专利名称：加工温度的分区控制的制作方法
加工温度的分区控制本发明涉及一种热加工系统，具体地涉及一种用于提高所述加工系统中制造制品的材料特性控制的热加工系统。许多材料可使用多种模锻加工铸造。在一些产业界，例如金属铸造产业，大家都知道材料固化的速度和温度会影响制品的材料特性。这种影响通常发生在微观水平，例如终制品的非结晶或结晶度比例。当使用诸如金属等材料时，可将制品从工具或模具上取下后对其进行处理，例如通过热处理和淬火处理来控制材料特性，然而这种处理过程较长，提高了生产时间和成本。当铸造聚合体材料时，尤其是热固性树脂，可能还包含一种填充剂，当终制品从模具上取下后通常不会进行二次加工处理来控制其结构特性。一些工具可以在温度控制的环境中工作，例如一个高压处理器中，从而控制整个加工表面，这对于具有一个相对较薄且截面均一的制品来说是有效的。 当使用工具生产较厚或者尤其是厚度可变的制品时，终制品材料特性差异相关的问题将因不同厚度部位的热损失差异而加重。当使用热固性树脂时，因固化/交叉联系处理的升温性质会引起其他困难。固化热固性聚合体的温度不仅是加工温度的结果，还是局部反应速率和反应发生部位热损失能力的结果。这会造成热固性聚合物会在不同时间、以不同的速率固化，由于不同的分子结构造成不同的材料特性。由于冷却速率会随散热而变化，使得金属与热塑性塑料聚合物会在厚度不同的区域内形成不同的结晶。高压处理器可对此进行控制，通过逐渐冷却来克服制品较厚和较薄部位因冷却速度的不同产生的差异，但这会增加生产时间。此外，高压处理器能效较低，并且其设置需要比生产制品所用工具更大的空间。从某种程度上来说，尽管可以预知现有加工系统存在不同的材料特性，但它不是可控的。在许多情况下，制品的设计，尤其是由热固性聚合物铸造成的制品设计是理想化设计与实际应用设计之间的折中。特别是一种部分理想的解决方案将可以生产出一个具有不同厚度部分的单个大制品，以及若干个小制品，其中每个小制品具有更为均均匀的厚度，并将它们组装在一起，从而能够实现更好地控制制品每个部分的材料特性。现有模制技术，特别是高压处理器相关的模制技术的另一个问题是它们是不可控制的，从而造成生产制品不同的材料特性。例如，如果一种热塑塑料部件的厚度不同，如PEEK (聚醚醚酮)，更厚的部分需要有更高的结晶度来赋予其强度，而较薄的部分则需要有较低的结晶度来赋予其弹性，而现有技术不足以在单一的铸造过程中制造出这一部件。本发明至少部分缓解了现有加工过程的上述问题。根据本发明的第一个方面，提供了一个用于模制一种制品的加工系统，该系统包含一个具有用于制品成型的加工表面的工具，该表面由多个加工分区组成，至少在部分所述分区有独立的加热和冷却器；控制器用于控制加热和冷却器对具有加热和冷却器的加工分区进行加热或冷却，从而通过分别对加工分区的加热或冷却，在整个模制过程的任何特定时间调节热量从每个加工分区的制品传入和传出。
通过对加工分区进行连续不断地局部加热和/或冷却，控制工具内部制品热量的传入和传出，从而能够控制t吴制过程中终制品的材料特性。在一个优选的实施例中，加工系统还包括多个传感器，以感知加工分区内制品的特性，并产生显示所述特性的信号。控制系统具有一个输入器，接收显示所述特性的信号，控制系统根据对所述信号的应答控制加热和冷却器，对所述加工分区进行加热或冷却。传感特性可以是温度、介电常数、张力、超声穿透性和硬度之一，或是任何其他适当的参数，用于表示聚合物的处理率。以这种方式，在模制过程中通过直接反馈控制材料特性。传感器可以间接检测性能，例如通过检测温度，感知的温度代表着材料的特性，如温度决定结晶的不同速率，或者可以使用介电常数直接检测性能，其与结晶度成比例。通过控制决定这些性能的加热和/或冷却，可以模铸成已知性能的终制品，在不同的加工分区内，对这些性能的独立控制可重复模铸出在制品不同区域内所需要的不同材料特性。