CN2718543Y - 旋转与平移运动的力量传感装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种旋转与平移运动的力量传感装置，在一射出成型机螺杆旋转及射胶机构中，以一可转动联轴机构而将一塑化螺杆的一端结合于该旋转及射胶机构中的可活动板。一旋转驱动机构可经由该可转动联轴机构而驱动该塑化螺杆旋转，而一平移驱动机构可驱动该活动板沿着导柱进行平移运动，进而带动该塑化螺杆进行平移运动。至少一压力传感组件，定位在该可转动联轴机构中的滚珠轴承座与相对应的活动板之间。

Description

旋转与平移运动的力量传感装置

技术领域

本实用新型涉及一种力量传感装置，特别涉及一种旋转与平移运动的力量传感装置，可应用于一射出成型机螺杆旋转及射胶机构中，以传感该螺杆旋转及射胶机构的塑化螺杆于进行旋转储料及平移射胶动作时的压力，并据以反馈调节该平移驱动机构施加至该塑化螺杆的推力。

背景技术

在各项工业设备或产业机器中，经常会使用到旋转与平移运动的机构，以执行特定的功能。例如在公知的射出成型机的机构设计中，其包括有旋转控制机构与平移控制机构。

在典型射出成型机的射出成型过程中，其大致分为锁模、射出保压、冷却、开模顶出等程序。当胶料落于料管加热缸内时，由螺杆旋转混炼，并同时沿着螺槽被推送至料管前端。此时，前端胶料受到料管外环加热器的热源与螺杆旋转作用之下，使胶料受热成熔融状态。当该螺杆停止旋转时，接着在一平移控制机构的控制之下，将螺杆以轴向方向向前推送，使螺杆成为射出柱塞，在高压下将料管前端的熔体由喷嘴对准模具射出，经保压冷却后，最后开模顶出成品。上述的整个胶料射出成型的过程中，螺杆需在旋转驱动与平移驱动的控制下才能完成胶料射出成型的功能。

机器的性能，往往决定在传动机构的可靠度、稳定度和刚健度。而传动机构无疑是力量或能量的传递与转换。因此，传动机构的传递适应性与机构内的机件配合有很大的关系。故而，为了能对其间传递过程的力量或能量有一解析，来评估该机构整体效益，利用压力传感组件进行传递过程的监控。如录像镜头般的记录，做数据的反馈以分析比对甚至补偿是可行的方法。可应用的领域在高速、高精密工具机和产业机械上；其中，产业机械一为射出成型机的力量传递，常因机件的锁固配合的摩擦力产生非封闭力线造成失真现象，使无法对其射出过程的力量做实时测量且精密地反馈控制。

为了解决公知技术的缺陷及适应需求，业者发展出各种不同的结构设计。例如在美国发明专利号第5,421,712号的专利案中，其公开了一种射出成型机的螺杆旋转及平行机构的设计。在此专利技术中，其利用一力量传感器(ForceSensor)测量该螺杆作动过程时的力量信号。此一设计，虽然在理论上可行，然而在实际实现时，会发现其力量的传递并未能正确且完整地通过该力量传感器，导致与该专利内容所言的保压(Holding Pressure)和背压(Back Pressure)都不是实际由熔融状态的胶料压力回弹给螺杆的对应。

在另一种现有技术中，其利用一荷重元与射出单元的滚珠导螺杆螺帽锁固在一起后，直接将荷重元固锁在射出单元的射出后固定板，当固定在射出动板的射出伺服电动机驱动滚珠导螺杆旋转，与固定在射出后固定板的滚珠导螺杆螺帽产生相对轴向运动，荷重元传感到该轴向运动产生的轴向力量，经由控制流程修正电动机出力，完成射出、保压、计量背压过程的射出力控制。该荷重元配置方式，是直接将荷重元锁固在射出后固定板上，借滚珠导螺杆的力量直接传递至滚珠导螺杆螺帽，于是，该力量与由胶料所产生力量及射出传动组件间的摩擦阻力的加总值即为滚珠导螺杆螺帽施加于荷重元的力量值。但是事实上熔融状态的胶料压力的受力组件为螺杆，故依该现有技术所述的力量加总值而言有下列两点的不确定性问题：

