CN104070632A - 注射成型机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种将电磁铁的线圈的通电方向设为可变，且降低开关损耗的注射成型机。本发明的注射成型机具备：电磁铁，产生紧固定模与动模的合模力；电源；第1臂，在所述电源的正极侧与负极侧之间包括串联的2个开关元件，所述电磁铁的线圈的其中一端连接于所述2个开关元件之间；第2臂，在所述电源的正极侧与负极侧之间包括串联的2个开关元件，所述电磁铁的线圈的另一端连接于所述2个开关元件之间；及控制部，在所述第1臂及所述第2臂中的其中一个臂中对正极侧的开关元件进行开/关切换，且在另一臂中将正极侧的开关元件维持在关闭状态并将负极侧的开关元件维持在开启状态。

Description

注射成型机

技术领域

本申请主张基于2013年3月27日申请的日本专利申请第2013-067623号的优先权。其申请的所有内容通过参照援用于该说明书中。

本发明涉及一种注射成型机。

背景技术

注射成型机通过使填充于模具装置的型腔空间的熔融树脂固化来制造成型品。模具装置由定模及动模构成，合模时在定模与动模之间形成型腔空间。模具装置的闭模、合模及开模通过合模装置进行。作为合模装置，已提出了在进行开闭模动作时利用线性马达，在进行合模动作时利用电磁铁的技术（例如参考专利文献1）。

电磁铁由磁芯及卷装于磁芯的周围的线圈构成。若向线圈供给电流，则在线圈内产生磁场，磁芯被磁化，磁场被强化。并且，在电磁铁与软磁性部件之间产生吸附力，通过该吸附力产生合模力。

专利文献1：国际公开第2005/090052号公报

然而，利用电磁铁的注射成型机中，在通过构成2个以上的臂的多个开关元件进行电磁铁的线圈的通电的结构中，能够将电磁铁的线圈的通电方向设为可变。所涉及的结构中，即使电磁铁的线圈的通电方向为任一方向，第1臂的上下开关元件反相地进行开/关切换，并且第2臂的上下开关元件反相地进行开/关切换。

然而，第1臂及第2臂这两个臂中，若使上下开关元件始终进行开关动作，则存在导致增大开关损耗的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够将电磁铁的线圈的通电方向设为可变，且降低开关损耗的注射成型机。

根据本发明的一个方面，提供一种注射成型机，其中，具备：

电磁铁，产生紧固定模与动模的合模力；

电源；

第1臂，在所述电源的正极侧与负极侧之间包括串联的2个开关元件，所述电磁铁的线圈的其中一端连接于所述2个开关元件之间；

第2臂，在所述电源的正极侧与负极侧之间包括串联的2个开关元件，所述电磁铁的线圈的另一端连接于所述2个开关元件之间；及

控制部，在所述第1臂及所述第2臂中的其中一个臂中对正极侧的开关元件进行开/关切换，且在另一臂中将正极侧的开关元件维持在关闭状态并将负极侧的开关元件维持在开启状态。

发明效果：

根据本发明，可获得能够将电磁铁的线圈的通电方向设为可变，且降低开关损耗的注射成型机。

附图说明

图1是表示一实施方式的注射成型机10闭模结束时的状态的图。

图2是表示一实施方式的注射成型机10开模结束时的状态的图。

图3是表示一实施方式的注射成型机的控制系统的图。

图4是表示电流供给部70的一例的图。

图5是表示由控制部60进行的开关元件Q1、Q2、Q3、Q4的控制方式的一例的图。

图6是表示比较例的开关元件Q1、Q2、Q3、Q4的控制方式的图。

图7是表示对电磁铁49的线圈48的供给电流、合模力、及开模速度随时间变化的第1例的图。

图8是表示对电磁铁49的线圈48的供给电流、合模力、及开模速度随时间变化的第2例的图。

图9是表示连续运行时对电磁铁的线圈的供给电流、合模力、及开模速度随时间变化的第1例的图。

图10是表示连续运行时对电磁铁的线圈的供给电流、合模力、及开模速度随时间变化的第2例的图。

图中：10-注射成型机，15-定模，16-动模，19-模具装置，46-电磁铁芯，48-电磁铁线圈，49-电磁铁，60-控制部，70-电流供给部，71-第1臂，72-第2臂，80-直流电源。

