用於測量模具型腔中的熔融材料的溫度的方法和裝置的製作方法
2023-12-10 20:03:47
專利名稱：用於測量模具型腔中的熔融材料的溫度的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種注塑裝置，尤其是用於測量模具型腔中的熔融材料的溫度的方法和裝置。
背景技術：
注塑裝置中的溫度的準確控制對於在注塑工藝中維持生產率和產品質量的控制來說是很重要的。通常設置了加熱器來加熱流經歧管和噴嘴的熔體，並且設置冷卻通道來冷卻模具型腔中的熔體。在注射期間，熔體必須保持在熔體材料所要求的溫度範圍內。一旦將熔體注射到模具型腔中，熔體便以預定的速度冷卻，從而生產出模製品。這一預定冷卻速度至少部分地根據熔體在進入到模具型腔中時的溫度來計算。
在多型腔的注塑裝置中，進入模具型腔的熔體的溫度通常在從一個模具型腔到另一模具型腔之間有所變化。這樣，對於各模具型腔中的塑料而言，最優的冷卻時間可能稍有不同。對於使用半結晶樹脂的注塑應用而言，這一溫度變化通常會導致生產出質量較差的模製品。
半結晶樹脂的一種普遍應用是在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)預成型件的生產中。為了生產出高質量的預成型件，半結晶樹脂必須在模具型腔中冷卻足夠的時間，以允許預成型件在被頂出前固化，同時避免形成結晶部分。結晶部分通常形成在模具澆口附近的預成型件的底部中。結晶部分使得預成型件變脆，因此在進行吹塑模製時可能會裂開。
已經進行了許多種嘗試來優化PET預成型件的冷卻，以便有效地生產出高質量的模製產品。例如，2001年1月9日授予HuskyInjection Molding Systems Ltd.的題為「預成型件的後模製冷卻方法和裝置」的美國專利No.6171541公開了一種快速注塑工藝，其中在完成冷卻工序之前將模製品從模具中頂出來。
2001年8月21日授予Husky Injection Molding Systems Ltd.的題為「型芯流體速度誘導器」的美國專利No.6276922公開了一種位於冷卻供應管的出口處的誘導器，其用於改善整個型芯上的冷卻供應循環。
2001年1月23日授予Jobst Gellert的題為「注塑冷卻用的型腔鑲件」的美國專利No.6176700公開了一種注塑裝置，其包括具有冷卻流體流動通道的型腔鑲件，該通道在鑲件的整體內部和外部之間延伸。型腔鑲件用於改善模製品的冷卻工藝。噴嘴包括有熱電偶，其可測量熔融材料在離開噴嘴時的溫度。
儘管所有這些嘗試均可改善模製品的冷卻工藝，然而測量模具型腔中的熔融材料的溫度的方法並未得到改進。由於在噴嘴出口處可能存在較大的溫度差異，因此希望能得到針對該區域的額外的溫度測量。因此，本發明的一個目的是提供一種用於測量模具型腔中的熔融材料的溫度的方法和裝置。
發明概要根據本發明的一個方面，提供了一種注塑裝置，包括具有歧管通道的歧管，該歧管通道用於接受壓力下的熔融材料的熔體流並且將該熔體流傳送到噴嘴的噴嘴通道中；用於接受來自噴嘴的熔體流的模具型腔，噴嘴通道經由模具澆口與模具型腔相通；和與模具型腔中的模具型芯相連的熱電偶，其用於測量模具型腔中的熔融材料的溫度。
根據本發明的另一方面，提供了一種模製部件的方法，包括
將熔融材料的熔體流在壓力下從歧管的歧管通道中經由噴嘴的噴嘴通道和模具澆口傳送到模具型腔中，該熔體流被與噴嘴相連的噴嘴加熱器所加熱；使用第一熱電偶來測量模具型腔中的熔融材料的溫度；和使用第二熱電偶來測量噴嘴中的熔融材料的溫度。
