CN1965168A - 驱动单元 - Google Patents

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Abstract

这里公开了一种驱动单元，尤其用于注射模塑机的排出器或闭合单元，其包括：工作气缸，该工作气缸具有三个压力腔，其中一个具有在展开方向上作用的小活动表面，一个具有在展开方向上作用的大活动表面以及一个具有在缩回方向上作用的活动表面；还包括用来将相应的高压或低压施加于压力腔的阀组件，其中高压蓄能器和低压蓄能器能借助于该阀组件连接至压力腔并且在缩回方向上作用的活动表面和一个在展开方向上作用的活动表面在快速展开期间以及在快速缩回期间都经受高压。

Description

驱动单元
技术领域
本发明涉及驱动单元，尤其用于根据本发明前序部分的注射模塑机的注射单元或排出器。
背景技术
在注射模塑机中，熔化的模塑材料在高压之下被压入模具的腔中并且随后在腔中硬化为模塑零件。在硬化之后，模塑零件由排出器从模具中释放。在注射期间和在排出期间，形成不同的压力、力和运动曲线。
US 6,240,758B1中公开了一种注射模塑机的驱动单元。驱动单元包括工作气缸，所述工作气缸包括将工作气缸分割为三个压力腔的活塞。压力腔由不同大的活动表面限定，其中两个活动表面在展开方向上作用而另一个在缩回方向上作用。泵压力施加于在展开方向上作用的较小活动表面以便更加快速地展开活塞。箱压力(tank pressure)施加于在展开方向上作用的较大活动表面以及在缩回方向上作用的活动表面。为了施加大的工作力，在展开方向上作用的较大活动表面被连接并且类似地受到泵压力。为了快速缩回，在展开方向上作用的活动表面被断开并且施加箱压力。与此同时，泵压力施加于在缩回方向上作用的活动表面。
这种解决方案的一个缺点是，驱动单元集成在开路中，所述开路需要很费力才能结合入电气驱动的注射模塑机中。另一缺点是，需要昂贵的泵控制以便形成动力和适合地供应压力介质。
发明内容
本发明的目标是提供一种用于注射模塑机的注射单元或排出器的驱动单元，其允许注射单元或排出器的可靠操作同时设备的结构仍然很简单。
这个目标由包括权利要求1所述特点的驱动单元来实现。
根据本发明的用于注射模塑机的排出器或闭合单元的驱动单元包括工作气缸，该工作气缸具有活塞和三个压力腔。压力腔由相应的活动表面所限定，其中两个在展开方向上作用，其中一个在缩回方向上作用。而且，驱动单元包括用来将相应的高压或低压施加于压力腔的阀组件。根据本发明，提供了高压蓄能器和低压蓄能器，它们能借助于该阀组件连接至压力腔。此外，根据本发明，在快速展开期间以及在快速缩回期间，高压施加于在缩回方向上作用的活动表面和一个在展开方向上作用的活动表面。
该驱动单元的一个优点在于，移动活塞所需的动力形成主要由高压蓄能器来执行，因此能省略用来移动活塞的泵。而且，将压力同时施加于具有相对活动表面的两个压力腔允许了在活塞运动期间压力介质能在这些压力腔之间再传送，从而释放了高压蓄能器。此外，该驱动单元包括基本上闭合的液压回路和简单的结构，因此驱动单元以相当简单的方式集成入注射模塑机。
优选地，该阀组件包括先导阀和连续可变阀，下文中称为控制阀。
在优选实施例中，控制阀和先导阀串联地连接。控制阀包括两个分别连接到高压蓄能器和低压蓄能器的输入端口。而且，控制阀包括两个输出端口，其中一个连接到在缩回方向上作用的压力腔而另一个连接到在展开方向上作用的压力腔之一。此外，输出端口连接到先导阀的相应输入端口。先导阀的输出端口连接到在展开方向上作用的另一个压力腔。
在另一优选实施例中，控制阀和先导阀并联地连接。控制阀的输入端口分别连接到高压蓄能器和低压蓄能器，并且控制阀的一个输出端口连接到在缩回方向上作用的压力腔而另一输出端口连接到在展开方向上作用的压力腔之一。先导阀的输入端口同样地连接到高压蓄能器或低压蓄能器并且先导阀的输出端口连接到在展开方向上作用的另一个压力腔。
在这些实施例中，在控制阀的中间位置中，控制阀的输出端口优选地彼此相连接，以使得相同的压力适当地施加于所有压力腔。
