CN107921685B - 能够实现多个活塞速度的致动装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种注射成型装置，包括注射机、歧管、模具、夹板、互连至阀销的致动器以及致动器控制器，致动器控制器包括控制器壳体，控制器壳体适于控制来自上游致动器驱动室的驱动流体的上游流动，使得在从浇口闭合位置至上游行程的预定位置的第一行进过程中，驱动活塞的行进速率选择性地调节至第一行进速率或速度，并且使得驱动活塞56越过预定中间上游位置的行进速率为第二行进速率或速度，其中第二行进速率或速度高于第一行进速率或速度。

Description

能够实现多个活塞速度的致动装置和方法
背景技术
已经开发了诸如在PCT申请PCT/US11/062099和PCT申请PCT/US11/062096中公开的注射成型系统，其采用的控制是在可选择的时间以及在可选择的阀销行程的长度上以多个可选速度调节致动器驱动的速度。
发明内容
根据本发明，提供了一种注射成型装置5，包括注射机10、歧管16、模具24、25、夹板36、互连至阀销28的致动器50以及致动器外部的致动器控制器200，
致动器50包括壳体54，壳体54具有设置在活塞孔内的驱动活塞56，活塞56将活塞孔划分成上游流体驱动室75和下游流体驱动室77，上游流体驱动室75通过上游驱动流体通道72u与驱动流体源S连通，下游流体驱动室77通过下游驱动流体通道72d与驱动流体源S连通，
致动器控制器200包括位于致动器外部的控制器壳体202，控制器壳体202具有驱动流体接收通道306p，该驱动流体接收通道306p接收离开致动器50的上游驱动室75的驱动流体6ue，控制器壳体202适于控制来自驱动室75的驱动流体的上游流动，使得在驱动活塞56从浇口闭合位置GC至上游行程UP的预定位置的行进T1过程中，驱动活塞56的行进速率选择性地调节至第一行进速率或速度，并且使得在驱动活塞56越过预定中间上游位置UP的行进T2过程中，驱动活塞56的行进速率为第二行进速率或速度，其中第二行进速率或速度高于第一行进速率或速度。
控制器可包括行程长度调节器310、312，行程长度调节器310、312可由使用者致动以选择性地调节驱动活塞从浇口闭合位置GC至上游行程UP的预定位置的行程长度T1。
控制器可包括速度调节器350，速度调节器350可由使用者致动以在驱动活塞56从浇口闭合位置GC至上游行程UP的预定位置的行进T1过程中选择性地调节驱动活塞56的行进速率或速度。
优选地，控制器壳体202适于在驱动活塞56从浇口闭合位置GC至上游行程UP的预定位置的行进T1过程中，以第一速率将从上游驱动室75接收的驱动流体引导至源S，并且还适于在驱动活塞56越过驱动活塞56的上游行程UP的预定位置的行进T2过程中，以第二较高的流速将驱动流体引导至源S。
控制器壳体202可包括控制器活塞300，该控制器活塞可贯通控制器活塞孔302沿向前300f和向后300r方向A被往复驱动，控制器壳体202和活塞300适于引导离开致动器50的上游驱动室75的驱动流体6ue，以施加驱动流体力，该驱动流体力驱动活塞300贯通控制器活塞孔302上游通过上游控制器行程FP1的预定路径，使得以第一流速将驱动流体引导通过壳体202至源S，外壳202还适于在活塞300行进通过控制器行程FP1的预定路径之后，以第二流速将驱动流体引导至源S，其中第二流速高于第一流速。
通常，控制器活塞孔302被活塞300分成接收离开的驱动流体6ue的下游控制器室304和经由限制通道306c将驱动流体引导至源S的上游控制器室306，限制通道306c具有计量阀350，计量阀350可控制调节以使使用者能够选择性地改变第一流速。
通常，计量阀设置在通向源S的第一流体路径306c中，并且壳体202包括第二流体路径DC，驱动流体以第二流速流动通过第二流体路径DC至源S。
优选地，控制器壳体202包括分流通道DC，当活塞300行进通过控制器行程FP1的预定路径时，分流通道DC与下游控制器室304互连，分流通道适于使得驱动流体能够以第二流速流动至源S。
优选地，控制器壳体202包括第一驱动流体通道路线306c和第二通道路线DC，第一驱动流体通道路线306c以第一低流速将驱动流体引导至源S，第二通道路线DC以第二流速将驱动流体引导至源S，其中第二流速高于第一流速。
优选地，控制器壳体202适于将驱动流体往下游引导至上游驱动室75，使得驱动活塞56在从最上游位置FUP至浇口闭合位置GC的下游行进过程中以单个速度行进。
控制器200可包括弹簧300s，弹簧300s适于不断沿下游方向朝向注射循环起始位置LP推动控制器活塞300，弹簧300s在控制器活塞300上施加的弹簧力SF基本上小于离开致动器驱动室75的驱动流体6ue的驱动流体力，使得离开致动器驱动室75的驱动流体6ue易于往上游300f驱动活塞300。
在本发明的另一方面中，提供了一种以多个上游速度从浇口闭合位置GC向上游驱动致动器活塞56的方法，该方法包括在注射循环的过程中向上游驱动致动器50，致动器50包含在如上所述的装置中。
在本发明的另一方面，提供了一种注射成型装置5，包括注射机10、歧管16、模具24、25、夹板36、互连至阀销28的致动器50以及致动器控制器200，
致动器50包括壳体54，壳体54具有设置在活塞孔内的驱动活塞56，活塞56将活塞孔划分成上游流体驱动室75和下游流体驱动室77，上游流体驱动室75通过上游驱动流体通道72u与驱动流体源S连通，下游流体驱动室77通过下游驱动流体通道72d与驱动流体源S连通，
致动器控制器200包括控制器壳体202，控制器壳体202包含控制器活塞300，该控制器活塞可贯通分为下游控制器室304和上游控制器室306的控制器活塞孔302，并且沿向前300f和向后300r方向A被往复驱动，
