CN116852669A - 用于peek改性棒的生产设备及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于PEEK改性棒的生产设备及其生产方法，其生产设备包括依次连接的挤出机、冷却室、牵引机、以及切割机，所述挤出机包括第一支撑座和第二支撑座，所述第一支撑座上设有驱动螺杆推进的主电机，所述第二支撑座内侧开设有板腔，所述板腔底部开设有与之连接的座腔，所述座腔侧壁设有环形限位件，所述板腔底部还开设有与之连接并且贯穿至所述第二支撑座外侧的第一轴孔和第二轴孔，所述第一轴孔和所述第二轴孔分别位于所述座腔的两侧。
Description
技术领域
本发明涉及新材料生产技术领域，特别涉及用于PEEK改性棒的生产设备及其生产方法。
背景技术
PEEK改性棒是由聚醚醚酮材料制成的，PEEK改性棒是一种高性能工程塑料棒，由其加工制成的制品具有优异的耐热性，耐化学腐蚀性，机械强度和耐磨性等特点。PEEK制品广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械、电子、化工等领域，PEEK改性棒用于制造高温、高压、高强度、高耐磨等要求严格的零部件和器件。
PEEK改性棒在生产中由PEEK原料小粒子挤出而成，在挤出机螺杆的推动作用下，将PEEK原料小粒子熔融塑化推送经过模头，而加工成棒状，再由冷凝室冷却成型，成型的PEEK改性棒在皮带牵引机的牵引作用下，与挤出机保持同步移动，由此保持PEEK改性棒的线形平直和均匀性。
虽然可以通过流道横截面积、螺杆的导程、和主电机的转速计算理论挤出量，并根据这个理论挤出量匹配牵引电机的转速，从而实现所谓的皮带牵引机与挤出机保持同步移动。然而挤出机的实际挤出量并非恒定的，而且挤出机的实际挤出速度是难以实时测量的，因此出现挤出机尚未出料而皮带牵引机维持原来的牵引作用力的情况。这就导致PEEK改性棒的线形平直和均匀性受影响。
发明内容
本发明要解决以上的技术问题，提供一种用于PEEK改性棒的生产设备及其生产方法。
本发明的一技术方案是，用于PEEK改性棒的生产设备，包括依次连接的挤出机、冷却室、牵引机、以及切割机，所述挤出机包括第一支撑座和第二支撑座，所述第一支撑座上设有驱动螺杆推进的主电机，所述第二支撑座内侧开设有板腔，所述板腔底部开设有与之连接的座腔，所述座腔侧壁设有环形限位件，所述板腔底部还开设有与之连接并且贯穿至所述第二支撑座外侧的第一轴孔和第二轴孔，所述第一轴孔和所述第二轴孔分别位于所述座腔的两侧；所述板腔内设有能够沿着所述板腔的深度方向活动的推板，所述推板上设有开口朝向螺杆所在一侧并且伸入所述座腔内的模头座，所述模头座上设有挤出模头，所述模头座外设有两端分别抵触所述推板和所述环形限位件的弹性件，所述推板上还设有分别贯穿所述第一轴孔和所述第二轴孔的第一移位轴和第二移位轴，所述第一移位轴和所述第二移位轴的端部延伸至所述第二支撑座外侧并且两者之间连接有连杆，所述第一移位轴和所述第二移位轴位于所述第二支撑座外侧的一段设有直线分布的第一齿槽；所述第二支撑座外侧设有支架，所述支架上活动连接有传感轴，所述传感轴的两端设有圆周分布并且啮合所述第一齿槽的第二齿槽，所述支架上还设有活动连接所述传感轴的电机定位装置，所述电机定位装置连接所述传感轴的传动端设有扭力传感器，所述支架上还设有连接所述连杆的位移传感器；所述位移传感器、所述扭力传感器、所述电机定位装置、所述主电机、以及所述牵引机的牵引电机均连接控制器。
作为一种实施方式，所述支架包括底板，所述底板贴设在所述第二支撑座外侧，所述电机定位装置和所述位移传感器均设在所述底板上。
