CN108312441A - 阀针式热流道缸 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种阀针式热流道缸，包括阀针和驱动阀针做直线运动的驱动装置，驱动装置包括马达和传动组件，传动组件用于将马达输出的旋转运动转化为阀针的直线运动；其中，马达和传动组件沿着垂直于阀针运动方向的平面间隔设置，驱动装置还包括万向软轴，万向软轴连接在马达和传动组件之间，并将马达的旋转运动传递至传动组件。如此设置的驱动装置沿阀针方向的高度较小，因而减小了接收驱动装置的模板的厚度，另外万向软轴的柔韧性提高了模板平面的有效利用率，从而从整体上减小了模板的体积，降低了模板的制造成本，有利于阀针式热流道缸的推广应用。

Description

阀针式热流道缸

技术领域

本发明属于热流道注塑技术领域，具体涉及一种阀针式热流道缸。

背景技术

热流道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阀针式热流道系统，其中，阀针式热流道系统通过采用阀针在控制装置的作用下，在预定的时刻以机械运动的方式来打开或关闭浇口。这种类型的热流道系统具有很多的热尖式和烧套式流道系统无法具备的优点，如可人为控制浇口开关时间，浇口光滑平整，可扩大热流道技术应用领域等。阀针式热流道系统在汽车制造、医疗、电子或办公设备等许多领域得到广泛的应用。依靠阀针式热流道系统提高产品浇口质量是一种趋势，因阀式浇口是通过阀针机械动作关闭的，不受浇口处塑料冷却时间的限制，所以阀针式热流道系统有时还可以大大缩短塑件生产成型周期。

在现有技术中，阀针的运动主要是由气缸、油缸或普通伺服电动缸来驱动，但气缸的推力不够，而且噪音较大；而油缸的液压系统存在漏油的风险，对浇注造成污染；另外，气缸和油缸因密封圈老化需定时更换。这些缺陷会给阀针式热流道系统在实际设计和实施中带来阻碍，影响阀针式热流道系统的发展。

相较于气缸和油缸，伺服电动缸由于动力强劲且不会有液体泄漏而具有较大优势，然而，传统的伺服电动缸体积过大，难以装配入模具，尤其是缸体沿阀针运动方向的高度太大，导致与其适配的模板的厚度不得不随之增大，这无形间增加了模具的生产制造成本。

有鉴于此，有必要提供一种改进的阀针式热流道缸，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阀针式热流道缸，其能够缩短阀针驱动装置沿阀针的运动方向的高度，减小驱动装置所占用的模具空间，从而降低模具的制造成本，有利于推广阀针式热流道系统的应用。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种阀针式热流道缸，包括阀针和驱动所述阀针做直线运动的驱动装置，所述驱动装置包括马达和传动组件，所述传动组件用于将马达输出的旋转运动转化为所述阀针的直线运动；其中，所述马达和传动组件沿着垂直于所述阀针运动方向的平面间隔设置，所述驱动装置还包括万向软轴，所述万向软轴连接在所述马达和所述传动组件之间，并将所述马达的旋转运动传递至所述传动组件。

作为本发明的进一步改进，所述驱动装置安装于模板上，所述模板凹设有接收所述驱动装置的型腔。

作为本发明的进一步改进，所述万向软轴包括软轴芯和套设于所述软轴芯的外管，所述软轴芯包括相对的第一端和第二端，所述第一端与所述马达输出轴转动连接，所述第二端与所述传动组件的输入端转动连接。

作为本发明的进一步改进，所述输出轴设有第一凸键，所述第一端设有接收所述输出轴的套筒，所述套筒的内壁设有与所述第一凸键配合的第一键槽。

作为本发明的进一步改进，所述输入端设有接收所述第二端的接收孔，所述接收孔的孔壁设有第二键槽，所述第二端设有与所述第二键槽配合的第二凸键。

作为本发明的进一步改进，所述传动组件包括壳体，所述壳体内设有蜗轮、蜗杆和丝杆，所述蜗杆构造为所述输入端，所述丝杆连接所述阀针，所述蜗轮与所述蜗杆啮合，所述蜗轮的中心孔内设有螺旋槽，所述丝杆穿设于所述中心孔并与所述螺旋槽通过滚珠滚动配合，所述蜗杆被所述软轴芯驱动并带动所述蜗轮旋转，所述蜗轮通过滚珠将旋转运动转化为所述丝杆的直线运动。

