专利名称：喷射单元以及调节喷射单元的方法
技术领域：
本发明涉及一种喷射单元，它通过一个行走机构可以在一个注塑机基座的滑轨上移动并且具有一个用于使塑化缸轴向滑移并顶压在注塑模具上的驱动单元。
注塑机的喷射单元除了本身的注塑模具和用于注塑模具的接通机构以外属于一个注塑机的主要结构组件。该喷射单元的核心功能是制备塑料熔液、将配量的熔液喷射到注塑模具的凹穴里面以及建立并保持对于注塑部件所需的压力一直到其固化。
在实践中已知许多用于将熔液从塑化缸转移到模具里面的方案。如果塑化缸具有一个喷嘴锁，则可以在时间上而且在压力方面以明确的界线定义喷射的单个阶段。而如果要在从塑化螺杆一直到模具入口的过渡部位利用所谓的熔液凝固，则必需在控制/调节时附加地考虑相应的参数。在各种情况下在从开始模具充满阶段一直到挤压阶段结束的整个阶段期间都必需使来自溶液内压的机械反应力在两个模具半体中均衡。涉及整个封闭单元的均衡力通过相应的构件、尤其是驱动装置以及一个立柱夹紧机构承受。
通过喷射单元必需使塑化缸尖端牢固地顶压在模具上，使得熔液压力在任何情况下都不使塑化缸尖端与模具之间的接触位置打开并由此流出熔液。熔液流出不利于清洁相关的机器部件。但是更严重的缺陷是对于注塑部件重量精度的干扰作用，因为即使对于最大可能实现的熔液配量精度也在过渡部位失去一个不可拉的量。通过对于整个注塑循环使塑化缸的顶压力以一个较大的安全系数保持恒定并且保持最高的顶压力，在较长的时间上防止打开塑化缸尖端与模具之间的接触位置。但是产生新的问题，通过一个太大的顶压力使承载的模具半体机械变形，主要是在模具中还没有建立相应的熔液压力阶段的时候。即使不考虑对于模具的可能损伤由此也可能使注塑部件的质量变差。
最近基于上述的认识提出解决方案，它们a)使喷射单元的顶压力通过控制/调节相应的机动驱动力最佳化和b)通过结构上的造型对于极限状况也保证在塑化缸尖端与模具之间的良好密封连接。
通过法国专利文献Nr.1 184 455已经发现类似的用于顶压喷射单元的基本解决方案，它是直到目前为止的一个有效的实际解决方案。在此自动地调节顶压力。喷射缸的顶压通过一个液压活塞实现。相对较大的顶压力通过两个拉杆均衡。两个拉杆与塑化缸的轴线设置在一个公共的平面里面。由此实现的最大优点是直接平衡压力和顶压力。
EP-PS 0 422 224通过直接力平衡的附件来解决并建议，使喷射单元可移动地设置在注塑机基座的滑轨上。通过一个电机将所需的力通过一个球形螺杆减速器转换成一个用于使塑化缸移动和顶压的直线运动。但是最大顶压力的建立不直接通过电机转矩实现，而是间接地通过在接触模具以后在两个弹簧中建立的张力实现。在弹簧力与反应力之间的力平衡完全通过注塑机的基座实现。
对应于EP 0 422 224的解决方案的最大缺陷是偏心地产生顶压力。EP 0 422 224尽管能够通过相应地控制顶压力避免模具变形问题。但是不解决不可控的作用力，它们可能由于塑化缸尖端与模具注塑孔的不充分对中造成设计结构上的不精确性而产生或者由于力导入的偏心性而产生。在此必需考虑到，通过顶压力产生数量级从100kg/cm2到300kg/cm2的接触负荷。在塑化缸尖端与注塑模具的相应接触位置之间的这个接触负荷能够通过力摩擦连接传递大的横向力。偏心力的产生通过最大负荷的机器部件的变形引起不可控的力作用，也作用于模具半体上。产生喷嘴和模具的磨损，特别是在建立压力期间。每个偏离完全对中的顶压都可能产生密封连接问题。
