CN1980783A - 注射成型机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有注射单元(2)的注射成型机，注射单元包括一可旋转和轴向移动地支承在塑化缸(4)内的塑化螺杆(6)、一用于塑化螺杆旋转运动的电驱动装置(20)以使得热塑性材料塑化和一用来使塑化螺杆往复运动的液压驱动装置(12，14，16)。本发明的目的是，提出一种包括这种注射单元的注射成型机，它运行噪声低、不需维护、结构小而轻、并特别适合于具有高动态性能的高效应用场合。为了实现这个目的，建议，设置一直接驱动装置(20)作为电驱动装置，并对于液压驱动装置设置一个包括一可调节的泵(28)结合一液压蓄能器(26)的液压蓄能系统(24)。

Description

注射成型机

本发明涉及一种按权利要求1前序部分特征的注射成型机。

由现有技术已知具有这种注射单元的注射成型机，很久以来为了使用于待处理热塑性塑料塑化的螺杆旋转通常设置一电驱动装置，而为了产生螺杆的轴向送进运动以实现注射过程以及施加反压力和补充压力则采用液压驱动装置。

例如由EP 0 785 059 B1已知一种这样的注射成型机，其中电驱动马达既促使螺杆旋转又驱动一液压泵，通过该泵经过液压回路控制螺杆的轴向运动。其缺点是，泵和电机刚性连接，因此在塑化期间在螺杆上出现的阻滞压力在泵上产生一扭矩，它作为驱动力矩传递到驱动电机上。由此虽然获取了功率，然而螺杆转动不再能独立并逐点精确地控制，为此在驱动电机和螺杆轴之间必须设置一变速箱。

由US 6,120,277还知道一种这一类型的注射成型机，其中电机既用于定量给料，亦即螺杆的旋转运动，也时间上错开地用来驱动用于轴向注射运动的泵。由此也造成定量给料和注射过程的相互关联性，因为电机用于这两种驱动。此外缺点是，必须设置一变速箱，它将电机的旋转运动转变成对于定量给料运动需要的转速。此外变速箱在运行时由于许多相互啮合的零件噪声很大并且经常要维护，因为各零件通过相对运动受到很大的负荷。

EP 1 287 968 A2同样介绍了一种注射单元，其中，对于螺杆的定量给料运动采用一伺服电机，一液压装置用于注射过程。这里液压装置由一变量泵供油，它也用来为其他液压促动器供油，并且其最大输出功率足以用于各相应促动器的运行。其缺点是，由于采用可直接用于促动器的泵，不可能使液压促动器特别迅速地运动，从而不能实现高的起动速度。

本发明的目的是，提出一种包括注射单元的注射成型机，它运行时噪声小，不太需要维护，结构小和轻，特别适用于高动态性能的大功率应用场合。

这个目的通过具有权利要求1特征的注射成型机实现。在从属权利要求中介绍了本发明注射成型机其他的优良结构设计。

此外应该介绍一种这样的注射成型机，它的其他运行轴在工作时同样噪声很小，并且符合高效注射成型机的所有要求，如各个运行轴逐点精确的可控性、电动和液压驱动的单元快速的可操作性和各个单元的相互独立性。特别是应该确保高的注射速度以及快速的开模和合模运动。

在本发明的注射成型机上有利地设置这样的注射单元，其中采用直接驱动装置作为用于使热塑性材料塑化的塑化螺杆的定量给料运动的电驱动装置。这种直接驱动装置与普通的注射成型机电驱动装置相比有这样的优点，即它在工作时噪声非常小，因为它与迄今为止通过变速箱连接的电动机相比用较少的零件数就够了。此外由此使驱动装置可以做得较轻并节省位置，并例如可以安装在一注射滑鞍上，注射单元相对于机架可移动地支承在注射滑鞍上面，通过较简单的结构还可以不必进行迄今为止需要的经常性维护，因为在直接驱动中仅仅轴承可能磨损，但是对于轴承不像在变速箱中许多相互相对运动的零件时那样出现这种磨损现象，因此非常难得需要停机维护。不同于用变速箱的情形，也不必设置单独的冷却回路，并不需供给润滑油，注射成型机变得较小、较清洁和低噪声。此外直接驱动有这样的优点，即它可以精确控制，从而可以很好地控制配料时间。

