CN1466510A - 在注塑机合模单元中自动且同时补偿角度误差及轴向偏差的装置 - Google Patents

在注塑机合模单元中自动且同时补偿角度误差及轴向偏差的装置 Download PDF

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CN1466510A CNA018162517A CN01816251A CN1466510A CN 1466510 A CN1466510 A CN 1466510A CN A018162517 A CNA018162517 A CN A018162517A CN 01816251 A CN01816251 A CN 01816251A CN 1466510 A CN1466510 A CN 1466510A
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�ֶ���ԡ���ϣ�ض�
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Abstract

本发明涉及一种在注塑机合模单元中自动且同时补偿角度误差及轴向偏差的装置，具有一个活动的模具固定板(2)和一个固定的模具固定板(1)、一个可固定在其中一个模具固定板(1、2)上的底板(7)以及一个用于安装配属于模具固定板的模具的模具支承板(8)，其中，所述模具支承板(8)可相对于底板(7)倾斜并且所述模具可平行于模具支承板(8)移动。本发明的特征在于，所述底板(7)与模具支承板(8)通过一个球轴承(9)连接成在底板(7)及模具支承板(8)之间有一个间隙dw，所述模具支承板(8)借助第一预应力装置(15)对底板(7)施加预应力，配属于模具支承板(8)的模具(4)借助第二预应力装置(16)对模具支承板(8)施加预应力，并且在一个模具(3)上有一个具有锥形凹进部分(30)的第一定心环(29)，而在另一模具(4)上则有一个具有与上述凹进部分(30)相对应的定心锥体(32)的第二定心环(31)。

Description

在注塑机合模单元中自动且同时补偿 角度误差及轴向偏差的装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的在注塑机合模单元中自动且同时补偿角度误差及轴向偏差的装置。
背景技术
在从DE20 28 009 A已知的装置中，在一个模具和一个作为模具固定板的摆动臂之间设有两个弹性板，这两个弹性板沿其边缘彼此密封连接，且其所封住的空心室可通过一个适当的接管施以一种压力介质。两个弹性板以其外表面固定支撑在两个固定板上，其中，一个板贴靠在一个支承模具的模座上，而另一个板则贴靠在一个固定在所述摆动臂上的支架上。该支架具有垂直向外指向的隔片，模座上相配合的垂直向内的隔片则伸入其中。当空心室供以压力介质时，模座上垂直的隔片被牢牢地压靠到在摆动臂一侧的支架的对应的隔片上。相应的半模具彼此可能的平行性移动直接由板通过排出压力介质而开始。通过在垂直向内的模座隔片和与此对置的支架外表面之间的适当的间隔板，固定在摆动臂上的模具相对另一模具准确地在轴向对齐。该平衡装置的缺点一方面是将空心室密封要有很高花费，而另一方面是必须提供接管，以从储存容器输入压力介质。另外，轴向对准只能通过手动更换间隔板做到。通过该装置不可能自动轴向对准。
为防止与液体压力介质相关的问题，还已知一种(DE196 09 568 C2)以预应力将多个两层或多层的钢珠封闭在一个由压力平衡板包围的室内的技术，其中，压力平衡板及室分别支承在可施加压力的机械元件上，其方法为，在机器元件进行供压时，压力平衡板要如此调整，以使其整个表面有相同压强。为以能使钢珠在室内容易环绕分布并且对由倾斜造成的容积变化有较佳的适应，加入了干石墨。该平衡装置的缺点是钢珠一般具有点接触，亦即只有一较小的表面压力。因此使用钢珠必须有比需要的表面压力更大的加载面积。在闭合力建立过程中，钢珠相互挤压并且还挤压到室的表面中。在开启及闭合工具时，由于钢珠的环绕分布，会另外出现一种泵效应，增加钢珠的磨损。因而，不能准确决定模具的安装高度。整体而言，由于这些不完整性，角度偏差补偿的精度及运行时的精度维持皆受到损害。该装置一般而言不适用于注***压，因为不能准确调整精压行程。此外，该装置不能自动轴向对准。
