CN1205013C - 具有流量控制的总管系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种使注入过程中材料流的流量受控制的注塑装置和方法。按照一优选实施例，提供了一种注塑装置，它包括一总管(231)、至少一个连接于总管的注入喷嘴(215)、与所述至少一个注入喷嘴相应并位于其下游的至少一个浇口(211)、一致动器、一适于在总管和注入喷嘴中往复移动的阀销(200)以及一连接于致动器的、用于在注入过程中将阀销调节到多个位置而改变材料流量的控制器。该阀销具有一连接于致动器而使阀销由致动器驱动的第一端、一在一向前位置关闭浇口(211)的第二端以及一在所述第一和第二端之间用于在注入过程中调节材料流量的控制表面(205)。缩回阀销趋向于减小注入过程中材料流的流量，而将阀销朝浇口(211)移动趋向于增大注入过程中材料流的流量。

Description

具有流量控制的总管系统

                        相关申请

本申请是1998年4月21日提交的、名为“具有流量控制的总管系统”的美国申请第09/063,762号根据35U.S.C.§120的部分继续申请，并根据35U.S.C.§119(e)要求1999年3月16日提交的、名为“动态供给阀浇口”的临时申请第60/124,596号的优先权。

                        技术领域

本发明涉及通过总管注射加压材料，诸如热流道系统中熔融的塑料的注塑。更具体地说，本发明涉及一种改进的注塑热流道系统，其中，注塑过程中通过浇口的熔融流的流量受控制。

                        背景技术

美国专利第5,556,582号揭示了一种多浇口单模腔系统，其中，通过各个浇口的熔融流的流量是按照特定目标过程条件利用一控制系统来独立控制的。这种系统可使零件的熔接线(来自一个浇口的熔融物接触来自另一个浇口的熔融物的零件部分)选择性地定位。该系统还可使熔接线的形状得以改变，以形成更强的接合。

‘582专利揭示在模腔的浇口处用一锥形阀销来控制熔融流的流量。它还揭示在模腔内设置一压力传感器。在模腔内设置压力传感器可以使压力传感器检测到阀销关闭时产生的压力峰值。传感器检测到的压力峰值可能使控制系统产生不希望有的反应，并导致对熔融流的控制精度低于所需水平。

‘582专利揭示的控制系统使用阀销位置和腔压的变量来确定阀销应处的位置。因此，‘582专利的控制系统所进行的运算采用两个变量来控制熔融流进入模腔的流量。

                          发明内容

提供了一种在注塑过程中使材料流的流量受控制的注塑装置和方法。按照一优选实施例，提供一种注塑装置，它包括一总管、至少一个连接于总管的注入喷嘴、与所述至少一个注入喷嘴相应并位于其下游的至少一个浇口、一致动器、一适于在总管和注入喷嘴中往复移动的阀销以及一连接于致动器的、用于在注入过程中将阀销调节到多个位置而改变材料流量的控制器。阀销具有一连接于致动器而使阀销由致动器驱动的第一端、一在一向前位置关闭浇口的第二端以及一在所述第一和第二端之间用于在注入过程中调节材料流量的控制表面。缩回阀销可以减小注入过程中材料流的流量，而将阀销朝浇口移动可以增大注入过程中材料流的流量。

按照本发明的另一优选实施例，一种注塑系统具有一将材料分别注入第一和第二模腔的总管以及一分别按第一和第二目标样板曲线来控制在注入过程中注入第一和第二模腔的材料流量的控制器，其中，第一和第二目标样板曲线分别表示与注入过程中注入第一和第二模腔的材料流量相关的第一和第二检测条件的需要值，在该系统中，提供一种用于至少产生第一模腔的第一目标样板曲线的方法。该方法包括以下步骤：切断进入第二模腔的材料流：以及将材料注入第一模腔，以确定什么样的第一检测条件的值可在第一模腔中产生可接受的模塑零件，产生可接受的模塑零件的第一检测条件的值构成第一目标样板曲线。

按照本发明的另一优选实施例，一种注塑系统具有一将材料分别注入第一和第二模腔的总管以及一分别按第一和第二目标样板曲线来控制注入第一和第二模腔的材料流量的控制器，其中，每个目标样板曲线分别表示与注入过程中注入第一和第二模腔的材料流量相关的第一和第二检测条件的需要值，在该系统中，提供一种用于产生第一和第二目标样板曲线的方法。该方法包括以下步骤：将材料同时注入第一和第二模腔；以及根据材料的同时注入，确定什么样的第一检测条件的值可在第一模腔中产生可接受的模塑零件，产生可接受的模塑零件的第一检测条件的值构成第一目标样板曲线，并确定什么样的第二检测条件的值可在第二模腔中产生可接受的模塑零件，在第二模腔中产生可接受模塑零件的第二检测条件的值构成第二目标样板曲线。

按照另一优选实施例，一种注塑系统具有一将材料通过第一和第二浇口注入一或多个模腔的总管以及一分别按第一和第二目标样板曲线来控制在注入过程中通过第一和第二浇口注入的材料流量的控制器，其中，第一和第二目标样板曲线分别表示与注入过程中通过第一和第二浇口注入的材料流量相关的第一和第二检测条件的需要值，在该系统中，提供一种用于至少产生第一目标样板曲线的方法。该方法包括以下步骤：选择一试验第一目标样板曲线由控制器执行；按由控制器所执行的试验第一目标样板曲线将材料通过第一浇口注入一模腔；以及确定所注入的材料是否可在模腔中产生可接受的模塑零件。

按照另一优选实施例，一种注塑系统具有一将材料通过第一浇口注入第一模腔的总管以及一通过将一目标压力与注入过程中的一实际压力比较、按一第一目标压力样板曲线来控制在注入过程中通过第一浇口注入的材料流量的控制器，其中，第一目标压力样板曲线表示在注入过程中通过第一浇口注入的材料所施加的压力的第一目标值，在该系统中，提供一种用于产生第一目标压力样板曲线的方法。该方法包括以下步骤：选择与注入材料的目标注入压力相应的一变量的值；选择与注入材料的目标充填压力相应的一变量的值；以及选择与注入过程的持续时间相应的一变量的值。

按照另一优选实施例，一种注塑系统具有一将材料通过第一浇口注入第一模腔的总管以及一通过将一目标压力与材料所施加的一实际压力比较、按一第一目标压力样板曲线来控制在注入过程中通过第一浇口注入的材料流量的控制器，在该系统中，提供一种用于产生第一目标压力样板曲线的方法。该方法包括以下步骤：选择与注入过程中的多个相应的时刻的目标压力对应的多个变量的压力值；以及按这些压力值形成第一目标压力样板曲线。

按照另一优选实施例，提供一种注塑装置，它包括一将材料通过第一和第二浇口导入一或多个模腔的总管以及一按与通过第一浇口注入的材料相关的第一目标样板曲线和与通过第二浇口注入的材料相关的第二目标样板曲线独立控制注入过程中通过第一和第二浇口注入的材料流量的控制器。第一目标样板曲线表示与注入过程中通过第一浇口注入的材料流量相关的第一检测条件的目标值，第二目标样板曲线表示与注入过程中通过第二浇口注入的材料流量相关的第二检测条件的目标值。该装置还包括一用于显示至少第一目标样板曲线的图象用户界面。

按照另一优选实施例，提供一种注塑装置，它包括：一将材料通过第一和第二浇口导入一或多个模腔的总管，该总管包括与各浇口相联的第一和第二井道；一将材料从第一井道压过第一浇口的第一顶杆；一将材料从第二井道压过第二浇口的第二顶杆；以及一控制器，它独立控制第一和第二顶杆在注入过程中将材料压过第一和第二浇口并压入一或多个模腔的第一和第二流量。

按照另一优选实施例，提供一种注塑装置，它包括：一将材料导入模腔的总管；一适于在总管中朝向和离开模腔往复移动的阀销，该阀销接触注入模腔的材料；以及一控制器，它根据材料施加在阀销上的力来控制注入过程中注入第一模腔的材料的流量。

