CN114728454A - 注射装置及相关方法 - Google Patents

Abstract

一种注射装置，包括(a)料筒；(b)位于所述料筒的前端的喷嘴；(c)位于所述料筒中的螺杆；以及(d)驱动组件，所述驱动组件包括：(i)外壳，所述外壳具有联接到所述料筒的前端；(ii)位于所述外壳中并固定到所述螺杆的心轴；(iii)第一马达，所述第一马达位于所述外壳中并且具有空心的第一转子，所述心轴穿过所述第一转子。所述第一转子联接到所述心轴，用于驱动所述螺杆绕所述轴线旋转。所述驱动组件还包括(iv)第二马达，所述第二马达位于所述外壳中所述第一马达的轴向后方。所述第二马达具有空心的第二转子，所述心轴穿过所述第二转子。所述第二转子联接到所述心轴，以响应于所述第二转子相对于所述心轴的旋转而使所述螺杆沿所述轴线平移。

Description

注射装置及相关方法

技术领域

本说明书总体上涉及与将模具材料塑化和注射到注塑机的模具中相关的装置和方法。

背景技术

美国专利5,540,495A(Pickel)涉及一种挤出机螺杆驱动装置，其具有第一马达和第二马达、连接到第一马达和挤出机螺杆以使其在挤出机筒中平移的螺杆机构，以及连接到第二马达和挤出机螺杆以使其在挤出机筒内旋转的滑动机构。螺杆机构和滑动机构是同轴的并且彼此部分配合以提供轴向紧凑的布置。马达可以是轴向对齐在一起的空心轴电动马达，并且压力调节的液压轴向力可以在塑化期间由于挤出机筒的输出端处的塑料体积增加而在挤出机螺杆缩回时被添加到挤出机螺杆。

美国专利申请公开号2004/0173925A1(Melkus)涉及一种用于控制注塑机中的背压的控制方法，该注塑机包括使螺杆轴向位移的第一马达和转动螺杆的第二马达，其中两个马达作用于共同的轴。为了控制背压，将用于控制第二马达的速度值作为旋转速度输入值提供给用于控制第一马达的速度或旋转速度的控制电路。因此，通过两个马达的旋转速度差根据压差来控制背压。

发明内容

以下概述旨在向读者介绍申请人教导的各个方面，而不是限定任何发明。

根据一些方面，一种用于注塑机的注射装置包括：(a)沿轴线延伸的料筒；(b)位于所述料筒的前端的用于排出熔体的喷嘴；(c)位于所述料筒中的螺杆，所述螺杆可绕所述轴线旋转和可沿所述轴线平移；以及(d)用于驱动所述螺杆的平移和旋转的驱动组件。所述驱动组件包括：(i)外壳，所述外壳具有联接到所述料筒的前端和与所述前端轴向相对的后端；(ii)位于所述外壳中的心轴，所述心轴沿所述轴线延伸并固定到所述螺杆；(iii)位于所述外壳中的第一马达，所述第一马达具有空心的第一转子，所述心轴穿过所述第一转子，所述第一转子旋转地固定到所述心轴以驱动所述螺杆绕所述轴线的旋转，并且所述心轴可相对于所述第一转子轴向平移以适应所述螺杆沿所述轴线的平移；以及(iv)位于所述外壳中的第二马达，所述第二马达位于所述第一马达的轴向后方朝向所述外壳的所述后端，所述第二马达具有空心的第二转子，所述心轴穿过所述第二转子，所述第二转子联接到所述心轴并且可相对于所述心轴在旋转第一方向旋转以使所述螺杆沿所述轴线前进，以及在与所述第一方向相反的旋转第二方向旋转以使所述螺杆沿所述轴线缩回。

在一些示例中，所述心轴具有内部第一导管，所述内部第一导管在第一导管入口端和第一导管排出端之间延伸，第一导管入口端向所述心轴的后部打开，用于接收润滑剂，第一导管排出端向所述心轴和所述第一转子之间的第一界面打开，用于将润滑剂排放到所述第一界面中。

在一些示例中，所述心轴具有内部第二导管，所述内部第二导管在第二导管入口端和第二导管排出端之间延伸，第二导管入口端向所述心轴的后部打开，用于接收润滑剂，第二导管排出端向所述心轴和所述第二转子之间的第二界面打开，用于将润滑剂排放到所述第二界面中。

在一些示例中，所述心轴包括沿所述轴线延伸的花键部分，并且所述第一转子包括联接到所述心轴的所述花键部分的花键螺母。在一些示例中，所述心轴包括沿所述轴线延伸的滚珠丝杠部分，并且所述第二转子包括联接到所述滚珠丝杠部分的滚珠螺母。

在一些示例中，所述驱动组件包括轴承组件，所述轴承组件安装在所述第二转子和所述外壳之间，邻近所述外壳的后端，所述轴承组件适应所述第二转子相对于所述外壳的旋转并将施加在所述第二转子上的向后定向的轴向力的至少一部分传递到所述外壳。