(1)荷重元无法分辨该加总值中的熔融状态的胶料压力比例。

(2)在微观的过程中，射出活动板会先反应熔融状态的胶料压力即先克服其机件配合上的摩擦力而造成负压(失压)状态，故测量值已非熔融状态原始反应的压力。

如上可知，以该现有技术所得到的测量值的不准度的误差相当大，这对精密反馈控制的程序是极具杀伤力的。故该荷重元的配置其传感的真实性是有限的。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提出一种旋转与平移运动的力量传感装置，弥补现有技术的缺失，对于未来高速、高精密射出所需的精确力量传感以确保射出过程的压力反馈控制，实时响应高准确性的力量，解决因机械结构所产生的延迟效应，以达到高精密射出。

本实用新型的另一目的在于提供一种实时及真实反馈压力信号的力量传感装置，本实用新型基于实时响应且真实反馈的动机，认为直接检测螺杆受力情况应属最真实的同步效益，故提出一新型的配置方式，将压力传感组件锁固于活动板靠近螺杆方向上，螺杆通过连轴器与滚珠轴承座配合锁固于压力传感组件上，滚珠轴承座与固定前板间并未接触，因此在射出或计量时，所有的轴向受力皆能完整施于该压力传感组件上，形成直接也最真实的力量传感致控制系统能实时收到信号，而立即做出反应，提高响应。故本实用新型可以成功解决前述问题。

本实用新型的另一目的在于提供一种射出成型机精密死循环控制的力量传感装置，本实用新型受限于塑化螺杆为精密传动的重要组件，在力量的传递扮演重要角色。故必须予以精确控制该传动力量，尤以驱动单元于对该塑化螺杆造成旋转、平移的扭力和推力，精密而准确、有效地通过该压力传感组件进行传感，作为对其所需压力的反馈进而指示其驱动单元实时补偿，形成一死循环控制程序，达到高精密塑化螺杆传动的控制目的。

本实用新型为解决公知技术的问题所采用的技术手段是在一射出成型机螺杆旋转及射胶机构中，以一可转动联轴机构而将一塑化螺杆的一端结合于该旋转及射胶机构中的可活动板。一旋转驱动机构可经由该可转动联轴机构而驱动该塑化螺杆旋转，而一平移驱动机构可驱动该活动板沿着导柱进行平移运动，进而带动该塑化螺杆进行平移运动。至少一压力传感组件，定位在该可转动联轴机构中的滚珠轴承座与相对应的活动板之间。藉此配置，塑化螺杆由旋转、平移驱动机构的驱动进行旋转、平移动作时可直接传感到该螺杆前端的压力。射出成型机的应用即为熔融状态的胶料所形成的压力，避免因传动过程中的失真所造成的误差。本实用新型的压力传感组件配置，可通过比较计算将力量实时反馈驱动单元以进行全死循环控制，来达到高精密射出控制的目的。

本实用新型对照现有技术的功效：经由本实用新型所采用的技术手段，可以提供高速、高精密射出成型机中所需的精确力量传感，以确保射出过程的压力反馈控制，可达高精密射出的效果。本实用新型中，由于螺杆所有的轴向受力皆能完整施于该压力传感组件上，形成直接也最真实的力量传感致控制系统能实时收到信号，而立即做出反应，提高响应。该压力传感组件所传感到压力信号可配合控制系统而形成一精密死循环控制系统，达到高精密塑化螺杆传动的控制效果。

