CN103950144B - 电液复合式注射成型机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电液复合式注射成型机及其控制方法，电液复合式注射成型机包括机身、合模装置、合模驱动系统以及塑化注射装置，所述合模驱动系统为伺服节能系统，所述塑化注射装置为电动塑化注射装置。本发明结构简单、精密、响应快速、节能、环保、低噪音、不用调模和模具使用寿命高等优点，它比普通型注塑机缩短成型周期30～40%，节能40～70%。

Description

电液复合式注射成型机及其控制方法

技术领域

本发明涉及塑料成型设备，尤其涉及一种电液复合式注射成型机及其控制方法。

背景技术

注塑行业正面临着一个飞速发展的机遇，在注塑产品的成本构成中，电费占了相当的比例，传统的注塑机油泵马达耗电占整个设备耗电量比例高达65%～80%。随着能源问题日益受到重视，尤其是我国近些时候循环经济理念的提出，节约能源变得越来越重要。因此，环保和节能化成了当前注塑机发展的一个重要方向。长期以来，全液压注塑机在注塑机市场中占据着主导地位。但随着全电动注塑机的发展，全液压注塑机日益受到越来越大的挑战。然而，两种注塑机各具有自己的优缺点。

全液压式注塑机在成型精密、形状复杂的制品方面有许多独特优势，它从传统的单缸充液式、多缸充液式发展到现在的两板直压式，其中以两板直压式最具代表性，但其控制技术难度大，机械加工精度高，液压技术也难掌握。

全电动式注塑机有一系列优点，特别是在环保和节能方面的优势，由于使用伺服电机注射控制精度高，转速也较稳定，还可以多级调节。但全电动式注塑机在使用寿命上不如全液压式注塑机，而全液压式注塑机要保证精度就必须使用带闭环控制的伺服阀，伺服阀价格昂贵，成本太高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、合理，综合了全液压机与全电动机的优势，实现了精密性和灵活性，适用范围广、快速、节能、环保、低噪音的电液复合式注射成型机及其控制方法，以克服现有技术的不足之处。

本发明的目的是这样实现的：

一种电液复合式注射成型机，包括机身、合模装置、合模驱动系统以及塑化注射装置，合模装置依次设有支架、动模板和定模板，支架和定模板设置在机身上，支架与定模板通过拉杆连接，动模板滑动设置在拉杆上，动模板朝向支架的面上设有移模油缸、锁模油缸和顶出油缸；塑化注射装置滑动设置在机身上，定模板及注射头板之间设有用于控制塑化注射装置整体运动的射移油缸，其特征在于：所述合模驱动系统为伺服节能系统，其包括伺服电机、伺服驱动器和油泵，伺服电机和伺服驱动器电性连接，伺服电机与油泵传动连接，油泵的泵口分别与油箱和液压管路连通，油泵并通过液压管路为移模油缸、锁模油缸、顶出油缸、增压油缸和射移油缸提供液压驱动能，增压油缸为锁模油缸提供高压。所述塑化注射装置为电动塑化注射装置，其包括机筒组件、料斗座、框架、螺杆、储料电机、注射动板和注射电机，机筒组件固定设置在框架外端、并指向定模板外端面；料斗座设置在机筒组件上、并与机筒组件内部连通；螺杆插入机筒组件内、并与储料电机传动连接，储料电机设置在储料电机支架上，储料电机支架设置在注射动板上，注射动板滑动设置在框架上，框架与机身滑动配合；注射电机设置在注射电机支架上，注射电机支架设置在框架上，注射电机与注射动板传动连接，以控制注射动板在框架上滑动。

所述油泵的泵口包括吸油口和出油口，吸油口与油箱连通，出油口通过控制阀与各油缸的液压管路连通。

所述储料电机支架固定设置在注射动板上，储料电机支架中心与注射动板中心距离可调。

所述电动塑化注射装置的框架包括注射头板、导柱和注射尾板，注射头板和注射尾板固定设置在导柱两端，注射头板和注射尾板设置在直线导轨上，直线导轨与机身连接，注射动板设置在注射头板和注射尾板之间、并与导柱滑动配合。

