一种伺服控制炉门的热成型设备的制作方法

本实用新型涉及一种热成型设备，属于热成型领域。

背景技术：

热成型设备的加热腔是由炉门和加热系统构成的，炉门移动实现加热腔的开闭，从而在加热腔内取放成型零件。目前炉门的移动主要依靠气缸或者油缸驱动，气缸和油缸对位置压力不敏感，只能将炉门停留在压死和完全打开两个位置，难以在两个位置之间停下。炉门完全打开状态下加热腔内热量散失很大，也影响零件成型质量。炉门内侧为隔热棉，炉门压死情况下，压力过大，容易造成隔热棉受损，长久使用后，隔热棉之间相互压并，影响加热腔的隔热效果，容易造成加热腔内热量散失，降低热成型质量，而且隔热棉的更换十分繁琐，还会增加维护成本。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种控制更为精确的热成型设备。

解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种伺服控制炉门的热成型设备，包括机架、炉门、炉门驱动装置和加热板，炉门通过炉门驱动装置活动设置在机架上，炉门和加热板围拢形成加热腔，炉门驱动装置包括控制器、扭矩传感器、电机、丝杆和螺母，电机的电机轴与丝杆连接，丝杆沿轴向定位在机架上，螺母螺纹连接在丝杆上，螺母与炉门连接，丝杆转动带动炉门平移以控制加热腔的开闭，扭矩传感器检测电机轴扭矩，扭矩传感器与控制器电连接，控制器与电机电连接。

本实用新型的有益效果为：

炉门在机架上活动，从而控制加热腔的开合。电机驱动丝杆转动，丝杆转动转换为螺母的直线运动，从而带动炉门平移。控制器对电机发出停止指令后，通过螺母和丝杆之间螺纹配合，螺母在丝杆上产生急停，从而尽可能精确控制炉门的停止位置。扭矩传感器将丝杆扭矩传递给控制器，当炉门处在挤压状态下，扭矩传感器的数值达到预设值后，即表明炉门压紧，此时控制器控制电机停转从而停止炉门移动，确保炉门不会过度挤压，尽量减小隔热棉的挤压，确保加热腔内隔热效果的基础上增加隔热棉的使用寿命。

此外一般情况下，控制器对电机发出停转信号时，隔热棉基本已有一定程度的压并，因此电机在停转之前控制器可按需求对电机发出一脉冲信号控制螺母略微后退一小段距离。

本实用新型所述加热腔内还可以设置温度传感器，加热腔内温度不断上升时，根据设定的温度曲线，温度传感器将加热腔内温度提升量转换为炉门热胀导致的丝杆扭矩上升量反馈至控制器，控制器控制螺母再略后退。

本实用新型所述炉门驱动装置还包括链轮机构，丝杆包括主动丝杆和从动丝杆，电机轴与主动丝杆连接，主动丝杆和从动丝杆之间通过链轮机构连接，主动丝杆通过链轮机构带动从动丝杆转动。

本实用新型所述炉门驱动装置包括主动锥齿轮和从动锥齿轮，电机轴和主动锥齿轮连接，主动锥齿轮和从动锥齿轮啮合，从动锥齿轮和丝杆连接，从动锥齿轮转动带动丝杆转动。

本实用新型所述螺母带动炉门在水平方向上移动，炉门驱动装置还包括驱动炉门沿竖直方向移动的升降设备。

本实用新型所述升降设备包括升降机、转向轮、吊绳以及配重块，升降机与炉门连接，吊绳的一端与炉门连接，吊绳的另一端与配重块连接，吊绳滑接在转向轮上，配重块和炉门均位于转向轮的下方。

本实用新型所述热成型设备还包括竖直导轨，炉门沿竖直方向活动设置在竖直导轨上，螺母安装在竖直导轨上，螺母通过竖直导轨带动炉门在水平方向上移动。

本实用新型所述炉门包括滚轮，竖直导轨上设置有滑槽，滚轮滚动设置在滑槽内。

本实用新型所述竖直导轨上开设有螺母槽，螺母嵌于螺母槽中。

本实用新型所述机架的顶部设置有插销、直线电机以及发讯开关，发讯开关与直线电机电连接，直线电机与插销连接，炉门的顶部设置有发讯器和插销孔，当炉门位于机架的顶部，发讯开关和发讯器感应，插销插入插销孔。

本实用新型所述炉门驱动装置还包括检测电机轴转动圈数的旋转编码器，旋转编码器与控制器电连接。

本实用新型的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型实施例热成型设备立体结构示意图；

图2为图1中A处放大结构示意图；

图3为图1中B处放大结构示意图；

图4为本实用新型实施例热成型设备主视结构示意图；

图5为本实用新型实施例左炉门主视结构示意图；

图6为图5中C-C向结构示意图；

图7为本实用新型实施例机架顶部插销机构的主视结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合本实用新型实施例的附图对本实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例：

