专利名称：挤出吹塑机头模口间隙电动调节装置及其实现方法与应用的制作方法
技术领域：
高分子材料挤出吹塑技术，具体涉及一种挤出吹塑型坯机头模口间隙电动调节装 置及其实现方法与应用。
背景技术：
吹塑是高分子材料的三大成型技术之一。早期采用挤出吹塑技术成型制品时，型 坯机头的模口间隙一般不变，由于型坯轴向不同位置的吹胀比不同，同时受型坯膨胀和垂 伸现象的影响，很难保证制品壁厚分布的均勻性。因此，在型坯成型过程中，需要进行模口 间隙调节，对型坯壁厚分布进行控制，从而得到壁厚分布较均勻的制品。传统挤出吹塑机械 的机头模口间隙调节装置采用液压系统驱动，存在精度低、能耗高、液压油易泄露、环境不 友好等缺点。型坯机头模口间隙电动调节装置经过多年的发展，由早期的凸轮、连杆等机械调 节结构逐步演化为“电机_丝杆”的结构，“电机_丝杆”结构通常可分为调节芯棒和口模 两种，但存在结构复杂、成本高等缺点，至今未得到广泛的推广应用。例如，专利号为US 5851570的美国专利公开了一种挤出吹塑机头模口间隙电动调节装置。如图1所示，该装置 主要包括电机50、齿轮系62和64、螺母46、滚子轴承60以及连杆26。电机50驱动安装于 其输出轴上的齿轮64，通过与之啮合的齿轮62带动由一对滚子轴承60固定的螺母46旋 转。连杆26的上端设有螺纹，与螺母46构成滚珠丝杆副。由于螺母46只能转动而不能沿 轴向运动，故其转动可驱动连杆26沿轴向运动，从而带动芯棒沿轴向运动，实现模口间隙 的调节。这种方法的缺点是为了实现芯棒的轴向运动，电机需要频繁正、反向切换，使其发 热严重，使用寿命缩短；此外，对于较为复杂的制品，要求在一个成型周期内对模口间隙进 行多次调节，因此对电机的响应速度和负载能力提出了较高的要求，设备的生产和制造成 本很高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、响应快速、定位准确且成本较低的挤出吹 塑机头模口间隙的电动调节装置。本发明的另一目的在于提供一种由上述装置实现的控制准确、操作方便且易于应 用的挤出吹塑机头模口间隙的电动调节方法。本发明的再一目的在于提供上述挤出吹塑机头模口间隙电动调节装置及实现方 法的应用。本发明的目的通过以下技术方案实现一种挤出吹塑机头模口间隙的电动调节装 置，包括电机、皮带、换向装置、减速机、联轴器、滚珠丝杆副、推力滚子轴承、套筒和芯棒。所 述皮带是同步带。所述换向装置是离合器换向装置，包括两个输入端盖和一个输出轴；所述 两个输入端盖通过同步带与两个电机分别连接；所述输出轴与减速机的输入端相连。所述 减速机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杆连接。所述套筒包括带滑槽的套筒和带十字滑块的
3套筒；所述推力滚子轴承安装于带滑槽的套筒上端的台阶中；所述带滑槽的套筒与带十字 滑块的套筒同轴安装。所述带十字滑块的套筒两端分别与芯棒和滚珠丝杆副的螺母连接。所述离合器换向装置包括三个离合器，所述三个离合器共用一个输出轴，其中一 个的输入端固定起制动作用，另两个离合器由一对转向相反的电机分别驱动，任一时刻有 且只有一个离合器通电吸合。特别地，所述离合器换向装置由三个共用一个输出轴的离合器构成，其中一个离 合器的输入端与外壳连接起制动作用，称之为制动离合器；另两个离合器的输入端盖与两 个转向相反的电机连接，分别称为正向离合器和反向离合器。在任意时刻有且只有一个离 合器通电吸合。当正向离合器通电吸合时，离合器换向装置的输出轴正向旋转；当制动离 合器通电吸合时，输出轴停止转动；当反向离合器吸合时，离合器换向装置的输出轴反向旋 转。所述带十字滑块的套筒两端分别通过紧固螺钉与芯棒和滚珠丝杆副的螺母连接， 三者同轴安装并相对固定。