按照另一优选实施例，一种注塑系统具有一总管、至少一个连接于总管的注入喷嘴、一致动器和一适于在总管和注入喷嘴中往复移动的阀销，该阀销具有一连接于致动器的第一端和关闭浇口的第二端，在该系统中，提供一种方法，该方法具有以下步骤：在注入过程开始之前，将阀销设置于一向后位置，在注入过程开始时使阀销从该向后位置朝浇口移动到一允许材料流动的中间位置，并在注入过程结束时使阀销从中间位置进一步朝浇口移动而关闭浇口。

按照另一优选实施例，一种注塑系统具有一将材料引导至第一和第二浇口的总管，该总管包括与各浇口相联的第一和第二井道，在该系统中，提供一种方法，该方法包括以下步骤：将材料注入各第一和第二井道；将材料从各第一和第二井道注入通过各第一和第二浇口；以及独立控制从第一和第二井道注入材料的流量。

按照另一优选实施例，一种注塑系统具有一将材料引导至第一和第二浇口的总管，该第一和第二浇口通入一或多个模腔，并具有与它们相联的第一和第二阀销，在该系统中，提供一种方法，该方法具有以下步骤：将材料注入总管；分别确定材料施加于第一阀销上的第一力和材料施加于第二阀销上的第二力；分别根据该第一和第二力来独立控制材料通过各第一和第二浇口注入该一或多个模腔的流量。

按照另一优选实施例，一种注塑系统具有一将材料引导至第一和第二浇口的注塑系统，这些浇口通入一或多个模腔，在该系统中，提供一种方法，该方法包括以下步骤：将材料注入总管；根据该一或多个模腔中检测到的一第一压力来控制总管中材料通过第一浇口注入该一或多个模腔的第一流量；以及根据该一或多个模腔中检测到的一第二压力来控制总管中材料通过第二浇口注入该一或多个模腔的第二流量。

                         附图说明

图1是本发明一实施例的注塑系统的部分示意性的剖视图；

图2是图1注塑系统的一侧的局部放大剖视图；

图3是类似于图1的、一个系统的一备选实施例的局部放大剖视图，其中使用一插塞以便于拆下阀销；

图4是类似于图1的、一个系统的一备选实施例的局部放大图，其中使用一螺纹喷嘴；

图5是类似于图4的视图，表示一备选实施例，其中使用一插塞以便于拆下阀销；

图6是类似于图1的、一个系统的局部剖视图，表示一备选实施例，其中采用向前切断；

图7是图6实施例的局部放大视图，表示阀销分别处于打开和关闭位置；

图8是类似于图6的、本发明的一备选实施例的剖视图，其中一螺纹喷嘴与便于拆下阀销的插塞一起使用；

图9是图8实施例的局部放大视图，其中阀销表示为处于打开和关闭位置；

图10是阀销的一备选实施例的放大视图，它表示为处于关闭位置；

图11是一具有流量控制的注塑系统的一备选实施例的局部剖视图，它具有一延伸到浇口的阀销；

图12是流量控制区域的局部放大细节剖视图；

图13是一具有流量控制的注塑系统的另一备选实施例的局部剖视图，它具有一延伸到浇口的阀销，表示该阀销处于注塑过程开始之前的起始位置；

图14是图13的注塑系统的视图，表示阀销处于一允许材料流动的中间位置；

图15是图13的注塑系统的视图，表示阀销在注塑过程结束时处于关闭位置；

图16是表示实际压力对连接于图13所示总管的四个注入喷嘴中测得的目标压力的一系列曲线图；

图17和18是显示于图13的界面114上的屏幕图象，它们用来显示、产生、编辑和储存目标样板曲线；

图19是具有流量控制的注塑系统的另一备选实施例的部分示意性的局部剖视图，其中使用一顶杆将材料从总管中的一井道注入模腔；

图20是图19所示实施例的局部视图，其中注塑机正对井道640填注材料；

图21是类似于图20的视图，其中井道充满了材料，系统已就绪而可将材料注入模腔；

图22是类似于图20和21的视图，其中已开始对模腔注入材料；

图23是类似于图20-22的视图，其中注入过程已经完成；

图24是具有流量控制的注塑系统的另一备选实施例的部分示意性的剖视图，其中在阀销后面使用一测压元件来控制各注入喷嘴中的流量；

图25是图24的阀销和致动器的局部放大剖视图；

图26是图24的测压元件和阀销的放大视图；

图27A和27B分别是表示阀销的末端关闭浇口和控制流量的放大视图；

图28A和28B表示用于图24系统的注塑喷嘴的一备选结构；

图29是类似于图19的、具有流量控制的注塑系统的一备选实施例的部分示意性的剖视图，其中使用一压力传感器来检测输送给致动器的液压；

图30是类似于图13的、具有流量控制的注塑系统的一备选实施例的局部剖视图，其中压力传感器安装于模腔中；以及

图31是具有流量控制的注塑系统的一备选实施例的局部剖视图，其中通过测量致动器室的差压来进行流量控制。

                        具体实施方式

图1-2表示本发明注塑系统的一个实施例。注塑系统1是一多浇口单模腔系统，其中，熔融材料3从浇口7和9注入模腔5。熔融材料3从注塑机11通过延长的入口13而注入总管15。总管15通过通道17和19分配熔融物。虽然示出了一其中可注入塑料熔融物的热流道系统，但本发明也可应用于其它类型的注入系统，在该系统中本发明可用来控制将一材料(例如金属或复合材料)输送到一腔室的流量。

熔融物分别通过通道17和19分配入喷嘴21和23的孔18和20。熔融物从喷嘴21和23注入模腔5(在那里形成零件)，该模腔由模具板25和27形成。虽然示出了一多浇口单模腔系统，但本发明并不局限于这种类型的系统，它例如还可应用于多腔系统，如下更详细所述。

注入喷嘴21和23分别容纳于模具板27中所形成的井道28和29中。喷嘴21和23分别定位于支承环31和33中。支承环可用于使喷嘴与浇口7和9对齐，并使喷嘴与模具隔绝。总管15座落在喷嘴后端的顶部，并通过由注塑机的夹子(未图示)施加于组件上的压力而保持与喷嘴密封接触。设置一O形圈36，用以防止喷嘴与总管之间产生熔融物泄漏。定位销73使总管在模具板27上定心。定位销32和34分别防止喷嘴23和支承环33相对于模具27转动。

喷嘴还包括一加热器35(图2)。虽然示出的是一电带加热器，但也可使用其它加热器。而且，在各喷嘴中可以设置热管(例如美国专利第4,389,002中所揭示的)，它们可以单独使用，也可结合加热器35一起使用。加热器用于将一直到浇口7和9处的熔融材料保持在其加工温度。喷嘴21和23还包括一插入件37和一管尖39。插入件可以由具有较高导热性的材料(例如铍铜)制成，用以通过将热量从加热器35施加给熔融物而将一直到浇口处的熔融物保持在其加工温度。管尖39用于与模具板27形成密封，并最好是导热性较低的材料(例如钛合金或不锈钢)，以减小从喷嘴到模具的热传递。

具有头部43的阀销41用于控制熔融材料朝相应浇口7和9流动的流量。阀销在总管中往复移动。设置一阀销套管44，用以防止熔融物沿阀销的杆102泄漏。阀销套管由一可用螺纹安装的盖塞46保持在适当位置。阀销在注入过程开始时打开，而在注入过程结束时关闭。在注入过程中，阀销可处于完全打开和关闭位置之间的之间位置，以减小或增大熔融物的流量。阀销头包括一锥形部分45，它与总管的孔19的表面47形成一个间隙81。通过移动阀销来增大或减小间隙尺寸，可相应地增大或减小熔融材料朝浇口的流量。当阀销关闭时，阀销头的锥形部分45与总管的孔的表面47相接触并形成密封。

图2中用虚线表示阀销头处于关闭位置，并用实线表示其处于完全打开位置，在该完全打开位置允许熔融物以最大的流量流动。为了减小熔融物流量，通过一致动器49将阀销从浇口缩回，以减小阀销与总管孔19之间间隙81的宽度。

