BR102022007956A2 - INJECTION PROCESS MONITORING SYSTEM AND INJECTION PROCESS MONITORING METHOD - Google Patents
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Abstract
sistema de monitoramento de processo de injeção e método de monitoramento de processo de injeção. a presente invenção se refere a um sistema de monitoramento de processo de injeção instalado em uma cavidade de molde pertencente a um processo de moldagem por injeção. trata-se de sistema que compreende: um transdutor de temperatura; um registrador de dados conectado a dito transdutor de força e ao dito transdutor de temperatura; um dispositivo de transmissão conectado à saída do registrador de dados; uma chave fim-de-curso; e uma interface gráfica, sendo que o transdutor de força é, preferencialmente, instalado atrás de um pino extrator da cavidade de molde e é configurado para medir a pressão do material de injeção no interior da cavidade de molde e o transdutor de temperatura é configurado para medir a temperatura no interior da cavidade de molde, e o registrador de dados é programado para receber os sinais elétricos dos transdutores (não ilustrados) como entradas e converter matematicamente os valores de tensão recebidos para grandezas de pressão e temperatura, e o dispositivo de transmissão possui conexão sem fio com internet e é configurado para enviar os dados para um servidor físico ou em nuvem, e a interface gráfica é configurada de modo a mostrar se os valores de pressão e temperatura registrados no interior do molde.injection process monitoring system and injection process monitoring method. The present invention relates to an injection process monitoring system installed in a mold cavity belonging to an injection molding process. This is a system that comprises: a temperature transducer; a data recorder connected to said force transducer and said temperature transducer; a transmission device connected to the output of the data logger; a limit switch; and a graphical interface, where the force transducer is, preferably, installed behind a mold cavity puller pin and is configured to measure the pressure of the injection material inside the mold cavity and the temperature transducer is configured to measure the temperature inside the mold cavity, and the data recorder is programmed to receive the electrical signals from the transducers (not illustrated) as inputs and mathematically convert the received voltage values to pressure and temperature quantities, and the transmission device It has a wireless internet connection and is configured to send data to a physical or cloud server, and the graphical interface is configured to show the pressure and temperature values recorded inside the mold.
Description
[001] A presente invenção pertence ao setor tecnológico de processo de moldagem por injeção e de instrumentação e controle e se refere a um processo de moldagem por injeção.[001] The present invention belongs to the technological sector of injection molding processes and instrumentation and control and refers to an injection molding process.
[002] Ainda, a presente invenção refere-se a um sistema de controle de processo de moldagem por injeção através de modelagem de condições de temperatura e pressão na cavidade molde.[002] Furthermore, the present invention relates to an injection molding process control system through modeling temperature and pressure conditions in the mold cavity.
[003] No campo de processos de fabricação, o processo de moldagem por injeção, ou simplesmente injeção de plásticos, é um processo amplamente utilizado na confecção de produtos de diversos segmentos.[003] In the field of manufacturing processes, the injection molding process, or simply plastic injection, is a process widely used in the manufacture of products in different segments.
[004] Na automatização de processos de moldagem por injeção, de maneira geral, os parâmetros de controle são modelados a partir máquina injetora, como tempos de ciclo (injeção, recalque e resfriamento), pressões (injeção e recalque), velocidades de injeção, temperaturas (do cilindro injetor e do líquido refrigerante que circula no interior do molde), entre outros.[004] In the automation of injection molding processes, in general, the control parameters are modeled from the injection machine, such as cycle times (injection, pressing and cooling), pressures (injection and pressing), injection speeds, temperatures (of the injection cylinder and the coolant that circulates inside the mold), among others.
[005] Trata-se de uma demanda da indústria 4.0 viabilizar métodos de automatização e controle cada vez mais eficientes, e descentralizados. Neste sentido, é possível encontrar soluções no estado da arte a respeito da automação de processo de injeção.[005] It is a demand of industry 4.0 to enable increasingly efficient and decentralized automation and control methods. In this sense, it is possible to find state-of-the-art solutions regarding injection process automation.
