專利名稱：模具溫度快速變化的控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模具溫度快速變化的控制方法及裝置，特別是一種將模具中部分或全部 型腔表面瞬間加熱或冷卻到一定溫度的裝置以及控制模具溫度變化的方法。
背景技術(shù)：
在注射成型中，為獲得高質(zhì)量的外觀，將模具溫度和成型材料(例如熱塑性樹脂) 的溫度設(shè)置在高水平這樣的方法是公知的，但是所需成型時間太長。專利ZL00816237.9 中揭示了一種獲得具有高質(zhì)量外觀的熱塑性樹脂注射成型的方法。該專利所揭示的方 法是通過借助于采用5-100"C/分鐘的溫度梯度迅速加熱和/或冷卻來縮短成型周期，而 且模具的迅速加熱是利用在金屬模具的管內(nèi)循環(huán)的一種加熱介質(zhì)和埋置在金屬模具內(nèi) 部的一電加熱元件結(jié)合來實現(xiàn)的，而冷卻是通過在模具管內(nèi)循環(huán)的一冷卻介質(zhì)來實現(xiàn) 的。但在本專利并未明確揭示模具內(nèi)部的電加熱元件的埋置方法。在美國專利 US6312628B1中揭示了一種模具溫度的控制方法，其中包括將電加熱器獨立布置在模具 內(nèi)，這種方法的缺陷是安裝在模具內(nèi)部加熱元件很難與安裝加熱器的孔壁完全接觸， 從而導(dǎo)致加熱元件的壽命縮短，而且難于更換。而且上述兩項專利所揭示的方法中， 加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)從模具管內(nèi)循環(huán)時是單向連續(xù)的，極易在管內(nèi)形成層狀流動，降 低換熱效率，延長了工藝時間；另一方面，在模具管內(nèi)循環(huán)的加熱介質(zhì)在加熱模具型 腔表面時連續(xù)流動，大量的熱量會在管路上損耗，和/或通過冷熱水混合后將熱量損失， 從而使系統(tǒng)的熱效率大大降低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，提供一種能迅速將模具型腔表面加熱到一定溫度和冷卻到一定溫度 的模具溫度控制裝置，使用該裝置，可縮短生產(chǎn)周期，提供能效。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括
a)由冷卻介質(zhì)源400、泵IOI、開關(guān)控制閥103、模具的型腔和/或芯腔部分200A 上的冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)接口 206、模具的型腔和/或芯腔部分200A中的冷卻 介質(zhì)和加熱介質(zhì)通道204、模具的型腔和/或芯腔部分200A上冷卻介質(zhì)和加熱 介質(zhì)流出接口 207、開關(guān)控制閥105以及管路組成冷卻介質(zhì)回路；b) 由具有液位檢測和報警裝置301的加熱介質(zhì)源300、泵102、開關(guān)控制閥104、 模具的型腔和/或芯腔部分200A上的冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)接口 206、模具的型 腔或芯腔部分200A中的冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)通道204、模具的型腔和/或芯腔 部分200A上冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)流出接口 207、開關(guān)控制閥106以及管路組成 的加熱介質(zhì)回路；
c) 在開關(guān)控制閥103和]04與接口 206之間的管道上引出的與壓縮空氣源600連 接的管路上設(shè)置的丌關(guān)控制閥107;
d) 在開關(guān)控制閥103、 104和107與接口 206之間的管道上設(shè)置并連接一個可變?nèi)?積的壓力艙109A;及在開關(guān)控制閥105和106與接口 207之間的管道上設(shè)置和 連接一個可變?nèi)莘e的壓力艙108A;
e) 至少一個設(shè)置在模具的型腔和/或芯腔部分200A中冷卻介質(zhì)/加熱介質(zhì)通道204 中的電加熱元件205;
f) 操作和控制裝置IOO。
以及上述連接所需的通訊用的電線和電纜以及管道和管道部件組成；所述的模具 型腔和/或芯腔部分200A包括具有成型制品的高質(zhì)量外觀表面的型腔表面203、在距離
