CN110494266A - 注射模制部件排出准备状态的模内非时间依赖的确定 - Google Patents

Abstract

使用非时间依赖的测量的变量来有效地确定来自模腔的部件的最佳排出时间。系统和/或方法可在注射模制周期期间首先测量至少一个非时间依赖的变量。在测量变量到达指示例如部件温度下降至低于活化温度的阈值时，该部件准备好从模具排出。

Description

注射模制部件排出准备状态的模内非时间依赖的确定

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年4月4日提交的标题为“注射模制部件排出准备状态的模内非时间依赖的确定(In-Mold Non-Time Dependent Determination of Injection MoldedPart Ejection Readiness)”的美国临时申请第62/481,291号的优先权，该申请的全部内容以参见的方式纳入本文。

技术领域

本发明总地涉及注射模制，并且更具体地涉及用于在部件仍在模腔内时使用非时间依赖的参数和/或变量确定部件准备状态以打开注射模具并排出(eject)模制部件的方法。

背景技术

注射模制是通常用于大量制造由热塑性材料构成的部件的技术。在重复注射模制工艺期间，将通常呈小团粒或珠粒形式的热塑性树脂引入在热量和压力下熔融团粒的注射模制机器中。熔融材料随后强有力地注射至具有特定期望腔体形状的模腔中。注射的塑料在压力下保持在模腔中，并且随后冷却并以形状与模具的腔体形状极其相似的固化部件移除。单个模具可具有任何数量的单独腔体，其可通过引导熔融树脂流入腔体的浇口(gate)连接至流动通道。典型注射模制程序大体上包括四个基本操作：(1)在注射模制机器中加热塑料以允许塑料在压力下流动；(2)将熔融塑料注入限定在已闭合的两个模具半体之间的一个或多个模腔中；(3)在于压力下时允许塑料在一个或多个腔体中冷却并硬化；以及(4)打开模具半体并且从模具排出部件。

在这些系统中，注射的塑料在预定时间下从模具排出。确定或计算排出时间以提供注射的塑料到达冷却和硬化成期望的最终形状(也描述为固化)的足够的时间，因此塑料在排出时或排出后不变形或以其它方式受损。然而，由于材料及机器变动，将时间用作确定变量仍可导致预成熟排出或后成熟排出，其进而可导致错误的模制部件。例如，熔融塑料在后续注射周期中可具有略微不同的材料特征，因此如果后续注射周期依赖于先前的排出时间，那么可引起部件缺陷、错误及其它不规则性发生。如果部件保持在腔体中长于所需(的时间)，则总注射模制周期不必要地长，因此注射模制机器消耗过多的能量，其进而增加操作成本且不利地影响生产能力。由过长周期导致的其它缺点包括材料硬化以及增大的部件向芯部收缩，其中的任一个也可增加排出部件所需的力，这可导致推钉(pin-push)或部件暂停(hang-up)。另外，过早排出的部件可呈现超出规格以及弯曲的尺寸。由于在模制机器内的材料降解、部件黏着或尺寸超出规格，过多的冷却时间也可导致循环问题。

发明内容

在本发明的范围内的实施例是针对使用非时间依赖的测量变量以有效地确定一个或多个部件从模腔的最佳排出时间。系统和/或方法可在注射模制周期期间首先测量至少一个非时间依赖的变量。在测量变量到达指示部件温度下降至低于活化温度的阈值时，部件准备好从模具排出。

在这些示例中，适合的部件硬化点通过测量和/或观测模具状态以辨别模内特征的多种变化中的任一种来确定。感测装置可用于测量模具状态，其可指示模具中的塑料材料的相变，其进而可解释为部件准备好或几乎准备好排出。通过优化排出时间，可减少机器的恢复时间。从一个或多个非时间依赖的变量获得的测量值可用作何时进行工艺参数决策的高度精确测量。因为注射模制机器经过一段时间变热，到达合适的硬化点所需的时间可在该时间段上变化，因此通过依赖于非时间依赖的变量或参数，精确的和最佳的模具排出决定可在扩展的机器操作时段内作出。

附图说明

尽管本说明书通过特别指出并清楚要求视为本发明的主题的权利要求作出结论，但是相信本发明将从以下结合附图的描述得到更充分的理解。出于较为清晰地显示其它元件的目的，附图中的一些可通过省略选择的元件来进行简化。除非在对应的书面描述中作出明确描绘，否则一些附图中的元件的此类省略不一定指示任一示例性实施例中特定元件存在或不存在。所有附图都不一定按比例绘制。

