模制系统的制作方法

本实用新型涉及用于塑料部件的模制系统，特别是用于机动车的塑料部件的模制系统。

背景技术：

在机动车制造业中，为降低整体重量、节省油耗，越来越多的部件采用塑料材料或包含塑料材料的材料经由模制来制造。这通常需要加热模具，并且已知多种加热方式。例如，可通过水或油等流体进行加热，或者通过阻抗装置进行电加热。在这两种情况下，加热在模具内部进行，并不存在辐射的危险。另一种常用的加热方式是红外加热。在采用卤素灯类型的红外源的情况下，由于卤素灯发出的辐射是不规则的，因而辐射的危险基本可以不考虑。然而，在采用激光类型的红外源的所谓规则辐射即平行辐射流的情况下，辐射变得危险而需要对操作人员进行特别保护，因为红外线可被眼角膜或皮肤吸收后引起灼伤甚至器官病变。

已知采用激光加热的模制方法可主要包括以下步骤：

-打开模具；

-引入例如VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，即垂直腔面发射激光)类型的加热装置，以对模具的模腔壁进行加热；

-当达到期望温度时，停止加热并撤回加热装置；

-闭合模具以例如通过注塑等来模制部件。

其中，在加热操作时，必须阻止激光辐射离开加热区域危害操作人员。由于目前采用激光加热装置加热模具尚未完全工业化，因此尚不存在允许操作人员在模制设备周围不穿戴保护装置地进行操作的这样的辐射保护装置。目前设想的方案一般着眼于个人保护或完全隔离作业区域。然而这些方案大多数都尚在研究阶段或实验室阶段，因此并未将工厂环境充分纳入考量。这些方案都不实用，并且在快节奏的工业环境中并不理想。事实上，使用防辐射服和眼镜等装置来保护操作人员由于会造成操作人员负担而不够便利。而将模制设备整体隔离以防护辐射也存在成本过高、实现起来难度大等问题而不可行。特别地，这些方案都没有考虑工业生产的规模，特别是批量生产部件的需要。

技术实现要素：

为解决以上弊端，需要提供适应于工业化的具有防辐射保护功能的模制设备。为此，本实用新型提供了一种模制系统，该模制系统用于模制塑料部件，并包括模具和加热该模具的至少一部分的加热装置，该加热装置包括至少一个辐射源，该模制系统还包括防护由该辐射源发出的辐射的可撤回的保护装置，该保护装置在加热操作期间至少部分地围绕加热区域以阻止辐射离开加热区域。

根据本实用新型，将可撤回的辐射保护装置直接集成在模制系统当中，在加热操作时启用该保护装置围绕加热区域从而封住辐射离开加热区域的路径。这允许最大程度地从辐射源头阻止辐射离开加热区域，因此操作人员不再需要穿戴繁重的防护装置，也不再需要将模制设备整体隔离。并且，由于辐射不能离开加热区域而不得不留在加热区域中，因而加热的效率也得到了提高。进一步地，为获得根据本实用新型的模制系统只需对现有的模制设备加以改造即可，因此其实施成本相对于其它方案要低。

优选地，根据本实用新型的模制系统的辐射源是激光类型的辐射源。与其他类型的辐射源相比，激光源具有能量高度集中、通用性好、效率高、工艺过程可以实现完全机械化和自动化等优点。

然而，不失一般性地，尽管本实用新型特别适合于采用激光类型的红外加热辐射源，但采用非激光类型(例如卤素灯等)的加热辐射源的模制系统也落在本实用新型的范围内。

适用于本实用新型的辐射源优选地是VCSEL二极管即垂直腔面发射激光二极管的组件。相比于其他激光源，VCSEL具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点。

辐射优选地采用波长介于700-2500nm之间的可用于加热的短波红外线。

在根据本实用新型的模制系统中，当保护装置在加热操作期间至少部分地围绕加热区域时，该保护装置可以形成具有多个壁的保护罩，该多个壁优选地由红外辐射不可透过材料或经过可过滤红外辐射处理的材料制成。所采用的材料可根据实际应用情况来确定，其例如可以是钢或铝等金属材料、添加了填充物的可阻挡红外线的热塑性材料、经过可过滤红外处理的聚碳酸酯等。后者由于保留了可视性而具有检查上的便利。

