專利名稱：注射模塑機的制作方法
本申請是1999年4月28日提交的發明名稱為“注射模塑機”的國際申請PCT/JP99/02285進入中國國家階段、國家申請號為99800940.7的分案申請。
為完成這種模塑操作，注射模塑機中包含一個鎖模設備和一個注射設備。鎖模設備中帶有一個定模板和一個動模板。動模板在一個鎖模油缸帶動下前進和后退，從而實現合模、鎖模和開模。
注射設備包含一個加熱筒，其用于加熱和熔化從一個料斗供應的樹脂，以及一個注射噴嘴，其用于注射熔融樹脂。此外，一個螺桿安裝在加熱筒中，從而使得螺桿可以旋轉并且前進和后退。螺桿在前進時可以將樹脂從注射噴嘴注射出，而在后退時可以對樹脂進行計量。
為了使螺桿前進和后退，裝有一個電機驅動的注射設備。
圖1是一個傳統注射設備的示意圖。
在圖1中，參考代號2表示一個注射設備，而4表示注射設備2的一個基架。一個加熱筒21固定安裝在基架4的前端(圖1中的左側)，而一個注射噴嘴21a裝于加熱筒21的前端(圖1中的左側)。一個料斗21b安裝在加熱筒21上，一個螺桿20安置在加熱筒21中，從而使得螺桿20可以旋轉并且前進和后退(圖1中分別為向左和向右移動)。螺桿20的后端(圖1中的右側)以可旋轉的方式被一個支撐件5支撐著。
支撐件5上安裝著一個帶減速機構的計量電機6。計量電機6的旋轉通過一條同步皮帶7a傳輸到螺桿20上。
此外，一個平行于螺桿20的螺紋軸8以可旋轉的方式被支撐著。螺紋軸8的后端通過一條同步皮帶7b連接著一個帶減速機構的注射電機9。也就是說，注射電機9用于帶動螺紋軸8旋轉。螺紋軸8的前端與一個固定在支撐件5上的螺母5a嚙合著。這樣，當注射電機9啟動后，通過同步皮帶7b可以使螺紋軸8旋轉，從而帶動螺母5a軸向移動。
在具有上述結構的注射設備2中，在一個計量階段，計量電機6啟動，以通過同步皮帶7a旋轉螺桿20，從而將螺桿20后退一個預定距離(圖1中向右)。此時，樹脂從料斗21b供應出，再在加熱筒21中被加熱和熔化，并隨著螺桿20的后退而聚集在螺桿20前面。
此外，在一個注射階段，注射電機9被啟動，以通過同步皮帶7b旋轉螺紋軸8，從而使螺母5a和支撐件5隨著螺紋軸8的旋轉而移動。其結果是，螺桿20前進(圖1中向左移動)，而聚集在螺桿20前面的樹脂則從注射噴嘴21a中注射出。
然而，注射設備2具有下列缺點。即在注射設備2中，計量電機6和注射電機9必須分別在計量階段和注射階段啟動。此外，計量電機6的旋轉和注射電機9的旋轉是通過減速機構、帶輪等傳輸到螺桿20上的。因此，機械效率相對較低，而慣性相對較高。其結果是，在注射階段，到達初始注射速度和改變注射速度需要相對較長的時間和相對較大的力矩。此外，從注射階段至保壓階段所需的時間相對較長。
為了克服上述缺點，已經提供了一種內置電機型注射設備，其中一個螺桿、一個注射電機和一個計量電機安置在同一條軸線上。
圖2是一個傳統內置電機型注射設備的剖面圖。
在圖2中，參考代號12表示一個加熱筒，而一個注射噴嘴12a安裝在加熱筒12的前端(圖2中的左側)。一個螺桿22安置在加熱筒12中，從而使得螺桿22可以旋轉并且前進和后退(圖2中向左和向右移動)。
螺桿22在其前端帶有一個螺桿頭22a。螺桿22在加熱筒12中向后(圖2中向右)伸展，并在其后端(圖2中的右側端)連接到一個第一花鍵軸63上。
這樣，在一個計量階段，螺桿22以一個預定距離后退(圖2中向右移動)并保持旋轉，粉末狀樹脂則從一個未示出的料斗供應出，并在加熱筒12中被加熱和熔化，并隨著螺桿22的后退而聚集在螺桿22的螺桿頭22a的前面(圖2中的左側)。
此外，在一個注射階段，當螺桿22前進時(圖2中向左移動)，聚集在螺桿頭22a前面的樹脂從注射噴嘴21a中注射出并充入一個未示出的模具設備的模腔中。
一個驅動段外殼11固定在加熱筒12的后端。一個計量電機44安置在驅動段外殼11的前部(左側部分)，一個注射電機45安置在驅動段外殼11的后部(右側部分)，因而計量電機44和注射電機45共用一條中心軸線。計量電機44包含一個定子46和一個轉子47，而注射電機45包含一個定子48和一個轉子49。
電機47被驅動段外殼11支撐著并可以相對于后者旋轉。具體地講，一個空心的第一轉子軸56固定裝配在轉子47中，而且第一轉子軸56被軸承51和52支撐著。
同樣，電機49被驅動段外殼11支撐著并可以相對于后者旋轉。具體地講，一個空心的第二轉子軸57固定裝配在轉子49中，而且第二轉子軸57被軸承53和54支撐著。
螺桿22可以在計量電機44的帶動下后退，并保持旋轉。為了實現這種運動，一個第一花鍵螺母62固定在第一轉子軸56的前端；一個第一花鍵軸63通過花鍵咬合著第一花鍵螺母62；而螺桿22則固定在第一花鍵軸63的前端。這樣，當轉子47被計量電機44帶動著旋轉時，轉子47的旋轉會被傳輸到螺桿22上，從而使螺桿22旋轉。此時，第一花鍵軸63相對于第一花鍵螺母62后退，從而使螺桿22后退。應當指出，當螺桿22后退時，會有背壓施加到螺桿22上，以抵抗樹脂產生的壓力。
此外，螺桿22可以被注射電機45帶動著前進。為了實現這種運動，一個環形軸承護圈64固定在第二轉子軸57的后端；一個滾珠螺紋軸65插入并固定在軸承護圈64上。滾珠螺紋軸65被驅動段外殼11支撐著并可以相對于后者旋轉。具體地講，滾珠螺紋軸65通過軸承護圈64、一個軸承66以及一個安置在軸承66后側的軸承67而支撐在驅動段外殼11上。
