自锁式二板机合模机构的开合模方法.pdf

本发明公开了一种自锁式二板机合模机构的开合模方法，基于自锁式二板机合模机构，所述自锁式二板机合模机构包括定模板(1)、移动模板(2)、拉杆(3)和移模油缸(4)，所述的定模板(1)固定于拉杆(3)的一端，所述的移动模板套设于拉杆(3)的另一端，所述移模油缸(4)的活塞端与移动模板(2)连接；所述的合模机构还包括锁模结构，锁模结构包括与拉杆(3)一一对应的后螺母(5)、大齿圈(6)以及驱动大齿圈(6)转动的动力机构，所述的后螺母(5)旋合于拉杆(3)上，后螺母(5)的外缘设置成齿轮状，大齿圈分别与后螺母均啮合并带动后螺母在相应拉杆上转动。本发明无需使用锁模油缸，通过利用机构之间的自锁降低了锁模的能耗。

权利要求书
1.  一种自锁式二板机合模机构的开合模方法，基于自锁式二板机合模机构，所述的自锁式二板机合模机构包括定模板(1)、移动模板(2)、拉杆(3)和移模油缸(4)，所述的定模板(1)固定于拉杆(3)的一端，所述的移动模板(2)套设于拉杆(3)的另一端，所述移模油缸(4)的活塞端与移动模板(2)连接以带动移动模板(2)移动；其特征在于：
所述的合模机构还包括锁模结构，所述的锁模结构包括与拉杆(3)一一对应的后螺母(5)、大齿圈(6)以及驱动大齿圈(6)转动的动力机构，所述的拉杆(3)上设有与后螺母(5)配合的外螺纹，所述的后螺母(5)旋合于拉杆(3)上，后螺母(5)的外缘设置成齿轮状，所述的大齿圈(6)安装于移动模板(2)上，大齿圈(6)在动力机构的驱动下分别与后螺母(5)均啮合并带动后螺母(5)在相应拉杆(3)上转动；
所述的开合模方法，包括以下步骤：
合模时，在移模油缸的作用下，使移动模板与定模板上的模具相接触，再由动力机构驱动大齿圈转动，由此带动与之啮合的后螺母转动，从而对移动模板锁紧，以实现锁模；
开模时，由动力机构驱动大齿圈反转，由此带动与之啮合的后螺母反转，锁模力消失，在移模油缸的作用下，将移动模板从定模板上的模具上分离，以实现开模。

2.  根据权利要求1所述的自锁式二板机合模机构的开合模方法，其特征在于：所述的锁模机构还包括与后螺母(5)一一对应的后螺母驱动装置，合模时，将移动模板(2)合上，由后螺母驱动装置带动后螺母运动至与移动模板(2)贴合，再由驱动大齿圈(6)转动进行锁模；开模时，先驱动大齿圈(6)转动解除锁模力，再由后螺母驱动装置带动后螺母(5)运动使其与移动模板(2)分离，然后将移动模板移开。

3.  根据权利要求2所述的自锁式二板机合模机构的开合模方法，其特征在于：所述的后螺母驱动装置包括小齿轮(9.1)、伺服电机(9.2)、电机固定架(9.3)、直线导轨(9.4)和设置于后螺母(5)上的转动件(9.5)，所述的小齿轮(9.1)与后螺母外缘啮合，小齿轮(9.1)与伺服电机(9.2)的输出轴连接，伺服电机(9.2)安装在电机固定架(9.3)上，所述的直线导轨(9.4)固定安装在移动模板(2)上并与移动模板(2)垂直，所述的电机固定架(9.3)与直线导轨(9.4)可滑动连接，所述的转动件(9.5)同时连接在电机固定架(9.3)上。

4.  根据权利要求3所述的自锁式二板机合模机构的开合模方法，其特征在于：伺服 电机(9.2)转动带动小齿轮(9.1)转动，小齿轮(9.1)带动后螺母(5)外圈的齿转动，合模时，驱动后螺母(5)转动同时向移动模板(2)方向运动至后螺母(5)侧面与移动模板(2)贴合，为大齿圈(6)驱动后螺母(5)进行锁模做准备，此时，伺服电机(9.1)停止工作；开模时，大齿圈(6)回到原位，锁模力消失，动力机构停止工作，伺服电机(9.2)反转带动小齿轮(9.1)反向转动，小齿轮(9.1)带动后螺母(5)继续反向转动，后螺母(5)的内螺纹与拉杆(3)外螺母啮合，向离开移动模板(2)方向运动至设定位置。

