專利名稱：具有內(nèi)置式直線-旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動裝置的塑料注射成型機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和電動直線驅(qū)動裝置的塑料注 射成型機(jī)。
背景技術(shù)：
塑料注射成型機(jī)或類似機(jī)器中的驅(qū)動裝置，特別是注射裝置和定量裝置 需要在驅(qū)動軸上實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和直線運(yùn)動。這些運(yùn)動須獨(dú)立產(chǎn)生，但有時也 須重疊產(chǎn)生。
傳統(tǒng)技術(shù)通過使用兩個彼此分離的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置來實(shí)現(xiàn)這種具有兩個 自由度的運(yùn)動。圖1以截面圖形式對這種驅(qū)動裝置進(jìn)行了圖示。螺紋主軸l
由第一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置3通過第一主軸螺母2驅(qū)動，由第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置5通 過第二主軸螺母4驅(qū)動。螺紋主軸1用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動。其工 作原理可由圖2i全釋，圖2顯示的是^T出軸(Abtriebswelle)或螺紋主軸1 和主軸螺母2、 4的示意圖。如果以相同方向和相同轉(zhuǎn)速驅(qū)動主軸螺母2、 4， 就會產(chǎn)生純粹的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。但如果以相反方向和相同轉(zhuǎn)速驅(qū)動這兩個旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動裝置，就會使纟累紋主軸進(jìn)行純粹的直線運(yùn)動。當(dāng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速和旋 轉(zhuǎn)方向都不同時，就會產(chǎn)生組合式旋轉(zhuǎn)-直線運(yùn)動。這種驅(qū)動裝置的缺點(diǎn)一 方面在于其控制方式相當(dāng)復(fù)雜，因?yàn)樵趯蓚€旋轉(zhuǎn)電動機(jī)進(jìn)行控制來實(shí)現(xiàn)直 線運(yùn)動時，還需對螺纟丈傳動件一并加以考慮。另一方面，即便是簡單運(yùn)動， 也總須對兩個電動機(jī)進(jìn)行同步控制。此外，用于直線驅(qū)動裝置的控制回路也 相對比較復(fù)雜。還有一個較大的缺點(diǎn)是，螺纟丈傳動件和軸承的磨損相當(dāng)大。 其原因在于，這些組件均須吸收較大的軸向力。整個驅(qū)動裝置具有較大結(jié)構(gòu) 也是這種驅(qū)動裝置的 一個不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是為塑料注射成型機(jī)提供一種易于控制的緊湊型耐 磨驅(qū)動裝置。
根據(jù)本發(fā)明，這個目的通過一種塑料注射成型機(jī)而達(dá)成，這種塑料注射 成型機(jī)具有一個輸出軸、 一個電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和一個電動直線驅(qū)動裝置， 其中，直線驅(qū)動裝置具有帶有罐形外轉(zhuǎn)子的第一直線電動機(jī)，罐形外轉(zhuǎn)子與 輸出軸固定相連，第一直線電動機(jī)的空心圓柱形定子的主要部分布置在罐形 外轉(zhuǎn)子的內(nèi)腔中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置具有旋轉(zhuǎn)電動機(jī)，旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的定子以與第 一直線電動機(jī)的空心圓柱形定子固定相連的方式布置在第一直線電動機(jī)的 空心圓柱形定子的內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的定子內(nèi)部固定連 接在輸出軸上。
通過這種直線-旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動裝置可實(shí)現(xiàn)極其耐磨的系統(tǒng)，因?yàn)檫@種直 線-旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動裝置放棄使用螺紋傳動件，且其軸承無需吸收軸向力。此 外，通過將兩個驅(qū)動裝置嵌套在一起，還可實(shí)現(xiàn)極其緊湊的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)一種實(shí)施方式，外轉(zhuǎn)子的一端可通過端蓋(Topfscheibe)固定在輸 出軸上。這種結(jié)構(gòu)特別適用于僅能提供較小軸向結(jié)構(gòu)空間的機(jī)器。
輸出軸在直線驅(qū)動裝置的定子內(nèi)部可通過承重件得到支承。通過這一措 施同樣可大幅縮小軸向上的結(jié)構(gòu)空間。
根據(jù)另一實(shí)施方式，設(shè)置有第二直線電動機(jī)，這個直線電動機(jī)與第一直 線電動機(jī)串聯(lián)。相對于可提供同等大小軸向力、但僅具有單獨(dú)一個直線電動 機(jī)的驅(qū)動裝置而言，通過這種串聯(lián)共軸布置方式可提高驅(qū)動裝置的動態(tài)響應(yīng) 和機(jī)械穩(wěn)定性。