图1根据本公开的各种实施例示出了具有与其联接的控制器的示例注射模制机器的示意图；

图2根据本公开的各种实施例示出了注射模制周期的示例温度轮廓(分布)；

图3根据本公开的各种实施例示出了注射模制周期的示例压力轮廓；

图4根据本公开的各种实施例示出了示例热塑性材料的硬度值的示例范围；

图5根据本公开的各种实施例示出了注射模制周期的示例硬度轮廓；

图6根据本公开的各种实施例示出了注射模制周期的示例应变轮廓；

图7根据本公开的各种实施例示出了注射模制周期的示例光透射轮廓；以及

图8根据本公开的各种实施例示出了注射模制周期的示例光折射轮廓。

具体实施方式

转至附图，本文描述注射模制工艺。本文所述的方法可适于电压机、伺服液压机(servo-hydraulic press)及其它已知机器。如图1中所示，注射模制机器100包括注射单元102及夹持系统104。注射单元102包括适于接纳呈团粒108形式或任何其它合适形式的材料的料斗106。在许多这种示例中，团粒108可以是聚合物或基于聚合物的材料。其它示例是可能的。

料斗106将团粒108馈送至注射单元102的经加热的筒体110中。在馈送至经加热的筒体110中时，可通过往复式螺杆112将团粒108驱动至经加热的筒体110的端部。通过往复式螺杆112加热经加热的筒体110并且压制团粒108引起团粒108熔融，由此形成熔融塑料材料114。熔融塑料材料114通常在约130℃至约410℃范围内选定的温度下进行处理。

往复式螺杆112向前推进且迫使熔融塑料材料114朝向喷嘴116以形成一束(shot)塑料材料，其将经由引导熔融塑料材料114流入模腔122的一个或多个浇口120最终注入模具118的模腔122中。在其它实施例中，喷嘴116可通过馈送系统(未示出)与一个或多个浇口120分离。模腔122形成在模具118的第一模侧125与第二模侧127之间，并且第一模侧125与第二模侧127在压力下经由压机或夹持单元124结合在一起。

在模制工艺期间压机或夹持单元124施加预定夹持力，该夹持力大于通过注射压力施加的力，该注射压力作用以使两个模具半体125、127分离，由此在将熔融塑料材料114注入模腔122中时使第一模侧125及第二模侧127结合在一起。为支承这些夹持力，除任何其它数量的组件之外，夹持系统104可包括模具框架及模具基底。

一旦该束熔融塑料材料114注入模腔122中，那么往复式螺杆112停止向前移动。熔融塑料材料114采用模腔122的形式，并且在模具118内部冷却，直至塑料材料114固化。在固化时，压机124释放第一模侧115和第二模侧117，这些模侧随后彼此分离。成品部件可随后从模具118排出。模具118可包括任何数量的模腔122以增加总生产率。腔体的形状和/或设计可相同、类似和/或彼此不同。

注射模制机器100也包括经由连接件145与机器100通信联接的控制器140。连接件145可以是适于传输和/或接收电子信号的任何类型的有线和/或无线通信方案。在这些示例中，控制器140与至少一个传感器信号通信，诸如例如与位于喷嘴116中的传感器128和/或位于接近模腔122端部的传感器129信号通信。应理解，能够感测任何数量的模具118和/或机器100的特征的任何数量的额外传感器可放置在机器100的期望位置处。

控制器140可相对于注射模制机器100设置在多个位置中。作为示例，控制器140可与机器100成整体、包含在安装在机器上的外壳中、包含在邻近或接近机器定位或可远离机器定位的单独的外壳中。在一些实施例中，控制器140可经由如本领域中已知和/或常用的有线和/或有线信号通信部分地或完全控制机器的功能。

传感器128可以是适于(直接或间接)测量熔融塑料材料114的一个或多个特征的任何类型的传感器。传感器128可测量熔融塑料材料114的任何特征，这些特征在本领域中已知且使用，诸如例如压力、温度、黏度、流动速率、硬度、应变、光学特征(诸如半透明性、色彩、光折射和/或光反射及其类似物)或任何数量的指示这些的额外特征中的任何一个或多个。传感器128可以或可以不与熔融塑料材料114直接接触。在一些示例中，传感器128可适于测量任何数量的注射模制机器100的特征，而不仅仅是与熔融塑料材料114相关的那些特征。

传感器128产生传输至控制器140的输入部的信号。如果传感器128不位于喷嘴116内，则控制器140可用逻辑、命令和/或可执行程序指令来设定、构造和/或程序化以提供适当的校正因子，从而估计或计算喷嘴116中的所测量特征的值。

类似地，传感器129可以是适于(直接或间接)测量熔融塑料材料114的一个或多个特征以检测其在模腔122中的存在和/或情况的任何类型的传感器。在各种实施例中，传感器129可位于或靠近模腔122中的填充位置的端部处。传感器129可测量任何数量的本领域中已知的熔融塑料材料114和/或模腔122的特征，诸如例如压力、温度、黏度、流动速率、硬度、应变、光学特征(诸如半透明性、色彩、光折射和/或光反射及其类似物)或任何数量的指示这些的额外特征中的任何一个或多个。传感器129可以或可以不与熔融塑料材料114直接接触。