致动器49(例如是申请第08/874,962中所揭示的类型)安装在一覆盖注塑系统1的夹板51中。致动器49是一液压致动器，但也可使用气动或电动致动器。致动器49包括一液压回路，该回路具有一可动活塞53，阀销41通过螺纹55安装于该活塞。因此，当活塞53移动时，阀销41也随其一起移动。致动器49包括液压管路57和59，它们由伺服阀1和2控制。液压管路57启动可使阀销41朝浇口移动到打开位置，而液压管路59启动可使阀销从浇口朝关闭位置缩回。致动器盖61限制活塞53沿竖直方向的纵向移动。O形圈63提供相应的密封，以防止液压流体泄漏出致动器。致动器本体65通过螺钉67安装于总管。

使用一压力传感器69来检测总管孔19中位于阀销头43下游的压力。在运作中，各喷嘴的相应压力传感器69所检测到的条件被反馈到一控制系统，该控制系统包括控制器PID1和PID2以及一CPU，它们示意性地表示于图1中。CPU进行PID(比例、积分、导数)运算，将压力传感器的检测压力(在一给定时刻)与一编程的目标压力(对于该给定时刻)比较。CPU指令PID控制器用致动器49来调节阀销，以在该给定时刻反映该目标压力。通过这种方式，对于一具体零件的注入过程，各浇口7和9可以跟踪一编定的目标压力样板曲线。

虽然在所揭示的实施例中检测条件是压力，但也可使用与熔融物流量相关的其它检测条件。例如，阀销的位置或阀销上的载荷可以作为检测条件。如果是这样，分别可采用位置传感器或载荷传感器来将检测条件反馈到PID控制器。与上述方式相同，对于具体的模腔浇口，CPU采用PID运算来将检测条件与一编程目标位置样板曲线或载荷样板曲线比较，并相应调节阀销。

熔融物流量与孔19中检测到的压力直接相关。这样，使用控制器PID1和PID2，按照所需的压力样板曲线，在一给定的注塑过程中可以调节熔融物流入浇口7和9的流量。缩回阀销，减小阀销与总管孔之间间隙81的宽度，从而可降低压力(以及熔融物流量)，同时，使阀销朝浇口9移动，增大间隙81的宽度，从而可增大压力(以及熔融物流量)。PID控制器通过将指令送到伺服阀1和2而调节致动器活塞51的位置。

通过控制单模腔系统(如图1所示)中的压力，可以调节在浇口7的熔融流75遇到浇口9的熔融流77时所形成的焊接线的位置和形状，如美国专利第5,556,582所揭示的。然而，本发明也可用于多腔系统。在多腔系统中，本发明可用来平衡相应模腔中的填注速度和充填样板曲线。例如，这对于在不同模腔中模塑多个类似零件的场合是有用的。在这种系统中，为了实现零件的均匀性，诸模腔的填注速度和充填样板曲线应尽可能地接近相同。对各喷嘴使用同一编程压力样板曲线，可以避免模腔间不可预知的填注压力差异，各模腔可产生一致均匀的零件。

本发明的另一优点可从一种多腔系统中体现出来，在该系统中，喷嘴注入多个形成不同尺寸零件的模腔中，这些模腔要求不同的填注速度和充填样板曲线。在这种情况下，对相应各模腔的相应各控制器编定不同的压力样板曲线。还有一个优点是体现在模腔的尺寸经常发生变化的场合，也就是通过改变形成零件的模具插入件来制造不同尺寸的零件的场合。除了改变所使用的硬件(例如喷嘴)来改变新零件的填注速度和充填样板曲线，用户可相应于待成形的新零件而选择新的程序。

图1和2的实施例的优点在于，控制流出总管15内的浇口的熔融物流量，而不是浇口7和9处的流量。控制离开总管内浇口的熔融物流量使得压力传感器能够远离浇口而设置(图1-5)。这样，无须将压力传感器设置在模腔内，不会受压力峰值的影响，因为若将压力传感器设置在模腔内或浇口附近，则会受到压力峰值影响。在浇口处关闭阀销会在模腔内产生压力峰值。该压力峰值可能造成控制系统不希望有的反应，例如在阀销应该关闭时却使阀销打开以降低压力。

避免因关闭模具浇口而产生的压力峰值的影响，可使控制系统的操作更为准确并且可预见性更强。控制离开总管内浇口的流量，可以仅使用一单个的检测条件(例如压力)作为变量而实现精确的控制。‘582专利揭示了使用两个检测条件(阀位置和压力)来抵销对压力峰值产生不希望有的反应。检测两个条件会使控制运算更复杂(使用两个变量)，并使硬件也更为复杂(压力和位置传感器)。

控制离开浇口的熔融物流量的另一个优点在于，所使用的阀销头43比将阀销在浇口处关闭的场合更大。可以使用更大的阀销头，因为它是设置在总管中，其中熔融流孔19可以制得更大以容纳较大的阀销头。通常不需要将大尺寸的阀销头容纳于喷嘴23端部、管尖39和插入件37内的浇口区域中。这是因为，增大浇口区域中的喷嘴、管尖和插入件的尺寸可能会干扰模具结构，例如干扰水管在模具内的设置，该水管最好是靠近浇口而设置。这样，便可远离浇口而设置一更大的阀销头。

使用较大的阀销头可以在阀销头上使用更大的表面45和在孔上使用更大的表面47，以形成间隙81。“控制”表面(45和47)越多、“控制”间隙(18)越长，对熔融物流量和压力的控制就越精确，因为阀销单位移动造成的熔融物流量的变化率较小。在图1-3中，间隙的尺寸和熔融物流量是通过调节间隙宽度来调节的，然而，间隙尺寸和材料流量的调节还可以通过改变间隙长度来实现，也就是说，间隙越长，流量就越受限制。这样，间隙尺寸的改变和材料流量的控制可以通过改变间隙的长度或宽度来实现。

阀销头包括一中间部分83和一从中间部分逐渐变细到一个点85的前部锥形部分95。这种形状有助于在熔融流经过控制间隙81时实现均匀的熔融物流量。这种阀销头形状还有助于消除间隙81下游的熔融流中的死点。

图3表示另一个方面，其中在总管15中插有一插塞87，它由一盖塞89保持在适当位置。定位销86防止插塞在安装该插塞的总管凹口内转动。该插塞便于拆下阀销41，而无须拆开总管、喷嘴和模具。当将插塞从总管上拆下时，可将阀销拉出总管安装插塞的位置，因为总管中安装插塞的凹口的直径大于阀销头最宽点的直径。这样，可以很容易地更换阀销，不会造成太多的停机时间。

图4和5表示本发明另外的备选实施例，其中使用螺纹喷嘴的型式来代替支承环喷嘴的型式。在该螺纹喷嘴型式中，喷嘴23通过螺纹91直接拧入总管15。而且，用一螺管加热器93来代替图1-3所示的电带加热器。螺纹喷嘴型式的优点在于，总管和喷嘴(21和23)可以作为一个整体构件拆下。在喷嘴螺纹连接于总管之处产生熔融物泄漏的可能性也较小。支承环型式(图1-3)的优点在于，无须等总管冷却就可将总管与喷嘴分离。图5也表示使用插塞87来便于拆下阀销41。

图6-10表示本发明的一备选实施例，其中采用的是“向前”切断，而不是图1-5所示的回缩切断。在图6和7的实施例中，阀销头43的前部锥形部分95与喷嘴23的内孔20的表面97一起用来控制熔融物流量。这种结构的一个优点在于，阀销杆102不会象图1-5所示的那样限制熔融物流量。如图1-5所示，杆102与总管孔19之间的间隙100不象图6和7中的间隙100那样大。图6-7中增大的间隙100可使压降更小、塑料上的剪切更小。

在图6和7中，控制间隙98是由前部锥形部分95和喷嘴23后端的孔20的表面97形成的。压力传感器69设置在控制间隙的下游，这样，在图6和7中，喷嘴加工成可容纳压力传感器，而不是象图1-5那样的、将压力传感器安装在总管中。

图7用实线表示阀销处于打开位置，用虚线表示其处于关闭位置。为了限制熔融物流量、进而降低熔融物压力，阀销从打开位置向前朝喷嘴孔20的表面97移动，从而减小控制间隙98的宽度。为增大熔融物流量，将阀销缩回以增大间隙98的尺寸。

阀销头43的后部45相对于阀销41的杆102而保持一个锥形角。虽然在该实施例中表面45不起密封作用，但它仍相对于阀销杆成锥形，以便于实现均匀的熔融物流量和减少死点。

