模具保護裝置、模具保護方法及合模裝置制造方法
【專利摘要】一種模具保護裝置、模具保護方法及合模裝置，所述模具保護裝置在開閉裝置中使用，所述開閉裝置通過利用電動機使可動盤移動來將模具打開、關閉，其中，所述可動盤形成為能朝與供定模固定的固定盤分離、接觸的方向移動，并固定有動模，所述動模與所述定模形成一體的所述模具。模具保護裝置包括：導出元件，該導出元件求出由所述電動機輸出的實際動作驅動力；計算元件，該計算元件計算出所述電動機的理論動作驅動力；以及比較元件，該比較元件將由所述導出元件導出的所述實際動作驅動力與由所述計算元件計算出的所述理論動作驅動力之差和閾值進行比較。
【專利說明】模具保護裝置、模具保護方法及合模裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有動模及定模的模具的模具保護裝置、模具保護方法及合模裝置。
【背景技術】
[0002]在注塑成型機及鑄模成型機等中，使用將具有動模和定模的模具打開、關閉的合模裝置。作為這種合模裝置，已知有如下技術:通過使對動模進行保持的移動拉模板相對于對定模進行保持的固定拉模板移動，來使模具打開、關閉。
[0003]在這種合模裝置中，若以成型品及異物等夾設物夾在動模與定模之間的狀態進行模具的合模動作，則有可能對模具造成損傷。因此，已知包括模具保護裝置的合模裝置，在夾有夾設物的狀態下進行合模動作時，上述模具保護裝置對模具進行保護。
[0004]在日本專利特開2006 - 334820號公報中，作為在合模裝置中使用的模具保護裝置，公開了如下技術:在設定于合模動作等的、定模與動模靠近的位置處的監視區間中，當實際轉矩、即合模用電動機的轉矩超過預先設定的限制值時，使合模用電動機的驅動停止。此外，在日本專利特開2006 - 334820號公報中，公開了如下技術:通過在半自動運轉(僅一個循環的自動運轉)下使注塑成型機運轉來計算出實際轉矩，從而基于上述計算出的實際轉矩來對預先設定的限制值進行設定。
[0005]在日本專利特開2004 - 330527號公報中，作為在合模裝置中使用的模具保護裝置，公開了如下技術:對于生產運轉時的合模工序的合模動作，在設定于規定的監視區間的伺服電動機的實際轉矩超過預先根據試運轉時的伺服電動機的實際轉矩求出的閾值時，判斷為異常的處理，其中，上述伺服電動機在多個循環周期中的每個周期進行合模動作。
[0006]在日本專利特開2004 — 142211號公報中，公開了如下技術:基于表示合模順利進行時的、合模力相對于可動盤的位置的關系的基準模式，在合模工序中設置監視區域，當在監視區域內，從肘節機構驅動用的電動機的轉矩值變換得到的合模力超過允許界限值時，作為異常而發出警報。
[0007]在日本專利特開2010-94726號公報中，公開了如下技術:作為控制指令的載荷轉矩是根據動模及可動壓板的重量計算出的。
【發明內容】
[0008]作為本發明的一實施方式，模具保護裝置在開閉裝置中使用，所述開閉裝置通過利用電動機使可動盤移動來將模具打開、關閉，其中，所述可動盤形成為能朝與供定模固定的固定盤分離、接觸的方向移動，并固定有動模，所述動模與所述定模形成一體的所述模具。模具保護裝置包括:導出元件，該導出元件求出由所述電動機輸出的實際動作驅動力；計算元件,該計算元件計算出所述電動機的理論動作驅動力；以及比較元件,該比較元件將由所述導出元件導出的所述實際動作驅動力與由所述計算元件計算出的所述理論動作驅動力之差和閾值進行比較。[0009]在以下說明中將闡述本發明的優點，這些優點部分地從以下說明中變得明白，或可通過對本發明的實踐來學到。借助于在下文中特別指出的手段和組合，可實現和達到本發明的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]包含于此并構成本說明書一部分的附圖示出本發明的實施例，它與上面給出的總體描述和下面給出的對實施例的詳細描述一起用來解釋本發明的原理。
