專利名稱：一種全電動(dòng)超高速注塑機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種注塑成型機(jī)，屬于高分子材料成型機(jī)械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高分子材料因其具有良好的加工性能和使用性能，使其在計(jì)算機(jī)(Computer)、通信(Communication)和消費(fèi)類電子產(chǎn)品(Consumer Electronics)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著以消費(fèi)電子為代表的超輕、超薄、超精密塑料構(gòu)件的需求量不斷增大，為滿足成型要求，開(kāi)發(fā)具有超高注射速度以及較高的注射壓力的注塑成型設(shè)備已成為研究人員和企業(yè)界的關(guān)注焦點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，注射螺桿前進(jìn)速度達(dá)到800mm/s或以上，稱為超高速注射。相對(duì)于傳統(tǒng)的注塑成型，超高速注塑成型具有高速高壓等獨(dú)特的成型特性。聚合物熔體往往由于壁薄而過(guò)快冷卻，超高速注射以超高速的注射速度和較高的注射壓力，使得熔體在型腔內(nèi)流動(dòng)能力提高，從而滿足超薄制品的成型要求。超高速注射要求注塑成型設(shè)備具有很高的響應(yīng)速度和控制精度，注射裝置能提供足夠的能量在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)螺桿提速。超高速注塑成型制品壁厚可達(dá)0.1mm,流動(dòng)長(zhǎng)度/壁厚之比聞達(dá)400:1。超高速注塑機(jī)由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，自發(fā)明以來(lái)發(fā)展迅速。最初，超高速注塑機(jī)通過(guò)液壓蓄能而實(shí)現(xiàn)。液壓式超高速注塑機(jī)需要配備大容量的外置蓄能器和大排量液壓泵，通過(guò)蓄能器釋放的能量實(shí)現(xiàn)超高速注射。但液壓式超高速注塑機(jī)有能耗大、體積大、響應(yīng)速度低等缺點(diǎn)，制約其發(fā)展。鑒于此，全電動(dòng)超高速注塑機(jī)逐漸受到了重視。起初，日本Fanuc公司通過(guò)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿注射，但制造難度大，造價(jià)高，不利于產(chǎn)業(yè)化。此后，全電動(dòng)超高速注塑機(jī)通過(guò)大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)超高速注射，注射速度可高達(dá)2000mm/S，具有控制精度高、響應(yīng)迅速等優(yōu)點(diǎn)，但其對(duì)注射電機(jī)和滾珠絲杠提出了苛刻的要求。專利200910093523.4公開(kāi)了一種超高速注射裝置。該裝置在注射油缸內(nèi)配備了增速?gòu)椈桑寐輻U塑化后退將彈簧壓縮，待注射時(shí)，注射油缸進(jìn)油，彈簧釋放，以彈簧的彈性勢(shì)能配合液壓系統(tǒng)，推動(dòng)螺桿向前注射。此裝置解決了液壓系統(tǒng)響應(yīng)以及螺桿瞬間提速的問(wèn)題，省去了外置的蓄能器，簡(jiǎn)化了設(shè)備機(jī)構(gòu)，降低了對(duì)伺服電機(jī)以及滾珠絲杠的要求，并降低了成本。Engel公司提出了熔體膨脹注射(X-MELT)技術(shù)，通過(guò)注射前預(yù)壓縮聚合物熔體，在注射時(shí)通過(guò)壓縮熔體的膨脹來(lái)完成超高速注射。但是，這種超高速注射工藝，需要配備一整套控制設(shè)備，此外還需裝備高壓可控針閥，涉及前端控制的技術(shù)問(wèn)題，技術(shù)難度大。日本研究人員提出了重錘下落式超高速注塑成型方法。利用重錘下落的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成注射的驅(qū)動(dòng)能量，實(shí)現(xiàn)超高速注射。通過(guò)重物下落撞擊注射活塞，可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)注射裝置提速，但是器件的磨損問(wèn)題難以解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一種全電動(dòng)超高速注塑機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿來(lái)實(shí)現(xiàn)超高速注射。