这种产品的一个实例是赛车中使用的鼻锥。圆锥体的侧面要求薄且非常坚硬，从而能够在最低限度的加固下控制气流，因此需要材料结构中的高结晶度。然而，圆锥体的头部要求不易碎，能够抵御小物体的击打，例如被另一辆车甩出的石头碎片击打而不被砸碎。因此，圆锥体的头部将需要更高的非结晶度，不易碎，且能承受这种碰撞。根据本发明的一个具体实施例，一些加工栓具有加热器，另一些加工栓具有冷却器。在一种设置中，每个加热/冷却加工分区有一个独立的直列式加热器/冷却器与之相连，加工表面下的每个加工分区中可包含一个内部通道，加热/冷却流体从中流过。该系统还包含至少一个加热和/或冷却流体的储液槽。优选地，该系统进一步包含多个流体流动通道，指引所述加热/冷却流体从所述储液槽流向各个单独的加工栓。每个流动通道具有一个直列式加热器，用于对流过的流体进行加热。加工系统可以包含一个流体回流通道，使所述加热/冷却流体从所述加工栓处流回所述储液槽中，并且可以包含多个储液槽，每个储液槽内含有保持在不同温度上的加热/冷却流体。单个的加热器/冷却器可以这种方式与每个储液槽连接，而不是与每个加热/冷却的加工栓连接，从而减少所需要的加热器/冷却器的数目。冷却的加工栓可被环境温度的气体降温，从而无需专有的设备为冷却流体降温。当环境气体用于冷却时，可不回收到储液槽，直接排到空气中。在一个优选的设置中，恒定流量的流体流过加工分区，在其中直列式加热器发挥作用，将流体从冷却流体转换为加热流体。在一个优选的设置中，加工系统包含多个结合加热和冷却器的主动加工分区，，以及多个未结合加热和冷却器的被动加工分区，被动加工分区毗连主动加工分区和/或与主动加工分区之间存在间隙。
在另一个实施例中，加工系统包含多个加热加工分区和多个冷却加工分区，该冷却加工分区位于加热加工分区之间。以这种方式，不会被直接加热/冷却的加工分区(被动加工分区)由邻近直接加热/冷却的加工分区的热量传递间接地加热/冷却。加热分区、冷却分区或被动分区具有传感器，构成控制电路的一部分。尤其是被动分区上的传感器允许紧密监测转移到这些分区内的制品上的温度，并通过与邻近的加热分区之间的热量转移进行控制。在一个优选实施例中，加工系统包括多个加工栓，嵌合构成加工表面，其中至少部分加工栓具有流体通道，使加热/冷却流体流过。加热加工栓可以具有一个内部的直列式流体加热器,用于对流过加工栓的加热流体进行加热。在一种设置中，加热/冷却流体流过的加工栓含有一个嵌入物，限定至少部分流体流动通道。嵌入物可以是可拆卸的/可更换的，嵌入物中不同的流体流动通道将会提高或降低流体流过的保留时间，和/或改变加热/冷却流体与加工表面之间的距离。以这种方式改变传入加工表面的热量。此外，可以使用同样的栓和不同的嵌入物，以改变不同的加工区域的热量传递。在一种设置中，加工系统还包含多个正常开放的控制阀，用于控制加热/冷却流 体向加工分区的流动。以这种方式，如果系统内出现故障，那么这些控制阀将无法打开，流过未加热的流体，降低加工温度。这些控制阀可以是变速的流量控制阀或双向或三向阀。上述系统可以包含一个传感器或多个传感器，用于感知所述制品材料的特性，并在开始模制过程前将所述特性的信号提供给所述控制器，控制器则根据感知的材料特性适当调整控制所述加热和冷却器。以这种方式，在启动前，或启动期间，对加工控制的模制处理参数可被调节为适合制品材料的多种变化。在一个优选实施例中，加工系统还包含一个与第一工具相对排布的第二工具，其在本质上来说与第一工具相同。根据本发明的第二实施例，本发明提供了一种制品的制造方法，包含将需要模制的材料置于具有加工表面的工具内模制制品，其加工表面包含多个加工分区；主动的加热和冷却器与至少部分的所述加工分区相连，从而局部改变每个加工分区的加工表面温度；主动控制的加热和冷却器，在整个模制过程中的任意特定时间调节热量从每个加工区域中的制品传入和传出。