CN1446679A - 注射模塑机 - Google Patents

Abstract

一种注射模塑机，其包含：一个料筒件；一个注射件，其安置在上述料筒件中，从而使得上述注射件可以前进和后退；一个注射电机；以及一个运动方向变换部件，传输上述注射电机的旋转运动，并将旋转运动转换成直线运动；一个驱动力传递机构，限制上述注射件相对于上述传动轴在轴方向上的相对运动，而允许在旋转方向的相对运动；上述注射电机和上述运动方向变换部件安置在相同轴线上。

Description

注射模塑机

本申请是1999年4月28日提交的发明名称为“注射模塑机”的国际申请PCT/JP99/02285进入中国国家阶段、国家申请号为99800940.7的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种注射模塑机。

背景技术

通常，在注射模塑机中，在一个加热筒中被加热和熔化的树脂会在高压下被注射到一个模具设备中，从而使模腔中充满树脂。接着，熔融树脂被冷却和固化以获得一个模塑制品。

为完成这种模塑操作，注射模塑机中包含一个锁模设备和一个注射设备。锁模设备中带有一个定模板和一个动模板。动模板在一个锁模油缸带动下前进和后退，从而实现合模、锁模和开模。

注射设备包含一个加热筒，其用于加热和熔化从一个料斗供应的树脂，以及一个注射喷嘴，其用于注射熔融树脂。此外，一个螺杆安装在加热筒中，从而使得螺杆可以旋转并且前进和后退。螺杆在前进时可以将树脂从注射喷嘴注射出，而在后退时可以对树脂进行计量。

为了使螺杆前进和后退，装有一个电机驱动的注射设备。

图1是一个传统注射设备的示意图。

在图1中，参考代号2表示一个注射设备，而4表示注射设备2的一个基架。一个加热筒21固定安装在基架4的前端(图1中的左侧)，而一个注射喷嘴21a装于加热筒21的前端(图1中的左侧)。一个料斗21b安装在加热筒21上，一个螺杆20安置在加热筒21中，从而使得螺杆20可以旋转并且前进和后退(图1中分别为向左和向右移动)。螺杆20的后端(图1中的右侧)以可旋转的方式被一个支撑件5支撑着。

支撑件5上安装着一个带减速机构的计量电机6。计量电机6的旋转通过一条同步皮带7a传输到螺杆20上。

此外，一个平行于螺杆20的螺纹轴8以可旋转的方式被支撑着。螺纹轴8的后端通过一条同步皮带7b连接着一个带减速机构的注射电机9。也就是说，注射电机9用于带动螺纹轴8旋转。螺纹轴8的前端与一个固定在支撑件5上的螺母5a啮合着。这样，当注射电机9启动后，通过同步皮带7b可以使螺纹轴8旋转，从而带动螺母5a轴向移动。

在具有上述结构的注射设备2中，在一个计量阶段，计量电机6启动，以通过同步皮带7a旋转螺杆20，从而将螺杆20后退一个预定距离(图1中向右)。此时，树脂从料斗21b供应出，再在加热筒21中被加热和熔化，并随着螺杆20的后退而聚集在螺杆20前面。

此外，在一个注射阶段，注射电机9被启动，以通过同步皮带7b旋转螺纹轴8，从而使螺母5a和支撑件5随着螺纹轴8的旋转而移动。其结果是，螺杆20前进(图1中向左移动)，而聚集在螺杆20前面的树脂则从注射喷嘴21a中注射出。

然而，注射设备2具有下列缺点。即在注射设备2中，计量电机6和注射电机9必须分别在计量阶段和注射阶段启动。此外，计量电机6的旋转和注射电机9的旋转是通过减速机构、带轮等传输到螺杆20上的。因此，机械效率相对较低，而惯性相对较高。其结果是，在注射阶段，到达初始注射速度和改变注射速度需要相对较长的时间和相对较大的力矩。此外，从注射阶段至保压阶段所需的时间相对较长。

为了克服上述缺点，已经提供了一种内置电机型注射设备，其中一个螺杆、一个注射电机和一个计量电机安置在同一条轴线上。

图2是一个传统内置电机型注射设备的剖面图。

在图2中，参考代号12表示一个加热筒，而一个注射喷嘴12a安装在加热筒12的前端(图2中的左侧)。一个螺杆22安置在加热筒12中，从而使得螺杆22可以旋转并且前进和后退(图2中向左和向右移动)。

螺杆22在其前端带有一个螺杆头22a。螺杆22在加热筒12中向后(图2中向右)伸展，并在其后端(图2中的右侧端)连接到一个第一花键轴63上。

这样，在一个计量阶段，螺杆22以一个预定距离后退(图2中向右移动)并保持旋转，粉末状树脂则从一个未示出的料斗供应出，并在加热筒12中被加热和熔化，并随着螺杆22的后退而聚集在螺杆22的螺杆头22a的前面(图2中的左侧)。

此外，在一个注射阶段，当螺杆22前进时(图2中向左移动)，聚集在螺杆头22a前面的树脂从注射喷嘴21a中注射出并充入一个未示出的模具设备的模腔中。

一个驱动段外壳11固定在加热筒12的后端。一个计量电机44安置在驱动段外壳11的前部(左侧部分)，一个注射电机45安置在驱动段外壳11的后部(右侧部分)，因而计量电机44和注射电机45共用一条中心轴线。计量电机44包含一个定子46和一个转子47，而注射电机45包含一个定子48和一个转子49。