所述储料电机通过储料减速传动副与螺杆连接，注射电机依次通过注射减速传动副和滚珠丝杠传动副与注射动板传动连接，注射电机支架设置在注射尾板上，注射电机支架中心与注射尾板中心距离可调；所述滚珠丝杠传动副与注射动板之间还设有传动座和射出力量测定板。

所述储料减速传动副和注射减速传动副的减速比均为3:1。

所述合模装置是四缸全液压结构，该结构包括四根拉杆，各拉杆平行设置并分别穿过动模板四角固定在定模板与后支架的四角上。

所述锁模油缸设有四个，各锁模油缸的缸体分别套在一拉杆外面并固定在动模板上，锁模油缸的活塞固定在拉杆上，活塞将缸体内部分开有前腔和后腔，前腔和后腔通过插装阀连接，插装阀在开合模或高压锁模过程中连通或断开前腔和后腔。

所述移模油缸设有两个，移模油缸安装在动模板和支架之间，移模油缸并与锁模油缸在同一水平线上，两个移模油缸的前腔相互连通，两个移模油缸的后腔相互连通。

所述顶出油缸设有一个，其位于动模板中心上。

所述增压油缸为四个锁模油缸提供高压，增压油缸分别通过控制阀油路与油泵和锁模油缸连通。

所述合模装置和电动塑化注射装置卧放在机身上，伺服节能系统、增压油缸和油箱设置在机身内，其中，伺服节能系统位于电动塑化注射装置下方。

所述射移油缸替换为电机驱动机构，以通过电机驱动机构来调节电动塑化注射装置的位移。

一种电液复合式注射成型机的控制方法，其特征在于。

第一步，启动伺服节能系统，将液压动能通过液压管路输送给各执行油缸，在控制阀的作用下，两移模油缸推动动模板向定模板靠近，同时插装阀打开，锁模油缸在前腔、后腔油通过油管互补的情况下随动模板一起运行，使固定在动模板和定模板上的模具锁紧，然后插装阀闭合，断开锁模油缸前腔、后腔的通路，此时，增压油缸的高压油进入靠近动模板的高压腔，实现模具的最终锁紧。

第二步，当模具锁紧后，通过射移油缸控制电动塑化注射装置运动，使机筒组件与模具进料口紧密接触。

第三步，启动注射电机，通过滚珠丝杠传动副带动注射动板快速向定模板方向运动，从而推动注射动板上的螺杆运动，最后将螺杆前端熔融塑料以一定速度注进锁紧的模具；在此之前，储料电机将转动能传递给螺杆，使螺杆转动达到塑料熔融塑化，同时螺杆在熔融料的作用下后退，并推动注射动板后退，位于注射动板与滚珠丝杠传动副之间的射出力量测定板将注射动板后退及滚珠丝杠传动副前进的压力反馈至控制电路，然后对注射电机及储料电机做出调整。

第四步，熔融料注满模具里面型腔后，注射电机继续给螺杆提供一定压力，以保证模具型腔制品冷却收缩补料，从而得到饱满合格的制品。

第五步，移模油缸启动，动模板离开定模板，同时插装阀打开，锁模油缸在前腔和后腔油通过油管互补的情况下随动模板一起运行，使固定在动模板和定模板上的模具打开至一定距离。

第六步，启动顶出油缸将模具中制品顶出，接着顶出油缸快速复位。

以上步骤中，伺服节能系统一直保持运行，在电脑控制下重复上述过程，进行下一轮加工。

第四步之后，当制品冷却定型后，射移油缸将电动塑化注射装置推离定模板使机筒组件与模具进料口脱离。（此步骤可以不要）

本发明的有益效果如下。

（1）本发明结构简单、精密、响应快速、节能、环保、低噪音、不用调模和模具使用寿命高等优点，它比普通型注塑机缩短成型周期30～40%，节能40～70%。

（2）采用四缸全液压锁模结构、电动塑化注射装置以及伺服节能系统驱动的设计理念，综合了全液压机与全电动机的优势，每个动作过程中的压力、速度进行了实时闭环控制，实时检测和反馈。