优选地，保护罩的壁之一和模具与该壁相对的外表面之间的距离为2至3厘米，甚至可达30厘米。虽然该距离可以很大，但是在这种情况下保护罩会占据很大空间，导致其很大很沉而难于操控。

优选地，保护罩的壁的数量可根据辐射可能离开加热区域的方向的数量而变化。特别而言，至少要在所有可能伤及操作人员的方向上阻挡辐射。因此保护罩不一定是合围的筒形，而是可能在某些方向缺失。例如，在面向地面这一方向可不布置罩壁。

优选地，保护罩的至少一个壁是至少部分可收起的。例如，保护罩可以在加热开始之前在抵达工作位置后再打开可收起的壁，并在加热结束后将该壁收起再退出模具。由此，保护罩移动时的体积较小，从而便于移动。

根据本实用新型的模制系统还可包括加热装置的夹持装置，该夹持装置能够将加热装置移动至加热区域。当然，夹持装置也能够在加热结束后将加热装置移出加热区域至模具外，以能够进行合模。该夹持装置例如是自动化的机械吊臂。

根据本实用新型，保护装置可以由加热装置的夹持装置承载。这样，保护装置能够与加热装置一起由夹持装置移动。

或者，保护装置也可由夹持装置和模具承载。这种情况下，保护装置可包括由夹持装置和模具承载的多个部分。有利地这允许进一步加强对辐射的阻挡功能，例如可实现多重阻挡。

再或者，保护装置可仅由模具承载。在这种情况下，模具可包括可活动半模和固定不动半模，由此保护装置可包括至少两个部分，其中一个部分由可活动半模承载而另有一个部分由固定不动半模承载。例如，当加热装置到达工作位置欲进行加热时，两个半模可各自打开所承载的保护装置的可收起的壁(活动板片)，以便组合成围绕加热区域的保护罩而实现对辐射的阻挡。在加热结束后，这两个半模可收起各自的壁或活动板片，以方便加热装置退出。

根据本实用新型的模制系统的模具优选地是注塑类型的模具。

有利地，根据本实用新型的模制系统还包括用于检测在模具与保护装置之间是否存在接触的检测装置。该检测装置有助于了解系统的工作状态，特别是可以用于在保护装置进入模具时和从模具中退出时确保保护装置不与模具发生触碰。

附图说明

下面将参照附图对本实用新型作进一步的详细说明。本领域技术人员容易理解的是，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中相同的附图标记表示相同或相似的部件。由于仅作为示意，这些图并非按比例绘制。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的模制系统在加热操作时的示意图；

图2示意性地示出了根据本实用新型的模制系统的第一实施方式，其中保护装置由加热装置的夹持装置承载，并且是合围的筒型；

图3示意性地示出了根据本实用新型的模制系统的第二实施方式，其中保护装置由加热装置的夹持装置承载，但不是合围的筒型；

图4示意性地示出了根据本实用新型的模制系统的第三实施方式，其中保护装置由加热装置的夹持装置承载，并包括可收起的罩壁；

图5示意性地示出了根据本实用新型的模制系统的第四实施方式，其中保护装置由模具承载，并包括可收起的罩壁；

图6示意性地示出了根据本实用新型的模制系统的第五实施方式，其中保护装置由模具和加热装置的夹持装置承载。

具体实施方式

图1示出了根据本实用新型的模制系统1在加热操作时的示意图。该模制系统1包括模具10、加热装置20、保护装置30、加热装置的夹持装置40和检测装置50。图示模具10包括可活动半模101和固定不动半模102。加热装置20包括至少一个辐射源，如图1所示的辐射源正在对两个半模101、102的模腔壁同时发出辐射进行加热。应理解，对两个半模101、102的加热也可以不同时进行，例如先加热固定不动半模102。保护装置30至少部分地围绕着两个半模101、102之间的加热区域(有效加热的区域)从而形成筒形的保护罩(为透视需要和简洁起见附图中只以边缘线条表示罩壁)，从而在多个方向上阻止辐射离开加热区域。有利地，该保护罩罩住的体积至少要稍大于期望的有效加热区域，但其罩住的体积越大则意味着保护罩越大，从而可能导致保护罩过大过沉而不利于移动和操控。在图中的模制系统1中检测装置50被布置在固定不动半模102的顶部接近保护装置30的工作位置的位置，以检测在模具10与保护装置30之间有无接触。

