專利名稱：電磁式同軸驅(qū)動(dòng)射出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及塑料成型機(jī)的射出裝置。
習(xí)知射出成形機(jī)射出裝置的動(dòng)力源，可分為液壓與電氣式兩種；液壓驅(qū)動(dòng)雖可輕易獲得所需的直線形式的驅(qū)動(dòng)力，但由于液壓流體多具可壓縮性，且流體行為會(huì)隨著溫度而變，以致于定位準(zhǔn)確性較差。此外，尚有噪音、不易達(dá)潔凈與較高耗能等缺點(diǎn)；以旋轉(zhuǎn)馬達(dá)作為動(dòng)力源的電氣式驅(qū)動(dòng)，較液壓驅(qū)動(dòng)省電，且控制較為精準(zhǔn)，但需要轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將動(dòng)力由旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為直線形式，且需要皮帶、皮帶輪等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力，因此構(gòu)造變得較復(fù)雜，且所需空間亦增加。
利用線性馬達(dá)作為射出動(dòng)力源，不但保有省能源的優(yōu)點(diǎn)，且機(jī)械利益與再現(xiàn)性均較旋轉(zhuǎn)馬達(dá)為高；此外，它的慣量小，構(gòu)造簡(jiǎn)單，速度控制、位置控制更為精準(zhǔn)。過去已有數(shù)家公司提出以線性馬達(dá)作為射出驅(qū)動(dòng)源的專利，茲分述如下美國專利第4,895,505號(hào)，利用線性馬達(dá)作為射出動(dòng)力源，而計(jì)量則采用旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，兩者皆與射出螺桿同軸配置，并以機(jī)械式連結(jié)裝置相連。美國專利第6,051,896號(hào)與日本專利公開號(hào)碼第2001--300967號(hào)亦采用線性馬達(dá)作為射出動(dòng)力源，但馬達(dá)皆為方管形式，各自有其特殊設(shè)計(jì)，其固定部與可動(dòng)部均分布于方管的四周。在計(jì)量部分，美國專利第6,051,896號(hào)利用旋轉(zhuǎn)馬達(dá)來做直接驅(qū)動(dòng)，安裝位置在螺桿最后方，與其同軸；日本專利第2001--300967號(hào)亦利用旋轉(zhuǎn)馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)，但動(dòng)力需經(jīng)過皮帶、皮帶輪等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)后才傳至螺桿。
日本專利公開號(hào)碼第2001-124169號(hào)與2002-079555號(hào)，皆運(yùn)用兩個(gè)以上的線性馬達(dá)，采串聯(lián)或并聯(lián)的方式，配合機(jī)械連結(jié)裝置作為射出動(dòng)力源；而計(jì)量部分，日本專利第2002-079555號(hào)利用安排于螺桿后方、與其同軸的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，直接驅(qū)動(dòng)螺桿；第2001--124169號(hào)則采用旋轉(zhuǎn)馬達(dá)搭配皮帶及皮帶輪的方式作為動(dòng)力來源。
綜合以上所述專利，其共同特色在于利用單一或兩個(gè)以上的線性馬達(dá)作為射出驅(qū)動(dòng)源；計(jì)量部分則利用旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，進(jìn)行直接或間接驅(qū)動(dòng)。計(jì)量馬達(dá)的可動(dòng)部及固定部大多隨著射出動(dòng)作而動(dòng)，故射出馬達(dá)除驅(qū)動(dòng)螺桿及熔膠外，尚須帶動(dòng)整顆計(jì)量馬達(dá)，系統(tǒng)慣量的負(fù)荷頗大；部分專利的計(jì)量馬達(dá)固定部不隨射出動(dòng)作而動(dòng)，但計(jì)量馬達(dá)需透過機(jī)械式的連接裝置，如栓槽軸與射出軸連接于射出時(shí)所造成的摩擦等機(jī)械阻力，亦將提高射出馬達(dá)的負(fù)荷，并降低機(jī)械效益。此外，諸如皮帶與皮帶輪、栓槽與栓槽軸等傳動(dòng)元件間均有背隙，此現(xiàn)象亦將造成射出位置誤差，影響成形品精密度甚巨。
本實(shí)用新型有鑒于此，提出一新型射出裝置，冀能解決因機(jī)構(gòu)傳動(dòng)及整體慣量過高所產(chǎn)生的射出延遲及定位不精準(zhǔn)的問題，以達(dá)高速、高精密成形的目的。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種電磁式同軸驅(qū)動(dòng)射出裝置，其特征在于，包括有一射膠螺桿；一直線驅(qū)動(dòng)裝置，具有一線性馬達(dá)，該馬達(dá)由一固定部與可動(dòng)部組成，是可驅(qū)動(dòng)該螺桿沿著該螺桿的軸心方向產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)；一計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置，由一固定部與可動(dòng)部組成，是用以驅(qū)動(dòng)該螺桿，使該螺桿旋轉(zhuǎn)以造成螺桿旋轉(zhuǎn)計(jì)量的動(dòng)作；一聯(lián)結(jié)裝置，是連接直線驅(qū)動(dòng)裝置與計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置的可動(dòng)部，使得可動(dòng)部可相對(duì)于固定部進(jìn)行直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。