CN112384351B - 用于控制注射模制机的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于控制具有第一配置和形成模腔的模具且根据注射周期控制的注射模制机的系统和方法包含：获得具有第二配置的注射模制机的注射周期的部分的模式，以及操作具有所述第一配置的所述注射模制机以将熔融材料注射到所述模腔中。在操作具有所述第一配置的所述注射模制机的同时，使用所获得的模式控制所述注射周期的部分。

Description

用于控制注射模制机的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月22日提交的第62/688,491号美国临时申请的权利，所述临时申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开大体上涉及注射模制，且更具体地说，涉及用于使用特定压力特征曲线来控制注射模制机的方法。

背景技术

注射模制是一种常用于大量制造由热塑性材料构成的零件的技术。在重复注射模制过程期间，将通常呈小球粒或珠粒形式的热塑性树脂引入注射模制机中，所述注射模制机在热和压力下使所述球粒熔化。在注射周期中，将熔融材料强力注射到具有特定期望空腔形状的模腔中。注射的塑料在压力下保持在模腔中且随后被冷却，并作为固化零件被移除，所述固化零件的形状非常类似于模具的空腔形状。单个模具可具有任何数量的单个空腔，所述空腔可以通过将熔融树脂流引导到所述空腔中的浇口连接到流动通道。典型的注射模制过程通常包含四个基本操作：(1)在注射模制机中将塑料加热以使所述塑料在压力下流动；(2)将熔融塑料注射到已闭合的两个半模之间限定的一个或多个模腔中；(3)使所述塑料在压力下在一个或多个空腔中冷却并硬化；并且(4)打开所述半模并从模具中弹出零件。

在这些系统中，控制系统根据注射周期控制注射模制过程，所述注射周期限定注射模制机的各个组件的一系列控制值。例如，注射周期可以由固定和/或可变的熔体压力特征曲线来驱动，由此控制器使用在喷嘴处感测到的压力作为确定对材料施加的驱动力的输入。注射周期还可由固定或可变的螺杆速率特征曲线控制，由此控制器感测注射螺杆的速率作为确定对材料施加的驱动速度的输入。

模制条件的变化会对熔融塑胶材料的属性造成显著影响。作为实例，树脂批次之间的材料规格的差异和环境条件(例如周围温度或湿度的改变)的改变可提高或降低熔融塑胶材料的黏度。当熔融塑胶材料的黏度改变时，模制零件的质量会受到影响。例如，如果熔融塑胶材料的黏度增大，那么在填充后，由于需要较大的压力，模制零件可能会“封装不足”或密度较低，以达到最佳零件质量。相反，如果熔融塑胶材料的黏度减小，那么当将较薄的熔融塑胶材料压入模腔的接缝中时，模制零件可能会飞边。此外，与原材料混合的再生塑胶材料可能会影响组合塑胶材料的熔体流动指数(MFI)。两种材料的不相容混合还会在周期之间引起MFI的变化。

一些常规的注射模制机并不调整模制周期以解决黏度、MFI或其它材料属性改变的问题。因此，这些注射模制机可能生产出质量较低的零件，而所述质量较低的零件必须在质量控制检查期间移除，由此导致操作效率低下。此外，由于注射模制运行可包含数百个(如果不是数千个)模制周期，所以所述注射模制机的环境条件在运行的每个模制周期中都不是恒定的。因此，即使模制周期适于在运行开始时考虑环境因素，但不断变化的环境条件仍可导致在所述运行后期执行的模制周期期间生产出质量较低的零件。

另外，依赖于感测到的熔体压力值可导致模制零件不一致。例如，在注射周期基于固定的熔体压力设定点曲线的环境中，所述注射周期可能无法正确地注射具有变化特性的材料(例如，再研磨、可生物降解和/或可再生材料)。另外，尽管一些系统可使用可调节的熔体压力设定点曲线，但当材料规格(例如，黏度和零件密度)确实发生变化时，这些系统通常不能维持材料公差。因此，这些系统可能会生产出尺寸不一致的零件，由此使操作效率更低。这些问题在常规的注射模制过程中进一步实现，所述注射模制过程通过螺杆速率控制到转移位置，将周期从注射移动到保持。例如，随着黏度减小，材料更易于移动。注射部分将以与标称过程相同的速率移动材料，但将控制到同一保持压力，从而使零件密度更高。相反，黏度较大的材料在以标称速率填充后，会产生密度较小的零件，可能封装不足或生产出尺寸超出规格的零件。

此外，在引导大规模零件生产的准备和验证阶段期间，必须对每个不同的模制系统进行验证过程。换句话说，对于实验与模制零件的实际大规模生产之间的每个阶段，现有系统需要冗长的验证和实验阶段以正确识别理想的控制值。当修改系统以容纳不同数量的模腔时(例如，当从具有两个空腔的模具发展到具有四个、八个、16、32、64、196个模腔等时)，也需要此类过程。每个验证和实验阶段可能花费长达六个月的时间，且因此可能导致相当长的停工时间，同时增加总成本且需要原本可用于不同系统的大量资源。