作为一种实施方式，所述支架还包括连接在所述底板两端的第一支板和第二支板，所述第一支板和所述第二支板向所述冷却室所在一侧延伸，所述传感轴活动连接在所述第一支板和所述第二支板上。
作为一种实施方式，所述模头座的外侧壁紧贴所述环形限位件的内侧壁。
作为一种实施方式，所述挤出机的机身由若干节壳段体拼接而成，所述第一支撑座和所述第二支撑座之间连接有第一承重梁和第二承重梁，若干节所述壳段体固定连接所述第一承重梁和所述第二承重梁。
作为一种实施方式，所述第一承重梁和所述第二承重梁的两端均分别延伸至所述第一支撑座和所述第二支撑座的外侧，所述第一承重梁和所述第二承重梁的两端均设有封头。
作为一种实施方式，所述第一承重梁、所述第一移位轴、所述第二移位轴、以及所述第二承重梁沿着一直线依次排列。
作为一种实施方式，所述挤出机的进料斗连接在一所述壳段体上，并且靠近所述第一支撑座所在位置。
作为一种实施方式，所述挤出模头和所述模头座可拆卸连接，所述牵引机的牵引组件由若干组辊组依次连接而成，所述辊组包括位置固定的下辊和位置能够上下调节的上辊，所述下辊和所述牵引电机传动连接。
本发明的另一技术方案是，PEEK改性棒的生产方法，使用上述的用于PEEK改性棒的生产设备，包括
挤出步骤：所述挤出机的所述主电机驱动螺杆将熔融的PEEK原料小粒子经由所述挤出模头挤出，所述挤出模头在熔融物的挤出过程中产生位移，并且当所述挤出模头位移达到最大值时产生第一控制信号，同时所述电机定位装置锁定所述传感轴，并且当所述电机定位装置产生扭力时产生第二控制信号，所述主电机响应于所述第二控制信号加速运行直到所述第二控制信号消除；
冷却步骤：挤出的棒状料经由冷却室冷却成型；
切割步骤：成型的棒状料经由切割机切断；
其中，上述步骤的工位转换由所述牵引机提供牵引，所述牵引电机响应于所述第一控制信号以设定速度运行，还响应于所述第二控制信号停止运行直到所述第二控制信号消除。
本发明相比于现有技术的有益效果是，将挤出模头设置为可活动的，基于此，当挤出机内物料充足，随着螺杆的推送，将挤压推板、模头座、以及挤出模头，使其产生位移。当然当挤出机内物料不足或者分布不均匀，使挤压推板、模头座、以及挤出模头在弹性件的作用下产生回移的趋势，让扭力传感器检测扭力。在挤出模头正常挤出的情况下，挤出模头移位到底，可以由位移传感器检测到。此时，牵引电机以设定速度运行。如果遇到阶段性的挤出机内物料不足，通过电机定位装置的锁定防止挤出模头回位，避免对已挤出的棒状料的成型造成影响。同时，控制主电机提速运行以补足物料，直到扭力传感器不再检测到扭力。在此期间，牵引电机停止运行。通过上述动态的控制过程，可以提高PEEK改性棒的线形平直和均匀性。
附图说明
图1为本发明实施方式提供的用于PEEK改性棒的生产设备的结构示意图；
图2为本发明实施方式提供的第二支撑座的第一局部剖视图；
图3为本发明实施方式提供的第二支撑座的第二局部剖视图；
图4为本发明实施方式提供的第二支撑座外侧的结构示意图。
图中：1、挤出机；2、冷却室；3、牵引机；4、切割机；5、第一支撑座；6、第二支撑座；7、主电机；8、板腔；9、座腔；10、环形限位件；11、第一轴孔；12、第二轴孔；13、推板；14、模头座；15、挤出模头；16、弹性件；17、第一移位轴；18、第二移位轴；19、连杆；20、第一齿槽；21、支架；22、传感轴；23、第二齿槽；24、电机定位装置；25、扭力传感器；26、位移传感器；27、牵引电机；28、底板；29、第一支板；30、第二支板；31、壳段体；32、第一承重梁；33、第二承重梁；34、封头；35、进料斗；36、辊组；37、下辊；38、上辊。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的实施方式和优点进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的部分实施方式，而不是全部实施方式。
