CN103753762B - 一种分级储料注塑机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种分级储料注塑机，包括能将物料塑化的料筒，以及熔料通管和能将物料分级储料的储料缸筒和注射缸筒，储料缸筒和注射缸筒内均活动套设有柱塞，柱塞连接有油缸，所述熔料通管由上至下依次分别与料筒的出料端、储料缸筒和注射缸筒连通；其中，在熔料通管与注射缸筒的连通处设有三通转换阀，注射缸筒经三通转换阀连接有喷嘴。本发明通过将料筒塑化后的熔料分级存储至储料缸筒与注射缸筒，使物料的塑化性能和排气性能得到可靠保证，质量稳定；同时料筒可以连续不断提供熔料，并在机器注射保压期间，物料的塑化工作以及储料缸筒将熔料迅速充满注射缸筒并行进行，为下一周期熔料注射做准备，高效节能且故障率低。

Description

一种分级储料注塑机
技术领域
本发明涉及注塑机，更具体地说，涉及一种分级储料注塑机。
背景技术
目前，传统注塑机是靠液压马达驱动螺杆旋转，将料筒内物料加热、向前螺旋推送并塑化，塑化好的熔料在料筒的机头位置不断积蓄，并反推螺杆和塑化马达后退，直到熔料达到设定注射量后，塑化马达停止，依靠背压油缸将螺杆和塑化马达向前直线推送熔料，实现将熔料注射进模具的过程。
传统的塑化注射机理存在以下缺点：
1、无效能耗高。塑化靠液压马达驱动螺杆旋转工作方式，为满足不同的工况要求(注射量、物料性质、塑化时间等)，液压马达必须工作在不同速度下、而且往往要间歇性启动停止，在这过程中液压系统的效率非常低甚至产生大量的热，还需要附加强大的冷却系统来冷却油温。
2、塑化质量不稳定。因为传统工作机理靠螺杆旋转塑化——停止——再旋转塑化这样的间歇性工作方式，物料的塑化往往不稳定，质量有波动，
3、工作速度慢。如前所述，因为机器是间歇性工作，油马达、螺杆往往处于待机状态，其工作能力没有得到最大发挥。
4、故障率高。由于油马达处于频繁启动停止工作状态，每次启动都会有大扭矩冲击，对马达、液压元件、螺杆等都产生疲劳损伤，使用寿命会降低。
5、造价高。工作油泵、油马达、液压控制元件等成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种高效、质量稳定及故障率低的分级储料注塑机。
实现本发明目的的技术方案是：一种分级储料注塑机，包括能将物料塑化的料筒，以及熔料通管和能将物料分级储料的储料缸筒和注射缸筒，储料缸筒和注射缸筒内均活动套设有柱塞，柱塞连接有油缸，所述熔料通管由上至下依次分别与料筒的出料端、储料缸筒和注射缸筒连通；其中，在熔料通管与注射缸筒的连通处设有三通转换阀，注射缸筒经三通转换阀连接有喷嘴，通过将料筒塑化后的熔料分级存储至储料缸筒与注射缸筒，使物料的塑化性能和排气性能得到可靠保证，质量稳定；同时，采用分级储料，料筒可以连续不断提供熔料，并通过三通转换阀切换通道，使得注射缸筒往模具注射熔料后，在机器注射保压期间，物料的塑化工作以及储料缸筒将熔料迅速充满注射缸筒并行进行，为下一周期熔料注射做准备，高效节能且故障率低。
本发明所述的料筒具有管腔，管腔内设置有螺杆，螺杆传动连接有变频电机，单独采用变频电机驱动螺杆转动输送塑化熔料，变频电机的能耗主要用于螺杆的旋转塑化，相比液压驱动方式，其无效能耗要低很多。
优选地，所述螺杆为双螺杆，双螺杆均设于料筒内，采用双螺杆可以加工粉末材料，且塑化速度更加快。
进一步地，所述变频电机与螺杆之间还依次连接有联轴器、行星减速机及带传动，变频电机经带传动、行星减速机及联轴器与螺杆传动连接，变频电机经带传动、行星减速机后其输出负载更大，工作更加稳定。