附图说明

图1为显示本实用新型旋转与平移运动的力量传感装置的较佳实施例剖视图；

图2为显示图1中导柱、活动板、可转动联轴机构、压力传感组件、塑化螺杆、滚珠导螺杆各相关构件间配置关系的扩大示意图；

图3为显示本实用新型的压力传感组件在检测到压力而产生的力量信号经由放大及滤波电路、伺服控制系统进行死循环控制的系统示意图；

图4为显示图1中的滚珠导螺杆将活动板推移向前时的剖视图。

其中，附图标记：

1--射出成型机螺杆旋转及射胶机构 2--固定前板

3--活动板                       4--固定后板

5--导柱                         6--皮带轮

7--传动皮带                     8--电动机

9--皮带轮                       10--传动皮带

11--电动机                      12--塑化螺杆

101--平移驱动机构               102--旋转驱动机构

103--可转动联轴机构             121--螺杆轴套

122半扣环                       123--螺杆联轴器

13--压力传感组件                131--压力传感组件内侧

132--压力传感组件外侧           133--量规

134--放大及滤波电路             135--伺服控制系统

14--滚珠导螺杆                  141--锁紧螺帽

142--滚珠导螺杆螺帽             143--螺帽联轴器

145、145’--滚珠轴承            146--止推轴承

147--束紧套                     32--滚珠轴承座

321--滚珠轴承                   322--止推轴承

33、33’--止推轴承座            34--压板

具体实施方式

参阅图1所示，其显示本实用新型旋转与平移运动的力量传感装置的较佳实施例的剖视图。在以下的本实用新型较佳实施例中，以应用于一胶料射出成型的设备作为一实施例说明。当然本实用新型的技术也可以应用在其它具有旋转与平移运动的设备且需要作力量精密传感的应用领域中。

在本实用新型的较佳实施例射出成型机螺杆旋转及射胶机构1中，包括有一固定前板2与一固定后板4，两者之间相隔一适当的间距。该固定前板2与固定后板4之间通过两支以上的导柱5予以锁固定位。一活动板3可沿着该导柱5而在该固定前板2与固定后板4之间以平移方向I(轴向方向)进行平移运动。

一平移驱动机构101配置在该固定后板4处，用以驱动该活动板3沿着平移方向I进行平移运动，进而带动塑化螺杆12进行平移运动。该平移驱动机构101主要由一皮带轮组6、6’(图上未显示)、一传动皮带7、一电动机8所组合构成。

一旋转驱动机构102配置在该活动板3处，用以驱动该塑化螺杆12以一旋转方向II旋转。该旋转驱动机构102主要由一皮带轮组9、9’(图上未显示)、一传动皮带10、一电动机11所组合构成。

一塑化螺杆12的一端可穿置于该固定前板2的一中央贯孔，而其另一端则延伸至可活动板3，并通过一可转动联轴机构103而结合于该可活动板3面向于固定前板2的前侧面。

同时参阅图2所示，其显示图1中导柱5、活动板3、可转动联轴机构103、压力传感组件13、塑化螺杆12、滚珠导螺杆14各相关构件间配置关系的扩大示意图。在本实用新型的实施例中，该塑化螺杆12通过螺杆轴套121、半扣环122、螺杆联轴器123而与皮带轮9锁固。该螺杆联轴器123经由一滚珠轴承座32、止推轴承座33、33’间的滚珠轴承321、止推轴承322的配合导致一旋转驱动。

本实用新型实施例中，该滚珠轴承321为一斜角滚珠轴承，锁固于滚珠轴承座32上。该滚珠轴承座32锁固于一压力传感组件13的内侧端131上，而将该压力传感组件13的外侧端132固定于活动板3上。

通过锁紧螺帽141与压板34的配合，可将压板34固锁于活动板3面向于该固定后板4的侧面中央位置处。

在该固定后板4中贯穿配置一滚珠导螺杆14。一滚珠导螺杆螺帽142是以螺栓固定于螺帽联轴器143上，该螺帽联轴器143由滚珠轴承145、145’、止推轴承146的配合并利用束紧套147而与皮带轮6锁固而驱动滚珠导螺杆螺帽142旋转，故可造成滚珠导螺杆14的推移，使活动板3以平移方向I作平移运动。

在上述的结构配置之下，当塑化螺杆12通过旋转驱动机构102而旋转运动进行储料时，塑化螺杆12的前端会因熔融状态的胶料渐渐建立压力而经由螺杆联轴器123、滚珠轴承321，滚珠轴承座32而传送至压力传感组件13上的量规133进行应变。该量规133因为应变所产生的力量信号s1会清晰地反馈至平移驱动机构101的电动机8进行均匀塑化、高精密压力死循环控制的过程。