活塞的形式可以是空心活塞，在其活塞杆中形成有在展开方向上作用的具有小活动表面的压力腔。这种设计具有优点：工作气缸更短并且因而比目前所使用的工作气缸更紧凑。
其它优选实施例是其它从属权利要求的主题。
附图说明
下面将借助于附图详细描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1至3均示出了驱动单元的第一实施例的线路图，其用于注射模塑机的排出器；
图4至6均示出了第二实施例的线路图，和
图7至9均示出了第三实施例的线路图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的驱动单元的简化线路图，其用于注射模塑机的排出器。驱动单元控制排出器以使得模塑零件能以很大的力和短的行程从模具腔中释放，并且然后能以很小的力和长的行程从模具中压出。如果模具中没有模塑零件，那么排出器就以很小的力和长的行程返回到其原位置。
驱动单元包括具有可动活塞4的工作气缸2，所述活塞直接或间接地作用在排出器上。活塞4将工作气缸2的内部分割为三个压力腔6、8、10。
附图右边所示出的活塞杆一侧的压力腔6是环形腔并且在缩回方向上作用在活塞4上。施加于环形腔6的压力作用在活塞4的环形表面12上。
附图左边所示的压力腔10是气缸腔并且由活塞底面上的轴向突起14轴向地限定。经由轴向突起14的端面16，施加于气缸腔10的压力在展开方向上作用在活塞4上。
附图中央的压力腔8类似地也是环形腔，其在轴向突起14和工作气缸2的内圆周部分18之间径向地延伸。在下文中，这个环形腔被称为径向腔8。径向腔8由环形活塞底面20和工作气缸2的径向阶梯式后台肩表面22轴向地限定。施加于活塞底面20上的压力在展开方向上作用在活塞4上。环形表面12小于端面16和活塞底面20之和，其中相应的环形表面12大于端面16和活塞底面20。端面16又大于活塞底面20。
环形腔6经由环形腔管道24连接到控制阀26的输出端口B。径向腔8经由径向腔管道28与控制阀26的输出端口A相通。控制阀26还具有两个输入端口P和P`。输入端口P经由高压管道38连接到高压蓄能器HD并且输入端口P`借助于低压管道40连接到低压蓄能器ND。为了给高压蓄能器HD加载，未示出的泵布置在前者和低压蓄能器ND之间。
气缸腔10经由气缸腔管道30与先导阀32的输出端口S相通。先导阀32经由连接到输入端口Q`的分支管道36与环形腔管道24相通。先导阀32的输入端口Q经由分支管道34连接到径向腔管道28。
在控制阀26的中间位置(0)，输出端口A连接到输出端口B，输入端口P被控制为打开并且输入端口P`被控制为闭合。在其控制位置(a)、(b)，输入端口P、P`被控制为打开以使得高压施加于输出端口A并且低压施加于输出端口B或者反之亦然。
在先导阀32的原位置(1)，输入端口Q`被堵塞并且输入端口Q朝着输出端口S打开。在切换位置(2)，输入端口Q闭合并且输入端口Q`朝着输出端口S打开。
下面将借助于图1、2和3详细解释该第一实施例的功能原理。图1示出了在排出行程期间的驱动单元，图2示出了其处于快速供给期间并且图3示出了其处于快速返回期间。
在按照图1的排出行程期间，在活塞4的短行程时，施加大的工作力以将模塑零件从模具中释放，即，按照附图，活塞4缓慢地向右移动。为了最大化排出力，在缩回方向上作用的环形腔6关闭，即低压施加于其上。与此同时，高压施加于在展开方向上作用的径向腔8和气缸腔10。于是，控制阀26处于其控制位置之一，其中高压施加于输出端口A并且低压施加于输出端口B。先导阀32提供在其原位置(1)，其中输入端口Q`被堵塞并且高压经由输入端口Q施加于输出端口S。因而高度压缩的压力介质就从高压蓄能器HD传送入径向腔8和气缸腔10以使得活塞4向外移动。
在从模具腔释放模塑零件之后，活塞4进一步在展开方向上移动以用于排出(图2)。在快速移动地这么做时，即以小的动力快速展开活塞4，模塑零件被从模具中排出。这样能实现的原因是，环形腔6被连接，即连接到高压蓄能器HD，以使得高压施加于所有的压力腔6、8、10。控制阀26被带到其中间位置(0)。先导阀32仍处于其原位置(1)。由于活塞底面20和端面16之和大于环形表面12，活塞4就向外移动。从环形腔6移出的压力介质就经由环形腔管道24、控制阀26和径向腔管道28被直接地再次传送入径向腔8，以及还经由分支管道34、先导阀32和气缸腔管道30传送入气缸腔10，以使得仅通过从高压蓄能器HD移走很少压力介质就能执行展开运动。