本发明所述的料筒上方设有下料装置，下料装置的下料管与料筒的管腔连通；料筒通过在末端安装具有弯道的塑化机头与所述熔料通管连接；此外，料筒外围设有加热圈，物料从下料装置进入料筒内，随着加热圈持续加热，物料逐渐呈熔料状态，并随料筒内的螺杆转动输送至熔料通管。
本发明所述的注塑机还包括塑化平台、塑化移动座和电机移动座，塑化移动座设于塑化平台下方，所述料筒安装在塑化平台上；电机移动座和塑化移动座相邻设置，变频电机安装在电机移动座上，塑化平台、塑化移动座和电机移动座形成稳固的结构，同时方便调机和维修。
进一步地，所述储料缸筒、注射缸筒和喷嘴的外围均设置有相应的加热保温圈，使熔料保持熔融状态，便于流通、注射入模。
进一步地，所述储料缸筒和注射缸筒连接油缸一边的末端上安装有用于降温隔热的冷却水道装置，降低储料缸筒和注射缸筒的末端温度，隔断热量向后传递，使保持储料油缸和注射油缸处于较低的工作温度下。
本发明所述的注塑机还包括注射座，所述储料缸筒与储料油缸以及注射缸筒与注射油缸分别上下平行安装在注射座上，作为一个分级储料整体结构，便于整体安装或维修。
本发明所述的三通转换阀包括阀座和阀芯，阀座安装在注射缸筒上，喷安装在阀座上；阀座内设置有连通注射缸筒内腔与喷嘴的通道，以及在通道中部设有与所述通道相通的长槽，长槽将所述通道隔断成两边，所述阀芯活动套设于长槽内；阀芯上分别设有能将两边长槽连通的通孔，以及能单独连通熔料通管和注射缸筒内腔的盲孔，通孔和盲孔分别上下设置；其中，阀芯依次连接有三角连杆、推杆和转换阀油缸，三角连杆其中一角转动固定在阀座上，另两个角分别连接阀芯和推杆，转换阀油缸安装在注射座上，转换阀油缸经推杆推动三角连杆转动使阀芯上下活动切换三通转换阀通道，通过切换三通转换阀的通道，注射时，阀芯向下活动，阀芯的通孔连通注射缸筒内腔和喷嘴，熔料通管与注射缸筒之间的通道关闭；注射完成后，阀芯向上活动，阀芯的盲孔连通熔料通管和注射缸筒，注射缸筒内腔和喷嘴的通道关闭。
本发明相对现有技术的有益效果是：
(1)塑化质量稳定。由于在机器的塑化料筒后增加储料缸筒，螺杆工作是不再象传统注塑机一样需要后退、停止、再直线向前推送这种间歇式工作状态，而是稳定的不停机旋转，并把塑化好的熔料挤进储料缸筒的内腔内，对物料的塑化性能和排气性能得到可靠保证。
(2)工作效率高。螺杆一直处于稳定旋转工作状态，其工作能力得到了最大发挥。
(3)注射速度快、压力高。由于注射缸筒直接连接高能液压注射油缸，工作时不需要再象传统注塑机一样需要克服螺杆和物料之身阻力，可实现快速高压注射。
(4)高效节能。采用变频交流电机直接驱动螺杆转动，变频电机的能耗主要用于螺杆的旋转塑化，相比液压驱动方式，其无效能耗要低很多。
(5)适应性好。通过变频电机无级调速使螺杆工作在合适的转速下，能有效满足不同特性物料的塑化需要，也能满足不同模具所需注射量不同的工艺需要，同时可以精确控制并节能。
(6)故障率低。螺杆的工作方式一直是稳定旋转塑化物料状态，不存在传统间歇式频繁启动带来的大扭矩冲击和直线推送动作带来的磨损，其使用寿命可大幅提高。同时依靠机械和对电机的电流保护能避免突发意外故障带来的机械破坏。
(7)造价成本低。由于不再使用价格昂贵的液压油泵、油马达、液压控制元件等，采用经典的变频电机减速器驱动，造价成本大幅降低。
附图说明
图1是本发明实施例注塑机整体结构示意图；
图2是本发明实施例中塑化注射部分的结构示意图；
图3是本发明实施例中塑化部分的结构示意图；
图4是图3的部分剖面示意图；
图5是本发明实施例中分级储料注射部分的结构示意图；
图6是图5的部分剖面示意图；
图7是本发明实施例中分级储料注射部分的另一结构示意图；
图8是图7中三通转换阀其中一状态下的剖面示意图；
图9是图7中三通转换阀另一状态下的剖面示意图。
