CN109291385B - 一种注塑机混合驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种注射机混合驱动系统，该注射机混合驱动系统通过液压马达和液压蓄能器带动滚珠丝杠传动副将旋转运动转化为直线运动，具有环保节能、控制精确、承载能力大和体积小等优点。

Description

一种注塑机混合驱动系统
技术领域
本发明属于机械传动领域，具体涉及一种注塑机混合驱动系统。
背景技术
注塑机是生产塑料制品的主要设备，目前市场上生产的注塑机主要有全电控和液压控制两大类，采用全电控，一台注塑机要用到多个电机，虽然生产过程中能量效率高，但是成本过高。采用液压控制系统的注塑机，采用一套动力源控制锁模液压缸、顶出液压缸、注射液压缸、机架平移液压缸和预塑马达等执行器，所以成本较低，但能量效率低。而随着工业技术的不断发展，电动缸的应用日益广泛。电动缸是一种可以通过电动机和丝杠相结合使用，将旋转运动转化为直线运动的执行器。相比于液压驱动，电动缸具有节能环保、易于控制和开环控制精度高等优点，但承载能力差是电动缸的不足。当电动缸工作在重载工况时，所需的电动机功率较高，体积较大，难以安装在结构紧凑的注塑机上。
发明内容
为了克服现有注塑机驱动系统存在的不足，本发明提出了一种注射机混合驱动系统，该注射机混合驱动系统通过液压马达和液压蓄能器带动滚珠丝杠传动副将旋转运动转化为直线运动，具有环保节能、控制精确、承载能力大和体积小等优点。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种注塑机混合驱动系统包括两个混合驱动装置和液压控制回路，所述的混合驱动装置包括液压马达(1)、变速机构(2)、第Ⅰ滚动轴承(4)、第Ⅱ滚动轴承(5)、滚珠丝杠(7)、活塞(10)、活塞杆(11)、缸体(12)和缸体底座(14)，还包括第Ⅰ油路接口(3)、第Ⅰ密封圈(6)、滚珠丝杠油孔(8)、第Ⅱ密封圈(9)、第Ⅲ密封圈(13)、第Ⅱ油路接口(15)和第Ⅲ油路接口(16)；
所述的滚珠丝杠油孔的一端与活塞杆的内腔连通，滚珠丝杠油孔的另一端与缸体的无杆腔连通，并且在滚珠丝杠与缸体底座相接触的位置安装第Ⅰ密封圈，在活塞与缸体相接触的位置安装第Ⅱ密封圈，在活塞杆与缸体相接触的位置安装第Ⅲ密封圈；
所述的液压控制回路包括第Ⅰ液压控制回路和第Ⅱ液压控制回路，其中第Ⅰ液压控制回路包括液压蓄能器(17)、第Ⅰ溢流阀(18)、第Ⅰ液压泵(19)、油箱(20)、第Ⅰ液压回路(21)、截止阀(22)、第Ⅰ伺服电机(23)和节流阀(24)，第Ⅱ液压控制回路包括第Ⅱ液压回路(25)、第Ⅱ溢流阀(26)、第Ⅱ液压泵(27)和第Ⅱ伺服电机(28)；变速机构下方加工一个螺纹孔，用以安装第Ⅰ油路接口，第Ⅰ油路接口通过油路管道与节流阀的进油口相通，节流阀的出油口与油箱相连；在缸体的上方和下方加工两个螺纹孔，用以安装第Ⅱ油路接口和第Ⅲ油路接口，第Ⅱ油路接口通过油路管道与第Ⅰ液压回路的B口相连，第Ⅰ液压回路的P口与液压蓄能器、第Ⅰ溢流阀的进油口相连，第Ⅰ溢流阀的出油口与油箱相连，截止阀的进油口与第Ⅰ液压泵的P口相连，截止阀的出油口与液压蓄能器的进油口相连，第Ⅰ液压泵的T口与油箱相连，第Ⅰ液压泵与第Ⅰ伺服电机同轴联接，第Ⅲ油路接口通过油路管道与第Ⅰ液压回路的A口相连，第Ⅰ液压回路的T油口与油箱相连。液压马达的A口与第Ⅱ液压回路的B口相连，液压马达的B口与第Ⅱ液压回路的A口相连，第Ⅱ液压回路的P口与第Ⅱ液压泵的P口和第Ⅱ溢流阀的进油口相连，第Ⅱ液压回路的T口与油箱相连，第Ⅱ溢流阀的出油口与油箱相连，第Ⅱ液压泵的T口和油箱相连，第Ⅱ液压泵与第Ⅱ伺服电机同轴连接。
