专利名称：具有内置式直线-旋转直接驱动装置的塑料注射成型机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有电动旋转驱动装置和电动直线驱动装置的塑料注 射成型机。
背景技术：
塑料注射成型机或类似机器中的驱动装置，特别是注射装置和定量装置 需要在驱动轴上实现旋转运动和直线运动。这些运动须独立产生，但有时也 须重叠产生。
传统技术通过使用两个彼此分离的旋转驱动装置来实现这种具有两个 自由度的运动。图1以截面图形式对这种驱动装置进行了图示。螺紋主轴l
由第一旋转驱动装置3通过第一主轴螺母2驱动，由第二旋转驱动装置5通 过第二主轴螺母4驱动。螺紋主轴1用于将旋转运动转化为直线运动。其工 作原理可由图2i全释，图2显示的是^T出轴(Abtriebswelle)或螺紋主轴1 和主轴螺母2、 4的示意图。如果以相同方向和相同转速驱动主轴螺母2、 4， 就会产生纯粹的旋转运动。但如果以相反方向和相同转速驱动这两个旋转驱 动装置，就会使纟累紋主轴进行纯粹的直线运动。当旋转驱动装置的转速和旋 转方向都不同时，就会产生组合式旋转-直线运动。这种驱动装置的缺点一 方面在于其控制方式相当复杂，因为在对两个旋转电动机进行控制来实现直 线运动时，还需对螺纟丈传动件一并加以考虑。另一方面，即便是简单运动， 也总须对两个电动机进行同步控制。此外，用于直线驱动装置的控制回路也 相对比较复杂。还有一个较大的缺点是，螺纟丈传动件和轴承的磨损相当大。 其原因在于，这些组件均须吸收较大的轴向力。整个驱动装置具有较大结构 也是这种驱动装置的 一个不足之处。
发明内容
因此，本发明的目的是为塑料注射成型机提供一种易于控制的紧凑型耐 磨驱动装置。
根据本发明，这个目的通过一种塑料注射成型机而达成，这种塑料注射 成型机具有一个输出轴、 一个电动旋转驱动装置和一个电动直线驱动装置， 其中，直线驱动装置具有带有罐形外转子的第一直线电动机，罐形外转子与 输出轴固定相连，第一直线电动机的空心圆柱形定子的主要部分布置在罐形 外转子的内腔中，旋转驱动装置具有旋转电动机，旋转电动机的定子以与第 一直线电动机的空心圓柱形定子固定相连的方式布置在第一直线电动机的 空心圆柱形定子的内部，旋转电动机的转子在旋转电动机的定子内部固定连 接在输出轴上。
通过这种直线-旋转直接驱动装置可实现极其耐磨的系统，因为这种直 线-旋转直接驱动装置放弃使用螺紋传动件，且其轴承无需吸收轴向力。此 外，通过将两个驱动装置嵌套在一起，还可实现极其紧凑的结构。
根据一种实施方式，外转子的一端可通过端盖(Topfscheibe)固定在输 出轴上。这种结构特别适用于仅能提供较小轴向结构空间的机器。
输出轴在直线驱动装置的定子内部可通过承重件得到支承。通过这一措 施同样可大幅缩小轴向上的结构空间。
根据另一实施方式，设置有第二直线电动机，这个直线电动机与第一直 线电动机串联。相对于可提供同等大小轴向力、但仅具有单独一个直线电动 机的驱动装置而言，通过这种串联共轴布置方式可提高驱动装置的动态响应 和机械稳定性。
在使用两个前后串联布置的直线电动机的情况下，这两个直线电动才几的 定子可通过布置在其之间的凸缘彼此相连。在此情况下，组合式驱动装置可 有利地支承在其轴向中心上。
下面借助附图对本发明进行详细说明，其中 图1为现有技术中的注射-定量装置的截面图； 图2为用于说明图1所示的注射-定量装置的工作原理的原理图； 图3为本发明的内置式直线-旋转电动直接驱动装置的截面图；以及 图4为本发明的具有两个串联直线电动机的内置式直线-旋转电动直接 驱动装置的截面图。
具体实施例方式
下文将要详细说明的实施例是本发明的优选实施方式。
图3以截面图形式加以显示的内置式直线-旋转电动直接驱动装置具有 输出轴10,输出轴10的输出端支承在外壳12的承重件11上。在外壳12 的内部，输出轴10上形成有一个呈旋转对称布置的罐状结构，这个罐状结 构是直线直接驱动装置的外转子13。这个外转子的柱形区段的内壁上布置有 多个永磁体14。端盖15在柱形外转子区段13和输出轴IO之间建立起连接。
直线电动机的空心圓柱形定子16位于外转子13内部。定子16连接在 位于承重件11相对侧的盖板17上，盖板17旋接在外壳12上。旋转直接驱 动装置的定子18固定在直线电动机的空心圆柱形定子16的内壁上。图3对 定子18的一部分绕组和叠片芯进行了图示。旋转直接驱动装置的转子19运 行在定子18内部。转子19设置在输出轴10上。直线驱动装置的定子16的 内部还布置有承重件20，轴10的驱动端支^M^ 义重件20上。
图3用双向箭头21表示可用组合式驱动装置实现的重叠运动。通过附 图以略图形式加以显示的能流22可实现输出轴10的直线运动，能流22从 外转子13出发，经过端盖15,朝输出轴10流动。
这种组合式驱动装置的优点在于其紧凑的结构，这种紧凑结构的实现方 式为，旋转电动机通过其定子18以与直线电动机定子16共轴的方式安装在 直线电动机定子16的内壁上。通过这种布置方式还可对直线定子和旋转定 子进行共同散热。采用这种布置方式时，直线电动机实施为外转子电动机，其中，外转子
