CN103930253A - 用于模制系统的控制结构 - Google Patents
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Abstract
除其它外,本文公开一种用于模制系统(900)的控制结构。所述控制结构包括控制器(106、934)和阀致动器(104),其用于定位阀(101)的阀构件(102),其用于调节所述模制系统(900)中模制材料的流量,其中所述控制器(106、934)被配置成监视所述阀致动器(104)的工作参数,以间接了解所述模制系统(900)的模制参数指示。
Description
技术领域
本文公开的非限制性实施方案大体涉及用于模制系统的控制结构和相关方法。
背景技术
美国专利第5556582号公开(且不限于)其中模制材料通过浇口流入界定所需零件的形状的模腔的方法和装置。
美国专利第6228309号公开(且不限于)利用多个热流道阀浇口来加注单个大模腔以进行注射模制的方法和装置。
美国专利公开案第20020121713号公开(且不限于)具有第一和第二注口的注射模制机,所述第一和第二注口用于将熔化物材料分别输送到第一和第二模的第一和第二模腔。
发明内容
在注射模制期间,具有感应模腔是否充满的方法是有益的。许多厂商提供可以安装在模腔内的仪器(例如热电偶和压力传感器),并且这些传感器被配置为通过记录压力或温度的升高来感应塑体的存在。问题在于传感器的坚固性,以及传感器必须安装在模腔自身内和传感器及任何相关配线需要容纳在模总成内的事实。
根据本文公开的一个方面(并且不限制于其),提供模具系统(100),其包括:用于模制系统(900)的流道总成(916)的阀杆总成(102);被连接至阀杆总成(102)的阀杆致动器(104);和被连接至阀杆致动器(104)的控制器总成(106),控制器总成(106)被配置为感应模制系统(900)响应于通过作用于阀杆总成(102)上的力强加于阀杆总成(102)的强制运动的过程。
根据本文公开的另一个方面(并且不限制于其),提供操作模具系统(100)的方法,所述方法包括:通过各自的杆致动器(104A、104B、104C)向杆(102A、102B、102C)施加力,杆(102A、102B、102C)与模总成(918A、918B、918C)相关;以及控制杆致动器(104A、104B、104C)以使模总成(918A、918B、918C)的模充满周期(806A、806B、806C)在容许公差水平内同时发生。
根据本文公开的另一个方面(并且不限制于其),提供用于模制系统(900)的控制结构。所述控制结构包括控制器(106、934)和用于定位阀(101)的阀构件(102)以调节(例如打开或关闭浇口以允许)模制系统(900)中模制材料的流量的阀致动器(104),其中控制器(106、934)被配置为监视阀致动器(104)的工作参数以间接了解模制系统(900)的模制参数的指示。
根据本文公开的另一个方面(并且不限制于其),提供可在模制系统(900)的控制器(106、934)中执行以控制其操作的方法。所述方法包括执行控制顺序以控制可选择地放置阀的阀构件(102)的阀致动器(104)以调节模制系统(900)中模制材料的流量,监视阀致动器(104)的工作参数,和基于阀致动器(104)的工作参数间接了解模制系统(900)的模制参数的指示。
通过结合附图研判具体非限制性实施方案的以下描述,非限制性实施方案的这些以及其它方面和特征对于本领域技术人员将变得显而易见。
附图说明
通过参考附图,将更全面地理解这些非限制性实施方案,其中:
图1、图2A、图3A、图4A、图5A、图6A和图8描绘模具系统(100)的示意图的实例;以及
图2B、图3B、图4B、图5B、图6B和图7描绘与模具系统(100)的操作相关的力-时间图(500)的实例。
附图未必按实际比例绘制,并且可通过假想线、图示和片段图示出。在某些情况下,对理解实施方案不必要以及致使其它细节难以理解的细节可能已被省略。
具体实施方式
现在将详细参考用于模制系统的控制结构以及可在模制系统的控制器中执行以控制其操作的相关方法的不同非限制性实施方案。应理解,鉴于本文公开的非限制性实施方案,其它非限制性实施方案、修改和等同方案对于本领域普通技术人员将是显然的,并且这些变化应被认为在所附权利要求的范围内。
而且,本领域普通技术人员应认识到,之后讨论的非限制性实施方案的某些结构性和操作性细节可被一起修改或省略(即非本质)。在其它情况下,公知的方法、程序和部件未详细描述。
简介
如本领域技术人员将理解,存在多种类型的模制系统,例如被配置为执行在熔化物制备装置中制备(例如熔化)模制材料(例如热塑体(如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)))、分配(例如注射、挤压或以其它方式引导)模制材料以使其进入界定于模内的一个或多个模腔的步骤,以在其中模制可模制物品的注射或压缩模制系统。
用于这些模制系统的控制结构通常包括一个或多个控制器,例如工业计算机、可编程逻辑控制器等,其被配置为控制模制系统的各种可控设备。
一种这样的可控设备可包括阀致动器,例如电致动器、液致动器或气致动器,其用于定位阀的阀构件以调节模制系统中模制材料的流量。此外,这些系统通常包括多个阀致动器,其用于控制多个阀以在不同位置调节模制材料的流量。这些阀可位于沿着从熔化物制备设备延伸至模的模制材料的流动路径的任何位置。阀的典型位置位于将模制材料分配至模腔的模制材料分配器的多个出口处。
已经发现,通过配置控制结构以监视阀致动器的工作参数从而间接了解模制系统的模制参数指示(例如有关模制材料的状态(例如压力、温度、粘度))可以改进控制结构。阀致动器的这些工作参数可以通过监视其固有工作参数(例如施加的电压或电流)来了解,或通过监视来自与其相关的一个或多个传感器的反馈来了解。例如,可以监视集成至阀致动器的位置和/或温度传感器以提供有关连接至阀构件的阀致动器的驱动构件的位置和阀致动器在其工作期间的温度的信息。