控制器壳体202包括第一驱动流体端口204和第二驱动流体端口206，第一驱动流体端口204在致动器50的上游流体驱动室75和致动器控制器200的下游控制器室304之间引导驱动流体，第二驱动流体端口206互连至驱动流体源S，以接收来自控制器200的上游控制器室306的驱动流体，
控制器壳体202适于引导离开致动器50的上游驱动室75的驱动流体6ue以在驱动流体力的作用下驱动活塞300通过行程路径FP1，在行程路径FP1期间以第一流速引导驱动流体通过壳体202至第二驱动流体端口206，控制器壳体202还适于在活塞300行进通过行程路径FP1后，以第二流速引导驱动流体通过壳体202至第二驱动流体端口206，其中第二流速高于第一流速。
在这样的装置中，优选地，控制器壳体202适于使得在驱动活塞56从浇口闭合位置GC至上游行程UP的预定位置的行进T1过程中，将驱动活塞56的行进速率选择性地调节至第一行进速率或速度，并且使得在驱动活塞56越过预定中间上游位置UP的行进T2过程中，将驱动活塞56的行进速率调节至第二行进速率或速度，其中第二行进速率或速度高于第一行进速率或速度。
优选地，控制器300包括行程长度调节器，行程长度调节器可由使用者致动以选择性地调节驱动活塞从浇口闭合位置GC至上游行程UP的预定位置的行程长度T1。
优选地，控制器200包括速度调节器，速度调节器可由使用者致动以在驱动活塞56从浇口闭合位置GC至上游行程UP的预定位置的行进T1过程中选择性地调节驱动活塞56的行进速率或速度。
优选地，控制器壳体202适于在驱动活塞56从浇口闭合位置GC至上游行程UP的预定位置的行进T1过程中，以第一速率将从上游驱动室75接收的驱动流体引导至源S，并且还适于在驱动活塞56越过驱动活塞56的上游行程UP的预定位置的行进T2过程中，以第二较高的流速将驱动流体引导至源S。
通常，控制器活塞孔302被活塞300分成接收离开的驱动流体6ue的下游控制器室304和经由限制通道306c将驱动流体引导至源S的上游控制器室306，限制通道306c具有计量阀350，计量阀350可控地将驱动流体的流动限制为第一流速。
优选地，速度调节器可控制调节，以将驱动流体的流动限制为可选择的受限流速。
控制器壳体200可包括分流通道DC，当活塞300行进通过控制器行程FP1的预定路径时，分流通道DC与下游控制器室304互连，分流通道适于使得驱动流体能够以第二流速流动至源S，其中第二流速高于第一流速。
优选地，控制器壳体202包括第一驱动流体通道路线306c和第二通道路线DC，第一驱动流体通道路线306c以第一低流速将驱动流体引导至源S，第二通道路线DC以第二较高流速将驱动流体引导至源S。
优选地，控制器壳体202适于将驱动流体往下游引导至上游驱动室75，使得驱动活塞56在从最上游位置FUP至浇口闭合位置GC的下游行进过程中以单个速度行进。
控制器200可包括弹簧300s，弹簧300s适于不断沿下游方向朝向注射循环起始位置LP推动控制器活塞300，弹簧300s在控制器活塞300上施加的弹簧力SF基本上小于离开致动器驱动室75的驱动流体6ue的驱动流体力，使得离开致动器驱动室75的驱动流体6ue易于往上游300f驱动活塞300。
在本发明的另一方面中，提供了一种以多个上游速度从浇口闭合位置GC向上游驱动致动器活塞56的方法，该方法包括在注射循环的过程中向上游驱动驱动致动器50，致动器50包含在如上所述的装置中。
附图说明
通过结合附图参考以下描述可更好地理解本发明的上述以及进一步的优点，其中：
图1为根据本发明的装置的致动器、夹板、歧管和喷嘴部件的剖视图，其示出了致动器的上游流体驱动室与外部驱动流体流量控制器的端口连通；
图2为在根据本发明的装置中使用的外部驱动流体控制器的一个实施例的侧面示意性剖视图，该控制器具有活塞，该活塞具有流体O型圈和装载在该活塞孔的其中一个室内的弹簧；
图3为外部驱动流体控制器的另一个实施例的侧面示意性剖视图，其类似于图2的控制器但不具有O型圈；
图4为外部驱动流体控制器的另一个实施例的侧面示意性剖视图，其类似于图2和图3的控制器但不具有装载在活塞孔的室中的弹簧。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的装置5的一个实施例，其中装置5包括致动器50，致动器50包括安装在安装板502的下游面侧上的磁场传感器500，通过诸如拧入壳体主体的螺钉504等常规手段，安装板502易于附接至致动器气缸或壳体54的上游部分54易于从致动器气缸或壳体54的上游部分54拆除。如图1所示，一个或多个磁体506安装在活塞总成的上游面部分或表面上，该活塞总成包括活塞56(以及相关联的致动器盖60、销头或调节螺钉62、致动器支撑件64和锁紧螺钉66)。更具体地，在所示的实施例中，磁体506安装在总成56等的致动器盖60部件的上游面表面60us中或其上，使得能够相对于活塞(或销“驱动构件”)沿轴向上游-下游方向或轴线A调节阀销28的轴向位置。
如图1所示，注射成型装置5包括歧管16，其从注射成型机10接收注射流体材料10f，歧管16将注射流体10f引导至流体输送通道22，流体输送通道22与喷嘴17的下游通道22d连通，喷嘴的下游通道22延伸并在注射压力下将注射流体材料10f输送至模具24的腔体23的浇口32。致动器50包括壳体54，壳体54具有可滑动安装在壳体54内的驱动构件或活塞56，用于沿壳体54内的可控驱动上游和下游行程路径A可控地驱动运动，驱动构件56安装到装置10并且以这样的布置互连至阀销28：其中阀销28在浇口打开位置和浇口闭合位置之间沿轴向上游-下游方向A可控制地驱动通过歧管的流动路径22以及随后的喷嘴17的流动路径22d。
