螺杆注模機塑化裝置的改進的製作方法

2023-04-25 00:31:46 1

專利名稱：螺杆注模機塑化裝置的改進的製作方法
技術領域：
本發明涉及螺杆注模機的塑化裝置。
用於加工塑料、橡膠或粘彈性材料的螺杆注模機已眾所周知，在這些注模機中最基本的是單螺杆擠出機，這種擠出機有一個儲料容器，它處於螺杆前方的圓柱形機筒中，螺杆可以在擠出機內沿軸向移動並能作旋轉運動，以便將物料裝入容器中。當螺杆向後被推到一定位置時就作為活塞從該位置開始迅速向前運動，從而把儲料容器中的物料注入模腔中。首先被授予專利的是1960年的DE858310。為了改善注射性能，某些裝置中在螺杆末端裝有單向閥，這樣又附加了一定的死空間。最簡單的塑化裝置的主要特徵為沿著螺杆軸具有直通通路，其缺點是螺杆的軸向運動不能超過約4×D(D為螺杆直徑)，以便使機筒的長度不至於太短，而螺杆就是在該機筒中使物料塑化的。換句話說，由於螺杆直徑和機筒直徑的尺寸的影響使注射容積的大小受到了嚴格的限制。
為了克服這個難點，現有的改進措施有兩種，第一種是，擠出機將位於圓柱形殼體中排出口前方的儲料容器填滿，在該殼體中，整個塑化裝置(機筒+螺杆+進口)可以當作活塞運動。第二種是，擠出機和儲料容器處於各自的中心線上，如果沒有裝有閥的連接機構，它們是完全分開的，在這種分開的情況下，擠出機和儲料容器的中心線可以相交於擠出機的出口處，並可通向注射容器，該容器有一個用於實際注射的活塞。
把這兩種改進用於較大的注射容器時，會帶來大量的機械、傳動和控制方面的難題，尤其是機筒/活塞式塑化裝置難以精確地設定象用簡單的螺杆-射料杆式設備能獲得的所需要的注射容積。
此外，上面三種塑化裝置一般都有常規的輸送螺杆，且都具備主要由機筒傳遞熱量而進行塑化的性能。隨著注塑方法實施的日趨完善，對塑化物料均勻性的要求提高了，因而目前那些表面上組份相同的不同批料的非均勻性對模壓產品所產生的不良效果已暴露無遺。
因此，當前要求塑化裝置具有混合-均化作用。
此外，若將兩種化學成分不同的化合物送入擠出機中，並在該擠出機中連續充分地混合到足以形成可在低溫下迅速反應的混合物，則在模具中的循環時間會大大縮短，從而使生產能力大大提高。
本發明的目的是對於螺杆本身就可完成擠料杆功能的最簡單的注模機的塑化裝置而言，在螺杆的末端不用單向閥，這樣就可消除由單向閥引起的死體積;不論設定的注射容積多大，都能保持螺杆的有效塑化範圍相同，即取消了對模具充模行程S4×D的限制;在具有大、小注射容積的情況下，尤其是具有小注射容積的情況下可以提高控制注射容積的精度;可將混合均化作用和根據各種要求進行調節的更均勻的塑化過程結合在一起;而且還具有適於使兩種化合物進行混合的作用，由於這兩種化合物的化學性質，將它們混合在一起在較低溫度下的硬化作用比單組份化合物要快得多，而且模塑循環時間也比單組份化合物要短得多，這是因為單組份化合物需要存儲和處理的緣故。
根據本發明，注模機的塑化裝置包括一個圓柱形機筒和一個裝在機筒中作軸向移動和旋轉運動的圓柱形螺杆，該塑化裝置包括位於機筒上的物料進口、壓縮段、由螺杆旋轉把物料混合和塑化的塑化段，以及處於機筒中的儲存已塑化物料的容器腔，該容器腔有一個成一定形狀的端部和一個與注模機的模具相通的通道，螺杆可以軸向移動，以把容器腔中的物料射出，該塑化裝置還有一個起動器，以控制注射操作開始，並在容器腔被物料充滿時使螺杆停止旋轉;在該塑化裝置中，塑化段是輸送型的(Transfermix type)，該裝置中的螺杆上的螺槽的橫截面積從全部面積變到零面積，機筒上也有螺旋槽，螺槽的橫截面積從零變到全部面積，因此，對物料進行混合和塑化時，物料從螺杆被傳送到機筒;該塑化裝置的塑化段和容器腔之間有一個回復區，在該區中，再回到機筒的圓柱形分界面及容器腔中的物料流過機筒槽的流動面積從全部面積減少到零;螺杆上有一部分的螺槽面積為零，該部分在圓柱形容器腔中的作用象一個起注射作用的活塞。