电机47被驱动段外壳11支撑着并可以相对于后者旋转。具体地讲，一个空心的第一转子轴56固定装配在转子47中，而且第一转子轴56被轴承51和52支撑着。

同样，电机49被驱动段外壳11支撑着并可以相对于后者旋转。具体地讲，一个空心的第二转子轴57固定装配在转子49中，而且第二转子轴57被轴承53和54支撑着。

螺杆22可以在计量电机44的带动下后退，并保持旋转。为了实现这种运动，一个第一花键螺母62固定在第一转子轴56的前端；一个第一花键轴63通过花键咬合着第一花键螺母62；而螺杆22则固定在第一花键轴63的前端。这样，当转子47被计量电机44带动着旋转时，转子47的旋转会被传输到螺杆22上，从而使螺杆22旋转。此时，第一花键轴63相对于第一花键螺母62后退，从而使螺杆22后退。应当指出，当螺杆22后退时，会有背压施加到螺杆22上，以抵抗树脂产生的压力。

此外，螺杆22可以被注射电机45带动着前进。为了实现这种运动，一个环形轴承护圈64固定在第二转子轴57的后端；一个滚珠螺纹轴65插入并固定在轴承护圈64上。滚珠螺纹轴65被驱动段外壳11支撑着并可以相对于后者旋转。具体地讲，滚珠螺纹轴65通过轴承护圈64、一个轴承66以及一个安置在轴承66后侧的轴承67而支撑在驱动段外壳11上。

一个滚珠螺母69安置在第二转子轴57中，以使滚珠螺母69能够前进和后退，而且滚珠螺母69与滚珠螺纹轴65啮合着。这样，转子49的旋转通过第二转子轴57和轴承护圈64传输到滚珠螺纹轴65上。滚珠螺母69和滚珠螺纹轴65将旋转运动转换成直线运动，从而使得滚珠螺母69可以前进和后退。

此外，为了防止滚珠螺母69与滚珠螺纹轴65一起旋转，一个空心的第二花键轴71固定在滚珠螺母69的前端，而第二花键轴71通过花键咬合着一个固定在驱动段外壳11上的第二花键螺母76。

一个轴承箱72固定在第二花键轴71的前端。一个推力轴承73安装在轴承箱72中并位于轴承箱前侧，一个轴承74安装在轴承箱72中并位于轴承箱后侧。这样，第一花键轴63被轴承73和74支撑着并可以相对于第二花键轴71和滚珠螺母69旋转。

在上面描述的结构中，计量电机44的旋转和注射电机45的旋转传输到螺杆22上，而不必加入减速机构、带轮等。因此，机械效率提高了，而惯性降低了。

驱动段外壳11由一个前罩11a、一个中央壳11b和一个后罩11c构成；加热筒12固定在前罩11a的前端。

计量电机44被一个套筒形定子架46a环绕着，而注射电机45被一个套筒形定子架48a环绕着。前罩11a和中央壳11b通过螺纹系杆46b连接在一起，而定子架46a被叠加在前罩11a与中央壳11b之间。同样，中央壳11b和后罩11c通过螺纹系杆48b连接在一起，而定子架48a被叠加在中央壳11b与后罩11c之间。定子架48a被系杆48b拧紧所产生的摩擦力支撑着。

在上面描述的传统注射设备中，由于计量电机44和注射电机45安置在同一条轴线上，因此注射模塑机的轴向长度增加了。而在试图减小注射模塑机的轴向长度时，计量电机44和注射电机45的外径又增大，从而导致惯性增加。

此外，当注射电机45被启动以旋转滚珠螺纹轴65，从而使树脂随着螺杆的前进而从加热筒12中注射出去时，一个与注射力相对应的反作用力通过加热筒12和前罩11a传输到系杆46b上，并从后罩11c传输到系杆48b上。因此系杆46b和48b被拉长，从而导致锁紧力减小。

在上面描述的结构中，当启动计量电机44或注射电机45而使转子47或49旋转时，定子架46a和48a可能会旋转。因此系杆46b和48b的锁紧力必须严格控制。这使得注射模塑机的维修非常麻烦。

因此，本发明的目的是解决传统注射模塑机中的上述问题，并提供一种注射模塑机，其机械效率被提高而惯性降低，其轴向长度减小，而且便于组装和维修。

发明概述

为实现上述目的，根据本发明的一种注射模塑机包含：一个料筒件；一个注射件，其安置在料筒件中，从而使得注射件可以前进和后退；一个注射电机；以及一个传动轴，其连接着注射件，从而使得传动轴能够相对于注射件旋转。传动轴具有一个旋转传输部分，其用于传输注射电机的旋转运动，以及一个运动转换部分，其用于将旋转运动转换成直线运动。

注射电机和传动轴安置在相同轴线上，而且传动轴在注射电机的转子内前进和后退。

在这种情况下，由于注射电机的旋转运动直接传输到传动轴上，而没有加入减速机构、带轮和类似物。因此机械效率可以提高，而惯性可以降低。其结果是，在注射阶段，可以缩短建立和改变注射速度所需的时间，并减小建立和改变注射速度所需的力矩。此外，从注射阶段转换到保压阶段所需的时间缩短了。

由于传动轴在注射电机的转子内前进和后退，因此注射模塑机的轴向长度可以减小。

在根据本发明的另一种注射模塑机中，注射电机和传动轴安置在与注射件相同的轴线上。

在根据本发明的另一种注射模塑机中，注射电机、传动轴和注射件安置在彼此不同的轴线上。

在根据本发明的另一种注射模塑机中，装有一个计量电机，其安置在与注射件相同的轴线上。

在根据本发明的另一种注射模塑机中，装有一个计量电机，其安置在与注射件不同的轴线上，并通过传动装置连接着注射件。

在根据本发明的另一种注射模塑机中，传动轴包含一个滚珠螺纹轴部分和一个花键轴部分。

本发明还提供了另一种注射模塑机，其包含：一个加热筒；一个螺杆，其安置在加热筒中，从而使得螺杆可以前进和后退；一个注射电机；以及一个传动轴，其连接着螺杆，从而使得传动轴能够相对于螺杆旋转。传动轴具有一个旋转传输部分，其用于传输注射电机的旋转运动，以及一个运动转换部分，其用于将旋转运动转换成直线运动。

