将材料注射到注射机的模具中的机构的制作方法

文档序号:4447876阅读:99来源:国知局
专利名称:将材料注射到注射机的模具中的机构的制作方法
技术领域
本发明涉及一种将材料注射到注射机的模具中的机构。
技术背景注射成型机这样制造所有类型和材料的零部件将材料注射^模具 中以模制零部件,^使材料凝固并M具中取出所^J:部件。为了执行这些动作,注射机包括多个机构,其中包括注射机构,该注射机构负责将 材料从炉子或其它来源注射或引入到所述模具中。注射机构通常包括将材料从炉子或其它来源推入到模具中的液力驱动 活塞,以及驱动机构(液力机构,电马达等等)。注射机构的性能主要由 活塞运动的速度和力的参数来确定,因此也就是由注射期间施加到所述材 料上的速度和力来确定。这样,注射机构的性能与操作可通itil勿时间和 力/时间的曲线或图表形式来显示,所述曲线或图M示了在注射持续的时 间内,活塞的速度和力的变化。力/速度的曲线可分解为多个阶段在第一 阶段,活塞必须在速度和力较低但呈增加的状态下开始移动直到材料到达 模具的开口处;在第二阶段,速度和力都必须要增加,以充填模具进给通 道并推动材料至模具的部件成型型腔的开口处;在第三阶段或充填阶段, 通过保持较高Jbf目对稳定的速度,将型腔充满;在第四阶段或阻滞阶段, 活塞的速度迅速减小,同时由活塞施加的力开始增大;在第五阶段或压实 阶段,活塞以减小的速度施加高的作用力以便将型腔内的材料压紧;在笫 六阶段,活塞返回到其初始位置。虽然电驱动注射机构也是已知的,但是传统的注射成型机的注射机构 利用液力驱动机构进行操作。除了推动材料^模具的活塞外,所述电驱4动注射机构通常还包括电驱动马达和将马达的运动传递给活塞的传动机 构。由于各种原因,例如增加了机构的操作精度、j更于机构的维l务和清理、 无需使用燃油从而减少了对环境的影响、减小了机构的尺寸、减少了部件的数量并简化了组装由此降低了机构成本,电驱动元件是令人感兴趣的; 但是由于到目前为止所设计的电驱动元件还无法提供与液力驱动元件具有 相同的力和速度曲线或性能的注射机构,所以电驱动元件技术并没有以所 期望的速n展。必须考虑到,所述液力驱动机构受益于液压气动储能器 内的能量储存,这意味着这些机构在短的时间间隔内能够供给非常高的功 率。相反,为了在瞬间分配高的能量,伺服控制的电驱动元件无法受益于 这种能量积蓄。因此,伺服控制的驱动元件必须制成超大的尺寸,以便能 够随时输出所需的最大功率,这样导致的结果是这些驱动元件必须包括比 传统液力驱动W^具有更大尺寸的马达。假定力和速度曲线或图表无法同时达到最大值,就可以认为,如果传 动机构在最大力和最大速度的位置采用了不同传动比,则减小所需驱动马 达的尺寸是可能的。在最大力的位置,可以采用短的传动装置,在最大速 度的位置,可以采用长的传动装置。然而,根据注射机构要充填的模具, 最大力和最大速度的位置会发生很大的变化,因此在沿着活塞行程的所有 位置处需要能获得最大力和最大速度。因此,不能使用具有可变传动比的 优化的传动机构,并且优选使用具有固定传动比的传动机构。具有固定传动比的传动机构的实施例为齿轮齿条系统,在实践中,由 于出现在构成齿轮齿条的齿之间的接触线上的高的作用力,因此齿轮齿条 系统包括对最大传动力的限制。在文献WO-0072998-A1中详细说明了应用于注射机构以将运动从马 达传递到注射缸的传动机构的另 一个示例。这种传动M基于凸轮的使用 且不具有恒定的传动比,该传动比遵循近似的正弦定律随凸轮的位置而变 化。从而,根据要注射到模具中的材料的体积,注射机构可能会承受力或 速度的不足;如果使用相同的驱动马达,并利用固定传动比的传动机构,则所述力和速度的不足将不会发生。另外,凸轮传动机构的另一个缺陷是 连接棒不是稳定地与注射活塞对齐,这样会在注射活塞上产生4黄向应力, 且由于所述活塞摩擦气缸而产生可能的磨损。关于注射机构要指出的另 一方面是过压限制装置,该过压限制装置是 一种元件,其功能是消除或过滤在阻滞阶段产生的压力波动,其中,在所 i^具已经被注满时,驱动机构的惯性趋向于继续推动注射材料并产生高 的瞬时压力。所述压力波动如果不被消除,则可能引发材料注射过量并导 致模具打开以及有可能在部件之间形成材料薄膜。过压限制装置是一种可 补偿传动机构和活塞之间的连接的元件,并且通常形成为弹簧的形式,该 过压限制装置即使当模具已经被充满时也允许驱动机构持续前进而不产生高的瞬时力。