TW407099B - Motor-driven mold clamping device and mold clamping method - Google Patents

Description

407099 A7 A/ _B7_ 五、發明説明（I ) 發明背景 發明範圍 本發明是關於一種用於馬達驅動射出成型機器之馬達驅 動鑄模夾緊裝置之改良，以及關於一種改良的鑄模夾緊方 法。 相關技藝說明 馬達驅動射出成型機器已渐漸取代油壓機器，且在最近 幾年已更加爲人所用。一理由在於，與油壓射出成型機器 相比時，它們的構造簡單，應爲不需要油壓泵、油壓管和 閥。此外，用於動力來源的伺服馬達允許更容易控制馬達 驅動射出成型機器。伺服馬達大部分用於射出裝置和鏞模 夾緊裝置。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ---------'•裝---n -- I 訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) · ， 關於鑄模夾緊裝置，其通常基於肘節系統。肘節系統使 用一肘節機構，以使伺服馬達產生的力加倍，其然後藉由 一肘節連桿傳送到鑄模。這些型式的鑄模夾緊裝置正承受 改變和修正。一改良的肘節操作式鑄模夾緊裝匿之例掲示 於曰本專利公告1- 22 135號。所揭示的鑄模夾緊裝置包括 一伺服馬達和位置偵測器，其用於偵測伺服馬達的轉動位 置。鑄模夾緊裝置又包括一轉換機構，用於將伺服馬達的 轉動轉換爲線性移動。轉換機構具有一滾珠螺桿機構。轉 換機構用於驅動肘節機構，位置偵測器則偵測一可移動鑄 模的位置，以執行鑄模夾緊的控制操作。於鑄模夾緊時， 伺服馬達以通過彼的電流驅動。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 407099 A7 B7 五、發明説明（>) 就肘節機構而言，使用微電流的理由是產生一足夠的夾 緊力，而使習知的破裂（knicking)現象儘可能減少。此提 供一大的肘節放大因子，於是，允許伺服馬達的輸出較小 。使用所述型式的肘節機構之鑄模夾緊裝置有利地只需要 小的電力消耗。如以下將更詳細說明者，破裂越小，則與 肘節機構的死點相距之距離越小》 然而，較小的破裂導致摩擦力對於形成鑄模夾緊裝置之 機械零件的連接件和接觸部分有較大的影響。所以，此增 加操作的遲滯性。此一大的操作遲滯性對於伺服馬達所提 供的鑄模夾緊力之控制精確度有不利的影響。 發明槪述 因此，本發明之一目的是改良鑄模夾緊力之控制精確度 ，而減少摩擦力對於形成鑄模夾緊裝置之機械零件的連接 件和接觸部分之影響》 一依據本發明的馬達驅動鑄模夾緊裝置包括一用於使一 可移動滾筒前進和後退之肘節機構：和一可經由一滾珠轉 桿機構而驅動肘節機構之伺服馬達。 依據本發明的一特色，馬達驅動鑄模夾緊裝置控制一鑄 模夾緊力，而肘節様構之一破裂是在預定範圍內，且伺服 馬達以不小於其額定電流之20%的電流驅動。 一依據本發明用於以馬達驅動方式夾緊鑄模的方法藉一 由伺服馬達操作的肘節機構夾緊鑄模》在此方法中，一鑄 模夾緊力以一在肘節機構中而在預定範圍內的破裂控制， -4- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) M規格（210X297公釐） I I 裝 II I 訂— I I I I —^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 『 . 造 構 的 : 置 中裝 其緊 ， 夾 圖模 附鑄 考動 as 參驅 須達 必馬 , 之 明明 發發 本本 解用 了惠 整示 完繪 更圖 了 1 爲第 407099 A7 B7 五、發明説明（3 ) 且伺服馬達以不小於其額定電流之20%的電流驅動。 圖式簡單說明 第2圖是方塊圖，繪示用於本發明之鑄模夾緊力回授控 制系統的構造： 第3圚顯示一特徴曲線，繪示在鑄模夾緊力控制期間的 遲滯性： 第4圖是用於描述滾珠螺桿機構的部分剖視圈，其用於 第4圖所艙示之馬達驅動鑲模夾緊裝匿； 第5圖是特徵圖，用於描述一理論性肘節放大因子和肘 節機構中的破裂K之間的關係》 較佳實施例詳細說明 第1圖繪示應用本發明之馬達驅動鑄模夾緊裝置。第1 圖中，一鑲模夾緊裝置包括一固定滾筒11和一肘節支撐12 。四連接桿13(其二繪示於圖中）設於肘節支撐12和固定 滾筒11之間。一可移動滾筒14對立於固定滾筒11，俾使 可移動滾筒14可沿著連接桿13自由前進和後退。一固定 鑲模（未顯示）接合至與可移動滾筒14對立之固定滾简11 的表面》同樣地，一可移動鑄模（未顯示）接合至與固定滾 简1 1對立之可移動滾筒14的表面。 一頂出銷饋送器15設於可移動滾筒14後端。頂出銷饋 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公嫠） ----------I 裝.