专利名称：一种射出成型机的射胶螺杆力量感测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种射出成型机的射胶螺杆力量感测装置，特别是一种具有特殊的配置，可直接将该射出成型机在射出、保压、计量过程中所产生的所有轴向力测知的力量感测装置。
射出成形机的射出压力回路控制中，准确且实时得知射胶螺杆所承受的力量非常重要的；藉由荷重元所测得的受力，经过比较计算将实际力量与设定力量之差值进行补偿，以完成射出控制、保压控制以及计量背压的控制。
图1所示是传统技术的一第一实施例，为美国专利US5,421,712的‘射出成型机螺杆旋转与射出装置’的射出单元架构图。利用装置于射出动板23’的荷重元39’，其中荷重元39’可感测连结块47’的轴锁环471’施加于止推轴承45’上的轴向力变化，并将该轴向力变化所产生的应变电压值经放大器<图中未示>输入一控制系统<图中未示>，使该控制系统根据轴向力误差值修正射出伺服马达<图中未示>的输出力，以正确的控制欲射出塑料压力，而达到闭回路的射出压力控制。
图2A、二B是该第一实施例的射出单元剖面图，此装置的力量传导路径于射出以及保压时如图2A所示，滚珠导螺杆34’与滚珠导螺杆螺帽<图中未示，本图中一般是位于滚珠导螺杆34’的上方>间的相互运动，产生轴向推力，经过止推轴承37’、轴承座371’、压座391’、荷重元39’以及连结块48’传递至射出动板23’上，推动射出动板23’并透过止推轴承45’、轴锁环471’、连结块47’以及螺杆半扣环171’传动至螺杆17’进行射出，如图中A线所示；部分力量于传递至压座391’时，会导入连结块48’，即如图中B线所示，以及射出动板23’中，即如图中C线所示，经由止推轴承45’或轴承压板46’传递至连结块47’，再传入螺杆17’。
在计量背压时，力量的传导路径如图2B所示，如图中A’线所示，部分力量由螺杆17’藉由螺杆半扣环171’、连结块47’、止推轴承45’、传递至荷重元39’；而大部分力于连结块47’上分散经由轴承压板46’或止推轴45’传递至连结块48’，即如图中B’线所示，及射出动板23’，即如图中C’线所示，再经压座391’、轴承座371’、止推轴承37’传递至滚珠导螺杆34’。
无论是在射出、保压(图2A)或是计量背压(图2B)时，力量的传导未能正确完整通过荷重元39’，导致于所测得的射出压力、保压压力以及计量背压压力均非实际射胶螺杆17’所承受的压力，且当射出或是计量进行时，射出动板23’与射出导引杆22’所产生的摩擦力，会随射出动板23’移动速度、润滑程度以及环境因素而变化，此不确定因素对射出力的影响不容忽视，欲达精密射出需将此摩擦力补偿克服，然而在美国专利US5,421,712的架构中，荷重元39’所测得的射出力与摩擦力量值均已失真，导致回馈补偿射出力所需的讯号不足，难以达成高速精密射出成形所需的射出压力、保压压力以及计量背压压力的控制。
图3是传统技术的一第二实施例，为美国专利US5,955,117的荷重元配置图。其中，荷重元33”与滚珠导螺杆螺帽31”利用螺栓34”锁固之后，再利用螺栓32”将荷重元33”固定在射出后固定板3”上。当滚珠导螺杆28”进行轴向旋转时，与固定在射出后固定板3”的滚珠导螺杆螺帽31”产生相对轴向运动。滚珠导螺杆28”旋转向左前进，滚珠导螺杆螺帽31”必受到一向右的反力，因为滚珠导螺杆螺帽31”与荷重元33”左侧内环是以面接触，故力会传递至荷重元33”，至于荷重元33”左侧外环是用螺栓32”锁固，所以请参阅图4，是传统技术的第二实施例的荷重元受力分析图，荷重元33”受到滚珠导螺杆螺帽31”的推力X与螺栓32”的拉力X’。由该第二实施例得知，该荷重元所在位置其受力并不平均，因此亦无法显示轴向力的真值。
