專利名稱：擠出吹塑機頭?？陂g隙電動調(diào)節(jié)裝置及其實現(xiàn)方法與應用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
高分子材料擠出吹塑技術(shù)，具體涉及一種擠出吹塑型坯機頭?？陂g隙電動調(diào)節(jié)裝 置及其實現(xiàn)方法與應用。
背景技術(shù)：
吹塑是高分子材料的三大成型技術(shù)之一。早期采用擠出吹塑技術(shù)成型制品時，型 坯機頭的?？陂g隙一般不變，由于型坯軸向不同位置的吹脹比不同，同時受型坯膨脹和垂 伸現(xiàn)象的影響，很難保證制品壁厚分布的均勻性。因此，在型坯成型過程中，需要進行?？?間隙調(diào)節(jié)，對型坯壁厚分布進行控制，從而得到壁厚分布較均勻的制品。傳統(tǒng)擠出吹塑機械 的機頭?？陂g隙調(diào)節(jié)裝置采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動，存在精度低、能耗高、液壓油易泄露、環(huán)境不 友好等缺點。型坯機頭?？陂g隙電動調(diào)節(jié)裝置經(jīng)過多年的發(fā)展，由早期的凸輪、連桿等機械調(diào) 節(jié)結(jié)構(gòu)逐步演化為“電機_絲桿”的結(jié)構(gòu)，“電機_絲桿”結(jié)構(gòu)通?？煞譃檎{(diào)節(jié)芯棒和口模 兩種，但存在結(jié)構(gòu)復雜、成本高等缺點，至今未得到廣泛的推廣應用。例如，專利號為US 5851570的美國專利公開了一種擠出吹塑機頭?？陂g隙電動調(diào)節(jié)裝置。如圖1所示，該裝置 主要包括電機50、齒輪系62和64、螺母46、滾子軸承60以及連桿26。電機50驅(qū)動安裝于 其輸出軸上的齒輪64，通過與之嚙合的齒輪62帶動由一對滾子軸承60固定的螺母46旋 轉(zhuǎn)。連桿26的上端設(shè)有螺紋，與螺母46構(gòu)成滾珠絲桿副。由于螺母46只能轉(zhuǎn)動而不能沿 軸向運動，故其轉(zhuǎn)動可驅(qū)動連桿26沿軸向運動，從而帶動芯棒沿軸向運動，實現(xiàn)?？陂g隙 的調(diào)節(jié)。這種方法的缺點是為了實現(xiàn)芯棒的軸向運動，電機需要頻繁正、反向切換，使其發(fā) 熱嚴重，使用壽命縮短；此外，對于較為復雜的制品，要求在一個成型周期內(nèi)對模口間隙進 行多次調(diào)節(jié)，因此對電機的響應速度和負載能力提出了較高的要求，設(shè)備的生產(chǎn)和制造成 本很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、響應快速、定位準確且成本較低的擠出吹 塑機頭?？陂g隙的電動調(diào)節(jié)裝置。本發(fā)明的另一目的在于提供一種由上述裝置實現(xiàn)的控制準確、操作方便且易于應 用的擠出吹塑機頭模口間隙的電動調(diào)節(jié)方法。本發(fā)明的再一目的在于提供上述擠出吹塑機頭?？陂g隙電動調(diào)節(jié)裝置及實現(xiàn)方 法的應用。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種擠出吹塑機頭?？陂g隙的電動調(diào)節(jié)裝 置，包括電機、皮帶、換向裝置、減速機、聯(lián)軸器、滾珠絲桿副、推力滾子軸承、套筒和芯棒。所 述皮帶是同步帶。所述換向裝置是離合器換向裝置，包括兩個輸入端蓋和一個輸出軸；所述 兩個輸入端蓋通過同步帶與兩個電機分別連接；所述輸出軸與減速機的輸入端相連。所述 減速機的輸出軸通過聯(lián)軸器與滾珠絲桿連接。所述套筒包括帶滑槽的套筒和帶十字滑塊的
