专利名称：挤注式大注射量注塑成型装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及注塑机领域，具体地讲是ー种挤注式大注射量注塑成型装置及其使用方法。
背景技术：
近年来，随着市场需求的扩大，特别是对于大型塑料构件的需求越来越大，与此同时,对于大型构件的质量要求也越来越高。但是传统的挤注式注射机通常由于注射机挤注系统存在的技术不足，尤其当注射量超出标称注射量时，根本无法满足要求。因为注射量受到活塞直径和行程的限制，在实际应用中都有上限值。所以针对不同的注射量要求，传统塑料机械一般需要不同的注射装置来配合，尤其是大注射量产品需要与其相对应的大型注射装置，故现有技术存在通用性差，注射装置体积也较大，因此耗能自然会増大，这不符合现代市场要求的高效、节能理念。现有技术的挤注注射的活塞式注料结构主要通过活塞推动，将从进料ロ通过塑化并进入到储料筒的熔融塑料经喷嘴射出。除了上述缺陷之外，现有技术还存在以下技术问题如由于活塞和料筒存在较长的配合长度，使得活塞加工精度要求较高，制造成本高。同时，为保证活塞注射时较小的注射阻力，活塞和料筒间留有较大间隙，注射时，熔融塑料温度很高，熔融塑料极易从活塞和料筒间隙中回挤出来，包裹在活塞表面，使得活塞运动阻カ増加；而且，此部分熔融塑料反复受到高剪切作用、停留时间长，导致部分过烧降解，影响环境及产品质量。活塞运动阻カ的不断变化，又导致活塞工作不稳定。另外，包在活塞外侧的塑料随着活塞的不断运动，从料筒后侧溢出，浪费物料且加大设备维护难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供ー种注射量大、适用范围广，且高效节能的挤注式大注射量注塑成型装置。本发明的技术解决方案是，提供ー种以下结构的挤注式大注射量注塑成型装置，包括射前储料机构、注射机构、喷嘴和三通阀，所述的射前储料机构包括预塑前料筒、螺杆和预塑料筒，所述的螺杆设置在预塑料筒内，所述的注射机构包括注射前料筒、注射料筒、套设有活塞的活塞杆和电液系统，所述的活塞杆设置在注射料筒内，所述的电液系统与活塞杆连接；所述的射前储料机构、注射机构均通过三通阀与喷嘴连接。采用以上结构，本发明与现有技术相比具有以下优点采用本发明结构，将射前储料机构、注射机构经三通阀有效地结合在一起，射前储料机构通过螺杆不停地向注射机构送料，也可根据需要分多次送料，三通阀用于控制喷嘴、射前储料机构和注射机构之间导通与截止，从而实现储料、送料和注射等多个过程，由于在注射机构上配合了储料机构，能够满足大注射量的需求，无需根据注射量的多少来设计对应的注塑机型，通用性好，适用范围广，提高了注射效率，节能高效。作为改进，所述的预塑料筒内安装有第一熔体压カ传感器，所述的注射前料筒内设有第二熔体压カ传感器，通过两熔体压カ传感器的信号反馈可知二者的压カ值，根据ニ者的压カ值的大小来调节螺杆的转速、活塞杆的工作情况以及三通阀的导通与截止，该压差反馈的设计能够保证射前储料机构和注射机构工作的协调一致性，从而提高了产品的稳定性和可靠性。作为改进，所述的预塑前料筒与三通阀之间连接有止逆连接筒，所述的止逆连接筒内设有单向阀，这样当注射前料筒内的熔体压力大于预塑料筒内的压カ时，可以防止熔融塑料的逆流。