EP 0 627 289源自按照FR-PS 1 184 455的在塑化缸附近直接进行力平衡的基本方案。对于设计结构该喷射单元具有一个支架组，它可移动地支承在基座滑轨上。明显的缺陷是由于使用两个用于塑化缸移动和顶压功能的平行导向柱的巨大费用。
DE 195 80 020建议一种与EP 0 627 289类似的方案。作为特殊的方案建议，在定位后使注塑喷嘴与模具夹紧并使喷嘴顶压力无弹性地根据喷射力或喷射质量的压力进行调节。这个解决方案在实践中只能部分地执行，尽管它组合了不同解决方案的优点。按照DE 195 80 020的解决方案由于导向柱和力平衡的双重结构造成相当可观的结构费用。
本发明的目的是，寻找一种解决方案，它在结构上是简单的，能够实现一种具有最好密封连接的对中力传导，但是没有现有技术的上述缺陷。
按照本发明的解决方案的特征是，所述喷射单元支承在一个可滑移地设置在注塑机基座上的支架上并且具有一个独立驱动装置，通过它们使塑化缸通过定心的密封连接可顶压在注塑模具上。
通过本发明可以将现有技术解决方案的所有主要优点集成在一个喷射单元里面并且附加地实现一种最佳的密封连接，而没有那些专门描述的缺陷。
·所述支架同时承担支承和移动功能。这一点能够实现利用EP 0422 224关于接近塑化缸方面的优点。
·所述喷射螺杆完全外露，这能够实现无阻碍地完成所有所需的工作，尤其是清洁工作以及自由的视觉检查。
·但是重要的是也使塑化缸通过定心的密封连接顶压，由此几乎可以避免横向力和由此引起的磨损。
在新的解决方案中所述支架作为分开的构件而嵌入。该支架可以通过不同的结构方案分别承担特别附加的功能，如同在下面还要描述的那样。特别优选使支架由行走机构构成，具有一个移动架，它最好具有四个滑靴。这意味着，所述支架与行走机构完全支承喷射单元。
有利的是所述支架具有向上的两个侧面支撑臂，它们通过旋转销对塑化缸给出铰接的支承。
所述喷射缸在一个垂直面里面包括一个用于调整喷嘴尖端的轻微的可摆动性。通过一个独立驱动装置起作用的作用力相对于密封连接定心地导入。尽管与塑化缸的轴线间隔且平行地产生力，但是通过铰接连接没有横向力地使作用力传递到模具。按照另一有利的结构方案所述支架也具有向下的一个夹板连接，它具有一个用于一个驱动轴的铰接位置。由此不仅在支架顶部而且在支架下部通过铰链实现力传递，其中所述夹板连接的作用轴线设置在机器中心且轴线平行于塑化缸。所述作用轴线优选设置在基座水平线上，尤其是设置在滑轨高度以下。由此使围绕塑化缸的工作范围露出来。按照另一有利的结构方案所述独立驱动装置具有一个电机，尤其是一个伺服电机以及一个螺杆减速器。
因此按照EP 0 422 224的涉及独立驱动装置的优点起了重要作用，但是没有其缺陷。在按照EP 0 422 224的解决方案中对于构件相互作用的各种不精确性、尤其也由于构件的各种变形产生大的横向力。所述顶压力在注塑过程的压力阶段期间必需相对较大，并且在熔液中通过塑化螺杆产生1000至2000bar的静态压力。所述顶压力必需总是大于在模具中由熔液质量的压力产生的打开力，用于避免在塑化螺杆尖端与模具之间形成每个缝隙。如果所述塑化螺杆尖端定心地顶压在模具喷射孔上，则产生最佳的密封连接，通过它避免各种可能的横向力(横向于塑化螺杆的轴线)。
按照一个特别有利的结构方案建议，所述支架在上旋转销与下铰接位置以及行走机构之间的区域中刚性地构成并具有一个在负荷下接近零的变形。由此使支架即使在最大负荷下也不会产生由于变化导致的力作用、例如由于弯曲对于顶压力方向的干扰。所述滑靴以有利的方式由直线往复运动球轴承构成，其中相对于承受拉力的滑靴的夹板连接的水平间距大于承受压力的滑靴的相应间距。由此也可以相对于拉力和压力补偿或断开由于不同的柔软性或直线往复运动球轴承硬度的相应K系数引起的变形。
