本發(fā)明總體上涉及注塑模制系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及一種模具堆疊。

背景技術(shù)：

模制是一種可借助其通過使用模制系統(tǒng)由模制材料形成模制物件的工藝?？赏ㄟ^使用諸如注塑工藝等模制工藝形成各種模制物件。例如，可由聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)材料形成模制物件的一個(gè)實(shí)例是隨后能夠吹塑為飲料容器(諸如瓶子等)的預(yù)成形件。

典型的模制系統(tǒng)包含注塑單元、夾緊組件及模具組件。注塑單元可以是往復(fù)螺桿型或兩級(jí)型。夾緊組件尤其包括框架、可移動(dòng)壓板、固定壓板，以及用于使可移動(dòng)壓板移動(dòng)并向設(shè)置在這兩種壓板之間的模具組件施加噸位的致動(dòng)器。模具組件尤其包含冷半部和熱半部。熱半部通常與一個(gè)或多個(gè)腔體相關(guān)聯(lián)(且因此本領(lǐng)域技術(shù)人員有時(shí)也將其稱為“腔體半部”)，而冷半部通常與一個(gè)或多個(gè)芯體相關(guān)聯(lián)(且因此本領(lǐng)域技術(shù)人員有時(shí)也將其稱為“芯體半部”)。在使用中，一個(gè)或多個(gè)腔體與一個(gè)或多個(gè)芯體一起限定一個(gè)或多個(gè)模制腔。熱半部還可與熔體分配系統(tǒng)(本領(lǐng)域技術(shù)人員有時(shí)也將其稱為“熱流道”)相關(guān)聯(lián)，用于熔體分配。模具組件可與許多附加組件(諸如頸環(huán)、頸環(huán)滑動(dòng)件、頂出器結(jié)構(gòu)、耐磨墊等)相關(guān)聯(lián)。

舉例而言，PET材料的注塑模制涉及將PET材料(例如，PET顆粒、PEN粉末、PLA等)加熱至均勻熔融狀態(tài)，以及在壓力下將如此熔融的PET材料注入一個(gè)或多個(gè)模制腔中，所述模制腔至少部分地由分別安裝于模具組件的腔板和芯板上的前述一個(gè)或多個(gè)腔體和一個(gè)或多個(gè)芯體限定。將腔板和芯板推到一起，并通過夾持力保持在一起，該夾持力足以將腔板與芯板保持在一起，以抵抗所注入的PET材料的壓力。模制腔具有的形狀基本上對(duì)應(yīng)于待模制的模制物件的最終冷卻狀態(tài)的形狀。如此注入的PET材料然后冷卻到足以使如此形成的模制物件從模具中頂出的溫度。當(dāng)冷卻時(shí)，模制物件在模制腔內(nèi)部收縮，且因此當(dāng)迫使腔板與芯板分開時(shí)，模制物件傾向于保持與芯體相關(guān)聯(lián)。因此，通過推動(dòng)芯板遠(yuǎn)離腔板，模制物件可脫模，即從芯體件頂出。頂出結(jié)構(gòu)已知輔助用于從芯體半部移除模制物件。頂出結(jié)構(gòu)的示例包含脫模板、頂出器銷等。

用于制作預(yù)成形件(和其它模制物件)的注塑模具通常包括一個(gè)或多個(gè)模制腔，用于接納熔融樹脂并且形成預(yù)成形件。為了增加模制組件的靈活性，可將可互換的嵌件插到腔板中的孔內(nèi)。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的注塑模制機(jī)10的一部分。一個(gè)或多個(gè)模具腔12通常限定在形狀互補(bǔ)、大致圓柱形的腔體嵌件14與芯體嵌件15之間，腔體嵌件14與芯體嵌件15布置在腔板16中限定的孔(未單獨(dú)編號(hào))內(nèi)。模具腔12一般平行于合模動(dòng)作的方向(即合模軸線)而對(duì)準(zhǔn)。

對(duì)于具有帶螺紋頸部的模制物件，開式頸環(huán)(未示出)與芯體嵌件15協(xié)作以產(chǎn)生頸部。通常在腔體嵌件14的端部處提供錐體(也未圖示)以幫助對(duì)準(zhǔn)頸環(huán)。

熱流道組件18將熔融樹脂流輸送到一個(gè)或多個(gè)噴嘴組件20中的熔體通道19。澆口嵌件22安放在模具腔體嵌件14內(nèi)。澆口嵌件22上的第一成型表面24限定接納器以容置噴嘴組件20的尖端。澆口嵌件22上的第二成型表面26限定模具腔12的一部分。澆口嵌件22中設(shè)置澆口28，以在每個(gè)噴嘴組件20和每個(gè)模具腔12之間提供流體連通。澆口28通過閥銷29打開或閉合。也可使用其它類型的門控，例如滑閥或熱門控。