以及該固定部的定子是由復(fù)數(shù)個(gè)以直線方向排列，且同軸心的線圈所組成，而該可動(dòng)部的轉(zhuǎn)子則具有多數(shù)以直線排列且相互交錯(cuò)方式的永久電磁鐵所組成，并與射膠螺桿同軸運(yùn)動(dòng)，在射出過程中僅轉(zhuǎn)子會(huì)移動(dòng)，可使得射出動(dòng)力源所需承載的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)慣性降到最低。
該可動(dòng)部份是與該射膠螺桿同軸心地連接在一起，且可受該固定部份的磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生沿著該螺桿的軸心方向作同軸直線位移或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；蛞环N射出成形機(jī)的電磁式同軸驅(qū)動(dòng)射出裝置，裝設(shè)于射出單元；包括螺桿、射出驅(qū)動(dòng)裝置、計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置及連結(jié)器，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)裝置至少包含有一個(gè)以上的線性馬達(dá)或旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，是由固定部與可動(dòng)部組合而成，該可動(dòng)部可相對(duì)于該固定部進(jìn)行直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方式；該固定部與可動(dòng)部可藉由線圈及永久磁鐵的電磁感應(yīng)方式產(chǎn)生力量進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；該驅(qū)動(dòng)裝置的該可動(dòng)部可透過連結(jié)器排列于同軸線上，該連結(jié)裝置可相對(duì)于驅(qū)動(dòng)裝置的固定部完成直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合動(dòng)作。
該連結(jié)器可應(yīng)用聯(lián)軸器、軸承、電磁感應(yīng)及其它機(jī)件的設(shè)計(jì)配合。
該計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置的線圈與永久磁鐵位置可依機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方式的設(shè)計(jì)，決定固定部或可動(dòng)部的分屬。
該計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置的永久磁鐵形狀安排與線圈形狀空間位置可做其它安排。以及一種計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置，其旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的固定部與可動(dòng)部組合完成為進(jìn)行螺桿計(jì)量過程的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于一螺桿是配合該計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置于有效范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)；一螺桿是可與可動(dòng)部結(jié)合而相對(duì)于固定部作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該螺桿與可動(dòng)部的結(jié)合可采用上述電磁式同軸驅(qū)動(dòng)射出裝置相同的連結(jié)器或以一體方式完成。
本裝置可以搭配其它機(jī)構(gòu)或驅(qū)動(dòng)單元的型式組合。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與積極效果是本實(shí)用新型基于降低系統(tǒng)慣量以及減少摩擦阻抗的理念，提出一新型的電磁式同軸驅(qū)動(dòng)射出裝置。在驅(qū)動(dòng)源方面，利用新型設(shè)計(jì)的線性驅(qū)動(dòng)裝置(含一個(gè)以上的線性馬達(dá))以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，分別作為射出及計(jì)量的驅(qū)動(dòng)源，兩者的可動(dòng)部皆與射出螺桿同軸，射出裝置作動(dòng)時(shí)，僅需帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的可動(dòng)部、螺桿以及熔膠，系統(tǒng)慣量大幅降低；此外，由于可動(dòng)部與射出螺桿間的連結(jié)僅靠連結(jié)裝置鎖固，并未與固定部或其他射出裝置零組件接觸，因此射出裝置作動(dòng)時(shí)，射出螺桿部分幾無摩擦效應(yīng)產(chǎn)生。
