CN1843663B - 电夹持的方法和设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种电夹持方法，包括步骤：设置检查点，用于预先判断夹持过程在开模方向上比动模在预期把型芯引入腔体的操作就要完成时的位置更接近操作开始位置一个预先确定的距离的位置处的可靠性，其中型芯引入和夹持过程在动模往复运动的直线路线中同时进行；激活型芯***和伺服电机以起动把型芯引入腔体的操作，同时起动在合模方向上使动模移动的操作；检测动模是否到达检查点；判断在动模到达检查点的时间点时型芯是否到达型芯完全被引入腔体的位置，并确认型芯引入过程的完成。之后，如果确认型芯引入过程已经完成了，则模具的夹持继续。由于该方法同时执行夹持和型芯引入过程，因而避免了模具和型芯结构遭到损伤，实现可靠夹持。

Description

电夹持的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种使用压模机(die casting machine)进行电夹持的方法，更具体而言，涉及一种使用配备带型芯的模具的压模机机进行电夹持的方法。

背景技术

过去，利用型芯模制已经广泛地应用在注模机和压模机领域。在把型芯放到模具中的过程中，就存在有关夹持过程的问题。从常规来讲，用于在夹持过程之前或者之后执行型芯引入过程(即，把型芯引入模具的过程)的方法，或者另外用于与型芯引入过程同时执行夹持过程的方法，它们都是已知的。

在前种方法中，虽然能够可靠和安全地进行夹持操作，但是夹持过程和型芯引入过程必须要安排成连续地进行，这样会使模制的周期时间变长。相反，在后种方法中，周期时间可以缩短，原因在于夹持过程和型芯引入过程相互之间是同时地执行的，由此就提高了生产率。

然而，在后种方法中，当型芯引入过程变复杂时，型芯、把型芯引入模具中的机构、或者模具自身都可能会受到损伤，除非在夹持过程的最终合模步骤之前，已经完成了型芯引入过程，否则难以避免。

为了提高压模机中的夹持过程的效率，或者为了防止压模机的机构、要使用的型芯和模具遭到损伤，就需要在各方面做出改进。

特别是，在包括了使用伺服电机的电夹持单元的压模机中，还进一步要求加速夹持操作(即，提高生产率和效率)和同时地执行夹持操作和型芯引入过程的能力之间相互适应。

为了解决这一局面，使用各种检测器来防止上面提及损伤的技术在压模机领域中也是已知的。例如，在日本专利申请号1995-88616中描述了用于防止推顶杆磨损的机构的例子，其中的推顶杆使用了压力传感器。

发明内容

本发明的目的是实现使得使用压模机的电夹持过程更高效和要与该夹持过程同时执行的型芯引入过程的安全性之间相互适应。

为了实现上述的目的而创造了本发明，本发明提供了一种使用压模机进行电夹持的方法和设备，该压模机与型芯引入过程同时地执行夹持过程，这样就使得型芯引入过程能够可靠地完成，而不损伤模具和型芯的机构。

为了完成上述的目的，提出了一种使用压模机进行电夹持的方法，所述压模机配备有夹持单元和型芯***，所述夹持单元具有固模和动模，它们一起形成腔体，所述型芯***使型芯在回退位置和使用在动模上提供的致动器来把型芯完全引入腔体的位置之间往复运动；所述夹持单元由伺服电机驱动来使动模往复运动通过预先确定的行程并且把两个模具夹持在一起；所述方法同时执行型芯引入过程和夹持过程，在型芯引入过程中，把型芯引入腔体，而在夹持过程中，把两个模具靠近并夹持在一起，所述方法包括步骤：设置检查点，所述检查点用于预先判断夹持过程在开模方向上比动模在预期把型芯引入腔体的操作就要完成时的位置更接近操作开始位置一个预先确定的距离的位置处的可靠性，其中型芯引入过程和夹持过程在使动模往复运动的直线路线中相互之间是同时进行的；激活型芯***和伺服电机以便起动把型芯引入腔体的操作，同时起动在合模方向上使动模移动的操作；检测动模是否到达了检查点；判断在动模到达了检查点的时间点时型芯是否到达了型芯完全被引入腔体的位置，并且确认型芯引入过程的完成；以及如果确认了型芯引入过程已经完成了，则使模具的夹持过程继续。