传感器129产生传输至控制器140的输入部的信号。如果传感器129不位于模腔122中的填充位置的端部处，则控制器140可用逻辑、命令和/或可执行程序指令设定、构造和/或程序化以提供适当的校正因子，从而估计或计算填充位置端部处的所测量特征的值。应理解，任何数量的额外传感器可用于感测和/或测量操作参数。

控制器140也与螺杆控制部126信号通信。在一些实施例中，控制器140产生信号，该信号从控制器140的输出部传输至螺杆控制部126。控制器140可控制任何数量的机器特征，诸如例如，注射压力(通过以保持喷嘴116中的熔融塑料材料114的期望熔融压力的速率来控制螺杆控制部126推进螺杆112)、机筒温度、夹钳闭合和/或打开速度、冷却时间、向前注射时间、总周期时间、压力设定点、排出时间、螺杆恢复速度及螺杆流速。其它示例是可能的。

来自控制器140的一个或多个信号可大体上用于控制操作模制工艺，以使得控制器140考虑材料黏度、模具温度、熔融温度的变化及其它影响填充速率的变化。调整可通过控制器140实时或接近实时(即，用对工艺进行感测值及变化的传感器128与传感器129之间的最小延时)进行，或校正可在后续周期中进行。此外，来源于任何数量的单独周期的若干信号可用作对模制工艺做出调整的基础。控制器140可经由本领域中已知的任何类型的信号通信方法连接至机器100中的传感器128、传感器129、螺杆控制部126及或任何其它组件。

控制器140包括适于控制其操作的软件141、任何数量的硬件元件142(诸如例如内存模块和/或处理器之类)、任何数量的输入部143、任何数量的输出部144及任何数量的连接件145。软件141可直接加载至呈非暂时性计算机可读介质形式的控制器140的内存模块上，或可替代地位于远离控制器140处，并且可经由任何数量的控制方法与控制器140通信。软件141包括逻辑、命令和/或可执行程序指令，该可执行程序指令可包含用于根据模具周期控制注射模制机器100的逻辑和/或命令。软件141可以或可以不包括操作系统、操作环境、应用环境和/或用户接口。

硬件142使用输入部143从被控制器140控制的注射模制机器接收信号、数据及信息。硬件142使用输出部144将信号、数据和/或其它信息发送至注射模制机器。连接件145表示一路径，通过该路径可将信号、数据及信息在控制器140与其注射模制机器100之间传输。在各种实施例中，该路径可以是物理连接件或非物理通信链路，该非物理通信链路类似于以本文所述或本领域中已知的任何方式构造的直接或间接的物理连接件工作。在各种实施例中，控制器140能以本领域中已知的任何额外或替代性方式构造。

连接件145表示一路径，通过该路径可将信号、数据及信息在控制器140与注射模制机器100之间传输。在各种实施例中，这些路径可以是物理连接件或非物理通信链路，该非物理通信链路类似于以本文所述或本领域中已知的任何方式构造的直接或间接的物理连接件工作。在各种实施例中，控制器140能以本领域中已知的任何额外或替代性方式构造。

如先前所述，在注射模制周期期间，传感器128、传感器129适于测量至少一个与操作机器100相关的变量。在所测量的变量到达指示部件在结构上坚固的阈值时，即，符合视觉、尺寸及结构性要求的阈值时，控制器140会将信号发送至机器，这致使模腔122打开且从模具118排出部件。在这些示例中，变量或特征可以是除时间(例如，周期、步骤或任何其它时间)外的变量或特征，因此时间不直接测量并用于确定何时排出部件。而是，变量或特征依赖于作为确定部件准备状态的因子的另一值或指示。

如图2中所示，注射模制周期的示例温度轮廓200包括多个不同阶段。在该示例中，传感器128、传感器129是任何类型的温度传感器(例如，红外传感器、热电偶、零下温度系数热敏电阻(negative temperature coefficient thermistor)和/或电阻温度探测器)且设置在浇口120处以及模具118内部或接近内部的位置处。在第一阶段202期间，熔融塑料材料114填充模腔122。在此阶段202中，浇口及模具温度相对较恒定。在阶段204期间，在填充模腔122后，熔融塑料材料114开始封装至模腔122中。此处，浇口温度经受显著下降，且部件温度逐渐降低。在冷却阶段206期间，浇口120冻结发生，并且模具开始冷却阶段。腔体122温度迅速降低，同时浇口温度开始平稳状态。在冷却阶段206中，随着移除足够的热量，部件变得硬化及固化，因此，随着温度值持续接近平稳状态，部件持续固化。在第四阶段208处，部件在结构上足够坚固以从腔体122排出。

在这些示例中，限定阈值可以是浇口冻结温度值。相应地，在传感器128测量到温度值低于指定浇口冻结值时，控制器140可传输信号以致使部件排出。在一些示例中，整体平均温度值和/或限制性壁部温度值可用作限定阈值。