----一--1T-------j (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - * 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 407099 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製. 五、發明説明（红) 送器15用於推動頂出銷（未顯示），以將一模製產品頂出。 在頂出銷饋送器15中，一用於頂出的伺服馬達16以衝程 Sa使一頂出桿17前進和後退。 一肘節機構設於肘節支撐12和可移動滾筒14之間*一用 於鑄模夾緊的伺服馬達18被驅動，以使交叉頭19前進和 後退，以產生一以肘節放大因子相乘的鋳模夾緊力。此鑄 模夾緊力用於使可移動滾筒14前進（在第1圖的右方向）， 以達成鑄模夾緊。 肘節機構由肘節桿20和21與一肘節臂22形成。肘節桿 20可樞動地支撐於交叉頭19上。肘節桿21可樞動地支撐 於肘節支撐12上。肘節臂22可樞動地支撐於可移動滾筒 14上》肘節桿20連接至肘節桿21。肘節桿21連接至肘節 臂22 » —轉動編碼器23設於伺服馬達18中，以偵測交叉 頭19的位置（以下稱爲交叉頭位置）。轉動編碼器23藉由 直接偵測伺服馬達18的轉速而偵測交叉頭位置。 現在，將說明破裂的觀念》假設一線段在肘節桿21上的 槓桿支點B與肘節機構中之肘節臂22上的施力點a之間。 假設另一線段平行於上述線段AB，且通過肘節臂22上的 槓桿支點，即，肘節桿21和肘節臂22之間的連接點C。此 二線段之間的距離K稱爲破裂或破裂距離。因此，破裂κ 越小，則與肘節機構的死點相距之距離越短。 所述型式的鑄模夾緊裝置揭示於日本専利申諝案7. 32701 7號（對應於日本專利公開特許申請案9· 164571號） -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ----------1 裝----，--訂------Λ, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ' . 407099 A7 _B7_ 五、發明説明（5：) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 。揭示於此專利申請案的裝置稱爲「內建式驅動型式」， 其一特性爲，不需要諸如皮帶之額外驅動機構以用於驅動 力的傅送。 參考第4圖，其簡述滾珠螺桿機構。伺服馬達18有一中 空輸出軸18-1。一滾珠螺帽18-2固定至中空輸出軸18-1 的一端部分* 一滾珠螺桿軸18-3與滾珠螺帽18-2嚼合， 且插入中空輸出軸18-1的中空部分。交叉頭19接合至滾 珠螺桿軸18-3的一端部分。於是，中空輸出軸18-1的轉 動經由滾珠螺帽18-2轉換爲交叉頭19的往復運動。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參考第2圖，其說明一鑄模夾緊力回授控制系統。一應 變計30設於第1圖所示之四連接桿13的任一桿上。應變計 30藉由偵測一在夾緊進行時施加於連接桿13上的應變而 偵測鑄模夾緊力。偵測到的鑄模夾緊力在一轉換器3 1中轉 換爲交叉頭位置之一位置量。所轉換之交叉頭的位置置供 應到減法器32。減法器32計算所轉換之交叉頭位置量値 與一由設定單元（未顯示）供應的交叉頭位置設定値之差* 減法器32將相減的結果以差値信號供應至一位置控制放 大器33。位置控制放大器33將收到的差値信號放大成適 用於一速度回授系統的信號，且以一放大信號將它供應到 一減法器34。減法器34計算放大信號與由轉動編碼器23 供應的速度回授信號之差。然後，減法器34將相減的結果 以差値信號供應至一速度放大器35。速度放大器35將收 到的差値信號放大成適用於一電流回授系統的信號。然後 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 407099 a7 B7 五、發明説明（（） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，速度放大器35將放大的信號經由一限制器36供應到一 減法器37，限制器36限制放大信號的上和下限。減法器 37計算由速度放大器35供應的信號與一來自電流偵測器 40的電流回授信號之差，電流偵測器40乃偵測來自一馬達 驅動器39的輸出電流。然後，減法器37將代表所計算之 差的信號供應到一電流放大器38。電流放大器38供應一 用於伺服馬達18的電流命令値到馬達驅動器39。 如上述，已知由鑲模夾緊力回授控制系統控制的鑄模夾 緊裝置具有下列問題。當夾緊是以幾乎完全延伸一即，具 備儘可能最小的破裂一的肘節桿21和肘節臂22執行時， 滾珠螺桿機構中的/滾珠螺桿沒有接到鑄模夾緊力的反作用 力》反作用力是由肘節桿21和肘節臂22接收，而非轉移 到滾珠螺桿。沒有接到反作用力意謂，伺服馬達18只需要 小電力。然而*小的破裂導致摩擦力對於形成鑄模夾緊裝 S之機械零件的連接件和接觸部分有大影響，其使裝置的 操作遲滯性增加。