CN1672903A - 具有带传感器的阀销的阀门控制喷嘴 - Google Patents

Abstract

一种用于将可塑材料的熔料流输送给模腔的注塑装置。阀销贯穿该装置的熔料通道，所述阀销可轴向移动从而控制熔料通道内的熔料流，和/或选择性地打开阀门从而允许与模腔相通。工艺传感器与阀销相结合，且随其轴向可动。例如，工艺传感器可是压力传感器和/或温度传感器，用来检测熔料流的工艺条件且将检测到的信息提供给控制器。

Description

具有带传感器的阀销的阀门控制喷嘴

相关申请

本申请是2002年10月11日申报的美国系列专利申请No.10/268,885的部分延续，并且根据35U.S.C.§120.要求上述在先的专利申请为优先权，美国系列申请No.10/268,885在此全文引入作为参考。

技术领域

本发明通常涉及一种注塑装置，该注塑装置具有至少一个带阀销的喷嘴。

背景技术

在注塑装置中，为了确保生产出高质量的模压件，多个模腔中每个模腔的模压条件必须尽可能接近预定的理想的模压条件。一个或多个模腔内的温度和/或压力的任何显著的变化都可导致产生不合格的模压件。

在注塑装置内应用压力和//或温度传感器来决定多个模腔中每个模腔的模压条件。沿喷嘴熔料通道、歧管熔料通道、和/或在模腔内配置压力和/或温度传感器来测量注塑装置内相应位置的工艺条件是公知的。已经公知：在阀门控制注塑系统中，在阀销的上游安装压力测量装置，以便当阀销处在收缩位置、阀销的尾端直接或间接与之接触时测量压力。

发明内容

本发明指出一种具有至少一个歧管的注塑装置，用于接收可塑材料的熔料流和将熔料流输送到至少一个与模腔相流体连通的喷嘴。所述注塑装置包括至少一个在其熔料通道内轴向可动的阀销，用来相对于模腔控制熔料流。在本发明中，至少一个传感器与所述阀销的前端相结合，以便所述传感器测量熔料流的工艺条件。

在本发明的另一个实施例中，提出一种在注塑装置中检测至少一种工艺条件的方法，包括：提供贯穿所述装置的熔料通道的、轴向可动的阀销，其中所述阀销包括至少一个与该阀销的下游端相结合的工艺传感器；将熔料流经所述熔料通道注入到模腔内；通过所述工艺传感器检测熔料流的至少一种工艺条件；和将所检测到的信息传送给控制器。

附图说明

现在将结合附图更全面地说明本发明的实施例，在附图中相同的参考数字表示相似的构件。

图1是根据本发明的实施例的注塑装置的一部分的侧面剖视图，该注塑装置包括阀门控制喷嘴，并且阀销处在开启位置。

图2是与图1相类似的侧面剖视图，并且阀销处在闭合位置。

图3是根据本发明实施例的阀销的部分剖面的侧视图。

图4A-4B是根据本发明不同的实施例的阀销的下游部分的侧面剖视图。

图5是根据本发明另一个实施例的注塑装置的侧面剖视图。

图6是根据本发明另一个实施例的注塑装置的一部分的侧面剖视图，该注塑装置包括阀门控制喷嘴，并且阀销处在开启位置。

图7是根据本发明的另一个实施例的多阀门注塑装置的一部分的侧面剖视图。

图8A、8B和8C是根据本发明另一个实施例的共注塑装置的一部分的侧面剖视图。

具体实施方式

现在参照图1和2，总体上示出注塑装置10。该注塑装置10包括歧管12、多个喷嘴14和模腔块16。歧管12包括用于接收来自机器喷嘴(未示出)的可塑材料的熔料流的入口18。熔料流从入口18，流经入口通道20和多个中间熔料通道22流到多个输出熔料通道24，所述输出熔料通道24位于中间熔料通道22的下游。歧管块12通过加热器26加热，其可是本领域公知的任何适当类型的歧管加热器。