作为本发明的进一步改进，所述丝杆包括相对的连接端和固定端，所述连接端与所述阀针相连，所述固定端连接防转结构以限制所述丝杆随所述蜗轮转动。

作为本发明的进一步改进，所述防转结构包括防转块和止转环，所述防转块套设于所述固定端，所述止转环套设于所述防转块，所述止转环具有接收所述防转块的内部通道，所述止转环允许所述防转块沿所述内部通道做直线运动并限制所述防转块旋转。

作为本发明的进一步改进，所述防转块与所述固定端通过止转销连接。

作为本发明的进一步改进，所述防转结构还包括止转螺钉，所述止转螺钉插入所述止转环的外壁以限制所述止转环的转动，所述止转螺钉相对所述壳体固定连接。

本发明的有益效果是：本发明所提供的阀针式热流道缸，由于马达和传动组件沿着垂直于阀针运动方向的平面设置，使得驱动装置的整体高度显著地减小；而万向软轴连接于马达和传动组件之间，不但顺畅地传递了旋转运动，而且马达和传动组件可以利用万向软轴有效避开其他的零部件，提高了该平面的有效利用率，从而从整体上减小了与驱动装置配合的装配模具的体积，降低了模具的制造成本。

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为本发明优选实施方式中的阀针式热流道缸的驱动装置的结构示意图；

图2为图1中驱动装置的马达为液压马达的示意图；

图3为图1中的驱动装置安装于模板上的装配结构示意图；

图4为图1所示的驱动装置中的万向软轴的结构示意图；

图5为图4所示的万向软轴分别与马达和传动组件的安装关系的示意图；

图6为图1所示的驱动装置中传动组件的立体示意图；

图7为图6所示的传动组件沿A-A面的剖视示意图；

图8为图6所示的传动组件沿B-B面的剖视示意图。

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。

如图1所示，本发明公开了一种阀针式热流道缸，包括阀针（图中未示出）和驱动阀针做直线运动的驱动装置，驱动装置包括马达1和传动组件3，传动组件3用于将马达1输出的旋转运动转化为阀针的直线运动；其中，马达1和传动组件3沿着垂直于阀针运动方向的平面间隔设置，驱动装置还包括万向软轴2，万向软轴2连接在马达1和传动组件3之间，并将马达1的旋转运动传递至传动组件3。

如图1所示，马达1为伺服电机，伺服电机可控制速度，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。伺服电机由于其精度和稳定性高、转速大及适应性强等特点而相比步进电机具有明显优势。当然，在变化的实施方式中，马达1也可以是普通的步进电机，还可以是气动马达或液压马达1’，其中，液压马达1’如图2所示。

在本实施方式中，由于伺服电机和传动组件3沿着垂直于阀针运动方向的平面设置，使得驱动装置5的整体高度显著地减小；而万向软轴2连接于伺服电机和传动组件3之间，不但顺畅地传递了旋转运动，而且伺服电机和传动组件3可以利用万向软轴2有效避开其他的零部件，提高了该平面的有效利用率，从而从整体上减小了与驱动装置5配合的装配模具的体积，降低了模具的制造成本，有利于伺服电动缸在阀针式热流道缸中的推广应用。

参见图3所示，为图1中的驱动装置5安装于模板6上的装配结构示意图。驱动装置5安装于模板6上，马达1和传动组件3在模板6上呈对角设置，万向软轴2布置呈S型。具体而言，模板6上设有收容驱动装置5的型腔60，如此，模板6具有更多可利用的空间，可用于收纳其他的零部件，或者设置内部管道等结构。

当然，模板6也可以是平板结构，而马达1和传动组件3通过紧固件间隔地设置于该平板上。另外，连接马达1和传动组件3的万向软轴2也可以呈其他形态设置。

参见图4所示，万向软轴2包括软轴芯（未图示）和套设于软轴芯的外管，软轴芯包括相对的第一端20和第二端22，第一端20与马达1输出轴10转动连接，第二端22与传动组件3的输入端转动连接。其中，软轴芯一般为螺旋细钢丝绳，钢丝绳的两端由轴承进行支撑，外管可以为橡胶软管。当万向软轴2连接在马达1和传动组件3之间并传递旋转运动时，软轴芯转动，外管保持静止。