与图1-5一样，压力读数被反馈到控制系统(CPU和PID控制器)，它们可相应地调节阀销41的位置，以跟踪一目标压力样板曲线。图6和7所示的向前切断结构也具有图1-5所示实施例的优点，即可使用较大的阀销头43来产生较长的控制间隙98和较大的控制表面97。如上所述，更长的控制间隙和更大的控制表面可实现对压力和熔融物流量更精确的控制。

图8和9表示一种类似于图6和7的向前切断结构，但它不是在喷嘴23的后部进行切断，其切断是在总管中位于表面101处。这样，在图8和9所述的实施例中，可以将传统的螺纹喷嘴23与总管15一起使用，因为总管象图1-5中一样被加工成可容纳压力传感器69。设置一分隔件88，用以使总管与模具隔绝。该实施例还包括一便于拆销阀销头43的插塞87。

图10表示本发明的一备选实施例，其中表示一向前切断阀销头，如图6-9中所使用的。然而，在该实施例中，阀销上的前部锥形部分95包括一凸起部分103和一凹陷部分104。突脊105表示凸起部分开始和凹陷部分终止的位置。这样，当阀销处于关闭位置时，在有熔融物流过的喷嘴孔20与阀销头表面之间可保持一间隙107。因此，可使用一小得多的表面109来密封和关闭阀销。间隙107的优点在于，它有助于打开阀销，因为该阀销在注入机开始注入过程时会受到熔融物的一个较大的力F。当注入开始时，熔融物将流入间隙107并提供一个分力F1，该分力可帮助致动器缩回并打开阀销。这样，可以使用较小的致动器或使用所施加的液压较低的相同致动器，因为它不需要产生太大的力来缩回阀销。而且，可减小阀销头上的应力。

尽管间隙107不起密封作用，但其宽度小到足以在阀销打开时用作一控制间隙，并象图1-9的实施例那样相应地精确调节熔融流压力。

图11和12表示一备选的、具有流量控制的热流道系统，其中与前述实施例一样，熔融物流量的控制仍然是在远离浇口处。所使用的压力传感器69和PID控制系统与前述实施例的相同。然而，在该实施例中，阀销41通过延伸部分110经流量控制区域而延伸到浇口。阀销用实线表示为处于完全打开位置，并用虚线表示处于关闭位置。除了上述的流量控制远离浇口设置的优点外，伸长的阀销的优点还在于，用阀销41的锥形端112在浇口处切断流量。

使阀销伸长而关闭浇口有几个优点。首先，它可缩短注入过程的时间。在前述实施例中，使用的是热浇口控制。在热浇口控制中，直到由前述过程产生的零件被推出模腔后才开始增塑。这可防止在零件被推出时材料排出浇口。然而，若使用阀销，增塑便可在阀销关闭时于模具打开的同时进行，从而通过更快地开始增塑来缩短过程时间。使用阀销还可以使零件上的浇口表面更为光滑。

图12中放大表示流量控制区域。阀销用实线表示为处于完全打开位置，在该位置可实现最大的熔融物流量。阀销包括一凸形表面114，该表面从阀销41的杆102的边缘128朝小直径的喉部区域116逐渐变细。阀销在部分118的直径朝延伸部分110逐渐增大，该延伸部分以均匀的直径延伸到阀销的锥形端。

在流量控制区域中，总管包括一由表面120限定的第一部分，该部分朝一由表面122限定的小直径部分逐渐变细。从小直径部分开始，总管通道的直径在一由表面124限定的部分中朝总管126的出口增大，该出口与喷嘴20的孔相通。图11和12表示与图1-3类似的支承环式喷嘴。然而，也可以使用其它类型的喷嘴，诸如图8中所示的螺纹喷嘴。

如上所述，阀销用实线表示为处于完全打开位置。在图12中，通过使阀销41向前朝浇口移动、从而减小控制间隙98的宽度，可实现流量控制和降低熔融物流量。因此，表面114接近总管的表面120而减小控制间隙的宽度，并降低熔融物通过总管流到浇口的流量。

为了防止熔融物从总管孔19流出，并终止注入过程，阀销向前移动而使阀销边缘128、也就是杆102与弧形表面114的交界处移动通过点130，该点是限定总管孔19的小直径部分的表面122的起点。当边缘128延伸通过总管孔的点130时，由于阀杆102的表面与总管的表面122密封，因而阻止熔融物流动。阀销用虚线表示为：边缘128处于向前位置而足以与表面122形成密封。然而，在此位置，阀销在浇口处还未关闭。为了关闭浇口，阀销进一步向前移动，同时杆102的表面继续保持密封地沿总管表面122移动，直到阀销的端部112关闭浇口。

通过这种方式，不需要将阀销加工成可同时关闭浇口和总管的流孔19，因为杆102在浇口关闭之前就与表面122密封。而且，由于阀销是在总管中形成密封之后关闭，因而阀销的关闭不会产生任何不希望有的压力峰值。同样，当阀销在浇口处打开时，阀销的端部112不会干扰熔融物流动，因为一旦阀销缩回到足以允许熔融物流过间隙98，阀销端部112便与浇口相距一预定距离。例如，阀销可以从完全打开位置移动6毫米而到达杆102与表面122之间形成初始密封的位置，然后再移动6毫米而关闭浇口。这样，阀销将具有12毫米的行程，6毫米用于流量控制，6毫米用于阻止流动而关闭浇口。当然，本发明并不局限于这一阀销行程，也可以使用其它的尺寸。

图13-15表示另一备选的、具有流量控制的热流道，其中材料流量的控制远离浇口而进行。与图11和12所示的实施例一样，图13-15的实施例也使用伸长的阀销设计，其中阀销在材料流动完成后关闭浇口。然而，与图11和12的实施例不同，它使用一“倒锥形”销设计来进行流量控制，类似于图1-5所示的阀销设计。

阀销200包括一倒锥形控制表面205，用于与总管的表面209形成间隙207(见图14)。销200移动离开浇口211的动作可减小间隙207的尺寸。因此，材料流过喷嘴215的孔208和总管231的孔214的流量被减小。虽然仅示出一个喷嘴215，但总管231支承有两个或更多个相同的、如图13-15所示的喷嘴结构，每个喷嘴注入一单个或多个模腔。

阀销200通过致动器本体225中设置的活塞223的移动而往复移动。该致动器描述于共同待批申请第08/874,962中。如该申请中所揭示的，使用该致动器便于接近阀销200，只要松开保持环240便可将致动器本体225和活塞223从总管和阀销拆下。

该反向关闭方法相对于图6-9、11和12所示的向前关闭方法的优点在于，阀销200移动离开浇口的动作可用于使材料移动离开浇口，从而有助于实现降低流量和压力的所需效果。

在图6-9所示的向前关闭方法中，阀销的向前移动目的在于减小阀销与总管(或喷嘴)孔表面之间的控制间隙，从而降低流量和压力。然而，阀销的向前移动也趋向于使材料朝浇口移动并进入模腔，从而增大压力，有碍于所希望的阀销的限制流动作用。

与图6-9所示的实施例和图11和12所示的实施例一样，阀销离开浇口的移动也用于增大流量和压力。然而，这种移动也趋向于使材料移动离开浇口并降低压力。因此，虽然两种设计都可以使用，但发现倒锥形设计在跟踪目标压力上可提供更佳的控制稳定性。

图13-15所示的实施例还包括一围绕喷嘴中的插入件221而设置的管尖加热器219。该管尖加热器在浇口处提供额外的热量，以使材料保持在其加工温度。上述管尖加热器描述于名为“管尖加热式热流道喷嘴”的美国专利第5,871,786号中。还设置有热管242来围绕注入喷嘴215均匀地传导热量并传递至管尖区域。诸如此类的热管描述于美国专利第4,389,002号中。

图13-15表示处于三个不同位置的阀销。图13表示注入过程开始时的阀销位置。通常，注入过程包括：1)注入阶段，在该过程中由注塑机对熔融流施加较大的压力，以将材料注入模腔；2)注塑机减压，其中熔融材料在相对恒定的压力下充填入模腔；以及3)冷却阶段，其中压力降至零，模具中的物品固化。