根据本实用新型，保护装置30可以在多个方向上阻止辐射离开加热区域危害操作人员。保护装置30可以由加热装置20的夹持装置40承载，或者可以由模具10承载，还可以由夹持装置40和模具10承载。特别地，保护装置30的罩壁中存在罩壁是至少部分可收起的。由此，根据本实用新型的模制系统1可具有多种实施方式，包括但不限于如图2至图6所示的那些。

在图2所示的第一实施方式中，保护装置30由加热装置20的夹持装置40承载，这尤其适用于模具是注塑压机的情况。并且，如图所示，在该实施方式中保护装置30呈现为围绕加热装置20布置的仅留出分别与两个半模相对的两个面的合围的筒形，由此可从这两个面将两个半模101、102分别纳入被保护装置30罩住的加热区域内。应理解，虽然在附图中保护装置30被绘制为形状规则的长方体筒形，但该形状不是一定的，而是可以根据实际需要来确定，例如圆柱形等形状也是可能的。图2中的(a)至(g)简要地示出了采用根据该实施方式的模制系统1的模制步骤：

-在步骤(a)，模具10处于合模状态；

-在步骤(b)，打开模具10；

-在步骤(c)，如箭头方向所示，夹持装置40将加热装置20和保护装置30移动至打开的两个半模101和102之间，并且还向固定不动半模102移动以使得固定不动半模102上待加热的型腔壁处于被保护装置30罩住的加热区域内的适当位置(即固定不动半模102的受热位置)；

-在步骤(d)，如箭头方向所示，在可活动半模101向着固定不动半模102移动至抵达被保护装置30罩住的加热区域内的适当位置(即可活动半模101的受热位置)后，加热装置20发出辐射(优选地是激光类型的红外加热辐射，但也不排除卤素灯等其它红外加热方式)以对两个半模101、102进行加热，保护装置30在除面对两个半模101、102的待加热的型腔壁以外的其它方向上阻止辐射离开加热区域；

-在步骤(e)，在两个半模101、102的型腔壁达到期望温度时加热完成，加热装置20的辐射源停止发出辐射，如箭头方向所示，可活动半模101向着离开固定不动半模102的方向移动，此时带着加热装置20和保护装置30的夹持装置40也向着离开固定不动半模102的方向移动，以使得夹持装置40能够带着加热装置20和保护装置30在不与半模发生触碰(检测器50可检测该触碰)的情况下从两个半模101、102之间退出；

-在步骤(f)，带着加热装置20和保护装置30的夹持装置40完全从模具10中退出；

-在步骤(g)，两个半模101和102合模以进行模制(例如注塑)。

图3示出的本实用新型的模制系统1的第二实施方式与图2示出的第一实施方式的不同之处在于：保护装置30不是合围的筒形，而是在与地面相对的方向上没有罩壁(下文中称之为“底壁”)。这样，保护装置30至少实现了阻止由加热装置20的辐射源发出的辐射在可能存在操作人员的方向上离开加热区域。由于图3的保护装置30没有底壁，因此图3与图2所示的操作步骤存在不同之处。为简洁起见，下面主要描述不同的步骤(b)和(d)，而相似的步骤不再赘述:

-在步骤(b)中，在可活动半模101移动至与固定不动半模102相距距离已足够容纳加热装置20时，就可以通过夹持装置40将加热装置20和保护装置30移动至工作位置，以罩住两个半模101、102的待加热的型腔壁(注意此时固定不动半模102已经位于其受热位置(参见上文))；同时使可活动半模101继续向离开固定不动半模102的方向移动，直至到达可活动半模101的受热位置(参见上文)，以便进行加热(步骤(c))。