如同公知的那样，所述喷射单元具有一个用于使塑化螺杆旋转和轴向运动的驱动箱，它按照本发明通过支架以及另一滑靴单元支承在基座上，其中塑化缸与驱动箱固定连接。
所述喷射单元还具有另一滑靴单元，它具有一个下移动桥，在其上驱动箱可调节地支承在后端，其中所述支承最好通过一个旋转销实现。这一点使塑化缸与驱动箱一起实现一个轻微的围绕作为旋转中心的旋转销的翘板形式的旋转运动。目的是相对于模具注塑孔最好地调整塑化缸尖端。为此所述另一滑靴单元最好分别具有一个用于垂直以及用于附加的横向调整的调节装置。它使调整不仅可以在垂直方向上而且可以在水平方向上进行。所述支架与行走机构设置在喷射单元的前端而另一滑靴单元设置在喷射单元的后端，其中行走机构具有四个滑靴而滑靴单元具有两个滑靴。
所述上旋转销与塑化缸的轴线至少近似地设置在一个公共的水平面里面，使得在调整塑化缸尖端时不仅在一个水平面而且在一个垂直面里面可以执行摆动运动。
本发明还涉及一种用于调节喷射单元的方法，该喷射单元通过一个行走机构可以在一个注塑机的基座的滑轨上移动并且具有一个驱动单元，用于使塑化缸轴向移动并顶压在注塑模具上，其特征在于，所述模具尖端与塑化缸尖端在不充分定心密封连接时通过整个喷射单元的旋转运动不仅在一个垂直面而且在一个水平面里面在制造之前进行调整。
下面借助于几个实施例详细描述本发明。附图中
图1a以一个侧视图简示出新的方案，图1b以放大比例示出一个塑化缸尖端在移动到模具注塑孔附近时的实施例，图1c示出在顶压期间的图1b，图2a至2c示出用于施加塑化缸顶压力的不同配置，图3示出按照图1的主要构件的立体图，图4以放大比例示出图2中涉及滑移部件的一个局部截面，图5示出支架，它具有行走机构，该行走机构具有驱动装置以及另一滑靴单元，图6示出图5中箭头VI-VI方向的视图，图7以透视图示出具有行走机构以及另一滑靴单元的支架，图8示出支架以及另一滑靴单元的立体截面图，图9示出一个用于产生塑化螺杆的旋转和轴向运动的驱动箱，图10示出一个从喷射缸尖端看去的完整的喷射单元，图11a至11c示出塑化缸尖端在模具喷射孔上的调整方法。
下面请参见图1，它简示出新方案的重要构件。整个喷射单元1具有一个塑化缸2，它具有一个塑化螺杆3。该塑化缸2为了进行清洁和维护工作可拆卸地与一个驱动箱4连接并且该塑化螺杆3以传动技术与相应的驱动马达连接。所述塑化缸2与驱动箱4通过支架5支承在注塑机基座7上的滑轨6上。在图1a中只示出固定的模具半体14，其中图1b和1c示出一个塑化缸尖端16与相应的模具喷射孔17的局部截面放大图。所述支架5为了滑移支承在滑轨6的滑靴8，8’上。塑化缸2以及驱动箱4通过旋转销9轻微可摆动地支承在支架5里面。用于使塑化缸2滑移和顶压的作用力由一个电机10施加，它通过一个铰接位置11作用于支架5的底部12上。电机10的力作用通过一个轴13以及一个螺杆减速器23实现。在此重要的是，所述轴13至少在原始位置平行于塑化缸螺杆3的轴线设置，如同以平行符号‖所表示的那样。所述调整不仅可以在一个水平面而且可以在一个垂直面里面进行。垂直调整可以通过一个具有楔24的高度调节机构实现。水平调整通过水平调节机构26的水平移动实现。在两种情况下驱动箱通过一个中心支座25强制导引。