[0011]圖1是表示本發明一實施方式的合模裝置的結構的說明圖。
【具體實施方式】
[0012]以下，使用圖1，對本發明一實施方式的合模裝置(開閉裝置)I進行說明。
[0013]圖1是表示本發明一實施方式的合模裝置I的結構的說明圖。
[0014]如圖1所示，合模裝置I形成為能對具有定模5a及動模5b的模具5進行保持，并能進行模具5的開模動作及合模動作。合模裝置I包括支承部10、固定盤(固定物)11、可動盤(可動物)12、開閉機構13、系桿14、壓出機構15、顯示部16及控制裝置17。
[0015]此外，合模裝置I包括固定部分18和變化部分19，其中，上述固定部分18的結構不發生變化且重量恒定，即重量為固定值，上述變化部分19的結構隨著構成部件的更換等而發生變化，因而重量發生變化，即重量為變動值。這種合模裝置I例如在注塑成型機中使用。
[0016]支承部10是對固定盤11、可動盤12及開閉機構13進行支承的、所謂底座或是框架。固定盤11是所謂的固定拉模板，其固定在支承部10上。固定盤11形成為能對定模5a進行固定。
[0017]可動盤12是所謂的移動拉模板，其與固定盤11相對地配置在支承部10上。可動盤12形成為能朝靠近或離開固定盤11的方向移動。具體來說，可動盤12形成為能利用開閉機構13或未圖示的模具厚度調節機構，經由系桿14相對于固定盤11朝前進及后退方向直線移動(線性移動)。可動盤12形成為能對模具5的動模5b進行固定。
[0018]開閉機構13形成為能通過利用肘節機構使可動盤12線性移動，來將模具5打開、關閉，換言之，能使固定于可動盤12的動模5b相對于定模5a分離、接觸。開閉機構13包括桿外殼(受壓盤)21、肘式桿22、十字頭23、第一滾珠絲杠24、旋轉機構25。
[0019]桿外殼21為肘式桿22及十字頭23的支點。桿外殼21被支承部10所支承。
[0020]肘式桿22與可動盤12、桿外殼21及十字頭23連接。肘式桿22由組成肘節機構的多個桿、襯套及銷構成。肘式桿22形成為因受到十字頭23的操作，而能使可動盤12相對于固定盤11線性移動。
[0021]十字頭23與第一滾珠絲杠24連接，其形成為能因第一滾珠絲杠24的旋轉而沿著第一滾珠絲杠24的軸心方向移動。此外，十字頭23形成為通過朝第一滾珠絲杠24的軸心方向移動，而能對肘式桿22進行操作。
[0022]旋轉機構(驅動裝置)25包括第一伺服電動機(電動機、驅動部)31、一對第一帶輪32、第一同步皮帶33、編碼器34。
[0023]第一伺服電動機31具有第一轉軸31a,并形成為使第一轉軸31a能旋轉。第一伺服電動機31經由信號線S等而與控制裝置17電連接。第一伺服電動機31是對變化部分19進行驅動的驅動源。一對第一帶輪32中的一方固定在第一伺服電動機31的第一轉軸31a,另一方固定在第一滾珠絲杠24上。
[0024]第一同步皮帶33設置在一對第一帶輪32之間，并形成為能將第一帶輪32、具體來說是固定于第一伺服電動機31的第一轉軸31a的第一帶輪32的旋轉運動傳遞到固定于第一滾珠絲杠24的第一帶輪32。
[0025]編碼器(檢測器)34是形成為能對第一轉軸31a的轉速進行檢測的檢測元件。編碼器34經由信號線S而與控制裝置17連接，并形成為能將檢測出的第一轉軸31a的轉速及旋轉位置等信息發送至控制裝置17。