本发明的目的是设计一种设置有电驱动元件的注射成型机构,该注射 成型机构的优点源于电驱动元件的4吏用,同时具有可与液力驱动机构相当 的性能。本发明的目的是所述注射机构设置有具有恒定或实质上恒定的传动比 的电驱动元件,以便于活塞在其行程的任意位置都可以理想地提供其所有 的力和速度能力。同时,电驱动元件必须能够产生比由齿条机构产生的注 射力高的注射力。发明内容为了实现上述目的,本发明限定了一种注射机构,该注射机构包括电 驱动马达、将材料推向模具的活塞、以及用于将马达的运动传送给活塞的 传动机构,本发明的创新方面集中在对传动机构的限定和对过压限制装置 的限定上。传动;l!L构在其行程内都具有恒定的传动比,其中"行程"可理解为,在 马达和活塞的初始位置与马达和活塞的最终位置之间,马达旋转和活塞纵 向运动的范围,其中在所述初始位置和所述最终位置,活塞分别处于远离 模具的位置和靠近模具的位置。传动机构包括各种杆件及分布在容座内部的其他元件,其中所述杆件根据铰接的几何构造相对于其他元件旋转;所述铰接的几何构造将固定的 顶点和铰接的顶点结^来,其功能是以可能的最有效的方式将马达的旋 转运动转换为活塞的纵向运动,其中传动比(马达的旋转角度和活塞的行 程之间的比率)近似恒定。另外,传动机构应当设计成使得驱动机构的运 动可通过连接棒传递到活塞上,所述连接棒的行程与活塞的运动成一直线, 从而防止在活塞上产生横向应力。形成传动机构的元件的几何构造在对附 图的详细描述中进行说明。另外,包括在本发明的注射机构中的过压限制装置以这样一种方式来 作用,即,在充填阶段为刚性,同时其本身能够(通过)变形来为驱动机 构提供空间,以减少驱动机构自身的惯性而不产生高的瞬时应力,所述的 高的瞬时应力会导致模具打开且在部件之间形成材料薄膜。为了实现这些 目的,过压限制装置以使用气缸为基础,该气缸保持作用在液力活塞上的 压力恒定。除了施加的力大于活塞的预载力(或液压力乘以活塞区域的结 果)的情况外,活塞持续地处于完全延伸的位置,从而作为完全的刚性系 统起作用。 一旦所述力超过预载力,活塞获得收缩运动,该收缩运动防止 传输的力突然增大,从而使得驱动机构减速而不会产生过高的压力。过压 限制装置的特定实施例将在对附图的说明中进行详细的解释。


本发明的细节可参见附图图1示出包含在本发明的注射机构中的传动机构的几何表示; 图2示出图1所示的传动机构在其初始位置和最终位置的几何表示; 图3示出上述附图中所示的不带有盖的注射机构; 图4示出本发明的过压限制装置。
具体实施方式
图1示出包含在本发明的注射机构1中的传动机构2的构造或几何表7示。传动机构2将在马达的回转轴17上旋转的驱动元件7的旋转运动18 转换为注射才几构1的活塞5的纵向运动19。为了实现这种转换,传动积韵 2的几何表示包括可动多边形3,其具有三个可动边8、 9、 IO和三个可动 铰接顶点13、 14、 15。第一可动铰接顶点14将可动边9、 10与驱动元件7 相连。第二可动4^接顶点13将可动边8、 9与旋转段6相连,所述旋转段 6的另一端通过固定的铰接接头12又与容纳有传动机构2的容座或任何固 定的元件相连接。第三可动铰接顶点15将可动边8、 10与推动段11相连, 所述推动段11通过可动铰接接头16又与活塞5相连。图2示出根据本发明的传动机构2处于初始位置2'和最终位置2"的几 何表示。所述几何表示还包括在初始和最终位置均示出的所有元件,其附 图标记加单引号以标识其初始位置,加双引号以标识其最终位置。图中还 显示了驱动元件7在其初始位置7 ,和最终位置7"之间的旋转运动18是如 何被转换为可动的铰揍接头16在其初始位置16 ,和最终位置16 "之间的纵 向运动19的。为了实现这些操作,可动多边形3操作,以便将驱动元件7 相对于回转轴17的转动转换为旋转段6相对于固定铰揍接头12的转动、 并转换为可动铰接顶点15实质上竖直的运动。可动铰接顶点15的运动被 转换为推动段11的运动、并转换为可动铰楱接头16和活塞5的纵向运动 19,由于可动4^接顶点15的运动几乎竖直,因此可以非常有效地将其运动 传送给必须竖直移动的可动铰接接头16。图3显示了图1中几何表示的传动机构2的实体实施例。在所述实施 例中,驱动元件7为相对于回转轴17旋转的杆。未显示的旋转段6相对于 连接到容座4上的固定铰接接头12旋转。