所述带十字滑块的套筒与带滑槽的套筒通过滑槽和滑块间隙配合，阻止滚珠丝杆 副的螺母转动，而允许其沿轴向运动。一种利用上述装置实现的挤出吹塑机头模口间隙电动调节方法，主要包括下述步 骤所述制动离合器失电释放，正(或反)向离合器通电吸合，离合器换向装置正(或反) 向输出，通过减速机和联轴器带动滚珠丝杆正(或反)向旋转，由于滚珠丝杆被推力滚子 轴承轴向固定而滚珠丝杆副的螺母因与带十字滑块的套筒连接而不能转动，从而使螺母向 上(或下)运动，继而带动芯棒向上(或下)运动；当芯棒到达设定位置时，正(或反)向 离合器失电，制动离合器通电吸合，型坯机头模口间隙调节装置停止运动，完成一个调节过 程。在一个型坯的成型周期中，可根据实际需求，多次进行上述调节过程，从而得到所需壁 厚分布的型坯。上述模口间隙电动调节装置及其实现方法可应用到包括间歇式挤出吹塑成型机 械、连续式挤出吹塑成型机械和挤出拉伸吹塑成型机械在内的设备中，实现型坯挤出过程 中对型坯壁厚的调节和优化。本发明与现有的机头模口间隙电动调节装置相比，具有如下的优点和效果(1) 结构紧凑，工作可靠。本发明采用离合器、联轴器、紧固螺钉等紧凑可靠、冲击较小的连接方 式，而不需采用齿轮和链轮等在往复运动中可能出现间隙和冲击的传动结构。(2)对电机的 要求低。本发明可采用普通电机驱动，避免了现有技术中要求电机既要响应快速又要有较 高负载能力的问题，降低了设备的成本，便于推广应用。(3)响应迅速，适用于复杂制品的成 型。本发明中，离合器换向装置的离合器吸合及释放时间很短，在一个型坯成型周期中，可 多次对模口间隙进行调节，适用于壁厚分布较复杂的制品的成型。
图1是现有专利US 5851570中机头模口间隙电动调节装置的示意图。图2是本发明挤出吹塑机头模口间隙电动调节装置的结构示意图。图3和图4是本发明挤出吹塑机头模口间隙电动调节装置的部件分解示意图。图5是图2所示装置的离合器换向装置的结构示意图。
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图6是图2所示装置的带十字滑块的套筒的结构示意图。图7是图2所示装置的带滑槽的套筒的结构示意图。图8是本发明挤出吹塑机头模口间隙电动调节装置另一结构的示意图。图9是本发明挤出吹塑机头模口间隙电动调节装置又一结构的示意图。上述各图中标号说明如下1-1-正向驱动电机；1-2-反向驱动电机；2-离合器换 向装置；2-1-输出轴；2-2-正向输入端盖；2-3-反向输入端盖；2-4-正向离合器；2_5_反 向离合器；2-6-制动离合器；2-7-外壳；3-减速机；4-联轴器；5-滚珠丝杆副；5_1_滚珠丝 杆；5-2-螺母；6-推力滚子轴承；7、9_紧固螺钉；8-带十字滑块的套筒；8-1-滑块；11-芯 棒；13-带滑槽的套筒；13-1-滑槽；15-同步带。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。实施例本发明的具体结构见图2 7。图2 7显示，本挤出吹塑机头模口间隙电动调节 装置包括电机1-1和1-2、同步带15、离合器换向装置2、减速机3、联轴器4、滚珠丝杆副5、 推力滚子轴承6、带滑槽的套筒13、带十字滑块的套筒8以及与之相连接的芯棒11等。所述离合器换向装置2采用由正向离合器2-4、反向离合器2-5和制动离合器2_6 构成的离合器组合体，其正向输入端盖2-2和反向输入端盖2-3分别通过所述同步带15与 电机1-1和1-2连接，正向离合器2-4或反向离合器2-5通电吸合时，输出轴2-1与输入端 盖2-2或2-3连接，形成正向或反向输出；制动离合器2-6通电吸合时，输出轴2-1与外壳 2-7连接形成制动。所述离合器换向装置的输出轴2-1与减速机3的输入端相连，减速机3 的输出轴通过联轴器4与滚珠丝杆5-1连接。