如图1-4所示，致动器50的上游驱动室75通过致动器输出通道72u和上游致动器端口72b与外部流量控制器200的输入和输出端口204互连并且连通。致动器端口72b通过能够在端口72b和端口204之间传送和引导液压或气动流体的合适的耐高压管道，可以容易地与外部控制器200的端口204互连以及从外部控制器200的端口204拆除。流量控制器200包括壳体或壳体主体202，壳体主体202包含镶嵌在壳体主体202中的流体流动通道DC、306c、306p、306r，用于根据驱动流体被驱动流进或流出端口204、206的方向，以不同的流速控制驱动流体的路径。
在如图2所示的使用控制器200的装置5中，在操作开始时，如图1所示，致动器活塞56设置在浇口闭合的完全下游位置GC。通过合适的泵或其它机构经由下游致动器端口72a将驱动流体压力施加到下游驱动室77中，使活塞56往上游驱动，继而迫使容纳于上游驱动室75中的驱动流体6f往上游驱动通过端口72u并进入端口204。此外，在注射循环开始时，如图2所示，将安装在孔302中的活塞300设置在预定的可改变选择的最左侧或最下游的位置LP上。当室304、306中的压力大致相等时，通过弹簧300s的压力将活塞保持在循环开始时的初始位置，该弹簧300s的弹簧力将该初始位置驱使到最下游位置LP。起始位置LP是可调节的并且可由使用者选择性地改变，使得行程路径FP1的长度继而是可调节的并且是可选择性改变的，使得活塞56的低速上游行程路径FP1是可调节的并且是可选择改变的。如图所示，在注射循环开始时，活塞300的下游端300de的开始位置可以选择为位置LP'，该位置继而延长或延伸活塞56的低速上游行程路径的长度。
活塞300以及其中安装有活塞300的孔302配置为使得活塞300的外圆周表面300cs与孔302的内表面互补，使得在该两个表面之间形成流体密封，该流体密封良好但不如用O型圈所形成的密封来得完美。表面300cs与孔302的内表面之间的密封足够好，使得流体在两个表面之间不会有任何实质性的流动。活塞300的直径大小、轴向长度、形状和构造与弹簧300s的强度一起配置为使得在注射循环开始时，当两个室304、306中的压力大致相同时，活塞300的下游端300de定位成使得其阻挡流体6ue从室304流向或流过分流通道DC的入口端口DCEP。活塞下游端300de在其注射循环的起始最下游位置LP的精确定位通过旋钮310和螺钉312进行可调节的定位。下游端300e的起始位置LP(LP')的这种可调节性使得能够调节最下游边缘300de与分流通道端口DCEP的下游边缘之间的行程距离FP1，继而调节从浇口闭合位置GC至中间上游位置UP的致动器驱动活塞56的低速行程路径T1，活塞56在该长度上以较小的速度行进。类似地，旋钮310和螺钉312的这种调节类似地使得使用者能够将活塞56的行程路径T2的长度从中间上游位置UP调节到上游位置FUP，活塞56在该长度上以较高的速度行进。
注射循环开始，在压力下将驱动流体6f注入致动器室77，从而驱动活塞56上游，迫使驱动流体6f在压力下从端口72b流出并进入控制器200的端口204。这样，离开端口72b的驱动流体在压力下进入端口204并经由控制器通道306p进入控制器室304，从而往上游方向300f驱动控制器活塞300。如图2-4所示，驱动流体6ue被塞子或止动件320阻挡无法从通道306p行进至通道C，替代地，在注射循环开始，驱动流体被引导至室304。
随着流体6ue继续往上游方向300f驱动活塞300，驻留在室306中的驱动流体被上游驱动通过通道306c，并通过在通道306c的内表面306cs与计量阀350的远端350e的外表面350ts之间的在通道306c中形成的限制间隙350g。计量销或阀350的远端350e的构造和内表面306cs的构造被适配和配置为使得形成限制间隙350g，该限制间隙350g相对于没有由通道306内的计量阀或销350所产生的任何限制时通过通道DC的高或正常流速来限制驱动流体的流速。计量阀或销350可通过旋钮350k和螺钉350s在前后方向300a上选择性地调节，使得间隙350g的大小可选择性地调节或改变。取决于限制间隙350g的选定尺寸的大小或程度，从室306流经通过通道306c并最终流出上游端口206至源S的驱动流体的受限流速可由使用者选择性地改变。同时，在注射循环过程中，驱动活塞56从浇口闭合位置GC行进T1至中间上游位置UP的较低速度可通过旋钮350k选择性地调节限制间隙350g的大小来选择性地改变。
随着持续往上游300f驱动控制器活塞300，下游端300de最终到达端口DCEP的下游边缘PO并且继续往上游300f行进POF，使得端口DCEP充分打开以允许驻留在室304中的加压流体6ue在高施压或全施压下以无限制的高速上游370U流动通道DC并且还通过止回阀370，继而使得驱动流体在全施压下以高速从室304通过通道DC并且最终通过端口206到达源S。当下游端300e到达端口DCEP的下游边缘PO时，致动器活塞56已经往上游行进至中间上游位置UP。在继续向端口204输入流体6ue时，控制器活塞300继续往上游300f行进Pf，使得端口DCEP充分打开，以使流出致动器室75的流体6ue能够以相对于流体通过通道306c的行进速度的相对高的速度流过通道DC。驱动流体6ue通过通道DC并且最终通过端口206的相对高的行进速度使得致动器活塞56能够沿从中间上游位置UP至更上游或完全上游位置FUP的路径T2以较高的上游速度行进。因此，在注射循环的上游运动的过程中，控制器200将致动器活塞56及与其相互连接的阀销28的上游行进速度机械控制和限制为两个单独的速度。在从浇口闭合位置GC到中间上游位置UP的上游行进过程中，第一速度是相对较低的速度，而在从中间上游位置UP到更上游或完全上游位置FUP的上游行进过程中，第一速度是相对较高的速度。
