塑化动力和注射动力协同式高效能注塑机的制作方法

本发明属于注塑机备领域，具体涉及一种塑化动力和注射动力协同式高效能注塑机。

背景技术：

注塑机，又名注射成型机或注射机。它是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。注塑机能加热塑料，对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。

因此，塑料注塑的过程主要包括塑化过程、松退过程和注射过程，其中塑化过程中，主要是有螺杆向后退并绕着自身轴线转动将熔料推送至料筒的出料端部；松退过程主要后退释压，保证熔料不会自喷嘴泄漏；注射过程主要是向前推送螺杆，将熔料自喷嘴中挤出。也就是说，在化过程中螺杆是边转动边后退运动；在松退过程中螺杆直线后退运动（不转动）；在注射过程中螺杆直线向前运动（不转动）。

然而，目前行业内注塑机设备，在注射过程和塑化过程中，对电机的利用率较低，且塑化用的动力与注射用的动力之间是相对独立工作的，当塑化时，塑化电机基本处于较高负荷甚至满负荷工作状态，而此时注射电机仅提供较小的背压，基本处于无负载工作状态；当注射时，注射电机处于满负载工作状态，而塑化电机基本处于无负载工作状态，因此，为了实现上述的塑料注塑，其选择的塑化电机和注射电机所需要的额定功率是较高的，故注塑机的成本也比较高。为此，有部分厂家已经想到了，将塑化动力和注射动力进行协作，共同完成整个注塑过程，从而降低动力输出的额定功率，降低成本，然而，在实际操作中，往往是结构复杂，难以控制，无法满足市场需求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的塑化动力和注射动力协同式高效能注塑机。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种塑化动力和注射动力协同式高效能注塑机，其包括：

机壳；

料筒，其包括内部具有空腔且自一端部与机壳连通的筒体、位于筒体另一端部的喷嘴，其中筒体上设有塑胶原料入口；

螺杆，其沿着料筒长度方向延伸；

压力传感器；

动力系统，其用于驱动螺杆绕自身轴线转动、且沿着自身长度方向直线运动，

特别是，动力系统包括中心线与螺杆轴心线重合且通过转动连接件设置在机壳内的套筒、驱动套筒绕自身轴心线转动的塑化驱动件、自套筒内部穿过的传动部件、用于将传动部件与螺杆远离挤出端部相连接的连接部件、通过转动连接件转动设置在机壳内且一端部自机壳远离料筒所在端部冒出的螺母、设置在螺母外端部且驱动螺母绕自身轴心线转动的注射驱动件，其中传动部件为螺纹旋向相反的双头螺杆，该双头螺杆一螺纹段与套筒内部螺纹副配合，另一螺纹段与螺母内部螺纹副配合、且另一螺纹段的端部冒出螺母的外端部，由套筒和螺母相向转动的协同下，以驱使双头螺杆直线运动或/和向螺母外端部后退式转动。

优选地，双头螺杆包括与套筒配合的第一螺纹段、与螺母配合的第二螺纹段，其中第一螺纹段和第二螺纹段自一端部固定连接，第一螺纹段和第二螺纹段的轴心线共线，并与螺杆轴心线重合。也就是说，其中所述第一螺纹段和所述第二螺纹段是位于同一个部件上。

进一步的，第一螺纹段的螺距大于所述第二螺纹段的螺距，且第一螺纹段螺距为第二螺纹段螺距的n倍，其中n≥2，且为整数。这样设置，适用于不同型号的注塑机，在不同的螺距下，以实现螺母和套筒不同转动速度来调节双头螺杆的运动状态。

根据本发明的一个具体实施和优选方面，在套筒的外周还设有与塑化驱动件相连接的连接法兰，动力系统还包括两端部连接在连接法兰和连接部件之间且套设在双头螺杆外周的弹性件，其中当连接部件转动并向机壳内部后退或者直线向机壳内部后退时，弹性件处于压缩形变状态；当连接部件向机壳外运动时，弹性件处于恢复形变状态。

