[发明专利]一种全电动超高速注塑机

说明书

技术领域

本发明涉及一种注塑成型机，属于高分子材料成型机械领域。

背景技术

高分子材料因其具有良好的加工性能和使用性能，使其在计算机（Computer）、通信（Communication）和消费类电子产品（Consumer Electronics）等领域得到了广泛的应用。随着以消费电子为代表的超轻、超薄、超精密塑料构件的需求量不断增大，为满足成型要求，开发具有超高注射速度以及较高的注射压力的注塑成型设备已成为研究人员和企业界的关注焦点。

一般来说，注射螺杆前进速度达到800mm/s或以上，称为超高速注射。相对于传统的注塑成型，超高速注塑成型具有高速高压等独特的成型特性。聚合物熔体往往由于壁薄而过快冷却，超高速注射以超高速的注射速度和较高的注射压力，使得熔体在型腔内流动能力提高，从而满足超薄制品的成型要求。超高速注射要求注塑成型设备具有很高的响应速度和控制精度，注射装置能提供足够的能量在短时间内实现螺杆提速。超高速注塑成型制品壁厚可达0.1mm，流动长度/壁厚之比高达400:1。

超高速注塑机由于其独特的优势，自发明以来发展迅速。最初，超高速注塑机通过液压蓄能而实现。液压式超高速注塑机需要配备大容量的外置蓄能器和大排量液压泵，通过蓄能器释放的能量实现超高速注射。但液压式超高速注塑机有能耗大、体积大、响应速度低等缺点，制约其发展。鉴于此，全电动超高速注塑机逐渐受到了重视。起初，日本Fanuc公司通过直线电机驱动螺杆注射，但制造难度大，造价高，不利于产业化。此后，全电动超高速注塑机通过大功率电机驱动实现超高速注射，注射速度可高达2000mm/s，具有控制精度高、响应迅速等优点，但其对注射电机和滚珠丝杠提出了苛刻的要求。

专利200910093523.4 公开了一种超高速注射装置。该装置在注射油缸内配备了增速弹簧，利用螺杆塑化后退将弹簧压缩，待注射时，注射油缸进油，弹簧释放，以弹簧的弹性势能配合液压系统，推动螺杆向前注射。此装置解决了液压系统响应以及螺杆瞬间提速的问题，省去了外置的蓄能器，简化了设备机构，降低了对伺服电机以及滚珠丝杠的要求，并降低了成本。

Engel公司提出了熔体膨胀注射(X-MELT)技术，通过注射前预压缩聚合物熔体，在注射时通过压缩熔体的膨胀来完成超高速注射。但是，这种超高速注射工艺，需要配备一整套控制设备，此外还需装备高压可控针阀，涉及前端控制的技术问题，技术难度大。

日本研究人员提出了重锤下落式超高速注塑成型方法。利用重锤下落的重力势能转化成注射的驱动能量，实现超高速注射。通过重物下落撞击注射活塞，可以在短时间内实现注射装置提速，但是器件的磨损问题难以解决。

发明内容

本发明的一种全电动超高速注塑机通过电机驱动螺杆来实现超高速注射。本发明的目的在于解决现有超高速注塑机存在的技术难题和缺陷，提供一种高响应、高控制精度、高性价比的全电动超高速注塑机。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种全电动超高速注塑机，主要由合模装置、注射装置和机架组成。合模装置和注射装置位于机架上，合模装置和机架与常规电动注塑机相同；注射装置由喷嘴、机筒、加热圈、螺杆、加料斗、料斗座、移动装置、拉杆、塑化装置、注射座、丝杠螺母、双注射滚珠丝杠、丝杠支撑座、两台注射伺服电机组成；喷嘴、机筒、螺杆、料斗座、塑化装置、注射座与丝杠支撑座依次沿轴线对齐连接；射台固定在机架上，注射装置安装在射台上，并且在移动装置的控制下可作相对射台运动，加料斗安装在料斗座上，螺杆位于机筒内，加热圈包裹在机筒外；料斗座、注射座和丝杠支撑座通过四根拉杆对称连接固定；塑化装置由塑化电机、塑化齿形同步带及带轮组成，塑化电机固定在注射座上，螺杆尾部与带轮固定连接，实现塑化时螺杆旋转运动；双注射滚珠丝杠水平分布在塑化装置后部，滚珠丝杠的轴线与螺杆的轴线在同一个平面内，滚珠丝杠的一端与丝杠螺母连接，另一端与注射带轮连接；两台注射伺服电机对称布置丝杠在支撑座的顶部，通过齿形同步带及带轮把动力输送到滚珠丝杠上。

本发明一种全电动超高速注塑机注射装置为双电机复合驱动，两台注射伺服电机对称安装在丝杠支撑座尾部，通过两组注射齿形同步带及带轮独立驱动滚珠丝杠，两台注射伺服电机同时驱动，从而实现超高速注射。

本发明一种全电动超高速注塑机注射装置通过伺服电机驱动滚珠丝杠，丝杠螺母安装在注射座上。注射时，伺服电机通过齿形同步带及带轮把动力输送到滚珠丝杠上，滚珠丝杠通过与丝杠螺母的连接，把旋转运动转化成直线运动。由此，滚珠丝杠推动注射座前进，从而使得螺杆完成注射动作。