根據本發明的另外一個方面，提供了一種模製部件的方法，包括將熔融材料的熔體流在壓力下從歧管的歧管通道中經由噴嘴的噴嘴通道和模具澆口傳送到模具型腔中，該熔體流被與噴嘴相連的噴嘴加熱器所加熱；使用熱電偶來測量模具型腔中的熔融材料的溫度；將模具型腔中的熔融材料的溫度提供給控制器；將模具型腔中的熔融材料的溫度與存儲在控制器中的預定目標溫度相比較；和調節噴嘴加熱器的輸出，以便使進入模具型腔的熔融材料的溫度與預定目標溫度相符。
根據本發明的另外一個方面，提供了一種注塑裝置，包括具有歧管通道的歧管，該歧管通道用於接受壓力下的熔融材料的熔體流以及將該熔體流傳送到噴嘴的噴嘴通道中，噴嘴具有用於加熱熔體流的加熱器；用於接受來自噴嘴的熔體流的模具型腔，噴嘴通道經由模具澆口與模具型腔相通；與模具型腔中的模具型芯相連的熱電偶，其用於測量模具型腔中的熔融材料的溫度；和可與熱電偶和加熱器進行通信的控制器，該控制器用於從熱電偶中接收溫度輸出，並將該溫度輸出與預定目標溫度相比較，以便調節加熱器的加熱器輸出。
附圖簡介下面將參考附圖來更充分地介紹本發明的實施例，在圖中
圖1是根據本發明一個實施例的多型腔注塑裝置的一部分的剖視圖；圖2是根據本發明另一實施例的圖1所示注塑裝置的一部分的放大視圖；圖3是根據本發明另一實施例的注塑裝置的示意性剖視圖；圖4是根據本發明另一實施例的多型腔注塑裝置的一部分的剖視圖；圖5是根據本發明的共注塑裝置；和圖6是具有澆口的注塑裝置的示意性剖視圖，該澆口裝有用於調節澆口尺寸的閥。
優選實施例的詳細描述現在來看圖1，圖中顯示了用於模製瓶子預成型件的多型腔注塑裝置10的一部分。該注塑裝置與在2001年1月23日授予Gellert的美國專利No.6176700所公開的相似，該專利的內容通過引用結合於本文中。如圖所示，注塑裝置10包括歧管14，其具有熔融材料從中流過的歧管熔體通道16。噴嘴12的噴嘴通道18接受來自歧管14的熔融材料，並經由模具澆口21將熔融材料流引入到模具型腔20中，在該型腔中可以形成模製出的瓶子預成型件(未示出)。在噴嘴12中設有噴嘴熱電偶19，以便測量熔融材料在其被注射到模具型腔20中時的溫度。
模具型腔20設置在型腔板30中，並且由模具型芯22的第一模具型腔表面34和模板組件35所限定的第二模具型腔表面24來界定。模具型芯22的第一模具型腔表面34與瓶子預成型件的內表面相接觸，而第二模具型腔表面24與瓶子預成型件的外表面相接觸。中央流體冷卻管道26延伸穿過模具型芯22。冷卻劑流經中央流體冷卻管道26，從而冷卻模製出的瓶子預成型件。模具型腔20的第二模具型腔表面24由冷卻管路28來冷卻，其延伸穿過型腔板30。適當的冷卻劑包括水、油或氣體。模具型芯22的中央流體冷卻管道26和型腔板30的冷卻管路28通常不共用一種冷卻劑。
注塑裝置10還包括熱電偶32，其沿著它的一部分長度延伸穿過模具型芯22。在模具型芯22中鑽出了用於容納熱電偶32的孔。熱電偶32可測量模具型腔20中的熔融材料的溫度。
在操作中，熔體流在壓力下經過歧管通道16流入到注塑裝置10的多個噴嘴12的噴嘴通道18中。然後熔體流被注射到模具型腔20中。在注射完成後由流經相應的中央流體冷卻管道26的冷卻劑來冷卻各個模具型腔20。一旦過去預定的冷卻時間，就將所模製出的預成型件從模具型腔20中頂出。
所模製出的預成型件的冷卻速度取決於流經中央流體冷卻管道26的冷卻劑的溫度以及流經型腔板30的冷卻管路28的冷卻劑的溫度。由於具有多個模具型腔20的注塑裝置通常使同一冷卻劑經由各模具型腔20的中央流體冷卻管道26而循環，因此當冷卻劑流經各個模具型腔20時，冷卻劑可能不會處於精確相同的溫度下。這樣，各模具型腔20的冷卻速度將有所不同。
