专利名称：包括射出罐总成和阀门总成的成型系统，其中保压不由射出罐总成提供的制作方法
技术领域：
本发明的方面大致涉及(但不限于)一种包括(但不限于)射出罐总成和阀门总成的成型系统。
背景技术：
Alexander PARKES于1851年在英国发明了首种人造塑料。他在1862年在伦敦国际展览会上公开展示所述塑料，将材料命名为Parkesine。Parkesine获自纤维素,其可以被加热、成型并且冷却时可以保持其形状。但是生产昂贵，易于龟裂并且高度易燃。1868年，美国发明家John Wesley HYATT研发出一种塑料材料，将它命名为赛璐珞(Celluloid)，对PARKES发明作出改进，使得其可以被处理成成品形式。HYATT在1872取得了首台注塑机的专利权。其如同较大的皮下注射器针头般操作，使用柱塞通过加热圆筒将塑料注射到模具中。在20世纪40年代，因为二次世界大战对廉价且大批量生产的产品产生巨大需求，这个行业迅速扩大。1946年,美国发明家James Watson HENDRY建造了首台螺杆式注塑机。这台机器也使材料可以在注射前混合，使得可在注射之前将有色或再生塑料添加到原始材料并且彻底混合。在20世纪70年代，HENDRY继续研发首个气体辅助的注塑成型工艺。注塑成型机由料斗、注塑压头或螺杆型柱塞和加热单元组成。其也被称为压力机，其固持将组件塑形的模具。压力机按吨位额定，其表示机器可施加的夹持力的量。这个力在注塑过程期间使模具保持闭合。吨位可从小于5吨变化到6000吨,较高吨位使用在相对较少的制造操作中。所需的总夹持力由正在被成型的部件的投影面积所决定。这个投影面积与投影面积的每平方英寸2至8吨夹持力相乘。单凭经验来说，大多数产品可使用每平方英寸4吨或5吨。如果塑料材料非常硬，那么将需要更大的注射压力来填充模具，因此需要更多夹持吨位来使模具保持闭合。所需的力也可以由所使用的材料和零件的大小来决定，更大的零件需要更高夹持力。在注塑成型的情况下，粒状塑料通过重力从料斗馈送到加热桶中。随着颗粒通过螺杆型柱塞缓慢向前移动，塑料被迫进入加热腔室中，并在加热腔室中熔化。随着柱塞前进，熔化的塑料被迫通过抵靠着模具安放的喷嘴，允许塑料通过闸门和流道系统进入模腔。由于模具保持冰冷，所以塑料几乎在一填充模具时就固化。术语模具总成或冲模用来描述用于在成型时制造塑料部件的工具。模具总成用在制造成千上万个部件的大批量生产中。模具通常由硬化钢等等构造。热流道系统与模具总成一起用在成型系统中来制造塑料物品。通常，热流道系统和模具总成被视为可与成型系统分开出售并供应的工具。
发明内容
本发明者已经对与非有意制造劣质成型物品或部件的已知成型系统相关的问题进行了研究。在进行了大量研究后，本发明者认为自己已经获得了对下文陈述的问题和其解决方案的了解，并且本发明者认为这种了解尚不为公众所知。
在热流道中使用射出罐使得具有由每个射出罐送料的一个到几个腔，允许优越控制填充速率平衡，但是在保持期间压力均衡受到影响。由于射出罐中的多种损失，已知在给定热流道中若干或许多射出罐的每一个将各具有不同损失。这些损失上的差异将大于保压上的合理的公差，使得即使施加致动力，也不会导致施加均等的熔体压力。为跨模腔设置保压，将需要利用具有反馈的昂贵的熔体压力转换器，或预测量每个射出罐的损失并随后补偿。就传感器读数和改变过程条件对损失的影响而言，由于成本和可重复性两者，任一种解决方案都不理想。根据一个方面，提供一种成型系统(100)，其包括:射出罐总成(102 ；202A ；202B)；和阀门总成(104 ; 204A ; 204B )，所述阀门总成具有被构造来输入熔体的输入端口( 106 ;206A ;206B)，被构造来输出熔体的输出端口(108 ；208A ;208B)，和连接到射出罐总成(102 ；202A ；202B)的传送端口(110 ；210A ;210B)。现在在查阅非限制性实施方案的下列详细描述与附图后，本领域所属技术人员会明白非限制性实施方案的其它方面和特征。