型腔表面大約3毫米至12毫米的部位設(shè)置的至少一個供加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)通過的通 道204、安裝在通道204中的電加熱元件205、在通道204和型腔表面203之間設(shè)置的 溫度傳感器201、至少一個電源輸入接口 502、至少一個加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)輸入接口 206、至少一個加熱和冷卻介質(zhì)輸出接口 207;所述的模具型腔或芯腔部分200A，安裝 在通道204中的電加熱元件的有效散熱表面上由高導(dǎo)熱性能材料包覆；所述的模具型 腔或芯腔部分200A，安裝在通道204中的電加熱元件上有凸起的螺紋狀；其中的操作 和控制裝置100包括可編程邏輯控制器120、信號的輸入和輸出接口、操作界面130、 電源輸入接口 500、至少一個加熱電流開關(guān)回路501A和輸出接口 501組成；其中信號 輸入接口與溫度傳感器201、壓力/溫度傳感器202、以及成型機的輸出信號口連接； 其中的輸出接口與泵101、泵102、開關(guān)控制閥103、 104、 105、 106、 107、裝置內(nèi)部 的加熱電流開關(guān)回路501A、成型機的輸入信號口連接，以及與可變?nèi)莘e的壓力艙108A 和/或109A的控制接口連接，產(chǎn)生和/或發(fā)出操作指令；其中的可編程邏輯控制器120 與操作界面130通過兩者之間的接口雙向通訊；可變?nèi)莘e的壓力艙108A和109A為活 塞缸。
模具溫度快速變化的控制方法，包括下列步驟
1)在向型腔中注射成型材料之前，打開泵102和閥104，向模具的型腔或芯腔部分200A中的介質(zhì)通道204通入加熱介質(zhì)，此時閥103、 106和107關(guān)閉；同時 或延時一段時間接通加熱電流回路501A，電加熱元件205丌始加熱；
2) 當(dāng)壓力/溫度傳感器202檢測到加熱介質(zhì)到達檢測位202時，關(guān)閉閥104和105 關(guān)閉，泵102關(guān)閉；可變?nèi)莘e壓力艙108A和109A交替工作改變?nèi)莘e，使加熱 介質(zhì)在通道204中往復(fù)振蕩；
3) 當(dāng)溫度傳感器201檢測到的溫度到達設(shè)定的適合注射的溫度，操作和控制裝置 100發(fā)出允許注射信號到成型機的控制系統(tǒng)，丌始射膠；
4) 當(dāng)操作和控制裝置IOO得到注射完成信號，發(fā)出信號關(guān)斷加熱電流回路501A， 停止可變?nèi)莘e壓力艙108A禾卩/或109A的驅(qū)動動力，打丌閥106，同時打丌閥 102和泵101，使高溫介質(zhì)回流到加熱介質(zhì)源300;
5) 當(dāng)加熱介質(zhì)源300中液位檢測和報警裝置301檢測到液位到達安全區(qū)域時，操 作和控制裝置100發(fā)出信號關(guān)閉閥106，打開閥105，并控制閥105按1秒到5 秒之間一個時間間隔控制閥105的短暫關(guān)閉閥105然后打開；
6) 當(dāng)溫度傳感器201檢測到溫度到達設(shè)定的適合開模的溫度，操作和控制裝置 100發(fā)出信號關(guān)閉泵101和閥103,打開閥107引入壓縮空氣將通道104中的 冷卻介質(zhì)吹回到冷卻介質(zhì)源400;同時發(fā)出信號到成型機的控制系統(tǒng)，開模；
7) 延時一個預(yù)定的時間，操作和控制系統(tǒng)IOO發(fā)出信號關(guān)閉閥107;打開泵102 和閥104，接通加熱電流回路501A;與此同時，取出制品208，等待上述步驟 2)并進入下一個循環(huán)。
本發(fā)明的優(yōu)點是，按照上述的技術(shù)方案和運行順序，模具溫度，特別是具有成型高 質(zhì)量外觀表面的型腔部分或芯腔部分200A中型腔表面203的溫度可以實現(xiàn)快速周期性 循環(huán)，從而實現(xiàn)快速地、低能耗地生產(chǎn)制品。
附圖l:本發(fā)明的原理示意附圖2:本發(fā)明涉及的模具結(jié)構(gòu)示意附圖3:本發(fā)明涉及的電加熱元件和介質(zhì)通道示意圖。 具體實施方案