通过调整得到支架垂直方向上的最小变化，通过一个+/-箭头表示。关于高度位置的变化在本发明中由所有在微范围中的挠度给出。
对于最佳密封连接的一个重要基础也在于通过铰链9和11铰接地传递顶压力。顶压力一方面通过模具半体14或一个模具夹紧板28与基座7的固定连接而另一方面通过电机与基座7的固定连接完全平衡，其中通过电机10的偏心作用产生的转矩Me通过一个垂直的拉力VZ以及一个垂直的压力VD均衡。通过基座7的一个相应刚性的结构方案也可以使每个变形减小这么多，由此在负荷下不产生涉及密封连接的干扰作用。所述驱动箱4通过另一滑靴单元15支承在后端。图1b以放大比例示出塑化缸尖端16在移动靠近固定的模具半体14的喷射孔17时的情况。该喷射孔17具有一个密封凸肩18，它必需具有足够的尺寸并且也易于清洁。一个相应的密封凸肩19安置在塑化缸尖端16本身上。在整个喷射过程期间、尤其是在压力状态期间必需保证密封连接没有横向力QK。原始作用力一方面是在熔液29中的压力P，它以+号表示(图2c)，以及机械顶压力K(ZK)，它在压力状态相对于密封面不变化地保持对中。由此避免每个横向力QK。
图2a和2b非常简化地示出现有技术的两个典型解决方案，其中图2a基本对应于按照FR-PS 1 184 455、DE 195 80 20以及EP-PS 0 627289的解决方案而图2b对应于按照EP 0 422 224的解决方案。
图2a示出理想化地通过两个平行于喷射缸设置的拉杆20，20’实现的力平衡。机动的驱动力通过两个减速器21，21’实现，它们设置在喷射机组22里面。当模具半体14的喷射孔17的轴线没有精确地与喷射缸的轴线重合时，由于偏差ex产生一个偏心力Kex。当例如模具不精确地装配时，不能避免横向力QK。
图2b示出一种解决方案，它使塑化缸尖端16偏心地顶压在模具半体14上。由于现有的轴承间隙以及所有弯曲的和通过机动驱动装置的力作用(K & ex)的偏心性产生一个偏心的角度差&ex并由此还产生更大的横向力Qk，它们使密封连接变差并且引起不可控的作用力，主要是在建立压力期间，并且引起密封面18，19的摩擦力以及摩损。
图2c利用了偏心的产生力的所有优点并且还可以避免每个横向力Qk。一个特别有趣的前提是通过铰接的支承不仅在水平方向而且在垂直方向都存在调整塑化缸尖端16的可能性(图11)。
图3是本发明的具体结构方案的重要构件的立体图。在图上部从左侧可以看到一部分塑化缸2，它通过锚接件30与驱动箱4固定连接。为了进行维护以及清洁工作可以通过螺栓31拆下塑化缸2。原料通过一个输送孔32供给到塑化螺杆里面。塑化缸2和驱动箱4在正常运行状态中是一个刚性单元，其中所述驱动箱4通过一个过渡部件33支承在旋转销9里面并且在其中支承支架5。该支架本身具有滑靴8，8’，它们滑动地设置在导轨6上。所述驱动箱4在后端支承在另一滑靴单元15上，由此在后端承受驱动箱的大部分重量。通过相应调节一个楔的高度调节机构24实现塑化缸尖端16的垂直调整。通过滑板34相对于滑移部件35的相对运动进行调节的水平调节机构26实现水平调节。
图4是一个局部截面放大图并作为对于图3的一种选择方案示出滑靴的一种紧凑的结构形式。在运行状态按照图4基本存在塑化缸2和驱动箱4的质量的重量平衡。但是如果拆下塑化缸2，按照图3的解决方案提供了质量相对于支承的更好分布。