该方法还包含在每个加工分区感知制品的至少一种特性，在每个加工区域产生所述特性的信号。上述方法可包括所述控制系统，该控制系统接收所述特性信号，根据此信号控制加热和冷却器，从而对所述加工分区进行加热或冷却。传感器，可以是温度传感器、电介质传感器、张力测量仪、压力传感器、超声波传感器或硬度传感器，以检测材料特性。上述方法优选地还包含在传感部分模制一个制品材料的，在所述传感部分的所述制品材料片中嵌有传感器。若干传感器嵌入所在位置具有不同制品材料截面面积的所述制品材料牺牲片内，在特定的模制截断面区域内，根据相应的传感器产生的信号控制加工分区的加热和冷却器。传感器以这种方式嵌入一块制品材料中，随着模制处理过程在模制中感知材料特性。传感器可以嵌入到不同区域的横截面内，在其模制过程中能够产生材料特性变化的准确信号，而无需将传感器置入制品内。当然，在一些应用中，有可能将传感器置于制品内，当制品从工具中移出后仍留在制品中。该方法优选地包含在预定的容许偏差和终制品的特定材料特性范围内调节制品生产中热量的传入和传出。优选地，特定的制品材料特性在特定的加工分区内受到分别控制。具体的材料特性可以是密度、结晶度/非结晶度、结晶大小、交叉联接比率和硬化度。
在一个实施例中，该方法包含在模制过程开始前测定所述制品的材料特性；在开始模制过程前，向所述控制器提供显示所述特性的信号；控制器根据模制过程开始前的所述材料特性来改变在模制过程中对所述加热和冷却器的控制。控制能够以这种方式进行改迸，以考虑到不同批次材料之间的不同材料特性。在另ー个实施例中，使用树脂转移模制生产制品，加工分区从树脂的注入位置开始沿树脂流动的方向按顺序加热，随着树脂流过的前沿而提高模制温度，从而当树脂流入工具时在树脂/预制件交界处降低树脂的粘度。在树脂流到达前沿之前，对加工分区进行加热，以这种方式，当树脂穿过加工分区时，加工表面的温度达到顶峰，并将开始冷却。加工分区可以是用户定义的，或由系统自动定义。在一个实施例中，系统控制器监测加工分区的运行情況。如果控制器不能加热加工分区到所需温度时，可以重新定义加工分区。如果ー个加热器的运行因故障而衰减，那么加工分区可以重新定义到包含另ー个加热器的相同加工分区内，和运行故障的加热器一祥。
当使用多个加热器时，它们优选地被分隔在三相供电的不同相位之间。此外，控制器控制加热器的使用，确保明显失衡的电カ强加于任ー单相电位的，情况不会发生。当并非明确需要时，可以包括使用加热器。例如，当ー个分区需要冷却时，与其相连的加热器可周期性地脉冲推进在其电カ相位上的小负载。流体流始終将低于加工温度，但因加热器的脉冲会产生的轻微温度提高，从而以较低的速率冷却。这些方法有助于平衡本发明使用的电力供应。为了帮助平衡电流，加工系统可以具有两种不同水平的冷却，例如通过高速的冷冻剂流与低冷冻剂流之间的转变。当需要极端冷却时，可以使用高冷冻剂流，或者当向加热器供电或部分供电时，与上述加热器结合使用来影响冷却，无需把冷却电カ降低到较低的正常冷冻剂流速。下文将通过举例的方式对本发明的具体实施例进行描述，结合以下附图图I和图2为根据本发明的第一方面的加工系统的工具；图3为该加工系统中使用的穿过加工栓的部分；图4为本发明的加工系统；图5为本发明的另ー种加工系统；图6为本发明的控制系统；图7为本发明的第一温度曲线；图8为本发明的第二温度曲线；图9为本发明的一个系统工具的横截面；
