專利名稱：將材料注射到注射機(jī)的模具中的機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將材料注射到注射機(jī)的模具中的機(jī)構(gòu)。
技術(shù)背景注射成型機(jī)這樣制造所有類型和材料的零部件將材料注射^模具 中以模制零部件，^使材料凝固并M具中取出所^J:部件。為了執(zhí)行這些動(dòng)作，注射機(jī)包括多個(gè)機(jī)構(gòu)，其中包括注射機(jī)構(gòu)，該注射機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)將 材料從爐子或其它來(lái)源注射或引入到所述模具中。注射機(jī)構(gòu)通常包括將材料從爐子或其它來(lái)源推入到模具中的液力驅(qū)動(dòng) 活塞，以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(液力機(jī)構(gòu)，電馬達(dá)等等)。注射機(jī)構(gòu)的性能主要由 活塞運(yùn)動(dòng)的速度和力的參數(shù)來(lái)確定，因此也就是由注射期間施加到所述材 料上的速度和力來(lái)確定。這樣，注射機(jī)構(gòu)的性能與操作可通itil勿時(shí)間和 力/時(shí)間的曲線或圖表形式來(lái)顯示，所述曲線或圖M示了在注射持續(xù)的時(shí) 間內(nèi)，活塞的速度和力的變化。力/速度的曲線可分解為多個(gè)階段在第一 階段，活塞必須在速度和力較低但呈增加的狀態(tài)下開(kāi)始移動(dòng)直到材料到達(dá) 模具的開(kāi)口處；在第二階段，速度和力都必須要增加，以充填模具進(jìn)給通 道并推動(dòng)材料至模具的部件成型型腔的開(kāi)口處；在第三階段或充填階段， 通過(guò)保持較高Jbf目對(duì)穩(wěn)定的速度，將型腔充滿；在第四階段或阻滯階段， 活塞的速度迅速減小，同時(shí)由活塞施加的力開(kāi)始增大；在第五階段或壓實(shí) 階段，活塞以減小的速度施加高的作用力以便將型腔內(nèi)的材料壓緊；在笫 六階段，活塞返回到其初始位置。雖然電驅(qū)動(dòng)注射機(jī)構(gòu)也是已知的，但是傳統(tǒng)的注射成型機(jī)的注射機(jī)構(gòu) 利用液力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作。除了推動(dòng)材料^模具的活塞外，所述電驅(qū)4動(dòng)注射機(jī)構(gòu)通常還包括電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和將馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)傳遞給活塞的傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)。由于各種原因，例如增加了機(jī)構(gòu)的操作精度、j更于機(jī)構(gòu)的維l務(wù)和清理、 無(wú)需使用燃油從而減少了對(duì)環(huán)境的影響、減小了機(jī)構(gòu)的尺寸、減少了部件的數(shù)量并簡(jiǎn)化了組裝由此降低了機(jī)構(gòu)成本，電驅(qū)動(dòng)元件是令人感興趣的； 但是由于到目前為止所設(shè)計(jì)的電驅(qū)動(dòng)元件還無(wú)法提供與液力驅(qū)動(dòng)元件具有 相同的力和速度曲線或性能的注射機(jī)構(gòu)，所以電驅(qū)動(dòng)元件技術(shù)并沒(méi)有以所 期望的速n展。必須考慮到，所述液力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)受益于液壓氣動(dòng)儲(chǔ)能器 內(nèi)的能量?jī)?chǔ)存，這意味著這些機(jī)構(gòu)在短的時(shí)間間隔內(nèi)能夠供給非常高的功 率。相反，為了在瞬間分配高的能量，伺服控制的電驅(qū)動(dòng)元件無(wú)法受益于 這種能量積蓄。因此，伺服控制的驅(qū)動(dòng)元件必須制成超大的尺寸，以便能 夠隨時(shí)輸出所需的最大功率，這樣導(dǎo)致的結(jié)果是這些驅(qū)動(dòng)元件必須包括比 傳統(tǒng)液力驅(qū)動(dòng)W^具有更大尺寸的馬達(dá)。假定力和速度曲線或圖表無(wú)法同時(shí)達(dá)到最大值，就可以認(rèn)為，如果傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)在最大力和最大速度的位置采用了不同傳動(dòng)比，則減小所需驅(qū)動(dòng)馬 達(dá)的尺寸是可能的。在最大力的位置，可以采用短的傳動(dòng)裝置，在最大速 度的位置，可以采用長(zhǎng)的傳動(dòng)裝置。然而，根據(jù)注射機(jī)構(gòu)要充填的模具， 最大力和最大速度的位置會(huì)發(fā)生很大的變化，因此在沿著活塞行程的所有 位置處需要能獲得最大力和最大速度。