（3）此款电液复合式注射成型机注射压力大，精度高、动力强大，对成型一些透明、容易收缩变形的产品以及薄壁产品效果显著、质量好。

（4）适用范围广，由于开合模行程较大，且不用调模，可适合深腔或各种形状复杂的制品成型；便于安装抽插芯、铰牙等，有利于成型有特殊要求产品；在注射后保压前将模具打开少许，有利于产品排气，可成型易产生气体塑料制品。

（5）低压护模准确可靠，整机和模具寿命显著提高，且开模前已经卸压，减少了开模时的振动。

（6）节能，环保，噪音低，采用伺服系统后，在保压时可节约90%的能量，在其它动作下至少可节约50%。

（7）操作方便，易于维修。

（8）结构简单，价格便宜，利于推广，具有明显的社会效益和应用前景。

附图说明

图1为本发明一实施例结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为图1的右视结构示意图。

图4为本发明循环工作流程框图。

图5为本发明工作过程油路压力图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1至图3所示，一种电液复合式注射成型机，包括机身27、合模装置、合模驱动系统以及塑化注射装置，合模装置依次设有支架1、动模板5和定模板8，支架1和定模板8设置在机身27上，支架1与定模板8通过拉杆6连接，动模板5滑动设置在拉杆6上，动模板5朝向支架1的面上设有移模油缸2、锁模油缸3和顶出油缸4；塑化注射装置滑动设置在机身27上，定模板8及注射头板11之间设有用于控制塑化注射装置整体运动的射移油缸9，所述合模驱动系统为伺服节能系统28，其包括伺服电机29（永磁同步伺服电机29）、伺服驱动器30和油泵31，伺服电机29和伺服驱动器30电性连接，伺服电机29与油泵31传动连接，油泵31的泵口分别与油箱32和液压管路连通，油泵31并通过液压管路为移模油缸2、锁模油缸3、顶出油缸4、增压油缸34和射移油缸9提供液压驱动能，增压油缸为锁模油缸提供高压。所述塑化注射装置为电动塑化注射装置，其包括机筒组件33、料斗座10、框架、螺杆12、储料电机17、注射动板18和注射电机35，机筒组件33固定设置在框架外端、并指向定模板8外端面；料斗座10设置在机筒组件33上、并与机筒组件33内部连通；螺杆12插入机筒组件33内、并与储料电机17传动连接，储料电机17设置在储料电机支架39上，储料电机支架39设置在注射动板18上，注射动板18滑动设置在框架上，框架与机身27滑动配合；注射电机35设置在注射电机支架38上，注射电机支架38设置在框架上，注射电机35与注射动板18传动连接，以控制注射动板18在框架上滑动。

所述油泵31的泵口包括吸油口和出油口，吸油口与油箱32连通，出油口通过控制阀与各油缸（包括移模油缸2、锁模油缸3、顶出油缸4、增压油缸34和射移油缸9）的液压管路连通。所述储料电机支架39固定设置在注射动板18上，储料电机支架39中心与注射动板18中心距离可调。

所述电动塑化注射装置的框架包括注射头板11、导柱22和注射尾板23，注射头板11和注射尾板23固定设置在导柱22两端，注射头板11和注射尾板23设置在直线导轨26上，直线导轨26与机身27连接，注射动板18设置在注射头板11和注射尾板23之间、并与导柱22滑动配合。导柱22两端面上设有螺栓，两端螺栓分别穿过注射头板11和注射尾板23与锁紧螺母24连接。