就在注入开始之前，锥形控制表面205与总管表面209相接触而阻止材料流动。在注入开始时，阀销200将打开而允许材料流动。为启动注入过程，阀销200朝浇口移动而允许材料流动，如图14所示。(注：对于某些场合，并不是所有的阀销在初始时都打开，对于某些浇口，阀销的打开将有所改变，以对单个模腔或多个模腔的充填进行排序。)图15表示在充填后注入过程结束时的阀销。零件被推出模具，同时阀销处于图15所示的位置。

与前述实施例一样，阀销位置将由一控制器210根据由压力传感器217送至控制器的压力读数来控制。在一优选实施例中，控制器是一可编程控制器或“PLC”，例如由GE-Fanuc生产的90-30PLC型产品。控制器将检测压力与一目标压力比较，并通过伺服阀212来调节阀销的位置，以跟踪该目标压力，使阀销向前朝浇口移动而增大材料流量(和压力)和使阀销从浇口缩回而减小材料流量(和压力)。在一优选实施例中，控制器进行这种比较并按照PID运算控制阀销位置。此外，作为另一种方式，阀212也可以是一高速比例阀。

控制器还为连接于总管231的其它注入喷嘴(未图示)执行这些功能。与每个喷嘴相联的有：一阀销或一些类型的用于控制材料流量的控制阀；一压力传感器；一读取压力传感器的输出信号的输入装置；信号比较和PID计算装置(例如控制器210)；设定、改变和储存目标样板曲线的装置(例如界面214)；控制伺服阀或比例阀的输出装置；以及使阀销移动的致动器。致动器可以是气动的、液压的或电动的。与各喷嘴相联的、用于控制通过各喷嘴的流量的上述诸构件称作控制区或控制轴。除了使用单个控制器来控制所有控制区，各控制器还可用于一单个控制区或一组控制区中。

使用一操作者界面214、例如一台个人计算机将具体的目标压力样板曲线编定入控制器210。虽然采用的是个人计算机，但界面214也可以是任何合适的图象或字母数字显示器，并可以直接安装于控制器。与前述实施例一样，通过预选一目标样板曲线(最好至少包括注入压力、注入时间、充填压力和充填时间参数)、将该目标样板曲线编定入控制器210、并运行该过程，对每个喷嘴和与其相联的浇口选择目标样板曲线。

在一种多模腔的场合，不同的零件是在与各喷嘴相联的独立模腔中生产的(“系列工具”模具)，在这种情况下，最好单独地产生各目标样板曲线，因为不同形状和尺寸的模腔可以有能产生优良零件的不同样板曲线。

例如，在总管连接有四个喷嘴用于注入四个分离模腔的系统中，为了对一具体喷嘴和模腔产生样板曲线，在为一个喷嘴产生目标样板曲线的同时切断其它三个喷嘴。通过使阀销保持图13或15所示的位置，不允许熔融物流入模腔，可切断四个喷嘴中的三个喷嘴。

为了对具体的喷嘴和与其相联的模腔产生目标样板曲线，将注塑机设定在最大注入压力和螺杆速度，并在控制器210上将与注入压力、注入时间、充填压力和充填时间相关的参数设定在铸工根据零件尺寸、形状、所用材料及经验等估计可产生压力零件的值。对选定的喷嘴和模腔执行注入过程，同时根据所生产的零件的条件对上述参数进行修改。当生产出令人满意的零件时，便将产生该令人满意的零件的样板曲线确定为该喷嘴及相联模腔的样板曲线。

对所有四个喷嘴重复该过程(在确定选定喷嘴样板曲线的同时保持其它三个阀销关闭)，直到为每个喷嘴及相联模腔确定目标样板曲线。最好，将可接受的目标样板曲线储存于计算机部件中，例如储存在界面214中的一个文件上，并由控制器210用于生产。然后，可以使用这四个特定的样板曲线对所有四个模腔运行注入过程。

当然，上述样板曲线产生过程并不仅限于与具有四个喷嘴的总管一起使用，而可以用于任何数量的喷嘴。而且，在“系列工具”模具场合，虽然最好每次为一个喷嘴和模腔确定样板曲线(同时其它喷嘴保持关闭)，但也可以同时运行所有的喷嘴、并按照生产出的零件的质量来类似地调节每个喷嘴样板曲线，从而产生目标样板曲线。这对于所有喷嘴注入类似模腔的场合是优选的，因为每个喷嘴及其相联模腔的样板曲线如果不相同也应相似。

在单模腔的场合(一个总管的多个喷嘴注入一单个的模腔)，也是通过同时运行诸喷嘴、并根据所生产的零件的质量调节每个喷嘴的样板曲线，来产生目标样板曲线。也可以不使用界面214而简化系统，其中，各目标样板曲线可以储存于控制器210中的一计算机可读介质上，或者诸参数可以在控制器上人工设定。

图14表示在注入和/或充填过程中允许材料流动的阀销位置。如上所述，当目标样板曲线要求增大压力时，控制器将使阀销200向前移动而增大间隙207，从而增大材料流量，进而增大压力传感器217检测到的压力。但是，如果注塑机没有提供足够的压力(也就是大于目标压力)，使阀销向前移动不会将传感器217所检测的压力增大到足以达到目标压力，控制器将继续使阀销向前移动，要求增大压力。这就会导致失控，因为进一步使阀销向前移动会趋向于使阀销头227关闭浇口并减小通过和围绕浇口的材料流量。

因此，为了防止因注入压力不足而造成的失控，可以对注塑机的输出压力进行监控，以在压力相对于目标压力而降至低于一特定值时警告操作者。或者，在注入和充填过程中可以限制阀销的向前行程(从图13的位置到图14的位置)。在一优选实施例中，阀销行程被限制于约4毫米。根据具体场合，可以使用更大或更小的阀销移动范围。如果提供足够的注入压力不是问题，这两种安全措施就都不需要了。

为了防止阀销在注入和充填过程中过分向前移动，可以使用几种方法。例如，可以使用由控制器210执行的控制逻辑，其中，对从控制器输送到伺服阀的输出信号进行监控。根据该信号，估计阀销位置。如果阀销位置超过所需的最大值，例如4毫米，则停止阀销的向前移动，或使其从浇口略微退回。在注入过程结束时，不再需要控制逻辑，因为阀销移动到图15的关闭位置以及流量减弱不再要紧。这样，在注入过程的充填部分结束时，对伺服阀发送一个信号，以使阀销向前移动到图15的关闭位置。

在注入和充填过程中可使用其它的方法和装置来检测和限制阀销200的向前移动。例如，可以测量增塑机喷嘴处的压力，以监控输送到总管的材料压力。如果对总管的输入压力小于目标压力或小于目标压力以上的一特定量，例如500p.s.i.，则产生一出错信息。

限制阀销向前移动的另一种装置是机械或接近开关，它可代替前述控制逻辑而用来检测和限制阀销朝浇口的移动。当阀销移动超过控制范围(例如4毫米)时，机械或接近开关会表示这一状况。如果开关改变状态，阀销的移动方向便停止或略微反向，以将阀销保持在所需的移动范围内。

限制阀销向前移动的另一种装置是位置传感器，例如线性电压差动变换器(LVDT)，它安装在阀销轴上而提供与阀销移动距离成比例的输出信号。当输出信号表示阀销移动超过控制范围时，移动便停止或略微反向。

限制阀销向前移动的还有一种装置是电子致动器。使用电子致动器代替图13-15的液压或气动致动器来移动阀销。共同待批美国专利申请第09/187,974中示出了合适的电子致动器的一个例子。使用电子致动器，可以用发送到伺服阀的输出信号来估计阀销位置，或在电动机上增加一译码器来提供与阀销位置成比例的输出信号。与前述方案一样，如果阀销位置超过控制范围，则略微倒转方向或保持该位置。

在注入过程的充填部分结束时，阀销200移动到最前方而关闭浇口，如图15所示。在前述实例中，整个阀销行程(从图13的位置到图15的位置)约为12毫米。当然，可以根据具体场合使用不同的移动范围。

浇口一直保持关闭，直到下一注入过程刚开始之前，此时阀销打开并移动到图13所示位置。在浇口关闭状态下，如图15所示，在冷却零件并将其推出模具时，注塑机就开始对下一注入过程进行增塑。

