氣動驅動銷速度控制注射成型裝置和方法
【專利說明】
[0001] 相關申請
[0002] 本申請要求2012年12月13日提交的美國臨時申請?zhí)?1/736,878、2013年2月 28日提交的美國臨時申請?zhí)?1/770,781、2013年3月18日提交的美國臨時申請?zhí)?1/802， 878以及2013年6月24日提交的美國臨時申請?zhí)?1/838,620的優(yōu)先權的權益，這些申請 的公開內容通過引用全部并入本文，如在文中完全闡述一樣。
[0003] 所有以下專利的公開內容以全文引用的方式并入本文，如同完全闡述一樣：美國 專利號5,894,025、美國專利號6,062,840、美國專利號6, 294,122、美國專利號6, 309, 208、 美國專利號6, 287,107、美國專利號6, 343,921、美國專利號6, 343,922、美國專利號6, 254， 377、美國專利號6, 261，075、美國專利號6, 361，300 (7006)、美國專利號6,419,870、美國專 利號6,464,909 (7031)、美國專利號6, 599,116、美國專利號7, 234,929 (7075US1)、美國專 利號 7,419,625 (7075US2)、美國專利號 7, 569,169 (7075US3)、2002 年8 月 8 日提交的美 國專利申請序列號10/214,118 (7006)、美國專利號7,029, 268 (7077US1)、美國專利號7， 270,537(7077US2)、美國專利號7,597,828(7077US3)、2000年10月30日提交的美國專利 申請序列號09/699,856(7056)、2002年10月11日提交的美國專利申請序列號10/269， 927(7031)、2000年2月15日提交的美國申請序列號09/503,832(7053)、2000年9月7日提 交的美國申請序列號09/656,846 (7060)、2001年12月3日提交的美國申請序列號10/006， 504(7068)和2002年3月19日提交的美國申請序列號10/101,278(7070)。
技術領域
[0004] 已開發(fā)了具有液壓流體流動控制機構的注射成型系統(tǒng)，液壓流體流動控制機構通 過注射循環(huán)過程控制閥銷的運動，使銷在注射循環(huán)過程中向上游或下游運動以便提高或降 低流體材料的流速，以與注射循環(huán)的流體流速預定曲線對應。傳感器可感測注射流體材料 或裝置的狀況（例如銷位置），并將指示感測的狀況的信號發(fā)送至控制器內包含的程序，該 程序將信號用作可變輸入以根據(jù)預定曲線控制閥銷的運動。

【發(fā)明內容】

[0005] 在本發(fā)明的一個實施方案中，氣動驅動式活塞和/或閥銷可控地受驅動，以便從 澆口完全關閉位置（無材料流動）開始，以減小的初始速率（低于系統(tǒng)的最大速率）可控 地將活塞和閥銷向上游驅動至澆口打開材料流動位置（在循環(huán)開始時），然后在相同循環(huán) 期間出現(xiàn)的一些預定時間或銷位置，以相對于減小的初始速度而言更高的速度（通常為最 大速度）驅動活塞或銷，隨后在相同循環(huán)驅動期間的一些預定時間或位置，以相對于該更 高速度而言的另一種速度或相同的減小速度驅動活塞或銷。銷抽出時的這種初始慢、中間 高，最后慢的速度有助于除去成型物品中的缺陷。
[0006] 在本發(fā)明的另一個實施方案中，氣動驅動式活塞和/或閥銷可控地受驅動，以便 從澆口完全關閉位置開始，以減小的初始速率（低于系統(tǒng)的最大速率）可控地將活塞和閥 銷向上游驅動至澆口打開材料流動位置（在循環(huán)開始時），然后在相同循環(huán)期間出現(xiàn)的一 些預定時間或銷位置，以相對于減小的初始速度而言更高的速度（通常為最大速度）將活 塞或銷驅動至活塞和閥銷在注射循環(huán)結束時的完全上游位置。銷抽出方案的這種初始慢、 隨后高的速度有助于除去成型物品中的缺陷。