发明内容

本发明范围内的实施例涉及控制注射模制机，以通过将理想的空腔压力特征曲线作为系统输入处理来控制注射周期的操作以生产可重复一致的零件。使用试验工具可获得具有合适质量的原型，并将来自此注射周期的参数用于所有后续注射周期，从而避免执行耗时的重新验证过程的需要。用于控制具有第一配置和形成模腔的模具且根据注射周期控制的注射模制机的系统和方法包含：获得具有第二配置的注射模制机的注射周期的部分的模式，且操作具有所述第一配置的所述注射模制机以将熔融材料注射到所述模腔中。在操作具有第一配置的注射模制机的同时，使用所获得的模式控制注射周期的部分。

在这些实例中，获得模式包含获得具有第二配置的注射模制机的注射周期的空腔压力设定点曲线。通过在模制周期期间测量模腔的空腔压力值来操作具有第一配置的注射模制机。在测量标称空腔压力值后，开始至少部分取决于所获得的模式的注射周期的模式识别部分。调整对熔融材料施加的驱动力，使得所测得的空腔压力与所获得的注射周期的模式相匹配。

在一些形式中，具有第一配置的注射模制机包含第一数量的模腔。具有第二配置的注射模制机包含与第一数量的模腔不同的第二数量的模腔。在一些形式中，具有第一配置的注射模制机是第一注射模制机，且具有第二配置的注射模制机是第二、不同的注射模制机。具有第二配置的注射模制机可以是试验工具。

注射周期可包含第一部分和第二部分。注射周期的第一部分可至少部分地由熔体压力特征曲线控制，且第二部分可至少部分地由所获得的模式控制。所获得的模式可指示用于特定模具的最优压力迹线。

可使用任何数量的驱动机构向熔融材料施加压力。例如，可使用电压机、伺服液压机、全液压或任何其它类型的压力机。在一些实例中，可通过喷嘴熔体压力转换器接收基于熔体压力控制的输入。可通过位于空腔中或附近的空腔压力转换器获得空腔压力测量值。

根据另一方面，一种注射模制机可包含：第一注射单元，其具有形成模腔的模具；控制器，其适于根据注射周期控制所述注射模制机的操作；以及第一传感器和第二传感器(例如，压力传感器)，其耦合到所述注射模制机和所述控制器。第一注射单元适于接收熔融塑胶材料且将其注射到模腔中以形成模制零件。注射周期包含第一部分及第二部分，其中在所述第一部分期间，控制器至少部分地基于从第一传感器获得的测量值来控制注射单元。在事件发生后，注射周期的第二部分开始，由此控制器进一步至少部分地基于从第二传感器获得的测量值来控制注射单元。注射周期的第二部分根据从第二注射单元得到的先前获得的模式进行操作。

附图说明

尽管本说明书通过特别指出并明确要求保护被视为本发明的主题的权利要求书作出结论，但相信通过以下结合附图的描述将更全面地理解本发明。出于更清楚地展示其它元件的目的，可能已通过省略所选元件简化一些附图在一些图中这样省略元件未必指示特定元件在任何示例性实施例中存在或不存在，除非可能在相应文字描述中明确如此叙述。所有附图都不一定按比例绘制。例如，图中一些元件的尺寸和/或相对定位可相对于其它元件放大，以有助于改善对本发明的各种实施例的理解。

图1示出根据本公开的各种实施例的具有耦合到其的控制器的示例性第一注射模制机的示意图；

图2示出根据本公开的各种实施例的注射模制周期的示例性注射特征曲线；

图3示出注射模制周期的现有技术注射特征曲线的第一实例，由此调整熔体压力设定点以考虑材料特性的变化；

图4示出用于注射模制周期的现有技术注射特征曲线的第二实例；

图5示出根据本公开的各种实施例的利用模式识别控制的注射模制周期的第一示例性注射特征曲线；

图6示出根据本公开的各种实施例的利用模式识别控制的注射模制周期的第二示例性注射特征曲线；以及

图7示出根据本公开的各种实施例的具有耦合到其的控制器的示例性第二注射模制机的示意图。

具体实施方式

一般来说，本公开的各方面包含用于控制注射模制机的系统和方法，其中获得用于第一注射单元和/或机器的操作模式(例如，操作曲线)且使用所述操作模式以至少部分地控制任何数量的额外注射单元和/或机器的操作。在这些系统和方法中，其它注射单元和/或机器的注射周期至少部分地取决于期望操作模式(即，以闭环方式)，所述期望操作模式指示保持在期望尺寸公差内的高质量零件。因此，系统可以按需要调整注射过程的操作参数，以使所述系统的输出与操作模式的输出相匹配。如本文中所使用，词组“开始注射周期的模式识别部分”是指控制器开始操作，所述操作使注射模制机以取决于所获得的操作模式或特征曲线的方式操作。

