TWI667122B - 注塑機及其射出機構 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種注塑機射出機構，包括注射座、滾珠螺桿組、管孔與滾珠螺桿組的滾珠螺桿轉動配合的管狀壓力感測器，管狀壓力感測器的一端與注射座固定連接，另一端與滾珠螺桿組的螺母固定連接。本發明利用管狀壓力感測器的管孔容納滾珠螺桿組的滾珠螺桿，注射座無需因提供滾珠螺桿的容納空間而增加厚度，因此減薄了注射座的軸向厚度，減小了注射座尺寸和重量，從而減小了注塑機的佔用空間，減輕了注塑機的重量；且管狀壓力感測器安裝在注射座與滾珠螺桿組之間，不僅能避免螺桿、料筒高溫時溫度的傳遞，以保證管狀壓力感測器溫度的穩定，且能去除儲料時旋轉扭矩力量的干擾，以實現管狀壓力感測器高精度、高穩定、高重複的壓力測量與控制。本發明還提供了一種注塑機。

Description

注塑機及其射出機構

本發明涉及注塑成型技術領域，更具體地說，涉及一種注塑機射出機構，本發明還涉及一種具有上述注塑機射出機構的注塑機。

注塑機，又名注射成型機或注射機。它是將熱性塑料或熱固性塑料利用塑料成型模具製成各種形狀的塑料製品的主要成型設備。在塑料的注塑成型過程中，注塑壓力的控制是提高產品品質的關鍵，如儲料背壓，實際上是注塑成型製程參數中控制熔料品質及產品品質的重要參數之一。背壓的存在，有助於螺槽中物料的密實、排除物料中的氣體、加速料粒間的傳熱。

如第1圖所示，該圖為習知技術中的一種注塑機射出機構的結構示意圖，該注塑機射出機構包括料斗05、料筒06、螺桿(screw)07、注射座和滾珠螺桿組(ball screw pair)，其中，螺桿07與注射座轉動配合；滾珠螺桿組包括滾珠螺桿(ball screw)04與螺母03，滾珠螺桿04的轉動能夠帶動螺母03向前推進，從而驅動注射座帶動螺桿07向前推進， 將熔料注入成型模具內。

目前主要採用圓盤式壓力感測器02測量注塑機的注塑壓力(即注射壓力和儲料背壓)，圓盤式壓力感測器02安裝於螺桿07與注射座之間或注射座與滾珠螺桿組之間。當圓盤式壓力感測器02安裝於注射座與滾珠螺桿組之間時，注射座(具體為第1圖中虛線框內的結構)包括軸承01和設置在軸承01靠近滾珠螺桿組一端的連接體08，連接體08具有一段中空空間用作螺桿07做射退動作後容納部分滾珠螺桿04的容納空間，以配合射出行程的長度，從而完成整個射出過程。上述軸承01與連接體08一般採用直接鑄成一個整體構成注射座；或者通過焊接的方式焊接為一個整體構成注射座。

這樣一來，導致注射座的整體軸向厚度較大，增加了注射座尺寸和重量，導致整個注塑機比較笨重、靈活性較差，佔用空間較大，同時成本較高。

再者，當圓盤式壓力感測器02安裝於螺桿07與注射座之間時，由於在注塑機射出過程中，螺桿07的溫度會傳到圓盤式壓力感測器02，造成圓盤式壓力感測器02溫升，導致增大測量誤差；另外，儲料過程中，因中間螺桿07的旋轉，圓盤式壓力感測器02外殼會受到旋轉扭矩與儲料背壓推力的干擾，導致測量值產生誤差，影響了壓力測量精度與控制精度。

另外，上述圓盤式壓力感測器02的橫截面較大，同樣導致注塑機整體荷載較大、較笨重，且佔用空間較大。

綜上所述，如何實現在避免因測壓元件溫度上升而導致的測量誤差的同時能減小注塑機的佔用空間、減輕注塑機的重量，係目前本領域技術人員亟待達到的目的。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種注塑機射出機構，以實現在避免因測壓元件溫度上升而導致的測量誤差的同時能減小佔用空間、減輕重量。

