專利名稱：包括射出罐總成和閥門總成的成型系統(tǒng)，其中保壓不由射出罐總成提供的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的方面大致涉及(但不限于)一種包括(但不限于)射出罐總成和閥門總成的成型系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
Alexander PARKES于1851年在英國發(fā)明了首種人造塑料。他在1862年在倫敦國際展覽會上公開展示所述塑料，將材料命名為Parkesine。Parkesine獲自纖維素,其可以被加熱、成型并且冷卻時可以保持其形狀。但是生產(chǎn)昂貴，易于龜裂并且高度易燃。1868年，美國發(fā)明家John Wesley HYATT研發(fā)出一種塑料材料，將它命名為賽璐珞(Celluloid)，對PARKES發(fā)明作出改進(jìn)，使得其可以被處理成成品形式。HYATT在1872取得了首臺注塑機(jī)的專利權(quán)。其如同較大的皮下注射器針頭般操作，使用柱塞通過加熱圓筒將塑料注射到模具中。在20世紀(jì)40年代，因為二次世界大戰(zhàn)對廉價且大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)生巨大需求，這個行業(yè)迅速擴(kuò)大。1946年,美國發(fā)明家James Watson HENDRY建造了首臺螺桿式注塑機(jī)。這臺機(jī)器也使材料可以在注射前混合，使得可在注射之前將有色或再生塑料添加到原始材料并且徹底混合。在20世紀(jì)70年代，HENDRY繼續(xù)研發(fā)首個氣體輔助的注塑成型工藝。注塑成型機(jī)由料斗、注塑壓頭或螺桿型柱塞和加熱單元組成。其也被稱為壓力機(jī)，其固持將組件塑形的模具。壓力機(jī)按噸位額定，其表示機(jī)器可施加的夾持力的量。這個力在注塑過程期間使模具保持閉合。噸位可從小于5噸變化到6000噸,較高噸位使用在相對較少的制造操作中。所需的總夾持力由正在被成型的部件的投影面積所決定。這個投影面積與投影面積的每平方英寸2至8噸夾持力相乘。單憑經(jīng)驗來說，大多數(shù)產(chǎn)品可使用每平方英寸4噸或5噸。如果塑料材料非常硬，那么將需要更大的注射壓力來填充模具，因此需要更多夾持噸位來使模具保持閉合。所需的力也可以由所使用的材料和零件的大小來決定，更大的零件需要更高夾持力。在注塑成型的情況下，粒狀塑料通過重力從料斗饋送到加熱桶中。隨著顆粒通過螺桿型柱塞緩慢向前移動，塑料被迫進(jìn)入加熱腔室中，并在加熱腔室中熔化。隨著柱塞前進(jìn)，熔化的塑料被迫通過抵靠著模具安放的噴嘴，允許塑料通過閘門和流道系統(tǒng)進(jìn)入模腔。由于模具保持冰冷，所以塑料幾乎在一填充模具時就固化。術(shù)語模具總成或沖模用來描述用于在成型時制造塑料部件的工具。模具總成用在制造成千上萬個部件的大批量生產(chǎn)中。模具通常由硬化鋼等等構(gòu)造。熱流道系統(tǒng)與模具總成一起用在成型系統(tǒng)中來制造塑料物品。通常，熱流道系統(tǒng)和模具總成被視為可與成型系統(tǒng)分開出售并供應(yīng)的工具。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明者已經(jīng)對與非有意制造劣質(zhì)成型物品或部件的已知成型系統(tǒng)相關(guān)的問題進(jìn)行了研究。在進(jìn)行了大量研究后，本發(fā)明者認(rèn)為自己已經(jīng)獲得了對下文陳述的問題和其解決方案的了解，并且本發(fā)明者認(rèn)為這種了解尚不為公眾所知。