在一种实施方式中，如图1-4所示。
本实施方式提供的用于PEEK改性棒的生产设备，包括依次连接的挤出机1、冷却室2、牵引机3、以及切割机4，挤出机1包括第一支撑座5和第二支撑座6，第一支撑座5上设有驱动螺杆推进的主电机7，第二支撑座6内侧开设有板腔8，板腔8底部开设有与之连接的座腔9，座腔9侧壁设有环形限位件10，板腔8底部还开设有与之连接并且贯穿至第二支撑座6外侧的第一轴孔11和第二轴孔12，第一轴孔11和第二轴孔12分别位于座腔9的两侧；板腔8内设有能够沿着板腔8的深度方向活动的推板13，推板13上设有开口朝向螺杆所在一侧并且伸入座腔9内的模头座14，模头座14上设有挤出模头15，模头座14外设有两端分别抵触推板13和环形限位件10的弹性件16，推板13上还设有分别贯穿第一轴孔11和第二轴孔12的第一移位轴17和第二移位轴18，第一移位轴17和第二移位轴18的端部延伸至第二支撑座6外侧并且两者之间连接有连杆19，第一移位轴17和第二移位轴18位于第二支撑座6外侧的一段设有直线分布的第一齿槽20；第二支撑座6外侧设有支架21，支架21上活动连接有传感轴22，传感轴22的两端设有圆周分布并且啮合第一齿槽20的第二齿槽23，支架21上还设有活动连接传感轴22的电机定位装置24，电机定位装置24连接传感轴22的传动端设有扭力传感器25，支架21上还设有连接连杆19的位移传感器26；位移传感器26、扭力传感器25、电机定位装置24、主电机7、以及牵引机3的牵引电机27均连接控制器。
在本实施方式中，不同于传统挤出机的构造在于，用于PEEK改性棒的生产设备的挤出机1，其挤出模头15设置为可活动的，如图3所示，挤出模头15设置在模头座14上，模头座14设置在推板13上，在推板13和环形限位件10之间设置弹性件16。因此当挤出机1内物料充足，随着螺杆的推送，将挤压推板13、模头座14、以及挤出模头15，使其产生位移。当然当挤出机1内物料不足或者分布不均匀，理论上挤压推板13、模头座14、以及挤出模头15在弹性件16的作用下会回移。然而在本实施方式中，如图4所示，还在挤压推板13上设置了第一移位轴17和第二移位轴18，第一移位轴17和第二移位轴18和设置在支架21上的传感轴22啮合，在电机定位装置24的作用下锁定防止第一移位轴17和第二移位轴18回移。即防止挤压推板13、模头座14、以及挤出模头15回移。如果产生回移的趋势，意味着挤出机1内物料不足或者分布不均匀，此时扭力传感器25能够检测到扭力。
在本实施方式中，该用于PEEK改性棒的生产设备，旨在提高PEEK改性棒的线形平直和均匀性，提高有塑料黄金之称的PEEK改性棒制品的良品率，有极高的经济价值。在传统的挤出机生产线中，虽然可以通过流道横截面积、螺杆的导程、和主电机的转速计算理论挤出量，并根据这个理论挤出量匹配牵引电机的转速，从而实现所谓的皮带牵引机与挤出机保持同步移动。但是不可避免的挤出机内物料分布并非完全均匀，导致挤出机单位时间内的实际挤出量并非恒定的，所以牵引电机的速度无法动态匹配，这就导致PEEK改性棒的线形平直和均匀性受影响。例如，当前挤出机内物料不足，而牵引电机保持着原速运行，那么受到拉伸的棒状料成型后形状和理想形状就存在差距。而在本实施方式中，在挤出模头15正常挤出的情况下，挤出模头15移位到底，可以由位移传感器26检测到。此时，牵引电机27以设定速度运行。如果遇到阶段性的挤出机1内物料不足，通过电机定位装置24的锁定防止挤出模头15回位，避免对已挤出的棒状料的成型造成影响。同时，控制主电机7提速运行以补足物料，直到扭力传感器25不再检测到扭力。在此期间，牵引电机27停止运行。通过上述动态的控制过程，可以提高PEEK改性棒的线形平直和均匀性。至于其他的冷却和切割，与现有技术中所采取的并无差别。