如附圖l、 2、 3示，其中標(biāo)號100 -操作和控制裝置、101 -泵、102 -泵、 103 -開關(guān)控制閥、104 -開關(guān)控制閥、105 -開關(guān)控制閥、106 -開關(guān)控制閥、 107 -開關(guān)控制閥、108 -活塞、108A -可變?nèi)莘e壓力艙、109 -活塞、109A-可變?nèi)莘e壓力艙、110 -曲柄連桿機構(gòu)、111 -電動馬達、112 -開關(guān)閥、120 -.可編程序控制器、130 -操作界面、、200A -具有成型高質(zhì)量外觀表面的型腔表 面的模具型腔或芯腔部分、200B -模具的其他部分、201 -溫度傳感器、202 -溫 度/壓力傳感器、203 -高質(zhì)量外觀型腔表面、204 -加熱介質(zhì)/冷卻介質(zhì)通道、205 -電加熱元件、206 -加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)引入接口、 207 -加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì) 流出接口、 208 -具有高質(zhì)量外觀表面的制品、300 -加熱介質(zhì)源、301 -液位檢 測和報警裝置、400 -冷卻介質(zhì)源、500 -加熱電源、501A -加熱電流開關(guān)回路、 501 -加熱電流輸出接口、 502 -模具上加熱電流引入接口、 600 -壓縮空氣源； 如如附圖l、 2、 3示，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括
a) 由冷卻介質(zhì)源400、泵IOI、丌關(guān)控制閥103、模具的型腔和/或芯腔部分200A 上的冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)接口 206、模具的型腔和/或芯腔部分200A中的冷卻介質(zhì)和加 熱介質(zhì)通道204、模具的型腔和/或芯腔部分200A上冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)流出接口 207、 開關(guān)控制閥105以及管路組成冷卻介質(zhì)回路；
b) 由具有液位檢測和報警裝置301的加熱介質(zhì)源300、泵102、開關(guān)控制闊104、 模具的型腔和/或芯腔部分200A上的冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)接口 206、模具的型腔或芯腔 部分200A中的冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)通道204、模具的型腔和/或芯腔部分200A上冷卻 介質(zhì)和加熱介質(zhì)流出接口 207、開關(guān)控制閥106以及管路組成的加熱介質(zhì)回路；
c) 在開關(guān)控制閥103和104與接口 206之間的管道上引出的與壓縮空氣源600連 接的管路上設(shè)置的開關(guān)控制閥107;
d) 在開關(guān)控制閥103、 104和107與接口 206之間的管道上設(shè)置并連接一個可變?nèi)?積的壓力艙109A;及在丌關(guān)控制閥105和106與接口 207之間的管道上設(shè)置和連接一 個可變?nèi)莘e的壓力艙108A;
e) 至少一個設(shè)置在模具的型腔和/或芯腔部分200A中冷卻介質(zhì)/加熱介質(zhì)通道204 中的電加熱元件205;
f) 操作和控制裝置100。
以及上述連接所需的通訊用的電線和電纜以及管道和管道部件組成； 如附圖l、 2、 3示，所涉及到的模具的型腔或芯腔部分200A有要求成型高質(zhì)量外 觀表面的型腔表面203，并通過與模具的其他部分200B閉合后注射成型制品208，其 中模具的其他部分200B中也設(shè)置了供冷卻介質(zhì)通過的管道，本說明書中未予以明示， 在型腔或芯腔部分200A中具有至少一個供加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)通過的通道204，并設(shè) 置介質(zhì)流入接口 206和流出接口 207與本實用新型的外部控制裝置進行連接。