注射电机和传动轴安置在相同轴线上，而且传动轴在注射电机的转子内前进和后退。

本发明还提供了另一种注射模塑机，其包含：一个空心电机，其包含一个定子和一个转子；一个定子架，其环绕着空心电机安置并支撑着定子；以及第一和第二板，它们以可拆卸的方式连接在上定子架的相反端部。

在这种情况下，通过将第一和第二板从定子架上分开，即可更换空心电机。

由于定子架与第一和第二板相互连接着，因此在空心电机启动后，定子架不会旋转。这样，不需要对将定子架与第一和第二板相互连接所需的锁紧力严格控制。

其结果是，注射模塑机的组装和维修很方便。

在根据本发明的另一种注射模塑机中，空心电机启动后产生的一个拉力被传输到定子架上。

在根据本发明的另一种注射模塑机中，定子架具有一个圆筒形部分，其用于支撑定子，以及凸缘部分，它们成形在圆筒形部分的相反端部。

本发明还提供了另一种注射模塑机，其包含：一个空心转子轴，其以可旋转的方式被支撑着；一个电机，其包含一个定子和一个安置在定子的径向内侧并固定在转子轴上的转子；以及一个注射件，其安置在与电机相同的轴线上。

当注射件位于一个行程的后退端时，注射件的后端移动到一个位于转子轴前端后面的位置上。

在这种情况下，当注射件前进或后退时，注射件可以与计量电机叠加在一起。因此，注射模塑机的轴向长度可以减小。

在根据本发明的另一种注射模塑机中，一个套筒固定在转子轴的前端；一个花键螺母固定在套筒的后端；以及一个与花键螺母通过花键咬合的花键轴连接着注射件。

在这种情况下，当注射件位于行程的后退端时，注射件的后端可以位于一个从转子轴前端向后隔开一定距离的位置上，该距离等于套筒的长度。

附图简要说明

图1是一个传统注射设备的示意图；

图2是一个传统内置电机型注射设备的剖面图；

图3是根据本发明第一个实施例的内置电机型注射设备的剖面图；

图4是根据本发明第一个实施例的内置电机型注射设备的一个主要部分的剖面图；

图5是用于比较注射特性的曲线图；

图6是根据本发明第二个实施例的内置电机型注射设备的剖面图；

图7是根据本发明第三个实施例的内置电机型注射设备的剖面图；

图8是根据本发明第四个实施例的内置电机型注射设备中的一个驱动段外壳的解释性视图；

图9是根据本发明第四个实施例的内置电机型注射设备的驱动段的剖面图；以及

图10是本发明的第四个实施例中的前架侧视图。

实施本发明的最佳方式

下面将参照附图对本发明的各实施例进行详细解释。

图3是根据本发明第一个实施例的内置电机型注射设备的剖面图；图4是根据本发明第一个实施例的内置电机型注射设备的一个主要部分的剖面图；以及图5是用于比较注射特性的曲线图。在图5中，水平轴线表示时间，竖直轴线表示注射速度。

在图3和4中，参考代号12表示一个加热筒，其用作一个料筒件。加热筒12在其前端(图3中的左侧)带有一个注射喷嘴12a。一个用作注射件的螺杆22安装在加热筒12中，从而使得螺杆22可以旋转并且前进和后退(图3中向左和向右移动)。

螺杆22在其前端带有一个螺杆头22a，并且在加热筒12中向后(图3中向右)伸展。螺杆22的后端(图3中的右侧端)固定在一个轴承箱12上。此外，一条螺纹23成形在螺杆的外周边表面上，从而构成了一个槽26。

一个树脂供应口29成形在加热筒12中的一个预定位置上，一个料斗30固定在树脂供应口29上。树脂供应口29的成形位置使得，当螺杆22在加热筒12中位于最前方位置(图3中向左)时，树脂供应口29面对着槽26的后端部分(图3中的右侧端)。

在一个计量阶段，螺杆22以一个预定距离后退(即在图3中向右移动)并保持旋转，从而使粉末状树脂从料斗30供应到加热筒12中。树脂33沿着槽26前进(即在图3中向左移动)。

此外，如图所示，一个未示出的用作加热装置的加热器环绕着加热筒12安置。加热器将加热筒12加热，从而熔化槽26中的树脂。这样，随着螺杆22以一个预定距离后退并保持旋转，一次注射所需的熔融树脂将聚集在螺杆头22a的前面。

在一个随后的注射阶段，当螺杆22前进时，聚集在螺杆头22a前面的树脂从注射喷嘴21a中注射出并充入一个未示出的模具设备的模腔中。

在加热筒12的后端安装着一个驱动段15，用以带动螺杆22旋转、前进和后退，驱动段15包含一个基架17、一个用作第一驱动装置的计量电机81和一个用作第二驱动装置的注射电机82。计量电机81以可移动的方式安装在基架17上。注射电机82则固定在基架17上。注射电机82与螺杆22安装在相同轴线上。

一个用作导向件的导杆83安装在基架17上，从而使得导杆83平行于螺杆22伸展。计量电机8 1沿导杆83移动。出于这个目的，一个支撑板84以可滑动的方式被导杆83支撑着，而计量电机81则固定在支撑板84上。

此外，一个驱动侧带轮86固定在计量电机81的一个输出轴85上，而一个从动侧带轮88固定在轴承箱13的一个箱体87的外周边上。一条同步皮带89伸展于驱动侧带轮86和从动侧带轮88之间并缠绕在它们上。驱动侧带轮86、从动侧带轮88和同步皮带89构成传动装置，以将轴承箱13与计量电机81连接起来。