尤其,控制器被配置为关联阀致动器的工作参数的变化以改变作用于阀构件上的力,利用其间接评估基于其的模制参数。例如,控制器可被配置为执行其中基于关联驱动构件的位置变化(即位置信号)来评估模制材料的压力和温度变化中的至少一个以改变作用于连接至其上的阀构件上的力的步骤。例如,控制器可被配置为通过分析在闭环运动控制中通过阀致动器的电流流量来检测模腔的加注的结束。前述评估也可考虑阀致动器的工作参数作为时间的函数并计算阀构件的速度、综合位置误差中的一个或多个的导数。作为另一个实例,控制器可被配置为通过执行关联阀致动器的温度变化与作为致动力/扭矩增加的结果产生的热的步骤来评估模制参数的指示以解除位置的变化并保持位置。
模制参数的这些指示可用于各种目的。例如,该信息可被报告给模制系统的操作者(通过模制系统的操作者界面设备)以用于参考目的或控制决策,可记录在控制器的数据库中或用作控制输入。例如,控制器可被配置为基于模制参数的指示控制模制系统的可控设备。相比而言,现有的控制策略通常依赖于来自一个或多个传感器(例如压力传感器、温度探测器)的反馈,所述传感器提供模制系统中模制参数的或多或少的直接指示。前述之技术影响在于有关模制系统的状态的有用信息可被了解而不必另外集成其它传感器。
非限制性实施方案
前述非限制性实施方案可从以下描述被了解,其中控制结构被配置为阐释关于阀致动器的工作参数的反馈以便以无扰方式提供感应/确定何时模腔为注满的方式。
在该实例中,阀定位于模制材料分配器(例如热流道)和界定于模中的模腔之间以调节流向其的模制材料的流量。更具体地,阀构件为在使用中通过阀致动器进行往复运动的阀杆,其中阀杆与位于模腔进口处的浇口协作以调节流向其的模制材料的流量。
以下广泛的步骤被执行:
1)阀杆位置和运动通过阀致动器控制,例如通过施加电流(即工作参数)控制杆上的力的带有驱动器的线性电动机;
2)机被通电以将阀杆移动到打开位置;
3)被通电以通过抵制推回阀杆的模加注压力使阀杆保持在打开位置;
4)保持在打开位置所需的力随着持续模加注所需的压力的增加而缓慢增加,从而给控制结构提供有关模腔内模制材料的压力(即模制参数)的信息,之后其可以被评估以量度模腔的加注的当前状态;
5)注满时,压力剧增并且将阀杆保持在位置中所需的力也剧增,从而给控制结构提供有关另外的信息,利用所述信息来评估模腔注满-其可以是触发影响目前或后续模制循环的其它控制步骤的信号。
在可替代非限制性实施方案(亦将在后文描述)中,前述方法可被改变,其中关于模制参数的相同信息可通过控制阀致动器以在阀构件上提供恒定的力、监视其在模腔加注期间的运动和利用模制材料的压力与作用于其上的压力成比例的知识来评估模制参数由控制结构来评估。
具体地,图1、图2A、图3A、图4A、图5A、图6A描绘所称模具系统(100)的实例示意图。在这些非限制性实施方案中,模具系统100包括控制器总成104(即控制器)、阀杆致动器104(即阀致动器)和阀101的阀杆总成102(即阀构件)。流道系统916(即模制材料分配器)和/或模制系统900的其它此等设备(例如挤压机总成902(即熔化物制备设备))可包括模具系统100。模制系统900和流道系统916可包括(且不限于)本领域技术人员熟知的部件,并且这些熟知部件将不在此描述;这些熟知部件至少部分地在以下参考书中描述(例如):(i)由OSSWALD/TURNG/GRAMANN所著的“InjectionMolding Handbook”(ISBN:3-446-21669-2),(ii)由ROSATO ANDROSATO所著的“Injection Molding Handbook”(ISBN:0-412-99381-3),(iii)由JOHANNABER所著的“Injection MoldingSystems”第3版(ISBN3-446-17733-7)和/或(iv)由BEAUMONT所著的“Runner and Gating Design Handbook”(ISBN1-446-22672-9)。
现在参考图1,描绘模制系统900的示意图,其中模具系统100与流道系统916相关。模制系统900也可例如称为注射模制系统。根据图1中描绘的实例,模制系统900包括(且不限于):(i)挤压机总成902,(ii)夹具总成904(即模夹持设备),(iii)流道系统916,(iv)模总成918(即模),(v)系统控制器934和相关的操作者界面设备。举例而言,挤压机总成902被配置为在使用中制备加热的、可流动的树脂(即模制材料),且还被配置为从挤压机总成902向流道系统916注射或移动树脂。挤压机总成902的其它名称可包括注射单元、熔化物制备总成等。举例而言,夹具总成904包括(且不限于):(i)固定压板906,(ii)可移动压板908,(iii)杆总成910,(iv)夹持总成912,和/或(v)锁总成914。固定压板906不移动;亦即,固定压板906可相对于地面或地板固定定位。可移动压板908被配置为相对于固定压板906可移动。压板移动机构(即模行程致动器,未描绘)连接至可移动压板908,并且压板移动机构被配置为在使用中移动可移动压板908。杆总成910在可移动压板908和固定压板906之间延伸。举例而言,杆总成910可具有位于各自固定压板906和可移动压板908隅角处的四个杆结构。杆总成910被配置为引导可移动压板908相对于固定压板906的运动。夹持总成912(即夹具致动器)连接到杆总成910。固定压板906支持夹持总成912的位置。锁总成914连接到杆总成910,或可替代地连接到可移动压板908。锁总成914被配置为相对于可移动压板908选择性地锁止和解锁杆总成910。举例而言,流道系统916被附接至固定压板906或由其支撑。流道系统916包括(且不限于)模具系统100。流道系统916被配置为从挤压机总成902接收树脂。举例而言,模总成918包括(且不限于):(i)模腔总成920,和(ii)模芯总成922,其相对于模腔总成920可移动。模芯总成922被附接至可移动压板908或由其支撑。模腔总成920被附接至流道系统916或由其支撑,以使模芯总成922朝向模腔总成920。流道系统916被配置为从挤压机总成902向模总成918分配树脂。
仍参考图1,在操作中,可移动压板908朝着固定压板906移动,以使模腔总成920抵靠模芯总成922关闭,以使模总成918可界定被配置为从流道系统916接收树脂的模腔。锁总成914被啮合以锁定可移动压板908的位置,以使可移动压板908不再相对于固定压板906移动。夹持总成912然后被啮合以在使用中向杆总成910施加夹持力,以使夹持压力然后可被转移至模总成918。挤压机总成902在使用中将树脂推动或注射至流道系统916,其转而将树脂分配给由模总成918界定的模腔结构(即模腔)。一旦模腔总成918中的树脂固化,夹持总成912则解除作用以从模总成918去除夹持力,且然后锁总成914被解除作用以允许可移动压板908远离固定压板906移动,且然后可从模总成918中取下模制物品。
