CN1003357B - 单电机械传动式预塑注射机构 - Google Patents

Abstract

单电机械传动式预塑注射机构，属于注射机械的改进。它利用电动机正向旋转完成预塑动作，反向旋转完成注塑动作，改进了现有注塑机用电动机通过两个减速器分别驱动螺杆旋转和平动来完成预塑和注射两个动作，克服了其结构复杂，轴线多，零部件多，效率低，电耗大，噪音高的缺点，省略了电磁离合器和制动器，减少易损的滑动轴承和传动齿轮，减少轴线，从而简化机构，便于制造和维修，并提高效率和寿命，降低造价、电耗和噪音。

Description

单电机机械传动式预塑注射机构

本发明属于注塑机的改进。

一般注塑机的传动方式可分为机械传动和液压传动两大类，由于液压传动具有换向和调速的优点，在国外，在液压传动元件商品化的今天，塑料加工领域中使用较广的是液压传动的注塑机。在国内，由于液压传动技术起步较晚，在塑料行业中普遍地使用机械传动的注塑机。液压传动的缺点是，它存在液压油粘度的变化引起树脂注塑成型的问题;液压元件昂贵和维护费用高的问题;液压油污染的问题。因此，国外近年来也出现了机械传动的注塑机。无论是国内原用的机械传动注塑机，还是国外新开发的机械传动注塑机。都是用电动机通过两个减速器分别驱动工作元件螺杆转动和平动来交替地完成预塑和注射两个动作。这两个减速器一般是由两个电动机分别驱动，然而，也可由一个电动机通过电磁离合器把动力分配给两个减速器使之驱动，例如，标题为“注射成型装置”的欧洲专利申请90863-A就描述了这样的情况。由于采用两个减速器，使机械传动注塑机的预塑注射部分结构复杂，轴线多，零部件多，一般还需使用许多易损的齿轮和滑动轴承，使制造和维修复杂，尤其是对于采用一个电动机通过电磁离合器分配动力的注塑机，上述缺点更为明显。并且，一般注塑机在注射完毕后的保压动作是靠电磁制动器来完成的，由于使用了电磁离合器和电磁制动器，使装置耗电多、噪音高。

本发明的目的在于简化原有注塑机的机构，且使易损零件标准化，从而便于制造、维修和降低成本，并且着力在提高效率和寿命，降低电耗和噪音上作改进。

本发明的任务是通过下述方法来实施的：注塑机的预塑和注射部分的工作元件是螺杆，螺杆在预塑时定向转动和平动，注射时向另一个方向平动，而电动机有两个转向，所以有可能利用一个电动机的两个转向和一个减速装置使螺杆分别完成预塑和注射动作。

在输入轴上装上止回机构和用作改变电动机转动速度和转动轴向的减速齿轮组的主动齿轮，在与输入轴垂直的轴向装有丝杆组件、齿轮组的从动齿轮和单向不可逆转动机构组成的其它传动部件，以及背压装置、工作元件螺杆和料筒。当电动机带动皮带盘向一个方向旋转时，止回机构转动，输入轴便转动，通过齿轮组使与它相连的丝杆组件中的螺母转动，带动丝杆组件中的丝杆作与注射方向相反的平动，直到螺母和丝杆肩楔紧，则螺母的扭矩便传递到丝杆上，丝杆便转动，并带动与其相连的螺杆也跟着转动，产生预塑动作，这时，料筒内的料随着螺杆的转动向注射方向运动，并产生对螺杆的反向作用力，使螺杆还有一个与注射方向相反的平动，它带动其上的单向不可逆转动机构一起平动，直到预塑达到所需的料量为止，这时，电动机开始反转，止回机构反转，从而输入轴反转，通过齿轮组使螺母反转，这时与螺杆连接的单向不可逆转动机构及丝杆和螺母的连接机构限制丝杆反转，迫使它只能向注射方向运动，产生注射动作，直到注射达到所需料量为止。

这样，利用一个电动机的正转和反转，配合以单向不可逆转动机构和其它传动部件就可使注射机交替地进行预塑和注射。而且，利用止回机构，还可以同时完成注射完毕以后的保压动作。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1.把一般注射机的两个分开的预塑和注射机构改成一个机构，输入轴正转时预塑，反转时注射，机构简单，零件少。

2.在输入轴上装有单向止回机构，取消了一般机械传动式注塑机常用的电磁制动器和离合器，传动中采用滚珠丝杆螺母付和螺旋伞齿轮付，效率高，省电，噪音低，寿命长。

3.整个机构只有二根轴线，即输入轴轴线和丝杆-螺杆轴线，这使加工中省去多轴加工所需的专用机床，可用通用机床进行加工，并且设计成可独立而方便地装卸的四个部分：机箱、动力输入部件、背压装置和丝杆组件、螺杆及料筒。

