注射成型装置以及用于检测注射成型装置中的未对准的方法与流程

本申请总体上涉及成型结构的对准，并且更具体地，涉及一种用于成型结构的未对准检测系统以及一种用于检测成型结构中的未对准的方法。

背景技术：

在许多典型的成型结构中，成型工艺包括循环地使具有限定待成型的成型件的特征的互补模具部件紧密接近或更典型地直接接触。通常，其中一个互补部件是固定的，而另一个相对于固定的部件是可移动的。这种模具部件的示例是两个半模，一个半模与注射成型机中的模具夹具的固定压板相关联，而另一个半模与可移动压板相关联。

成型件的质量依赖于许多因素，包括两个互补模具部件的相对对准。由于可移动模具部件通常较重，在成型周期期间进行相当快速的平移，并且可能经受各种振动，因此已知需要持续警惕以维持两个互补模具部件之间的最佳相对对准。

在成型领域中，众所周知，使用可移动模具部件和固定模具部件来包括各种必须装配在一起以使模具闭合的对准构件。一种这样的对准构件是前导销，其构造成在成型周期的适当部分中，在闭合模具部件的过程中对准模具部件。

另一种这样的已知对准构件是直锁。在前导销连接之后，并且随着模具部件更加靠近，直锁的凸部和凹部对准并闭合。

在已知的解决方案中，还探索了包括传感器的解决方案，传感器用于警告或记录未对准。

美国专利公开2015/0352766公开了用于将模具的第一模具部件定位在注射成型机中的模具安装面上的结构和步骤。具体地，该结构和步骤可以包括定位器，其配置为将第一模具部件连接至注射成型机的一部分，其中，该定位器可调节以横跨模具安装面定位第一模具部件。

美国专利6,875,384公开了一种成型装置和方法，其包括用于成型精密制品的可调节模具部件和固定模具部件；偏向力机构，其用于向可调节模具部件施加偏向力；以及可调节模具部件精细位置调节机构，其可在模具外部操作以用于向可调节模具部件施加位置调节力以克服偏向力，并且由此调节可调节模具部件相对于固定模具部件的位置以减小至少一个调节维度中的位置偏移。

技术实现要素：

本技术的开发者基于他们对与监控成型机中的对准、尤其是检测成型结构或成型机的少量未对准的现有技术方法相关的至少一个技术问题的认识，开发了本技术的各种实施例。具体地，本技术的开发者已经认识到适应现有对准结构(例如紧密配合的直锁)的结构和步骤，以测量对准结构中的变形(例如应变)，从而容易评估模具部件的相对对准。前述的技术效果可以包括降低复杂性，因为可能不需要包括单独的装置来在直锁接合并重新对准两个半模之前测量未对准。

因此，根据本技术的第一个广泛的方面，提供了一种用于成型结构的未对准感测系统，该成型结构在使用中能够在用于生产成型件的模具中定位。成型结构包括第一部件和第二部件，第一部件和第二部件中的至少一者能够在成型结构的闭合构造与成型结构的打开构造之间选择性地重新定位。未对准感测系统包括，对准构件，其包括凸部，该凸部与成型结构的第一部件联接并且从第一部件延伸，以及凹部，该凹部限定在成型结构的第二部件中，凹部构造成当成型结构处于闭合构造时容纳凸部。至少一个传感器，其与凸部和凹部中的一者连接，该至少一个传感器配置为检测凸部和凹部中的任一者的变形，该变形由成型结构的第一部件与成型结构的第二部件之间的未对准引起。

在一些实施例中，未对准感测系统还包括控制单元，其通信地耦接至少一个传感器，该控制单元配置为从至少一个传感器接收感测到的未对准状况以对其进行处理。

在一些实施例中，至少一个传感器与凸部耦接。

在一些实施例中，至少一个传感器布置在限定在凸部中的至少一个槽缝中。

在一些实施例中，至少一个传感器包括第一传感器和第二传感器。

在一些实施例中，第一传感器布置在限定在对准构件的凸部中的第一槽缝中；并且第二传感器布置在限定在对准构件的凸部中的第二槽缝中，第二槽缝与第一槽缝平行。

在一些实施例中，第一传感器布置在限定在对准构件的凸部的第一侧部上的第一凹槽中；并且第二传感器布置在限定在对准构件的凸部的第二侧部上的第二凹槽中，第二侧部与第一侧部相对。