具体实施方式

以下，参考附图对各实施例进行详细说明。在各附图中，对同一或对应的结构附加同一或对应的符号而省略说明。并且，将进行闭模时的可动压板的移动方向设为前方，将进行开模时的可动压板的移动方向设为后方来说明。

图1是表示一实施方式的注射成型机10闭模结束时的状态的图。图2是表示一实施方式的注射成型机10开模结束时的状态的图。

图中，10为注射成型机，Fr为注射成型机10的框架，Gd为由铺设于该框架Fr上的2条导轨构成的引导件，11为固定压板。固定压板11可设置于能够沿着向模开闭方向（图中左右方向）延伸的引导件Gd移动的位置调整基座Ba上。另外，固定压板11也可载置于框架Fr上。

与固定压板11对置地配设可动压板12。可动压板12固定于可动基座Bb上，可动基座Bb能够在引导件Gd上行走。由此，可动压板12能够相对于固定压板11向模开闭方向移动。

与固定压板11隔着预定间隔且与固定压板11平行地配设后压板13。后压板13经由腿部13a固定于框架Fr上。

在固定压板11与后压板13之间架设4根作为连结部件的连接杆14（图中，仅示出4根连接杆14中的2根。）。固定压板11经由连接杆14固定于后压板13上。沿连接杆14进退自如地配设可动压板12。在可动压板12中与连接杆14对应的部位形成用于使连接杆14贯穿的未图示的引导孔。另外，也可形成缺口部代替引导孔。

连接杆14的前端部（图中的右端部）形成有未图示的螺纹部，通过将螺母n1螺合紧固于该螺纹部，使连接杆14的前端部固定于固定压板11。连接杆14的后端部固定于后压板13。

在固定压板11上安装定模15，在可动压板12上安装动模16，定模15与动模16随着可动压板12的进退而接触或分离，进行闭模、合模及开模。另外，随着进行合模，在定模15与动模16之间形成未图示的型腔空间，熔融树脂填充于型腔空间。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平行地配设。吸附板22经由安装板27固定于滑动基座Sb上，滑动基座Sb能够在引导件Gd上行走。由此，吸附板22在比后压板13更靠后方进退自如。吸附板22可由软磁性材料形成。另外，可以没有安装板27，此时吸附板22直接固定于滑动基座Sb。

杆39配设成在后端部与吸附板22连结而在前端部与可动压板12连结。因此，杆39在闭模时随着吸附板22前进而前进并使可动压板12前进，而在开模时随着吸附板22后退而后退并使可动压板12后退。为此，在后压板13的中央部分形成用于使杆39贯穿的杆孔41。

线性马达28为用于使可动压板12进退的模开闭驱动部，例如配设于与可动压板12连结的吸附板22与框架Fr之间。另外，线性马达28也可配设于可动压板12与框架Fr之间。

线性马达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平行且与滑动基座Sb的移动范围对应地形成。可动件31在滑动基座Sb的下端与固定件29对置且遍及预定范围而形成。

可动件31具备磁芯34及线圈35。磁芯34具备朝向固定件29突出的多个磁极齿33。多个磁极齿33沿与模开闭方向平行的方向以预定间距排列。线圈35卷装于各磁极齿33。

固定件29具备未图示的磁芯及设置在该磁芯上的未图示的多个永久磁铁。多个永久磁铁沿与模开闭方向平行的方向以预定间距排列，可动件31侧的磁极N极及S极被交替磁化。

若向可动件31的线圈35供给预定电流，则通过因流过线圈35的电流形成的磁场与因永久磁铁形成的磁场的相互作用来使可动件31进退，随此，使吸附板22及可动压板12进退，且进行闭模及开模。线性马达28根据对可动件31的位置进行检测的位置传感器53的检测结果进行反馈控制，以便可动件31的位置成为目标值。位置传感器53通过检测可动件31的位置，能够检测出动模16与定模15之间的距离（模开闭位置）。

另外，在本实施方式中，将永久磁铁配设于固定件29上，将线圈35配设于可动件31上，但也能够将线圈配设于固定件上，将永久磁铁配设于可动件上。此时，线圈不会随着线性马达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。

