CN109070386A - 可使用添加剂进料器系统操作的注模机系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供一种可在包括注模部件和夹紧部件的塑料注模机中使用的添加剂进料器系统。该添加剂进料器系统包括进料器控制单元、进料器供料机构和进料器剂量控制机构。该添加剂进料器系统可操作以实时提供特定剂量的添加剂材料，以便与原料混合以获得所需的产品特性。该添加剂进料器系统可应用于注模和挤出，例如模制工艺、塑料模制工艺、吹模、压模、挤模、注模和层压，并包括添加剂进料器，例如用于颜料混合和营养补充。

Description

可使用添加剂进料器系统操作的注模机系统和方法

技术领域

在此公开的主题涉及产品制造业。本公开尤其涉及与制造成型机相关的添加剂进料器系统的使用，所述制造成型机包括但不限于注模机、挤模机、挤出装置、吹塑机、压塑机、涂胶机等。所述添加剂进料器可与和模制/塑料模制工艺、吹模、压模、挤模、注模、层压、以及例如用于颜料混合和营养添加的添加剂进料器相关的工艺结合使用。

背景技术

注模是通过将材料注射到模具中来制造部件的制造成型工艺。注模塑料可用于为汽车、包装、电子和消费品、建筑和施工、保健、医疗等各种行业产生许多部件和产品，并且计算机辅助工程设计和自动化等技术进步正在促进市场增长。

全球范围内对注模塑料的需求日益增加，主要集中在北美、欧洲以及亚太地区。根据美国联合市场研究机构(AMR)最近发布的商业报告“世界注模塑料市场-2014-2020年机遇与预测”，到2020年，全球注模市场的价值将达到1620亿美元，从2015年至2020年的复合年增长率(CAGR)将高达4.9％。到2020年，聚丙烯注模塑料将继续主导市场。

用于使用塑料注模和挤出机制造产品的主要原料通常以颗粒形式存在，并且可包括各种添加剂，例如染料、抗紫外线添加剂等。许多添加剂(尤其是染料)是以颗粒形式提供的(即，颗粒材料)。

补充剂通常通过容积式进料器或计量式进料器提供，这些进料器不精确，并且不易更换染料或添加剂。

已经提出了对上述问题的一些解决方案，例如，专利公告US 2009/0115087和WO2012/016715说明了一种不采用压电技术的高压喷射系统，而专利公告US 2002/0167103说明了一种采用压电技术的高压喷射系统。

现有技术中说明的系统都将注射头深置于挤出机内的高温区(熔融材料区)中。布置在该位置的一个优点是，在注射之前，只有位于高温区处的材料通过挤出机。因此，染料替换和/或补充可在该工艺结束时进行，而无需过多原料。这能减少材料浪费。另一个优点是，挤出机在高温区中进行自我清洁，并注射原料，直到新材料到达。

但是，现有技术中所述的解决方案的一个缺点是，难以在高压下使用注射器实现高精度剂量。

另一个缺点是，它们需要用于注射物质的高压系统，而这些系统是较昂贵的系统。

此外，挤出机中的延迟注射混合存在一个固有的缺点，因为注射可能不完全，并且材料的分布可能不均匀。另外，降低劳动成本、最大限度减少废物产生、提高生产速度、以及实现同时处理多种原料的能力对于促进市场增长至关重要。

因此，仍然需要为模制和挤出系统产生高效且自动化的添加剂进料器材料机构。

在此说明的本发明能满足上述需求。

发明内容

根据当前公开的主题的一个方面，提供一种在制造成型机中使用的添加剂进料器系统，该制造成型机包括：至少一个熔化机构，其可操作以将原料转化为熔融材料，该熔化机构包括至少一个可操作以接收所述原料的料斗、电机驱动的挤出单元、以及至少一个可操作以熔化所述原料的加热器；所述添加剂进料器系统可操作以产生添加剂材料，以提供所需的产品特性。所述添加剂进料器系统包括：进料器控制单元，其可操作以控制添加剂进料器系统；进料器供料机构，其可操作以从至少一个供料单元提供一条或多条进料线；进料剂量控制机构，其可操作以按所需的剂量输送添加剂材料；其中所述添加剂进料器系统可操作以实时提供特定剂量的添加剂材料，以便与原料混合以获得所需的产品特性；并且其中所述添加剂材料由一条或多条进料线产生，所述进料线从进料器供料机构向进料器剂量控制机构进料。

所述制造成型机可以是以下各种机器之一：注模机、挤模机、挤出装置、吹模机、压模机、以及涂胶机、或者它们的组合。因此，添加剂进料器可连接在制造成型机的料斗与电机驱动的挤出单元之间。根据具体情况，所述原料是选自以下类型的材料类型的组合：塑料颗粒、塑料球、塑料片、塑料粉、液体添加剂、以及它们的组合。

根据具体情况，所述进料器供料机构可操作以从一个或多个进料装置向进料线进料，每个进料装置配置为向一条或多条进料线供料。因此，进料线的供料单元包括选自由以下装置组成的组中的进料器：卷筒单元、辊轮单元、滑轮、卷轴、染料注射头、以及存储容器单元。

根据具体情况，所述进料器剂量控制机构包括可操作以驱动所述进料器剂量控制机构的电气系统。附加地或可替代地，所述进料器剂量控制机构可包括气动系统或液压系统。

根据具体情况，所述进料器剂量控制机构包括可操作以将所述一条或多条进料线切割成所需长度的切割器单元。所述切割器单元可操作以按可由控制单元控制的速率将进料线切割到附接至电机驱动的挤出单元的喉部中。添加剂材料可由切割器单元切割为适当尺寸，使得其不会落入原料颗粒内。另外，添加剂材料可由切割器单元按大约0.005克至0.01克的重量切割。

