伺服電動缸及針閥式熱流道系統的製作方法
2023-05-14 13:55:37
本實用新型屬於熱流道注塑技術領域，具體涉及一種伺服電動缸及針閥式熱流道系統。
背景技術：
熱流道（hot runner）是在注塑模具中使用的，將融化的塑料注入到模具的空腔中的加熱組件集合。熱流道系統一般由熱噴嘴、分流板、溫控箱和附件等幾部分組成。熱流道系統分為開放式熱流道系統和針閥式熱流道系統，根據不同產品原材料、外觀、及性能要求，而選用相對應符合要求的熱流道系統，從而選用相對應的噴嘴形式。
針閥式熱流道系統中閥針的運動主要是由油缸、氣缸以及普通伺服電動缸來驅動，但氣缸推力不夠且噪音大，油缸壓存在漏油的風險，氣缸及油缸因密封圈老化需定時更換，傳統伺服電動缸體積過大無法裝配入模具，且製造成本高。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於提供一種伺服電動缸及針閥式熱流道系統，其結構緊湊，定位精度高，且運行穩定、高效。
為了實現上述目的，本實用新型實施例提供的技術方案如下：
一種伺服電動缸，所述伺服電動缸包括缸體、及位於缸體內的轉子單元和定子單元，所述轉子單元在定子單元內可旋轉安裝，轉子單元上固定安裝有絲杆螺母，絲杆螺母內配合安裝有沿絲杆螺母軸線作直線運動的絲杆，所述定子單元通電後產生旋轉磁場，以使轉子單元在定子單元內旋轉，絲杆螺母跟隨轉子單元同步旋轉，絲杆將絲杆螺母的旋轉轉化為絲杆的直線運動。
作為本實用新型的進一步改進，所述缸體內固定安裝有與絲杆電性連接的位置傳感裝置，所述位置傳感裝置用於實時反饋絲杆的運動位置。
作為本實用新型的進一步改進，所述位置傳感器為編碼器，編碼器固定安裝於電路板上。
作為本實用新型的進一步改進，所述轉子單元包括轉子永磁體，定子單元包括定子線圈。
作為本實用新型的進一步改進，所述伺服電動缸包括位於缸體兩端的第一端蓋和第二端蓋，所述第一端蓋上設有通孔，所述絲杆貫穿第一端蓋並在通孔中直線運動。
作為本實用新型的進一步改進，所述第一端蓋上在通孔的至少一側設有收容部，所述絲杆上固定安裝有防轉銷，所述絲杆在通孔中直線運動時，防轉銷與收容部相互卡合以防止絲杆轉動。
作為本實用新型的進一步改進，所述第一端蓋下方在通孔下方延伸有若干限位部，所述絲杆在通孔中直線運動時，防轉銷在限位部之間進行直線運動。
作為本實用新型的進一步改進，所述絲杆上沿與絲杆縱向相垂直的方向設有貫穿孔，所述防轉銷固定安裝於所述貫穿孔內。
作為本實用新型的進一步改進，所述伺服電動缸包括位於缸體內的第一軸承和第二軸承，所述轉子單元包括第一安裝部和第二安裝部，所述第一安裝部固定安裝於第一軸承上，第二安裝部固定安裝於第二軸承上。
相應地，一種針閥式熱流道系統，所述針閥式熱流道系統包括上述的伺服電動缸、以及與絲杆固定安裝的閥針，所述針閥式熱流道系統通過伺服電動缸驅動閥針作往返運動。
本實用新型的有益效果是：
伺服電動缸使用電作為驅動源，能夠驅動絲杆沿著絲杆螺母的軸線作直線運動，解決了現有技術中普通伺服電動缸體積較大、油缸漏油、氣缸推力不夠以及行程速度不可調節等問題；
伺服電動缸接入針閥式熱流道系統，通電後能夠帶動閥針運動，並且閥針的推力、往返速度、運動行程等可以調節可以根據工藝進行調節，能夠縮短注塑周期，改善注塑工藝。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型一具體實施方式中伺服電動缸的剖視結構示意圖；
圖2為本實用新型一具體實施方式中伺服電動缸的正視結構示意圖；
圖3為本實用新型一具體實施方式中伺服電動缸的側視結構示意圖；
圖4為本實用新型一具體實施方式中伺服電動缸的爆炸結構示意圖；
圖5為本實用新型一具體實施方式中伺服電動缸的另一視角爆炸結構示意圖；
圖6為本實用新型一具體實施方式中絲杆及防轉銷的安裝結構示意圖；
圖7a、7b分別為本實用新型一具體實施方式中第一端蓋的立體結構示意圖。
具體實施方式
以下將結合附圖所示的具體實施方式對本實用新型進行詳細描述。但這些實施方式並不限制本實用新型，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本實用新型的保護範圍內。
在本實用新型的各個圖示中，為了便於圖示，結構或部分的某些尺寸會相對於其它結構或部分擴大，因此，僅用於圖示本實用新型的主題的基本結構。