优选地，弹性件为弹簧，且两端部固定在连接帽和套筒的法兰上，其中弹簧可压缩或/和可扭转的设置。

具体的，连接部件为固定法兰，且将双头螺杆的内端部与螺杆远离射出端部固定连接。

根据本发明的又一个具体实施和优选方面，在机壳内部可拆卸地设置有机壳内衬，套筒和螺母分别通过转动连接件转动地设置在机壳内衬上，其中转动连接件为轴承。

优选地，压力传感器设置在机壳内衬远离料筒端部与机壳靠近注射驱动件端部之间。

具体的，机壳远离料筒的端部形成阶梯腔体，机壳内衬塞入阶梯腔内部，且机壳内衬内部形成与之匹配的第一内腔和第二内腔，其中第一内腔的直径大于第二内腔的直径，轴承分别设置在第一内腔和第二内腔中，套筒和螺母相对机壳内衬转动设置。

优选地，塑化驱动件包括与套筒同心设置的塑化齿轮、用于驱动塑化齿轮的塑化传动件和塑化电机。

优选地，注射驱动件包括套设在螺母外端部且与螺母同心设置的注射齿轮、用于驱动注射齿轮的注射传动件和注射电机。

此外，在机壳的端部、料筒的外周还设有冷却套，其中冷却套上开设有与塑胶原料入口相连通的入料孔。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明通过套筒和螺母不同转速及转向的共同协同，以驱使双头螺杆直线或旋转运动带动螺杆同步运动，因此，使得注塑单元的电机的额定功率比现有注塑机大幅降低，与此同时，结构紧凑，运动部件惯量小、响应快，可有效扩大注塑工艺窗口，提高制品稳定性和良品率。

附图说明

图1为本发明注塑机的结构剖视示意图（处于塑化或松退过程）；

图2为本发明注塑机的结构剖视示意图（处于注射过程）；

其中：1、机壳；

2、料筒；20、筒体；20a、塑胶原料入口；200、空腔；21、喷嘴；

3、螺杆；

4、动力系统；40、套筒；41、塑化驱动件；410、塑化齿轮；42、传动部件；421、第一螺纹段；422、第二螺纹段；43、连接部件；44、螺母；45、注射驱动件；450、注塑齿轮；46、连接法兰；47、弹性件（弹簧）；z、转动连接件（轴承）；

5、压力传感器；

6、机壳内衬；q1、第一内腔；q2、第二内腔；

7、冷却套；7a、入料孔。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1所示，本实施例的塑化动力和注射动力协同式高效能注塑机，其包括机壳1、料筒2、螺杆3、动力系统4和压力传感器5。

具体的，料筒2包括内部具有空腔200且自一端部与机壳1连通的筒体20、位于筒体20另一端部的喷嘴21，其中筒体20上设有塑胶原料入口20a。

螺杆3，其沿着料筒2长度方向延伸，且与筒体20的空腔200匹配设置。

动力系统4，其用于驱动螺杆3绕自身轴线转动、且沿着自身长度方向直线运动。

本例中，动力系统4包括中心线与螺杆3轴心线重合且通过转动连接件z设置在机壳1内的套筒40、驱动套筒40绕自身轴心线转动的塑化驱动件41、自套筒40内部穿过的传动部件42、用于将传动部件42与螺杆3远离挤出端部相连接的连接部件43、通过转动连接件z转动设置在机壳1内且一端部自机壳1远离料筒2所在端部冒出的螺母44、设置在螺母44外端部且驱动螺母绕自身轴心线转动的注射驱动件45。

传动部件42为螺纹旋向相反的双头螺杆，该双头螺杆包括与套筒40内部螺纹副配合的第一螺纹段421、与螺母44内部螺纹副配合的第二螺纹段422，其中第一螺纹段421和第二螺纹段422自一端部固定连接，第一螺纹段421和第二螺纹段422的轴心线共线，并与螺杆3轴心线重合。也就是说，第一螺纹段421和第二螺纹段422是设置在同一个部件上。

本例中，第一螺纹段421螺距为第二螺纹段422螺距4倍。这样，在不同的螺距下，以实现螺母44和套筒40不同转动速度来调节双头螺杆的运动状态。

在套筒40的外周还设有与塑化驱动件41相连接的连接法兰46，动力系统还包括两端部连接在连接法兰46和连接部件43之间且套设在双头螺杆外周的弹性件47，其中当连接部件43转动并向机壳1内部后退或者直线向机壳1内部后退时，弹性件47处于压缩形变状态；当连接部件43向机壳1外运动时，弹性件47处于恢复形变状态。