[006] O documento US2016082636 se refere a um método de processo de moldagem por injeção onde são definidos ciclos de operação com um tempo de operação a partir de um ciclo dito original utilizando o sensoriamento de temperatura e pressão na máquina de injeção, em que um ‘controle de retro adaptação’ controla a pressão de injeção através do fluxo de injeção. O controle realiza uma lógica programada, em que as instruções para controle da máquina de moldagem por injeção são tais para fazer com que a máquina molde objetos de plástico de acordo com um ciclo conhecido.[006] Document US2016082636 refers to an injection molding process method where operating cycles are defined with an operating time from a so-called original cycle using temperature and pressure sensing in the injection machine, in which a 'Retrofit control' controls the injection pressure through the injection flow. The control carries out programmed logic, in which the instructions for controlling the injection molding machine are such as to cause the machine to mold plastic objects according to a known cycle.
[007] O documento BR 102015030919-8 se refere a um método de moldagem em que a abertura do bico injetor é controlada e a válvula de pino é movimentada inicialmente a uma primeira velocidade e subsequentemente a uma segunda velocidade, formando um vácuo é formado no bico distribuidor no início do ciclo de moldagem.[007] Document BR 102015030919-8 refers to a molding method in which the opening of the injection nozzle is controlled and the pin valve is moved initially at a first speed and subsequently at a second speed, forming a vacuum in the dispensing nozzle at the beginning of the molding cycle.
[008] O documento BR 102015021504-5 se refere a um método de controle de moldagem por injeção em que ocorre pelo menos uma etapa de detecção do valor do torque desenvolvido pelo acionador rotativo elétrico quando o pino de válvula está no percurso a partir de uma posição fechada para a uma posição aberta. o valor de torque detectado sendo empregado para orientar o processo de moldagem.[008] Document BR 102015021504-5 refers to an injection molding control method in which there is at least one step of detecting the value of the torque developed by the electric rotary actuator when the valve pin is in the path from a closed position to an open position. the detected torque value being employed to guide the molding process.
[009] Como pode ser observado, as soluções propostas no estado da técnica se referem a técnicas de controle de malha aberta, em que as condições de operação da máquina são calculadas e definidas previamente para cada etapa, e os atuadores da máquina são controlados para cada etapa conforme a referência determinada. De modo que o modelo não leva em consideração o que de fato acontece na cavidade do molde para calcular o erro do controle, podendo acarretar propagações de erro, se os parâmetros na cavidade do molde não se comportarem conforme o previsto na modelagem.[009] As can be seen, the solutions proposed in the prior art refer to open-loop control techniques, in which the machine's operating conditions are calculated and defined in advance for each step, and the machine's actuators are controlled to each step according to the determined reference. Therefore, the model does not take into account what actually happens in the mold cavity to calculate the control error, which can lead to error propagation if the parameters in the mold cavity do not behave as predicted in the modeling.
[0010] De fato, os processos de injeção do estado da técnica necessitam uma etapa adicional de controle da qualidade do produto, feito posteriormente à produção. Nesse tipo de processo, a qualidade é verificada de peça a peça, em outros casos é feita por inspeção visual, mas pequenos defeitos podem passar despercebidos.[0010] In fact, state-of-the-art injection processes require an additional stage of product quality control, carried out after production. In this type of process, quality is checked from piece to piece, in other cases it is done by visual inspection, but small defects may go unnoticed.
[0011] Há ainda soluções que preveem equipamentos periféricos que fazem inspeção, como câmeras inteligentes ou a combinação de balanças / robôs e esteiras que separam peças que não atinjam as especificações. Porém, novamente a qualidade do produto é checada após a realização do processo, sem a possibilidade de checar em tempo real as condições do molde prevenir possíveis defeitos.[0011] There are also solutions that provide for peripheral equipment that performs inspection, such as smart cameras or the combination of scales/robots and conveyors that separate parts that do not meet specifications. However, again the quality of the product is checked after the process has been carried out, without the possibility of checking the conditions of the mold in real time to prevent possible defects.
[0012] Para solucionar esses problemas, a presente invenção concebe um sistema de controle da qualidade em tempo real do produto produzido, medindo as pressões e temperaturas que ocorrem internamente na cavidade do molde e diretamente na massa plástica que entra no estado fundido e se solidifica, e a retroalimentação do sistema com os dados obtidos, estes dados podem ser interpretados por um algoritmo de modo a definir novos valores de referência par ao controle da máquina, possibilitando um novo controle de pressão e temperatura dentro do molde em tempo real, de acordo com o erro medido, sendo um sistema de correção aplicável em qualquer máquina já existente.[0012] To solve these problems, the present invention designs a real-time quality control system for the produced product, measuring the pressures and temperatures that occur internally in the mold cavity and directly in the plastic mass that enters the molten state and solidifies , and the system feedback with the data obtained, this data can be interpreted by an algorithm in order to define new reference values for controlling the machine, enabling new control of pressure and temperature inside the mold in real time, according to with the measured error, being a correction system applicable to any existing machine.