在一些实例中，操作模式可呈操作曲线的形式，所述操作曲线可以在其中使用原型或试验工具的开发的验证或试验阶段期间被识别。合适的操作曲线的一个此类实例是空腔压力曲线。如将在下文进一步详细论述，系统可调整注射模制机的操作参数，以使所述系统的输出与从用于验证和/或原型开发目的的原始机器得到的先前识别的空腔压力曲线相匹配。

如此配置，一旦使用第一机器获得具有期望物理特性(例如，结构合理的模制原型)的原型，就可随后在不同机器的注射周期中使用从验证或检核过程得到的注射参数，由此消除经历再验证和/或检核的需要。因此，由于不再需要这些资源密集型过程，因此可以大大降低重新验证的成本，且可大大提高操作效率。结果，与常规方法相比，模制零件可更快地进入市场。

所描述的系统和方法需要首先从可以用于驱动其它注射模制机的注射周期的注射模制机获得模式。因此，将首先描述获得模式的过程。一旦获得此理想模式，就可在具有与原始机器的模腔相同或几乎相同的模腔的任何注射机器上复制此理想模式。

转向附图，在此描述了注射模制过程。本文中所描述的方法可适用于电压机、伺服液压机、液压机和其它已知机器。如图1所示，第一注射模制机100包含注射单元102和夹持系统104。注射单元102包含料斗106，所述料斗适于接收呈球粒108或任何其它适合形式的材料。在许多这些实例中，球粒108可以是聚合物或基于聚合物的材料。其它实例是可能的。应了解，图7中示出的第二注射模制机500可具有与机器100类似的特征，且由此图7中示出的元件由在增加了400的图1中示出的实施例中指示的类似附图标记指定。因此，将不会相当详细地描述这些特征。

料斗106将球粒108馈送到注射单元102的加热筒110中。在被馈送到加热筒110之后，球粒108可通过往复式螺杆112被驱动到所述加热筒110的末端。加热筒110的加热和往复式螺杆112对球粒108的压缩使所述球粒108熔化，由此形成熔融塑胶材料114。通常选择在约130℃到约410℃的温度范围内的温度下对熔融塑胶材料114进行加工。

往复式螺杆112向前推进并迫使熔融塑胶材料114朝向喷嘴116，以形成一射注(ashot of)的塑胶材料，所述射注的塑胶材料将通过将所述熔融塑胶材料流114引导到模腔122的一个或多个浇口120最终注射到模具118的模腔122中。换句话说，往复式螺杆112被驱动以对熔融塑胶材料114施加力。在其它实施例中，喷嘴116可通过进料系统(未示出)与一个或多个浇口120分离。模腔122形成在模具118的第一模具侧面125与第二模具侧面127之间，且所述第一模具侧面125和所述第二模具侧面127在压力下通过压力机或夹持单元124固持在一起。

在模制过程期间，压力机或夹持单元124施加预定的夹持力，所述预定的夹持力大于由注射压力作用以使两个半模125、127分离所施加的力，由此在将熔融塑胶材料114注射到模腔122中时使第一模具侧面125和第二模具侧面127固持在一起。为了支撑这些夹持力，除了任何其它数量的例如连接杆的组件之外，夹持系统104还可包含模具框架和模座。

一旦射注的熔融塑胶材料114被注射到模腔122中，往复式螺杆112就停止向前移动。熔融塑胶材料114采用模腔122的形式，且在模具118内部冷却，直到所述塑胶材料114固化。在固化之后，压力机124释放第一模具侧面115和第二模具侧面117，随后所述模具侧面彼此分离。成品零件接着可从模具118弹出。模具118可包含任意数量的模腔122，以增加总产率。空腔的形状和/或设计可彼此相同、相似和/或不同。例如，家族式模具可包含预期彼此配合或以其它方式操作的相关组件零件的空腔。

注射模制机100还包含通过连接件145与机器100以通信方式耦合的控制器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/或无线通信协议。在这些实例中，控制器140与至少一个传感器进行信号通信，所述传感器例如位于喷嘴116中或附近的传感器128和/或位于模腔122中或附近的传感器129。在一些实例中，传感器129位于注射机100的歧管或流道中。应理解，可使用能够感测模具118和/或机器100的任何数量的特性的任何数量的额外传感器，且将所述额外传感器放置在所述机器100的期望位置。作为另一实例，可使用能够检测模腔122中的流动前沿进程的任何类型的传感器。

控制器140可以相对于注射模制机100安置在多个位置中。作为实例，控制器140可以与机器100集成在一起，包含在安装在所述机器上的外壳中，包含在放置在邻近或接近所述机器的单独外壳中，或者可以远离所述机器放置。在一些实施例中，控制器140可以通过如本领域中已知和/或常用的有线和/或有线信号通信部分或完全控制机器的功能。

传感器128可以是适于(直接或间接)测量熔融塑胶材料114的一个或多个特性的任何类型的传感器。传感器128可测量本领域中已知且使用的熔融塑胶材料114的任何特性，例如压力、温度、黏度、流动速率、硬度、应变、例如半透明性、颜色、光折射和/或光反射等的光学特性或指示这些特性的任何数量的额外特性中的任何一个或多个。传感器128可或可不与熔融塑胶材料114直接接触。在一些实例中，传感器128可适于测量注射模制机100的任何数量的特性，而不仅仅是与熔融塑胶材料114有关的那些特性。作为实例，传感器128可以是压力转换器，所述压力转换器测量喷嘴116处的熔融塑胶材料114的熔体压力。