一個滾珠螺母69安置在第二轉子軸57中，以使滾珠螺母69能夠前進和后退，而且滾珠螺母69與滾珠螺紋軸65嚙合著。這樣，轉子49的旋轉通過第二轉子軸57和軸承護圈64傳輸到滾珠螺紋軸65上。滾珠螺母69和滾珠螺紋軸65將旋轉運動轉換成直線運動，從而使得滾珠螺母69可以前進和后退。
此外，為了防止滾珠螺母69與滾珠螺紋軸65一起旋轉，一個空心的第二花鍵軸71固定在滾珠螺母69的前端，而第二花鍵軸71通過花鍵咬合著一個固定在驅動段外殼11上的第二花鍵螺母76。
一個軸承箱72固定在第二花鍵軸71的前端。一個推力軸承73安裝在軸承箱72中并位于軸承箱前側，一個軸承74安裝在軸承箱72中并位于軸承箱后側。這樣，第一花鍵軸63被軸承73和74支撐著并可以相對于第二花鍵軸71和滾珠螺母69旋轉。
在上面描述的結構中，計量電機44的旋轉和注射電機45的旋轉傳輸到螺桿22上，而不必加入減速機構、帶輪等。因此，機械效率提高了，而慣性降低了。
驅動段外殼11由一個前罩11a、一個中央殼11b和一個后罩11c構成；加熱筒12固定在前罩11a的前端。
計量電機44被一個套筒形定子架46a環繞著，而注射電機45被一個套筒形定子架48a環繞著。前罩11a和中央殼11b通過螺紋系桿46b連接在一起，而定子架46a被疊加在前罩11a與中央殼11b之間。同樣，中央殼11b和后罩11c通過螺紋系桿48b連接在一起，而定子架48a被疊加在中央殼11b與后罩11c之間。定子架48a被系桿48b擰緊所產生的摩擦力支撐著。
在上面描述的傳統注射設備中，由于計量電機44和注射電機45安置在同一條軸線上，因此注射模塑機的軸向長度增加了。而在試圖減小注射模塑機的軸向長度時，計量電機44和注射電機45的外徑又增大，從而導致慣性增加。
此外，當注射電機45被啟動以旋轉滾珠螺紋軸65，從而使樹脂隨著螺桿的前進而從加熱筒12中注射出去時，一個與注射力相對應的反作用力通過加熱筒12和前罩11a傳輸到系桿46b上，并從后罩11c傳輸到系桿48b上。因此系桿46b和48b被拉長，從而導致鎖緊力減小。
在上面描述的結構中，當啟動計量電機44或注射電機45而使轉子47或49旋轉時，定子架46a和48a可能會旋轉。因此系桿46b和48b的鎖緊力必須嚴格控制。這使得注射模塑機的維修非常麻煩。
因此，本發明的目的是解決傳統注射模塑機中的上述問題，并提供一種注射模塑機，其機械效率被提高而慣性降低，其軸向長度減小，而且便于組裝和維修。
注射電機和傳動軸安置在相同軸線上，而且傳動軸在注射電機的轉子內前進和后退。
在這種情況下，由于注射電機的旋轉運動直接傳輸到傳動軸上，而沒有加入減速機構、帶輪和類似物。因此機械效率可以提高，而慣性可以降低。其結果是，在注射階段，可以縮短建立和改變注射速度所需的時間，并減小建立和改變注射速度所需的力矩。此外，從注射階段轉換到保壓階段所需的時間縮短了。
由于傳動軸在注射電機的轉子內前進和后退，因此注射模塑機的軸向長度可以減小。
在根據本發明的另一種注射模塑機中，注射電機和傳動軸安置在與注射件相同的軸線上。
在根據本發明的另一種注射模塑機中，注射電機、傳動軸和注射件安置在彼此不同的軸線上。
在根據本發明的另一種注射模塑機中，裝有一個計量電機，其安置在與注射件相同的軸線上。
在根據本發明的另一種注射模塑機中，裝有一個計量電機，其安置在與注射件不同的軸線上，并通過傳動裝置連接著注射件。
在根據本發明的另一種注射模塑機中，傳動軸包含一個滾珠螺紋軸部分和一個花鍵軸部分。
本發明還提供了另一種注射模塑機，其包含一個加熱筒；一個螺桿，其安置在加熱筒中，從而使得螺桿可以前進和后退；一個注射電機；以及一個傳動軸，其連接著螺桿，從而使得傳動軸能夠相對于螺桿旋轉。傳動軸具有一個旋轉傳輸部分，其用于傳輸注射電機的旋轉運動，以及一個運動轉換部分，其用于將旋轉運動轉換成直線運動。
注射電機和傳動軸安置在相同軸線上，而且傳動軸在注射電機的轉子內前進和后退。
本發明還提供了另一種注射模塑機，其包含一個空心電機，其包含一個定子和一個轉子；一個定子架，其環繞著空心電機安置并支撐著定子；以及第一和第二板，它們以可拆卸的方式連接在上定子架的相反端部。
在這種情況下，通過將第一和第二板從定子架上分開，即可更換空心電機。
由于定子架與第一和第二板相互連接著，因此在空心電機啟動后，定子架不會旋轉。這樣，不需要對將定子架與第一和第二板相互連接所需的鎖緊力嚴格控制。
其結果是，注射模塑機的組裝和維修很方便。
在根據本發明的另一種注射模塑機中，空心電機啟動后產生的一個拉力被傳輸到定子架上。
在根據本發明的另一種注射模塑機中，定子架具有一個圓筒形部分，其用于支撐定子，以及凸緣部分，它們成形在圓筒形部分的相反端部。
本發明還提供了另一種注射模塑機，其包含一個空心轉子軸，其以可旋轉的方式被支撐著；一個電機，其包含一個定子和一個安置在定子的徑向內側并固定在轉子軸上的轉子；以及一個注射件，其安置在與電機相同的軸線上。
當注射件位于一個行程的后退端時，注射件的后端移動到一個位于轉子軸前端后面的位置上。
在這種情況下，當注射件前進或后退時，注射件可以與計量電機疊加在一起。因此，注射模塑機的軸向長度可以減小。
在根據本發明的另一種注射模塑機中，一個套筒固定在轉子軸的前端；一個花鍵螺母固定在套筒的后端；以及一個與花鍵螺母通過花鍵咬合的花鍵軸連接著注射件。
