CN105034297B

CN105034297B - 合模装置

Info

Publication number: CN105034297B
Application number: CN201510151930.1A
Authority: CN
Inventors: 林孝雄
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2019-01-22
Anticipated expiration: 2035-04-01
Also published as: JP2015205474A; JP6284022B2; TW201544281A; CN105034297A; TWI579129B; KR101899870B1; KR20150122057A

Abstract

本发明提供一种合模装置。在合模装置的移动模具上安装有多个压力轴，对于每个压力轴设置有伺服马达，并且通过多个伺服马达使移动模具移动为与固定模具接触。对于每个压力轴设置有测定移动模具与固定模具的间隔的间隔传感器，产生对于多个伺服马达共通的第一控制量，以消除沿着压力轴的、移动模具的目标位置与移动模具的实际位置之间的误差。产生每个伺服马达的第二控制量，以消除移动模具相对于压力轴的倾斜。通过将第一控制量与每个传感器的第二控制量相加而产生每个伺服马达的控制量。

Description

合模装置

技术领域

本发明涉及冲压成型装置、注射成型装置、压铸成型装置等的合模装置，尤其涉及具备多个伺服马达的合模装置。

背景技术

发明人对于通过多个伺服马达来驱动压力轴的合模装置，探讨了将上部模具的底面保持为水平的情况。如果伺服马达存在多个，则也需要使用多个传感器，通过传感器测定怎样的信号、将信号如何组合成为问题。

对相关联的现有技术进行说明。在专利文献1(JP2006-75864A)中记载有如下内容：对于4轴的合模装置，通过各个编码器对四个伺服马达进行控制，并且对相对于其他轴的延迟进行修正。但是，由于在伺服马达与模具之间夹装有压力轴等，所以在编码器的信号与模具底面的高度之间存在误差。此外，当以消除延迟的方式进行控制时，与进度最大的伺服马达相匹配地对其他伺服马达进行控制，延迟的其他伺服马达的负载变大。

在专利文献2(JP2007-283332A)中，通过线性传感器来监视上部模具的高度，并反馈至伺服马达。但是，进行监视的位置为上部模具的基部或者压力轴等。该位置与上部模具的底面之间的间隔，受到模具的热变形等的影响，因此并不是恒定的。

发明内容

本发明的课题在于，使用多个伺服马达在保持姿态的同时使移动模具移动。

本发明如以下那样构成。即，在合模装置中，在移动模具上安装有多个压力轴，对于每个压力轴设置有伺服马达，并且通过多个伺服马达使移动模具移动为与固定模具接触。此外，合模装置具备多个间隔传感器以及控制单元。多个间隔传感器设置有与压力轴的个数相同的个数，并且测定移动模具与固定模具的间隔。控制单元根据多个间隔传感器的信号，产生对于多个伺服马达共通的第一控制量，以消除沿着压力轴的、移动模具的目标位置与移动模具的实际位置之间的误差。控制单元根据多个间隔传感器的信号，产生每个伺服马达的第二控制量，以消除移动模具相对于压力轴的倾斜。并且，控制单元通过将第一控制量与每个传感器的第二控制量相加，来产生每个伺服马达的控制量。

移动模具的实际位置例如是移动模具的中心位置，间隔传感器测定移动模具与固定模具的间隔，不包含编码器、不使用固定模具而测定移动模具的位置的传感器等。例如，对移动模具的与固定模具抵接的抵接面的方程式进行求解，更简单地是根据多个间隔传感器的信号的平均值，来求出沿着压力轴的移动模具的实际位置，而产生第一控制量。例如，根据相对于移动模具的抵接面的方程式来求出移动模具相对于压力轴的倾斜，更简单地是以消除多个间隔传感器的信号的偏差的方式产生第二控制量。通过将第一控制量与第二控制量相加，由此得到每个伺服马达的控制量。由此，能够在保持移动模具的姿态、即将移动模具的抵接面保持为与压力轴垂直的同时，随着目标位置的推移来使移动模具移动。

本发明优选如以下那样进一步构成。即，控制单元产生第一控制量，以消除沿着压力轴的移动模具的目标位置与通过多个间隔传感器求出的间隔的平均值之间的误差。控制单元产生第二控制量，以消除上述平均值与通过个别的间隔传感器求出的间隔之间的偏差。

