专利名称：注塑成形机的注射单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种注塑成形机，特别是使用滚珠螺杆/螺母机构执行注射操作的注塑成形机的注射单元。
背景技术：
大多情况下，电力驱动注塑成形机使用的注射单元靠驱动滚珠螺杆/螺母机构执行操作，其驱动是靠电动机轴向驱动推板，从而轴向移动注射螺杆，注射螺杆可以旋转但是轴向不可移动地连在推板上。
图9a和9b是此前常使用的注射单元的示意图。这种注射单元包括基底1，前后板2、3都固定在其上。在前后板2、3之间安装着多个导向杆4。推板5被布置为可在注射方向上(图中为左右方向)移动，同时要靠导向杆4导向。滚珠螺杆6固定在推板5上，使得它可以旋转但是轴向不可移动，并靠螺纹与滚珠螺母7啮合，滚珠螺母7通过负载传感器12固定在后板3上，不可旋转并且轴向上也不可移动。
注射电动机8安装在推板5上。同步皮带11绕在电动机输出轴上的驱动皮带轮9以及连着滚珠螺杆6的被驱动轮10的周围。滚珠螺杆6被电动机8驱动旋转。
注射螺杆13以可旋转但是轴向不可移动的方式，连在推板5的与安装着滚珠螺杆6的那面相反的一面上。用于转动注射螺杆13的皮带轮15连着螺杆13并且可以被螺杆旋转电动机驱动，图中未示出。注射螺杆13插入到固定在前板2上的加热料筒14中。
从图9a所示的状态开始，注射螺杆13旋转，将供给到加热料筒14中的树脂揉合并熔融。这时，产生树脂熔融压力，向后移动注射螺杆13，与注射电动机8等供给的背压相反，从而将树脂揉合并熔融。图9b示出了注射螺杆13在测量和揉合步骤中的状态，推板5、以及滚珠螺杆6向后移动。向后运动时，滚珠螺杆6一边旋转一边沿轴向向后移动。发电机8通过传送机构驱动滚珠螺杆6旋转，该机构包括驱动皮带轮9、同步皮带11、以及驱动皮带轮10，用以执行注射操作。由于靠螺纹啮合在滚珠螺杆6上的滚珠螺母7是以可旋转但是轴向不可移动的方式固定在后板上的，滚珠螺母6在旋转时会轴向移动，从而通过推板5在注射方向(注射螺杆13的轴向)上移动注射螺杆13，将熔融的树脂注射进入模具，图中未示出。
上面描述了注射单元是如何操作的。当注射螺杆13、推板5、以及滚珠螺杆6向后移动时，如图9b所示的，由于只有一端靠推板5支撑，而另一端没有支撑，滚珠螺杆6因重力而倾斜，如图9b中θ所表示的。因此，滚珠螺杆6受到偏移负载(offset load)，而且偏移负载也被施加到滚珠螺杆和螺母7之间，最终减少了滚珠螺杆/螺母机构的使用寿命。
本发明要防止偏移负载作用于滚珠螺杆。与本发明相关的，已知的发明包括有通过导向杆方式连接在推板上的辅助元件，被辅助元件可旋转支撑着的滚珠螺杆的后端，靠附在辅助元件上的伺服电动机驱动旋转(参见未审查专利JP2000-218663A和JP2754356B)。
还有一种已知的是通过线性运动导轨的方式，支撑注射方向上可移动的推板，从而使其可线性移动(参见JP2001-269974A)。
发明内容
本发明提供了一种注射单元，其中不会有偏移负载作用于轴向移动注射螺杆的滚珠螺杆。
