CN101920547B - 无螺杆的塑料盘式旋转注射方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塑料无螺杆注射装置。利用置于圆盘上环形槽中并可绕圆盘中心旋转的活塞做旋转运动完成塑料的储料、注射和保压过程。该装置由圆盘上设置环形槽的盘式储料缸、可绕盘式储料缸旋转的注射活塞、支承轴及喷嘴等组成盘式旋转注射装置。进入盘式储料缸的塑料熔体推动注射活塞旋转，使储料容积增大完成储料；通过外部动力驱动注射活塞做与储料时相反方向旋转，推动盘式储料缸中的物料从喷嘴中射出并注入模腔；保持注射活塞的转矩可以保持模腔压力，完成模腔保压与物料补缩。这种注射装置具有体积小、储料计量准确、注射能耗低、注射运动惯性小等特点。

Description

无螺杆的塑料盘式旋转注射方法及装置

技术领域

本发明涉及一种塑料注射成型方法及其设备，特别是涉及一种无螺杆的塑料盘式旋转注射方法及装置。

背景技术

塑料注射成型机是塑料成型的主要加工设备。注射成型工艺过程包括塑化、储料、注射充模、保压、冷却和开模顶出等过程，其中储料、注射充模、保压等过程是在注射装置中完成。在传统的柱塞式注射装置或螺杆一线式注射装置中，储料时物料(塑料熔体)不断进入储料筒前端，并推动柱塞或者螺杆沿直线方向后退，储料容积增加完成储料；注射时柱塞或螺杆在外力驱动下沿直线向前运动，推动物料从前端喷嘴处射出进入模腔；保压时柱塞或螺杆在外力作用下保持对物料的压力，保证物料继续流入模腔补充模腔内物料因冷却而产生的收缩。上述过程中储料、注射和保压过程均是通过直线运动来实现的。这一动作特点在不同的注塑机中都存在一系列缺点。在传统的液压式注塑机中，塑化过程由液压马达驱动螺杆旋转运动，注射和保压过程用油缸驱动柱塞或螺杆直线运动。整个塑化注射装置部件多，结构复杂，成本高。尤其是在螺杆一线式注塑机中，螺杆和止逆环后大量未塑化好的物料参与注射时的直线运动，运动惯量大，摩擦阻力大，使注射时能量消耗大，注射速度和注射位置控制困难。储料时通过测量螺杆后退的直线距离来计量储料量，由于螺杆前端的止逆环相对于螺杆的轴向位置无法测量和控制，因此储料量存在无法控制的随机误差，尤其是当止逆环与螺杆头、分胶嘴(俗称三小件)磨损加大时，储料精度更低。三小件之间的磨损同时也造成止逆环封堵效果降低，在注射时物料回流，使注射量和注射压力波动。在全电动注塑机中，注射运动往往通过滚珠丝杆将伺服电机的旋转运动转化为注射柱塞或螺杆的直线注射运动，除了与上述液压注射机存在相同的问题外，还存在另外的问题：①传动系转动惯量更大，注射速度和位置控制困难；②滚珠丝杆易磨损；③噪音大；④设备成本和维修高。专利Zl200810026054.X所述的新型叶片塑化装置配套而成的注塑机中，注射料筒和柱塞不能与叶片塑化挤出装置一线式布置，造成整个塑化注射装置结构复杂，体积较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无螺杆的塑料盘式旋转注射方法，以克服现有技术中储料、注射和保压过程是直线运动带来的结构复杂、成本高、储料计量精度低、注射能耗高、注射运动惯性大等缺点。

本发明的目的还在于提供一种无螺杆的塑料盘式旋转注射装置。

本发明提供的两种塑料盘式旋转注射方法都是利用置于圆盘上环形槽中并可绕圆盘中心旋转的活塞做旋转运动实现储料、注射和保压过程。

本发明提供的两种盘式旋转注射装置由圆盘上设置环形槽的盘式储料缸、可绕盘式储料缸旋转的注射活塞、支承轴及喷嘴等组成。进入盘式储料缸的塑料熔体推动注射活塞旋转，使储料容积增大完成储料；通过外部动力驱动注射活塞做与储料时相反方向旋转，推动盘式储料缸中的物料从喷嘴中射出并注入模腔；保持注射活塞的转矩可以保持模腔压力，完成模腔保压与物料补缩。注射活塞的旋转运动可以通过电机、液压马达等动力装置直接驱动或由上述动力装置经传动装置驱动。