通过设置用来供给用于塑化螺杆往复运动的液压驱动装置的液压蓄能系统可以提供这样的注射成型机，即它特别适合于高效率的应用场合。这种注射成型机要求良好的动态性能，它由具有一个给液压回路供压的泵的简单液压系统通常是不可能达到的。采用公知的液压蓄能系统结合可调节的泵和液压蓄能器，保证，在注射时刻以足够的压力供给液压驱动装置，以确保时间精确和快速的注射，如同在时间非常关键的高效应用场合所需要的那样。

正是塑化螺杆小、轻和无维护的驱动装置与相应的液压蓄能系统的组合使得可以达到高的注射工作循环。

按照一种优良的改进结构，设置一个运转比较慢的大扭矩电机作为直接驱动装置，它使得可以向待塑化材料施加所需要的扭矩，从而提供最佳的塑化效率。这种大扭矩电机由于其小的能量消耗在同样的负载时与普通驱动装置相比具有非常高的效率，此外可以保证良好的动态性能，因为它们和普通电驱动装置相比具有短的起动时间。特别是在采用同步技术时可以进一步降低能量消耗，因为造成较小的静态电流。

在本发明注射成型机的一种注射单元中，直接驱动装置的输出轴可以特别优选地通过花键轴抗扭转地但是可轴向移动地与液压驱动装置的注射活塞连接。这确保注射单元非常紧凑的结构和小的位置需求。在注射活塞上可以直接固定塑化螺杆轴，使得由液压驱动装置作用在注射活塞上的送给力可以直接沿螺杆轴输入，而不产生扭矩。通过花键连接保证简单的结构和良好的维护性。

直接驱动装置可以设计成空心轴电机，花键轴在其背向注射活塞的一侧由其空心轴支承，并在这里与它并从而与直接驱动装置的转子连接。

注射活塞可旋转和轴向移动地支承在液压驱动装置的注射油缸内。在液压驱动装置的腔之间必须设置相应的密封件，它们在良好的密封性能的情况下保证完全的可运动性。

注射单元可通过注射滑鞍可移动地支承在注射成型机机架上，并可驶向喷嘴板。

本发明的注射成型机的液压蓄能系统优选设计成这样，即，使特别是可以做成不同尺寸和形状的活塞-油缸单元的不同的液压促动器可以由它同时和/或选择性地供油。因此通过设置液压蓄能系统可以例如给所有液压驱动装置供油，这保证紧凑的结构和节约的设计。

液压蓄能系统可以特别优良地设计成这样，即，使它可以用于快速运转的应用场合，如其在具有高的功率消耗、对响应时间和运动速度有高的要求的高效注射成型机领域内所需要的那样。这可以通过相应地设计系统实现，而且与相应地为此设置的控制装置、合适的用于液压泵的驱动装置和合适地选择尺寸的液压蓄能器、输入管和可相应地控制的阀匹配，其中特别是可以采用比例阀。可通过这种液压蓄能系统达到的注射速度是通过例如按用于注射单元的丝杠传动方式的电驱动装置所难以达到的。

特别对于具有其对整台注射成型机及其不同的相互协调的部件的动态性能的要求的高效应用场合有利的是，液压蓄能系统还用于所谓的辅助轴，例如用于推料单元和/或抽芯单元和/或喷嘴压紧单元的快速和精确操纵。正是在这种快速运转应用场合中在注射成型机上所出现的所有运动过程必须能够迅速实现和相互精确地协调。

按照本发明注射成型机的一种优选结构，它可以具有同样特别适合于高效应用场合并且符合对具有由其模具夹紧板支承的模具的快速开模和合模运动的高的循环时间的要求的合模单元。这种合模单元还可以和其他单元脱开并特别是非常有利地和其他类型的注射单元一起使用。

合模单元可以具有一固定安装在机架上的支承板以及一可相对于它运动的模具夹紧板，模具夹紧板支承在机架上。相对运动可以通过一由丝杠传动装置驱动的肘杆传动机构造成。如果丝杠传动装置由具有其已知优点的如其中包括少维修和低噪声的电力直接装置驱动，则证明是特别有利的。此外通过仅仅采用少量零件而使其可以方便地装配。此丝杠传动装置可以铰接在支承板上，或设置在它上面的一个孔内，由此可以得到合模单元更节省位置和构造得短的结构。依据丝杠和丝杠传动装置的螺母相对布局的情况，也可以采用空心轴电机，丝杠可以穿过其转子。

也可以特别优选地采用具有精确可控性—这对于运动的模具夹紧板的位置的精确确定特别重要—和高的力矩密度的大扭矩直接驱动装置。通过它对于快速运转应用场合可以实现重要的快速起动和高的最大速度。