在一些示例中，略高于或低于聚合物的实际浇口冻结温度的温度值可用作阈值。例如，若聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)，则适合的阈值可比实际浇口冻结温度高或低约20℃。除浇口冻结温度之外，可使用特定塑料材料的已知特性，诸如负载下的变形温度(Deflection Temperature Under Load，DTUL)或热变形/失真温度(Heat Deflection/Distortion Temperature，HDT)。在PMMA的情况下，此温度将在约85℃至95℃之间的范围内。其它示例是可能的。

在一些示例中，限定阈值可以是浇口120或腔体122温度的改变或衰减速率。控制器140可通过任何数量的方法计算改变速率，这些方法诸如例如通过在给定时间间隔内比较温度值。作为一非限制性示例，在半结晶聚合物的结晶温度下发生的热流变化可指示模制的部件足够固化以从模具118排出，或指示用以计算适当的排出时间的参考点。在这些示例的一些中，诸如改变速率或温度曲线下面积的变化的变量可用于确定部件是否足够固化至部件将在从腔体120排出时不变形或受损的点。

转至图3，示出了传统的(例如，高压)注射模制工艺300的典型压力轮廓。应理解，其它压力轮廓(例如，基本上恒定的压力轮廓)可与本文所述的非时间依赖的变量结合使用。在所示的示例中，传感器128、传感器129是任何类型的压力传感器(例如，表压传感器、差压传感器、诸如压电电阻应变计的力收集器型传感器、电容传感器、谐振传感器、热传感器和/或电磁传感器)，并且可设置在浇口120处和/或模具118内部或接近内部的位置处。在此工艺300中，熔融压力迅速增大至峰值压力(例如，超过15,000psi)，并且随后在第一时间段或阶段302期间保持在该峰值压力下或接近该峰值压力。下一阶段304表示熔融塑料材料114流入模腔122的填充时间。接下来，熔融压力降低且保持在较低压力下一段后续时间或阶段306。第三阶段306为封装阶段，其中保持熔融压力以确保模腔122中的所有空隙被回填(back filled)。在这些系统中，模腔122从流动通道端部朝向浇口120回填。因此，固化的不同阶段中的熔融塑料材料114根据自身封装。

在这些示例中，限定阈值可以是浇口120或腔体122压力值。相应地，在传感器128测量到压力值低于指示部件在结构上坚固以使得其将在从腔体120排出时不变形或受损的指定压力值时，控制器140可传输信号以使得部件排出。作为一示例，基于指示浇口120冻结下的聚合物材料的腔体压力的绝对下降，可打开模具，或者可开始工艺中的下一步骤。排出部件的最佳腔体压力将根据各特定聚合物的收缩率、部件应用及部件规格而不同。对于任何给定聚合物，排出部件的最佳腔体压力可基于部件几何形状、材料及应用而确定。其它示例是可能的。

在一些示例中，限定阈值可以是浇口120或腔体122压力的改变或衰减速率。控制器140可通过任何数量的方法计算改变速率，这些方法为诸如通过在给定时间间隔内比较压力值之类。腔体压力的改变速率将根据聚合物收缩率而不同。对于给定聚合物，可确定从模具118排出部件的最佳腔体压力。该值将根据部件几何形状、材料及应用而不同。在这些示例的一些中，诸如改变速率或压力曲线下面积的变化的变量可用于确定部件是否足够固化至部件将在从腔体120排出时不变形或受损的点。

在一些示例中，压力转换器可用于感测模具填充。随着转换器感测压力变化，它可发送转换为校准电压信号的电荷，控制器140解译该校准电压信号以识别指定水平的模具填充。在一些示例中，压力转换器可在感测到到达填充位置端部的聚合物时充当触发器，且可将信号发送至控制器140以使得额外一个或多个传感器探测非时间依赖的特征。例如，控制器140可启动硬度探测器以确定部件硬度何时到达阈值。在其它示例中，压力转换器可以“半”时间依赖的方法使用，其中在感测模具填充到达某一点(例如，填充点端部)后，定时器可随后激活以在期望时间下排出部件。如此构造，如果特定非时间依赖的传感器昂贵或难以在恒定基础上运行，则通过压力转换器来感测填充端部可减少另一个或多个传感器上的负担或负载。压力转换器的用途的其它示例是可能的。

在一些示例中，可使用冻结探测传感器，且可定位在模腔122的内部或外部。例如，一个或多个传感器128、传感器129可以是间接传感器、潜水传感器(submarined sensor)(例如，腔体插入件的薄壁设置在腔体表面与传感器之间)和/或设置在腔体或芯部插入件上的应变计、腔体或芯部框架板或分模线传感器。在冷流道系统或具有连接至模腔的材料递送系统的模具的情况下，可进行对流道系统固化及热特性的分析以避免与模制部件接触。

