專利名稱：多滑塊模鑄系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種模鑄機，并且特別涉及一種包括模具夾持系統(tǒng)和注入系統(tǒng)的多滑塊模鑄機。
重要的是，模具部分的接觸面不動，這是因為它們構(gòu)成整個模具組件的參考平面。接觸平面被稱為主分型線。然而，在預加載狀態(tài)下，需要防止在將具有壓力的熔融金屬注入到模具部分的模腔中時兩個模具部分向后運動，夾持組件的所有構(gòu)件受到夾持力的加壓。由于在一個標準機器中，托架伸出到基座之外，所以夾持力導致支承夾持組件的臺子或托架偏斜。預加載必須高于由注入壓力產(chǎn)生的反作用力。因此，由夾持力導致的臺子和托架的偏斜不能被忽略，并且促使模具導向系統(tǒng)的變形，這導致模具部分不能對準?；焙屯屑芷币约澳＞咤e位，導致滑塊的過度磨損和模鑄產(chǎn)品的質(zhì)量低下、例如沿模鑄產(chǎn)品的分型線形成的毛邊。
因此，需要對機器的結(jié)構(gòu)進行改進，以便防止基座在預加載狀態(tài)下產(chǎn)生偏斜。
然而，研究表明，夾持力引起的基座偏斜、托架偏斜和模具錯位不僅導致在模鑄產(chǎn)品上產(chǎn)生毛邊。熱室壓鑄機在傳統(tǒng)上裝配有開環(huán)控制注入系統(tǒng)。開環(huán)控制的一個關鍵特征是，供應給注入缸的液壓流體的壓力和流速在注入循環(huán)中不能變化。這些參數(shù)可以改變，但是對于給定的注入循環(huán)是固定的。
在循環(huán)的開始，進給到注入缸中的液壓流體導致注射柱塞迅速加速，然后以大致恒定的速度運動，以便將熔融金屬填充到模具部分之間的模腔中。一旦模具的模腔和冒口系統(tǒng)被充滿，注入系統(tǒng)的所有運動構(gòu)件便驟然停止。這導致模具的模腔中的金屬壓力迅速增加，這被稱為“錘頭效應”，經(jīng)常會導致在產(chǎn)品上產(chǎn)生毛邊。盡管在整個注入過程中的控制程度受到開環(huán)系統(tǒng)的一定限制，這可以滿足許多應用的要求。
但是，近年來，注入系統(tǒng)的閉環(huán)控制成為可能。例如在Ozeki于1987.4.28公告的美國專利4,660,620，和Iwamoto等人于1999.11.23公告的美國專利5,988,260中描述了這種例子。
通常，在一個閉環(huán)控制中供應給注入缸的液壓流體的壓力和流速在注入循環(huán)過程中會被改變，并且以一種最佳的方式控制隨之預先確定的速度和/或壓力分布、以及熔融金屬向模具的模腔的注入。然而，注入系統(tǒng)的閉環(huán)控制通常用于注入時間相對較長的大型、傳統(tǒng)的模鑄機。這是因為該系統(tǒng)需要一個最小行程，以便能夠?qū)ψ⑷敕磻⑶覍ψ⑷脒M行規(guī)劃。如果一個產(chǎn)品(鑄造件)必須模鑄得比需要的最小行程小，則通常必須改變注入系統(tǒng)的彎頭，以便安裝一個直徑更小的套管和填充模具的同一模腔的需要較大行程的柱塞。這一任務并不容易。如果機器的注入系統(tǒng)可以從閉環(huán)控制切換到開環(huán)控制，則可以用非常容易的方法生產(chǎn)一個小的產(chǎn)品。
因此，需要一種多滑塊模鑄機，該多滑塊模鑄機對于在模鑄機上模鑄的不同尺寸的產(chǎn)品，適于方便地從閉環(huán)控制向開環(huán)控制改變模鑄控制模式。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種多滑塊模鑄機，該多滑塊模鑄機具有改進的機械結(jié)構(gòu)，可防止由于用于在預加載狀態(tài)下將滑動模具部分約束在一起的夾持組件引起的機器基座的偏斜。
本發(fā)明進一步的目的是提供一種多滑塊模鑄機，該多滑塊模鑄機具有一個控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)可選擇地適用于用于控制機器的注入系統(tǒng)的閉環(huán)控制和開環(huán)控制，以便生產(chǎn)需要不同注入行程的模鑄產(chǎn)品。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種用于多滑塊模鑄機的注入系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有簡單的結(jié)構(gòu)，同時包括閉環(huán)模式控制和開環(huán)模式控制，并且可以用戶界面友好地在兩個控制模式中切換。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種用于以選擇性的控制模式操作一個多滑塊模鑄機的注入系統(tǒng)的方法，以便生產(chǎn)需要不同注入行程的模鑄產(chǎn)品，確保產(chǎn)品的質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明的主要方面，提供一種多滑塊模鑄機，包括一個基座；至少一個導軌，該導軌具有安裝在基座上的側(cè)壁和相對的端部；至少兩個在導軌的兩端部之間被引導的夾持組件，用于使滑動模具部分前進和退回，以便它們相互靠近和遠離；一個注入系統(tǒng)，用于在滑動模具部分處于在預加載狀態(tài)下將滑動模具部分約束在一起的模鑄位置上時，將具有壓力的鑄造材料引入到滑動模具部分的模腔中，多滑塊模鑄機包括至少兩個支撐在基座上的托架，用于可操作地固定各夾持組件；和一個用于使托架相互連接的加強裝置，以便防止由于夾持組件為了保持預加載狀態(tài)而產(chǎn)生的壓力所引起的基座和托架的偏斜。
