CN1718413A - 全电动螺杆旋转注射成型装置及注射成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全电动螺杆旋转注射成型装置及注射成型方法。本发明主要由电动螺杆旋转塑化注射系统1、电动压合系统2、机架3、模具4等部分组成。当电机通过减速器带动安装在移动横梁上的螺杆旋转塑化注射系统的喷嘴与制品的模具注射口压合后，启动旋转塑化注射系统的螺杆旋转，通过螺杆与机筒的作用对物料产生塑化和推动作用，对制品进行一步法注射成型。本发明是一种设备结构简单、节省能源、维护方便、可注射大型橡胶制品的设备和方法，可广泛应用于橡胶制品加工行业。

Description

全电动螺杆旋转注射成型装置及注射成型方法

所属技术领域

本发明涉及橡胶加工成型技术领域，特别涉及一种全电动螺杆旋转注射成型装置及注射成型方法。

背景技术

目前国内外橡胶注射成型技术，其橡胶注射装置在传动上采用的是全液压传动：驱动塑化螺杆转动装置的是液压马达，推动轴向注射装置的是液压油缸，预紧喷嘴与模具注射口压合装置的是液压油缸；在橡胶注射成型工艺方法上看，目前橡胶注射成型采用的是二步法注射成型：第一步进行塑化-定量，第二步进行注射。这种传统的注射成型技术，在液压传动方面存在以下缺点：一是浪费能源，其在整个作业过程中，电机始终处在工作状态，与各种工作状态所需功率不匹配，导致无用功增加，造成电能浪费；同时在作业过程中，由电能转变成液压能再转变成机械能，也造成电能的损失；二是液压系统中易损件太多，容易导致机械故障，影响可靠性；三是作业过程中，液压系统容易泄漏，污染工作环境；四维护保养困难，运行成本较高。

同时，这种传统的注射成型技术的二步法注射工艺方面存在以下缺点：一是浪费能源，其不但在塑化过程中消耗能源，在注射过程中也消耗能源；二是影响质量，其塑化时先进入定量内腔的物料，同样在注射时也先进入模腔，导致物料热历程的明显差异，而影响制品的质量；三是降低了生产效率，塑化好的物料必须有停留时间，然后才能注射，从而影响生产效率；四设备复杂化，其不但需设置塑化装置、定量装置，而且还必须设置独立的注射装置；五尤其是现有方法设有定量装置，限制了注射容量，不能注射容量大的橡胶制品，从而制约了注射成型技术的应用范围。

发明目的

本发明的目的在于提供一种节约能源、提高生产效率、设备结构简单、可生产大型橡胶制品的全电动注射成型装置和螺杆旋转注射成型方法(一步法)。

发明内容

为了实现上述目的，本发明是这样实现的：本发明主要由电动螺杆旋转塑化注射系统、电动压合系统、机架、制品模型等部分组成。下面分部分进行详细介绍：

电动螺杆旋转塑化注射系统有电机、减速箱、轴承箱以及可旋转的螺杆、机筒、喷咀等组成。在减速箱的输入端装有驱动电机，在减速箱输出端装有承受巨大轴向力的轴承箱，轴承箱与减速箱端盖相连，在轴承箱另一端盖与机筒相连接，可旋转螺杆通过轴承箱与减速箱连接，喷咀安装在机筒的下端。

所述塑化注射用电动系统的轴承箱，包括轴承座，安置轴承座的移动横梁，在轴承座中央装有与减速箱出轴连接的带轴肩的空心轴套，在轴承座的内孔上方装有压力传感器，在轴肩的上方装有推力调心轴承，在轴肩下方装有圆锥滚子轴承，在轴承座下端面安装有轴承端盖。

电动压合系统主要设有减速箱，在减速箱的输入端安装有驱动电机，在减速箱的输出端设有承受轴向力的轴承箱，轴承箱与减速箱端盖相连，滚珠丝杠或螺旋端轴通过轴承箱与减速箱连接。

所述电动压合系统的轴承箱，包括轴承座，安置轴承座的固定横梁，在轴承座中央装有与减速箱出轴联接的带轴肩的空心轴套，在轴承座内孔上方设有压力传感器，在轴肩上方安装有推力调心滚子轴承，在轴肩下方装有的圆锥滚子轴承，在轴承座下端面安装有轴承端盖。

机架部分主要由立柱，上横梁、移动横梁、固定模板等组成。立柱，上横梁与固定模板实行刚性连接，形成坚固的机架系统。移动横梁可沿着立柱的轴线作上下移动。机架的下方也可安装轨道或滚轮，对整个系统进行移动，以便对多个模型实施注射。