注射电机82包含一个固定在基架17上的定子91和一个安置在定子91内侧的转子92。转子92被基架17支撑着并可以相对于后者旋转。具体地讲，一个空心转子轴93固定装配在转子92中，而转子轴93的另一端则通过轴承94和95而被基架17支撑着。

轴承96和97安置在轴承箱13中。螺杆22通过轴承96和96连接着一个用作传动轴的滚珠螺纹轴/花键轴单元98，从而使得螺杆22与滚珠螺纹轴/花键轴单元98能够彼此相对旋转。一个滚珠螺母99通过一个用作负载探测装置的测力计105固定在基架17上，滚珠螺母99与一个成形在滚珠螺纹轴/花键轴单元98前半部分并用作运动转换部分的滚珠螺纹轴部分98a啮合着。轴承箱13构成驱动力传输装置，以使螺杆22与滚珠螺纹轴/花键轴单元98能够相对旋转，同时又限制了螺杆22与滚珠螺纹轴/花键轴单元98之间的轴向移动。此外，滚珠螺母99和滚珠螺纹轴部分98a构成了运动转换装置，以将旋转运动转换成直线运动。

这样，在一个计量阶段，当计量电机81启动后，计量电机81的旋转将依次传输到驱动侧带轮86、同步皮带89、箱体87和螺杆22，从而使螺杆22旋转。在这种情况下，螺杆22与滚珠螺纹轴/花键轴单元98通过轴承箱13而以可旋转的方式彼此连接着。因此，所传输的箱体87的旋转运动不会传输到滚珠螺纹轴/花键轴单元98上；然而，加热筒12中的树脂的压力却通过轴承箱13传输到滚珠螺纹轴/花键轴单元98上。其结果是，滚珠螺纹轴/花键轴单元98可以在后退时保持旋转，而螺杆22也可以在后退时保持旋转。当螺杆22退回后，背压施加在螺杆22上，以抵抗树脂压力。

通过向注射电机82的定子91施加一个具有预定频率的电流，可以使螺杆22前进。出于这个目的，一个环形咬合件101固定在转子轴93的内周边上，并位于转子轴的大致中央部分上，从而使一个成形在咬合件101内周边表面上的花键102与一个成形在滚珠螺纹轴/花键轴单元98后半部分上并用作旋转传输部分的花键轴部分98b咬合。花键102和花键轴部分98b构成旋转传输装置，以传输注射电机82的旋转运动。

这样，在一个注射阶段，当注射电机82启动后，注射电机82的旋转运动将依次传输到转子轴93、咬合件101和滚珠螺纹轴/花键轴单元98上。由于滚珠螺母99固定在基架17上，因此滚珠螺纹轴/花键轴单元98会随着旋转而前进，而螺杆22也前进。此时，作用在滚珠螺纹轴/花键轴单元98上的注射力通过滚珠螺母99传输到测力计105上，并被测力计105探测出来。

滚珠螺纹轴/花键轴单元98可以沿轴向后退一个行程S。

如上所述，由于注射电机82的旋转运动直接传输到滚珠螺纹轴/花键轴单元98上，而不必加入减速机构、带轮等。因此，机械效率提高了，而惯性降低了。其结果是，如图5所示，在注射阶段，可以缩短建立和改变注射速度所需的时间，并减小建立和改变注射速度所需的力矩。此外，从注射阶段转换到保压阶段所需的时间缩短了。在图5中，线L1表示图1所示传统注射设备的注射特性；线L2表示图2所示传统内置电机型注射设备的注射特性；线L3表示图3所示内置电机型注射设备的注射特性。

由于咬合件101固定在转子轴93上的一个大致中央部分上，因此花键轴部分98b可以在转子92中前进和后退。此外，全部用于将计量电机81的旋转运动传输到螺杆22上的驱动侧带轮86、从动侧带轮88和同步皮带89可以沿轴向叠加在轴承箱13上。这样，注射模塑机的轴向长度可以减小。

在本实施例中，计量电机81和滚珠螺纹轴/花键轴单元98安装在不同的轴线上。然而，注射电机、滚珠螺纹轴/花键轴单元和螺杆也可以安装在不同的轴线上。

下面，将解释本发明的第二个实施例。

图6是根据本发明第二个实施例的内置电机型注射设备的剖面图。

在图6中，参考代号111表示一个驱动段外壳。一个用作第一驱动装置的计量电机144安置在驱动段外壳111的前部(图6中的左侧部分)，而一个用作第二驱动装置的注射电机145安置在驱动段外壳111的后部(图6中的右侧部分)，从而使计量电机144和注射电机145共用一条中心轴线。计量电机144包含一个定子146和一个转子147，而注射电机145包含一个定子148和一个转子149。

转子147被驱动段外壳111支撑着并可以相对于后者旋转。具体地讲，一个空心的第一转子轴156固定装配在转子147中，而且第一转子轴156通过轴承151和152而被驱动段外壳111支撑着。

同样，转子149被驱动段外壳111支撑着并可以相对于后者旋转。具体地讲，一个空心的第二转子轴157固定装配在转子149中，而且第二转子轴157通过轴承153和154而被驱动段外壳111支撑着。