图16表示总管块231中所安装的四个喷嘴的相应四个压力传感器所检测到的压力的时间-压力曲线图(235，237，239，241)。这四个喷嘴基本类似于图13-15所示的喷嘴，并包括以相同于压力传感器217的方式连接于控制器210的压力传感器。

图16(a-d)的曲线图产生于用户界面214上，因而用户可以在注入过程中实时观察到或在过程完成后观察到实际压力对目标压力的跟踪。图16的四个不同的曲线图表示四个独立的喷嘴所仿效的四个独立的目标压力样板曲线(“所需的”)。需要用不同的目标样板曲线来均匀充填与各喷嘴相联的各不同尺寸的模腔，或均匀充填一单个模腔的尺寸不同的诸部分。相对于本文所述的前面任何一个实施例都可以产生诸如此类的曲线图。

与样板曲线235相关的阀销在与其它三条样板曲线(237、239和241)相关的阀在0.00秒处打开后5秒相继打开。再参见图13-15，就在打开之前，阀销处于图13所示的位置，而在注入过程结束时的6.25秒处，所有四个阀销处于图15所示的位置。在样板曲线的注入部分(例如图16b中的0.00到1.0秒)和充填部分(例如图16b中的1.0到6.25秒)过程中，每个阀销受控制而处于多个位置，以改变由相应压力传感器检测的压力，从而跟踪目标压力。

通过用户界面214，可以设计目标样板曲线，并可使用标准的以windows为基础的编辑技术对任一目标样板曲线进行修改。然后，控制器210用这些样板曲线来控制阀销的位置。例如，图17表示界面214上生成的样板曲线产生和编辑屏幕图象300的一个实例。

屏幕图象300由界面214上所执行的一以windows为基础的应用程序生成。或者，该图象可生成于一与控制器210相联的界面上。屏幕界面300使用户能够为任何给定的喷嘴及相应模腔产生一新的目标样板曲线或编辑一已有的目标样板曲线。这里所述的屏幕图象300和样板曲线产生文本技术参照图13-15来进行描述，但它们也适用于这里所描述的所有实施例。

样板曲线310包括(x，y)数据对，它们对应于时间值320和压力值330，压力值表示受控制的具体喷嘴的压力传感器所检测的所需压力。图17所示的屏幕图象表示为一“基本”模式，其中，输入一组有限的参数来产生样板曲线。例如，在前述实施例中，该“基本”模式允许用户输入由340表示的起始时间、由350表示的最大充注压力(也称作注入压力)、由360表示的充填起始时间、由370表示的充填压力370以及由380表示的过程总时间。

屏幕还允许用户选择它们想要控制的具体阀销，如390所示，并对所模制的零件进行命名，如400所示。每个参数可以用标准的以windows为基础的编辑技术进行独立调节，诸如使用游标来点击上/下箭头410，或是仅在键盘上键入数值。在输入和修改这些参数时，按照所选择的参数，在曲线图420上将同时显示样板曲线。

通过点击下拉式菜单箭头391，用户可以选择不同的喷嘴阀，以对该选定的喷嘴阀及相应模腔产生、观察或编辑一样板曲线。而且，可以对每个选定的喷嘴阀输入和显示一零件号400。

新编辑的样板曲线可以单独储存于计算机存储器中，或作为一组样板曲线来存储，这组样板曲线用于一组注入特定的单个或多个模腔的喷嘴。术语“方法”用来描述用于一特定模具的一组样板曲线，特定方法的名称在屏幕图象上由430表示。

为了产生一新的样板曲线或对一已有样板曲线进行编辑，用户先对受仿效的具体方法组选择阀组的一具体喷嘴阀。阀的选择由390表示。用户输入一与所产生的样板曲线相应的字母/数字名称，对于系列工具模具，这可以称作零件号，如400所示。然后，用户输入340所示的时间，以确定注入何时开始。具体的阀销可以有一延时，以对阀销的打开以及熔融材料注入模具不同浇口进行排序。

而后，用户输入350所示的充注(注入)压力。在基本模式中，从零压力到最大充注压力的斜面是一固定的时间，例如为3秒。接下来，用户输入充填起始时间，以指明注入过程的充填阶段何时开始。在基本模式中，从充注阶段到充填阶段的斜面也是固定的，例如为3秒。

最后的参数是过程时间，它由380表示，用户用该参数确定充填阶段(以及注入过程)何时结束。当用一阀销来关闭浇口时，如图13的实施例，从充填阶段到零压力的斜面将是瞬时的，或者，在一热浇口(见图1)中将会因模腔中的残留压力而较慢，一旦零件在模腔中固化，该残留压力将衰减到零压力。

用户输入按钮415到455用来储存和调用目标样板曲线。按钮415允许用户关闭屏幕。当点击该按钮时，当前的样板曲线组将生效而成为受仿效的方法。取消按钮425用来消除当前的样板曲线修改并返回到原来的样板曲线，同时关闭屏幕。读取跟踪按钮435用来从存储器中调用一已有和储存着的目标样板曲线。样板曲线可以储存于界面215或控制器210所含的存储器中。储存跟踪按钮440储存读取样板曲线。读取组按钮445用来调用一已有的方法组。储存组按钮450用来储存一组喷嘴阀销的当前目标样板曲线组。过程调整按钮455允许用户改变一控制区中的一具体喷嘴阀的PID设置(例如增益)。还显示有注塑应用程序的压力范围465。

按钮460允许用户切换到一“高级”模式的样板曲线产生和编辑屏幕。该高级样板曲线产生和编辑屏幕表示于图18中。与基本模式相比，高级模式允许插入、编辑或删除更多数量的样板曲线点。与基本模式一样，在改变样板曲线时显示所得到的样板曲线。

高级模式提供更强的可仿效性，因为用户可以对单独的时间和压力数据对选择数值。如曲线图420中所示，所显示的样板曲线470并不象基本模式那样局限于单个的充注压力和充填压力。在高级模式中，可以在注入过程中的任何点上选择各(x，y)数据对(时间和压力)。

为了用高级模式来产生和编辑一样板曲线，用户可以选择注入过程中的多个时刻(例如16个不同的时刻)，并为每个选定的时刻选择一压力值。使用标准的以windows为基础的编辑技术(箭头475)，用户可沿样板曲线对连续的多个点(478所示)赋以具体的时间值(480所示)和具体的压力值(485所示)。

“下一个”按钮490用来在样板曲线上选择下一个点用于编辑。“前一个”按钮495用来在样板曲线上选择前一个点用于编辑。“删除”按钮500用来删除当前选定的点。当使用“删除”按钮时，两个相邻的点将被重画而表示出一条直线段。

“增加”按钮510用来在当前选定的点之后增加一个新的点，为该新的点输入时间和压力值。当使用“增加”按钮时，两个相邻的点将被重画而表示出两条连接至该新点的线段。

图19-23表示注塑系统的另一备选实施例。该系统包括一总管515，该总管连接有多个喷嘴520，用于将熔融材料注入多个模腔525。或者，诸喷嘴也可注入一单个模腔。在图19中，仅示出一个喷嘴520，但下面的描述也适用于与总管515相连的所有喷嘴。

与前述实施例一样，该系统中的每个喷嘴相联有一压力传感器530，用于检测总管中的熔融材料的压力，从而对每个注塑喷嘴显示通过喷嘴520和进入模腔525的熔融物流量。模腔525由模具半部526和527形成，在注入过程后，模具半部分开而弹出模腔525中所形成的注塑零件。与前述实施例一样，压力传感器也可设置在喷嘴、总管或模腔中。

与前述实施例一样，控制器535从连接于各喷嘴520(图中仅示出一个)的压力传感器530接收信号。控制器535控制电磁阀540，该电磁阀控制致动器545中的一活塞的移动，该致动器连接于阀销550并使其往复移动，从而打开和关闭模腔525的浇口555。

控制器还给伺服阀560A发送一个信号，该伺服阀控制致动器560，该致动器进而控制一顶杆565的移动，并控制连接于另一致动器575的电磁阀570，该致动器控制一阀580，该阀适于打开和关闭一通到喷嘴520的总管通道585。连接于总管515的每个注入喷嘴(未图示)包括前述的致动器545、575和560、顶杆565、电磁阀540和570及与其相联的伺服阀560A，用于控制流出各喷嘴的流量。