此外还已知(DE195 11 808 C2)，在一种无横梁的模具闭合装置中，在闭合力影响情况下出现的在活动的模具固定板的侧面上的C形机器框架的变形将由此进行平衡：工作缸的活塞杆与活动的模具固定板通过一个设计成球轴承的铰链连接。在工作缸的活塞杆末端有一环形槽，一个球形铰链头在顶面一侧与之连接。在活动的工具固定板上有一相应的球形缺口。工作缸活塞杆的球形铰链头贴靠在此球形缺口上，可在其内转动且通过一个分割的环形凸缘及一螺栓连接与所述活动的模具固定板以可拆形式连接。以此方式，该活动的模具固定板可相对活塞杆且因此相对机器结构转动并对准，以致两个模具固定板及固定在其上的模具，即使机器结构有变形，仍保持平行对准。该平衡装置的缺点是，铰链头未对支承凹座施加预应力，因而需要有其他措施支持及导引模具固定板，使模具不致倾斜。无预应力对合模单元的冲压运动无关紧要。但对于执行精确的精压行程来说，还需要精确地到达精压起始位置。为此，活动的模具固定板必须刚好在精压起始位置前制动。由于在球轴承内无预应力，结果活动的模具固定板由于质量惯性会向前滑行一点，亦即大约是在环形凸缘及铰链头之间为排出运动所设置的间隙。由于此间隙而不能精确地调整精压行程，因而该装置对注***压成型不合适。此外，在该装置中也没有设置轴向对准。
发明内容
相应地，本发明的任务在于，提出一种装置，通过该装置，可以在注塑机的合模单元中自动且同时地精确补偿角度误差及轴向偏差，以使模具始终精确地保持轴向对齐并且准确地保持相互平行。
本任务在一种具有权利要求1前序部分的特征的装置中通过特征部分的特征加以解决。在从属权利要求2至11中描述了有利的进一步发展及设计。
本发明的主要优点在于，在第一次出现偏差后，在下一次合模过程中，同时对在合模单元内的角度误差及轴向偏差自动加以补偿。为此，根据本发明的设计，一方面，对一个可在模具支架上垂直于合模单元的对称轴移动的模具施加预应力，而另一方面，该模具支架本身相对于与其相配的模具固定板借助一个球轴承进行支持并且相对该模具固定板在以预应力预紧情况下保持一个间隙，而且最后在一个模具上设有一个具有锥形凹槽的定心环，而在另一模具上则设有一个具有定心环的定心环。通过定心锥体与相配合的锥形凹进部分之间的共同作用，相对有预应力的各部件自动对准，亦即角度误差及轴向偏差均自动地且同时地得以补偿。
除此的外，当用于模具支承板的预应力装置具有球形的加压元件时，所述加压元件位于与之配合的凹进部分内，且两个元件一起与球轴承位于同一半径上(从属权利要求2至5)，则即使在模具支承板相对零度位置倾斜情况下，预应力也始终保持不变。
根据从属权利要求7至9的设计，具有一个轴向可移动且在一个预定的精压行程内可调整的定心环的结构尤其适合于注***压，其中，塑化的塑料射入到一个与原形状大小相比较大的型腔内并且通过精压行程将该型腔降至原形状大小。
附图说明
以下借助一个实施例及参考图1至7更进一步地说明本发明。其中：
图1根据本发明的装置的纵向截面图；
图2图1的局部X的放大图；
图3图1中沿箭头A方向的模具支承板的平面视图(无模具支承板)；
图4图1中沿箭头B方向的合模单元在开启状态的在合模单元移动侧的平面视图；
图5具有角度误差的合模单元的纵向截面图；
图6具有轴向偏差的合模单元的纵向截面图；
图7一种预应力装置的第二种实施形式。
具体实施方式
下面进一步说明的实施例涉及高价值的平面平行的注射成型件，例如特别是CD、DVD的基板及其类似物的制造领域。但本发明的应用并不限于此技术领域。根据本发明的装置可应用于制造任何成型件并且应用于所有种类的注塑机，确切地说不仅可以用于具有沿横梁进行引导的合模单元的注塑机，而且还可以用于没有横梁的注塑机。
根据图1至4，在一台具有一个通常的合模单元的注塑机中，在一个固定的模具固定板1和一个活动的模具固定板2之间固定有模具3、4。在所示的闭合状态中，模具3和4形成一个具有间隙大小为dK的平面平行的型腔5，用以构成可光学读取的数据载体的基板。在活动的模具固定板2及与其相配的模具4之间设有一个角度平衡元件6。该角度平衡元件6的底板7以螺栓固定在活动的模具固定板2上并且通过球轴承9与模具支承板8相连接，其中，球轴承的支承凹座10设在底板7内，而球轴承的球11则嵌入到模具支承板8内，确切地说，在底板与模具支承板之间形成一个间隙dW，该间隙允许底板7相对于模具支承板8转动。球11和/或支承凹座10设有适当的滑动表层。在模具支承板8内设置多个长孔12，它们对称地围绕着合模单元的对称轴13并相对于该对称轴倾斜，其中，长孔12的纵轴14均相交于合模单元的对称轴13上的一点。这些长孔用来放置第一类弹簧元件15，通过这些弹簧元件，模具支承板8对底板7施加预应力。每个弹簧元件15都由一个弹簧组17组成，该弹簧组借助一个螺栓18和一个垫片19对加压元件20施压。螺栓18通过钻孔22进入模具支承板8中并拧入到在底板7内相配的螺纹钻孔23内。钻孔22的直径稍大于螺栓18的直径，而长孔12的直径稍大于弹簧组17的外直径，从而模具支承板8通过在支承凹座10内的球11可以相对底板7稍微绕间隙宽度dW转动。