在GB-A-842962，GB-A-888864，GB-A-1585531及GB-A-1585532中雖已公開了上述輸送型的塑化段，但迄今為止，這種輸送型螺杆從未用作注射之用。
輸送型塑化段的特徵是藉助於對流過該段的物料流進行節流調節可增強其塑化效應。在本發明中，通過機筒中槽深為零的輸送段的端部和螺杆上槽深為零的部位之間的回覆區中的圓柱形空間可形成節流，在這種情況下，由於塑化時螺杆的軸向位置，將物料從機筒槽經圓柱形空間送入容器腔，上述圓柱形空間可以被調節成在完全打開(即機筒槽的橫截面積為全部面積)和幾乎為零之間的任意狀態。最好用與使注射行程為軸向運動的機構製成一體的定位機構來調節螺杆的軸向位置。
實際上在很多情況下都需要調節注射容積，為了具有能調節注射容積的優點，在一個較好的實施例中，螺杆中心有一個圓柱形芯件，該芯件相對於螺杆可作軸向移動，所以，對於沿軸向位置進行塑化的螺杆來講，芯件的位置是可調的，這樣就可將注射容積限定在最小環形空間和最大空間之間，上述最小環形空間即為芯件全部伸出而通過機筒中的圓柱形容器腔併到達出口端時的空間，最大空間為芯件完全縮回時的空間，此最大空間等於整個圓柱形容器腔。該芯件可用於推動起動器，以便一旦物料充滿設定的注射容積，物料便開始將芯件從設定位置推回到螺杆中，螺杆則開始注射。
芯件和螺杆都配有連接機構，只要向前作注射運動的螺桿頭部接觸到芯件的頭部，連接機構就使芯件和螺杆作為一個整體向前運動，螺杆的頭部和芯件的頭部可以做成具有連續的表面，該表面的形狀與容器腔的出口精確配合，以便使螺杆前端大體上沒有頭部空間。此外，上述起動器可以是一個裝在容器腔中的壓力傳感器，它直接根據物料充滿設定注射容器後所提高了的壓力作出反應，以便防止芯件在開始注射之前移動而離開設定位置，因而注射容積非常精確。
在另一個優選的實施例中，可以使芯件的頭部靠近機筒的出口端，這樣就可形成防止回流的閥，但是，在該位置可能對模具中的物料形成正壓力，該壓力會保持一段時間。在該實施例中，注射結束後螺杆只退回到塑化位置，然後，當物料又充滿機筒和芯件之間的環形空間時，螺杆開始為下一次塑化工作而旋轉。過了一段時間以後，芯件向後移動到作下一次注射的設定位置上。由於輸送型幾何條件被證明具有很好的塑化效果，用作塑化的螺杆長度不必超過常規的螺杆，因為通過調節上述裝置可使所存在的壓力合適，螺杆長度反而可以減短。
由於輸送型螺杆可以在比常規塑化螺杆所用的速度高的螺杆速度下運轉而不會引起溫度過高，所以螺杆長度可以較短，因此，由於芯件較大而直徑較大的螺杆也可用於較小的注射容積，既然循環時間取決於充滿上述容器所需時間，因此循環時間例如在圓盤輸送帶裝置情況下的循環時間也可以相應縮短。
下面結合附圖
通過實施例對本發明進行描述，唯一的一幅附圖為本發明整個塑化裝置的剖面圖。