本發明的另一目的在於提供一種注塑機，以實現在避免因測壓元件溫度上升而導致的測量誤差的同時能減小佔用空間、減輕重量。

為了達到上述目的，本發明提供一種注塑機射出機構，係包括：注射座；滾珠螺桿組(ball screw pair)；以及管孔與所述滾珠螺桿組的滾珠螺桿(ball screw)轉動配合的管狀壓力感測器，其一端與所述注射座固定連接，而另一端與所述滾珠螺桿組的螺母固定連接。

較佳的，上述注塑機射出機構中，所述管狀壓力感測器的管長等於所述注塑機射出機構的射出行程長度。

較佳的，上述注塑機射出機構中，所述注射座包括與所述注塑機射出機構的螺桿轉動連接的軸承，所述管狀壓力感測器與所述軸承固定連接。

較佳的，上述注塑機射出機構中，所述管狀壓力感測器透過第一法蘭(Flange)配合第一螺栓與所述注射座固定連接，透過第二法蘭配合第二螺栓與所述螺母固定連接。

較佳的，上述注塑機射出機構中，所述第一法蘭的外 徑、所述第二法蘭的外徑與所述螺母靠近所述管狀壓力感測器一端的外徑相同。

較佳的，上述注塑機射出機構中，所述管狀壓力感測器中部的外壁上設置有環形節料槽。

較佳的，上述注塑機射出機構中，所述管狀壓力感測器為圓管狀，且所述管狀壓力感測器的管長大於所述管狀壓力感測器的外徑。

從上述的技術特徵可以看出，本發明提供的注塑機射出機構包括注射座、滾珠螺桿組及管狀壓力感測器，管狀壓力感測器的管孔與滾珠螺桿組的滾珠螺桿轉動配合，管狀壓力感測器的一端與注射座固定連接，另一端與滾珠螺桿組的螺母固定連接。

本發明採用管狀壓力感測器測量注塑機的注塑壓力，工作原理如下：當測定注塑機注射過程中的注塑壓力時，滾珠螺桿組的滾珠螺桿在外力驅動下旋轉，而滾珠螺桿組的螺母固定在管狀壓力感測器的一端，其往前推動前方料筒內射出的螺桿，產生熔融的塑料通過射嘴向模具的型腔射出獲得射出成型的注射動作，此時利用管狀壓力感測器來測量射出推力的大小，經控制器閉環控制，維持注塑壓力的恆定；在注射完成後，進入儲料階段，此時料筒內的螺桿在另一電機的外動力驅動下旋轉，料筒內的物料在螺桿的作用下，沿著螺槽向前輸送並壓實，物料透過外部加熱及螺桿剪切的雙重作用把已熔融的物料推到螺桿頭部，與此同 時，螺桿在熔融的物料填滿空間產生壓力上升的作用下後退，並將該後退力傳遞給轉動傳遞部件，由推力軸承將該力傳遞給管狀壓力感測器，使該管狀壓力感測器產生扭曲形變，進而即時測量儲料的後退力，利用控制器控制滾珠螺桿的反轉慢速，拉回螺母，降低後退力，進而控制儲料時螺桿穩定背壓。

本發明透過將管狀壓力感測器與現階段壓力閉環控制相結合的方式實現注塑機注射壓力與儲料背壓過程中壓力的精準測量與控制；不僅結構簡單，而且保證了動態回應速度，從而降低了系統的誤差，具有即時控壓、精確控壓的功能，大大提高了製品品質。