由于本實(shí)用新型電磁式同軸驅(qū)動(dòng)射出裝置以線性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，包含一計(jì)量射出螺桿、一組位于同一軸線上的計(jì)量及射出驅(qū)動(dòng)裝置、一個(gè)或以上的連接裝置，以及一個(gè)或以上的軸承。本裝置于螺桿進(jìn)行前后移動(dòng)時(shí)，僅有馬達(dá)的可動(dòng)部隨之移動(dòng)，馬達(dá)固定部為固定不動(dòng)者，可減少在射出移動(dòng)時(shí)需推動(dòng)的慣量；另本裝置的射出及計(jì)量皆為直接驅(qū)動(dòng)，非經(jīng)過皮帶或齒輪等傳動(dòng)，可減少傳動(dòng)過程由傳動(dòng)元件的背隙所造成的誤差以及時(shí)間上的延遲。并因本裝置的零件與過去的架構(gòu)相比元件數(shù)目大幅降低，亦可避免因加工及組裝所產(chǎn)生的誤差累積。依據(jù)本實(shí)用新型的架構(gòu)，可完全達(dá)成高速、高精密射出成形的要求。
綜觀本實(shí)用新型的特色，由于采用直接驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)源與射出裝置間毋須安排傳動(dòng)元件，因機(jī)構(gòu)傳動(dòng)所造成的遲滯、以及傳動(dòng)元件間的背隙等問題亦隨之消失；此外，新型驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)慣性以及接觸摩擦皆大幅降低，故本實(shí)用新型有效提升系統(tǒng)應(yīng)答性及系統(tǒng)再現(xiàn)性。
圖2本實(shí)用新型的電磁式同軸驅(qū)動(dòng)射出裝置的立體視圖。
圖3本實(shí)用新型使用的計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置的示意圖。
圖4本實(shí)用新型使用的線性驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的立體視圖。件號(hào)說明基座 10射膠螺桿 21射出驅(qū)動(dòng)裝置 30定子 31線圈 32轉(zhuǎn)子 33聯(lián)結(jié)器34永久磁鐵 33a、33b計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置 40計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置定子 41計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)子 42線圈 43永久磁鐵 42a、42b 射出裝置 60
射出驅(qū)動(dòng)裝置30是用以驅(qū)動(dòng)該射膠螺桿21產(chǎn)生同軸方向的直線運(yùn)動(dòng)，該實(shí)施例中所用的射出驅(qū)動(dòng)裝置30為一種線性馬達(dá)，是由一固定部份的線性馬達(dá)定子31，及一移動(dòng)部份的線性馬達(dá)轉(zhuǎn)子33所組成，且轉(zhuǎn)子可移動(dòng)。該線性馬達(dá)定子31概成中空?qǐng)A筒狀，是裝置于該基座10之上，而且其前端藉由一個(gè)聯(lián)結(jié)器34與該射膠螺桿21相連接，兩者亦可使用其他如螺紋方式相連接；二者亦可一體成形。該轉(zhuǎn)子33與該射膠螺桿21同軸心。
如圖4所示，本實(shí)用新型實(shí)施例中所使用固定部份的定子31是由復(fù)數(shù)個(gè)以直線方向排列，且同軸心的線圈32所組成，而移動(dòng)部份的轉(zhuǎn)子33則具有復(fù)數(shù)個(gè)呈直線排列，且相互交錯(cuò)方式排列的永久磁鐵33a、33b所組成，當(dāng)定子31的線圈32通電后，可產(chǎn)生磁場(chǎng)并推動(dòng)該轉(zhuǎn)子33產(chǎn)生直線方向的位移。而由于該線性馬達(dá)轉(zhuǎn)子33的前端是藉由聯(lián)結(jié)器34與射膠螺桿21連接，因此可以帶動(dòng)該射膠螺桿21與轉(zhuǎn)子33一起產(chǎn)生直線位移。
如