因此，不能使用具有可變傳動(dòng)比的 優(yōu)化的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且優(yōu)選使用具有固定傳動(dòng)比的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。具有固定傳動(dòng)比的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)施例為齒輪齒條系統(tǒng)，在實(shí)踐中，由 于出現(xiàn)在構(gòu)成齒輪齒條的齒之間的接觸線上的高的作用力，因此齒輪齒條 系統(tǒng)包括對(duì)最大傳動(dòng)力的限制。在文獻(xiàn)WO-0072998-A1中詳細(xì)說(shuō)明了應(yīng)用于注射機(jī)構(gòu)以將運(yùn)動(dòng)從馬 達(dá)傳遞到注射缸的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的另 一個(gè)示例。這種傳動(dòng)M基于凸輪的使用 且不具有恒定的傳動(dòng)比，該傳動(dòng)比遵循近似的正弦定律隨凸輪的位置而變 化。從而，根據(jù)要注射到模具中的材料的體積，注射機(jī)構(gòu)可能會(huì)承受力或 速度的不足；如果使用相同的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，并利用固定傳動(dòng)比的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，則所述力和速度的不足將不會(huì)發(fā)生。另外，凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一個(gè)缺陷是 連接棒不是穩(wěn)定地與注射活塞對(duì)齊，這樣會(huì)在注射活塞上產(chǎn)生4黃向應(yīng)力， 且由于所述活塞摩擦氣缸而產(chǎn)生可能的磨損。關(guān)于注射機(jī)構(gòu)要指出的另 一方面是過(guò)壓限制裝置，該過(guò)壓限制裝置是 一種元件，其功能是消除或過(guò)濾在阻滯階段產(chǎn)生的壓力波動(dòng)，其中，在所 i^具已經(jīng)被注滿時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的慣性趨向于繼續(xù)推動(dòng)注射材料并產(chǎn)生高 的瞬時(shí)壓力。所述壓力波動(dòng)如果不被消除，則可能引發(fā)材料注射過(guò)量并導(dǎo) 致模具打開(kāi)以及有可能在部件之間形成材料薄膜。過(guò)壓限制裝置是一種可 補(bǔ)償傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和活塞之間的連接的元件，并且通常形成為彈簧的形式，該 過(guò)壓限制裝置即使當(dāng)模具已經(jīng)被充滿時(shí)也允許驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)持續(xù)前進(jìn)而不產(chǎn)生高的瞬時(shí)力。本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種設(shè)置有電驅(qū)動(dòng)元件的注射成型機(jī)構(gòu)，該注射 成型機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)源于電驅(qū)動(dòng)元件的4吏用，同時(shí)具有可與液力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相當(dāng) 的性能。本發(fā)明的目的是所述注射機(jī)構(gòu)設(shè)置有具有恒定或?qū)嵸|(zhì)上恒定的傳動(dòng)比 的電驅(qū)動(dòng)元件，以便于活塞在其行程的任意位置都可以理想地提供其所有 的力和速度能力。同時(shí)，電驅(qū)動(dòng)元件必須能夠產(chǎn)生比由齒條機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的注 射力高的注射力。發(fā)明內(nèi)容為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明限定了一種注射機(jī)構(gòu)，該注射機(jī)構(gòu)包括電 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、將材料推向模具的活塞、以及用于將馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)傳送給活塞的 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，本發(fā)明的創(chuàng)新方面集中在對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的限定和對(duì)過(guò)壓限制裝置 的限定上。