在使用兩個前后串聯(lián)布置的直線電動機(jī)的情況下，這兩個直線電動才幾的 定子可通過布置在其之間的凸緣彼此相連。在此情況下，組合式驅(qū)動裝置可 有利地支承在其軸向中心上。


下面借助附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，其中 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的注射-定量裝置的截面圖； 圖2為用于說明圖1所示的注射-定量裝置的工作原理的原理圖； 圖3為本發(fā)明的內(nèi)置式直線-旋轉(zhuǎn)電動直接驅(qū)動裝置的截面圖；以及 圖4為本發(fā)明的具有兩個串聯(lián)直線電動機(jī)的內(nèi)置式直線-旋轉(zhuǎn)電動直接 驅(qū)動裝置的截面圖。
具體實(shí)施例方式
下文將要詳細(xì)說明的實(shí)施例是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
圖3以截面圖形式加以顯示的內(nèi)置式直線-旋轉(zhuǎn)電動直接驅(qū)動裝置具有 輸出軸10,輸出軸10的輸出端支承在外殼12的承重件11上。在外殼12 的內(nèi)部，輸出軸10上形成有一個呈旋轉(zhuǎn)對稱布置的罐狀結(jié)構(gòu)，這個罐狀結(jié) 構(gòu)是直線直接驅(qū)動裝置的外轉(zhuǎn)子13。這個外轉(zhuǎn)子的柱形區(qū)段的內(nèi)壁上布置有 多個永磁體14。端蓋15在柱形外轉(zhuǎn)子區(qū)段13和輸出軸IO之間建立起連接。
直線電動機(jī)的空心圓柱形定子16位于外轉(zhuǎn)子13內(nèi)部。定子16連接在 位于承重件11相對側(cè)的蓋板17上，蓋板17旋接在外殼12上。旋轉(zhuǎn)直接驅(qū) 動裝置的定子18固定在直線電動機(jī)的空心圓柱形定子16的內(nèi)壁上。圖3對 定子18的一部分繞組和疊片芯進(jìn)行了圖示。旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)子19運(yùn) 行在定子18內(nèi)部。轉(zhuǎn)子19設(shè)置在輸出軸10上。直線驅(qū)動裝置的定子16的 內(nèi)部還布置有承重件20，軸10的驅(qū)動端支^M^ 義重件20上。
圖3用雙向箭頭21表示可用組合式驅(qū)動裝置實(shí)現(xiàn)的重疊運(yùn)動。通過附 圖以略圖形式加以顯示的能流22可實(shí)現(xiàn)輸出軸10的直線運(yùn)動，能流22從 外轉(zhuǎn)子13出發(fā)，經(jīng)過端蓋15,朝輸出軸10流動。
這種組合式驅(qū)動裝置的優(yōu)點(diǎn)在于其緊湊的結(jié)構(gòu)，這種緊湊結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方 式為，旋轉(zhuǎn)電動機(jī)通過其定子18以與直線電動機(jī)定子16共軸的方式安裝在 直線電動機(jī)定子16的內(nèi)壁上。通過這種布置方式還可對直線定子和旋轉(zhuǎn)定 子進(jìn)行共同散熱。采用這種布置方式時，直線電動機(jī)實(shí)施為外轉(zhuǎn)子電動機(jī)，其中，外轉(zhuǎn)子
與軸剛性相連，并以旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速進(jìn)行轉(zhuǎn)動。通過使外轉(zhuǎn)子13和輸出軸 IO剛性相連，可實(shí)現(xiàn)較高的直線定位精度。
本發(fā)明的內(nèi)置式直接驅(qū)動裝置的優(yōu)點(diǎn)還在于放棄使用由軸承和螺紋傳 動件組合而成的成本高昂的驅(qū)動裝置，這種驅(qū)動裝置用于將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動運(yùn)動轉(zhuǎn) 化成組合式直線-旋轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(參見圖l和圖2)。借此可節(jié)約成本，并通 過減少成本高昂的外購件來提高整個驅(qū)動裝置的機(jī)電成本效果和改良性能。 此外，本發(fā)明的驅(qū)動系統(tǒng)遠(yuǎn)比現(xiàn)有技術(shù)中的驅(qū)動系統(tǒng)更易于控制，其原因在 于各驅(qū)動裝置的運(yùn)動是直接產(chǎn)生，而且各驅(qū)動裝置也可以為了控制目的而很 簡單的分離。除此之外，上述內(nèi)置式直線-旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動裝置無需使用軸向 軸承和螺紋傳動件等容易受到磨損的機(jī)械組件。借此可提高驅(qū)動裝置的耐用度。
圖4顯示的是用于本發(fā)明的注射成型機(jī)的另一種驅(qū)動裝置的截面圖。這 種驅(qū)動裝置的左半部分結(jié)構(gòu)與圖3所示的驅(qū)動裝置基本相符。也就是說，直 線電動機(jī)的外轉(zhuǎn)子30建構(gòu)為罐形，并包圍直線電動機(jī)的空心圓柱形定子31。 端蓋32在外轉(zhuǎn)子30和輸出軸33之間建立起連接。旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的定子34安 裝在直線電動機(jī)的轉(zhuǎn)子31的內(nèi)側(cè)。在直線電動機(jī)定子31內(nèi)部靠近端蓋32 的輸出側(cè)設(shè)置有承重件35,輸出軸33借助于承重件35支承在定子31上。 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，這種支承通過球軸承36而實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)生直線運(yùn)動時，這種 支承通過球盒37而實(shí)現(xiàn)。球盒可以不受限制地沿軸33進(jìn)行直線運(yùn)動。在此 情況下，軸壽義36和37并不吸收軸向力。