根据本发明，检查点提供在夹持过程中合模的路线中，而在确认从检查点得到的信号所检测的可靠性之时，夹持过程继续进行着。这样就能够达到如下效果：由于利用了电夹持单元的特征而能够高速地开模和合模的原因而使夹持过程中模制周期时间缩短，此外还能够可靠地防止压模机的夹持机构、模具和型芯的机构由于在型芯引入过程完成之前过早地发生夹持而遭受到损伤。

附图说明

图1是示出本发明压模机中的夹持单元和控制装置的图。

图2A和2B是示出在夹持单元中所使用的型芯的模具的横截面。

图3是示意视图，示出了在动模行进路线中的检查点、型芯引入过程的夹持开始点、夹持终点以及完成点的关系。

图4是本发明夹持方法步骤次序的流程图。

具体实施方式

本发明的第一实施例参考附图1-4就使用电驱动的压模机的夹持方法而进行描述。

在图1中，附图标记1标示在压模机中所使用的电夹持单元。固模2附着到静模板3，动模4附着到动模板5。腔体11形成在前模具2和动模4之间(参见图2A和2B)。夹持单元1由伺服电机7驱动。动模4所附着到的动模板5耦合到球状螺杆轴(ball screw shaft)6。球状螺杆轴6由伺服电机7使其旋转，球状螺杆轴6的这种旋转由未示出的球状螺杆机构结合球形螺母而转换到具有行程S的动模板5的线性往复运动中。在图1中，动模4处于夹持过程的开始位置，行程S相当于夹持过程的开始位置和终点位置之间的距离。

此外，在图1中，附图标记8标示型芯***，用于把型芯放在腔体11预先确定的位置。型芯***8附着到动模4。如图2A和2B所示，型芯***8包括作为致动器的液压缸9，用于使型芯10移入或者移出模制腔体11。在液压缸9上，提供了作为传感器的接近开关12a，12b，用于检测型芯10移入或者移出腔体11的位置。此外，在图2A和2B中，图2A标示型芯10在开始夹持过程之时的位置。此时，型芯10在动模11中处于后退位置。在这样的情况中，开关12b被接通。相反，图2B标示型芯10完全引入到腔体11中并且行进到头的位置。在这样的情况下，开关12a被接通。

如图1所示，附图标记13标示放置在检查点的开关，用于确认夹持过程与型芯引入过程同时执行之前夹持过程的可靠性。也即，开关13检测动模4到达检查点。例如，这个开关13由限位开关组成，并且提供在行程S的路线中。

图3图示了检查点在动模4的行程S中的设定位置。

在图3中，位置A是动模4的开始位置，在此开始夹持过程。位置B是动模4的最终位置，在此完成夹持过程。位置C是上面提及的检查点。检查点C被设置于(在开模方向上)比动模4在预期型芯引入过程要完成的时间点时的位置D要更接近开始位置A一个预先确定的距离的位置。型芯引入过程完成的时间是指由型芯***8的液压缸9把型芯10引入腔体11的操作结束的时间。检查点C的这种位置根据驱动电夹持单元的机械和/或电组件(诸如像伺服电机7、球状螺杆轴6)的特性，型芯10、液压缸9等的类型预先设置在合适的位置。由此，″检查点C″的位置可以随着要使用的模具和机械组件的类型和大小而变化。因此，压模机之间的差异乃至要在相同压模机中使用的模具之间的差异都可以改变检查点C的位置。

照此，″预期型芯引入过程要完成的″的位置D和″检查点C″在电夹持单元的夹持行程S的路线中分别按照图3所示的位置设置。动模4到达检查点C的状态由开关13检测。在这样的情况下，改变开关13的设定位置就能够有利地与模具和型芯的变更相对应地确定检查点C的位置。

对于这一实施例的电夹持单元1，如图1所示，开模和合模以及夹持的操作控制由控制装置14来执行。伺服电机7经由电机驱动器15连接到特别用于伺服电机7的电机控制单元16。伺服电机7的角向旋转使用与伺服电机7相关联的编码器E来检测。编码器E的输出被反馈到电机控制单元16，然后该单元16使动模4移动，同时根据反馈来控制伺服电机7的旋转。在夹持过程中动模4移动过程期间，图3所示的前面提及的位置C和D将由开关13和线性标尺100加以检测。

在这个实施例中，动模板5的数据或者在动模板5中设置的动模4的位置数据由控制装置14在下列过程中处理。在这种情况下，检测动模板5的位置而不检测动模4的位置可以获得相同的效果。因此，对动模板5的位置的检测将作为一个例子在此加以描述。