喷嘴14放置在歧管12的输出熔料通道24的下游。每个喷嘴14都包括喷嘴主体28，该喷嘴主体28具有贯穿它的喷嘴熔料通道30。喷嘴熔料通道30接收来自歧管12的输出熔料通道24的熔料。喷嘴14由喷嘴加热器32加热，其可以以本领域公知的任何方式安装到喷嘴14上。例如，如图1所示，喷嘴加热器32可环绕在喷嘴主体28的外部，或可选择地，喷嘴加热器32可嵌入喷嘴主体28内。

喷嘴熔料通道30在阀门34处终止，其是从喷嘴熔料通道30进入模腔块16内的模腔36的入口。来自喷嘴熔料通道30的熔料穿过阀门34并进入模腔36。模腔块16由流过冷却通道37的冷却剂冷却。

阀销11位于每个喷嘴熔料通道30内，从而控制熔料流到相应的模腔36内。每个阀销11在喷嘴熔料通道30内往复运动，以便选择性地打开或闭合阀门34。

阀销11由致动器38启动。致动器38可是任何适当类型的致动器。例如，致动器38可包括腔40、紧接腔40的一端具有第一流体通道42、紧接腔40的相对端具有第二流体通道44、腔40内的活塞46和从活塞46延伸到腔40外部的臂48。臂48可应用任何适当的连接机构将腔40内部的活塞46与阀销11连接起来。为了包括易于清洁的在内数个原因，臂48优选与任何熔料通道22和30外部的阀销11连接，以便禁止熔料渗入连接机构。臂48可与活塞46固定连接。可以在所选择的压力下将例如诸如液压油或空气之类的流体引入活塞46一侧的腔40中，和/或在活塞46的相对侧上移去，以便使活塞46(并且依次，臂48和阀销11)沿朝向或远离阀门34的方向运动。阀销11朝向或远离阀门34的运动控制熔料流入模腔36。

阀销11穿过模塞50进入输出熔料通道24和喷嘴熔料通道30。模塞50环绕阀销11密封，从而防止熔料从输出熔料通道24泄漏。模塞50起轴承的作用从而允许阀销11在此滑动，以便使阀销11能够如所期望的那样在熔料通道24和30中运动。在图1中所示的位置上，阀销11处在开启的位置从而允许熔料流入模腔36。

阀销11包括阀销主体52，其具有有端部表面54的端部53。阀销11的端部53可以如图1和2中所示是锥形的，或可选择地，可以具有任何适当的形状，例如圆柱形。端部53通常起门控的作用，即，用于阀门34的闭合且因此被做成与阀门34紧密配合的形状。在图2中所示的位置上，阀销11处于闭合的位置，端部53放置在阀门34内，以便防止熔料流入模腔36内。

阀销11进一步包括头部55。头部55用来使阀销11易于与活塞46连接。头部55放置在阀销11的上游端。头部55通常为具有其直径大于阀销主体52的直径的盘形部分。头部55可以由本领域公知的任何适当的机构捕获，以便使阀销11可从臂48拆卸下来。

压力传感器56设置在阀销11的内部通道60内。该压力传感器56包括连接器58，其将压力传感器56的感应件62与用于接收、处理、输送和/或记录来自压力传感器56的测量结果的控制器65相连接。根据所使用的压力传感器56的类型，连接器58可以是单一导线或多导线。任何适当类型的能够感应100到3000bar之间的压力的压力传感器都可使用。例如，由Kistler Instrument Corp.ofAmherst，N.Y.生产的压力测量传感器no.6183A就是适用的。

压力传感器56的感应件62这样放置：感应件62的下游或熔料接触表面63与阀销11的端部表面54齐平。这允许压力传感器56与熔料流直接接触，以便当阀销11处在任何位置时都可以获得熔料的压力。

压力传感器56的连接器58在出口点64脱离阀销主体52，上述连接器58处在喷嘴熔料通道30和歧管输出熔料通道24的外部。出口点64可位于阀销11的任何适当的位置，例如，诸如如所示的阀销主体52的侧部上之类的位置。出口点64的位置应当是这样的：连接器58不妨碍阀销11在熔料通道24和30内的运动。连接器58应当在阀销11和控制器65之间有足够的长度，以便不妨碍阀销11的运动。