5.  根据权利要求3所述的自锁式二板机合模机构的开合模方法，其特征在于：所述的转动件(9.5)为轴承，轴承内圈与后螺母轴向固定连接，所述的电机固定架(9.3)与轴承外圈连接。

6.  根据权利要求1或3所述的自锁式二板机合模机构的开合模方法，其特征在于：所述的大齿圈(6)上设多个有齿区(6.1)和多个无齿区(6.2)，所述的多个有齿区(6.1)至少与后螺母(5)一一对应，所述的有齿区(6.1)和无齿区(6.2)相间排列。

7.  根据权利要求6所述的自锁式二板机合模机构的开合模方法，其特征在于：所述的有齿区(6.1)上与后螺母(5)啮合的第一个齿在大齿圈(6)径向上可伸缩，通过弹性复位元件安装于大齿圈(6)上。

8.  根据权利要求3所述的自锁式二板机合模机构的开合模方法，其特征在于：所述的合模机构还包括控制器(11)，所述伺服电机(9.2)的输出轴上安装有扭矩传感器，所述的伺服电机(9.2)和扭矩传感器均与控制器电连接。

9.  根据权利要求1所述的自锁式二板机合模机构的开合模方法，其特征在于：所述的动力机构为液压马达(10)，在所述液压马达(10)上连接有驱动齿轮，所述的驱动齿轮与大齿圈(6)啮合。

10.  根据权利要求2所述的自锁式二板机合模机构的开合模方法，其特征在于：所述的移动模板(2)上设有用于检测大齿圈(6)位移的位移传感器，开模时，位移传感器检测到大齿圈回到原位，则控制液压马达(10)停止工作。

