一種振動式螺桿擠出成型裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種振動式螺桿擠出成型裝置，包括主動軸、料筒、螺桿和激振機構，激振機構包括箱體、激振式半聯(lián)軸器、與激振式半聯(lián)軸器匹配的第一半聯(lián)軸器、滾動花鍵和限位盤，激振式半聯(lián)軸器通過滾動花鍵安裝于主動軸的一端，第一半聯(lián)軸器安裝于螺桿的一端，激振式半聯(lián)軸器與第一半聯(lián)軸器連接，限位盤固定于箱體內，限位盤被主動軸的一端穿過，限位盤的端面設有滾子槽，滾子槽內鑲嵌有激振滾子；激振式半聯(lián)軸器的一端端面設有光滑過渡的凹凸曲面，所述激振滾子與凹凸曲面嚙合。本發(fā)明還公開了一種振動式螺桿擠出成型裝置的擠出成型方法。本發(fā)明降低了物料的流動阻力，降低了物料在塑化輸運中的能量損耗，提高了混煉效果。
【專利說明】一種振動式螺桿擠出成型裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及塑料加工技術，具體涉及一種振動式螺桿擠出成型裝置及方法。
【背景技術】
[0002]螺桿擠出成型設備是高分子聚合物材料加工成型的最主要設備之一。常用的螺桿擠出成型設備主要由電動機等驅動元件、齒輪減速器等動力傳動機構、螺桿、料筒等組成。螺桿擠出機的塑化、輸運機理是建立在剪切流變理論的基礎上的，其塑化輸運能力完全依賴于物料和料筒內壁之間的摩擦力以及物料之間的內摩擦力。隨著對擠出制品質量要求的不斷提高，研究者采用對料筒的固定輸送段開槽以增加與物料的摩擦力，增大螺桿長徑比，優(yōu)化螺桿結構等一系列措施來改進擠出成型設備的性能。但是，這樣又造成了料筒與螺桿之間的摩擦磨損加劇，噪聲增大，設備質量、體積增大，設備的制造成本也相應提高。同時，采用上述的設備進行擠出成型，物料流動阻力較大，物料輸運、塑化能耗較高，而且物料的混煉效果較差。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明的目的是為了克服以上現(xiàn)有技術存在的不足，提供了一種結構簡單、合理，降低摩擦磨損，提高混煉效果及降低能量損耗的振動式螺桿擠出成型裝置。同時，本發(fā)明還提供了一種振動式螺桿擠出成型裝置的擠出成型方法。
[0004]本發(fā)明的目的通過以下的技術方案實現(xiàn):本振動式螺桿擠出成型裝置，包括主動軸、料筒和插入料筒的螺桿，還包括激振機構，所述激振機構包括箱體、激振式半聯(lián)軸器、與激振式半聯(lián)軸器匹配的第一半聯(lián)軸器、滾動花鍵和限位盤，所述螺桿的一端和主動軸的一端分別從箱體的兩端插入，所述激振式半聯(lián)軸器通過滾動花鍵安裝于主動軸的一端，所述第一半聯(lián)軸器安裝于螺桿的一端，所述激振式半聯(lián)軸器與第一半聯(lián)軸器連接，所述限位盤固定于箱體內，且所述限位盤被主動軸的一端穿過，所述限位盤的一側端面設有多個滾子槽，每個所述滾子槽內鑲嵌有激振滾子；所述激振式半聯(lián)軸器的一端端面設有光滑過渡的凹凸曲面，此凹凸曲面與滾子槽相對設置，且所述激振滾子與凹凸曲面嚙合。
[0005]上述中，激振機構主要由限位盤、激動滾子和激振式半聯(lián)軸器構成,此激振機構采用了純機械方式構成，結構簡單，縮小了整個設備的體積。同時，此激振機構令螺桿同時進行轉動和周期性的軸向往復振動，從而提高了物料的混煉效果。