于是，如何设计一种或数种设计，可以改变传统技术中此缺陷，是本实用新型所讨论的技术内容。
本实用新型的第二目的是提供一种射出成型机的射胶螺杆力量感测装置，利用新型的荷重元配置方式与测量方法，确保荷重元能实时且精确地量测射出机在射出、保压、计量过程中射出轴向的力量变化。
因此，本实用新型提出一新型的高响应高准确性的射出力量感测装置，解决因机械结构所产生的迟滞及力线分散情形，以达高精密射出的目的。
为进一步对本实用新型有更深入的说明，
以下结合附图以具体实例对实用新型进行详细详细说明。
图8是本实用新型的较佳实施例射出单元剖面图。
附图标号说明A、B、C、A’、B’、C’-力线；(a)、(b)、(c)、(d)-步骤；X-推力；X’-拉力；17’-螺杆；171’-螺杆半扣环；22’-射出导引杆；23’-动压板；34’-滚珠导螺杆；37’-止推轴承；371’-轴承座；39’-荷重元；391’-压座；45’-止推轴承；46’-轴承压板；47’-连结块；471’-轴锁环；48’-连结块；28”-滚珠导螺杆；3”-射出后固定板；31”-滚珠导螺杆螺帽；32”-螺栓；33”-荷重元；34”-螺栓；11-射出前固定板；12-射出后固定板；13-射出动板；14-射出导引柱；15-螺栓；20-计量伺服马达；21-主动皮带轮；22-时规皮带；23-从动皮带轮；24-键；25-射胶螺杆驱动轴；26-半扣环；27-射胶螺杆；28-料管；29-栓槽盖板；30-射出伺服马达；31-主动皮带轮；32-时规皮带；33-从动皮带轮；34-锥形束紧环；35-滚珠导螺杆；36-滚珠导螺杆螺帽；37-止推轴承；38-射出轴承座；39-螺栓；40-螺栓；41-计量轴承座；42-止推轴承；43-射胶螺杆驱动轴轴套；44-键；51-荷重元；52-螺栓；53-安装孔；54-螺栓；55-安装孔；56-应变计；57-荷重元放大器。
如图6所示，是本实用新型的一荷重元正视与侧视图，该荷重元51为一圆盘状力量传感器，当荷重元51受力而变形，使荷重元51内部应变计56的电阻改变，经由应变计56的电阻组成惠斯通电桥(Wheatstone bridge)所输出的电压变化量即可测得受力的大小。
本实用新型的荷重元固定方式是利用两组各自立的复数个螺栓与二安装孔53与55分别滚珠导螺杆螺帽36、射出后固定板12直接固锁。本实用新型的荷重元51配置方式具有下列优点1.请参阅图7与图8所示，图7是本实用新型的力线与组件关系图，图8是本实用新型的较佳实施例射出单元剖面图。由图7所示的力线可得知荷重元51与滚珠导螺杆螺36帽相连结，直接将荷重元51锁固在射出后固定板12上的配置，因滚珠导螺杆35与射出后固定板12间并未实际接触，故所有轴向受力皆能透过滚珠导螺杆螺帽36完整施于荷重元51上，改善以往力感测讯号失真的情况。亦即，在射出、保压、计量过程中射出伺服马达30或计量伺服马达20一出力时，包含由射出伺服马达30驱动滚珠导螺杆35的射出力、射胶螺杆27旋转产生计量的背压力，以及射出单元传动组件间的摩擦力，荷重元51皆能实时且准确地量测出射出轴向的力量变化。
2.荷重元51与滚珠导螺杆螺帽36相连结后直接固定在射出后固定板12上，无与配合机械组件的摩擦情形，量测的重现性佳。
3.荷重元51安装方式简单，方便配线、维护作业。