第二直線電動機(jī)相對于上述第一直線電動機(jī)以鏡像方式布置在第一直 線電動機(jī)的軸向延長部分中。第二直線電動機(jī)由外轉(zhuǎn)子40、定子41和第二 端蓋42構(gòu)成，且同樣對軸33進(jìn)行驅(qū)動。
在所選實(shí)施例中，第二定子41與第一定子31成一整體，其中，二者之 間形成有凸緣43。整個驅(qū)動裝置可支承在這個凸緣43上。在凸緣43區(qū)域內(nèi)，輸出軸同樣通過球軸承44和球盒45得到支承。在另一端的第二端蓋42區(qū) 域內(nèi)，軸33在定子41內(nèi)部通過球軸承47和球窩48由其他承重件46支承。 也就是說，采用圖4所示的實(shí)施方式的驅(qū)動裝置具有兩個串聯(lián)直線電動 機(jī)。通過這種前后串聯(lián)的布置方式可獲得更大的軸向力。若想通過圖3所示 的驅(qū)動裝置實(shí)施例來獲得同等大小的軸向力，圖3所示的驅(qū)動裝置就須具有 更大的外轉(zhuǎn)子表面，即在長度給定的情況下，須具有更大的直徑。但這會減 弱驅(qū)動裝置的機(jī)械穩(wěn)定性。此外，直徑增大的同時轉(zhuǎn)子的慣性也會增大，這 會降低驅(qū)動裝置的動態(tài)響應(yīng)。也就是說，將直徑較小的兩個直線電動機(jī)串聯(lián)
可提高驅(qū)動裝置的動態(tài)響應(yīng)和機(jī)械穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1. 一種塑料注射成型機(jī)，包括 一個輸出軸(10; 33)， 一個電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，和 一個電動直線驅(qū)動裝置， 其特征在于，所述直線驅(qū)動裝置具有帶有一個罐形外轉(zhuǎn)子(13; 30, 40 )的第一直線 電動機(jī)，所述罐形外轉(zhuǎn)子與所述輸出軸(10; 33)固定相連，所述第一直線 電動機(jī)的一個空心圓柱形定子(16; 31, 41)的主要部分布置在所述罐形外 轉(zhuǎn)子的內(nèi)腔中，以及所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置具有一個旋轉(zhuǎn)電動機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的一個定子 (18; 34)以與所述第一直線電動才幾的空心圓柱形定子(16; 31， 41)固定 相連的方式布置在所述第一直線電動機(jī)的空心圓柱形定子(16; 31, 41 )的 內(nèi)部，所述旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子在所述旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的定子(18; 34)內(nèi)部固定 連接在所述輸出軸(10; 33)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料注射成型機(jī)，其中，所述外轉(zhuǎn)子(13) 的一端通過一個端蓋(15)固定在所述輸出軸(10)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的塑料注射成型機(jī)，其中，所述輸出軸(10; 33)在所述直線驅(qū)動裝置的定子(16; 41)內(nèi)部由一個承重件(20; 46 )支 承。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的塑料注射成型機(jī)，且其 具有第二直線電動機(jī)，所述第二直線電動機(jī)與所述第一直線電動機(jī)串聯(lián)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的塑料注射成型機(jī)，其中，所述兩個直線電動 機(jī)的定子(31， 41)通過布置在它們之間的凸緣(43)彼此相連。
全文摘要
塑料注射成型機(jī)應(yīng)配備磨損較小且更為緊湊的驅(qū)動裝置。為此，建議將旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動裝置嵌套在直線直接驅(qū)動裝置內(nèi)。因此，直線電動機(jī)具有一個罐形外轉(zhuǎn)子(13)，所述罐形外轉(zhuǎn)子與輸出軸(10)固定相連，所述直線電動機(jī)的空心圓柱形定子(16)的主要部分布置在所述罐形外轉(zhuǎn)子的內(nèi)腔中。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置具有一個定子(18)和一個轉(zhuǎn)子，所述定子安裝在所述直線電動機(jī)的空心圓柱形定子(16)的內(nèi)壁上，所述轉(zhuǎn)子在所述旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的定子(18)內(nèi)部固定連接在所述輸出軸(10)上。通過這種直接驅(qū)動裝置可實(shí)現(xiàn)極緊湊的結(jié)構(gòu)，還可放棄使用容易受到磨損的螺紋主軸。
文檔編號B29C45/50GK101312814SQ200680043229
公開日2008年11月26日 申請日期2006年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月18日
發(fā)明者托馬斯·巴德, 邁克海洛·托爾多諾夫 申請人:西門子公司