混合式注塑模製機械的製作方法

2023-08-01 19:07:46

專利名稱：混合式注塑模製機械的製作方法
技術領域：
本發明總涉及注塑模製機械，更具體講，涉及使用單個電動機來交替地轉動進給螺杆和驅動液壓泵組的注塑模製機械。
背景技術：
一般注塑模製機械的注塑單元在正常的運作周期中實質上提供兩個功能；即注塑和擠壓。當進給螺杆沿直線向前運動(無轉動)以迫使塑性熔體進入到模具中時，執行注塑功能。當進給螺杆被轉動以塑化下一次注射用的另外的材料時，完成擠壓功能。當進給螺杆在擠壓功能過程中被轉動時，塑性熔體被迫逐漸通過螺杆的端部，在熔體積聚時產生壓力或者迫使螺杆向後運動至其預注塑位置。
注塑和擠壓功能都需要注塑單元中的一相關的驅動裝置。在現有技術的液壓機械中，注塑功能運動一般是由液壓缸來完成的，而擠壓運行的進給螺杆的轉動通常是由液壓馬達完成的。最近，與機械系統相結合的電動機已被用作注塑單元中的直接動力源。現有技術中的某些電氣系統已對每個功能使用單獨的電動機；即用於轉動進給螺杆的一個電動機、以及與例如滾珠螺杆之類的一機構相結合以將轉動運動轉換為注塑所需的直線運動的一第二電動機。其它現有技術中的「混合式」機械使用一個電動機來轉動進給螺杆，而該機械的其餘功能是液壓驅動的，由驅動一個或多個液壓泵的一電動機來提供動力。
儘管「混合式」機械組合了電氣(更好地控制螺杆轉動)和液壓(降低總成本)機械的某些優點，但仍存在著改進的餘地。尤其是，因為在轉動螺杆的電動機中具有過剩的容量，所以存在提供一更為經濟的系統的可能。該電動機僅使用在熱塑材料被擠壓(塑化)以供注射的那部分循環過程中。因為電動機及其相關的變速驅動具有相對較高的成本，將該電動機的利用最大化是合乎需要的。另外，對於帶有目前可購得的變速電動機的注塑模製機械，該電動機或者專用於特定的軸(如機—電系統)，或者應用於標準液壓電路容量過剩，因此通過變速電動機和驅動並沒有得到經濟的控制。
本發明的公開因此，本發明的目的在於提供一種結構簡單並能夠有效地使單個變速電動機用來給機械和液壓機器部件的組合提供能量的驅動裝置。
簡言之，本發明涉及一驅動裝置，該驅動裝置具有較佳地為無電刷直流並帶有傳統的動力傳輸部件的一變速電動機，用以交替地提供(a)一注塑模製機械的注塑單元中的進給螺杆的轉動，或者(b)液壓泵組的運作以給機器的液壓系統提供動力。該驅動裝置還具有位於電動機和進給螺杆之間的第一單向離合器(clutch)和位於電動機和液壓泵組之間的第二單向離合器。
在大部分機器功能的運作中，該驅動電動機沿向前的(順時針)方向轉動以轉動泵組的輸入軸，由此給各種運動軸中的運行要素、例如夾緊和注塑。來自泵組的液壓功率還可用來給液壓蓄能器供能，在電動機不用來驅動泵的間隔期間提供液壓能的儲備。更具體講，在驅動電動機向前轉動的過程中，(a)第一單向離合器被接合，轉動泵組的軸；以及(b)第二單向離合器滑動。
該電動機沿相反(逆時針)方向轉動以完成擠壓功能，即通過合適的傳輸機構來轉動進給螺杆。具體講，在反向轉動過程中，(a)第二單向離合器被接合，藉助於滑輪和傳動帶以預定的速度轉動該進給螺杆以塑化材料；以及(b)第一單向離合器滑動。
該驅動裝置的較佳實施例具有所安裝的一雙軸電動機，用以接合進給螺杆和液壓泵組所用的合適的動力驅動聯軸器。總而言之，本發明提供了使用單個電動機給所有機器軸提供動力的一緊湊結構的驅動系統；它增強了可靠性，並且比需要轉換機構來將動力分配給不同軸的現有技術中的系統有更快的響應。該較佳實施例的優點包括更好地利用電動機容量、提高能量效率、降低總的機器成本和更精確地控制進給螺杆轉動。
附圖的簡要描述

圖1是具有按照本發明的一驅動裝置的注塑模製機械的側視圖。
圖2是圖1中的注塑模製機械的右視圖。
圖3是圖1所示注塑模製機械的俯視圖。
圖4是沿圖3中的線4-4的局部剖視放大的局部側視圖。
圖5是圖4所示驅動裝置的局部剖視的放大的局部視圖，為清楚起見，某些特定的部分已被卸開。
實施本發明的最佳模式將結合具有夾緊系統2和注塑單元10的一典型的注塑模製機械1來描述本發明。如圖1和4所示，注塑單元10被連接於注塑模製機械1的基部8的水平支承杆4承載。注塑單元10適於沿著用於定位目的支承杆4移動，例如與連接在固定壓板6上的模具(未圖示)相連。