现在参考图2A,模具系统100被示为包括(且不限于):下列的组合:阀杆总成102、阀杆致动器104、编码器总成105(即传感器)和控制器总成106(其可分离于或集成于前述的系统控制器934)。控制器总成106可包括基于数字的控制器,或基于模拟的控制器或两者的组合。数字控制器可包括或不包括数字处理单元。本领域技术人员拥有基于结构性和或功能性规格来设计和构建此等控制系统的知识。根据图2A描绘的实例,阀杆致动器104(此时)未被通电或致动。阀杆总成102用于模制系统900的流道系统916。阀杆致动器104被连接至阀杆总成102。控制器总成106被连接至阀杆致动器104。控制器总成106被配置为感应模制系统900响应于通过作用于阀杆总成102上的力强加于阀杆总成102的强制运动的过程(即模制参数)。举例而言,其中控制器总成106可被配置为感应模制系统900响应于强加于阀杆总成102的强制运动的过程的方式(除其它方式外)是通过编码器总成105的方式。编码器总成105被定位为邻近阀杆总成102的一部分。可替代地,编码器总成可与阀杆致动器104相关以监视连接至阀杆总成102的驱动构件(未示出)的位置。进一步可替代地,控制器可赖以导出阀杆总成102的位置的控制器反馈可来自于监视其一些其它操作参数,例如其固有工作参数。返回目前非限制性实施方案的描述,其可进一步了解编码器总成105被耦接至控制器总成106。编码器总成105被配置为感应阀杆总成102的位置,且还被配置为向控制器总成106提供感应到的阀杆总成102的位置的指示。控制器总成106被配置为向阀杆致动器104提供控制信号,以使阀杆致动器104以在使用中将阀杆总成102的位置保持在相对静止位置(亦即,容许公差内)而阀杆总成102承受施加的力的方式进行响应,其将在下文进一步描述。一般而言,阀杆总成102的位置和阀杆总成102的运动由阀杆致动器104控制。阀杆致动器104包括(举例而言)通过施加电流的方式控制阀杆总成102上的力的带有驱动器的线性电动机。模腔921界定于模芯总成922和模腔总成920之间。冷却总成923被包括在模腔总成920内,且被配置为根据需要且如所知冷却模腔总成920。流道系统916包括(且不限于):注口总成930和熔化物分配总成932。注口总成930被连接至模腔总成920。熔化物分配总成932(也称为流道歧管)被连接至注口总成930。注口总成930和熔化物分配总成932界定熔化物沟道934,其用于从挤压机总成902(图1)向模总成918传输、输送或分配树脂或熔化物。
参考图2A,举例而言,控制器总成106包括耦接至存储单元(未示出)的处理器总成(中央处理器等,未示出)。存储单元具体包含处理器可执行的代码或指令。处理器总成可执行处理器可执行的代码,且因此处理器总成执行控制阀杆致动器104的功能,如下文进一步描述。处理器可执行的代码可根据本领域已知的方法和系统通过编译高级编程指令来制作。处理器总成可通过接口电路的方式耦接至阀杆致动器104。处理器总成的一个实例为处理器,其由Intel公司(2200Mission College Blvd.Santa Clara,California USA)制造。处理器总成是计算机系统的一部分,其实施计算机程序的指令以执行计算机系统的功能(算术、逻辑和输入/输出运算)。处理器总成的两个部件为执行算术和逻辑运算的算术逻辑单元(ALU;未示出)以及从存储器提取指令并将其解码与执行且在必要时调用ALU的控制单元(CU;未示出)。例如,处理器总成可包括阵列处理器或矢量处理器,如本领域技术人员所熟知,其具有多个并行计算元件。在分布式计算模型中,问题可通过分布式互连处理器组件来解决。在计算时,相对于必须由程序解析为有意义的数据文件,可执行文件使处理器总成根据编码的指令执行指示的任务。这些指令通常是用于处理器总成的机器代码指令。然而,更一般地讲,包含用于软件解释程序的指令(例如字节码)的文件也可被认为是可执行文件;因此在这种意义上甚至脚本语言源文件也可被认为是可执行文件。
现在参考图2B,描绘与模具系统100的操作相关的力-时间图500;亦即,其特别针对阀杆致动器104的操作。如图2B所描绘,阀杆致动器104处于其中在直到时间599(之前)的时间没有力施加到阀杆总成102的状态。编码器总成105感应到阀杆总成102不在移动并将该指示提供给控制器总成106。可替代地,控制器总成106可从监视阀杆致动器104的一些其它工作参数来了解该相同信息。控制器总成106然后通过不给予或施加移动力至阀杆总成102进行响应,且因此阀杆总成102保持在如图2B所示的静止位置,其中阀杆总成102的顶端保持在模浇口931中,以使得没有熔化物或树脂从流道系统916流动到模总成918。力-时间图500的水平轴(亦即,时间轴)表示时间的推移。力-时间图500的垂直轴(亦即,力轴)表示从阀杆致动器104施加至阀杆总成102的力的量级。沿着垂直轴向上的方向表示从阀杆致动器104施加至阀杆总成102的力的量级沿着朝向模浇口931的方向,以使得阀杆总成102然后可关闭模浇口931且因而防止熔化物从流道系统916至模总成918的流动。沿着垂直轴向下的方向表示从阀杆致动器104施加至阀杆总成102的力的量级沿着背离模浇口931的方向,以使得阀杆总成102然后可打开模浇口931且因而允许熔化物从流道系统916至模总成918的流动。
现在参考图3A,阀杆致动器104被通电以移动阀杆总成102至打开位置;亦即,模浇口931打开以允许模制材料通过其流动。这关联模制过程中模制材料开始加注模腔921的点。控制器总成106将控制信号发送至阀杆致动器104并且阀杆致动器104将阀杆总成102移动至打开位置,如图3A所描绘。一旦阀杆总成102已移动至打开位置,然后控制器总成106控制阀杆致动104以使阀杆总成102被维持在如图2所描绘的打开位置的所选(例如固定)状态,且在容许误差量内。在阀杆总成102已到达打开位置后,然后控制器总成106利用编码器总成105的输出,或来自监视阀杆致动器104的其它工作参数的信息来评估并自此向阀杆总成102施加一个调整力。施加至阀杆总成102的调整力足以使阀杆总成102保持在打开位置中的所选(例如固定)位置或状态,且在容许误差水平内。例如,阀杆致动器104的线圈总成110被通电以迫使阀杆总成102返回;特别地,阀杆总成102远离模浇口931移动以允许树脂从流道系统916或注口总成930至模总成918的流动。实际上,控制器总成106被配置为借助于阀杆致动器104的工作参数来了解模制材料的压力的工作参数。