所述的液压马达可以替换为伺服电机、交流异步电机、开关磁阻电动机或直流电机，当采用伺服电机、交流异步电机、开关磁阻电动机或直流电机时，液压控制回路只需要第Ⅰ液压控制回路。
所述的液压控制回路是使注塑机混合驱动装置工作的任意液压控制回路。
所述的混合驱动装置采用普通螺母丝杠、滚珠丝杠或梯形丝杠。
所述的液压泵为定量液压泵或变量液压泵，其中变量液压泵为手动变量泵、机械变量泵或电子比例控制变量泵。
所述的液压泵为叶片泵、齿轮泵、轴向柱塞泵或径向柱塞泵。
所述的液压泵为恒压泵、恒排量泵、恒功率泵或它们的复合形式。
所述的变速机构为齿轮传动或同步带传动，并且是减速传动或增速传动。
本发明的一种注塑机混合驱动系统与现有技术相比，具有以下优点：
(1)本发明采用混合驱动装置作为驱动工作缸，可以降低电动机的驱动功率和缩小电动机的体积。
(2)本发明采用混合驱动装置作为驱动工作缸，响应快，定位精度高。
(3)本发明采用混合驱动装置作为驱动工作缸，可靠性高，运行稳定，使用寿命长。
附图说明
图1是本发明注塑机的结构图；
图2是本发明注塑机混合驱动系统的原理图；
图3是本发明混合驱动装置的结构图；
图4是本发明用电机代替液压马达的系统原理图。
图中，1-液压马达，2-变速机构，3-第Ⅰ油路接口，4-第Ⅰ滚动轴承，5-第Ⅱ滚动轴承，6-第Ⅰ密封圈，7-滚珠丝杠，8-滚珠丝杠油孔，9-第Ⅱ密封圈，10-活塞，11-活塞杆，12-缸体，13-第Ⅲ密封圈，14-缸体底座，15-第Ⅱ油路接口，16-第Ⅲ油路接口，17-液压蓄能器，18-第Ⅰ溢流阀，19-第Ⅰ液压泵，20-油箱，21-第Ⅰ液压回路，22-截止阀，23-第Ⅰ伺服电机，24-节流阀，25-第Ⅱ液压回路，26-第Ⅱ溢流阀，27-第Ⅱ液压泵，28-第Ⅱ伺服电机，29-锁模液压缸，30-注射液压缸，31-模板，32-螺杆，33-第Ⅲ伺服电机。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进行进一步描述。
如图1所示，一种注塑机包括模板31、螺杆32以及混合驱动系统，所述的混合驱动系统包括：两个混合驱动装置和液压控制回路，其中，一个混合驱动装置作为锁模液压缸29，另一个混合驱动装置作为注射液压缸30。其中锁模液压缸与模板31机械连接，用来驱动模板，注射液压缸与螺杆32机械连接，用来注塑和预塑。
如图3所示，所述的混合驱动装置包括液压马达1、变速机构2、第Ⅰ滚动轴承4、第Ⅱ滚动轴承5、滚珠丝杠7、活塞10、活塞杆11、缸体12和缸体底座14，还包括第Ⅰ油路接口3、第Ⅰ密封圈6、滚珠丝杠油孔8、第Ⅱ密封圈9、第Ⅲ密封圈13、第Ⅱ油路接口15和第Ⅲ油路接口16。
