CN1726120A - 注射成型机及控制器 - Google Patents

Abstract

注射成型机(10)使用两部分模具以制造模制件。该成型机包括：包括一个或多个夹紧缸(22)的夹紧机构(20)，用于向两部分模具施加模具夹紧力；注射机构(30)，用于塑化材料和将可塑材料注射入封闭模具；和用于估计成型机液压***(52)动力的控制器(50)。在一个实施例中，夹紧压力随着可塑材料流入模具空腔而自动增加或减小以排出空气。在另一个实施例中，作为对注射***的螺旋部件的流体注射压力的一个函数，控制器提供用于将可塑材料保持在模具空腔内的最小的夹紧压力。

Description

注射成型机及控制器

技术领域

本发明涉及一种通过将可塑材料注入两部分的模具而制造模制零件的注射成型机。更具体地说，本发明涉及一种与液压***联接的改进的注射成型机控制器，用于更有效地操作成型机。

背景技术

在过去的二十年中，通过将材料注射入两部分的模具以形成零件的注射成型机得到了广泛应用。注射成型机将塑料或橡胶材料从一种形式或形状变换为另一种。多数可塑成型材料最初成球形，而其它材料成条形、粉末或网形。成型机一般包括：包括一个或多个夹紧缸的夹紧机构，用于向两部分(或多部分)模具施加模具夹紧力和用于移动模具部分以开启模具；和用于塑化材料和将可塑材料注射入封闭模具以形成模制件的注射机构。注射机构一般包括：在具有与封闭模具流体连通的排放端的圆筒可旋转和轴向运动的螺旋部件。部分通过应用到注射圆筒的加热带，但主要由螺旋旋转产生的摩擦热，进入成型机的材料转化为熔化状态。这样，螺旋旋转将固态材料改变为熔化和同质的混合物，并将熔化材料传送到注射圆筒的前部，而一旦模具夹紧机构关闭模具并在模具部分之间建立起压力时，准备将熔化材料注入模具。液压***设置用于为夹紧机构提供动力，且一般也为注射机构提供动力。

在操作期间，保持模具的注射部分的成型机移动压盘接近以接触模具的注射部分。在此阶段，由夹紧机构建立的高压将模具的两部分压在一起。其中建立起高压，而压力传感器或限制开关产生一个信号以启动由螺旋进行材料的注射。空气被集中在高压关闭的封闭模具的空腔内。因此，必须减小注射速度以强制空气慢慢地集中在起模杆(杆间距)附近或通过模具中的机械孔槽。在许多应用中，即使放慢注射速度也不会成型优质的零件，这是由于所收集的空气因高压压缩而会产生火刺，而由于所收集的空气也会产生空的或易碎的零件。

当注射结束时，利用液压马达驱动螺旋，螺旋旋转通常以施加到模具的全液压启动。螺旋转速一般由流量控制阀控制。螺旋旋转可在由电开关或线性电位器建立的预置值处停止。当螺旋停止旋转时，通过螺旋的线性运动或退回，螺旋开始减压。退回的冲程可由限制开关或线性电位器控制。在螺旋结束退回时，夹具仍会关闭某一预定时间以使成型的零件冷却。当冷却时间结束时，模具开启而零件退出。该机器现在可以准备开始一个新的循环。

上述成型机的操作一般由与液压泵或泵联接的电机驱动，该泵从油箱抽取油、将油传送到成型机的不同激励器，并将油返回到油箱。多数机器将AC电机与固定容量泵或固定和可变容量泵组合使用。泵和电机都以固定速度运行而不管负载要求，这会浪费能量。

美国专利第5,756,019号披露了一种具有在圆筒中可旋转的传统螺旋的注射成型机，其中供料斗在圆筒的一端而通入封闭模具的端口在另一端。在注射期间，成型夹紧力根据成型数据和用于螺旋部件和夹紧机构的位置传感器进行控制。注射速度得到控制，以便检测到的注射压力从喷射开始时逐渐增加。这种检测到的压力、位置传感器数据和成型数据被输入到控制器，该控制器将模具夹紧力减小到最小值，从而减小能耗。螺旋的操作由闭环液压***控制，而另一闭环液压***设置用于夹具。注射成型被广泛地应用于可塑零件的生产。在理想状态下，成型机以近可能低的温度、最低的压力、在可能最短的时间和以最低的能耗制成零件。当今，成型机生产能力很高，但成型操作通常面临两个明显的问题：(1)排出注入模制材料的模具空腔中所集中的空气；和(2)高能耗。模具中集中的空气减慢了注射过程，使模具部分被填满的时间变长。这需要更高的材料温度和更高的成型温度以将材料填满模具部分。更高温度的材料和模具需要更长的循环时间，从而需要对模具更多的冷却、更高的能耗和更长的注射周期。

