專利名稱：使用活性材料元件的可調(diào)整的熱流道組合件密封和尖部高度的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過在注射模制機(jī)設(shè)備(例如，熱流道噴嘴組合件)中利用活性材料元件來提供可調(diào)整的熱流道組合件密封以及可調(diào)整的熱流道噴嘴尖部高度的方法和裝置?！盎钚圆牧稀笔且活愋巫儾牧希鐗弘娭聞?dòng)器、壓電陶瓷、電致伸縮體、磁致伸縮體、形狀記憶合金和類似物。在本發(fā)明中，其用于調(diào)整熱流道組合件密封并調(diào)整噴嘴尖部高度，從而改良模制物品的質(zhì)量、噴嘴組合件的壽命和樹脂密封性。所述活性材料元件還可用作傳感器。
背景技術(shù)：
活性材料的特征是作為可將一種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量的換能器。舉例來說，壓電致動(dòng)器(或馬達(dá))將輸入電能轉(zhuǎn)換成導(dǎo)致元件的尺寸變化的機(jī)械能，而壓電傳感器(或發(fā)電機(jī))將機(jī)械能-元件尺寸形狀的變化-轉(zhuǎn)換成電能。在Berghaus的美國專利第5,237,238號中展示了壓電陶瓷換能器的一個(gè)實(shí)例。壓電致動(dòng)器的一個(gè)供應(yīng)商是德國D-85221 Dachau，Hans-B6ckler-Str.2的Marco Systemanalyse und EntwicklungGmbH，且它們的廣告資料和網(wǎng)站說明此類器件。通常，向壓電陶瓷插入物施加1000伏的電位將導(dǎo)致其厚度“生長”約0.0015″/英寸(0.15％)。另一供應(yīng)商MidéTechnologyCorporation of Medford，Maine具有多種活性材料，包括磁致伸縮體和形狀記憶合金，且其廣告資料和網(wǎng)站說明此類器件，包括材料說明書和其它公開細(xì)節(jié)。
頒予Schad的美國專利第4,588,367號和頒予Jenko的美國專利第6,343,925號每一者揭示一種熱流道噴嘴，其具有用于吸收組合件的熱膨脹的彈簧構(gòu)件，以便確保在操作條件的整個(gè)范圍內(nèi)維持噴嘴體與熱流道歧管之間的良好密封。
頒予Meijer的美國專利第5,853,776號揭示了一種用于輔助絕緣體的彈簧構(gòu)件。其還揭示了一種噴嘴外殼絕緣體和一種熱流道歧管熔化物溝道栓塞裝置。這些密封結(jié)構(gòu)的困難在于，作為無源裝置，其相對不能夠被主動(dòng)地控制或能夠具有不同性能水平。
因此，需要一種新技術(shù)，其能夠以精確的可調(diào)整控制水平，且優(yōu)選地以具有密封功能的嵌入式傳感器和封閉回路控制來密封各個(gè)注射模制機(jī)表面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于提供注射模制機(jī)裝置和方法以克服前述問題，并有利地提供一種用于調(diào)整注射模制機(jī)中噴嘴尖部高度和熱流道密封的有效且高效率的構(gòu)件。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供用于密封注射模制機(jī)中第一表面和第二表面的結(jié)構(gòu)和/或步驟，其包括一活性材料致動(dòng)器，其經(jīng)設(shè)置以將第一表面移向第二表面；和傳輸結(jié)構(gòu)，其經(jīng)配置以將電傳輸?shù)剿龌钚圆牧现聞?dòng)器，以促使所述活性材料致動(dòng)器密封第一表面和第二表面。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供用于相對于模具澆口來移動(dòng)注射模制機(jī)噴嘴的噴嘴尖部的結(jié)構(gòu)和/或步驟，其包括一活性材料致動(dòng)器，其經(jīng)配置以相對于模具澆口來移動(dòng)噴嘴尖部；和傳輸結(jié)構(gòu)，其經(jīng)配置以向所述活性材料致動(dòng)器供應(yīng)一致動(dòng)信號，以促使所述活性材料致動(dòng)器改變至少一個(gè)尺寸來實(shí)現(xiàn)噴嘴尖部與模具澆口之間的相對移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供用于具有一歧管板和一噴嘴的注射模制機(jī)的結(jié)構(gòu)和/或步驟，其包括一壓電傳感器，其經(jīng)配置而以設(shè)置在鄰近于噴嘴和歧管板的至少一者處，且經(jīng)配置以感測施加在噴嘴與歧管板之間的壓縮力，并產(chǎn)生對應(yīng)的感測信號；一壓電致動(dòng)器，其經(jīng)配置以設(shè)置在噴嘴與歧管板之間，且經(jīng)配置以在施加致動(dòng)信號時(shí)改變尺寸以改變噴嘴與歧管板之間的密封力；和傳輸結(jié)構(gòu)，其耦合到所述壓電傳感器并耦合到所述壓電致動(dòng)器，且經(jīng)配置以載運(yùn)感測信號和致動(dòng)信號。


現(xiàn)將參看附圖來描述本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選特征的示范性實(shí)施例，其中圖1展示并入有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的熱流道噴嘴組合件，其與噴嘴外殼/歧管密封界面相關(guān)；圖2展示并入有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的熱流道噴嘴組合件，其與中心和輔助絕緣體以及噴嘴尖部密封界面相關(guān)；圖3展示并入有本發(fā)明的熱流道噴嘴組合件，其與噴嘴尖部高度設(shè)定和歧管溝道密封栓塞相關(guān)；且圖4展示并入有本發(fā)明的熱流道噴嘴組合件的替代實(shí)施例，其與噴嘴尖部高度設(shè)定相關(guān)。