与轴刚性相连，并以旋转转子的转速进行转动。通过使外转子13和输出轴 IO刚性相连，可实现较高的直线定位精度。
本发明的内置式直接驱动装置的优点还在于放弃使用由轴承和螺紋传 动件组合而成的成本高昂的驱动装置，这种驱动装置用于将旋转驱动运动转 化成组合式直线-旋转进给运动(参见图l和图2)。借此可节约成本，并通 过减少成本高昂的外购件来提高整个驱动装置的机电成本效果和改良性能。 此外，本发明的驱动系统远比现有技术中的驱动系统更易于控制，其原因在 于各驱动装置的运动是直接产生，而且各驱动装置也可以为了控制目的而很 简单的分离。除此之外，上述内置式直线-旋转直接驱动装置无需使用轴向 轴承和螺紋传动件等容易受到磨损的机械组件。借此可提高驱动装置的耐用度。
图4显示的是用于本发明的注射成型机的另一种驱动装置的截面图。这 种驱动装置的左半部分结构与图3所示的驱动装置基本相符。也就是说，直 线电动机的外转子30建构为罐形，并包围直线电动机的空心圆柱形定子31。 端盖32在外转子30和输出轴33之间建立起连接。旋转电动机的定子34安 装在直线电动机的转子31的内侧。在直线电动机定子31内部靠近端盖32 的输出侧设置有承重件35,输出轴33借助于承重件35支承在定子31上。 产生旋转运动时，这种支承通过球轴承36而实现，产生直线运动时，这种 支承通过球盒37而实现。球盒可以不受限制地沿轴33进行直线运动。在此 情况下，轴寿义36和37并不吸收轴向力。
第二直线电动机相对于上述第一直线电动机以镜像方式布置在第一直 线电动机的轴向延长部分中。第二直线电动机由外转子40、定子41和第二 端盖42构成，且同样对轴33进行驱动。
在所选实施例中，第二定子41与第一定子31成一整体，其中，二者之 间形成有凸缘43。整个驱动装置可支承在这个凸缘43上。在凸缘43区域内，输出轴同样通过球轴承44和球盒45得到支承。在另一端的第二端盖42区 域内，轴33在定子41内部通过球轴承47和球窝48由其他承重件46支承。 也就是说，采用图4所示的实施方式的驱动装置具有两个串联直线电动 机。通过这种前后串联的布置方式可获得更大的轴向力。若想通过图3所示 的驱动装置实施例来获得同等大小的轴向力，图3所示的驱动装置就须具有 更大的外转子表面，即在长度给定的情况下，须具有更大的直径。但这会减 弱驱动装置的机械稳定性。此外，直径增大的同时转子的惯性也会增大，这 会降低驱动装置的动态响应。也就是说，将直径较小的两个直线电动机串联
可提高驱动装置的动态响应和机械稳定性。
权利要求
1. 一种塑料注射成型机，包括 一个输出轴(10; 33)， 一个电动旋转驱动装置，和 一个电动直线驱动装置， 其特征在于，所述直线驱动装置具有带有一个罐形外转子(13; 30, 40 )的第一直线 电动机，所述罐形外转子与所述输出轴(10; 33)固定相连，所述第一直线 电动机的一个空心圆柱形定子(16; 31, 41)的主要部分布置在所述罐形外 转子的内腔中，以及所述旋转驱动装置具有一个旋转电动机，所述旋转电动机的一个定子 (18; 34)以与所述第一直线电动才几的空心圆柱形定子(16; 31， 41)固定 相连的方式布置在所述第一直线电动机的空心圆柱形定子(16; 31, 41 )的 内部，所述旋转电动机的转子在所述旋转电动机的定子(18; 34)内部固定 连接在所述输出轴(10; 33)上。
2. 根据权利要求1所述的塑料注射成型机，其中，所述外转子(13) 的一端通过一个端盖(15)固定在所述输出轴(10)上。
3. 根据权利要求1或2所述的塑料注射成型机，其中，所述输出轴(10; 33)在所述直线驱动装置的定子(16; 41)内部由一个承重件(20; 46 )支 承。
4. 根据上述权利要求中任一项权利要求所述的塑料注射成型机，且其 具有第二直线电动机，所述第二直线电动机与所述第一直线电动机串联。
5. 根据权利要求4所述的塑料注射成型机，其中，所述两个直线电动 机的定子(31， 41)通过布置在它们之间的凸缘(43)彼此相连。
全文摘要
塑料注射成型机应配备磨损较小且更为紧凑的驱动装置。为此，建议将旋转直接驱动装置嵌套在直线直接驱动装置内。因此，直线电动机具有一个罐形外转子(13)，所述罐形外转子与输出轴(10)固定相连，所述直线电动机的空心圆柱形定子(16)的主要部分布置在所述罐形外转子的内腔中。旋转驱动装置具有一个定子(18)和一个转子，所述定子安装在所述直线电动机的空心圆柱形定子(16)的内壁上，所述转子在所述旋转电动机的定子(18)内部固定连接在所述输出轴(10)上。通过这种直接驱动装置可实现极紧凑的结构，还可放弃使用容易受到磨损的螺纹主轴。
文档编号B29C45/50GK101312814SQ200680043229
公开日2008年11月26日 申请日期2006年11月6日 优先权日2005年11月18日
发明者托马斯·巴德, 迈克海洛·托尔多诺夫 申请人:西门子公司