所述储料电机17通过储料减速传动副与螺杆12连接，注射电机35依次通过注射减速传动副和滚珠丝杠传动副21与注射动板18传动连接，注射电机支架38设置在注射尾板23上，注射电机支架38中心与注射尾板23中心距离可调；所述滚珠丝杠传动副21与注射动板18之间还设有传动座19和射出力量测定板20。

所述储料减速传动副和注射减速传动副的减速比均为3:1。

上述储料减速传动副由储料主动轮16、储料传动带15和储料从动轮14构成，储料主动轮16与储料电机17的转轴连接，储料从动轮14与传动轴13连接，螺杆12与传动轴13连接，储料传动带15将储料主动轮16的动力传递到储料从动轮14，以带动传动轴13转动，从而带动螺杆12旋转。

上述注射减速传动副由注射主动轮36、注射传动带37和注射从动轮25构成，注射主动轮36与注射电机35的转轴连接，注射从动轮25与滚珠丝杠传动副21连接，注射传动带37将注射主动轮36的动力传递到注射从动轮25，以带动滚珠丝杠传动副21运转。

所述合模装置是四缸全液压结构，该结构包括四根拉杆6，各拉杆6平行设置并分别穿过动模板5四角固定在定模板8与后支架1的四角上。

所述锁模油缸3设有四个，各锁模油缸3的缸体分别套在一拉杆6外面并固定在动模板5上，锁模油缸3的活塞固定在拉杆6上，活塞将缸体内部分开有前腔和后腔，前腔和后腔通过插装阀连接，插装阀在开合模或高压锁模过程中连通或断开前腔和后腔。

所述移模油缸2设有两个，移模油缸2安装在动模板5和支架1之间，移模油缸2并与锁模油缸3在同一水平线上，两个移模油缸2的前腔相互连通，两个移模油缸2的后腔相互连通。

所述顶出油缸4设有一个，其位于动模板5中心上。

所述增压油缸34为四个锁模油缸3提供高压的，增压油缸34分别通过控制阀油路与油泵31和锁模油缸3连通。

所述合模装置和电动塑化注射装置卧放在机身27上，伺服节能系统28、增压油缸34和油箱32设置在机身27内，其中，伺服节能系统28位于电动塑化注射装置下方。

所述射移油缸9可以替换为电机驱动机构，以通过电机驱动机构来调节电动塑化注射装置的位移，但是由于安装位置有限，而电机驱动机构较为复杂，还有，由于储料电机17和注射电机35均采用精度较高的伺服控制，所以，本实施例采用射移油缸9来控制电动塑化注射装置整体运动也就足够了。

所述电液复合式注射成型机还包括电脑操作控制和启停按钮设置在外观电脑面板上，通过电脑操作控制的工作，本机处于正常工作状态（图中未标示）。

上述移模油缸2和锁模油缸3行程较大，可根据需求自由控制行程，顶出油缸4行程空间大，开合模过程中锁模油缸3不需要供能。

上述定模板8和支架1紧密固定在机身27上，四根拉杆6和固定在动模板5下端的滑动于机身27导轨上的滑脚共同支撑动模板5。

结合图4所示，一种电液复合式注射成型机的控制方法，其特征在于。

第一步，启动伺服节能系统28，将液压动能通过液压管路输送给各执行油缸（各执行油缸的压力变化见图5所示），在控制阀的作用下，两移模油缸2推动动模板5向定模板8靠近，同时插装阀打开，锁模油缸3在前腔、后腔油通过油管互补的情况下随动模板5一起运行，使固定在动模板5和定模板8上的模具7锁紧，然后插装阀闭合，断开锁模油缸3前腔、后腔的通路，此时，增压油缸34的高压油进入靠近动模板5的高压腔，实现模具7的最终锁紧。