由於本發明利用管狀壓力感測器的管孔容納滾珠螺桿組的滾珠螺桿，則滾珠螺桿凸出螺母的長度即可進入管狀壓力感測器的管孔，不用佔用額外的空間，所以注射座無需因設置連接體提供滾珠螺桿的容納空間而增加厚度，因此減薄了整體注射座的軸向厚度，減小了注射座尺寸和重量，從而減小了注塑機的佔用空間，同時減輕了注塑機的重量，還提高了靈活性，降低了成本。

而且，將管狀壓力感測器安裝在注射座與滾珠螺桿組之間，一方面避免了螺桿、料筒高溫時溫度的傳遞，保證了管狀壓力感測器溫度的穩定；另一方面因儲料時旋轉的扭矩都在注射座前方，從而去除了儲料時旋轉扭矩力量的干擾，使得該管狀壓力感測器測得的值均為儲料背壓的壓力，從而實現了管狀壓力感測器高精度、高穩定、高重複 的壓力測量與控制。

另外，上述管狀壓力感測器的橫截面較小，外徑尺寸較小，同樣減小了注塑機的整體荷載，減輕了重量，減小了佔用空間，提高了空間利用率。

本發明還提供了一種注塑機，係包括上述任一種注塑機射出機構，由於上述注塑機射出機構具有上述效果，具有上述注塑機射出機構的注塑機具有同樣的效果，故本文不再贅述。

01、1‧‧‧軸承

02‧‧‧圓盤式壓力感測器

03、3‧‧‧螺母

04、4‧‧‧滾珠螺桿

05、5‧‧‧料斗

06、6‧‧‧料筒

07、7‧‧‧螺桿

08‧‧‧連接體

2‧‧‧管狀壓力感測器

21‧‧‧第一法蘭

22‧‧‧第二法蘭

23‧‧‧環形節料槽

第1圖係習知技術中的一種注塑機射出機構的結構示意圖；第2圖係本發明實施例提供的注塑機射出機構的結構示意圖；第3圖係本發明實施例提供的注塑機射出機構的局部結構放大圖；第4圖係本發明實施例提供的管狀壓力感測器的主視圖；以及第5圖係本發明實施例提供的管狀壓力感測器的左視圖。

為了更清楚地說明本發明實施例的技術特徵，下面將對實施例所需要使用的附圖作介紹，顯而易見地，所描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者來講，在不付出創造性勞動的前提 下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

本發明實施例提供了一種注塑機射出機構，能夠在避免因測壓元件溫度上升而導致的測量誤差的同時減小佔用空間、減輕重量。

為使本發明實施例之目的、技術特徵與優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術特徵進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本發明所屬技術領域中具有通常知識者在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。

請參考第2至5圖，本發明實施例提供的注塑機射出機構包括料斗5、料筒6、螺桿7、注射座、滾珠螺桿組及管狀壓力感測器2，其中，料斗5用於往料筒6內加物料，螺桿7可轉動地設置於料筒6內，螺桿7與注射座轉動連接；滾珠螺桿組包括滾珠螺桿4與螺母3；管狀壓力感測器2的管孔與滾珠螺桿組的滾珠螺桿4轉動配合，管狀壓力感測器2的一端與注射座固定連接，另一端與滾珠螺桿組的螺母3固定連接。

本發明採用管狀壓力感測器2測量注塑機的注塑壓力，工作原理如下：當測定注塑機注射過程中的注塑壓力時，滾珠螺桿組的滾珠螺桿4在外力驅動下旋轉，而滾珠螺桿組的螺母3固定在管狀壓力感測器2的一端，其往前推動前方料筒6 內射出的螺桿7，產生熔融的塑料通過射嘴向模具的型腔射出獲得射出成型的注射動作，此時利用管狀壓力感測器2來測量射出推力的大小，經控制器閉環控制，維持注塑壓力的恆定；在注射完成後，進入儲料階段，此時料筒6內的螺桿7在另一電機的外動力驅動下旋轉，料筒6內的物料在螺桿7的作用下，沿著螺槽向前輸送並壓實，物料透過外部加熱與螺桿7剪切的雙重作用而把已熔融的物料推到螺桿7頭部，與此同時，螺桿7在熔融的物料填滿空間產生壓力上升的作用下後退，並將該後退力傳遞給轉動傳遞部件，由推力軸承將該力傳遞給管狀壓力感測器2，使該管狀壓力感測器2產生扭曲形變，進而即時測量儲料的後退力，利用控制器控制滾珠螺桿4的反轉慢速，拉回螺母3，降低後退力，進而控制儲料時螺桿7穩定背壓。