电磁铁单元37在后压板13与吸附板22之间产生吸附力。该吸附力经由杆39传递至可动压板12，并在可动压板12与固定压板11之间产生合模力。

电磁铁单元37包括形成于后压板13侧的电磁铁49及形成于吸附板22侧的吸附部51。吸附部51形成于吸附板22的吸附面（前端面）的预定部分，例如在吸附板22中包围杆39且与电磁铁49对置的部分。另外，在后压板13的吸附面（后端面）的预定部分，例如在杆39的周围形成容纳电磁铁49的线圈48的槽45。在比槽45更靠内侧形成磁芯46。绕着磁芯46卷装线圈48。在后压板13中的除磁芯46以外的部分形成磁轭47。

另外，在本实施方式中，与后压板13分开形成电磁铁49，与吸附板22分开形成吸附部51，但也可以将电磁铁作为后压板13的一部分形成，并将吸附部作为吸附板22的一部分形成。并且，也可将电磁铁与吸附部的配置互换。例如，可在吸附板22侧设置电磁铁49，在后压板13侧设置吸附部51。并且，电磁铁49的线圈48的个数也可为多个。

在电磁铁单元37中，若向线圈48供给电流，则电磁铁49被驱动而对吸附部51进行吸附，能够产生合模力。

图3是表示本发明一实施方式的注射成型机的控制系统的图。控制部60具备例如CPU及存储器等，并通过由CPU处理记录到存储器的控制程序来控制线性马达28及电磁铁49的动作。

控制部60控制向电磁铁49的线圈48供给电流的电流供给部70。关于该控制方法后述。

电流供给部70向电磁铁49的线圈48供给与从控制部60供给到的信号对应的电流。关于电流供给部70的结构等后述。

在电流供给部70上连接有直流电源80。直流电源80包括将交流电源90的交流电流转换成直流电流的二极管等的整流器82、电容器（DC链路）84等。

控制部60与检测合模力的合模力传感器55连接，根据合模力传感器55的检测结果控制电流供给部70，以产生合模力的目标值。例如，电流供给部70也可根据合模力的目标值与合模力传感器55的检测值的差量（误差）进行反馈控制。此时，也可利用P（Proportional）控制、或PI（Proportional Integral）控制、或PID（Proportional IntegralDerivative）控制。

另外，合模力传感器55例如也可为对按照合模力延伸的连接杆14的应变（伸长量）进行检测的应变传感器。另外，作为合模力传感器55，例如可使用对施加在杆39上的载荷进行检测的测压元件等载荷传感器、及

对电磁铁49的磁场进行检测的磁传感器，合模力传感器55的种类可以是各种各样的。

接着，对上述结构的注射成型机10的动作进行说明。注射成型机10的各种动作在控制部60的控制下进行。

控制部60控制闭模工序。在图2的状态（开模结束状态）下，控制部60驱动线性马达28来使可动压板12前进。如图1所示，使动模16抵接于定模15，闭模工序结束。此时，在后压板13与吸附板22之间，即电磁铁49与吸附部51之间形成间隙δ0。另外，与合模力相比，闭模所需的力十分小。

接着，控制部60控制合模工序。在图1的状态（闭模结束状态）下，控制部60通过电流供给部70来向电磁铁49的线圈48供给电流。如此一来，通过流过线圈48的电流在线圈48内产生磁场，磁芯46被磁化，磁场被强化。并且，在隔着预定的间隙对置的电磁铁49与吸附部51之间产生吸附力，该吸附力经由杆39传递给可动压板12，在可动压板12与固定压板11之间产生合模力。对合模状态的模具装置19的型腔空间填充熔融树脂，冷却、固化而成为成型品。

接着，控制部60控制开模工序。控制部60向线性马达28的线圈35供给电流来使可动压板12后退。动模16后退而进行开模。开模之后，未图示的顶出装置从动模16顶出成型品。

因此，注射成型机10进行闭模工序、合模工序、及开模工序等一系列的工序。注射成型机10通过反复进行一系列的工序来进行反复制造成形品的连续运行。

图4是表示电流供给部70的一例的图。图4中，也图示了其他相关联的结构（交流电源90、整流器82、电容器84、及线圈48）。

电流供给部70包括第1臂71及第2臂72。如图4所示，第1臂71包括在直流电源80的正极侧P与负极侧N之间串联的2个开关元件Q1、Q2。如图4所示，第2臂72包括在直流电源80的正极侧P与负极侧N之间串联的2个开关元件Q3、Q4。