在一些示例中，所述第一马达和所述第二马达中的每一个相对于所述外壳轴向地固定。

在一些示例中，所述驱动组件包括旋转第一编码器，所述旋转第一编码器具有与所述第一转子同轴安装的第一编码器盘，用于测量所述第一转子相对于所述外壳的旋转位移。

在一些示例中，所述驱动组件包括旋转第二编码器，所述旋转第二编码器具有与所述第二转子同轴安装的第二编码器盘，用于测量所述第二转子相对于所述外壳的旋转位移。

在一些示例中，所述外壳具有通常密封的内部，并且所述心轴、所述第一马达和所述第二马达通常封闭在所述密封的内部中。

根据一些方面，一种用于注塑机的注射装置包括：(a)沿轴线延伸的料筒；(b)位于所述料筒的前端的用于排出熔体的喷嘴；(c)位于所述料筒中的螺杆，所述螺杆可绕所述轴线旋转和可沿所述轴线平移；(d)射流室，其在所述料筒中轴向地位于所述螺杆和所述喷嘴之间，用于保持熔体；(e)用于驱动所述螺杆的平移和旋转的驱动组件。所述驱动组件包括：(i)外壳，所述外壳具有联接到所述料筒的前端；(ii)位于所述外壳中的心轴，所述心轴沿所述轴线延伸并固定到所述螺杆；(iii)位于所述外壳中的第一马达，所述第一马达具有空心的第一转子，所述心轴穿过所述第一转子，所述第一转子旋转地固定到所述心轴以驱动所述螺杆绕所述轴线的旋转，并且所述心轴可相对于所述第一转子轴向平移以适应所述螺杆沿所述轴线的平移；(iv)位于所述外壳中的第二马达，所述第二马达具有空心的第二转子，所述心轴穿过所述第二转子，所述第二转子联接到所述心轴并且可相对于所述心轴在旋转第一方向旋转以使所述螺杆沿所述轴线前进，以及在与所述第一方向相反的旋转第二方向旋转以使所述螺杆沿所述轴线缩回。所述注射装置还包括：(f)控制器，所述控制器被配置为操作所述驱动组件，以对于每个注射循环：(i)向所述第一转子施加保持扭矩，以抑制所述螺杆相对于所述外壳绕所述轴线旋转；(ii)在(i)期间，沿所述第一方向向所述第二转子施加注射扭矩以在所述心轴上施加轴向力，以迫使所述螺杆朝向所述喷嘴前进；(iii)在(ii)期间，基于所述保持扭矩来确定注射压力值，所述注射压力值对应于在施加所述保持扭矩和注射扭矩期间所述射流室中熔体的反作用压力；以及(iv)调节所述注射扭矩以使所述注射压力值接近目标压力值，所述目标压力值对应于在将所述熔体注射到模具中期间所述射流室中的所述熔体的目标压力。

在一些示例中，所述控制器可操作以基于由所述第一马达汲取以施加保持扭矩的电流来确定保持扭矩。

在一些示例中，所述控制器还可操作以在(iv)之前将所述注射压力值与所述目标压力值进行比较，并且响应于确定所述注射压力值对应于所述目标压力值，保持所述保持扭矩和注射扭矩并重复(ii)和(iii)，以及响应于确定所述注射压力值不对应于所述目标压力值，进行到(iv)。

在一些示例中，所述控制器还可操作以基于所述螺杆的轴向位置来确定所述目标压力值。

在一些示例中，所述控制器还可操作以基于来自第一编码器和第二编码器的输出来确定所述螺杆的轴向位置，第一编码器用于测量所述第一转子相对于所述外壳的旋转位移，第二编码器用于测量所述第二转子相对于所述外壳的旋转位移。

在一些示例中，所述控制器可操作以：在(iv)之后，重复(ii)至(iv)直到检测到一个或多个终止条件。

根据一些方面，一种操作注射装置驱动组件以调节熔体注射压力的方法包括：(a)向空心的第一转子施加保持扭矩以抑制心轴绕轴线旋转，所述心轴沿所述轴线穿过所述第一转子并固定到注射螺杆；(b)在(a)期间，向空心的第二转子施加注射扭矩以在所述心轴上施加轴向力，所述心轴沿所述轴线穿过所述第二转子并且所述轴向力迫使所述注射螺杆朝向喷嘴前进；(c)在(b)期间，基于所述保持扭矩来确定注射压力值，所述注射压力值对应于在施加所述保持扭矩和注射扭矩期间轴向位于所述螺杆和所述喷嘴之间的射流室中的熔体的反作用压力；以及(d)调节所述注射扭矩以使所述注射压力值接近目标压力值，所述目标压力值对应于在将所述熔体注射到模具中期间所述射流室中所述熔体的目标压力。

在一些示例中，(c)包括基于被汲取以施加保持扭矩的电流来确定保持扭矩。

在一些示例中，所述方法还包括：在(d)之前，将所述注射压力值与所述目标压力值进行比较，并且响应于确定所述注射压力值对应于所述目标压力值，保持所述保持扭矩和注射扭矩并重复(b)和(c)，以及响应于确定所述注射压力值不对应于所述目标压力值，进行到(d)。

在一些示例中，所述方法还包括基于所述螺杆的轴向位置来确定所述目标压力值。

在一些示例中，所述方法还包括基于来自第一编码器和第二编码器的输出来确定所述螺杆的轴向位置,第一编码器用于测量所述第一转子相对于所述外壳的旋转位移,第二编码器用于测量所述第二转子相对于所述外壳的旋转位移。

在一些示例中，所述方法还包括：在(d)之后，重复(b)至(d)直到检测到一个或多个终止条件。

根据一些方面，一种操作注射装置驱动组件以调节熔体塑化压力的方法包括：(a)向空心的第一转子施加塑化扭矩以驱动心轴绕轴线旋转，以用熔体填充射流室，所述心轴沿所述轴线穿过所述第一转子并固定到注射螺杆；(b)在(a)期间，向空心的第二转子施加缩回扭矩以在施加所述塑化扭矩期间控制所述心轴沿所述轴线缩回，所述心轴沿所述轴线穿过所述第二转子；以及(c)监测和调节所述塑化扭矩和所述缩回扭矩，以在所述心轴的旋转和缩回期间保持所述射流室中熔体的目标背压。