线性标尺100所检测的位置数据被转送到控制装置14中的定位模块17，然后通过总线18在虚线所包围着的位置检测单元19中的数据转换装置20中接收。数据转换装置20把位置数据转换成时间序列数据，然后把所转换的数据存储在存储器单元21，然后在预先确定的周期加以更新。

比较处理单元22能够把数据传送到存储器单元21。存储器单元21被配置程存储各种数据。所述数据例如包括包含夹持过程和型芯过程的压模机的序列控制所必须的定时器数据、当检测到来自检查位置的开关13的接通信号时的位置数据、从预先设置的行程S的线路中的开始点A开始起所经过的时间Tn的数据组、在所经过的时间上动模板5的行进距离Sn的数据组、从型芯引入过程开始到完成所需要的时间tn、从型芯引入过程开始起所经过的时间ti以及电机的指示速度和旋转次数等。

比较操作单元22可以读取在存储器单元21中所存储的各种数据，并且执行各种比较操作。当把用于检测检查点C的位置的开关13接通时，要读取下列数据，或者把下列数据计算为确认夹持过程的可靠性所需要的数据。

预测行进时间T是对动模板5从接通开关13的时间点移动到型芯引入过程结束而预测所经历的时间。型芯***8的操作剩余时间t是型芯***8的操作从接通开关13的时间点到型芯引入过程完成所需要的时间。也即，操作剩余时间t可以通过预先把型芯引入过程从开始到完成所需要的总时间tn存储在存储器单元21中，然后把它计算为通过从总时间tn减去从操作开始到接通开关13的时间点所经过的时间而得到的剩余时间。

预测行进时间T可以采用各种方式加以计算。例如，在夹持过程中，可以根据在接通用于设置检查点C的位置的开关13的时间点时伺服电机7旋转次数、球形螺杆轴6的结构特性值等的数据，以及根据型芯引入过程从开始到完成所需要的总时间tn，通过预测和估计动模板5从型芯引入过程的开始点C到终点的行进距离，来计算所预测的、动模板5到达停止位置的时间T。

可替换地，可以预先把实际测量的数据作为预测行进时间T存储在存储器单元21中，以便在需要时读取。因此，对这种预测的时间T和从型芯引入过程开始到结束所需要的总时间tn之间的比较也可以用来得到剩余时间t。另外，剩余时间t可以从在接收到从开关13在检查点C所生成的接通信号的时间点之前由线性标尺10所检测的动模板5的行进距离来计算。即，可以使用各种方法来得到或者计算预测的时间T和剩余时间t。

当比较预测行进时间T和型芯引入操作的剩余时间t时，如果所给出的判断结果是：预测行进时间T大于操作剩余时间，那么就可以认为型芯引入过程将要比达到预测行进时间T提早结束。在图3中，在动模板5到达型芯引入过程预期要完成的预期位置D之前，型芯的行进就已经完成了。在这种情况下，由于如果进一步继续进行夹持并不会有可靠性问题，所以就通过总线18把继续夹持的指令从输出装置23传送到伺服电机7的电机控制单元16。因此，伺服电机7继续旋转，由此动模板5继续移动，直到夹持结束为止。

相反，如果所给出的判断结果是：预测行进时间T短于型芯引入过程的剩余时间t，那么就可以认为：即使动模板5到达了预期型芯引入过程要完成的预期位置D时，型芯引入操作也不结束。在这种情况下，如果要进一步继续进行夹持，那么动模4就邻近固模2，而使型芯引入操作不完成，并且用相当大的力把它们夹持在一起。因而，在这种情况下，向电机控制单元16传送一个指令，用于降低把伺服电机7的旋转速度，或者用于停止伺服电机7的旋转。预先把要降低伺服电机7的旋转速度的旋转数目或者类似数据存储在存储器单元21中。另外，伺服电机7的旋转速度降低的信息或者阻止其旋转的信息可以经由总线18由显示装置25显示在显示和操作面板24的显示屏幕上。

可以根据提供在液压缸9上的检测开关12a，12b所检测的信号(图1中的信号F)来检测型芯引入过程的开始点和终点。信号F传送到驻留在控制装置14中的定位模块17，然后经由总线18在虚线包围的位置检测单元19中接收。接着，从型芯引入过程的开始点(开关12a从接通改变到关断时的时间点)起所经历的每个时间ti，t2，t3，...，tx由配备有定时器的比较操作单元22进行计数。照此方式，也可用使用到达检查点C所花费的经过时间和完成该过程所需要的时间tn来计算在这个过程中的剩余时间t。另外，可以通过检测来自开关12a的信号的接通到关断的变化来判断型芯引入过程是否已经结束。