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因爲摩擦力在鑄模關閉操作期間充當阻力，此大的操作 遲滯性經由一直線L1使扭矩增加，如第3圖所示》另一方 面，磨擦力在鑄模開啓操作期間經由一直線L2幫助扭矩減 少。結果，扭矩具有非線性特徴曲線，控制性能乃惡化》 所以，當裝置具有一小破裂K時，不可能動態控制鋳模夾 緊力。再如上述，其對於伺服馬達18所提供的鑄模夾緊力 之控制精確度有不利的影響· -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八姑^格（210X297公釐） 407099 a7 ___B7 _ 五、發明説明（？） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之一特性在於鑄模夾緊正時。本發明以未完全延 伸一即，具備較大的破裂K 一的肘節桿21和肘節臂22執行 鑄模夾緊。在此狀態，伺服馬達1 8必須被供應以較高的電 流，其在馬達之額定電流値或接近之。雖然動力需求因而 增加，此帶來某些顯著的優點，其包含，但非限於，磨擦 力減少的效果，且變得更易於以較高的精確度控制鋳模夾 緊力。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參考第5圖，將針對一理論性肘節放大因子和肘節機構 中的破裂K之間的關係而說明。通常，肘節機構具有如第5 圖所示的特徵。在第5圖中，如果破裂K接近零，理論性 肘節放大因子接近無限大。此意謂，如果破裂K爲小値， 則可獲得足夠的鋳模夾緊力，即使伺服馬達18以小於額定 電流的小電流驅動時亦然。在實施例中，肘節機構之使用 是在理論性肘節放大因子在20至80的範圍內》此是因爲 以下的理由。如果肘節機構使用於大的理論性肘節放大因 子，則操作遲滯性變大，且縳模夾緊力之控制精確度惡化 。當肘節機構使用於20至80的範圍內，伺服馬達18必須 以接近額定電流的電流驅動。然而，因爲操作遲滯性變小 ，可以容易地控制鑄模夾緊力。 伺服馬達18可以不小於其額定電流的20%之電流驅動。 較隹者爲，伺服馬達18以其額定電流的至少70»之電流驅 動* 此外*破裂K的値由用於肘節機構的理論性肘節放大因 -9- 本紙張尺中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） 407099 ^ 五、發明説明（？） 子決定•如果肘節機構中的肘節桿21及肘節臂22之尺寸 改變，破裂K的値也改變。此意謂，破裂K的値隨著肘節 機構之尺寸改變。例如，破裂K的値決定爲在5至10(公厘 )之預定範圍內。然而，本發明不受以上範圍限制。伺服馬 達18的一額定輸出由所需要的鑄模夾緊力、理論性肘節放 大因子、滾珠螺桿軸18-3的導程等決定。 雖然本發明的較佳實施例已就本發明應用在內建型式馬 達驅動鑄模夾緊裝置的狀況而說明，本發明也可應用在其 他型式的馬達驅動鑄模夾緊裝置。 如上述，依據本發明，能以高精確度控制鑄模夾緊力， 同時藉由以較大的破裂控制鑄模夾緊力而減少驅動鋳模夾 緊裝置機械零件之間的磨擦力之不利影響。 很多修改對於専精於此技藝者而言是明顯的，而仍在本 發明的精神和範醻內。爲決定本發明的範晡，應該參考所 附的申請専利範圍。 主要元件之對照表 II- - - - -- I I I— n^i 11/--- m · - - - - ϊ - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) - . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 11 固 定 滾 简 12 肘 節 支 撐 13 連 接 桿 14 可 移 動 滾 筒 15 頂 出 銷 饋 送器 16 伺 服 馬 達 17 頂 出 桿 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 407099 五、發明説明（？） 18 伺服馬達 18-1 中空輸出軸 18-2 滾珠螺帽 18-3 滾珠螺桿軸 19 交叉頭 20 肘節桿 21 肘節桿 22 肘節臂 23 轉動編碼器 30 應變計 31 轉換器 32 減法器 33 位置控制放大器 34 減法器 35 速度放大器 36 限制器 37 減法器 38 電流放大器 39 馬達驅動器 40 電流偵測器 -11- · 1 i- - —1—..... m 1 i 士^- I » I n^i HI an n ^1« 03. . 、- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ' . 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 407099 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種馬達驅動鑄楔夾緊裝置，包括： (請先閱讀背面之注意事項#填寫本頁) 一肘節機構，用於使一可移動滾简朝一固定滾筒前進 和自其後退：和 一伺服馬達，可經由一滾珠螺桿機構驅動肘節機構； 其中肘節機構、可移動滾简和固定滾筒的結構爲，俾使 一鑄模夾緊力以一在預定範園中之肘節機構的破裂而受 控制，俾使伺服馬達以不小於其額定電流之20%的電流 驅動，以維持鑄模夾緊力。 