这些致动器安装于一夹板595中，该夹板还包括一开口600，该开口容纳一入口套管610，该套管用螺纹安装于总管515。入口套管610接纳一来自注塑机的喷嘴590。注塑机例如可以是往复式或非往复式的挤出机。注塑机喷嘴590将熔融材料送入中心套管610并进入一中心通道620，该通道通过多条通道585和630(以及其它未示出的)分支到相应的多个注塑喷嘴520。

上述实施例类似于前面的实施例，其压力传感器530用来测量压力，表示注入过程中熔融材料进入模腔525的流量。(这里所述的致动器是液压致动器，但也可以适用气动或电动或其它类型的致动方式。)而且，与前面的实施例一样，控制器535将压力传感器所检测到的压力与一目标样板曲线的目标值比较，并发出控制信号而增大或减小压力，从而跟踪各喷嘴的目标样板曲线。

在前面的实施例中，控制器控制一阀销的位置，以在注入过程中独立调节各浇口处的流量。上述实施例还能使注入过程中通过各喷嘴520和各浇口的塑料流量受独立控制。然而，在图19-23所示的实施例中，没有象前述实施例那样使用阀销来控制流量。相反，阀销550仅用来打开和关闭浇口555。

在上述实施例中，顶杆565和井道640用来以下述方式调节通过喷嘴520和进入模腔525的熔融材料流量。

在注入过程开始时，阀浇口555由阀销550关闭，阀580打开而允许材料流过总管通道585(见图20)。注塑机喷嘴590将熔融材料通过入口套管610注入总管515，使其充满井道640(见图20)。在对井道640进行充注时，阀销550仍旧处于关闭位置。顶杆565处于一预定的可调缩回位置，以允许一定容积的熔融材料聚集于井道640中(见图21)。图21表示该系统已可供将熔融材料注入模腔525。

然后，控制器535对伺服阀540发送信号，以使致动器545将阀销缩回并打开浇口555，同时还对伺服阀570发送信号，以使致动器575关闭阀580并切断总管通道585。在注入模腔时关闭阀580可分支材料通过通道585回流。该位置示于图22中。

之后，控制器对致动器560发送信号而使顶杆565向前移动，以将材料从井道640通过喷嘴520注入模腔525。在该段时间中，控制器根据压力传感器530所检测到的压力、与一目标压力样板曲线相比较而控制顶杆向前移动的速度。因此，如果压力传感器530在注入过程中的该具体时刻检测到一个低于目标压力的压力，则控制535对致动器560发送信号而增大顶杆565的速度，相反，如果所检测到的压力大于目标压力，则控制器将控制致动器而减小顶杆的向前移动速度。当顶杆到达其最低位置时，模腔525被充满，浇口关闭(见图23)。或者，可以使用一线性传感器来监控顶杆位置，从而控制顶杆565的速度。如果是这样，在注入过程的末尾，顶杆没有降至最低点，而控制作用可以在充填过程中传递给压力传感器530。

如上所述，可以使用往复式或非往复式挤出机。如果使用非往复式挤出机，进入总管的增塑可以是连续的，阀580用来在注入过程切断总管通道585，以使在该段时间中没有塑料可流过总管通道。当井道640充满熔融材料时，非往复式挤出机中的增塑可以停止，直到下一个过程开始为止。

与本文上面所描述的实施例一样，最好用一PID运算来控制致动器560跟踪目标样板曲线。目标样板曲线的产生方式可以与上述实施例所描述的相同。

使用图19-23所示的实施例，可以独立地控制通过各浇口的塑料流量。另外，使用井道640可以控制特定容积的塑料注入各模腔525，从而实现零件与零件之间的一致性，尤其是在各模腔525相同的多模腔模制场合。通过在将熔融材料注入井道640时改变顶杆565的位置，可以控制井道640中的材料容积，从而控制进入模腔525的材料容积。

图24-28表示一备选实施例，其中使用一测压元件140来检测作用于阀销41的表面142上的熔融物压力。尽可能用相同的标号来表示类似于图1的构件。与前述实施例一样，用一致动器49来使阀销41朝向和离开浇口平移。致动器49包括一壳体144和一可滑动地安装于壳体内的活塞146。致动器由气动或液压管路148和150驱动。也可以使用其它致动器，例如电动致动器。

阀销41安装于活塞146，使阀销可随活塞移动而通过注入喷嘴23平移。阀销通过一销钉安装于活塞。该销钉152开有槽，使得存在有一个间隙154，阀销可以在该间隙中相对于销钉152和活塞146平移。阀销挤靠于测压元件140上的一按钮156。该测压元件140通过螺钉158安装于活塞。这样，如图26所示，作用于阀销的力F2将使测压按钮156压下。表示作用在测压按钮156上的成比例的力的激励电压或其它类型的信号通过电线160载送到一控制器151。

在操作中，如图24所示，熔融材料从一注塑机喷嘴11注入一安装于总管15的伸长入口13，并通过相应的注塑喷嘴21和23进入模腔162和164。在所示的实施例中，示出一多模腔模具，其中喷嘴21和23注入熔融材料而分别在模腔162和164形成不同尺寸的模塑零件。如上面参照图1所示实施例而描述的，可以使用一带有多个浇口的模腔，也可以使用多个尺寸相同的模腔。

当阀销41缩回而允许熔融材料注入模腔162时，熔融物压力将作用于阀销142的表面上，所得到的力通过阀销的轴传递到压力传感器140(见图26-27)。这样，测压元件140所检测到的压力(F2)与进入模腔的熔融物流量直接相关。

熔融物向下涌在阀销上所造成的剪切应力会试图降低由测压元件检测到的压力，但这种应力通常小于因熔融物压力造成的标称载荷。这样，所得到的力F2会试图将阀销朝测压元件压，但有可能存在阀初始打开的例外，测压元件在浇口处提供了一个准确的熔融物压力指示器。如果出现剪切应力超过F2的情况，可以对测压元件预加载，以补偿该应力。

类似于上述的实施例，控制器151将通过电线160传输的信号与一目标样板曲线的一目标值比较，并且控制器相应地调节阀销的位置而增大或减小流量。在该实施例中，目标样板曲线也是一条时间对压力的样板曲线，但压力是阀销作用在测压元件上的力的结果，这与前述实施例不同，在前述实施例中，有一压力传感器直接检测熔融材料流的力。样板曲线产生的方式类似于上述实施例：执行过程，并调节样板曲线，直到产生可接受的零件为止。

阀销使用一锥形边缘155而形成一靠近浇口的控制间隙153，从而控制通过浇口的流量。然而，应该注意的是，本文所描述的任何其它的阀销设计都可与测压元件140一起使用。因此，当测压元件所检测到的压力小于目标样板曲线上的目标压力时，控制器151给致动器发送信号而缩回阀销，以增大控制间隙153的尺寸，因而增大流量。如果测压元件140检测到的压力大于目标压力，则控制器151给致动器发送信号而使阀销朝浇口移动，以减小控制间隙153的尺寸，因而减小流量。

使用测压元件还有另外一个应用场合，如图27A所示。在一单模腔多浇口系统中，一旦熔融材料的流峰到达浇口，经常需要以一级联方式打开浇口。当熔融材料166流入阀销的浇口区域时，来自模腔中熔融物的力F3作用于阀销的表面142上。

通过这种方式，通过在阀销关闭时检测熔融物压力作用于阀销表面上的力，浇口可以以级联方式顺序打开。假定通常的浇口直径为2英寸，熔融物压力为10000psi，则现有的压力传感器可很容易地测量出所得到的力为300磅，因为元件的力等于浇口面积乘以浇口处的压力。这样，该熔融物检测便可用来给相继的阀浇口发送浇口打开的信号。这样就可确保浇口不会过早地打开。

图28A和28B表示一备选实施例，其中，阀销上的剪切应力得以减小。喷嘴21设计成包括一熔融流通道168和一供阀销往复移动的孔170。这样，材料流不会在阀销上造成任何轴向的剪切应力，因而可降低压力检测的误差。在喷嘴21中设置有一凹槽172，使作用于阀销上的侧向载荷减小，也就是平衡阀销两侧的压力。图28A和28B所示结构的另外一个好处是，由于材料流远离阀销，阀销不会使材料流“分开”，因而不会在模制出的零件上造成零件线或流动条纹。

