CN108068275A - 伺服电动缸及针阀式热流道系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种伺服电动缸及针阀式热流道系统，所述伺服电动缸包括缸体、及位于缸体内的转子单元和定子单元，所述转子单元在定子单元内可旋转安装，转子单元上固定安装有丝杆螺母，丝杆螺母内配合安装有沿丝杆螺母轴线作直线运动的丝杆，所述定子单元通电后产生旋转磁场，以使转子单元在定子单元内旋转，丝杆螺母跟随转子单元同步旋转，丝杆将丝杆螺母的旋转转化为丝杆的直线运动。本发明的伺服电动缸使用电作为驱动源，能够驱动丝杆沿着丝杆螺母的轴线作直线运动，解决了现有技术中普通伺服电动缸体积较大、油缸漏油、气缸推力不够以及行程速度不可调节等问题。
Description
技术领域
本发明属于热流道注塑技术领域，具体涉及一种伺服电动缸及针阀式热流道系统。
背景技术
热流道（hot runner）是在注塑模具中使用的，将融化的塑料注入到模具的空腔中的加热组件集合。热流道系统一般由热喷嘴、分流板、温控箱和附件等几部分组成。热流道系统分为开放式热流道系统和针阀式热流道系统，根据不同产品原材料、外观、及性能要求，而选用相对应符合要求的热流道系统，从而选用相对应的喷嘴形式。
热流道（hot runner）是在注塑模具中使用的，将融化的塑料注入到模具的空腔中的加热组件集合。热流道系统一般由热喷嘴、分流板、温控箱和附件等几部分组成。热流道系统分为开放式热流道系统和针阀式热流道系统，根据不同产品原材料、外观、及性能要求，而选用相对应符合要求的热流道系统，从而选用相对应的喷嘴形式。
针阀式热流道系统中阀针的运动主要是由油缸、气缸以及普通伺服电动缸来驱动，但气缸推力不够且噪音大，油缸压存在漏油的风险，气缸及油缸因密封圈老化需定时更换，传统伺服电动缸体积过大无法装配入模具，且制造成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种伺服电动缸及针阀式热流道系统，其结构紧凑，定位精度高，且运行稳定、高效。
为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：
一种伺服电动缸，所述伺服电动缸包括缸体、及位于缸体内的转子单元和定子单元，所述转子单元在定子单元内可旋转安装，转子单元上固定安装有丝杆螺母，丝杆螺母内配合安装有沿丝杆螺母轴线作直线运动的丝杆，所述定子单元通电后产生旋转磁场，以使转子单元在定子单元内旋转，丝杆螺母跟随转子单元同步旋转，丝杆将丝杆螺母的旋转转化为丝杆的直线运动。
作为本发明的进一步改进，所述缸体内固定安装有与丝杆电性连接的位置传感装置，所述位置传感装置用于实时反馈丝杆的运动位置。
作为本发明的进一步改进，所述位置传感器为编码器，编码器固定安装于电路板上。
作为本发明的进一步改进，所述转子单元包括转子永磁体，定子单元包括定子线圈。
作为本发明的进一步改进，所述伺服电动缸包括位于缸体两端的第一端盖和第二端盖，所述第一端盖上设有通孔，所述丝杆贯穿第一端盖并在通孔中直线运动。
作为本发明的进一步改进，所述第一端盖上在通孔的至少一侧设有收容部，所述丝杆上固定安装有防转销，所述丝杆在通孔中直线运动时，防转销与收容部相互卡合以防止丝杆转动。
作为本发明的进一步改进，所述第一端盖下方在通孔下方延伸有若干限位部，所述丝杆在通孔中直线运动时，防转销在限位部之间进行直线运动。
作为本发明的进一步改进，所述丝杆上沿与丝杆纵向相垂直的方向设有贯穿孔，所述防转销固定安装于所述贯穿孔内。
作为本发明的进一步改进，所述伺服电动缸包括位于缸体内的第一轴承和第二轴承，所述转子单元包括第一安装部和第二安装部，所述第一安装部固定安装于第一轴承上，第二安装部固定安装于第二轴承上。
相应地，一种针阀式热流道系统，所述针阀式热流道系统包括上述的伺服电动缸、以及与丝杆固定安装的阀针，所述针阀式热流道系统通过伺服电动缸驱动阀针作往返运动。