-在步骤(d)中，由于保护装置30没有底壁，夹持装置40可以在加热完成后带着加热装置20和保护装置30直接从上方退出模具，如箭头方向所示，而无需先向离开固定不动半模102的方向移动。

图4示出的本实用新型的模制系统1的第三实施方式与前述实施方式的不同之处在于：保护装置30具有至少部分可收起的罩壁(可实现为活动板片)。虽然图4所示的保护装置30在三个方向上都具有可收起的罩壁，但应理解这仅是举例，实际上可收起的罩壁的布置方式灵活多样。由此，保护装置30在未打开收起的罩壁时体积较小，以方便移动；而在打开收起的罩壁后又足以形成至少部分地围绕加热区域的保护罩。由于图4的保护装置30没有底壁但具有可收起的罩壁，因此图4与图2、3所示的操作步骤均存在不同之处。为简洁起见，下面主要描述不同的步骤(b)、(c)、(e)，而相似的步骤不再赘述：

-在步骤(b)，如箭头方向所示，可活动半模101向着离开固定不动半模102的方向移动，通过夹持装置40将加热装置20和保护装置30移动至打开的两个半模之间，此时保护装置30上的收起的罩壁并未打开；

-在步骤(c)，如箭头方向所示，保护装置30上的收起的罩壁各自打开以形成足以罩住加热区域的保护罩，此时可活动半模101和固定不动半模102均位于其受热位置(参见上文)，以便进行加热(步骤(d))；

-在步骤(e)，在两个半模101、102的型腔壁达到期望温度时加热完成，加热装置20的辐射源停止发出辐射，保护装置30上打开的罩壁被重新收起，如箭头方向所示，从而保护装置30的体积减小。

与前述实施方式不同，在图5示出的本实用新型的模制系统1的第四实施方式中，保护装置30由模具10承载。特别地，可活动半模101和固定不动半模102可各自承载保护装置30的一部分。在图5示出的实施方式中，两个半模101、102所承载的保护装置30均包括可收起的罩壁(活动板片)。应理解这仅是举例，实际上可收起的罩壁的布置方式灵活多样。为简洁起见，下面主要描述采用图5的实施方式的模制步骤与前述实施方式不同之处，而相似之处不再赘述：

-在步骤(a)、(f)和(g)中，可观察到在两个半模101、102上均承载一部分保护装置30；

-在步骤(b)，如箭头方向所示，可活动半模101向着离开固定不动半模102的方向移动，夹持装置40将加热装置20移动至打开的两个半模之间的工作位置，此时两个半模101和102承载的保护装置30上收起的罩壁均未打开；

-在步骤(c)，如箭头方向所示，两个半模101和102承载的保护装置30上的收起的罩壁各自打开以形成足以罩住加热区域的保护罩，此时可活动半模101和固定不动半模102均位于其受热位置(参见上文)，以便进行加热(步骤(d))；

-在步骤(e)，在两个半模101、102的型腔壁达到期望温度时加热完成，加热装置20的辐射源停止发出辐射，两个半模101和102承载的保护装置30上打开的罩壁被重新收起，如箭头方向所示。

图6示出的本实用新型的模制系统1的第五实施方式与图5的第四实施方式的不同之处在于：保护装置30除了有一部分由模具10承载以外，另有一部分由加热装置20的夹持装置40承载。由模具10和/或夹持装置40承载的保护装置30的部分可以包括或不包括可收起的罩壁(可实现为活动板片)。该实施方式的优点包括允许进一步加强对辐射的阻挡/过滤功能，特别是能够在操作人员可能出现频次高的方向上加强防护，例如可实现为多重阻挡/过滤。这在辐射源是大功率的可能严重危害人体健康的激光光源的情况下尤为有利，因为其允许进一步提高安全性。为简洁起见，在此对图6的实施方式的模制步骤不再赘述。

以上参照附图的说明描述了本实用新型的非限制性实施例。为了教导发明原理，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施例的变型均落在本实用新型的范围内。本领域技术人员还应该理解以上描述的特征能够以各种方式结合以形成本实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于上述实施例，而仅由权利要求和它们的等同物限定。