美国专利第5,756,019号披露了一种具有在圆筒中可旋转的传统螺旋的注射成型机，其中供料斗在圆筒的一端而通入封闭模具的端口在另一端。在注射期间，成型夹紧力根据成型数据和用于螺旋部件和夹紧机构的位置传感器进行控制。注射速度得到控制，以便检测到的注射压力从开始喷射时逐渐增加。这种检测到的压力、位置传感器数据和成型数据被输入到控制器，该控制器将模具夹紧力减小到最小值，从而减小能耗。螺旋的操作由闭环液压***控制，而另一闭环液压***设置用于夹具。美国专利第5,756,019号检测在流量控制阀处的注射压力，以便由检测的注射压力以及其它参数控制模具夹紧力。例如，检测到的压力然后乘以一个系数以确定夹紧压力。该位置传感器用于检测螺旋位置，而另一个位置传感器被用于检测可移动模具的位置。压力检测器监控对螺旋的注射压力，而另一个压力检测器监控模具夹紧压力。所有此类信息被输入到控制器，而该专利的图5中所示***本质上在一个传感器感应信号与控制器根据该感应信号操作成型机的时间之间，会花费大量时间，例如从15到50毫秒的范围，而一个循环到另一个循环的变化相当大。在感应信号与产生操作之间，基于多个传感器并执行多个功能的***需要超过100微秒的时滞或更长时间。当今的注射成型机能够在不超过1秒钟的注射循环中制造不同尺寸的一个零件，因此，由于时延导致工作效率低下，根据现有技术感应信号与产生操作之间的时延使得注射成型操作不能高效地操作。因此，考虑到控制过程，必须增加注射时间而减小注射速度，这会降低效率并增加成本。

注射成型机一直在追求控制机器操作以更快地制造零件，从而更具效率，且使用更少的能量制造零件。美国专利No.4,988,233披露了一种注射成型机。该专利也披露了一种在整个注射循环期间操作成型机的成型机控制器。

美国专利第6,011,376号披露了一种检验由变换器检测的机器元件的线性位置的注射成型机。该控制器可用于检测机械的错误状态，并提供机器故障和损坏信息。

美国专利第5,052,909号披露了一种设计节约注射成型机的能耗的控制器。该控制器输出驱动信号以调节电机的速度，以便在注射的每个阶段，由泵传送的流量实际上与施加的液压要求匹配。可变位移泵连接到快速响应的泵控制器，用于有选择地执行压力补偿或流量控制。美国专利第5,052,909号专利讨论了成型机的典型操作，列出了要求不同液压与/或流量的注射循环的阶段。

许多注射成型机使用相当昂贵和高噪声的可变容量泵，具有对注射成型过程的总的效率具有负面影响的冲涮口片(swatch plates)和泵控制。在注射循环的退回螺旋旋转阶段期间，通常不控制对螺旋的压力，而利用流量控制阀仅控制对螺旋的流量，从而再次浪费了珍贵的能量。

发明内容

本发明克服了现有技术的缺点，并提供了一种可更高效地制造成型件并在多数情况中使用实质更少的能量的改进型成型机和成型机控制器。

一种注射成型机设置用于通过将材料注入两部分的模具而制造模制零件。夹紧机构一般包括一个或多个夹紧缸，用于向两部分模具施加可变化的模具夹紧力，且也用于移动模具部分离开以开启模具。该注射成型机包括用于塑化材料和将被塑化的材料注射入封闭模具腔从而形成模制件的注射机构。该注射成型机包括在排放端与封闭模具腔流体连通的圆筒内可旋转和可轴向运动的螺旋部件。在一个实施例中，与液压***联接的控制器供应液压以操作夹紧机构，并响应于注射机构的圆筒内的螺旋部件的轴向运动自动增加或降低夹紧压力，以便随着可塑材料流入模具空腔中，空气从模具空腔排出。在另一个实施例中，控制器可直接控制驱动注射机构与/或夹紧机构的一个或多个变速电机。