在熱流道中使用射出罐使得具有由每個射出罐送料的一個到幾個腔，允許優(yōu)越控制填充速率平衡，但是在保持期間壓力均衡受到影響。由于射出罐中的多種損失，已知在給定熱流道中若干或許多射出罐的每一個將各具有不同損失。這些損失上的差異將大于保壓上的合理的公差，使得即使施加致動力，也不會導(dǎo)致施加均等的熔體壓力。為跨模腔設(shè)置保壓，將需要利用具有反饋的昂貴的熔體壓力轉(zhuǎn)換器，或預(yù)測量每個射出罐的損失并隨后補(bǔ)償。就傳感器讀數(shù)和改變過程條件對損失的影響而言，由于成本和可重復(fù)性兩者，任一種解決方案都不理想。根據(jù)一個方面，提供一種成型系統(tǒng)(100)，其包括:射出罐總成(102 ；202A ；202B)；和閥門總成(104 ; 204A ; 204B )，所述閥門總成具有被構(gòu)造來輸入熔體的輸入端口( 106 ;206A ;206B)，被構(gòu)造來輸出熔體的輸出端口(108 ；208A ;208B)，和連接到射出罐總成(102 ；202A ；202B)的傳送端口(110 ；210A ;210B)。現(xiàn)在在查閱非限制性實施方案的下列詳細(xì)描述與附圖后，本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員會明白非限制性實施方案的其它方面和特征。


通過結(jié)合附圖參考下文對非限制性實施方案的詳細(xì)描述可更全面地了解所述非限制性實施例，其中:圖1、圖2、圖3描繪成型系統(tǒng)(100)的示意表示。圖無需按比例繪制并且可由虛線、圖形表示和局部視圖示出。在特定實例中，可省略對于理解實施方案不是必需的的細(xì)節(jié)(和/或使使其它細(xì)節(jié)難以理解的細(xì)節(jié))。
具體實施例方式圖1描繪成型系統(tǒng)(100)的不意表不。成型系統(tǒng)(100)可包括所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知的組件，并且本文將不描述這些已知組件；這些已知組件至少部分已在下列參考書中描述(例如):(i ) OSSWALD/TURNG/GRAMANN 著作的 “ Iniection MoldingHandbook” (ISBN:3-446-21669-2)，(ii) ROSATO ANDR0SAT0 著作的 “Iniection MoldingHandbooK，，(ISBN:0-412-99381-3)，(iii) T0HANNABER 著作的第三版 “Iniection MoldingSvstems” (ISBN3-446-17733-7)和 / 或(iv) BEAUMONT 著作的 “Runner and Gating DesignHandbooK” (ISBN1-446-22672-9)。應(yīng)明白出于本文件的目的，短語“包括(但不限于)”等效于用詞“包括”。用詞“包括”是將專利權(quán)利要求書的序言與權(quán)利要求書中所陳述定義發(fā)明本身實際為何物的特定元件相聯(lián)系的過渡短語。過渡短語充當(dāng)對權(quán)利要求書的限制，表示在被指控裝置(等等)含有比本專利中的權(quán)利要求書更多或更少的元件的情況下，類似裝置、方法或組成是否侵犯本專利。用詞“包括”被視為開放式過渡，其是過渡的最寬泛形式，因為其不將序言限于權(quán)利要求書中所識別的任何元件。一般而言，成型系統(tǒng)(100)可包括(但不限于):(i)機(jī)器熔體送料機(jī)總成(120)，
(ii)流道和送料機(jī)總成(150)，和(ii)模具總成(170)。應(yīng)了解，流道和送料機(jī)總成(150)和模具總成(170)將由成型系統(tǒng)(100)的壓板結(jié)構(gòu)(已知但沒有描繪)支撐。機(jī)器熔體送料機(jī)總成(120)制備熔體，熔體可接著被傳送到流道和送料機(jī)總成(150)，且接著熔體經(jīng)由流道和送料機(jī)總成(150)被分配到模具總成(170)。
更具體而言，成型系統(tǒng)(100)包括(但不限于):(i)射出罐總成(102)，和(ii)閥門總成(104)。閥門總成(104)具有(但不限于):(i)輸入端口(106)，(ii)輸出端口(108，和
(iii)傳送端口( 110)。輸入端口( 106)被構(gòu)造來輸入熔體，諸如來自熔體源(112)的熔體，其可被稱為擠壓機(jī)，等等。輸出端口(108)被構(gòu)造來輸出熔體。傳送端口(110)連接到射出罐總成(102)。閥門總成(104)被構(gòu)造來以下列模式操作(但不限于):(i)第一操作模式，