图29表示本发明的另一备选实施例，类似于图19。与图19中一样，用一顶杆565以一受控制的流量将材料从井道640压入模腔525。该流量受控制器535发送到伺服阀560A的信号的控制，该伺服阀进而控制致动器560使顶杆565向前移动的速度。

在图29中，致动器560表示得更为详细，它包括活塞564、致动器室566以及由伺服阀560A控制的液压管路561和562。驱动液压管路561并对致动器室566进行充注，使活塞564和顶杆565向前移动，并使材料从井道640通过通道585和喷嘴520移入模腔525。在图19的实施例中，控制器根据从压力传感器530接收到的信号、并与一目标样板曲线比较，控制顶杆使材料注入的流量。在图29的实施例中，由于沿通向致动器室566的液压管路561安装有压力传感器563，压力传感器530被拆去。压力传感器560检测管路561中的液压流体压力，并给控制器535发送一个与其成比例的信号。由于进入致动器室566的液压流体的压力与顶杆565向前移动的速度直接相关，并且顶杆向前移动的速度与进入模腔525的材料的流量直接相关，因而压力传感器560检测到的压力与进入模腔525的材料流量直接相关，并可用来控制材料流量。

因此，与前述实施例一样，产生一目标样板曲线，该曲线被证明能产生可接受的模塑零件。但是，在图29的实施例中，目标样板曲线代表压力传感器563所检测到液压的目标值，这与直接检测材料压力不同。在操作中，控制器将压力传感器563检测的压力信号与浇口555的目标压力样板曲线相比较。如果检测到的压力太低，则控制器将增大管路561中的液压(增大顶杆的速度，从而增大材料的流量)，如果压力太高，则控制器将减小液压(减小顶杆速度，从而减小材料的流量)。

液压流体的目标压力样板曲线看起来类似于传统的材料样板曲线，因为液压流体的压力在过程的注入部分中将快速升高，在过程的传统部分中将保持稳定，并在过程结束和阀销550关闭时变为零压力。

虽然仅示出一个注入喷嘴520和模腔525，但每个注入喷嘴的致动器575、565、545以及电磁阀540、570和伺服阀560都有一类似的结构，用以根据为各浇口所产生的目标样板曲线独立控制从该浇口流出的熔融物。而且，虽然示出一单个的模腔525，但每个喷嘴都可以注入多个模腔或一单个模腔。但是，只需要一单个控制器535来控制与总管515相联的所有喷嘴。

使用上述图29的结构，与前面的实施例一样，流出总管各喷嘴的材料流量可以独立控制。

图30表示本发明的另一备选实施例。图30的实施例与图13所示的实施例基本相同，只是将压力传感器217从总管231移到模具半部650内，该模具半部与模具半部660一起形成模腔670，在该模腔中形成模塑零件。因此，在该实施例中，目标样板曲线代表由模腔内与浇口211相对的压力传感器217所检测的压力的目标值。

图30的实施例的操作情况在目标样板曲线的产生以及使用阀销200来控制材料流量方面(图30中没有示出界面214，但也可以使用)与图13所示实施例中所描述的相同。然而，将压力传感器设置在模腔中可提供若干优点，例如，在模腔中的压力传感器217不象图13中那样暴露于总管所产生的高温。而且，将压力传感器设置在总管中多少会干扰总管中的材料流动。选择将传感器安装在模具中还是总管中的另一个考虑因素是，模具的几何结构是否允许传感器安装在模具中。

图31是本发明的另一备选实施例，类似于图13(尽可能用相同的标号)。目标样板曲线的产生以及阀销200的流量控制操作与上述的基本相同。但是，图31没有包括如图13中所示的压力传感器217来直接检测进入模腔的熔融材料流量。相反，类似于图24所示的实施例，图31所示的结构是通过检测熔融材料作用于阀销上的材料压力F2来进行流量控制的。

在图24中，测量阀销上的载荷是使用一测压元件140实现的，而在图31中，则是通过沿液压管路720和730安装的压力传感器700和710来实现的，这两条液压管路分别通向致动器室740和750。驱动液压管路720和730并对致动器室740和750进行充注，使活塞223轴向移动，从而移动阀销200并影响测量进入模腔760的流量，如上所述。

压力传感器700和710检测一差压，该差压与作用于阀销200上的力直接相关，该力与材料的流量直接相关。例如，当材料流动造成一个力F2作用于阀销200上时，该力试图将阀销朝活塞提升，进而趋向于增大致动器室740和管路720中的压力并减小致动器室750和管路730中的压力，从而直接造成传感器700和710所检测到的压力差的变化。因此，该差压与进入模腔的材料流量直接相关。一旦用上述技术产生了差压的可接受的目标样板曲线，控制器就会使伺服阀212通过改变阀销位置来跟踪该目标样板曲线，从而改变材料流量和跟踪差压目标样板曲线。例如，如果该差压太高(例如传感器700检测到的压力高于传感器710检测到的压力的量大于目标差压)，则控制器将使伺服阀缩回阀销而减小流量，从而减小阀销上的力F2，降低致动器室740和管路720中的压力，降低传感器700检测到的压力，从而减小传感器700和710检测到的压力差。注意，在某些场合，由于材料作用于阀销上的剪切应力，该差压可以是负的，但这并不会影响控制器跟踪目标样板曲线的能力。

与图24所示的实施例一样，图31所示的实施例的优点在于，不需要在模具或总管中安装一压力传感器。与上述的所有实施例一样，图31所示的实施例使流出连接于总管的每个喷嘴的材料流量能够进行独立仿效。

虽然以上描述了本发明的某些实施例，但本技术领域的技术人员很容易进行各种不同的修改、变型和改进。这种修改、变型和改进应该在本发明的精神和范围之内。因此，以上的描述仅仅是示例性的，而不是限制性的。本发明仅由所附权利要求书及其等同内容限定。

Claims (11)

1.一种注塑装置，包括：

一总管；

至少一个连接于总管的注入喷嘴；

与所述至少一个注入喷嘴相应并位于其下游的至少一个浇口；

一致动器；

一适于在总管和注入喷嘴中往复移动的阀销，该阀销具有一连接于致动器而使阀销由致动器驱动的第一端、一在一向前位置关闭浇口的第二端以及一远离浇口并位于所述第一和第二端之间、用于在注入过程中调节材料流量的控制表面；以及

一连接于致动器的、用于在注入过程中将阀销调节到多个位置而改变材料流量的控制器。

2.如权利要求1所述的注塑装置，其特征在于，缩回阀销趋向于减小注入过程中材料流的流量，而将阀销朝浇口移动趋向于增大注入过程中材料流的流量。

3.如权利要求1所述的注塑装置，其特征在于，缩回阀销趋向于增大注入过程中材料流的流量，而将阀销朝浇口移动趋向于减小注入过程中材料流的流量。

4.如权利要求1-2的任一项所述的注塑装置，其特征在于，该控制表面与总管的一表面形成一个间隙，使得该间隙的尺寸在阀销从浇口缩回时减小，并且在阀销朝浇口移动时增大。

5.如权利要求1和3的任一项所述的注塑装置，其特征在于，该控制表面与总管的一表面形成一个间隙，使得该间隙的尺寸在阀销从浇口缩回时增大，并且在阀销朝浇口移动时减小。

6.如权利要求1所述的注塑装置，其特征在于，该控制器将一与材料流量相关的检测条件与一目标条件相比较，并调节阀销而跟踪该目标条件。

7.如权利要求6所述的注塑装置，其特征在于，该检测条件是压力，并且该装置还包括一检测阀销控制表面下游的材料压力的压力传感器。

8.如权利要求7所述的注塑装置，其特征在于，该压力传感器连接于总管、注入喷嘴和模腔中的一个。

9.如权利要求1所述的注塑装置，其特征在于，它还包括在注入过程中限制阀销向前移动的装置。

10.如权利要求1所述的注塑装置，其特征在于，该阀销包括一个具有均匀截面的部分，该部分从控制表面朝第二端延伸。

11.如权利要求1所述的注塑装置，其特征在于，该控制表面设置在总管内。

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