本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有超聞速注塑機(jī)存在的技術(shù)難題和缺陷，提供一種聞響應(yīng)、聞控制精度、高性價(jià)比的全電動(dòng)超高速注塑機(jī)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種全電動(dòng)超高速注塑機(jī)，主要由合模裝置、注射裝置和機(jī)架組成。合模裝置和注射裝置位于機(jī)架上，合模裝置和機(jī)架與常規(guī)電動(dòng)注塑機(jī)相同；注射裝置由噴嘴、機(jī)筒、加熱圈、螺桿、加料斗、料斗座、移動(dòng)裝置、拉桿、塑化裝置、注射座、絲杠螺母、雙注射滾珠絲杠、絲杠支撐座、兩臺(tái)注射伺服電機(jī)組成；噴嘴、機(jī)筒、螺桿、料斗座、塑化裝置、注射座與絲杠支撐座依次沿軸線對(duì)齊連接；射臺(tái)固定在機(jī)架上，注射裝置安裝在射臺(tái)上，并且在移動(dòng)裝置的控制下可作相對(duì)射臺(tái)運(yùn)動(dòng)，加料斗安裝在料斗座上，螺桿位于機(jī)筒內(nèi)，加熱圈包裹在機(jī)筒外；料斗座、注射座和絲杠支撐座通過(guò)四根拉桿對(duì)稱連接固定；塑化裝置由塑化電機(jī)、塑化齒形同步帶及帶輪組成，塑化電機(jī)固定在注射座上，螺桿尾部與帶輪固定連接，實(shí)現(xiàn)塑化時(shí)螺桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；雙注射滾珠絲杠水平分布在塑化裝置后部，滾珠絲杠的軸線與螺桿的軸線在同一個(gè)平面內(nèi)，滾珠絲杠的一端與絲杠螺母連接，另一端與注射帶輪連接；兩臺(tái)注射伺服電機(jī)對(duì)稱布置絲杠在支撐座的頂部，通過(guò)齒形同步帶及帶輪把動(dòng)力輸送到滾珠絲杠上。本發(fā)明一種全電動(dòng)超高速注塑機(jī)注射裝置為雙電機(jī)復(fù)合驅(qū)動(dòng)，兩臺(tái)注射伺服電機(jī)對(duì)稱安裝在絲杠支撐座尾部，通過(guò)兩組注射齒形同步帶及帶輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，兩臺(tái)注射伺服電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)超高速注射。本發(fā)明一種全電動(dòng)超高速注塑機(jī)注射裝置通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，絲杠螺母安裝在注射座上。注射時(shí)，伺服電機(jī)通過(guò)齒形同步帶及帶輪把動(dòng)力輸送到滾珠絲杠上，滾珠絲杠通過(guò)與絲杠螺母的連接，把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)。由此，滾珠絲杠推動(dòng)注射座前進(jìn)，從而使得螺桿完成注射動(dòng)作。本發(fā)明一種全電動(dòng)超高速注塑機(jī)注射裝置要求兩臺(tái)注射伺服電機(jī)具有良好的同步性，以確保注射時(shí)能同時(shí)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，而且不發(fā)生偏載。此外，要求注射裝置有足夠的剛度，保證雙滾珠絲杠正常運(yùn)行和避免不必要的磨損，注射時(shí)，注射座在拉桿間移動(dòng)平順，運(yùn)動(dòng)阻力小。本發(fā)明一種全電動(dòng)超高速注塑機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)雙電機(jī)復(fù)合驅(qū)動(dòng)，兩臺(tái)伺服電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)螺桿注射，取代大功率的直線電機(jī)，降低了對(duì)單一注射電機(jī)的苛刻要求，大大降低設(shè)備的成本。此外，通過(guò)全新設(shè)計(jì)的注射裝置，不僅使得其具有高響應(yīng)性、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，而且解決了液壓式超高速注塑機(jī)的能耗大、提速難等難題，也避免了由熔體膨脹注射(X-MELT)前端高壓可控針閥等所引起的技術(shù)難題。