[0006]優(yōu)選的，所述激振式半聯(lián)軸器包括激振盤和與第一半聯(lián)軸器匹配的第二半聯(lián)軸器，所述凹凸曲面設置激振盤的一側端面，所述激振盤的另一側端面與第二半聯(lián)軸器連接，所述激振盤與第二半聯(lián)軸器一體成形。采用此設計，激振式半聯(lián)軸器的工作穩(wěn)定性高，且容易加工。
[0007]優(yōu)選的，所述凹凸曲面包含多個凹槽部和多個凸起部，所述凹槽部的軸線延伸方向與激振盤的徑向一致，所述凸起部的軸線延伸方向與激振盤的徑向一致；所述凹槽部和凸起部均以激振盤的軸線圓周分布，所述凹槽部和凸起部依次交替連續(xù)連接。采用此設計，有效避免激振滾子與凹凸曲面碰撞及“卡死”想象，防止凹凸曲面磨損，同時提高了螺桿進行周期的軸向往復振動的可靠性。
[0008]優(yōu)選的，所述的振動式螺桿擠出成型裝置還包括法蘭和彈簧，所述料筒的一端通過法蘭與箱體連接，所述彈簧套接于螺桿的一端，且所述彈簧的一端頂著螺桿的軸肩，另一端頂著法蘭內壁。由于彈簧的擠壓作用，激振滾子與凹凸曲面始終保持接觸，避免了聯(lián)軸器產生慣性騰跳，從而破壞激振滾子在凹凸曲面上的預期運動，從而進一步提高了可靠性。
[0009]優(yōu)選的，所述滾子槽的槽底設有通油孔。工作時，通過通孔向滾子槽通少適量的高壓潤滑油，從令激振滾子在潤滑油作用下處于浮動狀態(tài)，而且激振滾子可以在滾子槽中自由轉動，從而減少了激振滾子的磨損。
[0010]優(yōu)選的，多個所述滾子槽以限位盤的中心軸圓周均勻分布；所述滾子槽呈半圓錐形或半圓柱形。而滾子槽的數(shù)量可根據(jù)實際情況而決定，如激振盤的大小、制造費用等因素。在本發(fā)明中，滾子槽的數(shù)量為6?24個。同時滾子槽的形狀根據(jù)激振滾子的形成而決定，當激振滾子為圓錐形激振滾子時，滾子槽呈半圓錐形；而當激振滾子為圓柱激振滾子時，所太空滾子槽呈半圓形。
[0011]優(yōu)選的，所述的振動式螺桿擠出成型裝置還包括用于約束激振滾子的保持架，所述保持架的外緣固定于限位盤的外緣。保持架是為了防止激振滾子自限位盤的滾子槽中掉出，進一步提聞可罪性。
[0012]優(yōu)選的，所述限位盤與箱體內壁之間設有推力軸承，所述推力軸承套接于主動軸，且所述推力軸承的一端頂著限位盤，另一端頂著箱體內壁。推力軸承是用于減緩激動機構產生的軸向作用力對主動軸的影響，這提高了主動軸轉動的穩(wěn)定性，從而進一步提高可靠性。
[0013]優(yōu)選的，所述主動軸的一端和螺桿的一端均設有檔板。檔板是為了防止兩個半聯(lián)軸器分別自主動軸的一端和螺桿的一端掉落。
[0014]所述的振動式螺桿擠出成型裝置的擠出成型方法，包括以下步驟:
[0015](I)啟動動力源，螺桿、激振式半聯(lián)軸器和主動軸同步轉動，
[0016](2)在激振式半聯(lián)軸器轉動過程中，凹凸曲面中的凹槽部和凸起部依次交替與激振滾子嚙合滾動，令螺桿進行周期性的軸向往復振動，從而使螺桿同時進行轉動和周期性的軸向往復振動，使物料同時受到軸向擠壓和軸向振動剪切作用，從而實現(xiàn)物料在周期性動力場作用下進行動態(tài)塑化擠出。
[0017]上述方法采用了主要由限位盤、激動滾子和激振式半聯(lián)軸器構成的激振機構，此激振機構使螺桿同時進行了轉動和周期性的軸向往復振動，從而令料筒內的物料同時受到軸向擠壓和軸向振動剪切作用，減小了物料的流動阻力，提高了物料的混煉效果。
[0018]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點:
[0019]1、在激振滾子與激振盤相互作用下，螺桿同時進行轉動和周期性的軸向往復振動，從而對物料進行動態(tài)塑化擠壓，這提高了混煉效果，進而提高了擠出制品的質量。
