CN1353640A - 用于注塑模制机的双电动机传动系统 - Google Patents

用于注塑模制机的双电动机传动系统 Download PDF

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Abstract

一电动机驱动的螺杆传动系统(10),它可在预定的外壳空间中提供增加的输出转矩。端对端地设置一对电动机(30、32),相对、同轴地设置其相应的输出传动轴(34、36)。一连接件(38)在相应的电动机输出轴(34、36)之间延伸,它用机械的方式将电动机输出轴连接在一起,使它们沿着相同的旋转方向、以相同的旋转速度共同旋转。电动机之一的控制电路包括一变换器(52),该变换器可使一电动机的输出轴的旋转方向与另一电动机的输出轴的旋转方向相反,以使连接件(38)上的联合电动机(30、32)的输出转矩等于每一单个电动机的转矩之和。

Description

用于注塑模制机的双电动机传动系统
技术领域
本发明涉及一种为注塑模制机运转提供动力的驱动电动机，更具体地说，涉及一种电动机传动系统，该系统使用两只用机械方式连接在一起的电动机。
背景技术
多年来，模制塑料部件的注塑模制机是以液压方式运行的。该液压机器包括提供线性运动的线性液压致动器和提供旋转运动的旋转式液压电动机。随着机器的诸元件在运转周期中的定位精确度要求的日益提高，由于液压流体的可压缩性以及流体随温度变化而产生的容积变化，因此液压元件的定位精确度明显受到限制。因此在几年前就开始将电动机使用在这种机器的机械传动系统中，主要原因是可以通过使用轴角编码器及其它电气操作的位置传感装置以获得更精密的位置控制。尤其是伺服电动机，它可借助其精密地控制轴角和电流供应的能力提供所需控制精度，用开环或闭环控制技术对电动机轴转矩、轴的位置和轴的角速度进行精密地控制。
与液压驱动装置相比，除了电力驱动装置具有更精确的控制能力以外，电动机的噪声也比液压装置少。此外，在装置运转期间，对液压流体进行加压会将液压流体加热，使液压机中的大量能量被浪费，随后还需要借助油、水或其它降低热量的方式对流体进行冷却。由于目前对环境方面的问题要求较高，液压流体中的矿物油会对环境不利，因此需要特殊的容器和特殊的处理技术。
电动机的一个缺点是：在需要较高功率输出时，电动机的尺寸、重量和成本都大于液压马达。然而，由于电动机的控制精度远大于机械或液压系统，因此电动机的应用越来越普遍，尤其是在容量较小的注塑模制机(带水分在内300吨左右)中。当所需输出较大时，功率输出的限制和电动机的直径的增加限制了电力传动系统在注塑模制机中的使用。
目前往往使用AC伺服电动机来驱动注塑模制机。然而，市场上出售的AC伺服电动机的最大输出转矩有一定的限制。因此将这种AC伺服电动机作为动力的注塑模制机的容量受到市场上出售的电动机的输出转矩的限制。尽管可以用传动带或齿轮将两只这样的电动机连接起来，以提供联合的电动机转矩输出，但该系统要占据较大的空间，并且这种系统比较复杂。另外，该系统中还需要加入其它机械元件，由于机械传动元件所固有的传动带的拉伸、机械磨损以及类似因素的影响，这些机械元件降低对联合电动机输出控制的精确度。
本发明的目的是提供一种传动系统，该传动系统可以用电动机作为动力来驱动机器，该机器的最大转矩输出将大于使用单个市场上出售的电动机所获得的最大转矩输出。
本发明的另一目的是提供一种传动系统，即使在注塑模制机所需电动机的输出转矩较高时，该传动系统可使电力驱动的注塑模制机的总尺寸接近原来的尺寸而不会有很大的增加。
发明内容
简而言之，本发明的一个方面是可以提供一种电动机传动系统，该系统可以提供较高的输出而不会过多增加注塑模制机外壳的尺寸。系统中设有第一和第二电动机，每一电动机具有一箱体和一输出轴，该输出轴从箱体的传动端轴向延伸。电动机互相隔开，相对地设置其相应传动端，共轴地设置其相应的输出轴。一电动机连接件在第一和第二电动机的输出轴之间延伸，并将第一和第二电动机的输出轴连接在一起，以使电动机输出轴沿着相同的旋转方向、以相同的旋转速度一同旋转。一电动机控制器可用来控制第一和第二电动机的速度和转矩，该电动机控制器包括：一第一电动机驱动电路，该第一电动机驱动电路与第一电动机连接，以使第一电动机输出轴沿预定的旋转方向相对于该电动机输出轴的轴线旋转。一第二电动机驱动电路，该第二电动机驱动电路与第二电动机连接，以使第二电动机输出轴沿着与第一电动机输出轴相同的预定方向、相对于电动机输出轴的轴线旋转，电动机的连接与其相应的控制器在电动机连接件上提供一联合输出转矩，该联合输出转矩是第一和第二电动机的输出转矩之和。第二电动机驱动电路包括一变换器，该变换器可将提供给第二电动机的驱动电流相对于提供给第一电动机的驱动电流的相位作180°的相移，以使相连接的输出传动轴沿着相同的方向、相对于传动轴的轴线旋转。
附图说明
图1是用于往复式螺杆注塑模制机的塑化螺杆传动系统的横截面的部分侧视图；
图2是图1所示塑化螺杆传动系统的横截面的部分俯视图；