传感器128产生信号，所述信号被传输到控制器140的输入端。如果传感器128不位于喷嘴116内，那么可以用逻辑、命令和/或可执行程序指令来对控制器140进行设置、配置和/或编程以提供适当的校正因子，以估计或计算所述喷嘴116中所测得的特性的值。

类似地，传感器129可以是适于(直接或间接)测量熔融塑胶材料114的一个或多个特性以检测其在模腔122中的现状和/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中的填充结束位置。传感器129可测量本领域中已知的熔融塑胶材料114和/或模腔122的任何数量的特性，例如压力、温度、黏度、流动速率、硬度、应变、例如半透明性、颜色、光折射和/或光反射等的光学特性或指示这些特性的任何数量的额外特性中的任何一个或多个。传感器129可或可不与熔融塑胶材料114直接接触。作为实例，传感器129可以是测量空腔122内的熔融塑胶材料114的空腔压力的压力转换器。传感器129产生信号，所述信号被传输到控制器140的输入端。可使用任何数量的额外传感器来感测和/或测量操作参数。

控制器140还与螺杆控制器126进行信号通信。在一些实施例中，控制器140产生信号，所述信号从控制器140的输出端传输到螺杆控制器126。控制器140可以控制机器的任何数量的特性，例如注射压力(通过控制螺杆控制器126来使螺杆112以维持对应于喷嘴116中的熔融塑胶材料114的期望值的速率前进)、机筒温度、夹具关闭和/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、弹出时间、螺杆恢复速度和螺杆速率。其它实例是可能的。

来自控制器140的一个或多个信号可通常用于控制模制过程的操作，以使得控制器140考虑材料黏度、模具温度、熔体温度的变化以及影响填充率的其它变化。可由控制器140实时或几乎实时地(即，在感测值和改变过程的传感器128、129之间具有最小延迟)进行调整，或可以在后续周期中进行校正。此外，可将从任何数量的单个周期中得到的若干信号用作调整模制过程的基础。控制器140可通过本领域中已知的任何类型的信号通信方法连接到传感器128、129、螺杆控制器126和/或机器100中的任何其它组件。

控制器140包含适于控制其操作的软件141、任何数量的硬件元件142(例如，非暂时性存储器模块和/或处理器)、任何数量的输入端143、任何数量的输出端144以及任何数量的连接件145。软件141可以非暂时性计算机可读介质的形式直接加载到控制器140的非暂时性存储器模块上，或可替代性地位于远离所述控制器140的位置并且可通过任何数量的控制方法与所述控制器140通信。软件141包含逻辑、命令和/或可执行程序指令，所述可执行程序指令可含有用于根据模制周期控制注射模制机100的逻辑和/或命令。软件141可包含或可不包含操作系统、操作环境、应用程序环境和/或用户界面。

硬件142使用输入端143以从由控制器140控制的注射模制机接收信号、数据和信息。硬件142使用输出端144将信号、数据和/或其它信息发送到注射模制机。连接件145表示可以通过其在控制器140与其注射模制机100之间传输信号、数据和信息的路径。在各种实施例中，此路径可以是物理连接或非物理通信链路，所述非物理通信链路类似于以本文中描述的或本领域已知的方式配置的直接或间接的物理连接工作。在各种实施例中，可以本领域中已知的任何额外或替代方式来对控制器140进行配置。

连接件145表示可以通过其在控制器140与注射模制机100之间传输信号、数据和信息的路径。在各种实施例中，这些路径可以是物理连接或非物理通信链路，所述非物理通信链路类似于以本文中描述的或本领域已知的方式配置的直接或间接的物理连接工作。在各种实施例中，可以本领域中已知的任何额外或替代方式来对控制器140进行配置。

在一些实例中，控制器140可呈第一控制器和第二控制器的形式，所述控制器的每一个具有与所述控制器140中的那些特征相似的特征。在这些实例中，第一控制器可控制注射周期的第一部分，且第二控制器可控制所述注射周期的第二部分。

如图2所示，常规注射模制周期的示例性注射特征曲线200包含多个不同阶段。尽管所示实例描绘大致上恒定的压力特征曲线，但可结合本文中描述的方法来使用其它压力特征曲线(例如，速率受控的高压注射模制过程)。在所示实例中，传感器128、129是任何类型的压力传感器(例如，表压传感器、差压传感器、例如压电电阻式应变仪的力收集器类型传感器、电容性传感器、谐振传感器、热传感器和/或电磁传感器)，且安置在喷嘴116处且位于模具118内部、内部附近或外壁上。具体来说，传感器128可以是感测注射机的熔体压力的喷嘴转换器，且传感器129可以是感测所述注射机的空腔压力的空腔压力转换器。

