CN101678588B - 控制二阶段注射单元中的螺杆的方法及用于实施此方法的系统 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例教示一种控制二阶段注射单元中的螺杆的方法和用于实施所述方法的系统。举例来说，揭示一种控制二阶段注射单元(100)中的螺杆(106)的方法，所述方法可在与所述二阶段注射单元(100)相关联的计算设备(140)处执行。所述方法包含：接收与所述二阶段注射单元(100)的螺杆(106)相关联的操作参数的指示；基于所述操作参数的所述指示，确定所述螺杆(106)的目标速度(S_TARGET)，所述目标速度(S_TARGET)足以使所述螺杆(106)能够产生处于熔融状态的所需量的材料(112)；致使所述螺杆(106)在所述目标速度(S_TARGET)下旋转，从而致使所述螺杆(106)以连续方式操作。

Description

控制二阶段注射单元中的螺杆的方法及用于实施此方法的系统

技术领域

本发明大体上涉及(但不限于)二阶段注射单元，且更具体来说，涉及(但不限于)控制二阶段注射单元中的螺杆的方法以及实施所述方法的系统。

背景技术

模制是可通过使用模制系统由模制材料形成经模制物品的过程。可通过使用模制工艺形成各种经模制物品，例如注射模制工艺。可(例如)由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)材料形成的经模制物品的一个实例是能够随后吹制为饮料容器(例如瓶子或类似物)的预成型件。

典型的模制系统尤其包括注射单元、夹具组合件和模具组合件。注射单元可具有往复式螺杆类型或二阶段类型。在往复式螺杆类型注射单元内，原材料(例如PET颗粒和类似物)经由给料斗馈送，其又馈送塑化螺杆(plasticizing screw)的入口端。塑化螺杆包封在机筒中，其通过机筒加热器来加热。螺杆的螺旋刮板(Helical flight)沿着螺杆的操作轴传送原材料。通常，螺杆的根部直径在远离入口端的方向上沿着螺杆的操作轴而逐渐增加。

在正沿着螺杆传送原材料时，原材料在螺杆的刮板、螺杆根部与机筒的内表面之间被剪切。原材料还经受由机筒加热器发射且经由机筒传导的一些热。随着剪切程度与增加的根部直径一致地增加，原材料逐渐变为大体上同质的熔体。当所要量的熔体积聚在螺杆的出料端(其为螺杆的与入口端面对面的相对极端)处的空间中时，螺杆停止其旋转。接着迫使螺杆向前(在远离其入口端的方向上)，迫使所要量的熔体进入一个或一个以上模制腔。因此，可以说螺杆在往复类型注射单元中执行两个功能，即(i)将原材料塑化为大体上同质的熔体，以及(ii)将大体上同质的熔体注射到一个或一个以上模制腔中。

二阶段注射单元可被认为大体上类似于往复类型注射单元，不同之处在于塑化功能与注射功能是分开的。更具体地说，位于挤出机机筒中的挤出机螺杆执行塑化功能。一旦积聚了所要量的熔体，即将其转移到装配有柱塞的所谓“射出罐”中，所述“射出罐”执行注射功能。

2001年6月5日颁予Choi等人的第6,241,932号美国专利揭示一种操作二阶段注射模制机的方法和系统，其中注射器柱塞在射出罐中的移动与塑化螺杆和流动到射出罐中的熔体的移动一致，使得柱塞向流动到射出罐中的熔体提供最小阻力同时避免在熔体内部产生空隙或空气。因此减少了熔体所暴露于的不合意的剪切力，从而对应地减少原本将产生的熔体降级产品。

2005年1月25日颁予Takayama等人的第6,017,210号美国专利揭示一种系统，借此通过使用注射机1和保压机2在计量的同时执行保压循环。注射机1包含安装在加热汽缸12中的注射螺杆11。保压机2包含可滑动安装在其中且面对树脂通路14的保压柱塞21。保压柱塞14的前进运动受限于树脂通路的侧表面，而保压柱塞的向后移动受限于形成所要体积的树脂捕集器26的位置，用于使树脂在柱塞的头部与树脂通路14之间的通路中装填。允许保压柱塞21在注射周期或计量期间处于自由状态。保压柱塞21借助于待注射的树脂的压力或来自树脂捕集器26的所计量树脂的压力而收缩。随着保压柱塞21在注射周期结束时向前移动，树脂捕集器26中的树脂被迫进入树脂通路14，且阀16关闭以阻挡树脂通路14。此提供了保压。

2007年1月9日颁予Zimmet的第7,160,102号美国专利揭示一种用于注射模制机的注射单元，其包括作为塑化单元的挤出机和可通过注射喷嘴耦合到注射模制机的柱塞类型注射模制装置。柱塞类型注射模制机具有注射柱塞，其中在注射柱塞前部的区域形成注射空间，其通过熔体通道连接到挤出机的前端，其中截止阀安置在熔体通道中。挤出机可连续操作且具有用于塑化的一个或一个以上塑化螺杆，其中挤出机经如此配置使得当截止阀关闭时阻塞长度能够增加进入挤出机的反向作用。