[0007] 在本發(fā)明的另一個實施方案中，氣動驅動式活塞和/或閥銷可控地受驅動，以便 從澆口完全關閉位置開始，以一個或多個減小的速率（即低于系統(tǒng)的最大速度）可控地將 活塞和閥銷從澆口關閉位置一直向上游驅動至完全上游材料流動循環(huán)結束位置。銷抽出方 案的這種減小的速度有助于除去成型物品中的缺陷。
[0008] 在本發(fā)明的另一個實施方案中，氣動驅動式活塞和/或閥銷可控地受驅動，以便 從循環(huán)的向上游抽出部分結束時的上游澆口完全打開位置（最大材料流動）開始，以減小 的初始速率（低于系統(tǒng)的最大速率）可控地將活塞和閥銷向下游朝澆口關閉位置驅動，然 后在相同循環(huán)的下游關閉部分期間出現(xiàn)的一些預定時間或銷位置，活塞或銷以相對于減小 的初始速度而言較高的速度（通常為最大速度）受驅動，隨后在相同循環(huán)驅動期間出現(xiàn)的 一些預定時間或位置，以相對于該較高的速度而言的另一種速度或相同的減小速度將活塞 或銷向下游驅動至澆口完全關閉位置（無材料流動）。銷向下游朝關閉澆口運動的這種初 始慢、中間高，最后慢的速度有助于除去成型物品中的缺陷。
[0009] 在本發(fā)明的另一個實施方案中，氣動驅動式活塞和/或閥銷可控地受驅動，以便 從循環(huán)的向上游抽出部分結束時的上游澆口完全打開位置（最大材料流動）開始，以減小 的初始速率（低于系統(tǒng)的最大速率）可控地將活塞和閥銷向下游朝澆口關閉位置驅動，然 后在相同循環(huán)的下游澆口關閉部分期間出現(xiàn)的一些預定時間或銷位置，以相對于減小的初 始速度而言更高的速度（通常為最大速度）將活塞或銷一直驅動至澆口關閉（無材料流 動）位置。銷向下游朝關閉澆口運動的這種初始慢、隨后高的速度有助于除去成型物品中 的缺陷。
[0010] 在本發(fā)明的另一個實施方案中，氣動驅動式活塞和/或閥銷可控地受驅動，以便 從循環(huán)的向上游抽出部分結束時的上游澆口完全打開位置（最大材料流動）開始，以減小 的速率（低于系統(tǒng)的最大速率）可控地將活塞和閥銷向下游朝澆口關閉位置一直驅動至澆 口關閉（無材料流動）位置。對活塞或銷的這種向下游至澆口關閉位置的速度減小的驅動 (相對于最大速度）有助于除去成型物品中的缺陷。
[0011] 在本發(fā)明的另一方面，提供了用于控制將注射流體材料輸送至模具型腔的速度或 流量的注射成型裝置，該裝置包括：
[0012] 氣動驅動致動器，包括其內安裝有活塞的流體密封室，活塞與閥銷相互連接，
[0013] 活塞在流體密封室內形成第一驅動室和第二驅動室，每個驅動室具有各自的流體 流動口，可沿軸向移動往復路徑驅動活塞和閥銷，軸向移動往復路徑具有在允許注射流體 材料通過澆口到達模具的上游澆口完全打開位置與銷阻止注射材料流動通過澆口到達模 具的下游澆口完全關閉位置之間延伸的行程長度，
[0014] 壓縮氣體源，其產(chǎn)生具有所選最大壓力或流速的氣流，
[0015] 氣體計量機構，其設置在氣體源與驅動室的流體流動口之一之間，或氣體源與驅 動室的流體流動口之另一之間，或氣體源與驅動室的兩個流體流動口之間，該氣體計量機 構可以可控地運動至一個或多個可選擇的位置，所述可選擇的位置將通過流體流動口之一 或另一的壓縮氣體的流速或壓力改變?yōu)榈陀趬嚎s氣體最大壓力或流速的對應的一個或多 個減小的壓力或流速，
[0016] 控制器，其包括可編程指令，所述可編程指令設置為：