在一些实施例中，凸部构造成限定至少一个分离槽缝，以允许第一侧部和第二侧部至少部分地独立变形。

在一些实施例中，至少一个分离槽缝位于第一侧部与第二侧部之间并且与第一侧部和第二侧部平行。

在一些实施例中，至少一个分离槽缝包括两个相交的槽缝。

在一些实施例中，至少一个传感器包括至少一个惠斯通(wheatstone)电桥应变计。

在一些实施例中，至少一个传感器包括至少一个压电膜传感器。

根据本技术的另一个广泛的方面，提供了一种用于使用未对准感测系统检测用于生产成型件的成型结构中的未对准的方法。成型结构包括第一部件和第二部件，第一部件和第二部件中的至少一者能够在成型结构的闭合构造与成型结构的打开构造之间选择性地重新定位。未对准感测系统包括对准构件，其包括凸部，该凸部与成型结构的第一部件联接并且从第一部件延伸，以及凹部，该凹部与成型结构的第二部件联接，凹部构造成当成型结构处于闭合构造时容纳凸部。未对准感测系统还包括至少一个传感器，其与凸部和凹部中的一者连接，该至少一个传感器配置为检测凸部和凹部中的任一者的变形，该变形由成型结构的第一部件与成型结构的第二部件之间的未对准引起。控制单元通信地耦接至少一个传感器，该控制单元配置为从至少一个传感器接收感测到的未对准状况以对其进行处理；该方法由控制单元执行。该方法包括，使至少一个传感器在给定的成型周期期间当成型结构被朝向闭合构造致动时感测凹部和凸部之一上的应变；由控制单元从至少一个传感器接收至少一个应变测量值；以及由控制单元基于至少一个应变测量值来确定成型结构的第一部件与成型结构的第二部件的未对准。

在一些实施例中，该方法还包括，由控制单元至少部分地基于至少一个应变测量值来确定与未对准量值和未对准方向中的至少一项相关的信息；在与控制单元耦接的存储设备中存储信息；以及在存储设备中存储与成型结构的给定的成型周期相关的至少一些附加信息。

在一些实施例中，该方法还包括，在确定未对准之后，确定未对准高于预定阈值；以及由控制单元向成型结构的操作者指示成型结构未对准，该指示可以包括例如以下各项中的一项或多项：发出声音警报，打开灯，以及关停成型结构。

在一些实施例中，该方法还包括，在确定未对准之后，确定未对准高于预定阈值；以及在与控制单元通信连接的人机界面(hmi)上向成型结构的操作者呈现成型结构未对准的消息。