在該圖中，塑化裝置包括一個圓柱形機筒1，圓柱形螺杆4在該機筒中可作旋轉運動和軸向運動。機筒1有一個進料口2和一個與模腔(未示出)相通的排出口3。螺杆4包括壓縮段和輸送型塑化段5，圖中表示的是螺杆退回的位置，在這種狀態下，螺杆與機筒的塑化段6一起形成輸送區，在該區內，當螺杆螺槽的橫截面從全面積減少到零時，反方向的機筒螺槽的橫截面從零增大到全面積。螺杆4旋轉時，將被塑化並被混合的物料傳送到機筒中。隨後是機筒的回覆區7，該區中機筒螺槽橫截面積又減少到零，在該區中，化合物通過回復區7的前邊緣8和在螺槽減到零的螺杆4之處所形成的活塞邊緣9之間的圓柱形空間而移動到螺杆前方的容器腔中。通過調節螺杆在縮退狀態中的軸向位置，圓柱形空間的軸向長度可以從螺杆完全在前端的零變到螺杆回到圖示的縮回位置時回復區7的全長。因此，可調節的圓柱形空間對輸送型塑化段而言起節流作用。
通常，螺杆4的軸向位置由液壓缸10確定，該液壓缸裝在堅硬的導向杆11上，通過使螺杆旋轉的馬達12(通常是液壓馬達)以及合適的軸承液壓缸與上述螺杆4相連。
藉助於軟管13和閥14可使液壓缸動作，軟管和閥本身由控制櫃15中的電子設備控制。與控制櫃15相連的傳感器機構16為轉子提供一個預置的塑化位置，使圓柱形節流空間具有與待塑化的化合物相適應的開口，該開口處於完全打開和幾乎關閉的狀態之間，圖中所示為開口完全打開狀態，在幾乎關閉的狀態下，螺杆要比圖中所示的位置再朝前一些。
螺杆4有中心孔，芯件17裝在中心孔內，以便能使芯件相對於螺杆作軸向調節，這是為了將注射容積限定在最小值和最大值之間，上述最小注射容積等於芯件17相對於螺杆4處於全部伸出的狀態時芯件17和機筒1內部之間的環形空間，最大注射容積等於芯件17退回到螺杆4中時機筒中的全部容器空間。
芯件17有一個擴大的端部18，端部的前表面正好與機筒出口3的內部形狀相配，而它的後表面又正好與螺杆4的前端相配合，這就消除了注射時的死體積。
芯件17的位置由定位機構19限定，定位機構由控制器調節，控制器由控制櫃15中的電子設備控制。靠近機筒出口3有一個壓力傳感器20，該傳感器也與電子控制設備相連，一旦物料充滿容器使容器中壓力增加時，該壓力傳感器就起動注射動作。機筒有用於溫度控制的通道21，螺杆也有用於溫度控制的通道22，該通道間接通向芯件17。
擠出機運轉時，將通常為條狀但也可以為顆粒狀的化合物送入進料口2中，由螺杆4容納這些化合物，並使其在輸送段5-6中進行塑化，通過對節流空間進行調節可控制塑化/均化作用的大小。在當前處理機控制盛行的情況下，可以根據溫度、螺杆速度、節流調節以及注射容積編出一部分程序，該部分程序還可以考慮節流位置對總容器空間的影響，並相應地標出杆17的位置。當塑化了的化合物物充滿設定的注射容積時，容器中就受到背壓的作用，壓力傳感器20檢測到此壓力，所檢測到的壓力也可編入程序的一部分驅動液壓缸使螺杆朝前移動，在通過機筒中的邊緣8以後，螺杆的作用完全象擠料杆或活塞的作用。然後，作為程序的一部分，螺杆停止旋轉，同時施加適於模壓工作的設定液壓。
除非在最大注射容積時工作外，螺杆/擠料杆與芯件17的頭部18的後表面接觸，同時將上述頭部送到注射行程的端點。使螺杆/擠料杆端部和頭部18的結合面的形狀做成能與機筒出口端的內部相配合，因而不存在死空間。
對具有頭部18的芯件17也可編出電子控制程序，以便在為了下一次注射螺杆退回到開始塑化時芯件能保持在前方位置，當容器空間某些部分已被物料充滿時還可對下一次的注射容積設定編了程序的位置。
權利要求