压力传感器56供熔料流的连续测量用。当阀销11处在图1中的收缩位置时，压力传感器56测量喷嘴熔料通道30内的熔料的压力。当阀销11处在图2中的伸出位置时，其中阀销11的端部53与阀门34相结合，压力传感器测量模腔36内的熔料的压力。

注塑装置10中的每个阀销11都装配有压力传感器56，以便可以测量多个喷嘴熔料通道30的每一个中的压力和相应模腔36中的压力，并与该注塑装置10中的其它喷嘴熔料通道30和模腔36相比较。

在一个实施例中，控制器65可进行操作以提供反馈从而调整在接下来的注塑中由阀销11执行的填料量。根据模腔36内的压力，控制器65将指导阀销11进行或多或少的填料。在一实施例中，可应用采用电致动器的这种布置以便有效地控制填料，这对一名本领域技术人员来说是显而易见的。

因为由压力传感器56测量的压力是熔料粘度的象征，为了调整喷嘴熔料通道30内的熔料的温度，控制器65可进一步配置成与喷嘴加热器32相连通。熔料温度的调整改变熔料的粘度，且因此可被用于将压力设定为所期望的压力。

参照图3，显示本发明的另一实施例。在这个实施例中，阀销11a包括压力传感器56a的感应件62a，其位于阀销11a一端的下游且在其外部。应用适当的材料来填充感应件62a和阀销11a之间的任何空气间隙，以便阀销11a保持光滑的外部表面。

参照图4A，示出了阀销11b的又一实施例。阀销11b与图1和2中的阀销11相类似，但是，除压力传感器56b外，阀销11b还包括热电偶66。热电偶66贯穿内部通道60b，且以与压力传感器56b相类似的方式与控制器(未示出)相结合。环绕压力传感器56b和热电偶66提供有导电的填充物68，从而与喷嘴端部表面54b一起形成连续表面。热电偶66可以是能够感应至少在100℃到400℃温度范围内的任何适当类型的热电偶。

图4B示出了阀销11c的另一个实施例。阀销11c与图4A中的阀销11b相类似，但是，压力传感器56c的感应件62c填满内部通道60c的整个下游端。因而，热电偶66c与阀销11c的端部表面54c隔开，并且只延伸到感应件62c的上游端。

参照图5，其显示了在其中和喷嘴514一起使用阀销11h的注塑装置10h。阀销11h与图1和2中的阀销11相类似，但是，端部53h不朝向端部表面54h逐渐尖细。除喷嘴514包括带有偏置的喷嘴熔料通道530的喷嘴主体528外，喷嘴514与喷嘴14相类似。阀销11h穿过歧管12，通过喷嘴主体528，并且进入喷嘴熔料通道530。阀销11h由致动器38h启动，从而开启和闭合阀门34h。

参照图6，显示了注塑装置10i的另一个实施例。这个实施例包括喷嘴614，除喷嘴614包括主体628，该主体628具有与其结合的热电偶154外，其与喷嘴14相类似。热电偶154可用来测量喷嘴614本身一些部分的温度。例如，热电偶154可用来测量喷嘴主体628的温度或喷嘴加热器32的温度。

参照图7，其显示多阀门注塑装置700。注塑装置700包括带有多个模腔704的模腔板702。每个模腔704都包括允许熔料从多个点进入模腔736的多个阀门734。注塑装置700进一步包括歧管712，和多个喷嘴714，藉此一个以上的喷嘴714可将熔料送入单独的模腔736。注塑装置700可包括阀销11j，从而提供来自通向模腔736的每个喷嘴714的熔料的压力信息。

图7公开了本发明的又一个实施例，其中压力传感器56嵌入可动的阀销11j中，该阀销11j控制熔融的材料流过歧管712的熔料通道722。图7显示两个喷嘴714通过两个分离的模腔阀门734以同时的、顺次的或动态的注塑送料方式向单独的模腔736送料。当由分离的喷嘴714供应的两股或两股以上的熔料流相遇时，为了控制可能在模腔内会发生的任何融合条纹的位置，这些方法需要通过位于歧管熔料通道内的阀销11j控制进入模腔的熔融的材料流。