推动段11推动未显示的活塞5。 可动多边形3由连接可动^^接顶点13、 14、 15的虚线28构成,这些可动 4^接顶点出现在部分地表示的近似为T形的部件23中。图4示出过压限制装置24。活塞5包括较靠近传动机构的顶部部件25, 所述机构的推动段11作用在该顶部部件上,所述活塞还包括底部部件26, 该底部部件26推动材料以将该材料注入模具中。两个部件25、 26利用气 缸27连接在一起,该气缸的作用是限制压力波动或"^值。在正常情况下,当驱动机构推动活塞5的顶部部件25时,活塞5的顶部部件25、气缸27 和底部部件26如同单个部件一样彼此一起移动,并向材料施压。 一旦压实 阶段完成并且阻滞阶段开始,则由于材料被压实,所以所述底部部件26 显示出对前进的阻止。因此,当顶部部件25出现压力波动时,气缸27起 作用并吸收和緩冲所述压力波动,从而减少压力波动对底部部件26的影 响。
权利要求
1. 一种用于将材料注射到模具中的注射机构(1),其中,该注射机构(1)包括传动机构(2),该传动机构将由驱动机构驱动而围绕回转轴(17)旋转的驱动元件(7)的旋转运动(18)转换为活塞(5)的纵向运动(19),该活塞的纵向运动向材料上施加压力,以将材料注射入模具中,其特征在于传动机构(2)具有几何构造,该几何构造包括由至少三个可动边(8,9,10)和至少三个可动铰接顶点(13,14,15)构成的可动多边形(3),其中可动铰接顶点(14)将可动边(9,10)与驱动元件(7)相连,可动铰接顶点(13)将可动边(8,9)与旋转段(6)的一端相连,该旋转段(6)又通过其另一端并通过固定的铰接接头(12)连接到固定元件,可动铰接顶点(15)将可动边(8,10)与推动段(11)相连,该推动段(11)通过可动铰接接头(16)又连接到活塞(5),驱动元件(7)相对于回转轴(17)的旋转运动(18)被转换为旋转段(6)相对于固定铰接接头(12)的旋转,且被转换为可动铰接顶点(15)的基本竖直的运动,其中,该可动铰接顶点(15)的基本竖直的运动被转换为推动段(11)的运动,并被转换为可动铰接接头(16)和活塞(5)的纵向运动(19)。
2. 如权利要求1所述的用于将材料注射到模具中的注射机构(1), 其特征在于,可动多边形(3)是具有三个可动边(8, 9, IO)和三个可动 铰接顶点(13, 14, 15)的三角形。
3. 如权利要求1所述的用于将材料注射到模具中的注射机构(1), 其特征在于,旋转段(6)和推动段(11)采用杆或连接棒的形式,并且可 动多边形(3)由连接可动^^接顶点(13, 14, 15)的虛线(28)构成,这 些可动4^接顶点出现在近似为T形的部件(23)中。
4. 如权利要求1或3所述的用于将材料注射到模具中的注射机构 (1),其特征在于,传动机构(2)容纳在容座(4)的内部,所述容座U)或连接到所述容座(4)的部件为固定元件,旋转段(6)的端部连接到该 固定元件。
5.如权利要求1, 3或4所述的用于将材料注射到模具中的注射机 构(1),其特征在于,注射机构(1)包括过压限制装置(24),其中, 该过压限制装置(24)包括设置在活塞(5)的顶部部件(25)和活塞(5) 的底部部件(26)之间的气缸(27),传动机构(2)的推动段(11)作用 在所述顶部部件上,所述底部部件(26)具有向材料施压的功能。
全文摘要
本发明涉及一种用于将材料注射到注射机的模具中的机构(1),其中,注射机构(1)包括传输电动马达与活塞(5)之间运动的传动机构(2)。所述传动机构(2)的特征在于,其具有基本恒定的传动比,且其几何形状包括至少由三个可动铰接顶点(13,14,15)构成的可动多边形(3)。按照本发明,推动段(11)从一个前述可动铰接顶点延伸出,并且以有效的方式将运动从马达传送到活塞(5)。另外,注射机构(1)包括基于气缸(27)的使用的过压限制装置(24)。
文档编号B29C45/53GK101262967SQ200580051567
公开日2008年9月10日 申请日期2005年9月16日 优先权日2005年9月16日
发明者F·埃加尼亚法里佐, I·鲁兹德阿甘多尼亚阿萨柳丝, J·奥索罗埃特弦尼兹, M·扎塔莱恩郭多阿 申请人:乌尔佩马克有限公司
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