在這種情況下，當注射件位于行程的后退端時，注射件的后端可以位于一個從轉子軸前端向后隔開一定距離的位置上，該距離等于套筒的長度。
圖9是根據本發明第四個實施例的內置電機型注射設備的驅動段的剖面圖；以及圖10是本發明的第四個實施例中的前架側視圖。
實施本發明的最佳方式下面將參照附圖對本發明的各實施例進行詳細解釋。
圖3是根據本發明第一個實施例的內置電機型注射設備的剖面圖；圖4是根據本發明第一個實施例的內置電機型注射設備的一個主要部分的剖面圖；以及圖5是用于比較注射特性的曲線圖。在圖5中，水平軸線表示時間，豎直軸線表示注射速度。
在圖3和4中，參考代號12表示一個加熱筒，其用作一個料筒件。加熱筒12在其前端(圖3中的左側)帶有一個注射噴嘴12a。一個用作注射件的螺桿22安裝在加熱筒12中，從而使得螺桿22可以旋轉并且前進和后退(圖3中向左和向右移動)。
螺桿22在其前端帶有一個螺桿頭22a，并且在加熱筒12中向后(圖3中向右)伸展。螺桿22的后端(圖3中的右側端)固定在一個軸承箱12上。此外，一條螺紋23成形在螺桿的外周邊表面上，從而構成了一個槽26。
一個樹脂供應口29成形在加熱筒12中的一個預定位置上，一個料斗30固定在樹脂供應口29上。樹脂供應口29的成形位置使得，當螺桿22在加熱筒12中位于最前方位置(圖3中向左)時，樹脂供應口29面對著槽26的后端部分(圖3中的右側端)。
在一個計量階段，螺桿22以一個預定距離后退(即在圖3中向右移動)并保持旋轉，從而使粉末狀樹脂從料斗30供應到加熱筒12中。樹脂33沿著槽26前進(即在圖3中向左移動)。
此外，如圖所示，一個未示出的用作加熱裝置的加熱器環繞著加熱筒12安置。加熱器將加熱筒12加熱，從而熔化槽26中的樹脂。這樣，隨著螺桿22以一個預定距離后退并保持旋轉，一次注射所需的熔融樹脂將聚集在螺桿頭22a的前面。
在一個隨后的注射階段，當螺桿22前進時，聚集在螺桿頭22a前面的樹脂從注射噴嘴21a中注射出并充入一個未示出的模具設備的模腔中。
在加熱筒12的后端安裝著一個驅動段15，用以帶動螺桿22旋轉、前進和后退，驅動段15包含一個基架17、一個用作第一驅動裝置的計量電機81和一個用作第二驅動裝置的注射電機82。計量電機81以可移動的方式安裝在基架17上。注射電機82則固定在基架17上。注射電機82與螺桿22安裝在相同軸線上。
一個用作導向件的導桿83安裝在基架17上，從而使得導桿83平行于螺桿22伸展。計量電機8 1沿導桿83移動。出于這個目的，一個支撐板84以可滑動的方式被導桿83支撐著，而計量電機81則固定在支撐板84上。
此外，一個驅動側帶輪86固定在計量電機81的一個輸出軸85上，而一個從動側帶輪88固定在軸承箱13的一個箱體87的外周邊上。一條同步皮帶89伸展于驅動側帶輪86和從動側帶輪88之間并纏繞在它們上。驅動側帶輪86、從動側帶輪88和同步皮帶89構成傳動裝置，以將軸承箱13與計量電機81連接起來。
注射電機82包含一個固定在基架17上的定子91和一個安置在定子91內側的轉子92。轉子92被基架17支撐著并可以相對于后者旋轉。具體地講，一個空心轉子軸93固定裝配在轉子92中，而轉子軸93的另一端則通過軸承94和95而被基架17支撐著。
軸承96和97安置在軸承箱13中。螺桿22通過軸承96和96連接著一個用作傳動軸的滾珠螺紋軸/花鍵軸單元98，從而使得螺桿22與滾珠螺紋軸/花鍵軸單元98能夠彼此相對旋轉。一個滾珠螺母99通過一個用作負載探測裝置的測力計105固定在基架17上，滾珠螺母99與一個成形在滾珠螺紋軸/花鍵軸單元98前半部分并用作運動轉換部分的滾珠螺紋軸部分98a嚙合著。軸承箱13構成驅動力傳輸裝置，以使螺桿22與滾珠螺紋軸/花鍵軸單元98能夠相對旋轉，同時又限制了螺桿22與滾珠螺紋軸/花鍵軸單元98之間的軸向移動。此外，滾珠螺母99和滾珠螺紋軸部分98a構成了運動轉換裝置，以將旋轉運動轉換成直線運動。
這樣，在一個計量階段，當計量電機81啟動后，計量電機81的旋轉將依次傳輸到驅動側帶輪86、同步皮帶89、箱體87和螺桿22，從而使螺桿22旋轉。在這種情況下，螺桿22與滾珠螺紋軸/花鍵軸單元98通過軸承箱13而以可旋轉的方式彼此連接著。因此，所傳輸的箱體87的旋轉運動不會傳輸到滾珠螺紋軸/花鍵軸單元98上；然而，加熱筒12中的樹脂的壓力卻通過軸承箱13傳輸到滾珠螺紋軸/花鍵軸單元98上。其結果是，滾珠螺紋軸/花鍵軸單元98可以在后退時保持旋轉，而螺桿22也可以在后退時保持旋轉。當螺桿22退回后，背壓施加在螺桿22上，以抵抗樹脂壓力。
通過向注射電機82的定子91施加一個具有預定頻率的電流，可以使螺桿22前進。出于這個目的，一個環形咬合件101固定在轉子軸93的內周邊上，并位于轉子軸的大致中央部分上，從而使一個成形在咬合件101內周邊表面上的花鍵102與一個成形在滾珠螺紋軸/花鍵軸單元98后半部分上并用作旋轉傳輸部分的花鍵軸部分98b咬合。花鍵102和花鍵軸部分98b構成旋轉傳輸裝置，以傳輸注射電機82的旋轉運動。
這樣，在一個注射階段，當注射電機82啟動后，注射電機82的旋轉運動將依次傳輸到轉子軸93、咬合件101和滾珠螺紋軸/花鍵軸單元98上。由于滾珠螺母99固定在基架17上，因此滾珠螺紋軸/花鍵軸單元98會隨著旋轉而前進，而螺桿22也前進。此時，作用在滾珠螺紋軸/花鍵軸單元98上的注射力通過滾珠螺母99傳輸到測力計105上，并被測力計105探測出來。