[0013] Desta forma, trata-se de uma solução que acarreta também um aumento na qualidade e produtividade na manufatura de componentes plásticos por injeção, usando tecnologias que permitem otimizar a produção através da análise em tempo real entre o que foi projetado e o que está sendo produzido, sendo possível intervir no processo antes que os problemas ocorram, gerando um ganho expressivo de tempo de ciclo, redução de refugo, retrabalhos com reflexo direto na redução de custo de produção por peça e, consequentemente, no preço do produto final.[0013] In this way, it is a solution that also leads to an increase in quality and productivity in the manufacture of plastic components by injection, using technologies that allow optimizing production through real-time analysis between what was designed and what is being produced, making it possible to intervene in the process before problems occur, generating a significant gain in cycle time, reduction of scrap, rework with a direct impact on the reduction of production costs per piece and, consequently, on the price of the final product.
[0014] Ainda, a solução indicará se o produto estará com as pressões e temperaturas dentro dos limites previamente estabelecidos.[0014] Furthermore, the solution will indicate whether the product will have pressures and temperatures within previously established limits.
[0015] O sistema poderá ainda indicar os defeitos encontrados no produto, relacionando-os com as grandezas medidas, através de aprendizagem de máquina e inteligência artificial.[0015] The system may also indicate defects found in the product, relating them to the measured quantities, through machine learning and artificial intelligence.
[0016] Portanto, não existe no estado da técnica solução equivalente à apresentada aqui na presente invenção que combine, com uma construção inventiva, diferenciais técnicos, praticidade e qualidade.[0016] Therefore, there is no equivalent solution in the state of the art to the one presented here in the present invention that combines, with an inventive construction, technical differences, practicality and quality.
[0017] Assim, é um objetivo da presente invenção proporcionar uma solução aos desafios e limitações acima listados, apresentando um sistema de controle e monitoramento das condições do material plástico de dentro do molde em uma planta de moldagem de injeção.[0017] Therefore, it is an objective of the present invention to provide a solution to the challenges and limitations listed above, presenting a system for controlling and monitoring the conditions of the plastic material inside the mold in an injection molding plant.
[0018] É ainda um objetivo da presente invenção proporcionar um controle aplicado ao molde que leve em conta as diferentes condições ótimas necessárias para cada diferente peça, levando em conta seu formato e massa.[0018] It is also an objective of the present invention to provide control applied to the mold that takes into account the different optimal conditions necessary for each different part, taking into account its shape and mass.
[0019] É ainda objetivo da presente invenção proporcionar meios de retroalimentação para o controle da temperatura e pressão na cavidade de molde em tempo real, através do controle da máquina de injeção.[0019] It is also the objective of the present invention to provide feedback means for controlling the temperature and pressure in the mold cavity in real time, through the control of the injection machine.
[0020] É ainda objetivo da presente invenção proporcionar um controle retroalimentado, que minimiza o erro medido, garantindo alta qualidade do produto injetado, mantendo a repetibilidade do processo e reduzindo o número de matéria- prima descartada/sucateada.[0020] It is also the objective of the present invention to provide feedback control, which minimizes the measured error, ensuring high quality of the injected product, maintaining the repeatability of the process and reducing the number of discarded/scrapped raw materials.
[0021] É ainda objetivo da presente invenção proporcionar um sistema de controle independente dos parâmetros na máquina, sendo um sistema independentemente instalado no molde que realiza, que realiza o controle através de entradas no molde.[0021] It is also the objective of the present invention to provide a control system independent of the parameters in the machine, being a system independently installed in the mold it makes, which performs control through entries in the mold.
[0022] É ainda objetivo da presente invenção proporcionar um sistema de controle que possa ser facilmente implementado em processos que contam com máquinas injetoras do estado da técnica sem a necessidade instalação, programação ou manutenção na máquina.[0022] It is also the objective of the present invention to provide a control system that can be easily implemented in processes that rely on state-of-the-art injection molding machines without the need for installation, programming or maintenance on the machine.