控制器200还使得使用者能够通过相对于分流端口DCEP的下游边缘选择性地调节活塞300的下游端300de的精确循环起始位置LP(LP')来选择性地改变长度T1和T2，其中致动器活塞56在长度T1和T2上被以较低和较高的速度向上游驱动。在注射循环开始时，通过选择性地调节或转动安装在螺杆312中的旋钮310来选择精确位置LP(LP')，其根据顺时针或逆时针转动旋钮310的程度选择性地将活塞端部300de上游或下游移动。LP'示出为相对于位置LP的多个不同替代起始位置的示例，而不仅仅是单个替代起始位置。
如图1-4所示，在通道DC、306和300u内分别设置有单向止回阀370、306v、300v，以使当流体的压力超过阀的弹簧力时，阻止流体沿一个方向流动并使流体沿相反的方向流动。例如，当上游流体压力超过阀370的弹簧力时，止回阀370允许流体沿上游方向370u流动，并且阻止流体沿下游方向370d流动。类似地，当下游流体压力超过阀306v的弹簧压力时，阀306v允许流体沿下游方向306d流入并通过室304和通道306p，并且阀门306v阻止流体沿上游方向306u流动通过通道306c。类似地，当下游流体压力超过阀300v的弹簧力时，阀300v阻止流体沿上游方向300f流过通道300u，并且允许流体沿下游方向300r流动。
在反向的操作中，当驱动流体从源流向下游方向6de泵送时，驱动流体6de在注射驱动循环的整个下游部分过程中以高速流动，从而一直以高速将致动器活塞56从完全上游位置FUP下游驱动至浇口闭合位置GC。下游加压流体6de基本上不受限制地从端口206流动通过通道DC、通过单向阀300v、通过通道300u、通过室306、通过通道306r、通过单向阀306v、通过腔室304、通过通道306p、通过端口204、进入致动器室75，从而往下游驱动致动器活塞56。流体6de还以受限的流速下游流动通过通道306c，但是该受限的流动是对于流过通道DC的不受限制的流动的补充并且如所述的那样在其下游。
在图1所示的实施例中，设置有O型圈380，其在O型圈380的外表面和活塞孔302的内表面之间提供完美的流体密封，使得流体完全无法在室304和室306之间流动。当活塞被驱动时，O型圈380对活塞300沿轴线AA的运动300r、300f产生少量的阻力，但是不足以显着影响驱动流体在系统中来回流动的速度。在图2的实施例中，没有设置O型圈，其可以使一些小的微量流体在室304、306之间流动。
在图1、2的实施例中，设置活塞弹簧300s以提供沿活塞轴线AA的弹簧力，并且确保在注射循环结束时活塞300将返回到其起始位置LP，此时系统中的驱动流体没有被主动往上游或下游方向泵送，并且室304和室306中的压力基本相同。弹簧300s被适配为使得当弹簧300s与活塞300一起安装在孔中时，弹簧300s对活塞300保持恒定的选定量的弹簧力SF，以将活塞沿轴线AA沿下游方向300r推向选定的起始位置LP。弹簧力SF的大小相对小于在注射循环的上游驱动部分过程中在腔室304中的由驱动流体6ue的上游施压所产生的力，使得在注射循环的上游驱动部分过程中，驱动流体6ue能够容易地沿上游方向300f抵抗力SF而驱动活塞300。类似地，止回阀370、300v、306v中使用的弹簧的弹簧力相对于沿抵抗弹簧的方向所施加的压力要小，使得驱动流体能够容易地以适当的方向流过止回阀。在各种情况下，弹簧300s和与止回阀相关联的弹簧总是被压缩，从而向活塞300或者相应止回阀的球部施加力。
在图3的实施例中，活塞300的周围没有设置O型圈380。在这样的实施例中，活塞300cs的外表面与孔302的内表面之间的流体密封不完美但良好，使得当施加加压流体时室304与室306之间的加压流体的泄漏基本不影响活塞300的运动以执行所描述的功能：其中壳体和活塞在活塞300的行程路径FP1上产生第一缓慢流体流速，并且在活塞300的端部300de行进经过分流通道端口DCEP之后产生较高的流体流速。
在图4的实施例中，并未设置诸如弹簧300s的弹簧用于与活塞300接合。替代地，单向止回阀306v设置有弹簧306vs，弹簧306vs具有较大或足够大的弹簧力306vf，这要求下游加压返回流体6de的压力在控制器活塞室306内所施加的压力高于对室304加压的流体304f的压力，从而导致在注射循环的下游部分过程中，在施加下游加压流体6de时，活塞300被驱动下游300d。当循环的上游驱动部分在完成下游驱动部分之后执行时，这种来自流体6de和运动300d的下游力从而使活塞即使没有弹簧300s也能够返回到注射循环起始位置LP(LP')。
致动器50的壳体54相对于浇口32沿轴向上游-下游方向A安装在固定位置。在所示的实施例中，产生磁场或电磁场的一个或多个磁体506安装到活塞或驱动构件56，使得一个或多个磁体506随驱动构件56沿轴向上游-下游方向A的运动而沿轴向上游-下游方向A运动。磁场或电磁场传感器500附接至安装件502，安装件502通过螺栓504或其它常规装置容易固定互连至致动器壳体54，传感器500相对于浇口32沿轴向上游-下游方向A安装在固定位置。通过使用者从上游位置手动松开螺栓504，可容易地将安装件502从致动器壳体54拆除，而不必拆除完全装配的注射成型装置10的任何部件或部分。