滾珠螺紋軸/花鍵軸單元98可以沿軸向后退一個行程S。
如上所述，由于注射電機82的旋轉運動直接傳輸到滾珠螺紋軸/花鍵軸單元98上，而不必加入減速機構、帶輪等。因此，機械效率提高了，而慣性降低了。其結果是，如圖5所示，在注射階段，可以縮短建立和改變注射速度所需的時間，并減小建立和改變注射速度所需的力矩。此外，從注射階段轉換到保壓階段所需的時間縮短了。在圖5中，線L1表示圖1所示傳統注射設備的注射特性；線L2表示圖2所示傳統內置電機型注射設備的注射特性；線L3表示圖3所示內置電機型注射設備的注射特性。
由于咬合件101固定在轉子軸93上的一個大致中央部分上，因此花鍵軸部分98b可以在轉子92中前進和后退。此外，全部用于將計量電機81的旋轉運動傳輸到螺桿22上的驅動側帶輪86、從動側帶輪88和同步皮帶89可以沿軸向疊加在軸承箱13上。這樣，注射模塑機的軸向長度可以減小。
在本實施例中，計量電機81和滾珠螺紋軸/花鍵軸單元98安裝在不同的軸線上。然而，注射電機、滾珠螺紋軸/花鍵軸單元和螺桿也可以安裝在不同的軸線上。
下面，將解釋本發明的第二個實施例。
圖6是根據本發明第二個實施例的內置電機型注射設備的剖面圖。
在圖6中，參考代號111表示一個驅動段外殼。一個用作第一驅動裝置的計量電機144安置在驅動段外殼111的前部(圖6中的左側部分)，而一個用作第二驅動裝置的注射電機145安置在驅動段外殼111的后部(圖6中的右側部分)，從而使計量電機144和注射電機145共用一條中心軸線。計量電機144包含一個定子146和一個轉子147，而注射電機145包含一個定子148和一個轉子149。
轉子147被驅動段外殼111支撐著并可以相對于后者旋轉。具體地講，一個空心的第一轉子軸156固定裝配在轉子147中，而且第一轉子軸156通過軸承151和152而被驅動段外殼111支撐著。
同樣，轉子149被驅動段外殼111支撐著并可以相對于后者旋轉。具體地講，一個空心的第二轉子軸157固定裝配在轉子149中，而且第二轉子軸157通過軸承153和154而被驅動段外殼111支撐著。
在一個計量階段，用作注射件的螺桿22(圖4)將在計量電機144的帶動下后退并保持旋轉。為了實現這種運動，一個圓筒形花鍵套筒162和一個圓筒形導桿112安裝在第一轉子軸156的前端；一個軸承箱113以可滑動的方式安置在導桿112中；而軸承箱113通過一個桿114連接著螺桿22。花鍵套筒162從第一轉子軸156的前端部分(圖6中的左側端部分)伸展到一個接近中央的位置上。花鍵套筒162與一個成形在軸承箱113后端(圖6中的右側端)的花鍵軸部分163通過花鍵嚙合著。這樣，當轉子147在計量電機144帶動下旋轉時，轉子147的旋轉運動會傳輸到螺桿22上，從而帶動螺桿22旋轉。此時，花鍵軸部分163相對于花鍵套筒162后退(圖6中向右移動)，從而使螺桿22也后退。這樣，可以完成計量操作。應當指出，當螺桿22后退時，會有背壓施加到螺桿22上，以抵抗樹脂產生的壓力。
此外，在一個注射階段，螺桿22被注射電機145帶動著前進而不旋轉。為了實現這種運動，軸承166和167以及一個推力軸承168安裝在軸承箱113中。一個用作傳動軸的滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165的前端以可旋轉的方式被軸承166和167支撐著，而推力負載則被推力軸承168承受。在第一轉子軸156的后端與第二轉子軸157的前端之間的一個位置上，有一個滾珠螺母169固定在驅動段外殼111上。滾珠螺母169與一個成形在滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165前半部分并用作運動轉換部分的滾珠螺紋軸部分123嚙合。此外，一個圓筒形咬合件121安裝在第二轉子軸157的后端。咬合件121從第二轉子軸157的后端部分(圖6中的右側端部分)伸展到一個接近中央的位置上，而且一個花鍵122成形在咬合件的前端內周邊上。通過花鍵122，咬合件121與一個成形在滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165后半部分上并用作旋轉傳輸部分的花鍵軸部分124咬合。也就是說，滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165的前端通過軸承箱113和第一轉子軸156而被軸承151支撐在驅動段外殼111上并可以相對于后者旋轉，而滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165的后端通過咬合件121和第二轉子軸157而被軸承154支撐在驅動段外殼111上并可以相對于后者旋轉。軸承箱113構成驅動力傳輸裝置，以使螺桿22與滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165能夠相對旋轉，同時又限制了螺桿22與滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165之間的軸向移動。此外，咬合件121和花鍵軸部分124構成了旋轉傳輸裝置，以傳輸注射電機145的旋轉運動。而滾珠螺母169和滾珠螺紋軸部分123構成運動轉換裝置，以將旋轉運動轉換成直線運動。
