CN1468700A - 注射成形机所具备驱动件的冷却机构及冷却方法 - Google Patents

Abstract

一种注射成形机电动驱动件冷却机构，属于冷却注射成形机之电动驱动件的冷却机构，其中，包括冷却电动驱动件的冷却件、以及靠供给同冷却件作流体传递的工作流体工作的工作件；工作流体被用作冷却电动驱动件的冷却流体。

Description

注射成形机所具备驱动件的冷却机构及冷却方法

技术领域

本发明涉及注射成形机所具备驱动件的冷却机构及冷却方法，尤其是涉及混合式注射成形机(其具备马达等电动驱动件以及靠提供工作流体而工作的工作件)的驱动件的冷却机构及冷却方法。

背景技术

在注射成形机中，以高压将加热缸内被加热熔化的树脂射出而充填于模具装置的模空腔里，使之在模空腔内冷却凝固而变成成形品。

上述注射成形机具备模具装置、锁模装置以及注射装置。模具装置包括固定模与活动模。通过靠锁模装置进退活动模来进行模具装置的闭模、锁模以及开模。又，注射装置包括加热缸、和以可在该加热缸内自由旋转自由进退的方式配置的丝杆。通过进退该丝杆来使树脂从设在加热缸前端的注射喷嘴射出而充填于模具装置的模空腔。

又，上述注射装置还具备被支撑于注射成形机机架上的注射装置主体以及增塑移动装置。通过使增塑移动装置工作而让注射装置主体进退，可以使得形成于注射喷嘴前端的喷嘴口接触或离开固定模的固定台板。那么，在喷嘴口接触于固定台板的状态下树脂就会从注射喷嘴射出。

然而，就注射成形机而言，有一种混合式注射成形机，其具备马达等电动驱动件以及工作件；该工作件被提供作为工作流体的油而靠液压工作。

在上述混合式注射成形机上，注射时有液压工作件工作。除了注射而外，即在锁模、计量、以及增塑移动时，作为电动驱动件的电动机(马达)被驱动，进行模具装置的闭模、锁模、开模、计量、回抽、喷嘴接触以及成形品顶出等。

采用电动机(马达)为驱动件时，通常，为克服伴随马达驱动而产生的热，让设于马达处的风扇等工作，强制性地对马达进行空气冷却(强制空冷方式)。

进一步，在具备电动机的注射成形机上，为了冷却作为驱动件而设的电动机，除了采用上述强制空冷方式外，还在电动驱动件外周设外套，利用外套上的沟道形成冷却流体流路，让水或油等冷却流体通过该冷却流体流路，据此来冷却电动驱动件(冷却流体驱动方式)。

但是，就强制空冷方式而言，只不过是靠风扇等强制性地对电动驱动件进行空气冷却，故不能对电动驱动件运转时产生的热进行充分地放热，因此势必要减小电动驱动件的额定热输出。

又，就冷却流体通过方式而言，额外需要大型设备，将导致注射成形机大型化以及制造成本增大。再者，若以水为冷却流体的话，水质会使冷却流体流路内部产生腐蚀，况且有时水温会因气温而产生结露，从而会引发马达短路等问题。

发明内容

本发明总的目的就在于提供一种可避免上述弊端、能充分冷却注射成形机驱动件的注射成形机驱动件冷却机构及冷却方法。

本发明目的是这样实现的：一种注射成形机电动驱动件冷却机构，属于冷却注射成形机之电动驱动件的冷却机构，其中，包括冷却上述电动驱动件的冷却件、以及靠供给同上述冷却件作流体传递的工作流体工作的工作件；上述工作流体被用作冷却上述电动驱动件的冷却流体。

本发明目的还可以这样实现：一种注射成形机电动驱动件冷却方法，适用于具备电动驱动件以及靠提供工作流体而工作的工作件的注射成形机，其中，将上述工作流体用作冷却上述电动驱动件的冷却流体。

