CN108778670B - 用于注塑成型系统的控制器机构 - Google Patents

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Abstract

一种注塑成型设备(10)，包括互连到注塑成型机(IMM)的机器控制器(MC)的信号转换器(1500)，其产生标准化信号(VPS)，信号转换器(1500)接收并转换标准化信号(VS)为命令信号(MOPCS、PDCVS)，所述命令信号与电动致动器(940e、941e、942e)的信号接收器或接口、或者驱动流体驱动致动器(940p、941p、942p)的比例方向控制阀(V、V1、V2)的信号接收器、接口或驱动器兼容，以分别操作电动致动器(940e、941e、942e)或比例方向控制阀(V、V1、V)沿操作开始注塑周期和结束注塑周期的方向移动。

Description

用于注塑成型系统的控制器机构
相关申请
本申请要求于2016年6月1日提交的美国申请序列号62/334,108的优先权，其公开的内容通过引用整体并入此文，如同完全在此阐述。
以下全部申请所公开的内容通过引用整体并入此文，如同完全在此阐述：美国专利号5,894,025、美国专利号6,062,840、美国专利号6,294,122、美国专利号6,309,208、美国专利号6,287,107、美国专利号6,343,921、美国专利号6,343,922、美国专利号6,254,377、美国专利号6,261,075、美国专利号6,361,300(7006)、美国专利号6,419,870、美国专利号6,464,909(7031)、美国专利号6,599,116、美国专利号7,234,929(7075US1)、美国专利号7,419,625(7075US2)、美国专利号7,569,169(7075US3)、于2002年8月8日提交的美国申请序列号10/214,118(7006)、美国专利号7,029,268(7077US1)、美国专利号7,270,537(7077US2)、美国专利号7,597,828(7077US3)、于2000年10月30日提交的美国申请序列号09/699,856(7056)、于2002年10月11日提交的美国申请序列号10/269,927(7031)、于2000年2月15日提交的美国申请序列号09/503,832(7053)、于2000年9月7日提交的美国申请序列号09/656,846(7060)、于2001年11月3日提交的美国申请序列号10/006,504(7068)和于2002年3月19日提交的美国申请序列号10/101,278(7070)以及于2011年3月24日提交的PCT申请号PCT/US2011/029721(7094)、PCT公布号WO2012074879(A1)(7100WO0)和WO2012087491(A1)(7100W01)和PCT/US2013/75064(7129WO0)和PCT/US2014/19210(7129WO1)和PCT/US2014/31000(7129WO2)以及美国公布号20150239161(7129)和美国专利号9498909(7134)。
背景技术
目前使用的注塑成型系统所使用的注塑成型机，包括控制液压或气动阀销的打开和关闭位置的控制器。发送流体驱动阀应该何时关闭或打开的信号通过由注塑成型机(injection molding machine，IMM)所产生的信号控制，该信号被发送至流体流动方向控制阀(directional control valve，DCV)的螺线管，以指示DCV移动到阀销定向关闭位置或阀销定向打开位置。从注塑成型机发出到DCV的螺线管组件的信号(或者从最初由螺杆位置传感器SPSR发出信号的中间控制器发出，该螺杆位置传感器感测注塑成型机的机筒螺杆BS的位置)通常是简单的用于关闭的0伏信号以及用于打开的24伏信号(或者有时0伏信号用于关闭，120伏信号用于打开)。为了简化客户使用和安装的目的，该现有系统是标准化的，使得所有的DCV和IMM被设计为通用兼容。
发明内容
根据本发明，提供了一种模块化控制单元(1500)，包括：
外壳(1502)，其包含电子控制器(16)、多个输入接口(1504、1506)和至少一个驱动器(MD、HVD、PVD)；
第一输入接口(1506)，其被配置为接收指定阀打开或阀关闭或注塑周期的开始和注塑周期的结束的阀控制信号(VS)，并向控制器(16)输出指示其的数据信号(1506s)；
第二输入接口(1504)，其被配置为接收指定阀销沿连续行进路径的位置的销位置信号(PS)，并向控制器(16)输出指示其的数据信号(1504s)；
控制器(16)，其包括处理器和具有指令的计算机可读介质，上述指令用于阀销位置的预配置致动控制，其中指令在由处理器执行时，使得处理器基于数据信号(VS、PS)生成用于通过以下至少一项来控制阀销位置的输出控制信号(IS)：a)液压比例方向控制阀(V、V1、V2)；b)气动比例方向控制阀(P1、P2、P3)；和c)电动机(940e、941e、942e)；
至少一个驱动器(MD、HVD、PVD)，其被配置为从控制器接收输出控制信号并生成控制单元输出信号(MOPCS、PDCVS、PVS)，所述控制单元输出信号驱动至少以下一项：a)液压比例方向控制阀(V、V1、V2)；b)气动比例方向控制阀(P1、P2、P3)以及c)用于控制阀销运动的电动机(940e、941e、942e)。
销位置信号(PS)通常接收自传感器(950、951、952)，所述传感器感测致动器(940e、940f)或阀销(1040、1041)的线性或旋转位置。
外壳(1502)通常还包含接收输入AC或DC电力输入的电力管理电路(1508)，且其中电力管理电路向驱动器(MD、HVD、PVD)输出电力信号(1508s)。
模块化控制单元优地选适用于注塑成型设备，其中注塑成型机(IMM)或流体压力单元(HPU)产生输入阀控制信号(VS.)，该输入阀控制信号指定阀打开和阀关闭或注塑周期的开始和注塑周期的结束，并且位置传感器(950、951、952)产生输入销位置信号(PS)。
模块化控制单元可进一步包括用于接收来自人工操作员的输入的用户界面(1510)，输入被传送到控制器(16)并且输入被存储在计算机可读介质上。
输入通常与指令一起被处理器执行，以生成输出控制信号。
输出控制信号优选地指定指令用于进行以下一个或多个操作：校准阀销位置传感器、指定阀销打开或关闭位置、指定沿着连续行进路径的阀销位置以及指定阀销速度。
用于阀销位置的预配置致动控制的指令可包括顺序阀选通控制参数。
用于阀销位置的预配置致动控制的指令可包括同步阀选通控制参数。
在本发明的另一方面中，提供了一种与注塑机(IMM)控制器(MC)互连的模块化注塑成型系统控制单元(1500)，包括：
外壳(1502)，其包含电子控制器(16)、一个或多个输入接口(1504、1506)和至少一个驱动器(MD、HVD、PVD)，
至少一个输入接口(1506)，其被配置为接收指定阀打开和阀关闭或注塑周期的开始和注塑周期的结束的阀控制信号(VS)，并向控制器(16)输出指示其的数据信号(1506s)；
控制器(16)，其包括处理器和具有指令的计算机可读介质，上述指令用于阀销位置的预配置致动控制，其中指令在由处理器执行时，使得处理器基于数据信号(1506s)生成用于通过至少以下一项控制阀打开和阀关闭位置或注塑周期的开始和注塑周期的结束的输出控制信号(IS)：a)液压比例方向控制阀(V、V1、V2)；b)气动比例方向控制阀(P1、P2、P3)；和c)电动机(940e、941e、942e)，
至少一个驱动器(MD、HVD、PVD)，其被配置为从控制器(16)接收输出控制信号(IS)并生成控制单元输出信号(MOPCS、PDCVS)，所述控制单元输出信号驱动至少以下一项：a)液压比例方向控制阀(V、V1、V2)；b)气动比例方向控制阀(P1、P2、P3)；以及c)用于控制阀销运动的电动机(940e、941e、942e)。
至少一个输入接口(1506)直接地从注塑成型机(IMM)控制器(MC)接收阀控制信号(VS)，或者间接地从中间控制单元(HPU)接收阀控制信号，所述中间控制单元接收来自注塑成型机(IMM)的对应指令信号(SPS)，所述对应指令信号至少指示阀打开和阀关闭或注塑周期的开始和注塑周期的结束。