优选地，塑化、注射用电动系统中设置有一轴承箱，这种轴承箱能承受巨大的轴向力，保证塑化、注射过程安全可靠的操作。

优选地，塑化、注射用的电动系统中轴承箱内的压力传感器，能准确地测量出塑化注射时的轴向力，并能设定安全的轴向力操作点。当超出安全轴向力时，可停止操作，实现塑化、注射过程轴向力的数字化操作。

优选地，实施注射喷嘴与模具注入口压合用的电动压合系统中的轴承箱，其内装有一压力传感器，用以控制压合时的压合压力，并预先预定好压合压力，当压合力到达设定吨位时，自动停止压合过程，实现压合过程的自动与数字化操作。

根据发明另一方面，提供了一种橡胶螺杆旋转注射成型方法，所述橡胶螺杆旋转注射装置包括一驱动电机，一与电机联接的减速箱，一与减速箱联接的螺杆、机筒以及与机筒联接的注射机机头与喷嘴。

塑化注射装置由电机通过减速箱、轴承箱直接驱动螺杆旋转，螺杆旋转的过程中，通过与机筒的作用，将物料连续塑化，与此同时利用螺杆旋转产生的推力将已塑化好的物料以高速、高压、高温的喷流通过注射机头和喷咀直接注入制品模腔。

优选地，塑化和注射过程都在螺杆旋转过程中一步完成，其无需采用专门设置的推力注射装置。

优选地，注射物料的定量过程与注射过程同步动态进行，当充模物料的压力达到设定的压力时，即充分注满模腔，此时既完成了物料的定量，也完成了物料的注射。

优选地，在物料经过流道中或在模腔中设置一测压传感器或非接触测量的压力传感器，用于检测物料的注射压力，在注射压力达到某一设定值时，指令停止注射。

有益效果

采用本发明的注射成型装置和注射成型方法，具有以下几个优点：

(1)节省电能：电动传动可以根据塑化所需功率和压合所需功率选择相适配功率的电机，提高有功功率，降低能耗；直接由电能转变成机械能，中间无需通过液压能转变，提高传动效率，降低能耗；取消轴向注射装置的动力，此过程无需用电能。以上三点均能节省电能。

(2)提高制品质量：在注射成型过程中，塑化的胶料，热历程均匀；同时注满模具物料的致密性，可以通过调整注射压力加以控制，对不同制品采有不同的注射压力，优选其质量的最佳注射压力，并可获得注射制品批量与批量之间质量的均匀性和稳定性。

(3)提高效率：本发明在注射成型过程中，无需经过静态定量，省出了静态定量停留的时间，从而提高了效率。

(4)提高设备的可靠性：电动系统的易损件比液压系统的易损件少，而且没有液压的泄漏问题，从而提高了设备的可靠性。

(5)突破了注射容量问题：现有的注射装置因是静态机械定量，定量的体积受到塑化能力和注射压力的限制，因而注射容积受到限制；而本发明采用的是动态信息定量技术，定量的体积没有限制，同时在动态中无需更大的动力，从而突破了注射容量问题。

(6)降低了运行成本：维护保养工作量小，易损元器件少，同时对维护保养技术人员没有特别要求，从而降低了运行成本。

(7)实现文明生产：本发明没有跑冒滴漏问题。

附图说明

图1为本发明全电动橡胶螺杆旋转注射成型装置总装图。

图2为本发明塑化、注射系统部件图。

图3为本发明压合装置部件图。

实现发明的优选实施例

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

注射系统1安装在移动横梁4中心位置，其上部的驱动电机10可自由通过上横梁3的中央预留孔；移动横梁4套在立柱5上，并可自由地沿着立柱作上下移动。电动压合装置2安装在上横梁3上，上横梁3与立柱固定在一起，电动压合装置的传动螺母36固定在移动横梁4上，与其配合的螺旋33穿过传动螺母36中心。立柱5的中间装有固定模板6，固定模板6紧固在立柱5上，由此与上横梁3构成了牢固的立式机架。在固定模板6底面安装有上模7，下模8安装在动模板9上。