与以前公知的、在歧管内钻出附加的孔从而放置与受压的熔料相接触的压力传感器的设计不同，图7的实施例举例说明了一种装置，其中不需要对歧管进行附加的制作步骤，就能够使压力传感器56位于与流经歧管熔料通道722的熔料直接接触。这由嵌入或附着在可动的阀销11j上的压力传感器56来完成。因而，消除了为了安装压力传感器在歧管内需要附加的孔的需求，上述孔可能易于损坏从而造成熔料泄漏，且同样也难于制作。

除前述优点外，图7中的实施例提供了一种可动的压力传感器，其允许在沿着熔料通道的不同的位置上测量歧管内熔料的压力。在与图7相关的另一个实施例中，可将附加的温度传感器(未示出)附着在阀销11j上，从而测量流经歧管熔料通道的熔料的温度。该温度传感器可是热电偶或任何其它公知的温度测量装置。这样的布置允许在一个以上的位置同时测量流经歧管熔料通道的熔料的压力和温度。在一实施例中，压力和温度传感器都与控制器(未示出)相连接，该控制器应用此信息，从而给每个移动歧管通道内的阀销11j的致动器提供位置数据。这些致动器能够由流体、机械或电驱动。

图7还举例说明了压力和温度传感器，即，压力传感器753和热电偶754，它们邻近模腔放置，以便测量模腔内的这些参数。

参照图8A、8B和8C，它们显示了带有共注喷嘴814的共注塑装置800。与图1和图2中的阀销11相类似的阀销811，结合入共注塑装置800。共注塑是将不同的材料注入单一的模腔836，从而形成例如具有数层的产品。有些层可以由相同的材料制成，而有些层则可以由不同的材料制成。有些层可同时流入模腔836，而有些层可顺次流入模腔836。共注塑用于许多应用场合，例如软的饮料瓶的预成形。

共注塑装置800可包括多个歧管，例如歧管804和806。歧管804和806接收来自多个熔料源(未示出)的熔料，且其中可以具有多个熔料通道，它们用808、810和812表示。每个熔料通道808、810和812运送形成最终模压产品的不同层的熔料。

共注入喷嘴814包括第一喷嘴熔料通道815、第二喷嘴熔料通道816和第三喷嘴熔料通道818，它们分别接收来自歧管熔料通道808、810和812的熔料。在WIPO公开号为No.WO00/54954(Gellert等人)中描述了这样的构造，在此全文引入作为参考。喷嘴熔料通道815沿其长度方向通常居中，而熔料通道816通常是环形的且可与熔料通道815相结合，以便可将材料的第二层导入熔料通道815。熔料通道818也可是环形的且与熔料通道815相结合，从而将材料的第三层导入熔料通道815。

在本发明的又一个实施例中，压力传感器嵌入阀销11的外表面内，而不是贯穿其内部通道。压力传感器以确保阀销的外表面保持光滑的方式嵌入。

已对液压活塞类型的和齿轮齿条副类型的致动器38进行了描述。本领域技术人员可以理解的是，作为选择，致动器38可以是能够与阀销11相连接的电动旋转致动器或电动线性致动器。

根据详细描述的说明书，本发明的一些特征和优点变得显而易见，并且附加的权利要求意欲覆盖落在本发明的精神和范围内的、本发明所有这类的特征和优点。进一步，由于对本领域技术人员来说易于作出许多改进和变化，所以不期望将本发明限定在所举例说明和所描述的原样结构和操作中，因此，可藉此获得的所有适当的改进和等效物都落在本发明的保护范围内。

Claims (28)

