CN102762355A - 在注塑模制机中控制熔料累积器的方法 - Google Patents

Abstract

根据多个实施方案，在此提供了一种控制第一熔料累积器（121）的方法（300）。这个第一熔料累积器（121）是一个注射单元（100）的一部分，该注射单元（100）包括一个用于制备模制材料的挤出机（102）以及一个第二熔料累积器（123）。第一熔料累积器（121）以及第二熔料累积器（123）被配置成从挤出机（102）顺序地接收模制材料。挤出机（102）是可操作的以便以至少接近连续的方式来生产模制材料，第一熔料累积器（121）以及第二熔料累积器（123）都与一个对应的射出量设定点相关联。该方法包括检测（310）与该第一熔料累积器（121）的操作相关联的一个对脱离边界的情况的指示；响应于所述检测（310）来控制（320）该第一熔料累积器（121）超过其对应的射出量设定点而继续接受模制材料。

Description

在注塑模制机中控制熔料累积器的方法

技术领域

本发明总体上涉及但不限于模制物品的模制，更具体地说涉及但不限于一种控制熔料累积器的方法。

背景技术

模制是一种工艺，凭借此工艺，通过使用模制系统可以将模制用材料（例如，聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚丙烯（PP）以及类似材料）生产成模制物品。模制工艺（例如注塑模制工艺）被用来生产不同的模制物品。可以由例如PET材料形成的模制物品的一个实例是预成型件，这个预成型件随后能够被吹塑成饮料容器例如瓶子以及类似物。

典型的注塑模制系统除其他事项外包括一个注射单元、一个夹具组件和一个模具组件。注射单元可以是往复螺杆式或两级式。在往复螺杆式注射单元内，原材料（例如PET粒料以及类似物）通过一个漏斗被送料，这进而为一个塑化螺杆的一个入口端送料。塑化螺杆被封装在一个料筒中，该料筒是由料筒加热器加热的。螺杆的螺旋形（或其他）螺纹沿螺杆的一个操作轴运送原材料。典型地，螺杆的根部直径在背离入口端的一个方向上沿螺杆的操作轴渐进地增加。

在原材料被沿螺杆运送时，它在螺杆螺纹、螺杆根部和料筒内表面之间被剪切。原材料也受到由料筒加热器放射并通过料筒传导的一些热。在剪切水平与增加的根部直径一致增加时，原材料逐渐变为基本上均质的熔料。当一个希望量的熔料在螺杆的排放端（该排放端是螺杆的在入口端对面的一个相对末端）处的一个空间中被累积时，然后螺杆被迫前进（在背离螺杆入口端的一个方向上），从而强制希望量的熔料进入一个或多个模制空腔。因此，可以说螺杆在往复式注射单元中执行两个种功能，即（i）将原材料塑化为基本上均质的熔料，以及（ii）将基本上均质的熔料注射到一个或多个模制空腔中。

可以说两级式注射单元基本上类似于往复式注射单元，除了塑化和注射功能被分离之外。更具体地，位于一个挤出机料筒中的一个挤出机螺杆执行塑化功能。一旦一个希望量的熔料被累积，它被传送到一个熔料累积器中，该熔料累积器在业界有时也称为一个“射出罐”，熔料累积器配备有执行注射功能的一个注射柱塞。

在2001年6月5日授予Choi等人的美国专利6,241,932披露了一种操作两级式注塑模制机的方法和系统，其中注射柱塞在射出罐中的移动是与塑化螺杆的移动以及进入射出罐中的熔料流动相协调的，这样使得柱塞对进入射出罐中的熔料流动提供最小阻力，同时避免在熔料里面产生空隙或空气。熔料受到的不希望的剪切力因此被减少，从而对应地减少以其他方式导致的熔料降解产物。

在2003年2月4日授予Kazmer等人的美国专利6,514,440披露了一种注塑模制装置、系统和方法，其中材料流速在注塑周期的过程中受控制。根据一个优选实施方案，在一个注塑模制系统中提供了一种开放模具清除的方法，该注塑模制系统包括用来接收从一台注塑模制机注射的材料的一个歧管。该方法包括以下步骤：选择一个目标清除压力；从注塑模制机将材料注射到歧管中；并且控制清除压力以便基本上跟随目标清除压力，其中清除压力独立于注塑模制机压力是可控制的。