附图说明

图1是根据本发明实施例的注射成形机基本结构示意图。

图2是图1所示注射成形机10的驱转丝杆23的伺服马达27的冷却装置的示意图。

图3是图2所示伺服马达27的温度分布示意图。

图4是以图1所示注射成形机10的锁模马达63为驱动件时将根据本发明的冷却机构应用于把锁模马达63输出轴同滚珠螺杆59直接结合起来的直接传动机构的示意图。

具体实施方式

下面参照附图1至4对本发明实施例作以说明。

图1示出了根据本发明实施例的注射成形机基本结构。参见图1，注射成形机10是具备电动驱动件以及靠提供工作流体而工作的工作件的混合式注射成形机。

注射成形机10包括注射装置20以及锁模装置50。

注射装置20包括加热缸21，在加热缸21处配设有料斗22。又，在加热缸21内以自由旋转自由进退的方式配置丝杆23。在丝杆23后部设注射缸24。

注射缸24内设有可直线运动的注射柱塞25。通过从油通路28供给液压油，注射柱塞25作往复运动，使得丝杆23进退。即，注射缸24以及注射柱塞25起到靠提供工作流体(液压油)而工作的工作件即后述的液压缸(促动器)98(参见图2)之作用。

在注射柱塞25后部，作为电动驱动件设有驱转丝杆23的伺服马达27，其与丝杆23、注射缸24以及注射柱塞25同轴。

锁模装置50包括安装活动模51的活动台板52和安装固定模53的固定台板54。活动台板52通过系杆55与后述肘节支撑56连接。固定台板54可沿系杆55滑动。又，锁模装置50还包括一端连接于活动台板52而另一端同肘节支撑56连接的肘节机构57。滚珠螺杆59被支撑于肘节支撑56中心处，可自由旋转。

在滚珠螺杆59上螺接有螺母61，该螺母61形成于设于肘节机构57的十字头60上。又，滚珠螺杆59后端设有皮带轮62，在伺服马达等锁模马达63的输出轴64与皮带轮62之间张设同步皮带65。

在锁模装置50，当驱动相当于驱动件的锁模马达63时，锁模马达63的旋转通过同步皮带65传递至驱动传递件即滚珠螺杆59。于是，靠滚珠螺杆59以及螺母61，运动方向从旋转运动变换成直线运动，肘节机构57工作。肘节机构57一工作，活动台板52就会沿系杆55滑动，从而可实现闭模、锁模以及开模。

图2是图1所示注射成形机10的驱转丝杆23的伺服马达27的冷却装置的示意图。

参见图2，伺服马达27包括驱动件机壳34、定子35、转子36、以及输出轴33等。定子35安装于驱动件机壳34；转子36按可在定子35径向自由旋转之方式设置；输出轴33穿过转子36而伸展、并以第1轴承31与第2轴承32可自由旋转地架设于驱动件机壳34内。

驱动件机壳34包括：第1及第2侧板44、45；和沿轴向夹设在第1及第2侧板44、45之间的筒状马达架46。

第1轴承31安装于第1侧板44上；第2轴承32安装于第2侧板45上；定子35安装马达架46上。

定子35带线圈(图中省略)，当向该线圈提供给定电流时马达27就被驱动，则转子36以对应于该电流大小的转速旋转。转子36的旋转传递至在其上安装了转子36的输出轴33。

在输出轴33的反负荷端即输出轴33轴向上没同机构件(图中省略)连接的一端设编码器47，以作检测伺服马达27转速的转速检测件。

在输出轴33的负荷端即输出轴33轴向上与上述图中省略的机构件连接的一端形成花键轴42。而在设于图1所示注射缸24内部的注射柱塞25之端部形成花键套43。该花键轴42和花键套43构成花键配合件41。

通过驱动伺服马达27而产生的转矩借花键配合件41传递至注射柱塞25，使丝杆23旋转。

然而，当驱动伺服马达27时会产生热。故为了排热而冷却伺服马达27，在驱动件机壳34外周设外套71，以用作冷却件。

外套71包括冷却流体供给口72、冷却流体排出口73、以及1条冷却流体流路74。通过冷却流体供给口72供给给定温度的油，以作冷却流体。冷却了伺服马达27后温度变高的油从冷却流体排出口73排出。冷却流体流路74连接冷却流体供给口72与冷却流体排出口73，被设置成螺旋状或曲折状(如蛇行)。