图中，塑化注射部分1，合模部分2，取产品铺机部分3，电气系统4，液压系统5，塑化部分11，分级储料注射部分12，支架13，定模板21，模具22，电机移动座111，变频电机112，驱动轮113，同步带114，张紧轮115，从动轮116，行星减速机117，轴承座118，拉杆119，联轴器120，熔料通管121，储料缸筒123，储料柱塞124，注射座125，冷却水道装置126，储料油缸127，阀座128，阀芯129，塑化移动座1110，塑化平台1111，下料装置1112，螺杆1113，料筒1114，加热圈1115，塑化机头1116，注射缸筒1210，注射柱塞1211，注射油缸1212，喷嘴1213，转换阀油缸1214，三角连杆1215，推杆1216。
具体实施方式
下面结合附图用实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明提供了一种分级储料注塑机，它包括塑化注射部分1、合模部分2、取产品铺机部分3、电气系统4和液压系统5，其中，塑化注射部分1包括支架13、塑化部分11、分级储料注射部分12、定模板21和模具22，模具22安装在定模板21上，定模板21安装在支架13的端面，塑化部分11和分级储料注射部分12安装在支架13上面。
如图3和图4所示，塑化部分11包括塑化平台1111、塑化移动座1110和电机移动座111，塑化移动座1110设于塑化平台1111下方，电机移动座111和塑化移动座1110相邻设置；塑化部分11还包括料筒1114、螺杆1113、轴承座118、拉杆119、联轴器120、行星减速机117及带传动和变频电机112，料筒1114安装在塑化平台1111上，联轴器120转动套设于轴承座118内，轴承座118经拉杆119固定在塑化平台1111上，变频电机112安装在电机移动座111上，变频电机112依次经带传动、行星减速机117及联轴器120与螺杆1113传动连接，带传动为同步带传动，驱动轮113安装变频电机112的输出轴上，从动轮116安装在行星减速机117的输入轴上，驱动轮113和从动轮116上套设有同步带114，且还设置有能使同步带114张紧的张紧轮115，张紧轮115安装在塑化平台1111上。其中，电气系统4与变频电机112电连接。
料筒1114具有管腔，螺杆1113转动套设在管腔内，图中，螺杆1113采用的是单螺杆。同时，为了加工粉末材料，螺杆1113也可以采用双螺杆或多个螺杆，螺杆1113为双螺杆，双螺杆或多个螺杆均设于同一个料筒1114内。料筒1114外围设有加热圈1115，料筒1114上方设有下料装置1112，下料装置1112的下料管与料筒1114的管腔连通；料筒1114出料端安装有向下拐弯的塑化机头1116，塑化机头1116下端连接有分级储料注射部分12的熔料通管121。
如图5和图6所示，分级储料注射部分12包括熔料通管121、喷嘴1213、注射座125、储料缸筒123、储料柱塞124和储料油缸127，以及注射缸筒1210、注射柱塞1211和注射油缸1212，储料柱塞124一端与储料油缸127连接，另一端活动套设于储料缸筒123的内腔；注射柱塞1211一端与注射油缸1212连接，另一端活动套设于注射缸筒1210的内腔；储料缸筒123与储料油缸127以及注射缸筒1210与注射油缸1212分别上下平行安装在注射座125上，储料缸筒123和注射缸筒1210连接油缸一边的末端上安装有用于降温隔热的冷却水道装置126。其中，液压系统5分别与储料油缸127和注射油缸1212连接。