具體實(shí)施例方式
1.引言現(xiàn)將依據(jù)若干其中向塑料注射模制機(jī)供應(yīng)一個(gè)或一個(gè)以上活性材料元件的實(shí)施例來描述本發(fā)明，所述活性材料元件用于檢測且/或修正熱流道組合件密封內(nèi)的機(jī)械偏位和噴嘴尖部高度。然而，活性材料傳感器和/或致動(dòng)器可放置在注射模制裝置中的可能會(huì)遇到對準(zhǔn)/密封問題的任何位置。此類活性材料元件的其它應(yīng)用在以下相關(guān)申請案中論述，所述申請案的標(biāo)題為(1)“Method and Apparatus for Countering Mold Deflection andMisalignment Using Active Material Elements”；(2)“Method and Apparatus for AssistingEjection from an Injection Molding Machine using Active Material Elements”；(3)“Method and Apparatus for Controlling a Vent Gap with Active Material Elements”；(4)“Method and Apparatus for Mold Component Locking Using Active Material Elements”；(5)“Methods and Apparatus for Vibrating Melt in an Injection Molding Machine UsingActive Material Elements”；(6)“Method and Apparatus for Injection CompressionMolding Using Active Material Elements”；和(7)“Control System for Utilizing ActiveMaterial Elements in a Molding System”，所有這些申請案與本申請案同時(shí)遞交。
如上所述，此項(xiàng)技術(shù)中需要一種通過以提供用于調(diào)整熱流道密封和/或噴嘴尖部高度的活性材料構(gòu)件和方法的搶先方式來測量并接著補(bǔ)償注射模制機(jī)噴嘴體中的熱膨脹和振動(dòng)感應(yīng)變化的方法和裝置。在以下描述中，壓電陶瓷插入物被描述為優(yōu)選的活性材料。然而，根據(jù)本發(fā)明也可使用來自所述活性材料族的其它材料，例如磁致伸縮體和形狀記憶合金。以下表1中陳述可能的替代性活性材料及其特征的列表，且根據(jù)本發(fā)明可使用這些活性材料中的任一種。
表1.活性材料比較

(信息源自www.mide.com)2.第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖1中展示本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，其描繪一熱流道噴嘴組合件，所述組合件包括一熱流道歧管220、一歧管墊板234、一熱流道噴嘴體221、尖部222和澆口223。熔化物溝道224將熔融樹脂穿過所述歧管、噴嘴和澆口輸送到模腔225。噴嘴由加熱器226加熱，所述加熱器226除了在樹脂流經(jīng)噴嘴時(shí)維持其熔融狀態(tài)，還促使噴嘴因熱膨脹而增大長度和直徑。
噴嘴體221具有一頭部227，其被壓靠著歧管220以確保在兩個(gè)表面的連接處實(shí)現(xiàn)密封，以使得穿過熔化物溝道224的樹脂在承受注射壓力時(shí)不會(huì)在界面處泄漏。噴嘴體221通常通過噴嘴絕緣體229定位在歧管板228內(nèi)，且通過尖部絕緣體230定位在模腔插入物231內(nèi)。
根據(jù)依據(jù)本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例，活性材料(例如，壓電陶瓷)致動(dòng)器232位于噴嘴絕緣體229與歧管板228之間。致動(dòng)器232優(yōu)選地由控制器235通過布線233而驅(qū)動(dòng)，但也可能采用無線控制方法。同樣可預(yù)見，致動(dòng)器232可定位在熱流道組合件內(nèi)的其它位置中，只要所述位置允許致動(dòng)元件以導(dǎo)致熱流道噴嘴體頭部227被密封地壓靠著熱流道歧管220。舉例來說，作為圖1所示的位置的替代位置或額外位置，致動(dòng)器可位于以下任何或所有位置處熱流道噴嘴尖部222的末尖；熱流道歧管220與歧管墊板234之間；和噴嘴絕緣體229與噴嘴體頭部227之間。
壓電陶瓷致動(dòng)器232優(yōu)選地為環(huán)形和/或管狀的單個(gè)致動(dòng)器。根據(jù)當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例，致動(dòng)器由壓電陶瓷制成，約30.0mm長且直徑為25.0mm，且當(dāng)通過布線233施加1000V的電壓時(shí)長度增加約50微米。然而，多個(gè)致動(dòng)器和/或具有其它形狀的致動(dòng)器的使用涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)，且因此本發(fā)明不限于壓電陶瓷致動(dòng)器232的任何特定配置。