本发明注塑成形机中的注射单元包括后板；连在后板上的滚珠螺母，不可旋转且轴向不可移动；在注射螺杆的轴向上可移动支撑的推板，用于推动注射螺杆的一端；在注射螺杆的轴向上可移动支撑的支撑板，并且与推板相连一起移动；以及靠螺纹与滚珠螺母啮合的滚珠螺杆，一端被推板可旋转支撑且不可相对于推板轴向移动，而另一端被支撑板可旋转地支撑，因此依靠滚珠螺杆的旋转，推板与支撑板一起移动，从而轴向移动注射螺杆。
推板和支撑板可以靠基底上的支撑元件支撑。
用于旋转滚珠螺杆的电动机可以安装在推板上，可以通过同步皮带连接固定在电动机上的驱动皮带轮和固定在滚珠螺杆上的被驱动皮带轮，将电动机的旋转运动传送给滚珠螺杆。
用于旋转滚珠螺杆的电动机可以安装在支撑板上。这种情况下，滚珠螺杆的另一端可以通过支撑板后面的联轴器与电动机相连。或者，可以通过同步皮带连接固定在电动机上的驱动皮带轮和固定在滚珠螺杆上的被驱动皮带轮，将电动机的旋转运动传送给滚珠螺杆。
后板可以与前板形成整体，用以支撑加热料筒，注射螺杆可插入其中。
推板可以与支撑板形成整体。基底上可以提供用于放置支撑元件的元件。
根据本发明，用于轴向驱动注射螺杆的滚珠螺杆，两端分别被推板和支撑板所支撑，推板和支撑板靠支撑元件支撑在基底上，因此，防止了滚珠螺杆倾斜，从而防止偏移负载作用于滚珠螺杆，因此可以延长滚珠螺杆/螺母机构的使用寿命。
图1a和1b是本发明第一实施例的示意图。
图2是本发明第二实施例的示意图。
图3是本发明第三实施例的示意图。
图4是本发明第四实施例的示意图。
图5是本发明第五实施例的示意图。
图6a和6b是本发明第六实施例的示意图。
图7是本发明第七实施例的示意图。
图8a和8b是本发明第八实施例的示意图。
图9a和9b是一个常规注射单元的示意图。
具体实施例方式
图1a和1b是本发明第一实施例的示意图，其注射单元为侧视。与图9a和9b中通常的注射单元相比，不同之处在于在后板3后面提供了支撑板20，且支撑板20和推板5由注射单元基底1上的支撑元件(线性运动导轨22、23)支撑着。
前板2和后板3固定在注射单元的基底1上，并且彼此相互间隔开。前板和后板2、3通过多个导向杆4相连接。推板5在注射方向上移动(图中的左右方向)，同时靠导向杆4导向。滚珠螺杆6以可旋转但是轴向不可移动的方式固定在推板5上，并且穿过负载传感器12靠螺纹与滚珠螺母7相啮合，螺母被固定在后板3上，从而不可旋转并且轴向上也不可移动。
注射电动机8安装在推板5上。同步皮带11绕在电动机输出轴上的驱动皮带轮9以及连着滚珠螺杆6的被驱动轮10的周围，从而使滚珠螺杆6被电动机8驱动旋转。注射螺杆13以可旋转但是轴向不可移动的方式，连在推板5的与安装着滚珠螺杆6的那面相反的一面上。用于转动注射螺杆13的皮带轮15连着注射螺杆13并且可以被螺杆旋转电动机驱动，图中未示出。注射螺杆13插入到固定在前板2上的加热料筒14中。
关于前述的结构，本发明的第一实施例与图9a和9b中通常的注射单元相同。在第一实施例中，支撑板20通过多个连接杆21连着推板5，使得推板5和支撑板20一起运动。滚珠螺杆6的一端安装在推板5上，可旋转但是轴向不可移动，其另一端连着支撑板20，可旋转但是轴向不可移动。此时，在第一实施例中，后板3形成有孔，用于使连接杆21穿过其延伸，借助非紧固配合在孔中的连接杆21，推板5和支撑板20相互连接并固定。注射单元基底1上的支撑元件或线性运动导轨22、23支撑着推板5和支撑板20，支撑元件或线性运动导轨22、23平行于导向杆4(平行于注射方向)，从而引导它们线性运动。