在1982年1月19日授予Hold等人的美国专利4,311,446、在1978年6月13日授予Hold的美国专利4,094,940、在1976年2月10日授予Hold等人的美国专利3,937,776、以及在1975年3月11日授予Hold等人的美国专利3,870,445都传授了一种用于在具有料筒的机器中控制注射模制过程的参数的方法和装置，该料筒带有一个塑炼室以及可旋转并可滑动地布置在所述空腔中的一个螺杆，与所述空腔的一个末端连通的邻接该末端的漏斗工具，以及与所述空腔的与一个模具连通的另一端中布置的喷嘴工具。注塑模制过程的控制是按照一个事件辨识原则，通过感测螺杆位置、螺杆注射速度、熔料温度，将在工作周期过程中某些实例的值与已知或希望值比较，并使用这些值、值的变化以及值的差监控并发动过程参数中的变化来实现的。

发明内容

根据本发明的一个第一广义方面，提供一种控制第一熔料累积器的方法。第一熔料累积器是一个注射单元的一部分，该注射单元包括一个用于制备模制材料的挤出机以及一个第二熔料累积器。该第一熔料累积器以及该第二熔料累积器被配置成从该挤出机顺序地接收模制材料，该挤出机是可操作的以便以至少接近于连续的方式来生产模制材料。该第一熔料累积器以及该第二熔料累积器都与一个对应的射出量设定点相关联。该方法包括检测与该第一熔料累积器的操作相关联的一个对脱离边界的情况的指示；响应于所述检测来控制该第一熔料累积器超过其对应的射出量设定点而继续接受模制材料。

根据本发明的一个第二广义方面，提供一种控制第一熔料累积器的方法。该第一熔料累积器是一个注射单元的一部分，该注射单元包括一个用于制备模制材料的挤出机。该第一熔料累积器被配置成从该挤出机接收模制材料并将该模制材料注射到一个模制空腔中。该挤出机是可操作的以便以至少接近于连续的方式来生产模制材料。该第一熔料累积器是与一个对应的射出量设定点相关联的。该方法包括检测与该第一熔料累积器的操作相关联的一个对脱离边界的情况的指示；响应于所述检测来控制第一熔料累积器超过其对应的射出量设定点而继续接受模制材料。

附图说明

参考这些实施方案的详细说明以及以下附图将得到对本发明的实施方案（包括其替代方案和/或变体）的更好理解，在附图中：

图1描绘了根据本发明的一个非限制性实施方案实施的一个注射单元的局部截面前视图。

图2描绘了图1的注射单元的局部截面顶视图。

图3描绘了流程图，该流程图示出了一种用于控制熔料累积器的方法的一个非限制性实施方案的步骤，该方法是根据本发明的一个非限制性实施方案被实施的。

这些图不一定是按比例的并且可能以虚线、图解示图和片段视图展示出。在某些情况下，可能省略了对于理解这些实施方案不必要的或者使得其他细节难以理解的细节。

具体实施方式

参考图1和图2，根据本发明的非限制性实施方案实施的一个注射单元100现在将被更详细描述，在这些图中，图1描绘了注射单元100的局部截面前视图，以及图2描绘了注射单元100的局部截面顶视图。

在即刻展示的实施方案内，注射单元100是一个两级式注射单元，并且在这个意义上注射单元100包括一个挤出机102和一个熔料累积器122。挤出机102容纳一个用于将原材料塑化的螺杆（未描绘），如下面在此将被更详细描述。在本发明的一些实施方案中，挤出机102可以被实施成一台双螺杆挤出机，并且为此挤出机102可以容纳一组两个螺杆（未描绘）。挤出机102（或更精确地说，在挤出机102内的螺杆）由螺杆致动器108致动。在本发明的具体非限制性实施方案中，螺杆致动器108包括经一个变速箱（未被单独编号）连接到挤出机102的一台电动机；然而，不需要在本发明的每个实施方案中都是如此。同样，应认识到螺杆致动器108可以不同地实施，例如一个液压致动器、一个机械致动器或一个其组合。应注意在替代的非限制性实施方案中，注射单元100可以被实施为带有一个往复螺杆的一个单级注射单元。

在本发明的一些实施方案中，挤出机102可以用一种连续塑化的方式操作（即挤出机102可以被实施为一台连续挤出机）。在其他实施方案中，挤出机102可以用一种接近于连续塑化的方式操作。