图5和6示出具有行走机构40的支架5。该行走机构40主要由四个滑靴8，8’组成，它们分别具有一个球形循环导轨。图6是一个按照箭头VI-VI从后面看去的视图。在点划线42，43之间是另一滑靴单元15而在下部以及上部分别是从后面可看到的部件，在驱动部件下面是用于支架5的部件而在上面是分别具有用于旋转销9的孔46和47的两个侧面支撑臂44和45。该旋转轴9通过点划线48表示。另一滑靴单元在中间部分具有一个调节装置，它在机器中心平面M-M中具有一个中心的支座25。
图7和8是行走机构40以及另一滑靴单元的透视图。可以明显地看出支架5的实心或刚性结构方案。而另一滑靴单元15更轻地构成，因为它只具有一个支承功能和用于调整的调节功能。用于顶压的作用力完全通过支架5导引。
在图8中再一次看到重要的构件。图8是机器中心平面(M-M)的一个截面图。
图9示出驱动箱4，它除了铰接位置以外不是本发明的内容。该驱动箱4具有一个具有减速器51的用于使塑化螺杆3旋转运动的驱动马达50以及一个具有减速器53的用于使塑化螺杆3轴向移动的驱动马达52。
图10以一个正视图示出一个全部的喷射单元。可以看出塑化缸2以及驱动箱4的相当大的质量。在塑化缸上从前端安置一个喷嘴锁54以及一个吊钩57，它用于装配/拆卸塑化缸。不仅塑化缸2而且驱动箱的内部功能部件是公知的。
图11a，11b和11c示出两种调节方案，用于使塑化缸尖端16相对于模具喷射孔17调整。在图6中另一滑靴单元具有一个上滑移部件55，它可滑移地支承在一个移动部件56上。该滑移部件55的水平滑移可以在松开相应的夹紧螺栓以后实现而垂直的调节通过一个相应的楔调节实现。在此重要的是，两个调节装置对于调节只需在毫米范围中构成，用于调节出几乎完美的密封连接，使得两个密封面18，19相互间干净地配合。通过一个具有相应可调节楔的高度调节机构实现垂直调整。在图11a至11c中简示出在水平面中的调整。所述旋转销9在两端支承在轴承座60和61里面。轴承座60和61在生产运行期间通过夹紧螺栓62与支架5刚性连接。为了调整松开所有的夹紧螺栓62。通过滑移部件55相对于移动部件56的轻微水平滑移使驱动箱4与塑化缸2一起围绕一个虚拟的轴63轻微旋转。所述喷射单元为此一直滑移到接触密封面18和19，因此当调整时构成完好的密封连接。所述调整不仅在水平面而且在垂直面同时进行。在此非常重要的是，首先是在装配模具时的不精确性不造成伤害。所述模具半体相互间必需以最高的精度相对于模具部件安装，由此可以进行塑化缸尖端16与喷射孔17的调整。为了使驱动箱4与塑化缸2的旋转运动可以确定地实现，优选对于一个夹紧螺栓62*安置具有移动间隙的导引套64。由此对于其余夹紧螺栓没有足够拉紧的情况也存在更大的可靠性。
权利要求
1.喷射单元，它通过一个行走机构(40)可以在一个注塑机的基座(7)的滑轨(6)上移动并且具有一个用于使塑化缸(2)轴向滑移并顶压在注塑模具上的驱动单元(10，23)，其特征在于，所述喷射单元(1)支承在一个可滑移地设置在注塑机基座(7)上的支架(5)上并且具有一个独立驱动装置(10，23)，通过它们使塑化缸(2)通过定心的密封连接顶压在注塑模具(14)上。
2.如权利要求1所述的喷射单元，其特征在于，所述支架(5)由行走机构(40)构成并具有一个移动架(22)，它最好具有四个滑靴(8，8’)。
3.如权利要求1或2所述的喷射单元，其特征在于，所述支架(5)具有向上的两个侧面支撑臂(44，45)，它们通过旋转销(9)对塑化缸(2)给出铰接的支承。
4.如权利要求1至3中任一项所述的喷射单元，其特征在于，所述支架(5)具有向下的夹板连接(12)，它具有一个用于驱动轴(13)的铰接位置。