傳動(dòng);l!L構(gòu)在其行程內(nèi)都具有恒定的傳動(dòng)比，其中"行程"可理解為，在 馬達(dá)和活塞的初始位置與馬達(dá)和活塞的最終位置之間，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)和活塞縱 向運(yùn)動(dòng)的范圍，其中在所述初始位置和所述最終位置，活塞分別處于遠(yuǎn)離 模具的位置和靠近模具的位置。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括各種桿件及分布在容座內(nèi)部的其他元件，其中所述桿件根據(jù)鉸接的幾何構(gòu)造相對(duì)于其他元件旋轉(zhuǎn)；所述鉸接的幾何構(gòu)造將固定的 頂點(diǎn)和鉸接的頂點(diǎn)結(jié)^來(lái)，其功能是以可能的最有效的方式將馬達(dá)的旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為活塞的縱向運(yùn)動(dòng)，其中傳動(dòng)比(馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角度和活塞的行 程之間的比率)近似恒定。另外，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成使得驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn) 動(dòng)可通過(guò)連接棒傳遞到活塞上，所述連接棒的行程與活塞的運(yùn)動(dòng)成一直線， 從而防止在活塞上產(chǎn)生橫向應(yīng)力。形成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的元件的幾何構(gòu)造在對(duì)附 圖的詳細(xì)描述中進(jìn)行說(shuō)明。另外，包括在本發(fā)明的注射機(jī)構(gòu)中的過(guò)壓限制裝置以這樣一種方式來(lái) 作用，即，在充填階段為剛性，同時(shí)其本身能夠(通過(guò))變形來(lái)為驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)提供空間，以減少驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)自身的慣性而不產(chǎn)生高的瞬時(shí)應(yīng)力，所述的 高的瞬時(shí)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致模具打開(kāi)且在部件之間形成材料薄膜。為了實(shí)現(xiàn)這些 目的，過(guò)壓限制裝置以使用氣缸為基礎(chǔ)，該氣缸保持作用在液力活塞上的 壓力恒定。除了施加的力大于活塞的預(yù)載力(或液壓力乘以活塞區(qū)域的結(jié) 果)的情況外，活塞持續(xù)地處于完全延伸的位置，從而作為完全的剛性系 統(tǒng)起作用。 一旦所述力超過(guò)預(yù)載力，活塞獲得收縮運(yùn)動(dòng)，該收縮運(yùn)動(dòng)防止 傳輸?shù)牧ν蝗辉龃?，從而使得?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)減速而不會(huì)產(chǎn)生過(guò)高的壓力。過(guò)壓 限制裝置的特定實(shí)施例將在對(duì)附圖的說(shuō)明中進(jìn)行詳細(xì)的解釋。
本發(fā)明的細(xì)節(jié)可參見(jiàn)附圖圖1示出包含在本發(fā)明的注射機(jī)構(gòu)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的幾何表示； 圖2示出圖1所示的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在其初始位置和最終位置的幾何表示； 圖3示出上述附圖中所示的不帶有蓋的注射機(jī)構(gòu)； 圖4示出本發(fā)明的過(guò)壓限制裝置。
具體實(shí)施方式
圖1示出包含在本發(fā)明的注射機(jī)構(gòu)1中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2的構(gòu)造或幾何表7示。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2將在馬達(dá)的回轉(zhuǎn)軸17上旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)元件7的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)18 轉(zhuǎn)換為注射才幾構(gòu)1的活塞5的縱向運(yùn)動(dòng)19。為了實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，傳動(dòng)積韻 2的幾何表示包括可動(dòng)多邊形3，其具有三個(gè)可動(dòng)邊8、 9、 IO和三個(gè)可動(dòng) 鉸接頂點(diǎn)13、 14、 15。第一可動(dòng)鉸接頂點(diǎn)14將可動(dòng)邊9、 10與驅(qū)動(dòng)元件7 相連。