丝杠传动装置的丝杠可以特别优选地轴向固定设置在合模单元上，特别是铰接在直接驱动装置的输出轴上。这样它可以和与肘杆传动机构的十字头连接的丝杠螺母啮合。这有这样的优点，即，旋转加速的丝杠只有小的惯性矩，因此丝杠传动装置可以达到特别高的加速度。

使用的丝杠传动装置可以有利地按行星-丝杠传动装置的型式构造，它具有特别好的运转性能，由于丝杠和螺母之间的滚动运动通过设置在它们之间并与两者啮合的行星，这种丝杠传动装置仅仅受到小的滑动摩擦，因此磨损很小，工作时噪声小，特别是具有高的效率和强的承载能力。

按照合模单元的一种特别优选的实施形式，丝杠传动装置的丝杠可以特别为快速运转应用场合设计。这里它可以具有大大超过通常丝杠传动装置已知的大多在35mm范围内的螺纹导程。选择大于等于40mm，特别是约42mm的导程，证明是有利的。

为了对于快速运转应用场合达到最好的结果，直接驱动装置也可以特殊匹配，特别是可以用提高的转速驱动。这个转速在每分钟750转及以上范围内。采用直接驱动装置，尽管其转速高仍能保证低噪声和少维护的注射成型机注射单元驱动，并由于高的加速度和最大速度带来节省位置的结构和短的干运转时间。

本发明的注射成型机具有特别适合于需要高的动态性能的高效应用场合的注射单元。按照本发明的改进结构，一般性地介绍了一种正好可优良地用于这种高效应用场合的注射成型机，其组成部分既可以组合地也可以单独地用在这种场合中。

通过设置具有用于带液压促动器的注射成型机的不同轴的所述性能的液压蓄能系统，结合采用用于电驱动轴的直接驱动电机，注射成型机的所有轴可以相互独立地快速和精确地控制，其中这种控制通过控制液压蓄能系统和注射成型机还可以更好地相互协调并与高速运转应用场合的要求协调。

可以借助于以下附图更详细地说明本发明注射成型机的一种实施形式。

附图以大大简化的形式表示具有注射单元2的注射成型机1，注射单元具有一带有塑化缸4的塑化单元，塑化螺杆6可旋转和轴向移动地支承在塑化缸内。此外注射单元2具有一活塞-油缸单元8形式的液压传动装置，其注射活塞12可轴向移动和旋转地支承在一注射缸10内。通过注射活塞12，注射缸10的内腔基本上分成一第一和一第二液压腔14和16。通过两个腔14、16有选择地通入压力液压油而产生注射活塞12的轴向运动。

塑化螺杆6与注射活塞12固定连接，并通过它轴向运动。注射活塞12具有一个设计成这样的孔，使得花键轴18可以穿过此孔。花键轴18与电动直接驱动装置20的输出轴固定连接，通过花键轴18将输出轴的转动传递到注射活塞8上，并通过它传到塑化螺杆6上。

注射成型机1的注射单元2的活塞-油缸单元8或其液压腔14、16可通过液压蓄能系统24供压。液压蓄能系统24包括一可调节的液压泵28，它可由一电机驱动并具有一液压蓄能器26，在它里面储存大量压力液压油，并可以在需要时迅速释放。为此液压蓄能器26和液压泵28可通过供油管30和可控制的阀32与活塞-油缸单元8的腔14、16连接。根据阀32开关位置的不同，螺杆6可以背离直接驱动装置20或朝向它移动，供给压力，或在保持相应压力的情况下与液压蓄能系统24脱开。

注射单元2安装在一注射滑鞍23上，它可移动地支承在注射成型机1的机架60上。通过一可液压操纵的由液压蓄能系统24供油的喷嘴压紧单元38，注射单元2可开向具有一固定设置在机架60上的支承板42、一可相对于它运动的模具夹紧板44和一固定的模具夹紧板45的合模单元40。在模具夹紧板45上，它可以压紧在一设置于其上的喷嘴孔上，通过该喷嘴孔可以将塑化的材料注射到模具内。