所述切割机构可从以下的各种装置选择：单刀切割器、多刀切割器、转盘式切割器、切断剪、激光机构和热切割器。

所述控制单元可选还包括可操作以传送包括至少一个控制信号的命令的控制器，并且还可包括可操作以执行软件应用程序的处理单元，该处理单元包括可操作以接收和发送控制命令的计算机化用户界面。根据具体情况，所述计算机化用户界面还包括触摸屏，并且所述控制单元还可包括无线通信层或有线通信层。

根据具体情况，所述控制器可操作以控制进料器剂量控制机构的操作，并且还可操作以控制进料器供料机构的操作。可选地，所述处理单元可通过用户界面层与移动设备接口。此外，所述处理单元可操作以通过计算机化用户界面与远程服务器设备接口。另外，所述控制单元还可包括可操作以显示与添加剂进料器系统相关的数据的显示模块。根据具体情况，所述显示模块可操作以显示与制造成型机相关的数据。

根据具体情况，所述进料线可包括柔性特性，从而进料线能够以预先配置的尺寸缠绕，并避免中断材料。

所述控制单元配置为接收下列各个输入参数中的一个或多个：产品设计重量参数、原料灰阶参数、最终产品颜色参数、添加剂材料重量(米/克)参数、比重参数、添加剂进料线直径参数、以及抗紫外线参数。因此，所述控制单元可操作以接收表示原料颜色参数或最终产品颜色参数的彩色图像。

根据具体情况，所述添加剂进料器系统还可包括可操作以收集操作数据并支持学习和进一步微调输入参数的数据收集器模块。

可选地，所述控制单元可包括存储器单元和存储单元，并且还可配置为在所述供料单元需要更换时发出警报。

根据在此公开的主题的另一个方面，提供一种与批量混料机结合使用的添加剂进料器系统，该批量混料机包括至少一个可操作以接收原料的料斗、称重容器、可操作以均匀地混合原料的电机驱动的混合单元、以及可操作以排出混合材料的排出单元；所述添加剂进料器系统可操作以产生添加剂材料，以提供所需的产品特性，所述添加剂进料器系统包括：进料器控制单元，其可操作以控制添加剂进料器系统；进料器供料机构，其可操作以从至少一个供料单元提供一条或多条进料线；进料剂量控制机构，其可操作以按所需的剂量输送添加剂材料；其中所述添加剂进料器系统可操作以实时提供特定剂量的添加剂材料，以便与原料混合以获得所需的产品特性；并且其中所述添加剂材料由一条或多条进料线产生，所述进料线从进料器供料机构向进料器剂量控制机构进料。

根据具体情况，采用所述批量混料机时，该混料机可称量一定量的原料，然后根据原料重量相应地添加添加剂材料。例如，假设称重容器包括1公斤原料，而进料器提供2％(即，额外的20克)添加剂材料，并且移动到混合容器上并进一步移入储存容器中，以备将来使用。

根据在此公开的主题的又一个方面，所述添加剂系统教示一种在以改进的方式向制造成型机自动提供添加剂材料的添加剂进料器系统中使用的方法，所述添加剂进料器系统包括：进料器控制单元，其包括由至少一个参数表征的设置配置；进料器供料机构，其包括可操作以提供一条或多条进料线的一个或多个进料线装置；以及进料器剂量控制机构，其包括一个或多个切割器电机，并可操作以按所需剂量输送添加剂材料，所述添加剂进料器系统可操作以执行软件应用程序，所述方法包括：获得进料器控制单元的所述设置配置；从制造成型机接收监测数据；确定进料器供料机构控制参数；为每个切割器电机确定进料器剂量控制机构参数；并将至少一个控制信号传送至控制单元，该控制单元根据配置设置驱动进料器供料机构和进料器剂量控制机构，以产生添加剂材料，从而实现最终产品特性。

所述设置配置可包括下列各个参数中的一个或多个：原料灰阶参数、产品设计重量参数、最终产品颜色参数、添加剂材料重量(米/克)参数、比重参数、添加剂进料线直径参数、以及颜色标准。此外，确定进料器供料机构控制参数的步骤可包括：为进料线装置的每条进料线分配输入牵引速度值。类似地，确定进料器剂量控制机构控制参数的步骤可包括：为每个切割器电机分配转速值。

附图说明

为了更好地理解实施方式并示出如何实现它们，现在将仅通过示例方式参照附图进行说明。

现在请详细参考附图，应强调的是，所示的详细内容仅是示例性的，仅用于示例性地论述所选实施方式的目的，并且仅为了提供被认为是对原理和概念方面最有用和最易理解的说明。在此方面，没有试图更详细地展示获得基本理解所不必要的结构细节。通过参照附图阅读说明，各个选定的实施方式的实践方法对本领域技术人员来说将变得明显。在附图中：

图1是示出常规的现有技术注模机的一个示例的示意图；

图2是在图1的系统中使用的用于产生添加剂材料的可能添加剂进料器系统的一个示意性框图；

图3A是添加剂进料器系统的一个示意性框图，示出了包括控制单元部件和相关的学习机构的一种可能的系统布局；

图3B是添加剂进料器系统的另一个示意性框图，示出了一种可能的系统布局；

图4是示出选定的动作的流程图，它示出了一种在添加剂进料器系统中使用的向注模系统自动提供添加剂材料的可能方法；

图5A是添加剂进料器系统的等距视图，示出了可能的原型组件；

图5B是添加剂进料器系统的部件分解图，示出了可能的原型组件；

图6A-D是可能的切割器单元部件(包括刀片和驱动轴)的各种等距视图。

具体实施方式

在此根据需要公开了本发明的详细实施方式；但是，应理解，所公开的实施方式仅是本发明的示例，它们可按多种形式和替代形式实施。附图不一定是按比例绘制的；某些特征可能被夸大或缩小，以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应解释为限制性的，而是仅作为用于教示本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。