圖1是本發(fā)明一種全電動(dòng)超高速注塑機(jī)的示意圖。圖2是本發(fā)明一種全電動(dòng)超高速注塑機(jī)的注射裝置示意圖。圖3是本發(fā)明一種全電動(dòng)超高速注塑機(jī)的注射裝置驅(qū)動(dòng)部分的示意圖。圖中:1-合模裝置，2-注射裝置，3-機(jī)架，4-噴嘴，5-機(jī)筒，6_加熱圈，7_螺桿，8-移動(dòng)裝置，9-料斗座，10-加料斗，11-塑化齒形同步帶及帶輪，12-塑化電機(jī)，13-注射座，14-絲杠螺母，15-注射滾珠絲杠，16-拉桿，17-絲杠支撐座，18-注射伺服電機(jī)，19-注射齒形同步帶及帶輪，20-射臺(tái)，21-塑化裝置，22-壓力傳感器。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明一種全電動(dòng)超高速注塑機(jī)，主要由合模裝置1、注射裝置2和機(jī)架3組成，合模裝置I和注射裝置2位于機(jī)架3上。如圖2所示，注射裝置2由噴嘴4、機(jī)筒5、加熱圈6、螺桿7、加料斗10、料斗座9、移動(dòng)裝置8、拉桿16、塑化裝置21、注射座13、絲杠螺母14、雙注射滾珠絲杠15、絲杠支撐座
17、兩臺(tái)注射伺服電機(jī)18組成；噴嘴4、機(jī)筒5、螺桿7、料斗座9、塑化裝置21、注射座13與絲杠支撐座17依次沿軸線對(duì)齊連接；射臺(tái)20固定在機(jī)架3上，注射裝置2安裝在射臺(tái)20上，并且在移動(dòng)裝置8的控制下可作相對(duì)射臺(tái)20運(yùn)動(dòng)，加料斗10安裝在料斗座9上，螺桿7位于機(jī)筒5內(nèi)，加熱圈6包裹在機(jī)筒5外；料斗座9、注射座13和絲杠支撐座17通過(guò)四根拉桿16對(duì)稱連接固定；塑化裝置21由塑化電機(jī)12、塑化齒形同步帶及帶輪11組成，塑化電機(jī)12固定在注射座13上，螺桿7尾部與塑化帶輪11固定連接，實(shí)現(xiàn)塑化時(shí)螺桿7的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；雙注射滾珠絲杠15水平分布在塑化裝置21后部，滾珠絲杠15的軸線與螺桿7的軸線同在一個(gè)平面內(nèi)，滾珠絲杠15的一端與絲杠螺母14連接，另一端與注射帶輪19連接；兩臺(tái)注射伺服電機(jī)18對(duì)稱布置在絲杠支撐座17的頂部，通過(guò)齒形同步帶及帶輪19把動(dòng)力輸送到滾珠絲杠15上。如圖3所示，雙滾珠絲杠15對(duì)稱分布，兩臺(tái)注射伺服電機(jī)18分別通過(guò)齒形同步帶及帶輪19驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠15，絲杠螺母14安裝在注射座13上。注射時(shí)，注射伺服電機(jī)18通過(guò)齒形同步帶及帶輪19把動(dòng)力輸送到滾珠絲杠15上，滾珠絲杠15通過(guò)與絲杠螺母14的連接，把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)。由此，滾珠絲杠15推動(dòng)注射座13在拉桿16間前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)注射動(dòng)作。本發(fā)明一種全電動(dòng)超高速注塑機(jī)的注射裝置2要求兩臺(tái)注射伺服電機(jī)18具有良好的同步性，以確保注射時(shí)能同時(shí)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠15旋轉(zhuǎn)，而且不發(fā)生偏載。此外，要求注射裝置2有足夠的剛度，保證雙滾珠絲杠15運(yùn)行的正常和避免不必要的磨損，注射時(shí)，注射座13在拉桿16間移動(dòng)平順，運(yùn)動(dòng)阻力小。在循環(huán)周期的預(yù)塑階段，塑化電機(jī)12啟動(dòng)，帶動(dòng)螺桿7旋轉(zhuǎn)塑化，此時(shí)，位于螺桿7末端的壓力傳感器22檢測(cè)壓力信號(hào)并反饋到注塑機(jī)控制系統(tǒng)，兩臺(tái)注射伺服電機(jī)18根據(jù)壓力信號(hào)反向啟動(dòng)，帶動(dòng)注射滾珠絲杠15旋轉(zhuǎn)，通過(guò)注射座13的后退驅(qū)動(dòng)螺桿7后退。塑化結(jié)束后，注塑機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出注射信號(hào)，雙注射伺服電機(jī)18同時(shí)啟動(dòng)，通過(guò)注射齒形同步帶及帶輪19把動(dòng)力傳遞到傳動(dòng)滾珠絲杠13上，驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠13旋轉(zhuǎn)，使螺桿7推動(dòng)熔體高速進(jìn)入型腔實(shí)現(xiàn)超高速注射成型。