在一个计量阶段，用作注射件的螺杆22(图4)将在计量电机144的带动下后退并保持旋转。为了实现这种运动，一个圆筒形花键套筒162和一个圆筒形导杆112安装在第一转子轴156的前端；一个轴承箱113以可滑动的方式安置在导杆112中；而轴承箱113通过一个杆114连接着螺杆22。花键套筒162从第一转子轴156的前端部分(图6中的左侧端部分)伸展到一个接近中央的位置上。花键套筒162与一个成形在轴承箱113后端(图6中的右侧端)的花键轴部分163通过花键啮合着。这样，当转子147在计量电机144带动下旋转时，转子147的旋转运动会传输到螺杆22上，从而带动螺杆22旋转。此时，花键轴部分163相对于花键套筒162后退(图6中向右移动)，从而使螺杆22也后退。这样，可以完成计量操作。应当指出，当螺杆22后退时，会有背压施加到螺杆22上，以抵抗树脂产生的压力。

此外，在一个注射阶段，螺杆22被注射电机145带动着前进而不旋转。为了实现这种运动，轴承166和167以及一个推力轴承168安装在轴承箱113中。一个用作传动轴的滚珠螺纹轴/花键轴单元165的前端以可旋转的方式被轴承166和167支撑着，而推力负载则被推力轴承168承受。在第一转子轴156的后端与第二转子轴157的前端之间的一个位置上，有一个滚珠螺母169固定在驱动段外壳111上。滚珠螺母169与一个成形在滚珠螺纹轴/花键轴单元165前半部分并用作运动转换部分的滚珠螺纹轴部分123啮合。此外，一个圆筒形咬合件121安装在第二转子轴157的后端。咬合件121从第二转子轴157的后端部分(图6中的右侧端部分)伸展到一个接近中央的位置上，而且一个花键122成形在咬合件的前端内周边上。通过花键122，咬合件121与一个成形在滚珠螺纹轴/花键轴单元165后半部分上并用作旋转传输部分的花键轴部分124咬合。也就是说，滚珠螺纹轴/花键轴单元165的前端通过轴承箱113和第一转子轴156而被轴承151支撑在驱动段外壳111上并可以相对于后者旋转，而滚珠螺纹轴/花键轴单元165的后端通过咬合件121和第二转子轴157而被轴承154支撑在驱动段外壳111上并可以相对于后者旋转。轴承箱113构成驱动力传输装置，以使螺杆22与滚珠螺纹轴/花键轴单元165能够相对旋转，同时又限制了螺杆22与滚珠螺纹轴/花键轴单元165之间的轴向移动。此外，咬合件121和花键轴部分124构成了旋转传输装置，以传输注射电机145的旋转运动。而滚珠螺母169和滚珠螺纹轴部分123构成运动转换装置，以将旋转运动转换成直线运动。

一个端盖131固定在第二转子轴157的后端。端盖131密封住第二转子轴157的内部，以防止外界物质进入。此外，一个编码器132安装在端盖131上，以直接探测滚珠螺纹轴/花键轴单元165的旋转圈数。这样，在一个未示出的控制段中，可以根据滚珠螺纹轴/花键轴单元165的旋转圈数而计算出滚珠螺纹轴/花键轴单元165的位置。

在本实施例中，转子149的旋转通过第二转子轴157和咬合件121传输到滚珠螺纹轴/花键轴单元165上，而这个被传输的旋转运动又被滚珠螺母169和滚珠螺纹轴部分123转换成直线运动，从而使滚珠螺纹轴/花键轴单元165前进和后退(图6中分别为向左和向右移动)。因此，当转子149被注射电机145带动着旋转以使滚珠螺纹轴/花键轴单元165前进时，螺杆22会前进而不旋转。这样，可以完成注射操作。

在上面描述的结构中，计量电机144的旋转和注射电机145的旋转传输到螺杆22上，而不必加入减速机构、带轮等。因此，机械效率提高了，而惯性降低了。

由于花键122安置在转子149的一个大致中央部分上，因此花键轴部分124可以在转子149中前进和后退。此外，用于将计量电机144的旋转运动传输到螺杆22上的花键套筒162和花键轴部分163可以沿轴向叠加在滚珠螺纹轴部分123上。因此，注射模塑机的轴向长度可以减小。

下面，将解释本发明的第三个实施例。与第二个实施例中相同的结构以相同的参考代号表示，而且它们的解释被省略。

图7是根据本发明第三个实施例的内置电机型注射设备的剖面图。

在图7中，参考代号210表示一个驱动段外壳，其由一个前壳221、一个中央壳222和一个后壳223构成。后壳223由一个圆筒形部分226以及覆盖在圆筒形部分226的相反两端上的端板224和225构成。一个用作第一驱动装置的计量电机201安置在中央壳222的前端(图7中的左侧端)，而用作第二驱动装置的注射电机145安置在后壳223中。计量电机201和用作注射件的螺杆22(图4)安装在不同的平行轴线上。注射电机145和螺杆22安装在同一条轴线上。在中央壳222的前端，有一个花键螺母211以可旋转的方式被轴承213和214支撑着，一个花键212成形在花键螺母211的后端(图7中的右侧端)内周边上。一个驱动侧齿轮203安装在计量电机201的一个输出轴202上并与一个以可旋转的方式支撑在前期221上的惰轮啮合。一个从动侧齿轮205安装在花键螺母211的前端并与惰轮204啮合。这样，启动计量电机201后产生的旋转运动会通过驱动侧齿轮203、惰轮204和从动侧齿轮205传输到花键螺母211上。