2007年2月6日颁予Zimmet的第7,172,407号美国专利揭示一种用于注射模制机的注射单元，其包括呈挤出机形式的塑化单元、柱塞类型注射装置，所述柱塞类型注射装置可通过注射喷嘴连接到注射模制机。柱塞类型注射装置界定注射空间。挤出机具有通过熔体通过通道连接到注射空间的向前部分，在熔体通过通道中安置截止阀。挤出机可连续操作且包括一个或一个以上塑化螺杆，其中挤出机以此方式经配置：当截止阀关闭时阻塞长度可向后扩展到挤出机中。

1981年9月22日颁予Schad的第4,290,701号美国专利揭示一种注射模制机的可在挤出机机筒中轴向移动的塑化螺杆，其由通过花键套管轴的管状输入轴驱动，其中花键套管轴可部分收缩到套管轴经由在内部且在外部的花键套管所耦合的轴中。另一此类套管可移除地(用于由不同内径的类似套管进行可能的替换)安放在套管轴的在内部的花键杯形头部中，且啮合螺杆的花键后端。套管轴经由止推轴承抵靠不旋转管状活塞的前端而搁置，所述不旋转管状活塞同轴地环绕套管轴且通过其后端进入环形汽缸，所述环形汽缸与包括气垫的蓄压器液压连接。蓄压器产生背压，通过背压，模制材料(其在螺杆被再压进入后部位置的前一阶段期间被螺杆塑化)经由止回阀被引入到与挤出机机筒并排的射出罐中。另一管状注射活塞向后延伸到环形注射汽缸中，所述环形注射汽缸仅主要在模具的关闭时而受压，且在柱塞穿透进入射出罐中后在其前端承受压力，所述射出罐的有效容量通过注射活塞的可手动调整的止挡来确定。来自环绕输入轴的变速箱中的贮槽的润滑油通过套管轴的往复运动经由用于此目的的通路被抽吸，到达经由套管轴的花键而彼此连通的输入内部的空间与挤出机活塞内部的空间。

1994年1月25日颁予Banks的第5,281,384号美国专利揭示一种用于注射模制的改进方法，其包括以下步骤：使用以高rpm运行的挤出机塑化一块(a shot of)模制材料；使用以低rpm运行的挤出机将所述块模制材料转移到聚积器构件；以及将所述块模制材料注射到模腔中。

发明内容

根据本发明的第一广泛方面，提供一种控制二阶段注射单元中的螺杆的方法，所述方法可在与所述二阶段注射单元相关联的计算设备处执行。所述方法包含：接收与所述二阶段注射单元的螺杆相关联的操作参数的指示；基于所述操作参数的指示，确定螺杆的目标速度(S_TARGET)，所述目标速度(S_TARGET)足以使螺杆能够产生处于熔融状态的所需量的材料；使螺杆在目标速度(S_TARGET)下旋转，从而使螺杆以大体上连续方式操作。

根据本发明的第二广泛方面，提供一种二阶段注射单元。二阶段注射单元包含：机筒，其中螺杆在操作上安装在其内；射出罐，其与机筒流体连通；计算设备，其在操作上耦合到螺杆以用于控制其操作；所述计算设备经配置以：接收与所述二阶段注射单元的螺杆相关联的操作参数的指示；基于所述操作参数的指示，确定螺杆的目标速度(S_TARGET)；朝向螺杆传输代表目标速度(S_TARGET)的控制信号；借此所述控制信号使螺杆以大体上连续方式在目标速度(S_TARGET)下旋转，同时产生处于熔融状态的所需量的材料。

根据本发明的第三广泛方面，提供一种人机接口(HMI)。HMI包含：第一接口，其用于至少向操作者提供信息；第二接口，其用于至少从所述操作者接收指令；所述第一接口经配置以向所述操作者呈现致动实体，以用于使所述操作者能够选择操作模式，在所述操作模式中螺杆以大体上连续方式旋转。

根据本发明的第四广泛方面，提供一种含有用于由计算设备执行的程序元件的计算机可读存储媒体，所述程序元件用于使所述计算设备：接收与所述二阶段注射单元的螺杆相关联的操作参数的指示；基于所述操作参数的指示，确定螺杆的目标速度(S_TARGET)，所述目标速度(S_TARGET)足以使螺杆能够产生处于熔融状态的所需量的材料；使螺杆在目标速度(S_TARGET)下旋转，从而使螺杆以大体上连续方式操作。

根据本发明的另一广泛方面，提供一种控制二阶段注射单元中的螺杆的方法，所述方法可在与所述二阶段注射单元相关联的计算设备处执行，所述二阶段注射单元与回收周期相关联，所述回收周期至少具有回收阶段和转移阶段。所述方法包含计算所述螺杆的目标速度(S_TARGET)，使得当所述螺杆在所述目标速度(S_TARGET)下旋转时，其在大体上与所述转移阶段开始时的瞬时一致的时刻到达背部位置；使所述螺杆至少在所述回收阶段期间在目标速度(S_TARGET)下旋转。