本發明透過將管狀壓力感測器2與現階段壓力閉環控制相結合的方式實現注塑機注射壓力與儲料背壓過程中壓力的精準測量與控制；不僅結構簡單，而且保證了動態回應速度，從而降低了系統的誤差，具有即時控壓、精確控壓的功能，大大提高了製品品質。

由於本發明利用管狀壓力感測器2的管孔容納滾珠螺桿組的滾珠螺桿4，則滾珠螺桿4凸出螺母3的長度即可進入管狀壓力感測器2的管孔，不用佔用額外的空間，所以注射座無需因設置連接體提供滾珠螺桿4的容納空間而增加厚度，因此減薄了整體注射座的軸向厚度，減小了注射座尺寸和重量，從而減小了注塑機的佔用空間，同時減 輕了注塑機的重量，還提高了靈活性，降低了成本。

而且，將管狀壓力感測器2安裝在注射座與滾珠螺桿組之間，一方面避免了螺桿7、料筒6高溫時溫度的傳遞，保證了管狀壓力感測器2溫度的穩定；另一方面因儲料時旋轉的扭矩都在注射座前方，從而去除了儲料時旋轉扭矩力量的干擾，使得該管狀壓力感測器2測得的值均為儲料背壓的壓力，從而實現了管狀壓力感測器2高精度、高穩定、高重複的壓力測量與控制。

另外，上述管狀壓力感測器2的橫截面較小，外徑尺寸較小，同樣減小了注塑機的整體荷載，減輕了重量，減小了佔用空間，提高了空間利用率。

較佳的，管狀壓力感測器2的管長等於注塑機射出機構的射出行程長度。本發明使管狀壓力感測器2的管長與注塑機射出機構的射出行程長度相同，這樣一來，注射座做射退動作時，在滾珠螺桿4一個方向的轉動帶動下，螺母3連帶著注射座向後退，此時部分滾珠螺桿4會凸出螺母3，該凸出部分的滾珠螺桿4則會進入管狀壓力感測器2的管孔內；當注射座在射出動作下往前移動時，在滾珠螺桿4另一個方向的轉動帶動下，螺母3連帶著注射座向前移，此時滾珠螺桿4正好與管狀壓力感測器2靠近螺母3的端部相平齊，從而在滿足滾珠螺桿組工作的前提下最大程度地減小了管狀壓力感測器2的管長，提高了空間利用率，進一步減輕了注塑機的整體負載和重量。可以理解的是，上述管狀壓力感測器2的管長還可以小於或大於注塑 機射出機構的射出行程長度，本發明對此不做具體限定。為了便於管狀壓力感測器2的裝配，管狀壓力感測器2通過第一法蘭21配合第一螺栓與注射座固定連接，通過第二法蘭22配合第二螺栓與螺母3固定連接，如第4至5圖所示。本發明透過法蘭固定管狀壓力感測器2的兩端，固定強度較好，同時便於拆裝。而且能夠在管狀壓力感測器2外徑較小的情況下，實現管狀壓力感測器2的有效固定。上述管狀壓力感測器2還可以透過焊接或其它固定方式固定。