现在参考图3B,力-时间图500指示阀杆致动器104被致动以从时间599至时间600向阀杆总成102施加初始致动力700,且阀杆总成102然后远离模浇口931移动以允许树脂从流道系统916至模总成918的流动。在时间600,阀杆致动器104然后向阀杆总成102施加恰好足够的力以将阀杆总成102的位置保持在所选(例如固定)位置,如图3A所示。在时间600和时间600之后,控制器总成106利用编码器总成105的输出来确定是否存在施加至阀杆总成102的净力,其导致阀杆总成102远离所选位置移动。如果控制器总成106从编码器总成105接收到阀杆总成102开始移动的信号,然后控制器总成106向阀杆致动器104发送一个调整控制信号,并且阀杆致动器104然后将阀杆总成102移动回所选位置。控制器总成106可以利用控制环路程序来将阀杆总成102的位置动态控制在所选位置(如图3A所描绘)。
现在参考图4A,阀杆致动器104在控制器总成106的控制下继续保持被通电,以通过抵制推回阀杆总成102并进一步远离模浇口931的模加注力或压力将阀杆总成102保持在打开位置(固定位置)。这关联模制过程中模制材料继续加注模腔921的点。阀杆致动器104的线圈总成110在控制器总成106的控制下被通电,以保持或维持阀杆总成102的位置并因而防止阀杆总成102由于作为树脂进入模总成918的结果施加至阀杆总成102的力或压力进一步移动回和远离模浇口931。在打开位置,模浇口931保持打开以供树脂从流道系统916至模总成918的流动。
现在参考图4B,阀杆致动器104继续向阀杆总成102施加致动力直到时间的600,所述致动力将阀杆总成102移动到打开位置。在时间600,进入模腔921的树脂开始向阀杆总成102施加模加注力702,其促使或移动阀杆总成102甚至进一步远离模浇口931。然而,编码器总成105感应到阀杆总成102正开始进一步远离所选(例如固定)位置移动,且因而控制器总成106从编码器总成105接收信号。然后控制器总成106向阀杆致动器104发送调整信号以使阀杆致动器104然后向阀杆总成102施加反作用力704,其反作用于通过熔化物从模腔921施加至阀杆总成102的模加注力702,以使得(实际上)作用于阀杆总成102上的净力为零(在容许误差水平内-亦即阀杆总成102可在误差水平内来回移动),且因而阀杆总成102实际上从时间600至时间602保持固定(大致在容许误差水平内)。
现在参考图5A,将阀杆总成102保持在固定位置(打开位置)所需的通过阀杆致动器104施加到阀杆总成102上的力随着模总成918内的树脂压力因更多树脂进入模总成918而升高也随之升高。这关联模制过程中模制材料关闭加注模腔921的点。阀杆致动器104的线圈总成110仍被通电以阻止阀杆总成102由于模加注压力的进一步升高而移回,且因而将阀杆总成102保持在位或所选(例如固定)位置,如图5A所描绘。
现在参考图5B,从时间602至时间604,位于模腔921内的树脂继续向阀杆总成102施加量值越来越大的模加注力702,同时阀杆致动器104也继续向阀杆总成102施加量值越来越大的反作用力704,以使得作用于阀杆总成102上的净力为零,且因而阀杆总成102从时间602至时间604大致保持固定。编码器总成105继续向控制器总成106提供信号,且控制器总成106利用来自105的信号向阀杆致动器104提供合适量的控制信号,且阀杆致动器104仅向阀杆总成102施加正确量值的反力,其将阀杆总成102保持在所选位置(在容许误差水平内)。
现在参考图6A,一旦模总成918充满树脂,模总成918内的压力或树脂的力剧增(在非常短的时间段),且将阀杆总成102保持在位所需的反力也剧增。这关联模制过程中模制材料已加注模腔921且其压紧开始的点。亦即,需要一个反力的剧增来防止阀杆总成102因与模腔总成920完成加注相关的压力突变而移动。然而,控制器总成106可能不能迅速响应以足以将阀杆总成102维持或保持在所选位置。然而,一旦树脂力的剧增已经减退或消除,那么控制器总成106然后可以通过阀杆致动器104向阀杆总成102提供正确量值的反力,其将阀杆总成102保持在所选位置。
现在参考图6B,从时间604至时间606,位于模腔921内的树脂继续向阀杆总成102施加量值越来越大的模加注力702,同时阀杆致动器104也向阀杆总成102施加量值越来越大的反作用力704,以使得作用于阀杆总成102上的净力为零(在容许误差极限内),且因而阀杆总成102从时间604至时间606大致保持在固定位置。在时间606,模总成918的模腔921变得充满树脂,且因而剧增力706被施予阀杆总成102少量(短暂)时间,该剧增力推动阀杆总成102(暂时性)达短暂时间使其甚至进一步远离模浇口931。从时间606至时间608,在剧增力706不再存在后,阀杆致动器104继续向阀杆致动器104施加反力,且所述反力足以将阀杆总成102保持在所选位置。模制系统900的其它周期包括用于最后关闭模浇口931以使流道系统916中的树脂不再与模腔921流体连通的周期。对于模浇口931关闭的情形(该情形未描绘),阀杆致动器104被解除致动或断电以使得没有净力作用于阀杆总成102上,且模腔921中的树脂可利用来自冷却总成923的帮助而固化。一旦固化,模腔921中的模制物品则可被取出从而完成模制系统900的模制周期。
一般而言,不考虑任何图,另一个选项或实例是致动阀杆致动器104以保持向阀杆总成102施加恒定的力,并使控制器总成106监视阀杆总成102的运动。阀杆总成102的运动可与作用于阀杆总成102上的压力成比例。以这种方式生成的信号可用作控制输入。例如,在多腔模总成中(已知且未描绘),被首先加注的模腔可使得导向其的熔化物沟道的温度降低,阻滞树脂的流动以使得所有模腔可同时加注。或者阀杆总成102可在首先被加注的模腔上首先关闭。