在一些示例中，一个或多个传感器128、传感器129可适于测量所形成的部件中的一定量的结晶度。例如，对于其可辨别的结晶度指示由该材料模制的部件准备好从模腔排出的聚合物材料，一个或多个传感器128、传感器129可以是能够测量聚合物中的聚合物性质及结晶度程度的X射线衍射传感器。可将感测的值发送至控制器140，该控制器140可比较该值与指示由该材料制成的在结构上坚固的模制部件的结晶度的阈值。

如图4中所示，对于样品热塑性树脂，硬度范围400的示例以肖氏D硬度计402(Shore D Durometer 402)及洛氏R硬度404(Rockwell R Hardness 404)比例提供。具体地，提供了聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、尼龙、缩醛(POM)及丙烯酸的值。这些值表示准备好排出的部件的近似硬度值。

转至图5，注射模制周期的示例硬度轮廓500包括多个不同阶段。在该示例中，传感器128、传感器129是任何类型的模内传感器，其能够与算法(例如，具有能够随着施加应变和/或负载移动的高k因子的线性转换器/编码器)组合确定表观硬度，并且设置在浇口120处和/或模具118或模腔122内部或接近内部的另一位置处。

在第一阶段502期间，熔融塑料材料114填充模腔122。在此阶段502中，浇口及模具硬度均相对较恒定且接近零。在阶段504期间，在填充模腔122后，熔融塑料材料114开始封装至模腔122中。此处，浇口120经受硬度的略微增大，随后模制部件外部上的硬度略微增大。在第三阶段506期间，浇口120冻结发生，并且模具开始冷却阶段。浇口120区域硬度迅速增大，接着是模制部件外部上的硬度略微增大。在冷却阶段506中，随着足够的热量移除，部件变得硬化且固化，因此，浇口120区域硬度迅速开始平稳状态，接着是模制部件外部上的硬度的迅速增大和平稳状态。在第四阶段508处，部件在结构上足够坚固以从腔体122排出。

在这些示例中，限定阈值可以是浇口冻结硬度值或部件硬度值。相应地，在传感器128测量到硬度值高于指定浇口冻结值时，控制器140可传输信号以致使部件排出。在一些示例中，限定阈值可以是浇口120或腔体122硬度值的改变或衰减速率。控制器140可通过任何数量的方法计算硬度的改变速率，这些方法诸如通过在给定时间间隔内比较表观硬度值的改变或斜率。

如图6中所示，注射模制周期的应变轮廓600包括多个不同阶段。例如，在2016年7月22日提交的美国专利申请第15/216,762号包括这些阶段的描述，该申请的内容以其全文以参见的方式纳入本文中。在该示例中，传感器128、传感器129是能够确定应变值的任何类型的模内传感器，并且设置在模具的分模线处或靠近该分模线处，或者设置在腔体或芯部块外部处或靠近该外部处。在第一阶段602处，熔融塑料材料114填充模腔122。在此阶段602中，应变的增加相对恒定且接近零。在阶段604处，在填充模腔122后，熔融塑料材料114开始封装至模腔122中。此处，随着熔融塑料材料114的力在模腔122内部的钢上推动，模腔122经受应变增大。在第三阶段606处，浇口120冻结发生，并且模具开始冷却阶段。随着不再迫使塑料向上抵靠模腔122内部的钢，应变值开始降低。在冷却阶段606中，随着移除足够的热量，部件变得硬化且固化，因此，部件开始远离腔体122内部的钢收缩，随后模具或腔体/芯部插入件外部上的应变迅速降低。在第四阶段608处，部件在结构上足够坚固以从腔体122排出。

在这些示例中，限定阈值可以是在电压中测量的实际应变值。相应地，在传感器128测量到应变值高于或低于指定应变电压值时，控制器140可传输信号以致使部件排出。在一些示例中，限定阈值可以是应变电压值的改变或衰减速率。控制器140可通过任何数量的方法计算应变的改变速率，这些方法诸如在给定时间间隔内比较应变值的改变或斜率。

如图7中所示，注射模制周期的光透射轮廓700包括多个不同阶段。在该示例中，传感器128、传感器129是能够确定光不存在或存在的任何类型的模内传感器，并且设置在模具的腔体浇口120处或接近该浇口120处，或设置在模腔122中。在第一阶段702处，熔融塑料材料114填充模腔122。在该阶段702中，电阻变化相对不变且接近所使用的特定传感器的最大电阻值。最大电阻值对应不受阻的光透射。在阶段704处，在填充模腔122后，熔融塑料材料114开始封装至模腔122中。此处，模腔122经受表示光透射阻断的电阻降低。在第三阶段706处，浇口120冻结发生，并且模具开始冷却阶段。电阻值开始显著降低。在冷却阶段706中，随着移除足够的热量，部件变得硬化及固化，因此，部件开始在腔体122内部硬化和/或结晶，由此致使所测量的电阻的迅速降低。在第四阶段708处，部件在结构上足够坚固以从腔体122排出。

