CN105818324A - 用于塑料材料的注射模制的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

用于通过多个注射器(3a-3d)注射模制塑料材料的系统和方法，该多个注射器(3a-3d)均具有能够借助于电子控制类型(4)的相应促动器(8a-8d)以受控方式在闭合位置与开启位置之间移位的针阀(7)，其中提供了改变待注射的塑料材料的颜色的预设功能的迅速触动，该预设功能根据优化顺序促动，该优化顺序使改变颜色所需的模制操作的数量最小化。

Description

用于塑料材料的注射模制的系统及方法
技术领域
本发明涉及将塑料材料注射模制到模具的腔中，并且更具体地，其关于一种注射模制系统，其包括塑料材料的分送器，以及均具有能够在闭合位置与开启位置之间移位用于在压力下将塑料材料引入到模具的腔中的针阀的多个注射器。
背景技术
各个注射器的针阀的位移通过流体或电促动器来执行：在第二情况中，如例如代表本申请人的文献EP-2679374A1中所述和所示，电促动器能够容易借助于电子单元控制，该电子单元根据工艺参数操作用于在针阀从闭合位置到开启位置(并且反之亦然)的移动期间精确且准确地控制针阀的位置和速度两者。此类控制根据设定循环(例如，根据注射过程期间检测到的数据)和通过特定算法两者来获得。电子单元可类似地与流体(液压和气动)促动器组合。
在模制系统的操作中，通常出现对改变待模制的构件的颜色的需要，因此必然地意味着用于清洁塑料材料分送器和注射器的初步操作。这导致了不可避免的生产停车和相当大量的聚合物的浪费：实际上，清洁以其最简单形式通过设定关于新颜色的工艺参数和模制随后弃置的给定数量的构件来执行，直到获得期望的美学质量。因此，重要的是减少与大规模生产中改变颜色相关的时间和弃置材料。
此外，设定用于开启注射器来完成颜色改变的循环顺序常规地以操作者的判断评估，并且因此这由所述操作者人工地完成，因此意味着附加的生产停车时间。
文献"LOECHTERUMSPRITZEN"(Plastverarbeiter,HuethingGmbH,Heidelberg,DE，49卷，5号，01/05/1998，50到52页)描述了关于塑料材料的颜色改变的、涉及具有以级联或连续方式促动的三个注射器的注射模制设备的循环，该级联或连续方式简单地提供了正常连续标准模制循环的重复，根据其，侧向注射器首先开启，以填充模腔的对应区域，并且接着在按经验制定的时间之后，中心注射器也开启。当由中心注射器引入到模具中的塑料材料流到达两个侧向区域时，两个侧向注射器闭合。
根据该文献，正常模制连续循环的此类重复将允许在5到10个模制操作中执行颜色改变。在没有任何实验证据的情况下简单地宣告，该可能性明显地取决于关于以下的一系列参数：
待模制的件的大小(供应通道的长度和塑料材料的量)，
塑料材料的特征(粘性、模制温度)，
注射器(数量、位置、类型、控制方法)，
塑料材料的颜色。
该文献并不详述这些参数中的任一个：考虑到如下事实：所述颜色改变循环以任何方式不同于连续注射，不论怎样，应当基本上认为指示的5到10个模制操作必须参照最有利的条件(待模制的小块、塑料材料的高粘性和温度、有限注射器数量、从黄色到白色或反之亦然的颜色切换)。
实际上，基本上证实了在相当不利的条件(带模制的大件，如例如，车辆面板或扰流器、塑料材料的低粘性和温度、高注射器数量、从黑色到白色的颜色切换)的情况下，关于改变颜色所需的连续标准的模制操作的数量明显较高，甚至大约几十，带有随后的长时间和塑料材料的相当大浪费。
申请人通过到本申请的提交日起还未公布的一系列专利申请设计和保护了用于控制注射器的针阀的特定和具体的方法，其允许特别是在级联或连续注射的情况下获得由此模制的制品的质量的相当大改进。典型地，在连续注射中，标准循环提供了：注射器中的一些(通常是相对于模腔在最外周的注射器)注射比其它注射器中的一个更少量的塑料材料。此类差异特别取决于分送器和注射器的几何形状，即，熔融塑料通过其达到各种注射点的通道的截面和长度。该量还取决于相应针阀的开启程度和总体注射时间。
发明内容
本发明的目的在于优化颜色改变过程，甚至使其自动化，以便相当大地减少所需时间，并且甚至显著地减少弃置的材料，以及因此塑料材料的浪费。
本发明基于承认以下事实：通过由电子控制单元的相关促动器(电或流体促动器)的触动执行的每个时刻的各个注射器的针阀的位置和位移速度的控制可有利地用于加速颜色改变过程。
鉴于其，本发明提供了如权利要求1的特征前的部分中限定的注射模制方法，其区别特征在于以下事实，其提供了改变待注射的塑料材料的颜色的预设功能的迅速触动，该预设功能根据优化顺序促动，该优化顺序包括完全开启所述一些注射器(其在标准模制循环中注射较低量的材料)以对于有限数量的注射循环，注射最大量的塑料材料，在该有限数量的注射循环期间，其它注射器(在标准模制循环中注射较高量的塑料材料的注射器)保持闭合，因此使改变颜色所需的模制操作的数量最小化。
因此，该区别方法提供了将较高量分配至在标准循环中分送较少的注射器，因此基本上逆转了标准模制循环的典型情形。
预设颜色改变应当根据明显包括待模制的制品的大小和几何形状，以及材料的特征和提供用于其模制的注射器的数量和位置的各种参数来处理。
一旦注射设备的电子控制单元编程有前述预设功能，则颜色改变循环可由操作者简单地恢复和触动，因此相当大地节省了时间并且减少了塑料材料的浪费。
本发明在用于模制较大制品(如例如汽车行业中的车身面板等)的连续或级联注射设备的情况中特别有利。在该情况下，以已知方式，模制设备包括分别布置在模腔的大体中心区域处的第一注射器和一个或更多个大体外周区域处的第二注射器，并且塑料材料的注射通过顺序地控制第一注射器和第二注射器来执行，以使第一注射器的针阀在第二注射器的针阀之前从第一闭合位置移位至闭合位置，以便从大体中心区域朝大体外周区域逐渐地填充模腔。在该情况中，根据本发明的预设颜色改变功能提供了通过相关针阀的完全开启同时第一注射器保持闭合来使塑料材料的量最大化。因此，实验证明：完成颜色改变操作和获得模制制品的期望美学质量所需的模制操作的数量令人惊讶地减少并且最小化，从几十直至若干单位。