優(yōu)選地，一個(gè)或一個(gè)以上獨(dú)立壓電陶瓷傳感器236可提供在鄰近于致動(dòng)器232處(或在上述任何或相關(guān)表面之間)，以檢測由熱流道噴嘴體221相對于熱流道歧管220的位置變化所造成的壓力。優(yōu)選為，傳感器236向控制器235提供感測信號。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而使用的壓電元件(即，壓電傳感器和/或壓電致動(dòng)器)可包含由MarcoSystemanalyse und Entwicklung GmbH制造的任何器件。壓電傳感器236將檢測施加到元件232的壓力并通過布線連接件233傳輸對應(yīng)的感測信號，從而允許控制器235實(shí)現(xiàn)封閉回路反饋控制。壓電致動(dòng)器232將通過布線連接件233接收致動(dòng)信號，根據(jù)所述致動(dòng)信號來改變尺寸，并在歧管板228與噴嘴絕緣體229之間施加對應(yīng)的力，從而可調(diào)整地控制其間的密封力。
注意，可提供所述壓電傳感器235以在任何期望位置處感測壓力。同樣，可提供一個(gè)以上壓電致動(dòng)器232，其串聯(lián)或串接安裝，以便實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展移動(dòng)、角度移動(dòng)等。另外，每個(gè)壓電致動(dòng)器可分割成一個(gè)或一個(gè)以上弓形、梯形、矩形等形狀，所述形狀可被單獨(dú)控制以便在密封表面之間的各個(gè)位置處提供不同的密封力。另外，可視需要，將壓電致動(dòng)器和/或致動(dòng)器區(qū)段堆疊成兩層或兩層以上以實(shí)現(xiàn)精確的密封力控制。
布線233耦合到任何期望形式的控制器或處理電路235，以便讀取壓電傳感器信號且/或向壓電致動(dòng)器提供致動(dòng)信號。舉例來說，一個(gè)或一個(gè)以上通用計(jì)算機(jī)、專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、門陣列、模擬電路、專用數(shù)字和/或模擬處理器、硬連線電路等可控制或感測本文所述的壓電元件232。用于控制所述一個(gè)或一個(gè)以上處理器的指令可存儲(chǔ)在任何期望的計(jì)算機(jī)可讀媒介和/或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，例如軟盤、硬盤驅(qū)動(dòng)器、CD-ROM、RAM、EEPROM、磁性媒介、光學(xué)媒介、磁光媒介等。
使用根據(jù)本實(shí)施例的致動(dòng)器232允許上述熱流道噴嘴組合件的各種組件被制造成具有較低的公差，從而降低制造注射模制機(jī)組件本身的成本。以前，使用5到30微米的公差以便實(shí)現(xiàn)一功能性噴嘴組合件。其它益處包括更有效地調(diào)整噴嘴體與歧管的對準(zhǔn)的能力，從而防止裝置內(nèi)的熔化物泄漏并縮短任何設(shè)備停機(jī)時(shí)間的長度。
3.第一實(shí)施例的過程在操作中，通過布線233給致動(dòng)器元件232通電，從而促使所述元件沿著其縱軸線增加長度。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)將約1000V施加到元件232時(shí)，元件232(標(biāo)稱長度為30.0mm)的通電將產(chǎn)生約50微米的長度增加。元件232的致動(dòng)提供足夠的力(約500kg到約7000kg)，以使得噴嘴絕緣體229和噴嘴頭部227被密封地壓靠著歧管220，從而確保通過由加熱器226和流經(jīng)噴嘴的樹脂施加至噴嘴組合件的一操作溫度范圍而在噴嘴頭部/歧管界面處維持一有效密封。當(dāng)然，可在不同時(shí)間施加不同電壓電平并施加到不同致動(dòng)器區(qū)段以實(shí)現(xiàn)對不同密封表面之間的密封力的精確控制。
當(dāng)壓電傳感器236與致動(dòng)器232一起用于封閉回路控制配置中時(shí)，傳感器元件響應(yīng)于噴嘴頭部227與歧管220之間的壓力而產(chǎn)生一信號，并通過布線233將所述信號傳輸?shù)娇刂破?35?；趶膫鞲衅鹘邮盏降男盘枺刂破鹘又a(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹聞?dòng)信號，所述信號通過布線233傳輸?shù)街聞?dòng)器元件232，從而根據(jù)從傳感器接收到的數(shù)據(jù)給其通電以完成噴嘴外殼/歧管界面的適當(dāng)密封。舉例來說，控制器235可經(jīng)編程以促使密封力保持恒定，或基于時(shí)間、溫度和/或周期數(shù)目，根據(jù)預(yù)定進(jìn)度表而增加和/或減小。
4.第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖2展示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中包含一澆道套242的熱流道組合件附接到一歧管240，所述歧管240含有一連接到噴嘴外殼243的熔化物溝道241，所述噴嘴外殼243具有螺接到其末端上的噴嘴尖部244。歧管240由中心絕緣體250和噴嘴外殼絕緣體256而與歧管板248間隔開，且由輔助絕緣體253而與歧管墊板249間隔開，以使得從歧管到冷卻的模板的熱損失最小。
