CN115071086B - 一种注塑机喷嘴的漏胶检测方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种注塑机喷嘴的漏胶检测方法与系统，涉及注塑机领域，其在循环注射工作的过程中，以预设单位时间为获取时长，不间断的获取在获取时长内接触器的闭合时间，以实时获取从循环注射工作开始时刻起至当前时刻接触器的累计闭合时间；通过实时获取的累计闭合时间与循环注射工作的工作时间，实时获取二维曲线图，并获取二维曲线图中曲线上当前时刻对应的切线斜率；判断当前时刻的切线斜率是否小于上一时刻的切线斜率，若是，则获取上一时刻切线斜率与当前时刻切线斜率的差值，并判断差值是否处于预设异常范围内，若是，则表示当前漏胶严重，发出停机报警信号，其在注射设备现有温度传感器的基础上，实现了喷嘴漏胶的检测。
Description
技术领域
本发明涉及注塑机领域，尤其涉及一种注塑机喷嘴的漏胶检测方法与系统。
背景技术
注塑成型是一种通过注射设备将塑化成熔融状态的塑胶以高压、高速注入到密闭模具的成型方法。喷嘴作为连接注射料筒与模具流道的重要零件，因模具安装位置不对中、喷嘴或模具进料口撞击磨损变形、座台油缸油封磨损等原因，喷嘴与模具进料口出现漏胶的现象时有发生。另外，工艺参数背压设置过大、料筒温度过高同样也会导致喷嘴漏胶。
在注塑生产前，检验机器运行状态与产品试模是必不可少的环节，因此在注塑机生产过程中，喷嘴漏胶现象少有发生，且每次漏胶量较少，甚至微量，这对产品质量的影响较小。但随着生产循环次数的增多，不断累积的胶料逐渐从喷嘴蔓延至料筒外的加热器，致使加热线圈损坏甚至报废。目前，对于喷嘴漏胶检测的方法大多是在喷嘴或进胶口附近额外安装温度传感器，通过检测温度变化来判断喷嘴是否漏胶。另外，还有基于毛细管原理，通过气管是否堵塞检测漏胶。以上这些措施的共同点是只要出现少量漏胶就会立刻报警停机，由于喷嘴漏胶的随机性和突发性，漏胶频繁报警处理会影响加工工序的连续性，降低机器生产效率，并且固化胶料的清理与传感器的拆装耗时耗力，另外，如果每台注塑机配备同样的传感器检测设备与系统，漏胶诊断的成本与设备维护费用均会大幅度提高。
发明内容
为了解决现有技术中，对于喷嘴漏胶检测的方法大多是在喷嘴或进胶口附近额外安装温度传感器，通过检测温度变化来判断喷嘴是否漏胶，只要出现少量漏胶就会立刻报警停机，所导致的机器生产效率低，传感器的拆装耗时耗力，且漏胶诊断的成本与设备维护费用过高的问题，本发明通过注射设备上自带的用于控制熔融胶料温度的温度传感器，解决了上述技术问题，其提出了一种注塑机喷嘴的漏胶检测方法，包括步骤：
S1：在注塑机注射成型的循环注射工作开始后，获取喷嘴中熔融胶料的实时温度，通过实时温度控制加热器中接触器的开闭状态，以控制加热器对料筒的加热时间，使料筒中的熔融胶料保持在预设温度范围内；所述加热器设置在料筒上；
S2：在循环注射工作的过程中，以预设单位时间为获取时长，不间断的获取在获取时长内接触器的闭合时间，以实时获取从循环注射工作开始时刻起至当前时刻接触器的累计闭合时间；通过实时获取的累计闭合时间与循环注射工作的工作时间，实时获取以累计闭合时间为纵轴、工作时间为横轴的二维曲线图，并获取二维曲线图中曲线上当前时刻对应的切线斜率；
S3：判断当前时刻的切线斜率是否小于上一时刻的切线斜率，若是，则获取上一时刻切线斜率与当前时刻切线斜率的差值，并判断差值是否处于预设异常范围内，若是，则表示当前漏胶严重，发出停机报警信号。
进一步地，所述步骤S1中获取喷嘴中熔融胶料的实时温度，具体为：
通过设置在喷嘴上的温度传感器获取熔融胶料的实时温度。