图10为本发明的加工系统具体实施例的原理图；图11和图12为本发明的加工系统中使用的加工栓的横截面图。參见图I和图2所示，工具100包含多个加工栓102，每个加工栓在其ー个加工面上具有ー个表面104，该表面可以是平直的，或者是波状的。加工表面被分为多个加工分区106，每个分区具有ー个或多个加工栓。如图2所示，每个分区106是ー个3X3的加工栓102阵列。图2所示平直的加工表面102仅是为了进行图解说明，在使用中可以有ー个波状/有形状的加工表面。每个加工分区106有至少ー个加热/冷却栓102a(參见图3)与其相连，该加热/冷却栓可以是单独的加工栓，或者，每个加工分区包含ー个以上的加工栓102，可以使用单独的加热和冷却栓。通过控制对加工分区106进行加热和冷却，在模制处理过程中的任何特定时刻，向工具100中制作的制品传入或传出的热量可被局部控制。如文献所记载的，材料凝固的温度和速度会影响多种材料特性，例如非结晶度、结晶度、硬度、抗撞击性等。因此，通过小心控制模制过程中制品的热量出入，可以控制终产物的材料特性。在一些实例中，需要进行控制以保证制 品具有均一的材料特性，在其他实例中，可能需要用单一材料制造在不同区域具有不同特性的制品。加工分区106内加工栓102的数量取决于所需的控制手段。当需要对局部温度进行极大控制时，每个加工分区106可以包含単一的加热/冷却器102a。在图中未示的另ー种设置中，该工具可以包含多个其中具有加热/冷却栓102a的主动加热和冷却加工分区，，和多个被动加热/冷却加工分区由邻近主动加热/冷却加工分区传导的热量加热/冷却。对于ー个给定的工具来说，当设计加工过程时可由用户定义加热分区，或由控制器自动设置。控制器可以在模制过程中重新定义分区。这可以作为模制过程的结果，或者可起因于模制没有达到控制器设置的温度。在第一种情况下，以树脂转移模制过程为例，如果树脂从模具的一端注入，然后需要从注入的位置逐步加热模具，以确保注入的树脂前沿是润湿的，并充满预制件材料，通过加热降低树脂粘度，使之具有更好的流动性。一旦材料完全注入，即重新定义分区，使不同部分具有不同的材料特性。另ー种情况下，如果ー个加热器受损，不能对ー个分区进行加热，那么该分区可以被分隔开，与邻近分区连接，从而维持该分区内对加工表面温度的控制(即使操作度可能较小)。在使用中，加工栓可以由一承枕环绕，图中未示。该承枕将所有加工栓牢固地固定在一起。当加工栓接近时，承枕可以被加热到相同的温度，从而使承枕和加工栓ー样膨胀且与加热和冷却器连接。可以加热或冷却整个承枕，或者只加热/冷却承枕的一角。图3显示的是ー个加热/冷却栓102a的示例。该加工栓具有ー个波状表面104，在使用中使制品成形。加工栓102a具有ー个入口 108，将冷却/加热流体提供给加工栓102a，以及ー个出ロ 110，将用过的加热/冷却流体从加エ栓102a排出。图11显示的是图3所示加工栓102b的ー种变体。在这个实施例中，热交换嵌入物105位于邻近加工栓末端的位置，构成加工表面104。嵌入物具有ー个流体流动通道107 (在该实例中，以螺旋物的形式围绕其外缘，提高邻近加工表面加工栓区域内的加热流体的保留时间，使得更多的热量从流体中释放。这种增加的流动通道长度能够加大热传递。加工栓可以使用具有不同流动通道的不同嵌入物105，以控制热传递。这能够使加工栓102a标准化，而整个加工系统能够在正确的加工区域中定制地获得所需的热传递特征。图12显不了加工栓的另一个实施例,其中该加工栓具有ー个内加热器109,加热流过加工栓到达加工表面的流体。该加热器可与图11所示加工栓一起使用，或与图3所示加工栓一起使用，例如有或无嵌入物105。图4显示的是本发明的ー种加工系统112。每个加工分区106具有一个单独的吹气加热器114与之相连。运转的加热器114对通过入口 108进入加工栓102a的气体进行加热，气体在加工栓内循环，从而加热/冷却加工栓，然后通过出ロ 110排出到大气中。