103具有连接于高电位侧的直流电源线81A的高侧开关部93及连接于低电位侧的直流电源线81B的低侧开关部96被串联连接的电路。高侧开关部93及低侧开关部96所连接的中间节点99经电流路径119连接于线圈48a的端部112及线圈48b的端部114所连接的共同节点115。

作为高侧开关部91、92、93及低侧开关部94、95、96的具体例，可举出N沟道型或npn型的晶体管等。并且，作为晶体管的具体例，可举出MOSFET、IGBT、双极型晶体管等。

电流传感器67A为在电流路径117检测在电磁铁49A的线圈48a流动的驱动电流并输出与该驱动电流的电流值对应的检测数据Iufb的电流检测部。电流传感器67B为在电流路径118检测在电磁铁49B的线圈48b流动的驱动电流并输出与该驱动电流的电流值对应的检测数据Ivfb的电流检测部。

为了能够相互独立地调整能够通过电磁铁49A、49B产生的合模力的大小，合模处理部62控制构成驱动电路90的驱动部101、102及103的开关动作。合模处理部62例如具有电流指令运算部63、AD转换部66、电流控制部64及PWM信号生成部65。

电流指令运算部63将从外部接收的电磁铁49A的动作指令转换为为了在电磁铁49A中实现该动作指令的内容而所需要的电流指令值，且将从外部接收的电磁铁49B的动作指令转换为为了在电磁铁49B中实现该动作指令的内容而所需要的电流指令值。

AD转换部66将从电流传感器67A供给的检测数据Iufb转换为电磁铁49A的驱动电流的电流检测值，将从电流传感器67B供给的检测数据Ivfb转换为电磁铁49B的驱动电流的电流检测值。

电流控制部64对于电磁铁49A的驱动电流，根据从电流指令运算部63供给的电流指令值与由AD转换部66供给的电流检测值之间的误差，生成用于使该误差收敛于零的控制指令值Vuw。控制指令值Vuw为电流路径117与119之间的（中间节点97与99之间的）电压指令。同样地，电流控制部64对于电磁铁49B的驱动电流，根据从电流指令运算部63供给的电流指令值与由AD转换部66供给的电流检测值之间的误差，生成用于使该误差收敛于零的控制指令值Vvw。控制指令值Vvw为电流路径118与119之间的（中间节点98与99之间的）电压指令。

PWM信号生成部65根据基于由电流控制部64供给的关于电磁铁49A、49B的驱动电流的控制指令值Vuw、Vvw的PWM控制，对驱动电路90内的驱动部101、102及103进行开关驱动。驱动电路90能够通过驱动部101、102及103以使任意大小和方向的驱动电流在各电磁铁49A的线圈48a及电磁铁49B的线圈48b中流动的方式控制施加于各线圈48a及线圈48b的两端的电压大小及极性方向。

由此，根据本实施方式，应连接于2个电磁铁49A、49B各自的单侧的驱动部被一个驱动部103共同化，因此能够小型化驱动电路90。其结果，能够小型化控制部60及注射成型机1。

例如，为了驱动2个电磁铁，需要4系统8个晶体管，然而在本实施方式的图5的结构中，能够削减为3系统6个晶体管。

并且，能够对各个线圈48a、48b独立施加DC链路80的平滑电容器82的电压Vdc，因此能够提高具有电磁铁49A、49B的电磁铁单元37的响应性。

以上，对本发明的优先实施例进行了详细说明，但本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明的范围内，能够对上述实施例加以各种变形、组合以及置换。

例如，上述实施方式中对驱动2个电磁铁的情况进行了例示，但是本发明还适用于驱动3个以上电磁铁的情况。例如，图6的情况，驱动部121、122、123连接于3个电磁铁149A、149B、149C中所对应的电磁铁的一端，驱动部124共同连接于电磁铁149A、149B、149C的各另一端。

并且，上述实施方式中，如图3、4所示，例示了在1个线圈槽上层叠多个线圈来形成多个电磁铁的情况，但是可在多个线圈槽上分别配置1个线圈来形成多个电磁铁，且也可在多个线圈槽上分别配置多个线圈来形成多个电磁铁。

另外，例如如上所述，也可在吸附板22侧设置电磁铁49，在后压板13侧设置吸附部。如此在吸附板22侧设置电磁铁49时，在吸附板22侧实现与上述同样的线圈层叠结构即可。

并且，上述中例示了特定结构的注射成型机1及合模装置10，但是只要是利用电磁铁来进行合模，注射成型机1及合模装置10可以是任意结构。

另外，在上述的实施例中，技术方案中的“第1固定部件”与固定压板11对应，且技术方案中的“第1可动部件”与可动压板12对应。并且，技术方案中的“第2固定部件”与后压板13对应，且技术方案中的“第2可动部件”与吸附板22对应。

Claims (8)

1.一种注射成型机，具备多个用于产生合模力的电磁铁，并且具备驱动所述电磁铁的驱动装置，

所述驱动装置具有：

第1驱动部，对各所述电磁铁分别进行设置，且连接于各电磁铁的一端；及

第2驱动部，共同连接于所述电磁铁的各另一端，

所述第1驱动部具有高侧开关部及低侧开关部，

连接该高侧开关部及该低侧开关部的中间节点连接于所述一端，

所述第2驱动部具有高侧开关部及低侧开关部，

连接该高侧开关部及该低侧开关部的中间节点共同连接于所述各另一端，

所述驱动装置控制在所述电磁铁中所构成的线圈中流动的直流驱动电流或者对所述电磁铁中所构成的线圈施加的直流驱动电压。

2.如权利要求1所述的注射成型机，其中，

基于控制指令值对所述第1驱动部以及所述第2驱动部进行开关驱动。

3.如权利要求1或2所述的注射成型机，其中，

具备合模处理部，该合模处理部对所述第1驱动部以及所述第2驱动部的开关动作进行控制。

4.如权利要求1或2所述的注射成型机，其具备：

第1固定部件，安装有定模；

第2固定部件，与所述第1固定部件对置配设；

第1可动部件，安装有动模；及

第2可动部件，与所述第1可动部件连结而与所述第1可动部件一同移动，

所述第2固定部件与所述第2可动部件通过所述电磁铁的吸附力产生合模力。

5.如权利要求4所述的注射成型机，其中，

所述电磁铁配置于所述第2固定部件及所述第2可动部件中的至少一方。

6.如权利要求5所述的注射成型机，其中，

构成所述电磁铁的线圈配置于在所述第2固定部件及所述第2可动部件的至少一方上所形成的槽。

7.如权利要求6所述的注射成型机，其中，

所述线圈层叠配置于所述槽。

8.一种驱动装置，驱动多个电磁铁，所述驱动装置具备：

第1驱动部，对各所述电磁铁分别进行设置，且连接于各电磁铁的一端；及

第2驱动部，共同连接于所述电磁铁的各另一端，

所述第1驱动部具有高侧开关部及低侧开关部，

连接该高侧开关部及该低侧开关部的中间节点连接于所述一端，

所述第2驱动部具有高侧开关部及低侧开关部，

连接该高侧开关部及该低侧开关部的中间节点共同连接于所述各另一端，

所述驱动装置对在所述电磁铁中所构成的线圈中流动的直流驱动电流或者对所述电磁铁中所构成的线圈施加的直流驱动电压进行控制。