CN102582043A

CN102582043A - 一种全电动超高速注塑成型机

Info

Publication number: CN102582043A
Application number: CN2012100282719A
Authority: CN
Inventors: 谢鹏程; 郭小龙; 丁玉梅; 杨卫民
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2032-02-09
Also published as: CN102582043B

Abstract

本发明提出一种全电动超高速注塑成型机，主要由合模装置、注射装置和机架组成。合模装置和注射装置位于机架上；注射装置由喷嘴、机筒、加热圈、螺杆、加料斗、料斗座、料斗座移动装置、塑化装置、注射滚珠丝杠、高速制动装置、两台注射电机和射台组成；塑化装置由联动支撑板、塑化电机、塑化齿形同步带及带轮组成；高速制动装置由卡钳支撑板、制动卡钳、制动盘、轴承端盖、传动轴、深沟球轴承、止推轴承与注射齿形同步带及带轮组成；注射伺服电机为高速制动装置提供驱动力。本发明的注塑成型机与现有技术相比，无需大功率直线电机驱动注射，大大降低设备成本，并且具有高响应性、节能环保等优势，解决了液压式超高速注塑机能耗大、提速难等难题。

Description

一种全电动超高速注塑成型机

技术领域

本发明涉及一种注塑成型机，属于高分子材料成型机械领域。

背景技术

随着装备制造业技术的发展，塑料制品已广泛应用在汽车、医疗、电子、光学等领域。近年来，以消费电子为代表，超轻、超薄、超精密塑料构件的需求量不断增大，传统注塑成型已无法满足成型要求，超高速注塑成型以其独特的成型优点而迅速发展。超高速注塑成型要求注射系统能提供超高的注射速度以及较高的注射压力，塑化质量稳定，此外要求注塑机在整个成型过程中表现稳定。

一般来说，注射螺杆前进速度达到800mm/s或以上，称为超高速注射。超高速注射要求注塑成型设备具有很高的响应速度和控制精度，注射装置能提供足够的能量在短时间内实现螺杆提速。超高速注塑成型制品壁厚可达0.1-0.8mm，流动长度/壁厚之比高达400∶1，而且制品精度要求很高，只有高速、高性能注塑成型设备才能满足成型要求。

相对于传统的注塑成型，超高速注塑成型具有高速高压等独特的成型特性：①聚合物流速高，受到高剪切，形成高剪切热；②聚合物黏度低，减少制品的扭曲和翘曲变形；③减少表面的流纹与熔合线，有利于提高结合部位的强度和制品的表面光洁度；④能成型出超薄、大流长比的制品，并缩短成型周期，提高成型效率。

目前，行业内的超高速注塑机大多以提高螺杆的前进速度来实现超高速注射，并推出了液压式、电动式、熔体膨胀注射(X-MELT)等超高速注塑机。液压式超高速注塑机需要配备大容量外置蓄能器以及大排量液压泵，具有能耗大、体积大、响应速度低等缺点。全电动超高速注塑机通过大功率电机驱动实现超高速注射，注射速度可高达2000mm/s，具有控制精度高、响应迅速等优点，但其对注射电机和滚珠丝杠提出了苛刻的要求，造价高昂、维护困难。熔体膨胀注射(X-MELT)，通过注射前预压缩聚合物熔体，在注射时通过压缩熔体的膨胀来完成超高速注射。但是，这种超高速注射工艺，需要配备高压可控针阀，涉及前端控制的技术问题，技术难度大。

日本研究人员提出了重锤下落式超高速注塑成型方法。利用重锤下落的重力势能转化成注射的驱动能量，实现超高速注射。通过重物下落撞击注射活塞，可以在短时间内实现注射装置提速。

专利200910093523.4公开了一种超高速注射装置。该装置采用在注射油缸内配备了增速弹簧，利用螺杆塑化后退将弹簧压缩，待注射时，注射油缸进油，弹簧释放，以弹簧的弹性势能配合液压系统，推动螺杆向前注射。通过此装置，解决了液压系统的响应以及螺杆瞬间提速的问题，省去了外置的蓄能器，简化了设备机构，降低了伺服电机以及滚珠丝杠的要求，并降低了成本。