通道204 設(shè)置在型腔表面之下的模具中，距型腔表面的距離在3毫米到12毫米之間，為了提高升溫速度，本發(fā)明在供加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)通過的通道204中，設(shè)置至少一個電加熱 元件205，所述的電加熱元件205通過電纜與設(shè)置在模具之上的加熱電流輸入接口 502 連接，所述的電加熱元件205的外層由高導(dǎo)熱的材料(例如銅)包覆，并有凸起的斷 續(xù)螺紋或連續(xù)螺紋，這樣一方面增加了電加熱元件與通過的加熱介質(zhì)和通道204壁的 接觸面積，將電加熱元件所發(fā)出的熱量迅速導(dǎo)出，提高加熱速度；另外一方面增加了 冷卻介質(zhì)的通過通道204的速度和增加了紊流，提高了換熱效果和模具的冷卻速度， 在本發(fā)明的技術(shù)方案中，在開關(guān)控制閥103、 104和107與接口 206之間的管道上設(shè)置 并連接一個可變?nèi)莘e的壓力艙109A;及在開關(guān)控制閥105和106與接口 207之間的管 道上設(shè)置和連接一個可變?nèi)莘e的壓力艙108A，可變?nèi)莘e壓力艙108A和可變?nèi)萜鲏毫ε?109A與加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)管道連通道，可變?nèi)莘e壓力艙108A和109A為活塞缸，分 別由其中的活塞108和活塞109的往復(fù)運動來改變壓力艙的容積，進一歩地，活塞108 和活塞109的運動可以由壓縮空氣驅(qū)動，也可山液壓油驅(qū)動，還可以由電馬達驅(qū)動的 曲柄機構(gòu)來驅(qū)動，更進一歩地，壓力艙108A和壓力艙I09A兩者之中的某一個的活塞 后部預(yù)存一定的預(yù)壓的氣體(例如壓縮空氣)作為活塞運動的背壓，而另一個壓力艙 中的活塞由外部動力驅(qū)動往復(fù)運動，例如電動馬達驅(qū)動的曲柄機構(gòu)?？勺?nèi)莘e壓力艙 108A和109A僅在模具加熱時工作，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，加熱介質(zhì)由泵102從加 熱介質(zhì)源300中泵送到型腔部分或芯腔部分200A的通道204中。冷卻介質(zhì)由泵101從 冷卻介質(zhì)源400中輸送到型腔部分或芯腔部分200A的通道204中以及模具其他部分的 冷卻通道中，為防止加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)的無序流動，在泵101和102之后的管道上 分別設(shè)置開關(guān)控制閥103和104。并且為了防止加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)在模具通道204 中直接混合降低系統(tǒng)的能效，在開關(guān)控制閥103和104與模具進口 206之間的管道上， 引出一個之路與壓縮空氣源600連接，其中由開關(guān)控制閥107控制壓縮空氣的引入時 間。從型腔部分或芯腔部分200A中流出的高溫的加熱介質(zhì)和較低溫度的冷卻介質(zhì)將通 過在返回到加熱介質(zhì)源300的管道上設(shè)置的開關(guān)控制閥106和在返回到冷卻介質(zhì)源400 的管道上設(shè)置的開關(guān)控制閥107的配合將高溫介質(zhì)引入到加熱介質(zhì)源300中，而將較 低溫度的冷卻介質(zhì)和壓縮空氣引入到冷卻介質(zhì)源400中。從而實現(xiàn)熱能的充分回收和 降低冷卻介質(zhì)源的載荷，所述的加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)是液體介質(zhì)，包括礦物油、水等， 優(yōu)選水作為加熱或冷卻介質(zhì)， 一方面由于水的熱交換系數(shù)大，另一方面由于水在一定 壓力下會保持在過熱狀態(tài)，升溫并不需要很多的熱量，因而可在短時間內(nèi)加熱到需要 的溫度，建立起快速加熱型腔表面203所需要的溫度梯度。而一個更大的優(yōu)越性在于， 當(dāng)注射熔融材料完成后，加熱電源斷開，開關(guān)控制閥106打丌，通道204中的壓力釋放，其中過熱水會發(fā)生相變形成蒸汽。而這一相變過程將從模具中帶走大量的熱量， 從而加快了型腔表面203的溫度趨勢轉(zhuǎn)變，從而縮短后續(xù)的冷卻水所要的冷卻時間。 