本例中，弹性件47为弹簧，且两端部固定在连接部件43和连接法兰46上，其中弹簧可压缩或/和可扭转的设置。

具体的，连接部件43为固定法兰，且将双头螺杆的内端部与螺杆3远离射出端部固定连接。

在机壳1内部可拆卸地设置有机壳内衬6，套筒40和螺母44分别通过转动连接件z转动地设置在机壳内衬6上，其中转动连接件z为轴承。

机壳1远离料筒2的端部形成阶梯腔体，机壳内衬6塞入阶梯腔内部，且机壳内衬6内部形成与之匹配的第一内腔q1和第二内腔q2，其中第一内腔q1的直径大于第二内腔q2的直径，轴承分别设置在第一内腔q1和第二内腔q2中，套筒40和螺母44相对机壳内衬6转动设置。

塑化驱动件41包括与套筒40同心设置的塑化齿轮410、用于驱动塑化齿轮410的塑化传动件（图中未显示，但不难想到）和塑化电机（图中未显示，但不难想到）。

本例中，塑化齿轮410与套筒40通过连接法兰46刚性连接（固定连接）

注射驱动件45包括套设在螺母44外端部且与螺母44同心设置的注射齿轮450、用于驱动注射齿轮450的注射传动件（图中未显示，但不难想到）和注射电机（图中未显示，但不难想到）。

压力传感器5设置在机壳内衬6远离料筒2端部与机壳1靠近注射驱动件45端部之间。其中，压力传感器5能够根据设定值控制塑化电机和注射电机的运动状态。

此外，在机壳1的端部、料筒2的外周还设有冷却套7，其中冷却套7上开设有与塑胶原料入口20a相连通的入料孔7a。

本实施的实施过程如下：

一、塑化过程：

结合图1所示，熔料自入料孔7a和塑胶原料入口20a注入料筒2，由塑化电机带动塑化齿轮410转动，从而带动套筒40转动，同时由注塑电机带动注塑齿轮450转动，从而带动螺母44转动，在套筒40和螺母44转向相反和转动速度不同状态下，使得双头螺杆在轴向形成的作用力为零，在径向方向的作用力驱使着双头螺杆的外端部向螺母44外后退式旋转，即，此时双头螺杆在套筒40和螺母44的协同作用下产生旋转运动，同时沿着螺杆3的轴向后退（向右运动），这样一来，熔料在螺杆3的反向推送下向料筒2的前端部运动，弹簧46被压缩形变储存压力，同时扭转变形恢复提供一部分塑化扭矩。

二、松退过程（其状态与图1相似，在此省略附图表示）：

待完成上述塑化步骤后，塑化电机带动塑化齿轮410旋转，从而带动套筒40旋转；同时注射电机带动注射齿轮450转动，从而带动螺母44旋转，在套筒40和螺母44转向相反和转动速度不同状态下，使得双头螺杆在径向方向的作用力为零，在轴向形成的作用力驱使着，双头螺杆沿着直线方向向后运动，即，此时双头螺杆在套筒40和螺母44的协同作用下不旋转，但是沿轴线方向后退（图示向右运动），进而带动螺杆3直线后退，实现松退，同时，弹簧46进一步被压缩。

三、注射过程：

结合图2所示，完成上述的松退后，通过由注射电机带注射齿轮450的反向转动，从而带动螺母44反转，同时由塑化电机带动塑化齿轮410反向转动，从而带动套筒40反动，在套筒40和螺母44转向相反和转动速度不同状态下，使得双头螺杆在径向方向的作用力为零，在轴向形成的作用力均是向左，双头螺杆在套筒40和螺母44的协同作用下不旋转，但是沿轴线方向向左运动，进而将熔料自喷嘴出射出，此时，弹簧46恢复形变提供一部分注射压力，同时被扭转变形储存扭矩。

综上，本发明通过套筒和螺母不同转速及转向的共同协同，以驱使双头螺杆直线或旋转运动带动螺杆同步运动，因此，使得注塑单元的电机的额定功率比现有注塑机大幅降低，与此同时，结构紧凑，运动部件惯量小、响应快，可有效扩大注塑工艺窗口，提高制品稳定性和良品率。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。