一個端蓋131固定在第二轉子軸157的后端。端蓋131密封住第二轉子軸157的內部，以防止外界物質進入。此外，一個編碼器132安裝在端蓋131上，以直接探測滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165的旋轉圈數。這樣，在一個未示出的控制段中，可以根據滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165的旋轉圈數而計算出滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165的位置。
在本實施例中，轉子149的旋轉通過第二轉子軸157和咬合件121傳輸到滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165上，而這個被傳輸的旋轉運動又被滾珠螺母169和滾珠螺紋軸部分123轉換成直線運動，從而使滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165前進和后退(圖6中分別為向左和向右移動)。因此，當轉子149被注射電機145帶動著旋轉以使滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165前進時，螺桿22會前進而不旋轉。這樣，可以完成注射操作。
在上面描述的結構中，計量電機144的旋轉和注射電機145的旋轉傳輸到螺桿22上，而不必加入減速機構、帶輪等。因此，機械效率提高了，而慣性降低了。
由于花鍵122安置在轉子149的一個大致中央部分上，因此花鍵軸部分124可以在轉子149中前進和后退。此外，用于將計量電機144的旋轉運動傳輸到螺桿22上的花鍵套筒162和花鍵軸部分163可以沿軸向疊加在滾珠螺紋軸部分123上。因此，注射模塑機的軸向長度可以減小。
下面，將解釋本發明的第三個實施例。與第二個實施例中相同的結構以相同的參考代號表示，而且它們的解釋被省略。
圖7是根據本發明第三個實施例的內置電機型注射設備的剖面圖。
在圖7中，參考代號210表示一個驅動段外殼，其由一個前殼221、一個中央殼222和一個后殼223構成。后殼223由一個圓筒形部分226以及覆蓋在圓筒形部分226的相反兩端上的端板224和225構成。一個用作第一驅動裝置的計量電機201安置在中央殼222的前端(圖7中的左側端)，而用作第二驅動裝置的注射電機145安置在后殼223中。計量電機201和用作注射件的螺桿22(圖4)安裝在不同的平行軸線上。注射電機145和螺桿22安裝在同一條軸線上。在中央殼222的前端，有一個花鍵螺母211以可旋轉的方式被軸承213和214支撐著，一個花鍵212成形在花鍵螺母211的后端(圖7中的右側端)內周邊上。一個驅動側齒輪203安裝在計量電機201的一個輸出軸202上并與一個以可旋轉的方式支撐在前期221上的惰輪嚙合。一個從動側齒輪205安裝在花鍵螺母211的前端并與惰輪204嚙合。這樣，啟動計量電機201后產生的旋轉運動會通過驅動側齒輪203、惰輪204和從動側齒輪205傳輸到花鍵螺母211上。
一個軸承箱231安置在從動側齒輪205和花鍵螺母211的徑向內側。一個花鍵232成形在軸承箱231的外周邊表面上，而軸承箱231通過花鍵咬合著花鍵螺母211。
驅動側齒輪203、惰輪204和從動側齒輪205構成傳動裝置，以將軸承箱231和計量電機201連接起來。
螺桿22可以被注射電機145帶動著前進(圖7中向左移動)而不旋轉。出于這個目的，軸承166和167以及推力軸承168安裝在軸承箱231中。用作傳動軸的滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165的前端以可旋轉的方式被軸承166和167支撐著，而推力負載則被推力軸承168承受。此外，在中央殼222的后端與第二轉子軸157的前端之間的一個位置上，滾珠螺母169固定在中央殼222上，并與一個成形在滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165前半部分并用作運動轉換部分的滾珠螺紋軸部分123嚙合。滾珠螺母169和滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165構成運動轉換裝置，以將旋轉運動轉換成直線運動。
這樣，在一個計量階段，當計量電機201被啟動后，計量電機201的旋轉運動依次傳輸到驅動側齒輪203、惰輪204、花鍵螺母211、軸承箱231、桿114和螺桿22，在這種情況下，由于螺桿22通過軸承箱231與滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165相連，因此它們之間可以有相對旋轉。這樣，雖然被傳輸到軸承箱231的旋轉運動不會被傳輸到滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165上，但加熱筒12中的樹脂壓力會通過軸承箱231傳輸到滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165上。這樣，滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165會后退(圖7中向右移動)并保持旋轉，從而使螺桿22也后退。當螺桿22后退時，背壓施加到螺桿22上，以抵抗樹脂產生的壓力。