本发明的有益效果是：
伺服电动缸使用电作为驱动源，能够驱动丝杆沿着丝杆螺母的轴线作直线运动，解决了现有技术中普通伺服电动缸体积较大、油缸漏油、气缸推力不够以及行程速度不可调节等问题；
伺服电动缸接入针阀式热流道系统，通电后能够带动阀针运动，并且阀针的推力、往返速度、运动行程等可以调节可以根据工艺进行调节，能够缩短注塑周期，改善注塑工艺。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一具体实施方式中伺服电动缸的剖视结构示意图；
图2为本发明一具体实施方式中伺服电动缸的正视结构示意图；
图3为本发明一具体实施方式中伺服电动缸的侧视结构示意图；
图4为本发明一具体实施方式中伺服电动缸的爆炸结构示意图；
图5为本发明一具体实施方式中伺服电动缸的另一视角爆炸结构示意图；
图6为本发明一具体实施方式中丝杆及防转销的安装结构示意图；
图7a、7b分别为本发明一具体实施方式中第一端盖的立体结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
在本发明的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分扩大，因此，仅用于图示本发明的主题的基本结构。
本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向（旋转90度或其他朝向），并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。
并且，应当理解的是尽管术语第一、第二等在本文中可以被用于描述各种元件或结构，但是这些被描述对象不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将这些描述对象彼此区分开。例如，第一加热器可以被称为第二加热器，并且类似地第二加热器也可以被称为第一加热器，这并不背离本发明的保护范围。
本发明公开了一种伺服电动缸，包括缸体、及位于缸体内的转子单元和定子单元，转子单元在定子单元内可旋转安装，转子单元上固定安装有丝杆螺母，丝杆螺母内配合安装有沿丝杆螺母轴线作直线运动的丝杆，所述定子单元通电后产生旋转磁场，以使转子单元在定子单元内旋转，丝杆螺母跟随转子单元运动，丝杆将丝杆螺母的旋转转化为丝杆的直线运动。
参图1至图5所示，本发明的一具体实施方式中，伺服电动缸包括缸体10、及位于缸体内的转子单元20和定子单元30，本实施方式中转子单元20包括转子永磁体21，定子单元30包括定子线圈31。定子单元30中的定子线圈31通电后能够产生旋转磁场，转子永磁体21在旋转磁场的作用下，能够带动转子单元20进行旋转。
参图1、图4、及图5所示，转子单元20上固定安装有丝杆螺母40，丝杆螺母40内配合安装有丝杆50。其中，丝杆螺母40固定安装于转子单元的内侧，因此丝杆螺母40能够跟随转子单元20的旋转而旋转。丝杆50沿着丝杆螺母40的轴线安装，且对丝杆50的旋转进行限定，使丝杆50仅能沿着丝杆螺母40的轴线方向进行往返运动，而不会跟随丝杆螺母的旋转而旋转。如此，当丝杆螺母40与丝杆50相互配合安装后，丝杆螺母40能够跟随转子单元20的旋转而旋转，丝杆50在丝杆螺母40内将丝杆螺母40的旋转转化为丝杆50沿着丝杆螺母40轴线的直线运动。
参图1、图4、及图5所示，缸体10内还固定安装有电路板60，电路板60上固定安装有位置传感器61，该位置传感器61与丝杆50电性连接，可以用于实时反馈丝杆50的运动位置。本实施方式中位置传感器61采用编码器，当然，在其他实施方式中也可以采用编码器之外的位置传感器。
进一步地，本实施方式中的伺服电动缸还包括位于缸体10两端的第一端盖71和第二端盖72，第一端盖71上设有通孔711，丝杆50贯穿第一端盖71并在通孔711中作直线运动。