本公开的多个方面涉及塑料业，更具体地说涉及塑料模制系统。尤其是，本公开提供一种自动添加剂进料器，其用于将料斗中的混合有染料添加剂和颜料的颗粒塑料精确地补充到注模和挤出机中。

在本公开的各种实施方式中，如本文所述的一个或多个任务可由数据处理器执行，例如用于执行多个指令的计算平台或分布式计算系统。可选地，所述数据处理器包括或访问易失性存储器，以存储指令、数据等。附加地或可替代地，所述数据处理器可访问诸如磁性硬盘、闪存驱动器、可移动介质等非易失性存储器，以存储指令和/或数据。

在本文中所用的术语“挤出”是指将原料(例如塑料)熔化并形成连续的轮廓的大量制造过程。

在本文所用的术语“模具”是指填充有液体或柔韧材料(例如塑料、玻璃、金属等)的挖空的块。液体在模具内硬化或固化，采取模具的形状。

在本文所用的术语“注模”是指通过将原料注射到模具或模型中来制造部件的制造方法。

应特别说明的是，本文公开的系统和方法可不限于其应用于对在说明书中所述或附图和示例中所示的部件或方法的构造和布置形式的细节的应用。本公开的系统和方法可具有其它实施方式，或者能够以各种方式和技术实践和实施。

注意，在申请人于2016年3月27日提交的美国申请62/313,751中说明了多种此类示例，该申请通过引用结合在此。

塑料模制业使用性质很相同的技术，这些技术的变化很有限。但是，精确性对于确保生产工艺的成本和质量的最佳化和控制至关重要，因此需要开发高效的添加剂进料器。因此，所公开的主题以一种改进的方式提供了实时进行并配置为与现有市场系统集成的精确剂量方案，作为模制注射过程的一部分。

塑料业的技术主要采用通常通过容积式进料器或称量式进料器提供的补充剂和添加剂。这些进料器操作精度低，并且不易更换染料或添加剂。

添加剂进料器系统或颜料混合系统产品可能是销售染料和添加剂材料的基础。目前，市场上占主导地位的颗粒塑料进料器是容积式进料器。但是，这种进料器存在许多缺点，例如需要很长的校准时间才能针对机器循环调节添加剂数量；对添加剂材料数量的预测能力差；称量系统可靠性低，不稳定，并且比较敏感。

本公开与称量式进料器相比有多种优点，例如：技术新，实时性，采用机械切边机构；可靠性高，无称重元件和与真空相关的部件，并且对温度和振动不敏感；几乎不存在因长时间的设置和校准而导致的物质交换的可能性；简化操作方法，采用彩色数字触摸屏，软件应用程序配置为在移动设备和PC/便携式电脑上执行，并且可进行多种操作-所公开的进料器可通过显示触摸屏配置为与三种类型的机器结合工作，例如：注模机、吹模机和挤出机；并能节省货架空间，减少所需的添加剂存储/具有与短期市场运行相关的有竞争力的价格，可快速更换染料，并且设置周期段。

应说明的是，本公开的添加剂还可与母料和配合料相关联。

根据具体情况，母料是指用于对塑料产品上色的固体或液体添加剂。母料也可用于增强添加剂的一些特性，例如添加到基础聚合物中的抗静电剂、紫外线稳定剂、金属钝化剂等的特性。

根据具体情况，配合料是现成的原料混合物，通常可通过进料器/料斗按固定设定点自动添加。配合料还与通过在熔融状态中混合或/和共混聚合物和添加剂来配制塑料相关。

实施方式说明：

现在请参考图1，其中提供了一种常规的现有技术塑料注模机，该附图示意性地示出了具有注射部件和夹紧部件的可能结构，该塑料注模机总体上以100表示，它用于将原料转化为熔融材料，如各种现有技术公开文献中所示(例如Fitzpatrick的US 8,622,726)。注射部件包括可操作以接收原料130的料斗110、电机驱动的挤出单元140、可操作以熔化原料的加热器120、以及喷嘴150。夹紧部件包括模腔160和模具170，而喷嘴150可操作以将熔融材料注射到模具170中。应说明的是，电机驱动的挤出单元140可包括旋转螺杆或与相关的汽缸或筒结合操作的活塞。

应说明的是，上述注模机仅是通过与本公开相关的一系列制造成型机中的一个示例示出的。

系统布局：

应说明的是，如下文所述，添加剂材料系统可提供配置为满足不同需求和不同注射/挤出设置的各种技术实现方案。添加剂系统可包括软件和硬件部件，这些部件以数字方式接口和控制，并可配置为产生实时添加剂材料，注入预先混合的染料和/或包括多种特性的材料。例如，添加剂系统可作为独立单元、作为最终材料添加剂单元、或作为批量混合器添加剂单元操作，也可集成到现有的模制/挤出系统配置中。因此，可通过机器的控制台或通过专用控制单元来控制该添加剂系统。根据具体情况，所述控制单元可包括处理器，该处理器可操作以执行可通过触摸屏或移动装置控制的软件应用程序或从远程控制台接收命令指令。此外，所述添加剂系统可包括控制器、显示模块等，如下文所述。

现在请参考图2，其中提供了一种示意性的添加剂进料器系统，该添加剂进料器系统总体上以200表示，用于产生添加剂材料(颜料、抗紫外线添加剂、耐热添加剂、消焰剂等)，从而为在塑料注模机中制造的产品提供所需的产品特性，如图1所示。添加剂进料器系统200包括：进料器控制单元250，其可操作以控制添加剂进料器系统200；进料器供料机构252，其可操作以从至少一个供料单元254提供一条或多条进料线；进料器剂量控制机构260，其设计为在主材料流中引入少量添加剂成分，并可操作以按所需剂量输送添加剂材料。