虽然如上所述在本实施例中是以油为冷却流体，但是视需要也可使用水或冷媒等。

又，虽然在本实施例中冷却流体流路74呈螺旋状或曲折状，但是也可以在冷却流体供给口72设入口侧分流器和在冷却流体排出口73设出口侧分流器，在入口侧分流器与出口侧分流器之间形成多条并列冷却流体流路，据此可以沿着输出轴33形成多条冷却流体流路。

通过冷却流体供给口72沿箭头A方向供给于冷却流体流路74的油，如箭头B所示，一边曲折而行一边向后(图中左侧)流，在流动中冷却伺服马达27，最终从冷却流体排出口73沿箭头C方向排出。

然而，图3示出了图2所示伺服马达27的温度分布情形。

参见图3，被传递至伺服马达27轴向上同图中省略的机构件连接的一端(负荷端)的热量，比被传递至没同该机构件连接的一端(反负荷端)热量多。即，在负荷端的第2轴承32处因承受负荷重量而产生并且传递至马达架46的热量要多于在反负荷端的第1轴承31处产生并且传递至马达架46的热量。又，在滚珠螺杆41上因运动方向改变而产生的热也经滚珠螺杆41传递至伺服马达27的输出轴33。

对此，在本实施例中，将耐热较差部件、即譬如检测伺服马达27转速的编码器47设置在传递热量少的反负荷端，即输出轴33后端(图中右端)。靠这种结构，编码器47不会出现过热，可以减轻对编码器47的热影响。

如上所述，在本实施例中，供给低温油的冷却流体供给口72被设于负荷端，而排出高温油的冷却流体排出口73则被设于反负荷端。

故，可以使得在负荷端油与马达27的温差大，而在反负荷端油与马达27的温差小。因此，可以提高外套71冷却效率，充分冷却伺服马达27，进而可以相应地增大伺服马达27的额定热输出。

然而，在本实施例中，为检测伺服马达27温度，作为驱动件温度检测件，分别在负荷端和反负荷端设热敏电阻等负荷端温度传感器79-1和反负荷端温度传感器79-2。

具体而言，负荷端温度传感器79-1设在定子35的第2侧板45一侧的端部。

由于被传递至伺服马达27轴向上同机构件连接的一端(负荷端)的热量，比被传递至没同该机构件连接的一端(反负荷端)的热量多，即，负荷端温度要比反负荷端的高，故可以通过负荷端温度传感器79-1直接检测出负荷端温度。

反负荷端温度传感器79-2具体是设在定子35的第1侧板44一侧的端部。

当反负荷端温度传感器79-2所检测出的温度超过阈值时，图中省略的控制部将控制停止向定子35供电，使伺服马达27停转。这里，所述阈值参考负荷端与反负荷端温差而定。具体而言，反负荷端的阈值要设得低于负荷端的。当出现工作异常，伺服马达27的冷却介质即油渐渐不流过外套71时，反负荷端的温度变得比负荷端还容易升高，但由于反负荷端的阈值设得比负荷端的低，所以能及早检测出出现工作异常。

在本实施例中，由于伺服马达27的反负荷端温度只增高因伺服马达27轴向温度分布均化而升高的量，所以当伺服马达27温度升高时候可切实地检测出其温度。因此可以防止伺服马达27过热。

又，由于可以使伺服马达27轴向温度分布均化，所以可以防止第2轴承32过热。因此，当采用封装有润滑剂的轴承作第2轴承32时，可避免润滑剂性能变差。

又由于在编码器47附近设有反负荷端温度传感器79-2，所以可检测编码器47附近温度。故，也可以将反负荷端温度传感器79-2活用于编码器47保护监测。

这样，在本实施例中，由于在负荷端及反负荷端均设有温度传感器(79-1，79-2)，所以可以利用设在负荷端的负荷端温度传感器79-1作正常工作时的检测，而将反负荷端温度传感器79-2用作检测工作异常发生。