该控制器可与为夹紧机构和注射机构提供动力的液压***联接，其中作为螺旋部件的位置的函数，控制器提供将塑化材料保持在模具空腔中的最小的夹紧压力。

本发明提供了一种高性能、低能耗、液压驱动塑料或橡胶成型机，例如注射成型机、注坯吹塑机、注坯伸展吹塑机(injection stretch blowmolding machine)和结构泡沫塑料成型机。该成型机具有注射速度快、从模具排放空气快、低能耗、低成型温度、低夹紧压力、低螺旋旋转压力、循环时间短和部件质量更高的特点。本发明的成型机可智能地加入基于PC或PLC的控制，利用控制器中的或简单或复杂的算法控制液压力以操作成型机。比例压力阀控制阀、固定容量泵和优选地为具有正弦波形驱动的无电刷DC稀土型变速电机可用于提高效率和降低成本。这些电机具有较小的结构尺寸，而正弦转换效率较高，产生的热量较少并具有比商业可选择的电机更平稳和更精确的操作。DC稀土电机还被构造以快速加减速，当电机控制操作注射成型机的液压驱动部件时，这就是极优选的。

1)在注射期间和注射循环的填充和保持段期间，以及2)注射循环的螺旋退回段期间，在将可塑材料注射入模具和保持施加到模具部分最小的夹紧压力同时，可实现快速从模具排放空气。通过将软化塑料以形成同质(均匀)可流动物质以准备在接下来的注射期间注入模具的螺旋旋转、扭矩和速度降到最低，控制器可以将能量成本降到最小。

本发明的一个特征在于成型机设置有控制器，用于控制为夹紧机构与/或注射机构提供动力的液压***，或为夹紧机构与/或注射机构提供动力的电力驱动***。简单而高度可靠和精确的螺旋轴向位置传感器可向控制器输出信号，以随着熔化材料被注入模具自动增加夹紧压力。这样，在循环的初始注射段期间，作为螺旋的位置的一个函数，控制器可预见到满足将可塑材料保持在模具中所需的最小夹紧压力。在循环的该初始注射段期间，大多数可塑材料可流入模具空腔。空气可经两部分模具的匹配表面之间的间隙流出，或空气可从起模口部的ID(内径)和起模杆OD(外径)之间的间隙流出。

在循环的最后注射段期间，夹紧压力的控制可以是时间的一个函数，以便在循环的最后注射段期间，可塑材料优选地在两部分模具中填满和固化。

作为另一个特征，响应于轴向螺旋位置传感器，控制器可调节在循环的不同阶段的液压以轴向运动螺旋，和调节对旋转螺旋的马达的液压，以在期望的时间内实现轴向运动螺旋的最小液压，并取得塑化材料达到注射入模具所需特性所需的最小螺旋旋转速。

本发明的另一特性在于：在注射循环的各阶段期间，控制器可将夹紧压力设置为大于或小于液压注射压力的选择值。在根据预选值的注射循环的各阶段期间，控制器可以自动增加和减小液压。

本发明的一个明显优点在于：使用本发明的控制器，可以提高成型操作的效率。相关优点在于：与现有技术的设备相比，成型部件所需的能量更少。

本发明的一个明显优点在于：成型机可使能量管理与/或效率管理信息在图表上显示给成型机操作员，以提高性能并减小成型操作的成本。

本发明的另一个优点在于：控制器可以为成型机的液压***或电驱动***提供动力。

附图说明

参照附图，通过下述描述，本发明的上述以及其它目的、特性以及优点将会更加清楚。

图1概念性地示出了具有夹紧机构和注射机构的注射成型机。也示意性地显示了液压***、用户接口和控制器。

图2是在循环的注射段期间和循环的螺旋旋转退回段期间，成型机操作功能的框图。

图3显示了操作人员可选择输入的实例数据：注射阶段期间使用的螺旋位置；液压泵的电机rpm(转数/分)；该电机速度的注射压力极限；和对应于注射操作步骤的夹紧压力。

图4示出了用于循环的退回螺旋旋转段的相似数据的实例流。

图5是实例能量和效率管理图，指示了成型机操作员可用的信息。

图6是显示多台成型机的实例图，其中每台机器的信号被转发到中央集线器，然后到邻近或远离成型机的多个显示器。

具体实施方式

注射成型过程是艺术与科学的结合。它使得有经验的模具设置人员将特定模具在特定成型机适当地运行。这些人员通过对机械、模具和涉及成型过程的其它辅助设备的不同控制以可能最低的成本制造可能最好的零件。因此，成型机优选地提供设置人员完成其工作的所需的所有控制。

图1示意性地示出了注射成型机10，该成型机通过将材料注入M1，M2所示的两部分模具，模具部分而制造成型件。该模具可具有两个以上的部分(多部分模具)，但两个部分是必须的。该模具夹紧机构包括至少一个夹紧缸20，用于向两部分模具施加模具夹紧力并用于将模具部分移开以开启模具。注射机构30设置用于使材料可塑化和将可塑材料注射入封闭模具以形成成型件。该注射机构包括在管状圆筒34内可旋转和并可以轴向运动的螺旋部件32，该管状圆筒34具有与封闭模具流体连通的排放端36。这样，液压马达33旋转螺旋32，而液压缸35在循环的注射段期间轴向运动螺旋。