应说明的是，对注模机的参照仅是通过与本公开相关的一系列制造成型机中的一个示例示出的。所述制造成型机可选自一系列机器，例如注模机、挤模机、挤出单元、吹模机、压模机、涂胶机等。

还应说明的是，添加剂进料器系统200可连接在塑料注模机(图1)的料斗210和电机驱动的挤出单元(图1中的项目140)之间。模制/挤出系统的料斗210作为存储容器，可实时收集原料(未模制的塑料材料)212，以便与特定剂量的添加剂材料混合，以实现与颜料、抗紫外线添加剂、耐热添加剂、消焰剂等相关的所需产品特性。另外，所述原料可以是各种材料类型的组合，例如颗粒、球、片、材料粉末、以及它们的组合。

进料器控制单元250还包括处理单元、控制器、用户界面、以及可选的显示模块，如下文中所述和图3A-B中所示。

进料器供料机构252可操作以从供料单元254的一个或多个进料装置向进料线进料，每个进料装置可配置为提供至少一条进料线。因此，进料线的供料单元254可以缠绕并设置为诸如卷筒单元、辊轮单元、滑轮、线轴、卷轴或存储容器单元的形式。

进料器剂量控制机构260可由电机230驱动，其中电机230和相关的驱动系统可以是电气系统、气动系统或液压系统。此外，进料器剂量控制机构260可包括切割器单元240，如图6A-D所详示，该切割器单元240可操作以按所需长度并因此按所需重量切割一条或多条进料线。另外，切割器单元240可操作以按可由控制单元250控制的速率将进料线切割到附接至电机驱动的挤出单元的喉部(图1中的项目140)中。根据具体情况，所述添加剂可在该喉部内充分混合，以确保添加剂与原料的混合。

应说明的是，定量添加操作是由控制单元触发的，或者其速度是由控制单元控制的。此外，染料补充的高精度显著降低了生产成本，因为补充剂/添加剂成本是塑料颗粒的4-10倍。此外，根据在此公开的主题，所述系统可连接在注模/挤出设备的料斗和挤出装置之间，在该注模/挤出设备中，在典型情况下，添加剂进料器位于所建议的技术方案适合于精确并实时地生产染料添加剂并且允许无需停止成型机就可更换添加剂的位置。

当前公开的添加剂进料器可高精度操作，并配置为以0.005克至0.01克的分辨率操作，与市场上已知的操作精度为0.5克的称量式进料器相比，该添加剂进料器的精度比市场上的设备的精度高30多倍。另外，所公开的添加剂进料器所需的设置时间很短，在设置时，操作者需要确定每种颜料的所需重量、所需颜色和比重，并启用自动系统控制。现有的称量式进料器需要很长的学习时间，染料部分的重量设置时间长，不具有改变颜色的能力。此外，所述进料器包括远程控制系统和计算机化软件应用程序，并配置为提供最新的数字技术。因此，在所有模制方面，需要一种以快速和可靠的方式提供精确剂量的机构，以保持所需的产品质量水准。

应说明的是，进料线至少部分地是柔性的，从而进料线能够缠绕在供料单元254上。因此，进料线可按预先配置的尺寸缠绕在卷筒、卷轴、存储单元等装置上，而不会断裂。

该系统能够按精确的剂量产生高精度颜色，并且还允许按少量使用。该系统可用于混合和产生颜色的所有领域，并能产生任何颜色。根据具体情况，本公开可提供各种附加的功能替代方案，例如将添加剂进料器系统与现成的添加剂材料结合使用。附加地或可替代地，该系统可与按一定量注入到原料中的添加剂染料材料结合使用，或者也可用作批量混合器的附加部件，以产生最终的混合材料。此外，在成型机尺寸较小的情况下，所述添加剂进料器系统可用作模制机的主颗粒进料器，因此最终材料可直接切入挤出单元中(可适用于通过活塞操作的注模机，而无需旋转螺杆)。

应说明的是，所述添加剂材料可由诸如所需颜料和各种聚合物类材料(例如PVC、ABS、PPP)等添加剂组成。可能需要最大限度地减少聚合物的量，以使得添加剂材料具有弹性，从而该材料可卷绕到供料单元上而不会断裂。

尤其需要说明的是，可通过将颗粒状添加剂直接切割到模制或挤出机中来实时混合颜料添加剂，从而产生实时染色剂。因此，添加剂厂家不是通过平面注射在平面内切割添加剂，而是可将添加剂绳卷绕到卷筒或滑轮上。因此，厂家可通过向客户提供卷绕有添加剂绳的卷筒来供应添加剂。

可根据需要提供各种颜色和材料的添加剂绳卷筒。在适当的情况下，可将多根绳直接送入模制机中，从而实时地实现颜色的组合。应理解，可通过组合至少三种不同颜色的绳来产生任何颜色。因此，例如，可在CMYK颜色模型中使用青色、品红色、黄色和黑色；类似地，在RGB模型(使用十六进制颜色代码)中，红色、绿色和蓝色可与白色和黑色组合；或者，对于BRYK模型，可使用蓝色、红色、黄色和黑色。其它替代方案可使用红色、蓝色和黄色基色。根据需要，可提供具有特殊颜色的添加剂绳，例如金色、银色或其它金属色，或具有荧光性质等。

现在请参考图3A，其中提供了一种添加剂进料器系统的示意性框图，该添加剂进料器系统总体上以300A表示，该附图示出了一种可能的系统布局，包括详细的控制单元部件和相关的学习机构。需要强调的是，所示的布局的细节仅是示例性的，并且仅是出于示例性论述的目的示出的。其它替代方案也可用于满足本公开的需求。

添加剂进料器系统布局300A可包括可操作以控制添加剂进料器系统硬件部件的控制单元310以及可由控制单元310控制的添加剂硬件单元320。可选地，系统布局300A可包括数据储存库模块330，该数据存储库模块330包括知识数据储存库334(可用作颜色信息数据储存库)和机器学习模块350。