下面再参照图2描述起到用于向伺服马达27的外套71供油的供油装置之作用的液压回路90。

液压回路90包括循环槽91、第1泵95、第2泵97、热交换器96、液压缸98以及油路L-1至L-3。液压回路90和外套71构成了伺服马达27的冷却装置。

起到油箱作用的循环槽91包括第1槽93与第2槽94。第1槽93存放温度较高的油，第2槽94存放温度较低的油。

循环槽91内以隔离板92隔离第1槽93与第2槽94。在隔离板92的靠底面处带通孔99而将第1槽93与第2槽94连通起来。

第1泵95抽取第1槽93中油而供给至外套71，即，第1泵95起到第1供油源即循环泵之作用。第1泵95设在连通第1槽93与冷却流体供给口72的油路L-1上。

热交换器96冷却从外套71排出的油。该热交换器96设在连通冷却流体排出口73与第2槽94的油路L-2上。

第2泵97抽取第2槽94中油而供给至液压缸98。即，第2泵97起到第2供油源之作用。

第2泵97以及液压缸98设在连通第2槽94与第1槽93的油路L-3上。

本实施例的液压缸98是指图1所示的用于进退丝杆23的注射缸24及注射柱塞25。注射缸24及注射柱塞25适于被要求高速高压工作、液压驱动的场合。

液压缸98受动于第2泵97所泵出的油。液压缸98用后而变成高温的油将返至第1槽93。

第1泵95用于冷却伺服马达27。第2泵97用于使液压缸98工作。第1泵95容量小于第2泵97容量。由于第2泵97必须要总保持使液压缸98工作，所以要求其容量要大。另一方面，第1泵95只要能应对伺服马达27驱动时产生的热就行，所以其容量小于第2泵97的也足够用。

又，可以用伺服马达等马达作第1泵95、第2泵97等的驱动源。第1泵95可采用以一定排量泵油的固定排量泵，而第2泵97则相应于液压缸98工作方式而定，除了固定排量泵而外，可采用以可变排量泵油的可变排量泵。

当驱动第2泵97时，第2槽94内油被第2泵97所抽取而经油路L-3供给至液压缸98。据此，注射缸24内注射柱塞25被驱动而进退，使丝杆23进退。

这样，油被用于使液压缸98工作，就油温而言，油向第1槽93存放时的温度比存放到第2槽94内时要高。然而，对于高能率驱动的伺服马达27所产生的热，向第1槽93存放的油具备足够的容许热容量，故该油可用于冷却伺服马达27。

油使液压缸98工作后，作为高温油被排入第1槽93。

当驱动第1泵95时，第1槽93内的高温油被第1泵95所抽取而经油路L-1供给至伺服马达27的外套71。

供给至伺服马达27的外套71的油于外套71同伺服马达27进行热交换，冷却伺服马达27。其结果，油温进一步升高，随后油从外套71排出，经油路L-2供给至热交换器96。

供给至热交换器96的油在热交换器96被冷却水等热交换介质冷却，变成低温油，随后被排入第2槽94。

即，在本实施例中，为了冷却伺服马达27，让使液压缸98工作后的高温油定常地流于伺服马达27。故，可以在高热效率情况下有效地冷却伺服马达27。

再者，无须为了冷却伺服马达27而额外配设大型专用设备，故可以简单的结构来高效地冷却伺服马达27。

若此，第2槽94内油供给于液压缸98，在使液压缸98工作后排入第1槽93；进一步，第1槽93内油被供给于外套71以冷却伺服马达27，随后被供给于热交换器96而被冷却，直至被排入第2槽94。其结果，在循环槽91中，高温的回流油与被冷却油分开放，即分别被放在第1槽93与第2槽94内。

在此，由于第2泵97采用可变排量泵，所以有时第1泵95与第2泵97的排量不同。当第1泵95排量变得小于第2泵97排量时，自第1槽93经油路L-1被抽取而排入第2槽94的油量将会少于自第2槽94经油路L-3被抽取而排入第1槽93的油量。

然而，由于第1槽93与第2槽94借通孔99(如前述，其形成于将循环槽91隔离成第1槽93与第2槽94的隔离板92上)而连通，所以第1槽93与第2槽94的油液面总相等。