1、一种注塑装置，包括：

用于接收可塑材料的熔料流的歧管；

至少一个与用于接收熔料流的歧管进行流体连接的喷嘴；

贯穿该注塑装置的熔料通道的阀销，该阀销轴向可动，用来控制熔料通道内的熔料流的流动；和

至少一个与所述阀销相结合并且随其轴向可动的压力传感器。

2、如权利要求1所述的注塑装置，其中所述压力传感器在阀销的任何轴向位置上测量熔料的压力。

3、如权利要求1所述的注塑装置，进一步包括：

用于与所述压力传感器相连通的控制器。

4、如权利要求2所述的注塑装置，进一步包括：

通过相应的模腔阀门与所述喷嘴相流体连通的模腔，其中所述阀销具有用于选择性地开启和闭合该模腔阀门的端部。

5、如权利要求2所述的注塑装置，其中所述阀销具有放置在喷嘴熔料通道内的端部，用来控制其中熔料流的流动。

6、如权利要求2所述的注塑装置，其中所述阀销具有放置在歧管熔料通道内的端部，用来控制其中熔料流的流动。

7、如权利要求1所述的注塑装置，其中内部通道贯穿所述阀销，以便接收所述压力传感器。

8、如权利要求1所述的注塑装置，其中所述压力传感器具有与所述阀销的端部表面齐平的熔料接触表面。

9、如权利要求1所述的注塑装置，其中所述压力传感器具有位于所述阀销端部表面下游的熔料接触表面。

10、如权利要求2所述的注塑装置，进一步包括：

通过相应的模腔阀门与至少两个喷嘴流体相连通的模腔。

11、如权利要求2所述的注塑装置，其中所述喷嘴包括多个熔料通道，以便每个熔料通道接收分离的可塑材料的熔料流。

12、如权利要求1所述的注塑装置，进一步包括：

至少一个与所述阀销相结合并且随其轴向可动的热电偶。

13、如权利要求1所述的注塑装置，进一步包括：

至少一个与所述喷嘴相结合的热电偶。

14、如权利要求12所述的注塑装置，进一步包括：

至少一个与所述喷嘴相结合的热电偶。

15、如权利要求5所述的注塑装置，进一步包括：

至少一个与所述阀销相结合并且随其轴向可动的热电偶。

16、如权利要求5所述的注塑装置，进一步包括：

至少一个与所述喷嘴相结合的热电偶。

17、如权利要求15所述的注塑装置，进一步包括：

至少一个与所述喷嘴相结合的热电偶。

18、一种在注塑装置内检测至少一种工艺条件的方法，包括：

提供贯穿该装置的熔料通道的轴向可动的阀销，其中该阀销包括至少一个与该阀销相结合并随其轴向可动的工艺传感器；

通过所述熔料通道向模腔内注入熔料流；

通过所述工艺传感器至少检测该熔料流的压力；和

将检测到的信息传送给控制器。

19、如权利要求18所述的方法，其中所述工艺传感器是压力传感器，并且在所述阀销的任何轴向位置测量压力信息。

20、如权利要求18所述的方法，其中所述工艺传感器是压力传感器，并且当所述阀销在收缩位置和伸出位置之间运动时连续测量压力信息。

21、如权利要求18所述的方法，其中所述工艺传感器是压力传感器和温度传感器，藉此，在所述阀销的任何轴向位置，来自每个传感器的信息都将传递给控制器。

22、如权利要求21所述的方法，进一步包括：

提供喷嘴，该喷嘴具有与所述模腔相流体连通的喷嘴熔料通道；和

将所述阀销放置在所述喷嘴熔料通道内，以致于所述压力传感器和所述温度传感器检测所述喷嘴熔料通道内的熔料流的工艺条件。

23、如权利要求22所述的方法，进一步包括：

在所述喷嘴上配置热电偶，用来测量靠近喷嘴加热器的温度。

24、一种通过注塑歧管控制注塑工艺的方法，包括：

将压力传感器配置在该歧管的熔料通道内；

沿该歧管熔料通道的轴向移动所述压力传感器，从而在沿着歧管熔料流道的至少两个位置检测熔料的压力。

25、如权利要求24所述的方法，进一步包括：

提供与所述歧管流体连接的喷嘴，其中所述压力传感器测量流向所述喷嘴的熔料的压力。

26、如权利要求24所述的方法，其中所述压力传感器附着在可动的阀销上，所述阀销控制通过歧管熔料通道的流量。

27、如权利要求26所述的方法，进一步包括：

提供与所述工艺传感器相连通的工艺控制器，其中该工艺控制器将压力信息转化为与所述可动的阀销相连接的致动器的运动或位置控制。

28、如权利要求24所述的方法，进一步包括：

提供附着在该可动的阀销上的温度传感器。

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