添加剂硬件单元320可包括可操作以按所需剂量输送添加剂材料的剂量控制机构324以及可操作以提供缠绕在至少一个供料单元(例如卷筒、滑轮等)上的一条或多条供料线的进料器供料机构326。

控制单元310可包括处理单元316，该处理单元316可操作以执行用于控制添加剂进料器系统的软件应用程序，并且控制单元310还可包括计算机化的接口层340，以允许经由移动设备、远程服务器等进行外部通信。控制单元310还可包括可操作以将包括至少一个控制信号的命令传送至添加剂硬件单元320的控制器312以及可操作以显示与添加剂进料器系统相关的数据的显示模块318。可选地，控制单元310可包括注射分析器单元，该注射分析器单元可操作以经由相关的注模机数据模块322接收注射/挤出数据(例如模制/挤出操作参数、温度、湿度参数等)，并且还监测添加剂系统硬件部件。

根据具体情况，所述模制/挤出操作参数可指机器操作指示符/状态，例如“填充”、“注射”、“编码”、“变化率”、“材料牵引步调”(主要适用于制造纱线和管道)等等。应说明的是，所述添加剂进料器机构需要连续操作，并根据机器配置以正确的步调提供添加剂进料线。

应说明的是，所述控制单元310可操作以可选地经由控制器312控制剂量控制机构324和进料器供料机构326的操作。可选地，所述计算机化接口层还可包括触摸屏，或者可配置为与诸如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等移动设备连接。可选地，所述控制单元还可包括无线通信层或有线通信层。可选地，所述显示模块318还可操作以显示与注模/挤出机(图1中的项目100)有关的数据。本发明所属领域的技术人员容易理解，在不脱离本发明的范围的前提下，加以必要的变更，可做出各种更改、变化和修改。

应说明的是，所述添加剂进料器系统可操作以根据配置设置参数提供必要的产品特性。关于色调，可选地，可借助于频谱分析仪或样机制造来实现原料和最终产品的所需色调。可使用通过摄像机或扫描仪捕获的彩色图像的输入。此外，所述软件应用程序可操作以根据送入添加剂进料器系统300A的输入并根据诸如RAL、PANTONE等各种颜色标准(按十六进制值读取颜色值)产生添加剂材料。相应地，控制单元310通过剂量控制机构324控制供料机构326和切割。

现在请参考图3B，其中提供了一种添加剂进料器系统的另一个可能的示意性框图，该添加剂进料器系统总体上以300B表示。进料器系统300B的框图包括可操作以进行远程通信或由操作员站365处的用户操作的控制单元370、头部注射/切割机构364、添加剂容器/卷筒系统362、以及连接至所有模制机和原料的接口360。控制单元370还可包括与控制器374交互的处理单元(或PC)372。

处理逻辑：

现在请参考图4，其中提供了示出选定动作的流程图，该附图示出了一种用于控制添加剂进料器系统的可能方法，该添加剂进料器系统总体上以400表示，用于为注模机提供添加剂颗粒或液体。

方法400包括以下步骤：在步骤402中，所述系统获得添加剂进料器系统设置配置，其中，所述配置由至少一个参数表征，例如：原料灰阶参数、产品设计重量参数、最终产品颜色参数、添加剂材料重量(米/克)参数、比重参数、添加剂进料线直径参数、颜色标准(PANTONE、RAL或其它标准)。在步骤404中，所述系统从塑料注模系统接收监测数据。在步骤406中，所述系统确定进料器供料机构控制参数，这特别适用于进料器供料机构包括一个或多个供料线装置的情况。该步骤可包括为进料线装置的每条进料线分配输入牵引速度值。在步骤408中，所述系统确定进料器剂量控制机构参数，其中进料器剂量控制机构包括一个或多个切割器电机，并且所述系统还为每个切割器电机分配转速值。在步骤410中，所述系统将至少一个控制信号发送至配置为驱动进料线供料机构的控制单元。在步骤412中，所述系统将至少一个控制信号发送至配置为驱动进料器剂量控制机构的控制单元。

应理解，例如对于单次处理，操作员可根据客户请求选择原材料和RAL标准色调，并输入最终产品重量参数。系统可使用这些参数来计算添加剂百分比，给出获得所需特性所需的添加剂重量。因此，系统可根据可能的颜色输入集合从添加剂百分比中提取颜色数量。例如，红色-60％、黄色-25％、蓝色-10％和黑色-5％(或每种颜料的重量)。在确定了所需的颜色集合后，添加剂进料器系统就可操作以按所需数量(长度/重量)切割每种进料线颜料，并将其推入电机驱动的挤出单元中。因此，例如，将色调改变为较暗的颜色可能涉及添加黑色添加剂材料，而对于较浅的颜色，可减少暗色的量。因此，对于较强的色调，除了黑色之外，还可添加更多的颜色。

示例性原型实施方式：

如图所示，图5A-B和图6A-C给出了添加剂进料器系统的一种可能实施方式的各种视图。

现在请参考图5A，其中提供了一种添加剂进料器系统的等距视图，该添加剂进料器系统总体上以500A表示，该附图示出了一种可能的实施方式。等距视图500A包括进料器主体510、具有与原料的开口522结合使用的料斗接口盖520、进料器剂量控制机构的驱动系统530(如图5B所示)、支撑板540、抽气管550、以及进料器供料机构560，该进料器供料机构560可操作以从相关的供料单元(图1中的项目252)提取四条添加剂进料线c1、c2、c3和c4。进料器剂量控制机构530的驱动系统可以是电气系统、气动系统、液压系统、或者它们的组合。