3套筒；所述推力滾子軸承安裝于帶滑槽的套筒上端的臺階中；所述帶滑槽的套筒與帶十字 滑塊的套筒同軸安裝。所述帶十字滑塊的套筒兩端分別與芯棒和滾珠絲桿副的螺母連接。所述離合器換向裝置包括三個離合器，所述三個離合器共用一個輸出軸，其中一 個的輸入端固定起制動作用，另兩個離合器由一對轉(zhuǎn)向相反的電機分別驅(qū)動，任一時刻有 且只有一個離合器通電吸合。特別地，所述離合器換向裝置由三個共用一個輸出軸的離合器構(gòu)成，其中一個離 合器的輸入端與外殼連接起制動作用，稱之為制動離合器；另兩個離合器的輸入端蓋與兩 個轉(zhuǎn)向相反的電機連接，分別稱為正向離合器和反向離合器。在任意時刻有且只有一個離 合器通電吸合。當正向離合器通電吸合時，離合器換向裝置的輸出軸正向旋轉(zhuǎn)；當制動離 合器通電吸合時，輸出軸停止轉(zhuǎn)動；當反向離合器吸合時，離合器換向裝置的輸出軸反向旋 轉(zhuǎn)。所述帶十字滑塊的套筒兩端分別通過緊固螺釘與芯棒和滾珠絲桿副的螺母連接， 三者同軸安裝并相對固定。所述帶十字滑塊的套筒與帶滑槽的套筒通過滑槽和滑塊間隙配合，阻止?jié)L珠絲桿 副的螺母轉(zhuǎn)動，而允許其沿軸向運動。一種利用上述裝置實現(xiàn)的擠出吹塑機頭?？陂g隙電動調(diào)節(jié)方法，主要包括下述步 驟所述制動離合器失電釋放，正(或反)向離合器通電吸合，離合器換向裝置正(或反) 向輸出，通過減速機和聯(lián)軸器帶動滾珠絲桿正(或反)向旋轉(zhuǎn)，由于滾珠絲桿被推力滾子 軸承軸向固定而滾珠絲桿副的螺母因與帶十字滑塊的套筒連接而不能轉(zhuǎn)動，從而使螺母向 上(或下)運動，繼而帶動芯棒向上(或下)運動；當芯棒到達設(shè)定位置時，正(或反)向 離合器失電，制動離合器通電吸合，型坯機頭模口間隙調(diào)節(jié)裝置停止運動，完成一個調(diào)節(jié)過 程。在一個型坯的成型周期中，可根據(jù)實際需求，多次進行上述調(diào)節(jié)過程，從而得到所需壁 厚分布的型坯。上述模口間隙電動調(diào)節(jié)裝置及其實現(xiàn)方法可應用到包括間歇式擠出吹塑成型機 械、連續(xù)式擠出吹塑成型機械和擠出拉伸吹塑成型機械在內(nèi)的設(shè)備中，實現(xiàn)型坯擠出過程 中對型坯壁厚的調(diào)節(jié)和優(yōu)化。本發(fā)明與現(xiàn)有的機頭模口間隙電動調(diào)節(jié)裝置相比，具有如下的優(yōu)點和效果(1) 結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠。本發(fā)明采用離合器、聯(lián)軸器、緊固螺釘?shù)染o湊可靠、沖擊較小的連接方 式，而不需采用齒輪和鏈輪等在往復運動中可能出現(xiàn)間隙和沖擊的傳動結(jié)構(gòu)。(2)對電機的 要求低。本發(fā)明可采用普通電機驅(qū)動，避免了現(xiàn)有技術(shù)中要求電機既要響應快速又要有較 高負載能力的問題，降低了設(shè)備的成本，便于推廣應用。(3)響應迅速，適用于復雜制品的成 型。本發(fā)明中，離合器換向裝置的離合器吸合及釋放時間很短，在一個型坯成型周期中，可 多次對?？陂g隙進行調(diào)節(jié)，適用于壁厚分布較復雜的制品的成型。


圖1是現(xiàn)有專利US 5851570中機頭?？陂g隙電動調(diào)節(jié)裝置的示意圖。圖2是本發(fā)明擠出吹塑機頭?？陂g隙電動調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3和圖4是本發(fā)明擠出吹塑機頭模口間隙電動調(diào)節(jié)裝置的部件分解示意圖。圖5是圖2所示裝置的離合器換向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