所述的液压马达的输出轴与变速机构连接，滚珠丝杠的一端与变速机构连接，滚珠丝杠上安装第Ⅰ滚动轴承和第Ⅱ滚动轴承，二者采用背对背的安装方式，由滚珠丝杠的轴肩限制第Ⅰ滚动轴承和第Ⅱ滚动轴承的轴向滑动，由缸体底座限制第Ⅰ滚动轴承和第Ⅱ滚动轴承的径向运动，变速机构下方加工一个螺纹孔，用以安装第Ⅰ油路接口，在缸体的上方和下方加工两个螺纹孔，用以安装第Ⅱ油路接口和第Ⅲ油路接口。
所述的活塞安装在滚珠丝杠上，活塞杆与活塞通过螺栓固定，活塞内部加工有螺纹，通过变速机构和滚珠丝杠副将旋转运动转化为活塞杆的直线运动，活塞的最大直径与缸体的内径相同，以保证活塞杆在缸体内滑动的同时，两者中心线重合。
滚珠丝杠油孔的一端与活塞杆的内腔连通，滚珠丝杠油孔的另一端与缸体的无杆腔连通，并且在滚珠丝杠与缸体底座相接触的位置安装第Ⅰ密封圈，在活塞与缸体相接触的位置安装第Ⅱ密封圈，在活塞杆与缸体相接触的位置安装第Ⅲ密封圈。
如图2所示，所述的液压控制回路包括第Ⅰ液压控制回路和第Ⅱ液压控制回路，其中第Ⅰ液压控制回路包括液压蓄能器17、第Ⅰ溢流阀18、第Ⅰ液压泵19、油箱20、第Ⅰ液压回路21、截止阀22、第Ⅰ伺服电机23和节流阀24，第Ⅱ液压控制回路包括第Ⅱ液压回路25、第Ⅱ溢流阀26、第Ⅱ液压泵27和第Ⅱ伺服电机28；第Ⅰ油路接口通过油路管道与节流阀的进油口相通，节流阀的出油口与油箱相连；第Ⅱ油路接口通过油路管道与第Ⅰ液压回路的B口相连，第Ⅰ液压回路的P口与液压蓄能器、第Ⅰ溢流阀的进油口相连，第Ⅰ溢流阀的出油口与油箱相连，截止阀的进油口与第Ⅰ液压泵的P口相连，截止阀的出油口与液压蓄能器的进油口相连，第Ⅰ液压泵的T口与油箱相连，第Ⅰ液压泵与第Ⅰ伺服电机同轴联接，第Ⅲ油路接口通过油路管道与第Ⅰ液压回路的A口相连，第Ⅰ液压回路的T油口与油箱相连。液压马达的A口与第Ⅱ液压回路的B口相连，液压马达的B口与第Ⅱ液压回路的A口相连，第Ⅱ液压回路的P口与第Ⅱ液压泵的P口和第Ⅱ溢流阀的进油口相连，第Ⅱ液压回路的T口与油箱相连，第Ⅱ溢流阀的出油口与油箱相连，第Ⅱ液压泵的T口和油箱相连，第Ⅱ液压泵与第Ⅱ伺服电机同轴连接。
工作过程中，截止阀处于关闭状态，当混合驱动装置安装在注塑机上，活塞杆伸出时，液压马达正转，带动滚珠丝杠伸出，液压蓄能器向混合驱动装置的无杆腔充入高压油液，有杆腔的油液通过第Ⅰ液压回路流回油箱；活塞杆缩回时，液压马达反转，带动滚珠丝杠缩回，液压蓄能器向有杆腔充入高压油液，无杆腔的油液流回油箱；当液压蓄能器中油液不足时，截止阀开启，第Ⅰ伺服电机带动第Ⅰ液压泵给液压蓄能器补充油液。
如图4所示，所述的液压马达可以替换为伺服电机、交流异步电机、开关磁阻电动机或直流电机，当采用伺服电机、交流异步电机、开关磁阻电动机或直流电机时，液压控制回路只需要第Ⅰ液压控制回路。
所述的液压控制回路是使注塑机混合驱动装置工作的任意液压控制回路。
所述的混合驱动装置采用普通螺母丝杠、滚珠丝杠或梯形丝杠。
所述的液压泵为定量液压泵或变量液压泵，其中变量液压泵为手动变量泵、机械变量泵或电子比例控制变量泵。
所述的液压泵为叶片泵、齿轮泵、轴向柱塞泵或径向柱塞泵。
所述的液压泵为恒压泵、恒排量泵、恒功率泵或它们的复合形式。
所述的变速机构为齿轮传动或同步带传动，并且是减速传动或增速传动。
显然，所描述的实施例仅仅是本申请一个实施例，而不是全部的实施例，对于其它需要液压缸的机械，都在本申请保护的范围。

Claims (8)