如图2所示，本实施例的注射塑化系统驱动电机10与减速机11相连，减速机11固定在移动横梁4上。轴承座12安装在移动横梁4中心，带轴肩的空心轴套13连接了减速箱出轴和可转动螺杆19，轴承座1 2内腔上部装有压力传感器14，在压力传感器14下方装有推力调心滚子轴承15，轴承15的定圈上端部压着压力传感器14，空心轴套13轴肩下方装有圆锥滚子轴承16，，压盖18将轴承箱密封。机筒17连接在移动横梁上并与螺杆19相配合，螺杆19在机筒17可转动，螺杆19与机筒17构成了塑化和注射系统。机筒前端连接有一机头口模21，机头口模前端装有喷嘴22，而喷嘴前端可与模具7的物料注入口相压接。螺杆19前端配设有锥形螺杆头23，而机头口模21内部有一轴向锥形孔。锥形螺杆头装配在轴向锥形孔中，锥形孔与锥形螺杆头23的形状相吻合，其间形成一锥形环状流道。该锥形环状流道在后端与机筒17连通，在前端与喷嘴22连通，从机筒17来的物料借助螺杆19的旋转推进经由锥形环状流道进入喷嘴22，喷嘴22将经螺杆、机筒塑化后形成的高温，高压，高速的物料注入制品模具的模腔，使其成型。

机头口模结构中设置加热、冷却水道25，用以对通过流道的物料温度进行控制；另外，可在流道上设置测温传感器，用以监测物料的注射温度，从而可以使物料在预期温度下注入模腔。此外，在流道上装有测压传感器26，用以监测物料的注射压力，在由测压传感器26检测的注射压力达到某一预先设定的压力值时，注射成型装置停止运转，注射过程结束。在具体使用中，可对喷嘴的口径进行选择，以控制物料注入模腔的速度。

如图3所示，本实施例的电动压合装置包括电机27与行星齿轮减速箱28相连，行星齿轮减速箱与上横梁3固定在一起。轴承座29安装在上横梁3中，带轴肩的空心轴套30将减速箱出轴与传动螺旋33连接在一起，轴承座29内腔上部安装有压力传感器31；压力传感器31下方装有推力调心滚子轴承32，下方还装有圆柱滚子轴承34；压盖35将轴承箱密封。与传动螺旋33配套的传动螺母36用螺栓紧固在移动横梁4上。

下面结合附图及实施例说明具有上述结构的全电动橡胶注射成型装置的操作方法：

在制品模具7、8锁模后，压合装置2的电机27按一定方向转动，带动行星齿轮减速箱28主轴转动，从而驱动滚珠丝杠33转动，由于滚珠螺母36固定在移动横梁4上，逼使移动横梁4沿着立柱作轴向移动，而塑化注射系统是固定在移动横梁4中央的，则塑化注射系统也同步移动；当塑化注射系统的喷嘴22与模具7的注射口压合至设定的吨位时，此时注射口产生一个反力传至喷嘴22，传至机头21，传至机筒17，通过机筒17的顶端传至移动横梁4，传至滚珠螺母36，传至滚珠丝杠33，传至空心轴套30的轴肩，传至推力调心滚子轴承32，传至压合力传感器31，此时压合力传感器产生一个信号，指令压合装置2停止工作，实现了喷嘴22与模具7注射口的压合作用，防止注射过程中物料在压力下泄漏。在完成压合操作后，塑化注射系统1的驱动电机10启动，带动行星齿轮减速器11主轴转动，从而驱动塑化、注射系统中的螺杆19转动，此时胶料从塑化注射系统的喂料口喂入，胶料在螺杆19、机筒17的联合作用下，物料连续往机头21方向输送，在这过程中物料得到充分塑化，被塑化的物料在高速旋转螺杆1 9的作用下，产生巨大的推力，把塑化的物料通过锥型环状流道推向注射喷咀22，从而产生高温、高压、高速的喷流注入模腔。当模腔的物料逐渐注满时，其模腔内的压力传至机头流道处压力传感器26，当模腔的物料压力达到注射预定的压力时，其压力传送到压力传感器26，这时传感器26发出信号，指令塑化注射系统1停止工作；压合装置2退出压合状态，复位，至此完成整个注射过程。