在一些实施例中，该消息还包括与未对准量值和未对准方向有关的信息。

附图说明

为了更好地理解本技术及其其他方面和其他特征，参考以下结合附图使用的描述，其中：

图1描绘了根据本技术的非限制性实施例的具有未对准感测系统的成型结构的侧视截面示意图。

图2描绘了图1的成型结构中的未对准感测系统的对准特征的透视图。

图3描绘了具有两个图1的未对准感测系统的成型结构的截面示意图。

图4描绘了根据本技术的第一非限制性实施例实现的图2的对准特征的凸部的透视图。

图5描绘了图2的对准特征的应变传感器的示意图。

图6描绘了图4的凸部的透视图，其中应变传感器被移除。

图7描绘了图4的凸部的截面图，其沿图6中的线7-7截取。

图8描绘了图4的凸部的截面图，其沿图6中的线8-8截取。

图9描绘了根据本技术的另一非限制性实施例实现的对准特征的凸部的正视图。

图10描绘了图9的凸部的透视图。

图11描绘了图9的凸部的截面图，其沿图10中的线11-11截取。

图12描绘了图9的凸部的截面图，其沿图10中的线12-12截取。

图13描绘了根据本技术的另一非限制性实施例实现的对准特征的凸部的透视图。

图14描绘了图13的凸部的正视图。

图15描绘了图13的凸部的截面图，其沿图13中的线15-15截取。

图16描绘了根据本技术的又一非限制性实施例实现的对准特征的凸部的透视图。

图17描绘了图16的凸部的截面图，其沿图16中的线17-17截取。

图18描绘了图16的凸部的正视图。

附图不一定是按比例绘制的，并且可以用虚线、图解表示和局部视图来说明。在某些情况下，可以省略对于理解示例性实施例不必要的或者使得其他细节难以理解的细节。

具体实施方式

现在将详细参考用于成型结构中的未对准感测系统的各种非限制性实施例。应当理解，鉴于本文公开的非限制性实现方式，其他非限制性实现方式、修改和等同物对于本领域普通技术人员将是显而易见的，并且这些变体应当被认为落入所附权利要求的范围内。此外，本领域普通技术人员将认识到，以下讨论的非限制性实现方式的某些结构和操作细节可以被修改或完全省略(即，非必需的)。在其他情况下，没有对公知的方法、过程和部件进行详细描述。

还应当清楚地理解，未对准感测系统及其部件仅作为本技术的说明性实现方式来描述。因此，以下对其的描述仅旨在描述本技术的说明性示例。本说明书并不旨在限定本技术的范围或阐述本技术的范围。在一些情况下，被认为是对未对准感测系统和/或其部件的修改的有用示例也可能在下面进行阐述。这样做仅仅是为了帮助理解，并且再次地，不是为了限定本技术的范围或阐述本技术的范围。这些修改不是穷举列表，并且如本领域技术人员将理解的，其他修改也是可能的。

此外，在没有这样做的情况下(即，在没有阐述修改的示例的情况下)，不应当解释为不可能进行修改和/或所描述的是实现本技术的该元件的唯一方式。如本领域技术人员将理解的，情况可能并非如此。此外，应当理解，在某些情况下，未对准感测系统和/或其部件可以提供本技术的简单实施例，并且在这种情况下，以这种方式呈现它们以帮助理解。如本领域技术人员将理解的，本技术的各种实现方式可以具有更高的复杂度。此外，在参考单独的实施例给出不同实现方式的具体细节的情况下，本领域技术人员可以设想将一个单独实现方式的具体实现细节与另一单独实施方式的具体实现细节组合，即使这种组合在下面可能没有明确公开。

图1和图2示意性地描绘了一个示例性实施例，一种在成型结构100中使用的未对准感测系统200，成型结构100用于由成型材料形成成型件。为了便于描述，成型结构100将在图1的示例中描述为注射成型机100，但这并不意味着以任何方式进行限制。可以设想，本技术的未对准感测系统200的实施例可以应用于其他类型的成型结构，包括但不限于：转移成型机、压缩成型机、注射压缩成型机等。

作为本技术的说明性非限制性实施例，注射成型机100包括固定压板和可移动压板。在本技术的一些实施例中，注射成型机100可以包括第三不可移动压板(未描绘)。可选地或另外地，注射成型机100可以包括转塔块、旋转立方体、转台等(均未描绘，但对本领域技术人员是已知的)。

注射成型机100还包括用于对成型材料进行塑化和注射的注射单元(未单独描绘)。注射单元可以实现为例如单级或两级注射单元。注射成型机100可以包括注射单元106的多个实例，每一实例用于制备和注射不同类型的成型材料，例如第一成型材料和第二成型材料。

在操作中，可移动压板借助于冲程汽缸(未单独描绘)或任何其他合适装置朝向和远离固定压板移动。例如，通过使用杆(未单独描绘)110和合模机构(未单独描绘)，可以在注射成型机100内产生合模力(也称为闭合或模具闭合压力)。可以理解，合模力可以使用替代装置产生，例如使用基于立柱的合模机构、肘节夹装置(未单独描绘)等。

第一半模可以与固定压板相关联，第二半模可以与可移动压板相关联。第一半模(未单独编号)包括一个或多个模腔(未单独编号)。如本领域技术人员将了解，该一个或多个模腔(未单独描绘)可以通过使用合适的模具插入件(比如模腔插入件、浇口插入件等)或任何其他合适的装置来形成。这样，第一半模可以通常被认为是“模腔半部”。第一半模可以进一步与熔体分配网络(未单独描绘，通常被称为热流道)相关联，以用于将成型材料从注射单元分配到一个或多个模腔中的每一个。