如图8所示的射出单元包含射出前固定板11、射出后固定板12、至少两支射出导引柱14以螺栓15锁固连接射出前固定板11与射出后固定板12，两板之间装设一射出动板13可在射出导引柱14上前后移动。计量伺服马达20固定在射出动板13侧边，计量伺服马达20输出的动力经由主动皮带轮21、时规皮带22、从动皮带轮23、键24、射胶螺杆驱动轴25、半扣环26、栓槽盖板29，使与射胶螺杆驱动轴25相连结的射胶螺杆27旋转，将塑料输送到料管28前端(图8的左侧)并进行塑化，达成射胶螺杆27旋转计量动作。
射出伺服马达30固定在射出动板13侧边，射出伺服马达30输出的动力经由主动皮带轮31、时规皮带32、从动皮带轮33、锥形束紧环34，使与锥形束紧环34相连结的滚珠导螺杆35旋转，使滚珠导螺杆35与固定在射出后固定板12的滚珠导螺杆螺帽36产生相对轴向运动，该轴向运动产生的轴向力透过止推轴承37、螺栓39、锁固在射出动板1 3后端的射出轴承座38、射出动板13、螺栓40、锁固在射出动板前端的计量轴承座41、止推轴承42、射胶螺杆驱动轴轴套43、键44、射胶螺杆驱动轴25等组件，驱动射胶螺杆27前进或后退，完成射出、保压、计量背压等动作。
请参阅图6所示，滚珠导螺杆螺帽36与荷重元51以螺栓52藉由安装孔53进行锁固，再以另一组螺栓54、安装孔55将荷重元锁固在射出后固定板12上。在射出、保压、计量背压等动作进行时，荷重元51的应变计56受到滚珠导螺杆螺帽36传递的轴向力，使应变计56电阻改变造成输出的电压值改变，经由荷重元放大器57将受力讯号传回图5所示的力量感测方法步骤图；当位置力量转换器接收编码器或光学位置尺或其它具有相同位置量测功能的组件传的位置讯号后，送出一设定的射出力，比较器接收荷重元51量测的受力设定的射出力并且经过运算后，比较器将力的讯号差值输入控制器中以调整射出伺服马达30出力，若补偿后的射出力与荷重元51量测的受力不同，则继续修正射出力，直到荷重元51测得的受力符合设定的射出力为止，完成射出力的闭回路控制。
本实用新型的荷重元51的配置位置是有别于传统技术，因着这样的配置，致使荷重元51的受力方式甚为平均，以下将就此点进行解释。请参阅图8所示，荷重元51与滚珠导螺杆螺帽36利用螺栓54锁固之后，再利用螺栓52将荷重元51固锁在射出后承板12上。因此荷重元51受力分析当滚珠导螺杆35旋转时，与固定在射出后固定板12的滚珠导螺杆螺帽36产生相对轴向运动。滚珠导螺杆35旋转向左前进，滚珠导螺杆螺帽36必受到一向右的反力，因为滚珠导螺杆螺帽36与荷重元51左侧内环是以面接触，而荷重元51右侧外环是用螺栓52锁固，故轴向力由左向右传递至荷重元51，所以荷重元51受到滚珠导螺杆螺帽36与射出后固定板12的双向推力。
本实用新型基于高精密高应答的动机，提出一新型的荷重元配置方式。将荷重元锁固于射出后固定板上，滚珠导螺杆螺帽则锁固于荷重元上，滚珠导螺杆螺帽与射出后固定板间并未实际接触，因此在射出或计量时，所有的轴向受力皆能完整施于荷重元上，改善以往压力讯号失真的情况。此外荷重元置于滚珠导螺杆螺帽上，射出伺服马达一出力旋转滚珠导螺杆时，荷重元即能收到讯号，立即做出反应，提高应答速率。
综观本实用新型的特色，经由新的荷重元配置，成功解决前案的讯号失真及应答迟滞的现象，藉由本实用新型高精密高应答的特性，有效提升射出机的性能。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，当不能用以限定本实用新型所实施的范围，凡依本实用新型权利要求所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本实用新型涵盖的范围。
