具有低压力歧管的高压力注射模制喷嘴 技术领域 本发明涉及注射模制系统， 且明确地说， 涉及注射经计量数量的熔融物和在高压 力下注射熔融物。
背景技术 在许多应用中， 需要用至少在没有过早故障的情况下执行成品零件的所要功能所 必要的量的塑料来模制塑料零件。 因此， 随着树脂被制作得越来越强硬， 可相应地将零件壁 厚度制作得较薄且可用相同量的熔融物来制作较多模制零件。另外， 由于较薄零件冷却、 固化和顶出较为快速， 所以可以比具有较厚壁的零件快的循环时间来制作具有较薄壁的零 件， 这增加了最大机械输出速率。
较薄零件通常需要比具有相似尺寸和形状的较厚零件高的注射压力。因此， 需要 能够产生越来越高的注射力的机械注射单元来填充模腔以获得越来越薄壁化的零件。 尝试 满足此需要的先前设计已利用与能够经受住高压力的热浇道歧管系统耦合的高压力注射 单元。这些高压力注射单元和歧管系统通常较昂贵且较难以维护， 因为必须使用能够经受 住高压力的较高质量的材料。这些系统还遭受以下事实 ： 随着熔融物穿过歧管和喷嘴而失 去显著量的压力， 这使得在模腔内实现所要压力仍更具挑战性。
在许多应用中， 还需要可靠地产生具有统计上一致的零件特性的模制零件。在许 多情况下， 客户需要用传感器、 仪器和 / 或固定且备有证明文件的模制参数来检验严格且 可重复的模制工艺。特别关注的一个领域是零件重量， 其被感知为对完整零件填充和零件 质量和 / 或均匀性的一致性的指示。
在许多先前设计中， 这是通过液压平衡式熔融物通道布局的精确设计和制造、 歧 管和喷嘴的谨慎热平衡式热分布、 在歧管中使用阀门控式腔填充孔和用以在注射循环期间 确认每一腔位置的打开和关闭的阀销位置传感器来实现。
发明内容 本发明提供一种能够在利用低压力注射单元和歧管的同时在高压力下将熔融物 注射到模腔中的注射设备。 根据本发明的设备还能够在每一注射循环期间精确地计量注射 到模腔中的熔融物的量。
根据本发明的设备具有包含在外壳内且由外壳界定的腔。 此腔在低压力下从熔融 物源接收熔融物。熔融物源可包括用于低压力注射模制的常规装备， 例如低压力注射单元 和低强度歧管。当所述腔适当地用熔融物填充时， 位于熔融物源与腔中间的可选择性关闭 的阀关闭， 进而使腔中的熔融物与源中的熔融物隔离。 接着将位于腔内的柱塞向前驱动， 从 而增加腔内的熔融物的压力且在高压力下在模腔中注射熔融物。 所述阀防止在注射期间任 何熔融物实质上回流到熔融物源中， 且还防止源内的熔融物压力的任何实质性增加。因为 防止回流到熔融物源中且腔接近于喷嘴的注射出口， 所以可通过监视柱塞被向前按压的距 离来精确计量注射到模腔中的熔融物的量。
将从下文提供的具体实施方式中明白本发明的另外适用性领域。应理解， 所述具 体实施方式和特定实例在指示本发明的优选实施例的同时既定仅用于说明的目的且不希 望限制本发明的范围。附图说明
从具体实施方式和附图将更全面理解本发明， 其中 ：
图 1 是根据本发明实施例构造的注射模制设备的截面图 ；
图 2 是具有减小的垂直轮廓且根据本发明实施例构造的注射模制设备的截面图 ；
图 3 是具有替代阀机构且根据本发明实施例构造的注射模制设备的截面图 ；
图 4 是具有替代阀和阀杆构造且根据本发明实施例构造的注射模制设备的截面 图；
图 5 是根据本发明实施例构造的热切断注射模制设备的特写截面图 ；
图 6 是具有替代阀机构且根据本发明实施例构造的注射模制设备的截面图。 具体实施方式
以下对优选实施例的描述在本质上仅为示范性的且决不希望限制本发明、 其应用或使用。 如图 1 所说明， 提供用于注射模制的热浇道系统， 其具有包含在喷嘴 12 内的射出 罐组合件 10。根据此实施例， 在低压力下将熔融物注射到歧管 16 的歧管通道 14 中。借助 于从源或供应构件 ( 例如挤压器 ) 引导的热浇道系统来向歧管通道 14 提供熔融物。熔融 物从歧管通道 14 流到衬套腔 18 中。在一些实施例中， 熔融物在进入衬套腔 18 之前穿过衬 套通道 20。熔融物在入口 22 处流到衬套腔 18 中。阀 24 使歧管通道 14 与衬套通道 20 分 离。阀 24 打开以用熔融物填充衬套腔 18， 且在将熔融物注射到模腔 26 期间或之前关闭以 使衬套腔 18 中的熔融物与歧管通道 14 中的熔融物隔离。