[0020]2、本發(fā)明利用激振滾子與激振盤等部件連接的方式令螺桿同時進行轉動和周期性的軸向往復振動，這降低了擠出成型過程中物料的流動阻力，從而降低了物料在塑化輸運中的能量損耗。
[0021]3、本發(fā)明采用純機械的方式，即利用激振滾子與激振盤等部件連接的方式令螺桿同時進行轉動和周期性的軸向往復振動，這與傳統(tǒng)設備相比，可以有效縮短螺桿長度，提高了螺桿剛度，減小了噪聲；且縮小了整體設備的體積及減少了整個設備的質量，從而降低了設備的制造成本。
[0022]4、本發(fā)明中主由要激振滾子和激振盤構成的激動結構的結構簡單，且振動穩(wěn)定，可靠性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的振動式螺桿擠出成型裝置的剖視圖。
[0024]圖2是本發(fā)明的振動式螺桿擠出成型裝置的結構示意圖。
[0025]圖3本發(fā)明的限位盤的結構示意圖。
[0026]圖4本發(fā)明的限位盤的正視圖。
[0027]圖5是本發(fā)明的限位盤的正視圖。
[0028]圖6是本發(fā)明的激振式半聯(lián)軸器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0030]如圖1和圖2所示的振動式螺桿擠出成型裝置，包括主動軸1、料筒2和插入料筒
2的螺桿3，還包括激振機構4，所述激振機構包括箱體41、激振式半聯(lián)軸器42、與激振式半聯(lián)軸器42匹配的第一半聯(lián)軸器43、滾動花鍵44和限位盤45，所述螺桿3的一端和主動軸I的一端分別從箱體41的兩端插入，所述激振式半聯(lián)軸器42通過滾動花鍵44安裝于主動軸的一端，所述第一半聯(lián)軸器43安裝于螺桿3的一端，所述激振式半聯(lián)軸器42通過螺栓與第一半聯(lián)軸器43連接，所述限位盤45固定于箱體41內，且所述限位盤45被主動軸I的一端穿過，所述限位盤45的一側端面設有多個滾子槽451，每個所述滾子槽451內鑲嵌有激振滾子5 ;所述激振式半聯(lián)軸器42的一端端面設有光滑過渡的凹凸曲面6，此凹凸曲面6與滾子槽451相對設置，且所述激振滾子5與凹凸曲面6嚙合。本實施中，采用電機為主動軸I提供動力，主動軸I上安裝用與電機連接的傳動齒輪7。而為減少摩擦，箱體41被主動軸I穿過的地方及限位盤45被主動軸I穿過的地方都設有滾子軸承8。同時，本實施例中的第一半聯(lián)軸器43為普通半聯(lián)軸器，可直接自市場中購買得到。
[0031 ] 如圖3和圖4所示，所述激振式半聯(lián)軸器42包括激振盤421和與第一半聯(lián)軸器43匹配的第二半聯(lián)軸器422，所述凹凸曲面6設置激振盤421的一側端面，所述激振盤421的另一側端面與第二半聯(lián)軸器422連接，所述激振盤421與第二半聯(lián)軸器422 —體成形。此激振式半聯(lián)軸器42相當于對普通半聯(lián)軸器進行改進。
[0032]如圖3和圖4所示，所述凹凸曲面6包含多個凹槽部61和多個凸起部62，所述凹槽部61的軸線延伸方向與激振盤421的徑向一致，所述凸起部62的軸線延伸方向與激振盤421的徑向一致；所述凹槽部61和凸起部62均以激振盤421的軸線圓周分布，所述凹槽部61和凸起部62依次交替連續(xù)連接。具體的，凹槽部61的截面呈圓弧形，自激振盤421中心線向外，即沿激振盤的徑向方向，凹槽部61的直徑逐漸增大，此凹槽部61的形狀與圓錐形激振滾子的外形匹配；凸起部62的截面呈圓弧形，自激振盤421中心線向外，即沿激振盤的徑向方向，凸起部62的直徑逐漸增大。采用此設計，凹凸曲面從整體上看，凹凸曲面自其外緣向中心凹陷，則當激振盤421轉動時，凹凸曲面6可與激振滾子5更穩(wěn)定的接觸，使激振盤421轉動得更穩(wěn)定。