在一种实施方式中，如图4所示。
本实施方式提供的用于PEEK改性棒的生产设备，其支架21包括底板28，底板28贴设在第二支撑座6外侧，电机定位装置24和位移传感器26均设在底板28上。其支架21还包括连接在底板28两端的第一支板29和第二支板30，第一支板29和第二支板30向冷却室2所在一侧延伸，传感轴22活动连接在第一支板29和第二支板30上。
在本实施方式中，支架21包括底板28、第一支板29和第二支板30，支架21设在第二支撑座6外侧，底板28提供电机定位装置24和位移传感器26安装，第一支板29和第二支板30提供传感轴22安装。
在一种实施方式中，如图2所示。
本实施方式提供的用于PEEK改性棒的生产设备，其模头座14的外侧壁紧贴环形限位件10的内侧壁。
在本实施方式中，模头座14的外侧壁紧贴环形限位件10的内侧壁，使模头座14从环形限位件10的口径内进行移位。
在一种实施方式中，如图1-2所示。
本实施方式提供的用于PEEK改性棒的生产设备，其挤出机1的机身由若干节壳段体31拼接而成，第一支撑座5和第二支撑座6之间连接有第一承重梁32和第二承重梁33，若干节壳段体31固定连接第一承重梁32和第二承重梁33。其第一承重梁32和第二承重梁33的两端均分别延伸至第一支撑座5和第二支撑座6的外侧，第一承重梁32和第二承重梁33的两端均设有封头34。
在本实施方式中，挤出机1的机身略有别于传统挤出机的机身，采取了若干节壳段体31拼接而成，因此依托第一承重梁32和第二承重梁33进行承重，采取逐节拼装的优势在于能够根据实际需求增减壳段体31节数。通过在第一承重梁32和第二承重梁33的两端设置封头34，使第一承重梁32和第二承重梁33固定在第一支撑座5和第二支撑座6之间。
在一种实施方式中，如图4所示。
本实施方式提供的用于PEEK改性棒的生产设备，其第一承重梁32、第一移位轴17、第二移位轴18、以及第二承重梁33沿着一直线依次排列。
在本实施方式中，第一承重梁32、第一移位轴17、第二移位轴18、以及第二承重梁33沿着斜向上的直线排列。
在一种实施方式中，如图1所示。
本实施方式提供的用于PEEK改性棒的生产设备，其挤出机1的进料斗35连接在一壳段体31上，并且靠近第一支撑座5所在位置。其挤出模头15和模头座14可拆卸连接，牵引机3的牵引组件由若干组辊组36依次连接而成，辊组36包括位置固定的下辊37和位置能够上下调节的上辊38，下辊37和牵引电机27传动连接。
在本实施方式中，挤出模头15和模头座14可拆卸连接，可以更换不同型号的挤出模头15安装在模头座14上，与之相配合的是，辊组36的下辊37和上辊38之间间距能够调整，因此设备满足生产多种不同直径的PEEK改性棒。
基于上述的用于PEEK改性棒的生产设备，可以实现PEEK改性棒的生产方法，其包括挤出步骤：挤出机的主电机驱动螺杆将熔融的PEEK原料小粒子经由挤出模头挤出，挤出模头在熔融物的挤出过程中产生位移，并且当挤出模头位移达到最大值时产生第一控制信号，同时电机定位装置锁定传感轴，并且当电机定位装置产生扭力时产生第二控制信号，主电机响应于第二控制信号加速运行直到第二控制信号消除；冷却步骤：挤出的棒状料经由冷却室冷却成型；切割步骤：成型的棒状料经由切割机切断；其中，上述步骤的工位转换由牵引机提供牵引，牵引电机响应于第一控制信号以设定速度运行，还响应于第二控制信号停止运行直到第二控制信号消除。