1.一种注塑机混合驱动系统，包括两个混合驱动装置和液压控制回路，所述的混合驱动装置包括液压马达(1)、变速机构(2)、第Ⅰ滚动轴承(4)、第Ⅱ滚动轴承(5)、滚珠丝杠(7)、活塞(10)、活塞杆(11)、缸体(12)和缸体底座(14)，其特征在于：还包括第Ⅰ油路接口(3)、第Ⅰ密封圈(6)、滚珠丝杠油孔(8)、第Ⅱ密封圈(9)、第Ⅲ密封圈(13)、第Ⅱ油路接口(15)和第Ⅲ油路接口(16)；
所述的滚珠丝杠油孔的一端与活塞杆的内腔连通，滚珠丝杠油孔的另一端与缸体的无杆腔连通，并且在滚珠丝杠与缸体底座相接触的位置安装第Ⅰ密封圈，在活塞与缸体相接触的位置安装第Ⅱ密封圈，在活塞杆与缸体相接触的位置安装第Ⅲ密封圈；
所述的液压控制回路包括第Ⅰ液压控制回路和第Ⅱ液压控制回路，其中第Ⅰ液压控制回路包括液压蓄能器(17)、第Ⅰ溢流阀(18)、第Ⅰ液压泵(19)、油箱(20)、第Ⅰ液压回路(21)、截止阀(22)、第Ⅰ伺服电机(23)和节流阀(24)，第Ⅱ液压控制回路包括第Ⅱ液压回路(25)、第Ⅱ溢流阀(26)、第Ⅱ液压泵(27)和第Ⅱ伺服电机(28)；变速机构下方加工一个螺纹孔，用以安装第Ⅰ油路接口，第Ⅰ油路接口通过油路管道与节流阀的进油口相通，节流阀的出油口与油箱相连；在缸体的上方和下方加工两个螺纹孔，用以安装第Ⅱ油路接口和第Ⅲ油路接口，第Ⅱ油路接口通过油路管道与第Ⅰ液压回路的B口相连，第Ⅰ液压回路的P口与液压蓄能器、第Ⅰ溢流阀的进油口相连，第Ⅰ溢流阀的出油口与油箱相连，截止阀的进油口与第Ⅰ液压泵的P口相连，截止阀的出油口与液压蓄能器的进油口相连，第Ⅰ液压泵的T口与油箱相连，第Ⅰ液压泵与第Ⅰ伺服电机同轴联接，第Ⅲ油路接口通过油路管道与第Ⅰ液压回路的A口相连，第Ⅰ液压回路的T油口与油箱相连；液压马达的A口与第Ⅱ液压回路的B口相连，液压马达的B口与第Ⅱ液压回路的A口相连，第Ⅱ液压回路的P口与第Ⅱ液压泵的P口和第Ⅱ溢流阀的进油口相连，第Ⅱ液压回路的T口与油箱相连，第Ⅱ溢流阀的出油口与油箱相连，第Ⅱ液压泵的T口和油箱相连，第Ⅱ液压泵与第Ⅱ伺服电机同轴连接。
2.根据权利要求1所述的一种注塑机混合驱动系统，其特征在于：所述的液压马达可以替换为伺服电机、交流异步电机、开关磁阻电动机或直流电机，当采用伺服电机、交流异步电机、开关磁阻电动机或直流电机，则液压控制回路只需要第Ⅰ液压控制回路。
3.根据权利要求1所述的一种注塑机混合驱动系统，其特征在于：所述的液压控制回路是使直线驱动装置工作的任意液压控制回路。
4.根据权利要求1所述的一种注塑机混合驱动系统，其特征在于：所述的混合驱动装置采用普通螺母丝杠、滚珠丝杠或梯形丝杠。
5.根据权利要求1所述的一种注塑机混合驱动系统，其特征在于：所述的液压泵为定量液压泵或变量液压泵，其中变量液压泵为手动变量泵、机械变量泵或电子比例控制变量泵。
6.根据权利要求1所述的一种注塑机混合驱动系统，其特征在于：所述的液压泵为叶片泵、齿轮泵、轴向柱塞泵或径向柱塞泵。
7.根据权利要求1所述的一种注塑机混合驱动系统，其特征在于：所述的液压泵为恒压泵、恒排量泵、恒功率泵或它们的复合形式。
8.根据权利要求1所述的一种注塑机混合驱动系统，其特征在于：所述的变速机构为齿轮传动或同步带传动，并且是增速传动或减速传动。
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