可液压操纵的顶料单元34和依据待制造成型件的类型可选择地设置在注射成型机模具内的未详细画出的抽芯单元36也可以由液压蓄能系统24通过供油管30和阀32进行驱动。

注射成型机1的合模单元40具有一肘杆传动机构46，它可由丝杠传动装置操纵。丝杠传动装置包括一快速运转丝杠48，它与一未详细示出的丝杠螺母啮合，丝杠螺母抗扭转地铰接在肘杆传动机构的十字头50上。快速运转丝杠48与直接驱动电机52的输出轴固定连接。通过丝杠48的旋转使十字头50沿丝杠48轴向移动，从而操作肘杆传动机构46，由此使运动的模具夹紧板44背离固定的模具夹紧板45以及朝向它运动，从而开启和闭合模具。

在注射成型机1工作时，所有操纵轴，亦即所有可以沿它直线或旋转运动的轴，可以相互独立、迅速和精确地控制。因此所有运动可以非常准确地相互协调并在最短时间内进行。在不必给液压驱动装置供油的阶段，液压蓄能系统可以给蓄能器充油，并供给压力。

通过设置用于电驱动的直接驱动电机和用来驱动液压元件的液压蓄能系统，可以实现沿各个轴非常迅速的加速，从而能使这种注射成型机用作特别是用于高速运转应用场合的高效设备。

附图标记表

1注射成型机

2注射单元

4螺杆缸

6塑化螺杆

8活塞-油缸单元

10注射缸

12注射活塞

14第一液压腔

16第二液压腔

18花键轴

20直接驱动装置

22输出轴

23注射滑鞍

24液压蓄能系统

26液压蓄能器

28液压泵

30供油管

32比例阀

34顶料单元

36抽芯单元

38喷嘴压紧单元

40合模单元

42支承板

44运动的模具夹紧板

46肘杆传动机构

48丝杠

50十字头

52直接驱动装置

60机架

Claims (14)

1.具有注射单元的注射成型机，包括一可旋转和轴向移动地支承在塑化缸内的塑化螺杆、一用于塑化螺杆旋转运动的电驱动装置以使得热塑性材料塑化和一用于塑化螺杆往复运动的液压驱动装置，

其特征为：

设置一直接驱动装置作为电驱动装置，而对于液压驱动装置设置一个包括一可调节的泵结合一液压蓄能器的液压蓄能系统。

2.按权利要求1的注射成型机，其特征为：设置一大扭矩电机作为直接驱动装置。

3.按权利要求1或2的注射成型机，其特征为：所述直接驱动装置的输出轴通过一花键轴与所述液压驱动装置的一注射活塞抗扭转地而可轴向移动地连接。

4.按权利要求3的注射成型机，其特征为：所述直接驱动装置做成空心轴电机，花键轴在其背向注射活塞的末端处支承于空心轴电机的空心轴内并与它连接。

5.按权利要求3或4的注射成型机，其特征为：注射活塞可旋转地和可轴向移动地支承在液压驱动装置的注射缸内。

6.按权利要求1-5之任一项的注射成型机，其特征为：注射单元安装在一注射滑鞍上，注射滑鞍可移动地支承在机架上。

7.按权利要求1-6之任一项的注射成型机，其特征为：所述液压蓄能系统设计成这样，即，使得可以实现高速运转。

8.按权利要求7的注射成型机，其特征为：设有一顶料单元和/或一抽芯单元和/或一喷嘴压紧单元，液压蓄能系统设计为也用来给这些单元供油。

9.按权利要求1-8之任一项的注射成型机，包括一合模单元，所述合模单元具有一用来使运动的模具夹紧板相对于固定的支承板运动的肘杆传动机构以及一用来驱动肘杆传动机构的丝杠传动装置，其特征为：设有一特别是固定在支承板上或支承板内的电力直接驱动装置，并特别是一用来驱动丝杠传动装置的大扭矩电机。

10.按权利要求9的注射成型机，其特征为：丝杠传动装置的丝杠与直接驱动装置的转子抗扭转地连接。

11.按权利要求9或10的注射成型机，其特征为：直接驱动装置设计成这样，即，使它可用于高速运转应用场合。

12.按权利要求9-11之任一项的注射成型机，其特征为：丝杠传动装置构造成行星-丝杠传动装置。

13.按权利要求9-12之任一项的注射成型机，其特征为：丝杠传动装置的丝杠设计成具有大导程的高速运转丝杠，其中导程在大于40mm的范围内，特别是约为42mm。

14.按权利要求9-13之任一项的注射成型机，其特征为：丝杠传动装置的直接驱动装置设计成这样，即，使它可以以提高的转速特别是以在高于每分钟750转的范围内的转速进行驱动。