根据一些方面，一种用于注塑机的注射装置包括：(a)沿轴线延伸的料筒；(b)位于所述料筒的前端的用于排出熔体的喷嘴；(c)位于所述料筒中的螺杆，所述螺杆可绕所述轴线旋转和可沿所述轴线平移；以及(d)用于驱动所述螺杆的平移和旋转的驱动组件。所述驱动组件包括：(i)外壳，所述外壳具有联接到所述料筒的前端；(ii)位于所述外壳中的心轴，所述心轴沿所述轴线延伸并固定到所述螺杆；(iii)位于所述外壳中的第一马达，所述第一马达具有空心的第一转子，所述心轴穿过所述第一转子，所述第一转子旋转地固定到所述心轴以驱动所述螺杆绕所述轴线的旋转，并且所述心轴可相对于所述第一转子轴向平移以适应所述螺杆沿所述轴线的平移；(iv)旋转第一编码器，所述旋转第一编码器具有与所述第一转子同轴安装的第一编码器盘，用于测量所述第一转子相对于所述外壳的旋转位移；(v)位于所述外壳中的第二马达，所述第二马达具有空心的第二转子，所述心轴穿过所述第二转子，所述第二转子联接到所述心轴并且可相对于所述心轴在旋转第一方向旋转以使所述螺杆沿所述轴线前进，以及在与所述第一方向相反的旋转第二方向旋转以使所述螺杆沿所述轴线缩回；以及(vi)旋转第二编码器，所述旋转第二编码器具有与所述第二转子同轴安装的第二编码器盘，用于测量所述第二转子相对于所述外壳的旋转位移。

在一些示例中，所述第一编码器盘和所述第二编码器盘中的至少一个通常是环形的，并且所述心轴穿过所述第一编码器盘和所述第二编码器盘中的至少一个。

在一些示例中，所述注射装置还包括控制器，所述控制器被配置为在每个注射循环期间：(i)基于来自所述第一编码器的输出来确定在时间间隔内所述第一转子的第一转子旋转位移；(ii)基于来自所述第二编码器的输出来确定在该时间段内的第二转子旋转位移；以及(iii)基于所述第一转子旋转位移和所述第二转子旋转位移之间的差来确定所述螺杆的轴向位移。

附图说明

随附的附图用于说明本说明书的制品、方法和装置的各种示例，并且不旨在以任何方式限制所教导的范围。在图中：

图1是示例注塑机的示意性正视图；

图2是图1的机器的注射装置的透视图；

图3是图2的注射装置沿图2的线3-3截取的剖视图，示出了处于前进构造的注射装置的螺杆；

图4是类似于图3的剖视图，示出了处于缩回构造的螺杆；

图5是图3的一部分的放大图；

图6是示出调节熔体注射压力的示例方法的流程图；

图7是示出调节熔体塑化压力的示例方法的流程图；以及

图8是适合与图1的机器一起使用的注射装置的另一个示例。

具体实施方式

下面将描述各种装置或过程以提供每个要求保护的发明的实施例的示例。下面描述的实施例不限制任何要求保护的发明，并且任何要求保护的发明可以涵盖与下面描述的那些不同的过程或装置。要求保护的发明不限于具有下面描述的任何一种装置或过程的所有特征的装置或过程，或者不限于下面描述的多个或所有装置共有的特征。下面描述的装置或过程可能不是任何要求保护的发明的实施例。在下面描述的装置或过程中公开但未在本文件中要求保护的任何发明可能是另一保护文件(例如，继续的专利申请)的主题，并且申请人、发明人或所有者不打算将任何这样的发明舍弃、放弃、或通过在本文件中公开而将其奉献给公众。

参考图1，示出了示例注塑机100。机器100包括机器基座102、由机器基座102支撑的用于承载模具的第一模具部分106a的第一压板106，以及由机器基座102支撑的用于承载模具的第二模具部分108a的第二压板108。第二压板108可朝向和远离第一压板106平移以关闭和打开模具。在所示示例中，多个拉杆110在第一压板106和第二压板108之间延伸，用于将压板106、108联接在一起并且在拉伸时跨模具施加夹持载荷。

在所示示例中，机器100包括由基座102支撑的注射装置116，用于将树脂或其他模具材料(也称为“熔体”)塑化和注射到模具中。参考图2，在所示示例中，注射装置116包括沿料筒轴线120延伸的料筒118和位于料筒118的前端的用于从料筒118排出熔体的喷嘴122。

参考图3，在所示示例中，注射装置116还包括在料筒118中并沿轴线120延伸的螺杆124，以及在料筒118中轴向位于螺杆124和喷嘴122之间的用于保持熔体的射流室126(图4)。螺杆124可绕轴线120旋转，用于将树脂或其他模具材料(例如，从料斗127供应)塑化并用熔体填充射流室126。螺杆124可沿轴线120朝向和远离喷嘴122平移，以交替地向射流室126加载熔体以及将熔体注入模具中。

在所示示例中，注射装置116包括用于驱动螺杆124旋转和平移的驱动组件128。驱动组件128包括外壳130，该外壳130具有联接到料筒118的前端130a和与前端130a轴向相对的后端130b。驱动组件128还包括在外壳130中的心轴132。心轴132沿轴线120延伸并固定到螺杆124。