更特別地，根據(jù)本發(fā)明的另一個主要方面，提供一種多滑塊模鑄機，該多滑塊模鑄機具有一個基板和一個安裝在該基板上的導向件。該導向件限定出兩個相交且相互垂直的導軌，各導軌具有側(cè)壁和兩個相對的端部。各夾持組件在各導軌的各個端部內(nèi)導向，以便使滑動模具部分向著和遠離導軌中心前進和退回。設置一個注入系統(tǒng)，用于在滑動模具部分位于以預加載狀態(tài)將滑動模具部分約束在一起的模鑄位置上時，將具有壓力的鑄造材料引入到滑動模具部分之間的模腔中。包括一個固定到基板上的第一表面和一個遠離基板的第二表面的各托架，在其第一表面和第二表面之間可操作地固定各個夾持組件?；ヂ?lián)裝置將托架的第二表面相互連接起來，以便將各夾持組件可操作地固定到基板和互聯(lián)裝置之間，并且防止由于夾持組件為了保持預加載狀態(tài)而產(chǎn)生的力所引起的基板和托架的偏斜。
各夾持組件優(yōu)選包括一個夾持機構(gòu)和一個具有相對端部的柄部。柄部可以在一個導軌的端部之一中的側(cè)壁之間滑動，其第一端連接到滑動模具之一上，并且在其第二端與夾持機構(gòu)連接。該柄部通過一個推桿和一個連接件連接到夾持機構(gòu)上。在各個托架和各個推桿之間優(yōu)選設有相應的一對止擋件，以確?；瑒幽＞卟糠志_的模鑄位置。
各連接件件優(yōu)選包括多個樞轉(zhuǎn)連接件，所述樞轉(zhuǎn)連接件適于將夾持機構(gòu)的移動轉(zhuǎn)換成推桿和柄部的移動，從而允許傳遞所述移動的錯位。
優(yōu)選地，各夾持機構(gòu)被可調(diào)節(jié)地固定到一個相應的托架上，以確保夾持組件用于保持預先確定的預加載狀態(tài)的壓力。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于多滑塊模鑄機的注入系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。該注入系統(tǒng)具有一個用于使注射柱塞前進和后退的液壓缸，所述注射柱塞用于將具有壓力的鑄造材料注入到多個滑動模具部分之間的模腔中?？刂葡到y(tǒng)包括用于檢測注射柱塞的位置的裝置，該裝置包括至少一個用于檢測注射柱塞的預定位置的位置轉(zhuǎn)換器，在所述預定位置中，液壓缸控制參數(shù)將從速度階段轉(zhuǎn)變成壓力階段，在所述速度階段中，注射柱塞的速度遵循一定的分布，在所述壓力階段中，施加到注射柱塞上的凈液體壓力受到控制。設置一個伺服閥，用于控制供應給液壓缸的液壓流體的流速。一個控制器用于以一個閉環(huán)控制模式和一個開環(huán)控制模式通過伺服閥可選擇地控制液壓缸。在閉環(huán)控制模式中，控制器接收從位置檢測裝置而來的信號，并且在速度階段中根據(jù)預定的速度發(fā)送控制信號，以啟動伺服閥，并且在壓力階段中根據(jù)預定的壓力分布發(fā)送控制信號，以啟動伺服閥。在開環(huán)控制模式中，控制器發(fā)送恒定的控制信號，以便對伺服閥設置預先選擇的流速，用于使注射柱塞具有所需的速度。
優(yōu)選設有一個控制模式選擇閥，以便僅當選擇開環(huán)控制模式時被自動地激活，從而能夠有選擇地減小預先施加在減壓閥上的壓力。優(yōu)選設置微處理器和用戶界面，用以對閉環(huán)控制模式中的速度和壓力分布進行程控，并且選擇開環(huán)控制模式中所需的注射柱塞的速度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于操作多滑塊模鑄機的注入系統(tǒng)的方法。該方法包括了鑄造的步驟，當對于一個產(chǎn)品需要正常的注入行程時，在閉環(huán)控制模式中使注射柱塞前進，以便將鑄造材料引入到滑動模具部分之間的模腔中；當需要一個鑄造小尺寸產(chǎn)品的注入行程時，在開環(huán)控制模式中使注射柱塞前進，以便將鑄造材料引入到滑動模具之間的模腔中。
通過采用夾持系統(tǒng)的充分的夾持能力，和選擇性地采用用于注入系統(tǒng)的閉環(huán)控制和開環(huán)控制，以便符合用于不同尺寸產(chǎn)品的注入的需要，根據(jù)本發(fā)明的多滑塊模鑄機可以有利地進行無毛邊的鑄造。通過參考下面所述的優(yōu)選實施例，將可以更好地理解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點。


圖11是一個帶有用于圖10中所示的控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器的注入缸體的示意圖；圖12是一個用于圖10中所示的控制系統(tǒng)的泵和閥組件的示意圖。