此外，在一個注射階段，當注射電機145被啟動后，注射電機145的旋轉運動依次傳輸到第二轉子軸157、咬合件121和滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165。由于滾珠螺母169固定在中央殼222上，因此滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165上會前進并保持旋轉，從而使螺桿22前進而不旋轉。
在本實施例中，由于花鍵122基本上裝于第二轉子軸157的中央，因此用作旋轉傳輸裝置的花鍵軸部分124可以在轉子149中前進和后退(圖7中向左和向右移動)。此外，全部用于將計量電機201的旋轉運動傳輸到螺桿22上的驅動側齒輪203、惰輪204和從動側齒輪205可以沿軸向疊加在軸承箱231上。這樣，注射模塑機的軸向長度可以減小。咬合件121和滾珠螺紋軸/花鍵軸單元165構成旋轉傳輸裝置。
雖然在上面各個實施例中采用螺桿22作為注射件，但是也可以采用一個柱塞以取代螺桿22。
下面解釋本發明的第四個實施例。
圖8是根據本發明第四個實施例的內置電機型注射設備中的一個驅動段外殼的解釋性視圖；圖9是根據本發明第四個實施例的內置電機型注射設備的驅動段的剖面圖；以及圖10是本發明的第四個實施例中的前架側視圖。圖8是沿圖10中的線X-X的剖面圖。
在圖8-11中，參考代號311表示一個驅動段外殼，其包圍著用作料筒件的加熱筒12(圖4)并固定在加熱筒的后端。驅動段外殼311包含一個前罩313；一個中央架315；一個后罩317；一個前架341連接著前罩313；以及一個后架342連接著中央架315和后罩317。在這種情況下，前架341和后架342構成一個定子架；前罩313、中央架315和后罩317構成一個設備架；而前架341和后架342也用作一個設備架。前罩313和前架341通過螺栓b1以可拆卸的方式相互連接起來；前架341和中央架315通過螺栓b2以可拆卸的方式相互連接起來；中央架315和后架342通過螺栓b3以可拆卸的方式相互連接起來；而后架342和后罩317通過螺栓b4以可拆卸的方式相互連接起來。對于前架341，前罩313用作一個第一板，而中央架315用作一個第二板。對于后架342，中央架315用作一個第一板，而后罩317用作一個第二板。
這樣，通過拆去螺栓b1可將前罩313與前架341分開；通過拆去螺栓b2可將前架341與中央架315分開；通過拆去螺栓b3可將后架342與中央架315分開；通過拆去螺栓b4可將后罩317與后架342分開。因此，可以更換用作第一驅動裝置的計量電機344和用作第二驅動裝置的注射電機345。其結果是，注射模塑機的組裝和維修很方便。每個計量電機344和注射電機345均為空心型電機。
計量電機344安置在驅動段外殼311的前部(圖9中的左側部分)，而注射電機345安置在驅動段外殼111的后部(圖9中的右側部分)，從而使計量電機344和注射電機345共用一條中心軸線。計量電機344包含一個支撐在前架341上的定子346和一個安置在定子346內部的環形轉子347。注射電機345包含一個支撐在后架342上的定子348和一個安置在定子348內部的環形轉子349。
轉子347被驅動段外殼311支撐著并可以相對于后者旋轉。具體地講，一個空心的第一轉子軸356固定裝配在轉子347中；第一轉子軸356的前端(圖9中的左側端)通過一個軸承351支撐在前架341上；而第一轉子軸356的后端(圖9中的右側端)通過一個軸承352支撐在中央架315上。
同樣，轉子349被驅動段外殼311支撐著并可以相對于后者旋轉。具體地講，一個空心的第二轉子軸357固定裝配在轉子349中；第二轉子軸357的前端通過一個軸承353支撐在中央架315上；而第二轉子軸357的后端通過一個軸承354支撐在后架342上。
當一個具有預定頻率的電流施加在計量電機344的定子346上后，用作注射件的螺桿22將后退(圖9中向右移動)并保持旋轉。為了實現這個運動，一個套筒318安裝在第一轉子軸356的前部并位于第一轉子軸356的徑向內側；而套筒318的前端通過螺栓65固定在第一轉子軸356的前端。此外，在第一轉子軸356的前端后側(圖9中的右側)的一個預定位置上，即套筒318后端上，安置著一個第一花鍵螺母362，其通過螺栓b12固定在套筒318的后端。第一花鍵螺母362通過花鍵與一個第一花鍵軸363咬合著。螺桿22固定在第一花鍵軸363的前端。在這種情況下，第一花鍵螺母362和第一花鍵軸363構成第一驅動力傳輸裝置，以使套筒318與一個第一聯軸器381之間能夠進行相對軸向移動，同時又限制了套筒318與第一聯軸器381之間的相對旋轉。第一花鍵軸363的長度等于螺桿22的行程。
這樣，當轉子347在計量電機344的帶動下旋轉時，轉子347的旋轉運動將依次通過第一轉子軸356、套筒318、第一花鍵螺母362和第一花鍵軸363而傳輸到螺桿22上，從而使螺桿22旋轉。其結果是，樹脂在槽26中前進(圖9中向左移動)并被熔化，螺桿22則在樹脂前進所產生的背壓的作用下后退。