熔料通管121的顶部与塑化机头1116连通，中部与储料缸筒123的内腔连通，底部与注射缸筒1210的内腔连通，三通转换阀设于熔料通管121与注射缸筒1210的连通处，注射缸筒1210经三通转换阀连接有喷嘴1213，喷嘴1213穿过定模板21对接模具22注塑口。同时，为了使熔料保持熔融状态，便于流通、注射入模，储料缸筒123、注射缸筒1210和喷嘴1213的外围均设置有相应的加热保温圈。
如图7、图8和图9所示，三通转换阀包括阀座128和阀芯129，阀座128安装在注射缸筒1210上，喷嘴1213安装在阀座128上；阀座128内设置有连通注射缸筒1210内腔与喷嘴1213的通道，以及在通道中部设有与所述通道相通的长槽，长槽将所述通道隔断成两边，所述阀芯129活动套设于长槽内；阀芯129上分别设有能将两边长槽连通的通孔，以及能单独连通熔料通管121和注射缸筒1210内腔的盲孔，通孔和盲孔分别上下设置；其中，阀芯129依次连接有三角连杆1215、推杆1216和转换阀油缸1214，三角连杆1215其中一角转动固定在阀座128上，另两个角分别连接阀芯129和推杆1216，转换阀油缸1214安装在注射座125上，转换阀油缸1214经推杆1216推动三角连杆1215转动使阀芯129上下活动切换三通转换阀通道。其中，液压系统5与转换阀油缸1214连接。
注塑机工作过程：如图1至图7所示，物料先经下料装置1112进入料筒1114的管腔内，启动加热圈1115加热；启动交流变频电机112，经带传动、行星减速箱117及联轴器120带动螺杆1113转动，将料筒1114管腔内的物料往前挤压输送；在加热圈1115高温加热和螺杆1113的剪切力作用下，物料熔融往料筒1114的出料端并在塑化机头1116聚集，在螺杆1113进一步转动下，熔融状物料通过熔料通管121挤压进储料缸筒123内，使储料柱塞124在熔体压力下后退。
当熔料在储料缸筒123内存储达到预定位置后，如图9所示，转换阀油缸1214经推杆1216拉动三角连杆1215转动(J箭头指向)，使阀芯129往上活动(M箭头指向)，三通转换阀129的阀芯切换到熔料通道121和注射缸筒1210之间打开相通，同时注射缸筒1210和喷嘴1213之间通道处于关闭状态，储料油缸127开始施加推进力，储料柱塞124往前推送，挤压储料缸筒123内的熔体进入注射缸筒1210内，期间塑化机头1116也仍然有熔料经熔料通管121往注射缸筒1210内挤压。
当注射缸筒1210内的熔料达到预定注射量后，如图8所示，转换阀油缸1214经推杆1216推动三角连杆1215转动(K箭头指向)，使阀芯129往下活动(N箭头指向)，三通转换阀芯129切换到熔料通管121和注射缸筒1210之间的通道处于关闭状态，同时注射缸筒1210和喷嘴1213之间的通道处于打开状态，注射油缸1212开始施加压力，推送注射缸筒1210内的熔料经喷嘴1213进入模具22内，并完成保压冷却过程。在注射保压过程中，塑化部分11仍然是不停地将塑化好的熔料往熔料通管121挤压，并储存进入储料缸筒123内，以便下一周期推进注射缸筒1210内进行注射用。
需要指出的是交流变频电机112在开始时是处于慢速运行状态，所以在机器开始工作时塑化部分11的塑化物料的时间要稍长于分级储料注射部分12注射、保压、冷却的时间和，储料缸筒123起到一个等待储料的作用。随着交流变频电机112逐渐提速，塑化部分11的塑化能力将逼近分级储料注射部分12的工作能力，交流变频电机112转速稳定下来并实现机器稳定工作状态。不排除由于进入下料装置1112的物料颗粒状态、流变特性因原料的批次不同或电网电压变动等造成的工艺环境波动，塑化部分11塑化的熔料量出现一定范围的飘移，这时候储料缸筒123起到感应熔料流的变化和缓冲稳定流量的作用，通过交流变频电机112自适应调速使熔料流稳定，确保整个机器运行在高效稳定状态。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明内容所作的等效变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (6)