参图6所示，本实施方式中的丝杆50上固定安装有防转销51，当丝杆50在通孔71中直线运动时，防转销51能够防止丝杆50转动。优选地，丝杆50上与丝杆50纵向相垂直的方向设有贯穿孔（未标号），防转销51固定安装于该贯穿孔内，且防转销51的两端凸出于贯穿孔，以与第一端盖71上的相关部件相互配合。
结合图7a、7b所示，第一端盖71上在通孔711的两侧对应设有收容部712，收容部712的宽度大于或等于防转销51的直径，该收容部712的大小与防转销51凸出于丝杆50的部分相对应，当丝杆50运动至最上端时，丝杆50上防转销51的两端对应位于通孔两侧的收容部712中，且相对卡合，以此固定丝杆50的位置，通过防转销51与收容部712的卡合能够有效防止丝杆50跟随转子单元旋转。
进一步地，为了保证丝杆50在沿丝杆螺母40的轴线直线运动时，丝杆50不跟随丝杆螺母40进行转动，第一端盖71的下方在通孔711下方延伸有两个对称分布的限位部713。
具体地，如图7a所示，两个限位部713呈圆弧形设置，两个限位部713中间大小与通孔711大小相等，用于收容丝杆50。两个限位部713之间形成有两个对应的限位槽714，限位槽714与收容部712对应设置，且限位槽714的宽度大于或等于防转销51的直径。如此，当丝杆50在沿丝杆螺母40的轴线直线运动时，第一端盖71上由两个限位部713形成的限位槽714能够对丝杆50上的防转销51进行限位，防转销51在限位槽714沿着丝杆螺母40的轴线进行直线运动，保证丝杆50在运动过程中不会旋转。
优选地，本实施方式中的丝杆50沿着丝杆螺母40的轴线作往返直线运动，限位槽714的长度与收容部712的深度之和不小于丝杆50的最大运动行程，以保证在运动过程中防转销51不会脱离限位槽714及收容部712，保证了伺服电动缸的工作稳定性。
另外，参图1、图4、及图5所示，本实施方式中的伺服电动缸还包括位于缸体10内的第一轴承81和第二轴承82，转子单元20的上方固定设有第一安装部22，下方固定设有第二安装部23，第一安装部22固定安装于第一轴承81上，第二安装部23固定安装于第二轴承82上，转子永磁体21可旋转安装于第一安装部22和第二安装部23之间，以此实现转子单元20的安装。
应当理解的是，本实施方式中通过在丝杆50上设置防转销51，对应地在第一端盖71设置于防转销51相配合的收容部712和限位槽714，如此实现对丝杆50在旋转方向的限制，在其他实施方式中也可以采用其他形式的限位，凡是在第一端盖71或第二端盖72上用于限制丝杆旋转方向上的结构均属于本发明的保护范围。
本实施方式中的伺服电动缸控制简单，当定子单元30中的定子线圈31通电后能够产生旋转磁场，以交流电为例进行说明，定子线圈31通入交流电后能够产生周期性的旋转磁场，转子永磁体21在周期性的旋转磁场的作用下，能够带动转子单元20进行周期性的旋转。
如在第一周期内，当转子单元20沿第一方向（顺时针或逆时针）旋转时，丝杆螺母跟随40转子单元20沿第一方向（顺时针或逆时针）同步旋转，此时由于丝杆50与丝杆螺母40的相互作用，丝杆50在丝杆螺母40内将丝杆螺母40的第一方向（顺时针或逆时针）旋转转化为丝杆50沿着丝杆螺母40轴线的直线运动（向上或向下）；
对应地，如在第二周期内，当转子单元20沿第二方向（逆时针或顺时针）旋转时，丝杆螺母跟随40转子单元20沿第二方向（逆时针或顺时针）同步旋转，此时由于丝杆50与丝杆螺母40的相互作用，丝杆50在丝杆螺母40内将丝杆螺母40的第二方向（逆时针或顺时针）旋转转化为丝杆50沿着丝杆螺母40轴线的直线运动（向下或向上）。
如此，伺服电动缸只需在定子单元30中的定子线圈31通入交流电，即可实现丝杆50沿着丝杆螺母40轴线的直线往返运动。通过控制电流的大小、周期、时间等参数，即可控制丝杆的运动行程、运动速度等，从而实现对伺服电动缸的控制。