[0023] A presente invenção atinge esses e outros objetivos por meio de um sistema de monitoramento de processo de injeção instalado em uma cavidade de molde pertencente a um processo de moldagem por injeção que compreende: - pelo menos um transdutor de força; - pelo menos um transdutor de temperatura; - um comutador elétrico; - um registrador de dados conectado a dito transdutor de força e ao dito transdutor de temperatura; - um dispositivo de transmissão conectado à saída do registrador de dados; e - uma interface gráfica.[0023] The present invention achieves these and other objectives through an injection process monitoring system installed in a mold cavity belonging to an injection molding process that comprises: - at least one force transducer; - at least one temperature transducer; - an electrical switch; - a data recorder connected to said force transducer and said temperature transducer; - a transmission device connected to the output of the data logger; and - a graphical interface.
[0024] O transdutor de força é, preferencialmente, instalado atrás de um pino extrator da cavidade de molde e é configurado para medir a pressão do material de injeção no interior da cavidade de molde e o transdutor de temperatura é configurado para medir a temperatura no interior da cavidade de molde, e o registrador de dados é programado para receber os sinais elétricos dos transdutores (não ilustrados) como entradas e converter matematicamente os valores de tensão recebidos para grandezas de pressão e temperatura, e o dispositivo de transmissão possui conexão sem fio com internet e é configurado para enviar os dados para um servidor físico ou em nuvem, e a interface gráfica é configurada de modo a mostrar se os valores de pressão e temperatura registrados no interior do molde.[0024] The force transducer is preferably installed behind a mold cavity puller pin and is configured to measure the pressure of the injection material inside the mold cavity and the temperature transducer is configured to measure the temperature in the interior of the mold cavity, and the data recorder is programmed to receive electrical signals from transducers (not illustrated) as inputs and mathematically convert the received voltage values to pressure and temperature quantities, and the transmission device has a wireless connection with internet and is configured to send data to a physical or cloud server, and the graphical interface is configured to show the pressure and temperature values recorded inside the mold.
[0025] Ainda, a presente invenção atinge esses e outros objetivos por meio de um método de monitoramento de processo de injeção, utilizando um sistema configurado para ser instalado em uma cavidade de molde que compreende seguintes etapas: - amostrar o dado de temperatura no interior da cavidade - e molde através de um transdutor de temperatura; - amostrar o dado de pressão no interior da cavidade de molde através de um transdutor de força; - enviar os dados de temperatura e pressão para um registrador de dados; - tratar os dados matematicamente, a partir dos sinais dos transdutores, de pelo menos um dentre: temperatura e pressão no início e fim da injeção, temperatura e pressão no início e fim do recalque, pico de pressão, pressão de recalque, temperatura da frente de fluxo, tempo de injeção, tempo de compactação, tempo de congelamento, pressão média do ciclo e temperatura média do ciclo; - enviar os dados tratados um terminal de interface gráfica; - enviar os dados tratados um dispositivo de transmissão; e - enviar os dados tratados do dispositivo de transmissão para um servidor na nuvem; BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS[0025] Furthermore, the present invention achieves these and other objectives through an injection process monitoring method, using a system configured to be installed in a mold cavity that comprises the following steps: - sampling the temperature data inside of the cavity - and mold through a temperature transducer; - sample the pressure data inside the mold cavity using a force transducer; - send temperature and pressure data to a data logger; - treat the data mathematically, based on the transducer signals, of at least one of: temperature and pressure at the beginning and end of injection, temperature and pressure at the beginning and end of repression, pressure peak, repression pressure, front temperature flow rate, injection time, compression time, freezing time, cycle average pressure and cycle average temperature; - send the processed data to a graphical interface terminal; - send the processed data to a transmission device; and - send the processed data from the transmission device to a cloud server; BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0026] A presente invenção será descrita com base nos desenhos aqui apensos, que ilustram:[0026] The present invention will be described based on the drawings attached here, which illustrate:
[0027] A Figura 1 representa um fluxograma dos dados coletados e interpretados pelo sistema, de acordo com uma idealização preferida da invenção.[0027] Figure 1 represents a flowchart of the data collected and interpreted by the system, according to a preferred idealization of the invention.
[0028] A Figura 2 representa um fluxograma dos dados coletados e interpretados pelo sistema, de acordo com uma outra idealização preferida da invenção.[0028] Figure 2 represents a flowchart of the data collected and interpreted by the system, according to another preferred idealization of the invention.