在圖2至圖4中，表示出了一個總體由50標出的模具夾持系統(tǒng)，該模具夾持系統(tǒng)支撐在基板22的前側(cè)。模具夾持系統(tǒng)50包括分別作用于四個模具部分54a、54b、54c、54d上的四個夾持組件52a、52b、52c、52d。各個獨立的夾持組件和與其相關聯(lián)的模具部分被稱為一個功能組件或滑塊。通常用于典型的模鑄應用的模具夾持系統(tǒng)50，包括一對主功能塊夾持對和一對型心功能塊。在閉合主功能塊夾持對之后，閉合型心功能塊，以便將模具部分置于模鑄位置中。在圖2所示的本發(fā)明的實施例中，主功能塊夾持對是具有模具部分54a的夾持組件52a，和具有模具部分54b和夾持組件52b；而型心功能塊是具有模具部分54c的夾持組件52c，和具有模具部分54d的夾持組件52d。功能塊被順序啟動，并且，典型的閉合順序為模具部分54b，模具部分54a，模具部分54c和模具部分54d。
當模具部分54a、54b、54c、54d被閉合時，對功能塊預加載，并且夾持組件52a、52b、52c和52d的所有構(gòu)件受力，以防止當具有壓力的熔融金屬被注入到模具部分之間的模腔中時模具部分向后移動。重要的是，兩個主模具部分52a和52b的接觸表面不要移動，因為該接觸表面是整個模具組件的參考平面。該接觸平面被稱為主分型線。如圖3所示，夾持組件被安裝到基板22上，模具的中心線比基板22的中心線高，以便夾持力使基板22彎曲。在一個標準的多滑塊模鑄機中，基板的偏斜不能被忽略，這是因為預加載力必須高于由于注入壓力而引起的反作用力，而注入壓力可以為幾十噸。因此，一個加強用平環(huán)56被螺栓配合到模具夾持系統(tǒng)50上，將單獨的夾持組件52a、52b、52c、52d相互連接起來，以防止基板22的偏斜。
為了詳細說明夾持組件，在圖3中詳細表示出了夾持組件52a。模具部分54a連接到一個柄部58的第一端上，該柄部58在其第二端處連接到一個推桿60上。柄部58可在一個導向件62中滑動，該導向件62作為整體表示在圖2中。導向件62確定出兩個相交并相互垂直的導軌64a和64b。柄部58于導軌64a的一端中在兩個耐磨板66之間可滑動地引導。各個耐磨板66由一個止擋銷68和一個緊固螺釘70調(diào)節(jié)，所述緊固螺釘可調(diào)節(jié)地固定在導向件62中。
如圖4所示，一個U型托架72包括一個固定到基板22上的第一表面73，和一個遠離基板22的第二表面75。平環(huán)56連接到托架72的第二表面75上，以便夾持組件52a可操作地固定到基板22和平環(huán)56之間。
在圖5至7中，推桿60延伸穿過托架72中的中心孔74并且連接到夾持機構(gòu)78、例如一個拉鉗、液壓缸或任何替代的產(chǎn)生力的裝置上。推桿60具有一個頭部80，所述頭部80包括兩個對向側(cè)，兩個耐磨板82分別安裝到所述兩個對向側(cè)。當推桿60相對與托架72軸向運動，兩個耐磨板82與U形托架72接觸并且由其進行導向。一對止擋件84設置在推桿60的頭部80上，并且一對止擋件86設置在托架72上。當止擋件84與止擋件86相鄰時，模具部分54a停止向前的運動，以便確保模具部分54a處于正確的模鑄位置。更重要地是，采用這種設計，夾持力的主要部分被施加到托架72上而不是施加到導向件62上，從而使預加載狀態(tài)不會影響導向系統(tǒng)的精度。夾持機構(gòu)78用一對拉桿、鎖緊螺母90和止動螺母可調(diào)節(jié)地固定到托架72上。
現(xiàn)在詳細說明夾持機構(gòu)78。一組相互間隔的三角連接板94被設置在夾持機構(gòu)78的各側(cè)上，不過在圖中僅表示出了一個。在各側(cè)上的三角連接板94由一個銷96樞轉(zhuǎn)安裝到夾持機構(gòu)78的一個靜止部分上。一組長條連接件98在其一端處由一個銷100樞轉(zhuǎn)連接到夾持機構(gòu)78的一個可動部分上，并且由一個銷102與相應的三角板94相互樞轉(zhuǎn)連接。類似地，一組長條連接件104在其一端處由一個銷106樞轉(zhuǎn)連接到相應的三角連接板94上，并且在其另一端處由一個銷108樞轉(zhuǎn)連接到推桿60的頭部80上。采用這種設計，當夾持機構(gòu)78的運動部分前進或退回時，連接件98將夾持機構(gòu)78的運動部分的移動轉(zhuǎn)換成三角連接板94繞銷96的旋轉(zhuǎn)，而連接件104將三角連接板94的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成推桿60的移動。圖5和7表示推桿60處于前進的位置上，圖6表示推桿60處于退回的位置上。夾持機構(gòu)78的運動部分的移動允許通過連接件76’(參見圖2)與柄部58的移動錯開，所述連接件76’被固定到推桿60上。
當模具已經(jīng)變?yōu)橛糜诓煌漠a(chǎn)品時，必須調(diào)節(jié)止擋件84和86。夾持機構(gòu)78和推桿60位于退回位置中。柄部58被置于導向件62的導軌64a的一端中的耐磨板66之間。用兩個螺栓110(參見圖3)將柄部58固定到推桿60上。一個蓋板(未示出)被組裝到導向件62上，以便蓋住導軌。利用松開的止動螺母92，通過在使夾持機構(gòu)在拉桿88上移動，對夾持機構(gòu)78進行手動移動，以便使模具部分54a位于另一個模具部分的所需位置上。這一過程在前進位置中受到推桿60的影響。然后，擰緊止動螺母92。測量推桿止擋件84和托架止擋件安裝表面112之間的距離(參見圖6和7)。在加強用平環(huán)56中由一個用于測量的開口114(參照圖2)。托架止擋件86被精確地磨削到測量的厚度。夾持機構(gòu)78被送至退回位置，并且托架止擋件86被安裝到托架72的一個止擋件安裝表面112上。最后，擰緊鎖緊螺母90和止動螺母92。在調(diào)節(jié)止擋件86之后，可確保模具部分的精確的模鑄位置。對其它主功能塊和型心功能塊的止擋件的調(diào)節(jié)采用類似的過程，以便精確地對相應模具部分的模鑄位置進行定位。