在本发明的另一方面，提供了一种注塑成型设备(10)，其包括注塑成型机(IMM)，所述注塑成型机具有：产生注塑流体(18)的可驱动旋转的机筒螺杆(BS)；加热歧管(40)，所述加热歧管接收来自注塑成型机(IMM)的注塑流体(18)并且将注塑流体(18)分配到一个或多个浇口(32、34、36)；模具(42)；所述模具具有与浇口相连接的型腔(30)以接收注塑流体(18)，
注塑成型机(IMM)包括产生一个或多个标准化信号(VS)的机器控制器(MC)或控制单元(HPU)，其中标准化信号(VS)是兼容的以供标准方向控制阀(12)的信号接收器、接口或驱动器接收和使用，以指示流体方向控制阀(12)移动到使驱动流体源按一方向流动的位置，该方向驱动互连流体可驱动致动器(940f、941f、942f)朝操作开始注塑周期和操作结束注塑周期的方向移动，
信号转换器(1500)与机器控制器(MC)或控制单元(HPU)互连，信号转换器(1500)适用于将标准化信号(VPS)转换成命令信号(MOPCS、PDCVS)，所述命令信号可兼容电动致动器(940e、941e、942e)的信号接收器或接口，或与流体驱动致动器(940p、941p、942p)互连的比例方向控制阀(V、V1、V2)的信号接收器或接口，
其中命令信号(MOPCS、PDCVS)被信号转换器(1500)转换为可被电动致动器(940e、941e、942e)或者比例方向控制阀(V、V1、V2)的信号接收器或接口所使用的形式、频率、功率或格式，以分别使得电动致动器(940e、941e、942e)或者比例方向控制阀(V、V1、V2)被朝开始注塑周期或结束注塑周期的方向驱动。
操作开始注塑周期的方向优选地是操作使得致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)打开浇口(32、34、36)的方向，并且操作结束注塑周期的方向是使得致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)关闭浇口(32、34、36)的方向。
操作开始注塑周期的方向是上游方向，致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)朝该上游方向从浇口关闭位置向上游移动到浇口打开位置(32、34、36)，并且操作结束注塑周期的方向是下游方向，致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)朝该下游方向从浇口打开位置向下游移动到浇口关闭位置(32、34、36)。
标准化信号(VPS)通常包括预定电压或量级(magnitude)的电压信号，该电压信号指示在设备内产生加压注塑流体(18)的注塑成型机(IMM)的机筒螺杆(BS)的预定旋转位置。
设备(10)可以进一步包括一个或多个传感器(950、951、952、SN、SC、SPSR、BPSR)，其检测并生成一个或多个传感器信号，所述传感器信号指示以下中的一个或多个：致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)的旋转或线性位置；在歧管(40)的流道(19)内、或者在喷嘴流道(42、44、46)内、或者在模具(33)的型腔(30)内、或者在注塑成型机(IMM)的机筒内的注塑流体18的压力或温度；设备(10)包括致动器控制器(16)，所述致动器控制器在程序中接收并使用一个或多个传感器信号，所述程序：
指示致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)在注塑周期的过程中行进到对应于注塑流体压力、线性或旋转销位置、线性致动器或阀销位置、机筒螺杆位置、机筒压力或致动器驱动流体压力的预定曲线的位置，或者
指示致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)，使得阀销在上游选定行进路径上以减小的速度从浇口关闭位置向上游抽出，或者
指示致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)行进，使得阀销在选定行进路径上以减小的速度向下游驱动，其中销的远侧末端从浇口的上游行进到浇口关闭位置，或者
指示致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)行进，使得阀销被向上游或被向下游驱动到在浇口关闭位置和完全上游位置之间的中间位置，在注塑周期的过程中，阀销在选定时间段内被保持在该中间位置，其中，在中间位置处，阀销的远侧末端限制注塑的注塑流量小于最大流量。
在本发明的另一方面中，提供了一种开始和结束注塑周期的方法，包括根据任一前述设备操作设备(10)以执行注塑周期。
在本发明的另一方面，提供了一种信号转换器(1500)，用于转换由注塑成型设备(10)所生成的信号，所述注塑成型设备包括注塑成型机(IMM)，所述注塑成型机具有：产生注塑流体(18)的可驱动旋转的机筒螺杆(BS)；加热歧管(40)，所述加热歧管接收来自注塑成型机(IMM)的注塑流体(18)并且将注塑流体(18)分配到一个或多个浇口(32、34、36)；模具(42)，所述模具具有与浇口相连接的型腔(30)以接收注塑流体(18)，其中注塑成型机(IMM)包括产生一个或多个标准化信号(VS)的机器控制器(MC)或控制单元(HPU)，其中标准化信号(VS)是兼容的以供标准流体方向控制阀(12)的信号接收器、接口或驱动器接收和使用，以指示流体方向控制阀(12)移动到使驱动流体源按一方向流动的位置，该方向驱动互连流体可驱动致动器(940f、941f、942f)朝操作开始注塑周期和操作结束注塑周期的方向移动，
其中信号转换器(1500)与机器控制器(MC)或控制单元(HPU)互连，信号转换器(1500)接收并将标准化信号(VPS)转换成命令信号(MOPCS、PDCVS)，所述命令信号可兼容电动致动器(940e、941e、942e)的信号接收器或接口，或驱动流体驱动致动器(940p、941p、942p)的比例方向控制阀(V、V1、V2)的信号接收器或接口，
其中信号转换器(1500)包括处理器，所述处理器将命令信号(MOPCS、PDCVS)转换为可被电动致动器(940e、941e、942e)的信号接收器或接口或者比例方向控制阀(V、V1、V2)的信号接收器或接口所使用的形式、频率、功率或格式，以分别使得电动致动器(940e、941e、942e)或者比例方向控制阀(V、V1、V2)被朝操作开始注塑周期或结束注塑周期的方向驱动。
操作开始注塑周期的方向优选地是操作移动致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)打开浇口(32、34、36)的方向，并且操作结束注塑周期的方向是操作移动致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)关闭浇口(32、34、36)的方向。
操作开始注塑周期的方向优选地是上游方向，致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)朝该上游方向从浇口关闭位置向上游移动到浇口打开位置(32、34、36)，并且操作结束注塑周期的方向是下游方向，致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)朝该下游方向从浇口打开位置向下游移动到浇口关闭位置(32、34、36)。
标准化信号(VS)通常包括预定电压或量级的电压信号，该电压信号指示在设备内产生加压注塑流体(18)的注塑成型机(IMM)的机筒螺杆(BS)的预定旋转位置。
信号转换器(1500)通常进一步包括一个或多个传感器(950、951、952、SN、SC、SPSR、BPSR)，其检测并生成一个或多个传感器信号，所述传感器信号指示以下中的一个或多个：致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)的旋转或线性位置；在歧管(40)的流道(19)内、或者在喷嘴流道(42、44、46)内、或者在模具(33)的型腔(30)内、或者在注塑成型机(IMM)的机筒内的注塑流体18的压力或温度；设备(10)包括致动器控制器(16)，所述致动器控制器在程序中接收并使用一个或多个传感器信号，所述程序：