[0017] 在從下游澆口完全關閉位置至上游澆口完全打開位置的行程長度的至少選定部 分的過程中，自動且可控地使氣體計量機構運動至與減小的壓力或減小的流速對應的可選 擇位置的一個或多個，以及
[0018] 在從上游澆口完全打開位置至下游澆口完全關閉位置的行程長度的至少選定部 分的過程中，自動且可控地使氣體計量機構運動至與減小的壓力或減小的流速對應的可選 擇位置的一個或多個。
[0019] 用于控制將注射流體材料輸送至模具型腔的速度或流量（volume)的注射成型裝 置，該裝置包括：
[0020] 氣動驅動致動器，包括其內安裝有活塞的流體密封室，活塞與閥銷相互連接，
[0021] 活塞安裝在流體密封室內，用于通過非彈性接合或利用設置在活塞與流體密封室 內表面之間的非彈性材料，沿著或抵靠流體密封室的內表面進行軸向滑動，
[0022] 活塞在流體密封室內形成第一驅動室和第二驅動室，每個驅動室具有各自的流體 流動口，可沿軸向移動往復路徑驅動活塞和閥銷，所述軸向移動往復路徑具有在允許注射 流體材料通過澆口到達模具的上游澆口完全打開位置與銷阻止注射材料流動通過澆口到 達模具的下游澆口完全關閉位置之間延伸的行程長度，
[0023] 壓縮氣體源，其產(chǎn)生具有所選最大壓力或流速的氣流，
[0024] 氣體計量機構，其設置在氣體源與驅動室的流體流動口之一之間，或氣體源與驅 動室的流體流動口之另一之間，或氣體源與驅動室的兩個流體流動口之間，該氣體計量機 構可以可控地運動至一個或多個可選擇的位置，所述可選擇的位置將通過流體流動口之一 或另一的壓縮氣體的流速或壓力改變?yōu)榈陀趬嚎s氣體最大壓力或流速的對應的一個或多 個減小的壓力或流速，
[0025] 調節(jié)器，其與氣體計量機構相互連接，調節(jié)器可手動調節(jié)或與包括可編程指令的 控制器相互連接，可編程指令自動且可控地致動調節(jié)器，以使氣體計量機構在從上游澆口 完全打開位置至下游澆口完全關閉位置的行程長度的至少選定部分的過程中，運動至與減 小的壓力或減小的流速對應的可選擇位置的一個或多個。
[0026] 控制機構可包括可編程指令，可編程指令可控地使氣體計量機構在銷從上游澆口 完全打開位置行進至下游澆口完全關閉位置的行程長度的至少選定部分的過程中，運動至 與減小的壓力或減小的流速對應的可選擇位置的一個或多個。
[0027] 氣體計量機構可包括可手動調節(jié)的構件，使用者可在注射循環(huán)開始之前手動地將 該構件調節(jié)至可選擇的位置，在整個注射循環(huán)過程中可手動調節(jié)構件始終維持處于該可選 擇的位置。
[0028] 優(yōu)選可遠程控制氣體計量機構以使其自動運動至可選擇位置的一個或多個，控制 器可編程以自動引導氣體計量機構運動至一個或多個可選擇位置，從而根據(jù)預定算法或程 序可控地調節(jié)或改變流動通過流體流動口之一或另一或二者的氣體的流速或壓力程度。 [0029] 控制器可包括根據(jù)終了的或流逝的預選時間量或根據(jù)由位置傳感器檢測的致動 器或銷的位置指導氣體的流速或壓力程度改變的指令。
[0030] 控制機構通常被編程為，從所述閥銷或所述致動器處于所述澆口完全關閉位置時 開始，使所述計量機構按一初始時間段或一上游移動距離，移動至減小流動通過所述流體 流動口之一或另一個的氣體的流速或壓力的一個或多個選擇的位置，其中所述致動器或所 述銷沿所述行程長度的一部分向上游移動了所述的上游移動距離，且其中在所述一段初始 時間終了后氣體的流速或壓力增大，由此在所述一段初始時間終了后所述致動器或所述閥 銷以較高的速度繼續(xù)向上游移動。
[0031] 計量機構可包括電子可編程限流器。