在鑄造循環(huán)開始之前，還需要進行用于預加載狀態(tài)的夾持力的調(diào)節(jié)。當夾持機構(gòu)78處于退回位置上時，鎖緊螺母90和止動螺母92被松開。通過手動旋轉(zhuǎn)鎖緊螺母90，使夾持機構(gòu)78向前運動，兩個拉桿88上的兩個鎖緊螺母90均被旋轉(zhuǎn)相等的量。然后，用相互接觸的推桿止擋件84和托架止擋件86促動夾持機構(gòu)78。仔細檢查拉桿88端部處的載荷指示器(未示出)指示的夾持力大小，以便確保兩個讀數(shù)相等。如果兩個讀數(shù)不等，則夾持機構(gòu)78將返回到退回位置，并且調(diào)節(jié)鎖緊螺母90，直到兩個讀數(shù)相等為止。上述過程分步進行，直到獲得所需的夾持力為止。最后，用處于止擋件84、86相互接觸的夾持位置上的夾持機構(gòu)78擰緊止動螺母92。以類似的方式調(diào)節(jié)另一個主功能塊和兩個型芯功能塊的夾持力。用于型芯功能塊的夾持力通常遠小于用于主功能塊的夾持力。
應當注意，夾持力必須調(diào)節(jié)得比無毛邊模鑄所需的最小值大，而不超出預定的最大水平。
在圖8中，表示夾持系統(tǒng)120的另一個實施例。夾持系統(tǒng)120以與夾持系統(tǒng)50相同的原理工作，并且，除了沒有拉桿之外，具有與夾持系統(tǒng)50類似的結(jié)構(gòu)。夾持組件122直接安裝到托架128上且布局不同，用一個單一的連桿組件代替多連桿組件。一個調(diào)節(jié)機構(gòu)(未示出)設置在托架和夾持組件之間，以便調(diào)節(jié)夾持力。更便利地，提供一個框架結(jié)構(gòu)，以樞轉(zhuǎn)支撐類似于圖1所示結(jié)構(gòu)的基礎構(gòu)件22。
夾持系統(tǒng)120的結(jié)構(gòu)和功能與夾持系統(tǒng)50類似，并且為了避免重復，不再作進一步的說明，并且，僅對夾持組件122和與其相關的元件作簡單的說明。
夾持促動器124由一個銷126樞轉(zhuǎn)安裝到托架128上。一個長條連接構(gòu)件130在其一端處由一個銷132樞轉(zhuǎn)連接到柄部134上，并且在其另一端處由一個銷136樞轉(zhuǎn)連接到夾持機構(gòu)124的運動部分上。一個長條連接構(gòu)件138在其一端處由一個銷140樞轉(zhuǎn)連接到連接構(gòu)件130的中間部分上，并且在其另一端處由一個銷142樞轉(zhuǎn)連接到一個與托架128相對固定但是可以進行調(diào)節(jié)的構(gòu)件(未示出)上。當夾持機構(gòu)124的運動部分沿其中心線前進或后退時，夾持促動器124和連接件130被迫繞各個銷126和132向相反方向旋轉(zhuǎn)。連接件130的旋轉(zhuǎn)也迫使連接件138繞銷142向相反方向旋轉(zhuǎn)，以便柄部134被迫沿其中心線移動，這是因為銷142與托架128是相對固定的。止擋件144可調(diào)節(jié)地安裝在托架128上，以便當柄部134在模鑄位置中移動模具部分54a時，阻止連接件130的旋轉(zhuǎn)。螺旋鈕146可操作地固定到托架128上，并且適于調(diào)節(jié)銷142相對于托架128的位置，以便可以調(diào)節(jié)夾持力。
圖1中所示的機器20的注入系統(tǒng)28由一個單獨的控制系統(tǒng)控制，該單獨的控制系統(tǒng)適于可選擇地用于一個開環(huán)控制模式和一個閉環(huán)控制模式。該系統(tǒng)適于根據(jù)安裝在機器上的模具的類型從一個模式向另一個模式切換。如果要模鑄的產(chǎn)品需要一個短的注入行程，則采用閉環(huán)可能是非常困難的或者有時是不能調(diào)節(jié)的。這時可以選擇開環(huán)模式，并且以非常簡單的方式進行調(diào)節(jié)以便控制注入缸。該選擇不是自動的。由進行判斷的使用者來判斷應當采用哪種控制模式。該控制系統(tǒng)還控制上面描述的模具夾持系統(tǒng)的功能。然而，本發(fā)明的新穎性和創(chuàng)造性特征涉及注入循環(huán)的控制，特別是涉及根據(jù)模鑄產(chǎn)品的類型進行的注入控制模式的選擇。因此，控制系統(tǒng)的描述將僅關注用于注入系統(tǒng)的功能特征和硬件。所有模鑄順序和注入特征被選擇和存儲于計算機的本地硬盤上，以便可以在以后的生產(chǎn)中進行檢索。
在圖9中，表示出了表示用于圖1所示的注入系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的功能的功能控制模塊。通常，一個閉環(huán)控制系統(tǒng)采用一個輸出的測量，并反饋該信號以將其與指令進行比較。閉環(huán)控制包括一個速度階段和一個壓力階段。從速度階段向壓力階段的轉(zhuǎn)換以一個稱為切換點的位置為基礎。