通過對在模具澆口21的附近即在模具型腔20和噴嘴12中的熔融材料進行兩種獨立的溫度測量，便可提高測量的精度和可靠性。另外，模具型芯22上的熱電偶32使得能夠更加容易地確定預成型件中的結晶原因。可以理解，可順序地或同時地通過熱電偶32和噴嘴熱電偶19來測量溫度。
現在來看圖2，圖中顯示了另一種裝置。在該裝置中，熱電偶32設置在更接近於模具型芯22的末端23的位置處。在圖3所示在裝置中，在模具型芯22中設置了一對熱電偶32a和32b。具體地說，熱電偶32a設置在模具型芯22的表面，而熱電偶32b設置在中央流體冷卻管道26中。
在圖1，2和3所示的注塑裝置中，熱電偶32或熱電偶32a和32b與噴嘴熱電偶19的組合具有還能提供失效保護的優點。如果噴嘴熱電偶19因任一原因而失效，仍可通過使用熱電偶32，32a或32b來確定模具型腔20的溫度。
在2000年6月20日授予Gellert的美國專利No.6077067中公開了一種不同類型的冷卻型芯，該專利的內容通過引用結合於本文中。本領域的技術人員可以理解，可通過與結合圖1，2和3所述的類似方式將至少一個熱電偶連接到Gellert專利所公開的冷卻型芯中。
來看圖4，下面將介紹用於模製PET預成型件的多型腔注塑裝置100，其類似於圖1所示的注塑裝置。注塑裝置100包括歧管114，其具有從中延伸穿過的歧管熔體通道116。歧管熔體通道116與機器噴嘴(未示出)相通，以便從中接受熔體流。熱流道噴嘴112包括噴嘴通道118，其用於從歧管熔體通道116中接受熔融材料的熔體流。噴嘴加熱器150與噴嘴112相連，以便加熱通過各噴嘴通道118的熔體流。噴嘴加熱器150包括用於調節加熱器輸出的加熱器控制部件152。模具型腔120設於各噴嘴112的嘴頭附近並與噴嘴通道118相通，以便經由相應的模具澆口121和123來接受熔融材料流。
模具澆口121是熱澆口，而模具澆口123是閥澆口。閥針130延伸穿過噴嘴通道118，以便打開和關閉閥澆口123。這種類型的澆口設置允許對流經模具澆口123的熔體體積進行調節。閥針式澆口系統在本領域中是眾所周知的，因此這裡不再進一步介紹。
噴嘴熱電偶119與噴嘴112相連，以便在熔融材料注射到模具型腔120中時測量其溫度。
各模具型腔120由模具型芯122的第一模具型腔表面134和模板125的第二模具型腔表面124來界定。模具型芯122的第一模具型腔表面134與瓶子預成型件的內表面相接觸，而第二模具型腔表面124與瓶子預成型件的外表面相接觸。中央流體冷卻管道126延伸穿過模具型芯122，以便冷卻所模製出的預成型件。在各模具型腔120的模具型芯122中設有熱電偶132，以便測量模具型腔120中的熔體流的溫度。如圖所示，熱電偶132位於模具型芯134的末端處，然而可以理解，熱電偶132也可位於模具型芯122上的任何其它的適當點處。
控制器140可與噴嘴熱電偶119和模具型腔熱電偶132進行通信，以便從中接收溫度信息。控制器140還可與噴嘴加熱器150的加熱器控制部件152進行通信，以便允許控制器140可調節噴嘴加熱器150的輸出。可對控制器140進行編程，從而至少包括用於模具型腔120中的熔體的預定目標溫度數據。控制器140包括邏輯處理器，其能夠將由熱電偶132提供的實際溫度測量與模具型腔的預定目標溫度進行比較，並計算出用於各噴嘴118的加熱器控制部件152的輸入設定。