圖1及圖3所示，計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置40是用以驅(qū)動(dòng)該射膠螺桿21產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，其具有一個(gè)計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置定子41，是固定設(shè)置在基座10上；及一個(gè)計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)子42，是設(shè)置在該射膠螺桿21之上，且環(huán)繞于轉(zhuǎn)子42的外側(cè)。該定子41上設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)線圈43，而該轉(zhuǎn)子42上設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)永久磁鐵(42a、42b)。當(dāng)線圈43通電后，形成磁場(chǎng)與永久磁鐵(42a、42b)互斥，而使得轉(zhuǎn)子42旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生動(dòng)力。當(dāng)然，該計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置40與射出驅(qū)動(dòng)裝置30的位置可互換，亦均在本專利申請(qǐng)范圍中。
本實(shí)用新型的主要技術(shù)特征是在于該定子41是呈圓筒形，且包覆于該轉(zhuǎn)子42的外側(cè)。該定子41的長度是大于該轉(zhuǎn)子42的軸向移動(dòng)行程的長度，因此使得該定子41的長度可以涵蓋該轉(zhuǎn)子42整個(gè)移動(dòng)行程，而使得該轉(zhuǎn)子41隨著螺桿21移動(dòng)的過程中，皆可以涵蓋在該定子41的磁場(chǎng)范圍內(nèi)，所以使得轉(zhuǎn)子42在計(jì)量行程皆可以受到定子41的磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)達(dá)到計(jì)量功能。
該計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置40的構(gòu)造中，僅有轉(zhuǎn)子42與射膠螺桿21連接，而定子41是與轉(zhuǎn)子42分離，且固定設(shè)置在基座10上，因此使得射出裝置60在計(jì)量或射膠時(shí)，僅有轉(zhuǎn)子42會(huì)隨之移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，而使得射出裝置60的移動(dòng)慣性降到最低。本實(shí)用新型藉由上述的設(shè)計(jì)，可以減少可移動(dòng)元件的數(shù)量，而使得射出裝置60移動(dòng)時(shí)的慣性降低，因此可以有效降低移動(dòng)行程的遲滯現(xiàn)象，而達(dá)到更精確的定位精度。而且本實(shí)用新型采用的射出驅(qū)動(dòng)裝置30及計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置40皆是采用直接驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，避免采用中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦損耗及傳動(dòng)元件的背隙所造成的誤差，因此更可大幅地提升射出裝置60的定位及轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作的精確性，因此藉由本實(shí)用新型的技術(shù)手段，可以達(dá)到增進(jìn)射出成形裝置的射料動(dòng)作的精確度，并且簡(jiǎn)化整體射出成形裝置的構(gòu)造的目的。
權(quán)利要求1.一種電磁式同軸驅(qū)動(dòng)射出裝置，其特征在于，包括有一射膠螺桿；一直線驅(qū)動(dòng)裝置，具有一線性馬達(dá)，該線性馬達(dá)由一固定部與可動(dòng)部組成，是可驅(qū)動(dòng)該螺桿沿著該螺桿的軸心方向產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)；一計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置，由一固定部與可動(dòng)部組成，是用以驅(qū)動(dòng)該螺桿，使該螺桿旋轉(zhuǎn)以造成螺桿旋轉(zhuǎn)計(jì)量的動(dòng)作；一聯(lián)結(jié)器，是連接直線驅(qū)動(dòng)裝置與計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置的可動(dòng)部，使得可動(dòng)部可相對(duì)于固定部進(jìn)行直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述電磁式同軸驅(qū)動(dòng)射出裝置，其特征在于，該固定部的定子是由復(fù)數(shù)個(gè)以直線方向排列且同軸心的線圈所組成，而該可動(dòng)部的轉(zhuǎn)子則具有復(fù)數(shù)個(gè)以直線排列且相互交錯(cuò)方式的永久電磁鐵所組成，并與射膠螺桿同軸運(yùn)動(dòng)，在射出過程中僅有轉(zhuǎn)子可移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述電磁式同軸驅(qū)動(dòng)射出裝置，其特征在于，該可動(dòng)部份是與該射膠螺桿同軸心地連接在一起，且可受該固定部份的磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生沿著該螺桿的軸心方向作同軸直線位移或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
