包括射出罐總成和閥門總成的成型系統，其中保壓不由射出罐總成提供的製作方法

2023-07-12 02:37:21 1

專利名稱：包括射出罐總成和閥門總成的成型系統，其中保壓不由射出罐總成提供的製作方法
技術領域：
本發明的方面大致涉及(但不限於)一種包括(但不限於)射出罐總成和閥門總成的成型系統。
背景技術：
Alexander PARKES於1851年在英國發明了首種人造塑料。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、成型並且冷卻時可以保持其形狀。但是生產昂貴，易於龜裂並且高度易燃。1868年，美國發明家John Wesley HYATT研發出一種塑料材料，將它命名為賽璐珞(Celluloid)，對PARKES發明作出改進，使得其可以被處理成成品形式。HYATT在1872取得了首臺注塑機的專利權。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40年代，因為二次世界大戰對廉價且大批量生產的產品產生巨大需求，這個行業迅速擴大。1946年,美國發明家James Watson HENDRY建造了首臺螺杆式注塑機。這臺機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並且徹底混合。在20世紀70年代，HENDRY繼續研發首個氣體輔助的注塑成型工藝。注塑成型機由料鬥、注塑壓頭或螺杆型柱塞和加熱單元組成。其也被稱為壓力機，其固持將組件塑形的模具。壓力機按噸位額定，其表示機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。噸位可從小於5噸變化到6000噸,較高噸位使用在相對較少的製造操作中。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。單憑經驗來說，大多數產品可使用每平方英寸4噸或5噸。如果塑料材料非常硬，那麼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鬥饋送到加熱桶中。隨著顆粒通過螺杆型柱塞緩慢向前移動，塑料被迫進入加熱腔室中，並在加熱腔室中熔化。隨著柱塞前進，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進入模腔。由於模具保持冰冷，所以塑料幾乎在一填充模具時就固化。術語模具總成或衝模用來描述用於在成型時製造塑料部件的工具。模具總成用在製造成千上萬個部件的大批量生產中。模具通常由硬化鋼等等構造。熱流道系統與模具總成一起用在成型系統中來製造塑料物品。通常，熱流道系統和模具總成被視為可與成型系統分開出售並供應的工具。

發明內容
本發明者已經對與非有意製造劣質成型物品或部件的已知成型系統相關的問題進行了研究。在進行了大量研究後，本發明者認為自己已經獲得了對下文陳述的問題和其解決方案的了解，並且本發明者認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。由於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於保壓上的合理的公差，使得即使施加致動力，也不會導致施加均等的熔體壓力。為跨模腔設置保壓，將需要利用具有反饋的昂貴的熔體壓力轉換器，或預測量每個射出罐的損失並隨後補償。就傳感器讀數和改變過程條件對損失的影響而言，由於成本和可重複性兩者，任一種解決方案都不理想。根據一個方面，提供一種成型系統(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造來輸入熔體的輸入埠( 106 ;206A ;206B)，被構造來輸出熔體的輸出埠(108 ；208A ;208B)，和連接到射出罐總成(102 ；202A ；202B)的傳送埠(110 ；210A ;210B)。現在在查閱非限制性實施方案的下列詳細描述與附圖後，本領域所屬技術人員會明白非限制性實施方案的其它方面和特徵。


通過結合附圖參考下文對非限制性實施方案的詳細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(100)的示意表示。圖無需按比例繪製並且可由虛線、圖形表示和局部視圖示出。在特定實例中，可省略對於理解實施方案不是必需的的細節(和/或使使其它細節難以理解的細節)。
具體實施例方式圖1描繪成型系統(100)的不意表不。成型系統(100)可包括所屬領域技術人員已知的組件，並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)。應明白出於本文件的目的，短語「包括(但不限於)」等效於用詞「包括」。用詞「包括」是將專利權利要求書的序言與權利要求書中所陳述定義發明本身實際為何物的特定元件相聯繫的過渡短語。過渡短語充當對權利要求書的限制，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，因為其不將序言限於權利要求書中所識別的任何元件。一般而言，成型系統(100)可包括(但不限於):(i)機器熔體送料機總成(120)，
(ii)流道和送料機總成(150)，和(ii)模具總成(170)。應了解，流道和送料機總成(150)和模具總成(170)將由成型系統(100)的壓板結構(已知但沒有描繪)支撐。機器熔體送料機總成(120)製備熔體，熔體可接著被傳送到流道和送料機總成(150)，且接著熔體經由流道和送料機總成(150)被分配到模具總成(170)。
更具體而言，成型系統(100)包括(但不限於):(i)射出罐總成(102)，和(ii)閥門總成(104)。閥門總成(104)具有(但不限於):(i)輸入埠(106)，(ii)輸出埠(108，和