本文使用的例如「上」、「上方」、「下」、「下方」等表示空間相對位置的術語是出於便於說明的目的來描述如附圖中所示的一個單元或特徵相對於另一個單元或特徵的關係。空間相對位置的術語可以旨在包括設備在使用或工作中除了圖中所示方位以外的不同方位。例如，如果將圖中的設備翻轉，則被描述為位於其他單元或特徵「下方」或「之下」的單元將位於其他單元或特徵「上方」。因此，示例性術語「下方」可以囊括上方和下方這兩種方位。設備可以以其他方式被定向（旋轉90度或其他朝向），並相應地解釋本文使用的與空間相關的描述語。
並且，應當理解的是儘管術語第一、第二等在本文中可以被用於描述各種元件或結構，但是這些被描述對象不應受到這些術語的限制。這些術語僅用於將這些描述對象彼此區分開。例如，第一加熱器可以被稱為第二加熱器，並且類似地第二加熱器也可以被稱為第一加熱器，這並不背離本實用新型的保護範圍。
本實用新型公開了一種伺服電動缸，包括缸體、及位於缸體內的轉子單元和定子單元，轉子單元在定子單元內可旋轉安裝，轉子單元上固定安裝有絲杆螺母，絲杆螺母內配合安裝有沿絲杆螺母軸線作直線運動的絲杆，所述定子單元通電後產生旋轉磁場，以使轉子單元在定子單元內旋轉，絲杆螺母跟隨轉子單元運動，絲杆將絲杆螺母的旋轉轉化為絲杆的直線運動。
參圖1至圖5所示，本實用新型的一具體實施方式中，伺服電動缸包括缸體10、及位於缸體內的轉子單元20和定子單元30，本實施方式中轉子單元20包括轉子永磁體21，定子單元30包括定子線圈31。定子單元30中的定子線圈31通電後能夠產生旋轉磁場，轉子永磁體21在旋轉磁場的作用下，能夠帶動轉子單元20進行旋轉。
參圖1、圖4、及圖5所示，轉子單元20上固定安裝有絲杆螺母40，絲杆螺母40內配合安裝有絲杆50。其中，絲杆螺母40固定安裝於轉子單元的內側，因此絲杆螺母40能夠跟隨轉子單元20的旋轉而旋轉。絲杆50沿著絲杆螺母40的軸線安裝，且對絲杆50的旋轉進行限定，使絲杆50僅能沿著絲杆螺母40的軸線方向進行往返運動，而不會跟隨絲杆螺母的旋轉而旋轉。如此，當絲杆螺母40與絲杆50相互配合安裝後，絲杆螺母40能夠跟隨轉子單元20的旋轉而旋轉，絲杆50在絲杆螺母40內將絲杆螺母40的旋轉轉化為絲杆50沿著絲杆螺母40軸線的直線運動。
參圖1、圖4、及圖5所示，缸體10內還固定安裝有電路板60，電路板60上固定安裝有位置傳感器61，該位置傳感器61與絲杆50電性連接，可以用於實時反饋絲杆50的運動位置。本實施方式中位置傳感器61採用編碼器，當然，在其他實施方式中也可以採用編碼器之外的位置傳感器。
進一步地，本實施方式中的伺服電動缸還包括位於缸體10兩端的第一端蓋71和第二端蓋72，第一端蓋71上設有通孔711，絲杆50貫穿第一端蓋71並在通孔711中作直線運動。
參圖6所示，本實施方式中的絲杆50上固定安裝有防轉銷51，當絲杆50在通孔71中直線運動時，防轉銷51能夠防止絲杆50轉動。優選地，絲杆50上與絲杆50縱向相垂直的方向設有貫穿孔（未標號），防轉銷51固定安裝於該貫穿孔內，且防轉銷51的兩端凸出於貫穿孔，以與第一端蓋71上的相關部件相互配合。
結合圖7a、7b所示，第一端蓋71上在通孔711的兩側對應設有收容部712，收容部712的寬度大於或等於防轉銷51的直徑，該收容部712的大小與防轉銷51凸出於絲杆50的部分相對應，當絲杆50運動至最上端時，絲杆50上防轉銷51的兩端對應位於通孔兩側的收容部712中，且相對卡合，以此固定絲杆50的位置，通過防轉銷51與收容部712的卡合能夠有效防止絲杆50跟隨轉子單元旋轉。
進一步地，為了保證絲杆50在沿絲杆螺母40的軸線直線運動時，絲杆50不跟隨絲杆螺母40進行轉動，第一端蓋71的下方在通孔711下方延伸有兩個對稱分布的限位部713。
具體地，如圖7a所示，兩個限位部713呈圓弧形設置，兩個限位部713中間大小與通孔711大小相等，用於收容絲杆50。兩個限位部713之間形成有兩個對應的限位槽714，限位槽714與收容部712對應設置，且限位槽714的寬度大於或等於防轉銷51的直徑。如此，當絲杆50在沿絲杆螺母40的軸線直線運動時，第一端蓋71上由兩個限位部713形成的限位槽714能夠對絲杆50上的防轉銷51進行限位，防轉銷51在限位槽714沿著絲杆螺母40的軸線進行直線運動，保證絲杆50在運動過程中不會旋轉。