通过间隔传感器求出的间隔的平均值，表示移动模具的抵接面的中心位置。因此，通过将该值与目标位置进行比较，能够得到用于使移动模具的位置与目标位置一致的第一控制量。此外，当产生第二控制量以消除与该平均值之间的偏差、即间隔传感器间的间隔的测定值的偏差时，能够保持移动模具的姿态。

用于产生第一控制量的平均值，不限于简单平均，也可以是加权平均、根据间隔传感器的信号求出的移动模具的中心位置等。用于产生第二控制量的偏差，不限于与平均值之间的偏差，也可以是间隔传感器的信号间的偏差等。

本发明优选如以下那样进一步构成。即，间隔传感器由线性传感器和抵接部件构成。线性传感器具有磁性体杆、传感器头、挡块以及弹性体。磁性体杆具备磁标记且进退自如。传感器头测定磁性体杆的进退位置。挡块确定磁性体杆的移动极限。弹性体将磁性体杆朝挡块侧施力。抵接部件与磁性体杆抵接而使磁性体杆移动。而且，以相互对置的方式，线性传感器安装于移动模具和固定模具中的一方、抵接部件安装于移动模具和固定模具中的另一方。

如此，能够准确地测定移动模具与固定模具的间隔，此外，线性传感器能够使用测定范围较短但高分辨率的传感器。

本发明优选如以下那样进一步构成。即，在合模装置中，还设置有不依存于固定模具地测定移动模具的位置的远程的线性传感器、或者对于每个伺服马达的编码器。在移动模具与固定模具的间隔为规定值以下时，间隔传感器测定自如。在移动模具与固定模具的间隔超过规定值的情况下，通过远程的线性传感器或者编码器对多个伺服马达进行控制。另一方面，在移动模具与固定模具的间隔为规定值以下的情况下，在使基于间隔传感器的控制的权重连续地变化的同时，将多个伺服马达的控制从基于远程的线性传感器或者编码器的控制朝基于多个间隔传感器的控制切换。另外，远程的线性传感器例如也可以仅设置有一个。

如此，在移动模具接近固定模具之前，能够通过远程的线性传感器或者编码器进行控制，当移动模具与固定模具接近时，能够切换成间隔传感器的控制。此外，能够连续且顺畅地进行控制的切换。尤其是，即便在编码器或者远程的线性传感器与间隔传感器之间信号不一致，也不会产生过大的控制量。

本发明特别优选如以下那样进一步构成。即，在移动模具与固定模具接触之前，暂时固定移动模具的目标位置，并且持续进行基于第二控制量的控制。因而，在移动模具与固定模具接触之前，移动模具的抵接面相对于压力轴可靠地成为直角。接着，变更移动模具的目标位置，以使移动模具与固定模具接触。例如，合模装置为注射成型装置，在暂时固定移动模具的目标位置时，开始树脂的填充。如此，能够准确地进行基于压缩成型法的成型。

本发明优选如以下那样进一步构成。即，在合模装置中，对于第二控制量的增益大于对于第一控制量的增益。此外，本发明优选构成为，多个间隔传感器分别设置于与各压力轴对应的位置。

本发明在其他侧面如以下那样构成。即，在合模装置的控制方法中，在移动模具上设置有多个压力轴，对于每个压力轴设置有伺服马达，且通过多个伺服马达使移动模具移动为与固定模具接触。此外，合模装置的控制方法具备测定步骤、第一步骤、第二步骤以及相加步骤。在测定步骤中，通过多个间隔传感器测定移动模具与固定模具的间隔。在第一步骤中，控制单元根据多个间隔传感器的信号产生对于多个伺服马达共通的第一控制量，以消除沿着压力轴的、移动模具的目标位置与移动模具的实际位置之间的误差。在第二步骤中，控制单元根据多个间隔传感器的信号，产生每个伺服马达的第二控制量，以消除移动模具相对于压力轴的倾斜。在相加步骤中，控制单元通过将第一控制量与每个传感器的第二控制量相加来产生每个伺服马达的控制量。