1.一种分级储料注塑机，包括用于将物料塑化的料筒(1114)，其特征在于，还包括熔料通管(121)以及用于将物料分级储料的储料缸筒(123)和注射缸筒(1210)，储料缸筒(123)和注射缸筒(1210)内均活动套设有柱塞，柱塞连接有油缸，所述熔料通管(121)由上至下依次分别与料筒(1114)的出料端、储料缸筒(123)和注射缸筒(1210)连通；其中，在熔料通管(121)与注射缸筒(1210)的连通处设有三通转换阀，注射缸筒(1210)经三通转换阀连接有喷嘴(1213)；
所述料筒(1114)具有管腔，管腔内设置有单螺杆(1113)，单螺杆(1113)传动连接有变频电机(112)；
还包括注射座(125)，储料缸筒(123)与注射缸筒(1210)以及其相应的油缸分别上下平行安装在注射座(125)上；
所述三通转换阀包括阀座(128)和阀芯(129)，阀座(128)安装在注射缸筒(1210)上，喷嘴(1213)安装在阀座(128)上；阀座(128)内设置有连通注射缸筒(1210)内腔与喷嘴(1213)的通道，以及在通道中部设有与所述通道相通的长槽，长槽将所述通道隔断成两边，所述阀芯(129)活动套设于长槽内；阀芯(129)上分别设有能将两边长槽连通的通孔，以及能单独连通熔料通管(121)和注射缸筒(1210)内腔的盲孔，通孔和盲孔分别上下设置；其中，阀芯(129)依次连接有三角连杆(1215)、推杆(1216)和转换阀油缸(1214)，三角连杆(1215)其中一角转动固定在阀座(128)上，另两个角分别连接阀芯(129)和推杆(1216)，转换阀油缸(1214)安装在注射座(125)上，转换阀油缸(1214)经推杆(1216)推动三角连杆(1215)转动使阀芯(129)上下活动切换三通转换阀通道。
2.根据权利要求1所述的分级储料注塑机，其特征在于，所述变频电机(112)与螺杆(1113)之间还依次连接有联轴器(120)、行星减速机(117)及带传动，变频电机(112)经带传动、行星减速机(117)及联轴器(120)与螺杆(1113)传动连接。
3.根据权利要求1所述的分级储料注塑机，其特征在于，所述料筒(1114)上方设有下料装置(1112)，下料装置(1112)的下料管与料筒(1114)的管腔连通；料筒(1114)通过在末端安装具有弯道的塑化机头(1116)与所述熔料通管(121)连接；此外，料筒(1114)外围设有加热圈(1115)。
4.根据权利要求1所述的分级储料注塑机，其特征在于，还包括塑化平台(1111)、塑化移动座(1110)和电机移动座(111)，塑化移动座(1110)设于塑化平台(1111)下方，所述料筒(1114)安装在塑化平台(1111)上；电机移动座(111)和塑化移动座(1110)相邻设置，变频电机(112)安装在电机移动座(111)上。
5.根据权利要求1所述的分级储料注塑机，其特征在于，所述储料缸筒(123)、注射缸筒(1210)和喷嘴(1213)的外围均设置有相应的加热保温圈。
6.根据权利要求1所述的分级储料注塑机，其特征在于，所述储料缸筒(123)和注射缸筒(1210)连接油缸一边的末端上安装有用于降温隔热的冷却水道装置(126)。
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