用於塑性材料的注射模製的方法和裝置與流程

2023-06-02 01:18:21 2

本發明大體上涉及由注射模製的塑性材料製成的製品的生產，且更具體而言，涉及順序注射模製(sequential injection molding)裝置。

此種模製裝置通常包括具有腔的模具、多個注射器，該多個注射器相對於模具的腔分別布置在中心、中間和端部位置且其促動是根據順序周期模式來操作的。閥類型的注射器是由與熔融塑性材料分配器連接的噴嘴形成的，且在該注射器中，控制塑性材料從分配器到模具腔的引入的針閥可軸向地移動。

用於打開和關閉該針閥的位移，即，各注射器的打開和關閉，是通過流體促動器，或者根據當前的趨勢、通過控制電子單元控制的相應電動促動器來操作的，該控制電子單元允許以最大的精確度改變針閥的位置且可能改變位移速度。電動促動器還可通過旋轉電動馬達來便利地構造，例如通過以本申請人名義的文獻JP-06114887、US-7121820和EP-2679374描述和例示的。

背景技術：

附圖中的圖1示意性地表示可藉助於順序注射模製獲得的製品，其例如由相當大的主體構成，諸如例如用於機動車輛的擾流板S。擾流板S的形狀明顯地對應於模具腔，且用於順序注射的注射器分別以A指示中心注射器，以B-C表示中間注射器，且以D表示端部注射器，端部注射器布置在模具腔的端部附近。

圖2為示出用於獲得製品S的常規順序注射工藝方法的例子的圖：該圖作為時間的函數示出作為百分比表示的由注射器A、B、C和D的針閥採取的位置，從關閉位置「0」到最大開度位置「100」。如可觀察到的，在腔填充步驟中，注射器例如在相應針閥的相同的速度或甚至是在不同的速度下，從中心注射器A開始以一連串(cascade)的方式打開，直到完全打開(100％)。在達到完全打開之後，所有的注射器被保持在此種位置中，直到該步驟的結束，以用於在模具腔中對塑性材料進行保壓(packing)，之後同時返回至關閉位置。

不同注射器的電動促動器的電子控制難以與實際工藝狀態相關聯，即，一系列的參數可隨著操作狀態、塑性材料的物理狀態、和注射壓力的變化而變化。

注射壓力在各注射器的打開之前時是最大的，且相關閥的位移直到相當大的打開高度(在圖2的情況中為完全打開)可能由於高壓的突然釋放而在模具澆口附近在模製件上引起表面缺陷。由此，這可能導致在工件的表面上生成可視的壓力線或流線，並且特別是在要求高審美標準時，對其可接受性而言可能是決定性的。

與此同時，在保壓步驟期間，提供正確的操作壓力(特別是使模具腔內的壓力大體上平衡，以優化工件的填充和固化)是合乎需要的。將注射器閥保持在完全打開位置不允許控制前述壓力，除非損害精確度且僅通過模製裝置的注射螺杆。

附圖中的圖3示出在注射器A，B，C，D的澆口處在模具腔中測量的壓力趨勢。顯然在填充步驟中發生不均勻的值和相當大的壓力變化，而在隨後的保壓步驟中，在測得的壓力值之間觀察到相當大的差異，在保壓步驟中，所有的注射器如提到的那樣被保持在完全打開狀態下。這意味著腔的填充和模製製品的隨後的固化不會是最佳的。

技術實現要素：

本發明的目的在於通過有效地控制模具腔內中壓力來優化填充或保壓步驟或者填充和保壓步驟二者，從而克服上述缺陷，以便極大地減少或甚至消除模製製品的上述表面缺陷。

為了實現該目的，根據第一方面，本發明涉及一種在權利要求1的前序部分中定義的類型的模製方法且其特徵在於注射器(被認為是在順序注射模製中使用的注射器集合中的通用注射器)不考慮其相對於模具腔的位置及其打開速度，通過以下模式中的至少一種而受到控制：

-在填充步驟中，將注射器從最大打開狀態部分地關閉至更小地打開的狀態；

-在保壓步驟中，將注射器設定為部分打開狀態且然後將注射器打開至更大地打開的狀態。

根據一個特別有利的特徵，在模製方法提供以前述方式中的二者來控制注射器的情況中，填充步驟中的更小地打開的狀態對應於保壓步驟中的部分打開狀態。

本發明還涉及用於實現該方法的裝置。

附圖說明

在附圖中：

-圖1示意性地例示了藉助於順序注射而模製的製品，和注射器的相對布置，

-圖2為表示根據前述現有技術的順序注射方法的圖，

-圖3為表示與根據圖2的現有技術的順序注射對應的模具腔中的壓力發展的圖，

-圖4為類似於圖2的圖，其示出在填充步驟期間，根據本發明的用於控制通用注射器的方法，

-圖5為類似於圖4的圖，其示出在填充步驟期間，關於在順序注射中涉及的所有注射器的第一控制方法，

-圖6為類似於圖5的圖，其示出在保壓步驟期間，根據本發明的用於控制通用注射器的第二方法，

-圖7為類似於圖6的圖，其示出在保壓步驟期間，應用於在順序注射中所涉及的所有注射器的第二控制方法，

-圖8示出圖6的變形，

-圖9示出圖7的變形，且

-圖10為類似於圖3的圖，其對應於根據本發明的方法。

具體實施方式

已在介紹部分中參照根據現有技術實現的順序注射周期和在圖3的圖中示範的相對缺點描述了圖1、2和3。

圖4的圖表表示在使用根據本發明的方法的填充步驟中，用於在順序注射期間控制注射器A，B，C，D中的任一個的方法。應當觀察到，如上面解釋的，注射器設有相應的針閥，針閥可便利地藉助於例如在之前提到的EP-2679374中描述和例示的類型的旋轉電動馬達，藉助於相應的電動促動器在完全關閉位置和完全打開位置之間軸向地移動。電動馬達又藉助於電子控制單元而被促動，該電子控制單元構造成以根據本發明的原理來操作。