图3显示本实用新型的压力传感组件在检测到压力而产生的力量信号经由放大及滤波电路134、伺服控制系统135进行死循环控制的系统示意图。在电路控制系统的设计方面，该压力传感组件13的量规13所产生的力量信号s1一般会先经过一放大及滤波电路134作信号的放大及滤波，再送到一伺服控制系统135中，再由该伺服控制系统135产生一电动机控制信号s2控制该电动机8的动作。

而当塑化螺杆12旋转停止后，此时，平移驱动机构101的电动机8驱动螺帽联轴器143，使滚珠导螺杆14推动活动板3向前(参阅图4所示)，以进行后续的射胶动作。而在此一胶料射出过程中，其由熔融状态的胶料进入模具的模穴开始，塑化螺杆12是连续性的反应胶料于模穴流动时的压力，直到塑化螺杆12移动终止，其胶料短暂的持续流动至停止状态或称射饱所回弹给塑化螺杆12的所谓模穴内压，是可以被压力传感组件13直接检测，并经过放大及滤波电路134、伺服控制系统135而产生一电动机控制信号s2控制该电动机8的动作。故该塑化螺杆12在进行胶料射出过程中，整段过程监控可实时、真实地反馈至平移驱动机构101的电动机8，而完成高精密死循环控制。

以上的叙述仅为本实用新型的较佳实施例说明，凡本领域技术人员可依据上述的说明而作其它种种的改进，这些改进属于本实用新型的精神及权利要求中。

Claims (20)

1.一种旋转与平移运动的力量传感装置，配置于一射出成型机螺杆旋转及射胶机构中，其特征在于，包括有：

一固定前板；

一固定后板，具有一中央贯孔；

至少两支以上的导柱，用以将该固定前板与固定后板锁固，并使两者之间定位在一适当间距；

一活动板，可沿着该导柱的轴向方向而在该固定前板与固定后板之间进行平移运动；

一塑化螺杆，其一端可穿置于该固定前板，而另一端则延伸至可活动板，并通过一可转动联轴机构而结合于该可活动板面向于固定前板的前侧面，该可转动联轴机构中至少包括有一螺杆联轴器、一滚珠轴承、以及一滚珠轴承座；

一旋转驱动机构，可经由该可转动联轴机构而驱动该塑化螺杆旋转；

一平移驱动机构，驱动该活动板沿着导柱进行平移运动，带动该塑化螺杆进行平移运动；

至少一压力传感组件，定位在该可转动联轴机构中的滚珠轴承座与相对应的活动板之间；

当塑化螺杆通过旋转驱动机构而旋转进行储料时，塑化螺杆前端由于受到熔融胶料产生的压力会经由螺杆联轴器、滚珠轴承、滚珠轴承座而传送至该压力传感组件，该压力传感组件所产生的力量信号反馈至该平移驱动机构，据以调节该平移驱动机构施加至该塑化螺杆的推力；而当该平移驱动机构推动活动板，由该塑化螺杆对该射出成型机的模具进行射胶动作时，经由该塑化螺杆传回的模穴内压亦由该压力传感组件予以检测并产生一力量信号反馈至该平移驱动机构，据以调节该平移驱动机构施加至该塑化螺杆的推力。

2.如权利要求1所述的旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，该可转动联轴机构包括有一螺杆轴套固锁于螺杆联轴器，其中该螺杆轴套可将该塑化螺杆固锁于该螺杆连轴器，该螺杆联轴器配合滚珠轴承座、止推轴承座间的滚珠轴承、止推轴承而可受该旋转驱动机构旋转驱动。

3.如权利要求1所述的旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，该旋转驱动机构包括有一皮带轮组、一传动皮带、一电动机，该电动机通过该传动皮带、皮带轮组而传动该可转动联轴机构，进而驱动该塑化螺杆旋转。

4.如权利要求3所述的旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，该电动机一伺服电动机。

5.如权利要求1所述的旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，该平移驱动机构包括一皮带轮、一传动皮带、一电动机，而该固定后板中贯穿配置一滚珠导螺杆，滚珠导螺杆螺帽以螺栓固定于螺帽联轴器上，该螺帽联轴器由滚珠轴承、止推轴承的配合并利用束紧套而与该皮带轮锁固，该电动机通过传动皮带、皮带轮而驱动滚珠导螺杆螺帽旋转，再使该滚珠导螺杆推移使活动板作平移运动。