进一步地，所述步骤S1中，通过实时温度控制加热器中接触器的开闭状态，具体为：
获取实时温度与设定温度值的差值，根据差值利用PID算法获取控制接触器开闭的控制指令，以通过控制指令控制加热器对料筒的加热时间。
本发明还提出了一种注塑机喷嘴的漏胶检测系统，包括：
设置在喷嘴上的温度传感器，用于获取喷嘴中熔融胶料的实时温度；
设置在料筒上的加热器，用于给料筒加热，所述喷嘴与料筒连接；
与温度传感器及加热器通信连接的控制器，其包括：
时间计量单元，用于记录循环注射工作的工作时间；
温度控制单元，用于根据实时温度控制加热器中接触器的开闭状态，以控制加热器对料筒的加热时间，使料筒中的熔融胶料保持在预设温度范围内；
数据处理单元，用于在循环注射工作的过程中，以预设单位时间为获取时长，不间断的获取在获取时长内接触器的闭合时间，以实时获取从循环注射工作开始时刻起至当前时刻接触器的累计闭合时间；通过实时获取的累计闭合时间与循环注射工作的工作时间，实时获取以累计闭合时间为纵轴、工作时间为横轴的二维曲线图，并获取二维曲线图中曲线上当前时刻对应的切线斜率；
数据判断单元，用于在当前时刻的切线斜率小于上一时刻的切线斜率时，获取上一时刻切线斜率与当前时刻切线斜率的差值，并在差值处于预设异常范围内时，发出停机报警信号。
进一步地，所述系统还包括：
报警提醒单元，包括报警器，用于在数据判断单元中，在差值处于预设异常范围内时，控制报警器发出停机报警信号。
进一步地，所述控制器还包括：
均值统计单元，用于根据预设时长内各预设单位时间对应的接触器闭合时间，以预设时长为统计周期统计预设单位时间内的平均闭合时间，即平均加热时间；
均值判断单元，用于在平均加热时间未处于标准范围内时，控制报警提醒单元发出停机报警信号。
进一步地，所述温度控制单元中，通过实时温度控制加热器中接触器的开闭状态，具体为：
获取实时温度与设定温度值的差值，根据差值利用PID算法获取控制接触器开闭的控制指令，以通过控制指令控制加热器对料筒的加热时间。
进一步地，所述温度控制单元，还用于实时采集通过控制指令控制接触器开闭时的触点信号；
所述数据处理单元中，不间断的获取在获取时长内接触器的闭合时间，具体为：通过实时采集的触点信号，不间断的获取在获取时长内接触器的闭合时间。
与现有技术相比，本发明至少含有以下有益效果：
(1)本发明利用“在塑化成型的过程中，漏胶速度缓慢，热胶料在外界环境易冷却固化，新的漏胶将沿喷嘴表面周向裹覆，直至包裹整个喷嘴，固化胶料在喷嘴表面形成厚重的塑料外壳，具有隔热保温的作用，减少了喷嘴本体与外界环境的热量传递，导致喷嘴处温度升高，而此时，喷嘴处的温度传感器检测到该处温度较高，因此加热器的加热时间必然减少”的原理，在循环注射工作的过程中，以预设单位时间为获取时长，不间断的获取在获取时长内接触器的闭合时间即加热时间，以实时获取从循环注射工作开始时刻起至当前时刻接触器的累计闭合(加热)时间；通过实时获取的累计闭合时间与循环注射工作的工作时间，实时获取以累计闭合时间为纵轴、工作时间为横轴的二维曲线图，并获取二维曲线图中曲线上当前时刻对应的切线斜率，通过切线斜率可以得出在循环注射的工作过程中，其累计加热时间的变化情况(加热时间的上升速率)，切线斜率减小，表示加热时间的上升速率减小(即说明加热器加热时长逐渐减少)，当减小较为明显时(通过判断上一时刻切线斜率与当前时刻切线斜率的差值是否处于预设异常范围内来确定是否漏胶严重)，则表示漏胶较为严重，已经进入了包胶阶段，此时发出停机报警信号，其在注射设备现有温度传感器的基础上，实现了喷嘴漏胶的检测，无需额外添加温度传感器，其极大的降低了漏胶检测的成本，另外，预设异常范围可根据需求灵活调整，避免了出现少量漏胶时就会立刻报警停机的情况，减少了停机检修的时间，极大的提高了机器的生产效率；