附图说明

通过参考示范性实施例的详细描述以及以下附图可获得本发明的示范性实施例(包括替代例和/或其变化形式)的更好理解，其中：

图1描绘注射单元的非限制实施例的横截面图。

图2描绘根据本发明的非限制实施例而实施的实施于与图1的注射单元相关联的计算设备内的方法的流程图。

图3描绘根据本发明的非限制实施例而实施的可用于控制图1的注射单元的人机接口的示意性表示。

附图未必按比例绘制且可通过假想线、图解表示以及片断视图来说明。在某些情况下，对于理解示范性实施例并非必要的细节或使得其它细节难以体会的细节可能已省略。

具体实施方式

发明者已了解存在与已知的二阶段注射单元相关联的问题。更具体地说，由于以旋转-停止-旋转方式控制塑化螺杆的典型做法，在螺杆通道内部的材料在旋转阶段期间经受机械剪切和热传导，但另一方面，在停止(或闲置)阶段期间，材料是固定的且仅经受热传导。因而，如此产生的材料具有不同的热历史，且因此可展现非同质熔体质量。另外，在某些情形中(例如但不限于，在未使用着色剂的情况下)，增加的驻留时间实际上用以进一步使熔融材料降级，且对于一些类型的材料导致更高的乙醛(AA)水平。最后，在使用液压挤出机(螺杆)马达的情况下，在每个周期启动和停止螺杆给各种液压组件带来严重液压冲击，从而导致潜在的过早的组件故障。

参看图1，描绘可经配置以实施本发明的实施例的注射单元100。注射单元100具有二阶段类型且在此程度上，注射单元100包含机筒102和射出罐122。机筒102与多个机筒加热器104相关联。应注意，多个机筒加热器104的数目或构造并未特定受限，且所属领域的技术人员将容易了解多个机筒加热器104的许多替代实施方案。多个机筒加热器104被分为多个区，可分开控制所述多个区以帮助达到熔体的所要稠度。然而，在本发明的替代非限制实施例中，可将多个机筒加热器104分组为单个控制区。

还提供示意性描绘于图1的106处的可旋转安装在机筒102内的螺杆。螺杆通过螺杆致动器108来致动。在本发明的特定非限制实施例中，螺杆致动器108包含液压马达；然而，在本发明的每个实施例中其无需如此。因而，应了解螺杆致动器108可以不同方式来实施，例如基于电的致动器、机械致动器或其组合。

在此处描绘的特定非限制实施例中，螺杆致动器108影响螺杆106的旋转移动。在本文所描绘的特定非限制实施例内，螺杆106还与轴向往复移动相关联，但在本发明的每个实施例中其无需如此。螺杆106的轴向往复移动通过螺杆致动器108致动，然而，在本发明的替代非限制实施例中，往复移动可能受单独的致动器(未描绘)影响。

应注意在图1所描绘的特定非限制实施例中，螺杆106并未利用单向阀来防止在熔体转移阶段期间处于熔融状态下的材料112的回流，其将在下文更详细描述。在本发明的替代非限制实施例中，螺杆106可与单向阀(未描绘)相关联。

材料112经由入口接受器114被引入到机筒102中。材料112可包含塑料(例如PET、聚丙烯或类似物)或任何其它合适材料(例如用于触融模制(Thixomolding)的金属和类似物)。随着螺杆106旋转(例如，由于通过螺杆致动器108致动)，材料112被朝向机筒头部116推进。与机筒头部116流体连通的是分配器118。经由阀120实施机筒头部116与分配器118之间的流体连通。阀120可在以下位置之间选择性地致动：(i)打开位置，其中在机筒头部116与射出罐122之间实现流体连通；以及(ii)关闭位置，其中射出罐122与喷嘴124流体连通。

射出罐122与在操作上安置在射出罐122内的注射柱塞126相关联。注射柱塞126由注射柱塞致动器127致动，其在本发明的此特定实施例中被实施为经由液压构件致动注射柱塞126的注射活塞。然而，在本发明的替代非限制实施例中，注射柱塞126可由不同类型的致动器致动，例如机械致动器、电致动器和类似物。

可通过注射柱塞126控制在注射到模具中之前积聚的熔体的体积。在本发明的特定非限制实施例内，注射柱塞致动器127还(例如)借助于通过液压致动器控制施加到注射柱塞126上的压力来控制所积聚熔体的体积。然而，在本发明的替代非限制实施例中，可提供单独的体积调整构件(未描绘)，其经配置以通过限定注射柱塞126不可移动超过的最后部位置(如果在图1中观看，是在右边最后部位置)来控制射出罐122的最大体积和相应的最大注射量大小(shot size)。