电磁铁49的线圈48的其中一端连接于第1臂71的上下的开关元件Q1、Q2之间的点M1，电磁铁49的线圈48的另一端连接于第2臂72的上下的开关元件Q3、Q4之间的点M2。

另外，图示的例子中，开关元件Q1、Q2、Q3、Q4为IGBT（InsulatedGate Bipolar Transistor）。另外，开关元件Q1、Q2、Q3、Q4可为将二极管（例如续流二极管）D1、D2、D3、D4用作外置元件的IGBT，也可为内置二极管D1、D2、D3、D4的反向导通IGBT（RC（ReverseConducting）-IGBT）。在任一情况下，开关元件Q1、Q3的集电极连接于正极侧P，开关元件Q1、Q3的发射极分别连接于开关元件Q2、Q4的集电极。并且，开关元件Q2、Q4的发射极连接于负极侧N。另外，开关元件Q1、Q2、Q3、Q4可以是MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）那样的除IGBT以外的其他开关元件。

控制部60通过对开关元件Q1、Q2、Q3、Q4的开/关状态进行控制来控制电磁铁49的线圈48的通电状态。

图5是表示由控制部60进行的开关元件Q1、Q2、Q3、Q4的控制方式的一例的图。

图5中，从上至下，依次分别示出V1指令值及载波的波形、开关元件Q1的开/关波形、开关元件Q2的开/关波形、V2指令值及载波的波形、开关元件Q3的开/关波形、开关元件Q4的开/关波形、及线圈48的两端电压的目标值的波形。

控制部60决定线圈48的两端电压的目标值（以下，称作目标电压Vout）时，据此决定V1指令值及V2指令值。另外，目标电压Vout例如也可由合模力的目标值决定。V1指令值与对第1臂71的上下的开关元件Q1、Q2之间的点M1的电位V1的目标值对应。同样，V2指令值与对第2臂72的上下开关元件Q3、Q4之间的点M2的电位V2的目标值对应。V1指令值及V2指令值被决定为能够实现目标电压Vout。图5所示的例子中，V1指令值及V2指令值根据目标电压Vout的正负，如下决定。

V1指令值=Vout-Vdc/2、V2指令值=-Vdc/2（目标电压Vout＞0时）

V1指令值=-Vdc/2、V2指令值=-Vout-Vdc/2（目标电压Vout＜0时）

其中，Vdc为电容器84的两端电压。

若控制部60决定V1指令值及V2指令值，则根据V1指令值及V2指令值与载波之间的关系，控制开关元件Q1、Q2、Q3、Q4的开/关状态。例如，图5所示的例子中，控制部60当V1指令值超过载波时，开启开关元件Q1，当V1指令值低于载波时，关闭开关元件Q1。此时，控制部60将开关元件Q2相对于开关元件Q1反相地进行开/关。例如，控制部60当开关元件Q1为开启时，关闭开关元件Q2，当开关元件Q1为关闭时，关闭开关元件Q2。另外，为了防止短路，开关元件Q1及Q2可以以规定的停滞时间反相地进行开/关切换。同样，控制部60当V2指令值超过载波时，开启开关元件Q3，当V2指令值低于载波时，关闭开关元件Q3。此时，控制部60将开关元件Q4相对于开关元件Q3反相地进行开/关。例如，控制部60当开关元件Q3为开启时，关闭开关元件Q4，当开关元件Q3为关闭时，开启开关元件Q4。另外，开关元件Q3及Q4为了防止短路，可以以规定的停滞时间反相地进行开/关切换。

如此一来，若使V1指令值及V2指令值可变，则V1指令值及V2指令值与载波的关系变化，开关元件Q1（关于开关元件Q3也相同）的开启时间的长短可变，另外，图5所示的例子中，使用了三角波的载波，但也可使用锯齿波等其他波形的载波。并且，V1指令值及V2指令值也可为与电压对应的占空指令值，而代替电压的指令值。