根据图 1 所描绘的实施例， 在衬套腔 18 内提供阀杆 28 以打开和关闭衬套 38 所界 定的注射出口 30。通过合适的阀杆致动器 32( 借助于实例， 例如气动驱动器或电马达 ) 驱 动阀杆 28 以打开和关闭注射出口 30。
在衬套腔 18 中还提供柱塞 34。优选地， 柱塞 34 经尺寸设定以便在柱塞 34 的外表 面与界定衬套腔 18 的侧壁之间形成密封件。通过能够提供足以在衬套腔 18 内产生所要压 力的力的柱塞致动器 36( 借助于实例， 例如液压驱动器或电马达 ) 来驱动柱塞 34。在所描 绘的实施例中， 阀杆 28 穿过柱塞 34 的中心且独立于柱塞 34 来被致动。
在将熔融物注射到模腔 26 中时， 关闭阀 24 且将阀杆 28 拉离注射出口 30 以允许 衬套腔 18 中的熔融物穿过注射出口 30。在注射出口 30 打开的情况下， 致动柱塞 34 以使 其向前移动以便在高压力下将熔融物注射到模腔 26 中。经关闭的阀 24 有助于在将熔融物 注射到模腔 26 中期间在衬套腔 18 中的熔融物与歧管通道 14 中的熔融物之间形成高压差。 因此， 在衬套 38 内实现较高压力， 而在歧管通道 14 和位于歧管 16 上游的结构内维持较低 压力。
因为高压力被隔离到喷嘴 12， 所以可结合本发明来使用在低压力下处置并卸载熔 融物的低性能注射单元以产生需要在高压力下注射熔融物的工件， 例如具有薄壁的零件。
另外， 低强度歧管 16( 例如用低级钢或通过自由形式制造制成的歧管 ) 可用于产生需要高 压力注射的此类模制工件。根据图 6 所示的本发明实施例， 采用具有柔性熔融物分配系统 的经加热歧管 16。
此外， 在其中需要精确控制注射到每一模腔 26 中的熔融物的量的应用中， 可采用 本发明以确保肯定地且重复地将经计量数量的熔融物注射到每一个别模腔 26 中。在采用 多个喷嘴 12 的热浇道系统中， 此特征有助于实现每一喷嘴 12 之间的精确平衡。可通过柱 塞 34 开始和停止位置来调整和控制同步填充和一致的零件重量。这些开始和停止位置可 用传感器来确认以获得较高精确度和可靠性。
图 2 中描绘本发明的另一实施例。此实施例类似于图 1 所描绘的实施例， 不同之 处只是通过使柱塞致动器 36 与喷嘴 12 并排定位而不是定位于喷嘴 12 之上来减少系统的 高度。根据此实施例， 柱塞 34 和柱塞致动器 36 附接到将来自柱塞致动器 36 的动力传输到 柱塞 34 的板 40。
在图 3 所描绘的实施例中， 柱塞 35 分别充当图 2 所示的阀 24 和柱塞 34 两者， 以 使衬套腔 18 中的熔融物与歧管通道 14 中的熔融物隔离。根据此实施例， 处于低压力的熔 融物在没有如先前在图 1 和 2 中所示穿过阀 24 的情况下从歧管通道 14 流到衬套通道 20。 柱塞 35 的一侧的一部分具有凹口 42， 其形成衬套 38 与柱塞 34 之间的通道。当用熔融物 填充衬套腔 18 时， 旋转柱塞 35 以使凹口 42 与入口 22 对准且将其拉回。因此， 在填充衬套 腔 18 时， 熔融物从歧管通道 14 流动到衬套通道 20 中， 接着穿过入口 22 进入柱塞 34 与衬 套 38 之间由凹口 42 形成的通道， 进而填充衬套腔 18。 在将柱塞 35 向前按压以将熔融物注射到模腔 26 中之前， 旋转柱塞 35 以使得凹口 42 不与入口 22 对准， 从而大致上防止衬套腔 18 中的熔融物流回到衬套通道 20 和歧管通道 14 中。在将其旋转之后， 致动柱塞 35 以使其向前移动以便在高压力下通过喷嘴 12 将熔融 物注射到模腔 26 中。以此方式， 柱塞 35 与衬套 38 之间的交互充当阀 24 以防止在将熔融 物注射到模腔 26 中期间使歧管通道 14 和位于其上游的结构中的熔融物增压。