作为改进，所述的活塞的外环面上设有密封环，所述的密封环与注射料筒内壁相贴合，将活塞与注射料筒内的熔融塑料隔开；由于密封环与注射料筒内壁的接触面积非常小，这两者使得整个工作过程中，活塞运动受到的摩擦阻力较传统方式要小得多，从而減少了大量的能量损耗，节省运行成本；且活塞和注射料筒之间没有接触，因此，对于活塞的材料和加工要求要小得多，制造难度大大降低；同时密封环的设计，杜绝了熔融塑料溢出的问题，使得活塞的清洁和维护更加简单省力。作为改进，所述的注射料筒内壁前后分别设置了第一接近开关和第二接近开关，接近开关的设置是为了便于控制活塞的行程，从而更合理地安排各机构的エ序，缩短了注射的时间，且有助于广品质量的提闻。作为改进，所述的注塑成型装置还包括控制器，所述的控制器包括依次电连接的处理器、A/D转换电路、放大电路和采集电路，所述的采集电路与第一接近开关、第二接近开关、第一熔体压力传感器和第二熔体压カ传感器电连接，所述的射前储料机构还包括异步变频电机驱动，所述的螺杆由异步变频电机驱动，所述的异步变频电机与处理器电连接；采用控制器能有效地处理和协调各传感器和开关的工作，并能设置螺杆的初始转速和对螺杆转速的调整。作为改进，所述的单向阀包括钢球和销子，在止逆连接筒内设有用于安装钢球的锥形部位，所述的销子将钢球挡于锥形部位内；锥形部位的较窄端靠近预塑前料筒，三通阀至预塑前料筒为单向阀截止方向，反之为导通方向，销子安装于预塑前料筒下端的卡槽内。本发明要解决的另一个技术问题是，提供ー种注射量大可调、适用范围广，且高效节能的挤注式大注射量注塑成型装置的使用方法。本发明的另ー技术解决方案是，提供ー种以下步骤的挤注式大注射量注塑成型装置的使用方法，包括以下步骤(I)、预塑阶段①、控制三通阀使其连通注射前料筒和预塑前料筒，同时注射前料筒和预塑前料筒均与喷嘴截止；②、异步变频电机驱动螺杆旋转进行预塑，熔融塑料经过三通阀进入注射前料筒和注射料筒，直至活塞在熔融塑料的推动下后退至第二接近开关处，收到第二接近开关发出的反馈信号，表明已达到预塑量，预塑阶段结束，进入注塑阶段；(2)、注塑阶段①、开始注塑，三通阀处于三通状态，即喷嘴、注射前料筒和注射料筒三者相通；②、比较第一熔体压力传感器和第二熔体压力传感器的压カ值a、当第二熔体压カ传感器大于第一熔体压カ传感器，则通过异步变频电机调节增大螺杆的转速，直至第二熔体压カ传感器小于第一熔体压カ传感器，电液系统驱动活塞杆继续前移；b、当第二熔体压カ传感器小于第一熔体压カ传感器，无需调节螺杆转速，电液系统驱动活塞杆前移；③、螺杆和活塞杆工作直至注塑完成，需再次注塑，开始循环以上步骤。采用以上步骤，本发明与现有技术相比具有以下优点采用本发明方法，将射前储料机构、注射机构经三通阀有效地结合在一起，射前储料机构通过螺杆不停地向注射机构送料，也可根据需要分多次送料，三通阀用于控制喷嘴、射前储料机构和注射机构之间导通与截止，从而实现储料、送料和注射等多个过程，由于在注射机构上配合了储料机构，能够满足大注射量的需求，无需根据注射量的多少来设计对应的注塑机型，通用性好，适用范围广，提高了注射效率，节能高效；同时由于注射过程中压差判断阶段的存在，通过信号反馈调控三通阀，使其处于三通结构，即注射阶段有注射料筒和预塑料筒内两部分的熔融塑料同时从喷嘴射出，并且由于单向阀的止逆作用，即使注射压カ再大，也不会造成熔融塑料从注射料筒回流到预塑料筒；控制过程增大且保证了大注射量，相当于也就改变了产品成型周期，提高了生产效率，节约了成本，在成型时间的缩短的同吋，大大提高了产品质量。