说明书自锁式二板机合模机构的开合模方法
技术领域
本发明涉及注塑机领域，具体地说是一种自锁式二板机合模机构的开合模方法。
背景技术
现有二板式注塑机的合模结构，主要有液压直锁式与复合式两种。其中，液压直锁式工作流程主要是：首先通过快速移模油缸推动动模板移动，然后通过抱闸结构将拉杆锁死，再通过锁模油缸将模具锁紧，该液压直锁式具有自动调模功能，但是其所需要的液压系统相对复杂，可靠性较差，占用空间大小相比三板式注塑机也没有特别明显的优势，尤其是对于锁模力较大时，需要四个非常大的油缸，功率大，且锁模时和保压是需要消耗较大的能量。典型的复合式，则主要是通过固定在静模板上快速油缸驱动动模板快速移动，将模具闭合，具体地，动模板与拉杆之间是通过定位锁紧装置相对固定，然后通过锁模油缸拉动拉杆将模具锁紧。在复合式中，调模结构一般分为以下两种：一、在锁模油缸中通过微调节拉杆位置，使拉杆齿顶与入闸螺母的齿根位置契合、定位进而锁紧拉杆；二、通过电机等动力机构调节入闸螺母位置，使拉杆与入闸螺母的位置契合、定位进而锁紧拉杆。这两种调模结构中，四根拉杆或入闸螺母都需要增加单独的动力装置，同时油路系统变复杂，增加了相当大的成本，不太适用于中小型二板式注塑机。
专利(公告号：CN201313365Y)公开了一种二板机的锁模装置，包括动模板、拉杆、定模板、拉杆螺母、拉杆压板、移模油缸、抱闸油缸、两半式开合抱闸螺母、抱闸定位轴、抱闸定位轴压板、拉杆支座、弹簧、高压锁模油缸活塞杆、高压锁模油缸后盖、高压锁模油缸体、高压锁模油缸前盖、导向铜套，该装置的四根拉杆与定模板处的连接为完全固定的方式，抱闸部分和高压锁模部分全部设计在动模板后侧，在装配机器的时候可通过手动调整将四根拉杆的抱闸螺纹位置调整在统一的位置后与定模板完全固定，四根拉杆的受力长度完全一样，四根拉杆分担的锁模力也完全一样，所以四根拉杆的变形量也完全一样。这种结构可以提高锁模精度，但是仍然存在需要高压锁模装置，液压系统结构非常复杂，能耗高等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种自锁式二板机合模机构的开合模方法，以解决现有技术存在的液压系统复杂、能耗高的技术问题，提出能耗低的自锁式锁模结构以解决上述技术 问题。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下的自锁式二板机合模机构的开合模方法，基于自锁式二板机合模机构，所述的自锁式二板机合模机构包括定模板、移动模板、拉杆和移模油缸，所述的定模板固定于拉杆的一端，所述的移动模板套设于拉杆的另一端，所述移模油缸的活塞端与移动模板连接以带动移动模板移动；
所述的合模机构还包括锁模结构，所述的锁模结构包括与拉杆一一对应的后螺母、大齿圈以及驱动大齿圈转动的动力机构，所述的拉杆上设有与后螺母配合的外螺纹，所述的后螺母旋合于拉杆上，后螺母的外缘设置成齿轮状，所述的大齿圈安装于移动模板上，大齿圈在动力机构的驱动下分别与后螺母均啮合并带动后螺母在相应的拉杆上转动；
所述的开合模方法，包括以下步骤：
合模时，在移模油缸的作用下，使移动模板与定模板上的模具相接触，再由动力机构驱动大齿圈转动，由此带动与之啮合的后螺母转动，从而对移动模板锁紧，以实现锁模；
开模时，由动力机构驱动大齿圈反转，由此带动与之啮合的后螺母反转，锁模力消失，在移模油缸的作用下，将移动模板从定模板上的模具上分离，以实现开模。
采用以上方法，本发明与现有技术相比，具有以下优点：采用本发明，合模时，在移模油缸的作用下，使移动模板与定模板上的模具相接触，再由动力机构驱动大齿圈转动，由此带动与之啮合的后螺母转动，从而对移动模板锁紧，后螺母受到移动模板的反作用力以及与拉杆的摩擦力，后螺母和拉杆螺纹连接，在所述反作用力和摩擦力下，产生变形，从而锁住后螺母，同时螺纹之间的摩擦能产生较强的自锁效应，且大齿圈对动力机构的力矩有放大作用，本发明无需使用锁模油缸，通过利用机构之间的自锁降低了锁模的能耗。
作为优选，所述的锁模机构还包括与后螺母一一对应的后螺母驱动装置，合模时，将移动模板合上，由后螺母驱动装置带动后螺母运动至与移动模板贴合，再由驱动大齿圈转动进行锁模；开模时，先驱动大齿圈转动解除锁模力，再由后螺母驱动装置带动后螺母运动使其与移动模板分离，然后将移动模板移开。
作为优选，所述的后螺母驱动装置包括小齿轮、伺服电机、电机固定架、直线导轨和设置于后螺母上的转动件，所述的小齿轮与后螺母外缘啮合，小齿轮与伺服电机输出轴连接，伺服电机安装在电机固定架上，所述的直线导轨固定安装在移动模板上并与移动模板大平面垂直，所述的电机固定架与直线导轨可滑动连接，所述的转动件同时连接在电机固定架上。
