液压注塑机注射螺杆驱动方式的研究分析

鲁智深

液压注塑机注射螺杆驱动方式的研究分析
恩格尔注塑机械（常州）有限公司 陈昆强

全液压注塑机中注射螺杆的驱动方式—液压马达驱动和减速机驱动，并对这两种驱动方式进行了分析比较，减速机驱动具有运动平稳、效率高、节省时间这一特点,得出采用减速机驱动注射螺杆更有优越性。
这一研究分析对节省注塑机运行周期具有一定的意义，特别是预塑时间长，冷却、开模时间短的注塑机。本文的研究分析将解决预塑计量与冷却、开模、顶出时间的冲突，在冷却、开模、顶出的同时进行预塑计量，从而降低生产周期。
液压马达驱动注射螺杆在注塑机上使用非常广泛，其作用是将液压能转化成机械能，将与之联接的螺杆驱动旋转，从而达到螺杆旋转输送物料及剪切物料的作用。减速机也能起到同样的作用，并且减速机的运动更平稳、效率更高、时间更短。
本文将对全液压注塑机注射螺杆的驱动方式进行研究分析，并对驱动方式进行了分析比较，得出使用减速机驱动更佳。这种采用减速机驱动注射螺杆旋转的方式具有值得推广的意义。

1、全液压注塑机工作过程简介与分析
全液压注塑机工作过程主要由合模、注射座前进、注射及保压、预塑计量、冷却、开模、顶出机构顶出制品等工序组成。

由于是全液压注塑机，因此需要用到液压泵泵油功能执行动作时，都必须按时间顺序来执行，执行完一个动作，通过控制再执行另一个动作，因此导致本来可以同时进行的动作必须按时间顺序来执行，效率比较低。

因此需要研究分析解决预塑计量与冷却、开模、顶出制品等的时间冲突，降低生产周期。

2、液压马达驱动注射螺杆的原理与结构
液压马达是将液压泵提供的液体压力能转变为其输出轴的机械能，做旋转运动的液压执行元件。液压马达体积小、重量轻、结构简单，但效率低、启动扭矩较小、低速稳定性比较差。

用它来实现旋转运动时，从结构空间及可靠度要求不高的情况下可替代减速机使用，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用，近年来被广泛应用于注塑机的预塑部位，即驱动螺杆旋转。

注射机中的螺杆旋转运动的作用是将物料向前运送，并在运送过程中对物料进行剪切混炼，使物料不断的受热融化向前运送。

液压马达输出轴为内花键轴，与注射座中的传动轴外花键联接，外花键传动轴左端通过联轴器与螺杆链接，从而液压马达带动螺杆一起旋转，在螺杆旋转的同时，注射座后移，物料不断的进入料筒前面，等待下一步进行物料注射。


图1 液压马达驱动注射螺杆的外部结构

3、减速机驱动注射螺杆的原理与结构
减速机在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。减速机按用途可分为通用减速机和专用减速机两大类，两者的设计、制造和使用特点各不相同。

由于注塑机中注射螺杆是周期性旋转，因此使用的减速机必须是专门设计用于驱动注塑机螺杆转动的专用减速机。其外部结构如图2所示，其内部与注射螺杆联接方式同液压马达与注射螺杆的联接方式一样。


图2 减速机驱动射螺杆的外部结构

由于采用减速机进行驱动，需要在减速机输入轴处设置一个驱动源，可以选择液压马达或电机，本文中选择电机。而注塑机注射螺杆对应于不同的塑料，其转速也不一样，为了获得多种不同的转速，需要选择伺服电机驱动减速机，进而驱动螺杆旋转。

4、液压马达驱动与减速机驱动的分析比较
液压马达价格比较昂贵，其传动效率也是比较低的，从使用测试情况看，一般驱动效率在百分之七十左右。

另外液压马达的承载能力也比较低，马达的使用寿命比较短暂，要达到长期使用寿命的话，需要选用额定扭矩比较大的液压马达，这无形的又增加了投资成本，并且液压马达维护比较困难，维护成本也比较高。

相对液压马达而言，减速机驱动效率高，单级可达99%，本文中所使用的三级减速机，效率可达97%，承载能力大，维护简单，维修比较方便，在输入轴处安装伺服调速电机，可以实现减速机多种输出转速及扭矩。

全液压注塑机运动周期是一个按时间顺序控制液压泵进行泵油完成各项动作的，而液压马达驱动需要液压泵将液压油泵入马达实现驱动注射螺杆，因此在液压马达驱动注射螺杆旋转的同时，其他需要液压泵做动力源的部位将不得不停下来，等螺杆旋转完后，通过软件控制再通过用泵将液压油泵入其他需要液压油的部位，这样一来，比较浪费时间，控制成本也比较高。

在注射保压完成后，零件冷却的同时可以进行预塑，但在冷却结束后进行开模与顶出制品动作时，注射螺杆无法进行预塑的动作，或是必须等预塑完后在进行开模与顶出制品，这之间有一段时间是被浪费掉的。

而如果采用减速机驱动，减速机输入轴连接伺服调速电机，使用的是电控，电动机的使用与控制也很方便，不受液压泵的影响，在开模、冷却、顶出制品的同时，注射螺杆可以一直进行预塑，不断的熔炼制品原料，使其充分混合，不仅减少了预塑总时间，而且降低了注塑机的运行周期，提高了注塑机的效率。

5、结语
通过以上研究分析、比较，使用配有伺服电机的减速机驱动注塑螺杆不仅可以大大增加注射螺杆剪切混炼原料的效率，还可以降低注塑机运行周期，增加单位时间内的制品产量，增加生产效率。因此，采用减速机驱动注射螺杆可在注塑机行业推广使用，特别是在预塑周期长，冷却、开模、顶出制品时间短的注塑机上更值得推广使用，可以大大提高生产效率。