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圖6是圖2所示裝置的帶十字滑塊的套筒的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是圖2所示裝置的帶滑槽的套筒的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明擠出吹塑機頭?？陂g隙電動調(diào)節(jié)裝置另一結(jié)構(gòu)的示意圖。圖9是本發(fā)明擠出吹塑機頭?？陂g隙電動調(diào)節(jié)裝置又一結(jié)構(gòu)的示意圖。上述各圖中標號說明如下1-1-正向驅(qū)動電機；1-2-反向驅(qū)動電機；2-離合器換 向裝置；2-1-輸出軸；2-2-正向輸入端蓋；2-3-反向輸入端蓋；2-4-正向離合器；2_5_反 向離合器；2-6-制動離合器；2-7-外殼；3-減速機；4-聯(lián)軸器；5-滾珠絲桿副；5_1_滾珠絲 桿；5-2-螺母；6-推力滾子軸承；7、9_緊固螺釘；8-帶十字滑塊的套筒；8-1-滑塊；11-芯 棒；13-帶滑槽的套筒；13-1-滑槽；15-同步帶。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限 于此。實施例本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)見圖2 7。圖2 7顯示，本擠出吹塑機頭?？陂g隙電動調(diào)節(jié) 裝置包括電機1-1和1-2、同步帶15、離合器換向裝置2、減速機3、聯(lián)軸器4、滾珠絲桿副5、 推力滾子軸承6、帶滑槽的套筒13、帶十字滑塊的套筒8以及與之相連接的芯棒11等。所述離合器換向裝置2采用由正向離合器2-4、反向離合器2-5和制動離合器2_6 構(gòu)成的離合器組合體，其正向輸入端蓋2-2和反向輸入端蓋2-3分別通過所述同步帶15與 電機1-1和1-2連接，正向離合器2-4或反向離合器2-5通電吸合時，輸出軸2-1與輸入端 蓋2-2或2-3連接，形成正向或反向輸出；制動離合器2-6通電吸合時，輸出軸2-1與外殼 2-7連接形成制動。所述離合器換向裝置的輸出軸2-1與減速機3的輸入端相連，減速機3 的輸出軸通過聯(lián)軸器4與滾珠絲桿5-1連接。滾珠絲桿5-1安裝于推力滾子軸承6上，推 力滾子軸承6安裝于帶滑槽的套筒13中；滾珠絲桿副的螺母5-2安裝于帶十字滑塊的套筒 8中，滑塊8-1可在滑槽13-1中沿軸向運動；所述帶十字滑塊的套筒8的兩端分別通過緊 固螺釘7和9與螺母5-2和芯棒11相連。本發(fā)明所提供的擠出吹塑機頭模口間隙電動調(diào)節(jié)裝置的整個工作過程是制動離 合器2-6失電釋放，正向離合器2-4通電吸合，離合器換向裝置2正向輸出，通過減速機3 和聯(lián)軸器4帶動滾珠絲桿5-1正向旋轉(zhuǎn)；由于滑槽13-1中的滑塊8-1阻止螺母5-2轉(zhuǎn)動， 因此滾珠絲桿5-1的旋轉(zhuǎn)帶動螺母5-2沿軸向向上運動；所述螺母5-2與芯棒11通過帶十 字滑塊的套筒8相連接，因而螺母5-2的向上運動帶動芯棒11沿軸向向上運動。芯棒11 到達設(shè)定位置后，正向離合器2-4失電釋放，制動離合器2-6通電吸合，型坯機頭?？陂g隙 調(diào)節(jié)裝置停止運動，完成擠出吹塑機頭?？陂g隙增大(或減小)的調(diào)節(jié)過程。類似地，當反 向離合器2-5通電吸合時，離合器換向裝置2反向輸出，帶動芯棒11沿軸向向下運動，芯棒 11到達設(shè)定位置后，反向離合器2-5失電釋放，制動離合器2-6通電吸合，完成擠出吹塑機 頭模口間隙減小(或增大)的調(diào)節(jié)過程。在型坯成型的一個周期內(nèi)，重復多次上述的調(diào)節(jié) 過程，即可得到具有所需壁厚分布的型坯。本擠出吹塑機頭?？