4.易损的零件尽量标准化，由专业工厂制造，生产和维修方便。

下表将本发明的机构和角尺机构传动注塑机中的60克注塑机的预塑注射机构的部分情况作对比，使其优点更为明显。

序 项目 60克注塑机 本发明预塑

号 预塑注射机构 注射机构

1 需按图纸加工的非标准 136个 55个

零件

2 电动机 2个 1个

3 电磁制动器 1个 0

4 维修时需自制的滑动轴承 13个 0

5 滚动轴承（外购） 6个 9个

6 传动齿轮 14个（自制） 2个（外购）

7 制造时需保证相对位置的 9根 2根

轴线

8 传动效率（理论） 约0.8 约0.9

9 噪音（实测） 82db 65db

10 重量 约1000kg 约450kg

11 造价 7800元 5000元

（试制费）

图1是本发明的机头装配图。

图2是图1的A-A视图，它显示了止回机构的横截面。

图3是图1中包含止回机构部分的局部放大图，显示了止回机构的纵向剖视结构。

图4是图2的B-B视图，它显示了单向不可逆转动机构的横截面。

图5是图1中包含单向不可逆转动机构部分的局部放大图，显示了单向不可逆转动机构的纵向剖视结构。

下面结合附图来说明本发明的一个最佳实施例。

本发明使用单个电动机（图中未画出）来完成预塑和注射两个动作。在本实施例中，采用功率为3WW/2KW，转速为1460/960转/分的双速电动机，预塑时转速慢，注射时转速快。

本发明的所有部件都装在相互垂直的二根轴线上，即输入轴轴线及丝杆-螺杆轴线上，如图1所示，在具体装置里，丝杆-螺杆轴线是垂直于工作台的：在输入轴轴线上装有动力输入部件，它包括输入轴[1]，皮带盘[2]，如图2所示的起止回作用的机构[3]，螺旋伞齿轮付[4]的主动齿轮[4′]以及轴承[5]、[6]、[7]、[8]，密封圈[9]和垫片[10]：在与输入轴以螺旋伞齿轮付相联系的丝杆-螺杆轴线上装有螺杆[12]，其外围的通过花键[13]与它相连的丝杆组件。丝杆组件包括滚珠丝杆[14]，滚珠螺母[15]及它们之间的钢珠[16]组成的滚珠丝杆螺母付及滚珠丝杆[14]末端的推力轴承[17]。滚珠螺母[15]与螺旋伞齿轮付的从动齿轮[4″]相连。螺杆[12]的上端有背压装置，它包括一根固定于螺杆[12]上、能随之转动的背压弹簧[18]，其顶端的弹簧压圈[19]，弹簧筒帽[20]和弹簧压杆[21]。在螺杆顶端，背压弹簧中间有一根起计量作用的顶杆[22]，其顶端穿过背压装置后伸出机外，它与限位开关配合使用;以调节预塑和注射的料量。螺杆的下端装在料筒[23]里，在丝杆[14]末端的推力轴承[17]和料筒[23]间的螺杆中部安装如图3所示的单向不可逆转动机构[24]及轴承[25]、[26]，滚珠螺母[15]外还有装在大轴承座[27]里的轴承[28]和[29]及调节螺丝[30]，料筒[23]装在带有排污通道[31]的料筒座[32]里，所以，本发明的整个机构可以分成四个分立的部分，它们分别包括动力输入部件、丝杆组件和背压装置、工作元件螺杆[12]和料筒[23]、机箱[33]，前三部分各自用螺栓[34]、[35]、[36]各四个固定在中间机箱[33]上，可独立装卸。