在按照图3的返回情况下，即快速向后移动和快速返回，相应地，活塞4以低的动力执行快速缩回行程，即按照附图其快速地向左移动。高压施加于环形腔6和气缸腔10并且低压施加于径向腔8。
控制阀26然后被带到其一个控制位置(b)，其中低压施加于输出端口A而高压施加于输出端口B。先导阀32转变到其切换位置(2)，其中分支管道34被堵塞而高压经由分支管道36施加于输出端口S。因而，压力腔8被关闭，同时高压施加于压力腔6和10。由于环形表面12大于端面16，活塞4就执行缩回行程。由于气缸腔10和环形腔6经由气缸腔管道30、先导阀32、分支管道36、控制阀26和环形腔管道24而直接连接，从气缸腔10移走的压力流体就被直接地再传送入增大的环形腔6，从而能在高压蓄能器HD的最小能量供应之下执行缩回运动。
图4示出了根据本发明的驱动单元的第二实施例的简化线路图。驱动单元10包括具有活塞44的工作气缸42，活塞44的形式为空心活塞。与按照图1至3的第一实施例相比，在第二实施例中，控制阀26和先导阀32不是串联的而是并联的。
工作气缸42具有在纵向上延伸的内主体52，由此形成工作气缸42的环形内部。活塞44在内主体52上导向，其具有较大外径的环形轴环58将其内部分割为环形腔46和气缸腔50，并且其活塞杆54穿过工作气缸42在附图右侧的端面66，其中所述端面由相对的活塞杆表面64轴向地限定了活塞腔48。在施加压力时，活塞杆表面64在展开方向上作用在活塞44上。
环形腔46由工作气缸52的内端面60和环形轴环58的环形轴环表面62轴向地限定，在施加压力时环形轴环表面62在缩回方向上作用。
气缸腔50由环形轴环58的径向表面68和工作气缸42的相对内端面70轴向地限定。在施加压力时，径向表面68在展开方向上作用在活塞44。
径向表面68大于环形轴环表面62并且后者大于活塞杆表面64。
气缸腔50经由气缸腔管道30与控制阀26的输出端口A相通。环形腔46由环形腔管道24连接到控制阀26的输出端口B。控制阀26通过其输入端口P和P`经由高压管道38与高压蓄能器HD相通并且经由低压管道40与低压蓄能器ND相通。
活塞腔48借助于内主体52中的轴向通孔72和活塞腔管道74连接至先导阀32的输出端口S。先导阀32包括两个输入端口Q和Q`，它们借助于分支管道34、36分别与高压管道38和低压管道40相通。
在控制阀26的中间位置(0)，输出端口A连接到输出端口B，输入端口P被控制为打开并且输入端口P`被控制为闭合。在其控制位置(a)、(b)，输入端口P、P`都被控制为打开以使得高压施加于输出端口A和低压施加于输出端口B或者反之亦然。
在先导阀32的原位置(1)，输入端口Q被堵塞并且输入端口Q`被控制为朝着输出端口S打开，以使得低压施加于后者。在切换位置(2)，输入端口Q`被控制为闭合并且输入端口Q朝着输出端口S打开，以使得高压施加于后者。
下面将借助于图4、5和6详细描述该第二实施例的功能原理。
图4示出了驱动单元的排出行程，图5示出了其快速供给期间并且图6示出了其快速返回。
在按照图4的排出行程期间，如前所述那样，活塞4以大的力执行短行程。控制阀处于其一个控制位置(a)，其中高压施加于气缸腔50并且低压施加于环形腔46。先导阀32处于其切换位置(2)，其中高压类似地施加于在展开方向上作用的活塞腔48。因而活塞4能展开最大的工作力，因为在缩回方向上作用的环形腔46被断开。在这样做时，借助于高压蓄能器HD形成必要的工作压力。
在按照图5的快速移动中的供给时，控制阀26处于其中间位置(0)，其中高压施加于环形腔46和气缸腔50中的每个。先导阀32被带入其原位置(1)，其中低压施加于活塞腔48，其活塞腔48被断开。由于在展开方向上作用的径向表面68大于在缩回方向上作用的环形轴环表面62，活塞就以小的动力执行快速的展开行程。即，环形轴环表面62与径向表面68相比。从环形腔46移走的压力介质经由环形腔管道24、控制阀26和气缸腔30直接移动进入气缸腔50，以使得在高压蓄能器HD的最小能量供应之下执行缩回运动。