每个加热器114具有ー个局部控制器116与之相连，它可以是ー个PID控制器(比例-积分-微分控制器)或一种类似的控制器，用于控制加热器114以产生工具内制品所需要交换的热量。主控制器118接收来自工具内感知固化制品材料特性的传感器120的信号，并根据所述接收到的信号控制局部控制器。传感器可以以介电传感器为例，工具的每个分区都设置有传感器，尽管为了清晰省略了ー些。主控制器118具有一个数据输入器122，以使用户能够输入加工分区106所需的加热/冷却顺序。数据输入器122可以通过ー种交互手段，使用户能够直接输入、存储控制命令、序列，或者可以简单地包含数据ロ/无线接收器等，使控制器能够接收来自加工系统外部的机器可读的控制程序。通过为每个加工分区设置独立的加热器，在一个加热器失灵的情况下，可改为由邻近的加热器102a提供热量，保证生产出令人满意的制品。由于这能够使加工系统在即使组件出现故障时运行，，可通过减少在正常停机期间内因组件失效造成的意外停机时间而提高效率。图5显不的是另一种加工系统。姆个加工分区106至少有一个加热/冷却栓102a与之相连。该加热/冷却栓102a可以是ー个单独的公用栓，或如图所示的两个分隔栓。该系统包含两个储液槽124，126，其中ー个被加热/冷却器128，130加热，另ー个则被其冷却，并且每个储液槽通过具有阀门的管道132连接至多个加工分区。该阀门134由局部控制器136控制，后者则由主控制器118控制。该系统的运行与上文描述的过程在很大程度上是相同的，其中主控制器根据来自传感器120(图中未示)的信号控制局部控制器。回流管使流 路的整体效率。此外，一个单独的储液槽可供应多个或所有加工分区。图10显示了ー个不同的设置，其中加工系统配置有一个压缩流体流体，优选为空气的储液槽150，向加工系统112的加工分区106提供多个携带流体的管道152。每个管道152具有一个由控制器118所控制的直列式加热器114与之相连。尽管描述为ー个单ー的物体，这里所说的控制器是ー类，它可以如上文描述的那样包括不同水平的控制器。每个管道还具有ー个流量控制阀154，它可以是ー个连续不断的变速阀，或具有预先设定的流速。该阀门可以是ー种具有关闭、半开和全开位置的三向阀。阀门154是不能打开的阀门，以便在能量损失的情况下，通过工具提供全部流量，关闭加热器，从而冷却工具，并移除残留的或化学产生的热量。加热器114也可以设置在每个加工分区内的流体通道内，例如，在加工区域的加工栓内。根据所需温度，可以使用不同的加热和冷却流体。加热流体可以包括经加热的气体、水和油，而冷却流体可以包括冷却的或者环境温度的气体、水、水/こニ醇混合物和制冷气体，例如冷却回路可以是ー种传统的压缩/膨胀冷却回路。图6显示的是ー种加工系统控制的流程图。主控制器118接收来自与系统全面控制相关的存储器119的控制信号。可以是每个加工分区的温度时间图，详细描述终制品所需的材料特征。主控制器118接收来自至少ー个传感器120的信号，实时感知制品的某种材料特性。例如，制品温度、介电常数或密度、张カ或制品对能量，如超声的吸收。制品通常关联ー个以上的传感器，例如当制品的不同区域需要不同的最終材料特性，那么需要不同材料特性的每个区域关联ー个传感器120则有利于此。接收到的信号被存储在历史数据库中，用于以后參考。主控制器将来自传感器的当前信号与所需信号比较，向局部控制器116发送输入信号来修改相关加工栓102a的温度。此外，主控制器118能够识别输入数据的模式，并与主控制器118中储存的历史数据相比较，从而能够识别任何特定制品的加热/冷却模式。即使在受控制的情况下，制品的加热和冷却也随着所使用材料的功能而日益变化。例如，对于热固性树脂来说，树脂硬化的速度取决于精确的构造、环境的温度，以及使用前混合的时间量。