[0033]所述的振動式螺桿擠出成型裝置還包括法蘭9和彈簧10，所述料筒2的一端通過法蘭9與箱體41連接，所述彈簧10套接于螺桿3的一端，且所述彈簧10的一端頂著螺桿
3的軸肩，另一端頂著法蘭9內壁。為讓彈簧10更好的工作，螺桿3套接有彈簧擋圈111，此彈簧擋圈11靠著螺桿3的軸肩。
[0034]如圖5和圖6，限位盤45呈圓餅狀，限位盤45的中部設有被用于安裝于滾子軸承8的安裝孔452，而在限位盤45的端面設有滾子槽451，所述滾子槽451的槽底設有用于通油的通孔12。本實施例中，所述滾子槽451的數(shù)量為12個，所述滾子槽451以限位盤45的中心軸圓周均勻分布；所述滾子槽451呈半圓錐形，所述滾子槽451與激振滾子7匹配。每個滾子槽451里均鑲嵌有一個激振滾子5，則激振盤421多處受力，且受力均勻，避免了激振盤421因受力集中而損壞。
[0035]所述的振動式螺桿擠出成型裝置還包括用于約束激振滾子5的保持架13，所述保持架13的外緣固定于限位盤45的外緣。保持架13是為了防止激振滾子5自限位盤的滾子槽451中掉出，進一步提高可靠性。
[0036]所述限位盤45與箱體41內壁之間設有推力軸承14，所述推力軸承14套接于主動軸1，且所述推力軸承14的一端頂著限位盤45，另一端頂著箱體41內壁。推力軸承14是用于減緩激振機構4產生的軸向作用力對主動軸I的影響，這提高了主動軸I轉動的穩(wěn)定性，從而進一步提高可靠性。
[0037]所述主動軸I的一端和螺桿3的一端均設有檔板15。檔板15是為了防止兩個半聯(lián)軸器分別自主動軸I的一端和螺桿3的一端掉落。
[0038]所述的振動式螺桿擠出成型裝置的擠出成型方法，包括以下步驟:
[0039](I)啟動動力源，螺桿3、激振式半聯(lián)軸器42和主動軸I同步轉動，
[0040](2)在激振式半聯(lián)軸器42轉動過程中，凹凸曲面6中的凹槽部61和凸起部62依次交替與激振滾子5嚙合滾動，令螺桿3進行周期性的軸向往復振動，從而使螺桿3同時進行轉動和周期性的軸向往復振動，使物料同時受到軸向的擠壓和軸向振動剪切作用，從而實現(xiàn)了物料在周期性動力場作用下進行動態(tài)塑化擠出。
[0041]在實際工作過程中，首先從通油孔12向滾子槽451通入高壓潤滑油，使激振滾子5處于浮動狀態(tài)。在初狀態(tài)時，，即激振滾子5與凹槽部61哨合；啟動電機后，電機通過傳動齒輪7驅動主動軸I轉動，此時，主動軸1、螺桿3和激振式半聯(lián)軸器421進行同步轉動，而位于激振盤421的凹凸曲面6與激振式半聯(lián)軸器421同步轉動，凹凸曲面6的凹槽部61和凸起部62交替與激振滾子5嚙合滾動，從而產生軸向作用力；在軸向作用力的作用下，螺桿3沿軸向方向進行周期性的軸向往復振動，故螺桿3同時進行轉動和軸向方向的周期性的軸向往復振動，使物料同時受到軸向的擠壓和軸向振動剪切作用，從而實現(xiàn)了物料在周期性動力場作用下進行動態(tài)塑化擠出。這提高物料的混煉效果，且減少了料筒2與螺桿3之間的摩擦磨損。