作为改进，在步骤I的预塑阶段之前还有以下步骤的准备阶段①、通过第一接近开关判断活塞是否处于注射料筒内壁的最前端，若是，则进入预塑阶段；若否，则控制电液系统驱动活塞杆前移，直至获得由第一接近开关发出的活塞已经到位的反馈信号，再停止活塞杆工作，并进入预塑阶段；由于设置自判断准备阶段，不仅可以作为系统开始进入循环的标志，还可以将在机器中的上次剩余的余料、废料排净。作为改进，通过控制器接收和处理第二熔体压カ传感器、第一熔体压カ传感器、第一接近开关和第二接近开关的反馈信号，同时预设和调节异步变频电机的转速，通过控制器能便捷地掌握各传感器和开关的信息，同时做出处理，形成了对注射装置的压差反馈。
图I为本发明的挤注式大注射量注塑成型装置的结构示意图。图2为密封环的结构示意图。图3为止逆连接筒和单向阀的结构示意图。图4为本发明工作的流程原理图。图5为控制器的控制流程框图。如图所示1、三通阀，2、预塑前料筒，3、螺杆，4、预塑料筒，5、注射前料筒，6、注射料筒，7、活塞，8、活塞杆，9、电液系统，10、喷嘴，11、止逆连接筒，12、密封环，13、异步变频电机，14、钢球，15、销子，16、锥形部位。P1、第一熔体压カ传感器，P2、第二熔体压カ传感器，K1,第一接近开关，K2、第二接近开关。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进ー步说明。如图I所示，本发明的挤注式大注射量注塑成型装置，包括射前储料机构、注射机构、喷嘴10和三通阀I，所述的射前储料机构包括预塑前料筒2、螺杆3和预塑料筒4，所述的螺杆3设置在预塑料筒4内，所述的注射机构包括注射前料筒5、注射料筒6、套设有活塞7的活塞杆8和电液系统9,所述的活塞杆8设置在注射料筒6内，所述的电液系统9与活塞杆8连接；所述的射前储料机构、注射机构均通过三通阀I与喷嘴10连接。所述的预塑料筒4内安装有第一熔体压力传感器P1，所述的注射前料筒内设有第ニ熔体压力传感器P2。所述的预塑前料筒2与三通阀I之间连接有止逆连接筒11，所述的止逆连接筒11内设有单向阀。所述的活塞8的外环面上设有密封环12，所述的密封环12与注射料筒6内壁相贴合，将活塞8与注射料筒6内的熔融塑料隔开。所述的注射料筒6内壁前后分别设置了第一接近开关K1和第二接近开关K2。所述的注塑成型装置还包括控制器，所述的控制器包括依次电连接的处理器、A/D转换电路、放大电路和采集电路，所述的采集电路与第一接近开关K1、第二接近开关K2、第一熔体压力传感器P1和第二熔体压力传感器P2电连接，所述的射前储料机构还包括异步变频电机13，所述的螺杆3由异步变频电机13驱动，所述的异步变频电机13与处理器电连接。所述的单向阀包括钢球14和销子15，在止逆连接筒11内设有用于安装钢球14的锥形部位16，所述的销子15将钢球15挡于锥形部位16内；锥形部位的较窄端靠近预塑前料筒，三通阀至预塑前料筒为单向阀截止方向，反之为导通方向，销子安装于预塑前料筒下端的卡槽内。电液系统9包括电信号处理部分和液压动カ部分；所述的三通阀亦可称为转阀或旋转阀，并由控制电机控制和带动。本发明的挤注式大注射量注塑成型装置的使用方法，包括以下步骤(I)、预塑阶段①、控制三通阀使其连通注射前料筒和预塑前料筒，同时注射前料筒和预塑前料筒均与喷嘴截止；②、异步变频电机驱动螺杆旋转进行预塑，熔融塑料经过三通阀进入注射前料筒和注射料筒，直至活塞在熔融塑料的推动下后退至第二接近开关处，收到第二接近开关发出的反馈信号，表明已达到预塑量，预塑阶段结束，进入注塑阶段；(2)、注塑阶段①、开始注塑，三通阀处于三通状态，即喷嘴、注射前料筒和注射料筒三者相通；②、比较第一熔体压力传感器和第二熔体压力传感器的压カ值a、当第二熔体压カ传感器大于第一熔体压カ传感器，则通过异步变频电机调节增大螺杆的转速，直至第二熔体压カ传感器小于第一熔体压カ传感器，电液系统驱动活塞杆继续前移；b、当第二熔体压カ传感器小于第一熔体压カ传感器，无需调节螺杆转速，电液系统驱动活塞杆前移；③、螺杆和活塞杆工作直至注塑完成，需再次注塑，开始循环以上步骤。