通过比较当前制品与历史数据的这些趋势，主控制器118能够更早的识别出制品温度是否可能超出具体的容许偏差，并查阅表121中的数据修改局部控制器114用来提高或降低特定加工栓102a加热曲线的图形。图7显示的是模制热固性充满制品空白的简单温度曲线图。流过的本发明所述エ具100的加工栓的加热流体(例如水)先将加工栓的温度快速增温到85°。然后将温度维持在85° 5分钟，使空白处充满的树脂(预充满)加固。个别加工栓102因与制品接触，或者至少有ー个加工栓102a因与ー个加工分区相连，而被直接加热，栓热量能够被快速地输入制品中。5分钟后再次升高温度到120°，以使聚合物彼此交联。在预定的时间限制后，或当接收到来自传感器的预设信号后，加工栓即被流过栓体的冷却流体快速冷却。直接流过加工栓102a的冷却流体再次快速降低温度，在加工结束时快速冷却工具，从而缩短循环时间。由于整个过程中对温度进行了仔细的控制，终制品不仅所需的时间更短，还实现了一致的材料特性。由于工具具有多个分区，其中每ー个都有独立的温度控制，所以每个分区可以有ー个曲线并和单一分区通过同样的方式被控制。 图8显示的是具有5个加工分区的加工系统的ー种更为复杂的控制曲线图，每个加工分区需要不同的时间加热/冷却曲线。冷却方式可以包括能使加工栓的温度降低到环境温度以下的制冷剂(见虚线)。这种方式的一个优点是制品的特定区域能够在模制过程中維持某一特定的温度。例如，当用特定的嵌入物进行模制吋，需要将温度維持在特定温度以下以避免损伤，例如一个传感器或一个电子器件将成为并组成该制品的整体功能部分，以使该制品嵌入物所在的区域能够维持在保证传感器/电子器件持久完整性的温度上。制品的其他部分能够加热到更高的温度，以生产如更高交联水平的聚合物。模制过程中的这种控制可以不使用高压处理器。图9显示了ー种具有多个加热加工栓102a的加工系统，与加工上板138 —起构成制品模槽140。加工栓102a具有一个复合的波形表面142。在该工具的一个单独区域内， 一系列的加工栓102b和加工上板138之间形成一个传感器模槽144。该加工栓102b设置在常规高度上，传感器120则位于传感器模槽144内预设的深度处。在模制过程中，来自与制品使用的批次相同的材料同时被引入传感器模槽144和制品模槽140。该制品材料可以是交联膨胀的聚合材料。来自传感器模槽144内的传感器120收集的的制品材料凝固数据被用来控制热量从制品模槽140的加工栓102a的传入和传出。传感器从制品材料的一系列深度处获取数据，用来通过制品模槽内近似深度的制品材料的数据以控制对相应的加工栓102a的加热。由于置于实际制品内的传感器120以这种方式从制品材料中间获取实时数据，且无需破坏制品的完整性，所以其在制品凝固后仍然存在。一旦完成该过程，来自传感器模槽144的材料随其内的传感器120 —起丢弃。在使用非常高水平的控制的极端情况下，可以制成ー对工具，其中制有两个互相并排的相同制品模槽，二者都以和加热加工栓102a—祥的方式被控制。其中一个制品模槽构成弃用的感知制品，另ー个制品即是产品。以这种方式实现制品内部条件最可能的复制。然而应当认识到，在模制过程中，会有小的外来物体嵌入包埋传感器的制品材料内的成品部件中，并在加工过程结束后仍留在制品之中，这是可以接受的。应当认识到，尽管本发明描述了与许多应用有关的单一加工表面，但具有两个加エ表面的工具也可以使用，其中本发明所述的上端加工表面可以与下端加工表面一起使用，从工具的两侧共同提供主动的加热和冷却。本发明可以使用任何适宜的流体，可以包括流体的循环使用(尤其如果是ー种液体)和/或来自回流流体的热回收。本发明參照了具有多个加工栓的工具进行描述，然而本领域的技术人员能够领悟到尽管加工栓的结构具有特别的优势，能够允许模块化结构，该工具可以制成使用连续的加工表面，并通过将加热和冷却器附着到加工表面的反面实现加热/冷却，但本发明并不局限于栓型的工具。同样，栓可以联结焊接在一起，从而提供一种连续的加工表面。当焊接到机器加工至最終容许偏差后，加工表面完成机器加工。仅具有加热栓，或仅具有冷却栓的加工系统也属于本发明的范围内，将适用于某 些情况，具有与加热冷却加工栓相关的很多优势。