噴嘴外殼的頭部258由彈簧墊圈257恒定地被迫抵靠歧管240，以使得在兩個(gè)組件的界面處維持密封，使得流經(jīng)溝道241到達(dá)噴嘴尖部244且通過澆口245以填充模腔246的加壓熔化物將不會(huì)泄漏。噴嘴外殼加熱器247將外殼保持在操作溫度，從而允許熔化物從中流過。所述加熱器還促使噴嘴外殼243和噴嘴尖部244在被加熱到其操作溫度時(shí)歸因于熱膨脹而在長度上擴(kuò)展。
在噴嘴尖部244定位并密封在澆口區(qū)域中的地方，使用一環(huán)形壓電陶瓷插入物259以徑向調(diào)整噴嘴尖部的密封直徑。插入物259通過管道260連接到控制器263。在操作期間，澆口泡261填充有加壓的塑料且必須被密封，以使得塑料不會(huì)沿著噴嘴尖部側(cè)溢出到噴嘴外殼周圍的氣隙262。通過使用一壓電陶瓷插入物259來徑向調(diào)整此密封界面，用于噴嘴尖部密封直徑和對應(yīng)的模腔插入物孔密封直徑的規(guī)格的制造公差可變寬，從而顯著降低這些組件的加工成本。
壓電陶瓷插入物251或類似物也可放置在中心絕緣體250與歧管板248之間。類似地，另一壓電陶瓷插入物254或類似物可放置在輔助絕緣體253與歧管墊板249之間。這些插入物提供一種用以感測并調(diào)整正通過個(gè)別絕緣體傳輸?shù)膲嚎s力的構(gòu)件，并在噴嘴外殼/歧管界面處提供額外的密封力調(diào)整構(gòu)件。這些插入物分別通過管道252和255連接到控制器236。
視情況，可提供一個(gè)或一個(gè)以上單獨(dú)的壓電陶瓷傳感器以檢測由噴嘴組合件內(nèi)的位置變化導(dǎo)致的壓力。這些傳感器也可由管道252、255和260連接到控制器236。根據(jù)本發(fā)明而使用的壓電元件(即，壓電傳感器和/或壓電致動(dòng)器)可包含由Marco Systemanalyseund Entwicklung GmbH制造的任何器件。壓電傳感器可檢測噴嘴組合件內(nèi)各個(gè)界面處的壓力，并通過管道252、255和260來傳輸對應(yīng)的感測信號，從而實(shí)現(xiàn)封閉回路反饋控制。壓電致動(dòng)器接著通過管道252、255和260來接收致動(dòng)信號并施加對應(yīng)的力。注意，可提供壓電傳感器以感測任何期望位置的壓力。同樣，可提供一個(gè)以上壓電致動(dòng)器來代替本文所述的任何單個(gè)致動(dòng)器，且所述致動(dòng)器可串聯(lián)或串接安裝，以便實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展移動(dòng)、角度移動(dòng)等。
如上所述，使用上述活性元件插入物的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)中在于允許用于容納個(gè)別絕緣體的歧管板和歧管墊板中的孔的深度的制造公差變寬，從而顯著降低加工所述板中的那些部件的成本。類似地，用于中心與輔助絕緣體的高度的制造公差也可變寬，從而進(jìn)一步降低加工這些組件的成本。在上述配置中使用壓電陶瓷插入物的另一優(yōu)點(diǎn)在于，壓電陶瓷材料的極好隔熱性減少了熱從受熱組件傳輸?shù)嚼鋮s的模板。在一些特定配置中，可能完全省略輔助絕緣體，從而節(jié)省其成本。
5.第二實(shí)施例的過程類似于第一實(shí)施例的過程，在操作中，通過管道252、255和260使致動(dòng)器元件251、254和259通電，從而促使元件增加軸向長度和/或徑向厚度。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)將約1000V施加到元件251、254和259時(shí)，元件251、254和259的通電優(yōu)選地將產(chǎn)生約0.1mm的每個(gè)元件的長度增加。元件251和254的致動(dòng)提供足夠的力(從約500kg到約10,000kg)以確保在操作溫度的整個(gè)范圍內(nèi)，在噴嘴組合件內(nèi)的各個(gè)接合處維持有效的密封。這些接合包括(但不限于)澆道套242與歧管240之間的接合和歧管240與噴嘴外殼258之間的接合。另外，元件259的致動(dòng)確保噴嘴尖部244相對于腔插入物的澆口245保持良好居中并恰當(dāng)對準(zhǔn)。
在替代實(shí)施例中，充當(dāng)傳感器(未圖示)的壓電陶瓷元件與致動(dòng)元件組合使用以提供一封閉回路反饋配置，如上所述。傳感器元件響應(yīng)于噴嘴組合件內(nèi)各個(gè)界面之間的壓力而產(chǎn)生信號，并將所述信號通過管道252、255和260而傳輸?shù)娇刂破?65、264和263。基于從傳感器接收到的信號，控制器接著產(chǎn)生其它信號，所述其它信號通過管道252、255和260傳輸?shù)街聞?dòng)器，從而根據(jù)從傳感器接收到的數(shù)據(jù)使其通電以完成各個(gè)噴嘴組合件界面的適當(dāng)密封。
6.第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖3展示根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例，其中熱流道組合件包括一歧管282，所述歧管282含有一連接到噴嘴外殼281的熔化物溝道283。噴嘴尖部275螺接到噴嘴外殼281的末端上。歧管282由輔助絕緣體284和彈簧墊圈285而與歧管墊板286間隔開，且還由噴嘴外殼絕緣體279和彈簧墊圈280而與歧管板287間隔開，以使得從歧管到冷卻的模板的熱損失最小。噴嘴外殼281的頭部由彈簧墊圈280恒定地被迫抵靠歧管282，以使得在兩個(gè)組件的界面處維持密封，使得流經(jīng)溝道283到達(dá)噴嘴尖部275且通過澆口270以填充模腔271的加壓熔化物將不會(huì)泄漏。噴嘴外殼加熱器276將外殼保持在操作溫度，從而允許熔化物從中流過。