参见图5所示，马达1的输出轴10设有第一凸键100，软轴芯第一端20设有接收输出轴10的套筒200，套筒200的内壁设有与第一凸键100配合的第一键槽2001。在本实施方式中，套筒200与软轴芯第一端20通过台阶形的连接件202相连，其中，台阶形的连接件202靠近套筒200的一端设有与第一键槽配合的平键2023，远离套筒200的一端设有与软轴芯配合的扭矩传递部2021。扭矩传递部2021的横截面呈外六边形，与软轴芯第一端20设置的具有内六角形截面的接收腔相匹配。

另外，在变化的实施方式中，上述的套筒200、连接件202和软轴芯第一端20可以设置为一体，即软轴芯第一端20设置为具有第一键槽的套筒200。换言之，软轴芯和马达1的输出轴10之间可以不设置前述的套筒200和连接件202，而只需使软轴芯第一端20的接收腔能够接收并传动具有第一凸键100的输出轴10即可。或者，上述的连接件202、套筒200和输出轴10可以视为一体，即输出轴10的横截面呈外六边形，而软轴芯第一端20设有与外六边形相匹配的具有内六角形横截面的套筒200。

当然，使软轴芯第一端20与输出轴10转动连接的截面形状并不限于上述的六边形和设有第一凸键100的圆形（输出轴10），也可以是三角形、四边形或其他的多边形，只要保证扭矩的传递即可。

继续参见图5所示，输入端设有接收第二端22的接收孔30，接收孔30的孔壁设有第二键槽301，第二端22设有与第二键槽301配合的第二凸键2201。具体地，接收孔30和第二端22之间连接有中间件220，该中间件220通过内六角形的内腔（未标示）接收具有外六边形截面的第二端22，中间件220设有与第二键槽301配合的第二凸键2201，如此，由万向软轴2传递的旋转扭矩通过外六边形与内六角形的配合以及第二凸键2201与第二键槽301的配合得以传递。

当然，与上述的软轴芯的第一端20相似，第二端22的中间件220也可以省略，换言之，将中间件220与第二端22设置为一体，使第二端22具有与第二键槽配合的第二凸键2201；或者，将中间件220与接收孔30设置为一体，使接收孔30具有与第二端22的外六边形截面匹配的内六角孔，也可以实现软轴芯第二端22到传动组件3输入端的转动连接。当然，转动连接还可以通过其他的截面形状得以实现，前文已作说明，此处不再赘述。

参见图6至图8所示，传动组件3包括壳体32，壳体32内设有蜗轮34、蜗杆36和丝杆38，蜗杆36构造为输入端，丝杆38连接阀针，蜗轮34与蜗杆36啮合，蜗轮34的中心孔340内设有螺旋槽，丝杆38穿设于蜗轮34的中心孔340并与螺旋槽通过滚珠滚动配合，蜗杆36被软轴芯驱动并带动蜗轮34旋转，蜗轮34通过滚珠将旋转运动转化为丝杆38的直线运动。

继续结合图6和图8所示，蜗杆36构造为输入端，蜗杆36向内凹设有上述的接收孔30以便接收软轴芯的旋转运动。蜗杆36的两端均套接有轴承35，以便支撑蜗杆36围绕其中心线进行转动。在本实施方式中，蜗杆36的中心线与传动组件3的壳体32的安装平面平行，即沿水平方向延伸。轴承35靠近壳体32的端部设置有密封圈37以保证壳体32内部的密封。蜗杆36在转动时其螺纹齿与蜗轮34的轮齿转动地啮合，从而带动蜗轮34旋转。

参见图7、图8所示，蜗轮34的两端也套接有支撑轴承39，支撑轴承进一步由轴承法兰33进行固定。蜗轮34的中心孔340内凹设有螺旋槽（未标示），丝杆38穿设于蜗轮34的中心孔340，丝杆38与螺旋槽通过滚珠（未图示）滚动配合，这使得被蜗杆36带动的蜗轮34通过滚珠的滚动进一步将运动传递给丝杆38，丝杆38将蜗杆36围绕水平方向的旋转运动转化为阀针沿竖直方向的直线运动。

结合图6和图7所示，丝杆38包括相对的连接端380和固定端382，连接端380与阀针相连，固定端382连接防转结构4以限制丝杆38随蜗轮34转动。连接端380与阀针相连的方式可以是挂台连接，也可以是本领域技术人员熟知的其他传动连接的方式，连接端380与阀针的连接保证丝杆38的直线运动无阻地传递给阀针，便于阀针在伺服电机的作用下迅速、精确地控制浇口的通断。固定端382防转结构4的设置限制了丝杆38的旋转运动，从而避免了丝杆38将旋转运动进一步传递给阀针。