5.如权利要求1至4中任一项所述的喷射单元，其特征在于，所述夹板连接(12)的作用轴线设置在机器中心(M-M)且轴线平行于塑化缸(2)。
6.如权利要求5所述的喷射单元，其特征在于，所述作用轴线最好基本设置在基座水平线上，尤其是设置在滑轨(6)高度以下。
7.如权利要求1至6中任一项所述的喷射单元，其特征在于，所述独立驱动装置具有一个电机(10)，尤其是一个伺服电机以及一个螺杆减速器(23)。
8.如权利要求1至7中任一项所述的喷射单元，其特征在于，所述支架(5)在上旋转销(9)与下铰接位置(11)以及行走机构(40)之间的区域中刚性地构成并具有一个在负荷下接近零的变形。
9.如权利要求1至8中任一项所述的喷射单元，其特征在于，所述滑靴(8，8’)由直线往复运动球轴承构成，其中相对于承受拉力的滑靴(8，8’)的水平间距大于承受压力的滑靴(8，8’)的相应间距，用于平衡相对于拉压平衡的K系数。
10.如权利要求1至9中任一项所述的喷射单元，其特征在于，所述喷射单元(1)具有一个用于使塑化螺杆(3)旋转和轴向运动的驱动箱(4)，它通过支架(5)以及另一滑靴单元(15)可调节地支承在基座(7)上，其中塑化缸(2)与驱动箱(4)固定连接。
11.如权利要求1至10中任一项所述的喷射单元，其特征在于，所述另一滑靴单元(15)具有一个下移动桥，在其上支承驱动箱(4)，其中支承通过一个中心支座(25)实现。
12.如权利要求11所述的喷射单元，其特征在于，所述另一滑靴单元(15)分别具有一个用于垂直以及用于横向调整的调节装置。
13.如权利要求1至12中任一项所述的喷射单元，其特征在于，所述支架(5)与行走机构(40)设置在前端而另一滑靴单元(15)设置在喷射单元(1)的后端，其中行走机构(40)具有四个滑靴而滑靴单元(8，8’)具有两个滑靴。
14.如权利要求1至13中任一项所述的喷射单元，其特征在于，所述旋转销(9)与塑化缸(2)的轴线至少近似地设置在一个公共的水平面里面，使得在调整塑化缸尖端(16)时不仅在一个水平面而且在一个垂直面里面可以执行摆动运动。
15.用于调节喷射单元(1)的方法，该喷射单元通过一个行走机构(40)可以在一个注塑机的基座的滑轨(6)上移动并且具有一个驱动单元，用于使塑化缸(2)轴向移动并顶压在注塑模具(14)上，其特征在于，所述塑化缸尖端(16)在与模具注塑孔(17)不充分定心密封连接时通过整个喷射单元(1)的轻微旋转运动不仅在一个垂直面而且在一个水平面里面在制造之前进行调整。
全文摘要
本发明涉及一种方法以及一种喷射单元，它通过一个行走机构(40)可以在一个注塑机基座(7)的滑轨(6)上移动并且具有一个用于使塑化缸(2)轴向滑移并顶压在注塑模具上的驱动单元(10，23)。按照本装置建议，所述塑化缸尖端(16)在与模具注塑孔(17)不充分定心密封连接时通过整个喷射单元(1)的轻微旋转运动不仅在一个垂直面而且在一个水平面里面提前于生产进行调整。按照本装置建议，所述喷射单元(1)支承在一个可滑移地设置在注塑部件基座(7)上的支架(5)上并且具有一个独立驱动装置(10，23)，通过它们使塑化缸(2)可通过定心的密封连接顶压在注塑模具(14)上。
文档编号B29C45/17GK1878647SQ200480032953
公开日2006年12月13日 申请日期2004年8月23日 优先权日2003年9月9日
发明者R·魏因曼 申请人:内兹塔尔机械公司