现将大体上参考用于将材料112塑化的回收周期的各个阶段来描述螺杆106和射出罐122的操作。回收周期可广义上分为螺杆回收阶段、熔体转移阶段和熔体装填阶段。

螺杆回收阶段

在此阶段，螺杆106在旋转速度S_TARGET下旋转(如下文将更详细描述)。在螺杆106旋转时，其将经由入口接受器114馈送的材料112逐渐转移远离入口接受器114，或换句话说，螺杆106的旋转使材料112向前移动(如在图1中观看，是左边界方向)。在向前移动的过程期间，材料112与机筒102(其借助于多个机筒加热器104来加热)的内壁(未单独编号)接触。材料112还受到螺杆106与机筒102的内壁(未单独编号)之间的剪切力的影响。因此，当材料112向前移动时，其被加热且熔化。

在材料112到达机筒头部116时，其达到大体上熔融状态。如所属领域的技术人员将了解，“大体上熔融状态”是材料112的适合于转移到射出罐122中且最终在压力下用于注射到一个或一个以上模制腔的状态。

在此阶段期间，阀120保持处于关闭位置，且处于熔融状态的材料112积聚在机筒102的机筒头部116中和出料端(未单独编号)中，因此迫使螺杆106向后远离机筒头部116。

螺杆回收阶段继续直到所需量的材料112被塑化为止。一般来说，螺杆回收阶段继续直到螺杆106到达最大向后位置(最大向后位置可基于操作者提供的输入，且大体上对应于所需量的材料112)为止，其有时还被所属领域的技术人员称作“背部位置”。

螺杆蠕动阶段(任选)

在本发明的一些实施例中，可实施蠕动阶段。在本发明的这些实施例内，在螺杆106接近背部位置时，螺杆106的旋转速度降低到所谓的“蠕动速度”。在本发明的实施例内，通过确定螺杆106的线性位置来触发蠕动阶段，且更具体地说，通过确定螺杆106距背部位置有多远来触发。为避免疑问，即使蠕动速度低于S_TARGET，其仍然大于零，或换句话说，螺杆106在蠕动阶段中继续旋转。在蠕动阶段期间，螺杆致动器108等待控制信号以移动到熔体转移阶段。

应注意在本发明的替代非限制实施例中，可省略蠕动阶段。

熔体转移阶段

在此阶段，当射出罐122准备好接受材料112时，阀120被致动到打开位置，且螺杆106向前推进(例如，借助于螺杆致动器108)。在此阶段，材料112开始从机筒头部116转移到射出罐122。

在材料112的转移进行时，注射柱塞126被向后致动(即，如在图1中观看，在右边界方向上)。在本发明的一些实施例中，注射柱塞126在正转移的材料112的压力下“被动地”向后推动。在本发明的其它实施例中，注射柱塞126“主动地”向后拖拉，例如，可通过注射柱塞致动器(未描绘)向后拉注射柱塞126。

熔体转移阶段继续直到注射柱塞126到达最后部右边位置(如通过注射柱塞致动器127控制)为止，如在上文已详细描述。在此阶段，螺杆106到达最大向前位置，其有时也被所属领域的技术人员称作“缓冲位置”。如所属领域的技术人员可了解，在缓冲位置，在螺杆106的前部存在特定量的材料112，其大体上用以：(i)防止螺杆106被螺杆106的面与机筒102的面之间的金属间接触损坏；和/或(ii)为熔体装填阶段提供“熔体储备”(下文描述)。

在熔体转移阶段期间，螺杆106继续旋转。在本发明的一些实施例中，螺杆106可继续在S_TARGET下旋转。在本发明的其它实施例中，螺杆106可在不同于S_TARGET的速度下旋转，例如以更低或更高的速度。然而，应注意，在本发明的实施例内，螺杆106在熔体转移阶段期间继续旋转。在熔体转移阶段期间旋转的速度也可被视为转移旋转速度。

熔体装填阶段

在此阶段，螺杆106继续以所谓的装填速度(其可大于S_TARGET或转移旋转速度)旋转，以便确保没有空气被意外引入到在机筒头部116与射出罐122之间转移的材料112中。熔体装填阶段继续，直到预定时间间隔到期为止。

一旦熔体装填阶段的预定时间间隔已到期，螺杆106便开始新的回收周期，且变回螺杆回收阶段。

注射阶段

注射阶段与螺杆回收周期的至少一部分并行地开始。在此阶段，阀120被致动到关闭位置，且积聚在射出罐122中的材料112被注射到一个或一个以上模制腔中。通过借助于注射柱塞致动器(未描绘)推进注射柱塞126来实施材料112的注射。

在图1的结构内还提供第一传感器130。第一传感器130可经配置(例如)以确定与螺杆106相关联的线性位置。在特定非限制实施方案中，可将第一传感器130实施为磁致伸缩位置传感器(temposonic position sensor)，然而，所属领域的技术人员将了解第一传感器130的其它合适实施方案。第一传感器130可进一步经配置以传输代表与螺杆106相关联的线性位置的信号。

在图1所描绘的架构内，还提供计算设备140。计算设备140可经配置以一般控制模制系统(未描绘)且具体来说控制注射单元100的一个或一个以上操作。就此而言，示意性展示计算设备140与注射单元100之间的连接142。