在所示示例中，驱动组件128包括在外壳130中的第一马达134。在所示示例中，第一马达134包括空心轴马达，其具有相对于外壳130固定的第一定子135和心轴132穿过的空心的第一转子136。第一转子136旋转地固定到心轴132，用于驱动螺杆124绕轴线120旋转，并且心轴132可相对于第一转子136轴向平移，以适应螺杆124沿轴线120的平移。在所示示例中，心轴132包括沿轴线120延伸的花键部分138，并且第一转子136包括联接到心轴132的花键部分138的花键螺母139。在所示示例中，花键部分138包括在心轴132外部的外花键轮廓，并且花键螺母139包括在花键螺母139内部的互补的内花键轮廓。

在所示示例中，驱动组件128还包括在外壳130中的第二马达144。在所示示例中，第二马达144包括空心轴马达，其具有相对于外壳130固定的第二定子145和心轴132穿过的空心的第二转子146。第二转子146联接到心轴132并且可相对于心轴132在旋转第一方向上旋转以使螺杆124沿轴线120前进，以及在与第一方向相反的旋转第二方向上旋转以使螺杆124沿轴线120缩回。在所示示例中，心轴132包括沿轴线120延伸的滚珠丝杠部分148，并且第二转子146包括联接到滚珠丝杠部分148的滚珠螺母149。

在所示示例中，机器100包括控制器150(图1)，其被配置为控制驱动组件128的操作。在所示示例中，控制器150可操作以控制第一马达134和第二马达144的通电，以沿轴线平移螺杆124和/或使螺杆124绕轴线120旋转。控制器150可操作以基于第一转子136和第二转子146相对于彼此和外壳130的旋旋转速度度来控制螺杆124的轴向速度和旋转速度。在所示示例中，控制器150可操作地以控制第一马达134和第二马达144的通电，以使第二转子146相对于第一转子136沿旋转第一方向旋转，从而使螺杆朝向喷嘴122前进；使第二转子146相对于第一转子136沿旋转第二方向旋转，以使螺杆从喷嘴122缩回；以及使第一转子136相对于外壳130沿第一方向或第二方向旋转，以分别使螺杆124相对于外壳130沿第一方向或第二方向旋转。

在所示示例中，控制器150可操作以基于第一转子136和第二转子146的旋转位移在注射循环期间监测螺杆124的旋转(角)和轴向(线性)位移和/或速度。参考图5，在所示示例中，驱动组件128包括旋转第一编码器152以及旋转第二编码器154，旋转第一编码器152具有与第一转子136同轴安装的第一编码器盘153，用于测量第一转子136相对于外壳130的旋转位移，旋转第二编码器154具有与第二转子146同轴安装的第二编码器盘155，用于测量第二转子146相对于外壳130的旋转位移。在所示示例中，第一编码器盘153和第二编码器盘155中的每一个通常是环形的并且与轴线120同轴。在所示示例中，心轴132至少穿过第一编码器盘153。

在所示示例中，控制器150可操作以基于来自第一编码器152的输出来确定在时间间隔内第一转子136的第一转子旋转位移，以及基于来自第二编码器154的输出来确定在时间间隔内的第二转子旋转位移。在所示示例中，控制器150可操作以基于第一转子旋转位移确定在时间间隔内螺杆124的旋转位移和/或速度，以及基于第一转子旋转位移和第二转子旋转位移之间的差(以及例如滚珠丝杠部分148的螺距)来确定在时间间隔内螺杆124的轴向位移和/或速度。

在所示示例中，第一马达134和第二马达144中的每一个都相对于外壳130轴向固定，并且第二马达144在第一马达134的轴向后方朝向外壳130的后端130b。参考图5，在所示示例中，驱动组件128包括轴承组件156，轴承组件156安装在第二转子146和外壳130之间，邻近后端130b。轴承组件156适应第二转子146相对于外壳130的旋转并且可以将施加在第二转子146上的向后定向的轴向力的至少一部分传递到外壳130(例如，当推动螺杆124向前抵靠熔体时，由心轴132施加在第二转子146上的向后的力)。在所示示例中，轴承组件156包括推力轴承158，其轴向安装在转子表面160和外壳表面162之间，向后定向的转子表面160相对于第二转子146固定，外壳表面162相对于外壳130固定并指向转子表面160。

仍然参考图5，在所示示例中，外壳130具有通常密封的内部164，并且心轴132、第一马达134和第二马达144中的每一个通常封闭在密封的内部164中。例如，这可以帮助包含可能由于驱动组件部件的旋转和/或平移而从驱动组件128排放的污染物，这在例如洁净室应用中可能是有用的。

在所示示例中，心轴132具有内部第一导管166，内部第一导管166在第一导管入口端168和第一导管排出端170之间延伸，第一导管入口端168位于心轴132后部，用于接收润滑剂，第一导管排出端170向心轴132和第一转子136之间的第一界面172打开，用于将润滑剂排放到第一界面172中。在所示示例中，心轴132还具有内部第二导管174，内部第二导管174在第二导管入口端176和第二导管排出端178之间延伸，第二导管入口端176位于心轴132后部，用于接收润滑剂，第二导管排出端178向心轴132和第二转子146之间的第二界面180打开，用于将润滑剂排放到第二界面180中。