(ii)第二操作模式，和(iii)第三操作模式。在第一操作模式期間，輸出端口(108)關(guān)閉，同時允許熔體從輸入端口( 106)傳送到射出罐總成(102)。在第二操作模式期間，輸入端口(106 )關(guān)閉，同時允許射出罐總成(102 )將熔體從傳送端口( 110 )推動到輸出端口( 108 )。在第三操作模式期間，允許保壓從輸入端口( 106)施加到輸出端口( 108)，且保壓不由射出罐總成(102)提供。更具體而言，成型系統(tǒng)(100)還可以包括(但不限于):具有閥門總成(104)和射出罐總成(102)的機(jī)器熔體送料機(jī)總成(120)。對于上文的配置預(yù)期有兩個變動。根據(jù)第一變動，閥門總成(104)的第三操作模式經(jīng)過調(diào)適使得保壓從輸入端口(106)施加到輸出端口(108)，同時傳送端口(110)關(guān)閉，且結(jié)果在第三操作模式期間射出罐總成(102)沒有變成被填充。根據(jù)第二變動，閥門總成(104)的第三操作模式經(jīng)過調(diào)適使得保壓從輸入端口(106)施加到輸出端口( 108)，同時傳送端口( 110)開啟，以便允許熔體在第三操作模式期間填充射出罐總成(102)。圖2描繪圖1的成型系統(tǒng)(100)的另一不意表不。一般而言,模具總成(170)可包括(但不限于):多個模腔(172A ；172B ；172C ；172D ；172E ；172F ；172G ;172H)。多個閥門澆口(260)用于將熔體饋送到各自模腔(172A ；172B ；172C ；172D ；172E ；172F ；172G ;172H)。具有射出罐總成(202A ；202B)和閥門總成(204A ；204B)的配置的熔體分配電路放置在閥門澆口
(260)與模腔(172A ；172B ；172C ；172D ；172E ；172F ；172G ；172H)之間。射出罐總成(202A)和閥門總成(204A)的組合被構(gòu)造來在使用中將熔體分配到閥門澆口(260)的集合和模腔(172A ；172B ；172C ；172D)的集合。射出罐總成(202B)和閥門總成(204B)的組合被構(gòu)造來在使用中將熔體分配到閥門澆口(260)的另一集合和模具總成(172E ；172F ；172G ;172H)的另一集合。具體而言，成型系統(tǒng)(100 )包括(但不限于):(i )射出罐總成(202 )，和(i i )閥門總成(204A ;204B)。閥門總成(204A ;204B)具有(但不限于):(i)輸入端口(206A ;206B)，(ii)輸出端口(208A ;208B)，和(iii)傳送端口(210A ;210B)。輸入端口(206A ;206B)被構(gòu)造來輸入熔體，諸如來自機(jī)器熔體送料機(jī)總成(120)的輸出。輸出端口(208A ;208B)被構(gòu)造來輸出熔體。傳送端口(210A ；210B)連接到射出罐總成(202A ;202B)。閥門總成(204A ；204B)被構(gòu)造來以下列模式操作(但不限于):(i)第一操作模式，(ii)第二操作模式，和(iii)第三操作模式。在第一操作模式期間，輸出端口(208A ；208B)關(guān)閉，同時允許熔體從輸入端口(206A ；206B)傳送到射出罐總成(202A ;202B)。在第二操作模式期間，輸入端口(206A、206B)關(guān)閉，同時允許射出罐總成(202A ;202B)將熔體從傳送端口(210A ;210B)推動到輸出端口(208A ;208B)。在第三操作模式期間，允許保壓從輸入端口(206A ;206B)施加到輸出端口(208A ;208B)，且保壓不由射出罐總成(202A ；202B)提供。更具體而言，成型系統(tǒng)(100)還可以包括(但不限于):模具工具總成(140)，其具有(但不限于):閥門總成(204A ;204B)，和射出罐總成(202A ;202B)。對于上文的配置預(yù)期有兩個變動。