塑化、注射系统1在工作过程中，机头与机筒内将产生巨大的反压轴向力，轴向力作用途径为机筒17与机头21传至螺杆19，传至空心轴13的轴肩，传至推力调心滚子轴承15，传至轴向力压力传感器14，传至轴承座12，传至机筒17与机头21。这种轴承箱的工作过程，使巨大的轴向力作用在一个闭环的受力体系中，避免行星齿轮箱11承受巨大轴向力，使注射装置实现电传动成为可能。为了塑化、注射系统1的安全和数字化操作，在轴承箱设置了轴向力检测传感器14，在操作过程中，传感器14在轴向力的作用下，将信号输至二次数字仪表，从而可监视轴向力的变化情况和记录，当意外情况发生，轴向力超过了设定的极限值，传感器14将发出信号，指令注射装置停止工作，起到安全保护作用。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式。除了以上的结构形式外，电机可采用直流调速电机或变频电机；减速箱可采用平面二次包络减速箱或其它形式减速箱；其机架可作成移动式，进行多工位移动注射等。对于本技术领域普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，只要采用了作为注射装置的全电动传动和螺杆旋转注射的主体结构，并在其基础上增加或改动一些部件，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种全电动螺杆旋转注射成型装置，主要由电动螺杆旋转塑化注射系统、电动压合系统、机架、模具等部分组成；其特征在于电动螺杆旋转塑化注射系统由电机、减速机、轴承箱、可旋转的螺杆、机筒、喷咀等组成，并安装在机架移动横梁中心点处，移动横梁以机架的立柱为轨道，可自由地沿着轨道上下移动；移动横梁上下运动时其驱动电机可自由穿过上横梁的中央预留孔。带动移动横梁上下运动的电动压合装置主要由电机、减速机、轴承箱、螺旋、螺母等组成，电动压合装置电传动部分安装在机架上横梁中心线的一侧，电动压合装置的传动螺母固定在移动横梁上，螺母中心配有螺旋，螺旋通过安装在上横梁内的轴承箱与压合装置的电传动系统相连接；当电机通过减速机带动螺旋旋转时，螺母便带动移动横梁沿着轨道上下运动，使电动螺杆旋转塑化注射系统的喷咀与模具的注射口压合，将物料连续不断的注入制品模型中。

2.如权利要求1所述的全电动螺杆旋转注射成型装置的电动螺杆旋转塑化注射系统，其特征在于驱动电机通过减速箱及轴承箱带动机筒内可旋转的螺杆转动，通过螺杆与机筒之间的作用将物料不间断输送至喷咀，通过喷咀将物料注入制品模型中。

3.如权利要求1所述的全电动螺杆旋转注射成型装置的电动螺杆旋转塑化注射系统，其特征在于，减速箱与可旋转的螺杆联接处设置了轴承箱，轴承箱内装有推力调心滚子轴承，该轴承可承受注射时产生的巨大轴向力；在推力调心滚子轴承靠近减速箱一侧安装了测压传感器，当传感器测到的压力达到设定压力时，塑化注射系统的电动机停止工作。

4.如权利要求1和2所述的全电动螺杆旋转注射成型装置的电动螺杆旋转塑化注射系统，其特征在于，机筒下端连接有一机头口模，机头口模另一端装有喷咀，喷咀一端可与制品模型注射口压接。螺杆下端装有一锥形螺杆头，机头口模内有一轴向锥形孔；锥形螺杆头配装在轴向锥形孔中，其两者之间形成一锥形环状流道。该锥形环状流道的一端与机筒连通，另一端与喷嘴相通，从机筒来的物料借助螺杆旋转的推力经由该锥形环状流道进入喷嘴。

5.根据权利要求1和2所述的全电动螺杆旋转注射成型装置的电动螺杆旋转塑化注射系统，其特征在于机头口模处设有加热、冷却水道，用以对通过流道的物料温度进行控制；并在流道上装一测温传感器，用以监测物料的注射温度，使物料在设定温度下注入模型内腔。在流道上还装有测压传感器，传感器检测到的注射压力达到预先设定压力值时，电动螺杆旋转塑化注射系统的电机停止工作。

6.如权利要求1所述的全电动螺杆旋转注射成型装置的电动压合系统，其特征在于减速箱与传动螺旋的联接处设置了轴承箱，轴承箱内装有推力调心滚子轴承，可承受压合时产生的巨大轴向力。在轴承靠近减速箱一侧安装了测压传感器，当传感器测到的压力达到设定压力时，压合系统的电动机停止工作。

7.如权利要求1所述的全电动螺杆旋转注射成型装置的机架：可以是固定的也可制成可移动的，用于对多个模型进行注射。

8.一种橡胶螺杆旋转注射成型方法：所述全电动螺杆旋转注射装置包括一驱动电机，一与电机联接的减速箱，一与减速箱联接的螺杆、机筒以及与机筒联接的注射机机头与喷嘴。电机通过减速箱及轴承箱驱动螺杆在机筒内旋转将物料连续塑化，与此同时利用螺杆旋转产生的推力将已塑化好的物料以高速、高压、高温的喷流通过注射机头和喷嘴不间断的直接注入模腔。塑化和注射过程都在螺杆旋转过程中一步完成，其无需采用专门设置的推力注射装置。其注射物料的定量过程与注射过程同步动态进行，当充模物料的压力达到设定的压力时，即充分注满模腔，此时既完成了物料的定量，也完成了物料的注射和成型。

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