第二步，当模具7锁紧后，通过射移油缸9控制电动塑化注射装置运动，使机筒组件33与模具7进料口紧密接触。

第三步，启动注射电机35，通过滚珠丝杠传动副21带动注射动板18快速向定模板8方向运动，从而推动注射动板18上的螺杆12运动，最后将螺杆12前端熔融塑料以一定速度注进锁紧的模具7；在此之前，储料电机17将转动能传递给螺杆12，使螺杆12转动达到塑料熔融塑化，同时螺杆12在熔融料的作用下后退，并推动注射动板18后退，位于注射动板18与滚珠丝杠传动副21之间的射出力量测定板20将注射动板18后退及滚珠丝杠传动副21前进的压力反馈至控制电路，然后对注射电机35及储料电机17做出调整。

第四步，熔融料注满模具7里面型腔后，注射电机35继续给螺杆12提供一定压力，以保证模具7型腔制品冷却收缩补料，从而得到饱满合格的制品。

第五步，移模油缸2启动，动模板5离开定模板8，同时插装阀打开，锁模油缸3在前腔和后腔油通过油管互补的情况下随动模板5一起运行，使固定在动模板5和定模板8上的模具7打开至一定距离。

第六步，启动顶出油缸4，顶出油缸4带动其活塞杆推动顶针板向动模板5快速运动，使固定在顶针板上的顶针杆（图中未标示）穿过动模板5和模具7的阳模或阴模，顶出制品，使其与模具7脱离，并取出制品，然后顶针油缸快速带动顶针杆退回。

以上步骤中，伺服节能系统28一直保持运行，在电脑控制下重复上述过程，进行下一轮加工。

第四步之后，当制品冷却定型（通过模具7的冷却水使制品冷却定型）后，射移油缸9将电动塑化注射装置推离定模板8使机筒组件33与模具7进料口脱离（可以没有该动作，即保持塑化注射装置位置）。

另外，因储料电机17与伺服节能系统28独立，所以除在注射和保压时间内，其它时间都可塑化熔胶。

Claims (7)

1.一种电液复合式注射成型机，包括机身、合模装置、合模驱动系统以及塑化注射装置，合模装置依次设有支架、动模板和定模板，支架和定模板设置在机身上，支架与定模板通过拉杆连接，动模板滑动设置在拉杆上，动模板朝向支架的面上设有移模油缸、锁模油缸和顶出油缸；塑化注射装置滑动设置在机身上，定模板及注射头板之间设有用于控制塑化注射装置整体运动的射移油缸，其特征在于：

所述合模驱动系统为伺服节能系统，其包括伺服电机、伺服驱动器和油泵，伺服电机和伺服驱动器电性连接，伺服电机与油泵传动连接，油泵的泵口分别与油箱和液压管路连通，油泵并通过液压管路为移模油缸、锁模油缸、顶出油缸、增压油缸和射移油缸提供液压驱动能，增压油缸为锁模油缸提供高压；

所述塑化注射装置为电动塑化注射装置，其包括机筒组件、料斗座、框架、螺杆、储料电机、注射动板和注射电机，机筒组件固定设置在框架外端、并指向定模板外端面；料斗座设置在机筒组件上、并与机筒组件内部连通；螺杆插入机筒组件内、并与储料电机传动连接，储料电机设置在储料电机支架上，储料电机支架设置在注射动板上，注射动板滑动设置在框架上，框架与机身滑动配合；注射电机设置在注射电机支架上，注射电机支架设置在框架上，注射电机与注射动板传动连接，以控制注射动板在框架上滑动；

所述油泵的泵口包括吸油口和出油口，吸油口与油箱连通，出油口通过控制阀与各油缸的液压管路连通；所述储料电机支架固定设置在注射动板上，储料电机支架中心与注射动板中心距离可调；

所述电动塑化注射装置的框架包括注射头板、导柱和注射尾板，注射头板和注射尾板固定设置在导柱两端，注射头板和注射尾板设置在直线导轨上，直线导轨与机身连接，注射动板设置在注射头板和注射尾板之间、并与导柱滑动配合；