作为优选，伺服电机转动带动小齿轮转动，小齿轮带动后螺母外圈的齿转动，合模时， 驱动后螺母转动同时向移动模板方向运动至后螺母侧面与移动模板贴合，为大齿圈驱动后螺母进行锁模做准备，此时，伺服电机停止工作；开模时，大齿圈回到原位，锁模力消失，动力机构停止工作，伺服电机反转带动小齿轮反向转动，小齿轮带动后螺母继续反向转动，后螺母的内螺纹与拉杆外螺母啮合，向离开移动模板方向运动至设定位置。
作为优选，所述的转动件为轴承，轴承内圈与后螺母轴向固定连接，所述的电机固定架与轴承外圈连接。在后螺母转动时，带动轴承内圈随之转动，此时由于轴承外圈与电机固定架连接，因此轴承内圈和外圈相对转动，在不影响后螺母转动的情况下，又能带动电机固定架前后移动。
作为优选，所述的大齿圈上设多个有齿区和多个无齿区，所述的多个有齿区至少与后螺母一一对应，所述的有齿区和无齿区相间排列。该设计用于防止后螺母上的齿与大齿圈上的齿发生干涉而引发故障，即需要啮合时，让有齿区与后螺母啮合，在后螺母快速前后运动时，则使无齿区对应后螺母，以防止齿的干涉。
作为优选，所述的有齿区上与后螺母啮合的第一个齿在大齿圈径向上可伸缩，通过弹性复位元件安装于大齿圈上。该设计可以防止第一个齿与后螺母发生干涉而造成“卡死”等现象，起到了缓冲的作用，使后续的啮合能有效进行。
作为优选，所述的合模机构还包括控制器，所述伺服电机的输出轴上安装有扭矩传感器，所述的伺服电机和扭矩传感器均与控制器电连接。判断扭矩传感器是否达到设定值，若达到则控制伺服电机停止转动，伺服电机响应快，可实现后螺母的快进快退。
作为优选，所述的动力机构为液压马达，在所述液压马达上连接有驱动齿轮，所述的驱动齿轮与大齿圈啮合。通过液压马达带动大齿圈转动，驱动齿轮远小于大齿圈，起到了力矩放大的作用。
作为优选，所述的移动模板上设有用于检测移动模板或大齿圈前后位移的位移传感器，开模时，位移传感器检测到大齿圈回到原位，则控制液压马达停止工作。以便精确地控制液压马达。
附图说明
图1为自锁式二板机合模机构的剖视图；
图2为自锁式二板机合模机构的侧视图；
图3为自锁式二板机合模机构的轴侧视图；
如图所示，1、定模板，2、移动模板，3、拉杆，4、移模油缸，5、后螺母，6、大齿圈，6.1、有齿区，6.2、无齿区，7、前螺母，8、机身导轨，9.1、小齿轮，9.2、伺服电机， 9.3、电机固定架，9.4、直线导轨，9.5、转动件，10、液压马达，11、控制器，12、扭矩传感器，13、位移传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不仅仅限于这些实施例。
本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。此外，本发明之附图中为了示意的需要，并没有完全精确地按照实际比例绘制，在此予以说明。
如图1、2和3所示，本发明的自锁式二板机合模机构的开合模方法基于自锁式二板机合模机构，所述的基于自锁式二板机合模机构包括定模板1、移动模板2、拉杆3和移模油缸4，所述拉杆3的一端固定于定模板1上，所述的移动模板2套设于拉杆3的另一端，所述移模油缸4的活塞端与移动模板2连接以带动移动模板2移动；
所述的合模机构还包括锁模结构，所述的锁模结构包括与拉杆3一一对应的后螺母5、大齿圈6以及驱动大齿圈6转动的动力机构，所述的拉杆3上设有与后螺母5配合的外螺纹，所述的后螺母5旋合于拉杆3上，后螺母5的外缘设置成齿轮状，所述的大齿圈6安装于移动模板2上，大齿圈6在动力机构的驱动下分别与后螺母5均啮合并带动后螺母5在相应拉杆3上转动；
所述的开合模方法，包括以下步骤：
合模时，在移模油缸的作用下，使移动模板与定模板上的模具相接触，再由动力机构驱动大齿圈转动，由此带动与之啮合的后螺母转动，从而对移动模板锁紧，以实现锁模；
开模时，由动力机构驱动大齿圈反转，由此带动与之啮合的后螺母反转，锁模力消失，在移模油缸的作用下，将移动模板从定模板上的模具上分离，以实现开模。
以上构成解决本发明之技术问题的基本解决方案。对上述方案作进一步的限定：所述的前螺母将拉杆固定于定模板上。所述的移模油缸4通过移模油缸铰座、定位销和万向头与移动模板2连接。同时，设置有机身导轨8供移动模板2在机身上滑动。所述的拉杆3分为两部分，靠近定模板1部分为光杆结构，靠近移动模板2为螺杆结构，供后螺母5旋合；拉杆3的数量与现有技术一致，均为四根。所述的大齿圈6的安装可以通过以下方式实现：即在移动模板上安装一个圆盘，所述的大齿圈6安装在圆盘外缘，二者之间设有钢珠，大齿圈与圆盘可转动连接，犹如轴承的结构；也可通过在移动模板上设置多个按照圆 周排列的轴承柱，所述的大齿圈套设于轴承柱上，轴承柱既可以对其定位也能让其顺利转动。