一个轴承箱231安置在从动侧齿轮205和花键螺母211的径向内侧。一个花键232成形在轴承箱231的外周边表面上，而轴承箱231通过花键咬合着花键螺母211。

驱动侧齿轮203、惰轮204和从动侧齿轮205构成传动装置，以将轴承箱231和计量电机201连接起来。

螺杆22可以被注射电机145带动着前进(图7中向左移动)而不旋转。出于这个目的，轴承166和167以及推力轴承168安装在轴承箱231中。用作传动轴的滚珠螺纹轴/花键轴单元165的前端以可旋转的方式被轴承166和167支撑着，而推力负载则被推力轴承168承受。此外，在中央壳222的后端与第二转子轴157的前端之间的一个位置上，滚珠螺母169固定在中央壳222上，并与一个成形在滚珠螺纹轴/花键轴单元165前半部分并用作运动转换部分的滚珠螺纹轴部分123啮合。滚珠螺母169和滚珠螺纹轴/花键轴单元165构成运动转换装置，以将旋转运动转换成直线运动。

这样，在一个计量阶段，当计量电机201被启动后，计量电机201的旋转运动依次传输到驱动侧齿轮203、惰轮204、花键螺母211、轴承箱231、杆114和螺杆22，在这种情况下，由于螺杆22通过轴承箱231与滚珠螺纹轴/花键轴单元165相连，因此它们之间可以有相对旋转。这样，虽然被传输到轴承箱231的旋转运动不会被传输到滚珠螺纹轴/花键轴单元165上，但加热筒12中的树脂压力会通过轴承箱231传输到滚珠螺纹轴/花键轴单元165上。这样，滚珠螺纹轴/花键轴单元165会后退(图7中向右移动)并保持旋转，从而使螺杆22也后退。当螺杆22后退时，背压施加到螺杆22上，以抵抗树脂产生的压力。

此外，在一个注射阶段，当注射电机145被启动后，注射电机145的旋转运动依次传输到第二转子轴157、咬合件121和滚珠螺纹轴/花键轴单元165。由于滚珠螺母169固定在中央壳222上，因此滚珠螺纹轴/花键轴单元165上会前进并保持旋转，从而使螺杆22前进而不旋转。

在本实施例中，由于花键122基本上装于第二转子轴157的中央，因此用作旋转传输装置的花键轴部分124可以在转子149中前进和后退(图7中向左和向右移动)。此外，全部用于将计量电机201的旋转运动传输到螺杆22上的驱动侧齿轮203、惰轮204和从动侧齿轮205可以沿轴向叠加在轴承箱231上。这样，注射模塑机的轴向长度可以减小。咬合件121和滚珠螺纹轴/花键轴单元165构成旋转传输装置。

虽然在上面各个实施例中采用螺杆22作为注射件，但是也可以采用一个柱塞以取代螺杆22。

下面解释本发明的第四个实施例。

图8是根据本发明第四个实施例的内置电机型注射设备中的一个驱动段外壳的解释性视图；图9是根据本发明第四个实施例的内置电机型注射设备的驱动段的剖面图；以及图10是本发明的第四个实施例中的前架侧视图。图8是沿图10中的线X-X的剖面图。

在图8-11中，参考代号311表示一个驱动段外壳，其包围着用作料筒件的加热筒12(图4)并固定在加热筒的后端。驱动段外壳311包含一个前罩313；一个中央架315；一个后罩317；一个前架341连接着前罩313；以及一个后架342连接着中央架315和后罩317。在这种情况下，前架341和后架342构成一个定子架；前罩313、中央架315和后罩317构成一个设备架；而前架341和后架342也用作一个设备架。前罩313和前架341通过螺栓b1以可拆卸的方式相互连接起来；前架341和中央架315通过螺栓b2以可拆卸的方式相互连接起来；中央架315和后架342通过螺栓b3以可拆卸的方式相互连接起来；而后架342和后罩317通过螺栓b4以可拆卸的方式相互连接起来。对于前架341，前罩313用作一个第一板，而中央架315用作一个第二板。对于后架342，中央架315用作一个第一板，而后罩317用作一个第二板。

这样，通过拆去螺栓b1可将前罩313与前架341分开；通过拆去螺栓b2可将前架341与中央架315分开；通过拆去螺栓b3可将后架342与中央架315分开；通过拆去螺栓b4可将后罩317与后架342分开。因此，可以更换用作第一驱动装置的计量电机344和用作第二驱动装置的注射电机345。其结果是，注射模塑机的组装和维修很方便。每个计量电机344和注射电机345均为空心型电机。

计量电机344安置在驱动段外壳311的前部(图9中的左侧部分)，而注射电机345安置在驱动段外壳111的后部(图9中的右侧部分)，从而使计量电机344和注射电机345共用一条中心轴线。计量电机344包含一个支撑在前架341上的定子346和一个安置在定子346内部的环形转子347。注射电机345包含一个支撑在后架342上的定子348和一个安置在定子348内部的环形转子349。

转子347被驱动段外壳311支撑着并可以相对于后者旋转。具体地讲，一个空心的第一转子轴356固定装配在转子347中；第一转子轴356的前端(图9中的左侧端)通过一个轴承351支撑在前架341上；而第一转子轴356的后端(图9中的右侧端)通过一个轴承352支撑在中央架315上。

同样，转子349被驱动段外壳311支撑着并可以相对于后者旋转。具体地讲，一个空心的第二转子轴357固定装配在转子349中；第二转子轴357的前端通过一个轴承353支撑在中央架315上；而第二转子轴357的后端通过一个轴承354支撑在后架342上。

当一个具有预定频率的电流施加在计量电机344的定子346上后，用作注射件的螺杆22将后退(图9中向右移动)并保持旋转。为了实现这个运动，一个套筒318安装在第一转子轴356的前部并位于第一转子轴356的径向内侧；而套筒318的前端通过螺栓65固定在第一转子轴356的前端。此外，在第一转子轴356的前端后侧(图9中的右侧)的一个预定位置上，即套筒318后端上，安置着一个第一花键螺母362，其通过螺栓b12固定在套筒318的后端。第一花键螺母362通过花键与一个第一花键轴363咬合着。螺杆22固定在第一花键轴363的前端。在这种情况下，第一花键螺母362和第一花键轴363构成第一驱动力传输装置，以使套筒318与一个第一联轴器381之间能够进行相对轴向移动，同时又限制了套筒318与第一联轴器381之间的相对旋转。第一花键轴363的长度等于螺杆22的行程。