注塑單元10的主要組成部分包括含有進給螺杆14的一個筒12(圖4)，進給螺杆14使從漏鬥16通過殼體15進入到筒12中的熱塑材料增塑。包括注塑單元10的注塑模製機械1的運作功能是由驅動組件18啟動的。注塑單元10的驅動組件18包括一電動機20、泵驅動的聯軸器22、擠壓機驅動的聯軸器24、液壓泵組26和支承殼體28，參見圖2和4。如在以下的段落中將進行更詳盡描述的那樣，該驅動組件18將轉動進給螺杆14以在擠壓功能中使材料增塑，並產生其它機械功能所需的液壓動力。
具體參見圖5，驅動組件18具有將電動機20連接在液壓泵組26上的泵驅動聯軸器22。安裝在電動機20的軸38上的是一單向離合器42和兩個滾柱軸承組件44，它們共同支承和接合直接連接在泵組26的軸34上的聯軸套筒40。如以下將會進行更為全面描述的那樣，電動機20能夠沿任一方向轉動，單向的離合器42使滑輪40僅能夠沿一個方向轉動。在本公開文本中，被描述為「單向離合器」的每個部件較佳地為用來接合一個單向轉動的、帶有圍繞體的一轉動圓柱件的機械凸輪型離合器；當該圓柱體沿相反方向轉動時，實際上不存在來自離合器的任何阻力。Morse Industrial，Emerson PowerTransmission公司是該類型離合器的知名的供應商。
一電動機安裝板51直接連接在支承殼體36上並被構製成沿導向杆30與支承殼體28一起運動。如圖所示，電動機20直接位於安裝板51的頂部。
驅動組件18還具有一擠壓機驅動的聯軸器24，以將電動機20連接在進給螺杆14上。該擠壓機驅動聯軸器24具有通過單向離合器66和軸承68安裝在電動機軸38上的滑輪64，與對泵驅動聯軸器22描述的方式相似。擠壓機驅動聯軸器24中的第二滑輪72連接在進給螺杆14上並由滑輪64通過傳動帶70來驅動。
現描述驅動組件18的運作。為了啟動擠壓機的功能，驅動電動機20以使其沿逆時針方向轉動。電動機軸38的轉動致使單向離合器66接合，從而驅動滑輪64並通過傳動帶70接著驅動滑輪72。滑輪72的轉動將相同的轉動傳遞給進給螺杆14。當進給螺杆14轉動時，從漏鬥16供來的材料通過殼體15進料並在筒12內塑化。進給螺杆14的轉動使材料向著筒12的噴嘴(排放)端前進，當填充的材料開始積聚時，在螺杆14端部的熔體的壓力增加。當塑性熔體的壓力達到一定的程度時，它開始迫使進給螺杆14向後移動，由此使整個驅動組件18移動至注塑單元10的後部。具體講，進給螺杆14的向後運動給殼體36施加一個力，致使承載著電動機20、泵組26和相關的驅動部分的殼體36同樣地向後運動。
進給螺杆14的向後運動可由連接在殼體36的任一側的液壓缸46來控制(參見圖1)。液壓缸46中的流體的合適的閥控可以減慢進給螺杆14的向後運動(但不影響轉動)，由此增加塑性熔體的支持壓力。另外，液壓缸46還可用來以增加進給螺杆後退的速率的方式將力施加到殼體36上，由此減小熔體的支持壓力。
當電動機20在擠壓功能中沿逆時針方向轉動時，單向的離合器42在軸38上滑動，因此沒有轉動力傳遞到泵軸34上。當足以填滿填充安裝在固定壓板6上的模具腔體所需的塑性熔體積聚在進給螺杆14的前部時，就完成了擠壓功能。
一旦完成了擠壓功能後，電動機20即反轉，由此它沿順時針方向轉動，結果，單向的離合器42接合在軸38上，從而轉動聯軸器套筒40和液壓泵組26的軸34。泵組26所產生的液壓動力用來運行機器功能和/或對液壓蓄能器48供能，這是通過注塑模製機械1的運行次序所確定的。例如，為了墊行注塑功能，液壓能量藉助於適當的閥控(未圖示)引導至液壓缸46；液壓缸運作以通過給殼體36施加力來將直線運動傳遞於進給螺杆14。
進給螺杆14的向前運動致使積聚在筒的端部的塑性熔體被排出筒外並進入到模具腔體中。在注塑過程中，一制動電動機50被供能以將足夠大的力傳遞到傳動帶70上，以在進給螺杆14向前運動以注塑塑性熔體時防止進給螺杆14沿順時針方向轉動(位於運動的進給螺杆14上的塑性熔體的力產生趨於轉動進給螺杆14的轉矩)。完成注塑功能後，液壓缸46用來保持塑性熔體上的壓力(「壓緊和保持」)以確保適當地形成部件。