指示致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)在注塑周期的过程中行进到对应于注塑流体压力、线性或旋转销位置、线性致动器或阀销位置、机筒螺杆位置、机筒压力、致动器驱动流体压力的预定曲线的位置，或者
指示致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)，使得阀销在上游选定行进路径上以减小的速度从浇口关闭位置向上游抽出，或者
指示致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)行进，使得阀销在选定行进路径上以减小的速度向下游驱动，其中销的远侧末端从浇口的上游行进到浇口关闭位置，或者
指示致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)行进，使得阀销被向上游或被向下游驱动到在浇口关闭位置和完全上游位置之间的中间位置，在注塑周期的过程中，阀销在选定时间段内被保持在该中间位置，其中，在中间位置处，阀销的远侧末端限制注塑的注塑流量小于最大流量。
在本发明的另一方面，提供了一种开始和结束注塑周期的方法，包括根据前述权利要求7-11的任一项操作信号转换器(1500)以执行注塑周期。
在本发明的另一方面，提供了一种注塑成型系统，其包括注塑成型机、歧管、模具和具有相关联阀销的阀，所述阀销可被致动器在浇口关闭位置和浇口打开位置之间驱动，所述注塑成型机将选定注塑流体注入到歧管，所述歧管将注塑流体分配到阀，当阀销在浇口打开位置时，注塑流体流过浇口进入模具中的型腔，
其中系统包括第一控制器，所述第一控制器包括第一组指令，所述第一组指令生成第一组的一个或多个信号，所述信号适于指示用于第一选定致动器的驱动机构，所述第一选定致动器适于互连到阀销以在浇口关闭和浇口打开位置之间驱动阀销，
系统包括与第一控制器互连的第二控制器，所述第二控制器从第一控制器接收第一组信号并且包括第二组指令，所述第二组指令将接收到的第一组信号转换为第二组信号，所述第二组信号适于指示用于第二选定致动器的驱动机构，所述第二选定致动器互连到阀销以在浇口关闭位置和浇口打开位置之间驱动互连的阀销。
第一选定致动器通常是液压或气动致动器，且第二选定致动器优选地是电驱动致动器，其包括与阀销互连的电驱动电机。在国际申请公开号WO 2015/006261和美国专利号6294122中展示和描述了典型的电动致动器配置和实施例，其公开内容分别作为附录A和B并且通过引用并入此文，如同完全在此阐述。
第二控制器可以包括指令，其在阀销从浇口关闭位置朝浇口打开位置移动之后的选定时间段，控制阀销定位在浇口关闭位置和浇口打开位置之间的一个或多个选定位置。
附图说明
图1是现有技术的注塑成型系统的侧面示意图，其中注塑成型机(IMM)包括现有或标准IMM控制器或信号发生器，其将标准IMM控制器信号发送到方向流量控制阀的螺线管，其引导阀的位置在阀浇口关闭位置和阀浇口打开位置之间移动。
图2是根据本发明的注塑成型系统的一个实施例的侧面示意图，其中阀浇口包括含有致动器的电力驱动或电动马达，系统包括机器信号转换器，该机器信号转换器接收由注塑机控制器产生的标准信号，该机器信号转换器将信号转换为与系统中使用的电动致动器的信号接收器兼容的控制信号，转换器将转换后的信号发送至致动器处理器。
图2A是注塑成型机控制器、传感器、信号转换器和电动致动器或比例方向控制阀的接口之间的信号通信布置的总体示意图。
图2B是注塑成型机控制器、位置传感器、信号转换器和电动致动器之间的信号通信布置的示意图。
图2C是注塑成型机控制器、位置传感器、信号转换器和比例方向液压控制阀的接口之间的信号通信布置的示意图。
图2D是注塑成型机控制器、位置传感器、信号转换器和比例方向气动控制阀的接口之间的信号通信布置的示意图。
图3是根据本发明的注塑成型系统的另一个实施例的侧面示意图，其中阀浇口包括比例方向控制阀，系统包括机器信号转换器，该机器信号转换器接收由注塑机控制器产生的标准信号，该机器信号转换器将信号转换为与系统中使用的比例方向控制阀的信号接收器兼容的控制信号，转换器将转换后的信号发送至比例方向控制阀。
图3A-3B示出了在各个时间的锥形端阀销位置以及在如图3A中的起始关闭位置和各上游打开位置之间的位置，RP表示可选择的路径长度，相对于通常阀销在速度不受控制的路径FOV上向上游运动的速度，在可选择的路径长度上从浇口关闭位置至打开位置向上游抽出销的速度是减小的(通过可控限流器)，速度不受控制的路径FOV发生在气动压力正常地处于全压状态且销速度处于其最大值时。
图4A和4B示出了包括末端配置为柱形的阀销的系统，在各个时间销的末端所处位置以及在如图4A中的起始关闭位置和各上游打开位置之间的位置，RP其中RP表示可选择长度的路径，相对于通常阀销在速度不受控制的路径FOV上向上游运动的速度，在可选择长度的路径上从浇口关闭位置至打开位置向上游抽出销的速度是减小的(通过可控限流器或电动致动器)，速度不受控制的路径FOV发生在气动致动器的气动压力正常地处于全压状态且销速度处于其最大值时。
图5A-5B展示下游和上游驱动销位置协议的示例。图5A展示了用于从最大上游位置开始以全速向下游驱动销至浇口部分打开位置(在该位置处，销的末端设置在离浇口约4毫米处，从而导致注塑流体流量减少)并最终从4毫米的位置以减小的速度被向下游驱动至浇口关闭位置的协议。在图5A的实施例中，销的末端在约0.15和约0.26秒的选定时间段内保持或维持在浇口被部分地打开的4毫米位置。图5B展示了用于从浇口关闭下游以减小的速度向上游驱动销到浇口部分打开位置(在该位置处，销的末端设置在离浇口约2.5毫米处，从而导致减少通过浇口的注塑流体流量)并最终以减小的速度(实线所示)或全速(虚线所示)向上游驱动至最大上游位置的协议。
具体实施方式
图1展示具有中心喷嘴22的传统气动(或液压)驱动系统10，该中心喷嘴22将熔融材料18从注塑成型机IMM通过主入口18a供给到歧管40的分配流道19。IMM通常包括机筒(未示出)和可控可旋转驱动的螺杆BS，当螺杆BS被旋转驱动以产生注塑流体的流18时，螺杆BS在选定时间点开始和结束注塑周期。注塑周期的开始通常被限定在螺杆BS从静止位置开始旋转的选定时间点，或在螺杆BS初始开始旋转的时间不久之后。周期的结束通常由螺杆BS停止旋转，且在限定螺杆BS被驱动旋转的周期开始的选定时间之后所限定。分配流道19通常供给三个分离的喷嘴20、22、24，所有这些喷嘴通常供给到模具33的公共型腔30中。其中一个喷嘴22由流体驱动致动器940f控制，并布置成在设置在型腔的中心32附近的入口点或浇口处供给到型腔30中。如图所示，一对侧边喷嘴20、24在位于中心浇口供给位置32的远侧34、36的浇口位置处供给到型腔30中。
如图1、1A所示，注塑周期是级联过程，其以从中心喷嘴22开始并且在稍后的预定时间从侧边喷嘴20、24的顺序进行注塑。如图1A所示，可按如下方式开始注塑周期，开始于首先通过打开中心喷嘴22的销1040，并且允许流体材料100(通常为聚合物或塑料材料)流动到在侧边喷嘴24、20的浇口进入型腔34、36的远侧设置的入口之前的型腔位置100b处。在开始注塑周期之后，中心注塑喷嘴22的浇口和销1040保持打开的时间通常为只要使得流体材料100b行进到刚好超过100p位置34、36的位置即可。一旦流体材料已经行进超过100p的侧边浇口位置34、36，则中心喷嘴22的中心浇口32通常被销1040关闭，如图1B，1C，1D和1E所示。然后如图1B-1E所示，侧边浇口34、36由侧边喷嘴的销1041、1042向上游抽出而打开。如下所述，侧边销1041、1042向上游抽出的速率或行进速度如下所述进行控制。中心浇口32和相关联的致动器940f以及阀销1040可在打开侧边浇口34、36时、打开侧边浇口34、36期间和打开侧边浇口34、36之后保持打开，使得流体材料同时通过中心浇口32和一个或全部侧边浇口34、36流入型腔30。当侧边浇口34、36被打开并且允许流体材料NM先进入型腔并且汇入到已经被从中心喷嘴22注入经过浇口34、36的流102p时，两个流NM和102p彼此混合。如果流体材料NM的速度太高，例如当通过浇口34、36的注塑流体材料的流动速度出现最大值经常发生时，则浇口34、36注入型腔的区域会在最终冷却模制产品中出现两个流102p和NM混合的可见线或缺陷。在浇口34、36首次打开的开始处以及随后NM首次进入流动流102p时，在相对短的时间段内以减少的流速注入NM，可以减少或消除在最终模制产品中可见线或缺陷的出现。