[0026]這種開閉機構13將第一轉軸31a的旋轉運動經由一對第一帶輪32及第一同步皮帶33而傳遞到第一滾珠絲杠24，從而將該第一滾珠絲杠24的旋轉運動變換為十字頭23的線性移動。此外，開閉機構13使該十字頭23的線性移動經由肘式桿22而傳遞至可動盤
12。藉此，開閉機構13形成為能使可動盤12相對于固定盤11線性移動。
[0027]系桿14例如固定在固定盤11及桿外殼21上并設置有多根。系桿14形成為將固定盤11與桿外殼21連接，并形成為能對可動盤12的移動進行引導。例如四根系桿14配置在固定盤11及桿外殼21的四個角落。
[0028]推出機構15與可動盤12連接，通過使推出盤45移動，來使推出銷46從動模5b突出，從而將成型品推出。此外，由于推出機構15與可動盤12連接，因此，在模具打開、關閉時，與可動盤12及動模5b同樣地，也對變化部分19的變化帶來影響。例如，推出機構15包括第二伺服電動機41、一對第二帶輪42、第二同步皮帶43、第二滾珠絲杠44、推出盤45、推出銷46。
[0029]如圖1中的雙點劃線所示，固定部分18例如由十字頭23、第一滾珠絲杠24、第一伺服電動機31、一對第一帶輪32、第一同步皮帶33及編碼器34構成。
[0030]如圖1中的雙點劃線所示，變化部分19例如由動模5b、可動盤12、推出機構15及肘式桿22的一部分構成，其中，肘式桿22伴隨著十字頭23的移動而與可動盤12 —起朝可動盤12的滑動方向移動。即便在相同機型中，根據所使用的動模5b不同，變化部分19的重量也會發生變化。
[0031]顯示部16是與控制裝置17連接的液晶顯示器等。顯示部16形成為能基于控制裝置17的指令來顯示合模裝置I的狀態。例如，顯示部16形成為能以可動盤12的位置及可動盤12的偏差轉矩分別設為橫軸及縱軸進行圖表顯示，并且能在上述圖表顯示中顯示后述的低壓合模力TI。另外，轉矩表示推力及驅動力，可動盤12的偏差轉矩是后述的實際動作轉矩(實際動作驅動力)T與理論動作轉矩(理論動作驅動力)Tt間的差值。
[0032]控制裝置17經由信號線S而與第一伺服電動機31及編碼器34電連接。控制裝置17包括對合模裝置I的各構成部件的信息進行存儲的存儲部51。
[0033]存儲部51存儲有基于固定部分18的重量及形狀等的固定部分18的慣量、即第一慣量(第一慣性矩)Jf。
[0034]此外，存儲部51存儲有可動盤12的最大速度時的摩擦系數umax、能根據十字頭23的位置推導出移動盤12的位置的存儲表、可動盤12的重量FMP、動模5b的重量FMD、用于成型的成型條件及即便在模具5中夾有夾設物也能防止模具5破損的閾值即低壓合模力TI等。
[0035]摩擦系數umax是可動盤12的最大速度時的粘性摩擦，其根據可動盤12、開閉機構13及系桿14的結構預先求出，并存儲到存儲部51中。此外，低壓合模力TI是根據模具5的材質等求出的、確保防止模具5損傷的閾值，其被預先輸入到存儲部51中。此外，動模5b的重量FMD在每次更換模具5時輸入，或是根據從存儲部51調出的成型條件的一部分即模具5的重量求出并存儲在存儲部51中。動模5b的重量FMD例如根據模具的總重量的1/2(動模5b的重量FMD =模具5的總重量/2)求出，并存儲在存儲部51中。
[0036]控制裝置17形成為在顯示部16中能顯示模具5的開閉狀態、可動盤12的位置及推力的信息、低壓合模力T1、開閉動作的正常及異常。
[0037]此外，控制裝置17具有如下功能。
[0038](I)根據第一轉軸31a的位置信息求出十字頭23及可動盤12的移動量、十字頭23與可動盤12的速度比r的功能。
[0039](2)計算出變化部分19的重量FM的功能。
[0040](3)計算出理論動作轉矩Tt的功能。