本發明一較佳的實施例中，注射座包括與注塑機射出機構的螺桿7轉動連接的軸承1，管狀壓力感測器2與軸承1固定連接。如第1圖中的虛線框與第2圖中虛線框的對比，即為習知技術的注射座與本發明的注射座的結構對比，本發明的注射座僅由軸承1構成，利用管狀壓力感測器2替代了習知技術注射座中的連接體08，管狀壓力感測器2的中空部分和整體的長度能夠配合射出行程的長度，減輕了整體機器的負載與重量。

進一步的技術特徵中，第一法蘭21的外徑、第二法蘭22的外徑與螺母3靠近管狀壓力感測器2一端的外徑相同。上述第一法蘭21與第二法蘭22不會佔用凸出於螺母3的額外外徑，減小了佔用空間。可以理解的是，上述第一法蘭21與第二法蘭22也可以凸出於螺母3靠近管狀壓力感測器2一端。

為了進一步減輕注塑機的重量，上述實施例提供的注 塑機射出機構中，管狀壓力感測器2中部的外壁上設置有環形節料槽23，減輕了管狀壓力感測器2的重量。該環形節料槽23便於加工；當然，本發明還可以採用多個圓形節料槽或其它形狀的節料槽實現同樣的減輕。

具體的實施方式中，管狀壓力感測器2為圓管狀。本實施例中，管狀壓力感測器2的橫截面形狀為圓環形，其內孔為與滾珠螺桿4轉動配合的圓孔，外壁為圓形，該形狀的管狀壓力感測器2的內壁和外壁形狀相同，便於製造，同時，管狀壓力感測器2的管長大於管狀壓力感測器2的外徑，能夠保證管狀壓力感測器2呈扁長型，減少佔用空間，同時減輕重量；可以理解的是，上述管狀壓力感測器2還可以為矩形，此時其外壁為矩形，管狀壓力感測器2的管長大於管狀壓力感測器2的長邊(也可以是寬邊)；上述管狀壓力感測器2還可以為方形、橢圓形或其它不規則形狀；管狀壓力感測器2的管長也可以等於或小於管狀壓力感測器2的外徑，本發明對此不做具體限定。

本發明還提供了一種注塑機，包括射出機構，該射出機構為上述任一項實施例提供的注塑機射出機構，能夠在避免因測壓元件溫度上升而導致的測量誤差的同時減小佔用空間、減輕重量，其優點係由注塑機射出機構帶來的，具體的請參考上述實施例中相關的部分，在此就不再贅述。

本說明書中各個實施例採用漸進的方式描述，每個實施例重點所說明的都是與其它實施例的不同之處，各個實施例之間相同或相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本發明所屬技術領域中具有通常知識者能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本發明所屬技術領域中具有通常知識者來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的申請專利範圍。

Claims (5)

1. 一種注塑機射出機構，係包括：注射座；滾珠螺桿組，具有一滾珠螺桿與一螺母；以及管狀壓力感測器，其相對兩端均開通，並具有一連通該兩端之管孔以容納該滾珠螺桿及與該滾珠螺桿配合轉動，且該管狀壓力感測器的其中一端透過第一法蘭(Flange)配合第一螺栓與該注射座固定連接，另一端透過第二法蘭配合第二螺栓與該螺母固定連接，其中，該管狀壓力感測器於該兩端之間的外壁上設置有環形節料槽，且該管狀壓力感測器的管長等於該注塑機射出機構的射出行程長度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之注塑機射出機構，復包括有一螺桿，且該注射座包括有與該注塑機射出機構的螺桿轉動連接的軸承，其中，該管狀壓力感測器與該軸承固定連接。
3. 如申請專利範圍第1項所述之注塑機射出機構，其中，該第一法蘭的外徑、該第二法蘭的外徑與該螺母靠近該管狀壓力感測器一端的外徑相同。
4. 如申請專利範圍第1項所述之注塑機射出機構，其中，該管狀壓力感測器為圓管狀，且該管狀壓力感測器的管長大於該管狀壓力感測器的外徑。
5. 一種注塑機，係包括如申請專利範圍第1至4項之其中一者所述之注塑機射出機構。