在按照图6排出器返回时，控制阀26被调节到其一个控制位置(b)，其中高压施加于环形腔45并且低压施加于气缸腔50。先导阀被再次带入其切换位置(2)，其中高压施加于活塞腔48。由于环形轴环表面62大于活塞杆表面64，活塞44执行快速的缩回行程，其中压力介质从气缸腔50移动进入低压蓄能器ND。因而，在返回时，环形轴环表面62与活塞杆表面64相比。
在如图7所示根据本发明的驱动单元的第三实施例中，按照图4至6的工作气缸42与接近于图1至3所示的阀组件相结合。
按照图7，先导阀32和控制阀26串联。这样，先导阀32的输入端口Q和Q`没有如上述第二实施例那样直接连接到高压或低压管道38、40，而是输入端口Q`经由分支管道36连接到环形腔管道23并且输入端口Q经由分支管道34与气缸腔管道30相通。
环形腔管道24在环形腔46和控制阀26的输出端口B之间延伸。气缸腔管道30在气缸腔50和控制阀26的输出端口A之间延伸。控制阀26包括两个输入端口P和P`，它们经由高压管道38连接到高压蓄能器HD或者经由低压管道40连接到低压蓄能器ND。
先导阀32的输出端口S经由活塞腔管道74以及经由工作气缸42的内主体中的通孔72与活塞腔48相通。
在控制阀26的中间位置(0)，输出端口A连接到输出端口B，输入端口P被控制为打开并且输入端口P`被控制为闭合。在其控制位置(a)、(b)，输入端口P、P`都被控制为打开，其中高压施加于输出端口A并且低压施加于输出端口B或者反之亦然。
在先导阀32的原位置(1)，输入端口Q`被堵塞且输入端口Q被控制为朝着输出端口S打开。在切换位置(2)，输入端口Q被控制为关闭并且输入端口Q`朝着输出端口S打开。
下面将借助于图7、8和9详细描述该第三实施例的功能原理。
图7示出了驱动单元的排出行程，图8示出了其快速供给并且图9示出了其快速缩回。
在按照图7的排出行程期间，在缩回方向上作用的环形腔48被断开，以使得活塞4能以最小的动力执行行程。控制阀被调节至其一个控制位置(a)，其中高压施加于输出端口A而低压施加于输出端口B，以使得气缸腔50经受高压且环形腔46经受低压。先导阀32设在其原位置(1)，其中高压经由分支管道34施加于其输出端口S，以使得在活塞腔48中，类似地经由活塞腔管道74施加高压。活塞腔48中的高压在展开方向上作用在活塞杆表面64上并且气缸腔50中的高压在展开方向上作用在径向表面68上，以使得活塞以最大的动力向外移动。在这么做时，压力介质进一步从高压蓄能器HD中移走。
在按照图8的快速排出期间，环形腔46被连接，以使得所有的压力腔46、48和50经受高压并且活塞44以小的动力执行快速展开行程。为此，控制阀26被带到其中间位置(0)，其中高压施加于输出端口A和B。先导阀32仍然处于其原位置，其中类似地高压经由气缸腔管道30的一部分以及经由分支管道34施加于输出端口S。由于在展开方向上作用的径向表面68和活塞杆表面68之和与在缩回方向上作用的环形轴环表面62之间的表面差异，活塞44就执行快速展开行程。如前所述，尤其是在按照图1至3的第一实施例所述，从环形腔46移走的压力介质经由控制阀26和先导阀32被直接地再传送入压力腔48和50，以使得展开运动在高压蓄能器HD最小能量供应之下执行。
在按照图9返回时，活塞腔48和环形腔46都经受高压而气缸腔50经受低压。为此，控制阀26被带入其一个控制位置(b)，其中低压施加于输出端口A并且高压施加于输出端口B。与此同时，先导阀32被带入其切换位置(2)，其中分支管道34被堵塞并且高压能经由环形腔管道24的一部分以及经由分支管道36被导向至输出端口S并且从而被导向至活塞腔48。由于环形轴环表面62大于活塞杆表面64，活塞44就以小的动力向附图左边移动并且快速地返回。在这样做时，如前图1至3已经解释的，从减小的活塞腔48移走的压力介质被直接地再传送入增大的环形腔46，以使得仅有少量的压力直接必须从高压蓄能器HD中移走。