接着，参考图4，使用流程图根据在控制装置14和比较操作单元22所做的各种判断来描述本发明的电夹持过程。

最初，夹持过程和型芯引入过程这二者都起动，然后相互之间同时地继续进行。首先，在步骤1中，比较操作单元22判断动模板5是否已经到达检查点C。在这种情况下，如果检测到了开关13的信号从关断到接通的变化，则判定是到达了。如果否，则由于动模板5还在检查点之前移动着，所以操作员就等待着动模板5的到达。

如果在步骤1中为“是”，则该过程进入到步骤2，其中判断型芯引入过程是否已经完成。如果已经检测到开关12b的接通信号，那么型芯引入过程就已经完成了。然后，该过程进入到步骤4。在步骤4，由于因为型芯已经完全都引入到了腔体中，因而并不存在可靠性问题，所以夹持可以继续进行。

如果在步骤2中为“否”，或者如果型芯引入过程还没有完成，该过程进入到步骤3，其中对预测动模4从它到达检查点到型芯引入过程完成所经过的行进时间T和型芯***的操作剩余时间t进行比较。结果，如果T-t等于或者大于0，那么该过程将进入步骤5，其中由于谨慎起见，再次执行到达″检查点″的确认。然而，在这一阶段，已经确保了：型芯引入过程早于预测行进时间点T完成。然后，再次在步骤2中执行″型芯引入过程完成″的重新确认。通过可靠性的这种双重确认，该过程然后进入到步骤4，其中夹持继续进行。

如果在步骤3中为“否”，那么由于存在风险：动模4可能邻近固模2，而使型芯没有完全引入腔体中，并且它们可能因它们之间未完成的关系而被夹持在一起，所以该过程进入步骤6。在步骤6，为了避免风险：由于电机的旋转而使包括模具的结构性机构遭受到损伤，停止伺服电机7，或者把它的旋转速度降低到使夹持过程无法继续下去。

如上所述，上面提及的实施例使夹持操作和型芯引入操作相互之间能够同时执行，并且在使用伺服电机的电夹持过程中有明显的可靠性，还使由于高速行进而缩短模制周期(这是电夹持单元的特征)和可靠的型芯引入过程相互适应，而不会使相关的结构性机构遭受损伤。

作为上面实施例的变体，取代使用线性标尺100来测量动模板5或者动模4的位置，而是可以使用用于控制夹持伺服电机7的编码器E的信号来检测动模板S或者动模4的位置。

在控制以要由来自编码器E的信号检测动模板5或者动模4的位置为基础的情况下，可以预先把检查点C的位置存储在存储器单元21中，来代替使用开关13。

把绝对值类型的编码器用作上面描述的编码器E，能够通过使用数据转换装置20进行简单的数据转换来直接检测动模板5的位置。因此，这种方法与使用增量类型的编码器相比就采集位置数据而言表现得更加容易。

在前面描述的实施例中，尽管在存储器单元21中把检查点存储为行程S路线中的某一位置，但是这个检查点也可以在其中存储为时间数据，所述时间数据与从夹持过程开始到结束的一个周期时间期间中的特定时间点相关。在这种情况下，检查点被设置在比型芯引入操作完成时的时间点更早的时间点。因此，可以预先直接比较检查点的时间点和夹持所需要的时间或者型芯引入过程完成时的时间，这样就能够相当容易地计算到型芯引入过程结束为止的预测行进时间和在型芯引入操作完成为止的剩余时间t。

Claims (8)

1.一种使用压模机进行电夹持的方法，所述压模机配备有夹持单元和型芯***，所述夹持单元具有固模和动模，它们一起形成腔体，所述型芯***使型芯在回退位置和使用在动模上提供的致动器来把型芯完全引入腔体的位置之间往复运动；所述夹持单元由伺服电机驱动来使动模往复运动通过预先确定的行程并且把两个模具夹持在一起；所述方法同时执行型芯引入过程和夹持过程，在型芯引入过程中，把型芯引入腔体，而在夹持过程中，把两个模具靠近并夹持在一起，所述方法包括步骤：

设置检查点，所述检查点用于预先判断夹持过程在开模方向上比动模在预期把型芯引入腔体的操作就要完成时的位置更接近操作开始位置一个预先确定的距离的位置处的可靠性，其中型芯引入过程和夹持过程在使动模往复运动的直线路线中相互之间是同时进行的；