在使用中，控制器150操作驱动组件128以使螺杆124朝向喷嘴122轴向向前，以将熔体的射流从射流室126注射到模具中。在所示示例中，控制器150可操作以在注射期间控制驱动组件128以调节射流室126中的熔体注射压力。熔体注射压力可由控制器150根据例如图6中所示的过程300来调节。

参考图6，在所示示例中，在过程300的310，控制器150操作驱动组件128以向第一转子136施加保持扭矩，以抑制心轴132和螺杆124绕轴线120旋转。控制器150进一步操作驱动组件128以向第二转子146施加注射扭矩以在心轴132上施加轴向力，以迫使螺杆124朝向喷嘴122前进。在所示示例中，在由第二转子146施加注射扭矩的同时，保持扭矩抑制螺杆124的不希望的旋转。在所示示例中，保持扭矩的大小随时间被监测并用作输入以促进对注射过程的期望控制，如下文进一步解释的。

保持扭矩通常在螺杆124上提供如下方向的旋转阻力，该方向与螺杆124由于例如第二马达144和注射期间熔体压力施加的力而倾向于旋转的方向相反。在所示示例中，随着第二马达144迫使第二转子146沿旋转第一方向旋转，螺杆124倾向于沿旋转第一方向旋转。至少当螺杆开始从缩回位置向前进位置平移时，沿旋转第二方向施加保持扭矩以抵抗由于第二马达144的旋转而施加在螺杆上的旋转力。

在所示示例中，保持扭矩使第一转子136相对于外壳130保持通常静止(例如，使第一转子136相对于外壳130的旋转为零或接近零)，并且注射扭矩使第二转子146相对于第一转子136沿旋转第一方向旋转，以使螺杆朝向喷嘴122前进。可选择保持扭矩以将第一转子136的旋转限制在相对低的旋转速度，使得第一转子136相对于外壳130通常静止。例如，低旋转速度可以低于每分钟2转，或者在一些示例中低于每分钟1转。在一些示例中，在施加注射扭矩期间，保持扭矩可以使第一转子136相对于外壳130完全静止(例如，第一转子136可以相对于外壳130旋转锁定)。

在320，在施加保持和注射扭矩期间，控制器150操作以基于保持扭矩确定注射压力值。注射压力值对应于在施加保持扭矩和注射扭矩期间射流室126中熔体的反作用压力。基于保持扭矩确定注射压力值可以减少对例如指定的熔体压力传感器的需要，并且可以帮助允许在相对于一些熔体压力传感器的更宽的注射压力范围内更精确的压力读数。保持扭矩的大小可以直接从一个或多个传感器提供给控制器150，或者可以基于指示保持扭矩和/或与保持扭矩成比例的参数来计算。

在所示示例中，控制器150为第一马达134通电以经由第一转子136施加保持扭矩，并且为第二马达144通电以施加注射扭矩。在所示示例中，控制器150基于当第一马达134施加保持扭矩时第一马达134汲取的电流量来确定保持扭矩的大小。在320期间保持第一转子136通常静止可以通过例如减少对第一转子136的动态影响(例如加速或减速扭矩)来促进反作用压力的更准确的测量，该动态影响否则可能会影响由第一马达134汲取的电流量，而与熔体的反作用压力无关。

在所示示例中，在330处，控制器150操作以将注射压力值(如关于保持扭矩确定的)与目标压力值进行比较。目标压力值对应于注射期间射流室126中的熔体的目标压力。目标压力值可以根据螺杆124的轴向位置而变化，例如，以在螺杆124接近注射冲程结束时为熔体提供相对较高的目标压力。在这样的示例中，步骤330包括操作控制器150以确定螺杆124相对于外壳130的轴向位置，并基于螺杆124的轴向位置确定目标压力值。在所示示例中，控制器150可操作以基于来自第一编码器152和第二编码器154的输出来确定螺杆124的轴向位置。

在确定注射压力值对应于目标压力值后，控制器150然后保持保持扭矩和注射扭矩，并且地可选地继续重复步骤320和330。

如果控制器150确定注射压力值不对应于目标压力值，则在340，控制器150操作以调节注射扭矩以使注射压力值接近目标压力值。保持扭矩也被调节以在调节注射扭矩期间继续保持第一转子136通常静止。

在调节之后，控制器可选地重复步骤320至340以在注射期间继续调节熔体注射压力。控制器150可选地响应于检测到一个或多个终止条件而终止过程300。终止条件可以包括，例如，螺杆124完成注射冲程和/或反作用压力(或其变化率)降至低于指示熔体注射完成的阈值。

在注射完成之后，控制器150操作驱动组件128以通过旋转螺杆124来塑化熔体，同时适应螺杆124的缩回以用熔体重新填充射流室126以用于随后的注射循环。在所示示例中，控制器150可操作以在塑化期间控制驱动组件128以调节射流室126中的熔体塑化压力。熔体塑化压力可以由控制器150根据例如如图7所示的过程400来调节。

参考图7，在所示示例中，在过程400的410，控制器150为第一马达134和第二马达144通电以向第一转子13施加塑化扭矩，以驱动心轴132(和螺杆124)绕轴线120旋转以用熔体填充射流室，并向第二转子146施加缩回扭矩，以在施加塑化扭矩期间控制心轴132(和螺杆124)沿轴线120的缩回。在过程400的420，控制器150操作以监测和调节塑化扭矩和缩回扭矩，以在心轴132(和螺杆124)的旋转和缩回期间保持射流室126中的熔体的目标背压。