可将计算设备140实施为控制器的一部分，其控制模制系统的各种操作。或者，可将计算设备140实施为单独的计算装置，其经配置以仅控制模制系统的某一组件(例如，注射单元100)的某些操作或操作。可通过计算设备140控制的功能中的一些实例或可通过计算设备140执行的一些例行程序包括(但不限于)：(i)协调上述回收周期与注射阶段的执行；(ii)控制螺杆106的旋转速度；(iii)在打开位置与关闭位置之间致动阀120；(iv)控制螺杆106、注射柱塞126等的轴向移动。

即使连接142示意性地描绘于计算设备140与注射单元100之间，在本发明的每个实施例中其无需如此。因此，应理解，计算设备140可以串联或并联的方式耦合到模制系统的其它组件(未描绘)，以及模制系统的一个以上组件。此外，应理解，连接142可实施为无线链路、有线链路或实施为两者的组合。

计算设备140可包含内部存储器141，其经配置以存储用于执行一个或一个以上例行程序的一个或一个以上指令。另外，计算设备140可包含用于读取一种或一种以上类型的计算机可读媒体(未描绘)的读取器(未描绘)，计算机可读媒体存储用于执行一个或一个以上例行程序的一个或一个以上指令。内部存储器141还可经配置以存储所存储的操作参数141A。所存储的操作参数141A可包括以下指示：(i)螺杆106的线性位置；(ii)周期时间；(iii)回收时间；(iv)闲置时间等等。

就此而言，计算设备140还可(经由连接器142或经由单独的连接)耦合到第一传感器130。举例来说，计算设备140可通过专用无线链路(未描绘)耦合到第一传感器130。计算设备140可进一步经配置以从第一传感器130接收信号(例如，代表螺杆106的线性位置的信号)，从而解译所接收的信号和/或将所接收/解译的信号存储在内部存储器141(例如，作为所存储的操作参数141A)中。

给定参看图1所描述的架构，可能执行用于控制二阶段注射单元(例如，注射单元100)中的螺杆106的方法。在本发明的实施例内，计算设备140执行用于控制与螺杆106相关联的旋转速度的方法。在本发明的一些实施例中，计算设备140在每一周期中执行方法，以便确定目标速度S_TARGET(如将在下文更详细描述)，以将可能在周期之间改变的操作变数考虑在内。可能改变的此类操作变数的实例包括(但不限于)：经由入口接受器114馈送的材料112的温度、与经由入口接受器114馈送的材料112相关联的水分含量等。

一般来说，方法的目的是确定目标速度S_TARGET且致使螺杆106在目标速度S_TARGET下旋转，使得：(i)所要量的材料112经塑化；以及(ii)螺杆106不停止，或换句话说，确保螺杆106以连续方式旋转或大体上以连续方式旋转。在本发明的一些实施例中，目标速度S_TARGET可经进一步选择以使得目标速度S_TARGET在螺杆106的整个回收周期中大体上恒定。

参看图2，现将更详细描述根据本发明的非限制实施例而实施的用于控制二阶段注射单元(例如，注射单元100)中的螺杆106的方法。可(例如)在计算设备140处便利地执行所述方法。计算设备140可存储用于使计算设备140可操作以执行内部存储器141中的方法的计算机可执行码，或者，计算设备140可接受存储计算机可执行码的计算机可读媒体。

在本发明的一些实施例中，计算设备140执行用于在螺杆回收阶段的开始控制螺杆106的方法。在本发明的其它实施例中，计算设备140执行用于在每一螺杆回收阶段的开始控制螺杆106的方法。在本发明的一些实施例中，计算设备140执行用于在接收适当命令之后控制螺杆106的方法，所述命令例如为由操作者使用(例如)人机接口或(简写)HMI(如将在下文中参看图3更详细描述)键入的“连续回收命令”。

步骤202-接收操作参数

在步骤202，计算设备140接收操作参数。在本发明的特定非限制实施中，计算设备140从内部存储器141检索上述所存储的操作参数141A。在本发明的替代非限制实施例中，计算设备140可请求且响应于所述请求而大体上实时地从一个或一个以上传感器(例如，第一传感器130)接收操作参数的指示。

为了以下说明的目的，将假设计算设备140从内部存储器141检索所存储的操作参数141A。

在本发明的一些实施例中，所存储的操作参数141A可包括以下指示：

(i)例如以毫米表达的螺杆106的线性位置，下文称作P_SCREW；

(ii)例如以秒表达的回收时间，下文称作T_RECOVERY；

(iii)例如以秒表达的闲置时间，下文称作T_IDLE；以及

(iv)例如以每分钟转数(RPM)或每秒转数(RPS)表达的最新知道的螺杆106的旋转速度，下文称作S_REFERENCE。为避免疑问，S_REFERENCE表示螺杆106在前一周期期间(例如，在前一回收周期期间)旋转的速度。