在操作中，熔體流在壓力下經由歧管通道116流入到注塑裝置100的多個噴嘴112的噴嘴通道118中。然後熔體流被注射到模具型腔120中。在注射工藝開始時，將溫度測量從噴嘴熱電偶119和模具型腔熱電偶132中發送給控制器140。然後控制器140將模具型腔120的溫度與目標溫度相比較。如果模具型腔120的溫度低於目標溫度，則控制器140發送信號給加熱器控制部件152，將加熱器的輸出提高一定的量。類似的，如果模具型腔120的溫度高於目標溫度，則控制器140發送信號給加熱器控制部件152，將加熱器的輸出降低一定的量。加熱器熱電偶119用作檢驗裝置，以保證噴嘴加熱器150正確地操作。控制器允許獨立地調節進入到各模具型腔120中的熔體的溫度，以便保證熔體的溫度在注塑裝置100的各模具型腔120中保持一致。
在注射之後通過流經相應中央流體冷卻管道126的冷卻劑來冷卻各模具型腔120。一旦過去預定的冷卻時間，就將所模製出的預成型件從模具型腔120中頂出。
在模具澆口123具有閥針130的情況下，控制器140也可以控制閥針的行程。這就使得能夠響應於由熱電偶119，132所提供的溫度信息來調節進入到模具型腔中的熔體體積。
現在來看圖5，圖中大致顯示了共注塑裝置50。該共注塑裝置與在1986年9月2日授予Krishnakumar等人的美國專利No.4609516中所公開的相似，該專利的內容通過引用結合於本文中。共注塑裝置50包括模具型腔52，其由模具型芯56的第一模具型腔表面55和模板組件57的第二模具型腔表面54來界定。熱電偶62位於模具型芯56上，以便測量模具型腔52內的溫度。第二熱電偶(未示出)安裝在第一熱電偶62的下遊。
在共注塑工藝中，第一熔融材料從噴嘴58中經由模具澆口64進入到模具型腔52中，而內部熔融阻擋層則經由第二材料分配器60而進入到第一材料中。成品是一種具有被第一材料層所包圍的阻擋層的模製品。在共注塑工藝期間，第一熔融材料層在模具型腔52中冷卻，並成為熔融阻擋層的隔熱體。為了保證有高質量的模製品，測量模具型腔52的入口處的各熔融材料的溫度是很關鍵的。位於模具型芯56上的熱電偶為操作人員提供了重要的信息，因此可對溫度進行優化以生產出高質量的模製產品。
或者，熱電偶62可以與如圖3所示的熱電偶32a和32b類似的方式來安裝。
來看圖6，圖中顯示了具有澆口82的注塑裝置80，該澆口設有可軸向運動閥84以調節澆口的大小。閥84由驅動器86來控制。圖6所示的注塑裝置80具有大模具型腔88。該注塑裝置與在1996年9月17日授予Kazmer的美國專利No.5556582中所公開的相似，該專利的內容也通過引用結合於本文中。
在大模具型腔如圖6所示的模具型腔88中，在填充模具型腔時熔融材料保持在預定的溫度下是很重要的。如果熔融材料在填滿模具型腔之前冷卻，那麼所得模製品的質量將受損。通常來說，在各澆口82處設有熱電偶(未示出)，以便可測量熔融材料在其流入到模具型腔88中時的溫度。在離各澆口82為預定的距離處設置了第二熱電偶90，以便提供對模具型腔88中的熔融材料的額外溫度測量。這一附加熱電偶90提供了信息，從而可以監控模具型腔88中的模製品的溫度差異。
圖5所示的共注塑裝置50和圖6所示的注塑裝置80也可包括控制器40。控制器40可以與針對圖4所示注塑裝置100所介紹的那樣來操作，使得能夠響應於由模具型腔中的熱電偶所提供的溫度信息來調節進入到模具型腔中的熔體流的溫度。
本領域的技術人員可以理解，在本申請中討論的熱電偶可以是適用於注塑裝置的任何類型的熱電偶。或者，除此之外還可以使用繞線電阻溫度檢測器、熱敏電阻和固態傳感器。在一個優選實施例中，可採用由Minco Products Inc.製造的薄膜電阻溫度檢測器來代替熱電偶119和132。
雖然已經介紹了本發明的優選實施例，然而本領域的技術人員可以理解，在不脫離由所附權利要求限定的本發明的精神和範圍的前提下，可以對本發明進行多種變更和修改。這裡討論的所有專利及出版物均整體地結合於本文中。