现在参考图8，示出了注射装置1116的另一个示例。注射装置1116类似于注射装置116，并且相同的特征由相同的附图文字增加1000标识。

在所示示例中，注射装置1116包括料筒，其在料筒前端的喷嘴和料筒后端的驱动组件1128之间沿料筒轴线1120延伸。注射装置1116还包括在料筒中并沿轴线1120延伸的螺杆1124，以及轴向位于螺杆1124和喷嘴之间的射流室。

驱动组件1128包括外壳1130、位于外壳1130中并且固定到螺杆1124的心轴1132、位于外壳1130中并且具有空心的第一转子1136的第一马达1134、以及位于外壳1130中并且具有空心的第二转子1146的第二马达1144。在所示示例中，心轴1132包括沿轴线1120延伸的花键部分1138，并且第一转子1136包括联接到花键部分1138的花键螺母1139。在所示示例中，心轴1132还包括沿轴线1120延伸的滚珠丝杠部分1148，并且第二转子1146包括联接到滚珠丝杠部分1148的滚珠螺母1149。驱动组件1128可以与驱动组件128类似地操作(例如，根据过程300和/或400通过控制器150)。

在所示示例中，驱动组件1128包括位于外壳1130内的通常密封的内部腔室1184，用于容纳润滑剂。在所示示例中，内部腔室1184包括沿心轴1132的花键部分1138轴向延伸的轴向中心部分。内部腔室1184的中心部分中的润滑剂可以帮助润滑心轴1132和花键螺母1139之间沿花键部分1138的连接。

在所示示例中，内部腔室1184还包括后部，该后部在内部腔室1184的轴向中心部分的后方延伸并与其流体连通。在所示示例中，后部包括内后部，其沿心轴1132的滚珠丝杠部分1148轴向延伸，径向地位于心轴的滚珠丝杠部分1148的外表面和滚珠螺母1149的内表面之间。在所示示例中，内部腔室1184的后部还包括外后部，其从滚珠螺母1149的外表面径向向外延伸。

在所示示例中，内部腔室1184还包括与心轴1132的前端相邻的前部。在所示示例中，内部腔室1184的前部在花键螺母1139的前面，并且内部腔室的中心部分在花键螺母1139的后面。内部腔室的中心部分和前部通过径向设置在花键螺母1139的内表面和心轴1132的外表面之间的纵向通道流体连通。

在所示示例中，驱动组件1128包括一个或多个导管以提供从外壳1128外部进入内部腔室1184的通道。在所示示例中，驱动组件1128包括第一内部腔室管道1166，第一内部腔室管道1166从外壳1130后部的第一管道外端延伸到第一管道内端，第一管道内端向花键螺母1139的内表面和心轴1132的外表面之间的空间打开。在所示示例中，驱动组件还包括第二内部腔室导管1174，第二内部腔室导管1174从外壳1130后部的第二导管外端延伸到第二导管内端，第二导管内端向滚珠螺母1149的内表面和心轴1132的外表面之间的空间打开。

在所示示例中，驱动组件1128还包括容纳密封组件1186，以帮助封闭内部腔室1184。这可以帮助防止润滑剂以及诸如灰尘或微粒的其他材料从内部腔室1184和外壳1128流出。

在所示示例中，容纳密封组件1186包括转子间密封件1188，该转子间密封件1188在第一转子1136和第二转子1146之间邻近内部腔室1184的中心部分。在所示示例中，转子间密封件1188抑制润滑剂从第一转子1136和第二转子1146之间径向向外扩散，同时适应它们之间的相对旋转。在第一转子1136和第二转子1146之间(而不是例如在每个转子1136、1146和外壳1130之间)提供密封可以帮助例如减少提供合适密封所需的部件数量和/或空间。在所示示例中，转子间密封件1188包括第一O形环1190，第一O形环1190径向保持在固定到第一转子1136的转子间第一密封表面1192和固定到第二转子1146的转子间第二密封表面1194之间并面向转子间第一密封表面1192。在所示示例中，在正常操作期间，第一O形环1190可相对于转子间第一密封表面1192和转子间第二密封表面1194中的至少一个旋转。

在所示示例中，容纳密封组件1186还包括心轴密封件1196，其邻近内部腔室1184的前部，并且位于心轴1132和第一转子1136之间。在所示示例中，心轴密封件1196抑制润滑剂从心轴1132和第一转子1136之间扩散，同时适应它们之间的相对轴向平移。在所示示例中，心轴密封件1196包括第二O形环1198，第二O形环1198径向保持在心轴第一密封表面1200和心轴第二密封表面1202之间，心轴第一密封表面1200位于花键部分1138的轴向前方并固定到心轴1132，心轴第二密封表面1202固定到第一转子1136并面向心轴第一密封表面1200。在所示示例中，第二O形环1198在正常操作期间通常相对于第一转子1136轴向固定。

Claims (26)