滚珠丝杆5-1安装于推力滚子轴承6上，推 力滚子轴承6安装于带滑槽的套筒13中；滚珠丝杆副的螺母5-2安装于带十字滑块的套筒 8中，滑块8-1可在滑槽13-1中沿轴向运动；所述带十字滑块的套筒8的两端分别通过紧 固螺钉7和9与螺母5-2和芯棒11相连。本发明所提供的挤出吹塑机头模口间隙电动调节装置的整个工作过程是制动离 合器2-6失电释放，正向离合器2-4通电吸合，离合器换向装置2正向输出，通过减速机3 和联轴器4带动滚珠丝杆5-1正向旋转；由于滑槽13-1中的滑块8-1阻止螺母5-2转动， 因此滚珠丝杆5-1的旋转带动螺母5-2沿轴向向上运动；所述螺母5-2与芯棒11通过带十 字滑块的套筒8相连接，因而螺母5-2的向上运动带动芯棒11沿轴向向上运动。芯棒11 到达设定位置后，正向离合器2-4失电释放，制动离合器2-6通电吸合，型坯机头模口间隙 调节装置停止运动，完成挤出吹塑机头模口间隙增大(或减小)的调节过程。类似地，当反 向离合器2-5通电吸合时，离合器换向装置2反向输出，带动芯棒11沿轴向向下运动，芯棒 11到达设定位置后，反向离合器2-5失电释放，制动离合器2-6通电吸合，完成挤出吹塑机 头模口间隙减小(或增大)的调节过程。在型坯成型的一个周期内，重复多次上述的调节 过程，即可得到具有所需壁厚分布的型坯。本挤出吹塑机头模口间隙电动调节装置应用于一连续式挤出吹塑成型机械，型 坯机头口模直径为30mm，机头内熔体压力不大于lOMPa，型坯长度为300mm，成型周期为8 10s。所述电机1-1和1-2选用普通三相交流电机，额定功率为0-75 1. 5kW，转速为 1400rpmo经计算，型坯机头模口间隙调节负载约为25 30kN，并据此选择所述离合器换向 装置2的型号，其吸合时间小于25ms，释放时间小于50ms。所述减速机3的减速比为50。 所述滚珠丝杆5-1的公称直径为50 63mm，导程8 12mm。以一个成型周期内模口间隙 调节的总行程为IOmm为例，则一个成型周期内所述型坯机头模口间隙电动调节装置可完 成间隙调节40 75次。 以上所述的仅是本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例 的限制，还可采用其他方案。如所述离合器换向装置可采用无制动离合器的离合器组合体 的结构(如图8所示)；对于调节频率不高的场合，也可采用输出轴并联的两个离合器(如 图9所示)替代所述离合器换向装置，该两个离合器的输出轴转向相反，任一时刻有且只有 一个离合器通电吸合；所述电机可用普通电机，也可采用直流电机和伺服电机等；所述芯 棒可直接连接于滚珠丝杆末端；所述减速机和联轴器也可用多种形式替换。其他的任何未 背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应视为等效的置 换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种挤出吹塑机头模口间隙的电动调节装置，包括电机、皮带、换向装置、减速机、联轴器、滚珠丝杆副、推力滚子轴承、套筒和芯棒；其特征在于所述皮带是同步带；所述换向装置是离合器换向装置，包括两个输入端盖和一个输出轴；所述两个输入端盖通过同步带与两个电机分别连接；所述输出轴与减速机的输入端相连；所述减速机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杆连接；所述套筒包括带滑槽的套筒和带十字滑块的套筒；所述推力滚子轴承安装于带滑槽的套筒上端的台阶中；所述带滑槽的套筒与带十字滑块的套筒同轴安装；所述带十字滑块的套筒两端分别与芯棒和滚珠丝杆副的螺母连接。