第二半模包括与一个或多个模腔互补的一个或多个模芯(未单独描绘)。如本领域技术人员将了解，该一个或多个模芯可以通过使用合适的模具插入件或任何其他合适的装置来形成。这样，第二半模可以通常被认为是“模芯半部”。

因此，可以说，注射成型机100具有固定部件102和可移动部件104，在固定部件102和可移动部件104之间形成模腔。固定部件102可以是前述的第一半模。可移动部件104可以是上述第二半模。

在图1所示的实施例中，还提供了机器控制单元142。机器控制单元142通常执行一个或多个功能以控制注射成型机100的一个或多个部件的操作。在本技术的各实施例中，机器控制单元142可以实现为计算设备，其可以包括但不限于：处理器、存储器、计算机可执行指令、人机界面(hmi)、显示屏等。根据成型结构100的任何特定实施例的要求，也可包括常规和/或定制的其他硬件和软件。

可移动部件104能够相对于固定部件102在闭合位置(未示出)与打开位置(如图1所示)之间移动，在打开位置，可移动部件104沿着轴线“a-a”(称为注射成型机100的“操作轴线”)退出离开固定部件102。

为了检测和监控部件102、104的相对对准，注射成型机100设置了用于感测可移动部件104与固定部件102之间的未对准的未对准感测系统200。

未对准感测系统200包括对准构件，该对准构件由两个互补部分形成：凸部202和凹部240。在本实施例中，对准构件实现为直锁。然而，应当清楚地理解，对准构件不限于(在形状因素或其他方面)直锁。这样，对准构件的任何其他实现方式都是可行的。

凸部202和凹部240中的一个与固定部件102和可移动部件104相关联，并且凸部202和凹部240中的另一个与固定部件102和可移动部件104中的另一个相关联。一般地说，当固定部件102和可移动部件104对准时，凸部202和凹部240也对准。当固定部件102和可移动部件104变得未对准时，凸部202和凹部240也变得未对准(这同样适用于与固定部件102和可移动部件104相关联的其他的协作的凸出部件和凹入部件，比如对准特征、成型部件等)。当凸部202和凹部240开始碰撞时，凸部202和/或凹部240的部分开始磨损。

在图1所示的具体实施例中，凸部202与固定部件102连接并从固定部件102延伸，凹部240限定在可移动部件104中。然而，如上所述，这并不意味着限制。在一些实施例中，例如，凸部202和凹部240的相对位置可以颠倒。凸部202可以与可移动部件104连接并从可移动部件104延伸，凹部240可以限定在固定部件102中。

凸部202包括配置成检测凸部202的变形的两个传感器250(见图2)，凸部202和传感器250的具体细节将在下面更详细地描述。传感器250检测到的变形是由注射成型机100的可移动部件104与固定部件102之间的未对准(该未对准被转化到凸部202和凹部中的一者或两者)引起的变形。

然而，该具体描述的包括两个传感器250的凸部202的实施例并不意味着是限制性的。可以设想，凸部202可以包括多于或少于两个传感器250。还可以设想，在一些实施例中，凹部240(而不是凸部202)可以包括一个或多个传感器250(补充或替代凸部202来容纳两个传感器250)。

虽然图1中仅示出了一个未对准感测系统200，但成型结构100可以包括两个、三个或更多个未对准感测系统200。成型结构100’的这种实施例在图3中作为一个非限制性示例示出。

在该示例中，成型结构100’包含两个相同的未对准感测系统200，一个大致布置在另一个的垂直上方。

虽然成型结构100’仅具有沿着同一垂直轴线布置的未对准感测系统200，但可以设想，多个未对准感测系统200可以沿着成型结构100’的垂直轴线和水平轴线沿着不同位置布置。可以设想，多个未对准感测系统200可以沿着不同的轴线和/或以不同的取向实现，从而除了如上所述的垂直未对准(垂度)外，还附加地确定非尖端/倾斜误差。