权利要求
1.一种用于模制制品的加工系统，其特征在于，该系统包含 一个工具，具有一个用于制品成形的加工表面，该加工表面包含多个加工分区； 加热冷却器，与至少一些所述的加工分区独立地关联；以及 控制器，用于控制加热和冷却器分别加热或冷却具有有加热和冷却器与之相连的加工分区，从而在整个模制过程的任意特定时间，调节热量从每个加工分区的制品传入和传出。
2.如权利要求I所述的加工系统，其特征在于，所述的加工系统还包含多个传感器，以感知加工分区内制品的特性，并产生显示每个加工分区所述特性的信号。
3.如权利要求2所述的加工系统，其特征在于，所述的控制系统具有一个输入器，接收显示所述特性的所述信号，并根据所述信号，由所述控制系统控制加热和冷却器依照程序设置的标准对所述加工分区进行加热或冷却。
4.如权利要求2至3中任意一项所述的加工系统，其特征在于，所述的传感器感知温度、介电常数、超声的吸收/传输、张力和硬度的其中之一。
5.如上述权利要求中的任意一项所述的加工系统，其特征在于，所述的每个加热/冷却加工分区具有一个独立的直列式加热器与之相连。
6.如权利要求I至5中任意一项所述的加工系统，其特征在于，所述的加热和/或冷却器在加工表面下的每个加工分区都包含一个内部通道，使加热/冷却流体流过，该系统进一步包含至少一个加热和/或冷却流体的储液槽。
7.如权利要求6所述的加工系统，其特征在于，所述的加工系统包含多个流体流动通道，指引所述加热/冷却流体从所述储液槽流向各个单独的加工分区。
8.如权利要求7所述的加工系统，其特征在于，所述的加工系统进一步包含流体回流通道，使所述加热/冷却流体从所述加工栓流回储液槽。
9.如权利要求6至8中任意一项所述的加工系统，其特征在于，所述的加工系统进一步包含多个储液槽，每个储液槽含有保持在不同温度上的加热/冷却流体。
10.如权利要求7所述的加工系统，其特征在于，所述的每个流动通道具有一个直列式加热器，用于对流过的流体进行加热。
11.如权利要求10所述的加工系统，其特征在于，所述的恒定流量的流体流过加工分区，在其中直列式加热器发挥作用将流体从冷却流体转换为加热流体。
12.如上述权利要求中的任意一项所述的加工系统，其特征在于，所述的加工系统包含多个结合加热和冷却器的主动加工分区，以及多个未结合加热和冷却器的被动加工分区。
13.如权利要求12所述的加工系统，其特征在于，所述的被动加工分区由来自邻近的主动加工分区的热量间接地加热/冷却。
14.如上述权利要求中的任意一项所述的加工系统，其特征在于，所述的工具包含多个加工栓，嵌合构成加工表面，其中至少部分加工栓具有流体通道，使加热/冷却流体流过。
15.如权利要求I所述的加工系统，其特征在于，所述的工具包含多个加工栓，嵌合构成加工表面，其中至少部分加工栓具有流体通道，使加热/冷却流过；加热的加工栓具有一个内部直列式流体加热器，用于对流经该加工栓的流体进行加热。
16.如权利要求15所述的加工系统，其特征在于，所述的流过加热/冷却流体的加工栓具有一个嵌入物，限定至少部分流体流动通道。
17.如权利要求7所述的加工系统，其特征在于，所述的加工系统进一步包含多个正常开放的控制阀，用于控制加热/冷却流体向加工分区的流动。
18.如权利要求17所述的加工系统，其特征在于，所述的阀门是可变流量的控制阀。