图7描绘示出图1的模制系统900的模制周期800的力-时间图500。模制周期800包括打开周期802、注射周期804、模充满周期806、保持周期808、关闭周期810和冷却周期812。在打开周期802期间,模浇口931的状态从关闭转至打开以使得树脂可开始流入模总成918。在注射周期804期间,树脂流入模总成918。在模充满周期806期间,模总成918被加注树脂。在保持周期808期间,压力被置于或强加至保持在模总成918内的树脂以使得模总成918内的树脂可在压力下冷却。在关闭周期810期间,模浇口931的状态从打开变为关闭。在冷却周期810期间,模总成918内的树脂冷却以使得树脂可以固化,然后一旦模总成918打开则可最终被取出,如参考图1所描述。
在将在下文描述的其它非限制性实施方案中,模为界定多个模腔的多腔模,且其中模制材料分配器(例如热流道)与其相关以向其分配模制材料。模制材料分配器包括定位于界定于其中的熔化物沟道的多个出口处的多个阀,其中阀被配置为控制至多个模腔的模制材料流量。控制器被配置为监视与多个阀相关的多个阀致动器的一个或多个工作参数,以利用其间接了解多个模腔内的模制参数的多个指示。控制器还可被配置为基于其控制模制系统中的一个或多个可控设备。例如,控制器可被配置为控制进入模腔的模制材料的分配的质量平衡。更具体地,通过监视多个阀致动器的工作参数控制器可以评估模制参数(例如多个熔化物压力指示)以判定哪个模腔被首先加注。在后续控制步骤中,控制器还可使用该信息重新平衡模制材料分配器。模制材料分配器可被重新平衡,例如通过调整一个或多个可控设备。例如,与模制材料分配器(例如其注口)相关的一个或多个热设备938(例如加热器)可被调整以使得导向最早加注的模腔的所选熔化物沟道的温度可以降低,阻滞流动以使得在随后的模制周期中所有腔大致同时被加注-可能需要反复调节。换言之,控制器可被配置为检测多个熔化物压力指示中的多个最后加注点,其与其中多个模腔已完全加注的模制过程中的点相关。在此基础上,控制器可被配置为根据多个最后加注点控制模制系统的一个或多个可控设备,以使多个模腔大致同时被加注。
特别地,图8描绘图1的模总成918包括(且不限于)以下项目的情况:第一模总成918A、第二模总成918B、第三模总成918C,其每一个界定独立或唯一的模腔。应理解模总成918可包括任何数量的模腔。再次说明,模可被配置为界定多个模腔。阀杆总成102A与第一模总成918A(即界定第一模腔的结构)相关。阀杆总成102B与第二模总成918B(即界定第二模腔的结构)相关。阀杆总成102C与第三模总成918C(即界定第三模腔的结构)相关。力-时间图502描绘在控制器总成106的控制下通过阀杆致动器104A施加(随时间)至与第一模总成918A相关的阀杆总成102A的力。模充满周期806A指示当第一模总成918A被加注树脂时的时间。力-时间图504描绘在控制器总成106的控制下通过阀杆致动器104B施加至与第二模总成918B相关的阀杆总成102B的力。模充满周期806B指示当第二模总成918B被加注树脂时的时间。力-时间图506描绘在控制器总成106的控制下通过阀杆致动器104C施加至与第一模总成918A相关的阀杆总成102C的力。模充满周期806C指示当第三模总成918C被加注树脂时的时间。对于图8中描绘的情形,控制器总成106被配置为控制阀杆致动器104A、104B、104C,以使第一模总成918A的模充满周期806A、第二模总成918B的模充满周期806B和第三模总成918C的模充满周期806C在容许公差水平内同时发生。模制系统900可能需要被操作数个模制周期以便控制器总成106确定在什么时间阀杆总成102A、阀杆总成102B和阀杆总成102C以使得第二模总成918B的模充满周期806B和第三模总成918C的模充满周期806C在容许公差水平内同时发生的方式被打开。
根据一个选项,控制器总成106被配置为控制阀杆致动器104A、104B、104C,以使第一模总成918A、第二模总成918B和第三模总成918C在模加注过程期间在容许公差水平内一次性一起关闭。应理解,并非必须需要使控制器总成106控制阀杆致动器104A、104B、104C以使得模充满周期806A、模充满周期806B和模充满周期806C在容许公差水平内全部同时发生。
根据一个选项,控制器总成106被配置为控制每个模总成上游的加热器以使得第一模总成918A、第二模总成918B和第三模总成918C。加热器将被控制以降低温度,从而以反复方式节制到最早加注模总成的流量以使得模充满周期806A、模充满周期806B和模充满周期806C在容许公差水平内全部同时发生。
根据又一个非限制性实施方案,模制参数(如通过阀致动器所计量)的指示可与模制材料的粘度的指示相关且可控设备为机筒加热器930(图1),且其中控制器934(图1)被配置为控制机筒加热器930以将模制材料保持在所选粘度。
根据又一个非限制性实施方案,可控设备为注射致动器928(图1),其可操作地移动在使用中注射模制材料的注射器926(在图1中示为塑性螺钉),且其中控制器934被配置基于模制参数的指示控制注射致动器928以执行下列中的一者或多者:(i)调整从加注到保持的过渡位置(即何时控制熔化物制备设备从加注模腔切换至对其压紧);(ii)调整加注速度;和(iii)调整保持压力。
根据另一个实施方案,模制参数的指示为模制材料的压力,控制器934(图1)可用其来评估抵制模918内的普遍总压力所需的夹持力,其中系统控制器934被配置为控制夹具总成904的夹具致动器912以控制基于其施加至模918的夹持力。
在又一个非限制性实施方案中,模制参数的指示可与模的首先加注腔的指示相关,其中控制器被配置为控制夹具致动器934以控制基于其施加至模的夹持力。可替代地,控制器934可被配置为操作模行程致动器932以基于其最终关闭模918。
应注意,前文已经概述了更多切题的非限制性实施方案中的一些。对于本领域技术人员显而易见的是本公开的非限制性实施方案在不背离其精神和范围的前提下可以作出修改。因此,所描述的非限制性实施方案应被认为是更多切题的特征和应用中的仅说明性的一些。通过以不同的方式应用非限制性实施方案或以本领域熟悉人员所知的方式对其修改可实现其它有益的结果。这包括本文明确涉及的各种非限制性实施方案之间的特征、元件和/或功能的混合和匹配,以使得本领域普通技术人员将从本公开认识到一个实施方案的特征、元件和/或功能可接合到另一个实施方案中,如本领域技术人员将从本公开认识到,除非以上另有描述,一个实施方案的特征、元件和/或功能可视情况接合到另一个实施方案中。尽管描述针对特定的布置和方法而进行,但其意图和概念对于其它布置和应用也是合适和适用的。