在这些示例中，限定阈值可以是以欧姆(ohms)测量的实际或计算电阻值。相应地，在传感器128测量到高于或低于指定电阻欧姆值的值时，控制器140可传输信号以致使部件排出。在一些示例中，限定阈值可以是电阻欧姆值的改变或衰减速率。控制器140可通过任何数量的方法计算电阻的改变速率，这些方法诸如在给定时间间隔内比较电阻值的改变或斜率。

如图8中所示，注射模制周期的折射轮廓800包括多个不同阶段。在该示例中，传感器128、传感器129是能够确定光不存在或存在(以电阻测量)的任何类型的模内传感器，并且设置在模具的腔体浇口120处或接近该浇口120处，或设置在模腔122中。在第一阶段802处，熔融塑料材料114填充模腔122。在该阶段802中，电阻变化不变且接近所使用的特定传感器的最大电阻值。在阶段804处，在填充模腔122后，熔融塑料材料114开始封装至模腔122中。此处，由于熔融塑料材料114与模腔122的钢表面之间的接触，模腔122不经受电阻变化。在第三阶段806处，浇口120冻结发生，并且模具开始冷却阶段。由于收缩塑料材料与模腔122之间的分离，对于浇口区域电阻值首先开始显著降低。在冷却阶段806中，随着移除足够的热量，部件变得硬化且固化，因此，部件开始在腔体122内部硬化和/或结晶，随后由于部件远离模腔122收缩，电阻迅速降低。在第四阶段808处，部件在结构上足够坚固以从腔体122排出。

在这些示例中，限定阈值可以是以欧姆测量的实际或计算电阻值。相应地，在传感器128测量到高于或低于指定电阻欧姆值的值时，控制器140可传输信号以致使部件排出。在一些示例中，限定阈值可以是电阻欧姆值的改变或衰减速率。控制器140可通过任何数量的方法计算电阻的改变速率，这些方法诸如在给定时间间隔内比较电阻值的改变或斜率。

在一些示例中，传感器128、传感器129中的任一个可适于测量任何数量的部件的光学特征以确定是否超出阈值。例如，一个或多个传感器128、传感器129可以是光学感光器、红外传感器、光纤传感器、色彩或影像传感器、光电探测器以及类似物。一个或多个传感器128、传感器129可设置在腔体122中或接近腔体122以测量部件的期望光学特征。例如，一个或多个传感器128、传感器129可适于测量光透射、反射、折射和/或吸收值以确定部件的半透明性和/或色彩。在这些示例中，模制部件可具有随着部件冷却而变化的特定光学值，因此在到达对应于在从腔体120排出时将不变形或受损的在结构上坚固的部件的阈值时，一个或多个传感器128、传感器129可测量该值，并且控制器140可确定部件准备好排出。在一些示例中，塑料材料114可包括根据材料温度而改变色彩的颜料或其它化学品。一个或多个传感器128、传感器129可感测这些变化的色彩，并且在部件到达特定色彩时排出部件。用于探测这些变化的机构或设备可包括用于探测电压和/或电阻变化的系统，并且特定针对于关于材料类型及部件几何形状的各单独应用。

在一些示例中，传感器128、传感器129中的任一个可适于测量部件的色彩或不透明性的差异。例如，表明给定部件或材料的结晶度和/或不透明性的水平的指定德尔塔-E(Delta-E)值可用于确定部件准备状态。许多半结晶聚合物在注射模制工艺的熔融状态中显得清澈(透光)，而它们在冷却期间变得不透光。半结晶聚合物在聚合物基质折射及散射光中由于形成结晶变得不透光。可参考聚合物的色彩或不透明性以帮助确定何时触发部件从模腔122移除。在一些示例中，特定聚合物不透明性可指定为结晶度的阈值。聚合物中的结晶度的量将改变聚合物的物理及机械特性，因此在排出之前感测结晶度的量可提供关于部件是否在结构上足够坚固以排出的清晰指示。

在一些示例中，传感器128、传感器129中的任一个可适于测量部件的比重，即，对于相同的给定体积，部件的质量与参考部件的质量之比，以确定是否超出阈值。例如，一个或多个传感器128、传感器129可用于使用具有可移动针和高k因子的线性转换器或编码器或者反射传感器基于位置来计算表观比重，该反射传感器或线性转换器或编码器定位在流道系统中、定位在浇口120处或接近浇口120处或定位在模腔122中。在一些示例中，可使用预先确定的部件质量并且周期性地与模制部件的测量值相比，直至通过控制器140计算出可确定部件准备好排出的特定比重值，该特定比重值对应于在从腔体120排出时将不变形或受损的在结构上坚固的部件。