图1也示意地显示了为夹紧机构和注射机构提供动力的液压***。优选地，控制器50与液压动力***52联接，用于供应液压流体以操作夹紧机构20和注射机构30。优选地，控制器50控制液压动力***52，以提供液压以操作夹紧机构和注射机构；其中控制器提供用于将可塑材料保持在模具空腔内的最小的夹紧压力和轴向运动螺旋部件的最小流体注射压力；而作为来自轴向螺旋位置传感器的信号的一个函数，控制器50对夹紧机构和注射机构的流体压力进行控制。因此，在注射循环段期间，控制器可以将液压夹紧压力设置为一个比选定液压注射压力更高或更低的选定值，并可以根据预先选择的值在注射循环段期间自动增加和减小液压。然而，响应于轴向螺旋位置传感器，在循环注射段期间，夹紧机构和注射机构的操作可被优选地直接或间接控制。在一些应用中，只有夹紧压力可由控制器50响应于轴向螺旋位置传感器控制，而注射机构可独立于轴向螺旋位置由单独的控制器或由控制器50控制。

根据一个优选实施例，控制器响应于注射机构的圆筒内螺旋部件的轴向运动而自动增加夹紧压力，以便随着可塑材料流入模具空腔中，空气从模具空腔排出。因此，控制器可预期满足在模具中保持可塑材料所需的最小夹紧压力，这种判断是作为圆筒内螺旋的轴向位置的一个函数做出的。由于液压***联接到注射机构，作为螺旋的轴向位置的一个函数，控制器也可以提供控制螺旋轴向运动的对缸体的流体压力，以自动改变注射压力。

由于当可塑材料被最初注入模具时夹紧压力较低，因此多数空气可经两部分模具的匹配面之间的间隙流出，从而优选地从模具去除空气，减小了成型零件“氧化”的可能性。少量空气也可经模具空腔中的一个或多个其固有的ID(内径)或横断面大于各个起模杆的OD(外径)或横断面的起模口流出。这种多数空气从模具空腔排出也减少了将可塑材料注入模具所需的能量和时间。因此，本发明的成型机可以加入在注射期间快速排放空气的***，从而可同时实现更快的注射速率、更低马力的马达和更低的能耗，尤其是在循环的注入段期间、循环的螺旋返回段期间和循环的用于塑化的螺旋旋转段期间。因此，夹紧压力得到精密地控制，这样空气将随着可塑材料被注入模具而从模具排出。因此，当将可塑材料注入模具时，夹紧压力将增加，而空气将经模具的面或模具的其它通孔排出。通过更快地排出空气，通过减小或消除焊接线或熔合痕而明显提高零件的质量。也可显著减少或消除火刺。通过以减小的注射压力和夹紧压力操作注射成型机，则使用的能量会更少。控制器也可明显减小模具和成型机零件的磨损。在一些应用中，控制器可将夹紧压力控制到一个初始值，然后在仍在循环的最初流体注射段内时，可在增加夹紧压力前暂时降低夹紧压力。这样，夹紧压力通常在循环的最初注射段期间增加，但在一些情况中，可能会增加、减小，然后再次增加，或另外根据被成型的零件的特殊要求和操作员的期望变化。

因此，夹紧压力被保持在相对于注射压力所需的最小值，以便在夹紧机构的压力与注射机构的压力之间保持期望的压力关系。在注射循环的多个段，夹紧液压可以被预设得大于、小于或等于液压注射压力。在注射循环的多个阶段期间，控制器可以根据预设值自动控制调节压力的增加和减小。

在循环的最后注射段期间，所需的夹紧力将根据多个因素而变化。虽然每平方英寸成型件的投影面积1吨或更小的夹紧压力可用于一些部件，而每平方英寸超过5吨的夹紧压力也用于其它成型件，但最后的夹紧压力一般在每平方英寸成型件的投影面积3-5吨的范围。

快速而精确的成型机操作可以利用由变速电机62驱动的一个或多个可靠的低价固定容量泵(或体积泵)60取得，而优选地由具有正弦波形驱动的无电刷DC稀土电机驱动。这些类型的电机具有相对较小的结构尺寸，从而使其成为成型机的理想选择。与传统电机相比，正弦整流(方向转换)的无电刷电机更高效，产生更少的热量，在工作中更平稳和更精确，并且被设计以快速提高和降低电机速度。在一个优选实施例中，控制器50控制驱动正排量泵60(例如活塞泵，或优选地为叶轮泵)的DC电机62。通过控制电机的输出，在注射循环的每个阶段，液压***容量被控制到取得期望功能所需的最小容量。