[0041](4)將可動盤12的偏差轉矩與低壓合模力TI進行比較的功能。
[0042](5)在合模動作時進行模具保護動作的功能。
[0043]接著，對控制裝置17所具有的上述功能(I)至功能(5)進行說明。
[0044]功能(I)根據由編碼器34檢測出的第一轉軸31a的轉速，基于與預先存儲在存儲部51中的第一滾珠絲杠24的轉速相對應的十字頭23的移動量，來導出十字頭23的位置信息。此外，功能(I)根據導出的十字頭23的位置信息及移動量、存儲在存儲部51中的存儲表，來導出可動盤12的位置信息及移動量。此外，功能(I)根據導出的十字頭23的移動量及可動盤12的移動量計算出的速度比r。另外，速度比r根據r =(十字頭23的移動量/可動盤12的移動量)求出。
[0045]功能(2)根據存儲在存儲部51中的可動盤12的重量FMP、摩擦系數U、動模5b的重量FMD、十字頭23與可動盤12的速度比r計算出變化部分19的重量FM。
[0046]具體來說，由于存儲在存儲部51中的摩擦系數umax是可動盤12的最大速度時的摩擦力，因此功能(2)首先根據摩擦系數umax、由功能(I)求出的可動盤12的移動量及移動時間，基于實際動作的可動盤12的速度來計算出摩擦系數U。
[0047]接著，根據FM = (FMP + FMD) X (I + u) Xr這一式子計算出變化部分19的重量FM。此外，將上述變化部分19的重量FM設為變化部分19的慣量、即第二慣量(第二慣性矩)Jr。BP, Jr = FM。
[0048]功能(3)根據存儲在存儲部51中的第一慣量Jf、十字頭23的加速度a f、由功能
(2)求出的第二慣量Jr、可動盤12的加速度a r計算出理論動作轉矩Tt。
[0049]具體來說，功能(3)首先根據由編碼器34檢測出的第一轉軸31a的轉速，來計算出十字頭23的加速度a f。另外，上述加速度a f例如根據十字頭23的移動量和移動時間求出。同樣地，根據由功能(I)求出的可動盤12的移動量,來計算出可動盤12的加速度a r0另外，可動盤12的加速度a r例如根據可動盤12的移動量和移動時間求出。
[0050]接著，根據Tt= a f X Jf + a rX Jr這一式子來計算出理論動作轉矩Tt。這樣，控制裝置17的功能(3)便構成根據第一伺服電動機31的轉速計算出理論動作轉矩Tt的計算元件。
[0051]功能(4)將可動盤12的偏差轉矩、即由第一伺服電動機31實際輸出的實際動作轉矩T與由功能(3)求出的理論動作轉矩Tt之間的差值和低壓合模力TI進行比較，其中，上述實際動作轉矩T能根據第一伺服電動機31的結構及在第一伺服電動機31中流動的電流求出。此外，功能(4)判斷實際動作轉矩T與理論動作轉矩Tt的差值(偏差轉矩)是否比低壓合模力TI大、或是否為低壓合模力TI以上。
[0052]具體來說，根據TI≤T 一 Tt和TI < T 一 Tt中的任意一個式子，來判斷實際動作轉矩T與理論動作轉矩Tt的差值(偏差轉矩)是否比低壓合模力TI大、或是否為低壓合模力TI以上。這樣，控制裝置17的功能(4)便構成求出從第一伺服電動機31輸出的實際動作轉矩T的導出元件。此外，功能(4)構成對所求出的實際動作轉矩T與由功能(3)計算出的理論動作轉矩Tt之差和作為閾值的低壓合模力TI進行比較的比較元件。
[0053]在功能(4)判斷為實際動作轉矩T與理論動作轉矩Tt的差值比低壓合模力TI大、或是為低壓合模力TI以上的情況下，功能(5)判斷為在定模5a與動模5b間夾有夾設物即異常。功能(5)根據上述判斷，進行使第一伺服電動機31停止，使可動盤12的移動停止，并使模具5的合模動作停止，來防止因夾設物而導致模具5損傷的模具保護動作。