[0032] 計量機構可包括一個或多個擋板或可調節(jié)孔器件，其安裝在致動器上或安裝至致 動器或與致動器一體成形，且可調節(jié)至一個或多個可控地改變流體流動口的開度的可選擇 位置。
[0033] 該一個或多個擋板或可調節(jié)孔器件優(yōu)選與一個或多個電動機相互連接，電動機與 控制器相互連接，且可控制以選擇性地將擋板或可調節(jié)孔器件調節(jié)至該一個或多個可選擇 位置。
[0034] 在本發(fā)明的另一方面，提供了在注射成型裝置的注射循環(huán)期間，可控制地調節(jié)氣 動致動器活塞或與活塞關聯(lián)的閥銷的移動速率或速度的方法，其中致動器包括流體密封 室，活塞安裝在流體密封室內形成具有第一流體流動口的第一流體密封驅動室和具有第二 流體流動口的第二流體密封驅動室，活塞與閥銷相互連接，可沿軸向移動往復路徑驅動活 塞和閥銷，軸向移動往復路徑具有在允許注射流體材料流動通過澆口到達模具型腔的上游 澆口完全打開位置與銷阻止注射材料流動通過澆口到達模具型腔的下游澆口完全關閉位 置之間延伸的行程長度，
[0035] 該方法包括：
[0036] 使產(chǎn)生具有選定最大壓力或流速的氣流的壓縮氣體源與流體流動口互相連接，
[0037] 預先選擇對來自壓縮氣體源的在注射循環(huán)過程中通過流體流動口的壓縮氣體流 量的計量開始時間和計量持續(xù)時間，
[0038] 按預選的開始時間和預選的持續(xù)時間，計量來自壓縮氣體源的以低于壓縮氣體源 的最大壓力或流速的流速或壓力通過流體流動口的壓縮氣體的流量。
[0039] 計量步驟通常還包括，從閥銷在注射循環(huán)開始時處于下游澆口完全關閉的位置開 始，計量壓縮氣體的流量，其中注射循環(huán)開始時活塞或銷首先向上游抽出。
[0040] 計量步驟進一步地通常還包括選擇計量持續(xù)時間，以便在小于活塞或銷向上游移 動整個行程長度所需時間量的時間段內或在銷向上游的小于行程長度的移動距離上計量 氣體。
[0041] 在本發(fā)明的另一方面，提供了在注射成型裝置的注射循環(huán)期間，可控制地調節(jié)氣 動致動器活塞或與活塞關聯(lián)的閥銷的移動速率或速度的方法，其中致動器包括流體密封 室，活塞安裝在流體密封室內形成具有第一流體流動口的第一流體密封驅動室和具有第二 流體流動口的第二流體密封驅動室，活塞與閥銷相互連接，可沿軸向移動往復路徑驅動活 塞和閥銷，軸向移動往復路徑具有在允許注射流體材料流動通過澆口到達模具型腔的上游 澆口完全打開位置與銷阻止注射材料流動通過澆口到達模具型腔的下游澆口完全關閉位 置之間延伸的行程長度，
[0042] 該方法包括：
[0043] 將注射循環(huán)限定為包括第一循環(huán)部分和第二循環(huán)部分的事件，在第一循環(huán)部分， 首先從下游澆口完全關閉位置開始向上游驅動活塞或銷至上游澆口完全打開位置，而在第 二循環(huán)部分，將活塞或銷向下游驅動回下游澆口完全關閉位置，
[0044] 使活塞或銷與產(chǎn)生以選定的最大壓力或流速流向流體流動口的氣流的壓縮氣體 源相互連接，
[0045] 在第一循環(huán)部分的至少一部分的過程中以壓縮氣體源產(chǎn)生的氣體的最大壓力或 流速的計量部分驅動活塞或銷，以及
[0046] 在第二循環(huán)部分的至少一部分的過程中以壓縮氣體源產(chǎn)生的氣體的最大壓力或 流速的計量部分驅動活塞或銷。
[0047] 在本發(fā)明的另一方面，提供了在注射成型裝置的注射循環(huán)期間，可控制地調節(jié)氣 動致動器活塞或與活塞關聯(lián)的閥銷的移動速率或速度的方法，其中致動器包括流體密封 室，活塞安裝在流體密封室內形成具有第一流體流動口的第一流體密封驅動室和具有第二 流體流動口的第二流體密封驅動室，活塞與閥銷相互連接，可沿軸向移動往復路徑驅動活 塞和閥銷，軸向移動往復路徑具有在允許注射流體材料流動通過澆口到達模具型腔的上游 澆口完全打開位置與銷阻止注射材料流動通過澆口到達模具型腔的下游澆口完全關閉位 置之間延伸的行程長度，