Claims (63)
1.一种模具系统(100),其包括:
阀杆总成(102),其用于模制系统(900)的流道系统(916);
阀杆致动器(104),其被连接至所述阀杆总成(102);和
控制器总成(106),其被连接至所述阀杆致动器(104),所述控制器总成(106)被配置为感应所述模制系统(900)响应于通过作用于所述阀杆总成(102)上的力强加于所述阀杆总成(102)的强制运动的过程。
2.根据权利要求1所述的模具系统(100),其还包括:
编码器总成(105),其被定位为邻近所述阀杆总成(102)的一部分,所述编码器总成(105)被耦接至所述控制器总成(106),所述编码器总成(105)被配置为感应所述阀杆总成(102)的位置,所述编码器总成(105)被配置为向所述控制器总成(106)提供感应的所述阀杆总成(102)的位置的指示,
其中,所述控制器总成(106)被配置为向所述阀杆致动器(104)提供控制信号,以使所述阀杆致动器(104)以在使用中将所述阀杆总成(102)的位置保持在容许公差内的静止位置而所述阀杆总成(102)承受施加的力的方式进行响应。
3.根据权利要求1所述的模具系统(100),其中:
所述模总成(918)包括第一模总成(918A)、第二模总成(918B)和第三模总成(918C)的组合,其每一个定义独立的模腔,
阀杆总成(102A)与所述第一模总成(918A)相关,
阀杆总成(102B)与所述第二模总成(918B)相关,
阀杆总成(102C)与所述第三模总成(918C)相关,
力在所述控制器总成(106)的控制下通过各自的阀杆致动器(104A、104B、104C)施加到所述阀杆总成(102A)、所述阀杆总成(102B)和所述阀杆总成(102C),
所述控制器总成(106)被配置为控制所述阀杆致动器(104A、104B、104C),以使所述第一模总成(918A)的模充满周期(806A)、所述第二模总成(918B)的模充满周期(806B)和所述第三模总成(918C)的模充满周期(806C)在容许公差水平内同时发生。
4.根据权利要求1所述的模具系统(100),其中:
所述模总成(918)包括第一模总成(918A)、第二模总成(918B)和第三模总成(918C)的组合,其每一个定义独立的模腔;
阀杆总成(102A)与所述第一模总成(918A)相关;
阀杆总成(102B)与所述第三模总成(918B)相关;
力在所述控制器总成(106)的控制下通过各自的阀杆致动器(104A)、(104B)、(104C)施加到所述阀杆总成(102A)、所述阀杆总成(102B)和所述阀杆总成(102C);
所述控制器总成(106)被配置为控制所述阀杆致动器(104A)、(104B)、(104C),以使所述第一模总成(918A)、所述第二模总成(918B)和第三模总成(918C)在模加注过程期间在容许公差水平内一次性一起关闭。
5.一种模具系统(100),其包括:
控制器总成(106)被连接至阀杆致动器(104),所述阀杆致动器(104)被连接至阀杆总成(102),所述阀杆总成(102)用于模制系统(900)的流道系统(916),所述控制器总成(106)被配置为感应所述模制系统(900)响应于通过作用于所述阀杆总成(102)上的力强加于所述阀杆总成(102)的强制运动的过程。
6.一种操作模具系统(100)的方法,所述方法包括:
通过各自的阀杆致动器(104A、104B、104C)向阀杆总成(102A、102B、102C)施加力,所述阀杆总成(102A、102B、102C)与模总成(918A、918B、918C)相关;和
控制所述阀杆致动器(104A、104B、104C),以使所述模总成(918A、918B、918C)的模充满周期(806A、806B、806C)在容许公差水平内同时发生。
7.一种操作模具系统(100)的方法,所述模具系统(100)包括:阀杆总成(102),其用于模制系统(900)的流道系统(916);阀杆致动器(104),其被连接至所述阀杆总成(102);和控制器总成(106),其被连接至所述阀杆致动器(104),所述控制器总成(106)被配置为感应所述模制系统(900)响应于通过作用于所述阀杆总成(102)上的力强加于所述阀杆总成(102)的强制运动的过程,所述模总成(918)包括第一模总成(918A)、第二模总成(918B)和第三模总成(918C)的组合,其每一个定义独立的模腔,阀杆总成(102A)与所述第一模总成(918A)相关,阀杆总成(102B)与所述第二模总成(918B)相关,阀杆总成(102C)与所述第三模总成(918C)相关,所述方法包括:
在所述控制器总成(106)的控制下通过各自的阀杆致动器(104A、104B、104C)向所述阀杆总成(102A)、所述阀杆总成(102B)和所述阀杆总成(102C)施加力;和
控制所述阀杆致动器(104A、104B、104C),以使所述第一模总成(918A)的模充满周期(806A)、所述第二模总成(918B)的模充满周期(806B)和所述第三模总成(918C)的模充满周期(806C)在容许公差水平内同时发生。
8.一种用于模制系统(900)的控制结构,其包括:
控制器(106、934);和
阀致动器(104),其用于定位阀(101)的阀构件(102),以调节所述模制系统(900)中模制材料的流量;
其中,所述控制器(106、934)被配置为监视所述阀致动器(104)的工作参数,以间接了解所述模制系统(900)的模制参数指示。
9.根据权利要求8所述的控制结构,其中:
由所述控制器(106、934)间接了解的所述模制参数的所述指示包括所述模制材料的压力、所述模制材料的粘度和所述模制材料的温度中的一个或多个。
10.根据权利要求8所述的控制结构,其中:
所述控制器(106、934)被配置为向所述模制系统(900)的操作者界面设备(936)报告所述模制参数的所述指示。
11.根据权利要求8所述的控制结构,其中:
所述控制器(106、934)被配置为基于所述模制参数的所述指示控制所述模制系统(900)的可控设备。
12.根据权利要求8所述的控制结构,其中:
所述控制器(106、934)被配置为基于所述模制参数的所述指示控制与所述模制系统(900)的模制材料制备设备(902)相关的可控设备。