图1a中的状态是注射完成时向前移动注射螺杆13的状态(图1中是从右向左)。图1b中的状态表示测量和揉合步骤完成时，注射螺杆13向后移动。从图1a所示状态进入测量和揉合的过程，注射螺杆13旋转。由于注射螺杆13的旋转和类似动作，树脂被供给加热料筒14等，被熔融，注射螺杆13接受到熔融树脂的压力而向后移动。推板5，注射螺杆13可旋转但是轴向不可移动地连在其上，也向后移动，同时靠导向杆4和线性运动导轨22导向。同样，靠连接杆21连接在其上的支撑板20也向后，同时靠线性运动导轨23导向，从而达到图1b所示的状态。在下一个注射步骤中，电动机8启动，通过传送机构驱动滚珠螺杆6旋转，传送机构包括驱动皮带轮9、同步皮带11、和被驱动皮带轮10，滚珠螺杆6靠螺纹与螺母7啮合，螺母7固定在后板3上，不可旋转且轴向也不可移动，滚珠螺杆6旋转并向前移动，从而使推板5和注射螺杆13向前移动，将熔融的树脂注射进模具中，未示出。此时，支撑板20向前移动并且靠线性运动导轨23导向，推板5向前移动并且靠导向杆4和线性运动导轨22导向，最终成为图1a中所示的状态。然后，重复上述的操作，从而连续制出模塑成型制品。
在第一实施例中，滚珠螺杆6两端被推板5和支撑板20所支撑，可以旋转但是轴向不可移动。由于推板5和支撑板20被线性运动导轨22、23所支撑，滚珠螺杆6总是保持与注射方向相平行，而不会出现如图9b中所示的情况由于重力而倾斜。
图2是本发明第二实施例的示意图。在第二实施例中，导向杆4被省略而不再出现。前板2和后板3形成为一个部件，并且安装在注射单元的基底1上。其他的结构与第一实施例中的相同。
借助连接杆21相连的推板5和支撑板20靠线性运动导轨22、23支撑，且它们的运动靠这些导轨导向。因此，不同于图1a和1b中所示的第一实施例，不再需要导向杆4从而可以将其省略，因此，推板5和支撑板20的线性运动只靠线性运动导轨22、23进行导向。注射单元的操作与第一实施例的相同，因此这里不再对其进行解释。
图3是本发明第三实施例的示意图。与第一实施例相比，第三实施例不同之处仅在于滚珠螺杆6驱动的方式。在第三实施例中，用于驱动滚珠螺杆6旋转的电动机8安装在支撑板20上。滚珠螺杆6的后端被支撑板20所支撑，可以旋转但是轴向不可移动。滚珠螺杆6的后端延伸并且通过联轴器24与安装在支撑板20上的电动机8的电动机轴相连。其它方面，其结构与第一实施例相同。当电动机8启动时，滚珠螺杆6通过联轴器24被驱动旋转，从而向前移动压板5和支撑板20，它们靠线性运动导轨22、23导向，然后靠导向杆4导向，由此注射螺杆13向前移动，熔融的树脂被注射进入模具，就像前面所述的。
在测量步骤中，注射螺杆13、推板5、以及支撑板20，在熔融树脂的压力作用下，靠注射螺杆13的旋转等，被向后压，从而使它们向后移动，同时靠线性运动导轨22、23和导向杆4进行导向。
在第三实施例中，滚珠螺杆6的两端同样被推板5和支撑板20以可旋转但是轴向不可移动的方式支撑着。由于推板5和支撑板20被线性运动导轨22和23支撑，滚珠螺杆6不会因重力而倾斜。