注入腔內(nèi)的熔融樹脂必須冷卻以固化樹脂，使得可從模具腔12中移除模制的預(yù)成形件。需要盡可能快地冷卻預(yù)成型件，這樣可移除預(yù)成型件，且以最短的時(shí)間延遲來啟動(dòng)下一個(gè)注塑循環(huán)。為此，通常在腔體嵌件14和澆口嵌件22中設(shè)置冷卻通道30。冷卻流體(諸如水)通過冷卻通道30循環(huán)。

美國專利5,472,331教導(dǎo)了一種芯體銷14，其用作力傳感器來檢測模具腔中的壓力。這借助于應(yīng)變計(jì)電橋50而實(shí)現(xiàn)。應(yīng)變計(jì)測量在模制腔的增壓期間施加在芯體銷上的補(bǔ)償力所得到的銷的彈性變形。

美國專利公開2005/0236725教導(dǎo)了一種具有環(huán)形通道160的芯體153，在環(huán)形通道160內(nèi)設(shè)置有環(huán)形的壓電陶瓷嵌件161。傳感器可以用于感測模具內(nèi)的壓力。

美國專利5,972,256教導(dǎo)了一種具有芯體尖端22的芯體銷10。芯體銷10進(jìn)一步包括用于測量模內(nèi)壓力的應(yīng)變計(jì)。當(dāng)熔融材料進(jìn)入腔體時(shí)，熔融材料軸向地推到芯體銷22上。應(yīng)變計(jì)對(duì)進(jìn)入腔體的塑料的施加力做出線性響應(yīng)。所感測的信息可以用于準(zhǔn)確地控制注塑工藝。

美國專利申請(qǐng)2008/0085334教導(dǎo)了一種可安置在熱流道歧管中的插塞，該插塞具有感測元件。響應(yīng)于插塞感測的壓力，可以調(diào)整加熱器的溫度或熔體的壓力(見第0035段)。

美國專利7,258,536教導(dǎo)了各種傳感器(包括壓力傳感器)，并響應(yīng)于來自傳感器的讀數(shù)，控制工藝參數(shù)(包括加熱器)。

美國專利5,176,859教導(dǎo)了壓力傳感器，以測量模內(nèi)的腔體壓力，并響應(yīng)于測量值以控制夾緊力。

美國專利3,807,914教導(dǎo)了安裝在模具內(nèi)以測量模制腔壓力的感測部件，當(dāng)樹脂流入模制腔內(nèi)時(shí)，樹脂抵靠頂出器銷的端部，并在抵靠處施加壓力。該壓力反映模制腔中存在的樹脂壓力。頂出器銷響應(yīng)于壓力而移動(dòng)，并且該移動(dòng)被感測以獲得模制腔中樹脂的壓力讀數(shù)。響應(yīng)于該讀數(shù)，控制算法控制加熱部件以將模具腔中樹脂的壓力保持在預(yù)定水平。

美國專利申請(qǐng)2004/0142057教導(dǎo)了使用傳感器測量腔內(nèi)壓力，以及使用控制壓電致動(dòng)器的控制單元來控制/調(diào)整腔體壓力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一廣泛方面，提供了一種模具堆疊。模具堆疊包括芯體嵌件組件，該芯體嵌件組件用于限定待模制的模制物件的內(nèi)部。芯體嵌件組件包括傳感器組件，傳感器組件配置成采用芯體嵌件組件的整個(gè)有效表面來測量模內(nèi)壓力。

根據(jù)本發(fā)明的另一廣泛方面，提供了一種模具堆疊。模具堆疊包括芯體嵌件組件。芯體嵌件組件用于限定待模制的模制物件的內(nèi)部。芯體嵌件組件包括芯體內(nèi)部構(gòu)件和芯體嵌件，芯體嵌件用于限定模制物件的一部分，并且芯體內(nèi)部構(gòu)件用于附接到芯板。芯體內(nèi)部構(gòu)件和芯體嵌件經(jīng)由螺紋連接而耦接。

根據(jù)本發(fā)明的另一廣泛方面，提供了一種操作模制設(shè)備(具有多個(gè)模制腔)的方法。該方法包括測量第一模制腔和第二模制腔的壓力分布圖；比較壓力分布圖；調(diào)整模制設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)以在所有模制腔內(nèi)獲得相同的壓力分布圖。

附圖說明

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的注塑模制機(jī)的固定部分的橫截面圖；

圖2示出了沿著根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例實(shí)施的模具堆疊的操作軸線截取的橫截面圖。

具體實(shí)施方式

參考圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明的非限制實(shí)施例的模具堆疊100的一部分。在使用中，模具堆疊100包括與芯板104相關(guān)聯(lián)的芯體嵌件組件102。在所述實(shí)施例中，芯體嵌件組件102包括芯體嵌件106。一般而言，芯體嵌件106的目的是限定模制腔108的一部分，并且更具體地，限定將在模制腔108內(nèi)形成的預(yù)成型件(未示出)的內(nèi)表面。芯體嵌件組件102的其它組件將很快描述。

在使用中，還在腔板(未示出)內(nèi)限定的孔(未示出)內(nèi)設(shè)置了腔體嵌件110。一般而言，腔體嵌件110的目的是限定模制腔108的一部分，并且更具體地，限定將在模制腔108內(nèi)形成的預(yù)成型件(未示出)的主體部分的外表面。在圖2的具體圖示內(nèi)，還提供了澆口嵌件112。澆口嵌件112提供(i)具有熱流道噴嘴(未示出)的接口(未單獨(dú)編號(hào))，以及(ii)用于熱流道噴嘴(未示出)和模制腔108之間塑料材料流動(dòng)的接口(未示出，但也稱為“澆口”)。

在圖2的圖示中，提供了一種對(duì)開式模具嵌件114，有時(shí)也被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為“頸環(huán)”或脫模環(huán)。兩個(gè)對(duì)開式模具嵌件116形成對(duì)開式模具嵌件對(duì)。對(duì)開式模具嵌件114的功能是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，并且因此在此無需再詳細(xì)討論。然而，一般而言，對(duì)開式模具嵌件114執(zhí)行兩個(gè)功能：(a)形成在模制腔108中待模制的模制物件的某些部分，以及(b)幫助模制物件從芯體嵌件106剝離出。為此，對(duì)開式模具嵌件114的每個(gè)模具嵌件116耦接到相應(yīng)的滑動(dòng)件118上以此進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，兩者都在相向模具堆疊100的操作軸線的軸向和橫向方向中。

在圖2的非限制性圖示中，芯體嵌件組件102、腔體嵌件110、澆口嵌件112和對(duì)開式模具嵌件114在所謂的“模具閉合位置”中示出。在模具閉合位置內(nèi)，芯體嵌件組件102的一部分、腔體嵌件110的一部分、澆口嵌件112的一部分，以及對(duì)開式模具嵌件114的每一個(gè)的一部分均予以配合，以限定模制腔108。

模制腔108的形狀對(duì)應(yīng)于在其內(nèi)待模制的模制物件的形狀。在圖1中所示的特定非限制性實(shí)施例內(nèi)，待模制的模制物件包括預(yù)成型件，其隨后能夠被吹塑成最終定形物件，諸如飲料容器。然而，應(yīng)該明確理解，模制物件可以具有任何其它形狀和/或結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地，應(yīng)當(dāng)清楚的是，本發(fā)明的實(shí)施例的教導(dǎo)適用于模具堆疊100和并入模具堆疊100內(nèi)的模制系統(tǒng)，其可以配置成生產(chǎn)不同類型的模制物件，諸如但不限于預(yù)成型件、薄壁容器、帽蓋等。

返回到芯體組件102的描述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，芯體組件102包括附接到芯體嵌件106的芯體內(nèi)部構(gòu)件122。在所述的特定實(shí)施例中，芯體內(nèi)部構(gòu)件122經(jīng)由螺紋耦接器105附接到芯體嵌件106。芯體內(nèi)部構(gòu)件122耦接到芯板104。要注意的是，與本發(fā)明的此實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的特定技術(shù)效果是使芯體嵌件106從芯體內(nèi)部構(gòu)件122快速脫離的能力。另一個(gè)特定技術(shù)效果可以包括使芯體組件102相對(duì)于芯板104預(yù)居中的能力。要注意，在本發(fā)明的可替代實(shí)施例中，芯體內(nèi)部構(gòu)件122和芯體嵌件106可以經(jīng)由兩者之間的不同耦接而實(shí)現(xiàn)或者可以由一體式結(jié)構(gòu)制成。

還提供了一種傳感器組件120。一般而言，傳感器組件120的目的是在模制周期的適當(dāng)部分期間(例如注塑、保持等)，隨著模制腔108填充模制材料，對(duì)模制腔108內(nèi)的模制材料壓力進(jìn)行測量。

傳感器組件120配置成測量動(dòng)態(tài)形式的壓力，也就是說，不是在模制周期的某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)期間對(duì)模內(nèi)壓力進(jìn)行測量，芯體組件102配置成在模制周期的整個(gè)時(shí)間長度期間對(duì)模內(nèi)的模制材料壓力進(jìn)行測量。此外，芯體組件102配置成采用芯體嵌件106的整個(gè)“有效表面”(即積極參與模制過程的芯體嵌件106的表面，即形成模制物件并因此“接觸”模制材料)來測量模內(nèi)的模制材料壓力，與現(xiàn)有技術(shù)方案的單點(diǎn)測量相反。采用芯體嵌件106的有效表面不可避免地導(dǎo)致以下事實(shí)：芯體嵌件106在模制期間所有效經(jīng)受的所有工藝參數(shù)將反映到傳感器組件120由此獲得的測量值中。一般而言，芯體組件102配置成測量注塑循環(huán)期間芯體組件102所經(jīng)受的整個(gè)力。這些可以包括造成注塑壓力、保持壓力、閥桿閉合、芯體組件102上模制物件收縮的一些或全部的力。芯體組件102可以進(jìn)一步配置成對(duì)造成牽引(諸如但不限于模制物件從芯體組件102脫離的頂出力、模制物件在模制腔108內(nèi)的粘附等的一些或全部)的整體力進(jìn)行測量。

在圖2所示的實(shí)施例中，傳感器組件120夾在內(nèi)部構(gòu)件122和芯體嵌件106之間。附接到芯體內(nèi)部構(gòu)件122的是測壓單元124。測壓單元124可以實(shí)現(xiàn)為用于將力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的任何傳感器。還提供了測壓單元蓋罩125，其配置成物理地包覆測壓單元124的一部分。一般而言，測壓單元蓋罩125的目的是通過測壓單元蓋罩125的螺釘(未示出)施加一定的力(諸如預(yù)載荷)而用于校準(zhǔn)測壓單元124。另外(或可替代地)，測壓單元蓋罩125可以幫助調(diào)整測壓單元124的精度。例如，通過測壓單元蓋罩124的預(yù)載荷，我們減少傳感器組件120中潛在地存在的任何間隙，并且因此負(fù)荷單元124將能夠提供更精確的讀數(shù)。另外(或可替代地)，測壓單元蓋罩125可以幫助增加工作范圍。測壓單元蓋罩125的提供允許了解到不僅在注塑期間向芯體106上施加的壓縮力，而且了解到脫模力，即在模制物件從芯體106移除期間由芯體經(jīng)受的牽引。在使用中，當(dāng)模制材料被注入模制腔中時(shí)，或者當(dāng)如此注入的模制材料在模制腔內(nèi)冷卻時(shí)，在模制材料作用于芯體組件102的整個(gè)有效表面時(shí)，傳感器組件120有效地測量模內(nèi)的模制材料壓力。

鑒于參考圖2并根據(jù)本發(fā)明的非限制性實(shí)施例而在上文描述的架構(gòu)，模制系統(tǒng)的操作方法包括(至少在模制周期的一部分期間)：(i)了解采用芯體嵌件組件102的整個(gè)有效表面的模內(nèi)壓力，以及(ii)基于所測量的模內(nèi)壓力，對(duì)容納模制堆疊100的模制系統(tǒng)的至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。應(yīng)當(dāng)明確地理解，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可以了解每個(gè)模制腔的模內(nèi)壓力。在其它非限制性實(shí)施例中，可以了解模制腔子組的模內(nèi)的模制材料壓力。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以構(gòu)想所調(diào)整的參數(shù)可以包括以下中的一個(gè)或多個(gè)：

■熱流道閥桿打開和閉合；

■閥桿的壓力或力或速度；

■熔體溫度；

■頂出速度。

理所當(dāng)然，其它實(shí)施例進(jìn)一步調(diào)整參數(shù)是可能的。

在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，其中如果確定熔體壓力超出預(yù)定義的閾值，則該方法設(shè)想通過增加或減小該熔體壓力來調(diào)整熔體溫度。一般而言，如果確定出熔體壓力低于預(yù)定義的閾值，則可以采取以下補(bǔ)救措施中的一個(gè)或多個(gè)：

■與同一注塑內(nèi)的其它模制腔相比，模制腔108經(jīng)受較低的模內(nèi)壓力，通過與所考慮的模制腔108相關(guān)聯(lián)的熱流道噴嘴的閥桿位置，通過打開熔體通道來增加模制材料進(jìn)入模制腔108的流量。

■與同一注塑內(nèi)的其它模制腔相比，模制腔108經(jīng)受較高的模內(nèi)壓力，通過與所考慮的模制腔108相關(guān)聯(lián)的熱流道噴嘴的閥桿位置，通過限制熔體通道來減少模制材料進(jìn)入模制腔108的流量。與其它腔體相比，增加模制腔108的噴嘴溫度經(jīng)受增加的流量，以便及時(shí)獲得腔體到腔體的相同注塑分布圖。

■與其它腔體相比，降低經(jīng)受限制流量的模制腔108的噴嘴溫度，以便及時(shí)獲得腔體到腔體的相同注塑分布圖。

即使上述示例已采用調(diào)整(增加或降低)與給定的噴嘴相關(guān)聯(lián)的溫度，但是應(yīng)該了解到，在本發(fā)明的可替代實(shí)施例中，可以在噴嘴的上游水平處(諸如在與需要控制的給定噴嘴相關(guān)聯(lián)的熱流道的一部分中)對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)整(增加或降低)。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，相同的分析可以適于保持壓力的調(diào)節(jié)。

因此，鑒于上述架構(gòu)，可以對(duì)具有多個(gè)模制腔的模制設(shè)備執(zhí)行一種操作方法。該方法包括測量用于每個(gè)模制腔的壓力分布圖；比較壓力分布圖；調(diào)整模制設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，以在所有模制腔內(nèi)獲得相同的壓力分布圖。根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，通過傳感器組件120測量熔融材料施加在芯體組件102上的力，可以對(duì)每個(gè)或僅僅一些模制腔108的熔體壓力分布圖進(jìn)行比較。如果曲線分布圖(即測壓單元124上的力讀數(shù))不相同(指示不同模制腔108中經(jīng)受的模制壓力不同)，則可以采取補(bǔ)救措施。如所解釋的，補(bǔ)救措施可以通過調(diào)節(jié)噴嘴閥桿(打開位置、閉合位置，或半閉合位置)來調(diào)節(jié)模制材料進(jìn)入模制腔108的流量，通過調(diào)節(jié)熔體分配網(wǎng)絡(luò)(也稱為熱流道)的一部分或熱流道噴嘴的溫度來調(diào)節(jié)模制材料等的流量，來平衡模制材料的流量。

本發(fā)明的實(shí)施例的一些技術(shù)效果可以包括以下的一些或全部。例如，對(duì)不同模制腔的過程曲線進(jìn)行對(duì)比并對(duì)各個(gè)過程分布圖進(jìn)行調(diào)整的能力，允許獲得用于模制腔的基本上相同的注塑條件，其反過來可以導(dǎo)致滴與滴之間的更好的部件質(zhì)量的可重復(fù)性、滴與滴之間的較少重量偏差、更快的循環(huán)時(shí)間等。還構(gòu)想可以避免制造出缺陷部件，或至少可以檢測出并去除缺陷部件。本發(fā)明的實(shí)施例的另一技術(shù)效果可以包括每次注塑之間的更高可重復(fù)性，以及不同模制腔108中所制的模制物件的更高可重復(fù)性。本發(fā)明的實(shí)施例的另一技術(shù)效果可以包括在模制周期期間(即實(shí)時(shí))檢測潛在問題，或觀察生產(chǎn)質(zhì)量的偏離情況。本發(fā)明的實(shí)施例的另一技術(shù)效果可以包括基于所了解的脫模力(例如如果芯體106需要整修(通過采用噴砂、拋丸等方式進(jìn)行重新紋理化))，來了解芯體106的紋理所需的任何修改。應(yīng)該明確理解，在本發(fā)明的每一個(gè)和所有的實(shí)施例和實(shí)施方式中，并非每一個(gè)和所有的優(yōu)勢(shì)都必須了解和實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的實(shí)施例的另一個(gè)技術(shù)效果可以包括了解由于樹脂條件變化(比如干燥)或樹脂供給變化(比如經(jīng)受不同批次的樹脂和IV號(hào))而造成的樹脂性質(zhì)的任何改變。

實(shí)施例的描述提供了本發(fā)明的示例，且這些示例并不限制本發(fā)明的范圍。應(yīng)理解，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書限制。上文描述的概念可適合于特定條件和/或功能，且可進(jìn)一步延伸到屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的多種其它應(yīng)用。在這樣描述了示例性實(shí)施例之后，在不脫離所描述的概念的情況下，顯而易見的是，修改和提高是可能的。因此，借助于專利證書來保護(hù)的內(nèi)容僅由所附權(quán)利要求書的范圍限制。