在所示实例中，识别呈理想的熔体压力特征曲线或设定点210形式的操作模式，且将所述操作模式用作控制注射模制机100的操作的输入。换句话说，在此实例中，将熔体压力设定点210用作确定机器100应如何操作的输入，而传感器128向控制器140提供反馈以确定是否应对注射周期进行调整以匹配所述熔体压力设定点210。如图2所示，熔体压力曲线212反映由传感器128测得的熔体压力。因此，控制器140可调整对螺杆112施加的压力，以将熔体压力曲线212维持在熔体压力设定点210。取决于所使用的机器100的类型，可使用不同的阀和/或电机来维持和/或调整对螺杆112的背面施加的压力。例如，可使用伺服电机来转动螺杆驱动器并控制所述螺杆112的移动，可使用控制对所述螺杆112施加的液压流体的量的流量控制阀，或可使用比例阀。

在第一阶段202期间，熔融塑胶材料114首先填充模腔122。在此阶段202中，控制器140将熔体压力增加到大致上恒定的压力值(例如，大约10,000psi)，且随后在熔融塑胶材料114填充模腔122时使所述熔体压力保持在此压力值或接近此压力值。随后，熔融塑胶材料114进入封装/保持阶段204，在所述阶段维持熔体压力以确保模腔122中的所有间隙被回填。在这些系统中，从流动通道的末端向浇口120反向填充模腔122。结果，处于固化的各个阶段的熔融塑胶材料114封装在自身上。在这些方法中，熔体压力基于所测得的空腔压力的量而升高或降低。改变程度取决于空腔压力的量和乘数，如下文将论述，所述空腔压力的量和乘数在过程验证期间确定且按需要调整。

在此过程期间，在模腔122大致上和/或完全填充有熔融塑胶材料114时，由传感器129测得的模腔122内的压力将最终变为非零值。注射周期达到非零空腔压力所花费的时间可以定义为“步进时间”，所述步进时间等于填充模腔122所需的时间(例如“填充时间”)加上过程因子调整(“PFA”)值。PFA是对模具中测得的空腔压力的量的乘数。在测量空腔压力时，基于在过程(PFA)的验证期间确定的乘数对熔体压力设定点进行调整。可以根据需要调整此乘数以制成优质零件。在图2所示的实例中，总步进时间对应于阶段202的持续时间，且因此旨在保持固定值。然而，如将论述，实际上，每个注射周期的实际步进时间可根据材料特性而变化。

如图2中的曲线220所示，其描绘由传感器129感测到的空腔压力，在注射周期期间且在空腔大致上被完全填充后，所述空腔压力迅速增大至最大值，且随后减小直到其在注射周期完成时回到最小值。在常规注射系统中，空腔压力曲线220仅为可用于提供表示注射周期的质量的数据的注射系统的输出。如前文所述，在验证阶段期间，执行多个变化的注射周期直到获得具有理想和/或期望特性的模制零件。此理想注射周期将产生至少部分地基于填充时间、填充压力和材料特性的相应理想模式作为输出。因此，一旦确定已经执行产生具有合适的物理特性的零件的合适的注射周期，例如所示空腔压力曲线220的所得空腔压力曲线就可以是在后续注射模制过程中使用的注射周期期间获得的理想模式的一个实例。

图2中所示的示例性注射特征曲线200不考虑材料属性的变化；相反，通过控制系统驱动所述注射特征曲线200以匹配先前识别的熔体压力控制设定点210。因此，当材料和/或环境总是发生变化时，控制器140继续以遵守固定熔体压力设定点210(例如，与遵守特定螺杆速率相反)的方式控制注射周期。换句话说，控制器140将继续使螺杆112被施加相同的压力，而不管熔融塑胶材料114粘性强弱和/或具有其它变化的材料特性。因此，螺杆速率和步进时间成为系统100的输出。如果熔融塑胶材料114在这些后续注射周期中具有不同的材料特性，那么注射特征曲线将导致步进时间改变，且模腔将被过度填充或填充不足。换句话说，尽管注射特征曲线200意在使实际步进时间与先前识别的步进时间相匹配，但周期的特定填充部分的实际步进时间可比先前所观测的步进时间值更短或更长。这些条件中的任何一个都将对模制零件的质量造成不利的影响。这些条件中的任何一个都将对模制零件的质量造成不利的影响。尽管填充阶段202可能不补偿变化的材料熔体特性，但使用空腔压力控制在过程的封装/保持阶段204中执行此补偿。如在图示的封装/保持阶段中所见，喷嘴感测到的熔体压力212成为系统的输出，而空腔感测到的熔体压力220被控制到设定点。

为了克服系统中变化的材料和/或环境变化的存在，先前已经采用调整注射周期的注射特征曲线，在图3和图4的注射特征曲线300中描绘了所述注射特征曲线的实例。在注射特征曲线300中，可按需要调整熔体压力设定点310，以使总步进时间保持恒定(即，保持与从原始/理想注射周期获得的步进时间相等)。在这些实例中，除了总步进时间保持恒定之外，填充时间与PFA时间之间的比率也是恒定的，从而确保在黏度发生变化的情况下，整个模腔122将始终被填充，由此避免飞边。在这些实例中，对熔融塑胶材料114维持恒定的剪切速率。