[0048] 該方法包括：
[0049] 將注射循環(huán)限定為包括第一循環(huán)部分和第二循環(huán)部分的事件，在第一循環(huán)部分， 首先從下游澆口完全關閉位置開始將活塞或銷向上游驅動至上游澆口完全打開位置，而在 第二循環(huán)部分，將活塞或銷向下游驅動回下游澆口完全關閉位置，
[0050] 使活塞或銷與產(chǎn)生可以最大速度驅動活塞或銷的氣流的壓縮氣體源相互連接，
[0051] 以壓縮氣體源產(chǎn)生的壓縮氣體的計量部分驅動活塞或銷以在第一循環(huán)部分的至 少一部分的過程中以小于最大速度的選定速度驅動活塞或銷，以及
[0052] 以壓縮氣體源產(chǎn)生的壓縮氣體的計量部分驅動活塞或銷以在第二循環(huán)部分的至 少一部分的過程中以小于最大速度的選定速度驅動活塞或銷。
[0053] 在本發(fā)明的另一方面，提供了在注射成型裝置中進行注射成型循環(huán)的方法，該裝 置包括：
[0054] 歧管，其容納注射流體成型材料，并具有在注射壓力下將注射流體成型材料輸送 至模具型腔澆口的輸送通道，
[0055] 氣動致動器，其由具有能夠以一個或多個選定的最大移動速率驅動致動器的選定 最大壓力的壓縮氣體源驅動，氣動致動器包括一對相對的第一氣體驅動室和第二氣體驅動 室，
[0056] 致動器可驅動地與閥銷相互連接，可沿具有選定行程長度的移動路徑向上游和下 游驅動閥銷的頂端，行程長度在閥銷的頂端阻擋澆口以防止注射流體材料流入型腔的第一 位置、一個或多個位于第一位置上游的第二位置以及位于該一個或多個第二位置上游的選 定的完全上游位置之間延伸，
[0057] 可通過閥系統(tǒng)連續(xù)向上游方向可控地驅動致動器，其中可在閥銷頂端設置在第一 位置的上游起始位置、一個或多個上游中間驅動速率位置與上游高驅動速率位置之間可控 地調節(jié)閥系統(tǒng)，當閥系統(tǒng)處于一個或多個上游中間驅動速率位置時，以一個或多個中間上 游移動速率連續(xù)向上游方向驅動致動器，而當閥系統(tǒng)處于上游高驅動速率位置時，以一個 或多個選定的最大移動速率連續(xù)向上游方向驅動致動器，
[0058] 可通過閥系統(tǒng)連續(xù)向下游方向可控地驅動致動器，其中可在一個或多個下游中間 驅動速率位置與下游高驅動速率位置之間可控地調節(jié)閥系統(tǒng)，當閥系統(tǒng)處于一個或多個下 游中間驅動速率位置時，以一個或多個中間下游移動速率連續(xù)向下游方向驅動致動器，而 當閥系統(tǒng)處于下游高驅動速率位置時，以一個或多個選定的最大移動速率連續(xù)向下游方向 驅動致動器，
[0059] 該方法包括：
[0060] 開始注射循環(huán)，其中閥銷的頂端處于第一位置，而閥系統(tǒng)處于上游起始位置，
[0061] 調節(jié)閥系統(tǒng)使其在一個或多個選定的上游中間驅動速率位置工作以在選定行程 長度的選定部分或整個選定行程長度上連續(xù)向上游方向驅動閥銷的頂端，
[0062] 當閥銷的頂端已到達選定的完全上游位置時，調節(jié)閥系統(tǒng)使其在一個或多個下游 中間驅動速率位置工作以在選定行程長度的選定部分或整個選定行程長度上連續(xù)向下游 方向驅動閥銷的頂端。
[0063] 這種方法優(yōu)選進一步包括自動調節(jié)閥系統(tǒng)使其在感測到閥銷的頂端已到達選定 的完全上游位置或已經(jīng)過預定時間量（預定時間量終了）