从图2的放大视图可以看到，加压元件20背离弹簧组17的末端设计成一个球形表面24，长孔12的底面具有相配的球形凹进部分25，其半径与加压元件20的球形表面24的半径大致相同。在本发明的另一种设计中，球轴承9、表面24和凹进部分25的半径大致相同。在极其有利的发明设计中，上述半径均为相同大小。在另一种有利的方式中，球形加压元件20和球轴承9的球11最好大致位于相互平行的球面上，最好在同一球面上。如此，即使因角度偏差造成模具支承板8有摆动运动，仍能保持均匀的预紧力。在本实施例中，球形加压元件20、在长孔12内的凹进部分25以及球11和球轴承9的支承凹座10均在同一半径R＝2000mm的球面上。
为将模具4固定在模具支承板8上，还设有对称分布于模具4上的上述种类的弹簧元件16，不过，其中各组成部件(弹簧组17、螺栓18、垫片19及加压元件21)可以另外加以设计；尤其是加压元件21具有平坦的加压表面27。在模具4的外部区域28在周围对称设有一些钻孔26，螺栓18穿过这些钻孔而拧入到模具支承板8内相配的螺纹钻孔内。钻孔26的直径以间隙大小2dA大于螺栓18的直径，如此，模具4可相对模具支承板8移动，以便平衡模具4和3之间的轴向偏差。模具支承板8与模具4之间的分隔面34具有适当的滑动表层，如此可省去额外的滑动件，而且还可保证模具支承板8及在其上施有预应力的模具4之间毫无问题的移动。
除了以完全平坦的分隔面34作为滑动面，相对于外部区域，亦可对模具支承板8的一个中央部分做略微突出的设计，并与在模具4朝向模具支承板8一侧的凹进部分相配合。该凹进部分的直径如此设计，以致在模具支承板8突出的中央部分外缘与模具4的凹进部分的内壁之间形成一个间隙dA，以使模具4可以相对于模具支承板8移动，以平衡模具4和3之间的轴向偏差。
此外，在模具3上还套有一个第一定心环29，在其锥形凹进部分30内可以***一个套在固定模具3上的第二定心环31的相配的定心锥体32。如此，可以保证自动补偿角度误差或轴向偏差。移动的和固定的模具固定板不平行时，模具3、4通过定心锥体32及锥形凹进部分30的共同作用自动地在分隔面33内调整，其中，球11在支承凹座10内转动至一个精确位置，在该位置，定心锥体32精确地位于凹进部分30内。型腔5的间隙大小dK因而始终保持相同。由于热传导从加热的塑化单元(约300℃至400℃)传至固定的模具固定板1，该模具固定板经受热膨胀(与移动的模具固定板2相反)。由此在合模单元内造成轴向偏差，但通过二个定心环29和31的共同作用，模具3、4自动在分隔面34内移动并在中心对准。通过作用在加压元件20和21上弹簧组17的预应力，只要合模单元不改变状态，模具3、4保持在对准的位置上。若在生产时要改谈合模单元的状态，例如因为磨损而在角度有偏移时，模具支承板8通过定心环29和31自动重新调整。同样，若出现新的轴向偏差，通过相互接合的定心环29和31，模具4自动相对于模具支承板8移动而再次补偿。弹簧组17的预应力须如此设定，以使模具的开模力小于预应力，并且定心锥体32能够的使模具3、4无磨损在分隔面33和34内移动。除了在此所示的模具锥体类型外，还可在活动的模具4上套上具有突出的定心锥体32的定心环31并且在固定的模具3上套上具有锥形凹进部分30的定心环29。
图3显示出分隔面34内的截面图并且可清楚地说明第一类预应力装置的配置，借助该装置，模具支承板8对底板7施加预应力。在本实施例中，设计有6个弹簧元件15对称于合模单元的对称轴13。长孔12相对于对称轴13向外倾斜设置并且在模具支承8内部终止。另外设有4个螺纹钻孔48，其中可以拧入第二弹簧元件16的螺栓18，以对模具4施加预应力。