在本发明的一些实施例中，所存储的操作参数141A可进一步包括恒定值V_CONSTANT，其代表螺杆106在每单位时间(表达为T_SEC)螺杆106的每个旋转(表示为R_SCREW)所行进的距离D_TRAVEL(以毫米表示)。换句话说，V_CONSTANT可如下表示：

$V_{\mathrm{CONSTANT}}=\frac{D_{\mathrm{TRAVEL}}}{R_{\mathrm{SCREW}}}\×\frac{1}{T_{\mathrm{SEC}}}$

然而，在本发明的替代非限制实施例中，计算设备140可通过每次在其根据本发明的非限制实施例执行所述方法时重新计算所述值而检验V_CONSTANT确实是恒定值。

如何通过计算设备140获得所存储的操作参数141A的指示是值得探索的。可从第一传感器130获得螺杆106的线性位置的指示。在本发明的一些实施例中，计算设备140可经常(例如，每个周期、以给定时间间隔等)询问第一传感器130，且响应于所述询问而接收螺杆106的线性位置的指示。在本发明的其它实施例中，第一传感器130可经常(例如，每个周期、以给定时间间隔等)传输螺杆106的线性位置的指示。

例如可借助于人机接口(将参看图3在下文更详细论述)从操作者接收到回收时间、闲置时间的指示。或者，依靠计算设备140一般控制模制系统(未描绘)且具体来说控制注射单元100的操作的各个方面，计算设备140可了解螺杆106的回收时间、闲置时间以及当前(或先前)旋转速度的指示。

值得注意的是，可通过操作者输入的命令来触发根据本发明的非限制实施例的方法的执行。预期操作者将以此项技术中已知的方式来开始操作注射单元100，且操作者将等待，因为注射单元100将执行许多回收周期以便实现所谓的“稳定周期”。操作者可触发根据本发明的实施例的方法的执行(如将在下文更详细解释)。因此，T_IDLE的指示是注射单元100在先前周期期间操作的闲置时间的指示(即，螺杆106停止旋转的期间的时间的指示)。如将了解，在执行根据本发明的实施例的方法时，螺杆106将大体上连续旋转，且因而T_IDLE的指示将包含零或大体上接近零的值。

步骤204-基于操作参数的指示，确定螺杆106的目标速度S _TARGET

在步骤204，计算设备140基于作为步骤202的部分而接收的操作参数来确定螺杆106的目标速度S_TARGET。在特定非限制实施例中，计算设备140基于下式确定螺杆106的目标速度S_TARGET：

$S_{\mathrm{TARGET}}=\frac{T_{\mathrm{RECOVERY}}}{T_{\mathrm{RECOVERY}}+T_{\mathrm{IDLE}}}\×S_{\mathrm{REFERENCE}}$

查看目标速度S_TARGET的另一方式为：计算目标速度S_TARGET，使得螺杆106在与大体上与转移阶段开始的瞬时一致的瞬时到达背部位置。

步骤206-使螺杆106在目标速度S _TARGET 下旋转

在步骤206，计算设备140使螺杆106在目标速度S_TARGET下旋转。更具体地说，计算设备140：

-产生控制信号，所述控制信号用于使螺杆106在目标速度S_TARGET下旋转；

-朝向螺杆致动器108，且更具体地说，朝向螺杆致动器108的控制器(未描绘)，例如泵控制器(未描绘)释放控制信号。在特定实例中，经由连接142释放控制信号。

在本发明的一些实施例中，计算设备140还可实施检验例行程序。可例如在步骤206之后实施检验例行程序。更具体来说，可在上述螺杆回收阶段的中点处实施检验例行程序。或者，可在已实施回收阶段的三分之一之后实施检验例行程序。其它替代例当然也是可能的。举例来说，可多次执行检验例行程序。作为另一实例，可在螺杆106的整个回收周期期间大体上恒定地执行使用积分计算(例如，曲线下方面积计算(Area Under Curve calculation))的检验例行程序。

一般来说，检验例行程序的目的是确定目前S_TARGET是否足以获得处于熔融状态的所需量的材料112。在本发明的实施例内，处于熔融状态的所需量的材料112用以表示对于给定注射量大小所需的处于熔融状态的所需量的材料112的全部。更具体来说，计算设备140基于下式执行计算：

$S_{\mathrm{TARGET\; NEW}}=D_{\mathrm{BACKPOSITION}}\×\frac{1}{T_{\mathrm{REMAINING}}\×V_{\mathrm{CONSTANT}}}$

其中：

D_{BACK POSITION}表示螺杆106的当前线性位置与上述背部位置之间的距离；

T_REMAINING表示给定回收阶段中的剩余时间。

在本发明的特定实施方案中，可由计算设备140通过传输对第一传感器130的询问并从其接收响应来确定D_{BACK POSITION}，所述响应指示螺杆106的当前线性位置。通过从背部位置值中减去当前线性位置，可确定D_{BACK POSITION}。类似地，可由计算设备140通过从螺杆106的先前回收周期的总回收时间(T_RECOVERY)中减去自从给定回收阶段的开始经过的时间来确定T_REMAINING。