不是通过阀或限制器取得对液压流体容量的控制，本发明的注射成型机优选地使用可变rpm电机，以便在注射循环期间改变电机的速度。因此，可以使用更小的泵以在液压***中的不同位置处取得所需的流体流速和压力。变速电机和正排量泵优选地响应于控制器50控制，从而控制电机速度而因此控制抽取液体的容量。通过在成型循环的不同阶段，改变电机的RPM以取得***内由液压提供动力的各种部件的液压流所需的最小速度，本发明的控制器明显减小了可靠运行成型机所需的能量。这样，在成型循环的一个阶段，电机可被设置到操作夹紧机构所需的最小流量输出，而控制阀被用于在该流量控制诸如注射***的***其它部件的流体压力。在成型循环的其它阶段，可以控制液压***和注射***的压力，且在其它情况中，电机速度仍可被减小到喷射***所需最小值，而压力控制阀则用于控制到液压夹紧***的压力。

通过使用商业可获得的精确的位置传感器31，在圆筒中注射行程期间的螺旋的轴向位置可被可靠地输入到控制器。使用不超过满意地将喷射材料保持在模具中所需的夹紧压力，可以提高零件质量并减小能量。在喷射阶段后，即在冷却阶段，并在起模杆按惯例将成型件脱离模具的后续部件脱模期间，也可以使用多种技术减小夹紧压力。出模器缸41可设置用于使零件脱离模具。

优选地，注射螺旋旋转被用于塑化材料，材料一般从料斗39延伸到注射机构。注射机构也可利用电加热带37加热，虽然塑化材料的主要能量输入很可能是螺旋在圆筒内旋转时螺旋与材料的摩擦。因此，控制器50也优选地调节对旋转螺旋的马达33的液压。螺旋旋转可以被控制到实现高质量塑化材料并以更低的成本将塑化材料的同质混合物传送到模具所需的最低程度。因此，圆筒内螺旋的旋转导致通常成粒状的塑料材料的机械剪切，从而加热了注射入模具的材料。因此，受控的液压优选地被用于旋转螺旋，从而塑化材料，以便材料准备注射入模具。因此，控制器50可控制液压以旋转螺旋，以取得旋转螺旋取得注射材料的期望可塑性需要的最小液压。如图1所示，成型机10也可设置注射车架缸体38。

因此，控制器可同时发送响应于位置传感器31的信号，以控制电机62的速度，以控制用于控制对夹紧机构20的夹紧力的夹紧压力控制阀53，以控制施加到旋转螺旋的马达33的压力的注射压力控制阀54，并控制对车架缸体38的压力。作为根据模制零件的要求的夹紧压力的一个函数，控制相对封闭模具的注射口位置的缸体38的流体压力，可自动增加或减小，以进一步减小运转成型机所需的电力。使用定量阀(比例阀)、低成本的固定排量泵60和具有可变速度驱动的DC电机62实现了一种高度可靠且简单的成型机控制***。控制器50可联接到用于显示机器运行信息的显示屏49。键盘可设置用于操作人员将相关数据输入控制器，或者屏幕可以是触摸屏以实现该目的。

现有技术在循环的注射段期间使用很高的能量，并且在螺旋退回或循环的恢复段期间，其效率也很低。在可塑材料填入模具和入口固化后，旋转螺旋部件的液压驱动马达在大多数成型机中旋转，以便由于作用在旋转螺旋上的可塑材料的力，螺旋向后轴向运动。在该螺旋退回阶段，对驱动马达的液压力旋转圆筒中剩余可塑材料内的螺旋，该螺旋旋转的结果使螺旋沿反向位置运动。在许多应用中，螺旋被随后进一步轴向向后运动，以在开始下一循环的注射段前对可塑材料减压。拉回缸体需要极少的能量，而螺旋轴向向后到起始位置。

根据本发明，夹紧机构和旋转螺旋的液压马达优选地由控制器50控制，作为圆筒内螺旋的轴向位置的一个函数，对螺旋旋转马达和夹紧机构的液压再次受到控制。随着螺旋旋转和被向后推，夹紧压力可作为螺旋的位置的一个函数减小(或根据成型部件的要求降为0/完全降下)，如图4所示。在优选实施例中，其中液压马达也由控制器50控制，而最重要的在螺旋部件的这种退回期间，控制器50控制液压马达，响应于来自位置传感器31的信号通过对马达的流体压力进行控制，控制器50显著地减小了能耗，从而仅使用取得期望目标所需的能量。