传感器500附接至安装件502并布置在安装件502上，并且安装件502固定连接至壳体54，其中传感器500感测由磁体506产生的磁场或电磁场的强度或性质，由传感器500感测的磁场或电磁场的强度或性质随一个或多个磁体沿轴向上游-下游方向A上相对于传感器500的轴向位置而变化。如图2所示，传感器500互连至控制器16并将指示所感测的磁场或电磁场的强度或性质的信号发送到控制器16。控制器16接收、使用以及转换由传感器500发送的信号为用于具有指令的程序的位置信息，所述指令在注射循环过程中控制流体驱动系统600在一个或多个预定时间或针对一个或多个预定时间以一个或多个选定速度将驱动构件56驱动至一个或多个选定位置。
优选地，驱动构件56包括销调节构件60，该销调节构件60容易被使用者手动接触，并且容易与其它部件(62、66、68、56)一起调节，以选择性地将销定位在沿轴向上游-下游方向A上相对于驱动构件56的多个固定轴向位置中的任何一个，一个或多个磁体506安装到销调节构件60的上游面向表面60us。
优选地，传感器500包括霍尔效应传感器。磁体506和传感器500以选定的空间位置安装到壳体54和构件60，使得传感器500能够感测和检测在沿活塞或驱动构件56的上游-游路径(见图4，行程长度L)的整个长度的所有轴向A位置处由磁体506产生的磁场的强度和质量。霍尔效应传感器500可以检测由磁体506产生的磁场的强度、程度、性质或质量。由传感器500检测到的磁体506所产生的磁场的强度、程度、性质或质量的变化取决于磁体506相对于传感器500之间的精确空间定位。因此，当活塞56相对于固定安装板502和附接的固定传感器500空间移动到适当位置时，传感器500检测磁体506和互连的阀销28相对于传感器500的精确轴向位置A所特定的强度、程度、性质或质量的磁场。因此，由磁体506产生的磁场的检测强度、程度、性质或质量的这种变化可以关联或校准以对应于阀销28与固定壳体54相对于彼此的空间位置。因此，霍尔效应传感器500可以用作无线传感器，用于检测阀销28与诸如浇口32或壳体56的任何其它固定部件的相对位置的，并且可以在注射循环的过程中用来检测阀销28的尖端30相对于浇口32的位置。控制器16可包括多个不同的协议，该多个不同的协议用于基于根据位置控制协议利用传感器500和磁体506实时检测阀销位置来控制销的位置，如PCT申请No.PCT/US11/062099、PCT申请No.PCT/US11/062096、美国专利No.6,361,300(7006)、美国专利No.6,419,870以及美国专利No.6,464,909(7031)的详细描述，所有这些专利的公开内容通过引用整体并入至本文，如同在此完整阐述一样。
传感器500与磁体506均以类似于PCT申请序列No.PCT/US2012/067379中描述的霍尔效应传感器和磁体的方式操作，其公开内容通过引用整体并入至本文，如同在此完整阐述一样。
参照图1所示的快速装配和拆卸的致动器的具体致动器实施例，致动器和传感器与通常称为下模镶件(core block)的模具部件24和通常称为上模镶件(cavity block)的模具部件25装配在一起。在上模部件25的上游设置热流道歧管16。热流道歧管16支撑可螺纹旋入其中的喷嘴17。对于每个喷嘴17，均设置有加热器17h，用于使穿过喷嘴17的熔融材料10f保持其加工温度。热管(未示出)可以在喷嘴17中单独使用，或者与带式加热器17d一起使用，如美国专利No.4,389,002所述。
在模具部件24、25之间形成确定所生产的模制部件的轮廓的腔体22。在喷嘴17的端部设置有喷嘴尖端17t，其围绕喷嘴衬套17i设置。
图1示出了处于其浇口闭合位置的阀销28。阀销28延伸穿过喷嘴17中的中心流动孔22d，并且可以具有与模具中的互补形状的锥形浇口32相匹配的锥形尖端28t端部30。应当注意的是，本发明不限于特定类型的喷嘴布置，因为不同的尖端和衬套构造都是可能的。例如，可以在尖端形成浇口，其中阀销与尖端的锥形表面相匹配。此外，如图1所示，当直接浇注到成角度的部件表面上时，阀销28可以成形为与该部件相匹配。
与阀销28相关联的致动器总成52包括安装在夹板36中的容纳孔55中的气缸54。在所示的实施例中，夹板36中的接收孔55为阶梯形构造。致动器总成还包括支撑在气缸54内并由定位器58保持就位的活塞56。
如图8、9所示，阀销总成70包括致动器盖60、销头62、致动器支撑件64以及锁定螺钉66。环68和相关联的卡环69便于阀销总成70和活塞56之间的互连。阀致动器气缸54具有连接至其上的两条液压管路72。这些液压管路在活塞56和气缸54之间提供加压流体，以便于活塞在容纳在气缸54内的互补孔内运动。参照图4和图5，应注意的是，为了示意性说明，液压管路72示意性地示出在气缸54的相对两侧上，以更清楚地描述与致动器总成52和阀销总成70的操作相关的液压回路的操作。
为了沿上游方向U驱动活塞，使得驱动流体6f向上游流动通过气缸端口72u并且进一步通过端口72b流出，驱动流体5f首先在压力下被驱动到下游驱动室端口72a中。
相反，为了驱动活塞56下游D，使得驱动流体6f向下游流动通过气缸端口72d并进一步通过端口72a流出，驱动流体6f首先在压力下通过端口72b被驱动到下游驱动室75中。
因此，当对液压管路72a加压时，阀销28和活塞56向上游移动至UP位置，其中液压通过通道72d和流体驱动室77施加在活塞56的环形凸缘83上，以使活塞56沿上游方向移动。相反，当对液压端口72b加压时，阀销28和活塞56向下游移动至浇口闭合位置，其中液压通过端口72U进入上游驱动室75施加在活塞56的环形凸缘81上，以使活塞56沿上游方向移动。