图3是一方框图，示出了图2所示的这种双电动机驱动的控制机构的设置；
图4是一方框图，示出了图2所示的这种双电动机驱动的另一种控制机构的设置。
具体实施方式
请参见附图，特别是其中的图1和2，图中示出了一种用于注塑模制机的注射装置的传动系统10。该机器包括一传动箱12，一管状筒14从该传动箱中伸出，该管状筒带有一旋转往复式塑化螺杆(图中未示出)，这种塑化螺杆是本技术领域中的熟练人士众所周知的。一供料斗16置于筒14的上方，以便容纳和向筒14内部供应将被塑化和注射的原料。
现在请参见图2，一电动机18带动塑化螺杆旋转，该电动机由支架20支承，而该支架则支承在箱体12上。电动机18包括一输出传动轴22，一传动带轮24固定在该输出传动轴上。一传动带26绕在传动带轮24上，以使从动带轮28旋转，该从动带轮与塑化螺杆连接，以便共同旋转。
当模制材料被塑化之后，塑化螺杆在筒14中轴向地朝图1和2所示的左方移动，以实现注射行程，该注射行程将所需数量的注塑模制原料注入模具(图中未示出)。注射行程的动力由传动系统提供，该传动系统包括一对电动机，即第一注射电动机30和第二注射电动机32。电动机30由支架31支承，而该支架则支承在传动箱12上，电动机30具有一输出传动轴34，该输出传动轴从电动机30的箱体中向外伸出。类似地，电动机32由支架33支承，而该支架也支承在传动箱12上，电动机32具有一相应的输出传动轴36，该输出传动轴从电动机32的箱体中向外伸出。如图2所示，电动机30和32互相相对设置，其相应的输出轴相互隔开，并且相对地相互面对，其相应的输出轴的轴线是共轴的。
一传动轴连接件38(图中以环形套筒的形状示出)在输出传动轴34和36之间延伸，并把它们固连在一起，以使所述传动轴沿着相同的旋转方向、以相同的旋转速度一同旋转。连接件38形成的传动带轮可使一从动带轮40旋转，该从动带轮由带41驱动。从动带轮40与传动螺杆42连接，该传动螺杆可旋转地容纳在一固定的螺母43中，该螺母被箱体12保持住。传动螺杆42的旋转使塑化螺杆轴向移动，因而实现对塑化螺杆的注射行程或回缩行程。
所示的双电动机系统可将两只输出较小的电动机结合起来，以提供比仅使用单个电动机所得到的输出转矩更高的输出转矩。由于AC伺服电动机(它们凭借可以对输出进行更精确的控制而成为该机器的较佳动力)的最大转矩输出局限于1000牛·米左右的水平，因此该电动机的应用局限于注入量为100盎司左右的注塑模制机。注入量较大的注塑模制机需要较高的电动机转矩输出，而这里所述的双电动机传动系统可使该电动机使用在容量较大的注塑模制机中。
这种双电动机传动系统可以用图3所示的控制系统进行控制。用连接件38将电动机30和32的输出传动轴连接在一起，以便共同旋转。向相应的调速器44、46提供电动机的速度指令，这些调速器将向相应的电动机驱动电路48、50发出相应的电流指令。与电动机30相连的编码器54可将转子位置反馈给电动机驱动电路48、50。编码器54所产生的转子位置反馈也提供给调速器44、46，位置反馈在这里被用来产生速度反馈。提供给电动机驱动电路50和调速器46的位置反馈在信号变换器52中被反转，以使电动机32沿着与电动机30相反的方向旋转，从而使相应的电动机输出轴沿着相同的方向旋转，以产生电动机的联合输出。可以对驱动电路48、50速度指令进行必要的调节，以保持每一电动机30和32所需的旋转速度。
或者，本发明可以用图4所示的系统来控制双电动机传动系统。用上述连接件38将电动机30和32的输出传动轴连接在一起，以便共同旋转。可用设置一个单个调速器58来产生一单个的电流指令。当电动机驱动电路48直接接收调速器58向电动机30发出的指令时，电动机32的驱动电路50的速度指令在信号变换器56中被反转，以使电动机32沿着与电动机30相反的方向旋转。因此，相应的电动机输出轴沿着相同的方向旋转，以使电动机30、32提供联合输出。单个编码器54与电动机30相连，向相应的驱动电路48、50提供转子的位置反馈，位置反馈在这里被用来产生速度反馈。应当注意的是编码器54向电动机驱动电路50提供的位置反馈被信号变换器52反转，以便向电动机32提供适当的变换。工业实用性
如上所述，本发明的电动机传动系统可以向电力驱动的注塑模制机提供较高马力的输出，而不会过多地增加机器外壳的尺寸。将第一和第二电动机安装成其相应的传动端相对设置、其相应的输出轴轴向对齐的形式。电动机连接件在第一和第二电动机的输出轴之间延伸，并将第一和第二电动机的输出轴连接在一起，以使电动机输出轴沿着相同的旋转方向、以相同的旋转速度一同旋转。可设置一电动机控制器来控制第一和第二电动机的速度和转矩。这种电动机的安排可提供联合的输出转矩，该输出转矩是第一和第二电动机的输出转矩之和。
尽管上面对本发明的特定实施例进行了图示和叙述，但是本技术领域中的熟练人士应当清楚的是，可以在不背离本发明的概念的情况下对该实施例进行种种变化和修改。因此，拟将落在本发明的范围中的所有这些变化和修改都包括在所附权利要求中。