在所描绘的实施例中， 以齿条或齿轮 44 的形式来提供用于旋转柱塞的构件。齿条 44 优选地由致动器 ( 未图示 )( 例如液压活塞或电马达 ) 来推动， 且与形成于柱塞 35 上的 齿状物 46 交互以致使柱塞 35 在齿条 44 经致动以上下移动时旋转。可采用各种其它已知 构件来旋转柱塞 35， 借助于实例， 例如如第 5,112,212 号美国专利中所揭示的臂与连杆系 统， 所述美国专利的整个说明书以引用的方式并入本文中。
在图 4 所描绘的实施例中， 具有较小横截面的阀杆 28 固定到具有较大横截面的柱 塞 35 的末端， 且阀杆 28 与柱塞 35 作为单个单元一起移动。根据此实施例， 柱塞 35 含有大 致上穿过柱塞 35 的中心的柱塞通道 48。柱塞通道 48 具有在位于柱塞 35 的表面上的开口 处的入口处 50 和开放到衬套腔 18 中的出口处 52。在所描绘的实施例中， 出口处 52 为位于 柱塞 35 与阀杆 28 的接合点处的两个开口 ； 然而， 此类开口的放置和数目是设计选项， 且可 针对出口处 52 使用较多或较少开口。
根据此实施例， 当用熔融物填充衬套腔 18 时， 熔融物在不穿过阀 24 的情况下从歧 管通道 14 流动到衬套通道 20。拉回并旋转阀杆 28/ 柱塞 35 组合以使入口处 50 与入口 22 对准， 使得熔融物从歧管通道 14 流出， 接着穿过衬套通道 20 进入柱塞通道 48 且接着排空 到衬套腔 18 中。
当将熔融物注射到模腔 26 中时， 旋转阀杆 28/ 柱塞 35 组合以使得入口处 50 不与 入口 22 对准， 以便防止回冲到歧管通道 14 中且使歧管通道 14 增压。向前按压阀杆 28/ 柱 塞 35 组合以使得在高压力下将衬套腔 18 中的熔融物注射到模腔 26 中。当阀杆 28/ 柱塞 35 组合达到其最前进位置时， 阀杆 28 将关闭注射出口 30。优选地， 在恰当的冷却周期之后 且在注射出口 30 关闭的情况下， 将注射模制工件排出模腔 26 且循环再次开始。
如图 4 所描绘， 直接包围喷嘴外壳的是加热器 54， 其加热衬套 38 以将衬套腔 18 内 的熔融物维持在所要温度。优选的是在限制转移到歧管板 56 和模具 58 的热的量的同时加 热熔融物。因此， 提供气室 60 作为大部分衬套 38 与歧管板 56 之间的绝缘体。还在衬套腔 18 内提供凸缘 62 以增加热衬套 38 与熔融物之间的接触区域， 同时减小热衬套 38 直接接触 模具 58 的区域。形成于凸缘 62 与模具 58 之间的空穴 64 可用热固材料来填充或简单地允 许用熔融物来填充。
在图 5 所描绘的替代实施例中， 采用热切断作为在将零件从模腔 26 顶出之后且在 将熔融物新注射到模腔 26 中之前防止熔融物淌出注射出口 30 的手段。此实施例可与类似 于图 1 到 4 中所描绘的配置的柱塞 37 配置一起使用 ； 然而， 不需要阀杆 28 来关闭注射出口 30。根据此实施例， 在注射出口 30 附近在喷嘴 12 周围提供加热器 54。加热器 54 将喷嘴中 的熔融物维持在恰当的预注射温度。在到达注射出口 30 之前， 熔融物穿过尖端嵌件 66。 类似于先前实施例， 在低压力下将熔融物注射到衬套通道 20 中且通过旋转柱塞 37 来使其与歧管通道 14 隔离， 所述柱塞 37 接着被向前按压以在高压力下将熔融物注射到 模腔 26 中。在注射循环结束时， 当模腔 26 被恰当地填充有熔融物时， 注射出口 30 内的熔 融物被冷却并凝固。此凝固的熔融物充当用以在从模腔 26 排出注射模制工件时防止熔融 的熔融物穿过注射出口 30 的插塞。在下一循环中， 当将熔融物注射到模腔 26 中时， 衬套通 道 20 中的压力将凝固的熔融物穿过注射出口 30 推动到模腔 26 中， 在模腔 26 中其熔融并 与新鲜的熔融的熔融物流混合。
因为可在不脱离本发明的范围的情况下对如上文参看对应说明来描述的示范性 实施例来做出各种修改， 所以既定前述描述中所含有并在附图中所展示的所有内容应解释 为说明性的而非限制性的。 因此， 本发明的宽度和范围不应受任何上述示范性实施例限制， 而是应仅根据附加到本文的所附权利要求书及其等效物来界定。