权利要求1.一种射出成型机的射胶螺杆力量感测装置，设置于一射出装置上，其特征在于射出装置包括至少一射出前固定板，具有一贯穿孔于该射出前固定板的中央部位；至少一射出后固定板，与射出前固定板呈相互平行的设置，且于其中央部位具有一贯穿孔，以供一力量感测组件与一滚珠导螺杆螺帽设置其中，且该力量感测组件是与该滚珠导螺杆螺帽相连结，并力量感测组件直接固结于该射出后固定板；至少二射出导杆，设置于射出前固定板与射出后固定板之间，并相互平行；至少一射出动板，于该二射出导杆上滑动，且经由一计量驱动装置与一射胶螺杆相接，该射胶螺杆前端有螺旋牙，后端则贯穿于前固定板的中央贯穿孔，并枢转地连接于射出动板的一侧，而又经由一射出驱动装置与一滚珠导螺杆相接，该滚珠导螺杆前端可枢转地连接于射出动板的另一侧，后端穿射于该滚珠导螺杆螺帽中；其中，该射出驱动装置驱动滚珠导螺杆，并与力量感测组件相互接合的滚珠导螺杆螺帽产生轴向的相对运动，提供轴向推力，以进行对塑料射出与计量的动作。
2.如权利要求1所述的一种射出成型机的射胶螺杆力量感测装置，其特征在于，该射出驱动装置包含一射出伺服马达、一时规皮带与一传动时规皮带轮组等。
3.如权利要求2所述的一种射出成型机的射胶螺杆力量感测装置，其特征在于，该时规皮带固结于滚珠导螺杆。
4.如权利要求1项所述的一种射出成型机的射胶螺杆力量感测装置，其特征在于，该射出动板还具有一射出轴承座，且包括一轴承组。
5.如权利要求1所述的一种射出成型机的射胶螺杆力量感测装置，其特征在于，该计量驱动装置包含一计量伺服马达、一时规皮带与一计量时规皮带轮组等。
6.如权利要求1所述的一种射出成型机的射胶螺杆力量感测装置，其特征在于，该射胶螺杆装设的一半扣环以一栓槽盖板连接固结于射胶螺杆驱动轴。
7.如权利要求1所述的一种射出成型机的射胶螺杆力量感测装置，其特征在于，该射出动板还具有一计量轴承座，且包括一轴承组。
8.如权利要求1所述的一种射出成型机的射胶螺杆力量感测装置，其特征在于，该滚珠导螺杆螺帽与该射出后固定板无直接接触。
9.如权利要求1所述的一种射出成型机的射胶螺杆力量感测装置，其特征在于，该力量感测组件设置于该射出后固定板，且是位于射出后固定板的一处直接承受射出压力、保压压力与计量背压压力的位置。
10.如权利要求1所述的一种射出成型机的射胶螺杆力量感测装置，其特征在于，该力量感测组件与该滚珠导螺杆螺帽相互接合，并可与该滚珠导螺杆进行相对的旋转运动。
专利摘要本实用新型是一种射出成型机的射胶螺杆力量感测装置，利用一荷重元做为射出、保压、计量背压的力量传感器。该配置于射出后固定板上的荷重元，直接对一滚珠导螺杆螺帽进行力量量测。该滚珠导螺杆螺帽是锁固于荷重元之上，荷重元锁固于射出后固定板之上，因此，滚珠导螺杆的力量直接传递至滚珠导螺杆螺帽，于是，该力量与由塑料所产生力量及射出传动组件间的摩擦阻力的加总值即为滚珠导螺杆螺帽施加于荷重元的力量值。由于精密射出需要准确控制射出塑料的压力，亦即对射出力的控制需极精准。通过对荷重元的量测可对射出力进行实时补偿，以进行全闭回路控制，达到高精密射出控制。
文档编号B29C51/00GK2575637SQ0228273
公开日2003年9月24日 申请日期2002年10月31日 优先权日2002年10月31日
发明者许嘉峻, 苏万福, 陈明祈, 陈钏锋 申请人:财团法人工业技术研究院