上述成型机涉及液压驱动的注射成型机。然而，本发明也用于使包括一个或多个变速电机的电成型机用于实现螺旋和夹紧机构线性运动，而可变速电机也用于扭矩控制，即旋转螺旋。因此，成型机可包括多个变速电机，其中每个电机由控制器50控制。自变速电机的旋转输出可被转换为线性运动，以关闭或开启夹紧机构，以将模具材料注射入模具，并执行描述的其它轴向运动，而控制器50响应位置传感器31表示的圆筒内螺旋的轴向位置。所有电成型机可包括用于将旋转运动转换为线性运动的多个齿条和齿轮机构与/或球螺旋驱动与/或带。

变速电机也可用于旋转螺旋以塑化材料，而另一变速电机可用于在循环的注射冲程期间轴向运动螺旋。一个或多个变速电机可用于使模具部分汇合并施加成型所述部件需要的夹紧力。这样，控制器50可响应位置传感器31而向不同的电机驱动器发送信号，以实现液压驱动的成型机或电驱动的成型机的上述目的。本发明也被用于液压机械夹紧成型机，例如用于夹紧两部分模具的肘板(toggle)、液压缸体、饼(pancake)或其它机械机构。

图5示出了优选地可显示给成型机操作员的用于特定机器的图，示出了有关成型机的能量管理和成型机操作效率的特定模具或成型的数据。本发明，特别是当与图5中所示的实时显示图结合使用时，应对于实现本发明期望特性具有意义。

图6公开了一种具有与多个邻近或远离成型机的显示器的互联的多个成型机的***。成型机与计算机之间的通信链路提供了有价值的管理信息和控制，允许对任意成型机上的任何成型条件进行远程纠正动作，并能够实现远程成型机的诊断和纠正动作。

本发明认识到注射成型机的正确设置将取决于特定的模具和其中设置有该模具的特定机器。对于具有不同吨位夹紧速度、不同注射容量和不同注射力吨位的不同成型机，夹紧吨位与注射吨位的比率对于同一规格的机器变化很大。所研究的机器的夹紧吨位在150吨到1000吨之间变化。根据特定的机器和如前所述的特定模具，对于同一规格的机器的夹紧吨位与注射吨位的比率可根据两个或多个因素变化。通过识别每个模具和每台成型机的特定特性，本发明最优化了注射处理的效率，而取得允许相对较低的成型温度的相对快速的注射速率，允许相对较低的夹紧压力(和可能更低吨位的成型机)，并允许较低的注射压力。在循环的注射段期间和循环的螺旋退回旋转段期间，作为螺旋位置的一个函数，通过调节施加到夹紧机构的液压压力和液压流量，将能耗降到最低。

通过使用本发明的控制器，优选地注射成型部件所需的循环时间可明显地从例如12秒降到7秒。在其它应用中，循环时间可从例如61秒减到41秒。为了制造同一成型部件，与传统成型机相比，成型机可使用相当少的能量，而一般在50％到90％的范围内。由于使用更少的能量，则可使用更小的电机和泵，从而减小制造成型机的成本。

本发明的一个显著特性是注射成型控制器的简化。该控制器无需依靠复杂的等式，或利用珍贵的时间以将其监控的条件传送到控制器的压力传感器和其它传感器和监视器，控制器处理受控信息，然后启动成型机的部件以实现期望的任务。如这里所公开的，在注射阶段期间螺旋的位置可以在6个不同阶段监控，虽然本领域的技术人员将认识到根据期望的精度可使用各种数量的多个阶段。因此，停止和压紧位置(a clock-off and a hold down position)前的6个位置的公开仅代表一个实施例。类似地，在循环的退回螺旋旋转段期间，螺旋的位置可以由同一位置传感器监控，它可包括一个此处公开的5阶段传感器，但也可以包括两个或更少的阶段。在一个优选实施例中，螺旋在圆筒内的轴向位置的任意期望时刻，轴向螺旋位置传感器可容易地更新计算机，而控制器可以选择那些期望的信号以在整个循环期间可靠地控制成型机。本发明的一个特性在于位置传感器可以非常简单、高度可靠，并可实时地向控制器发送信号。并且，响应于那些信号，控制器优选地操作变速电机(如这里公开)，以改变注射机构30和夹紧机构20的输出。因此，夹紧压力作为螺旋位置的一个函数变化。作为注射压力或螺旋位置的一个函数，人们也可使用夹紧压力的预设值，轴向运动螺旋的注射段由控制器50控制，以便每个成型机可对于特定的模具优化，以取得用于这种组合的可能最高的效率。一旦机器和模具被适当的设置，模具操作员被允许根据多种因素和运行处理期间接收的信息改变设置位置。通过使用于特定模具的成型机制造合格件的最高产量最大，该信息也允许调度程序优化输出。