储料时提供塑料熔体的塑化装置可以是螺杆式塑化装置、柱塞式塑化装置或叶片式塑化装置。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、储料、注射和保压为旋转运动，注射装置结构简单、体积小、制造成本低；

2、储料计量测量变直线距离测量为角度测量，测量精度更高，且注射活塞中没有相对运动磨损部件，储料计量更加准确；

3注射活塞中没有相对运动磨损部件，注射时封堵物料简单，物料泄漏小，注射量和注射压力更加稳定；

4、，注射时运动部件少，且不包含未塑化好的物料，摩擦面小，注射时摩擦阻力小，注射能耗降低；

5、注射时运动部件少，质量低，运动惯量小，使注射速度和位置控制更加精确。

附图说明

图1是实施例1无螺杆的塑料盘式旋转注射装置的结构示意图；

图中示出：1为注射活塞、2为电机、3为支承轴、4为盘式储料缸、5为喷嘴、6为控制阀和7为连接法兰；

图2是实施例2无螺杆的塑料盘式旋转注射装置的结构示意图；

图中示出：1为螺杆，2为料筒，3为支撑轴，4为注射活塞，5为键、6为盘式储料缸，7为计量加热圈，8为喷嘴加热圈，9为喷嘴，10为固定法兰盘，11为从动齿轮，12为主动齿轮，13电机，14为止逆球。

图3为图2的E-E向剖面图。

图4为支撑轴3的流道示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

实施例1

如图中1所示，塑料盘式旋转注射装置包括注射活塞1、电机2、支承轴3、盘式储料缸4、喷嘴5、控制阀6和连接法兰7；盘式储料缸4开有环形的槽，注射活塞1套在支承轴3上，与电机2连接，注射活塞1的活塞头置于环形槽中，可围绕盘式储料缸4中心在环形槽中作一定角度的旋转运动。盘式储料缸4圆周边缘上设有喷嘴5，喷嘴5的孔道与环形槽连通；盘式储料缸4的圆周边缘上还设有孔道，该孔道与连接法兰7连接，该孔道上设有控制阀6。