在此所示的具体非限制性实施方案中，螺杆致动器108施加一个旋传送动到挤出机102的螺杆上，并且该旋传送动是执行一个双功能的旋传送动：（a）将原材料塑化，并且（b）将原材料传送进入熔料累积器122，如下面在此将被更详细描述。同样，在该实施方式内，挤出机102的螺杆不与往复移动相关联。然而，在是特别可适用于但不限于在挤出机102中采用一个单螺杆的情况的替代实施方案中，挤出机102的螺杆可以与往复移动相关联，该往复移动可以由螺杆致动器108或由分离工具（未描绘）施加。

注射单元100进一步包括一台送料器110。送料器110被配置成供应原材料到挤出机102。送料器110可以被配置成一台受控（或计量）送料器、或被配置成一台连续送料器。

在本发明的一个具体的非限制性实施方案中，原材料是PET。在替代实施方案中，可以使用其他材料或材料混合物。在本发明的实施方案的一个特别实施方式中，原材料以一个特别比例包括新原材料和再循环原材料的一个组合。新原材料（其可以采用例如粒料的形式）和再循环原材料（其可以采用例如薄片的形式）可以在送料器110或另一上游设备（未描绘，例如一台干燥机（未描绘））处被混合。

在一个特别情况下，通过送料器110送料的原材料可以包括25%的再循环原材料和75%的新原材料。在另一特别情况下，原材料可以包括50%的再循环原材料和50%的新原材料。在另一特别情况下，原材料可以包括75%的再循环原材料和25%的新原材料。自然地，所使用的原材料的精确组合可以是不同的。应进一步注意本发明的实施方案可以被应用于仅处理新原材料或仅处理再循环原材料的注射单元100。

除送料器110之外，在本发明的一些实施方案中，可以提供用于将添加物质（例如着色剂、乙醛（AA）阻断剂以及类似物）添加到挤出机102的一台添加剂送料器（未描绘）。这样的添加剂送料器在本领域中众所周知，因此在此将不再进行任何程度的说明。

在此还提供了一个过滤器112，该过滤器是流体定位在挤出机102与熔料累积器122中间的。过滤器112的目的是从正在从挤出机102传送到熔料累积器122的塑化材料过滤杂质和其他异物。应注意在包括但不限于仅使用新原材料的情况的本发明的一些实施方案中，过滤器112可以被省略。用于过滤器112的具体实施不具体受限，并且作为一个例子，来自NC的Matthews的Gneuss公司（www.gneuss.com）的现货过滤器可以被用来实施过滤器112。

在此所描绘的具体的非限制性实施方案内，熔料累积器122被实施为一个双熔料累积器，并且在这个意义上熔料累积器122可以包括熔料累积器122的两个实例—选择性地流体连接到挤压机102的一个第一熔料累积器121以及一个第二熔料累积器123，如下面在此将被更详细地描述。在本发明的替代的非限制性实施方案中，熔料累积器122可以仅包括熔料累积器122的一个单独实例。

第一熔料累积器121以及第二熔料累积器123的每个都包括一个注射柱塞128，该注射柱塞操作性地布置在第一熔料累积器121以及第二熔料累积器123的对应一个之内。注射柱塞128由注射柱塞致动器130的对应一个致动，对应的这个注射柱塞致动器在本发明的该特别实施方案中被实施为经液压工具致动注射柱塞128的一个活塞。然而，在本发明的替代的非限制性实施方案中，注射柱塞128可以由一种不同类型的致动器（未描绘）致动，例如由机械致动器、电动致动器等致动。

在此还提供了在过滤器112下游的一个分配组件124，该分配组件是流体定位在挤出机102与熔料累积器122之间的。分配组件124被实施成一个分配阀，并被配制成：

（a）将挤出机102选择性地流体连接到第一熔料累积器121上，同时将第二熔料累积器123连接到一个喷嘴127，这直接地或经由一个熔料分配系统（未描绘，例如一个热流道（未描绘））提供了与一个模制空腔（未描绘）的流体连通，以便使熔料能够从挤压机102传送到第一熔料累积器121并使熔料能够从第二熔料累积器123经由喷嘴127注射进入模制空腔（未描绘）；

（b）将挤出机102选择性地流体连接到第二熔料累积器123上，同时将第一熔料累积器121连接到喷嘴127，以便使熔料能够从挤压机102传送到第二熔料累积器123并使熔料能够从第一熔料累积器121经由喷嘴127注射进入模制空腔（未描绘）。