[0054]另外，在功能(5)中，在控制裝置17判斷為異常之后，停止第一伺服電動機31的時機根據在存儲部51中存儲的低壓合模力TI，來設定為快速停止、或是在經過規定時間后停止。
[0055]根據上述功能(I)至功能(5)，控制裝置17構成模具保護裝置。即，模具保護裝置由開閉機構13及控制裝置17構成，通過基于低壓合模力TI來控制第一伺服電動機31停止，來進行模具保護。
[0056]根據如上所述構成的合模裝置1，利用開閉機構13及控制裝置17來進行模具5的合模動作，并進行用于防止模具5損傷的監視，在模具5存在損傷危險時進行模具保護動作。
[0057]具體來說，若從外部或控制裝置17的內部對控制裝置17發出合模動作的指示，則控制裝置17基于該指示，驅動第一伺服電動機31，來使可動盤12朝使動模5b接近定模5a的方向移動。
[0058]此時，控制裝置17根據由編碼器34檢測出的第一轉軸31a的位置信息來求出十字頭23及可動盤12的移動量、十字頭23與可動盤12的速度比r。
[0059]接著，控制裝置17計算出變化部分19的重量FM、即第二慣量Jr，然后計算出理論動作轉矩Tt，并將實際動作轉矩T與理論動作轉矩Tt的差值和低壓合模力TI進行比較。控制裝置17根據該差值與低壓合模力Tt的比較結果，來監視該差值是否比低壓合模力TI大、或是為低壓合模力TI以上，直至動模5b與定模5a抵接的合模動作結束為止。
[0060]控制裝置17在該差值為低壓合模力TI以下或比低壓合模力TI小的情況下，判斷為正常進行合模動作，并將其內容顯示在顯示部16上。
[0061]控制裝置17在該差值比低壓合模力TI大或是為低壓合模力TI以上的情況下，判斷為合模動作異常，通過停止第一伺服電動機31并停止可動盤12的移動，來進行模具保護動作。此外，控制裝置17將進行模具保護動作的內容顯示在顯示部16上。
[0062] 根據如上所述構成的合模裝置1，在模具5的合模動作中，即便夾設物位于定模5a與動模5b之間，也能利用由開閉機構13及控制裝置17構成的模具保護裝置來進行轉矩管理，通過在判斷為異常時進行模具保護動作，就能防止模具5損傷。
[0063]由模具保護裝置進行的模具保護動作能根據偏差轉矩是否比低壓合模力TI大或是為低壓合模力TI以上，來監視偏差轉矩，并判斷是模具的正常的合模動作或是夾有夾設物等的異常的合模動作。然后，通過將上述狀態顯示在顯示部16上，就能容易地確認合模動作的正常及異常。
[0064]如上所述，根據本發明一實施方式的合模裝置1，能監視偏差轉矩并檢測出合模動作時的異常，并且在合模動作異常時，能通過停止可動盤12的移動來防止模具5損傷。
[0065]另外，本發明不限定于上述實施方式。例如，在上述例子中，作為模具保護裝置，對合模裝置I的由開閉機構13及控制裝置17構成的結構進行了說明，但本發明不限定于此。例如，模具保護裝置也可以包括開閉機構13及與控制裝置17分體的、對開閉機構13進行控制并具有上述功能(I)?功能(5)的控制部等模具保護元件。
[0066]此外，在上述例子中，對合模裝置I在注塑成型機中使用的結構進行了說明，但本發明不限定于此。例如，合模裝置I也可以是在鑄模成型機等及傳遞模塑成型機中使用的結構，此外，還可以在采用具有定模5a及動模5b的模具5的成型機中使用。
[0067]另外，在上述例子中，對控制裝置17在可動盤12的偏差轉矩比低壓合模力TI大或是為低壓合模力TI以上的情況下進行模具保護動作的情況進行了說明，但本發明不限定于此。例如，合模裝置I也可以構成為具有警報器或警笛等通知元件，在控制裝置17判斷為需要進行模具保護、即判斷為合模動作異常的情況下，利用控制裝置17，在通知單元及顯示部16上通知上述異常的情況。另外，在形成為這種合模裝置I的結構的情況下，也能夠在通知了異常的情況之后，由操作者緊急停止第一伺服電動機31，來進行模具保護動作。