本实施例的工作过程是：

储料时，打开控制阀6，塑化好的塑料熔体经连接法兰7进入盘式储料缸4，熔体压力推动注射活塞1顺时针旋转，储料容积增大到设定值时完成储料。

注射时，关闭控制阀5，通过电机2驱动注射活塞1逆时针旋转，活塞头推动盘式储料缸4中的物料从喷嘴5中射出并注入模腔。

保压时，外部动力2保持注射活塞1的转矩以保持模腔压力，完成物料补缩。上述过程中塑料熔体进入和射出盘式储料缸的顺序是“先进后出”。

实施例2

如图2、3所示，无螺杆的塑料盘式旋转注射装置包括支撑轴3、注射活塞4、键5、盘式储料缸6、计量加热圈7、喷嘴加热圈8、固定法兰盘10、从动齿轮11、主动齿轮12、电机13和止逆球14。注射活塞4外周依次设有盘式储料缸6、固定法兰盘10和从动齿轮11；从动齿轮11通过键5与注射活塞4连接，从动齿轮11与主动齿轮12啮合，主动齿轮12与电机13的输出轴连接。支撑轴3位于注射活塞4内，支撑轴3内设有如图4所示的轴向流道31、径向流道32和周向流道33，支撑轴3一端与料筒2连接，支撑轴3的另一端与盘式储料缸6连接；料筒2的空腔内设有螺杆1，支撑轴3的轴向流道31一端与料筒2的空腔连通，轴向流道31的另一端通过径向流道32与设置在支撑轴3表面的周向流道33连通；盘式储料缸6前端与喷嘴9连接，盘式储料缸6后端与固定法兰盘10连接；盘式储料缸6和喷嘴9的外周分别设有计量加热圈7和喷嘴加热圈8；注射活塞4为环状结构，其内圆套在支撑轴3上，在其外圆有突起的活塞头，置于注射活塞4与盘式储料缸6之间的环形槽62中。注射活塞4可围绕盘式储料缸6中心在环形槽中62作一定角度范围的旋转运动(不是整周运动，角度范围在0度到350度之间)。注射活塞及其活塞头开有活塞流道41，活塞流道41连通周向流道33与注射活塞4和盘式储料缸6之间的环形槽，止逆球14嵌于活塞流道41中。盘式储料缸6中设有注射流道61，注射流道61一端在B点与注射活塞4和盘式储料缸6之间的环形槽连通，注射流道61的另一端与喷嘴9中的流道连通。该无螺杆的塑料盘式旋转注射装置的结构特点是塑化装置、注射装置和喷嘴等一线布置，结构紧凑。图中箭头所指方向为塑料熔体的流动方向。

螺杆1完成塑料熔融塑化后(熔融塑化过程与注射和保压过程无关)进入储料阶段。储料时，螺杆1将塑化好的塑料熔体挤入到支撑轴3的中心流道，流经图4所示的径向流道31到达径向流道31与周向流道33连接处A点(图2、图3中所示)，再流经支撑轴3的周向流道33流动到达并进入注射活塞4的活塞流道41，然后推开止逆球14，进入注射活塞4与盘式储料缸6之间的环形储料槽62中，然后到达盘式储料缸6中注射流道61的B点，由于B点的节流作用，物料在环形储料槽62中聚集，随着物料增多，物料压力增大，推动注射活塞4顺时针旋转，储料容积增大，当注射活塞转动到一角度(该角度小于350度)，直至环形储料槽62中的物料达到需要的注射量，储料完成。

注射时，电机13带动主动齿轮12，并通过从动齿轮11减速，使从动齿轮11带动注射活塞4逆时针快速转动一角度，注射活塞4的活塞流道41中的物料倒流，推动止逆球14运动，封堵流道。注射活塞4推动塑料熔体通过B点(图2、图3中所示)，并经过盘式储料缸6中的注射流道61和喷嘴9的流道射出后注入模腔。

保压时，电机13保持力矩，使注射活塞4前端继续保持残留于盘式储料缸6的环形储料槽62中的物料的压力，该压力可以使物料继续注射流道61和喷嘴9的流道进入模腔，补充由于模腔内物料冷却引起的物料收缩。

上述过程中物料进入和射出储料缸的顺序为“先进先出”。

上述实施例1和实施例2对应的两种塑料盘式旋转注射装置的相比于现有技术，其特点是储料，注射和保压过程均是通过注射活塞的旋转完成的。在实施例1中，注射活塞1能够围绕支承轴3在盘式储料缸4的环形槽中旋转，外部动力源2只需要提供旋转动力给注射活塞即可完成注射和保压动作，不需要像现有技术一样采用油缸、滚珠丝杆等运动转换元件，结构更简单，运动惯量更小，是注射的运动控制更简单，注射更加精确。在实施例2中，除具有上述实施例1的优点外，还可以将塑化装置(螺杆1，料筒2)，注射装置(支撑轴3、注射活塞4、键5、盘式储料缸6、计量加热圈7、喷嘴加热圈8、固定法兰盘10、从动齿轮11、主动齿轮12、电机13、止逆球14)和喷嘴9等一线布置，结构更紧凑，并且物料进入和射出盘式储料缸6的顺序为先进先出，避免了物料的停留时间不均匀带来的制品质量下降。

Claims (9)

1.一种无螺杆的塑料盘式旋转注射方法，其特征在于利用置于圆盘上环形槽中并绕圆盘中心旋转的活塞做旋转运动实现塑料熔体的储料、注射和保压过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于