图4至图8更详细地示出了未对准感测系统200的凸部202和传感器250。

凸部202与固定部件102连接，如图1和图3所示。凸部202限定两个沉孔通孔207，螺栓穿过沉孔通孔207插入以将凸部202紧固到固定部件102。

在所描绘的本技术的非限制性实施例中，传感器250实现为应变计250，其将在下文中更详细地描述。然而，可以设想，传感器250可以以不同方式实现，并且可以采取不同的形式，而不脱离本技术的范围。如下文将更详细描述的，传感器250还可以实现为压电膜传感器。

在图5中更详细地示出了传感器250(在该实施例中实现为应变计250)。仅描述上部应变计250(如图4所示)；下部传感器250是与上部应变计250成镜像取向的相同的应变计250。

应变计250包括柔性衬底255，柔性衬底255的底侧耦接至凹槽210(也称为槽缝)。设置在柔性衬底255上的是具有两个引线接触焊盘254的电阻器252。引线260焊接到每个引线接触焊盘254。如本领域技术人员将理解的，电阻252具有可变的阻值，其阻值取决于电阻252的弯曲。电阻252的弯曲是由柔性衬底255的弯曲引起的，柔性衬底255的弯曲又是由凸部202的变形引起的。如上所述，因为当成型结构100被致动到闭合位置时，凸部202和凹部240彼此推靠(或以其他方式彼此相互作用)，所以当部件102、104未对准时，凸部202变形。

尽管未示出，但是本领域技术人员还应当理解，电阻252通过引线260以惠斯通(wheatstone)电桥连接，以确定电阻252的阻值。通过确定电阻252的阻值，或者至少确定与空载状态的阻值变化，可以确定凸部202的变形。一旦校准到成型结构100，那么就可以计算可移动部件104相对于固定部件102的未对准。

根据本技术的非限制性实施例，传感器250通过导线260通信地耦接机器控制单元142。然后，机器控制单元142基于从传感器250接收的信号执行未对准的计算。在本技术的一些另外的实施例中，机器控制单元142还执行将未对准向成型结构100的操作者进行警告，下文将关于可由机器控制单元142执行的方法进行描述。应当注意，可以设想，未对准感测系统200可以包括与机器控制单元142独立的控制单元，或者与机器控制单元142不同但与其通信的控制单元。

根据发明本技术的非限制性实施例，传感器250配置为检测从大约30微米到大约100微米的未对准。在许多成型结构100中，小于30微米的相对位移并不足以严重到形成问题。然而，可以设想，在本技术的一些可选非限制性实施例中，可靠地检测小于30微米的未对准可能是有益的。因此，根据本技术的可选非限制性实施例，传感器250可以配置为检测不同范围中的未对准。

图9至图12示出了根据本技术的可选非限制性实施例的未对准感测系统300的对准构件的凸部302的另一实施例。应当注意，未对准感测系统300和未对准感测系统200之间的相同或类似特征保持它们相同的附图标记。

凸部302具有布置在位于顶侧204和底侧206上的凹槽210中的两个传感器250(未示出)(与凸部202的情况一样)。根据本技术的这些可选非限制性实施例，凸部302还限定了分离槽缝320。

一般地说，分离槽缝320构造成允许凸部302的顶部(包括顶部凹槽210和传感器250)至少部分地独立于凸部302的底部(包括底部凹槽210和传感器250)而变形。如图12所示，分离槽缝320延伸穿过凸部302的一部分，至少进入固定部件102的外表面。可以设想，根据本技术的特定实施例，分离槽缝320可以延伸穿过更多或更少的凸部302。

凸部302还限定两个沉孔通孔307，用于容纳螺栓(未示出)以将凸部302连接到固定部件102。如图11中可见，沉孔通孔307的沉孔部分进一步凹入凸部302中，使得一旦凸部302安装在成型结构100上，螺栓头不会与分离槽缝320重叠(或以其他方式干涉)。

可以设想，对于未对准感测系统200，可以颠倒未对准感测系统300，使凸部302改为与可移动部件104联接，而未对准感测系统300的凹部(未图示)可以限定在固定部件102中。

未对准感测系统300的其余部分基本上与上述未对准感测系统200相同，因此这里不再描述。

图13至图15描绘了根据本技术的又一非限制性实施例的未对准感测系统400的对准构件的凸部402的另一非限制性实施例。未对准感测系统400和未对准感测系统200之间相同或相似的特征保持它们相同的附图标记。