[0029] A presente invenção se refere a um sistema de controle de processo de moldagem por injeção. A presente invenção utiliza conceito inovador ao subverter o que há nos ensinamentos do estado da técnica através de modelagem de condições de temperatura e pressão na cavidade molde.[0029] The present invention relates to an injection molding process control system. The present invention uses an innovative concept by subverting prior art teachings by modeling temperature and pressure conditions in the mold cavity.
[0030] A presente invenção apresenta inúmeras vantagens técnicas e econômicas quando comparada com o estado da arte, sendo algumas listadas abaixo: • A presente invenção apresenta um sistema de controle e monitoramento das condições do material plástico aplicado ao molde em uma planta de moldagem de injeção que leva em conta as diferentes condições ótimas necessárias para cada diferente peça, considerando seu formato e massa; • A presente invenção constitui um controle retroalimentado, que minimiza o erro medido, garantindo alta qualidade do produto injetado, prevenindo o aparecimento de peças defeituosas e reduzindo o número de matéria-prima descartada/sucateada, frente as alternativas do estado da arte; • A presente invenção apresenta meios de atuação automática para o controle da temperatura e pressão na cavidade de molde em tempo real; • A presente invenção apresenta um ganho expressivo de tempo de ciclo, redução de refugo, retrabalhos com reflexo direto na redução de custo de produção por peça e, consequentemente, no preço do produto final; • A presente invenção apresenta um sistema de controle facilmente implementado em processos que contam com máquinas injetoras do estado da técnica sem a necessidade instalação, programação ou manutenção na máquina. • A presente invenção apresenta um sistema de controle que minimiza gastos de recurso, material e tempo em etapas posteriores de inspeção das peças fabricadas.[0030] The present invention presents numerous technical and economic advantages when compared to the state of the art, some of which are listed below: • The present invention presents a system for controlling and monitoring the conditions of the plastic material applied to the mold in a molding plant. injection that takes into account the different optimal conditions necessary for each different part, considering its shape and mass; • The present invention constitutes a feedback control, which minimizes the measured error, ensuring high quality of the injected product, preventing the appearance of defective parts and reducing the number of discarded/scrapped raw materials, compared to state-of-the-art alternatives; • The present invention presents automatic actuation means for controlling temperature and pressure in the mold cavity in real time; • The present invention presents a significant gain in cycle time, reduction of scrap, rework with a direct impact on the reduction of production cost per piece and, consequently, on the price of the final product; • The present invention presents a control system that is easily implemented in processes that rely on state-of-the-art injection molding machines without the need for installation, programming or maintenance on the machine. • The present invention presents a control system that minimizes resource, material and time expenditure in subsequent stages of inspection of manufactured parts.
[0031] A presente invenção compreende um sistema de controle (não ilustrado) compreendendo um transdutor de força (não ilustrado).[0031] The present invention comprises a control system (not illustrated) comprising a force transducer (not illustrated).
[0032] Em uma concretização preferida da presente invenção, o transdutor de força (não ilustrado) pode ser uma célula de carga utilizada como transdutor de força.[0032] In a preferred embodiment of the present invention, the force transducer (not illustrated) may be a load cell used as a force transducer.
[0033] Ainda, o transdutor de força (não ilustrado) pode ser um transdutor de força piezoelétrico.[0033] Furthermore, the force transducer (not illustrated) may be a piezoelectric force transducer.
[0034] O transdutor de força (não ilustrado) é, preferencialmente, instalada atrás do pino extrator da cavidade de molde (não ilustrado) e é configurada para medir a força que o plástico faz ao tentar deslocar esse pino no sentido axial. A pressão é imediatamente determinada dividindo a força medida pela área do pino que está em contato com o plástico.[0034] The force transducer (not illustrated) is, preferably, installed behind the mold cavity puller pin (not illustrated) and is configured to measure the force that the plastic exerts when trying to move this pin in the axial direction. Pressure is immediately determined by dividing the measured force by the area of the pin that is in contact with the plastic.
[0035] O sistema de controle compreende também um transdutor de temperatura (não ilustrado). Em uma concretização preferida da presente invenção, o transdutor de temperatura (não ilustrado) é um termopar tipo K.[0035] The control system also comprises a temperature transducer (not illustrated). In a preferred embodiment of the present invention, the temperature transducer (not illustrated) is a K-type thermocouple.