发明的效果

能够在保持移动模具的姿态的同时，随着目标位置的推移来使移动模具移动。

附图说明

图1是表示实施例的注射成型装置的框图。

图2是表示实施例的上部模具的底面的仰视图。

图3是表示实施例的线性传感器的安装的图。

图4是表示实施例的线性传感器的截面图。

图5是表示实施例的伺服马达的控制系统的框图。

图6是实施例的波形图，1)表示编码器信号与线性传感器信号的权重，2)表示马达的角速度。

图7是表示实施例的伺服马达的控制算法的流程图。

具体实施方式

以下表示用于实施本发明的最佳实施例。本发明的范围应当基于专利请求范围的记载、参照说明书的记载和本领域的公知常识，按照本领域技术人员的理解来确定。

【实施例】

图1～图7表示实施例及其动作。另外，实施例主要说明合模装置(注射成型装置2)的装置构成，但也能够说成是合模装置的控制方法的说明。图1表示实施例的注射成型装置2，上部模具(移动模具)4例如是通过四个压力轴(连接杆)12来上下移动的模具，设置有用于通过注射成型来注入合成树脂的内部模具8。在下部模具(固定模具)6设置有用于注入合成树脂的内部模具10。上部模具4例如通过四个引导销11引导，通过四个曲轴机构14以及四个伺服马达M1～M4而经由四个压力轴12上下移动。此外，在下部模具6连接有具备螺杆泵、柱塞等的注射装置18，将合成树脂注入模具8、10间的型腔。另外，除了注射装置18之外，也可以成为冲压成型装置，还可以成为压铸成型装置。也可以代替曲轴机构14而使用肘节机构等，或者也可以不设置曲轴机构14等而从伺服马达M1～M4通过滚珠丝杠进行驱动。此外，也可以通过压力轴12使移动模具4朝向固定模具6水平地移动。

控制部20根据来自编码器和线性传感器(间隔传感器)S1～S4的信号，对伺服马达M1～M4进行反馈控制。在下部模具6的上部固定有线性传感器S1～S4，对与固定于上部模具4的下部的基准板(抵接部件)24之间的间隔进行测定。按照每个伺服马达M1～M4来设置线性传感器S1～S4和基准板24的组合，在实施例中在模具4、6的四周各设置1组该组合。线性传感器S1～S4和基准板24固定于模具4、6的对置部附近，通过线性传感器S1～S4对模具4、6间的实际的间隔进行测定。另外，线性传感器S1～S4以与各压力轴12分别对应的方式配置于各压力轴12的附近。

图2表示上部模具4的底面，O是上部模具4的中心，在四方具有引导销11，在上部模具4的侧面安装有基准板24。另外，将来自与各基准板24对应的线性传感器的信号设为a～d。

图3表示线性传感器S1～S4的配置等。在模具4、6的对置部附近配置基准板24和线性传感器S1～S4。另外，也可以在上部模具4侧配置线性传感器S1～S4，在下部模具6侧配置基准板24。

图4表示线性传感器50的截面，42是金属的壳体，在可动的磁性体杆44上设置有由磁性体52和非磁性体53构成的磁标记，并在具备多个线圈的传感器头48内贯通。在基准板45上固定有沿着壳体42的槽57滑动的滑动部件54和磁性体杆44，基准板45、磁性体杆44以及滑动部件54一体地沿图4的左右方向滑动。

磁性体杆44与滑动部件54通过连结部件55连结，并由弹性体49朝图的左侧的基准板45侧施力。此外，在基准板45被从上部模具4侧按压之前，由于弹性体49的施力而连结部件55通过挡块56被定位。磁性体杆44的行程(测定范围)例如为10mm左右。以在上下的模具4、6接触时将高度设为0的方式等，对线性传感器S1～S4进行校正。

线性传感器S1～S4在比合模位置更靠负侧也具有测定范围，但由于上部模具4在合模位置上停止，因此不会测定负侧的范围。此外，在通过线性传感器S1～S4无法检测上部模具4的位置的区间，根据编码器的信号E1～E4或者对压力轴12的位置进行监视的未图示的远程的线性传感器的信号，对伺服马达M1～M4进行控制。