在熔融金屬被注入到模腔中并且該模腔被完全充滿的模腔填充階段的過程中，注入柱塞34的速度受到控制，以便獲得用于模鑄的最佳注入特性。如框200中所示，可以通過一個操作者的輸入對三個可變的速度特性進行程控。在閉環(huán)速度控制剛要開始之前，執(zhí)行一個框200中的一個保持指令，這是通過一個在框201中表示的可程控的控制軟件切換202的延遲來實現(xiàn)的。該可程控的延遲201計算由于一個插入式閥的打開而引起的液壓系統(tǒng)壓力中的變化，所述插入式閥控制對圖1中的液壓缸32的流體供應。
由框206所示的速度器估算辨別缸體位置(或注入柱塞34的位置)，以便獲得缸體速度。將該速度與需要的速度進行比較，并且利用控制算法使其最小化。閉環(huán)速度控制算法包括一個框208中所示的速度前饋項和一個框210、212和214所示的閉環(huán)PID項。前饋項208，根據(jù)預先建立的閥信號和相應的流動增益曲線，對系統(tǒng)進行所需速度的設定點的變化的補償。框210中的字母P代表速度環(huán)比例增益，框212中的I代表速度環(huán)整體增益，框214中的D代表速度環(huán)微商。閉環(huán)PID項用于減少穩(wěn)定狀態(tài)的誤差并且控制系統(tǒng)瞬時響應?！安煌瑝毫Α笨?16計算注入缸的孔的壓力和桿的壓力之間的壓力差(凈壓力)。利用框218和插入到求和點框242中的值辨別該凈壓力，以便增強對伺服閥204的指令。這對在填充模腔過程中的金屬壓力進行補償，以使其增強。不采用這樣的補償，注入柱塞將減速。
在當模具的模腔剛剛被熔融金屬充滿并且熔融金屬的壓力增大的時刻的補償階段過程中，以壓力模式控制液壓缸的注入柱塞，并且迅速制動，以便極大地減小錘頭效應。這不需要增加注入循環(huán)的時間來實現(xiàn)。如框220所示，可以對兩個可變壓力分布進行程控。
兩個獨立的可程控的壓力需求根據(jù)時間(未示出)與相應的切換點相關。閉環(huán)壓力控制算法包括一個在框222中表示的前饋項和閉環(huán)PID項224、226和228?；陬A先建立的閥信號的前饋項222和相應的壓力增益曲線，對系統(tǒng)進行用于壓力需求設定點的變化的補償。分別表示壓力環(huán)增益、壓力環(huán)整體增益和壓力環(huán)微商的壓力環(huán)閉環(huán)PID項224、226和228，用于減少穩(wěn)定狀態(tài)誤差和控制系統(tǒng)瞬時響應。液壓缸中的桿壓力和孔壓力之間的框230中表示的壓力差被反饋給閉環(huán)壓力算法，以便與壓力需要進行比較，并且利用該算法使誤差最小化。由框232所示的速度反饋還用于壓力階段中。
從閉環(huán)速度階段向閉環(huán)壓力階段的轉(zhuǎn)換以反復控制的方式進行，以便實現(xiàn)最佳、穩(wěn)定的系統(tǒng)特性，有益于產(chǎn)品的質(zhì)量。如框236所示，該轉(zhuǎn)換以框234中的位置設定點為基礎，觸發(fā)從速度階段向壓力階段的切換。
在速度和壓力階段中，注入柱塞34實際上借助實際值與所需值之間的頻繁比較和對注入柱塞流出的液壓流體的精確控制而實時地進行控制。
閉環(huán)控制允許使注入系統(tǒng)的壓力最大化，而使毛邊最小化。這還可以消除清理焊縫以去除毛邊的昂貴的輔助操作。例如，需要高注入壓力和速度，以便填充待鍍覆(plated)的產(chǎn)品。采用開環(huán)控制，這種速度和壓力導致在壓緊階段中金屬壓力的峰值，這可以導致嚴重的毛邊。該壓力峰值還限制了模具的可用表面面積，因為其限制了產(chǎn)品的尺寸和/或可以進行鑄造的模腔的數(shù)目。
根據(jù)本發(fā)明的閉環(huán)控制系統(tǒng)的設置對用戶是友好的。從速度階段到壓力階段的切換點最初以理論上的噴射重量(shot weight)為依據(jù)，然后，通過進行一個試驗噴射進行細調(diào)，并且獲得在壓緊過程中的壓力和位移的分布。
用于任何給定模具的閉環(huán)注入系統(tǒng)的所有設置可以按模鑄順序存儲在模鑄機控制系統(tǒng)的硬盤上。在注入循環(huán)的速度階段中可以監(jiān)測出一個最大凈壓力誤差，并且可以在控制系統(tǒng)中產(chǎn)生一個報警信息。該表明壓力對于填充速度階段中的模具的模腔已經(jīng)太大。這可能使由于噴嘴溫度設定點太低造成的。
在開關控制模式中，缸體活塞根據(jù)從框200發(fā)送給伺服閥204的恒定指令而相對恒定地移動。百分比形式的所需速度從PC輸送給下面將參照圖10對該控制器進行說明的控制器，然后，發(fā)送注入指令以便開始動作。
不采用程控的速度PID項、前饋項、斜率(ramp)和壓力環(huán)。僅將一個單一的壓力指令發(fā)送給伺服閥204。如框238和240所示，開環(huán)控制或閉環(huán)控制的選擇是手動進行的。
如框200所示，也通過預定和操作者的輸入，在開環(huán)中也執(zhí)行退回速度。當鑄造一個小產(chǎn)品時，尤其要采用開環(huán)控制模式，這是因為注入系統(tǒng)需要相當小的行程，以便當采用閉環(huán)控制模式時能夠?qū)ψ⑷脒M行反作用和分布。當必須在機器上鑄造一個小的產(chǎn)品、需要注入行程比最小行程小時，操作者可以簡單地將注入系統(tǒng)從閉環(huán)控制模式向開環(huán)控制模式切換，而不必進行主要對彎頭的改變已安裝一個直徑較小的、對于同一產(chǎn)品需要較長的行程的套管。與傳統(tǒng)機器相比，本機器可以進行更加靈活的操作。如圖12所示，當實現(xiàn)開環(huán)控制模式時，電磁閥242自動激活，以便能夠減少預先施加在減壓閥244上的注入壓力。在閉環(huán)控制模式中電磁閥242不工作，并且在充分的泵壓下將液壓流體供應給注入系統(tǒng)，所述泵壓是借助安裝在泵248上的泵壓調(diào)節(jié)器246手動調(diào)節(jié)的。泵248是由馬達250驅(qū)動的。僅在注入循環(huán)開始之前手動調(diào)節(jié)用于開環(huán)控制模式的施加在減壓閥244上的減小的注入壓力。