加熱器276還促使噴嘴外殼281和噴嘴尖部275在被加熱到其操作溫度時(shí)歸因于熱膨脹而在長度上擴(kuò)展。此膨脹促使噴嘴尖部275的末端293進(jìn)一步延伸穿過澆口孔270。如果尖部的末端293未維持與模腔表面齊平，那么可能發(fā)生模制和泄漏問題。如果末尖293延伸得太遠(yuǎn)，那么其突出到模制零件中而引起污損，且還可減小澆口的有效環(huán)形面積，從而在注射期間阻止熔化物流動(dòng)。如果末尖293未延伸得足夠遠(yuǎn)且未達(dá)到模腔表面，那么澆口痕跡會(huì)增加，同樣對模制零件造成污損。尖部也有可能將不足的熱量傳導(dǎo)到澆口區(qū)域，從而造成澆口凍結(jié)。
末尖位置通常通過嚴(yán)格地規(guī)定相關(guān)組件的長度的公差而得以控制。舉例來說，尖部275的長度、噴嘴外殼281的長度、歧管282的厚度、輔助絕緣體284的高度和歧管墊板286中所述絕緣體284的袋口深度的每一者均被規(guī)定嚴(yán)格的公差，噴嘴外殼絕緣體279的高度和歧管板287中的其袋口的深度以及噴嘴外殼袋口的深度和腔插入物272中的澆口泡細(xì)節(jié)也是如此。此嚴(yán)格公差制造會(huì)大大增加制造熱流道組合件的成本。
通過安裝壓電陶瓷致動(dòng)器274，使其通過管道277而連接到控制器295，可(例如)基于操作者對于模制零件的目視檢查，在模制操作期間準(zhǔn)確地控制并調(diào)整末尖293位置。一特別優(yōu)選的插入物274具有一管狀，但認(rèn)為其它配置也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如其中利用多個(gè)致動(dòng)器插入物和/或致動(dòng)器區(qū)段以實(shí)現(xiàn)類似效果的配置。噴嘴尖部275上的密封環(huán)273在泡區(qū)域中維持一滑動(dòng)式密封，同時(shí)允許噴嘴末尖293改變其位置。插入物274還密封澆口泡，并防止塑料泄漏到噴嘴外殼周圍的氣隙中。當(dāng)然，如果所述噴嘴是多材料或共注射噴嘴，那么可相對于多個(gè)注射路徑來設(shè)置各種類型的壓電陶瓷致動(dòng)器以視需要實(shí)現(xiàn)尖部高度調(diào)整。
圖4中展示用于調(diào)整尖部高度的替代實(shí)施例。兩個(gè)壓電陶瓷致動(dòng)器300和304定位在可在噴嘴外殼302的孔內(nèi)滑動(dòng)的尖部305的每一端。致動(dòng)器由通信線301連接，并通過通信線277而連接到控制器293。可通過兩個(gè)致動(dòng)器300和304的組合致動(dòng)來軸向調(diào)整相對于澆口孔270的尖部高度?；蛘撸聞?dòng)器300可由彈簧替代以迫使尖部305離開噴嘴外殼302。
圖3也展示歧管282中的熔化物溝道栓塞配置。壓電陶瓷致動(dòng)器290放置在熔化物溝道栓塞292與固定螺絲289之間，所述固定螺絲289螺接到歧管282中并緊靠著其端面。插入物290通過管道291而連接到控制器294。在熔化物溝道283已被加工形成在歧管282中之后，使用栓塞292堵塞其末端。在插入之后，栓塞292在原處加工其溝道面輪廓，以與溝道283的半徑融合以便提供平滑表面，從而防止出現(xiàn)其中熔化物可能停置并降級的區(qū)域。因此，一旦定位并加工，應(yīng)防止栓塞292移動(dòng)，以使得密封得以維持。使用本發(fā)明的活性材料元件以便防止此移動(dòng)。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，通過使一個(gè)或一個(gè)以上致動(dòng)器290通電以提供適于將栓塞292保留在其優(yōu)選位置的力來防止移動(dòng)。另外，可提供一個(gè)或一個(gè)以上傳感器(未圖示)來感測栓塞292的任何移動(dòng)，且從而對栓塞292的位置提供封閉回路反饋控制。
7.第三實(shí)施例的過程在操作中，通過使插入物274通電以增加其軸向長度，末尖293可移離澆口孔。由安裝在輔助絕緣體284后方的彈簧墊圈285將尖部和噴嘴外殼的此移動(dòng)吸收在模具結(jié)構(gòu)中。通過使插入物274斷電以減小其高度，末尖293可移向澆口孔。彈簧墊圈285恒定地迫使輔助絕緣體284、歧管282和噴嘴外殼281移向澆口區(qū)域，以使得當(dāng)插入物274減小軸向長度時(shí)，在噴嘴外殼/歧管界面處維持一塑料密封。通過提供一種用于在模制操作期間動(dòng)態(tài)調(diào)整噴嘴尖部位置的構(gòu)件，顯著降低了熱流道組合件的制造成本，因?yàn)椴辉傩枰笆鰧λ龆鄠€(gè)組件尺寸中的大多數(shù)的嚴(yán)格容差規(guī)定。并且，能夠在操作期間調(diào)整尖部位置的附加便利性避免了早期“試湊”方法的長時(shí)間停機(jī)和再制造成本。
相對于經(jīng)提供用于密封歧管282中的熔化物溝道283的熔化物溝道栓塞292，壓電陶瓷致動(dòng)器290優(yōu)選地提供在熔化物溝道栓塞292與固定螺絲之間，所述固定螺絲經(jīng)提供用于將熔化物溝道栓塞292固定在適當(dāng)位置。當(dāng)通電時(shí)，致動(dòng)器290增加了軸向厚度，迫使栓塞292更緊地抵靠其在歧管中的錐形座體，從而確保良好的密封以防止塑料從流道泄漏。此配置也允許用于熔化物溝道栓塞和對應(yīng)歧管座體的規(guī)格的制造公差增大，包括固定螺絲的旋緊轉(zhuǎn)矩在內(nèi)。這樣顯著降低了這些組件的加工成本。