優選地，本實施方式中的絲杆50沿著絲杆螺母40的軸線作往返直線運動，限位槽714的長度與收容部712的深度之和不小於絲杆50的最大運動行程，以保證在運動過程中防轉銷51不會脫離限位槽714及收容部712，保證了伺服電動缸的工作穩定性。
另外，參圖1、圖4、及圖5所示，本實施方式中的伺服電動缸還包括位於缸體10內的第一軸承81和第二軸承82，轉子單元20的上方固定設有第一安裝部22，下方固定設有第二安裝部23，第一安裝部22固定安裝於第一軸承81上，第二安裝部23固定安裝於第二軸承82上，轉子永磁體21可旋轉安裝於第一安裝部22和第二安裝部23之間，以此實現轉子單元20的安裝。
應當理解的是，本實施方式中通過在絲杆50上設置防轉銷51，對應地在第一端蓋71設置於防轉銷51相配合的收容部712和限位槽714，如此實現對絲杆50在旋轉方向的限制，在其他實施方式中也可以採用其他形式的限位，凡是在第一端蓋71或第二端蓋72上用於限制絲杆旋轉方向上的結構均屬於本實用新型的保護範圍。
本實施方式中的伺服電動缸控制簡單，當定子單元30中的定子線圈31通電後能夠產生旋轉磁場，以交流電為例進行說明，定子線圈31通入交流電後能夠產生周期性的旋轉磁場，轉子永磁體21在周期性的旋轉磁場的作用下，能夠帶動轉子單元20進行周期性的旋轉。
如在第一周期內，當轉子單元20沿第一方向（順時針或逆時針）旋轉時，絲杆螺母跟隨40轉子單元20沿第一方向（順時針或逆時針）同步旋轉，此時由於絲杆50與絲杆螺母40的相互作用，絲杆50在絲杆螺母40內將絲杆螺母40的第一方向（順時針或逆時針）旋轉轉化為絲杆50沿著絲杆螺母40軸線的直線運動（向上或向下）；
對應地，如在第二周期內，當轉子單元20沿第二方向（逆時針或順時針）旋轉時，絲杆螺母跟隨40轉子單元20沿第二方向（逆時針或順時針）同步旋轉，此時由於絲杆50與絲杆螺母40的相互作用，絲杆50在絲杆螺母40內將絲杆螺母40的第二方向（逆時針或順時針）旋轉轉化為絲杆50沿著絲杆螺母40軸線的直線運動（向下或向上）。
如此，伺服電動缸只需在定子單元30中的定子線圈31通入交流電，即可實現絲杆50沿著絲杆螺母40軸線的直線往返運動。通過控制電流的大小、周期、時間等參數，即可控制絲杆的運動行程、運動速度等，從而實現對伺服電動缸的控制。
另外，在伺服電動缸的工作過程中，位置傳感器61（如編碼器等）能夠實時採集絲杆50的運動位置，並可以實現絲杆50的精確控制。
在本實用新型的另一具體實施方式中，針閥式熱流道系統包括伺服電動缸、以及與伺服電動缸中絲杆固定安裝的閥針，針閥式熱流道系統能夠通過伺服電動缸驅動閥針作往返運動，該伺服電動缸與上述實施方式中的伺服電動缸完全相同，此處不再進行贅述。
本實施方式中運用新型的伺服電動缸，能夠滿足複雜的注塑工藝，通過控制伺服電動缸電流的大小、周期、時間等參數，即可控制閥針的運動行程、運動速度、段數等，從而通過伺服電動缸實現對針閥式熱流道系統的控制。
本實施方式具有以下優點：
工作效率高，設備壽命長，不需要經常更換配件，大大降低生成及維護成本；
閥針的推力、往返速度、運動行程等可以調節，閥針控制定位精度高，操作簡單方便；
不需要油站或者壓縮空氣作為動力源，使用電作為驅動源，噪音低，能夠清潔生產，減少汙染。
應當理解的是，本實施方式中以伺服電動缸接入針閥式熱流道系統為例進行說明，在其他實施方式中，伺服電動缸還可應用於其他熱流道系統、注塑模具、數控工具機等技術領域，此處不再一一舉例進行說明。
由以上技術方案可以看出，本實用新型具有以下有益效果：
伺服電動缸使用電作為驅動源，能夠驅動絲杆沿著絲杆螺母的軸線作直線運動，解決了現有技術中普通伺服電動缸體積較大、油缸漏油、氣缸推力不夠以及行程速度不可調節等問題；
伺服電動缸接入針閥式熱流道系統，通電後能夠帶動閥針運動，並且閥針的推力、往返速度、運動行程等可以調節可以根據工藝進行調節，能夠縮短注塑周期，改善注塑工藝。
應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本實用新型的可行性實施方式的具體說明，它們並非用以限制本實用新型的保護範圍，凡未脫離本實用新型技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本實用新型的保護範圍之內。