在一些示例中，传感器128、传感器129中的任一个可适于测量部件的分子移动以确定是否超出阈值。例如，一个或多个传感器128、传感器129可以是能够捕捉各种形式的分子移动的任何类型的光谱学设备。一个或多个传感器128、传感器129可设置在腔体122中或接近腔体122以测量部件的期望水平的分子稳定性。在这些示例中，模制部件可具有随着部件冷却而降低的特定分子移动值，因此在到达对应于在从腔体120排出时将不变形或受损的在结构上坚固的部件的阈值时，一个或多个传感器128、传感器129可测量该值，并且控制器140可确定部件准备好排出。例如，热量或温度传感器可在这些应用中使用。

在一些示例中，传感器128、传感器129中的任一个可适于测量部件在模腔中收缩的量。例如，特定材料可具有已知收缩率和内部模具温度。当部件被确定为已收缩对应于在从腔体120排出时将不变形或受损的结构上坚固的部件的足够的阈值时，一个或多个传感器128、传感器129可测量该值，并且控制器140可确定部件准备好排出。例如，空气可以已知压力及速率、速度或流速泵送通过模腔122，其中空气到达传感器128、传感器129中的任一个，或引入空气的压力下降可指示模制部件外壁与模腔122之间的间隙尺寸。当传感器128、传感器129中的任一个测量到阈值时，部件在结构上足够坚固并准备好排出，因此传感器128、传感器129可与控制器140联网以在实现该情况时开始排出部件。

在一些示例中，传感器128、传感器129中的任一个可适于测量模腔中的部件的坚固特征。例如，特定材料可具有已知密度值。当部件被确定为具有对应于在从腔体120排出时将不变形或受损的结构上坚固的部件的足够的密度阈值时，一个或多个传感器128、传感器129可测量该值，并且控制器140可确定部件准备好排出。例如，传感器128、传感器129中的任一个可适于传输和/或测量可穿过模制部件的超声波声波。当测量到与在结构上坚固的密度相关的特定频率时满足阈值。

所描述的测量值中的任一个可在各种位置处(即，模腔122内部或外部)测量。在模腔122外部的位置处取测量值的示例中，在打开模具后，但在排出部件之后，一个或多个传感器128、传感器129可适于测量期望的变量并确定部件是否在结构上足够坚固以从模腔122排出。如果在部件排出后，该部件被确定为冷却不足，则控制器140将发送输出至模制机器100以表明该部件为“丢弃”。该部件将随后在用于处置丢弃部件的设施中根据现有程序进行处理。

在一些示例中，工艺可测量在第一注射模制周期期间确定为表示在结构上坚固的部件的非时间依赖的变量值。在后续注射模制周期期间，该工艺可再次测量非时间依赖的变量值，并且比较该后续测量与第一测量。在第二测量约等于第一测量时，该工艺可从模腔122排出部件。如此构造，该工艺可设定成在周期间(inter-cycle)基础上操作。应理解，在一些示例中，该工艺可依赖于预先确定的非时间依赖的变量阈值，并因此在测量值与阈值之间的比较可在第一模制周期中进行。

在一些示例中，指示浇口冻结或部件准备状态的任何其它指示可用于触发立方体模具(cube mold)以旋转至下一工位。如果基底组件的注射是在立方体模具工艺中的速率限制步骤，则总周期时间将减少了相应量。此外，部件准备状态的指示可在立方体模具工艺中的第二冷却步骤中实施，其中获得先前提及的阈值中的任一种(例如，硬度值)。

此外，在一些示例中，任何数量的不同类型的传感器可以组合使用来表示模具面上所有部件的“平均”部件准备状态情况。当此平均值超出期望阈值时，可排出所有部件。

在一些示例中，机器可监测一个或多个周期或束的结果以确定用于后续模具周期或束的最佳排出时间。相应地，总部件测量可用于表示部件准备状态的水平。可使用该值基于这些结果来调整后续束。

本领域技术人员将认识到，可在不脱离本发明的范围的情况下对于上述实施例作出各种修改、更改及组合，并且这些修改、更改及组合应视为在本发明概念的范围内。

除非传统装置加功能术语明确地叙述，诸如明确在权利要求书中叙述的“用于…的装置”或“用于…的步骤”术语，否则在该专利申请的结尾处的该专利权利要求书不旨在在35U.S.C.§112(f)下理解。本文所述的系统及方法是针对计算机功能性的改进，并且提高传统的计算机的功能。

Claims (31)

1.一种用于确定部件在注射模制周期期间是否准备好从模腔排出的方法，所述方法包括：

在所述注射模制周期期间测量至少一个非时间依赖的变量；

在所述测量的至少一个非时间依赖的变量到达指示所述部件在结构上坚固的阈值时，从所述模腔排出所述部件。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个非时间依赖的变量在所述模腔内部的位置处测量。

3.如权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个非时间依赖的变量包括在所述注射模具或所述模腔的浇口处测量的浇口温度值。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个非时间依赖的变量包括在所述注射模具或所述模腔中测量的应变值。

5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个非时间依赖的变量包括所述部件的至少一部分的硬度值。

6.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个非时间依赖的变量包括所述部件的至少一部分的光学透明度值。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个非时间依赖的变量包括背压值。