在壓緊和保持間隔初始時，電動機20反轉以開始如上述的另一個擠壓功能。在電動機20轉動進給螺杆14時蓄能器48提供保持液壓缸46的運行所需的液壓能量。相似地，在完成壓緊和保持後，蓄能器48將提供液壓能量以打開模具。依據擠壓運作的持續時間，用來運行噴射系統和/或準備注塑時閉合夾緊系統所需的液壓能量可由蓄能器48和/或作為注塑模製機械1的組成部分所需的泵組26來提供。
工業應用性總體上，本發明提供了用單個電動機給所有機械軸提供動力的一緊湊的驅動系統；它可提高可靠性並可有比需要轉換機構來將能力分配給不同軸的現有技術系統更快的響應。該較佳實施例的優點包括更好地利用電動機容量、提高能量效率、降低總的機器成本和更為精確控制進給螺杆轉動。
儘管已按照附圖所示的較佳實施例詳盡地對本發明作了說明，並且儘管已詳盡地描述了較佳實施例，但是無意將本發明限制於這些細節。相反，本發明涵蓋了處在所附權利要求書的範圍內的所有的改型、替換和等同變換。例如，儘管驅動聯軸器一般描述為帶子和滑輪，其它的機械聯軸器、例如合適的齒輪裝置也可用來完成相同的功能。
權利要求
1.一注塑模製機械，它包括一液壓運作的夾緊系統(2)、具有能夠在筒(12)內轉動和直線運動的一進給螺杆(14)的一注塑單元(10)、一液壓泵(26)、一變速電動機，其特徵在於該注塑模製機械還具有交替地傳送電動機(20)的動力以(a)轉動進給螺杆(14)和(b)驅動液壓泵(26)的傳輸裝置(42，66)，以使電動機(20)沿一個方向的運行將轉動進給螺杆以塑化注塑單元的筒中的材料，而電動機(20)沿相反方向的轉動將驅動液壓泵(26)以使夾緊系統運作並使進給螺杆在注塑單元的筒中作直線運動。
2.如權利要求1所述的注塑模製機械，其特徵在於該傳輸裝置包括(a)夾置在電動機(20)和液壓泵(26)之間的第一單向離合器(42)，以及(b)夾置在電動機(20)和進給螺杆(14)之間的第二單向離合器(66)，因此當電動機(20)沿向前方向運行時，(i)第一單向離合器被接合以運行液壓泵(26)，由此產生液壓動力以運行夾緊系統(2)和啟動進給螺杆(14)的直線運動，以及(ii)第二單向離合器(66)滑動；當電動機(20)沿相反方向運行時，(iii)第二單向離合器(66)被接合，轉動進給螺杆(14)，以及(iv)第一單向離合器(42)滑動。
3.一種模製機械，它包括一液壓運作的夾緊系統(2)、具有可轉動地和直線運動地承載於筒(12)中的一進給螺杆(14)的一注塑單元(10)、一液壓泵(26)一變速電動機(20)，其特徵在於該注塑模製機械還具有交替地將電動機(20)的動力傳送給進給螺杆(14)和液壓泵(26)的傳輸裝置(42，66)，該傳輸裝置包括(a)夾置在電動機(20)和液壓泵(26)之間的第一單向離合器(42)，(c)夾置在電動機(20)和進給螺杆(14)之間的第二單向離合器(14)，因此當電動機(20)沿向前(泵)方向運行時，(i)第一單向離合器被接合以運行液壓泵(26)，由此產生動力以運行夾緊系統(2)和啟動進給螺杆(14)的直線運動，以及(ii)第二單向離合器(66)滑動；當電動機(20)沿相反(擠壓)方向運行時，(iii)第二單向離合器(66)被接合，轉動進給螺杆(14)，以及(iv)第一單向離合器(42)滑動。
全文摘要
一機－電驅動裝置使用單個變速電動機(20)、兩個單向的離合器(42,66)、以及一液壓蓄能器(48)來給直線運動軸和注塑模製機械中的塑化螺杆(14)的轉動提供液壓能量。當接合時,第一單向離合器(42)將電動機(20)連接在泵組(26)上,而第二單向離合器(66)將電動機(20)連接在進給螺杆(14)上。在電動機(20)沿向前方向的轉動過程中,(a)第一單向離合器(42)接合,轉動液壓泵組(26)的軸以給機械液壓系統提供動力並給蓄能器(48)供能;以及(b)第二單向離合器滑動。當電動機(20)沿相反方向轉動時,(a)第二單向離合器接合,轉動進給螺杆(14),以及(b)第一單向離合器(42)滑動。較佳地,該驅動裝置與安裝用於進給螺杆(14)和液壓泵組(26)的、相鄰單獨驅動聯軸器上的一雙軸電動機(20)相連。
文檔編號B29C45/50GK1327413SQ98814336
公開日2001年12月19日 申請日期1998年9月30日 優先權日1997年7月28日
發明者M·B·克勞斯 申請人:辛辛那得米勒克朗公司