图4是本发明第四实施例的示意图。不同于第三实施例，它的滚珠螺杆6直接连接着电动机8以驱动滚珠螺杆6，第四实施例提供有传送机构用以驱动滚珠螺杆6。用来驱动滚珠螺杆6的电动机8安装在支撑板20上，同步皮带11绕在电动机输出轴上的驱动皮带轮9以及安装在滚珠螺杆6后端的被驱动轮10的周围。这个结构与第三实施例的相同，只是滚珠螺杆6通过由驱动皮带轮9、被驱动皮带轮10、以及同步皮带11构成的传动机构驱动旋转。操作也与第三实施例相同。特别地，滚珠螺杆6被电动机8驱动旋转，向前移动注射螺杆13、推板5、以及支撑板20，从而实现注射，而在测量和揉合步骤中，注射螺杆13、推板5、以及支撑板20向后移动。此时，前后移动是靠线性运动导轨22、23和导向杆4进行导向。在第四实施例中，同样可以防止滚珠螺杆6倾斜。
图5是本发明第五实施例的示意图。与第一实施例相比，第五实施例的不同之处在于，使用滚轮25、26代替线性运动导轨，作为支撑元件用来在基底1上支撑推板5和支撑板20。在第五实施例中，滚轮25、26可旋转地支承在推板5和支撑板20的朝向基底1那侧的面上。推板5和支撑板20在注射方向上往复移动(图5中的左右方向)，同时靠滚轮25、26支撑。前后运动的导向靠导向杆4获得。对于其他的结构、功能、和操作，以及防止滚珠螺杆倾斜，都与第一实施例相同。这里将省略其解释。
图6a是本发明第六实施例的示意图，图6b是推板5和支撑板20导向部分的示意图。
第六实施例与第五实施例相对应，只是导向杆4被移除。特别地，代替导向杆4，用于对推板和支撑板5、20进行导向的滚轮27、28位于推板和支撑板5、20的相对面和基底1之间。
在第六实施例中，注射单元的基底1形成了一对阶梯或凹槽用于给推板5和支撑板20进行导向，该阶梯或凹槽平行于注射方向延伸(注射螺杆13的轴向方向)。更特别地，这对凹槽或阶梯形成在基底1的上面部分，该面与推板和支撑板5和20下面的侧端相对，并且相互间隔开实质上与推板和支撑板5、20宽度相同的距离。参考标记29表示各凹槽或阶梯的壁。壁29平行于注射方向延伸。如图6a和6b所示，推板和支撑板5、20分别在它们的下面安装有滚轮27、28，与凹槽或阶梯的壁29相接触，并且可以绕垂直轴转动。最终，推板和支撑板5、20往复移动，靠滚轮27、28以及该对凹槽或阶梯的平行于注射方向的壁29进行导向。推板和支撑板5、20靠支撑滚轮25、26支撑而前后移动，如同第五实施例中的情况。其他的构造和功能与第五实施例的相同，其解释省略。
图7是本发明第七实施例的示意图。与图1a和1b中的第一实施例相比，第七实施例的不同之处在于推板和支撑板5、20之间的连接方式。在第一实施例中，推板和支撑板5、20靠连接杆21互相连接和固定。另一方面，在第五实施例中，推板和支撑板5、20省略后板20形成一个部件，没有后板20形成的孔，使连接杆21可以延伸通过该孔以连接推板和支撑板5、20或其他元件。在这个实施例中，推板和支撑板5、20靠板件连接在一起，该板件跨接在后板3的上部，如图7中所示。其他的结构与第一实施例相同，并且注射单元的操作也与第一实施例相同。因此，省略其说明。
图8a和8b是本发明第八实施例的示意图。