如图3和图4所示，在注射特征曲线300期间，控制器140通过传感器128监测熔体压力312，以维持相同的步进时间或填充速率。因此，随着黏度变化，熔体压力控制补偿并调整熔体压力设定点310。例如，如图3所示，当熔融塑胶材料114的黏度增大时，熔体压力特征曲线310转变为在较高熔体压力下操作的替代熔体压力特征曲线310a，以对所述熔融塑胶材料114维持相同的剪切量。因此，由熔体压力曲线312a描绘的感测到的熔体压力高于原始熔体压力曲线312。类似地，如图4所示，当熔融塑胶材料114的黏度减小时，熔体压力特征曲线310转变为在较低熔体压力下操作的替代熔体压力特征曲线310b，以对所述熔融塑胶材料114维持相同的剪切量。因此，由熔体压力曲线312b描绘的感测到的熔体压力低于原始熔体压力曲线312。用于自动黏度调整的方法的额外细节描述于2018年5月2日提交的第62/665,866号美国临时申请，和2017年10月5号提交的第62/568,548号美国临时申请中，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

尽管注射特征曲线300允许进行调整以考虑熔融塑胶材料114的环境和/或特性的变化，但熔体压力仍用作驱动注射周期的决定因素。在此特征曲线300中，在测量空腔压力之后，熔体压力可根据PFA而增大或减小，但通常会趋于平稳并保持恒定。所述熔体压力稳定时的压力由最大空腔压力以及PFA的乘数确定。如图3和图4所示，当使用替代熔体压力特征曲线310a、310b时，所得模式(即，分别为空腔压力曲线320a、320b)仅是注射特征曲线300的输出。每个空腔压力曲线320a、320b的最大空腔压力值和所述曲线320a、30b下的面积与先前确定的理想空腔压力曲线320有显著差异。由于熔体压力控制的改变使空腔压力曲线320a、320b的形状不同，所以所得零件可能无法保持所有尺寸公差且因此可能具有非期望结构和/或其它特性。曲线之间的细微差异似乎微不足道，但所得零件的质量可能大致上较低，且可能具有美观性和/或结构上的缺陷。因此，虽然允许在不改变整个过程的情况下对注射特征曲线300进行调整(即，通过调整熔体压力以使时间保持为标称的、所测得的空腔压力恒定)，但此过程通常不用于具有关键尺寸的零件。

因此，如图5和图6所示，本公开的系统和方法将来自传感器129的测量值用作对注射特征曲线400的输入。如前文所述，传感器129可以是感测空腔压力变化的转换器，于是其可发送被转换为经校准电压信号的电荷，控制器140对所述经校准电压信号进行解译以识别空腔压力值。

同样如前文所述，在验证阶段期间，可在确定产生具有合适质量的模制零件的理想注射模式后获得理想模式。模式的一个实例可以是理想空腔压力特征曲线或设定点420。在注射特征曲线400中，像之前那样操作注射模制机100以将熔融塑胶材料114注射到模腔122中。注射周期继续进行，直到发生例如检测标称空腔压力的事件为止。例如，在注射阶段期间，持续观察空腔压力，直到测量到标称空腔压力值(例如，大约50psi)为止。此标称值是在最佳注射周期的设置期间确定的，且优选地为相当大的值，以足以指示空腔压力的实际增加而非零件内的气泡或其它差异。

在测量标称空腔压力值后，控制器140开始注射周期的模式识别部分(例如，空腔压力控制部分)。在此模式识别部分中，调整由螺杆112施加的驱动力，使得所测得的空腔压力422与先前获得的理想模式(例如，理想空腔压力特征曲线420)相匹配。换句话说，由传感器129测得的空腔压力成为注射特征曲线400的输入，且控制器140调整对螺杆112施加的压力，使得所测得的空腔压力422与空腔压力特征曲线420相匹配。通过确保所测得的空腔压力422与先前识别的理想空腔压力特征曲线420相匹配，机器100将始终制造具有相同物理和结构特性的相同零件。

换句话说，由于熔融塑胶材料114的黏度、熔体密度和/或其它特性变化，在填充阶段402期间和之后都需要在注射特征曲线400中进行补偿以维持相同的模制零件。在第一阶段中，使用熔体压力控制特征曲线或设定点410对熔融塑胶材料114施加最佳压力，所述最佳压力通过位于喷嘴116处或附近的传感器128进行监测和感测。在保持阶段404中，使用空腔压力控制特征曲线或设定点420对模具内的材料施加最佳压力量，所述最佳压力量通过位于模腔122处或附近的传感器129进行监测和感测。