通过结合附图参考下文对非限制性实施方案的详细描述可更全面地了解所述非限制性实施例，其中:图1、图2、图3描绘成型系统(100)的示意表示。图无需按比例绘制并且可由虚线、图形表示和局部视图示出。在特定实例中，可省略对于理解实施方案不是必需的的细节(和/或使使其它细节难以理解的细节)。
具体实施例方式图1描绘成型系统(100)的不意表不。成型系统(100)可包括所属领域技术人员已知的组件，并且本文将不描述这些已知组件；这些已知组件至少部分已在下列参考书中描述(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)。应明白出于本文件的目的，短语“包括(但不限于)”等效于用词“包括”。用词“包括”是将专利权利要求书的序言与权利要求书中所陈述定义发明本身实际为何物的特定元件相联系的过渡短语。过渡短语充当对权利要求书的限制，表示在被指控装置(等等)含有比本专利中的权利要求书更多或更少的元件的情况下，类似装置、方法或组成是否侵犯本专利。用词“包括”被视为开放式过渡，其是过渡的最宽泛形式，因为其不将序言限于权利要求书中所识别的任何元件。一般而言，成型系统(100)可包括(但不限于):(i)机器熔体送料机总成(120)，
(ii)流道和送料机总成(150)，和(ii)模具总成(170)。应了解，流道和送料机总成(150)和模具总成(170)将由成型系统(100)的压板结构(已知但没有描绘)支撑。机器熔体送料机总成(120)制备熔体，熔体可接着被传送到流道和送料机总成(150)，且接着熔体经由流道和送料机总成(150)被分配到模具总成(170)。
更具体而言，成型系统(100)包括(但不限于):(i)射出罐总成(102)，和(ii)阀门总成(104)。阀门总成(104)具有(但不限于):(i)输入端口(106)，(ii)输出端口(108，和
(iii)传送端口( 110)。输入端口( 106)被构造来输入熔体，诸如来自熔体源(112)的熔体，其可被称为挤压机，等等。输出端口(108)被构造来输出熔体。传送端口(110)连接到射出罐总成(102)。阀门总成(104)被构造来以下列模式操作(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。在第一操作模式期间，输出端口(108)关闭，同时允许熔体从输入端口( 106)传送到射出罐总成(102)。在第二操作模式期间，输入端口(106 )关闭，同时允许射出罐总成(102 )将熔体从传送端口( 110 )推动到输出端口( 108 )。在第三操作模式期间，允许保压从输入端口( 106)施加到输出端口( 108)，且保压不由射出罐总成(102)提供。更具体而言，成型系统(100)还可以包括(但不限于):具有阀门总成(104)和射出罐总成(102)的机器熔体送料机总成(120)。对于上文的配置预期有两个变动。根据第一变动，阀门总成(104)的第三操作模式经过调适使得保压从输入端口(106)施加到输出端口(108)，同时传送端口(110)关闭，且结果在第三操作模式期间射出罐总成(102)没有变成被填充。根据第二变动，阀门总成(104)的第三操作模式经过调适使得保压从输入端口(106)施加到输出端口( 108)，同时传送端口( 110)开启，以便允许熔体在第三操作模式期间填充射出罐总成(102)。图2描绘图1的成型系统(100)的另一不意表不。一般而言,模具总成(170)可包括(但不限于):多个模腔(172A ；172B ；172C ；172D ；172E ；172F ；172G ;172H)。多个阀门浇口(260)用于将熔体馈送到各自模腔(172A ；172B ；172C ；172D ；172E ；172F ；172G ;172H)。具有射出罐总成(202A ；202B)和阀门总成(204A ；204B)的配置的熔体分配电路放置在阀门浇口