圖4的圖表作為時間的函數來表示任意注射器的針閥位置，不考慮其相對於模具的位置，且不考慮針閥的位移速度：例如，中間注射器B中的一個。相關針閥的位置作為完全打開位置的百分比而指示，從0至100％。

如可在圖中觀察到的，注射器B的閥從完全關閉位置打開至最大打開位置，並不一定與僅可在閥衝程的上死點處獲得的最大開度一致。此種最大打開位置在所例示例子的情況中例如可為全開度的約50％，且如提到的，打開速度可為任意的，即，其並不需要在一定程度上是快速的。

由此，根據本發明的獨特特性，在注射器的閥再次關閉直到更小地打開的位置(在這種情況中例如約為40％)之前，將最大打開位置維持以給定的時間周期(例如在填充步驟期間)。由此，已通過實驗測試證明，在填充步驟期間，優化模具腔中的壓力，以便在澆口處可在模製件的表面上觀察到的壓力線最小化或甚至完全消除。特別地，在順序模製中，用於控制注射器的這種方法對避免相鄰的高壓力源的存在是特別有用的，相鄰的高壓力源甚至更可能導致模製製品上可見的壓力線的集中。

圖5例示了根據本發明的填充步驟中的控制方法，其應用於在圖1中示範的構件的順序模製：各種注射器A，B，C，D的閥被電子地控制，例如以便當打開或各隨後的注射器(例如注射器C)處於最大打開狀態時，將任一各之前的注射器(例如中間注射器B)的部分關閉設定達到更小地打開的狀態，以避免兩個高壓的相鄰注射點。在圖5中指示的開度值僅是作為實例提供的。

圖6的圖表示在保壓步驟期間，用於控制通用注射器(例如仍然是中間注射器B中的一個)的第二獨特方法。如之前提到的，該圖作為時間的函數表示作為完全打開位置的百分比從0至100％指示的注射器針閥的位置。

在填充步驟的結束時，注射器閥處於打開位置，例如，之前參照填充步驟描述的一個：根據本發明的另一獨特方面，從該位置開始，注射器會進一步打開，直到更大的打開高度，通常總是部分的，且例如比在填充步驟中達到的最大開度小。以此方式，通過大體上平衡模具腔中的壓力以便優化製品的形成和固化，注射器處的注射壓力可進一步有效地得到控制。即便在該步驟中，從打開位置和速度可為任意的意義上說，注射器相對於模具腔的位置或是相關針閥的打開速度都不構成重要的或決定性的參數。

該注射器的更大開度的狀態在整個保壓步驟期間得到維持，在其結束時，使注射器到達完全關閉位置，即便是在該情況下也以任意的速度。

圖7示出在順序模製過程中，與在圖1中例示的所有注射器A，B，C，D有關的保壓步驟。如可觀察到的，更大的打開程度對於端部注射器D可能是最大的，並且對於中間注射器C和B直到中心注射器A逐漸減小。

應當觀察到，從僅一個或另一個可根據本發明來執行的意義上說，如上所述的關於填充步驟的第一控制方法和根據在本文中關於保壓步驟描述的控制方法可相對於彼此獨立地實現。然而，本發明還提供了實現二者的備選方案：在該情況下，填充步驟中的前述更小開度狀態可便利地對應於在保壓步驟開始時的部分打開狀態，然後後面跟著前述更大打開狀態。

備選地，在填充步驟的結束時，如果通用注射器的更小開度的狀態精確地對應於在保壓步驟期間待維持的最佳部分打開狀態，則此種狀態應無疑地在整個保壓步驟期間得到維持，直到完全關閉。該情況參照通用注射器在圖8中表示(例如，再次是中間注射器B中的一個)，並且參照所有的注射器A，B，C，D在圖9中表示。

圖10的圖表例示了在藉助於注射器A、B、C和D，在根據本發明的填充步驟期間使用第一控制方法，並在根據本發明的保壓步驟期間使用第二控制方法執行順序注射的情況下，在模具腔中通過實驗檢測的壓力趨勢。清楚的是，相對於現有技術(圖3)，壓力為更加均勻且一致，從而優化模製製品的形成和固化，因此達到顯著改善的表面美學品質。

本發明的另一方面規定基於在成品元件上觀察到的分析結果在相關的電子控制單元中自動地設定通用注射器打開和關閉周期(可通過其來控制工藝參數)。

用於實現該方法的模製裝置通常應是常規的，且僅注射器的電子促動器的電子單元的構造應被設定為以便實現上述控制方法中的一者、另一者、或二者。

顯然，本發明的細節可相對於已描述的和例示的廣泛地變化，而不偏離通過以下權利要求限定的保護範圍。