这样，当转子347在计量电机344的带动下旋转时，转子347的旋转运动将依次通过第一转子轴356、套筒318、第一花键螺母362和第一花键轴363而传输到螺杆22上，从而使螺杆22旋转。其结果是，树脂在槽26中前进(图9中向左移动)并被熔化，螺杆22则在树脂前进所产生的背压的作用下后退。

此时，由于第一花键螺母362通过花键与第一花键轴363咬合着，因此第一花键轴363会相对于第一花键螺母362后退。

此外，当一个具有预定频率的电流施加在注射电机345的定子348上后，螺杆22将前进而不旋转。为了实现这个运动，一个环形轴承护圈364固定在第二转子轴357的后端；一个滚珠螺纹轴365的第一轴部365a固定装配在轴承护圈364中。滚珠螺纹轴365被驱动段外壳311支撑着并可以相对于后者旋转。具体地讲，滚珠螺纹轴365通过轴承护圈364、一个轴承366以及一个推力轴承368而支撑在后罩317上。一个后盖377利用螺栓b6并通过一个用作负载探测装置的测力计375固定在后罩317上。滚珠螺纹轴365的第二轴部365b通过一个轴承367支撑在后盖377上。一个绝对脉冲编码器385通过一个托架386安装在后盖377上。绝对脉冲编码器385连接着第二轴部365b并用作第一旋转量探测装置以探测滚珠螺纹轴365的旋转圈数或注射电机的旋转圈数，还用作一个螺杆位置探测装置以根据注射电机的旋转圈数而缺点螺杆22的位置。

此外，一个滚珠螺母369安置在第二转子轴357中，从而使得滚珠螺母369能够前进和后退(图9中向左和向右移动)。滚珠螺母369进入与滚珠螺纹轴365相啮合的状态，以构成一个运动转换部分。这样，当启动注射电机345而使转子349旋转时，转子349的旋转运动将通过第二转子轴357和轴承护圈364传输到滚珠螺纹轴365上，从而将旋转运动转换成直线运动以使滚珠螺母369前进和后退。为了防止滚珠螺纹轴365从滚珠螺母369中脱出，一个挡块319通过一个螺栓b13固定在滚珠螺纹轴365的前端。

此外，为了防止滚珠螺母369与滚珠螺纹轴365一起旋转，一个套筒形第二花键轴371通过螺栓b11固定在滚珠螺母369的前端，第二花键轴371通过花键咬合着一个固定在中央架315上的第二花键螺母376。在这种情况下，第二花键螺母376和第二花键轴371构成第二驱动力传输装置，以使中央架315与一个用作第三驱动力传输装置并将在后文中解释的轴承箱372之间能够相对轴向移动，同时又限制了中央架315与轴承箱372之间的相对旋转运动。第二花键轴371的长度等于螺杆22的行程。

轴承箱372通过螺栓b7固定在第二花键轴371的前端。一个推力轴承373安置在轴承箱372中并位于轴承箱前侧(图9中的左侧)，一个轴承374安置在轴承箱372中并位于轴承箱后侧。在这种情况下，轴承箱372使得第一花键轴363与第二花键轴371之间能够相对旋转，同时又限制了第一花键轴363与第二花键轴371之间的相对轴向移动。这样，第一花键轴363被推力轴承373和轴承374支撑着并可以相对于第二花键轴371和滚珠螺母369旋转。

此外，螺杆22的一个后端轴22b利用螺栓b8和b9并通过一个第一联轴器381和一个第二联轴器382固定在第一花键轴363的前端。当螺杆22前进和后退时，第一联轴器381在套筒318中滑动。此外，一个凹槽363a成形在第一花键轴363的后端，以防止第一花键轴363与螺栓b13的头部相冲突，否则的话，当第一花键轴363位于后退位置时，可能出现上述冲突。这样，注射模塑机的轴向长度可以减小。

参考代号384表示一个编码器，其通过一个齿轮系387连接着套筒318。编码器384用作第二旋转量探测装置以探测套筒318的旋转圈数或计量电机的旋转圈数。参考代号389表示一个水冷套，其通过螺栓b10固定在前罩313上。水冷套389用于防止热量从加热筒12的后端传输到前罩313上。

下面，将解释具有上述结构的驱动段的操作。

在一个注射阶段，当一个电流施加到注射电机345的定子348上后，转子349将旋转，而转子349的旋转运动会通过第二转子轴357和轴承护圈364传输到滚珠螺纹轴365上，从而使滚珠螺纹轴365旋转。此时，由于第二花键轴371通过花键咬合着固定在中央架315上的第二花键螺母376，因此滚珠螺母369不旋转。这样，一个推力作用在滚珠螺母369上，从而使滚珠螺母369前进。

在上述注射阶段，计量电机344不启动，而转子347处于停止状态。因此，安置在滚珠螺母369前侧的第一花键轴363将前进，以带动螺杆22前进。

通过前面所述的方式，注射电机345的旋转运动通过滚珠螺纹轴365和滚珠螺母369转换成直线运动。其结果是，聚集在螺杆22前面的树脂则从注射喷嘴12a中注射出。

在一个计量阶段，当一个电流施加在计量电机344的定子346上后，转子347将旋转，而转子347的旋转运动会通过第一转子轴356、套筒318和第一花键螺母362传输到第一花键轴363上，从而使第一花键轴363旋转。第一花键轴363的旋转运动被传输到螺杆22上，以使螺杆22旋转。其结果是，树脂在槽26中前进并被熔化，螺杆22则在树脂前进所产生的背压的作用下后退。