8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个非时间依赖的变量包括部件收缩值。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，将空气以已知压力引入通过所述模腔并且用于确定所述模制部件与所述模腔之间的间隙尺寸。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述空气的比率、速度及流速中的至少一个用于确定所述间隙尺寸。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述经引入的空气的压力下降用于确定所述间隙尺寸。

12.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个非时间依赖的变量包括使用超声波透射所测量的密度值。

13.如权利要求1-12中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个非时间依赖的变量包括德尔塔-e值。

14.如权利要求1-13中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个非时间依赖的变量在所述模腔外部的位置处测量。

15.一种用于确定注射模制部件是否准备好从注射模腔排出的方法，所述方法包括：

在所述模腔外部的位置处测量一个或多个非时间依赖的变量；

在所述测量的一个或多个非时间依赖的变量到达指示所述部件在结构上坚固的阈值时，从所述模腔排出所述部件。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述一个或多个非时间依赖的变量中的至少一个包括浇口温度值。

17.如权利要求15或16中任一项所述的方法，其特征在于，所述一个或多个非时间依赖的变量中的至少一个包括应变值。

18.如权利要求15-17中任一项所述的方法，其特征在于，所述一个或多个非时间依赖的变量中的至少一个包括所述部件的至少一部分的硬度值。

19.如权利要求15-18中任一项所述的方法，其特征在于，所述一个或多个非时间依赖的变量中的至少一个包括所述部件的至少一部分的光学透明度值。

20.如权利要求15-19中任一项所述的方法，其特征在于，所述一个或多个非时间依赖的变量中的至少一个包括背压值。

21.一种用于确定注射模制部件是否准备好从注射模腔排出的方法，所述方法包括：

在第一注射模制周期中，将第一束熔融塑料材料注入模腔中；

在所述第一注射模制周期期间，测量非时间依赖的变量的第一非时间依赖的变量值，所述第一非时间依赖的变量值指示部件是结构上坚固的；

在所述第一注射模制周期之后的第二注射模制周期期间，将第二束熔融塑料材料注入所述模腔中；

在所述第二注射模制周期期间，测量所述非时间依赖的变量的第二非时间依赖的变量值；以及

当所述第二非时间依赖的变量值约等于所述第一非时间依赖的变量值时，从所述模腔排出所述部件。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述非时间依赖的变量包括以下中的至少一个：

所述部件的光学尺寸；

部件厚度值；

部件温度值；以及

光学清晰度值。

23.如权利要求21或22所述的方法，其特征在于，所述第一非时间依赖的变量值在从所述模腔排出所述部件之前测量。

24.如权利要求21-23中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一非时间依赖的变量值在从所述模腔排出所述部件之后测量。

25.一种非时间依赖的注射模制系统，包括：

注射模制机器，所述注射模制机器包括注射单元和形成模腔的模具，所述注射单元适于接纳熔融塑料材料并将所述熔融塑料材料注入所述模腔中以形成模制部件；

控制器，所述控制器适于控制所述注射模制机器的操作；以及

一个或多个传感器，所述一个或多个传感器联接至所述注射模制机器和所述控制器；

其中，所述一个或多个传感器中的至少一个适于测量所述注射模制机器的非时间依赖的变量，并将所述测量的非时间依赖的变量传输至所述控制器，其中，所述控制器适于确定所述测量的非时间依赖的变量是否到达指示所述模制部件在结构上坚固的阈值，并且还适于致使所述模制部件在所述测量的非时间依赖的变量到达所述阈值时从所述模腔排出。

26.如权利要求25所述的系统，其特征在于，所述一个或多个传感器中的至少一个适于在所述模腔内部的位置处测量所述非时间依赖的变量。

27.如权利要求25或26中任一项所述的系统，其特征在于，所述一个或多个传感器中的至少一个包括温度传感器，所述温度传感器适于感测以下中的至少一个：

在所述注射模具或所述模腔的浇口处测量的浇口温度值；

在所述模腔中测量的腔体温度值；以及

温度改变比率。

28.如权利要求25-27中任一项所述的系统，其特征在于，所述一个或多个传感器中的至少一个包括适于测量所述注射模具或所述模腔的应变值的应变传感器。

29.如权利要求25-28中任一项所述的系统，其特征在于，所述一个或多个传感器中的至少一个包括适于测量所述熔融塑料材料和所述模制部件中的至少一个的硬度值的硬度传感器。

30.如权利要求25-29中任一项所述的系统，其特征在于，所述一个或多个传感器中的至少一个包括适于测量所述模制部件的至少一部分的光学特征的光学传感器。

31.如权利要求25-30中任一项所述的系统，其特征在于，所述一个或多个传感器中的至少一个包括压力传感器，所述压力传感器适于感测以下中的至少一个：

所述注射模制单元的背压值；

腔体压力；以及

压力改变比率。