在步骤I的预塑阶段之前还有以下步骤的准备阶段①、通过第一接近开关判断活塞是否处于注射料筒内壁的最前端，若是，则进入预塑阶段；若否，则控制电液系统驱动活塞杆前移，直至获得由第一接近开关发出的活塞已经到位的反馈信号，再停止活塞杆ェ作，并进入预塑阶段；由于设置自判断准备阶段，不仅可以作为系统开始进入循环的标志，还可以将在机器中的上次剰余的余料、废料排净。通过控制器接收和处理第二熔体压カ传感器、第一熔体压カ传感器、第一接近开关和第二接近开关的反馈信号，同时预设和调节异步变频电机的转速。控制器通过压カ传感器P1、P2反馈的信号进行比较，若P2大于P1，则发出控制信号至异步变频电机改变螺杆转速S’ 转速S，=KsS1,SI为螺杆的初速转速；KS为压差系数，主要由电机功率P，エ艺要求注射量Q，活塞前端压カP2和预塑压力Pl决定Ks = F(P, QjP2jP1)由于钢球的止逆作用，即使活塞前端压カP2再大，也不会造成熔融塑料从注射料筒回流到预塑料筒。压差反馈控制的新型挤注式注塑系统的主要性能指标(I)注射速度 800mm/s ；(2)注射压カ部· 2MPa ；(3)理论塑化能力(PE) 180g/s ；(4)理论注射速率(PE)2345g/s。(5)实现网络远程监视、故障诊断和在线编程功能。本发明的各项性能指标尤其适用于超大注射量要求的注射成型设备的使用。以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，如传感器、接近开关的安装位置可根据需要略作调整，等等。总之，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。
权利要求
1.ー种挤注式大注射量注塑成型装置，包括射前储料机构、注射机构、喷嘴(10)和三通阀(I)，所述的射前储料机构包括预塑前料筒(2)、螺杆(3)和预塑料筒(4)，所述的螺杆(3)设置在预塑料筒(4)内，所述的注射机构包括注射前料筒(5)、注射料筒￠)、套设有活塞(7)的活塞杆(8)和电液系统(9)，所述的活塞杆(8)设置在注射料筒￠)内，所述的电液系统(9)与活塞杆(8)连接；所述的射前储料机构、注射机构均通过三通阀(I)与喷嘴(10)连接。
2.根据权利要求I所述的挤注式大注射量注塑成型装置，其特征在于所述的预塑料筒(4)内安装有第一熔体压力传感器P1，所述的注射前料筒内设有第二熔体压力传感器P2。
3.根据权利要求I所述的挤注式大注射量注塑成型装置，其特征在于所述的预塑前料筒(2)与三通阀(I)之间连接有止逆连接筒(11)，所述的止逆连接筒(11)内设有单向阀。
4.根据权利要求I所述的挤注式大注射量注塑成型装置，其特征在于所述的活塞(8)的外环面上设有密封环(12)，所述的密封环(12)与注射料筒(6)内壁相贴合，将活塞⑶与注射料筒(6)内的熔融塑料隔开。
5.根据权利要求I或2或3所述的挤注式大注射量注塑成型装置，其特征在于所述的注射料筒出)内壁前后分别设置了第一接近开关K1和第二接近开关K2。