如果计算设备140确定S_TARGET NEW不等于S_TARGET(将偏差窗(variance window)考虑在内)，那么计算设备140可以上文参考步骤206已描述的相同方式将螺杆106的速度调整到S_TARGET NEW。在本发明的一些实施例中，偏差窗可为例如5％偏差或任何其它合适值。

参看图3，现将更详细描述如何可触发用于控制螺杆106的方法的非限制实施例。图3描绘人机接口302或(简写)HMI 302的非限制实施例，其可适于实施本发明的实施例。HMI 302可为计算设备140的部分或耦合到计算设备140。一般来说，HMI 302的目的是向操作者显示信息并从操作者接收命令。就此而言，提供第一接口304，其可为屏幕。第一接口304用于向操作者提供信息。或者，第一接口304可为触摸屏，且因而可用于向操作者提供信息以及从操作者接收命令两者。而且，提供第二接口308，其可为对致动器的选择，例如按钮、指向装置等。第二接口308可用于从操作者接收命令。第一接口304可经配置以提供致动实体306(其可为链接、按钮、图标或任何其它能够被选择的实体)，以使操作者能够触发执行控制螺杆106的方法。在特定非限制实施例中，致动实体306包含具有以下文本“连续螺杆回收ON”的表示或其任何可想到的变体的图标。操作者可通过使用第一接口304(如果第一接口304包含触摸屏)或第二接口308来致动所述致动实体306。或者，操作者可通过使用指向实体310(其可通过任何合适已知手段而移动)来致动所述致动实体306。当所述致动实体306被致动时，其可触发执行根据本发明的各种实施例的用于控制螺杆106的操作的方法。

本发明的实施例的技术效果包括螺杆106的增加的输出。本发明的实施例的另一技术效果可包括减少的熔体降级和/或降低的AA水平。本发明的实施例的另一技术效果可包括改进的熔体同质性。本发明的实施例的另一技术效果可包括改进的能量利用，这归因于螺杆106的旋转速度的均衡。本发明的实施例的另一技术效果可包括注射单元100的某些组件的改进寿命，这归因于消除或减少对螺杆驱动马达的液压冲击和/或对螺杆106的机械撞击。本发明的实施例的另一技术效果可包括改进的添加性混合。应明确理解，在本发明的每一和每个实施例中，不是所有的技术效果都需要全部实现。

为说明本发明的实施例的技术效果，参考表1，其描绘螺杆106根据现有技术以非连续方式操作以及通过实施本发明的实施例以大体上连续方式操作的操作特性。

表1

操作类型	RPM	无运动时间	总周期	通过量
					连续	39	0sec	13.9sec	526kg/小时
非连续	45	2.5sec	13.9sec	456kg/小时

如根据表1清晰可见，通过使用本发明的实施例(如在表1的“连续”行中所说明)可大体上增加通过量。表1还便利地说明，在本发明的实施例内，螺杆106将以较低RPM旋转。

实施例的描述提供本发明的实例，且这些实例并不限制本发明的范围。上述概念可适于特定条件和/或功能，且在本发明的范围内可进一步扩展到多种其它应用。通过如此描述的示范性实施例，将明白，在不脱离所描述的概念的情况下修改和增强是可能的。因此，通过专利证书保护的内容仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (23)

1.一种控制二阶段注射单元中的螺杆的方法，所述方法可在与所述二阶段注射单元相关联的计算设备处执行，所述方法包含： 

接收与所述二阶段注射单元的所述螺杆相关联的操作参数的指示； 

基于所述操作参数的所述指示，确定所述螺杆的目标速度(S_TARGET)，所述目标速度(S_TARGET)足以使所述螺杆能够产生处于熔融状态的所需量的材料； 

致使所述螺杆在所述目标速度(S_TARGET)下旋转，从而致使所述螺杆以大体上连续方式操作， 

所述操作参数至少包含：(i)回收时间(T_RECOVERY)的指示；(ii)闲置时间(T_IDLE)的指示；(iii)所述螺杆的当前旋转速度(S_REFERENCE)的指示；且其中所述确定包括基于如下表达的公式计算所述目标速度(S_TARGET)： 

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定所述螺杆的目标速度(S_TARGET)包含确定所述螺杆的目标速度(S_TARGET)，使得当所述螺杆在所述目标速度(S_TARGET)下旋转时，其大体一致于转移阶段开始的瞬间时刻到达背部位置。 

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述致使所述螺杆在所述目标速度(S_TARGET)下旋转，从而致使所述螺杆以大体上连续方式的操作包含产生代表所述目标速度(S_TARGET)的控制信号。 