如前所述，高压蓄能器HD由小的泵带入到高压，压力介质从低压蓄能器ND中移走。液压驱动单元能具有非常紧凑的设计并且适合于集成入注射模塑机。
这里公开了一种驱动单元，尤其用于注射模塑机的排出器或闭合单元，其包括：工作气缸，该工作气缸具有三个压力腔，其中一个具有在展开方向上作用的小活动表面，一个具有在展开方向上作用的大活动表面以及一个具有在缩回方向上作用的活动表面；还包括用来将相应的高压或低压施加于压力腔的阀组件，其中高压蓄能器和低压蓄能器能借助于该阀组件连接至压力腔并且在缩回方向上作用的活动表面和一个在展开方向上作用的活动表面在快速展开期间以及在快速缩回期间都经受高压。
附图标记列表
2    工作气缸
4    活塞
6    环形腔
8    径向腔
10   气缸腔
12   环形表面
14   突起
16   端面
18   内圆周部分
20   活塞底面
22   台肩表面
24   环形腔管道
26   控制阀
28   径向腔管道
30   气缸腔管道
32   先导阀
34   分支管道
36   分支管道
38   高压管道
40   低压管道
42   工作气缸
44   活塞
46   压力腔，环形腔
48   压力腔，活塞腔
50   压力腔，气缸腔
52   内主体
54   活塞杆
56   环形孔
58   环形轴环
60    内端面
62    环形轴环表面
64    活塞杆表面
66    端面
68    径向表面
70    内端面
72    通孔
74    活塞腔管道

Claims (6)

1.一种驱动单元，尤其用于注射模塑机的注射单元或排出器，其包括：工作气缸，该工作气缸具有三个压力腔(6，8，10；46，48，50)，其中一个具有在展开方向上作用的小活动表面(20；64)，一个具有在展开方向上作用的大活动表面(16；68)，并且一个具有在缩回方向上作用的活动表面(12；62)；还包括用来将相应的高压或低压施加于压力腔(6，8，10；46，48，50)的阀组件，其特征在于能够借助于该阀组件连接至压力腔(6，8，10；46，48，50)的高压蓄能器(HD)和低压蓄能器(ND)，在缩回方向上作用的活动表面(12；62)以及其中一个在展开方向上作用的活动表面(16，20；64，68)在快速展开期间以及在快速缩回期间都经受高压。
2.根据权利要求1的驱动单元，其中阀组件包括并联或串联连接的控制阀(26)和先导阀(32)。
3.根据权利要求2的驱动单元，其中控制阀(26)的两个输入端口(P，P′)分别连接到高压蓄能器(HD)和低压蓄能器(ND)，并且控制阀(26)的一个输出端口(B)连接到在缩回方向上作用的压力腔(6；46)并且连接到先导阀(32)的一个输入端口(P，P′)，并且控制阀(26)的另一个输出端口(A)连接到其中一个在展开方向上作用的压力腔(8；50)并且连接到先导阀(32)的输入端口(P，P′)中的另一个，其中先导阀(32)的输出端口(S)连接到在展开方向上作用的压力腔(10；48)之中的另一个。
4.根据权利要求2的驱动单元，其中控制阀(26)的两个输入端口(P，P′)连接到高压蓄能器(HD)或低压蓄能器(ND)，并且控制阀(26)的一个输出端口(B)连接到在缩回方向上作用的压力腔(46)并且控制阀(26)的另一个输出端口(A)连接到其中一个在展开方向上作用的压力腔(50)，并且其中先导阀(32)的两个输入端口(P，P′)分别连接到高压蓄能器(HD)和低压蓄能器(ND)，并且先导阀(32)的输出端口(S)连接到在展开方向上作用的压力腔(48)中的另一个。
5.根据权利要求2至4中任一项的驱动单元，其中在控制阀(26)的中间位置(O)，输出端口(A)和(B)彼此相连接。
6.根据前述权利要求中任一项的驱动单元，其中活塞(44)是空心活塞，在其活塞杆(54)中形成有在展开方向上作用的具有小活动表面(64)的压力腔。
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