第二可動(dòng)4^接頂點(diǎn)13將可動(dòng)邊8、 9與旋轉(zhuǎn)段6相連，所述旋轉(zhuǎn)段 6的另一端通過(guò)固定的鉸接接頭12又與容納有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2的容座或任何固 定的元件相連接。第三可動(dòng)鉸接頂點(diǎn)15將可動(dòng)邊8、 10與推動(dòng)段11相連， 所述推動(dòng)段11通過(guò)可動(dòng)鉸接接頭16又與活塞5相連。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2處于初始位置2'和最終位置2"的幾 何表示。所述幾何表示還包括在初始和最終位置均示出的所有元件，其附 圖標(biāo)記加單引號(hào)以標(biāo)識(shí)其初始位置，加雙引號(hào)以標(biāo)識(shí)其最終位置。圖中還 顯示了驅(qū)動(dòng)元件7在其初始位置7 ，和最終位置7"之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)18是如 何被轉(zhuǎn)換為可動(dòng)的鉸揍接頭16在其初始位置16 ，和最終位置16 "之間的縱 向運(yùn)動(dòng)19的。為了實(shí)現(xiàn)這些操作，可動(dòng)多邊形3操作，以便將驅(qū)動(dòng)元件7 相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸17的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)段6相對(duì)于固定鉸揍接頭12的轉(zhuǎn)動(dòng)、 并轉(zhuǎn)換為可動(dòng)鉸接頂點(diǎn)15實(shí)質(zhì)上豎直的運(yùn)動(dòng)。可動(dòng)鉸接頂點(diǎn)15的運(yùn)動(dòng)被 轉(zhuǎn)換為推動(dòng)段11的運(yùn)動(dòng)、并轉(zhuǎn)換為可動(dòng)鉸楱接頭16和活塞5的縱向運(yùn)動(dòng) 19，由于可動(dòng)4^接頂點(diǎn)15的運(yùn)動(dòng)幾乎豎直，因此可以非常有效地將其運(yùn)動(dòng) 傳送給必須豎直移動(dòng)的可動(dòng)鉸接接頭16。圖3顯示了圖1中幾何表示的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2的實(shí)體實(shí)施例。在所述實(shí)施 例中，驅(qū)動(dòng)元件7為相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸17旋轉(zhuǎn)的桿。未顯示的旋轉(zhuǎn)段6相對(duì)于 連接到容座4上的固定鉸接接頭12旋轉(zhuǎn)。推動(dòng)段11推動(dòng)未顯示的活塞5。 可動(dòng)多邊形3由連接可動(dòng)^^接頂點(diǎn)13、 14、 15的虛線28構(gòu)成，這些可動(dòng) 4^接頂點(diǎn)出現(xiàn)在部分地表示的近似為T(mén)形的部件23中。圖4示出過(guò)壓限制裝置24?；钊?包括較靠近傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的頂部部件25, 所述機(jī)構(gòu)的推動(dòng)段11作用在該頂部部件上，所述活塞還包括底部部件26, 該底部部件26推動(dòng)材料以將該材料注入模具中。兩個(gè)部件25、 26利用氣 缸27連接在一起，該氣缸的作用是限制壓力波動(dòng)或"^值。在正常情況下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)活塞5的頂部部件25時(shí)，活塞5的頂部部件25、氣缸27 和底部部件26如同單個(gè)部件一樣彼此一起移動(dòng)，并向材料施壓。 一旦壓實(shí) 階段完成并且阻滯階段開(kāi)始，則由于材料被壓實(shí)，所以所述底部部件26 顯示出對(duì)前進(jìn)的阻止。因此，當(dāng)頂部部件25出現(xiàn)壓力波動(dòng)時(shí)，氣缸27起 作用并吸收和緩沖所述壓力波動(dòng)，從而減少壓力波動(dòng)對(duì)底部部件26的影 響。
權(quán)利要求