激活型芯***和伺服电机以便起动把型芯引入腔体的操作，同时起动在合模方向上使动模移动的操作；

检测动模是否到达了检查点；

判断在动模到达了检查点的时间点时型芯是否到达了型芯完全被引入腔体的位置，并且确认型芯引入过程的完成；以及

如果确认型芯引入过程已经完成了，则使模具的夹持过程继续，

其中确认型芯引入过程的完成的步骤还包括步骤：

当型芯引入过程还没有完成时，获得预测动模行进直到型芯引入过程完成的预测行进时间T，和获得型芯***从动模到达检查点的时间点到型芯引入过程完成的操作剩余时间t；以及

比较预测行进时间T和操作剩余时间t，如果预测行进时间T大于操作剩余时间t，则重新确认型芯是否已经移动到它被完全引入腔体的位置，

其中如果预测行进时间T和操作剩余时间t之间的比较结果为：预测行进时间T小于操作剩余时间t，则停止动模的移动，或者降低移动速度。

2.如权利要求1所述的方法，其中如果预测行进时间T和操作剩余时间t之间的比较结果为：预测行进时间T大于操作剩余时间t，则重新确认型芯引入过程的完成的步骤在重新确认动模已经到达检查点的步骤之后执行。

3.如权利要求1所述的方法，其中检查点被设置在一个特定的时间点，所述特定的时间点被定义为在从夹持过程的开始到结束的一个周期时间期间中早于把型芯引入腔体的操作完成的时间点。

4.一种用于压模机的电夹持设备，所述压模机配备有夹持单元和型芯***，所述夹持单元具有固模和动模，它们一起形成腔体，所述型芯***使型芯在回退位置和使用在动模上提供的致动器来把型芯完全引入腔体的位置之间往复运动，所述夹持单元由伺服电机驱动来使动模往复运动通过预先确定的行程并且把两个模具夹持在一起；所述设备包括：

检查点设置装置，用于设置检查点，所述检查点用于预先判断夹持过程在开模方向上比动模在预期把型芯引入腔体的操作就要完成时的位置更接近操作开始位置一个预先确定的距离的位置处的可靠性，其中型芯引入过程和夹持过程在使动模往复运动的直线路线中相互之间是同时进行的；

型芯位置检测装置，用于检测型芯是否已经行进到了型芯完全被引入腔体的位置；

电机控制装置，用于与型芯***相互协作来控制伺服电机的操作；

可靠性判断装置，用于判断在动模到达了检查点的时间点时型芯是否已经到达了型芯被完全引入腔体的位置，并且在确认了型芯已经移动到了型芯被完全引入到腔体的位置的情况下，允许伺服电机继续进行旋转，

其中可靠性判断装置包括：

用于在型芯引入过程还没有完成时计算为动模移动直到型芯引入过程完成为止而预测的预测行进时间T，计算型芯***从动模到达检查点的时间点到型芯引入过程完成的操作剩余时间t，以及比较预测行进时间T和操作剩余时间t的装置；以及

其中如果预测行进时间T大于操作剩余时间t，则在重新确认了型芯已经移动到型芯完全被引入腔体的位置之后，使伺服电机继续旋转，

其中如果预测行进时间T和操作剩余时间t之间比较的结果是：预测行进时间T小于操作剩余时间t，则可靠性判断装置向电机控制装置发送信号来停止伺服电机或者发送信号来降低伺服电机的速度。

5.如权利要求4所述的电夹持设备，其中检查点设置装置包括线性标尺，该线性标尺顺着动模行进的路线安排，用于检测动模的位置，还包括位置检测开关，用于设置检查点的位置。

6.如权利要求4所述的电夹持设备，其中检查点设置装置包括绝对类型的编码器，用于输出伺服电机的旋转角量，数据转换装置，用于把从编码器所输出的数据转换成动模的位置，以及存储器装置，用于存储表示检查点的位置数据。

7.如权利要求4所述的电夹持设备，其中检查点设置装置包括存储器装置，用于把检查点存储为特定的时间点，所述特定的时间点被规定为在夹持过程的一个周期时间期间中早于把型芯引入腔体的操作完成时的时间点。

8.如权利要求4所述的电夹持设备，其中型芯位置检测装置包括在致动器缸上所提供的位置检测开关，分别对应于等待位置和型芯完全引入腔体的位置。

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