此時，由于第一花鍵螺母362通過花鍵與第一花鍵軸363咬合著，因此第一花鍵軸363會相對于第一花鍵螺母362后退。
此外，當一個具有預定頻率的電流施加在注射電機345的定子348上后，螺桿22將前進而不旋轉。為了實現這個運動，一個環形軸承護圈364固定在第二轉子軸357的后端；一個滾珠螺紋軸365的第一軸部365a固定裝配在軸承護圈364中。滾珠螺紋軸365被驅動段外殼311支撐著并可以相對于后者旋轉。具體地講，滾珠螺紋軸365通過軸承護圈364、一個軸承366以及一個推力軸承368而支撐在后罩317上。一個后蓋377利用螺栓b6并通過一個用作負載探測裝置的測力計375固定在后罩317上。滾珠螺紋軸365的第二軸部365b通過一個軸承367支撐在后蓋377上。一個絕對脈沖編碼器385通過一個托架386安裝在后蓋377上。絕對脈沖編碼器385連接著第二軸部365b并用作第一旋轉量探測裝置以探測滾珠螺紋軸365的旋轉圈數或注射電機的旋轉圈數，還用作一個螺桿位置探測裝置以根據注射電機的旋轉圈數而缺點螺桿22的位置。
此外，一個滾珠螺母369安置在第二轉子軸357中，從而使得滾珠螺母369能夠前進和后退(圖9中向左和向右移動)。滾珠螺母369進入與滾珠螺紋軸365相嚙合的狀態，以構成一個運動轉換部分。這樣，當啟動注射電機345而使轉子349旋轉時，轉子349的旋轉運動將通過第二轉子軸357和軸承護圈364傳輸到滾珠螺紋軸365上，從而將旋轉運動轉換成直線運動以使滾珠螺母369前進和后退。為了防止滾珠螺紋軸365從滾珠螺母369中脫出，一個擋塊319通過一個螺栓b13固定在滾珠螺紋軸365的前端。
此外，為了防止滾珠螺母369與滾珠螺紋軸365一起旋轉，一個套筒形第二花鍵軸371通過螺栓b11固定在滾珠螺母369的前端，第二花鍵軸371通過花鍵咬合著一個固定在中央架315上的第二花鍵螺母376。在這種情況下，第二花鍵螺母376和第二花鍵軸371構成第二驅動力傳輸裝置，以使中央架315與一個用作第三驅動力傳輸裝置并將在后文中解釋的軸承箱372之間能夠相對軸向移動，同時又限制了中央架315與軸承箱372之間的相對旋轉運動。第二花鍵軸371的長度等于螺桿22的行程。
軸承箱372通過螺栓b7固定在第二花鍵軸371的前端。一個推力軸承373安置在軸承箱372中并位于軸承箱前側(圖9中的左側)，一個軸承374安置在軸承箱372中并位于軸承箱后側。在這種情況下，軸承箱372使得第一花鍵軸363與第二花鍵軸371之間能夠相對旋轉，同時又限制了第一花鍵軸363與第二花鍵軸371之間的相對軸向移動。這樣，第一花鍵軸363被推力軸承373和軸承374支撐著并可以相對于第二花鍵軸371和滾珠螺母369旋轉。
此外，螺桿22的一個后端軸22b利用螺栓b8和b9并通過一個第一聯軸器381和一個第二聯軸器382固定在第一花鍵軸363的前端。當螺桿22前進和后退時，第一聯軸器381在套筒318中滑動。此外，一個凹槽363a成形在第一花鍵軸363的后端，以防止第一花鍵軸363與螺栓b13的頭部相沖突，否則的話，當第一花鍵軸363位于后退位置時，可能出現上述沖突。這樣，注射模塑機的軸向長度可以減小。
參考代號384表示一個編碼器，其通過一個齒輪系387連接著套筒318。編碼器384用作第二旋轉量探測裝置以探測套筒318的旋轉圈數或計量電機的旋轉圈數。參考代號389表示一個水冷套，其通過螺栓b10固定在前罩313上。水冷套389用于防止熱量從加熱筒12的后端傳輸到前罩313上。
下面，將解釋具有上述結構的驅動段的操作。
在一個注射階段，當一個電流施加到注射電機345的定子348上后，轉子349將旋轉，而轉子349的旋轉運動會通過第二轉子軸357和軸承護圈364傳輸到滾珠螺紋軸365上，從而使滾珠螺紋軸365旋轉。此時，由于第二花鍵軸371通過花鍵咬合著固定在中央架315上的第二花鍵螺母376，因此滾珠螺母369不旋轉。這樣，一個推力作用在滾珠螺母369上，從而使滾珠螺母369前進。
在上述注射階段，計量電機344不啟動，而轉子347處于停止狀態。因此，安置在滾珠螺母369前側的第一花鍵軸363將前進，以帶動螺桿22前進。
通過前面所述的方式，注射電機345的旋轉運動通過滾珠螺紋軸365和滾珠螺母369轉換成直線運動。其結果是，聚集在螺桿22前面的樹脂則從注射噴嘴12a中注射出。
在一個計量階段，當一個電流施加在計量電機344的定子346上后，轉子347將旋轉，而轉子347的旋轉運動會通過第一轉子軸356、套筒318和第一花鍵螺母362傳輸到第一花鍵軸363上，從而使第一花鍵軸363旋轉。第一花鍵軸363的旋轉運動被傳輸到螺桿22上，以使螺桿22旋轉。其結果是，樹脂在槽26中前進并被熔化，螺桿22則在樹脂前進所產生的背壓的作用下后退。
此時，由于第一花鍵螺母362通過花鍵咬合著第一花鍵軸363，因此第一花鍵軸363將相對于第一花鍵螺母362后退。
在計量供應的樹脂的背壓受到控制的狀態下，注射電機345被啟動，以使轉子349沿著使螺桿22后退的方向旋轉。此時，作用在螺桿22等部件上的軸向負載被測力計375探測出，而背壓則根據負載探測值計算出來。或者，一個未示出的壓力傳感器可以安置在加熱筒12中以探測加熱筒12中的樹脂壓力，從而根據壓力探測值計算背壓。