图4显示了模具分隔面的截面图并且可清楚地说明第二类预应力装置的配置，借助该装置，活动的模具4对模具支承板8施加预应力。在本实施例中，设计有4个弹簧元件16对称于合模单元的对称轴13。具有一个平坦的加压表面27的加压元件21通过弹簧组17压靠到模具4的外部区域28上。为调整弹簧力，螺栓18穿过在模具4边缘区域28内的钻孔26并且拧入到在模具支承板8外部区域内相配的螺纹钻孔中。在具有定心锥体32的定心环31上，其投影表面49a在图4中可见到，而在型腔5区域内有一个模具环49在一个球珠保持架50上。
第一类及第二类预应力装置的差别在于加压元件(球形加压元件20与平坦的加压元件21)。但其他组成部分也可单独及依需要加以设计，尤其是可使用具有不同弹性系数的弹簧组。
在本发明另外的设计中，注***压过程要有可精确重复的精压行程。为此规定，借助一个加有预应力的球珠保持架35，定心环31以无间隙方式可轴向移动地支承在模具4上。球珠保持架35传递用于模具对准所需的横向力。精压行程dP经模具3、4借助距离保持件，例如借助适当长度的套筒机械地固定设定，并且借助弹簧件36，将定心环31保持在由距离保持件设定的位置上，亦即在与止挡面37相距为dP间距处。当模具彼此接近时，定心锥体32可***定心环39的凹进部分30内，模具3和4首先相互对准。为此，弹簧件36的弹簧力必须大于用于修正活动的模具4所需的力。在进行精压行程dP的前，模具3和4已在对准状态，就是说，所述模具在绝对相互平行的位置并且模具3和4的对称轴完全重合。随后，合模单元行进路段dP并且弹簧件36一起被压缩直到定心环贴靠到止挡面37上。型腔5在精压开始时以及当在整个精压作业过程中都是绝对平行的，因而成型件可满足平面平行度的最高要求。在精压行程开始时，型腔的间隙大小dK与成型件厚度dF和精压行程dP的总和一致。
通过在施有预应力且相互运动部件间适当的滑动表层，确保了在定心锥体32***到定心环29的锥形凹进部分30内时，和部件可容易地移动至对准位置上。为此，球轴承的球11和/或支承凹座10上设有滑动表层。在模具支承板8及模具4间也有一滑动表层。必要时，预应力装置的加压元件20、21也设有滑动表层。
图5显示了具有角度误差但没有轴向偏差的合模单元。活动的模具固定板2与正确的位置有一小角度α的倾斜。因而固定在其上的底板7亦同样倾斜。通过闭合过程以及将定心锥体32***到锥形凹进部分30内，在模具支承板8内的球11在支承凹座10内如此转动，以致模具3和4精确地平面平行设置。模具支承板8及其上固定的模具4亦通过在分隔面33内转动而对准。此时，间隙大小dW在一侧缩小至0.38mm，在另一侧则增加至3.8mm。型腔大小dK在整个型腔宽度内维持不变，亦即在位置A的型腔dK(A)的厚度与在位置B的型腔dK(B)的厚度相同。
图6显示具有轴向偏差但无角度误差的合模单元。活动的模具固定板2在闭合运动开始时与对称轴13有例如1.9mm的偏移。在闭合时，定心锥体32***到锥形凹进部分30内，而且模具4沿分隔面34相对于模具支承板8均匀的移动此值。如图1所求，螺栓18目前不在钻孔26中央，而是几乎贴靠在钻孔26的边缘上。如此，型腔维持相同(B1＝B2)，而且在模具3和4间没有中心偏移。
若同时有角度误差及轴向偏差，当定心锥体32***到锥形凹进部分30内时，在分隔面33内造成转动，同时在分隔面34内造成平行移动。
图显7示另一种具有液动或气动控制的活塞-汽缸单元的预应力装置实施例。底板7具有一个长孔38，与模具支承板8内的长孔12同轴。加压元件20在长孔12内被一个螺栓41压在加压表面25上。螺栓41的杆44穿过钻孔22伸到底板7内的长孔38中并且通过一个或多个适当的密封环45在一个封闭了长孔38的环43内维持液体密封且可移动。在螺栓41的底件42螺栓固定有一个活塞39，该活塞通过一个或多个密封环40紧密贴靠在长孔38的内壁上且可在其内移动。在活塞39和环43之间的室46可通过管路47供以压力介质。通过调整室46内的适当压力，螺栓41与加压元件20一起在加压表面25上施加所需的预应力。
附图标记一览表
1    固定的模具固定板
2    活动的模具固定板
3    固定的模具
4    活动的模具
5    型腔
6    平衡元件
7    底板
8    模具支承板
9    球轴承
10   支承凹座
11   球
12   模具支承板8内的长孔
13   合模单元的对称轴
14   长孔的纵轴