(260)与模腔(172A ；172B ；172C ；172D ；172E ；172F ；172G ；172H)之间。射出罐总成(202A)和阀门总成(204A)的组合被构造来在使用中将熔体分配到阀门浇口(260)的集合和模腔(172A ；172B ；172C ；172D)的集合。射出罐总成(202B)和阀门总成(204B)的组合被构造来在使用中将熔体分配到阀门浇口(260)的另一集合和模具总成(172E ；172F ；172G ;172H)的另一集合。具体而言，成型系统(100 )包括(但不限于):(i )射出罐总成(202 )，和(i i )阀门总成(204A ;204B)。阀门总成(204A ;204B)具有(但不限于):(i)输入端口(206A ;206B)，(ii)输出端口(208A ;208B)，和(iii)传送端口(210A ;210B)。输入端口(206A ;206B)被构造来输入熔体，诸如来自机器熔体送料机总成(120)的输出。输出端口(208A ;208B)被构造来输出熔体。传送端口(210A ；210B)连接到射出罐总成(202A ;202B)。阀门总成(204A ；204B)被构造来以下列模式操作(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。在第一操作模式期间，输出端口(208A ；208B)关闭，同时允许熔体从输入端口(206A ；206B)传送到射出罐总成(202A ;202B)。在第二操作模式期间，输入端口(206A、206B)关闭，同时允许射出罐总成(202A ;202B)将熔体从传送端口(210A ;210B)推动到输出端口(208A ;208B)。在第三操作模式期间，允许保压从输入端口(206A ;206B)施加到输出端口(208A ;208B)，且保压不由射出罐总成(202A ；202B)提供。更具体而言，成型系统(100)还可以包括(但不限于):模具工具总成(140)，其具有(但不限于):阀门总成(204A ;204B)，和射出罐总成(202A ;202B)。对于上文的配置预期有两个变动。根据第一变动，阀门总成(204A ；204B)的第三操作模式经过调适使得保压从输入端口(206A ；206B)施加到输出端口(208A、208B)，同时传送端口(210A ；210B)关闭，且结果在第三操作模式期间射出罐总成(202A ；202B)没有变成被填充。根据第二变动，阀门总成(204A ;204B)的第三操作模式经过调适使得保压从输入端口(206A ;206B)施加到输出端口(208A ；208B),同时传送端口(210A ；210B)开启，以便允许熔体在第三操作模式期间填充射出罐总成(202A ;202B)。图3描绘图1的成型系统(100)的又一示意表示，其中成型系统(100)还包括(但不限于):(i)具有阀门总成(104)和射出罐总成(102)的机器熔体送料机总成(120)，和(ii)具有阀门总成(204A ;204B)和射出罐总成(202A ；202B)的模具工具总成(140)。附加描述本发明的一个方面对过程提供修改，从而机器周期的保持部分容许机器施加保压，和因此将要被成型的部件所需的质量补偿。其中操作的其它方面是使用这个保持时间以同样再填充射出罐总成。因为保持阶段不需要大量材料，所以质量补偿所需的流量最小，并且与冷却成型材料的pvT (压力体积、温度)性质有关。进一步说,这个顺序所需的再填充速率更小，并且容许熔体慢得多地传送到射出罐总成。一般而言，成型周期最长的单个部分是保持，且比起如果在保持期间内没有发生再填充，保持加上冷却时间容许更长的再填充。一个实施方案可包括在再填充电路与射出罐电路之间使用抑止球，代替单独致动的销或其它物件。操作将是填充射出罐，且在开始填充之后不久施加第一阶段的保压。随着填充压力变大，抑止球确保熔体移动到模腔中，直到射出罐总成已完成其填充分布，导致填充电路中的压力下降，且当其下降到或刚好低于已预加压的再填充电路中的压力时，抑止球向前移动。以这种方式控制保压，且永远不会低于操作员的设定点压力。如操作者所偏好，过渡位置也可以维持压力或位置受控制。这样的另一益处是由于再填充的时间增加。因为再填充时间现在多得多，所以材料可以慢得多地移动通过通道。这应该减小熔体中的剪切力，并可能地减少降级。