在第八实施例中，没有提供导向杆4，前后板形成了一个部件，并安装在注射单元的基底1上，如同图2中第二实施例的情况。壁元件30，上面有一对支撑元件在垂直于注射方向的方向上相互间隔，在前后板2、3之间延伸，而壁元件31，上面有一对支撑元件，在后板3的后面延伸。推板和支撑板5、20的扩张部分在垂直于注射方向的方向上向外延伸。线性运动导轨22、23作为支撑元件，用于支撑和导向推板和支撑板5、20，分别位于该扩张部分的下表面和壁元件30和31的上表面之间。图8b示出的线性移动导轨22作为支撑元件，用于支撑和导向推板5。其他的结构与图2中的第二实施例相同。
第八实施例的操作与第二实施例相同。另外，由于壁元件30、31分别在前板和后板2、3之间以及在后板3之后，可以更好的确保防止后板倾斜，这种倾斜是由于在注射的时候注射压力产生的反作用力作用于注射螺杆13、推板5、滚珠螺杆6、螺母7及后板而产生的。
权利要求
1.一种注塑成型机的注射单元，用于轴向移动注射螺杆，包括后板；连在所述后板上的不可旋转且轴向不可移动的滚珠螺母；被支撑为可沿所述注射螺杆的轴向移动的用于推动注射螺杆的一端的推板；被支撑为可沿所述注射螺杆的轴向移动的并且与所述推板相连并一起移动的支撑板，以及依靠螺纹与所述滚珠螺母啮合的滚珠螺杆，滚珠螺杆的一端被所述推板可旋转支撑且不可相对于所述推板轴向移动，而另一端被所述支撑板可旋转支撑，因此依靠所述滚珠螺杆的旋转，使所述推板与所述支撑板一起移动，从而轴向移动注射螺杆。
2.如权利要求1所述的注塑成型机的注射单元，其特征在于所述推板和所述支撑板靠基底上的支撑元件支撑。
3.如权利要求1所述的注塑成型机的注射单元，其特征在于用于旋转所述滚珠螺杆的电动机安装在所述推板上，通过连接固定在电动机上的驱动皮带轮和固定在滚珠螺杆上的被驱动皮带轮的同步皮带，将所述电动机的旋转运动传送给所述滚珠螺杆。
4.如权利要求1所述的注塑成型机的注射单元，其特征在于用于旋转所述滚珠螺杆的电动机安装在所述支撑板上，并且所述滚珠螺杆的另一端通过所述支撑板后面的联轴器与电动机相连。
5.如权利要求1所述的注塑成型机的注射单元，其特征在于用于旋转所述滚珠螺杆的电动机安装在所述支撑板上，并且通过连接固定在电动机上的驱动皮带轮和固定在滚珠螺杆上的被驱动皮带轮的同步皮带，将所述电动机的旋转运动传送给所述滚珠螺杆。
6.如权利要求1所述的注塑成型机的注射单元，其特征在于所述后板与前板形成整体，支撑其中插入注射螺杆的加热料筒。
7.如权利要求1所述的注塑成型机的注射单元，其特征在于推板与支撑板形成整体。
8.如权利要求1所述的注塑成型机的注射单元，其特征在于基底上提供有用于放置支撑元件的元件。
全文摘要
一种注射单元，其中不会有偏移负载作用于轴向移动注射螺杆的滚珠螺杆。提供可移动的推板，靠在前后板之间延伸的导向杆进行导向，并安装有注射螺杆和滚珠螺杆，可以旋转但是轴向不可移动。滚珠螺杆靠螺纹与螺母啮合，螺母不可旋转且不可轴向移动地安装在后板上。支撑板靠连接杆连接在推板上。滚珠螺杆的另一端以可旋转但轴向不可移动的方式支撑在支撑板上。推板和支撑板靠线性运动导轨支承在基底上。滚珠螺杆的两端被推板和支撑板所支撑，从而不会倾斜，因此不会产生偏移负载，从而延长其使用寿命。
文档编号B29C45/17GK1669769SQ20051005542
公开日2005年9月21日 申请日期2005年3月17日 优先权日2004年3月18日
发明者西村浩一, 岛孝次 申请人:发那科株式会社