[0036] O termopar é configurado para que sua ponta de prova meça a temperatura no interior da cavidade de molde (não ilustrado). E pode ser conectado a um amplificador de tensão (não ilustrado).[0036] The thermocouple is configured so that its probe measures the temperature inside the mold cavity (not illustrated). And it can be connected to a voltage amplifier (not illustrated).
[0037] O sistema de controle compreende um registrador de dados (datalogger) (não ilustrado). O registrador de dados (não ilustrado) é conectado ao transdutor de força (não ilustrado) e ao transdutor de temperatura (não ilustrado), e possui capacidade de processamento e memória. Desta forma o registrador de dados (não ilustrado) é programado para receber os sinais elétricos dos transdutores (não ilustrados) como entradas e converter matematicamente os valores de tensão recebidos para grandezas de pressão e temperatura.[0037] The control system comprises a data logger (not illustrated). The data logger (not pictured) is connected to the force transducer (not pictured) and the temperature transducer (not pictured), and has processing and memory capabilities. In this way, the data recorder (not illustrated) is programmed to receive electrical signals from the transducers (not illustrated) as inputs and mathematically convert the voltage values received into pressure and temperature quantities.
[0038] De forma a obter uma taxa de amostragem satisfatória e um tempo de resposta suficientemente rápido, o registrador de dados (não ilustrado) é preferencialmente um sistema embarcado programado em linguagem de máquina ou Assembly de modo a demandar pouco poder de processamento. Entretanto, concretizações em que o registrador de dados (não ilustrado) é um dispositivo com algoritmo em linguagem compilada.[0038] In order to obtain a satisfactory sampling rate and a sufficiently fast response time, the data recorder (not illustrated) is preferably an embedded system programmed in machine or assembly language so as to require little processing power. However, embodiments in which the data recorder (not illustrated) is a device with a compiled language algorithm.
[0039] A presente invenção compreende ainda um dispositivo de transmissão (não ilustrado) conectado à saída do registrador de dados (não ilustrado). O dispositivo de transmissão (não ilustrado) possui conexão sem fio com internet e é configurado para enviar os dados para um servidor físico ou em nuvem.[0039] The present invention further comprises a transmission device (not illustrated) connected to the output of the data recorder (not illustrated). The transmission device (not illustrated) has a wireless internet connection and is configured to send data to a physical or cloud server.
[0040] A presente invenção compreende ainda uma chave de fim de curso fixada na parte externa do molde, configurada para comutar o contato elétrico do registrador de dados (não ilustrado) a cada novo ciclo, de modo a iniciar a captura de dados pelo registrador de dados (não ilustrado).[0040] The present invention further comprises a limit switch fixed to the outside of the mold, configured to switch the electrical contact of the data recorder (not illustrated) with each new cycle, in order to start capturing data by the recorder data (not illustrated).
[0041] Ainda, é previsto concretizações em que o dispositivo de transmissão (não ilustrado) e o registrador de dados (não ilustrado) compartilhem uma única carcaça, sendo um equipamento único.[0041] Furthermore, embodiments are envisaged in which the transmission device (not illustrated) and the data recorder (not illustrated) share a single housing, being a single piece of equipment.
[0042] Uma etapa prévia do controle e monitoramento do processo de injeção é a determinação das condições ótimas de temperatura e pressão no interior da cavidade do molde (não ilustrado) para a confecção de uma determinada peça injetada.[0042] A previous step in controlling and monitoring the injection process is the determination of the optimal temperature and pressure conditions inside the mold cavity (not illustrated) for manufacturing a given injected part.
[0043] Essas condições ótimas podem ser determinadas através de uma análise quantitativa no formato e volume da peça, e a modelagem do sistema termodinâmico do material plástico no interior do molde (não ilustrado). Ainda essas condições ótimas podem ser determinadas empiricamente através da análise qualitativa da qualidade final da peça confeccionada em diferentes condições por um operador e/ou técnico.[0043] These optimal conditions can be determined through a quantitative analysis of the shape and volume of the part, and the modeling of the thermodynamic system of the plastic material inside the mold (not illustrated). These optimal conditions can also be determined empirically through qualitative analysis of the final quality of the part made under different conditions by an operator and/or technician.
[0044] Ainda, a etapa de determinação das condições ótimas de temperatura e pressão no interior da cavidade do molde (não ilustrado) pode ser realizada da modelagem da peça tridimensional em ambiente virtual e análise de simulações.[0044] Furthermore, the step of determining the optimal temperature and pressure conditions inside the mold cavity (not illustrated) can be carried out by modeling the three-dimensional part in a virtual environment and analyzing simulations.