(iii)傳送埠( 110)。輸入埠( 106)被構造來輸入熔體，諸如來自熔體源(112)的熔體，其可被稱為擠壓機，等等。輸出埠(108)被構造來輸出熔體。傳送埠(110)連接到射出罐總成(102)。閥門總成(104)被構造來以下列模式操作(但不限於):(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，輸出埠(108)關閉，同時允許熔體從輸入埠( 106)傳送到射出罐總成(102)。在第二操作模式期間，輸入埠(106 )關閉，同時允許射出罐總成(102 )將熔體從傳送埠( 110 )推動到輸出埠( 108 )。在第三操作模式期間，允許保壓從輸入埠( 106)施加到輸出埠( 108)，且保壓不由射出罐總成(102)提供。更具體而言，成型系統(100)還可以包括(但不限於):具有閥門總成(104)和射出罐總成(102)的機器熔體送料機總成(120)。對於上文的配置預期有兩個變動。根據第一變動，閥門總成(104)的第三操作模式經過調適使得保壓從輸入埠(106)施加到輸出埠(108)，同時傳送埠(110)關閉，且結果在第三操作模式期間射出罐總成(102)沒有變成被填充。根據第二變動，閥門總成(104)的第三操作模式經過調適使得保壓從輸入埠(106)施加到輸出埠( 108)，同時傳送埠( 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(100)的另一不意表不。一般而言,模具總成(170)可包括(但不限於):多個模腔(172A ；172B ；172C ；172D ；172E ；172F ；172G ;172H)。多個閥門澆口(260)用於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(100 )包括(但不限於):(i )射出罐總成(202 )，和(i i )閥門總成(204A ;204B)。閥門總成(204A ;204B)具有(但不限於):(i)輸入埠(206A ;206B)，(ii)輸出埠(208A ;208B)，和(iii)傳送埠(210A ;210B)。輸入埠(206A ;206B)被構造來輸入熔體，諸如來自機器熔體送料機總成(120)的輸出。輸出埠(208A ;208B)被構造來輸出熔體。傳送埠(210A ；210B)連接到射出罐總成(202A ;202B)。閥門總成(204A ；204B)被構造來以下列模式操作(但不限於):(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，輸出埠(208A ；208B)關閉，同時允許熔體從輸入埠(206A ；206B)傳送到射出罐總成(202A ;202B)。在第二操作模式期間，輸入埠(206A、206B)關閉，同時允許射出罐總成(202A ;202B)將熔體從傳送埠(210A ;210B)推動到輸出埠(208A ;208B)。在第三操作模式期間，允許保壓從輸入埠(206A ;206B)施加到輸出埠(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(100)還可以包括(但不限於):模具工具總成(140)，其具有(但不限於):閥門總成(204A ;204B)，和射出罐總成(202A ;202B)。對於上文的配置預期有兩個變動。根據第一變動，閥門總成(204A ；204B)的第三操作模式經過調適使得保壓從輸入埠(206A ；206B)施加到輸出埠(208A、208B)，同時傳送埠(210A ；210B)關閉，且結果在第三操作模式期間射出罐總成(202A ；202B)沒有變成被填充。根據第二變動，閥門總成(204A ;204B)的第三操作模式經過調適使得保壓從輸入埠(206A ;206B)施加到輸出埠(208A ；208B),同時傳送埠(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(100)的又一示意表示，其中成型系統(100)還包括(但不限於):(i)具有閥門總成(104)和射出罐總成(102)的機器熔體送料機總成(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)。附加描述本發明的一個方面對過程提供修改，從而機器周期的保持部分容許機器施加保壓，和因此將要被成型的部件所需的質量補償。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，所以質量補償所需的流量最小，並且與冷卻成型材料的pvT (壓力體積、溫度)性質有關。進一步說,這個順序所需的再填充速率更小，並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沒有發生再填充，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，且在開始填充之後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，導致填充電路中的壓力下降，且當其下降到或剛好低於已預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，且永遠不會低於操作員的設定點壓力。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於再填充的時間增加。因為再填充時間現在多得多，所以材料可以慢得多地移動通過通道。這應該減小熔體中的剪切力，並可能地減少降級。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致能量，節省的量有待確定。現在，成型機操作通常通過在注塑單元與腔之間壓縮熔體而開始填充，因為已達到所需填充速率需要的壓力。然後，在保持階段結束時，出於至少一個原因而將熔體減壓，閥門澆口應在填充之前充分開啟，以確保良好的澆口品質。在射出罐總成之前附加再填充關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定保壓一樣高。現在，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，直到機器關機。從這也可獲得可能的益處，包括免除機器射出罐，且機器被簡化成往復式螺杆或非往復式螺杆的可能實施方案。在往復式螺杆的情況中，背壓將恆定地維持於保壓，並且螺杆將按再填充和保持的需要而向前移動，剩餘時間將使其向後移動。在非往復式螺杆的情況中，電路中的壓力將上升和下降但高於保壓。再填充期間的背壓將是恆定的，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閉時的熔體計量進行一些附加控制，但是不論何時與往復螺杆的成本對比，都可看到成本上的益處。