第一熔料累积器121以及第二熔料累积器123的每个都与一个对应的射出量设定点相关联。射出量设定点一般是通过考虑以下两个变量来设定的：（a）注射和填充所需要的模制材料的量；以及（b）填充给定吞吐量和分派的传送时间的第一熔料累积器121以及第二熔料累积器123中给定的一个熔料累积器所需要的时间的量。在一个典型的现有技术实施方式内，当达到第一熔料累积器121以及第二熔料累积器123中给定的一个熔料累积器的射出量设定点、但传送仍没有完成（例如，在第一熔料累积器121以及第二熔料累积器123中的另一个熔料累积器仍在执行注射或保持操作时）时，一个警报会被触发并且注射单元100的操作通常会被中断。这当然导致生产率损失。

图1和图2的架构内提供的是一个控制器126（简单起见，仅在图1中被描绘）。控制器126可以被实施为一个通用或专用计算装置，该计算装置被配置成控制注射单元100的一个或多个操作。还应注意的是控制器126可以是一个共享控制器，该共享控制器控制了容纳这个注射单元100和/或与其相关联的其他辅助器材（未描绘）的一台注塑模制机（未描绘）。

在可以由控制器126控制的众多功能中，一些功能包括（但不限于）：

·控制螺杆致动器108，并更具体地控制挤出机102的螺杆（未描绘）的转速；

·控制分配组件124以便在熔料累积器122的两个实例之间选择性地实施熔料传送和熔料注射的切换，如上面已讨论的；

·控制送料器110，其中送料器110被实施为受控送料器，有时也被本领域技术人员称为定体积送料器；

·在上述添加剂送料器（未描绘）被提供的这些实施方案中控制这样的添加剂送料器；

·控制其他辅助器材（未描绘），例如一台干燥机以及类似物；

·执行被配置成分析并最优化模制周期的不同参数的一个周期最优化程序。

控制器126可以包括内部存储器140，该内部存储器被配制成存储用于执行一个或多个程序的一个或多个指令。内部存储器140也可以存储和/或更新各种参数，例如但不限于：

（i）对在挤出机102与熔料累积器122之间模制材料传递的一个目标吞吐量的指示。

（ii）与注射单元100或其部件相关联的设定参数。

给定参考图1和图2所描述的架构，有可能执行一种用于控制熔料累积器的方法。

在本发明的实施方案内，控制器126可以执行用于控制熔料累积器的方法。参考描绘了流程图的图3，该流程图表明根据本发明的一个非限制性实施方案执行的一种方法300的一个非限制性实施方案，方法300现在将被更详细地说明。

步骤310：

方法300在步骤310开始，其中控制器126检测与第一熔料累积器121以及第二熔料累积器123之一的操作相关联的一个对脱离边界的情况的指示。

例如，在本发明的这些实施方案中，熔料累积器122被实施为第一熔料累积器121以及第二熔料累积器123，这个对脱离边界的情况的指示可以由在一个给定传送周期的过程中已达到射出量设定点的第一熔料累积器121以及第二熔料累积器123之一来触发，同时第一熔料累积器121以及第二熔料累积器123中的另一个仍未就绪来开始接受模制材料。这可以例如在第一熔料累积器121以及第二熔料累积器123中的另一个尚未完成其对应填充或保持操作时发生。

在熔料累积器122仅包括其一个单个实例的本发明实施方案中，该对脱离边界的情况的指示可以响应于周期时间变化、原材料的体积密度变化、以及类似变化被触发。

为了下面在此有待提供的说明的目的，将假设该对脱离边界的情况的指示与第一熔料累积器121相关联。

步骤320：

响应于作为步骤310一部分被接收的指示的检测，控制器126开始执行步骤320，在该过程中控制器126执行对第一熔料累积器121的控制。更具体地，在本发明的实施方案内，控制器126有效地超驰射出量设定点，并导致第一熔料累积器121的填充操作超过射出量设定点而继续。

继续执行步骤320，直到第二熔料累积器123就绪来接受模制材料。在第二熔料累积器123就绪来接受模制材料时，控制器126导致分配组件124穿梭到它将挤出机102有效地流体连接到第二熔料累积器123的一个位置上。