1.一種注模機的塑化裝置，它包括一個圓柱形機筒(1)以及裝在機筒(1)中作軸向移動和旋轉運動的圓柱形螺杆(4)，該裝置的機筒(1)上有一個物料進口(12)，一個壓縮段，一個通過螺杆(4)的旋轉將物料進行混合和塑化的塑化段(5，6)，一個位於機筒中用於儲存已塑化物料的容器腔，該容器腔的端部具有一定的形狀，並有一條與注模機模具相通的通道(3)，螺杆(4)可以軸向移動以便使物料從容器腔中射出，該裝置還有起動機構(20)，物料充滿空器腔時，該起動機構使注射動作開始並使螺杆(4)停止旋轉，其特徵在於上述塑化段(5，6)為輸送型塑化段，在該段中螺杆(4)的螺槽的橫截面從全部面積變到零面積，機筒(1)也有螺槽，該槽的橫截面積從零面積變到全部面積，據此，物料被混合和塑化的同時由螺杆(4)輸送到機筒(1)中；該裝置在塑化段(5，6)和容器腔之間有一個回復區(7)，在該區中，再回到機筒(1)的圓柱形分界面及容器腔的物料流過機筒槽的流動面積從全部面積減小到零面積；螺杆(4)上有一部分(9)的螺槽為零面積，該部分(9)在圓柱形容器腔中起注射活塞的作用。
2.根據權利要求1所述的塑化裝置，它還包括用於調節在塑化作用時的螺杆(4)的軸向位置的機構(10，15，16)，因此，物料從筒槽進入容器腔所通過的回覆區的圓柱形空間的長度可以調節到完全打開(即等於機筒槽的全部橫截面積)和幾乎為零之間的任何狀況，從而為上述輸送型塑化段提供了節流調節。
3.根據權利要求2所述的塑化裝置，其中上述調節在塑化作用時螺杆(4)的軸向位置的機構(10，15，16)被組裝在保證螺杆(4)在注射行程中作軸向運動的裝置中。
4.根據上述任一項權利要求所述的塑化裝置，其中螺杆(4)有一個中心圓柱形芯件(17)，該芯件相對於螺杆可作軸向運動，該裝置還有調節芯件(17)相對於螺杆(4)的位置的機構(19)，以便將注射容積限定在最小環形空間和最大空間之間，上述最小環形空間即為芯件(17)全部伸出而通過機筒(1)中的圓柱形容積腔併到達出口端時的環形空間，上述最大空間等於芯件(17)完全退回時的整個容器腔空間。
5.根據權利要求4所述的塑化裝置，其中芯件(17)具有一個擴大的頭部(18)，該頭部的形狀與容器腔的出口端相配合。
6.根據權利要求5所述的塑化裝置，其中芯件(17)的頭部(18)和螺杆(4)均有連接機構，一旦向前作注射運動的螺杆(4)的頭部接觸到芯件(17)的頭部(18)，該連接機構就使芯件(17)和螺杆(4)作為一體向前移動。
7.根據權利要求5所述的塑化裝置，其中螺杆(4)的頭部和芯件(17)的頭部(18)在注射行程中朝前移動時其形狀應形成一個連續的表面，該表面大體上與容器腔的出口端相吻合，以使螺杆(4)的前方大體上不存在死空間。
8.根據上述任一項權利要求所述的塑化裝置，還包括一個裝在容器腔中的壓力傳感器(20)，當物料充滿設定的注射容積後，該壓力傳感器直接感應到物料所引起的壓力的增加，以起動螺杆(4)開始注射運動，從而在注射開始以前避免芯件(17)作任何移動而離開設定位置，這樣就可保證注射容積的精度。
全文摘要
本發明公開了一種注模機的塑化裝置，該裝置有一個帶圓柱形螺杆(4)的圓柱形機筒(1)，螺杆在機筒中可沿軸向運動並可作旋轉運動。該裝置還有一個物料進口(2)、壓縮段、塑化段(5、6)以及儲存已塑化物料的圓柱形容器腔，通過螺杆(4)的軸向移動可將已塑化的物料注入模腔中。塑化段(5、6)為輸送型，在該段中螺杆(4)的螺槽的橫截面積從全面積變到零面積，機筒(1)中相應的螺槽的橫截面從零面積變到全面積，以便將物料輸送到機筒槽中，該裝置在塑化段(5、6)之後還有一個回復區(7)，回復區將物料再送到容器腔中，螺杆(4)上有一部分(9)的螺槽為零面積，該部分在圓柱形容器腔中起注射活塞的作用。
文檔編號B29C45/60GK1069928SQ9210296
公開日1993年3月17日 申請日期1992年3月26日 優先權日1991年3月26日
發明者保羅·邁耶 申請人:富蘭克爾C-D股份公司