在替代實(shí)施例中，充當(dāng)一個(gè)或一個(gè)以上傳感器的額外壓電陶瓷元件與致動(dòng)器組合使用以提供封閉回路反饋控制。傳感器元件響應(yīng)于噴嘴組合件的各個(gè)組件之間的壓力而產(chǎn)生一信號，并通過管道將對應(yīng)的信號傳輸?shù)娇刂破?36?；趶膫鞲衅鹘邮盏降男盘枺刂破?36接著產(chǎn)生致動(dòng)信號，所述致動(dòng)信號通過管道傳輸?shù)街聞?dòng)器元件，從而根據(jù)從傳感器接收到的數(shù)據(jù)而使其通電以完成噴嘴組合件界面的適當(dāng)密封和尖部高度的適當(dāng)調(diào)整。
8.結(jié)論因此，已描述了一種在注射模制機(jī)中單獨(dú)或組合使用活性材料元件的方法和裝置，以實(shí)現(xiàn)注射模制裝置的有用改良，包括在熱流道組合件中提供可調(diào)整的密封，和提供可調(diào)整的熱流道噴嘴尖部高度。
根據(jù)本發(fā)明的有利特征包括1.壓電陶瓷元件經(jīng)單獨(dú)或組合使用以便在注射模制裝置中產(chǎn)生力且/或感測力；2.噴嘴密封裝置使用一作用于噴嘴組合件的由封閉回路控制的力產(chǎn)生單元；3.通過使用局部力產(chǎn)生單元來可調(diào)整地密封熱流道組合件密封界面；4.使用局部力產(chǎn)生單元對噴嘴尖部高度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。
盡管本發(fā)明對于大體上具有垂直于預(yù)成型坯軸線的圓形橫截面形狀的注射模制PET塑料預(yù)成型坯提供明顯優(yōu)點(diǎn)，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，本發(fā)明同樣可應(yīng)用于可能具有非圓形橫截面形狀的其它模制產(chǎn)品，例如提桶、漆罐、裝運(yùn)箱和其它類似產(chǎn)品。所有此類模制產(chǎn)品均在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
附圖中以略圖展示或以方框指示的個(gè)別組件在注射模制技術(shù)中均是眾所周知的，且其特定構(gòu)造和操作對于執(zhí)行本發(fā)明的操作或最佳模式并不重要。
盡管已相對于當(dāng)前被認(rèn)為是優(yōu)選實(shí)施例的那些實(shí)施例來描述本發(fā)明，但應(yīng)了解本發(fā)明不限于所揭示的實(shí)施例。相反，本發(fā)明希望涵蓋包括在所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效配置。所附權(quán)利要求書的范圍應(yīng)符合最廣義的解釋以便涵蓋所有這些修改以及等效結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種用于在一注射模具中密封一第一表面和一第二表面的裝置，其包含一活性材料致動(dòng)器，其經(jīng)設(shè)置以將所述第一表面移向所述第二表面；和傳輸結(jié)構(gòu)，其經(jīng)配置以在使用中將電傳輸?shù)剿龌钚圆牧现聞?dòng)器，以促使所述活性材料致動(dòng)器密封所述第一表面和所述第二表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一表面包含一注射模制噴嘴頭部，其中所述第二表面包含一熱流道歧管，且其中所述活性材料經(jīng)配置以將所述注射模制噴嘴頭部密封到所述熱流道歧管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述活性材料致動(dòng)器包含一管狀壓電致動(dòng)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其進(jìn)一步包含一活性材料傳感器，所述活性材料傳感器經(jīng)配置以檢測所述第一表面與所述第二表面之間的壓力并提供一與其對應(yīng)的感測信號，且其進(jìn)一步包含控制結(jié)構(gòu)，所述控制結(jié)構(gòu)經(jīng)配置以接收所述感測信號并向所述活性材料致動(dòng)器提供一對應(yīng)的致動(dòng)信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其進(jìn)一步包含一設(shè)置在所述第一表面與所述第二表面之間的絕緣體，且其中所述活性材料致動(dòng)器設(shè)置在所述絕緣體與所述第一表面之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述活性材料致動(dòng)器包含一管狀壓電材料，所述管狀壓電材料經(jīng)配置以在施加一電壓時(shí)軸向膨脹。
7.一種用于相對于一模具澆口來移動(dòng)一注射模具熱流道噴嘴的噴嘴尖部的裝置，其包含一活性材料致動(dòng)器，其經(jīng)配置以相對于所述模具澆口來移動(dòng)噴嘴尖部；和傳輸結(jié)構(gòu)，其經(jīng)配置以在使用中將一致動(dòng)信號供應(yīng)到所述活性材料致動(dòng)器以促使所述活性材料致動(dòng)器改變至少一個(gè)尺寸，以實(shí)現(xiàn)所述噴嘴尖部與所述模具澆口之間的相對移動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其進(jìn)一步包含偏置結(jié)構(gòu)，所述偏置結(jié)構(gòu)經(jīng)配置以使所述噴嘴朝向所述模具澆口偏置，且其中所述活性材料致動(dòng)器經(jīng)配置以抵靠著所述偏置結(jié)構(gòu)來移動(dòng)所述噴嘴。