如图1中的虚线所示，可以额外设置冲程泄放通道72b1的端部，使得当活塞56被驱动至其最上游位置时，分隔室75和室77的移动活塞O型圈82'行进到刚好经过端口72b1的最上游位置，使得当O型圈82'经过端口入口72blp行进至泄放端口72bl时，容纳在下游驱动室77内的驱动流体可以仅在活塞56的完全上游行程FUP的端部处通过端口72bl泄漏或泄放。从室77通过端口72blp的这种泄漏的发生，是由于通过活塞凸缘构件83的外圆周边缘与安装有活塞56的气缸54的内表面之间的间隙的泄漏。这种泄放机构72b1是一替代机构，其可以被包括或不被包括。
气缸54定位在顶夹板36中机械加工的凹槽或孔55中，并通过四个安装螺钉保持在位。气缸54的顶部通常设置有两个提升把持件(lift hold)，当螺丝和环69被移除时，能够容易地将气缸从顶部夹板移除。液压管路72a、72b位于顶部夹板36中的机械加工通道内。这些通道通常使用快速断开的接头配件终止于顶部夹板的一侧(非操作员侧)。
气缸54与顶部夹板热接触。将歧管16的温度控制在塑性加工温度(通常为450°F-550°F)。顶部夹板通常设置有通过顶部夹板机械加工的冷却水管路。其描述参照前面对液压管路72的描述。相同的原理也适用于气动管路的使用。通常，液压使用较高的压力，例如，300-1500psi。气动仅限于工厂提供的空气压力，一般为85-100psi。相应地，产生相当于液压致动器的力需要增加活塞的面积，因而气动致动器往往更大。
阀销28的运动由加压时在阀气缸54内垂直移动的活塞56引起。如前所述，设有三个O型圈82。这些O型圈可以由氟橡胶组成。O型圈82提供活塞56与气缸54之间以及活塞56与定位器58之间的液压流体密封。此外，也可以使用其它的密封件，例如杯形密封件。
定位器58用于支撑气缸54内的活塞56。定位器58还限制活塞沿向下方向的行程。定位器58设置有一系列通孔和沉孔以容纳定位螺钉。一个较大的O型圈82可以设置在定位器58和活塞56之间。这提供了活塞的液压密封。第二较小的O型圈94用于在定位器58和气缸54之间提供液压密封。
阀销总成70将阀销28固定到致动器并且包括致动器盖60、致动器支撑件64、销头62和锁定螺钉66。如图8所示，阀销总成70主要通过环68和相关联的卡环69固定到活塞56。环68和卡环69起到夹紧作用以将阀销总成70固定到活塞56。致动器盖60具有用于容纳锁定螺钉66的沉孔和通孔。如图4-6所示，致动器盖60还带有内螺纹，以容纳外螺纹销头62。
致动器支撑件64具有基部凸缘65，用于将致动器支撑件直接安装到热流道歧管16的。为了提供这种安装，提供了安装螺钉67。优选地，致动器支撑件64由诸如钛或不锈钢之类的低导热率材料构成，以增加歧管16和致动器总成52之间的热梯度。致动器支撑件64可以设置有水平通孔以容纳相对较大的销钉85。可以设置额外的通孔86，以允许任何可能从阀销衬套102泄漏到致动器支撑件的塑料流出部件而不产生高压。
销头62用于固定阀销28并设有外螺纹以将销头固定到致动器盖60。销头62具有中心孔，中心孔具有螺纹以容纳锁定螺钉66的端部，并且可设置有横向狭槽87以容纳较大的销钉85。垂直狭槽87允许阀销总成70相对于销钉垂直移动。垂直狭槽87和销钉85有助于防止阀销总成转动并使阀销相对于浇口32的保持一定的角度对齐。
销头62具有一中心孔和两个水平孔，中心孔用于容纳阀销顶部，两个水平孔用于容纳一对定位销90。在阀销28的顶端设有相应的狭槽，用于容纳定位销90。两个定位销90用于相对于销头62固定阀销28，同时防止阀销转动。较大的销钉85用于防止阀销总成70的转动。当将锁定螺钉66拧紧时，可确保销头62不会相对于致动器盖60转动。
如图所示，衬套螺母100与热流道歧管16相关联。如图所示，衬套螺母具有外螺纹，以接合到热流道歧管16中。衬套螺母用于将阀销衬套102保持在适当的位置，而不会施加任何可能导致阀销28粘合的轴向应力。阀销衬套102为阀销28提供导向。利用紧密度公差(tight tolerance)，在阀销28和阀销衬套102之间形成塑料密封。阀销衬套102的底表面在歧管16和衬套102之间提供密封，以防止上游塑料泄漏。因此，衬套102和螺母100提供了一安装件，阀销通过该安装件可滑动地安装在歧管16中、安装在歧管16上或安装到歧管16。
顶部夹板36和整个注射成型系统5的装配和拆卸、将液压致动器总成52从热歧管的拆卸，通过拆除环68和相关联的卡环69来实现。气缸54和活塞56连同液压流体管路基本上保持在顶部夹板36内，而阀销总成70保持在热流道歧管16。利用所示的系统，不需要为了拆卸而排出液压流体，也不需要从热流道歧管移除阀销。
参照图1，所示出的阀销总成70以这样的方式支撑：当热流道歧管发生膨胀时，将允许在任何方向上的一些有限的侧移。这是通过环68、致动器盖60和在活塞56内部延伸的环形凸缘110的相互作用而实现的。当歧管16和安装在其上的阀销组件70发生移动时，凸缘和活塞可以在形成于致动器盖60和凸缘110之间的间隙103内从一侧移动到另一侧。
在一个示例性实施例中，致动器盖60与活塞56之间在轴向A的径向方向上存在约0.25"的间隙。该间隙使得热流道歧管16和顶部夹板36之间基本上在任何方向上的相对膨胀，而不会在阀销28上施加显着的侧向负载力。优选地，活塞56还包括电镀层，如铬电镀层。这种电镀层增加了润滑性并确保了在歧管的加热或冷却期间活塞56和致动器盖60之间的滑动。

Claims (24)

1.一种注射成型装置(5)，包括注射机(10)、歧管(16)、模具(24、25)、夹板(36)、互连至阀销(28)的致动器(50)以及致动器控制器(200)，