開環(huán)控制模式還用于線性換能器的校準。如果在閉環(huán)控制模式中一個過程被編程，則當線性換能器校準步驟開始時注入系統(tǒng)自動變化成開環(huán)模式。這允許通過操作者容易地進行校準，而不需要使用通常移動注入缸所需的專門的電壓發(fā)生器。
開環(huán)控制模式可以采用手動模式。如果在閉環(huán)控制模式中一個過程被編程，則當啟動系統(tǒng)中的手動模式窗口時注入系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換成開環(huán)控制模式。這允許具有已知開環(huán)指令的注入缸的運動。在手動模式下不采用閉環(huán)控制模式，這是因為注入的物理狀態(tài)可能與實際生產(chǎn)中的注入不同。開環(huán)指令確保一個穩(wěn)定的并且是已知的指令被恒定地施加到閥上，這與閉環(huán)中的情況不同。這一特征對于注入系統(tǒng)和機器作為一個整體的操作是安全的。
圖10表示控制系統(tǒng)的主要元件，其包括注入機250、由一個可程控的伺服控制器(PSC)卡構(gòu)成的控制器252，工業(yè)PC254和安裝于其上的用于接口裝置256。
工業(yè)PC254通過接口258連接到控制器252上，并且通過輸入輸出裝置260連接到注入機250上。工業(yè)PC254的主要任務是通過用戶界面256與用戶相互作用，所述用戶界面是一個監(jiān)視器和一個鍵盤，以便給出并表示所有用于控制機器250的系統(tǒng)特性。這里有兩個運行于工業(yè)PC254的存儲器中的軟件部分。第一個是一個用Visual Basic編寫的界面，允許用戶調(diào)節(jié)控制該機器的特性。存在三個特性組，包括模鑄順序和定時、例如閉合和打開的順序，注入特性、例如速度和壓力，以及總體的機器特性、例如潤滑系統(tǒng)、超時等。這些特性被寫入到第二個軟件部分、用Visual C編寫的實時動態(tài)鏈接庫(DLL)中。該軟件實際上使所述機器運轉(zhuǎn)并且是時間臨界的(timecritical)。其將驅(qū)動中斷，這意味著每一時間單位經(jīng)歷特定數(shù)目的事件。在這種情況下，事件的頻率是一千赫。實時DLL也返回來采集和計算從如框250所示的機器傳感器而來的數(shù)據(jù)。
從工業(yè)PC254發(fā)出的注入特性采用不同的路徑。它們被發(fā)送給控制器252、PSC控制卡。在工業(yè)PC254和控制器252之間通過串行連接的接口258、即RS232/RS485接口進行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)通過兩個路徑，以便工業(yè)PC245總能夠掌握控制器的狀態(tài)?？刂破?52具有一個特定的任務，以控制注入系統(tǒng)。該控制器252可按照開環(huán)或閉環(huán)方式并且按照非常精確的方式進行圖1中的液壓缸32的控制。如圖11所示，控制器252采用三個傳感器控制圖9中所示的快速響應時間伺服閥204，所述三個傳感器包括位置轉(zhuǎn)換器262，用于給出缸體32的活塞的位置反饋、孔和桿壓力轉(zhuǎn)換器264和265，用以給出液壓缸32的兩側(cè)的壓力。
如框250所示的專門的注入集管(injection manifold)被包含在控制系統(tǒng)之中，以便提供一個用于向液壓缸輸送液壓流體的液壓回路和其它的液壓裝置，以便實現(xiàn)圖9所示的液壓控制功能。
圖9的快速響應伺服閥204包含在圖10的框250中。該伺服閥通常包括一個主級卷筒，位置轉(zhuǎn)換器和一個導向閥。一個用于伺服閥的位置控制環(huán)被集成的電子器件包圍著。一個電子指令信號、例如一個流速設定點施加在驅(qū)動導向閥繞線中的集成的位置控制器上。該定位轉(zhuǎn)換器測量主級卷筒的位置，并且將信號解調(diào)并反饋給該閥的控制器，在該處與指令信號進行比較。控制器驅(qū)動導向閥，直到指令信號和反饋信號為零為止。因此，主級卷筒的位置與電子指令信號是成比例的。伺服閥還相當于一個用于避免潛在損傷的、提供卷筒位置的安全測量的安全閥。
應當注意，伺服閥的特定結(jié)構(gòu)不是本發(fā)明的特征部分，并且任何類型的伺服閥都是適用的，只要其滿足上述的閥的普遍特征和圖9、10所示的控制特征的要求就可以。
應當理解，本發(fā)明不限于這里所表示和描述的內(nèi)容，應當認為，最佳模式僅用于舉例說明本發(fā)明，并且可以很容易地對它們作出形式、部件的布置和結(jié)構(gòu)的細節(jié)上的改變。本發(fā)明意在包括所有在權(quán)利要求的主旨和范圍內(nèi)的變型。
權(quán)利要求