另外，在伺服电动缸的工作过程中，位置传感器61（如编码器等）能够实时采集丝杆50的运动位置，并可以实现丝杆50的精确控制。
在本发明的另一具体实施方式中，针阀式热流道系统包括伺服电动缸、以及与伺服电动缸中丝杆固定安装的阀针，针阀式热流道系统能够通过伺服电动缸驱动阀针作往返运动，该伺服电动缸与上述实施方式中的伺服电动缸完全相同，此处不再进行赘述。
本实施方式中运用新型的伺服电动缸，能够满足复杂的注塑工艺，通过控制伺服电动缸电流的大小、周期、时间等参数，即可控制阀针的运动行程、运动速度、段数等，从而通过伺服电动缸实现对针阀式热流道系统的控制。
本实施方式具有以下优点：
工作效率高，设备寿命长，不需要经常更换配件，大大降低生成及维护成本；
阀针的推力、往返速度、运动行程等可以调节，阀针控制定位精度高，操作简单方便；
不需要油站或者压缩空气作为动力源，使用电作为驱动源，噪音低，能够清洁生产，减少污染。
应当理解的是，本实施方式中以伺服电动缸接入针阀式热流道系统为例进行说明，在其他实施方式中，伺服电动缸还可应用于其他热流道系统、注塑模具、数控机床等技术领域，此处不再一一举例进行说明。
由以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
伺服电动缸使用电作为驱动源，能够驱动丝杆沿着丝杆螺母的轴线作直线运动，解决了现有技术中普通伺服电动缸体积较大、油缸漏油、气缸推力不够以及行程速度不可调节等问题；
伺服电动缸接入针阀式热流道系统，通电后能够带动阀针运动，并且阀针的推力、往返速度、运动行程等可以调节可以根据工艺进行调节，能够缩短注塑周期，改善注塑工艺。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种伺服电动缸，其特征在于，所述伺服电动缸包括缸体、及位于缸体内的转子单元和定子单元，所述转子单元在定子单元内可旋转安装，转子单元上固定安装有丝杆螺母，丝杆螺母内配合安装有沿丝杆螺母轴线作直线运动的丝杆，所述定子单元通电后产生旋转磁场，以使转子单元在定子单元内旋转，丝杆螺母跟随转子单元同步旋转，丝杆将丝杆螺母的旋转转化为丝杆的直线运动。
2.根据权利要求1所述的伺服电动缸，其特征在于，所述缸体内固定安装有与丝杆电性连接的位置传感装置，所述位置传感装置用于实时反馈丝杆的运动位置。
3.根据权利要求2所述的伺服电动缸，其特征在于，所述位置传感器为编码器，编码器固定安装于电路板上。
4.根据权利要求1所述的伺服电动缸，其特征在于，所述转子单元包括转子永磁体，定子单元包括定子线圈。
5.根据权利要求1所述的伺服电动缸，其特征在于，所述伺服电动缸包括位于缸体两端的第一端盖和第二端盖，所述第一端盖上设有通孔，所述丝杆贯穿第一端盖并在通孔中直线运动。
6.根据权利要求5所述的伺服电动缸，其特征在于，所述第一端盖上在通孔的至少一侧设有收容部，所述丝杆上固定安装有防转销，所述丝杆在通孔中直线运动时，防转销与收容部相互卡合以防止丝杆转动。
7.根据权利要求6所述的伺服电动缸，其特征在于，所述第一端盖下方在通孔下方延伸有若干限位部，所述丝杆在通孔中直线运动时，防转销在限位部之间进行直线运动。
8.根据权利要求6所述的伺服电动缸，其特征在于，所述丝杆上沿与丝杆纵向相垂直的方向设有贯穿孔，所述防转销固定安装于所述贯穿孔内。
9.根据权利要求1所述的伺服电动缸，其特征在于，所述伺服电动缸包括位于缸体内的第一轴承和第二轴承，所述转子单元包括第一安装部和第二安装部，所述第一安装部固定安装于第一轴承上，第二安装部固定安装于第二轴承上。
10.一种针阀式热流道系统，其特征在于，所述针阀式热流道系统包括权利要求1~9中任一项所述的伺服电动缸、以及与丝杆固定安装的阀针，所述针阀式热流道系统通过伺服电动缸驱动阀针作往返运动。
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