所述致动器(50)包括壳体(54)，所述壳体(54)具有设置在活塞孔内的驱动活塞(56)，所述驱动活塞(56)将所述活塞孔划分成上游流体驱动室(75)和下游流体驱动室(77)，所述上游流体驱动室(75)通过上游驱动流体通道(72u)与驱动流体源(S)连通，所述下游流体驱动室(77)通过下游驱动流体通道(72d)与驱动流体源(S)连通，
所述致动器控制器(200)包括控制器壳体(202)，所述控制器壳体(202)具有驱动流体接收通道(306p)，所述驱动流体接收通道(306p)接收离开所述致动器(50)的上游流体驱动室(75)的驱动流体(6ue)，
所述控制器壳体(202)适于控制来自所述上游流体驱动室(75)的驱动流体的上游流动，使得在所述驱动活塞(56)从浇口闭合位置(GC)至上游行程(UP)的预定位置的行进(T1)过程中，所述驱动活塞(56)的行进速率选择性地调节至第一行进速率或速度，并且使得在所述驱动活塞(56)越过预定中间上游位置(UP)的行进(T2)过程中，所述驱动活塞(56)的行进速率为第二行进速率或速度，其中所述第二行进速率或速度高于所述第一行进速率或速度。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述致动器控制器包括行程长度调节器(310、312)，所述行程长度调节器(310、312)能够由使用者致动以选择性地调节所述驱动活塞从浇口闭合位置(GC)至上游行程(UP)的预定位置的行程长度(T1)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述致动器控制器包括速度调节器，所述速度调节器能够由使用者致动以在所述驱动活塞(56)从浇口闭合位置(GC)至上游行程(UP)的预定位置的行进(T1)过程中选择性地调节所述驱动活塞(56)的行进速率或速度。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的装置，其中所述控制器壳体(202)适于在所述驱动活塞(56)从浇口闭合位置(GC)至上游行程(UP)的预定位置的行进(T1)过程中，以第一流速将从所述上游流体驱动室(75)接收的驱动流体引导至驱动流体源(S)，并且还适于在所述驱动活塞(56)越过所述驱动活塞(56)的上游行程(UP)的预定位置的行进(T2)过程中，以第二较高的流速将驱动流体引导至驱动流体源(S)。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器壳体(202)包括控制器活塞(300)，该控制器活塞能够贯通控制器活塞孔(302)沿向前(300f)和向后(300r)方向(A)被往复驱动，
所述控制器壳体(202)和所述控制器活塞(300)适于引导离开所述致动器(50)的上游流体驱动室(75)的驱动流体(6ue)，以施加驱动流体力，所述驱动流体力驱动控制器活塞(300)贯通所述控制器活塞孔(302)上游通过上游控制器行程(FP1)的预定路径，使得以第一流速将驱动流体引导通过所述控制器壳体(202)至驱动流体源(S)，所述控制器壳体(202)还适于在所述控制器活塞(300)行进通过控制器行程(FP1)的预定路径之后，以高于所述第一流速的第二流速将驱动流体引导至驱动流体源(S)。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述控制器活塞孔(302)被所述控制器活塞(300)分成接收离开的驱动流体(6ue)的下游控制器室(304)和经由限制通道将驱动流体引导至驱动流体源(S)的上游控制器室(306)，所述限制通道具有计量阀，所述计量阀可控制调节以使使用者能够选择性地改变第一流速。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述计量阀设置在通向驱动流体源(S)的第一流体路径中，并且所述控制器壳体(202)包括第二流体路径(DC)，其中的驱动流体以第二流速流动通过第二流体路径至驱动流体源(S)。
8.根据权利要求6-7中任一项所述的装置，其中所述控制器壳体(202)包括分流通道，当所述控制器活塞(300)行进通过控制器行程(FP1)的预定路径时，所述分流通道与所述下游控制器室(304)互连，所述分流通道适于使得驱动流体能够以第二流速流动至驱动流体源(S)。
9.根据权利要求5-6中任一项所述的装置，其中所述控制器壳体(202)包括第一驱动流体通道路线和第二通道路线，所述第一驱动流体通道路线以第一流速将驱动流体引导至驱动流体源(S)，所述第二通道路线以第二流速将驱动流体引导至驱动流体源(S)，其中所述第二流速高于所述第一流速。
10.根据权利要求1-2中任一项所述的装置，其中所述控制器壳体(202)适于将驱动流体往下游引导至所述上游流体驱动室(75)，使得所述驱动活塞(56)在从最上游位置(FUP)至浇口闭合位置(GC)的下游行进过程中以单个速度行进。
11.根据权利要求5-7中任一项所述的装置，其中所述致动器控制器(200)包括弹簧(300s)，所述弹簧(300s)适于不断沿下游方向朝向注射循环起始位置(LP)推动所述控制器活塞(300)，所述弹簧(300s)在所述控制器活塞(300)上施加的弹簧力(SF)基本上小于离开所述上游流体驱动室(75)的驱动流体(6ue)的驱动流体力，使得离开所述上游流体驱动室(75)的驱动流体(6ue)易于往上游(300f)驱动所述控制器活塞(300)。
12.一种以多个上游速度从浇口闭合位置(GC)向上游驱动驱动活塞(56)的方法，所述方法包括在注射循环过程中向上游驱动致动器(50)，所述致动器包含在根据权利要求1-2中任一项所述的装置中。
13.一种注射成型装置(5)，包括注射机(10)、歧管(16)、模具(24、25)、夹板(36)、互连至阀销(28)的致动器(50)以及致动器控制器(200)，