1.一種多滑塊模鑄機，包括一個基座；至少一個導軌，該導軌具有安裝在基座上的側(cè)壁和相對的兩端部；至少兩個在導軌的各端部內(nèi)被引導的夾持組件，用于使滑動模具部分前進和退回，以便它們相互靠近和遠離；一個注入系統(tǒng)，用于在滑動模具部分處于在預加載狀態(tài)下將滑動模具部分約束在一起的模鑄位置上時，將具有壓力的鑄造材料引入到滑動模具部分的模腔中，多滑塊模鑄機包括至少兩個支撐在基座上的托架，用于可操作地固定各夾持組件；和一個用于使托架相互連接的加強裝置，以便防止由于夾持組件為了保持預加載狀態(tài)而產(chǎn)生的壓力所引起的基座和托架的偏斜。
2.如權(quán)利要求1所述的多滑塊模鑄機，其中，所述基座包括一個用于在一個第一側(cè)支撐各托架的基板，所述加強裝置是一個與所述基板隔開、以便將所述各個托架連接到第二側(cè)上的加強件，以便各夾持組件可操作地固定于所述基板和所述加強件之間。
3.如權(quán)利要求2所述的多滑塊模鑄機，其中，所述加強件是一個平行于所述基板的平環(huán)。
4.如權(quán)利要求1所述的多滑塊模鑄機，其中，各所述夾持組件包括一個夾持機構(gòu)和一個柄部，所述柄部可在導軌的端部之一中滑動，所述柄部在其第一端處連接到一個滑動模具部分上，并且在一個第二端處連接到所述夾持機構(gòu)上。
5.如權(quán)利要求4所述的多滑塊模鑄機，其中，所述柄部通過一個柱塞和一個連接機構(gòu)連接到所述夾持機構(gòu)上。
6.如權(quán)利要求5所述的多滑塊模鑄機，其中，各對止擋件設置在各所述托架和各柱塞之間，以便確?；瑒幽＞卟糠值木_的模鑄位置，并且允許夾持力的主要部分施加到所述托架上，以便實現(xiàn)所述夾持組件的預加載。
7.如權(quán)利要求1所述的多滑塊模鑄機，其中，各個所述夾持機構(gòu)可調(diào)節(jié)地固定到一個相應的托架上，以確保夾持組件用于保持預定的預加載狀態(tài)所需的壓力。
8.一種如權(quán)利要求1所述的多滑塊模鑄機，其中，所述注入系統(tǒng)包括一個可借助一個液壓缸前進和退回的注入柱塞，和一個具有一個閉環(huán)控制模式的控制系統(tǒng)，用于從速度階段到壓力階段在注入循環(huán)中選擇性地控制液壓缸的操作，在所述速度階段中，注入柱塞的速度遵循預定的分布，在壓力階段中，一個對施加到注入柱塞上的凈液體壓力進行控制。
9.如權(quán)利要求8所述的多滑塊模鑄機，其中，控制系統(tǒng)進一步具有一個開環(huán)控制模式，用于以預定的壓力控制液壓缸的操作和供應給液壓缸的液壓流體的流速。
10.如權(quán)利要求9所述的多滑塊模鑄機，其中，控制系統(tǒng)包括一個控制模式選擇閥，該閥被自動地激活，以便能夠僅在選擇開環(huán)控制模式時將預設的壓力施加到一個減壓閥上。
11.如權(quán)利要求9所述的多滑塊模鑄機，其中，所述控制系統(tǒng)包括至少一個位置轉(zhuǎn)換器，用于檢測注入柱塞的預設位置和產(chǎn)生一個信號，以便開始從速度階段向壓力階段的轉(zhuǎn)換。
12.一種多滑塊模鑄機，該多滑塊模鑄機具有一個基板；和一個安裝在該基板上的導向件，該導向件限定出兩個相交且相互垂直的導軌，各導軌具有側(cè)壁和兩個相對的端部；各夾持組件在各導軌的各個端部內(nèi)導向，以便使滑動模具部分向著和遠離導軌中心前進和退回；一個注入系統(tǒng)，用于在滑動模具部分位于以預加載狀態(tài)將滑動模具部分約束在一起的模鑄位置上時，將具有壓力的鑄造材料引入到滑動模具部分之間的模腔中；一個固定到基板上的第一表面和一個遠離基板的第二表面的各托架，在其第一表面和第二表面之間可操作地固定各個夾持組件；一個互聯(lián)裝置，將托架的第二表面相互連接起來，以便將各夾持組件可操作地固定到基板和互聯(lián)裝置之間，并且防止由于夾持組件為了保持預加載狀態(tài)而產(chǎn)生的力所引起的基板和托架的偏斜。
13.如權(quán)利要求12所述的多滑塊模鑄機，其中，所述互聯(lián)裝置是一個平互聯(lián)環(huán)。
14.如權(quán)利要求13所述的多滑塊模鑄機，其中，各夾持組件包括一個夾持機構(gòu)和一個具有相對的端部的柄部，所述柄部可在一個導軌的一個端部中在側(cè)壁之間滑動，并且在其一個第一端處連接到一個滑動模具部分上，并且在一個第二端處連接到夾持機構(gòu)上。
15.如權(quán)利要求14所述的多滑塊模鑄機，其中，所述柄部通過一個柱塞和一個連接件連接到所述夾持機構(gòu)上。
16.如權(quán)利要求15所述的多滑塊模鑄機，其中，所述連接件包括一個樞轉(zhuǎn)連接件，該樞轉(zhuǎn)連接件適于將所述夾持機構(gòu)的運動傳遞給所述柄部的運動，并且補償夾持機構(gòu)和柄部之間的任何錯位。
17.如權(quán)利要求15所述的多滑塊模鑄機，其中，各對止擋件設置在各個托架和各個柱塞之間，以便確?；瑒幽＞卟糠值木_的模鑄位置，并且允許夾持力的主要部分施加在所述托架上，以實現(xiàn)所述夾持組件的預加載。
18.如權(quán)利要求13所述的多滑塊模鑄機，其中，各個所述夾持機構(gòu)可調(diào)節(jié)地固定到一個相應的托架上，以確保由夾持組件產(chǎn)生所需的力，用以保持預定的預加載狀態(tài)。