将熔体平衡在较低注塑速度也可具有益处。迄今为止，已证实填充速率不会影响几何平衡的流道中的平衡，然而已证实对非几何平衡的流道具有影响。再一个可能的实施方案可导致能量，节省的量有待确定。现在，成型机操作通常通过在注塑单元与腔之间压缩熔体而开始填充，因为已达到所需填充速率需要的压力。然后，在保持阶段结束时，出于至少一个原因而将熔体减压，阀门浇口应在填充之前充分开启，以确保良好的浇口品质。在射出罐总成之前附加再填充关闭阀门容许将浇口与大体积的流道通道隔离。通过在再填充电路末端(其含有大体积的热流道通道)关闭这个阀门，熔体压力可在周期期间的所有时间维持至少与设定保压一样高。现在，没有通过使熔体减压，如给电池充电且接着将其短路而恢复的能量。所提出的实施方案给电池充电，接着留下能量的基本量，直到机器关机。从这也可获得可能的益处，包括免除机器射出罐，且机器被简化成往复式螺杆或非往复式螺杆的可能实施方案。在往复式螺杆的情况中，背压将恒定地维持于保压，并且螺杆将按再填充和保持的需要而向前移动，剩余时间将使其向后移动。在非往复式螺杆的情况中，电路中的压力将上升和下降但高于保压。再填充期间的背压将是恒定的，且接着将在注塑期间(其是周期的非常短部分)增加。这可能需要对再填充关闭时的熔体计量进行一些附加控制，但是不论何时与往复螺杆的成本对比，都可看到成本上的益处。
目前由机器利用的注塑功能在一个或若干个模腔之前立即被移动到流道。这些射出罐总成的再填充接着由机器注塑单元或机器挤压机完成。通过再填充关闭阀门隔离这两个区域。在注塑成型机腔的局部射出罐总成具有在其允许隔离前述部分与再填充电路之前的再填充关闭。如前文所提及，可使用抑止球，且与所提出的过程完全兼容。再填充电路类似于熟知的热流道电路，且机器注塑单元贯穿需求可以是往复式螺杆(RS)单元或P单元(射出罐单元)。这个情况中RS单元可能持续恢复地操作。一个操作仅是通过再填充电路使用保压，以不仅保持，而且再填充射出罐总成，其中分离是由再填充关闭阀门用抑止球主动或被动地控制。假设在传送熔体时机器能够维持保压，那么可能不存在任何限制。操作是过程变化，且为流道的多阶段操作所容许，其具有除类似的低压再填充电路之外的局部注塑区。再填充电路在外观上类似于使用热流道来分配熔体的成型系统中所见的电路。差异在于多阶段系统利用射出罐，或在少数腔局部使用其它压力和流量产生设备。腔与注塑单元的较小比率容许改进填充期间整个模具面上的平衡、位置控制，但可能因压力控制而使保持顺序复杂化。过程的操作是在填充期间利用局部注塑区，且在保持期间将其再填充，其中机器注塑可贯穿熔体通道而提供均等的压力分配。这可应用在熔体传送阶段的许多组合中，包括两个和三个阶段的操作。操作可假设三个阶段的操作，包括机器挤压机、机器射出罐和多个热流道射出罐。操作也可以使用机械致动的再填充关闭阀门，但是一样也可以操作抑止球阀门，且将提供实质上从填充到保持/再填充的瞬时转换。应理解，本发明的范畴不限于由独立权利要求提供的范畴，并且还应理解，本发明的范畴不限于:(i)附属权利要求；(ii)非限制性实施方案的具体实施方式
；(iii)发明内容；(iv)摘要；和/或(V)在本文件之外(即，在如所申请、起诉和/或授予的即时申请案之夕卜)提供的描述。应理解，出于本文件的目的，短语“包括(但不限于)”等效于用词“包括”。用词“包括”是将专利权利要求书的序言与权利要求书中所陈述定义发明本身实际为何物的特定元件相联系的过渡短语。过渡短语充当对权利要求书的限制，表示在被指控装置(等等)含有比本专利中的权利要求书更多或更少的元件的情况下，类似装置、方法或组成是否侵犯本专利。用词“包括”被视为开放式过渡，其是过渡的最宽泛形式，因为其不将序言限于权利要求书中所识别的任何元件。注意，前文已概述了非限制性实施方案。因此，虽然对特定非限制性实施方案进行了描述，但是本发明的范畴适于并可应用于其它配置和应用。在没有脱离独立权利要求的范畴的情况下可实现对非限制性实施方案的修改。应理解，非限制性实施方案仅是说明性的。
权利要求