19.如上述权利要求中的任意一项所述的加工系统，其特征在于，所述的加工系统还包含一个第二工具，实质上设置在该第一工具的对面。
20.如权利要求19所述的加工系统，其特征在于，所述的第二工具本质上与第一工具相同。
21.—种制品的制造方法，其特征在于，该方法包含将一种需要模制的材料置于一个具有加工表面的工具中模制制品，该加工表面包含多个加工分区； 主动的加热和冷却器与至少部分的所述加工栓结合，从而改变每个加工分区的加工表面温度；以及 主动控制的加热和冷却器，在整个模制过程中的任意特定时间调节热量从每个加工分区的制品传入和传出。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述的方法进一步包含 感知每个加工分区内制品的特性,并产生显示每个加工分区所述感知特性的信号。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述的控制系统接收显示所述特性的所述信号，并根据加热或冷却所述加工分区的所述信号控制加热和冷却器。
24.如权利要求22或23所述的方法，其特征在于，所述的感知特性是温度、介电常数和硬度的其中之一。
25.如权利要求22至24中任意一项所述的方法，其特征在于，所述的方法进一步包含在传感部分I旲制Iv制品材料的牺牲片，在所述传感部分内的所述制品材料片内嵌有Iv传感器。
26.如权利要求25所述的方法,其特征在于,所述的方法还包含将若干个传感器嵌入所在位置具有不同制品材料横截面面积的所述制品材料牺牲片内，并根据特定的模制横截面面积处的传感器感知的信号在相应的截面区域控制加工分区的加热和冷却器。
27.如权利要求22至26中任意一项所述的方法，其特征在于，所述的方法包含在预定的容许偏差和终制品的特定材料特性范围内调节制品生产热量的输入和输出。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述的特定制品材料特性在特定的加工分区内分别控制。
29.如权利要求27或28所述的方法，其特征在于，所述的特定材料属性是结晶/非结晶密度、晶体大小、交联率和硬化作用的其中之一。
30.如权利要求22至29中任意一项所述的方法，其特征在于，所述的方法进一步包含在模制过程开始前提供用于感知所述制品材料特性的传感器，并在模制过程开始前向所述控制器提供显示所述特性的信号，其中控制器根据模制过程开始前感知的材料特性在模制过程中修改对所述加热和冷却器的控制。
31.如权利要求22至30中任意一项所述的方法，其特征在于，所述的制品通过树脂转移模制生产，其中加工分区从树脂注入的位置沿树脂流动的方向顺序加热，随树脂前沿的流过而提高模制温度，从而当树脂流入工具时在树脂/预制件交界处降低树脂的粘度。
32.如权利要求22至30中任意一项所述的方法，其特征在于，所述的加热器由多相电力的不同相位驱动，控制器控制向加热器的电力供应，从实质上平衡所有相位上的电力使用，从而在任一单相电位上 没有明显失衡的电力施加。
全文摘要
本发明公开了一种用于模制制品的加工系统，包含一个工具(100)，该工具含有一个模铸制品的加工表面(104)，加工表面具有多个加工分区(106)。加热和冷却器(102a)至少与部分加工分区(106)是相互独立的。一个控制器用于控制加热和冷却器(102a)单独加热或冷却具有相应加热和冷却器(102a)的加工分区(106)，从而在模锻过程中的任意时间内调节每个加工分区(106)上热量向制品内或外的传输。
文档编号B29C33/30GK102741028SQ201080059386
公开日2012年10月17日 申请日期2010年10月20日 优先权日2009年10月20日
发明者本·约翰·哈尔福特 申请人:表面制作有限公司