本发明的一个特性在于：控制器可使用基于能够处理模拟与/或数字信号的计算机的PC或PLC。操作员接口可以利用键盘提供，而也可以由触摸屏提供，从而加入操作员接口的显示器用于显示由设置操作员输入或由成型机操作员改变的各种信息。因此，用户接口允许用户在循环的各个阶段并响应于螺旋的轴向位置，增加或减小夹紧力或轴向运动螺旋的注射压力，以在制造合格部件时将效率最优。多种机构可用于使成型机操作员将设置信息与当前信息进行比较，以便成型操作员可在其后改变性能以便在当前操作条件下使使用特定模具的该特定机器的效率最大化。当达到最大操作效率时，所有设置信息可被存贮在控制器的存贮器中，以便在将来当同一模具回到该机器上时使用。多个模具制法可存贮在控制器的存贮器中，或与控制器互联的附加存贮器计算机中。

本领域的技术人员将意识到：本发明的特性允许制造商改进成型机，并且也允许控制器的销售以更新和重建现有成型机。

虽然本发明的优选实施例已被详细描述，对于本领域的技术人员，很明显可以对优选实施例进行修改和变动。然而，很显显：在如所附权利要求列出的本发明的精神与范围内可以进行这种修改与变动。

Claims (31)

1.一种通过将材料注入两部分的模具而用于制造模制零件的注射成型机，所述注射成型机包括：

夹紧机构，用于向两部分模具施加模具夹紧力和用于移动模具部分以开启模具；

注射机构，用于塑化材料和将可塑材料注射入形成模制件的封闭模具，所述注射机构包括具有与封闭模具腔流体连通的排放端的圆筒内可旋转和轴向运动的螺旋部件；所述注射机构包括用于旋转螺旋机构的驱动器和用于轴向运动螺旋部件的另一驱动器；

轴向螺旋位置传感器，其用于输出指示圆筒内螺旋部件的轴向位置的信号；和

根据轴向螺旋位置传感器操作夹紧机构的控制器，在循环的最初注射阶段期间，所述控制器根据圆筒内螺旋部件的轴向运动而自动增加夹紧压力，以便在循环的最初注射阶段期间，随着可塑材料流入模具空腔中，空气从模具空腔排出。

2.根据权利要求1所述的成型机，其中：在循环的最后注射阶段期间，作为时间的一个函数，控制器自动改变夹紧压力，以便将可塑材料填满和固化在两部分模具中。

3.根据权利要求2所述的成型机，其中：在循环的最后注射阶段开始后，作为时间的一个函数，控制器改变循环的最后注射阶段期间的夹紧压力。

4.根据权利要求1所述的成型机，其中：作为筒内螺旋的轴向位置的一个函数，控制器预见到满足将可塑材料保持在模具中所需的最小夹紧压力。

5.根据权利要求1所述的成型机，其中：空气经两部分模具的匹配表面之间的间隙流出。

6.根据权利要求1所述的成型机，其中：空气经一个或多个起模通孔从模具空腔流出，每个起模通孔的横断面大于在各个起模口内可运动的起模杆的横断面。

7.根据权利要求1所述的成型机，其中：夹紧机构与液压***联接，所述液压***由控制器控制的一个或多个变速电机驱动驱动的一个或多个正排量泵提供动力。

8.根据权利要求7所述的成型机，其中：一个或多个变速电机包括具有正弦波驱动的DC电机。

9.根据权利要求1所述的成型机，其中：注射机构与液压***联接，所述液压***由控制器控制的一个或多个变速电机驱动的一个或多个正排量泵提供动力。

10.根据权利要求9所述的成型机，其中：作为对注射机构的液压的一个函数，控制器控制对夹紧机构的液压。

11.根据权利要求1所述的成型机，其中：响应轴向螺旋位置传感器，控制器控制循环的螺旋返回阶段期间对夹紧机构的液压。

12.根据权利要求11所述的成型机，还包括：

用于旋转螺旋部件的液压驱动的驱动电机；和

控制器，所述控制器在循环的螺旋返回阶段期间，根据轴向螺旋位置传感器的信号，对驱动电机的液压进行控制。

13.根据权利要求12所述的成型机，还包括：

用于在圆筒内轴向运动螺旋部件的液压驱动的驱动缸体；和

在循环的注射阶段期间，控制器控制对驱动缸体的液压动力。

14.一种通过将材料注入两部分的模具而制造模制件的注射成型机控制器，注射成型机包括：一个或多个夹紧缸的夹紧机构，用于向两部分模具施加模具夹紧力并用于将模具部分移开以开启模具；和用于塑化材料和将可塑材料注射入封闭模具以形成模制件的注射机构，注射机构包括在圆筒内可旋转和轴向运动的螺旋部件，圆筒具有与封闭模具腔流体连通的排放端，注射机构包括用于旋转螺旋机构的液压马达和用于轴向运动螺旋部件的注射缸体，和为夹紧机构提供动力的液压***，所述控制器包括：