从浇口关闭位置或完全打开的上游位置开始，销1041、1042向上游和向下游行进的速率或速度经由致动器控制器16控制，所述致动器控制器控制从驱动系统14到致动器940f、941f、942f的气动或液压流体的流速和方向。计量的驱动流体压力的预定曲线、或由感测喷嘴流道42、44、46内的流体的传感器SN所感测的感测注塑流体压力或温度曲线、或感测的销或致动器位置曲线、或在型腔内由型腔传感器SC感测的注塑流体压力或温度曲线、或计量的驱动流体压力与经过时间的曲线可被输入到致动器控制器16，基于这些输入来控制一个或多个阀销1041等在阀销通过上游或下游冲程长度的整个行程中，以一个或多个选定速度向上游和向下游行进。例如，致动器控制器16可包括指令，所述指令指示致动器的驱动构件以相对于一个或多个选定的较高抽出速度的减少速度移动致动器。通常，较高的速度被选为系统能够驱动致动器的最高速度。通常，指令指示致动器在其中阀销的末端将注塑流体18的流量限制为小于阀销完全布置在上游时注塑流体的流量的行进过程中以减少的速度从浇口关闭位置向上游移动阀销，限制的出现是由于阀销的末端在浇口32、34、36处或附近限制流动路径或开口的尺寸为小于如果阀销完全布置在浇口32、34、36的上游时开口或流动路径的尺寸。
致动器控制器16实时地从设置在与计量阀600的出口连通的驱动流体管线中的压力传感器603(或605、607)接收信号，该信号指示在管线703(或705、707)中减小的驱动流体压力。致动器控制器16指示阀600移动到一定的打开程度，使得在管线中的流体压力在沿着压力对时间曲线(例如图5AAA或5BBB)或压力对位置曲线(图5AA或5BB的任何给定时间点或销位置与预定曲线的压力匹配。在计量阀600的出口管线中的压力正比并对应于致动器941f(940f、942f)和相关联阀销1041(1040、1042)的抽出运动的速度。
如在本申请中关于各种监视和控制系统所使用的术语“控制器”、“组件”、“计算机”等旨在指代与计算机相关的实体、硬件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件。例如，组件或控制器可以是，但不限于在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，在服务器上运行的应用和该服务器都可以是组件。一个或多个组件可驻留在进程和/或执行的线程内，并且组件可位于一台计算机上和/或分布在两台或更多台计算机之间。
本发明要保护的方法也可由本发明过程的流程图进行说明。尽管为了简化说明，将以流程图的形式示出的一个或多个方法描述为一系列的动作，但应该理解并认识到，本发明不受动作顺序的限制；根据本发明，一些动作可以与本文所示和所述的不同顺序和/或与其他动作同时发生。例如，本领域的技术人员将理解并认识到，例如在状态图中，方法可以替代地表示为一系列相互关联的状态或事件。此外，并非所有示出的动作都可能需要用来实施根据本发明的方法。
在本文所公开的本发明的各种实施例中，术语“数据”等是指可被输入到计算机、在那里存储和处理、或者传输给另一台计算机的任何符号序列(通常表示为“0”和“1”)。如本文所述，数据包括元数据，即其他数据的描述。写入存储器的数据可以是相同大小的数据元素，也可以是不同大小的数据元素。数据的一些示例包括信息、程序代码、程序状态、程序数据和其他数据等。
如本文所使用的，计算机存储介质等包括用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的信息的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括RAM、ROM、EEPROM、FLASH存储器或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能光盘(digital versatile disc，DVD)或其他光盘存储器、盒式磁带、磁带、磁盘存储器或其他磁存储装置或任何其他可用于存储所需信息并可被计算机访问的介质。
本文描述的方法可在合适的计算和存储环境中实现，例如在可以在一个或多个处理器、微控制器或其他计算机上运行的计算机可执行指令的上下文中。在分布式计算环境中，(例如)某些任务由经过通信网络链接的远程处理装置执行，且程序模块可位于本地和远程内存存储装置中。通信网络可包括全球区域网络，例如因特网、局域网、广域网或其他计算机网络。应当理解，本文描述的网络连接是示例性的，并可使用其他在计算机之间建立通信的手段。
计算机可以包括一个或多个处理器和存储器，例如处理单元、系统存储器和系统总线，其中系统总线耦合系统组件，所述系统组件包括但不限于系统存储器和处理单元。计算机可进一步还包括磁盘驱动器和与外部组件连接的接口。各种计算机可读介质可被计算机访问，并且包括易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质。计算机可包括各种用户界面装置，包括显示屏、触摸屏、键盘或鼠标。
在本文中，“控制器”还指代包含单个盒子或多个盒子(通常互相连接并且彼此通信)的电气和电子控制设备，所述单个或多个盒子包含所有分离的电子处理、存储器和电信号生成组件，其是执行和构造在本文中所述的方法、功能和设备所必需或期望的。该电子和电气组件包括程序、微处理器、计算机、PID控制器、电压调节器、电流调节器、电路板、电动机、电池和用于控制本文所述的任何可变参数的指令，可变参数例如时间长度和电信号输出的程度等。例如，正如本文所使用的术语，控制器的组件包括执行诸如监视、警告和启动注塑成型周期功能的程序和控制器等，其包括用作执行常规功能的独立装置的控制装置，所述常规功能诸如发送信号并指示单个注塑阀或一系列相互依赖的阀开始注塑，即从浇口关闭位置移动致动器和相关联的阀销到浇口打开位置。另外，尽管在本发明的典型或优选实施例中采用了流体驱动致动器，但是可替代地，可使用由电子或电动马达或驱动源提供动力的致动器作为致动器组件。
如图1的常规系统所示，注塑成型机IMM包括其自身内部由制造商提供的机器控制器，所述机器控制器产生标准化的周期开始的浇口关闭和周期结束的浇口打开和关闭的机器电压信号VS，通常0伏对应浇口打开而24伏对应浇口打开(或分别为0伏和120伏)。标准化机器电压信号VS通常直接发送到主方向控制阀12的螺线管(其控制致动器驱动流体流进和流出所有多个流体驱动致动器940f、941f、942f的驱动室的方向)，使得方向控制阀12(DCV)移动到浇口关闭或浇口打开致动器驱动流体流动位置。或者，同样的标准化电压信号VSC可通过致动器控制器16被发送到方向控制阀12，其中响应于从螺杆位置传感器SPSR接收由注塑成型机IMM发送到致动器控制器16的机器螺杆位置信号SPS，所述致动器控制器生成与VS信号相同的标准化电压信号VSC，因此生成与机器IMM相同的周期开始和周期结束控制电压信号VSC的致动器控制器16然后可生成并直接发送VS到方向控制阀12。因此，在使用传统的标准化方向控制阀12的情况下，周期开始和周期结束信号的发送可被简化为直接通过电气信号或电子信号连接到被包含在注塑成型机内的内部信号发生器或控制器。
电动致动器或电动机以及比例方向控制阀不能直接接收和使用由通常被包括在常规注塑机中的开始和结束周期控制器或信号发生器所产生的标准化0伏(浇口关闭)、24伏(浇口打开)或0伏(浇口关闭)120伏(浇口打开)信号。
如图2A中的一般示意性形式所示，根据本发明的系统10结合了信号转换器1500，所述信号转换器可接收标准化的注塑机生成的周期开始和周期结束信号VS(诸如0伏、24伏或120伏)，并将接收到的标准化信号VS转换成与电动机接收和使用相兼容的输出功率信号MOCPS或PDCVS或比例方向控制阀功率信号。基于两种不同致动器的系统，即电动机和比例方向控制阀，仅用于说明目的在图2A中一起示出。更通常地，如图2A所示系统的实际实现将使得转换器1500包含单个微控制器和互连的驱动器，所述驱动器被配置为与基于电致动器的系统或比例方向控制阀系统中的一个或另一个一起工作。