目前由機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器注塑單元或機器擠壓機完成。通過再填充關閉閥門隔離這兩個區域。在注塑成型機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。再填充電路類似於熟知的熱流道電路，且機器注塑單元貫穿需求可以是往復式螺杆(RS)單元或P單元(射出罐單元)。這個情況中RS單元可能持續恢復地操作。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閉閥門用抑止球主動或被動地控制。假設在傳送熔體時機器能夠維持保壓，那麼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。再填充電路在外觀上類似於使用熱流道來分配熔體的成型系統中所見的電路。差異在於多階段系統利用射出罐，或在少數腔局部使用其它壓力和流量產生設備。腔與注塑單元的較小比率容許改進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複雜化。過程的操作是在填充期間利用局部注塑區，且在保持期間將其再填充，其中機器注塑可貫穿熔體通道而提供均等的壓力分配。這可應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。操作可假設三個階段的操作，包括機器擠壓機、機器射出罐和多個熱流道射出罐。操作也可以使用機械致動的再填充關閉閥門，但是一樣也可以操作抑止球閥門，且將提供實質上從填充到保持/再填充的瞬時轉換。應理解，本發明的範疇不限於由獨立權利要求提供的範疇，並且還應理解，本發明的範疇不限於:(i)附屬權利要求；(ii)非限制性實施方案的具體實施方式
；(iii)發明內容；(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。應理解，出於本文件的目的，短語「包括(但不限於)」等效於用詞「包括」。用詞「包括」是將專利權利要求書的序言與權利要求書中所陳述定義發明本身實際為何物的特定元件相聯繫的過渡短語。過渡短語充當對權利要求書的限制，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，因為其不將序言限於權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行了描述，但是本發明的範疇適於並可應用於其它配置和應用。在沒有脫離獨立權利要求的範疇的情況下可實現對非限制性實施方案的修改。應理解，非限制性實施方案僅是說明性的。
權利要求
1.一種成型系統(100),其包括: 射出罐總成(102 ；202A ；202B);和 閥門總成(104 ；204A ；204B),其具有被構造來輸入熔體的輸入埠( 106 ；206A ；206B )，被構造來輸出所述熔體的輸出埠( 108 ;208A ; 208B )，和連接到所述射出罐總成(102 ；202A ；202B)的傳送埠(110 ；210A ;210B)。
2.根據權利要求1所述的成型系統(100)，其中: 所述閥門總成(104 ；204A ;204B)被構造來以下列模式操作: (i)第一操作模式，其中所述輸出埠(108；208A ;208B)關閉，同時允許所述熔體從所述輸入埠(106 ；206A ；206B)傳送到所述射出罐總成(102 ；202A ；202B)； (ii)第二操作模式，其中所述輸入埠(106；206A ；206B)關閉，同時允許所述射出罐總成(102 ；202A ；202B)將所述熔體從所述傳送埠( 110 ；210A ；210B)推動到所述輸出埠(108 ；208A ；208B);和 (iii)第三操作模式，其中允許從所述輸入埠(106；206A ；206B)將保壓施加到所述輸出埠(108 ；208A ;208B)，所述保壓不由所述射出罐總成(102 ；202A ；202B)提供。
3.根據權利要求2所述的成型系統(100)，其還包括: 具有所述閥門總成(104)和所述射出罐總成(102)的機器熔體送料機總成(120)。
4.根據權利要求3所述的成型系統(100)，其中: 所述閥門總成(104)的所述第三操作模式經過調適使得所述保壓從所述輸入埠(106)施加到所述輸出埠(108)，同時所述傳送埠(110)關閉，且結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.根據權利要求3所述的成型系統(100)，其中: 所述閥門總成(104)的所述第三操作模式經過調適使得所述保壓從所述輸入埠(106)施加到所述輸出埠( 108)，同時所述傳送埠(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.根據權利要求2所述的成型系統(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.根據權利要求6所述的成型系統(100)，其中: 所述閥門總成(204A ；204B)的所述第三操作模式經過調適使得所述保壓從所述輸入埠(206A ；206B)施加到所述輸出埠(208A ；208B),同時所述傳送埠(210A ；210B)關閉，且結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.根據權利要求6所述的成型系統(100)，其中: 所述閥門總成(204A ；204B)的所述第三操作模式經過調適使得所述保壓從所述輸入埠(206A ；206B)施加到所述輸出埠(208A ;208B)，同時所述傳送埠(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.根據權利要求2所述的成型系統(100)，其還包括: 具有所述閥門總成(104)和所述射出罐總成(102)的機器熔體送料機總成(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(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造來輸入熔體的輸入埠(106；206A；206B)、被構造來輸出所述熔體的輸出埠(108；208A；208B)，和連接到所述射出罐總成(102；202A；202B)的傳送埠(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 優先權日2010年11月24日
發明者羅伯特·布魯斯·韋伯 申請人:赫斯基注塑系統有限公司