在本实施方式中，使用该PEEK改性棒的生产方法，旨在提高PEEK改性棒的线形平直和均匀性。在传统的挤出机生产线中，虽然可以通过流道横截面积、螺杆的导程、和主电机的转速计算理论挤出量，并根据这个理论挤出量匹配牵引电机的转速，从而实现所谓的皮带牵引机与挤出机保持同步移动。但是不可避免的挤出机内物料分布并非完全均匀，导致挤出机单位时间内的实际挤出量并非恒定的，所以牵引电机的速度无法动态匹配，这就导致PEEK改性棒的线形平直和均匀性受影响。而在本实施方式中，在挤出模头15正常挤出的情况下，挤出模头15移位到底，可以由位移传感器26检测到。此时，产生第一控制信号，牵引电机27以设定速度运行。如果遇到阶段性的挤出机1内物料不足，通过电机定位装置24的锁定防止挤出模头15回位，避免对已挤出的棒状料的成型造成影响。同时，产生第二控制信号，控制主电机7提速运行以补足物料，直到扭力传感器25不再检测到扭力。在此期间，牵引电机27停止运行。通过上述动态的控制过程，可以提高PEEK改性棒的线形平直和均匀性。至于其他的冷却和切割，与现有技术中所采取的并无差别。
以上所述的具体实施方式，对本发明的发明目的、技术方案、以及有益效果进行了进一步的详细说明。应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员而言，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.用于PEEK改性棒的生产设备，包括依次连接的挤出机(1)、冷却室(2)、牵引机(3)、以及切割机(4)，其特征在于，所述挤出机(1)包括第一支撑座(5)和第二支撑座(6)，所述第一支撑座(5)上设有驱动螺杆推进的主电机(7)，所述第二支撑座(6)内侧开设有板腔(8)，所述板腔(8)底部开设有与之连接的座腔(9)，所述座腔(9)侧壁设有环形限位件(10)，所述板腔(8)底部还开设有与之连接并且贯穿至所述第二支撑座(6)外侧的第一轴孔(11)和第二轴孔(12)，所述第一轴孔(11)和所述第二轴孔(12)分别位于所述座腔(9)的两侧；
所述板腔(8)内设有能够沿着所述板腔(8)的深度方向活动的推板(13)，所述推板(13)上设有开口朝向螺杆所在一侧并且伸入所述座腔(9)内的模头座(14)，所述模头座(14)上设有挤出模头(15)，所述模头座(14)外设有两端分别抵触所述推板(13)和所述环形限位件(10)的弹性件(16)，所述推板(13)上还设有分别贯穿所述第一轴孔(11)和所述第二轴孔(12)的第一移位轴(17)和第二移位轴(18)，所述第一移位轴(17)和所述第二移位轴(18)的端部延伸至所述第二支撑座(6)外侧并且两者之间连接有连杆(19)，所述第一移位轴(17)和所述第二移位轴(18)位于所述第二支撑座(6)外侧的一段设有直线分布的第一齿槽(20)；
所述第二支撑座(6)外侧设有支架(21)，所述支架(21)上活动连接有传感轴(22)，所述传感轴(22)的两端设有圆周分布并且啮合所述第一齿槽(20)的第二齿槽(23)，所述支架(21)上还设有活动连接所述传感轴(22)的电机定位装置(24)，所述电机定位装置(24)连接所述传感轴(22)的传动端设有扭力传感器(25)，所述支架(21)上还设有连接所述连杆(19)的位移传感器(26)；
所述位移传感器(26)、所述扭力传感器(25)、所述电机定位装置(24)、所述主电机(7)、以及所述牵引机(3)的牵引电机(27)均连接控制器。