如图1-7所示，本实施例展示的一种伺服控制炉门的热成型设备，包括机架、炉门、炉门驱动装置和加热系统，加热系统包括加热板(图中未画出)。

其中炉门驱动装置和炉门连接，炉门驱动装置使炉门活动设置在机架上。炉门和加热板围拢形成加热腔，加热腔对零件进行成型加热保温。炉门移动以控制加热腔的开闭，进而从加热腔内取放零件。

本实施例中，加热板共有两个，分别为上加热板和下加热板，上加热板和下加热板均水平设置，下加热板安装在机架上，上加热板设置在下加热板的上方，上加热板安装于热成型设备的主机滑块上，主机滑块带动上加热板朝向下加热板进行上下移动。炉门共有四块，分别为左炉门6、右炉门7、前炉门8和后炉门9，四块炉门均竖直设置，其中左炉门6和右炉门7沿左右方向相对设置，左炉门6和右炉门7均在水平面内沿左右方向活动设置在机架上，前炉门8和后炉门9沿前后方向相对设置，前炉门8和后炉门9均在水平面内沿前后方向活动设置在机架上。左炉门6靠近右炉门7的一面、右炉门7靠近左炉门6的一面、前炉门8靠近后炉门9的一面以及后炉门9靠近前炉门8的一面均为隔热棉，左炉门6、右炉门7、前炉门8和后炉门9合拢时可能会与加热板进行挤压。四个炉门和两块加热板合拢密封时使得加热腔密封，密封的加热腔一方面减少热量损失，另一方面保证热成型设备主体安全性。此外在炉门受热膨胀以及加热板需要朝向炉门移动时，炉门需要略微朝向加热腔外侧移动。

与炉门数量相对，本实施例中炉门驱动装置数量也为四个，每个炉门均各自安装有一个炉门驱动装置，每个炉门驱动装置各控制一个炉门的水平移动。

炉门驱动装置包括控制器、旋转编码器、扭矩传感器、电机1、丝杆和螺母3。电机1通过一电机座安装在机架上，使得电机1在机架上无法移动，电机1的电机轴与丝杆连接，从而实现电机1驱动丝杆转动，并使丝杆沿自身轴向定位在机架上，螺母3螺纹连接在丝杆上，螺母3与炉门连接，由于炉门体积大，重量重，因此炉门难以在机架上转动，因此与炉门连接的螺母3不会发生转动，相应的丝杆转动只会驱动螺母3沿丝杆轴向平移，从而驱动炉门在水平方向上平移，进而实现加热腔的开闭，以及调节炉门和加热板之间的压力。

其中扭矩传感器检测电机轴扭矩，扭矩传感器与控制器电连接，炉门和加热板挤压时，丝杆上的扭矩持续增大，扭矩传感器将电机轴的扭矩数值发送给控制器，当扭矩数值到达设定数值，则控制器将停转信号发送至与其相连的电机1，电机1停转从而使得螺母3停止平移，相应的炉门停止移动。同时由于丝杆和螺母3之间的螺纹配合形成自锁，因此当丝杆停转后能使得螺母3急停，从而使炉门尽快停转移动。因此能避免隔热棉之间过大的挤压力，从而增加隔热棉的寿命。

旋转编码器检测电机轴转动圈数，旋转编码器与控制器电连接，由旋转编码器记录电机轴的转动圈数，从而转换成螺母3位置传送给控制器，以确定炉门移动位置。

若控制器设置在电机上，则控制器、电机、旋转编码器和扭矩传感器构成了一台伺服电机或者伺服电机的一部分，以此降低炉门驱动装置所占空间。

此外本领域技术人员也容易想到，可以将控制器设置在机架上，以方便用户在热成型设备外侧进行人工控制操作。

由于炉门重量较大，单一螺母3的驱动容易使得炉门发生偏移，而多个螺母3运行不同步情况下也容易导致炉门移动偏移。以左炉门6为例，其炉门驱动装置还包括链轮机构，链轮机构包括一条传动链条10和四个传动链轮21，其中丝杆包括一根主动丝杆2和三根从动丝杆，电机1的数量为一个。从动丝杆与主动丝杆2的区别仅在于从动丝杆上没有直接连接有电机1。

电机1的电机轴与主动丝杆2连接，电机1驱动主动丝杆2转动，主动丝杆2和从动丝杆上均设置有一个传动链轮21，相邻的传动链轮21之间通过传动链条10传动，以使得主动丝杆2和从动丝杆之间通过链轮机构连接，主动丝杆2转动带动主动丝杆2上的传动链轮21转动，主动丝杆2上的传动链轮21通过传动链条10驱动从动丝杆上的传动链轮21转动，以使得主动丝杆2转动带动其余三根从动丝杆同步转动，从而实现电机1对从动丝杆的间接传动。本实施例中主动丝杆2和从动丝杆完全相同，安装在从动丝杆上的螺母3和安装在主动丝杆2上的螺母3也完全相同，因此在主动丝杆2和从动丝杆转速相同的情况下，主动丝杆2上的螺母3和从动丝杆上的螺母3沿左右方向移动速度一致，由此尽可能使得左炉门6移动时不会发生路径偏移。

