CN101537686B - 具有注射力测量装置的塑料注射成型机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有注射单元(1)的塑料注射成型机，该塑料注射成型机具有作为注射单元(1)的中心部件的注射单元壳体(2)、连接到注射单元壳体(2)的塑化筒体(4)、支承在塑化筒体(4)中用于转动以制备注射材料和用于移动以沿轴向实施注射行程的螺杆(5)、联接到螺杆(5)并产生螺杆(5)的转动和轴向运动且通过电机法兰(12)支承在注射单元壳体(2)上的驱动电机(10，11)、以及用于确定螺杆(5)在执行其注射行程时施加的注射力(S)的注射力测量装置(17)，其中，注射力测量装置(17)包括至少一个张力传感器(16)，该张力传感器结合在注射单元壳体(2)中，使得由注射力产生并通过电机(10，11)和电机法兰(12)引入注射单元壳体(2)的注射力(S)的反作用力(R)是可检测的。

Description

具有注射力测量装置的塑料注射成型机
技术领域
本发明涉及一种具有注射单元的塑料注射成型机，包括作为注射单元中心部件的注射单元壳体、连接到注射单元壳体的塑化筒体、支承在塑化筒体中用于转动以制备注射材料和用于移动以沿轴向实施注射行程的螺杆、联接到螺杆上并产生螺杆的转动和轴向运动且通过电机法兰支承在注射单元壳体上的驱动电机、以及用于确定螺杆在执行其注射行程时施加的注射力的注射力测量装置。
背景技术
例如从DE 10114006C2已知这种具有注射单元的注射成型机。此注射单元包括作为中心“支柱”的所谓的注射单元壳体，该注射单元壳体通常具有实心的、盒状或框状的基础结构。在该注射单元壳体上安装有塑化筒体，在该塑化筒体中支承有一螺杆，该螺杆用于转动以制备塑料注射合成物/混合物，并用于移动以沿轴向执行其注射行程。螺杆联接到驱动电机以产生所述转动和轴向运动。这些驱动电机通过电机法兰支承在注射单元壳体上。
为监控塑料注射成型期间的工艺过程，必须具有与螺杆在其注射行程期间产生的注射力有关的知识。在现有技术中基本已知注射力测量装置。根据上述DE 101 14 006 C2的注射成型机为此目的包括应变仪或压电元件形式的应变传感器，该应变传感器设置在一轴向周向的U形凹陷中，以能够确定由于螺杆注射力造成的反作用力使得电机法兰膨胀所导致的变形。此反作用力通过螺杆传递到驱动螺杆并轴向支承在电机壳中的电机轴上。该反作用力通过此支承件传递到电机铸件上，并因此传递到所述法兰上。
传统的注射力测量装置具有各种缺点。应变传感器安装于其上的电机法兰是注射单元内的部件，并且特别是在塑化和注射操作期间容易受到动态干扰、如扭转振动和垂直振动。这些被直接传递到电机法兰上，并因此使应变传感器的测量信号失真。
此外，应变传感器的安装区域由于其紧邻很大的热源如驱动电机本身和电机轴承/支承件而经受很大的温度波动。
最后，注射力测量装置的传统构造不允许使用商业可获得的工业标准张力/应力(tensile force)传感器。相比之下，所使用的应变仪较难使用，且特别是当不正确地安装时会增大误差危险。
发明内容
基于现有技术的所述问题，本发明的目的是提供一种具有注射力测量装置的塑料注射成形机，该注射力测量装置结构简单，并且能够基本上无故障地进行测量。
所述目的通过本发明实现，根据本发明，注射力测量装置包括至少一个张力传感器，所述至少一个张力传感器结合在注射单元壳体中，使得注射力的反作用力——由注射力产生并通过电机和电机法兰引入注射单元壳体中——是可检测的。因此测量区域转变成壳体受到张应力的区域，即，非常远离在现有技术中使用的电机法兰。干扰(例如从电机发出的扭矩和温度波动)通过壳体结构转入机座/机床中，并因此对张力传感器没有影响或具有至少小得多的影响。
根据本发明，通过优选地将张力传感器设置在注射力测量装置的壁的中立轴(neutral fiber)区域内，此效果甚至得到进一步的提高。作用在中立轴区域内的力对壳体壁的影响最小。
本发明的一种优选的实施例提供了一种构造特别简单的用于将张力传感器结合在注射单元壳体中的方式。优选地，用于接纳张力传感器的凹部构造成注射单元壳体的壁的开口。从而更容易进入安装位置和更换传感器。
可选地使用工业标准张力传感器一方面提供了成本有效的替换方式，另一方面伴随着注射力测量的高测量精度和高可靠性。
使用相对于中心注射轴线相对地结合在注射单元壳体中的两个张力传感器进一步提高了测量精度。
根据本发明的另一优选实施例，可以使用对于待确定的不同注射力(即不同机器型号)具有相同的测量范围的同一种传感器。
附图说明
从下面参考附图更详细地描述一示例性实施例的说明中，本发明的其它特征、细节和优点变得更显而易见。在附图中：
图1示出塑料注射成型机的注射单元的局部示意图；
图2示出图1的注射单元的透视图；
图3示出图2的III区域的放大详图；
图4示出沿图1剖面线IV-IV的水平剖视图；以及
图5示出沿图4剖面线V-V的垂直剖面。
具体实施方式
附图示出了塑料注射成型机的注射单元(总体以1表示)。此注射单元1的中心部件是与框状的或盒状的实心铸件相关的注射单元壳体2。在壳体2的横向构件3上联接有未详细示出的喷嘴组件驱动装置，该喷嘴组件驱动装置设置用于使整个注射单元1朝注模的注射喷嘴移动。
在该横向构件3的区域内设置有塑化筒体4，在该塑化筒体中支承有螺杆5(在图1中用虚线表示)，用于转动以制备塑料注射材料并用于移动以沿轴向执行注射行程。不同于图1，图2还示出用于待制备的塑料注射材料的进料斗6和在塑化筒体4周围的温度控制单元7。
螺杆5的后端8通过一轴9朝着两个驱动电机10、11延伸，所述两个驱动电机同轴地相继设置并以已知的方式产生螺杆5的转动和轴向运动。驱动电机10、11均在壳体的与横向构件3相对的一侧上由电机法兰12支承。横向构件3和电机法兰12通过壳体2的两个平行于螺杆5的轴向方向延伸的侧壁13、14相连接。
如图3-5清楚所示，这些侧壁13、14均分别沿厚度方向形成有通孔形式的大致为矩形的凹部15，用来以下文更详细说明的方式分别安装商业上可获得的工业标准张力传感器16。这些张力传感器16形成注射单元的注射力测量装置(总体以17表示)的核心。
在详细说明测量装置17的结构之前，应当解释测量装置17的基本原理。当驱动电机10、11被合适地启动时，螺杆5朝着塑化筒体4前端的注射喷嘴18的方向运动以执行注射行程。从而在图1中用箭头S表示的注射力作用在塑化筒体4中被制备的塑料注射材料上。通过轴9传递到驱动电机10、11上的相应的反作用力R通过轴9在电机10、11中的相应支承件进一步朝着电机法兰12传输。结果，反作用力R以张力Z的形式引入壳体2的两个侧壁13、14中，其中张力Z借助于注射力测量装置17来确定。此张力Z使得侧壁13、14的区域内、并因此使凹部15的区域内的材料膨胀，该膨胀能通过两个张力传感器16来检测。
如图5清楚所示，各张力传感器16相对于凹部15在一侧上通过锁定螺栓19固定在壳体2的横向于张力Z延伸的边缘区域21内的螺纹孔20中。与锁定螺栓同轴对齐地设置有插销22，该插销能插入到位于各侧壁13、14中的接纳孔23中的止挡部24。所述插销具有面向张力传感器16的自由端部，并且也设置有同轴的螺纹孔20，以用于张力传感器16的锁定螺栓25的螺纹接合，该锁定螺栓25与锁定螺栓19相反地指向。因此锁定螺栓25处于与凹部15的边缘区域21、26受力接合的位置，当相应的侧壁13或14膨胀时，张力传感器16的测量部件27膨胀，相应的电信号能被引出并通过接触套管28和附接的(未示出)信号电缆进一步传递给相应的分析单元。
如图4清楚所示，具有相应凹部15的张力传感器16设置在注射单元壳体2的各侧壁13和14的中立轴中。从而注射力测量装置17基本上不受由于扭力、扭矩或振动而作用在侧壁13、14上的干扰的影响。
最后，图1还示出了凹部15沿轴向周向方向的尺寸A和凹部15与侧壁13、14的边29之间的沿轴向周向方向延伸的距离D，作为用于凹部15沿轴向周向方向的布置的量度的一般表示。这些变量(即，尺寸A和距离D)均能根据机器的类型而变化，使得注射力S的差别伴随张力传感器16区域内凹部15的恒定量级的膨胀幅度。这样，同一种类型的张力传感器16能用于注射力量级不同的变化极大的机器型号，使得对于这种注射成型机的生产和维修能保持小的部件多样性和仓储量。