步骤330：

控制器126然后开始执行步骤330，在该步骤中为了执行第一熔料累积器121的下批注射和保持周期，控制器126调整与第一熔料累积器121相关联的填充与保持切换位置。该调整被执行以便补偿作为步骤320的一部分执行的过度填充。应注意的是步骤330在本发明的一些实施方案中是任选的。例如，在填充和保持之间的过渡基于液压或时间被执行的这些实施方案中，步骤330可以被修改或完全省略。

步骤340：

控制126然后开始执行步骤340，在该步骤中控制器126调整送料速率，即模制材料从挤出机102被传送到第一熔料累积器121的速率，以便使与第一熔料累积器121相关联的射出量设定点最终成为预调整值，它是在作为步骤320的一部分执行的该调整之前。对原射出量设定点的该最终调整可以在一个周期中被实现、或在两个或多个周期被实现，这取决于作为步骤320的一部分执行的调整的具体实施方式和量值。

本发明的实施方案的一个技术效应包括处理事实上短暂的熔料缓冲过程的中断的能力。应注意的是方法300的执行可以在注射单元100的整个操作的过程中被激活，或代替地，它可以是按需触发的。这种按需触发可以通过使用例如一个人-机接口（未描绘）或任何其他合适工具来执行。

对实施方案的说明提供了本发明的多个实例，并且这些实例不限制本发明的范围。以上所说明的概念可以针对具体的条件和/或功能进行适配、并且可以进一步扩展至在本发明的范围内的各种其他应用。由于已因此说明了实施方案，清楚的是在不背离所说明概念的情况下有可能进行修改和增强。因此，有待受专利证书保护的内容仅受以下权利要求书范围的限制。

Claims (13)

1.一种控制第一熔料累积器（121）的方法（300），该第一熔料累积器（121）是一个注射单元（100）的一部分，该注射单元（100）包括一个用于制备模制材料的挤出机（102）以及一个第二熔料累积器（123），该第一熔料累积器（121）以及该第二熔料累积器（123）被配置成从该挤出机（102）顺序地接收模制材料，该挤出机（102）是可操作的以便以至少接近于连续的方式来生产模制材料，该第一熔料累积器（121）以及该第二熔料累积器（123）都与一个对应的射出量设定点相关联；该方法包括：

检测（310）与该第一熔料累积器（121）的操作相关联的一个对脱离边界的情况的指示；

响应于所述检测（310）来控制（320）该第一熔料累积器（121）超过其对应的射出量设定点而继续接受模制材料。

2.如权利要求1所述的方法，其中该对脱离边界的情况的指示是响应于该第二熔料累积器（123）未就绪来接收该模制材料而产生的。

3.如权利要求2所述的方法，其中该第二熔料累积器（123）未就绪来接受模制材料是因为它尚未完成填充或保持操作中的一项。

4.如权利要求2所述的方法，进一步包括执行所述控制（320）直到该第二熔料累积器（123）就绪来接受模制材料。

5.如权利要求4所述的方法，进一步包括控制一个分配组件（124）来使该第二累积器（123）能够接受该模制材料。

6.如权利要求1所述的方法，进一步包括调整（330）与该第一熔料累积器（121）相关联的一个填充与保持切换位置。

7.如权利要求1所述的方法，进一步包括调整（340）与该第一熔料累积器（121）相关联的一个送料速率。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述调整（340）在一个或多个模制周期上执行的。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述检测（310）的执行是按需触发的。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述检测（310）的执行可以在该注射单元（100）的整个操作的过程中执行的。

11.一种控制第一熔料累积器（121）的方法（300），该第一熔料累积器（121）是一个注射单元（100）的一部分，该注射单元（100）包括一个用于制备模制材料的挤出机（102），该第一熔料累积器（121）被配置成从该挤出机（102）接收模制材料并将该模制材料注射到一个模制空腔中，该挤出机（102）是可操作的以便以至少接近于连续的方式来生产模制材料，该第一熔料累积器（121）是与一个对应的射出量设定点相关联的；该方法包括：

检测（310）与该第一熔料累积器（121）的操作相关联的一个对脱离边界的情况的指示；

响应于所述检测（310）来控制（320）该第一熔料累积器（121）超过其对应的射出量设定点而继续接受模制材料。

12.如权利要求11所述的方法，其中该对脱离边界的情况的指示是响应于周期时间的变化而产生的。

13.如权利要求11所述的方法，其中该对脱离边界的情况的指示是响应于对该注射单元（100）使用的原材料的体积密度的波动而产生的。

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