進一歩優(yōu)選的是經(jīng)軟化處理后的水，雖然采用本發(fā)明的裝置可以通過使水在通道204 內(nèi)往復(fù)運動防止水中的礦物質(zhì)在電加熱元件表面和循環(huán)管內(nèi)壁上沉積，但經(jīng)軟化處理 后的水可進一步防止過熱水相變?yōu)檎羝麜r將礦物質(zhì)沉積在電加熱元件和循環(huán)管內(nèi)壁上 后所造成的熱交換效率降低，操作和控制裝置100將對型腔部分或芯腔部分200A的溫 度變化周期進行控制，其中，包括可編程邏輯控制器120、信號的輸入和輸出接口、操 作界面130、電源輸入接口 500、至少一個加熱電流開關(guān)回路501A和輸出接口 501組 成；其中信號輸入接口與溫度傳感器201、壓力/溫度傳感器202、以及成型機的輸出 信號口連接；其中的輸出接口與泵101、泵102、開關(guān)控制閥103、 104、 105、 106、 107、 裝置內(nèi)部的加熱電流開關(guān)回路501A以及成型機的輸入信號口連接，產(chǎn)生和/或發(fā)出操 作指令，并發(fā)出信號給可變?nèi)萜鲏毫ε?08A和/或109A的驅(qū)動部分控制兩者的容積的 交替變化；其中的可編程邏輯控制器120與操作界面130通過兩者之間的接口雙向通 訊，為實現(xiàn)這些控制，在型腔部分或芯腔部分200A中適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b溫度傳感器201， 在管道中安裝壓力/溫度傳感器202，如附圖2所示，溫度傳感器201最好布置在通道 204和型腔表面203之間的位置，這樣可以更準(zhǔn)確地探測到型腔表面203的溫度狀態(tài)， 如圖1所示，壓力/溫度傳感器202設(shè)置在開關(guān)控制閥104和105與可變?nèi)莘e壓力艙108 之間的管道上。在加熱介質(zhì)源300中，設(shè)置液位檢測和報警裝置301，溫度傳感器201、 壓力/溫度傳感器202和液位檢測和報警裝置301與操作和控制裝置100連接并反饋信 號，在一些情況下，在加熱介質(zhì)源300中，可進一安裝電加熱器，壓力傳感器和溫度 傳感器等對加熱介質(zhì)源進行進一歩控制，提高加熱介質(zhì)的輸出溫度。
本發(fā)明一方面提供了一個系統(tǒng)，另一方面提供了一種控制模具中具有成型高質(zhì)量制 品表面的型腔表面的模具部分(例如200A)的溫度快速周期性變化的方法，包括下列
步驟
1) 在向型腔中注射成型材料之前，打開泵102和閥104，向模具的型腔或芯腔 部分200A中的介質(zhì)通道204通入加熱介質(zhì)，此時閥103、 106和107關(guān)閉； 同時或延時一段時間接通加熱電流回路501A，電加熱元件205開始加熱；
2) 當(dāng)壓力/溫度傳感器202檢測到加熱介質(zhì)到達檢測位202時，關(guān)閉閥104和 105關(guān)閉，泵102關(guān)閉；可變?nèi)莘e壓力艙108A和109A交替工作改變?nèi)莘e， 使加熱介質(zhì)在通道204中往復(fù)振蕩；
3) 當(dāng)溫度傳感器201檢測到的溫度到達設(shè)定的適合注射的溫度，操作和控制
9裝置100發(fā)出允許注射信號到成型機的控制系統(tǒng)，丌始射膠；
4) 當(dāng)操作和控制裝置100得到注射完成信號，發(fā)出信號關(guān)斷加熱電流回路 501A，停止可變?nèi)莘e壓力艙108A禾IV或109A的驅(qū)動動力，打開閥106，同 時打開閥102和泵101，使高溫介質(zhì)回流到加熱介質(zhì)源300;
5) 當(dāng)加熱介質(zhì)源300中液位檢測和報警裝置301檢測到液位到達安全區(qū)域時， 操作和控制裝置100發(fā)出信號關(guān)閉閥106，打開閥105，并控制閥105按1 秒到5秒之間一個時間間隔控制閥105的短暫關(guān)閉閥105然后打開；
6) 當(dāng)溫度傳感器201檢測到溫度到達設(shè)定的適合開模的溫度，操作和控制裝 置100發(fā)出信號關(guān)閉泵101和閥103，打開閥107引入壓縮空氣將通道104 中的冷卻介質(zhì)吹回到冷卻介質(zhì)源400;同時發(fā)出信號到成型機的控制系統(tǒng)， 開模；
7) 延時一個預(yù)定的時間，操作和控制系統(tǒng)100發(fā)出信號關(guān)閉閥107;打開泵 102和閥104，接通加熱電流回路501A;與此同時，取出制品208，等待上 述步驟2)并進入下一個循環(huán)。