图5所示的例子中，作为一例，示出了目标电压Vout以正弦波形进行变化的例子。另外，实际上，目标电压Vout例如取决于合模力的目标值，此时，成为与合模力的目标值对应的图案（例如，参考图7等）。

目标电压Vout＞0时（图5的时刻t0～t1），如上所述，成为V1指令值=Vout-Vdc/2，V2指令值=-Vdc/2。此时，如图5所示，第1臂71中，开关元件Q1及Q2以与V1指令值对应的占空来反相进行开/关切换。另一方面，第2臂72中，开关元件Q3维持关闭状态，而开关元件Q4维持开启状态（图5的X1）。即，第2臂72中，开关元件Q3呈关闭状态，开关元件Q4呈开启状态，第1臂71中，执行与目标电压Vout对应的PWM（pulse-width modulation）控制。另外，此时，开关元件Q1被开启时，来自直流电源80的正极侧P的电流通过开关元件Q1、线圈48、开关元件Q4流向直流电源80的负极侧N。开关元件Q1被关闭时，欲要继续流过线圈48的电流通过开关元件Q2侧的二极管D2流向线圈48，且通过开关元件Q4流向直流电源80的负极侧N。

目标电压Vout＜0时（图5的时刻t1～t2），如上所述，成为V1指令值=-Vdc/2，V2指令值=-Vout-Vdc/2。此时，如图5所示，第2臂72中，开关元件Q3及Q4以与V2指令值对应的占空来反相进行开/关切换。另一方面，第1臂71中，将开关元件Q1维持关闭状态，将开关元件Q2维持开启状态（图5的X2）。即，第1臂71中，开关元件Q2呈开启状态，开关元件Q1呈关闭状态，第2臂72中，执行与目标电压Vout对应的PWM控制。另外，此时，开关元件Q3被开启时，来自直流电源80的正极侧P的电流通过开关元件Q3、线圈48、开关元件Q2流向直流电源80的负极侧N。开关元件Q3被关闭时，欲要继续流过线圈48的电流通过开关元件Q4侧的二极管D4流向线圈48，且通过开关元件Q2流向直流电源80的负极侧N。

作为图5的对比，图6是表示比较例的开关元件Q1、Q2、Q3、Q4的控制方式的图。

该比较例中，如图6所示，V1指令值及V2指令值不拘泥于目标电压Vout的正负而如下决定。

V1指令值=Vout/2，V2指令值=-Vout/2，

因此，该比较例中，如图6所示，不拘泥于目标电压的Vout的正负，通常在第1臂71及第2臂72这两者中，开关元件Q1及Q2及开关元件Q3及Q4分别反相地进行开/关切换。其结果，比较例中，在目标电压Vout为非零的状态下，第1臂71及第2臂72这两者中通常会发生开关损耗。

相反，根据图5所示的例子，如上所述，目标电压Vout为正时，仅在第1臂71中，开关元件Q1及Q2反相地进行开/关切换，第2臂72中，开关元件Q3及Q4不进行开/关切换。并且，目标电压Vout为负时，仅在第2臂72中，开关元件Q3及Q4反相地进行开/关切换，第1臂71中，开关元件Q1及Q2不进行开/关切换。因此，根据图5所示的例子，与图6所示的比较例相比，能够降低开关损耗。

接着，对目标电压Vout的决定方式的几个例子进行说明。以下，为了方便起见，对向线圈48的供给电流的控制方式进行说明，对线圈48的供给电流的控制方式与目标电压Vout的决定方式有关。即，具有根据目标电压Vout决定对线圈48的供给电流（及方向）的关系。例如，目标电压Vout为正时，对线圈48的供给电流的目标值成为正值，目标电压Vout为负时，对线圈48的供给电流的目标值成为负值。因此，以下说明中，电流图案可认为是目标电压Vout的图案。

图7是表示对电磁铁49的线圈48的供给电流（电流图案）、合模力、及开模速度随时间变化的第1例的图。

如图7所示，控制部60例如在开模时，将与合模时的电流逆向的电流供给到线圈48，降低线圈48的周边部件（连接杆14和杆39、模具装置19等）的磁化(消磁工序)。该控制可在定模15与动模16之间的距离为预定距离以下时进行。另外，图7中，控制部60在开始开模之后，开始进行消磁工序，但也可在与开模开始同时开始消磁工序，以便能够明显得到降低周边部件的磁化的效果。