继续结合图6和图7所示，防转结构4具体包括防转块40和止转环42，防转块40套设于固定端382，止转环42套设于防转块40，止转环42具有接收防转块40的内部通道，止转环42允许防转块40沿内部通道做直线运动并限制防转块40旋转。在本实施方式中，防转块40的截面形状呈方形，且对角线的连线大于丝杆38的最大外径，止转环42的内部通道的截面为方形和圆形的结合形状，即同时具备方形的四个直角和丝杆38的弧形轮廓。当然，在其他的实施方式中，防转块40和止转环42内部通道的截面形状可以做出多种变化。

进一步地，防转块40与固定端382通过止转销44连接。优选地，防转结构4还包括止转螺钉46，止转螺钉46插入止转环42的外壁以限制止转环42的转动，止转螺钉46相对壳体32固定连接。

综上，本发明优选实施例所提供的阀针式热流道缸，其驱动装置5的马达1和传动组件3由万向软轴2进行传动连接，能够沿着垂直于阀针运动方向的平面间隔设置。因此而减小了接收驱动装置5的模板6的厚度，并且提高了模板6沿垂直于阀针运动方向的平面的有效利用率，缩小了模板6的平面面积，从而从整体上减小了与驱动装置5配合的装配模具的体积，降低了模具的制造成本，有利于电动缸在阀针式热流道缸中的推广应用，解决了现有技术中的缺陷。

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)

1.一种阀针式热流道缸，包括阀针和驱动所述阀针做直线运动的驱动装置，所述驱动装置包括马达和传动组件，所述传动组件用于将马达输出的旋转运动转化为所述阀针的直线运动；其特征在于：所述马达和传动组件沿着垂直于所述阀针运动方向的平面间隔设置，所述驱动装置还包括万向软轴，所述万向软轴连接在所述马达和所述传动组件之间，并将所述马达的旋转运动传递至所述传动组件。

2.根据权利要求1所述的阀针式热流道缸，其特征在于：所述驱动装置安装于模板上，所述模板凹设有接收所述驱动装置的型腔。

3.根据权利要求1所述的阀针式热流道缸，其特征在于：所述万向软轴包括软轴芯和套设于所述软轴芯的外管，所述软轴芯包括相对的第一端和第二端，所述第一端与所述马达输出轴转动连接，所述第二端与所述传动组件的输入端转动连接。

4.根据权利要求3所述的阀针式热流道缸，其特征在于：所述输出轴设有第一凸键，所述第一端设有接收所述输出轴的套筒，所述套筒的内壁设有与所述第一凸键配合的第一键槽。

5.根据权利要求3所述的阀针式热流道缸，其特征在于：所述输入端设有接收所述第二端的接收孔，所述接收孔的孔壁设有第二键槽，所述第二端设有与所述第二键槽配合的第二凸键。

6.根据权利要求3或5所述的阀针式热流道缸，其特征在于：所述传动组件包括壳体，所述壳体内设有蜗轮、蜗杆和丝杆，所述蜗杆构造为所述输入端，所述丝杆连接所述阀针，所述蜗轮与所述蜗杆啮合，所述蜗轮的中心孔内设有螺旋槽，所述丝杆穿设于所述中心孔并与所述螺旋槽通过滚珠滚动配合，所述蜗杆被所述软轴芯驱动并带动所述蜗轮旋转，所述蜗轮通过滚珠将旋转运动转化为所述丝杆的直线运动。

7.根据权利要求6所述的阀针式热流道缸，其特征在于：所述丝杆包括相对的连接端和固定端，所述连接端与所述阀针相连，所述固定端连接防转结构以限制所述丝杆随所述蜗轮转动。

8.根据权利要求7所述的阀针式热流道缸，其特征在于：所述防转结构包括防转块和止转环，所述防转块套设于所述固定端，所述止转环套设于所述防转块，所述止转环具有接收所述防转块的内部通道，所述止转环允许所述防转块沿所述内部通道做直线运动并限制所述防转块旋转。

9.根据权利要求8所述的阀针式热流道缸，其特征在于：所述防转块与所述固定端通过止转销连接。

10.根据权利要求8所述的阀针式热流道缸，其特征在于：所述防转结构还包括止转螺钉，所述止转螺钉插入所述止转环的外壁以限制所述止转环的转动，所述止转螺钉相对所述壳体固定连接。