图2以简化的示意图形式展示基于电动致动器的系统。如图2所示，电动致动器940e、941e、942e各具有旋转转子940r、941r、942r，该旋转转子被(通常经由转换器1500输送的)电力驱动，精确的极性、振幅、电压和强度中的一个或多个由致动器控制器16和包含在致动器控制器16中的程序所控制以输入到电机。旋转转子940r、941r、942r互连至可平移移动的轴或其他合适的连接装置940c、941c、942c，其将阀销1040、1041、1042与从动转子940r、941r、942r互连。在由转子驱动的轴和阀销的头部之间的典型互连展示在在美国复审证书6,294,122C1和美国专利号9,492,960中，其公开内容通过引用整体并入本文，如同在本文中完全阐述一样。
图2示出了根据本发明的的系统10的示例，所述系统具有多个电力驱动致动器940e、941e、942e，中心喷嘴22将来自注塑成型机IMM的熔融材料18从注塑成型机IMM的机筒通过主入口18a供给到歧管40的分配流道19。如在图1中的常规系统那样，在图2、3的系统中，IMM通常包括机筒(未示出)和布置在机筒内以产生注塑流体18加压供应的可控可旋转驱动或从动螺杆BS，注塑流体18的压力可被机筒压力传感器BPSR所检测，所述机筒压力传感器可将指示机筒压力的信号发送到控制器16，以用于控制阀销1040、1041、1042的位置和速度。当螺杆BS的旋转开始和停止时，IMM的螺杆BS在选定时间点启动和结束注塑周期。注塑周期的开始通常限定在当螺杆BS从静止位置开始旋转时或在螺杆开始旋转的时间之后不久的第一选定时间点。周期的结束通常由选定第二时间限定，所述选定第二时间跟随或在第一选择时间之后，此时螺杆第二次停止旋转，且注塑流体18被停止注入到已加热的歧管40中。
分配流道19通常供给三个分离的喷嘴20、22、24，所有这些喷嘴通常供给到模具33的公共型腔30中。其中一个喷嘴22由电动机致动器940e控制，并布置成在设置在型腔的中心32附近的入口点或浇口处供给到型腔30中。如图所示，一对侧边喷嘴20、24在位于中心浇口供给位置32的远侧34、36的浇口位置处供给到型腔30中。
如图1所示系统，利用图2、3系统的注塑周期通常用于执行级联或顺序阀浇口过程，其以首先从中心喷嘴22并且在稍后的预定时间从侧边喷嘴20、24的进行顺序进行注塑。级联过程仅作为示例以被详细讨论，本发明包括其中阀销和阀浇口注入到单个型腔中的配置和协议。
与图1的系统一样，图2、3的系统10包括致动器控制器16，所述致动器控制器通常包括将接收自注塑机控制器MC的标准电压信号(诸如0V、24V、120V)转换成指令信号IS的程序，所述指令信号与电动机驱动器MD兼容的、可被电动机驱动器MD接收和解释，以使得电动机驱动器MD产生电动机操作控制功率信号MOCPS，所述电动机操作控制功率信号表示注塑周期的开始和注塑周期的结束，开始通常是驱动电动机从浇口关闭位置抽出阀销1040、1041、1042的功率信号，而结束是驱动电动机从上游位置驱动阀销到浇口关闭位置的功率信号。控制器16可包括具有指令的程序，所述指令可沿着任何预定的位置或速度曲线移动并驱动阀销，所述速度曲线包括如上所述的减小的速度。在图2的系统的情况下，减小的速度是指小于电动致动器能够(无论是向上游或向下游)驱动销的最大速度，通常小于最大值的约75％，并且更通常地小于最大值速度的约50％。
致动器控制器16通常包括额外的指令，其可指示阀销1041、1042、1040至少在阀销1040、1041、1042向上游行进路径的开始部分或阀销朝浇口32、34、36向下游行进路径的后面部分，以一个或多个减小的向上游速度或减小的向下游速度从浇口完全关闭下游位置或浇口完全打开上游位置被向上游或被向下游驱动，在所述开始部分或后面部分处，销1041的末端1142限制注塑流体通过浇口RP、RP2、RP3的流量，如图3A、3B、4A、4B所示。阀销1041的减小的向上游速度(从关闭位置开始)或减小的向下游速度(通常发生在下游冲程的下游长度末端)(图3A、3B、4A、4B)可用作在周期的开始减小注塑流体向下流动的程度或由销的末端1142施加在注塑流体1153f上(图3B、4B)的向下力DF(图3B、4B)，当阀销的末端向下游行进到末端关闭浇口的位置时(图3A，4A)，注塑流体被强制地推过浇口并进入型腔1153c(如图3A、4A)。因此，在型腔入口34处或附近，在注塑周期的行程RP、RP2的刚开始或结束部分，该施加在注塑流体1153g上减少的力DF减少在浇口区域34处的型腔内成型的部件上形成瑕疵或缺陷的可能性。
在一个实施例中，在机构中电致动器940e、941e、942e与阀销1040、1041、1042可驱动互连，其中电动机沿着阀销的轴线A驱动阀销(图3A、4A)，并且在第一位置、第一位置RP、RP2、RP3的第二位置上游和第三最大上游位置FOP之间驱动阀销的末端1142，其中，在所述第一位置处，阀销的末端阻挡浇口34以防止注塑流体流入型腔，在所述第二位置处，阀销的末端1142沿着在第一位置和第二位置之间延伸的驱动路径的长度的至少一部分限制注塑流体的流动1153，在第三最大上游位置处，注塑流体材料不受销的末端1142的限制而自由流动。
电动机62可相对于阀销1041构造和布置为，使得电动机62的从动转子154、174和轴158、162部件(图7A)与阀销的轴线A轴向对齐。可替代地，电动机62的构造可使用如在美国专利号9492960中所示，其中从动转子和轴61部件相对于轴线A成角度地布置(图3A、4A)。
如图2、3所示的实施例中，可按如下方式开始注塑周期，首先打开中心喷嘴22的销1040(图1)，并且允许流体材料100(通常为聚合物或塑料材料)流动到恰好在侧边喷嘴24、20的浇口进入型腔34、36远侧设置的入口之前100b的型腔位置处，如图1A所示。在开始注塑周期之后，中心注塑喷嘴22的浇口和销1040保持打开的时间通常为只要使得流体材料100b行进到刚好超过100p位置34、36的位置即可。一旦流体材料已经行进超过100p侧边浇口位置34、36，则中心喷嘴22的中心浇口32通常由销1040关闭，如图1B，1C，1D和1E所示。然后如图1B-1E所示，侧边浇口34、36由侧边喷嘴的销1041、1042向上游抽出而打开。如下所述，侧边销1041、1042向上游抽出的速率或行进速度如下所述进行控制。
在替代实施例中，中心浇口32和相关联的致动器940e、940p以及阀销1040可在打开侧边浇口34、36时、打开侧边浇口34、36期间和打开侧边浇口34、36之后保持打开，使得流体材料同时通过中心浇口32和一个或全部侧边浇口34、36流入型腔30。当侧边浇口34、36被打开并且允许流体材料NM首先进入型腔并且汇入到已经被从中心喷嘴22注入到浇口34、36的流102p时，两个流NM和102p彼此混合。如果流体材料NM的速度太高，例如当通过浇口34、36的注塑流体材料的流动速度出现最大值时经常发生的，则浇口34、36注入型腔的区域会在最终冷却模制产品中出现两个流102p和NM混合的可见线或缺陷。在浇口34、36首次打开的开始处以及在随后NM首次进入流动流102p时，在相对短的时间段内以减少的流速注入NM，可以减少或消除在最终模制产品中可见线或缺陷的出现。
信号转换器1500(图2、3)被提供以使得用户能够以与用户将如图1中的传统系统中的IMM控制器互连到DCV的相同方式，将常规IMM控制器的标准化电压信号输出(VS、VSC)连接到电动机940e、941e、942e的输入端(图2、3)。图2、3系统的信号转换器1500接收并转换所接收的IMM电压信号(例如0伏、24伏、120伏)为控制信号(MOCPS或PDCVS，其开始周期和结束周期)。如图2、2A、3所示，标准化的电压信号VS可替代地由与机器控制器MC物理分离但是互连的HPU(hydraulic power unit，液压动力单元)生成，所述HPU单元(图2、2A、2B、2C、3)从机器控制器接收机筒螺杆位置信号SPS，并从而生成对应的标准化VS信号，所述标准化信号继而被发送到控制器16以转换为可被电动机驱动器MD(图2A)或比例方向阀驱动器HVD、PVD(图2B、2C)使用的指令信号IS，以驱动电动机或比例方向阀启动或结束注塑周期。
因此，由IMM生成的标准启动和停止控制信号(VS、VSC)可与转换器1500结合操作，以指示电致动器940e、941e、942e或流体驱动致动器940p、941p、942p至少启动或开始注塑周期(例如通过指示致动器940e、941e、942e、940p、941p、942p从浇口关闭位置向上游驱动阀销)和结束或停止注塑周期(例如通过指示致动器940e、941e、942e、940p、941p、942p从浇口打开位置向下游驱动阀销进入浇口关闭位置)。