[0045] De maneira geral, a etapa de determinação das condições ótimas deve estabelecer uma referência para temperatura e pressão no interior do molde para uma determinada peça, levando em conta o modelo matemático do sistema termodinâmico que é o comportamento do material no interior da cavidade de molde (não ilustrado). A referência pode ser constante ou variável no tempo, variando de acordo com o ciclo de injeção da máquina (não ilustrado).[0045] In general, the stage of determining the optimal conditions must establish a reference for temperature and pressure inside the mold for a given part, taking into account the mathematical model of the thermodynamic system, which is the behavior of the material inside the cavity mold (not illustrated). The reference can be constant or variable over time, varying according to the machine's injection cycle (not illustrated).
[0046] O sistema objeto da presente invenção atua no monitoramento e controle da pressão e temperatura no interior da cavidade de molde (não ilustrado) de modo a garantir que as condições em tempo real da cavidade de molde (não ilustrado) sejam iguais ou suficientemente próximas às referências estabelecidas.[0046] The system object of the present invention acts to monitor and control the pressure and temperature inside the mold cavity (not illustrated) in order to ensure that the real-time conditions of the mold cavity (not illustrated) are equal or sufficiently close to established references.
[0047] O sistema opera através dos transdutores de pressão (não ilustrado) e temperatura (não ilustrado) na cavidade do molde (não ilustrado). De maneira contínua, os sinais elétricos dos transdutores (não ilustrado) são enviados para o registrador de dados (não ilustrado) que calcula a pressão e temperatura no interior da cavidade do molde através da modelagem matemática do sistema.[0047] The system operates through pressure (not illustrated) and temperature (not illustrated) transducers in the mold cavity (not illustrated). Continuously, the electrical signals from the transducers (not illustrated) are sent to the data recorder (not illustrated) which calculates the pressure and temperature inside the mold cavity through mathematical modeling of the system.
[0048] Preferencialmente, a taxa de amostragem do registrador de dados é de 100 a 2000 amostras por segundo. Contudo, trata- se de muita informação para ser trabalhada e armazenada em tempo real, sendo utilizados algoritmos de seleção das grandezas medidas em cada ciclo que retorna os valores desejáveis, como início e fim da injeção e do recalque, pico de pressão, pressão de recalque, temperatura da frente de fluxo e tempos de injeção, compactação e congelamento e valores médios.[0048] Preferably, the sampling rate of the data logger is 100 to 2000 samples per second. However, this is a lot of information to be worked on and stored in real time, with algorithms used to select the quantities measured in each cycle that return the desirable values, such as beginning and end of injection and repression, pressure peak, pressure settlement, flow front temperature and injection, compaction and freezing times and average values.
[0049] A saída do registrador de dados (não ilustrado) é conectada ao dispositivo de transmissão (não ilustrado), de forma que os dados obtidos são filtrados e armazenados em um banco de dados na nuvem e podem acessados pelo sistema.[0049] The output of the data recorder (not illustrated) is connected to the transmission device (not illustrated), so that the data obtained is filtered and stored in a database in the cloud and can be accessed by the system.
[0050] O presente sistema compreende ainda uma interface gráfica configurada de modo a mostrar os valores de pressão e temperatura registrados no interior do molde. Dessa forma, o usuário é informado se a temperatura e a pressão na cavidade do molde estão de acordo com as referências, ao longo do tempo de produção, ou se sofrem muita alteração.[0050] The present system also comprises a graphical interface configured to display the pressure and temperature values recorded inside the mold. This way, the user is informed whether the temperature and pressure in the mold cavity are in accordance with the references, throughout the production time, or if they change significantly.
[0051] Na interface do sistema, é possível informar os limites máximo e mínimo de pressão e temperatura aceitáveis para aquele determinado produto. Quando os valores encontrados superam os limites, o sistema emite um alerta de desvio.[0051] In the system interface, it is possible to inform the maximum and minimum acceptable pressure and temperature limits for that particular product. When the values found exceed the limits, the system issues a deviation alert.