本发明的输入轴上装置止回机构[3]，图2是其横截面图，而由图3可见其纵剖面结构。它由法兰盘[37]，止动环[38]、拨叉[39]、星轮[40]、滚柱[41]、弹簧[42]和花键[43]组成。当电动机带动皮带盘[2]正转时，与皮带盘[2]连结的止回机构[3]的拨叉正转，通过滚柱[41]扭矩传递给星轮[40]，带动星轮[40]正转，与星轮[40]以花键[43]连接的输入轴[1]正转，通过螺旋伞齿轮付[4]使滚珠丝杆螺母付中的滚珠螺母[15]正转，从而其内部的钢珠[16]正转，它不能平动，这样，与它活动啮合的滚珠丝杆[14]便作与注射方向相反的平动，它压紧弹簧[18]，并带动其它背压装置和推力轴承[17]一起平动，直到把推力轴承[17]楔紧在滚珠螺母[15]和滚珠丝杆[14]间，这时滚珠螺母[15]通过钢珠[16]将其扭矩传递到滚珠丝杆[14]上而带动它转动起来。这里的推力轴承[17]用平面推力轴承，若用锥轴承或推力滚柱轴承也可以，滚珠丝杆[14]的螺距可以取标准化的螺距20mm，但为了提高注射速度，本发明对于注射功率为3KW的电动机选用30mm的螺距。由于滚珠丝杆[14]与螺杆[12]由花键[13]连接，故螺杆[12]也随着转动，产生预塑动作，并且伴随着转动，料筒[23]内的料向注射方向移动从而对螺杆[12]有一反作用力，使螺杆[12]有一个与注射方向相反的平动。在预塑时螺杆[12]需要一定的背压，以防在螺杆头部出现空区，本发明用与螺杆[12]一起旋转的单支背压弹簧[18]把压力施加在螺杆[12]的尾部，从而改进了现有注塑机的二支弹簧和平面推力轴承的结构。预塑动作一直到顶杆[22]被与注射方向相反运动的螺杆[12]推动到撞上限位开关[44]为止。这时，电动机开始带动皮带盘[2]反转，拨叉[39]便离开滚柱[41]而反转，带动星轮[40]反转，输入轴[1]反转;通过螺旋伞齿轮付[4]使滚珠螺母[15]及其内部钢珠[16]反转，这时，由于装在螺杆[12]上的如图3所示的单向不可逆转动机构[24]（其结构在下文描述）的作用，滚珠丝杆[14]不能反转，只能向注射方向平动，并且通过滚珠丝杆[14]的右端平面推动单向不可逆转动机构[24]中的棘轮的平面，从而推动螺杆[12]一起向注射方向平动而完成注射动作，这时顶杆[22]及弹簧筒帽[20]、弹簧压杆[23]、弹簧压圈[21]一起向注射方向平动，直到弹簧筒帽[20]撞到另一个限位开关[45]时注射停止，两个限位开关的距离对应于螺杆[12]的行程，将它乘以料筒[23]的横截面，即等于每次注射所需要的用料量。

图4是上述单向不可逆转动机构[24]的横截面图，而由图5可见其纵剖面结构。由图4和图5可见，单向不可逆转动机构[24]包括外壳[48]、棘轮[49]、嵌置在外壳[48]的凹槽内的棘爪[50]和使棘爪[50]压贴在棘轮上的板簧[51]。在外壳[48]的外围有套筒[52]，它由螺钉[54]固定在料筒座[32]上。在外壳[48]与套筒[52]间嵌插以键[53]，从而使外壳[48]只能沿套筒[52]的轴向作平移而不能转动。外壳[48]与棘轮[51]之间用轴承[25]和[26]支承。由于板簧[51]和棘爪[50]的作用，使棘轮[49]只能向一个方向转动，从而使与棘轮[49]通过内花键[13]连接的螺杆[12]也只能向同一方向，也即预塑的方向转动。在预塑动作完成，电动机开始反转时。由于单向不可逆转动机构[24]不能反转，至使螺杆[12]和滚珠丝杆[14]均不能反转而只能如上所述向注射方向平动而完成注射动作。

注射完毕后，料筒[23]里的螺杆[12]受到熔融料的压力，力图退出料筒[23]，这时需保持螺杆[12]和料筒[23]的相对静止，以防止已注入模具的熔融料返回料筒，这个动作在一般注塑机里是靠一个电磁制动器来完成的，本发明中由于使用了止回机构[3]，当注射停止时，料的反压力通过传动机构力图使输入轴向与注射时转动的相反方向旋转，此时，滚柱[41]在弹簧[42]的作用下已楔紧在止动环[38]和星轮[40]间的狭窄部位。从而限制了星轮[40]的旋转，使输入轴[1]不能反转，因而螺旋伞齿轮付、螺母[15]及其钢珠[16]、滚珠丝杆[14]及螺杆[12]均不能动作，这样便完成了保压动作，因此，本发明不需要用一般注塑机使用的电磁制动器来保压。直至电动机带动皮带盘[1]再次正转，拨叉[39]把滚柱[41]从楔紧的位置上推出，再通过滚柱[41]把扭矩传递给星轮[40]，便又开始重复预塑动作。

在本实施例中，机箱[33]上相对位置开有两个同样尺寸的输入轴孔，可根据操作安全和方便的原则自行选择一孔安装输入轴，另一个孔用带油标[46]的闷盖[47]盖住，保持密封，使油标[46]在操作者一边，便于观察，而皮带盘[2]在另一侧，较为安全。

本发明在安装时，先把可卸下的三部份装配完毕后，再分别装上机箱[33]。本实施例中采用成套的滚珠丝杆螺母付来代替一般注塑机的效率仅0.3～0.6的普通丝杆，其效率可达0.95，并且可灵活地控制丝杆随螺母正转时转动，反转时利用其无自锁作用的特性与螺母可立即脱开而不转动。它避免了使用普通丝杆结构复杂，配件加工困难的缺点。