图8是表示对电磁铁49的线圈48的供给电流（电流图案）、合模力、及开模速度随时间变化的第2例的图。图8中，消磁工序中，使对线圈48的供给电流的方向反转1次以上，在消磁工序中使作用于周边部件的磁场的方向反转1次以上。

图9是表示连续运行时对电磁铁的线圈的供给电流（电流图案）、合模力、及开模速度随时间变化的第1例的图。

控制部60在连续运行时，通过第1电流图案P100以预定的次数控制合模工序及消磁工序之后，通过第2电流图案P200以预定的次数控制合模工序及消磁工序。例如，每当控制部60控制1次合模工序及消磁工序时，在第1电流图案P100与第2电流图案P200之间切换电流图案。

第1电流图案P100与第2电流图案P200在合模时电流方向相互逆向。在连续运行时，合模时的磁场的方向反复反转，因此能够控制由合模时的磁场产生的周边部件的磁化的蓄积。

图10是表示连续运行时对电磁铁的线圈的供给电流（电流图案）、合模力、及开模速度随时间变化的第2例的图。

控制部60在连续运行时，以第1电流图案P100对合模工序及消磁工序进行预定次数的控制之后，以第2电流图案P201对合模工序及消磁工序进行预定次数的控制。例如，每当控制部60控制1次合模工序及消磁工序时，都在第1电流图案P100与第2电流图案P201之间切换电流图案。

以上，对各实施例进行了详述，但并不限定在特定的实施例中，在权利要求的范围所记载的范围内能够进行各种变形及变更。并且，能够组合所有或多个上述的实施例的构成要件。

例如，上述各实施例中，目标电压Vout＞0时，第1臂71中，对开关元件Q1及Q2反相地进行开/关切换，第2臂72中，将开关元件Q3维持在关闭状态，将开关元件Q4维持在开启状态。然而，也可以在目标电压Vout＞0时，第2臂72中，对开关元件Q3及Q4反相地进行开/关切换，第1臂71中，将开关元件Q1维持在开启状态，将开关元件Q2维持在关闭状态。

同样，上述各实施例中，目标电压Vout＜0时，第2臂72中，开关元件Q3及Q4反相地进行开/关切换，第1臂71中，开关元件Q1维持在关闭状态，开关元件Q2维持在开启状态。然而，目标电压Vout＜0时，第1臂71中，开关元件Q1及Q2反相地进行开/关切换，第2臂72中，开关元件Q4维持在关闭状态，开关元件Q3维持在开启状态。

Claims (4)

1.一种注射成型机，其中，具备：

电磁铁，产生紧固定模与动模的合模力；

电源；

第1臂，在所述电源的正极侧与负极侧之间包括串联的2个开关元件，所述电磁铁的线圈的一端连接于所述2个开关元件之间；

第2臂，在所述电源的正极侧与负极侧之间包括串联的2个开关元件，所述电磁铁的线圈的另一端连接于所述2个开关元件之间；及

控制部，分别对所述第1臂及所述第2臂中的一个臂的开关元件进行开/关切换，且在另一臂中将开关元件分别维持在开启状态及关闭状态。

2.根据权利要求1所述的注射成型机，其中，

所述控制部在所述一个臂中对正极侧的开关元件与负极侧的开关元件反相地进行开/关切换。

3.根据权利要求1所述的注射成型机，其中，

所述控制部在所述另一臂中将正极侧的开关元件维持在关闭状态且将负极侧的开关元件维持在开启状态。

4.根据权利要求1或2所述的注射成型机，其中，

所述控制部，在所述电磁铁的线圈的通电方向为从所述第1臂侧向所述第2臂侧时，在所述第1臂中对正极侧的开关元件进行开/关切换，且在所述第2臂中将正极侧的开关元件维持在关闭状态并将负极侧的开关元件维持在开启状态，在所述电磁铁的线圈的通电方向为从所述第2臂侧向所述第1臂侧时，在所述第2臂中对正极侧的开关元件进行开/关切换，且在所述第1臂中将正极侧的开关元件维持在关闭状态并将负极侧的开关元件维持在开启状态。