凸部402具有布置在位于顶侧204和底侧206上的凹槽210中的两个传感器250(未示出)，与凸部202的情况一样。凸部402还限定两个相交的分离槽缝422，以允许凸部402的顶部(包括顶部凹槽210和传感器250)至少部分地独立于凸部402的底部(包括底部凹槽210和传感器250)而变形。每个相交的分离槽缝422从一个上角到一个下角对角地延伸穿过凸部402的表面，两个相交的分离槽缝422在凸部402的表面的中部相交(见图15)。可以设想，相交的分离槽缝422可以根据具体实施例而以不同方式布置。如图15所示，相交的分离槽缝422延伸穿过凸部402的一部分。可以设想，分离槽缝420可以延伸穿过更多或更少的凸部402。

未对准感测系统400的其余部分基本上类似于上述未对准感测系统200，因此不需要在此重复。

图16至图18示出了根据本技术的未对准感测系统500的对准构件的凸部502的又一实施例。未对准感测系统500和未对准感测系统200之间相同或相似的特征保持它们相同的附图标记。

凸部502限定用于容纳传感器550的两个平行槽缝516。与上述非限制性实施例相反，凸部502的顶面504和底面506不再限定用于容纳传感器550的凹槽。在每个槽缝516内布置一个传感器550，在该实施例中，传感器550实现为压电膜传感器550。压电膜传感器550通过感测由凹部施加到凸部502的顶面504或底面506的力，来检测凸部502相对于其对应凹部(未示出)的未对准。

在一些实施例中，可以设想，传感器550可以插入到限定在未对准感测系统500的对准构件的凹部中的槽缝中。

未对准感测系统500的其余部分与上述未对准感测系统200相同，因此不需要在此重复。

应当清楚地理解，对准构件的凸部和凹部的形状因子仅作为示例示出，其他形状也是可能的。因此，尽管上述实施例都是大致矩形的并且类似于本领域公知的直锁，但是可以设想，根据本技术的上述概念也可以用不同的对准构件来实现。

因此，给定上述未对准检测系统的各种实施例，可以实现一种检测成型结构中的未对准的方法。

该方法包括：

·使至少一个传感器在给定的成型周期期间当成型结构被朝向闭合构造致动时感测凹部和凸部之一上的应变；

·由控制单元从至少一个传感器接收至少一个应变测量值；以及

·由控制单元基于至少一个应变测量值来确定成型结构的第一部件与成型结构的第二部件的未对准。

在该方法的一些非限制性实施例中，该方法还包括由控制单元至少部分地基于至少一个应变测量值来确定与以下各项中的至少一项相关的信息：

未对准量值，以及

未对准方向；该方法还包括：

在与控制单元耦接的存储设备中存储信息；以及

在存储设备中存储与成型结构的给定的成型周期相关的至少一些附加信息。

在该方法的一些非限制性实施例中，该方法还包括在确定未对准之后，确定未对准高于预定阈值；以及由控制单元向成型结构的操作者指示成型结构未对准，该指示包括以下各项中的至少一项：

发出声音警报，

打开灯，以及

关停成型结构。

预定阈值可以由操作者基于经验研究等预先设定。

在该方法的一些非限制性实施例中，该方法还在确定未对准之后，确定未对准高于预定阈值；以及在与控制单元通信连接的人机界面(hmi)上向成型结构的操作者呈现成型结构未对准的消息。该消息还包括与未对准量值和未对准方向有关的信息。

应当注意，前面已经概述了一些更加相关的非限制性实施例。本领域技术人员应当清楚，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对所公开的非限制性实施例进行修改。因此，所描述的非限制性实施例应当被认为仅仅是对一些更突出的特征和应用的说明。通过以不同的方式应用非限制性实施例或以本领域技术人员已知的方式修改它们，可以实现其他有益的结果。

各种非限制性实施例之间的特征、元件和/或功能的混合和/或匹配在本文中是明确预期的，因为本领域的普通技术人员将从本公开中理解，一个实施例的特征、元件和/或功能可以适当地并入到另一个实施例中，除非以上另外明确地描述。尽管针对特定布置和方法进行了描述，但其意图和概念可适用于其他布置和应用。