本发明中除了调整螺旋伞齿轮付外，其它部件的调整无特殊要求。在本发明里，可利用调整垫片[10]和[11]的厚度，以及调整调节螺丝[30]相对于大轴承座[27]的位置来改变大小齿轮的啮合位置。在具体安装时，丝杆一螺杆轴线是垂直于工作台的，机构内多余的润滑油等废物经由料筒座[32]上的排污通道[31]泄出。并且在机箱[33]后侧设计一凸缘，在安装和拆卸料筒[23]和螺杆[12]时，可以凸缘中心线旋转，使机筒头脱离模具，为模具装卸提供方便。

Claims (15)

1、一种涉及塑料注塑机械用的预塑注射机构，包括一个电动机、机箱、动力输入部件、预塑部件、注射部件、料筒和注塑量调节部件及背压装置，本发明的特征在于，上述的动力输入部件由皮带盘[2]、输入轴[1]、与输入轴相连接的伞齿轮付[4]及在皮带盘和输入轴之间的允许皮带盘在正、反转双向带动输入轴而不允许输入轴带动皮带盘反转的止回机构[3]所组成;上述的预塑部件和注射部件合并成一个预塑注射部件，它由上述的伞齿轮（4）带动的在轴向上螺母被固定的丝杆螺母、与丝杆螺母付相连的工作元件螺杆[12]及只允许螺杆单向转动而本身可平动的单向转动机构[24]所组成。

2、按权利要求1所述的预塑注射机构，其特征在于，上述的伞齿轮付[4]是一对轴线垂直的主动齿轮[4′]和从动齿轮[4″]组成的伞齿轮付，上述所有器件通过这对轴线垂直的伞齿轮付装在两条相互垂直的轴线，即输入轴轴线和丝杆-螺杆轴线上，其中丝杆-螺杆轴线垂直于工作台。

3、按权利要求1或2所述的预塑注射机构，其特征在于，上述伞齿轮付[4]是螺旋伞齿轮付。

4、按权利要求1所述的预塑注射机构，其特征在于，上述的止回机构[3]包括法兰盘[37]，止动环[38]，拨叉[39]，星轮[40]，滚柱[41]和弹簧[42]，它通过花键[43]与输入轴[1]联动。

5、按权利要求1或2或4所述的预塑注射机构，其特征在于，上述的丝杆螺母付由随上述伞齿轮付[4]的从动齿轮[4″]转动的螺母[15]和随螺母转动而运动的、下端以内花键[13]与螺杆[12]相连的空心丝杆[14]组成。

6、按权利要求5所述的预塑注射机构，其特征在于，所述的丝杆螺母付是滚珠丝杆螺母付，它由滚珠螺母[15]和滚珠丝杆[14]及它们之间的钢珠[16]组成，螺母[15]的转动是通过钢珠[16]传递给滚珠丝杆[14]的。

7、按权利要求6所述的预塑注射机构，其特征在于上述的滚珠丝杆[14]末端固定一个推力轴承[17]。

8、按权利要求7所述的预塑注射机构，其特征在于，上述的推力轴承[17]是平面推力轴承，或锥轴承，或推力滚珠轴承。

9、按权利要求6所述的预塑注射机构，其特征在于上述的滚珠丝杆的螺距选用30mm，也可选用标准化的20mm。

10、按权利要求1所述的预塑注射机构，其特征在于，上述的单向转动机构[24]是当电动机正转时能随着其它预塑注射部件一起转动，而电动机反转时不能转动的单向不可逆转动机构。

11、按权利要求1所述的预塑注射机构，其特征在于，所述的电动机是预塑时转速慢，注射时转速快的双速电动机。

12、按权利要求11所述的预塑注射机构，其特征在于，所述的双速电动机是功率为3KW/2KW，转速为1460/960转/分的双速电动机。

13、按权利要求1所述的预塑注射机构，其特征在于，整个机构分成可独立装卸的四个部分，它们分别包括动力输入部件、丝杆组件和背压装置、工作元件螺杆[12]和料筒[23]、机箱[33]，前三部份各自用螺栓[34]、[35]、[36]各四个固定在中间的机箱[33]上，可独立装卸。

14、按权利要求13所述的预塑注射机构，其特征在于，机箱[33]上相对位置开有两个同样尺寸的输入轴孔，根据操作的安全和方便选用其中一个，另一个用带油标[46]的闷盖[47]盖住。

15、按权利要求1或2或4所述的预塑注射机构，其特征在于齿轮间的啮合位置通过调整输入轴上的垫片[10]和[11]的厚度以及调节螺丝[30]相对于大轴承座[27]的位置来改定。

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