最优选地，通常用于将电线或电缆从IMM(或机器控制器MC)连接到信号转换装置1500的物理或机械电信号连接器是与如图1所描述的在常规系统中用于将IMM(或机器控制器MC)连接到常规系统的DCV的物理或机械连接器相同。
如图2、2A、2B、2C所示，IMM的信号输出VS可被直接连接到信号转换器1500，所述信号转换器将VS信号转换成电动机打开关闭功率信号MOPCS，或与电动机940e、941e、942e或比例方向控制阀V、V1、V2兼容并可由其处理的比例方向控制阀信号PDCVS。可替代地，图2实施例的机器控制器MC的IMM信号输出可包括机筒螺杆位置信号SPS，所述机筒螺杆位置信号由螺杆位置传感器SPSR发送到中间HPU单元。
MOCPS和PDCVS信号包括对应于VS信号的信号，所述信号用于实现注塑周期的开始和结束。
通常，图2系统10包括一个或多个位置传感器950、951、952或其他传感器SN、SC，其在歧管流体流道19、喷嘴流道42、44、46或在模具33的型腔30中的一个或多个中检测注塑流体18的选定状态。
致动器控制器16可包括程序，所述程序接收并处理指示注塑流体18或设备(10)部件的状况的实时信号，设备(10)的部件例如转子940r、941r、942r的旋转位置或阀销1040、1041、1042的轴向线性位置。发送至致动器控制器16并由其接收的实时信号由位置传感器950、951、952或流体状态传感器SN、SC中的一个或多个产生。传感器检测并向致动器控制器发送信号，所述信号通常指示转子940r、941r、942r的旋转位置(传感器950、951、952)或阀销1040、1041、1042的线性轴向位置中的一个或多个。流体状态传感器通常包括一个或多个压力或温度传感器SN，其在歧管流道19或喷嘴流道42、44、46内感测注塑流体18，或在模具33的型腔30内感测注塑流体SC的压力或温度。
致动器控制器16可包括程序，所述程序根据将接收到的信号用作可变输入的一组指令或其他基础处理来自传感器950、951、952、SN、SC中的一个或多个的接收信号，以在整个注塑周期期间或注塑周期的选定部分，或致动器940e、941e、942e的上游或下游冲程长度的全部或部分，控制致动器940e、941e、942e或与它们相关联的阀销1040、1041、1042的位置或速度中的一个或多个。
如图2、2A、2B、2C、3所示，控制器16可被包括在转换器1500的部件内并且包括转换器1500的部件。在转换器1500包括控制器16，所述控制器包括位置和速度控制指令的情况下，转换器1500可因此将其机器打开关闭功率信号MOCPS(或阀打开关闭信号PDCVS)连同位置速度信号(PVS)一起发送到电致动器940e、941e、942e或比例方向控制阀V、V1、V2。因此，控制信号MOCPS和PDCVS包括转换器1500接收自IMM控制器MC或HPU的转换VS信号中的一个或另一个的已转换和对应信号。位置或速度控制信号PVS可根据销位置或速度对注塑周期时间的任何预定曲线来控制阀销的位置或速度。MOCPS、PDCVS和PVS信号的形式、格式、强度和频率与电致动器940e、941e、942e或阀V、V1、V2的信号接收接口兼容。
在如图3所示的替代实施例中，系统10利用“比例”方向控制阀V、V1、V2，所述比例方向控制阀可根据位置或速度的曲线，在整个注塑周期控制流体驱动致动器940p、941p、942p的移动。比例方向控制阀可被操控以使得致动器定位到致动器940p、941p、942p的周期开始和周期结束位置，并且还控制致动器在注塑周期的整个过程中和致动器940p、941p、942p及与它们相关的阀销1040、1041、1042通过致动器向上游和向下游冲程的整个长度的整个行进路径中的行进速率和位置。图3实施例的系统10以与使用图2的电致动器940e、941e、942e实施例中的转换器1500类似的方式使用信号转换器1500。因此，在图3的实施例中，IMM控制器MC将常规标准化VS信号发送到信号转换器1500(或HPU)，其继而将比例方向控制阀信号PDCVS发送到比例方向控制阀V、V1、V2的信号接收接口或驱动器HVD(图2C)从而实现致动器940p、941p、942p的周期开始和周期结束移动。
更通常地，在如图3所示的使用比例方向控制阀V、V1、V2的实施例中，系统10包括一个或多个传感器SN、SC，所述传感器在一个或多个歧管流体流道19、喷嘴流道42、44、46或在模具33的型腔30中检测注塑流体18的选定状况。图3系统的IMM控制器MC可适用于将螺杆位置信号SPS发送到中间HPU，所述中间HPU继而将标准化VS信号发送到信号转换器1500。如图2中的实施例，图3的信号转换器1500通常包括致动器控制器16，其接收并处理来自传感器950、951、952、SN、SC中的一个或多个的实时信号，所述传感器检测并向致动器控制器16发送指示致动器940p、941p、942p的活塞或轴的位置、或阀销1040、1041、1042的位置、在歧管流道19或喷嘴流道42、44、46内的注塑流体18的压力或温度(传感器SN)或在模具33的型腔30内的注塑流体的压力或温度(传感器SC)中的一个或多个的信号。致动器控制器16优选地包括程序，所述程序根据将接收到的信号用作可变输入或其他基础的一组指令处理来自传感器950、951、952、SN、SC中的一个或多个的接收信号，以在整个注塑周期期间或注塑周期的选定部分，或致动器940p、941p、942p的上游或下游冲程长度的全部或部分，控制致动器940p、941p、942p或与它们相关联的阀销1040、1041、1042的位置或速度中的一个或多个。如图所示，控制器16将其指令信号IS发送到比例方向控制阀V、V1、V2的信号接收接口或驱动器HVD(图2C)，其继而将阀控制信号PDCVS发送到阀V、V1、V2。控制信号PDCVS包括转换器1500接收自IMM控制器MC或HPU的标准化VS信号中的已转换和对应信号。控制信号PDCVS还包括由被包含在致动器控制器16内的程序和指令所产生的位置或速度控制信号。PDCVSS信号的形式、格式、强度和频率与方向比例控制阀V、V1、V2的信号接收接口兼容。
优选地，阀销1040、1041、1042及与它们相关联的浇口被构造成或适于彼此协作，以在阀销末端通过受限速度路径RP的整个行程中限制和改变流体材料1153的流动速率(图3A-3B，4A-4B)。最通常地，如图3A、3B所示，销1041、1042的端部1142的径向末端表面1155为圆锥形或锥形，且浇口的表面1254与圆锥形或锥形构造互补，旨在与销表面1155配合以关闭浇口34。替代地，如图4A、4B所示，销1041、1042的末端1142的径向表面1155可为柱形构造，且浇口可具有互补的柱形表面1254，当销1041处于下游浇口关闭位置时，柱形表面1254与末端表面1155配合以关闭浇口34。在任何实施例中，销1041的末端1142的外部径向表面1155在末端1142通过并沿受限流动路径RP的行进长度上形成受限的流道1154，所述受限流动路径RP相对于当销1041、1042处于完全浇口打开位置(即当销1041的末端1142已经行进到或超过受限流动路径RP的长度时)时的流体材料1153的流速限制或减小流体材料1153的流量或流速。
在一个实施例中，随着销1041的末端1142继续从浇口关闭GC位置向上游行进(如图3A、4A中所示)通过RP路径(即行进预定时间量的路径)的长度，通过限制间隙1154经由浇口34进入型腔30的材料流体流1153的速率继续从在浇口关闭GC位置处的0增加到当销的末端1142到达位置FOP(full open position，完全打开位置)时的最大流速，其中在所述位置FOP处销不再限制注塑成型材料流动通过浇口。在该实施例中，当销末端1142到达FOP(完全打开)位置的预定时间量期满时，通常销1041可立刻被致动器系统以最大速度FOV(fullopen velocity，完全打开速度)驱动，使得限制阀600被打开至100％完全打开。