1.一种用于注塑机的注射装置，包括：

a)沿轴线延伸的料筒；

b)位于所述料筒的前端的用于排出熔体的喷嘴；

c)位于所述料筒中的螺杆，所述螺杆能够绕所述轴线旋转并且能够沿所述轴线平移；

d)用于驱动所述螺杆的平移和旋转的驱动组件，所述驱动组件包括：

i)外壳，所述外壳具有联接到所述料筒的前端和与所述前端轴向相对的后端；

ii)位于所述外壳中的心轴，所述心轴沿所述轴线延伸并固定到所述螺杆；

iii)位于所述外壳中的第一马达，所述第一马达具有空心的第一转子，所述心轴穿过所述第一转子，所述第一转子旋转地固定到所述心轴以驱动所述螺杆绕所述轴线的旋转，并且所述心轴能够相对于所述第一转子轴向平移以适应所述螺杆沿所述轴线的平移；以及

iv)位于所述外壳中的第二马达，所述第二马达在所述第一马达的轴向后方朝向所述外壳的所述后端，所述第二马达具有空心的第二转子，所述心轴穿过所述第二转子，所述第二转子联接到所述心轴并且能够相对于所述心轴在旋转第一方向旋转以使所述螺杆沿所述轴线前进，以及在与所述第一方向相反的旋转第二方向旋转以使所述螺杆沿所述轴线缩回。

2.根据权利要求1所述的注射装置，其中，所述心轴具有内部第一导管，所述内部第一导管在第一导管入口端和第一导管排出端之间延伸，所述第一导管入口端向所述心轴的后部打开，用于接收润滑剂，所述第一导管排出端向所述心轴和所述第一转子之间的第一界面打开，用于将所述润滑剂排放到所述第一界面中。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的注射装置，其中，所述心轴具有内部第二导管，所述内部第二导管在第二导管入口端和第二导管排出端之间延伸，所述第二导管入口端向所述心轴的后部打开，用于接收润滑剂，所述第二导管排出端向所述心轴和所述第二转子之间的第二界面打开，用于将所述润滑剂排放到所述第二界面中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的注射装置，其中，所述心轴包括沿所述轴线延伸的花键部分，并且所述第一转子包括联接到所述心轴的所述花键部分的花键螺母。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的注射装置，其中，所述心轴包括沿所述轴线延伸的滚珠丝杠部分，并且所述第二转子包括联接到所述滚珠丝杠部分的滚珠螺母。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的注射装置，其中，所述驱动组件包括轴承组件，所述轴承组件安装在所述第二转子和所述外壳之间，邻近所述外壳的所述后端，所述轴承组件适应所述第二转子相对于所述外壳的旋转并将施加在所述第二转子上的向后定向的轴向力的至少一部分传递到所述外壳。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的注射装置，其中，所述第一马达和所述第二马达中的每一个相对于所述外壳轴向地固定。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的注射装置，其中，所述驱动组件包括旋转第一编码器，所述旋转第一编码器具有与所述第一转子同轴安装的第一编码器盘，用于测量所述第一转子相对于所述外壳的旋转位移。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的注射装置，其中，所述驱动组件包括旋转第二编码器，所述旋转第二编码器具有与所述第二转子同轴安装的第二编码器盘，用于测量所述第二转子相对于所述外壳的旋转位移。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的注射装置，其中，所述外壳具有通常密封的内部，并且所述心轴、所述第一马达和所述第二马达通常封闭在所述密封的内部中。

11.一种用于注塑机的注射装置，包括：

a)沿轴线延伸的料筒；

b)位于所述料筒的前端的用于排出熔体的喷嘴；

c)位于所述料筒中的螺杆，所述螺杆能够绕所述轴线旋转并且能够沿所述轴线平移；

d)射流室，所述射流室在所述料筒中轴向地位于所述螺杆和所述喷嘴之间，用于保持熔体；

e)用于驱动所述螺杆的平移和旋转的驱动组件，所述驱动组件包括：

i)外壳，所述外壳具有联接到所述料筒的前端；

ii)位于所述外壳中的心轴，所述心轴沿所述轴线延伸并固定到所述螺杆；

iii)位于所述外壳中的第一马达，所述第一马达具有空心的第一转子，所述心轴穿过所述第一转子，所述第一转子旋转地固定到所述心轴以驱动所述螺杆绕所述轴线的旋转，并且所述心轴能够相对于所述第一转子轴向平移以适应所述螺杆沿所述轴线的平移；

iv)位于所述外壳中的第二马达，所述第二马达具有空心的第二转子，所述心轴穿过所述第二转子，所述第二转子联接到所述心轴并且能够相对于所述心轴在旋转第一方向旋转以使所述螺杆沿所述轴线前进，以及在与所述第一方向相反的旋转第二方向旋转以使所述螺杆沿所述轴线缩回；以及

f)控制器，所述控制器被配置为操作所述驱动组件以对于每个注射循环：

i)向所述第一转子施加保持扭矩，以抑制所述螺杆相对于所述外壳绕所述轴线旋转；

ii)在(i)期间，沿所述第一方向向所述第二转子施加注射扭矩以在所述心轴上施加轴向力，以迫使所述螺杆朝向所述喷嘴前进；

iii)在(ii)期间，基于所述保持扭矩来确定注射压力值，所述注射压力值对应于在施加所述保持扭矩和所述注射扭矩期间所述射流室中的熔体的反作用压力；以及

iv)调节所述注射扭矩以使所述注射压力值接近目标压力值，所述目标压力值对应于在将所述熔体注射到模具中期间所述射流室中所述熔体的目标压力。

12.根据权利要求11所述的注射装置，其中，所述控制器能够操作以基于所述第一马达为抑制所述第一马达的旋转而需要的电流来确定所述保持扭矩。

13.根据权利要求11至12中任一项所述的注射装置，其中，所述控制器还能够操作以：在(iv)之前，将所述注射压力值与所述目标压力值进行比较，并且响应于确定所述注射压力值对应于所述目标压力值，保持所述保持扭矩和所述注射扭矩并重复(ii)和(iii)，以及响应于确定所述注射压力值不对应于所述目标压力值，进行到(iv)。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的注射装置，其中，所述控制器还能够操作以基于所述螺杆的轴向位置来确定所述目标压力值。