權利要求
1.一種注塑裝置，包括具有歧管通道的歧管，所述歧管通道用於接受壓力下的熔融材料的熔體流並且將所述熔體流傳送到噴嘴的噴嘴通道中；用於接受來自所述噴嘴的熔體流的模具型腔，所述噴嘴通道經由模具澆口與所述模具型腔相通；和與所述模具型腔中的所述模具型芯相連的熱電偶，其用於測量所述模具型腔中的熔融材料的溫度。
2.根據權利要求1所述的注塑裝置，其特徵在於，所述熱電偶嵌入於所述模具型芯中。
3.根據權利要求1所述的注塑裝置，其特徵在於，所述裝置還包括延伸穿過所述模具型芯的用於容納冷卻劑的冷卻管道，所述熱電偶設於所述冷卻管道內。
4.根據權利要求1所述的注塑裝置，其特徵在於，所述裝置還包括與所述噴嘴相連的第二熱電偶。
5.一種模製部件的方法，包括將熔融材料的熔體流在壓力下從歧管的歧管通道中經由噴嘴的噴嘴通道和模具澆口傳送到模具型腔中，所述熔體流被與所述噴嘴相連的噴嘴加熱器所加熱；使用第一熱電偶來測量所述模具型腔中的熔融材料的溫度；和使用第二熱電偶來測量所述噴嘴中的熔融材料的溫度。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述溫度通過所述第一熱電偶和所述第二熱電偶來同時測量。
7.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述溫度通過所述第一熱電偶和所述第二熱電偶來順序地測量。
8.一種模製部件的方法，包括將熔融材料的熔體流在壓力下從歧管的歧管通道中經由噴嘴的噴嘴通道和模具澆口傳送到模具型腔中，所述熔體流被與所述噴嘴相連的噴嘴加熱器所加熱；使用熱電偶來測量所述模具型腔中的熔融材料的溫度；將所述模具型腔中的所述熔融材料的所述溫度提供給控制器；將所述模具型腔中的所述熔融材料的所述溫度與存儲在所述控制器中的預定目標溫度相比較；和調節所述噴嘴加熱器的輸出，以便使進入所述模具型腔的熔融材料的所述溫度與所述預定目標溫度相符。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述熱電偶設於延伸穿過所述模具型腔中的模具型芯的冷卻管道內。
10.一種注塑裝置，包括具有歧管通道的歧管，所述歧管通道用於接受壓力下的熔融材料的熔體流並且將所述熔體流傳送到噴嘴的噴嘴通道中，所述噴嘴具有用於加熱所述熔體流的加熱器；用於接受來自所述噴嘴的所述熔體流的模具型腔，所述噴嘴通道經由模具澆口與所述模具型腔相通；與所述模具型腔中的模具型芯相連的熱電偶，其用於測量所述模具型腔中的熔融材料的溫度；和可與所述熱電偶和所述加熱器進行通信的控制器，所述控制器用於從所述熱電偶中接收溫度輸出，並將所述溫度輸出與預定目標溫度相比較，以便調節所述加熱器的加熱器輸出。
11.根據權利要求10所述的注塑裝置，其特徵在於，所述控制器可與多個模具型腔的多個熱電偶以及多個噴嘴的多個加熱器進行通信。
12.根據權利要求11所述的注塑裝置，其特徵在於，所述控制器可根據由各所述多個模具型腔的相應熱電偶所提供的溫度來獨立地調節各所述多個噴嘴的所述加熱器。
全文摘要
一種注塑裝置，包括具有歧管通道的歧管，該歧管通道用於接受壓力下的熔融材料的熔體流並且將該熔體流傳送到噴嘴的噴嘴通道中。模具型腔接受來自噴嘴的熔體流，噴嘴通道經由模具澆口與模具型腔相通。熱電偶與模具型腔中的模具型芯相連，以便測量模具型腔中的熔融材料的溫度。
文檔編號B29C45/27GK1638943SQ03804998
公開日2005年7月13日 申請日期2003年1月9日 優先權日2002年1月9日
發明者G·奧拉魯 申請人:標準模具有限公司