根據(jù)第一變動，閥門總成(204A ；204B)的第三操作模式經(jīng)過調(diào)適使得保壓從輸入端口(206A ；206B)施加到輸出端口(208A、208B)，同時傳送端口(210A ；210B)關(guān)閉，且結(jié)果在第三操作模式期間射出罐總成(202A ；202B)沒有變成被填充。根據(jù)第二變動，閥門總成(204A ;204B)的第三操作模式經(jīng)過調(diào)適使得保壓從輸入端口(206A ;206B)施加到輸出端口(208A ；208B),同時傳送端口(210A ；210B)開啟，以便允許熔體在第三操作模式期間填充射出罐總成(202A ;202B)。圖3描繪圖1的成型系統(tǒng)(100)的又一示意表示，其中成型系統(tǒng)(100)還包括(但不限于):(i)具有閥門總成(104)和射出罐總成(102)的機(jī)器熔體送料機(jī)總成(120)，和(ii)具有閥門總成(204A ;204B)和射出罐總成(202A ；202B)的模具工具總成(140)。附加描述本發(fā)明的一個方面對過程提供修改，從而機(jī)器周期的保持部分容許機(jī)器施加保壓，和因此將要被成型的部件所需的質(zhì)量補(bǔ)償。其中操作的其它方面是使用這個保持時間以同樣再填充射出罐總成。因為保持階段不需要大量材料，所以質(zhì)量補(bǔ)償所需的流量最小，并且與冷卻成型材料的pvT (壓力體積、溫度)性質(zhì)有關(guān)。進(jìn)一步說,這個順序所需的再填充速率更小，并且容許熔體慢得多地傳送到射出罐總成。一般而言，成型周期最長的單個部分是保持，且比起如果在保持期間內(nèi)沒有發(fā)生再填充，保持加上冷卻時間容許更長的再填充。一個實施方案可包括在再填充電路與射出罐電路之間使用抑止球，代替單獨致動的銷或其它物件。操作將是填充射出罐，且在開始填充之后不久施加第一階段的保壓。隨著填充壓力變大，抑止球確保熔體移動到模腔中，直到射出罐總成已完成其填充分布，導(dǎo)致填充電路中的壓力下降，且當(dāng)其下降到或剛好低于已預(yù)加壓的再填充電路中的壓力時，抑止球向前移動。以這種方式控制保壓，且永遠(yuǎn)不會低于操作員的設(shè)定點壓力。如操作者所偏好，過渡位置也可以維持壓力或位置受控制。這樣的另一益處是由于再填充的時間增加。因為再填充時間現(xiàn)在多得多，所以材料可以慢得多地移動通過通道。這應(yīng)該減小熔體中的剪切力，并可能地減少降級。將熔體平衡在較低注塑速度也可具有益處。迄今為止，已證實填充速率不會影響幾何平衡的流道中的平衡，然而已證實對非幾何平衡的流道具有影響。再一個可能的實施方案可導(dǎo)致能量，節(jié)省的量有待確定?，F(xiàn)在，成型機(jī)操作通常通過在注塑單元與腔之間壓縮熔體而開始填充，因為已達(dá)到所需填充速率需要的壓力。然后，在保持階段結(jié)束時，出于至少一個原因而將熔體減壓，閥門澆口應(yīng)在填充之前充分開啟，以確保良好的澆口品質(zhì)。在射出罐總成之前附加再填充關(guān)閉閥門容許將澆口與大體積的流道通道隔離。通過在再填充電路末端(其含有大體積的熱流道通道)關(guān)閉這個閥門，熔體壓力可在周期期間的所有時間維持至少與設(shè)定保壓一樣高?，F(xiàn)在，沒有通過使熔體減壓，如給電池充電且接著將其短路而恢復(fù)的能量。所提出的實施方案給電池充電，接著留下能量的基本量，直到機(jī)器關(guān)機(jī)。從這也可獲得可能的益處，包括免除機(jī)器射出罐，且機(jī)器被簡化成往復(fù)式螺桿或非往復(fù)式螺桿的可能實施方案。在往復(fù)式螺桿的情況中，背壓將恒定地維持于保壓，并且螺桿將按再填充和保持的需要而向前移動，剩余時間將使其向后移動。在非往復(fù)式螺桿的情況中，電路中的壓力將上升和下降但高于保壓。再填充期間的背壓將是恒定的，且接著將在注塑期間(其是周期的非常短部分)增加。這可能需要對再填充關(guān)閉時的熔體計量進(jìn)行一些附加控制，但是不論何時與往復(fù)螺桿的成本對比，都可看到成本上的益處。