所述的锁模机构还包括与后螺母5一一对应的后螺母驱动装置，合模时，将移动模板2合上，由后螺母驱动装置带动后螺母运动至与移动模板2贴合，再由驱动大齿圈6转动进行锁模；开模时，先驱动大齿圈6转动解除锁模力，再由后螺母驱动装置带动后螺母5运动使其与移动模板2分离，然后将移动模板移开。
所述的后螺母驱动装置包括小齿轮9.1、伺服电机9.2、电机固定架9.3、直线导轨9.4和设置于后螺母5上的转动件9.5，所述的小齿轮9.1与后螺母外缘啮合，小齿轮9.1与伺服电机9.2的输出轴连接，伺服电机9.2安装在电机固定架9.3上，所述的直线导轨9.4固定安装在移动模板2上并与移动模板2大平面垂直，所述的电机固定架9.3与直线导轨9.4可滑动连接，所述的转动件9.5同时连接在电机固定架9.3上。合模时，由后螺母驱动装置带动后螺母旋合至与移动模板接触，开模时，则带动后螺母离开，以留出开模的空间，在带动后螺母转动时，由后螺母带动电机固定架在直线导轨上滑动，由于电机固定架与转动件连接，不会影响后螺母的转动。直线导轨9.4的端部设置有定向固定座，以防止电机固定架9.3滑出直线导轨9.4，同时也防止直线导轨因为自重而自然弯曲。
伺服电机9.2转动带动小齿轮9.1转动，小齿轮9.1带动后螺母5外圈的齿转动，合模时，驱动后螺母5转动同时向移动模板2方向运动至后螺母5侧面与移动模板2贴合，为大齿圈6驱动后螺母5进行锁模做准备，此时，伺服电机9.1停止工作；开模时，大齿圈6回到原位，锁模力消失，动力机构停止工作，伺服电机9.2反转带动小齿轮9.1反向转动，小齿轮9.1带动后螺母5继续反向转动，后螺母5的内螺纹与拉杆3外螺母啮合，向离开移动模板2方向运动至设定位置。
所述的转动件9.5为轴承，轴承内圈与后螺母轴向固定连接，所述的电机固定架9.3与轴承外圈连接。
所述的大齿圈6上设多个有齿区6.1和多个无齿区6.2，所述的多个有齿区6.1至少与后螺母5一一对应，所述的有齿区6.1和无齿区6.2相间排列。可用一个有齿区与动力机构相配合，当然，动力机构也可与大齿圈6的内圈(在内圈上设有内齿)配合。
所述的有齿区6.1上与后螺母5啮合的第一个齿在大齿圈6径向上可伸缩，通过弹性复位元件安装于大齿圈6上。例如，采用弹簧作为弹性复位元件。
所述的合模机构还包括控制器11，所述伺服电机9.2的输出轴上安装有扭矩传感器，所述的伺服电机9.2和扭矩传感器12均与控制器11电连接。当后螺母5与移动模板2接 触时，扭矩上升，由扭矩传感器检测到扭矩上升达到设定值，则控制伺服电机停止转动。
所述的动力机构为液压马达10，在所述液压马达10上连接有驱动齿轮，所述的驱动齿轮与大齿圈6啮合。通过液压马达带动大齿圈转动，驱动齿轮齿数远少于大齿圈齿数，起到了力矩放大的作用。
所述的移动模板2上设有用于检测大齿圈6位移的位移传感器13，开模时，位移传感器检测到大齿圈回到原位，则控制液压马达10停止工作。“大齿圈回到原位”是指大齿圈转动回原位，可将其第一个齿作为检测对象。
所述的扭矩传感器、位移传感器、伺服电机和液压马达均与控制器连接，以实现协同控制。
详细的自锁式二板机合模机构的开合模方法，包括以下步骤：
合模过程：
1)移模油缸拉动移动模板，使移动模板与定模板上的模具刚好接触，移模油缸停止工作；
2)伺服电机转动带动小齿轮转动，小齿轮带动后螺母外圈的齿转动，驱动后螺母转动同时向移动模板方向运动至后螺母侧面与移动模板贴合，此时，伺服电机停止工作。伺服电机停止工作由扭矩传感器控制，扭矩传感器检测到扭矩超过设定值，发出反馈信号，以使其停止工作；
3)动力机构驱动大齿圈转动，大齿圈转动通过后螺母上的齿啮合带动后螺母转动，后螺母转动通过其内部的内螺纹与拉杆上的外螺纹啮合，使得拉杆变形达到与所需锁模力对应的变形量，完成锁模，并保持锁模力至合模结束。动力机构可采用液压马达，液压马达到设置值后，油路上的压力传感器检测到油压后发出反馈信号，电磁阀切断油路，使液压马达压力得到保持至制品冷却，合模动作完成。
开模过程：
1)动力机构反转，带动大齿圈反向转动，从而带动后螺母反转，当大齿圈回到原位时，锁模力消失，动力机构停止工作；
2)伺服电机反转带动小齿轮反向转动，小齿轮带动后螺母继续反向转动，后螺母的内螺纹与拉杆外螺母啮合，向离开后螺板方向运动至设定位置；
3)移模油缸推动移动模板，使移动模板与定模板上的模具分离至后螺母侧，移模油缸停止工作。
以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明 不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。总之，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。