如图6中所描绘，当熔融塑胶材料114发生这些变化时，控制器140实时或几乎实时地计算维持熔体压力和空腔压力特征曲线所需的调整。在填充阶段402期间，当控制器140识别到熔融塑胶材料114的特性变化时，按需要将熔体压力设定点410调整为调整后的熔体压力设定点(由虚线410a和410b表示)，以确保周期与理想注射特征曲线同时达到标称空腔压力。类似地，在保持阶段404中，响应于空腔压力特征曲线(由虚线420a、420b描绘)的偏差，实时或几乎实时地调整对螺杆112施加的力(和/或所述螺杆的移动)，以确保感测到的压力曲线422与空腔压力设定点420相匹配。

在一些实例中，且如前文所述，控制器140确保所测得的空腔压力与先前识别的理想空腔压力特征曲线420相匹配，然而在其它实例中，所述控制器可确保所测得的空腔压力在所述先前识别的理想空腔压力特征曲线420的指定范围(例如，一个标准差)内。换句话说，注射特征曲线400在一定范围内停止循环。例如，当与从先前识别的理想空腔压力特征曲线420取得的最大空腔压力值相比时，控制器140可对可接受的最大空腔压力值设置上限和/或下限。另外地或单独地，当与从先前识别的理想空腔压力特征曲线420得出的积分值相比时，控制器140可对可接受的积分(即，空腔压力曲线下方的面积)值设置上限和/或下限。在一个实例中，测量值的上限和下限(即，最大空腔压力和积分值)可在从先前识别的理想空腔压力特征曲线420得出的值的大约5％内。合适的限值的其它实例是可能的。

应理解，在注射特征曲线400中，在传感器129测量标称空腔压力值之前，可使用任何类型的控制特征曲线。例如，在注射特征曲线400的第一阶段402期间，控制器可以类似于以下方式的方式控制所述注射特征曲线400：a)注射特征曲线200的第一阶段202(即，使用固定的熔体压力设定点值)；b)注射特征曲线300的第一阶段302(即，使用可变的熔体压力设定点值)；和/或c)使用任何其它控制特征曲线。然而，在图5和图6的所示实例中，使用可变的熔体压力控制特征曲线。

如前文所述，在注射特征曲线400中，控制器140自动从熔体压力控制特征曲线切换到空腔压力控制特征曲线420。应理解，此转换可基于任何数量的不同事件的发生而发生，所述事件例如系统正在感测的信号中的一个或多个的突然变化或特定值。此外，在一些实例中，控制器140可结合机器学习技术以自动识别用于切换到空腔压力特征曲线420的适当条件。

在这些实例中的一些实例中，控制器140可呈两个单独或不同的控制器的形式，由此第一控制器负责控制熔体压力特征曲线，且第二控制器负责控制空腔压力特征曲线420。在这些实例中，第一控制器通过产生由螺杆控制器126接收的输出电压来控制熔体压力特征曲线。同时，第二控制器可镜像由第一控制器产生的输出电压，但此输出电压不被发送到螺杆控制器126。在注射周期的模式识别部分开始操作后，发生“切换”，由此将第二控制器的输出电压发送到螺杆控制器126，且使用空腔压力特征曲线420以至少部分地控制所述注射周期的操作。因此，从熔体压力控制到空腔压力控制的转换是无缝的，且螺杆控制器126接收不间断的控制信号。

参考图7，注射特征曲线400的全部或部分可由控制器540复制以控制第二注射机500的操作。具体来说，可实施理想空腔压力特征曲线420，使得在事件(例如，传感器529检测到标称空腔压力值)发生后，控制器可开始注射周期的模式识别部分(例如，空腔压力控制部分)。

如同机器100，在此模式识别部分中，调整由螺杆512施加的驱动力，使得测得的空腔压力(422，图5)与先前获得的理想模式(例如，图5的理想空腔压力特征曲线420)相匹配。如本文所用，“理想模式”是指可获得的合乎期望的模式，其可靠地使零件合理地没有缺陷。换句话说，由传感器529测得的空腔压力成为注射特征曲线400的输入，且控制器540调整对螺杆512施加的压力，使得所测得的空腔压力422与空腔压力特征曲线420相匹配。通过确保所测得的空腔压力422与从第一注射模制机100得出的先前识别的理想空腔压力特征曲线420相匹配，第二注射模制机500将始终制造具有相同物理和结构特性的相同零件。

第二注射模制机500可具有与第一注射模制机100的任何数量的不同的特性。例如，第二注射模制机可具有更多模腔522(例如，在生产准备装置中的196个模腔)，且因此可以在模制零件的商业生产期间使用。其他实例包含但不限于：机器大小/吨位、机器控制类型(电动、液压等)、机器使用年限、机器所在位置的环境条件、机筒大小和/或螺杆大小/类型。

在一些实例中，可针对具有可具有多个衍生产品构造的特定树脂构造的零件开发注射特征曲线400。例如，可针对具有十个不同子类别的聚丙烯(PP)材料得出注射特征曲线400。注射特征曲线400可用于这些子分类中的任何一个，由此增加可以从供应商处购买的可用材料的总数以提高用户的供应购买力。