发明内容

本发明的超高速注塑机以提升螺杆的移动速度来达到超高速注射。本发明的目的在于解决现有超高速注塑机存在的技术难题和缺陷，为此提供一种高响应、高控制精度、高性价比的全电动超高速注塑机。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种全电动超高速注塑成型机，主要由合模装置、注射装置和机架组成，合模装置和注射装置位于机架上，合模装置和机架与常规注塑机相同；注射装置由喷嘴、机筒、加热圈、螺杆、加料斗、料斗座、料斗座移动装置、塑化装置、注射滚珠丝杠、高速制动装置、两台注射电机和射台组成；喷嘴、机筒、料斗座、塑化装置、注射滚珠丝杠与高速传动装置依次轴线对齐连接，射台固定在机架上，料斗座安装在射台上，并且在料斗座移动装置的控制下可作相对射台运动，加料斗安装在料斗座上，螺杆位于机筒内，加热圈包裹在机筒外；塑化装置由联动支撑板、塑化电机、塑化齿形同步带及带轮组成，螺杆尾部与带轮固定连接，实现塑化时螺杆旋转运动；高速制动装置由卡钳支撑板、制动卡钳、制动盘、轴承端盖、传动轴、深沟球轴承、止推轴承与注射齿形同步带及带轮组成，制动卡钳与注射滚珠丝杠固定连接，制动盘与传动轴固定连接，传动轴安装在料斗座尾部上，通过深沟球轴承、止推轴承及轴承端盖与料斗座固定。两台注射伺服电机对称布置在料斗座的末端，电机输出轴与带轮固定连接，为高速制动装置提供驱动力。

本发明一种全电动超高速注塑成型机的注射装置为双电机复合驱动，两台注射伺服电机对称安装在料斗座尾部，通过注射齿形同步带及带轮，把两个输入源的动力传递到传动轴上，实现超高速注射。

本发明一种全电动超高速注塑成型机的制动卡钳和制动盘初始状态时相互分离，而且制动卡钳和制动盘要有稳定的性能和较强的耐久性，满足超高速注塑成型的要求。

本发明一种全电动超高速注塑成型机的注射伺服电机也可是一个，通过注射齿形同步带及带轮，把动力传递到传动轴上，实现超高速注射。

本发明一种全电动超高速注塑成型机与现有技术相比，无需大功率的直线电机驱动注射，大大降低设备的成本，并且具有高响应性、节能环保等优势，解决了液压式超高速注塑机的能耗大、提速难等难题，也解决了熔体膨胀注射(X-MELT)前端高压可控针阀等技术难题。

附图说明

图1是本发明一种全电动超高速注塑成型机的示意图。

图2是本发明一种全电动超高速注塑成型机的注射装置示意图。

图3是本发明一种全电动超高速注塑成型机的注射装置部分高速制动装置的示意图。

图4是本发明一种全电动超高速注塑成型机的注射装置部分高速制动装置的放大图。

图中：1-合模装置，2-注射装置，3-机架，4-喷嘴，5-机筒，6-加热圈，7-螺杆，8-料斗座，9-加料斗，10-塑化齿形同步带及带轮，11-塑化电机，12-注射滚珠丝杠，13-注射伺服电机，14-卡钳支撑板，15-制动卡钳，16-制动盘，17-传动轴，18-注射齿形同步带及带轮，19-高速制动装置，20-止推轴承，21-深沟球轴承，22-轴承端盖，23-联动支撑板，24-塑化装置，25-射台，26-料斗座移动装置