2.根据权利要求1所述的用于PEEK改性棒的生产设备，其特征在于，所述支架(21)包括底板(28)，所述底板(28)贴设在所述第二支撑座(6)外侧，所述电机定位装置(24)和所述位移传感器(26)均设在所述底板(28)上。
3.根据权利要求2所述的用于PEEK改性棒的生产设备，其特征在于，所述支架(21)还包括连接在所述底板(28)两端的第一支板(29)和第二支板(30)，所述第一支板(29)和所述第二支板(30)向所述冷却室(2)所在一侧延伸，所述传感轴(22)活动连接在所述第一支板(29)和所述第二支板(30)上。
4.根据权利要求1所述的用于PEEK改性棒的生产设备，其特征在于，所述模头座(14)的外侧壁紧贴所述环形限位件(10)的内侧壁。
5.根据权利要求1所述的用于PEEK改性棒的生产设备，其特征在于，所述挤出机(1)的机身由若干节壳段体(31)拼接而成，所述第一支撑座(5)和所述第二支撑座(6)之间连接有第一承重梁(32)和第二承重梁(33)，若干节所述壳段体(31)固定连接所述第一承重梁(32)和所述第二承重梁(33)。
6.根据权利要求5所述的用于PEEK改性棒的生产设备，其特征在于，所述第一承重梁(32)和所述第二承重梁(33)的两端均分别延伸至所述第一支撑座(5)和所述第二支撑座(6)的外侧，所述第一承重梁(32)和所述第二承重梁(33)的两端均设有封头(34)。
7.根据权利要求5所述的用于PEEK改性棒的生产设备，其特征在于，所述第一承重梁(32)、所述第一移位轴(17)、所述第二移位轴(18)、以及所述第二承重梁(33)沿着一直线依次排列。
8.根据权利要求5所述的用于PEEK改性棒的生产设备，其特征在于，所述挤出机(1)的进料斗(35)连接在一所述壳段体(31)上，并且靠近所述第一支撑座(5)所在位置。
9. 根据权利要求1所述的用于PEEK改性棒的生产设备，其特征在于，所述挤出模头(15)和所述模头座(14)可拆卸连接，所述牵引机(3)的牵引组件由若干组辊组(36)依次连接而成，所述辊组(36)包括位置固定的下辊(37)和位置能够上下调节的上辊(38)，所述下辊(37)和所述牵引电机(27)传动连接。
10. PEEK改性棒的生产方法，其特征在于，使用如权利要求1-9中任一项所述的用于PEEK改性棒的生产设备，包括
挤出步骤：所述挤出机的所述主电机驱动螺杆将熔融的PEEK原料小粒子经由所述挤出模头挤出，所述挤出模头在熔融物的挤出过程中产生位移，并且当所述挤出模头位移达到最大值时产生第一控制信号，同时所述电机定位装置锁定所述传感轴，并且当所述电机定位装置产生扭力时产生第二控制信号，所述主电机响应于所述第二控制信号加速运行直到所述第二控制信号消除；
冷却步骤：挤出的棒状料经由冷却室冷却成型；
切割步骤：成型的棒状料经由切割机切断；
其中，上述步骤的工位转换由所述牵引机提供牵引，所述牵引电机响应于所述第一控制信号以设定速度运行，还响应于所述第二控制信号停止运行直到所述第二控制信号消除。
Priority Applications (1)
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| CN202310881912.3A CN116852669A (zh) | 2023-07-18 | 2023-07-18 | 用于peek改性棒的生产设备及其生产方法 |
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2023
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