附图说明
现在将仅经由非限制性实例参照附图来详细描述本发明，在该附图中：
图1为示出使用本发明的注射模制系统的一部分的局部示意图，
图2为示出适用于执行连续或级联注射的模制系统的构造的示意性立面视图，
图2A为图2的系统的示意性正视图，
图3为表示随时间变化的从图2中表示的注射器离开的塑料材料量的图表，以及
图4为例示本发明的优点的表格。
具体实施方式
图1示意性地示出了用于塑料材料的注射模制的系统的一部分，其以大体上常规的方式包括连接于熔融塑料材料分送器或热室2并且包括设在其自由端部处的喷嘴5的注射器3，其中喷嘴末端6通过注射门与模腔S连通。穿过喷嘴末端6的塑料材料流由针阀7控制，针阀7能够通过促动器8沿喷嘴5在图1中表示的较低的闭合位置与升高的开启位置之间轴向地移位。
根据本发明的优选但非限制性的表示，促动器8为电促动器，并且更具体是旋转电动机：图1中表示的其布置仅经由实例提供，其中其可例如为先前提到的文献EP-2679374A1中描述和示出的类型，根据该先前提到的文献EP-2679374A1，旋转电动机8的轴通过典型地包括螺钉和螺钉组合以及摆动杆的可逆类型的传动装置来驱动针阀7。
电动机8操作性地连接于可编程的控制电子单元4，以根据设定循环随各种参数变化来以受控方式促动针阀7。具体而言，电子单元4编程用于以受控方式按照注射器3的开启和闭合期间的位置和速度来促动针阀7。
图2示意性地表示用于借助于级联或连续注射来获得较大制品(如例如，车辆面板P)的模制系统的已知布置。图2中例示的系统包括多个注射器，其分别以3a,3b,3c和3d指示，分别定位在模腔的中心区域、中间区域和末端区域处，并且由电子单元4所控制的相应旋转电动机8a,8b,8c和8d促动。
图2A表示图2的模制系统的正视图，从其中可观察到面板P的几何形状和分别在模腔S的中心区域、中间区域和末端区域处的注射器3a-3d的布置。此外，还可观察到分送器2的通道10，通过其，熔融塑料从压制喷嘴9的延伸部传送直至注射器3的单个末端6。清楚的是，通道10的长度能够随注射器3的位置变化而变化，并且因此还应当随横过它们的材料的量变化而变化。
图3的图表示电动机8a-8d的可能的驱动循环，电子单元4关于其编程以便执行连续的注射。以A,B,C和D指示的图表表示随时间变化的分别从中心注射器3a、中间注射器3b和3c和端部注射器3d离开的量。如能够从仅例示如提到的可由电子单元4促动的可能循环中的一个的图表观察到的，在填充模腔的阶段中，中心注射器3a(图表A)首先开启，并且主要取决于针阀7的开启程度的给定量注射到腔中。在完成分配至其的腔的填充时，中心注射器3a开始闭合以达到零量的值。第一中间注射器3b同时开启，以达到小于由中心注射器3a达到的最大量并且例如，等同于其量的大约一半的最大量(图表B)。与上文所示内容类似地，在完成第一中间注射器3a附近的填充时，后者闭合，并且同时第二中间注射器3c开启，直至达到总是低于由中心注射器3a最初达到的并且例如，类似于第一中间注射器3b的量的最大量值(图表C)。最后，循环利用端部注射器3d的开启来类似地完成(图表D)。由中间注射器3b,3c和端部注射器3d引入到模腔中的塑料材料量因此相当大地低于由中心注射器3a释放的，并且其通过主要作用于单个针阀7的开启位置来获得。
假定以上所述的模制系统需要改变待模制的构件的颜色，应当执行用于清洁分送器2和注射器3a-3d的过程。这需要以新颜色的塑料材料来模制给定数量的构件(其弃置)，直到获得所需的美学质量。
因此，根据本发明的区别特征，电子控制单元4设计(即，编程)用于预设颜色改变功能的迅速触动，该预设颜色改变功能根据使模制操作的所需数量最小化的优化顺序来促动。此类预设功能优选借助于有限元分析来确定，并且在本文中所述的连续注射的实例的情况中，其提供了以与图3的图表中所示的那些对应的标准工艺参数促动的有限系列的注射循环，后接有限数量的循环，其中特征为标准注射过程期间的塑料材料的较低量的注射器或在该情况下的注射器3b,3c和3d完全开启，使相关针阀7移动到最大或完全开启位置，同时注射器3a保持闭合。
如图4的表格中所表示，该顺序允许了在仅11个模制操作内完成颜色改变(例如，从黑色到浅色)，其中7个以标准工艺参数获得，并且4个以注射器3b,3c,3d的完全开启(保持注射器3a闭合)获得。
如能够从表格观察到的，以"4"指示的该顺序相当大地低于以"1"指示的常规顺序，其中典型地以标准工艺参数提供至少32个模制操作，并且甚至相当大地低于其中所有注射器3a-3d完全开启用于改变颜色的若干模制操作(顺序"2")的情况，以及其中给定数量的模制操作以标准工艺参数执行，后接所有注射器3a-3d开启的其它模制操作(顺序"3")的情况。
根据本发明的方法明显允许使改变颜色所需的时间和弃置块两者最小化，直到以塑料材料的浪费的相对减少来获得所需美学质量。
电子控制单元4可编程有各种预设颜色改变功能(例如，根据注射器的数量和待印刷的构件的大小)，其可迅速地恢复并且自动地触动，而不需要操作者的进一步介入，直到其完成。
电促动器的优选但非限制性使用具有能够加速将剩余材料从末端区域6除去的又一个优点，这在颜色改变过程中特别关键。实际上，注射器开启至最低水平，以使针阀7的下端部附近的注射压力极高，并且因此剩余材料的除去较容易。
明显地，在不脱离如以下权利要求中所述的本发明的保护范围的情况下，模制系统的构造细节和实施例可相对于描述和示出的内容宽泛地变化。