所述致动器(50)包括壳体(54)，所述壳体(54)具有设置在活塞孔内的驱动活塞(56)，所述驱动活塞(56)将所述活塞孔划分成上游流体驱动室(75)和下游流体驱动室(77)，所述上游流体驱动室(75)通过上游驱动流体通道(72u)与驱动流体源(S)连通，所述下游流体驱动室(77)通过下游驱动流体通道(72d)与驱动流体源(S)连通，
所述致动器控制器(200)包括控制器壳体(202)，所述控制器壳体(202)包含控制器活塞(300)，该控制器活塞(300)能够贯通分为下游控制器室(304)和上游控制器室(306)的控制器活塞孔(302)，并且沿向前(300f)和向后(300r)方向(A)被往复驱动，
所述控制器壳体(202)包括第一驱动流体端口(204)和第二驱动流体端口(206)，所述第一驱动流体端口(204)在所述致动器(50)的上游流体驱动室(75)和所述致动器控制器(200)的下游控制器室(304)之间引导驱动流体，所述第二驱动流体端口(206)互连至驱动流体源(S)，以接收来自所述致动器控制器(200)的上游控制器室(306)的驱动流体，
所述控制器壳体(202)适于引导离开所述致动器(50)的上游流体驱动室(75)的驱动流体(6ue)以在驱动流体力的作用下驱动所述控制器活塞(300)通过行程路径(FP1)，在行程路径(FP1)期间以第一流速引导驱动流体通过所述控制器壳体(202)至所述第二驱动流体端口(206)，所述控制器壳体(202)还适于在所述控制器活塞(300)行进通过行程路径(FP1)后，以第二流速引导驱动流体通过所述控制器壳体(202)至所述第二驱动流体端口(206)，其中所述第二流速高于所述第一流速。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述控制器壳体(202)适于使得在所述驱动活塞(56)从浇口闭合位置(GC)至上游行程(UP)的预定位置的行进(T1)过程中，将所述驱动活塞(56)的行进速率选择性地调节至第一行进速率或速度，并且使得在所述驱动活塞(56)越过预定中间上游位置(UP)的行进(T2)过程中，将所述驱动活塞(56)的行进速率调节至第二行进速率或速度，其中所述第二行进速率或速度高于所述第一行进速率或速度。
15.根据权利要求13-14中任一项所述的装置，其中所述致动器控制器包括行程长度调节器，所述行程长度调节器能够由使用者致动以选择性地调节所述驱动活塞从浇口闭合位置(GC)至上游行程(UP)的预定位置的行程长度(T1)。
16.根据权利要求13-14中任一项所述的装置，其中所述致动器控制器(200)包括速度调节器，所述速度调节器能够由使用者致动以在所述驱动活塞(56)从浇口闭合位置(GC)至上游行程(UP)的预定位置的行进(T1)过程中选择性地调节所述驱动活塞(56)的行进速率或速度。
17.根据权利要求13-14中任一项所述的装置，其中所述控制器壳体(202)适于在所述驱动活塞(56)从浇口闭合位置(GC)至上游行程(UP)的预定位置的行进(T1)过程中，以第一流速将从所述上游流体驱动室(75)接收的驱动流体引导至驱动流体源(S)，并且还适于在所述驱动活塞(56)越过所述驱动活塞(56)的上游行程(UP)的预定位置的行进(T2)过程中，以第二较高的流速将驱动流体引导至驱动流体源(S)。
18.根据权利要求13-14中任一项所述的装置，其中所述控制器活塞孔(302)被所述控制器活塞(300)分成接收离开的驱动流体(6ue)的下游控制器室(304)和经由限制通道将驱动流体引导至驱动流体源(S)的上游控制器室(306)，所述限制通道具有计量阀，所述计量阀可控地将驱动流体的流动限制为第一流速。
19.根据权利要求16所述的装置，其中所述速度调节器可控制调节，以将驱动流体的流动限制为可选择的受限流速。
20.根据权利要求13-14中任一项所述的装置，其中所述控制器壳体(202)包括分流通道，当所述控制器活塞(300)行进通过控制器行程(FP1)的预定路径时，所述分流通道与所述下游控制器室(304)互连，所述分流通道适于使得驱动流体能够以第二流速流动至驱动流体源(S)，其中所述第二流速高于所述第一流速。
21.根据权利要求13-14中任一项所述的装置，其中所述控制器壳体(202)包括第一驱动流体通道路线和第二通道路线，所述第一驱动流体通道路线以第一流速将驱动流体引导至驱动流体源(S)，所述第二通道路线以第二较高流速将驱动流体引导至驱动流体源(S)。
22.根据权利要求13-14中任一项所述的装置，其中所述控制器壳体(202)适于将驱动流体往下游引导至所述上游流体驱动室(75)，使得所述驱动活塞(56)在从最上游位置(FUP)至浇口闭合位置(GC)的下游行进过程中以单个速度行进。
23.根据权利要求13-14中任一项所述的装置，其中所述致动器控制器(200)包括弹簧(300s)，所述弹簧(300s)适于不断沿下游方向朝向注射循环起始位置(LP)推动所述控制器活塞(300)，所述弹簧(300s)在所述控制器活塞(300)上施加的弹簧力(SF)基本上小于离开所述上游流体驱动室(75)的驱动流体(6ue)的驱动流体力，使得离开所述上游流体驱动室(75)的驱动流体(6ue)易于往上游(300f)驱动所述控制器活塞(300)。
24.一种以多个上游速度从浇口闭合位置(GC)向上游驱动驱动活塞(56)的方法，所述方法包括在注射循环过程中向上游驱动致动器(50)，所述致动器包含在根据权利要求13-14中任一项所述的装置中。
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