15.根据权利要求14所述的注射装置，其中，所述控制器还能够操作以基于来自用于测量所述第一转子相对于所述外壳的旋转位移的第一编码器和用于测量所述第二转子相对于所述外壳的旋转位移的第二编码器的输出来确定所述螺杆的轴向位置。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的注射装置，其中所述控制器能够操作以：在(iv)之后，重复(ii)至(iv)直到检测到一个或多个终止条件。

17.一种操作注射装置驱动组件以调节熔体注射压力的方法，包括：

(a)向空心的第一转子施加保持扭矩以抑制心轴绕轴线旋转，所述心轴沿所述轴线穿过所述第一转子并固定到注射螺杆；

(b)在(a)期间，向空心的第二转子施加注射扭矩以在所述心轴上施加轴向力，所述心轴沿所述轴线穿过所述第二转子并且所述轴向力迫使所述注射螺杆朝向喷嘴前进；

(c)在(b)期间，基于所述保持扭矩来确定注射压力值，所述注射压力值对应于在施加所述保持扭矩和所述注射扭矩期间轴向地位于所述螺杆和所述喷嘴之间的射流室中的熔体的反作用压力；以及

(d)调节所述注射扭矩以使所述注射压力值接近目标压力值，所述目标压力值对应于在将所述熔体注射到模具中期间所述射流室中的所述熔体的目标压力。

18.根据权利要求17所述的方法，其中(c)包括基于所述第一转子为抑制所述第一转子的旋转而需要的电流来确定所述保持转矩。

19.根据权利要求17至18中任一项所述的方法，还包括：在(d)之前，将所述注射压力值与所述目标压力值进行比较，并且响应于确定所述注射压力值对应于所述目标压力值，保持所述保持扭矩和所述注射扭矩并重复(b)和(c)，以及响应于确定所述注射压力值不对应于所述目标压力值，进行到(d)。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，还包括基于所述螺杆的轴向位置来确定所述目标压力值。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括基于来自用于测量所述第一转子相对于所述外壳的旋转位移的第一编码器和用于测量所述第二转子相对于所述外壳的旋转位移的第二编码器的输出来确定所述螺杆的轴向位置。

22.根据权利要求17至21中任一项所述的方法，还包括：在(d)之后，重复(b)至(d)直到检测到一种或多种终止条件。

23.一种操作注射装置驱动组件以调节熔体塑化压力的方法，包括：

(a)向空心的第一转子施加塑化扭矩以驱动心轴绕轴线旋转，以用熔体填充射流室，所述心轴沿所述轴线穿过所述第一转子并固定到注射螺杆；

(b)在(a)期间，向空心的第二转子施加缩回扭矩以在施加所述塑化扭矩期间控制所述心轴沿所述轴线缩回，所述心轴沿所述轴线穿过所述第二转子；以及

(c)监测和调节所述塑化扭矩和所述缩回扭矩，以在所述心轴的旋转和缩回期间保持所述射流室中的熔体的目标背压。

24.一种用于注塑机的注射装置，包括：

a)沿轴线延伸的料筒；

b)位于所述料筒的前端的用于排出熔体的喷嘴；

c)位于所述料筒中的螺杆，所述螺杆能够绕所述轴线旋转并且能够沿所述轴线平移；

d)用于驱动所述螺杆的平移和旋转的驱动组件，所述驱动组件包括：

i)外壳，所述外壳具有联接到所述料筒的前端；

ii)位于所述外壳中的心轴，所述心轴沿所述轴线延伸并固定到所述螺杆；

iii)位于所述外壳中的第一马达，所述第一马达具有空心的第一转子，所述心轴穿过所述第一转子，所述第一转子旋转地固定到所述心轴以驱动所述螺杆绕所述轴线的旋转，并且所述心轴能够相对于所述第一转子轴向平移以适应所述螺杆沿所述轴线的平移；

iv)旋转第一编码器，所述旋转第一编码器具有与所述第一转子同轴安装的第一编码器盘，用于测量所述第一转子相对于所述外壳的旋转位移；

v)位于所述外壳中的第二马达，所述第二马达具有空心的第二转子，所述心轴穿过所述第二转子，所述第二转子联接到所述心轴并且能够相对于所述心轴在旋转第一方向旋转以使所述螺杆沿所述轴线前进，以及在与所述第一方向相反的旋转第二方向旋转以使所述螺杆沿所述轴线缩回；以及

vi)旋转第二编码器，所述旋转第二编码器具有与所述第二转子同轴安装的第二编码器盘，用于测量所述第二转子相对于所述外壳的旋转位移。

25.根据权利要求24所述的注射装置，其中，所述第一编码器盘和所述第二编码器盘中的至少一个通常是环形的，并且所述心轴穿过所述第一编码器盘和所述第二编码器盘中的至少一个。

26.根据权利要求24至25中任一项所述的注射装置，还包括控制器，所述控制器被配置为在每个注射循环期间：

i)基于来自所述第一编码器的输出来确定所述第一转子在时间间隔内的第一转子旋转位移；

ii)基于来自所述第二编码器的输出来确定在所述时间段内的第二转子旋转位移；以及

iii)基于所述第一转子旋转位移和所述第二转子旋转位移之间的差来确定所述螺杆的轴向位移。

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