如上所述，由于通孔99是在隔离板92上靠循环槽91底面附近形成的，所以在通孔99周边，第1槽93内油与第2槽94内油的温差小。故，因通过通孔99的油而使得第2槽94内被冷却油温度上升或者使得第1槽93内高温回流油温度下降之类情况将得到抑制。

又，由于第1泵95采用固定排量泵，其排量一定，所以能够维持伺服马达27于适当温度。

进一步，由于因冷却伺服马达27而温度变高的油被供给于热交换器96，所以可在热交换器96中加大油与热交换介质的温差，使热交换器96的热交换效率提高。故，能够充分利用油的冷却能力，充分冷却伺服马达27。其结果，可以供给伺服马达27足够量的电流，能充分提高伺服马达27能率。

本发明并非仅限于上述实施例，在不脱离本发明构思情况下可以有种种变形，这些均不应排除于本发明范围之外。

譬如，在上述本实施例中，作为电动驱动件采用的是驱转丝杆23的伺服马达27。但是，本发明并非仅限于此，作为本发明的电动驱动件也可是计量用、锁模用以及增塑移动用伺服马达。伺服马达同液压驱动装置相比更有利于节能，可获得高额定转矩。

假如在应用本发明时以图1所示锁模装置50的驱动部即锁模马达63为驱动件的场合，可在锁模马达63输出轴的负荷端利用同步皮带65来将锁模马达63的转动传递至滚珠螺杆59(参见图1)。

又，之于锁模马达63，也可不采用上述同步皮带65，而是如图4所示那样，利用将锁模马达63输出轴同滚珠螺杆59直接结合起来的直接传动机构。

在此，图4示出了以图1所示注射成形机10的锁模马达63为驱动件时将根据本发明的冷却机构应用于将锁模马达63输出轴同滚珠螺杆59直接结合起来的直接传动机构的情形。须指出的是，图4中同图2中一样的部分采用相同标号，不加赘述。

输出轴133负荷端设有滚珠螺纹件141。该滚珠螺纹件141起到运动方向转换件的作用，即接受因驱动锁模马达63而产生的旋转，将运动方向从转动变换成直线运动。安装在滚珠螺纹件141上的机构件(省略图示)接受滚珠螺纹件141所产生的直线运动而行给定动作。该机构件起到负荷装置的作用，即，随着该机构件动作使负荷通过滚珠螺纹件141及输出轴133加载于锁模马达63。

滚珠螺纹件141包括：一体形成于锁模马达63输出轴133前端(图1的左端)的作为第1转换因子的滚珠螺杆59以及作为第2转换因子的滚珠螺母143。滚珠螺母143同滚珠螺杆59螺接，按可沿图4中左右方向自由进退方式而设。随着滚珠螺杆59同输出轴133一道旋转，滚珠螺母143可被进退，从而使得上述机构件工作。

也可以滚柱螺纹件取代滚珠螺纹件141作运动方向转换件。此时，滚柱螺纹件包括滚柱螺母和滚柱螺杆，通过使滚柱螺杆旋转来进退滚柱螺母。

再者，虽然在上述本实施例中是将滚珠螺杆59与输出轴133一体形成，但是也可以将输出轴133设为中空轴，将滚珠螺母143固定于输出轴133，通过使输出轴133旋转来旋转滚珠螺母143，进而进退滚珠螺杆59。

进一步，虽然作为靠提供工作流体而工作的工作件即配置在液压回路90上的液压缸98采用的是图1所示的注射缸24及注射柱塞25，但是本发明并非仅限于此，作为本发明的工作件，也可以采用用于使要求高速高压工作的肘节机构57工作的锁模缸等。此时，也可以伺服马达27为注射用驱动件。

Claims (18)

1一种注射成形机电动驱动件冷却机构，属于冷却注射成形机之电动驱动件的冷却机构，其中，包括冷却上述电动驱动件的冷却件、以及靠供给同上述冷却件作流体传递的工作流体工作的工作件；上述工作流体被用作冷却上述电动驱动件的冷却流体。