优选的，传动链条10上挤压有涨紧轮17，以提升主动丝杆2和从动丝杆转动同步性。此外左炉门6的底部还设置有导向机构20，对左炉门6的左右移动进一步进行导向。

前炉门8和后炉门9区别于左炉门6的结构在于，炉门驱动装置还包括主动锥齿轮4和从动锥齿轮5。以前炉门8为例，前炉门8的电机1竖直设置，电机1的电机轴和主动锥齿轮4连接，主动锥齿轮4和从动锥齿轮5啮合，主动锥齿轮4和从动锥齿轮5相互垂直，从动锥齿轮5和主动丝杆2花键连接，电机1通过电机轴带动主动锥齿轮4转动，从而带动从动锥齿轮5转动，从动锥齿轮5转动带动主动丝杆2转动。调节主动锥齿轮4和从动锥齿轮5传动比，从而调节丝杆转速，从而调节前炉门8和后炉门9的水平移速，此外受制于机架结构，该设置方式也能提供前炉门8和后炉门9的水平移动空间。此外前炉门8和后炉门9上的从动丝杆数量为一个。

本实施例中螺母3仅带动炉门在水平方向上移动。此外，本实施例中炉门驱动装置还包括驱动炉门沿竖直方向移动的升降设备。若炉门仅仅可做水平方向移动，炉门需要移动较大的距离才能够有足够空间在外部向加热腔内取放零件，这会导致加热腔内热量急剧散失，不仅能耗浪费，还影响后续零件成型质量。为此炉门在水平移动的基础上，还需要进行竖直方向的移动，以减少对炉门水平方向移动范围的需求。本实施例中由于取料是在前炉门8和后炉门9处进行，为此本实施例中前炉门8和后炉门9均各自安装有升降设备。前炉门8和后炉门9进行上下移动打开加热腔，进而在加热腔内更换模具、取放零件、更换隔热棉等作业。

具体的，本实施例中升降设备包括升降机(图中未画出)、转向轮11、吊绳18以及配重块19。以前炉门8为例，升降机设置在前炉门8的上方，前炉门8的顶部固定有挂环，升降机的挂钩勾入挂环内，从而将前炉门8吊起。吊绳18的一端与前炉门8连接，吊绳18的另一端与配重块19连接，吊绳18滑接在转向轮11上，在竖直方向上，配重块19和前炉门8位于转向轮11的下方。前炉门8在升降过程中，吊绳18在转向轮11上滑动，从而使得配重块19进行升降，使得前炉门8的升降过程更为稳定，配重块19还能降低升降机的拉力负担。

由于本实施例中前炉门8为顶部吊起，因此在前炉门8上下移动过程中，其底部会产生晃动，产生撞击左炉门6和右炉门7的风险，导致隔热棉的损坏。为此，本实施例中热成型设备还包括沿竖直方向设置的竖直导轨22，前炉门8沿竖直方向活动设置在竖直导轨22上，其中螺母3安装在竖直导轨22上，螺母3通过竖直导轨22带动前炉门8在水平方向上移动，避免前炉门8的底部晃动直接作用于丝杆。螺母3前后移动时带动竖直导轨22前后移动，从而控制前炉门8前后移动。

此外，本实施例中转向轮11为V型轮，由于前炉门8的前后移动范围很小，一般在80mm左右，因此前炉门8前后移动时转向轮11并不需要随前炉门8一并前后移动，只需要吊绳18在转向轮11的V型槽内略微翻转即可。因此转向轮11只需要安装在机架的顶部形成定滑轮即可。

同时本领域技术人员也容易想到，可以将转向轮11安装在竖直导轨22的顶端，转向轮11随竖直导轨22一并作水平方向运动。

作为前炉门8与竖直导轨22的一种具体配合关系，本实施例中前炉门8包括滚轮12，竖直导轨22上设置有滑槽23，滑槽23可以为T型槽，滚轮12滚动设置在滑槽23内，滚轮12与滑槽23之间不产生水平方向相对运动，前炉门8上下移动使得滚轮12在滑槽23内以较小的阻力进行上下移动。在前炉门8的电机1停转情况下，驱动前炉门8前后移动的螺母3停止移动，相应的竖直导轨22沿前后方向被螺母3锁定，因此竖直导轨22能够对前炉门8沿水平方向的晃动起到限制作用。

其中，竖直导轨22上开设有螺母槽13，螺母3嵌于螺母槽13中。螺母3沿丝杆轴向挤压在螺母槽13的侧壁上，以使得螺母3驱动竖直导轨22带动前炉门8沿前后方向移动，此外螺母3还能够沿非前后方向上在螺母槽13内进行拆装，从而进行螺母3的更换。

本实施例热成型设备还包括插销机构，插销机构包括发讯器、插销孔15、插销14、直线电机16以及发讯开关，插销14、直线电机16以及发讯开关均设置在机架的顶部，发讯开关与直线电机16电连接，直线电机16与插销14连接，发讯器和插销孔15均设置在炉门的顶部。当前炉门8移动至机架的顶部，发讯开关和发讯器感应，直线电机16驱动插销14插入插销孔15，通过插销14将前炉门8定位在机架的顶部，从而降低升降机的负担。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本实用新型包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。