例如采用本發(fā)明申請的技術(shù)方案生產(chǎn)42"液晶電視前面板，制品材料為PC/ABS， 材料的軟化點溫度為90"C，制品的壁厚為3毫米。面板外表面要求高光澤，無熔接痕， 注塑完成后不再噴漆處理。如附圖1所示，高光面由型腔部分200A的型腔表面203成 型。由于其他表面不要求高光，由模具的另一部分200B成型，采用常規(guī)冷卻水道的模 具結(jié)構(gòu)，可在冷卻水管到的入口處設(shè)置一個開關(guān)閥，控制冷卻水流入到其冷卻水管道 中，這里不再詳述。而在型腔部分200A中，在形成每個框邊的型腔表面之下，以距離 型腔表面203大約13毫米處的平面為中心開設(shè)兩個平行于型腔表面的相互連通的水道 204，直徑為10mm，如附圖3所示，這樣冷卻水道距型腔表面最近距離為約8毫米，并 在兩個水道之間距離型腔表面大約4毫米的位置布置一個溫度傳感器201用于檢測型 腔表面203的溫度變化，如附圖2所示。而模具型腔部分2Q0A配有一個總的加熱/冷 卻水的接入口 206，然后接入到各個分管路中，最后通過一個總出水接口 207將各個通 道的水匯集起來。在每個通道204的分支中按需要加熱的面積選擇合適加熱功率的電 加熱元件205，具體的，是直徑約為6毫米的電加熱管。而電加熱管的外層，用導(dǎo)熱性 良好的銅材包覆，且進一步在有效加熱表面上做成外圓直徑大約在9. 5h毫米至10毫 米的斷續(xù)螺紋。將加熱管裝入通道204中，并做好密封防止水泄漏，而加熱元件205 與通道204之間形成螺旋形并有混合的水通道。而加熱管的引出電纜與設(shè)置的加熱電 源輸入接口 502連接正確。將模具型腔部分200A的加熱/冷卻水接口 206通過管道與
10高溫水儲罐300、冷卻水源400、壓縮空氣源600連接，其中高溫水和冷卻水均用泵送 的方式提供。如附圖l，將泵IOI、 102、閥103、 104、 105、 106、 107依次連接妥當(dāng)， 并與操作和控制系統(tǒng)100的輸出口連接；將溫度傳感器201、壓力/溫度傳感器202、 液位檢測和報警裝置301與操作和控制系統(tǒng)100的輸入口聯(lián)接。在本實施例中，可變 容積壓力艙108A (即活塞缸)采用儲存一定量的壓縮空氣作為背壓，即在使用前打丌 閥門112，將壓縮空氣沖入活塞108的一側(cè)，使其壓力與氣源壓力600的壓力一致，例 如6巴。然后關(guān)閉閥門112，并通過壓力表在靜止時監(jiān)測其中的壓力，如下降，進一歩 補充。而另一個可變?nèi)莘e壓力艙109A則采用電動馬達111帶動曲柄連桿機構(gòu)110驅(qū)動 活塞109來工作和改變?nèi)莘e。工作時，閥103、 104、 105、 106、 107處于關(guān)閉狀態(tài)， 電動馬達111受操作和控制裝置100的指令啟動和停止。當(dāng)馬達111帶動曲柄活塞機 構(gòu)110運動，使活塞109按大約200次/分鐘到400次/分鐘之間的一個頻率往復(fù)運動。 隨著活塞109的往復(fù)運動，壓力艙109A的容積隨之變動，隨著管道(包括通道204) 中的壓力變化，壓力艙108A中的活塞108也往復(fù)運動，直到活塞108另一側(cè)的壓縮空 氣壓力達到平衡。這樣水在管道(包括通道204)中反復(fù)振蕩并保持在一定的壓力，既 加強了換熱，又避免了水的汽化和其中的礦物質(zhì)沉積在電加熱元件和通道204的壁上。
按上述的方式連接好系統(tǒng)后，將操作和控制裝置100與成型機的控制系統(tǒng)連接進 行通訊，并將加熱電源與電源口 500連接，輸出口 501與模具的輸入口 502連接。開 啟系統(tǒng)，設(shè)定允許注射溫度(例如110X)，允許開模溫度(例如75T)，以及液位和 報警裝置301，系統(tǒng)即可按照按前述的控制方法中所描述的歩驟開始工作。采用本發(fā)明 的系統(tǒng)，按本實施例的方法歩驟生產(chǎn)制品208 (即42" LCD電視面板)，可在75秒的 循環(huán)時間內(nèi)制出合格的具有高光澤、無熔接痕的制品。相對于僅采用蒸汽或直接用過 熱水加熱的方案，成型時間縮短IO - 15秒，而能耗成本也大為降低(約15%-20%)。