[0068]熟悉本領域的技術人員易于想到其它的優點和修改。因此，在其更寬泛的方面上來說，本發明并不局限于這里所示和所描述的具體細節和代表性實施例。因此，可以作出各種修改而不脫離如所附權利要求書及其等價物所限定的總體發明構思的精神或范圍。
【權利要求】
1.一種模具保護裝置，其在開閉裝置中使用，所述開閉裝置通過利用電動機使可動盤移動來將模具打開、關閉，其中，所述可動盤形成為能朝與供定模固定的固定盤分離、接觸的方向移動，并固定有動模，所述動模與所述定模形成一體的所述模具，其特征在于，所述模具保護裝置包括: 導出元件，該導出元件求出由所述電動機輸出的實際動作驅動力； 計算元件,該計算元件計算出所述電動機的理論動作驅動力；以及比較元件,該比較元件將由所述導出元件導出的所述實際動作驅動力與由所述計算元件計算出的所述理論動作驅動力之差和閾值進行比較。
2.如權利要求1所述的模具保護裝置，其特征在于， 所述開閉裝置具有通過所述電動機移動的十字頭， 所述導出元件在使所述可動盤移動時，根據在所述電動機中流動的電流及所述電動機的結構來求出所述實際動作驅動力， 所述計算元件根據所述十字頭及所述可動盤的加速度、所述開閉裝置及所述可動盤的慣量，來計算出所述理論動作驅動力。
3.一種開閉裝置的模具保護方法，所述開閉裝置通過利用電動機的驅動使可動盤移動來將模具打開、關閉，其中，所述可動盤形成為能朝與供定模固定的固定盤分離、接觸的方向移動，并固定有動模，所述動模與所述定模形成一體的所述模具，其特征在于，所述模具保護方法包括: 求出由所述電動機輸出的實際動作驅動力， 計算出所述電動機的理論動作驅動力， 將所述實際動作驅動力與所述理論動作驅動力之差和閾值進行比較。
4.如權利要求3所述的模具保護方法，其特征在于， 所述開閉裝置具有通過所述電動機移動的十字頭， 在使所述可動盤移動時，根據在所述電動機中流動的電流及所述電動機的結構來求出所述實際動作驅動力， 根據所述十字頭及所述可動盤的加速度、所述開閉裝置及所述可動盤的慣量，來計算出所述理論動作驅動力。
5.一種合模裝置，包括: 固定盤，該固定盤用于安裝定模； 可動盤，該可動盤與所述固定盤相對配置，并用于安裝動模； 開閉機構，該開閉機構用于使所述可動盤能夠移動；以及 控制裝置，該控制裝置對所述開閉機構進行控制， 其特征在于， 所述開閉機構具有驅動部，該驅動部產生用于使所述可動盤能夠移動的驅動力，所述控制裝置具有導出元件、計算元件及比較元件，其中，所述導出元件求出由所述驅動部輸出的實際動作驅動力，所述計算元件計算出所述驅動部的理論動作驅動力，所述比較元件將所述實際動作驅動力與由所述計算元件計算出的所述理論動作驅動力之差和閾值進行比較。
6.如權利要求5所述的合模裝置，其特征在于，所述開閉裝置具有通過所述驅動部移動的十字頭， 所述導出元件在使所述可動盤移動時，根據在所述驅動部中流動的電流及所述驅動部的結構來求出所述實際動作驅動力， 所述計算元件根據所述十字頭及所述可動盤的加速度、所述開閉裝置及所述可動盤的慣量，來計算出所述理論動作驅動力。
【文檔編號】B29C45/64GK103895201SQ201310724381
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月24日 優先權日:2012年12月25日
【發明者】松林治幸, 德山晴道, 飯田剛士 申請人:東芝機械株式會社