目前由機(jī)器利用的注塑功能在一個或若干個模腔之前立即被移動到流道。這些射出罐總成的再填充接著由機(jī)器注塑單元或機(jī)器擠壓機(jī)完成。通過再填充關(guān)閉閥門隔離這兩個區(qū)域。在注塑成型機(jī)腔的局部射出罐總成具有在其允許隔離前述部分與再填充電路之前的再填充關(guān)閉。如前文所提及，可使用抑止球，且與所提出的過程完全兼容。再填充電路類似于熟知的熱流道電路，且機(jī)器注塑單元貫穿需求可以是往復(fù)式螺桿(RS)單元或P單元(射出罐單元)。這個情況中RS單元可能持續(xù)恢復(fù)地操作。一個操作僅是通過再填充電路使用保壓，以不僅保持，而且再填充射出罐總成，其中分離是由再填充關(guān)閉閥門用抑止球主動或被動地控制。假設(shè)在傳送熔體時機(jī)器能夠維持保壓，那么可能不存在任何限制。操作是過程變化，且為流道的多階段操作所容許，其具有除類似的低壓再填充電路之外的局部注塑區(qū)。再填充電路在外觀上類似于使用熱流道來分配熔體的成型系統(tǒng)中所見的電路。差異在于多階段系統(tǒng)利用射出罐，或在少數(shù)腔局部使用其它壓力和流量產(chǎn)生設(shè)備。腔與注塑單元的較小比率容許改進(jìn)填充期間整個模具面上的平衡、位置控制，但可能因壓力控制而使保持順序復(fù)雜化。過程的操作是在填充期間利用局部注塑區(qū)，且在保持期間將其再填充，其中機(jī)器注塑可貫穿熔體通道而提供均等的壓力分配。這可應(yīng)用在熔體傳送階段的許多組合中，包括兩個和三個階段的操作。操作可假設(shè)三個階段的操作，包括機(jī)器擠壓機(jī)、機(jī)器射出罐和多個熱流道射出罐。操作也可以使用機(jī)械致動的再填充關(guān)閉閥門，但是一樣也可以操作抑止球閥門，且將提供實質(zhì)上從填充到保持/再填充的瞬時轉(zhuǎn)換。應(yīng)理解，本發(fā)明的范疇不限于由獨立權(quán)利要求提供的范疇，并且還應(yīng)理解，本發(fā)明的范疇不限于:(i)附屬權(quán)利要求；(ii)非限制性實施方案的具體實施方式
；(iii)發(fā)明內(nèi)容；(iv)摘要；和/或(V)在本文件之外(即，在如所申請、起訴和/或授予的即時申請案之夕卜)提供的描述。應(yīng)理解，出于本文件的目的，短語“包括(但不限于)”等效于用詞“包括”。用詞“包括”是將專利權(quán)利要求書的序言與權(quán)利要求書中所陳述定義發(fā)明本身實際為何物的特定元件相聯(lián)系的過渡短語。過渡短語充當(dāng)對權(quán)利要求書的限制，表示在被指控裝置(等等)含有比本專利中的權(quán)利要求書更多或更少的元件的情況下，類似裝置、方法或組成是否侵犯本專利。用詞“包括”被視為開放式過渡，其是過渡的最寬泛形式，因為其不將序言限于權(quán)利要求書中所識別的任何元件。注意，前文已概述了非限制性實施方案。因此，雖然對特定非限制性實施方案進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明的范疇適于并可應(yīng)用于其它配置和應(yīng)用。在沒有脫離獨立權(quán)利要求的范疇的情況下可實現(xiàn)對非限制性實施方案的修改。應(yīng)理解，非限制性實施方案僅是說明性的。
權(quán)利要求
1.一種成型系統(tǒng)(100),其包括: 射出罐總成(102 ；202A ；202B);和 閥門總成(104 ；204A ；204B),其具有被構(gòu)造來輸入熔體的輸入端口( 106 ；206A ；206B )，被構(gòu)造來輸出所述熔體的輸出端口( 108 ;208A ; 208B )，和連接到所述射出罐總成(102 ；202A ；202B)的傳送端口(110 ；210A ;210B)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型系統(tǒng)(100)，其中: 所述閥門總成(104 ；204A ;204B)被構(gòu)造來以下列模式操作: (i)第一操作模式，其中所述輸出端口(108；208A ;208B)關(guān)閉，同時允許所述熔體從所述輸入端口(106 ；206A ；206B)傳送到所述射出罐總成(102 ；202A ；202B)； (ii)第二操作模式，其中所述輸入端口(106；206A ；206B)關(guān)閉，同時允許所述射出罐總成(102 ；202A ；202B)將所述熔體從所述傳送端口( 110 ；210A ；210B)推動到所述輸出端口(108 ；208A ；208B);和 (iii)第三操作模式，其中允許從所述輸入端口(106；206A ；206B)將保壓施加到所述輸出端口(108 ；208A ;208B)，所述保壓不由所述射出罐總成(102 ；202A ；202B)提供。