13.根据权利要求12所述的控制结构,其中:
所述模制参数的所述指示涉及所述模制材料的粘度的指示;以及
所述可控设备为机筒加热器(930),且其中所述控制器(106、934)被配置为控制所述机筒加热器(930)以将所述模制材料保持在所选粘度。
14.根据权利要求13所述的控制结构,其中:
所述可控设备为注射致动器(928),其可操作地移动在使用中注射所述模制材料的注射器(926),且其中所述控制器(106、934)被配置为基于所述模制参数的所述指示控制所述注射致动器(928)以执行下述中的一者或多者:
调整从加注到保持的过渡位置;
调整加注速度;
调整保持压力。
15.根据权利要求8所述的控制结构,其中:
所述控制器(106、934)被配置为基于所述模制参数的所述指示控制与所述模制系统(900)的模夹持设备相关的可控设备。
16.根据权利要求15所述的控制结构,其中:
所述模制参数的所述指示涉及所述模制材料的压力,其可与用以抵制所述模(918)内的普遍总压力所需的夹持力相关;以及
所述可控设备为夹具致动器,且其中所述控制器(106、934)被配置为控制所述夹具致动器以控制基于其被施加到所述模(918)的夹持力。
17.根据权利要求15所述的控制结构,其中:
所述模制参数的所述指示涉及所述模(918)的首先加注腔的指示;以及
所述可控设备为夹具致动器(912),且其中所述控制器(106、934)被配置为控制所述夹具致动器(912)以控制基于其被施加到所述模(918)的夹持力。
18.根据权利要求15所述的控制结构,其中:
所述控制器(106、934)被配置为控制注射致动器(928)以在所述模(918)最后关闭之前开始对其加注;
所述模制参数的所述指示涉及所述模(918)的首先加注腔的指示;以及
所述可控设备为模行程致动器(922),且其中所述控制器(106、934)被配置为操作所述模行程致动器(922)以基于其最后关闭所述模(918)。
19.根据权利要求8所述的控制结构,其中:
所述控制器(106、934)被配置为基于所述模制参数的所述指示控制与所述模制系统(900)的模制材料分配器(916)相关的可控设备。
20.根据权利要求19所述的控制结构,其中:
所述模制参数的所述指示涉及所述模制材料的温度的指示;以及
所述可控设备为热设备(938),其与所述模制材料分配器(916)相关,且其中所述控制器(106、934)被配置为控制所述热设备(938)以控制其中所述模制材料的温度。
21.根据权利要求8所述的控制结构,其中:
所述控制器(106、934)被配置为基于所述模制参数的所述指示控制所述阀制动器(104)。
22.根据权利要求21所述的控制结构,其中:
所述控制器(106、934)被配置为调整所述阀构件(102)的打开位置的一个或多个以阻滞熔化物流动和其时间。
23.根据权利要求8所述的控制结构,其中:
所述阀致动器(104)的所述工作参数由与其相关的传感器(105)提供。
24.根据权利要求8所述的控制结构,其中:
所述阀致动器(104)的所述工作参数通过监视其固有工作参数提供。
25.根据权利要求8所述的控制结构,其中:
所述阀致动器(104)为电致动器、液致动器或气致动器中的一种。
26.根据权利要求8所述的控制结构,其中:
由所述控制器(106、934)监视的所述阀致动器(104)的所述工作参数包括其驱动构件的位置,以利用其间接了解所述模制参数的所述指示,且其中所述控制器(106、934)还被配置为执行其中基于关联所述驱动构件的位置变化来评估所述模制材料的压力和温度变化中的至少一个以改变作用于连接至其上的所述阀构件(102)上的力的步骤。
27.根据权利要求26所述的控制结构,其中:
所述控制器(106、934)还被配置为通过执行计算所述阀构件(102)的速度、综合位置误差中的一个或多个的导数的步骤来评估所述模制参数的所述指示。
28.根据权利要求8所述的控制结构,其中:
所述阀致动器(104)为电致动器,且其中由所述控制器(106、934)监视的所述阀致动器(104)的所述工作参数包括下列中的一个或多个,以利用其间接了解所述模制参数的所述指示:
施加的电流;
施加的电压;和
位置信号。
29.根据权利要求26所述的控制结构,其中:
所述控制器(106、934)还被配置为通过执行关联所述阀致动器(104)的温度变化与作为致动力/扭矩增加的结果产生的热的步骤来评估所述模制参数的所述指示以解除位置的变化并保持位置。
30.根据权利要求8所述的控制结构,其中:
所述控制器(106、934)被配置为基于所述阀致动器(104)的所述工作参数作为时间的函数间接了解所述模制参数的所述指示。
31.根据权利要求30所述的控制结构,其中:
所述控制器(106、934)被配置为基于所述阀致动器(104)的所述工作参数的导数间接了解所述模制参数的所述指示。
32.根据权利要求8所述的控制结构,其中:
所述阀与模制材料分配器(916)相关。
33.根据权利要求32所述的控制结构,其中:
所述阀定位于所述模制材料分配器(916)和界定于模(918)中的模腔之间以调节流向其的所述模制材料的流量。
34.根据权利要求33所述的控制结构,其中:
所述控制器(106、934)被配置为通过分析在闭环运动控制中通过所述阀致动器(104)的电流流量来检测所述模腔的加注的结束。
35.根据权利要求33所述的控制结构,其中:
所述阀构件(102)为在使用中通过所述阀致动器(104)进行往复运动的阀杆,其中所述阀杆与浇口协作以调节流向其的所述模制材料的流量。
36.根据权利要求32所述的控制结构,其中:
所述阀被定位在界定于所述模制材料分配器(916)中的熔化物沟道内以控制与其相关的多个出口之间所述模制材料的分配的质量平衡。
37.根据权利要求32所述的控制结构,其还包括:
多个阀致动器,其用于定位多个阀的多个阀构件,其与所述模制系统(900)的模制材料分配器(916)相关,以控制流向界定于所述模制系统(900)的模(918)内的多个模腔的模制材料流量;
其中,所述控制器(106、934)被配置为监视所述多个阀致动器的一个或多个工作参数,以利用其间接了解所述多个模腔内的所述模制参数的多个指示。
38.根据权利要求37所述的控制结构,其中:
由所述控制器(106、934)间接了解的所述模制参数的所述多个指示包括所述多个模腔内模制材料的多个熔化物压力指示。
39.根据权利要求38所述的控制结构,其中:
所述控制器(106、934)被配置为检测所述多个熔化物压力指示中的多个最后加注点,其与其中所述多个模腔已完全加注的模制过程中的点相关。
40.根据权利要求39所述的控制结构,其中:
所述控制器(106、934)被配置为根据所述多个最后加注点控制所述模制系统(900)的一个或多个可控设备,以使所述多个模腔大致同时被加注。
41.根据权利要求40所述的控制结构,其中:
所述一个或多个可控设备包括一个或多个热设备(938),其与所述模制材料分配器(916)相关。
42.根据权利要求8所述的控制结构,其中:
所述控制器(106、934)被配置为在数据库中记录所述模制参数的所述指示。
43.一种可在模制系统(900)的控制器(106、934)中执行以控制其操作的方法,其包括:
执行控制顺序以控制可选择地放置阀的阀构件(102)的阀致动器(104),以调节所述模制系统(900)中模制材料的流量;
监视所述阀致动器(104)的工作参数;和
基于所述阀致动器(104)的所述工作参数间接了解所述模制系统(900)的模制参数的指示。
44.根据权利要求43所述的方法,其中:
所述阀定位于所述模制材料分配器(916)和界定于模(918)中的模腔之间以调节流向其的所述模制材料的流量;以及
其中所述方法还包括通过分析在闭环运动控制中通过所述阀致动器(104)的电流流量来检测所述模腔的加注的结束。
45.根据权利要求43所述的方法,其中:
由所述控制器(106、934)间接了解的所述模制参数的所述指示包括所述模制材料的压力、所述模制材料的粘度和所述模制材料的温度中的一个或多个。
46.根据权利要求43所述的方法,其还包括:
向所述模制系统(900)的操作者报告所述模制参数的所述指示。
47.根据权利要求43所述的方法,其还包括:
基于所述模制参数的所述指示控制所述模制系统(900)的可控设备。
48.根据权利要求43所述的方法,其还包括:
基于所述模制参数的所述指示控制与所述模制系统(900)的模制材料制备设备(902)相关的可控设备。
49.根据权利要求48所述的方法,其中:
所述模制参数的所述指示涉及所述模制材料的粘度的指示;以及
控制所述可控设备包括控制与所述模制材料制备设备(902)的机筒相关的机筒加热器(930),以将所述模制材料保持在所选粘度。
50.根据权利要求48所述的方法,其中:
控制所述可控设备包括控制所述熔化物制备设备的注射致动器(928)以基于所述模制参数的所述指示控制所述模制材料的注射,以执行下列中的一者或多者:
调整从加注到保持的过渡位置;
调整加注速度;和
调整保持压力。
51.根据权利要求43所述的方法,其还包括:
基于所述模制参数的所述指示控制与所述模制系统(900)的模夹持设备相关的可控设备。
52.根据权利要求51所述的方法,其中:
所述模制参数的所述指示涉及所述模制材料的压力,其中所述控制器(106、934)关联用以抵制所述模(918)内的普遍总压力所需的夹持力;以及
所述可控设备为夹具致动器(912),且其中所述控制器(106、934)被配置为控制所述夹具致动器(912)以控制基于其被施加到所述模(918)的夹持力。
53.根据权利要求51所述的方法,其中:
所述模制参数的所述指示涉及所述模(918)的首先加注腔的指示;以及
所述可控设备为夹具致动器(912),且其中所述控制器(106、934)被配置为控制所述夹具致动器(912)以控制基于其被施加到所述模(918)的夹持力。
54.根据权利要求51所述的方法,其还包括:
控制注射致动器(928)以在所述模(918)最后关闭之前开始对其加注;
所述模制参数的所述指示涉及所述模(918)的首先加注腔的指示;以及
所述可控设备为模行程致动器(922),且其中所述控制器(106、934)被配置为操作所述模行程致动器(922)以基于其最后关闭所述模(918)。
55.根据权利要求43所述的方法,其中:
所述控制器(106、934)被配置为基于所述模制参数的所述指示控制与所述模制系统(900)的模制材料分配器(916)相关的可控设备。
56.根据权利要求55所述的方法,其中:
所述模制参数的所述指示涉及所述模制材料的温度的指示;以及
所述可控设备为热设备(938),其与所述模制材料分配器(916)相关,且其中所述控制器(106、934)被配置为控制所述热设备(938)以控制其中所述模制材料的温度。
57.根据权利要求43所述的方法,其中:
所述控制器(106、934)被配置为基于所述模制参数的所述指示控制所述阀制动器(104)。
58.根据权利要求57所述的方法,其中:
所述控制器(106、934)被配置为调整所述阀构件(102)的打开位置的一个或多个以阻滞熔化物流动和其时间。
59.根据权利要求43所述的方法,其中:
由所述控制器(106、934)监视的所述阀致动器(104)的所述工作参数包括其驱动构件的位置,以利用其间接了解所述模制参数的所述指示,且其中所述方法还包括关联所述驱动构件的位置变化以改变作用于连接至其上的阀构件(102)上的力,且进一步评估基于其的所述模制材料的压力和温度中的一个或多个的变化。
60.根据权利要求43所述的方法,其还包括:
计算所述阀构件(102)的速度、综合位置误差中的一个或多个的导数以评估所述模制参数的所述指示。
61.根据权利要求43所述的方法,其中:
关联所述阀致动器(104)的温度变化与作为致动力/扭矩增加的结果产生的热以解除位置的变化并保持位置以评估所述模制参数的所述指示。
62.根据权利要求43所述的方法,其还包括:
监视多个模腔内多个阀致动器的一个或多个工作参数,以利用其间接了解模制参数的多个指示。
63.根据权利要求62所述的方法,其中:
由所述控制器(106、934)间接了解的所述模制参数的所述多个指示包括所述多个模腔内模制材料的多个熔化物压力指示;
所述控制器(106、934)被配置为检测所述多个熔化物压力指示中的多个最后加注点,其与其中所述多个模腔已完全加注的模制过程中的点相关;以及
所述方法还包括:
根据所述多个最后加注点控制所述模制系统(900)的一个或多个可控设备,以使所述多个模腔大致同时被加注。
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