Claims (4)

1.用于通过多个注射器(3a-3d)注射模制塑料材料的方法，所述多个注射器(3a-3d)均具有能够借助于相应电子控制的促动器(8a-8d)根据设定循环在闭合位置与开启位置之间以受控方式移位的针阀(7)，所述设定循环包括标准注射循环，其中所述注射器中的一些(3b,3c,3d)比所述注射器中的其它注射器(3a)注射更低量的塑料材料，其特征在于，其提供了改变待注射的所述塑料材料的颜色的预设功能的迅速触动，所述预设功能根据优化顺序促动，所述优化顺序包括所述一些注射器(3b,3c,3d)的完全开启以对于有限数量的注射循环，注射最大量的塑料材料，在所述有限数量的注射循环期间，其它注射器(3a)保持闭合，以便使改变所述颜色所需的模制操作的数量最小化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使改变所述颜色所需的模制操作的数量最小化的优化顺序借助于有限元分析确定。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述促动器(8a-8d)为电促动器。
4.用于实施根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的方法的用于塑料材料的注射模制的系统，其包括编程成以受控方式根据所述设定循环触动所述注射器(3a-3d)的促动器(8a-8d)的电子控制单元(4)，其特征在于，所述电子控制单元(4)设计用于迅速触动所述预设功能用于改变待注射的所述塑料材料的颜色。
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