15   作为第一预应力装置的第一类弹簧元件
16   作为第二预应力装置的第二类弹簧元件
17   弹簧组
18   螺栓
19   垫片
20   第一类加压元件(球形加压表面)
21   第二类加压元件(平坦加压表面)
22   模具支承板8内的钻孔
23   螺纹钻孔
24   加压元件20的球形表面
25   长孔12底部的球形凹进部分
26   模具4外部区域的钻孔
27   加压元件21的平坦的加压表面
28   模具4的外部区域
29  第一定心环
30  第一定心环29内的锥形凹进部分
31  第二定心环
32  第二定心环31的定心锥体
33  第一分隔面；用于角度偏差补偿
34  第二分隔面；用于轴向偏差补偿
35  定心环31的球珠保持架
36  定心环31的弹簧件
37  注***压时定心环31的止挡面
38  底板7内的长孔
39  活塞
40  密封环
41  螺栓
42  螺栓41的底件
43  环
44  螺栓杆
45  密封环
46  供压室
47  压力介质接管
48  模具支承板8内的螺纹钻孔
49  模具环
50  模具环49的球珠保持架

Claims (11)

1.一种在注塑机合模单元中自动且同时补偿角度误差及轴向偏差的装置，具有一个活动的和一个固定的模具固定板、一个可固定在其中一个模具固定板上的底板以及一个用于安装配属于该模具固定板的模具的模具支承板，其中，所述模具支承板可相对于底板倾斜并且所述模具可平行于模具支承板移动，其特征为，所述底板(7)与模具支承板(8)通过一个球轴承(9)连接成在底板(7)及模具支承板(8)之间有一个间隙dW，所述模具支承板(8)借助第一预应力装置(15)对底板(7)施加预应力，配属于模具支承板(8)的模具(4)借助第二预应力装置(16)对模具支承板(8)施加预应力，并且在一个模具(3)上有一个具有锥形凹进部分(30)的第一定心环(29)，而在另一模具(4)上则有一个具有与上述凹进部分(30)相对应的定心锥体(32)的第二定心环(31)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征为，第一预应力装置(15)具有球形的加压元件(20)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征为，在模具支承板(8)内设有球形凹进部分(25)，用作球形加压元件(20)的加压表面。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征为，球形加压元件(20)和/或球形凹进部分(25)大致上具有与球轴承(9)的球(11)或支承凹座(10)相同的半径。
5.根据权利要求2至4任一项所述的装置，其特征为，第一预应力装置(15)以其纵轴(14)与合模单元的对称轴(13)如此倾斜，以使球形加压元件(20)及球轴承(9)的球(11)大致位于相互平行的球面上，最好是在同一球面上。
6.根据权利要求1至5任一项所述的装置，其特征为，在长孔(12)内的第一预应力装置(15)嵌入到模具支承板(8)内。
7.根据权利要求1至6任一项所述的装置，其特征为，在一个模具上，定心环设计成最好是通过一个套在该模具上的球珠保持架(35)可以轴向移动。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征为，可轴向移动的定心环最好通过多个弹簧件(36)额外在轴向上被弹性地支持。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征为，可轴向移动的定心环通过一个或多个机械式行程限制器来限制轴向移动行程。
10.根据权利要求1至9任一项所述的装置，其特征为，设有液动和/或气动控制的活塞-汽缸单元作为预应力装置(15、16)。
11.根据权利要求1至9任一项所述的装置，其特征为，设有一些弹簧组(17)作为预应力装置(15、16)，尤其是盘形弹簧、螺旋弹簧或橡胶弹簧，通过固定装置(18)，例如螺栓，所述弹簧组固定在底板(7)内，其中所述固定装置(18)通过在模具支承板(8)内的钻孔(22)而固定在底板(7)内，并且其中钻孔(22)的直径略大于固定装置(18)的直径。
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