6.如权利要求5所述的旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，该电动机为一伺服电动机。

7.如权利要求1所述的旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，该压力传感组件中包括有一用以测量应变的量规。

8.一种旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，包括有：

一活动板，可沿着至少一导柱的轴向方向而进行平移运动；

一塑化螺杆，其一端通过一可转动联轴机构而结合于该可活动板的一侧面，该可转动联轴机构中至少包括有一螺杆联轴器、一滚珠轴承、以及一滚珠轴承座；

一旋转驱动机构，可经由该可转动联轴机构而驱动该塑化螺杆旋转；

一平移驱动机构，用以驱动该活动板沿着导柱进行平移运动，进而带动该塑化螺杆进行平移运动；

至少一压力传感组件，定位在该可转动联轴机构中的滚珠轴承座与相对应的活动板之间；

该塑化螺杆受到旋转驱动机构驱动旋转或受平移驱动机构驱动而进行平行运动时，经由该塑化螺杆所传导的压力可由该压力传感组件予以检测，并产生一力量信号反馈至该平移驱动机构，据以调节该平移驱动机构施加至该塑化螺杆的推力。

9.如权利要求8所述的旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，该可转动联轴机构中的滚珠轴承为一斜角滚珠轴承，而该滚珠轴承座为一斜角滚珠轴承座。

10.如权利要求8所述的旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，该可转动联轴机构包括有一螺杆轴套固锁于一螺杆联轴器，其中该螺杆轴套可将该塑化螺杆固锁于该螺杆连轴器，该螺杆联轴器配合一滚珠轴承座、止推轴承座间的滚珠轴承、止推轴承而可受该旋转驱动机构旋转驱动。

11.如权利要求8所述的旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，该旋转驱动机构包括有一皮带轮、一传动皮带、一电动机，该电动机通过该传动皮带、皮带轮而传动该可转动联轴机构，进而驱动该塑化螺杆旋转。

12.如权利要求11所述的旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，该电动机为一伺服电动机。

13.如权利要求8所述的旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，该平移驱动机构包括一皮带轮、一传动皮带、一电动机，而该固定后板中贯穿配置一滚珠导螺杆，滚珠导螺杆螺帽以螺栓固定于螺帽联轴器上，该螺帽联轴器由滚珠轴承、止推轴承的配合并利用束紧套而与该皮带轮锁固，该电动机通过传动皮带、皮带轮而驱动滚珠导螺杆螺帽旋转，再使该滚珠导螺杆推移使活动板作平移运动。

14.如权利要求13所述的旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，该电动机为一伺服电动机。

15.如权利要求14所述的旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，该压力传感组件中包括有一用以测量应变的量规。

16.一种旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，包括有：

一活动板，可沿着至少一导柱的轴向方向而进行平移运动；

一塑化螺杆，其一端通过一可转动联轴机构而结合于该可活动板的一侧面，该可转动联轴机构中至少包括有一螺杆联轴器、一滚珠轴承、以及一滚珠轴承座；

一旋转驱动机构，可经由该可转动联轴机构而驱动该塑化螺杆旋转；

至少一压力传感组件，定位在该可转动联轴机构中的滚珠轴承座与相对应的活动板之间；

该塑化螺杆受到旋转驱动机构驱动旋转时，经由该塑化螺杆所传导的压力可由该压力传感组件予以检测，以产生一代表该压力的力量信号。

17.如权利要求16所述的旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，该可转动联轴机构包括有一螺杆轴套固锁于螺杆联轴器，其中该螺杆轴套可将该塑化螺杆固锁于该螺杆连轴器，该螺杆联轴器配合滚珠轴承座、止推轴承座间的滚珠轴承、止推轴承而可受该旋转驱动机构旋转驱动。

18.如权利要求16所述的旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，该旋转驱动机构包括有一皮带轮组、一传动皮带、一电动机，该电动机通过该传动皮带、皮带轮组而传动该可转动联轴机构，进而驱动该塑化螺杆旋转。

19.如权利要求18所述的旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，该电动机为一伺服电动机。

20.如权利要求16所述的旋转与平移运动的力量传感装置，其特征在于，该压力传感组件中包括有一用以测量应变的量规。

Images