雖然以上已經(jīng)參照附圖對按照發(fā)明目的的構(gòu)思和實施例作了詳盡說明，但本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員可以認(rèn)識到，在沒有脫離權(quán)利要求限定范圍的前提條件下，仍然可以對 本發(fā)明作出各種改進和變換，而這種改進和變換仍然應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明申請的保護范圍。
權(quán)利要求
1. 一種模具溫度快速變化的控制裝置，其特征是，主要包括由a)由冷卻介質(zhì)源(400)、泵(101)、開關(guān)控制閥(103)、模具的型腔和/或芯腔部分(200A)上的冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)接口(206)、模具的型腔或芯腔部分(200A)中的冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)通道(204)、模具的型腔和/或芯腔部分(200A)上冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)流出接口(207)、開關(guān)控制閥(105)以及管路組成冷卻介質(zhì)回路；b)由具有液位檢測和報警裝置(301)的加熱介質(zhì)源(300)、泵(102)、開關(guān)控制閥(104)、模具的型腔和/或芯腔部分(200A)上的冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)接口(206)、模具的型腔和/或芯腔部分(200A)中的冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)通道(204)、模具的型腔和/或芯腔部分(200A)上冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)流出接口(207)、開關(guān)控制閥(106)以及管路組成的加熱介質(zhì)回路；c)在開關(guān)控制閥(103)和(104)與接口(206)之間的管道上引出的與壓縮空氣源(600)連接的管路上設(shè)置的開關(guān)控制閥(107)；d)在開關(guān)控制閥(103)、(104)和(107)與接口(206)之間的管道上的設(shè)置和連接一個可變?nèi)莘e的壓力艙(109A)；及在開關(guān)控制閥(105)和(106)與接口(207)之間的管道上的設(shè)置和連接一個可變?nèi)莘e的壓力艙(108A)；e)至少一個設(shè)置在模具的型腔和/或芯腔部分(200A)中冷卻介質(zhì)/加熱介質(zhì)通道(204)中的電加熱元件；f)和一個操作和控制裝置(100)以及上述連接所需的通訊用的電線和電纜以及管道和管道部件組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的模具溫度快速變化的控制裝置，其特征是，所述的模具型腔和/或芯腔部分(200A)包括具有成型制品的高質(zhì)量外觀表面的型腔表面(203)、在距離型腔表面大約3毫米至12毫米的部位設(shè)置的至少一個供加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)通過的通道(204)、安裝在通道(204)中的電加熱元件(205)、在通道(204)和型腔表面(203)之間設(shè)置的溫度傳感器(201)、至少一個電源輸入接口 (502)、至少一個加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)輸入接口 (206)、至少一個加熱和冷卻介質(zhì)輸出接口 (207)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的模具溫度快速變化的控制裝置，其特征是，所述的模具型腔或芯腔部分(200A)，安裝在通道(204)中的電加熱元件的有效散熱表面上由高導(dǎo)熱性能材料包覆。