陂g隙電動調(diào)節(jié)裝置應用于一連續(xù)式擠出吹塑成型機械，型 坯機頭口模直徑為30mm，機頭內(nèi)熔體壓力不大于lOMPa，型坯長度為300mm，成型周期為8 10s。所述電機1-1和1-2選用普通三相交流電機，額定功率為0-75 1. 5kW，轉(zhuǎn)速為 1400rpmo經(jīng)計算，型坯機頭?？陂g隙調(diào)節(jié)負載約為25 30kN，并據(jù)此選擇所述離合器換向 裝置2的型號，其吸合時間小于25ms，釋放時間小于50ms。所述減速機3的減速比為50。 所述滾珠絲桿5-1的公稱直徑為50 63mm，導程8 12mm。以一個成型周期內(nèi)?？陂g隙 調(diào)節(jié)的總行程為IOmm為例，則一個成型周期內(nèi)所述型坯機頭模口間隙電動調(diào)節(jié)裝置可完 成間隙調(diào)節(jié)40 75次。 以上所述的僅是本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例 的限制，還可采用其他方案。如所述離合器換向裝置可采用無制動離合器的離合器組合體 的結(jié)構(gòu)(如圖8所示)；對于調(diào)節(jié)頻率不高的場合，也可采用輸出軸并聯(lián)的兩個離合器(如 圖9所示)替代所述離合器換向裝置，該兩個離合器的輸出軸轉(zhuǎn)向相反，任一時刻有且只有 一個離合器通電吸合；所述電機可用普通電機，也可采用直流電機和伺服電機等；所述芯 棒可直接連接于滾珠絲桿末端；所述減速機和聯(lián)軸器也可用多種形式替換。其他的任何未 背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合和簡化，均應視為等效的置 換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種擠出吹塑機頭?？陂g隙的電動調(diào)節(jié)裝置，包括電機、皮帶、換向裝置、減速機、聯(lián)軸器、滾珠絲桿副、推力滾子軸承、套筒和芯棒；其特征在于所述皮帶是同步帶；所述換向裝置是離合器換向裝置，包括兩個輸入端蓋和一個輸出軸；所述兩個輸入端蓋通過同步帶與兩個電機分別連接；所述輸出軸與減速機的輸入端相連；所述減速機的輸出軸通過聯(lián)軸器與滾珠絲桿連接；所述套筒包括帶滑槽的套筒和帶十字滑塊的套筒；所述推力滾子軸承安裝于帶滑槽的套筒上端的臺階中；所述帶滑槽的套筒與帶十字滑塊的套筒同軸安裝；所述帶十字滑塊的套筒兩端分別與芯棒和滾珠絲桿副的螺母連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠出吹塑機頭模口間隙電動調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述離 合器換向裝置包括三個離合器，所述三個離合器共用一個輸出軸，其中一個的輸入端固定 起制動作用，另兩個離合器由一對轉(zhuǎn)向相反的電機分別驅(qū)動，任一時刻有且只有一個離合 器通電吸合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的擠出吹塑機頭模口間隙電動調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述離 合器換向裝置由三個共用一個輸出軸的離合器構(gòu)成，其中一個離合器的輸入端與外殼連接 起制動作用，稱之為制動離合器；另兩個離合器的輸入端蓋與兩個轉(zhuǎn)向相反的電機連接，分 別稱為正向離合器和反向離合器；在任意時刻有且只有一個離合器通電吸合；當正向離合 器通電吸合時，離合器換向裝置的輸出軸正向旋轉(zhuǎn)；當制動離合器通電吸合時，輸出軸停止 轉(zhuǎn)動；當反向離合器吸合時，離合器換向裝置的輸出軸反向旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠出吹塑機頭?？