在一些实施例中，当末端1142已经到达受限流动路径RP2的结尾且末端1142不一定处于流体流1153未被限制的位置，流体流1153仍然可以被限制为小于当销已经到达转换位置COP2时的最大流量，在转换位置COP2处销1041以较高(通常最大)的上游速度FOV被驱动。在图3B、4B所示的例子中，当销已经以减小的速度行进预定路径长度且末端1142已经到达转换点COP时，销1041的末端1142(及其径向表面1155)不再限制流体材料1153通过间隙1154的流速，这是因为间隙1154已增大至不再将流体流1153限制为低于材料1153的最大流速的尺寸。因此在图3B所示的一个实例中，在末端1142的上游位置COP处达到注塑材料1153的最大流体流速。在图3B、4B所示的另一个示例中，可在较短的路径RP2上以减小的速度驱动销1041，路径RP2小于受限的成型材料流动路径RP的整个长度，且可在较短受限路径RP2的末端COP2处将销1041的速度切换至更高或最大速度FOV。
在图4B所示的另一个替代实施例中，可以在较长路径长度RP3上以减小的或小于最大值的速度驱动和指示驱动销1041，较长路径长度RP3具有上游部分UR，在该处虽然注塑流体成型材料的流动不受限制，但以针对给定注塑成型系统的最大速率流动通过浇口34。在该图4B的示例中，销1041的速度或驱动速率未被改变，直至销1041的末端或致动器941已到达转换位置COP3。在该实施例中，位置传感器感测阀销1041或关联部件已行进路径长度RP3或已到达选定路径长度的末端COP3，且控制器接收并处理这种信息，并指示驱动系统以更高的(通常为最大向上游速度)驱动销1041。在另一个替代实施例中，可在从浇口关闭位置GC直至冲程结束EOS(end-of-stroke)位置的注塑周期期间，以小于最大速度的速度驱动销1041通过销的整个行进路径，致动器控制器16被编程为指示驱动系统在初始路径长度或时间段以一个减小的速度驱动致动器并且在初始减小速度路径之后或注塑周期的剩余时间段内以另一个小于最大值的速度驱动，由此在关闭GC至完全打开EOS的整个周期使得致动器/阀销以低于最大速度运行。
在典型的例子中，FOV是100毫米/秒。通常，当以减小的速度驱动销1041的时间段已经结束或路径长度已到达，且销末端1142已到达位置COP、COP2时，限制阀600被打开至100％完全打开速度FOV位置，使得以气动系统能够驱动致动器941、942的最大行进速度或速率驱动销1041、1042。可替代地，销1041、1042可被以预选FOV速度驱动，预选FOV速度小于当限制阀600完全打开时能够驱动销的最大速度，但仍然大于在通过RP、RP2路径至COP、COP2位置的过程中驱动销的选定减小速度。
预定减小速度驱动时间结束时，销1041、1042通常被进一步向上游驱动越过COP、COP2位置至最大冲程结束EOS位置。上游COP、COP2位置位于销的尖端1142的最大上游冲程结束EOS打开位置的下游。路径RP或RP2的长度通常在大约2毫米至大约8毫米之间，更通常地在大约2毫米至大约6毫米之间，最通常地在大约2毫米至大约4毫米之间。实际上，销1041、1042的最大上游(冲程结束)打开位置EOS在从浇口关闭位置GC上游的大约8毫米至大约18英寸的范围内。
本发明包括这样的构造，其中阀销1040、1041、1042至少在销朝向浇口向下游行进路径的后半部分以一个或多个减小的向下游速度从完全上游浇口打开位置开始向下游驱动，在所述后半部分，销1041的末端1142限制注塑流体流经浇口RP、RP2、RP3，如图3A和4A所示。当阀销的末端向下游行进到末端关闭浇口的位置时(图3A、4A)，减小阀销1041的下游速度驱动(图3A、3B、4A、4B)可用于减小由销的端部1142施加在注塑流体1153f上向下的力DF的程度(3B、4B)，所述注塑流体被强制地推动穿过浇口并进入到型腔1153c(图3A、4A)。因此，在注塑周期的行程RP、RP2的刚结束部分，该施加在注塑流体1153g上减少的力DF减少在型腔内成型的部件在浇口区域34处形成瑕疵或缺陷的可能。
在根据本发明的一个方法实施例中，致动器940e、940f、940p、941e、941f、941p、942e、942p、942f与这样的布置与阀销1040、1041、1042可驱动互连，其中致动器沿着阀销的轴线A驱动阀销(图3A、4A)，并且在第一位置、第一位置RP、RP2、RP3上游的第二位置和第三最大上游位置FOP之间驱动阀销的末端1142，其中，在所述第一位置处，阀销的末端阻挡浇口34以防止注塑流体流入型腔，在所述第二位置处，阀销的末端1142沿着在第一位置和第二位置之间延伸的驱动路径的长度的至少一部分限制注塑流体的流动1153，在第三最大上游位置处，注塑流体材料自由流动通过第一浇口而不受销的末端1142限制。
在致动器包括电致动器的情况下，致动器940e、941e、942e可相对于阀销1041构造和布置成使得电动机的从动转子和轴部件与阀销的轴线A轴向对齐。可代替地，电动机62的构造可使用如在美国专利号9498909中所示，其中从动转子和轴部件与轴线A(图3A、4A)或阀销1041部件的轴线成角度地布置。
致动器可操作地以零和上游行进的最大速率及下游行进的最大速率之间延伸的上游和下游行进的一个或多个中间速率驱动阀销，该方法包括选择在最大上游位置和预定的第三位置之间的行进长度，所述预定的第三位置是在最大上游位置的下游和第一下游位置的上游之间；并且可控制地操作致动器以一个或多个向下游行进的高速率驱动相关联的阀销，所述向下游行进的高速率等于或小于当在注塑周期的过程中阀销被设置在最大上游位置时的最大向下游行进速率；感测阀销的位置以确定在向下游行进的过程期间阀销的末端何时到达预先选定的下游位置；以及当在检测步骤中已经确定阀销的末端已经到达下游位置时，可控地操作致动器以一个或多个向下游行进的中间速率驱动阀销以连续地从下游位置驱动阀销的末端到关闭位置，所述中间速率小于一个或多个向下游行进的高速率。
在可替代的销移动协议中，其一个例子如图5A、5B所示，在完全打开和关闭浇口行程的过程期间对于某些选定的时间段，销1040、1041、1042的末端被连续地向上游或连续地下向游驱动，同时销的末端被保持或维持在完全打开和浇口关闭位置中间的减小或限制流动位置，通常在注塑流体18已经填充型腔体积的90％或更多之后，通常在型腔30基本上被已充满注塑流体18之后，并通常在受限流的“填充(pack)”或“填充压力(pack pressure)”位置处。在图5A的例子中，销被保持在浇口关闭位置上游4毫米处的中间减少或限制流动位置约0.15秒至约0.26秒。优选地，致动器控制器16指示阀销1041、1042、1040：(a)在周期的向上游行进部分期间连续地向上游行进而不是按照驱动流体压力曲线、销位置曲线或注塑流体压力曲线行进，其中在注塑周期的向上游行进部分的过程期间，销可能向下游方向行进，或者(b)在周期的向下游行进部分期间连续地向下游行进而不是按照销在注塑周期的向下游行进部分的过程期间向上游行进的曲线。

Claims (10)

1.一种注塑成型设备(10)，包括注塑成型机(IMM)，所述注塑成型机具有：产生注塑流体(18)的可驱动旋转的机筒螺杆(BS)；加热歧管(40)，所述加热歧管接收来自注塑成型机(IMM)的注塑流体(18)并将注塑流体(18)分配到一个或多个浇口(32、34、36)；模具(42)，所述模具具有与浇口相连接的型腔(30)以接收注塑流体(18)，
注塑成型机(IMM)包括产生一个或多个标准化信号的机器控制器(MC)或控制单元(HPU)，其中标准化信号是兼容的以供标准方向控制阀(12)的信号接收器、接口或驱动器接收和使用，以指示流体方向控制阀(12)移动到使驱动流体源按一方向流动的位置，该方向驱动互连流体可驱动致动器(940f、941f、942f)朝操作开始注塑周期和操作结束注塑周期的方向移动，
信号转换器(1500)与机器控制器(MC)或控制单元(HPU)互连，信号转换器(1500)适用于将标准化信号转换成命令信号(MOPCS、PDCVS)，所述命令信号可兼容电动致动器(940e、941e、942e)的信号接收器或接口，或与流体驱动致动器(940p、941p、942p)互连的比例方向控制阀(V、V1、V2)的信号接收器或接口，
其中命令信号(MOPCS、PDCVS)被信号转换器(1500)转换为可被电动致动器(940e、941e、942e)或者比例方向控制阀(V、V1、V2)的信号接收器或接口所使用的形式、频率、功率或格式，以分别使得电动致动器(940e、941e、942e)或者比例方向控制阀(V、V1、V2)被朝操作开始注塑周期或结束注塑周期的方向驱动。