2. 如申請專利範圍第1項之馬達驅動鑄模夾緊裝置，其中 伺服馬達以其額定電流之至少70%的電流驅動。 3. —種馬達驅動鑄模夾緊裝置，包括： 一肘節機構，用於使一可移動滾简朝一固定滾筒前進 和自其後退；和 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一伺服馬達，可經由一滾珠螺桿機構驅動肘節機構： 其中肘節機構、可移動滾简和固定滾筒的結構爲，俾使 一鑲模夾緊力以一在預定範圍中之肘節機構的破裂而受 控制，俾使伺服馬達以足夠高而在其額定電流或接近額 定電流之電流驅動，以維持縳模夾緊力。 4. 如申請專利範圍第3項之馬達驅動縳模夾緊裝置，又包 括： 一偵測器，用於偵測鑄模夾緊力，偵測器配置在鋳模 夾緊力施加之位置：和 一鑄模夾緊力回授控制系統，用於依偵測器所偵測的 -12- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 407099 A8 B8 C8 D8____ 六、申請專利範圍 鑄模夾緊力而控制伺服馬達，藉以控制鑄模夾緊力。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 5. 如申請專利範圍第4項之馬達驅動鑄模夾緊裝置，其中 可移動滾筒可沿著一連接桿移動，且偵測器配置在連接 桿上，以偵測其上之應變。 6. 如申請專利範圍第5項之馬達驅動鑄模夾緊裝置，其中 偵測器包括一配置在連接桿上的應變計β 7. 如申請專利範圍第5項之馬達驅動鑄模夾緊裝置，其中 鋳模夾緊力回授控制系統包括一轉換器*用於轉換偵測 器的輸出爲一位置量値： 一第一減法器，用於將位置量値與一設定値相減； 一轉動編碼器，用於偵測伺服馬達的速率，轉動編碼 器提供一信號至一第二減法器，第二減法器決定第一減 法器的放大輪出與轉動編碼器的輸出信號之差： 一第三減法器，用於計算第二減法器的放大輸出與一 馬達驅動電流之差；和 馬達控制裝置，用於根據第三減法.器的放大輸出驅動 伺服馬達，藉以控制鑄模夾緊力。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8. —種鑄模夾緊裝置之鑄模夾緊方法，裝置具有一肘節機 構，方法包括的步驟爲： 提供一肘節機構，用於使一可移動滾筒朝一靜止滾筒 前進和自其後退：和 提供一伺服馬達，可經由一滾珠螺桿機構驅動肘節機 構： -13- 本紙張尺度逋用中國國家揉率< CNS ) Α4规格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 407099 六、申請專利範圍 控制鑄模夾緊力，此是藉由使肘節機構的破裂在預定 範圍中，俾使伺服馬達以不小於其額定電流之20%的電流 驅動’藉以維持鋳模夾緊力在一預選値。 9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中伺服馬達以額定電 流之至少70%的電流驅動。 10. —種鑄模夾緊裝置之鑄模夾緊方法，裝置具有一肘節機 構，方法包括的步驟爲： 提供一肘節機構，用於使一可移動滾筒朝一靜止滾筒 前進和自其後退：和 一提供伺服馬達，可經由一滾珠螺桿檐構驅動肘節機 構；其 控制鑄模夾緊力，此是藉由使肘節機構的破裂在預定 範圍中，俾使伺服馬達以一電流驅動，電流控制爲其額 定電流或接近之，藉以維持鑄模夾緊力在一預選値。 11. 如申請專利範園第10項之方法，其中控制縳模夾緊力的 步驟是藉由執行電流至伺服馬達的回授控制而執行，回 授控制是根據所偵測的鐮模夾緊力和所偵測的伺服馬達 輸入電流。 12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中控制鏑模夾緊力的 步驟包括一計算肘節機構之從動構件位置的步驟，回授 控制是根據所計算的從動構件位置》 13. —種以馬達驅動方式夾緊縳模之方法，係藉一由伺服馬 達操做的肘節機構，包括的步驟爲以一在預定範圍中之 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝·- ..訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 407099 I D8 六、申請專利範圍 肘節機構的破裂控制鑄模夾緊力，且伺服馬達以其額定 電流或接近額定電流之電流驅動。 M.如申請專利範圍第13項之方法，其中控制鑄模夾緊力的 步驟是藉由一鑄模夾緊力回授控制系統執行，系統用於 根據一鑄模夾緊力偵測器所偵測的鑄模夾緊力控制伺服 馬達，偵測器配置在鑄模夾緊力施加之位置。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15- 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐）