CN101277774A - 注射机、适配器装置以及用于模具注射机的注射工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种注射工艺和注射机(8)，其中注射机构(11)将金属材料(13)注射入模具(10)，其特征在于，在模具(10)仍然打开的情况下执行最初注射阶段，以减少总的注射循环时间并提高空气从管道(14)内部的排出，其中材料(13)通过所述管道(14)输送到模具(10)。本发明的工艺和机器包括用于防止在上述最初注射阶段期间材料排出至外面的安全系统。

Description

注射机、适配器装置以及用于模具注射机的注射工艺

技术领域

本发明涉及与通过注射制造金属构件有关的工艺和一系列设备。

背景技术

金属注射机基于将熔化的金属材料注射入模具中的注射机构。在金属注射机中最重要的部件是：闭合单元，其功能是以正确的压力和正确的时间打开和关闭模具；注射机构，其功能是在正确的时间将熔化的金属引入模具中；以及拔出单元，其功能是在注射之后并且一旦金属已经凝固就从模具的内部拔出构件。金属注射机通常还包括控制单元，其控制机器每个部分的功能以使得所有部分都以正确且协调的方式运行。

金属注射机的注射机构一般包括：加热室(或加热炉)，金属在该加热室中在适于注射的温度下熔化；将加热室连接至模具的管道；以及将熔化金属从加热室沿着管道朝着模具输送的推杆或活塞。还已知另一类型的注射机，其中加热室没有直接连接至模具，而是其中所述机器包括将熔化金属从加热室输送至一容器的接收器，然后通过相应的管道，用推杆将材料从容器输送至模具。

在所有情况下，用于在注射机中制造构件的注射机构、闭合单元和拔出机构的运行通常基于注射循环的连续反复，其中所述注射循环一般包括一系列基本步骤：

-首先闭合单元执行模具的加压闭合；

-一旦模具已经在压力下闭合，则注射机构开始第一注射阶段，其中推杆以相对较慢的速度V1推进(V1可以是恒定的或可变的)，以使得金属材料输送至由用户所限定的注射行程中的特定位置，该位置通常与模具的供料通道(定位在模具中的、将在其中形成构件的模腔与模具外部相连接的小通道)的入口相一致；在这个第一注射阶段期间，管道内的空气被金属材料移动直到其到达模腔；

-在第一阶段结束时，并且从第一阶段的速度(V1)开始，注射机构急剧地增大推杆的速度并且进入第二注射阶段，其中推杆以高速V2(V2可以是恒定的或可变的)推进，以便在所要求的时间内填充构件的腔并且压紧构件，从而挤压材料并确保存于构件中的气泡尽可能地小，其中，第二注射阶段具有主要取决于所使用的模具的类型的持续时间；

-然后注射机构将推杆移动返回至其最初位置；

-一旦注射结束后的冷却时期(构件冷却所需的时间)过去，闭合单元打开模具；

-在已经打开模具之后，拔出机构将构件从腔的内部移走；

-最后，喷雾器机构向腔喷射模具释放液体，以降低模具的温度并润滑腔，从而便于后面循环中构件的拔出。

本发明旨在提供这个注射循环中的一系列改进，目的是降低总的循环持续时间，以增大每单位时间注射机所能执行的循环数目，从而提高机器的生产率。

发明内容

本发明的目的是限定一种注射工艺以及相应的注射机，其中能在不必等待闭合单元和模具闭合的情况下将材料注射入模具。更具体地，这种创造性的工艺和注射机包括最初注射阶段，其在通常低于第一注射阶段的速度(V1)的安全速度下(虽然其还能等于或大于速度V1)并且在模具打开的情况下发生。由于模具是打开的，为了安全的目的以及防止一定量的熔化金属材料通过喷嘴溢出，这种创造性的注射工艺和注射机通过检查推杆的位置来确保所述注射在安全的速度下进行。因此，如果推杆离开与材料的移动相关的移动范围直到靠近模具的入口，推杆立即暂停以防止其前进太远并且引起材料的上述溢出。

这种创造性的工艺和机器还包括不断地检查注射条件(模具的闭合等)，以使得在符合所述条件时，所述工艺和机器退出最初注射阶段并且自动地进入到第一注射阶段(速度V1)，然后进入第二注射阶段(速度V2)。

由于在模具仍然打开的情况下执行最初注射阶段并且无需等到模具已经关闭时才开始注射，这种创造性的工艺和注射机能降低注射循环的持续时间并且因此能增加在每单位时间执行的循环数目。根据机器的构造原理(管道和推杆的直径)以及在最初注射阶段期间推杆的行程，循环持续时间的减少估计在1至3秒之间。

而且，本工艺和注射机还具有在注射期间便于空气从管道内排出以及降低出现在所制造的构件内的空气量的额外优点，从而减少了构件中孔隙的出现并且增大了构件的强度。因此应当记住，与现有技术中已知的工艺相比，在这种创造性注射阶段之一期间(具体地在最初阶段期间)，在模具打开的情况下移动推杆，于是，通过移动材料而移动的空气能自由地从喷嘴向模具和机器外部排出。

为了增加注射期间的安全性，优选不能由用户选取安全速度。

本发明的另一个方面是一种适配器装置，该适配器装置能使现有技术中已知类型的传统注射机适用于执行所述创造性的注射工艺，其中，最初注射阶段在安全速度下且模具打开的情况下进行，并通过推杆位置的控制来补充。适配器装置尤其适于在现有技术中非常普通的液压驱动的注射机，不过其还能用于电驱动的注射机。所述适配器装置包括：用于确定决定推杆需要以相应于第一注射阶段的速度V1移动的注射条件存在与否的输入装置。所述设备还包括确定推杆是否处于安全区域(在该安全区域中能包括至少一个传感器，该传感器能连接至注射机，以检测推杆是否定位在安全区域中)的输入装置；以及确定在闭合模具之前特定条件存在与否的输入装置，在该特定条件存在的情况下开始这种创造性的工艺。另外，该设备还包括将必要的信息通信至注射机以影响注射机中的注射机构的推杆速度的输出装置。优选地，适配器装置能被启用或停用(甚至通过来自注射机的外部命令)，以使得在停用时输出装置不影响注射机中的注射机构的推杆的速度。

附图说明

本发明的细节能在所附的非限制性附图中看到：

图1、2和3示出处于创造性注射工艺的不同位置处的注射机构；

图4示出现有技术已知的注射工艺的状态的简图；

图5示出这种创造性的注射工艺的一般实施例；

图6示出图4中常规注射工艺的各个注射循环；

图7示出图5中注射工艺的具体情况的各个注射循环；

图8示出图5中注射工艺的另一具体情况的各个注射循环。

具体实施方式

图1、2和3示出了注射机8中对本发明来说最重要的部件，比如注射机构11和闭合单元9。闭合单元9包括两个板9a、9b或相对平的部件，包括子腔23a、23b的模具10的两个型段10a、10b连接到这两个板。在闭合单元9关闭时，即在可动板9a闭合在固定板9b时，模具10的型段10a、10b关闭以形成腔23，从而在子腔23a、23b接合在一起时形成构件。注射机构11包括推杆12，该推杆垂直地移动以将在加热室22中熔化的材料13通过具有出口喷嘴15的管道14朝着模具10推动。附图还示出了推杆12的安全区域16，其被限定为这样的位置之间的范围，即，相应于推杆12推进最小的位置的最小位置18和相应于将材料13定位在模具10入口附近的推杆12推进位置的最大位置17。

图1具体地示出了最初情形，其中模具10打开，推杆12处于其最小位置18或更高处，材料13在管道14内并且与加热室22(中的材料)相齐平，而且大部分管道14中充满空气。根据这种创造性的注射工艺，从这个最初情形开始初步注射阶段，其中推杆12以安全的速度Vs移动，甚至在模具10打开的情况下。图2示出了处于初步注射阶段期间的注射机构11，此时闭合单元9和模具10正在闭合。在这种情形下，如果材料13到达喷嘴15朝向模具10的出口31附近，或者推杆12到达安全区域16的最大位置17或稍微超过所述位置(两种条件都是本发明考虑过的)，推杆12停止以防止材料13溢出到喷嘴15的外面。同时，闭合系统9和模具10继续闭合。

在注射机8检测到特定注射条件出现时，其中该条件能优选地被总结为模具10在压力之下闭合，则注射机8以速度V1进行第一注射阶段，其中材料13基本上被输送至模具10的入口5，并且以高速V2进行第二注射阶段，其中模具10的腔23由材料13填充。在第二注射阶段后注射机8的最终状况能在图3中看到。

图4示出了现有技术已知的注射工艺的状态的简图。当检测到特定注射条件4并且通常显示为模具的加压闭合已经完成且开始注射材料所要求的条件已经满足时，工艺从的最初状态26开始。一旦已经检测到所述注射条件4存在时，第一注射阶段19开始，其中推杆以相对慢的速度V1移动，以便将材料基本注射至模具(通常注射至模具的供料通道的入口)。然后工艺继续第二阶段20，其中推杆以高速V2移动，以便将材料基本注射入模具中(具体是模具的形成构件的腔中)。在第二阶段20结束时，注射机构返回至最初状态26，而其它机构操作，比如闭合单元操作以打开模具，以及拔出单元操作以拔出构件。如附图所示这个工艺是循环的。

图5示出了这种创造性的注射工艺的一般实施方式的状态的简图。如图中能看到的，不同于现有技术的状态，本发明建议了在工艺的最初状态26和第一注射阶段19之间以相对慢的速度V1进行一系列动作。具体地，在最初状态26中，分析特定条件3的状态，并且在检测到所述特定条件3符合时，允许经过一优选可配置的大于或等于零的时段2。在这个时段2结束时，根据推杆12是否处于安全区域16中来进行判断24：如果推杆12处于安全区域16中，附图中显示的条件为存在安全性(S＝1)，则注射机构11进入初步注射阶段21，其中推杆12开始以安全速度Vs移动以便将材料13以所述安全速度Vs朝着喷嘴15输送并且将空气从管道14内排出；相反地，如果推杆12不处于安全区域16中，附图中显示的条件为不存在安全性(S＝0)，则推杆保持静止，静止推杆12的情形为附图中显示的状态25。此外，在第一种情况下，如果当推杆12以安全速度Vs移动时，活塞12不处于安全区域16中或从其中离开，则推杆12也移动至状态25，即其停止。

在任何状态2、21、25下，当满足特定注射条件4时，推杆12都以相应于第一注射阶段19的速度V1移动。特定注射条件4表示已经完成模具的加压闭合并且开始材料注射所要求的条件已经满足，并且将优选地限定为下面条件中的至少两个同时符合：闭合单元9在压力下闭合，即可动板9a处于其最前面的位置并且朝着固定板9b施加压力；模具10定位成靠置喷嘴15或管道的端部；以及其功能是将喷嘴15或管道端部推靠在模具10上的气缸或元件实际上施加压力，以将喷嘴15推靠在模具10上。

在所有情况下，开始所述工艺1的特定条件3都在闭合模具10之前出现。尤其，本发明考虑了两种优选的实施方式：其中特定条件3是闭合单元9和模具10开始闭合的第一实施方式；其中特定条件3是闭合单元9从而模具10打开(不管构件的拔出或其它与注射并行的动作是否完成)的第二实施方式。

图6、7和8示出了基于循环反复的闭合6、注射1和拔出7工艺过程的三组速度-时间图，其中，图6相应于常规的工艺，图7相应于所述工艺的前述第一种创造性的实施方式，而图8则相应于所述工艺的前述第二种创造性的实施方式。

图6示出了常规的闭合/注射/拔出循环的不同阶段：闭合阶段27或其中可动板9a前进到闭合单元9的固定板9b上的阶段，当闭合单元9在压力下闭合时，该阶段结束；第一注射阶段19，在推杆12到达第二注射阶段的开始位置时，该阶段结束；第二注射阶段20，该阶段的持续时间是特定的注射时间；冷却阶段28，在该阶段活塞12向后移动；打开阶段29，在该阶段模具打开；拔出阶段30，在该阶段构件从模具10内拔出。

图7示出了第一种创造性的实施方式，最初注射阶段21以安全速度Vs加入。所述最初注射阶段21在模具关闭前执行，即在闭合阶段27期间执行，具体地在所述闭合阶段27开始时段2之后执行。假定在这个最初注射阶段21中材料部分地(在附图的情况下)或者完全地沿着管道前进，则相对于前面的附图而言，减少(在本附图的情况下)或者甚至取消了将材料输送至供料通道入口的第一注射阶段19的持续时间。这样，本附图示出了如何能在每单位时间执行更大数量的注射循环，从而提高了机器的生产率。

图8示出了第二种创造性的实施方式，其中最初注射阶段21在闭合阶段27开始之前，即就在模具10打开之后，以安全的速度Vs开始。具体地，在本附图的情况下，启动时段2的计时器然后开始最初注射阶段21的特定条件3是模具打开，即打开阶段29已经结束。在此情况下，与图6和7相比，更显著地降低了第一注射阶段19的持续时间，从而形成更短的循环时间和改进的注射机性能。

本发明设想注射工艺的实施例具有所有类型的安全速度Vs值、第一注射阶段19的速度V1、第二注射阶段20的速度V2。在这方面，如已经提到的，安全速度Vs能小于、等于或大于V1。另外，如已经提到的，虽然优选的情况是速度V1小于V2，但是还考虑了其中第一注射阶段19和第二注射阶段20以相同的速度实施的方案作为可选方案，等等，其中，不同于最初注射阶段21的注射阶段的速度和时段的配置在任何情况下都不与本发明有关。

Claims (19)

1.一种用于将金属材料(13)注射入注射机(8)的模具(10)内的注射工艺(1)，其中所述注射机(8)包括：能打开和关闭模具(10)的闭合单元(9)；注射机构(11)，该注射机构包括穿过管道(14)朝模具(10)推动材料的推杆(12)，其中在所述推杆(12)中限定有安全区域(16)，该安全区域为推杆(12)的相应于推杆(12)最小前进位置的最小位置(18)、和相应于推杆(12)将材料(13)定位成基本位于管道(14)端部位置的最大位置(17)之间的范围；其中在所述注射工艺(1)中，在特定注射条件(4)满足时，执行一个或多个注射阶段(19，20)，其中推杆(12)将材料(13)移动至模具(10)的内部，其特征在于，所述注射工艺包括以下阶段：

在模具(10)闭合之前，在满足特定注射条件之前(4)并且在特定条件(3)后的大于或等于零的时段(2)之后，如果推杆(12)处于安全区域(16)中，则注射机构(11)进入最初注射阶段(21)，其中推杆(12)以安全的速度(Vs)移动，以朝着模具(10)输送材料(13)并从管道(14)的内部排出空气，

然而，如果在满足特定注射条件(4)之前并且在特定条件(3)后的大于或等于零的时段(2)之后，推杆(12)不处于安全区域(16)中，或者如果在推杆(12)以安全的速度(Vs)移动时，推杆(12)不处于安全区域(16)中或已从安全区域(16)中离开时，那么推杆(12)转为不以安全的速度(Vs)移动的状态(25)，

在任何时候(2，21，25)，当满足特定注射条件(4)时，注射工艺(1)转至注射阶段(19，20)。

2.根据权利要求1的注射工艺(1)，其特征在于，当推杆(12)处于不以安全的速度(Vs)移动的所述状态(25)时，推杆(12)静止。

3.根据权利要求1的注射工艺(1)，其特征在于，特定注射条件(4)包括以下条件中的至少两个同时符合：闭合单元(9)在压力下关闭；模具(10)定位成靠置最接近模具(10)的管道(14)的端部；以及，其功能是将管道(14)的所述端部推靠在模具(10)上的元件实际上施加压力，以将管道(14)的所述端部推靠在模具(10)上。

4.根据权利要求1的注射工艺(1)，其特征在于，时段(2)可调节。

5.根据权利要求1的注射工艺(1)，其特征在于，在其后开始计算时段(2)的特定条件(3)基本上是闭合单元(9)开始闭合。

6.根据权利要求1的注射工艺(1)，其特征在于，在其后开始计算时段(2)的特定条件(3)基本上是闭合单元(9)已经打开。

7.一种用于将金属材料(13)注射入模具(10)的注射机(8)，其中所述注射机(8)包括：能打开和关闭模具(10)的闭合单元(9)；注射机构(11)，该注射机构包括穿过管道(14)朝模具(10)推动材料的推杆(12)，其中在所述推杆(12)中限定有安全区域(16)，该安全区域为推杆(12)的相应于推杆(12)最小前进位置的最小位置(18)、和相应于推杆(12)将材料(13)定位成基本位于管道(14)端部位置的最大位置(17)之间的范围；其中在所述注射机(8)中，在特定注射条件(4)满足时，执行一个或多个注射阶段(19，20)，其中推杆(12)将材料(13)移动至模具(10)的内部，其特征在于：

在模具(10)闭合之前，在满足特定注射条件之前(4)并且在特定条件(3)后的大于或等于零的时段(2)之后，如果推杆(12)处于安全区域(16)中，则注射机构(11)进入最初注射阶段(21)，其中推杆(12)以安全的速度(Vs)移动，以朝着模具(10)输送材料(13)并从管道(14)的内部排出空气，

然而，如果在满足特定注射条件(4)之前并且在特定条件(3)后的大于或等于零的时段(2)之后，推杆(12)不处于安全区域(16)中，或者如果在推杆(12)以安全的速度(Vs)移动时，推杆(12)不处于安全区域(16)中或已从安全区域(16)中离开时，那么推杆(12)转为不以安全的速度(Vs)移动的状态(25)，

在任何时候(2，21，25)，当满足特定注射条件(4)时，注射工艺(1)转至注射阶段(19，20)。

8.根据权利要求7的注射机(8)，其特征在于，当推杆(12)处于不以安全的速度(Vs)移动的所述状态(25)时，推杆(12)静止。

9.根据权利要求7的注射机(8)，其特征在于，特定注射条件(4)包括以下条件中的至少两个同时符合：闭合单元(9)在压力下关闭；模具(10)定位成靠置最接近模具(10)的管道(14)的端部；以及，其功能是将管道(14)的所述端部推靠在模具(10)上的元件实际上施加压力，以将管道(14)的所述端部推靠在模具(10)上。

10.根据权利要求7的注射机(8)，其特征在于，时段(2)可调节。

11.根据权利要求7的注射机(8)，其特征在于，在其后开始计算时段(2)的特定条件(3)基本上是闭合单元(9)开始闭合。

12.根据权利要求7的注射机(8)，其特征在于，在其后开始计算时段(2)的特定条件(3)基本上是闭合单元(9)已经打开。

13.根据权利要求7至12中任一项的注射机(8)，其特征在于，注射机构(11)被液力地操作。

14.根据权利要求7至12中任一项的注射机(8)，其特征在于，注射机构(11)被电力地操作。

15.一种连接到注射机(8)的适配器装置，所述注射机(8)用于将金属材料(13)注射入模具(10)，其中所述注射机(8)包括：能打开和关闭模具(10)的闭合单元(9)；注射机构(11)，该注射机构包括穿过管道(14)朝模具(10)推动材料的推杆(12)，其中在所述推杆(12)中限定有安全区域(16)，该安全区域为推杆(12)的相应于推杆(12)最小前进位置的最小位置(18)、和相应于推杆(12)将材料(13)定位成基本位于管道(14)端部位置的最大位置(17)之间的范围；其中在所述注射机构(11)中，在特定注射条件(4)满足时，执行一个或多个注射阶段(19，20)，其中推杆(12)将材料(13)移动至模具(10)的内部，其特征在于，所述适配器装置包括：

确定特定注射条件(4)存在与否的输入装置，在特定注射条件存在的情况下，该输入装置决定推杆(12)需要根据注射阶段(19，20)移动，

确定推杆(12)是否处于安全区域(16)的输入装置，

确定在闭合模具(10)之前特定条件(3)存在与否的输入装置，在特定条件存在的情况下，启动大于或等于零的时段(2)的计时器；此后如果推杆(12)处于安全区域中，则必须开始最初注射阶段(21)，其中推杆(12)必须以安全的速度(Vs)移动，以朝着模具(10)输送材料(13)并且从管道(14)的内部排出空气；然而如果在时段(2)已经过去之后推杆(12)不处于安全区域(16)中、或者如果当推杆(12)以安全速度(Vs)移动时推杆(12)不处于安全区域(16)中或已从其中退出时，则推杆(12)必须转换至其中该推杆不以安全速度(Vs)移动的状态(25)，

输出装置，该输出装置将必要的信息通信至注射机(8)，以影响注射机(8)中注射机构(11)的推杆(12)的速度。

16.根据权利要求15的适配器装置，其特征在于，时段(2)可调节。

17.根据权利要求15的适配器装置，其特征在于，用于确定推杆(12)是否处于安全区域(16)中的输入装置包括至少一个传感器，该传感器能连接至注射机(8)，以检测推杆(12)是否处于安全区域(16)中。

18.根据权利要求15的适配器装置，其特征在于，该适配器装置的操作能够被启动或停用，其中输出装置使得，在适配器装置停用时，该输出装置不影响注射机(8)中注射机构(11)的推杆(12)的速度。

19.根据权利要求18的适配器装置，其特征在于，该适配器装置包括接收用于该适配器装置操作的外部启动或停用命令所必需的输入装置。

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