前架341由一個支撐在定子346上的圓筒形部分408構成，圓筒形部分408的每端分別整體式成形出一個矩形凸緣部分421。凸緣部分421具有四個角部410，每個角部分別帶有一個孔409，用以穿過螺栓b1或b2。
為了使前架341能夠相對于前罩313定位，一個環形階梯部分f1成形在前罩313上。同樣，為了使前架341能夠相對于中央架315定位，一個環形階梯部分f2成形在中央架315上。
后架342由一個支撐在定子348上的圓筒形部分418構成，圓筒形部分418的每端分別整體式成形出一個矩形凸緣部分422。凸緣部分422具有四個角部420，每個角部分別帶有一個孔419，用以穿過螺栓b3或b4。
為了使后架342能夠相對于中央架315定位，一個環形階梯部分f3成形在中央架315上。同樣，為了使后架342能夠相對于后罩317定位，一個環形階梯部分f4成形在后罩317上。
如上所述，前罩313和中央架315通過前架341連接起來，而中央架315和后罩317通過后架342連接起來。此外，前架341由圓筒形部分408和凸緣部分421構成，而后架342由圓筒形部分418和凸緣部分422構成。這樣，在注射階段，當注射電機345被啟動而帶動滾珠螺紋軸365旋轉，以使螺桿22前進而將樹脂從加熱筒12中注射出去時，即使注射力的反作用力從加熱筒12通過前罩313傳輸到前架341，并作為拉力通過后罩317傳輸到后架342上，前架341和后架342也不會被拉長。因此，螺栓b1-b4的鎖緊力不會減弱。
此外，即使螺栓b1-b4的鎖緊力減弱了，前架341和后架342也不會在啟動計量電機344或注射電機345后旋轉，這是因為前罩313和前架341通過螺栓b1固定在一起，前架341和中央架315通過螺栓b2固定在一起，中央架315和后架342通過螺栓b3固定在一起，而后架342和后罩317通過螺栓b4固定在一起。
這樣，螺栓b1-b4的鎖緊力不需要嚴格控制，因此注射模塑機的組裝和維修很方便。
在本實施例中，套筒318安裝在第一轉子軸356的前部并位于第一轉子軸356的徑向內側；而套筒318的前端固定在第一轉子軸356的前端。此外，第一花鍵螺母362固定在套筒318的后端；第一花鍵螺母362在第一轉子軸356的幾乎中央處通過花鍵咬合著第一花鍵軸363；而螺桿22則固定在第一花鍵軸363的前端。
因此，當螺桿22位于行程的后退端時，螺桿22的后端可以位于一個從第一轉子軸356中心略向前偏移的位置上，即從第一轉子軸356前端向后隔開一定距離的位置上，該距離等于與套筒318的長度。
在這種情況下，當螺桿22前進或后退時，螺桿22可以與計量電機344疊加在一起。因此，注射模塑機的軸向長度可以減小。
本發明并不局限于前面描述的各實施例。根據本發明的精神可以對本發明作出各種修改和改型，而它們均包含在本發明的范圍中。
工業應用性本發明可以用于電機傳動型注射模塑機。
權利要求
1.一種注射模塑機，其包含(a)一個料筒件；(b)一個注射件，其安置在上述料筒件中，從而使得上述注射件可以前進和后退；(c)一個注射電機；以及(d)一個運動方向變換部件，其傳輸上述注射電機的旋轉運動，并將旋轉運動轉換成直線運動；(e)一個驅動力傳遞機構，限制上述注射件相對于上述傳動軸在軸方向上的相對運動，而允許在旋轉方向的的相對運動；其中，上述注射電機和上述運動方向變換部件安置在相同軸線上。
2.根據權利要求1的注射模塑機，其特征在于，(a)具有可自由旋轉地被支撐的轉子軸；(b)上述注射電機具有定子及轉子，該轉子設置在該定子的徑向內側，固定在上述轉子軸；(c)至少傳動軸的一部分設置在上述的內側。
3.根據權利要求1的注射模塑機，其特征在于，在上述傳動軸上安裝有檢測注射件的位置的編碼器。
4.根據權利要求1的注射模塑機，其特征在于，設置有安裝在將轉子軸密閉的端蓋上、用于檢測注射件的位置的編碼器。
5.根據權利要求1的注射模塑機，其特征在于，設置有編碼器，檢測上述注射件旋轉的旋轉速度。
6.根據權利要求5的注射模塑機，其特征在于，(a)上述注射模塑機中包含一個計量電機；(b)上述編碼器安置在與上述注射件相同的軸線上，檢測隨著驅動上述計量電機而旋轉的套管的旋轉速度。
7.根據權利要求1的注射模塑機，其特征在于，檢測加在上述注射件的軸方向上的載荷的載荷測量計，與注射電機設置在同一軸線上。
8.根據權利要求1的注射模塑機，其特征在于，檢測加在上述注射件的軸方向上的載荷的載荷測量計，與計量電機設置在同一軸線上。
9.根據權利要求1的注射模塑機，其特征在于，構成上述運動方向變換部件的傳動軸的一部分，設置在檢測加在上述注射件的軸方向上的載荷的載荷測量計的內側，上述傳動軸的一部分和載荷測量計在軸方向相對移動。
全文摘要
一種注射模塑機，其包含一個料筒件；一個注射件，其安置在上述料筒件中，從而使得上述注射件可以前進和后退；一個注射電機；以及一個運動方向變換部件，傳輸上述注射電機的旋轉運動，并將旋轉運動轉換成直線運動；一個驅動力傳遞機構，限制上述注射件相對于上述傳動軸在軸方向上的相對運動，而允許在旋轉方向的相對運動；上述注射電機和上述運動方向變換部件安置在相同軸線上。
文檔編號B29C45/50GK1446679SQ0212438
公開日2003年10月8日 申請日期2002年6月21日 優先權日1998年6月16日
發明者江本敦史, 平賀規嗣 申請人:住友重機械工業株式會社