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的模具溫度快速變化的控制裝置，其特征是，所述的模具型腔或芯腔部分(200A)，安裝在通道(204)中的電加熱元件上有凸起的螺紋狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的模具溫度快速變化的控制裝置，其特征是，其中的操作和控制裝置(100)包括可編程邏輯控制器(120)、信號的輸入和輸出接口、操作界面(130)、電源輸入接口 (500)、至少一個加熱電流丌關(guān)回路(501A)和輸出接口 (501)組成；其中信號輸入接口與溫度傳感器(201)、壓力/溫度傳感器(202)、以及成型機的輸出信號口連接；其中的輸出接口與泵(101)、泵(102)、丌關(guān)控制閥(103)、(104) 、 (105) 、 (106) 、 (107)、裝置內(nèi)部的加熱電流開關(guān)回路(501A)、成型機的輸入信號口連接，以及與可變?nèi)莘e的壓力艙(108A)和/或(109A)的控制接口連接，產(chǎn)生和/或發(fā)出操作指令；其中的可編程邏輯控制器(120)與操作界面(130)通過兩者之間的接口雙向通訊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的模具溫度快速變化的控制裝置，其特征是，可變?nèi)莘e的壓力艙(108A)和(109A)為活塞缸。
7. 根據(jù)權(quán)利1的控制模具溫度快速變化的控制方法，其特征是，包括下列步驟1) 在向型腔中注射成型材料之前，打開泵(102)和閥(104),向模具的型腔或芯腔部分(200A)中的介質(zhì)通道(204)通入加熱介質(zhì)，此時閥(103) 、 (106)和(107)關(guān)閉；同時或延時一段時間接通加熱電流回路501A，電加熱元件205開始加熱；2) 當(dāng)壓力/溫度傳感器202檢測到加熱介質(zhì)到達檢測位202時，關(guān)閉閥104和105關(guān)閉，泵102關(guān)閉；可變?nèi)莘e壓力艙108A和109A交替工作改變?nèi)莘e，使加熱介質(zhì)在通道204中往復(fù)振蕩；3) 當(dāng)溫度傳感器201檢測到的溫度到達設(shè)定的適合注射的溫度，操作和控制裝置100發(fā)出允許注射信號到成型機的控制系統(tǒng)，開始射膠；4) 當(dāng)操作和控制裝置IOO得到注射完成信號，發(fā)出信號關(guān)斷加熱電流回路501A，停止可變?nèi)莘e壓力艙108A和/或109A的驅(qū)動動力，打開閥106，同時打開閥102和泵101，使高溫介質(zhì)回流到加熱介質(zhì)源300;5) 當(dāng)加熱介質(zhì)源300中液位檢測和報警裝置301檢測到液位到達安全區(qū)域時，操作和控制裝置100發(fā)出信號關(guān)閉閥106，打開閥105，并控制閥105按1秒到5秒之間一個時間間隔控制閥105的短暫關(guān)閉閥105然后打丌；6) 當(dāng)溫度傳感器201檢測到溫度到達設(shè)定的適合丌模的溫度，操作和控制裝置100發(fā)出信號關(guān)閉泵101和閥103，打開閥107引入壓縮空氣將通道104中的冷卻介質(zhì)吹回到冷卻介質(zhì)源400;同時發(fā)出信號到成型機的控制系統(tǒng)，開模；7) 延時一個預(yù)定的時間，操作和控制系統(tǒng)100發(fā)出信號關(guān)閉閥107;打開泵102和閥104，接通加熱電流回路501A;與此同時，取出制品208，等待上述歩驟2)并進入下一個循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及模具溫度快速變化的控制方法及裝置，特別是一種將模具中部分或全部型腔表面瞬間加熱或冷卻到一定溫度的裝置以及控制模具溫度變化的方法。包括冷、熱介質(zhì)傳輸管路和控制原件，并在近模具的介質(zhì)管道上并在開關(guān)控制閥103、104和107與接口206之間的管道上設(shè)置并連接一個可變?nèi)莘e的壓力艙109A；及在開關(guān)控制閥105和106與接口207之間的管道上設(shè)置和連接一個可變?nèi)莘e的壓力艙108A；同時提供一種模具溫度快速變化的控制方法。本發(fā)明的優(yōu)點是，按照上述的技術(shù)方案和運行順序，模具溫度，特別是具有成型高質(zhì)量外觀表面的型腔部分或芯腔部分200A中型腔表面203的溫度可以實現(xiàn)快速周期性循環(huán)，從而實現(xiàn)快速地、低能耗地生產(chǎn)制品。
文檔編號B29C33/04GK101480821SQ200910045589
公開日2009年7月15日 申請日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者玨 侯, 唐慶華, 桓鎖成, 范汝富 申請人:北京中拓機械有限責(zé)任公司