1. 一種用于將材料注射到模具中的注射機(jī)構(gòu)(1)，其中，該注射機(jī)構(gòu)(1)包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)而圍繞回轉(zhuǎn)軸(17)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)元件(7)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(18)轉(zhuǎn)換為活塞(5)的縱向運(yùn)動(dòng)(19)，該活塞的縱向運(yùn)動(dòng)向材料上施加壓力，以將材料注射入模具中，其特征在于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)具有幾何構(gòu)造，該幾何構(gòu)造包括由至少三個(gè)可動(dòng)邊(8，9，10)和至少三個(gè)可動(dòng)鉸接頂點(diǎn)(13，14，15)構(gòu)成的可動(dòng)多邊形(3)，其中可動(dòng)鉸接頂點(diǎn)(14)將可動(dòng)邊(9，10)與驅(qū)動(dòng)元件(7)相連，可動(dòng)鉸接頂點(diǎn)(13)將可動(dòng)邊(8，9)與旋轉(zhuǎn)段(6)的一端相連，該旋轉(zhuǎn)段(6)又通過(guò)其另一端并通過(guò)固定的鉸接接頭(12)連接到固定元件，可動(dòng)鉸接頂點(diǎn)(15)將可動(dòng)邊(8，10)與推動(dòng)段(11)相連，該推動(dòng)段(11)通過(guò)可動(dòng)鉸接接頭(16)又連接到活塞(5)，驅(qū)動(dòng)元件(7)相對(duì)于回轉(zhuǎn)軸(17)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(18)被轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)段(6)相對(duì)于固定鉸接接頭(12)的旋轉(zhuǎn)，且被轉(zhuǎn)換為可動(dòng)鉸接頂點(diǎn)(15)的基本豎直的運(yùn)動(dòng)，其中，該可動(dòng)鉸接頂點(diǎn)(15)的基本豎直的運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換為推動(dòng)段(11)的運(yùn)動(dòng)，并被轉(zhuǎn)換為可動(dòng)鉸接接頭(16)和活塞(5)的縱向運(yùn)動(dòng)(19)。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于將材料注射到模具中的注射機(jī)構(gòu)(1)， 其特征在于，可動(dòng)多邊形(3)是具有三個(gè)可動(dòng)邊(8， 9， IO)和三個(gè)可動(dòng) 鉸接頂點(diǎn)(13, 14， 15)的三角形。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于將材料注射到模具中的注射機(jī)構(gòu)(1)， 其特征在于，旋轉(zhuǎn)段(6)和推動(dòng)段(11)采用桿或連接棒的形式，并且可 動(dòng)多邊形(3)由連接可動(dòng)^^接頂點(diǎn)(13, 14， 15)的虛線(28)構(gòu)成，這 些可動(dòng)4^接頂點(diǎn)出現(xiàn)在近似為T(mén)形的部件(23)中。
4. 如權(quán)利要求1或3所述的用于將材料注射到模具中的注射機(jī)構(gòu) (1)，其特征在于，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)容納在容座(4)的內(nèi)部，所述容座U)或連接到所述容座(4)的部件為固定元件，旋轉(zhuǎn)段(6)的端部連接到該 固定元件。
5.如權(quán)利要求1， 3或4所述的用于將材料注射到模具中的注射機(jī) 構(gòu)(1)，其特征在于，注射機(jī)構(gòu)(1)包括過(guò)壓限制裝置(24),其中， 該過(guò)壓限制裝置(24)包括設(shè)置在活塞(5)的頂部部件(25)和活塞(5) 的底部部件(26)之間的氣缸(27)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)的推動(dòng)段(11)作用 在所述頂部部件上，所述底部部件(26)具有向材料施壓的功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將材料注射到注射機(jī)的模具中的機(jī)構(gòu)(1)，其中，注射機(jī)構(gòu)(1)包括傳輸電動(dòng)馬達(dá)與活塞(5)之間運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)。所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)的特征在于，其具有基本恒定的傳動(dòng)比，且其幾何形狀包括至少由三個(gè)可動(dòng)鉸接頂點(diǎn)(13，14，15)構(gòu)成的可動(dòng)多邊形(3)。按照本發(fā)明，推動(dòng)段(11)從一個(gè)前述可動(dòng)鉸接頂點(diǎn)延伸出，并且以有效的方式將運(yùn)動(dòng)從馬達(dá)傳送到活塞(5)。另外，注射機(jī)構(gòu)(1)包括基于氣缸(27)的使用的過(guò)壓限制裝置(24)。
文檔編號(hào)B29C45/53GK101262967SQ200580051567
公開(kāi)日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日
發(fā)明者F·埃加尼亞法里佐, I·魯茲德阿甘多尼亞阿薩柳絲, J·奧索羅埃特弦尼茲, M·扎塔萊恩郭多阿 申請(qǐng)人:烏爾佩馬克有限公司