具体实施方式

如图1所示，本发明为一种全电动超高速注塑成型机，主要由合模装置1，注射装置2和机架3组成，合模装置1和注射装置2位于机架3上。

如图2所示，注射装置2由喷嘴4、机筒5、加热圈6、螺杆7、加料斗9、料斗座8、料斗座移动装置23、塑化装置21、联动支撑板20、注射滚珠丝杠12、高速制动装置19、两台注射电机13和射台25组成；喷嘴4、机筒5、料斗座8、塑化装置21、注射滚珠丝杠12与高速制动装置19依次轴线对齐连接，射台22固定在机架3上，料斗座8安装在射台25上，料斗座移动装置26一端与机架3或射台25连接，一端与料斗座8连接，料斗座8在料斗座移动装置26控制下相对射台25运动，加料斗9安装在料斗座8上，螺杆7位于机筒5内，加热圈6包裹在机筒5外；塑化装置24由塑化电机11、塑化齿形同步带及带轮10与联动支撑板23组成，螺杆7尾部与塑化带轮10固定连接，实现塑化时螺杆旋转运动。

如图3所示，注射装置2为双电机复合驱动，两台注射的伺服电机13对称安装在料斗座8尾部，通过注射齿形同步带及带轮18，把两个输入源的动力传递到传动轴17上，实现超高速注射。

如图4所示，高速制动装置19由卡钳支撑板14、制动卡钳15、制动盘16、轴承端盖22、传动轴17、深沟球轴承21、止推轴承20与注射齿形同步带及带轮18组成，制动卡钳15与注射滚珠丝杠12固定连接，制动盘16与传动轴17固定连接，传动轴17安装在料斗座8尾部上，通过深沟球轴承21、止推轴承20及轴承端盖22与料斗座8固定。两台注射伺服电机13对称布置在料斗座8的末端，电机输出轴与注射带轮18固定连接，为高速制动装置提供驱动力。

制动卡钳15和制动盘16初始状态时相互分离，而且制动卡钳15和制动盘16要有稳定的性能和较强的耐久性，满足超高速注塑成型的要求。

在循环周期的预塑阶段，螺杆7边旋转边后退，塑化结束后，制动卡钳15和制动盘16处于分离状态，在注射前，双注射伺服电机13空载启动，通过注射齿形同步带及带轮18把动力传递到传动轴17上，从而通过传动轴17带动制动盘16旋转。注射时，制动卡钳15瞬时合紧，夹紧制动盘16，从而带动注射滚珠丝杠12旋转，使螺杆7推动熔体高速进入型腔实现超高速注射成型。注射及保压过程结束后，制动卡钳15和制动盘16恢复初始状态。

注射伺服电机也可是一个，通过注射齿形同步带及带轮18，把动力传递到传动轴17上，实现超高速注射。

Claims

1.一种全电动超高速注塑成型机，主要由合模装置、注射装置和机架组成，合模装置和注射装置位于机架上，合模装置和机架与常规注塑机相同，其特征在于：注射装置由喷嘴、机筒、加热圈、螺杆、加料斗、料斗座、料斗座移动装置、塑化装置、注射滚珠丝杠、高速制动装置、两台注射电机和射台组成；喷嘴、机筒、料斗座、塑化装置、注射滚珠丝杠与高速传动装置依次轴线对齐连接，射台固定在机架上，料斗座安装在射台上，并且在料斗座移动装置的控制下可作相对射台运动，加料斗安装在料斗座上，螺杆位于机筒内，加热圈包裹在机筒外；塑化装置由联动支撑板、塑化电机、塑化齿形同步带及带轮组成，螺杆尾部与带轮固定连接，实现塑化时螺杆旋转运动；高速制动装置由卡钳支撑板、制动卡钳、制动盘、轴承端盖、传动轴、深沟球轴承、止推轴承与注射齿形同步带及带轮组成，制动卡钳与注射滚珠丝杠固定连接，制动盘与传动轴固定连接，传动轴安装在料斗座尾部上，通过深沟球轴承、止推轴承及轴承端盖与料斗座固定，两台注射伺服电机对称布置在料斗座的末端，电机输出轴与带轮固定连接，为高速制动装置提供驱动力。

2.根据权利要求1所述的一种全电动超高速注塑成型机，其特征在于：注射伺服电机为一个，通过注射齿形同步带及带轮，把动力传递到传动轴上。