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成型系統(tǒng)(100)，其還包括: 具有所述閥門總成(104)和所述射出罐總成(102)的機(jī)器熔體送料機(jī)總成(120)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成型系統(tǒng)(100)，其中: 所述閥門總成(104)的所述第三操作模式經(jīng)過調(diào)適使得所述保壓從所述輸入端口(106)施加到所述輸出端口(108)，同時所述傳送端口(110)關(guān)閉，且結(jié)果在所述第三操作模式期間所述射出罐總成(102)沒有變成被填充。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成型系統(tǒng)(100)，其中: 所述閥門總成(104)的所述第三操作模式經(jīng)過調(diào)適使得所述保壓從所述輸入端口(106)施加到所述輸出端口( 108)，同時所述傳送端口(110)開啟，以便允許所述熔體在所述第三操作模式期間填充所述射出罐總成(102)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成型系統(tǒng)(100)，其還包括: 具有所述閥門總成(204A ；204B)和所述射出罐總成(202A ；202B)的模具工具總成(140)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的成型系統(tǒng)(100)，其中: 所述閥門總成(204A ；204B)的所述第三操作模式經(jīng)過調(diào)適使得所述保壓從所述輸入端口(206A ；206B)施加到所述輸出端口(208A ；208B),同時所述傳送端口(210A ；210B)關(guān)閉，且結(jié)果在所述第三操作模式期間所述射出罐總成(202A ；202B)沒有變成被填充。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的成型系統(tǒng)(100)，其中: 所述閥門總成(204A ；204B)的所述第三操作模式經(jīng)過調(diào)適使得所述保壓從所述輸入端口(206A ；206B)施加到所述輸出端口(208A ;208B)，同時所述傳送端口(210)開啟，以便允許所述熔體在所述第三操作模式期間填充所述射出罐總成(202A;202B)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成型系統(tǒng)(100)，其還包括: 具有所述閥門總成(104)和所述射出罐總成(102)的機(jī)器熔體送料機(jī)總成(120);和 具有所述閥門總成(204A ;204B)和所述射出罐總成(202A ;202B)的模具工具總成(140)。
全文摘要
一種成型系統(tǒng)(100)，其包括射出罐總成(102；202A；202B)；和閥門總成(104；204A；204B)，所述閥門總成具有被構(gòu)造來輸入熔體的輸入端口(106；206A；206B)、被構(gòu)造來輸出所述熔體的輸出端口(108；208A；208B)，和連接到所述射出罐總成(102；202A；202B)的傳送端口(110；210A；210B)。
文檔編號B29C45/23GK103209815SQ201180046180
公開日2013年7月17日 申請日期2011年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者羅伯特·布魯斯·韋伯 申請人:赫斯基注塑系統(tǒng)有限公司