Claims (5)

1.一种具有注射单元(1)的塑料注射成型机，包括
-作为注射单元(1)的中心部件的注射单元壳体(2)，
-连接到所述注射单元壳体(2)的塑化筒体(4)，
-支承在所述塑化筒体(4)中用于转动以制备注射材料和用于移动以沿轴向实施注射行程的螺杆(5)，
-联接到所述螺杆(5)并产生螺杆(5)的转动和轴向运动、且通过一电机法兰(12)支承在所述注射单元壳体(2)上的驱动电机(10，11)，以及
-用于确定螺杆(5)在执行其注射行程时施加的注射力(S)的注射力测量装置(17)，
-其特征在于，所述注射力测量装置(17)包括至少一个张力传感器(16)，该至少一个张力传感器结合在注射单元壳体(2)中，使得由注射力(S)产生、并通过电机(10，11)和电机法兰(12)引入注射单元壳体(2)中的注射力的反作用力(R)是可检测的，以及
-所述至少一个张力传感器(16)布置在注射单元壳体(2)的凹部(15)中，并相对于凹部(15)布置成与注射单元壳体(2)的横向于反作用力(R)延伸的边缘区域(21，26)受力接合。
2.根据权利要求1所述的塑料注射成型机，其特征在于，所述至少一个张力传感器(16)布置在注射单元壳体(2)的壁部(13，14)的中立轴的区域内。
3.根据权利要求1所述的塑料注射成型机，其特征在于，至少一个凹部(15)是位于注射单元壳体(2)的壁部(13，14)中的通孔。
4.根据权利要求1所述的塑料注射成型机，其特征在于，所述至少一个张力传感器(16)是工业标准张力传感器。
5.根据权利要求1所述的塑料注射成型机，其特征在于，所述注射力测量装置(17)包括两个张力传感器(16)，所述两个张力传感器相对于中心注射轴线相对地结合在注射单元壳体(2)中。
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