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其進(jìn)一步包含一傳感器，其用于檢測以下各項(xiàng)中的至少一者(i)所述噴嘴與所述模具澆口之間的一距離，和(ii)所述噴嘴與所述模具澆口之間的一壓力，并輸出一與其對應(yīng)的感測信號；和控制結(jié)構(gòu)，其在使用中耦合到所述傳輸結(jié)構(gòu)并耦合到所述傳感器，且經(jīng)配置以促使所述活性材料致動(dòng)器根據(jù)所述感測信號來適應(yīng)性地調(diào)整所述噴嘴與所述模具澆口之間的所述距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述傳感器和所述致動(dòng)器每一者包含壓電陶瓷元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述噴嘴具有一設(shè)置在鄰近于一熱流道歧管處的噴嘴頭部，且進(jìn)一步包含一第二活性材料致動(dòng)器，其經(jīng)配置以在接收到一電壓時(shí)改變至少一個(gè)尺寸，并實(shí)現(xiàn)所述噴嘴頭部與所述熱流道歧管之間的一密封。
12.一種用于一具有一歧管板和一噴嘴的注射模具的密封裝置，其包含一壓電傳感器，其經(jīng)配置以設(shè)置在鄰近于所述噴嘴和所述歧管板的至少一者處，且經(jīng)配置以感測一施加在所述噴嘴與所述歧管板之間的壓縮力，并產(chǎn)生一對應(yīng)的感測信號；一壓電致動(dòng)器，其經(jīng)配置以設(shè)置在所述噴嘴與所述歧管板之間，且經(jīng)配置以在施加一致動(dòng)信號時(shí)改變尺寸來改變所述噴嘴與所述歧管板之間的一密封力；和傳輸結(jié)構(gòu)，其在使用中耦合到所述壓電傳感器并耦合到所述壓電致動(dòng)器，且經(jīng)配置以載運(yùn)所述感測信號和所述致動(dòng)信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述壓電傳感器經(jīng)配置以設(shè)置在所述噴嘴和所述歧管板的至少一者中的一環(huán)形槽中。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其進(jìn)一步包含復(fù)數(shù)個(gè)壓電傳感器，所述壓電傳感器經(jīng)配置以設(shè)置在所述噴嘴與所述歧管板之間的不同位置處。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其進(jìn)一步包含一處理器，所述處理器經(jīng)配置以接收來自所述壓電傳感器的所述感測信號并產(chǎn)生以下對應(yīng)信號中的一者或一者以上(i)一夾緊力信號；(ii)一注射壓力信號；和(iii)一注射速率信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其進(jìn)一步包含一第二壓電致動(dòng)器，所述第二壓電致動(dòng)器經(jīng)配置以設(shè)置在一歧管與所述歧管板之間，且經(jīng)配置以在所述歧管與所述歧管板之間施加一密封力。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述壓電致動(dòng)器設(shè)置在鄰近于所述壓電傳感器處，且其中所述壓電傳感器經(jīng)配置以感測所述壓電致動(dòng)器的一尺寸變化，所述尺寸變化對應(yīng)于所述噴嘴與所述歧管板之間的一距離變化。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其進(jìn)一步包含復(fù)數(shù)個(gè)壓電致動(dòng)器，所述壓電致動(dòng)器經(jīng)配置以設(shè)置在所述噴嘴與所述歧管板之間的不同位置處。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述復(fù)數(shù)個(gè)壓電致動(dòng)器經(jīng)配置以控制所述歧管板的一偏斜。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其進(jìn)一步包含復(fù)數(shù)個(gè)壓電傳感器，所述壓電傳感器經(jīng)配置以設(shè)置在所述噴嘴與所述歧管板之間的不同位置處，且其中所述注射模制機(jī)包括復(fù)數(shù)個(gè)噴嘴，且其中至少一個(gè)壓電傳感器和至少一個(gè)壓電致動(dòng)器經(jīng)配置以設(shè)置在鄰近于每個(gè)噴嘴處。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其進(jìn)一步包含控制結(jié)構(gòu)，所述控制結(jié)構(gòu)經(jīng)配置以(i)接收來自所述復(fù)數(shù)個(gè)壓電傳感器的感測信號，且(ii)將致動(dòng)器信號傳輸?shù)剿鰪?fù)數(shù)個(gè)壓電致動(dòng)器以控制所述歧管板的一偏斜。
22.一種抵靠著一注射模具的一歧管密封一噴嘴體的方法，其包含以下步驟給一活性材料元件致動(dòng)器通電，以便在所述噴嘴體與所述歧管之間產(chǎn)生一密封力。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其進(jìn)一步包含以下步驟感測所述噴嘴體與所述歧管之間的壓力；和基于所述噴嘴體與所述歧管之間的所感測到的壓力，在一封閉回路反饋系統(tǒng)中控制所述活性材料元件致動(dòng)器的所述通電。