轴向螺旋位置传感器，其用于输出指示圆筒内螺旋部件的轴向位置的信号；

与供应液压流体的液压***联接的控制器，以根据轴向螺旋位置传感器操作夹紧机构，在循环的最初注射阶段期间，所述控制器根据圆筒内螺旋部件的轴向运动而自动增加夹紧压力，以便在循环的最初注射阶段期间，随着可塑材料流入模具空腔中，空气从模具空腔排出。

15.根据权利要求14所述的控制器，其中：在循环的最后注射阶段开始后，作为时间的一个函数，控制器改变循环的最后注射阶段期间的夹紧压力。

16.根据权利要求14所述的控制器，其中：作为筒内螺旋的轴向位置的一个函数，控制器预见到满足将可塑材料保持在模具中所需的最小夹紧压力。

17.根据权利要求14所述的成型机，其中：液压***联接到用于为夹紧机构提供动力的注射机构。

18.根据权利要求14所述的成型机，其中：一个或多个变速电机包括具有正弦波驱动的DC电机。

19.根据权利要求14所述的控制器，其中：控制器控制液压***以改变对液压螺旋注射缸的注射压力，并且控制器将液压夹紧压力设置为注射循环段期间的液压注射压力的选定方差。

20.根据权利要求19所述的控制器，其中：根据液压注射压力的预先选定值，控制器自动改变注射循环段的液压夹紧压力。

21.根据权利要求14所述的控制器，还包括：

用于旋转螺旋部件的液压驱动的驱动电机；和

控制器，所述控制器在循环的螺旋退回阶段期间，根据轴向螺旋位置传感器的信号，对驱动电机的液压进行控制。

22.根据权利要求21所述的控制器，其中：响应轴向螺旋位置传感器，控制器控制循环的螺旋退回阶段期间对夹紧机构的液压。

23.根据权利要求14所述的控制器，还包括：

液压提供动力的驱动电机，用于旋转螺旋部件以塑化圆筒内的材料；和

在循环的塑化阶段期间，控制器控制对驱动电机的液压力。

24.一种控制通过将材料注入两部分的模具而制造模制零件的注射成型机的方法，注射成型机包括夹紧机构，用于向两部分模具施加模具夹紧力并用于将模具部分移开以开启模具，注射机构，用于塑化材料和将可塑材料注射入形成模制件的封闭模具，注射机构包括在圆筒内可旋转和轴向运动的螺旋部件，圆筒具有与封闭模具腔流体连通的排放端，所述注射机构包括用于旋转螺旋机构的驱动器和用于轴向运动螺旋部件的另一驱动器；所述方法包括：

向两部分模具施加模具夹紧力以使模具封闭和将模具部分移开以开启模具；

通过在圆筒内轴向运动螺旋，塑化所述材料并将可所述可塑材料注射入封闭模具以形成模制件，

在循环的注射段期间，检测螺旋部件在圆筒内的轴向位置；和

根据所检测的螺旋部件在圆筒内的轴向位置，为夹紧机构提供动力。

25.根据权利要求24所述的控制注射成型机的方法，其中：在循环的最后注射阶段期间，作为时间的一个函数，夹紧压力被自动改变，以便将可塑材料填满和固化在两部分模具中。

26.根据权利要求25所述的方法，其中：在循环的最后注射阶段开始后，作为时间的一个函数，控制器改变循环的最后注射阶段期间的夹紧压力。

27.根据权利要求24所述的方法，其中：液压***被联接到夹紧机构和注射机构。

28.根据权利要求24所述的方法，其中：作为筒内螺旋部件的轴向位置的一个函数，控制器预见到满足将可塑材料保持在模具中所需的最小夹紧压力。

29.根据权利要求24所述的方法，其中：用于控制夹紧机构的液压***由一个或多个变速电机驱动的一个或多个正排量泵提供动力。

30.根据权利要求24所述的方法，还包括：

响应轴向螺旋位置传感器，在循环的螺旋返回阶段期间，控制器控制对旋转螺旋的驱动电机的动力。

31.根据权利要求24所述的方法，其中：在循环的塑化阶段期间，控制器控制旋转螺旋的驱动电机的动力。

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