Claims (8)

1.一种带有传动系统(10)的注塑模制机，其特征在于，传动系统(10)包括：
a.第一和第二电动机(30、32)，每一电动机具有箱体和输出轴(34、36)，所述输出轴从箱体的传动端轴向伸出，其中电动机(30、32)互相隔开，相对地设置其相应传动端，共轴地设置其相应的输出轴(34、36)的轴线；
b.一电动机连接件(38)，所述连接件在第一和第二电动机(30、32)的输出轴中延伸，并将所述第一和第二电动机输出轴(34、36)连接在一起，以使电动机输出轴(34、36)沿着相同的旋转方向、以相同的旋转速度一同旋转；
c.一用来控制第一和第二电动机(30、32)的速度和转矩的电动机控制器，所述电动机控制器包括：一第一电动机驱动电路(48)，所述第一电动机驱动电路与第一电动机(30)连接，以使第一电动机输出轴(34)沿着预定的旋转方向旋转；以及一第二电动机驱动电路(50)，所述第二电动机驱动电路与第二电动机(32)连接，以使第二电动机输出轴(36)沿着与第一电动机输出轴(34)相同的预定方向旋转，以在电动机连接件(38)处提供一联合输出转矩，所述联合输出转矩是第一和第二电动机(30、32)的输出转矩之和，其中第二电动机驱动电路(50)包括一变换器(52)，所述变换器将提供给第二电动机(32)的驱动电流的相位相对于提供给第一电动机(30)的驱动电流的相位作相移。
2.如权利要求1所述的传动系统(10)，其特征在于，第一和第二电动机(30、32)中的每一电动机在相同的旋转速度下具有基本相同的最大输出转矩。
3.如权利要求1所述的传动系统(10)，其特征在于，第一和第二电动机(30、32)中的每一电动机在相同的旋转速度下具有不同的最大输出转矩。
4.如权利要求1所述的传动系统(10)，其特征在于，所述连接件(38)包括一连接套筒，所述连接套筒可将第一和第二电动机(30、32)的相应输出轴(34、36)以机械的方式连接在一起，以便共同旋转；所述连接件(38)还包括一由一连接件(38)承载的传动件，所述传动件可将联合电动机输出转矩传递至从动件(40)。
5.如权利要求4所述的传动系统(10)，其特征在于，所述传动件是一容纳并承载传动带(41)的滑轮。
6.如权利要求4所述的传动系统(10)，其特征在于，所述从动件(40)是注塑模制机的注射装置中的一个机构。
7.如权利要求6所述的传动系统(10)，其特征在于，所述机构包括一螺杆(42)，所述螺杆可使注射件轴向移动，以便将塑料模制原料注入模具。
8.如权利要求1所述的传动系统(10)，其特征在于，第一和第二电动机(30、32)都是AC伺服电动机。
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