24.一種用于抵靠著一注射模具歧管密封一噴嘴頭部的裝置，其包含一噴嘴體，其具備一噴嘴尖部插入物；一噴嘴絕緣體，其提供在所述噴嘴體周圍；一尖部絕緣體，其提供在所述噴嘴尖部周圍；一歧管；和一壓電致動(dòng)器，其定位在所述裝置內(nèi)以提供一膨脹力。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其進(jìn)一步包含一壓電傳感器，其定位在所述裝置內(nèi)以基于施加到所述傳感器的壓力來傳輸信號；和一控制器，其用于根據(jù)來自所述壓電傳感器的所傳輸信號對所述壓電致動(dòng)器提供的所述膨脹力提供封閉回路控制。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中所述壓電致動(dòng)器被提供在所述噴嘴絕緣體與一歧管板之間。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中所述壓電致動(dòng)器被提供在所述噴嘴絕緣體與所述噴嘴體的一頭部末端之間。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中所述壓電致動(dòng)器被提供在所述噴嘴尖部與一模腔插入物之間。
29.一種用于密封一熱流道組合件的系統(tǒng)，其包含一澆道套；一歧管；和一噴嘴體，其包含一噴嘴外殼和一噴嘴尖部，其中所述澆道套與所述歧管之間以及所述歧管與所述噴嘴之間的界面由活性材料元件的尺寸變化密封。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括至少一個(gè)活性材料元件，所述至少一個(gè)活性材料元件將所述噴嘴尖部相對于一模腔插入物定位于一澆口的中心處。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述澆道套與所述歧管之間的所述界面通過使用一定位在所述歧管與一歧管板之間的活性材料元件來密封。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述噴嘴外殼與所述歧管之間的所述界面通過使用一定位在所述歧管與一歧管墊板之間的活性材料元件來密封。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含一熔化物溝道栓塞；和一固定螺絲，其中一活性材料元件定位在所述熔化物溝道栓塞與所述固定螺絲之間。
34.一種用于調(diào)節(jié)一熱流道噴嘴尖部的高度的裝置，其包含一熱流道噴嘴，其包括一噴嘴體和一噴嘴尖部；一歧管板，其具有設(shè)置于其中的所述熱流道噴嘴；一模腔插入物，其具有一提供于其中的澆口；和一壓電陶瓷致動(dòng)構(gòu)件，其被提供在所述腔插入物內(nèi)以用于相對于所述腔插入物中的所述澆口來定位所述噴嘴尖部。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，所述裝置進(jìn)一步包含壓電陶瓷傳感器構(gòu)件；和處理器構(gòu)件，其中所述壓電陶瓷致動(dòng)構(gòu)件與所述傳感器構(gòu)件的一組合與所述處理器構(gòu)件進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，從而提供對所述熱流道噴嘴尖部的高度的封閉回路反饋控制。
36.一種用于維持提供于一注射模制歧管的一熔化物溝道中的一熔化物溝道栓塞周圍的一密封的方法，其包含通過致動(dòng)一壓電馬達(dá)來調(diào)節(jié)由所述熔化物溝道栓塞施加在所述熔化物溝道上的密封力。
37.一種注射模具，其包含一模腔；一噴嘴，其經(jīng)配置以將一模制材料提供到所述腔；一板，其經(jīng)配置以將所述模制材料提供到所述噴嘴；一活性材料致動(dòng)器，其經(jīng)配置以在使用中接收一致動(dòng)信號，且響應(yīng)于所述致動(dòng)信號而改變一尺寸以調(diào)整所述噴嘴與所述板之間的一密封力；和控制結(jié)構(gòu)，其經(jīng)配置以將所述致動(dòng)信號提供到所述活性材料致動(dòng)器。
38.一種注射模具熱流道系統(tǒng)，其包含一熱流道歧管，其經(jīng)配置以將熔融材料載運(yùn)到一噴嘴；所述噴嘴，其配置以將所述熔融材料從所述歧管載運(yùn)到一模腔；一歧管板，其經(jīng)配置以容納所述噴嘴的至少一部分；一活性材料致動(dòng)器，其設(shè)置在所述歧管板與所述噴嘴之間，且經(jīng)配置以在接收到一電信號時(shí)改變尺寸，并導(dǎo)致所述噴嘴與所述熱流道歧管之間的一密封力變化；和電傳輸結(jié)構(gòu)，其經(jīng)配置以將所述電信號載運(yùn)到所述活性材料致動(dòng)器。
全文摘要
本發(fā)明提供用于在一具有一第一表面和一第二表面的注射模制機(jī)內(nèi)密封界面的方法和裝置，其包括一活性材料致動(dòng)器，所述活性材料致動(dòng)器被配置成以一適于在所述第一表面與所述第二表面之間產(chǎn)生一力的方式來設(shè)置。所述活性材料致動(dòng)器經(jīng)配置以響應(yīng)于來自一視情況連接到活性材料傳感器的控制器的感測信號而產(chǎn)生一力。本發(fā)明還提供同樣使用活性材料插入物將一噴嘴尖部定位在一澆口開口內(nèi)中心處并相對于一澆口開口來調(diào)整一噴嘴尖部的尖部高度的方法和裝置。
文檔編號B29C45/77GK1946535SQ200580012627
公開日2007年4月11日 申請日期2005年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者愛德華·J·延科 申請人:赫斯基注射器成型系統(tǒng)有限公司