所述储料电机通过储料减速传动副与螺杆连接，注射电机依次通过注射减速传动副和滚珠丝杠传动副与注射动板传动连接，注射电机支架设置在注射尾板上，注射电机支架中心与注射尾板中心距离可调；所述滚珠丝杠传动副与注射动板之间还设有传动座和射出力量测定板。

2.根据权利要求1所述的电液复合式注射成型机，其特征在于：所述储料减速传动副和注射减速传动副的减速比均为3:1。

3.根据权利要求1所述的电液复合式注射成型机，其特征在于：所述合模装置是四缸全液压结构，该结构包括四根拉杆，各拉杆平行设置并分别穿过动模板四角固定在定模板与后支架的四角上；

所述锁模油缸设有四个，各锁模油缸的缸体分别套在一拉杆外面并固定在动模板上，锁模油缸的活塞固定在拉杆上，活塞将缸体内部分开有前腔和后腔，前腔和后腔通过插装阀连接，插装阀在开合模或高压锁模过程中连通或断开前腔和后腔；

所述移模油缸设有两个，移模油缸安装在动模板和支架之间，移模油缸并与锁模油缸在同一水平线上，两个移模油缸的前腔相互连通，两个移模油缸的后腔相互连通；

所述顶出油缸设有一个，其位于动模板中心上；

所述增压油缸为四个锁模油缸提供高压，增压油缸分别通过控制阀油路与油泵和锁模油缸连通。

4.根据权利要求3所述的电液复合式注射成型机，其特征在于：所述合模装置和电动塑化注射装置卧放在机身上，伺服节能系统、增压油缸和油箱设置在机身内，其中，伺服节能系统位于电动塑化注射装置下方。

5.根据权利要求1所述的电液复合式注射成型机，其特征在于：所述射移油缸替换为电机驱动机构，以通过电机驱动机构来调节电动塑化注射装置的位移。

6.一种如权利要求4所述的电液复合式注射成型机的控制方法，其特征在于：

第一步，启动伺服节能系统，将液压动能通过液压管路输送给各执行油缸，在控制阀的作用下，两移模油缸推动动模板向定模板靠近，同时插装阀打开，锁模油缸在前腔、后腔油通过油管互补的情况下随动模板一起运行，使固定在动模板和定模板上的模具锁紧，然后插装阀闭合，断开锁模油缸前腔、后腔的通路，此时，增压油缸的高压油进入靠近动模板的高压腔，实现模具的最终锁紧；

第二步，当模具锁紧后，通过射移油缸控制电动塑化注射装置运动，使机筒组件与模具进料口紧密接触；

第三步，启动注射电机，通过滚珠丝杠传动副带动注射动板快速向定模板方向运动，从而推动注射动板上的螺杆运动，最后将螺杆前端熔融塑料以一定速度注进锁紧的模具；在此之前，储料电机将转动能传递给螺杆，使螺杆转动达到塑料熔融塑化，同时螺杆在熔融料的作用下后退，并推动注射动板后退，位于注射动板与滚珠丝杠传动副之间的射出力量测定板将注射动板后退及滚珠丝杠传动副前进的压力反馈至控制电路，然后对注射电机及储料电机做出调整；

第四步，熔融料注满模具里面型腔后，注射电机继续给螺杆提供一定压力，以保证模具型腔制品冷却收缩补料，从而得到饱满合格的制品；

第五步，移模油缸启动，动模板离开定模板，同时插装阀打开，锁模油缸在前腔和后腔油通过油管互补的情况下随动模板一起运行，使固定在动模板和定模板上的模具打开至一定距离；

第六步，启动顶出油缸将模具中制品顶出，接着顶出油缸快速复位；

以上步骤中，伺服节能系统一直保持运行，在电脑控制下重复上述过程，进行下一轮加工。

7.根据权利要求6所述的电液复合式注射成型机的控制方法，其特征在于：第四步之后，当制品冷却定型后，射移油缸将电动塑化注射装置推离定模板使机筒组件与模具进料口脱离。