图5表示伺服马达M1～M4的控制系统。30是加法器，对来自编码器E1～E4的信号乘以权重、对来自线性传感器S1～S4的信号a～d乘以权重(1-w)而相加。朝加法器32输入来自四个加法器30的信号，而输出其平均值，该平均值是上部模具4的底面的中心O的高度。在差分器34中，求出目标高度与由加法器32求出的中心O的高度之差，并将其设为第一控制量。另外，由加法器32求出的平均值不限于简单平均，只要是由四个传感器求出且适合作为中心O的高度的平均值，例如可以是四个传感器的信号的加权平均。

中心O的高度与个别的线性传感器S1～S4的信号a～d之间的偏差，表示上部模具4的底面从水平面的倾斜。因此，以消除该变化的方式，由差分器36产生第二控制量，当通过加法器38将第一控制量与第二控制量相加时，得到伺服马达M1～M4的控制量。优选为，使对于第二控制量的增益大于对于第一控制量的增益，使将上部模具4的底面保持为水平优先于上部模具的高度与目标高度一致。

伺服机构40将从加法器38输入的控制量设为位置的控制量，将编码器E1～E4的信号的变化率设为速度环的控制量，对伺服马达M1～M4进行控制。

也可以代替使用上部模具4的中心O的高度和与中心O的高度之间的偏差，而求出上部模具4的底面的公式，并控制为消除底面的倾斜，并且中心O按照预定的模式下降。在实施例中具有四个传感器(与压力轴12为相同数量)，因此与传感器为三个的情况相比，能够更准确地求出平面的公式。但是，不论使用底面的公式还是使用中心O的高度和与中心O的高度之间的偏差，都成为大致相同的控制。

图6表示权重w以及四个伺服马达的平均角速度。在通过线性传感器S1～S4无法测定上部模具4与下部模具6的间隔的范围内，对于编码器E1～E4或者远程的线性传感器的信号的权重w为1，当从线性传感器S1～S4能够得到信号时，w逐渐接近0，并从基于编码器E1～E4或者远程的线性传感器的控制向基于线性传感器S1～S4的控制切换。

当上下的模具4、6间的间隔例如达到100μm等的规定值时，暂时固定目标高度。此时，通过将线性传感器S1～S4间的信号的偏差设为0，由此持续进行用于使上部模具4的底面成为水平的、基于第二控制量的控制。而且，在使目标高度固定的期间，开始树脂的填充(注射)，从模具8、10间的型腔挤出空气。由此，即便是较薄的型腔，也能够可靠地挤出空气。在持续进行树脂的填充的同时，使上部模具进一步下降到目标高度成为0(上下的模具4、6接触)。此外，在该期间，当填充预定量的树脂时，中止填充。如以上那样，能够在将底面保持为水平的同时使上部模具4下降。

图7表示基于线性传感器S1～S4的控制。在步骤71中，求出四个线性传感器的信号的平均值f。在步骤72中，产生控制信号g1～g4以消除与平均值f之间的偏差。此外，在步骤73中，产生控制信号h以消除目标高度z与信号f的误差。在步骤74中，通过(h+g1)对伺服马达M1进行控制，通过(h+g2)对伺服马达M2进行控制，通过(h+g3)对伺服马达M3进行控制，通过(h+g4)对伺服马达M4进行控制。而且，通过编码器E1～E4的信号对各伺服马达的速度环进行控制(步骤75)。

Claims

1.一种合模装置，在移动模具上安装有多个压力轴，对于每个压力轴设置有伺服马达，并且通过多个伺服马达使移动模具移动为与固定模具接触，其特征在于，具备：

多个间隔传感器，测定移动模具与固定模具的间隔，并且设置有与压力轴的个数相同的个数；以及

控制单元，根据多个间隔传感器的信号，产生对于多个伺服马达共通的第一控制量，以消除沿着压力轴的、移动模具的目标位置与移动模具的实际位置之间的误差，并且根据多个间隔传感器的信号，产生每个伺服马达的第二控制量，以消除移动模具相对于压力轴的倾斜，并且通过将第一控制量与每个传感器的第二控制量相加，来产生每个伺服马达的控制量。