2.根据权利要求1所述的设备，其中操作开始注塑周期的方向是操作使得致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)打开浇口(32、34、36)的方向，并且操作结束注塑周期的方向是使得致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)关闭浇口(32、34、36)的方向。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中操作始注塑周期的方向是上游方向，致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)朝该上游方向从浇口关闭位置向上游移动到浇口打开位置(32、34、36)，并且操作结束注塑周期的方向是下游方向，致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)朝该下游方向从浇口打开位置向下游移动到浇口关闭位置(32、34、36)。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其中标准化信号包括预定电压或量级的电压信号，所述电压信号指示在设备内产生加压注塑流体(18)的注塑成型机(IMM)的机筒螺杆(BS)的预定旋转位置。
5.根据权利要求1或2所述的设备，其中设备(10)进一步包括一个或多个传感器(950、951、952、SN、SC、SPSR、BPSR)，所述传感器检测并生成一个或多个传感器信号，所述传感器信号指示以下中的一个或多个：致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)的旋转或线性位置；在歧管(40)的流道(19)内、或者在喷嘴流道(42、44、46)内、或者在模具(33)的型腔(30)内、或者在注塑成型机(IMM)的机筒内的注塑流体18的压力或温度；所述设备(10)包括致动器控制器(16)，所述致动器控制器在程序中接收并使用一个或多个传感器信号，所述程序：
指示致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)在注塑周期的过程中行进到对应于注塑流体压力、线性或旋转销位置、线性致动器或阀销位置、机筒螺杆位置、机筒压力、致动器驱动流体压力的预定曲线的位置，或者
指示致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)，使得阀销在上游选定行进路径上以减小的速度从浇口关闭位置向上游抽出，或者
指示致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)行进，使得阀销在选定行进路径上以减小的速度向下游驱动，其中销的远侧末端从浇口的上游行进到浇口关闭位置，或者
指示致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)行进，使得阀销被向上游或被向下游驱动到在浇口关闭位置和完全上游位置之间的中间位置，在注塑周期的过程中，阀销在选定时间段内被保持在该中间位置，其中，在中间位置处，阀销的远侧末端限制注塑的注塑流量小于最大流量。
6.一种信号转换器(1500)，用于转换由注塑成型设备(10)所生成的信号，所述注塑成型设备包括注塑成型机(IMM)，所述注塑成型机具有：产生注塑流体(18)的可驱动旋转的机筒螺杆(BS)；加热歧管(40)，所述加热歧管接收来自注塑成型机(IMM)的注塑流体(18)并且将注塑流体(18)分配到一个或多个浇口(32、34、36)；模具(42)，所述模具具有与浇口相连接的型腔(30)以接收注塑流体(18)，其中注塑成型机(IMM)包括产生一个或多个标准化信号的机器控制器(MC)或控制单元(HPU)，其中标准化信号是兼容的以供标准流体方向控制阀(12)的信号接收器、接口或驱动器接收和使用，以指示流体方向控制阀(12)移动到使驱动流体源按一方向流动的位置，该方向驱动互连流体可驱动致动器(940f、941f、942f)朝操作开始注塑周期和操作结束注塑周期的方向移动，
其中信号转换器(1500)与机器控制器(MC)或控制单元(HPU)互连，信号转换器(1500)接收并将标准化信号转换成命令信号(MOPCS、PDCVS)，所述命令信号兼容电动致动器(940e、941e、942e)的信号接收器或接口，或驱动流体驱动致动器(940p、941p、942p)的比例方向控制阀(V、V1、V2)的信号接收器或接口，
其中信号转换器(1500)包括处理器，所述处理器将命令信号(MOPCS、PDCVS)转换为被电动致动器(940e、941e、942e)的信号接收器或接口或者比例方向控制阀(V、V1、V2)的信号接收器或接口所使用的形式、频率、功率或格式，以分别使得电动致动器(940e、941e、942e)或者比例方向控制阀(V、V1、V2)被朝操作开始注塑周期或结束注塑周期的方向驱动。
7.根据权利要求6所述的信号转换器，其中操作开始注塑周期的方向是操作移动致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)打开浇口(32、34、36)的方向，并且操作结束注塑周期的方向是操作移动致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)关闭浇口(32、34、36)的方向。
8.根据权利要求6或7所述的信号转换器，其中操作开始注塑周期的方向是上游方向，致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)朝该上游方向从浇口关闭位置向上游移动到浇口打开位置(32、34、36)，并且操作结束注塑周期的方向是下游方向，致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)朝该下游方向从浇口打开位置向下游移动到浇口关闭位置(32、34、36)。
9.根据权利要求6或7所述的信号转换器，其中标准化信号包括预定电压或量级的电压信号，该电压信号指示在设备内产生加压注塑流体(18)的注塑成型机(IMM)的机筒螺杆(BS)的预定旋转位置。
10.根据权利要求6或7所述的信号转换器，其中设备(10)进一步包括一个或多个传感器(950、951、952、SN、SC、SPSR、BPSR)，所述传感器检测并生成一个或多个传感器信号，所述传感器信号指示以下中的一个或多个：致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)的旋转或线性位置；在歧管(40)的流道(19)内、或者在喷嘴流道(42、44、46)内、或者在模具(33)的型腔(30)内、或者在注塑成型机(IMM)的机筒内的注塑流体18的压力或温度；所述设备(10)包括致动器控制器(16)，所述致动器控制器在程序中接收并使用一个或多个传感器信号，所述程序：
指示致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)在注塑周期的过程中行进到对应于注塑流体压力、线性或旋转销位置、线性致动器或阀销位置、机筒螺杆位置、机筒压力、致动器驱动流体压力的预定曲线的位置，或者
指示致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)，使得阀销在上游选定行进路径上以减小的速度从浇口关闭位置向上游抽出，或者
指示致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)行进，使得阀销在选定行进路径上以减小的速度向下游驱动，其中销的远侧末端从浇口的上游行进到浇口关闭位置，或者
指示致动器(940e、941e、942e、940p、941p、942p)或与其相关联的阀销(1040、1041、1042)行进，使得阀销被向上游或被向下游驱动到在浇口关闭位置和完全上游位置之间的中间位置，在注塑周期的过程中，阀销在选定时间段内被保持在该中间位置，其中，在中间位置处，阀销的远侧末端限制注塑的注塑流量小于最大流量。
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