1.一种成型系统(100),其包括: 射出罐总成(102 ；202A ；202B);和 阀门总成(104 ；204A ；204B),其具有被构造来输入熔体的输入端口( 106 ；206A ；206B )，被构造来输出所述熔体的输出端口( 108 ;208A ; 208B )，和连接到所述射出罐总成(102 ；202A ；202B)的传送端口(110 ；210A ;210B)。
2.根据权利要求1所述的成型系统(100)，其中: 所述阀门总成(104 ；204A ;204B)被构造来以下列模式操作: (i)第一操作模式，其中所述输出端口(108；208A ;208B)关闭，同时允许所述熔体从所述输入端口(106 ；206A ；206B)传送到所述射出罐总成(102 ；202A ；202B)； (ii)第二操作模式，其中所述输入端口(106；206A ；206B)关闭，同时允许所述射出罐总成(102 ；202A ；202B)将所述熔体从所述传送端口( 110 ；210A ；210B)推动到所述输出端口(108 ；208A ；208B);和 (iii)第三操作模式，其中允许从所述输入端口(106；206A ；206B)将保压施加到所述输出端口(108 ；208A ;208B)，所述保压不由所述射出罐总成(102 ；202A ；202B)提供。
3.根据权利要求2所述的成型系统(100)，其还包括: 具有所述阀门总成(104)和所述射出罐总成(102)的机器熔体送料机总成(120)。
4.根据权利要求3所述的成型系统(100)，其中: 所述阀门总成(104)的所述第三操作模式经过调适使得所述保压从所述输入端口(106)施加到所述输出端口(108)，同时所述传送端口(110)关闭，且结果在所述第三操作模式期间所述射出罐总成(102)没有变成被填充。
5.根据权利要求3所述的成型系统(100)，其中: 所述阀门总成(104)的所述第三操作模式经过调适使得所述保压从所述输入端口(106)施加到所述输出端口( 108)，同时所述传送端口(110)开启，以便允许所述熔体在所述第三操作模式期间填充所述射出罐总成(102)。
6.根据权利要求2所述的成型系统(100)，其还包括: 具有所述阀门总成(204A ；204B)和所述射出罐总成(202A ；202B)的模具工具总成(140)。
7.根据权利要求6所述的成型系统(100)，其中: 所述阀门总成(204A ；204B)的所述第三操作模式经过调适使得所述保压从所述输入端口(206A ；206B)施加到所述输出端口(208A ；208B),同时所述传送端口(210A ；210B)关闭，且结果在所述第三操作模式期间所述射出罐总成(202A ；202B)没有变成被填充。
8.根据权利要求6所述的成型系统(100)，其中: 所述阀门总成(204A ；204B)的所述第三操作模式经过调适使得所述保压从所述输入端口(206A ；206B)施加到所述输出端口(208A ;208B)，同时所述传送端口(210)开启，以便允许所述熔体在所述第三操作模式期间填充所述射出罐总成(202A;202B)。
9.根据权利要求2所述的成型系统(100)，其还包括: 具有所述阀门总成(104)和所述射出罐总成(102)的机器熔体送料机总成(120);和 具有所述阀门总成(204A ;204B)和所述射出罐总成(202A ;202B)的模具工具总成(140)。
全文摘要
一种成型系统(100)，其包括射出罐总成(102；202A；202B)；和阀门总成(104；204A；204B)，所述阀门总成具有被构造来输入熔体的输入端口(106；206A；206B)、被构造来输出所述熔体的输出端口(108；208A；208B)，和连接到所述射出罐总成(102；202A；202B)的传送端口(110；210A；210B)。
文档编号B29C45/23GK103209815SQ201180046180
公开日2013年7月17日 申请日期2011年10月5日 优先权日2010年11月24日
发明者罗伯特·布鲁斯·韦伯 申请人:赫斯基注塑系统有限公司