2.如权利要求1所述的合模装置，其特征在于，

控制单元产生第一控制量，以消除沿着压力轴的移动模具的目标位置与通过多个间隔传感器求出的间隔的平均值之间的误差，

控制单元产生第二控制量，以消除上述平均值与通过个别的间隔传感器求出的间隔之间的偏差。

3.如权利要求1所述的合模装置，其特征在于，

上述间隔传感器由线性传感器和抵接部件构成，

上述线性传感器具有：磁性体杆，具备磁标记且进退自如；传感器头，测定磁性体杆的进退位置；挡块，确定磁性体杆的移动极限；以及弹性体，将磁性体杆朝上述挡块侧施力，

上述抵接部件与上述磁性体杆抵接而使磁性体杆移动，

以相互对置的方式，上述线性传感器安装于移动模具和固定模具中的一方、上述抵接部件安装于移动模具和固定模具中的另一方。

4.如权利要求2所述的合模装置，其特征在于，

上述间隔传感器由线性传感器和抵接部件构成，

上述抵接部件与上述磁性体杆抵接而使磁性体杆移动，

5.如权利要求1所述的合模装置，其特征在于，

还设置有不依存于固定模具地测定移动模具的位置的远程的线性传感器、或者对于每个伺服马达的编码器，

在移动模具与固定模具的间隔为规定值以下时，上述间隔传感器测定自如，

上述控制单元构成为，在移动模具与固定模具的间隔超过规定值的情况下，通过远程的线性传感器或者编码器对多个伺服马达进行控制，在移动模具与固定模具的间隔为规定值以下的情况下，在使基于间隔传感器的控制的权重连续地变化的同时，将多个伺服马达的控制从基于远程的线性传感器或者编码器的控制朝基于多个间隔传感器的控制切换。

6.如权利要求2所述的合模装置，其特征在于，

7.如权利要求3所述的合模装置，其特征在于，

8.如权利要求1至7中任一项所述的合模装置，其特征在于，

上述控制单元构成为，在移动模具与固定模具接触之前，暂时固定移动模具的目标位置，并且持续进行基于第二控制量的控制，接着，使移动模具的目标位置变化，以使移动模具与固定模具接触。

9.如权利要求8所述的合模装置，其特征在于，

合模装置为注射成型装置，其构成为，在暂时固定移动模具的目标位置时，开始树脂的填充。

10.如权利要求1至7中任一项所述的合模装置，其特征在于，

对于第二控制量的增益大于对于第一控制量的增益。

11.如权利要求8所述的合模装置，其特征在于，

对于第二控制量的增益大于对于第一控制量的增益。

12.如权利要求9所述的合模装置，其特征在于，

对于第二控制量的增益大于对于第一控制量的增益。

13.如权利要求1至7中任一项所述的合模装置，其特征在于，

多个间隔传感器分别设置于与各压力轴对应的位置。

14.如权利要求8所述的合模装置，其特征在于，

多个间隔传感器分别设置于与各压力轴对应的位置。

15.如权利要求9所述的合模装置，其特征在于，

多个间隔传感器分别设置于与各压力轴对应的位置。

16.如权利要求10所述的合模装置，其特征在于，

多个间隔传感器分别设置于与各压力轴对应的位置。

17.如权利要求11所述的合模装置，其特征在于，

多个间隔传感器分别设置于与各压力轴对应的位置。

18.如权利要求12所述的合模装置，其特征在于，

多个间隔传感器分别设置于与各压力轴对应的位置。

19.一种合模装置的控制方法，该合模装置为，在移动模具上安装有多个压力轴，对于每个压力轴设置有伺服马达，并且通过多个伺服马达使移动模具移动为与固定模具接触，该合模装置的控制方法的特征在于，具备：

测定步骤，通过多个间隔传感器测定移动模具与固定模具的间隔；

第一步骤，使控制单元根据多个间隔传感器的信号产生对于多个伺服马达共通的第一控制量，以消除沿着压力轴的、移动模具的目标位置与移动模具的实际位置之间的误差；

第二步骤，使控制单元根据多个间隔传感器的信号产生每个伺服马达的第二控制量，以消除移动模具相对于压力轴的倾斜；以及

加法步骤，使控制单元通过将第一控制量与每个传感器的第二控制量相加而产生每个伺服马达的控制量。