4.一種電磁式同軸驅(qū)動(dòng)射出裝置，裝設(shè)于射出單元；包括螺桿、射出驅(qū)動(dòng)裝置、計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置及連結(jié)器，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)裝置至少包含有一個(gè)以上的線性馬達(dá)或旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，該馬達(dá)是由固定部與可動(dòng)部組合而成，該可動(dòng)部可相對(duì)于該固定部進(jìn)行直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；該固定部與可動(dòng)部可藉由線圈及永久磁鐵的電磁感應(yīng)方式產(chǎn)生力量進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；該驅(qū)動(dòng)裝置的該可動(dòng)部可透過連結(jié)器排列于同軸線上，該連結(jié)器可相對(duì)于驅(qū)動(dòng)裝置的固定部完成直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合動(dòng)作。
5.如權(quán)利要求4所述電磁式同軸驅(qū)動(dòng)射出裝置，其特征在于，該連結(jié)器可應(yīng)用聯(lián)軸器、軸承、電磁感應(yīng)及其它機(jī)件的設(shè)計(jì)配合。
6.如權(quán)利要求4所述電磁式同軸驅(qū)動(dòng)射出裝置，其特征在于，該計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置的線圈與永久磁鐵位置可依機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方式的設(shè)計(jì)，決定固定部或可動(dòng)部的分屬。
7.如權(quán)利要求6所述電磁式同軸驅(qū)動(dòng)射出裝置，其特征在于，該計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置的永久磁鐵形狀安排與線圈形狀空間位置可做其它安排。
8.一種計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置，其旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的固定部與可動(dòng)部組合完成為進(jìn)行螺桿計(jì)量過程的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于一螺桿是配合該計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置于有效范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)；一螺桿是可與可動(dòng)部結(jié)合而相對(duì)于固定部作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求8所述計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該螺桿與可動(dòng)部的結(jié)合可采用上述電磁式同軸驅(qū)動(dòng)射出裝置相同的連結(jié)器或以一體方式完成。
10.如權(quán)利要求9所述計(jì)量驅(qū)動(dòng)裝置，本裝置可以搭配其它機(jī)構(gòu)或驅(qū)動(dòng)單元的型式組合。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種電磁式同軸驅(qū)動(dòng)射出裝置，它是利用線性馬達(dá)作為射出驅(qū)動(dòng)源；利用旋轉(zhuǎn)馬達(dá)作為計(jì)量驅(qū)動(dòng)源。射出螺桿、射出用線性馬達(dá)、計(jì)量用旋轉(zhuǎn)馬達(dá)三者同軸，其中射出馬達(dá)與計(jì)量馬達(dá)的可動(dòng)部皆利用連結(jié)器與射出螺桿相連結(jié)，與射出螺桿同動(dòng)；而固定部則與座進(jìn)退單元連結(jié)鎖固，在射出或計(jì)量時(shí)不與其同動(dòng)。由于采用直接驅(qū)動(dòng)形式，所需的機(jī)械傳動(dòng)元件較少，不僅因機(jī)械傳動(dòng)而造成的能量損失較低，且射出裝置作動(dòng)時(shí)，射出馬達(dá)與計(jì)量馬達(dá)的固定部不隨螺桿而動(dòng)，使運(yùn)動(dòng)慣量大幅降低；此外，除了鎖固螺桿驅(qū)動(dòng)軸以及與螺桿相接處，該軸并無其他部位與馬達(dá)或其他機(jī)械元件接觸，故摩擦力及摩擦損耗皆小，可有效提升射出裝置的系統(tǒng)再現(xiàn)性以及應(yīng)答性。
文檔編號(hào)B29C45/50GK2586577SQ0228503
公開日2003年11月19日 申請(qǐng)日期2002年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月4日
發(fā)明者許嘉峻, 鐘永鎮(zhèn), 林家弘, 馮文宏, 陳明祈 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院