在适当的情况下，可提供各种添加剂材料(例如在本文所述的各种颜料)的多条添加剂绳/进料线。因此，可使用四种不同的颜料来产生所需的任何颜色。其它的添加剂进料线可提供具有其它性质或特性(例如反射率、导电性、荧光、光致变色等)的其它材料。

应说明的是，如本实施方式中所示的四条进料线仅作为示例示出。因此，添加剂进料器系统可支持八条进料线或甚至更多，涵盖所需的颜色范围或其它特性。另外，进料线可布置在不同的装置中，每个装置包括八条进料线。根据具体情况，如果需要更换任何进料线，那么可自动交换进料线装置。

现在请参考图5B，其中提供了一种添加剂进料器系统的部件分解图，该添加剂进料器系统总体上以500B表示，如图5A中的原型轴测图所示。图中特别示出了进料器剂量控制机构包括安装在驱动系统530的驱动轴572上的切割器单元570。切割器单元570可操作以使用不同类型的切割机构，例如单刀切割器、多刀切割器、转盘切割器、切断剪、激光机构、热切割器等。

应说明的是，通过将添加剂颗粒直接切割到模制或挤出机中，可通过提供添加剂进料线/绳并将添加剂馈送到系统中来添加各种颜料。因此，新切割的颗粒可根据需要按精确比例熔入液态塑料中。

控制单元(图3A中的项目310)可包括用于每种添加剂(例如图5A的c1、c2、c3、c4)进料线的进料控制机构，该进料控制机构可操作以确定添加剂绳的进料速率。因此，能够精确地确定切入模制/挤出机中的添加剂的量。控制单元(图3A中的项目310)可通过控制电机、进料器卷筒等来计算待切入机器的每根添加剂绳的所需长度。所述控制单元可配置为按所需的百分比增加量来计算进料线的长度。

可通过切割器单元570将进料线/绳切割成方便尺寸的颗粒(例如每一个颗粒为0.01克)，并且在电机驱动的挤出单元(图1中的项目140)中将颜料混合在一起，以获得塑料或相关材料的所需颜色或其它属性/特性。如本文所论述的，控制单元(图3A中的项目310)可计算将从每种颜料(或其它所需特征)的进料线切割的颜料进料线的量或其它所需特性。

切割机构：

根据具体情况，进料器剂量控制机构(图2中的项目260)包括切割器单元(图2中的项目240)或各种类型的切割机构，例如单刀切割器、多刀切割器、转盘切割器、切断剪、激光机构、热切割器等。

在示例性原型(图5B的项目570)中能够看到，切割机构作为双刀机构。图6A-D以示例性方式示出了双刀机构的细节。应理解，其它替代方案也可能是有效的，并且可操作以提供所需的切割效率。

如图6A所示，其提供了双刀切割器单元的等距视图，该双刀切割器单元总体上以600A表示，它可操作以根据控制单元配置切割进料线。切割器单元600A包括两个刀片620和630，每个刀片包括切槽622(与刀片620配套)，该切槽622将进料器供料机构610(c1、c2、c3和c4)的进料线导引至刀片630的刀刃624。

如图6B所示，其提供了切割器刀柄的等距视图，该切割器刀柄总体上以600B表示，它配置为将刀片组装成切割机构。切割器刀柄600B包括可操作以保持刀片(图6A的项目620、630)的双面槽634a和634b、以及允许切割器机构安装在电机轴上(图5B的项目472)的纵向孔636。此外，图6C-D示出了两个刀片(图6C)和一个刀片(图6D)的等距视图，未示出切割机构的其它部件。

颜料和液体：

添加剂进料器系统的进料器剂量控制机构(例如图2的项目260)可包括泵送机构，该泵送机构用于驱动添加剂液体染色剂从存储容器(供料机构)流过进料线，以便与原料混合。所述混合也可在加工机器的喉部进行，以使液体染色剂与原料流混合。

该机构可使用各种类型的泵，例如压缩空气控制的隔膜泵、电磁阀驱动的泵、压电注射头等，以便移动液体染色剂。可采用通过控制单元(例如图2的项目250)监控的各种方法来实现颜料定量，例如使用具有孔或槽的转盘来捕获球料，并使它们落入混合物中，或者利用各种直径的螺杆和变速电机调节如此分配的染色剂的速率，这些是我们将在此论述的类型。可使用压电技术，例如，在高频技术中使用PZT(锆钛酸铅)。因此，能够实现范围在2微微升和200纳升之间的剂量分辨率。附加地或可替代地，除了压电技术之外，可按照脉冲原理使用每个泵，例如根据需要使用电磁泵、隔膜泵等。此外，可使用许多不同材料的染料注射头来产生几乎任何所需的颜色。所述注射头例如可包括CMYK颜色模型的四种主要颜色、，包括白色和黑色的RGB颜色，(颜色混合BRYK)和特殊颜色(例如，金色和/或银色金属色)、以及添加剂，例如抗紫外线添加剂、耐热添加剂、消焰剂等。另外，高压注射例如可通过布置在挤出机中的塞子直接进行，并按照在此公开的主题使用技术。因此，挤出机上的位置可根据系统舒适性和温度限制而变化。

本文使用的技术和科学术语应具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。但是，预计在从本申请成熟的专利的寿命期内会开发出许多相关的系统和方法。因此，诸如计算单元、网络、显示器、存储器、服务器等术语的范围旨在先验性地包括所有这些新技术。

在本文中所用的术语“大约”是指至少±10％。术语“包括”、“包含”、“具有”及其变化形式表示“包括但不限于”，并表明包括所列出的部件但一般不排除其它部件。这种术语涵盖术语“由......组成”和“基本上由......组成”。短语“基本上由......组成”是指该组成或方法可包括附加的成分和/或步骤，但前提是该附加成分和/或步骤不会实质性地改变所述组成或方法的基本和新颖特征。除非在上下文中另行明确规定，否则在本文中使用的单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数指代。例如，术语“化合物”或“至少一种化合物”可包括多种化合物，包括其混合物。词语“示例性”在本文中用于表示“用作示例，实例或例示”。被描述为“示例性”的任何实施方式不一定必须解读为比其它实施方式优选或有利，或者排除其它实施方式的特征的结合。词语“可选地”在本文中用于表示“在一些实施方式中提供而在其它实施方式中不提供”。除非这些特征有冲突，否则本公开的任何特定实施方式都可包括多个“可选的”特征。