6.根据权利要求5所述的挤注式大注射量注塑成型装置，其特征在于所述的注塑成型装置还包括控制器，所述的控制器包括依次电连接的处理器、A/D转换电路、放大电路和采集电路，所述的采集电路与第一接近开关K1、第二接近开关K2、第一熔体压力传感器P1和第二熔体压力传感器P2电连接，所述的射前储料机构还包括异步变频电机(13)，所述的螺杆⑶由异步变频电机(13)驱动，所述的异步变频电机(13)与处理器电连接。
7.根据权利要求3所述的挤注式大注射量注塑成型装置，其特征在干所述的单向阀包括钢球(14)和销子(15)，在止逆连接筒(11)内设有用于安装钢球(14)的锥形部位(16)，所述的销子(15)将钢球(15)挡于锥形部位(16)内。
8.ー种挤注式大注射量注塑成型装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤 (1)、预塑阶段①、控制三通阀使其连通注射前料筒和预塑前料筒，同时注射前料筒和预塑前料筒均与喷嘴截止； ②、异步变频电机驱动螺杆旋转进行预塑，熔融塑料经过三通阀进入注射前料筒和注射料筒，直至活塞在熔融塑料的推动下后退至第二接近开关处，收到第二接近开关发出的反馈信号，表明已达到预塑量，预塑阶段结束，进入注塑阶段； (2)、注塑阶段①、开始注塑，三通阀处于三通状态，即喷嘴、注射前料筒和注射料筒三者相通； ②、比较第一熔体压力传感器和第二熔体压力传感器的压カ值 a、当第二熔体压カ传感器大于第一熔体压カ传感器，则通过异步变频电机调节增大螺杆的转速，直至第二熔体压カ传感器小于第一熔体压カ传感器，电液系统驱动活塞杆继续前移； b、当第二熔体压カ传感器小于第一熔体压カ传感器，无需调节螺杆转速，电液系统驱动活塞杆前移； ③、螺杆和活塞杆工作直至注塑完成，需再次注塑，开始循环以上步骤。
9.根据权利要求8所述的挤注式大注射量注塑成型装置的使用方法，其特征在于在步骤I的预塑阶段之前还有以下步骤的准备阶段①、通过第一接近开关判断活塞是否处于注射料筒内壁的最前端，若是，则进入预塑阶段；若否，则控制电液系统驱动活塞杆前移，直至获得由第一接近开关发出的活塞已经到位的反馈信号，再停止活塞杆工作，并进入预塑阶段。
10.根据权利要求8所述的挤注式大注射量注塑成型装置的使用方法，其特征在于通过控制器接收和处理第二熔体压カ传感器、第一熔体压カ传感器、第一接近开关和第二接近开关的反馈信号，同时预设和调节异步变频电机的转速。
全文摘要
本发明公开了一种挤注式大注射量注塑成型装置及其使用方法，包括射前储料机构、注射机构、喷嘴(10)和三通阀(1)，所述的射前储料机构包括预塑前料筒(2)、螺杆(3)和预塑料筒(4)，所述的螺杆(3)设置在预塑料筒(4)内，所述的注射机构包括注射前料筒(5)、注射料筒(6)、套设有活塞(7)的活塞杆(8)和电液系统，所述的活塞杆(8)设置在注射料筒(6)内，所述的电液系统(9)与活塞杆连接；所述的射前储料机构、注射机构均通过三通阀与喷嘴连接。经过准备阶段、预塑阶段、注塑阶段等过程。本发明能够满足大注射量的需求，无需根据注射量的多少来设计对应的注塑机型，通用性好，适用范围广，提高了注射效率，节能高效。
文档编号B29C45/58GK102909836SQ201210284408
公开日2013年2月6日 申请日期2012年8月10日 优先权日2012年8月10日
发明者许忠斌, 徐浙云, 郑建国, 周宏伟, 岳钦杨, 吴敬阳, 李立峰, 陆晨风 申请人:泰瑞机器股份有限公司, 浙江大学