此时，由于第一花键螺母362通过花键咬合着第一花键轴363，因此第一花键轴363将相对于第一花键螺母362后退。

在计量供应的树脂的背压受到控制的状态下，注射电机345被启动，以使转子349沿着使螺杆22后退的方向旋转。此时，作用在螺杆22等部件上的轴向负载被测力计375探测出，而背压则根据负载探测值计算出来。或者，一个未示出的压力传感器可以安置在加热筒12中以探测加热筒12中的树脂压力，从而根据压力探测值计算背压。

前架341由一个支撑在定子346上的圆筒形部分408构成，圆筒形部分408的每端分别整体式成形出一个矩形凸缘部分421。凸缘部分421具有四个角部410，每个角部分别带有一个孔409，用以穿过螺栓b1或b2。

为了使前架341能够相对于前罩313定位，一个环形阶梯部分f1成形在前罩313上。同样，为了使前架341能够相对于中央架315定位，一个环形阶梯部分f2成形在中央架315上。

后架342由一个支撑在定子348上的圆筒形部分418构成，圆筒形部分418的每端分别整体式成形出一个矩形凸缘部分422。凸缘部分422具有四个角部420，每个角部分别带有一个孔419，用以穿过螺栓b3或b4。

为了使后架342能够相对于中央架315定位，一个环形阶梯部分f3成形在中央架315上。同样，为了使后架342能够相对于后罩317定位，一个环形阶梯部分f4成形在后罩317上。

如上所述，前罩313和中央架315通过前架341连接起来，而中央架315和后罩317通过后架342连接起来。此外，前架341由圆筒形部分408和凸缘部分421构成，而后架342由圆筒形部分418和凸缘部分422构成。这样，在注射阶段，当注射电机345被启动而带动滚珠螺纹轴365旋转，以使螺杆22前进而将树脂从加热筒12中注射出去时，即使注射力的反作用力从加热筒12通过前罩313传输到前架341，并作为拉力通过后罩317传输到后架342上，前架341和后架342也不会被拉长。因此，螺栓b1-b4的锁紧力不会减弱。

此外，即使螺栓b1-b4的锁紧力减弱了，前架341和后架342也不会在启动计量电机344或注射电机345后旋转，这是因为前罩313和前架341通过螺栓b1固定在一起，前架341和中央架315通过螺栓b2固定在一起，中央架315和后架342通过螺栓b3固定在一起，而后架342和后罩317通过螺栓b4固定在一起。

这样，螺栓b1-b4的锁紧力不需要严格控制，因此注射模塑机的组装和维修很方便。

在本实施例中，套筒318安装在第一转子轴356的前部并位于第一转子轴356的径向内侧；而套筒318的前端固定在第一转子轴356的前端。此外，第一花键螺母362固定在套筒318的后端；第一花键螺母362在第一转子轴356的几乎中央处通过花键咬合着第一花键轴363；而螺杆22则固定在第一花键轴363的前端。

因此，当螺杆22位于行程的后退端时，螺杆22的后端可以位于一个从第一转子轴356中心略向前偏移的位置上，即从第一转子轴356前端向后隔开一定距离的位置上，该距离等于与套筒318的长度。

在这种情况下，当螺杆22前进或后退时，螺杆22可以与计量电机344叠加在一起。因此，注射模塑机的轴向长度可以减小。

本发明并不局限于前面描述的各实施例。根据本发明的精神可以对本发明作出各种修改和改型，而它们均包含在本发明的范围中。

工业应用性

本发明可以用于电机传动型注射模塑机。

Claims (9)

1.一种注射模塑机，其包含：

(a)一个料筒件；

(b)一个注射件，其安置在上述料筒件中，从而使得上述注射件可以前进和后退；

(c)一个注射电机；以及

(d)一个运动方向变换部件，其传输上述注射电机的旋转运动，并将旋转运动转换成直线运动；

(e)一个驱动力传递机构，限制上述注射件相对于上述传动轴在轴方向上的相对运动，而允许在旋转方向的的相对运动；

其中，上述注射电机和上述运动方向变换部件安置在相同轴线上。

2.根据权利要求1的注射模塑机，其特征在于，

(a)具有可自由旋转地被支撑的转子轴；

(b)上述注射电机具有定子及转子，该转子设置在该定子的径向内侧，固定在上述转子轴；

(c)至少传动轴的一部分设置在上述的内侧。

3.根据权利要求1的注射模塑机，其特征在于，在上述传动轴上安装有检测注射件的位置的编码器。

4.根据权利要求1的注射模塑机，其特征在于，设置有安装在将转子轴密闭的端盖上、用于检测注射件的位置的编码器。

5.根据权利要求1的注射模塑机，其特征在于，

设置有编码器，检测上述注射件旋转的旋转速度。

6.根据权利要求5的注射模塑机，其特征在于，

(a)上述注射模塑机中包含一个计量电机；

(b)上述编码器安置在与上述注射件相同的轴线上，检测随着驱动上述计量电机而旋转的套管的旋转速度。

7.根据权利要求1的注射模塑机，其特征在于，检测加在上述注射件的轴方向上的载荷的载荷测量计，与注射电机设置在同一轴线上。

8.根据权利要求1的注射模塑机，其特征在于，检测加在上述注射件的轴方向上的载荷的载荷测量计，与计量电机设置在同一轴线上。

9.根据权利要求1的注射模塑机，其特征在于，

构成上述运动方向变换部件的传动轴的一部分，设置在检测加在上述注射件的轴方向上的载荷的载荷测量计的内侧，上述传动轴的一部分和载荷测量计在轴方向相对移动。

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