[0052] Outra vantagem é que os dados obtidos podem ser enviados e tratados em algoritmos de controle em FPGA ou CPLD que controla a máquina de injeção, de forma que o sistema possibilita um controle em malha fechada através das condições de temperatura e pressão do material no molde, em tempo real, minimizando erros e tornando o controle mais robusto, conforme a Fig. 2.[0052] Another advantage is that the data obtained can be sent and processed in control algorithms in FPGA or CPLD that controls the injection machine, so that the system allows closed-loop control through the temperature and pressure conditions of the material. in the mold, in real time, minimizing errors and making control more robust, as shown in Fig. 2.
[0053] Adicionalmente, é possível acompanhar os últimos ciclos de produção bem, como buscar um período específico, a fim de rastrear uma determinada variação.[0053] Additionally, it is possible to monitor the latest production cycles as well, such as searching for a specific period, in order to track a certain variation.
[0054] Os dados filtrados são armazenados em um banco de dados MySQL também na nuvem. E são acessados pelo sistema que faz a interface com o usuário e apresenta os resultados.[0054] The filtered data is stored in a MySQL database also in the cloud. And they are accessed by the system that interfaces with the user and presents the results.
[0055] Com o monitoramento de diversos moldes ao mesmo tempo em um pátio fabril, também se tem, na interface, uma tela que mostra de forma resumida a situação em cada processo de uma forma global.[0055] With the monitoring of several molds at the same time in a manufacturing yard, the interface also has a screen that summarizes the situation in each process in a global way.
[0056] Ainda, é possível automatizar a extração relatórios para elaboração de gráficos e tabelas para uma apresentação, por exemplo.[0056] Furthermore, it is possible to automate the extraction of reports to create graphs and tables for a presentation, for example.
[0057] O sistema ainda auxilia a criação de processos de machine learning e inteligência artificial para controladores de máquinas de injeção. De acordo com os aspectos da presente invenção, é possível cruzar os dados do banco de dados referentes às grandezas medidas, com informações adicionais relacionadas à qualidade final da peça, através da entrada de dados por parte do usuário, a respeito da análise qualitativa da peça. Dado um número suficientemente grande de processos ocorridos, é possível implementar uma inteligência artificial que prevê defeitos em peças levando em conta os parâmetros de operação da máquina, o tempo de operação, as condições na cavidade do molde e o formato da peça.[0057] The system also helps create machine learning and artificial intelligence processes for injection machine controllers. According to aspects of the present invention, it is possible to cross-reference data from the database relating to the measured quantities, with additional information related to the final quality of the part, through data entry by the user, regarding the qualitative analysis of the part. . Given a sufficiently large number of processes occurring, it is possible to implement artificial intelligence that predicts defects in parts taking into account machine operating parameters, operating time, conditions in the mold cavity and part shape.
[0058] Como vantagem, a presente invenção viabiliza a implementação e um algoritmo inteligente que relaciona a pressão e temperatura medida a defeitos anteriormente reportados, dando assim apoio à tomada de decisão do responsável por ajustar as configurações do processo.[0058] As an advantage, the present invention makes it possible to implement an intelligent algorithm that relates the measured pressure and temperature to previously reported defects, thus supporting the decision-making of those responsible for adjusting the process settings.
[0059] Tendo sido descrito alguns exemplos de concretizações preferidas da presente invenção, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras variações possíveis do conceito inventivo descrito, sendo limitadas tão somente pelo teor das reivindicações apenas, aí incluídos os possíveis equivalentes.[0059] Having described some examples of preferred embodiments of the present invention, it must be understood that the scope of the present invention covers other possible variations of the described inventive concept, being limited only by the content of the claims alone, including possible equivalents.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BR102022007956-0A BR102022007956A2 (en) | 2022-04-26 | 2022-04-26 | INJECTION PROCESS MONITORING SYSTEM AND INJECTION PROCESS MONITORING METHOD |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BR102022007956-0A BR102022007956A2 (en) | 2022-04-26 | 2022-04-26 | INJECTION PROCESS MONITORING SYSTEM AND INJECTION PROCESS MONITORING METHOD |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR102022007956A2 true BR102022007956A2 (en) | 2023-11-07 |
Family
ID=89069126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BR102022007956-0A BR102022007956A2 (en) | 2022-04-26 | 2022-04-26 | INJECTION PROCESS MONITORING SYSTEM AND INJECTION PROCESS MONITORING METHOD |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BR (1) | BR102022007956A2 (en) |
-
2022
- 2022-04-26 BR BR102022007956-0A patent/BR102022007956A2/en unknown
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] |