所述储料过程包括：进入盘式储料缸的塑料熔体推动注射活塞旋转，使储料容积增大完成储料；

所述注射过程包括：通过外部动力驱动注射活塞做与储料时相反方向旋转，推动盘式储料缸中的物料从喷嘴中射出并注入模腔；

所述保压过程包括：保持注射活塞的转矩以保持模腔压力，完成模腔保压与物料补缩。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于

储料时，打开控制阀，塑化好的塑料熔体经连接法兰进入盘式储料缸，熔体压力推动注射活塞顺时针旋转，储料容积增大到设定值时完成储料；

注射时，关闭控制阀，通过电机驱动注射活塞逆时针旋转，活塞头推动盘式储料缸中的物料从喷嘴中射出并注入模腔；

上述过程中塑料熔体进入和射出盘式储料缸的顺序是“先进后出”。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于

注射时，电机带动主动齿轮，并通过从动齿轮减速，使从动齿轮带动注射活塞逆时针快速转动一角度，注射活塞的活塞流道中的物料倒流，推动止逆球运动，封堵流道；注射活塞推动塑料熔体经过盘式储料缸中的注射流道和喷嘴的流道射出后注入模腔；

保压时，电机保持力矩，使注射活塞前端继续保持残留于盘式储料缸的环形储料槽中的物料的压力，该压力可以使物料继续注射流道和喷嘴的流道进入模腔，补充由于模腔内物料冷却引起的物料收缩。

5.一种无螺杆的塑料盘式旋转注射装置，其特征在于由圆盘上设置环形槽的盘式储料缸、可绕盘式储料缸旋转的注射活塞、支承轴及喷嘴构成。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于注射活塞的旋转运动通过电机、液压马达直接驱动或由上述动力装置经传动装置驱动。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于还包括储料时提供塑料熔体的塑化装置，采用螺杆式塑化装置、柱塞式塑化装置或叶片式塑化装置。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于包括注射活塞、电机、支承轴、盘式储料缸、喷嘴、控制阀和连接法兰；盘式储料缸开有环形的槽，注射活塞套在支承轴上，与电机连接，注射活塞的活塞头置于环形槽中，可围绕盘式储料缸中心在环形槽中作一定角度的旋转运动；盘式储料缸圆周边缘上设有喷嘴，喷嘴的孔道与环形槽连通；盘式储料缸的圆周边缘上还设有孔道，该孔道与连接法兰连接，该孔道上设有控制阀6。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于包括支撑轴、注射活塞、键、盘式储料缸、计量加热圈、喷嘴加热圈、固定法兰盘、从动齿轮、主动齿轮、电机和止逆球；注射活塞外周依次设有盘式储料缸、固定法兰盘和从动齿轮；从动齿轮通过键与注射活塞连接，从动齿轮与主动齿轮啮合，主动齿轮与电机的输出轴连接；支撑轴位于注射活塞内，支撑轴内设有轴向流道、径向流道和周向流道，支撑轴一端与料筒连接，支撑轴的另一端与盘式储料缸连接；料筒的空腔内设有螺杆，支撑轴的轴向流道一端与料筒的空腔连通，轴向流道的另一端通过径向流道与设置在支撑轴表面的周向流道连通；盘式储料缸前端与喷嘴连接，盘式储料缸后端与固定法兰盘连接；盘式储料缸和喷嘴的外周分别设有计量加热圈和喷嘴加热圈；注射活塞为环状结构，其内圆套在支撑轴上，在其外圆有突起的活塞头，置于注射活塞与盘式储料缸之间的环形槽中；注射活塞可围绕盘式储料缸中心在环形槽中作一定角度范围的旋转运动；注射活塞及其活塞头开有活塞流道，活塞流道连通周向流道与注射活塞和盘式储料缸之间的环形槽，止逆球嵌于活塞流道中；盘式储料缸中设有注射流道，注射流道一端与注射活塞和盘式储料缸之间的环形槽连通，注射流道的另一端与喷嘴中的流道连通。

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