4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包含朝向所述螺杆的螺杆致动器释放所述控制信号。 

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述接收操作参数的指示包含： 

从内部存储器检索所存储操作参数。 

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述所存储操作参数包含以下至少一者： 

所述螺杆的线性位置(P_SCREW)的指示； 

回收时间(T_RECOVERY)的指示； 

闲置时间(T_IDLE)的指示； 

所述螺杆的当前旋转速度(S_REFERENCE)的指示； 

恒定值(V_CONSTANT)的指示，其代表螺杆在每单位时间(T_SEC)螺杆的每一个旋转(R_SCREW)所行进的以毫米表示的距离(D_TRAVEL)，即 

7.根据权利要求5所述的方法，其进一步包含获得所存储操作参数的指示并将所述所存储操作参数的所述指示存储在所述内部存储器中。 

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述获得所存储操作参数的指示包含从至少第一传感器接收所存储操作参数的所述指示。 

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述获得所存储操作参数的指示包含：依靠控制具有所述二阶段注射单元的模制系统的一个或一个以上的功能，以了解所述操作参数的指示。 

10.根据权利要求1所述的方法，进一步包含执行检验例行程序，所述检验例行程序经配置以确定所述目标速度(S_TARGET)是否足以获得处于熔融状态的所述所需量的材料。 

11.根据权利要求10所述的方法，所述操作参数至少包含：(i)所述目标速度(S_TARGET)的指示；(ii)当前线性位置与背部位置之间的距离(D_BACKPOSITION)的指示；(iii)当前回收周期中的剩余时间(T_REMAINING)的指示；以及(iv)恒定参数(V_CONSTANT)的指示，其代表螺杆在每单位时间(T_SEC)螺杆的每一个旋转(R_SCREW)所行进的以毫米表示的距离(D_TRAVEL)，即 

其中所述执行检验例行程序包含基于如下表达的公式计算当前目标速 

度(S_TARGETNEW): 

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包含： 

如果所述当前目标速度(S_TARGETNEW)不等于方差窗内的所述目标速度(S_TARGET)，那么致使所述螺杆在所述当前目标速度(S_TARGETNEW)下旋转。 

13.根据权利要求12所述的方法，所述致使所述螺杆在所述当前目标速度(S_TARGETNEW)下旋转包含产生代表所述当前目标速度(S_TARGETNEW)的控制信号。 

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包含朝向所述螺杆的螺杆致动器释放代表所述当前目标速度(S_TARGETNEW)的所述控制信号。 

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述执行检验例行程序包含在回收阶段的中点处执行所述检验例行程序。 

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述执行检验例行程序包含在回收阶段的三分之一点处执行所述检验例行程序。 

17.根据权利要求11所述的方法，其中所述执行检验例行程序包含在整个回收阶段中大体上连续执行所述检验例行程序。 

18.根据权利要求1所述的方法，其中所述所需量的材料包含等量于所要注射量大小的量。 

19.一种二阶段注射单元，其包含： 

机筒，其中螺杆在操作上安装在其内； 

射出罐，其与所述机筒流体连通； 

计算设备，其在操作上耦合到所述螺杆以用于控制其操作；所述计算设备经配置以： 

接收与所述二阶段注射单元的所述螺杆相关联的操作参数的指示；基于所述操作参数的所述指示，确定所述螺杆的目标速度(S_TARGET)；朝向所述螺杆传输代表所述目标速度(S_TARGET)的控制信号； 

借此所述控制信号致使所述螺杆以大体上连续方式在所述目标速度(S_TARGET)下旋转，同时产生处于熔融状态的所需量材料， 

所述操作参数至少包含：(i)回收时间(T_RECOVERY)的指示；(ii)闲置时间(T_IDLE)的指示；(iii)所述螺杆的当前旋转速度(S_REFERENCE)的指示；且其中所述所述计算设备经配置以基于如下表达的公式计算所述目标速度(S_TARGET)： 

20.根据权利要求19所述的二阶段注射单元，其中所述螺杆的所述目标速度(S_TARGET)经确定以使得当所述螺杆在所述目标速度(S_TARGET)下旋转时，其大体一致于转移阶段开始的瞬间时刻到达背部位置。 

21.根据权利要求19所述的二阶段注射单元，其中所述所需量的材料包含等量于所要注射量大小的量。 

22.一种计算机可读存储媒体，其含有供计算设备执行的程序元件，所述程序元件用于使所述计算设备： 

接收与二阶段注射单元的螺杆相关联的操作参数的指示； 

基于所述操作参数的所述指示，确定所述螺杆的目标速度(S_TARGET)，所述目标速度(S_TARGET)足以使所述螺杆能够产生处于熔融状态的所需量的材料； 

致使所述螺杆在所述目标速度(S_TARGET)下旋转，从而致使所述螺杆以大体上连续方式操作， 

所述操作参数至少包含：(i)回收时间(T_RECOVERY)的指示；(ii)闲置时间(T_IDLE)的指示；(iii)所述螺杆的当前旋转速度(S_REFERENCE)的指示；且其中所述所述计算设备经配置以基于如下表达的公式计算所述目标速度(S_TARGET)： 

23.根据权利要求22所述的计算机可读存储媒体，其中所述螺杆的所述目标速度(S_TARGET)经确定以使得当所述螺杆在所述目标速度(S_TARGET)下旋转时，其大体一致于转移阶段开始的瞬间时刻到达背部位置。 

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