在一些实例中，传感器129可远离模腔122安置，但仍可与其通信。例如，2016年7月22日提交的第15,216,762号美国申请描述使用一个或多个外部传感器作为虚拟空腔传感器，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文中。此类传感器或传感器布置可与本文中所描述的传感器129互换使用。

上文所描述的方法可与任何注射过程结合使用，在所述注射过程中，先前识别的模式用于驱动注射周期的至少一部分。这些方法可用于形成由多种例如硅树脂的材料构成的任何数量的不同模制零件和金属零件。作为实例，在常规(即，高压工艺)注射模制系统中，控制器可设置成以类似方式根据理想模式(例如，空腔压力曲线)进行操作。另外或替代地，在使用控制栅传感器的实例中，还可控制注射过程的斜升部分。

本领域的技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可关于上文所描述的实施例作出各种修改、改变和组合，且此类修改、改变和组合被视为在本发明概念的范围内。

在本专利申请的末尾的专利权利要求并不旨在根据35U.S.C.§112(f)进行解释，除非明确地叙述了传统的手段加功能(means-plus-function)语言，例如在权利要求中明确叙述的“用于……的构件”或“用于……的步骤”。本文中所描述的系统和方法涉及对计算机功能的改进，并改进传统计算机的功能。

Claims (15)

1.一种用于控制具有第一配置和形成模腔的模具的注射模制机的方法，根据注射周期控制所述注射模制机，所述方法包括：

获得具有第二配置的注射模制机的注射周期的至少一部分的模式，获得所述模式包括获得具有所述第二配置的所述注射模制机的所述注射周期的空腔压力设定点曲线；

根据所述注射周期操作具有所述第一配置的所述注射模制机以将熔融材料注射到所述模腔中；

在操作具有所述第一配置的所述注射模制机的同时，使用所获得的模式来控制所述注射周期的一部分；

其中操作具有所述第一配置的所述注射模制机包括：

在所述注射周期的第一注射部分期间，根据基于熔体压力控制的输入调整对所述熔融材料施加的驱动力；

在模制周期期间测量所述模腔的空腔压力值；

在测量指示空腔压力实际增加的标称空腔压力值后，开始至少部分取决于所获得的模式的所述注射周期的第二模式识别部分，其中调整对所述熔融材料施加的所述驱动力，使得所测得的空腔压力与所获得的所述注射周期的模式相匹配；

其中在所述注射周期的注射部分期间，调整熔体压力设定点以确保在预定的理想时间测量标称空腔压力值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中具有所述第一配置的所述注射模制机包含第一数量的模腔，且其中具有所述第二配置的所述注射模制机包含不同于所述第一数量的模腔的第二数量的模腔。

3.根据权利要求1所述的方法，其中具有所述第一配置的所述注射模制机包括第一注射模制机，且其中具有所述第二配置的所述注射模制机包括第二注射模制机。

4.根据权利要求1所述的方法，其中具有所述第二配置的所述注射模制机包括试验工具。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所获得的模式指示特定模具的最佳压力迹线。

6.根据权利要求1所述的方法，其中对所述熔融材料施加的所述驱动力由压力、伺服电机或流量控制阀中的至少一个施加。

7.一种注射模制机，其包括：

第一注射单元，其具有形成模腔的模具，所述第一注射单元适于接收熔融塑胶材料且将其注射到所述模腔中以形成模制零件；

控制器，其适于根据具有第一部分和第二部分的注射周期来控制所述注射模制机的操作；

第一传感器，其耦合到所述注射模制机和所述控制器；

第二传感器，其耦合到所述注射模制机和所述控制器，所述第二传感器适于测量与所述第一传感器不同的特性；

其中在所述注射周期的所述第一部分中，所述控制器至少部分地基于从所述第一传感器获得的测量值控制所述注射单元，以确保在预定的理想时间测量标称空腔压力，且在包括测量所述标称空腔压力的事件发生后，所述注射周期的所述第二部分开始，由此所述控制器进一步至少部分地基于从所述第二传感器获得的测量值控制所述注射单元，其中所述第二部分根据从第二注射单元得到的先前获得的模式进行操作，所述先前获得的模式包括具有第二配置的用于所述注射模制机的所述注射周期的空腔压力设定点曲线。

8.根据权利要求7所述的注射模制机，其中所述第二注射单元具有与所述第一注射单元不同的配置。

9.根据权利要求8所述的注射模制机，其中所述第二注射单元与所述第一注射单元具有不同数量的模腔。

10.根据权利要求8所述的注射模制机，其中所述第二注射单元包括试验工具。

11.根据权利要求7所述的注射模制机，其中所述第一传感器适于测量所述注射单元的熔体压力值。

12.根据权利要求7所述的注射模制机，其中所述第二传感器适于测量所述注射单元的空腔压力值。

13.根据权利要求7所述的注射模制机，其中所述事件包括所测得的标称空腔压力值。

14.根据权利要求13所述的注射模制机，其中所述标称空腔压力值大约为50psi。

15.根据权利要求7所述的注射模制机，其中所述控制器至少部分基于从所述第二传感器获得的测量值和通过所述第二注射单元捕获的模式来控制所述第一注射单元。

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