每当在本文中指示数值范围时，其意图包括在所指示的范围内的任何引用的数字(分数或整数)。短语“在”第一指示数字和第二指示数字“之间的范围”以及“从”第一指示数字“至”第二指示数字“的范围/范围”在本文中可互换使用，并且意味着包括第一和第二指示数字以及它们之间的所有分数和整数数字。因此，应理解，以范围格式进行的描述仅仅是出于方便和简洁的目的，并且不应解读为构成对本公开范围的不可改变的限制。因此，范围的描述应视为具体公开了所有可能的子范围以及在该范围内的各个数值。例如，从1至6的范围的描述应视为具有具体公开的子范围(例如从1至3、从1至4、从1至5、从2至4、从2至6，从3至6等)以及该范围内的各个数字(例如1、2、3、4、5和6)以及非整数的中间数值。不论范围的广度如何，这都适用。

应理解，为了清晰起见，本发明的某些特征是在独立的实施方式的背景下说明的，但是这些特征也可在单个实施方式中综合地提供。相反地，为了简便起见在单个实施方式的背景下说明的本公开的各个特征也可独立地提供，或者在任何适当的子组合中提供，或者在适当的情况下在所述的本公开的任何其它实施方式中提供。在不同实施方式的背景下说明的某些特征不应视为这些实施方式的基本特征，除非该实施方式若没有这些元件就无法工作。

虽然本发明是结合具体实施方式说明的，但很明显，其它替代、修改、变化和等同形式对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，本发明意图涵盖落入本发明的精神和所附权利要求的宽泛范围内的所有此类替代、修改、变化和等同形式。

另外，上文阐述的各种实施方式是参照示例性框图、流程图和其它图示说明的。对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，能够实现所示的实施方式以及它们的各种替代方案，而不限于所示的示例。例如，框图和随附的说明不应被解读为强制要求特定的架构、布局或配置。

在某些情况下，诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”或其它类似短语等的拓宽词语的存在不应解读为意味着在可能缺少这种拓宽短语的情况下意指或需要较窄的情况。术语“模块”的使用并不意味着作为模块的一部分描述或提出的组件或功能都配置在公共包中。实际上，模块的各种组件中的任何一个或全部(无论是控制逻辑还是其它组件)，可组合在单个包中或单独维护，并且还可分布在多个组或包中，或跨越多个位置。

此外，实施方式可通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或它们的任何组合来实现。当在软件、固件、中间件或微代码中实现时，用于执行必要任务的程序代码或代码段可存储在诸如存储介质等计算机可读介质中。处理器可执行必要的任务。

本说明书中提及的所有文献、专利和专利申请均通过引用整体结合到本说明书中，如同各个文献、专利或专利申请被具体和单独地指出通过引用结合在本说明书中一样。另外，在本申请中对任何参考文献的引用或标识不应被解读为承认这种参考文献可用作本公开的现有技术。在使用章节标题的范围内，它们不应被解读为必要的限制。所公开的主题的范围由所附权利要求限定，并且包括上文描述的各种特征的组合和子组合以及其变化和修改，此类组合、子组合以及其变化和修改是本领域技术人员在阅读前述说明时能够设想到的。

Claims (39)

1.一种在制造成型机中使用的添加剂进料器系统，

所述制造成型机包括：至少一个熔化机构，其可操作以将原料转化为熔融材料，所述熔化机构包括至少一个可操作以接收所述原料的料斗、电机驱动的挤出单元、以及至少一个可操作以熔化所述原料的加热器；

所述添加剂进料器系统可操作以产生添加剂材料，以提供所需的产品特性，所述添加剂进料器系统包括：

进料器控制单元，其可操作以控制添加剂进料器系统；

进料器供料机构，其可操作以从至少一个供料单元提供一条或多条进料线；

进料剂量控制机构，其可操作以按所需的剂量输送添加剂材料；和

其中所述添加剂进料器系统可操作以实时提供特定剂量的所述添加剂材料，以便与原料混合以获得所需的产品特性；并且

其中所述添加剂材料由一条或多条进料线产生，所述进料线从进料器供料机构向进料器剂量控制机构进料。

2.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，其中，所述添加剂进料器系统连接在所述制造成型机的料斗和电机驱动的挤出单元之间。

3.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，其中，所述原料是选自由以下材料类型组成的组中的材料类型的组合：塑料颗粒、塑料球、塑料片、塑料粉、液体添加剂、以及它们的组合。

4.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，其中，所述进料器供料机构可操作以从一个或多个进料装置向一条或多条进料线进料，所述进料装置中的每一个构造为提供一条或多条进料线。

5.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，其中，所述一条或多条进料线的所述至少一个供料单元包括选自由以下装置组成的组中的进料器：卷筒单元、辊轮单元、滑轮、卷轴、染料注射头、以及存储容器单元。

6.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，其中，所述进料器剂量控制机构包括可操作以驱动所述进料器剂量控制机构的电气系统。

7.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，其中，所述进料器剂量控制机构包括可操作以驱动所述进料器剂量控制机构的气动系统。

8.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，其中，所述进料器剂量控制机构包括可操作以驱动所述进料器剂量控制机构的液压系统。

9.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，其中，所述进料器剂量控制机构包括可操作以将所述一条或多条进料线切割成所需长度的切割器单元。