權(quán)利要求
1.一種全電動(dòng)超高速注塑機(jī)，主要由合模裝置、注射裝置和機(jī)架組成，合模裝置和注射裝置位于機(jī)架上，合模裝置、機(jī)架與常規(guī)電動(dòng)注塑機(jī)相同；其特征在于:注射裝置由噴嘴、機(jī)筒、加熱圈、螺桿、加料斗、料斗座、移動(dòng)裝置、拉桿、塑化裝置、注射座、絲杠螺母、雙注射滾珠絲杠、絲杠支撐座、兩臺(tái)注射伺服電機(jī)組成；噴嘴、機(jī)筒、螺桿、料斗座、塑化裝置、注射座與絲杠支撐座依次軸線對(duì)齊連接；射臺(tái)固定在機(jī)架上，注射裝置安裝在射臺(tái)上，并且在移動(dòng)裝置的控制下可作相對(duì)射臺(tái)運(yùn)動(dòng)，加料斗安裝在料斗座上，螺桿位于機(jī)筒內(nèi)，加熱圈包裹在機(jī)筒外；料斗座、注射座和絲杠支撐座通過(guò)四根拉桿對(duì)稱連接固定；塑化裝置由塑化電機(jī)、塑化齒形同步帶及帶輪組成，塑化電機(jī)固定在注射座上，螺桿尾部與帶輪固定連接，實(shí)現(xiàn)塑化時(shí)螺桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；雙注射滾珠絲杠水平分布在塑化裝置后部，滾珠絲杠的軸線與螺桿的軸線同在一個(gè)平面內(nèi)，滾珠絲杠的一端與絲杠螺母連接，一端與注射帶輪連接；兩臺(tái)注射伺服電機(jī)對(duì)稱布置絲杠在支撐座的頂部，通過(guò)齒形同步帶及帶輪把動(dòng)力輸送到滾珠絲杠上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全電動(dòng)超高速注塑機(jī)，其特征在于:注射裝置為雙電機(jī)復(fù)合驅(qū)動(dòng)，兩臺(tái)注射伺服電機(jī)對(duì)稱安裝在絲杠支撐座頂部，通過(guò)兩組注射齒形同步帶及帶輪，獨(dú)立驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，兩臺(tái)注射伺服電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)超高速注射。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全電動(dòng)超高速注塑機(jī)，其特征在于:注射裝置通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，絲杠螺母安裝在注射座上，伺服電機(jī)通過(guò)齒形同步帶及帶輪把動(dòng)力輸送到滾珠絲杠上，滾珠絲杠通過(guò)與絲杠螺母的連接，把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全電動(dòng)超高速注塑機(jī)，其特征在于:注射裝置的兩臺(tái)注射伺服電機(jī)具有同步性。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種全電動(dòng)超高速注塑機(jī)，主要由合模裝置、注射裝置和機(jī)架組成，合模裝置和注射裝置位于機(jī)架上，合模裝置、機(jī)架與常規(guī)電動(dòng)注塑機(jī)相同；注射裝置由噴嘴、機(jī)筒、加熱圈、螺桿、加料斗、料斗座、移動(dòng)裝置、拉桿、塑化裝置、注射座、絲杠螺母、雙注射滾珠絲杠、絲杠支撐座、兩臺(tái)注射伺服電機(jī)組成；噴嘴、機(jī)筒、螺桿、料斗座、塑化裝置、注射座與絲杠支撐座依次軸線對(duì)齊連接；雙注射滾珠絲杠水平分布在塑化裝置后部；兩臺(tái)注射伺服電機(jī)對(duì)稱布置絲杠在支撐座的頂部，通過(guò)齒形同步帶及帶輪把動(dòng)力輸送到滾珠絲杠上。本發(fā)明降低了對(duì)單一注射電機(jī)的苛刻要求，降低設(shè)備的成本，具有高響應(yīng)性、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，解決了現(xiàn)有裝備能耗大、提速難等難題。
文檔編號(hào)B29C45/47GK103182769SQ20131009543
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月24日
發(fā)明者謝鵬程, 郭小龍, 焦志偉, 丁玉梅, 楊衛(wèi)民 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)