2按权利要求1所述的注射成形机电动驱动件冷却机构，其中，在上述工作件被使用排出的上述工作流体被用作上述冷却流体。

3按权利要求1或2所述的注射成形机电动驱动件冷却机构，其中，还进一步包括热交换器；因冷却上述电动驱动件而温度升高的上述工作流体被上述热交换器冷却后提供至上述工作件。

4按权利要求1至3中任一项所述的注射成形机电动驱动件冷却机构，其中，上述工作流体为油；上述工作件靠液压工作。

5按权利要求1至4中任一项所述的注射成形机电动驱动件冷却机构，其中，还进一步包括抽取在上述工作件被使用过的上述工作流体供上述电动驱动件作冷却流体的第1泵。

6按权利要求1至5中任一项所述的注射成形机电动驱动件冷却机构，其中，还进一步包括抽取上述工作流体供给上述工作件的第2泵。

7按权利要求6所述的注射成形机电动驱动件冷却机构，其中，上述第1泵容量小于上述第2泵容量。

8按权利要求1至7中任一项所述的注射成形机电动驱动件冷却机构，其中，还进一步包括第1槽以及同该第1槽连通的第2槽；上述第1槽存放在上述工作件被使用后供上述电动驱动件作冷却流体的上述工作流体；上述第2槽存放供给上述工作件的上述工作流体。

9按权利要求1至8中任一项所述的注射成形机电动驱动件冷却机构，其中，上述工作件是指注射成形机的注射缸及注射柱塞；本冷却机构还包括上述注射成形机的丝杆旋转用电动机即电动驱动件。

10按权利要求1至9中任一项所述的注射成形机电动驱动件冷却机构，其中，还进一步包括同上述电动驱动件连接并且靠上述电动驱动件被驱动而工作的负荷装置；上述冷却件包括冷却流体供给口以及冷却流体排出口；冷却流体供给口设在上述电动驱动件中同上述负荷装置连接的一端即负荷端，以便于作为上述冷却流体而供给上述工作流体；冷却流体排出口设在上述电动驱动件中没有同上述负荷装置连接的一端即反负荷端，以便于作为上述冷却流体而排出上述工作流体。

11按权利要求1至10中任一项所述的注射成形机电动驱动件冷却机构，其中，还进一步包括同上述电动驱动件连接并且靠上述电动驱动件被驱动而工作的负荷装置；在上述电动驱动件中没有同上述负荷装置连接的一端即反负荷端，设有检测上述电动驱动件转速的转速检测件。

12按权利要求1至11中任一项所述的注射成形机电动驱动件冷却机构，其中，还进一步包括同上述电动驱动件连接并且靠上述电动驱动件被驱动而工作的负荷装置；在上述电动驱动件中同上述负荷装置连接的一端即负荷端，设有检测上述电动驱动件的上述负荷端之温度的温度检测件。

13按权利要求1至12中任一项所述的注射成形机电动驱动件冷却机构，其中，还进一步包括同上述电动驱动件连接并且靠上述电动驱动件被驱动而工作的负荷装置；在上述电动驱动件中没有同上述负荷装置连接的一端即反负荷端，设有检测上述电动驱动件的上述反负荷端之温度的温度检测件。

14一种注射成形机电动驱动件冷却方法，适用于具备电动驱动件以及靠提供工作流体而工作的工作件的注射成形机，其中，将上述工作流体用作冷却上述电动驱动件的冷却流体。

15按权利要求14所述的注射成形机电动驱动件冷却方法，其中，将在上述工作件被使用排出的工作流体用作上述冷却流体。

16按权利要求14或15所述的注射成形机电动驱动件冷却方法，其中，还进一步包括冷却作为用于冷却上述电动驱动件的上述冷却流体而被使用的上述工作流体，而后将之提供至上述工作件。

17按权利要求14至16中任一项所述的注射成形机电动驱动件冷却方法，其中，上述工作流体为油；上述工作件靠液压工作。

18按权利要求14至16中任一项所述的注射成形机电动驱动件冷却方法，其中，检测上述电动驱动件中同负荷装置连接的一端即负荷端之温度，根据检测出的温度来控制上述电动驱动件。

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