陂g隙電動調(diào)節(jié)裝置，其特征在于帶十字 滑塊的套筒兩端分別通過緊固螺釘與芯棒和滾珠絲桿副的螺母連接，三者同軸安裝并相對 固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠出吹塑機頭?？陂g隙電動調(diào)節(jié)裝置，其特征在于帶十字 滑塊的套筒與帶滑槽的套筒通過滑槽和滑塊間隙配合，阻止?jié)L珠絲桿副的螺母轉(zhuǎn)動，而允 許其沿軸向運動。
6.一種擠出吹塑機頭?？陂g隙電動調(diào)節(jié)方法，其特征在于包括下述步驟離合器換向 裝置的輸出軸正向或反向運動，帶動滾珠絲桿正向或反向轉(zhuǎn)動；帶十字滑塊的套筒與滾珠 絲桿副的螺母連接，阻止其轉(zhuǎn)動，滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動帶動螺母沿軸向運動；螺母與芯棒通過帶 十字滑塊的套筒相連接，帶動芯棒沿軸向運動，當芯棒到達設(shè)定位置后，離合器換向裝置制 動，完成一次型坯機頭模口間隙的調(diào)節(jié)過程。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的擠出吹塑機頭模口間隙電動調(diào)節(jié)方法，其特征在于制動離 合器失電釋放，正向或反向離合器通電吸合，離合器換向裝置正向或反向輸出，通過減速機 和聯(lián)軸器帶動滾珠絲桿正向或反向旋轉(zhuǎn)，由于滾珠絲桿被推力滾子軸承軸向固定而滾珠絲 桿副的螺母因與帶十字滑塊的套筒連接而不能轉(zhuǎn)動，從而使螺母向上或下運動，繼而帶動 芯棒向上或下運動；當芯棒到達設(shè)定位置時，正向或反向離合器失電，制動離合器通電吸 合，型坯機頭?？陂g隙調(diào)節(jié)裝置停止運動，完成一個調(diào)節(jié)過程。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的擠出吹塑機頭?？陂g隙電動調(diào)節(jié)方法，其特征在于在一個 型坯的成型周期中，根據(jù)實際需求，多次進行所述型坯機頭?？陂g隙的調(diào)節(jié)過程。
9.一種擠出吹塑機頭?？陂g隙電動調(diào)節(jié)方法的應用，應用于包括間歇式擠出吹塑成型 機械、連續(xù)式擠出吹塑成型機械和擠出拉伸吹塑成型機械在內(nèi)的設(shè)備，實現(xiàn)型坯擠出過程 中對型坯壁厚的調(diào)節(jié)和優(yōu)化。
全文摘要
本發(fā)明提供一種擠出吹塑機頭?？陂g隙的電動調(diào)節(jié)裝置，包括電機、皮帶、換向裝置、減速機、聯(lián)軸器、滾珠絲桿副、推力滾子軸承、套筒和芯棒；所述皮帶是同步帶；所述換向裝置是離合器換向裝置，包括兩個輸入端蓋和一個輸出軸；所述兩個輸入端蓋通過同步帶與兩個電機分別連接；所述輸出軸與減速機的輸入端相連；所述減速機的輸出軸通過聯(lián)軸器與滾珠絲桿連接；所述套筒包括帶滑槽的套筒和帶十字滑塊的套筒；所述推力滾子軸承安裝于帶滑槽的套筒上端的臺階中；所述帶滑槽的套筒與帶十字滑塊的套筒同軸安裝；所述帶十字滑塊的套筒兩端分別與芯棒和滾珠絲桿副的螺母連接。本發(fā)明同時提供上述裝置實現(xiàn)的方法與應用。本發(fā)明具有傳動效率高、定位準確、環(huán)境友好、結(jié)構(gòu)緊湊可靠和響應迅速等優(yōu)點，適合在工業(yè)生產(chǎn)中推廣使用。
文檔編號B29C49/78GK101966750SQ201010266900
公開日2011年2月9日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者王泉杰, 黃漢雄 申請人:華南理工大學