10.如权利要求9所述的添加剂进料器系统，其中，所述切割器单元可操作以按由进料器控制单元控制的速率将所述一条或多条进料线切割到附接至电机驱动的挤出单元的喉部中。

11.如权利要求9所述的添加剂进料器系统，其中，所述添加剂材料可由切割器单元切割为一定尺寸，使得其不会落入原料颗粒内。

12.如权利要求9所述的添加剂进料器系统，其中，所述添加剂材料由切割器单元按大约0.005克至0.01克的重量切割。

13.如权利要求9所述的添加剂进料器系统，其中，所述切割器单元可操作以使用从由以下切割机构组成的组中选择的切割机构：单刀切割器、多刀切割器、转盘切割器、切断剪、激光机构和热切割器。

14.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，所述进料器控制单元还包括可操作以传送包括至少一个控制信号的命令的控制器。

15.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，所述进料器控制单元还包括可操作以执行软件应用程序的处理单元，所述软件应用程序包括可操作以接收和发送控制命令的计算机化用户界面。

16.如权利要求15所述的添加剂进料器系统，所述计算机化用户界面还包括触摸屏。

17.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，所述进料器控制单元还包括无线通信层。

18.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，所述进料器控制单元还包括有线通信层。

19.如权利要求14所述的添加剂进料器系统，其中，所述控制器可操作以控制所述进料器剂量控制机构的操作。

20.如权利要求14所述的添加剂进料器系统，其中，所述控制器可操作以控制所述进料器供料机构的操作。

21.如权利要求15所述的添加剂进料器系统，其中，所述处理单元可操作以经由所述计算机化用户界面与移动设备接口。

22.如权利要求15所述的添加剂进料器系统，其中，所述处理单元可操作以经由所述计算机化用户界面与远程服务器设备接口。

23.如权利要求14所述的添加剂进料器系统，其中，所述进料器控制单元还包括可操作以显示与添加剂进料器系统相关的数据的显示模块。

24.如权利要求23所述的添加剂进料器系统，其中，所述显示模块还可操作以显示与制造成型机相关的数据。

25.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，其中，所述一条或多条进料线包括柔性特性，从而所述一条或多条进料线能够按预先配置的尺寸缠绕。

26.如权利要求14所述的添加剂进料器系统，其中，所述进料器控制单元配置为接收下列各个输入参数中的一个或多个：产品设计重量参数、原料灰阶参数、最终产品颜色参数、添加剂材料重量(米/克)参数、比重参数、添加剂进料线直径参数、以及抗紫外线参数。

27.如权利要求26所述的添加剂进料器系统，其中，所述进料器控制单元可操作以接收表示所述原料灰阶参数的彩色图像。

28.如权利要求26所述的添加剂进料器系统，其中，所述进料器控制单元可操作以接收表示所述最终产品颜色参数的彩色图像。

29.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，其中，所述进料器控制单元可操作以接收表示最终产品颜色参数的彩色图像。

30.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，还包括数据收集器模块，该数据收集器模块可操作以收集操作数据，从而支持学习和进一步微调输入参数。

31.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，其中，所述制造成型机选自由以下机器组成的机器组中：注模机、挤模机、挤出单元、吹塑机、压塑机、涂胶机、以及它们的组合。

32.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，还包括存储单元。

33.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，还包括存储器单元。

34.如权利要求1所述的添加剂进料器系统，其中，所述进料器控制单元配置为在所述至少一个供料单元需要更换时发出警报。

35.一种与批量搅拌机结合使用的添加剂进料器系统，所述批量搅拌机包括至少一个可操作以接收原料的料斗、可操作以均匀混合原料的电机驱动的混合单元、以及可操作以排出混合材料的排出单元；

所述添加剂进料器系统可操作以产生添加剂材料，以提供所需的产品特性，所述添加剂进料器系统包括：

进料器控制单元，其可操作以控制添加剂进料器系统；

进料器供料机构，其可操作以从至少一个供料单元提供一条或多条进料线；

进料剂量控制机构，其可操作以按所需的剂量输送添加剂材料；和

其中所述添加剂进料器系统可操作以实时提供特定剂量的所述添加剂材料，以便与原料混合以获得所需的产品特性；并且

其中所述添加剂材料由一条或多条进料线产生，所述进料线由进料器供料机构向进料器剂量控制机构进料。

36.一种在以改进的方式向制造成型机自动提供添加剂材料的添加剂进料器系统中使用的方法，

所述添加剂进料器系统包括：进料器控制单元，其包括以至少一个参数表征的设置配置；进料器供料机构，其包括可操作以提供一条或多条进料线的一个或多个进料线装置；以及进料器剂量控制机构，其包括一个或多个切割器电机，并可操作以按所需剂量输送添加剂材料，所述添加剂进料器系统可操作以执行软件应用程序，所述方法包括：

获得进料器控制单元的所述设置配置；

从制造成型机接收监测数据；

确定所述进料器供料机构的控制参数；

为每个所述一个或多个切割器电机确定所述进料器剂量控制机构的参数；和

将至少一个控制信号传送至所述进料器控制单元，该进料器控制单元根据配置设置驱动所述进料器供料机构和所述进料器剂量控制机构，以产生所述添加剂材料，从而实现最终产品特性。

37.如权利要求36所述的方法，其中，所述设置配置包括下列参数中的一个或多个：原料灰阶参数、产品设计重量参数、最终产品颜色参数、添加剂材料重量(米/克)参数、比重参数、添加剂进料线直径参数、以及颜色标准。

38.如权利要求36所述的方法，其中，确定所述进料线供料机构的控制参数的步骤包括：为所述进料线装置的每条进料线分配输入牵引速度值。

39.如权利要求36所述的方法，其中，确定所述进料器剂量控制机构的参数的步骤包括：为所述一个或多个切割器电机中的每一个分配转速值。