2.根据权利要求1所述的挤出吹塑机头模口间隙电动调节装置，其特征在于所述离 合器换向装置包括三个离合器，所述三个离合器共用一个输出轴，其中一个的输入端固定 起制动作用，另两个离合器由一对转向相反的电机分别驱动，任一时刻有且只有一个离合 器通电吸合。
3.根据权利要求2所述的挤出吹塑机头模口间隙电动调节装置，其特征在于所述离 合器换向装置由三个共用一个输出轴的离合器构成，其中一个离合器的输入端与外壳连接 起制动作用，称之为制动离合器；另两个离合器的输入端盖与两个转向相反的电机连接，分 别称为正向离合器和反向离合器；在任意时刻有且只有一个离合器通电吸合；当正向离合 器通电吸合时，离合器换向装置的输出轴正向旋转；当制动离合器通电吸合时，输出轴停止 转动；当反向离合器吸合时，离合器换向装置的输出轴反向旋转。
4.根据权利要求1所述的挤出吹塑机头模口间隙电动调节装置，其特征在于带十字 滑块的套筒两端分别通过紧固螺钉与芯棒和滚珠丝杆副的螺母连接，三者同轴安装并相对 固定。
5.根据权利要求1所述的挤出吹塑机头模口间隙电动调节装置，其特征在于带十字 滑块的套筒与带滑槽的套筒通过滑槽和滑块间隙配合，阻止滚珠丝杆副的螺母转动，而允 许其沿轴向运动。
6.一种挤出吹塑机头模口间隙电动调节方法，其特征在于包括下述步骤离合器换向 装置的输出轴正向或反向运动，带动滚珠丝杆正向或反向转动；带十字滑块的套筒与滚珠 丝杆副的螺母连接，阻止其转动，滚珠丝杆的转动带动螺母沿轴向运动；螺母与芯棒通过带 十字滑块的套筒相连接，带动芯棒沿轴向运动，当芯棒到达设定位置后，离合器换向装置制 动，完成一次型坯机头模口间隙的调节过程。
7.根据权利要求6所述的挤出吹塑机头模口间隙电动调节方法，其特征在于制动离 合器失电释放，正向或反向离合器通电吸合，离合器换向装置正向或反向输出，通过减速机 和联轴器带动滚珠丝杆正向或反向旋转，由于滚珠丝杆被推力滚子轴承轴向固定而滚珠丝 杆副的螺母因与带十字滑块的套筒连接而不能转动，从而使螺母向上或下运动，继而带动 芯棒向上或下运动；当芯棒到达设定位置时，正向或反向离合器失电，制动离合器通电吸 合，型坯机头模口间隙调节装置停止运动，完成一个调节过程。
8.根据权利要求6所述的挤出吹塑机头模口间隙电动调节方法，其特征在于在一个 型坯的成型周期中，根据实际需求，多次进行所述型坯机头模口间隙的调节过程。
9.一种挤出吹塑机头模口间隙电动调节方法的应用，应用于包括间歇式挤出吹塑成型 机械、连续式挤出吹塑成型机械和挤出拉伸吹塑成型机械在内的设备，实现型坯挤出过程 中对型坯壁厚的调节和优化。
全文摘要
本发明提供一种挤出吹塑机头模口间隙的电动调节装置，包括电机、皮带、换向装置、减速机、联轴器、滚珠丝杆副、推力滚子轴承、套筒和芯棒；所述皮带是同步带；所述换向装置是离合器换向装置，包括两个输入端盖和一个输出轴；所述两个输入端盖通过同步带与两个电机分别连接；所述输出轴与减速机的输入端相连；所述减速机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杆连接；所述套筒包括带滑槽的套筒和带十字滑块的套筒；所述推力滚子轴承安装于带滑槽的套筒上端的台阶中；所述带滑槽的套筒与带十字滑块的套筒同轴安装；所述带十字滑块的套筒两端分别与芯棒和滚珠丝杆副的螺母连接。本发明同时提供上述装置实现的方法与应用。本发明具有传动效率高、定位准确、环境友好、结构紧凑可靠和响应迅速等优点，适合在工业生产中推广使用。
文档编号B29C49/78GK101966750SQ201010266900
公开日2011年2月9日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者王泉杰, 黄汉雄 申请人:华南理工大学