[0042]上述【具體實施方式】為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不能對本發(fā)明進行限定，其他的任何未背離本發(fā)明的技術方案而所做的改變或其它等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種振動式螺桿擠出成型裝置，包括主動軸、料筒和插入料筒的螺桿，其特征在于:還包括激振機構，所述激振機構包括箱體、激振式半聯(lián)軸器、與激振式半聯(lián)軸器匹配的第一半聯(lián)軸器、滾動花鍵和限位盤，所述螺桿的一端和主動軸的一端分別從箱體的兩端插入，所述激振式半聯(lián)軸器通過滾動花鍵安裝于主動軸的一端，所述第一半聯(lián)軸器安裝于螺桿的一端，所述激振式半聯(lián)軸器與第一半聯(lián)軸器連接，所述限位盤固定于箱體內，且所述限位盤被主動軸的一端穿過，所述限位盤的一側端面設有多個滾子槽，每個所述滾子槽內鑲嵌有激振滾子；所述激振式半聯(lián)軸器的一端端面設有光滑過渡的凹凸曲面，此凹凸曲面與滾子槽相對設置，且所述激振滾子與凹凸曲面嚙合。
2.根據(jù)權利要求1所述的振動式螺桿擠出成型裝置，其特征在于:所述激振式半聯(lián)軸器包括激振盤和與第一半聯(lián)軸器匹配的第二半聯(lián)軸器，所述凹凸曲面設置在激振盤的一側端面，所述激振盤的另一側端面與第二半聯(lián)軸器連接，所述激振盤與第二半聯(lián)軸器一體成形。
3.根據(jù)權利要求1所述的振動式螺桿擠出成型裝置，其特征在于:所述凹凸曲面包含多個凹槽部和多個凸起部，所述凹槽部的軸線延伸方向與激振盤的徑向一致，所述凸起部的軸線延伸方向與激振盤的徑向一致；所述凹槽部和凸起部均以激振盤的軸線圓周分布，所述凹槽部和凸起部依次交替連續(xù)連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的振動式螺桿擠出成型裝置，其特征在于:還包括法蘭和彈簧，所述料筒的一端通過法蘭與箱體連接，所述彈簧套接于螺桿的一端，且所述彈簧的一端頂著螺桿的軸肩，另一端頂著法蘭內壁。
5.根據(jù)權利要求1所述的振動式螺桿擠出成型裝置，其特征在于:所述滾子槽的槽底設有通油孔。
6.根據(jù)權利要求1所述的振動式螺桿擠出成型裝置，其特征在于:多個所述滾子槽以限位盤的中心軸圓周均勻分布；所述滾子槽呈半圓錐形或半圓柱形。
7.根據(jù)權利要求1所述的振動式螺桿擠出成型裝置，其特征在于:還包括用于約束激振滾子的保持架，所述保持架的外緣固定于限位盤的外緣。
8.根據(jù)權利要求1所述的振動式螺桿擠出成型裝置，其特征在于:所述限位盤與箱體內壁之間設有推力軸承,所述推力軸承套接于主動軸,且所述推力軸承的一端頂著限位盤，另一端頂著箱體內壁。
9.根據(jù)權利要求1所述的振動式螺桿擠出成型裝置，其特征在于:所述主動軸的一端和螺桿的一端均設有檔板。
10.基于權利要求1至9中任一項所述的振動式螺桿擠出成型裝置的擠出成型方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)啟動動力源，螺桿、激振式半聯(lián)軸器和主動軸同步轉動， (2)在激振式半聯(lián)軸器轉動過程中，凹凸曲面中的凹槽部和凸起部依次交替與激振滾子嚙合滾動，令螺桿進行周期性的軸向往復振動，從而使螺桿同時進行轉動和周期性的軸向往復振動，使物料同時受到軸向的擠壓和軸向振動剪切作用，從而實現(xiàn)了物料在周期性動力場作用下進行動態(tài)塑化擠出。
【文檔編號】B29C47/44GK104139510SQ201410356185
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權日:2014年7月24日
【發(fā)明者】吳上生, 康海剛, 胡安濤, 張曉元, 何芳, 何君容 申請人:吳上生, 廣東精創(chuàng)機械制造有限公司