19.一種用于多滑塊模鑄機的注入系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，該注入系統(tǒng)具有一個用于使注射柱塞前進和后退的液壓缸，所述注射柱塞用于將具有壓力的鑄造材料注入到多個滑動模具部分之間的模腔中，控制系統(tǒng)包括用于檢測注射柱塞的位置的裝置，該裝置包括至少一個用于檢測注射柱塞的預定位置的位置轉(zhuǎn)換器，在所述預定位置中，液壓缸控制參數(shù)將從速度階段轉(zhuǎn)變成壓力階段，在所述速度階段中，注射柱塞的速度遵循一定的分布，在所述壓力階段中，施加到注射柱塞上的凈液體壓力受到控制；一個伺服閥，用于控制供應給液壓缸的液壓流體的流速；一個控制器，用于以一個閉環(huán)控制模式和一個開環(huán)控制模式通過伺服閥可選擇地控制液壓缸，在閉環(huán)控制模式中，控制器接收從位置檢測裝置而來的信號，并且在速度階段中根據(jù)預定的速度分發(fā)送控制信號，以啟動伺服閥，并且在壓力階段中根據(jù)預定的壓力分布發(fā)送控制信號，以啟動伺服閥。在開環(huán)控制模式中，控制器發(fā)送恒定的控制信號，以便對伺服閥設置預先選擇的流速，用于使注射柱塞具有所需的速度。
20.如權(quán)利要求19所述的控制系統(tǒng)，進一步包括一個適于僅在選擇開環(huán)模式時啟動的控制模式選擇閥，以便能夠?qū)⑦x擇的減壓閥施加到一個減壓閥上。
21.如權(quán)利要求20所述的控制系統(tǒng)，進一步包括一個微處理器和一個用戶接口，用于程控在閉環(huán)模式中的速度和壓力分布，并且選擇開環(huán)模式中的注入柱塞的所需速度。
22.如權(quán)利要求21所述的控制系統(tǒng)，進一步包括用于檢測施加到注入柱塞上的壓力，并且向控制器傳遞檢測信號，其中，利用位置檢測裝置檢測所述注入柱塞的位置，以獲得注入柱塞的速度，以便控制器可以對注入柱塞的速度和壓力的實際值與所需值進行比較，以實現(xiàn)實時控制。
23.一種用于操作多滑塊模鑄機的注入系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括一個用于使注入柱塞前進和退回的液壓缸，用以將具有壓力的鑄造金屬引入到滑動模具部分之間的模腔中，所述滑動模具部分在一個閉合位置中及預加載狀態(tài)下由多個夾持組件夾持，該方法包括以下步驟當對于一個產(chǎn)品需要正常的注入行程時，在閉環(huán)控制模式中使注射柱塞前進，以便將鑄造材料引入到滑動模具部分之間的模腔中；在所述閉環(huán)控制模式中，所述注入柱塞根據(jù)速度階段中的速度分布前進，并且在一個壓力階段中對施加到注入柱塞上的凈液壓壓力進行控制，根據(jù)預定的位置設定點從速度階段向壓力階段轉(zhuǎn)換；并且當需要一個鑄造小尺寸產(chǎn)品的注入行程時，在開環(huán)控制模式中使注射柱塞前進，以便將鑄造材料引入到滑動模具之間的模腔中；在開環(huán)控制模式中，所述注入柱塞利用減壓限制以基本恒定的速度前進，在鑄造循環(huán)開始之前設定所述速度和壓力。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，選擇位置設定點，以確保剛好在滑動模具部分和冒口系統(tǒng)被完全充滿、且注入柱塞停止之前，從速度階段向壓力階段轉(zhuǎn)換。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，進一步包括采用位置檢測裝置，用于檢測注入柱塞的位置并向控制器發(fā)送相應的信號，以控制啟動的伺服閥，從而根據(jù)預定的速度和壓力分布控制供應到液壓缸中的液壓流體的流速。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，限制在開環(huán)控制模式中的減小的壓力是利用控制器實現(xiàn)的，以便啟動一個電磁閥，從而能夠減小預設在減壓閥上的壓力限度。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，進一步包括在開環(huán)模式中校準位置檢測裝置的步驟。
全文摘要
一種多滑塊模鑄機(20)，裝備有改進的機械結(jié)構(gòu)和獨立的注入控制系統(tǒng)，以便提高模鑄產(chǎn)品的質(zhì)量，實現(xiàn)沒有毛邊的改進最終表面。夾持組件(52A、52B、52C、52D)安裝在機器的基板(22)的一側(cè)上，用以在預加載狀態(tài)下向模具部分施加夾持力。加強環(huán)(56)與夾持組件互聯(lián)，以便防止基板和支撐夾持組件的托架(72)偏斜，從而確保模具部分的接觸表面之間的分型線。機器的獨特的注入控制系統(tǒng)可選擇地提供閉環(huán)和開環(huán)注入，以實現(xiàn)提供注入循環(huán)的最佳參數(shù)從而消除錘頭效應的閉環(huán)控制注入的優(yōu)點，和適于所需行程對于閉環(huán)控制過短的模鑄小產(chǎn)品的開環(huán)控制的優(yōu)點。
文檔編號B22D17/26GK1429140SQ01809598
公開日2003年7月9日 申請日期2001年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月16日
發(fā)明者亞歷山大·A·波拉克, 卡爾·蒂博, 阿蘭·布爾邦內(nèi), 里夏爾·拉沃 申請人:泰克米爾有限公司