(2)通过本发明的漏胶检测方法与系统，可以及时检测到漏胶的情况，自动报警提醒漏胶处理，避免电热圈、加热电缆、传感器等部件的损坏。
附图说明
图1为一种注塑机喷嘴的漏胶检测方法流程图；
图2为二维曲线图；
图3为注射设备结构状态图。
图中：1、熔融胶料；2、喷嘴；3、前料筒；4、加热器；5、后料筒；6、报警器；7、控制器；8、温度传感器。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
为了解决现有技术中，对于喷嘴漏胶检测的方法大多是在喷嘴或进胶口附近额外安装温度传感器，通过检测温度变化来判断喷嘴是否漏胶，只要出现少量漏胶就会立刻报警停机，所导致的机器生产效率低，传感器的拆装耗时耗力，且漏胶诊断的成本与设备维护费用过高的问题，如图1所示，本发明提出了一种注塑机喷嘴的漏胶检测方法，包括步骤：
S1：在注塑机注射成型的循环注射工作开始后，获取喷嘴中熔融胶料的实时温度，通过实时温度控制加热器中接触器的开闭状态，以控制加热器对料筒的加热时间，使料筒中的熔融胶料保持在预设温度范围内；所述加热器设置在料筒上；
所述步骤S1中获取喷嘴中熔融胶料的实时温度，具体为：
通过设置在喷嘴上的温度传感器获取熔融胶料的实时温度。
所述步骤S1中，通过实时温度控制加热器中接触器的开闭状态，具体为：
获取实时温度与设定温度值的差值，根据差值利用PID算法获取控制接触器开闭的控制指令，以通过控制指令控制加热器对料筒的加热时间。
S2：在循环注射工作的过程中，以预设单位时间为获取时长，不间断的获取在获取时长内接触器的闭合时间，以实时获取从循环注射工作开始时刻起至当前时刻接触器的累计闭合时间；通过实时获取的累计闭合时间与循环注射工作的工作时间，实时获取以累计闭合时间为纵轴、工作时间为横轴的二维曲线图，并获取二维曲线图中曲线上当前时刻对应的切线斜率；
S3：判断当前时刻的切线斜率是否小于上一时刻的切线斜率，若是，则获取上一时刻切线斜率与当前时刻切线斜率的差值，并判断差值是否处于预设异常范围内，若是，则表示当前漏胶严重，发出停机报警信号。
需要说明的是，切线斜率K增大或保持不变，说明喷嘴未发生漏胶或少量漏胶不影响生产，如图2所示，曲线9中的斜率Ka保持不变，说明喷嘴未发生漏胶或少量漏胶不影响生产，系统无需采取报警措施；曲线10中，Kb2<Kb1,表示加热器的加热时间逐渐减小，因此需要做步骤S3中的差值判断，以确认是否漏胶严重。在等加热器加热、喷嘴散热、熔融胶料传热三者达到动态平衡后，斜率Kb3继续保持稳定增长。
本发明利用“在塑化成型的过程中，漏胶速度缓慢，热胶料在外界环境易冷却固化，新的漏胶将沿喷嘴表面周向裹覆，直至包裹整个喷嘴，固化胶料在喷嘴表面形成厚重的塑料外壳，具有隔热保温的作用，减少了喷嘴本体与外界环境的热量传递，导致喷嘴处温度升高，而此时，喷嘴处的温度传感器检测到该处温度较高，因此加热器的加热时间必然减少”的原理，在循环注射工作的过程中，以预设单位时间为获取时长，不间断的获取在获取时长内接触器的闭合时间即加热时间，以实时获取从循环注射工作开始时刻起至当前时刻接触器的累计闭合(加热)时间；通过实时获取的累计闭合时间与循环注射工作的工作时间，实时获取以累计闭合时间为纵轴、工作时间为横轴的二维曲线图，并获取二维曲线图中曲线上当前时刻对应的切线斜率，通过切线斜率可以得出在循环注射的工作过程中，其累计加热时间的变化情况(加热时间的上升速率)，切线斜率减小，表示加热时间的上升速率减小(即说明加热器加热时长逐渐减少)，当减小较为明显时(通过判断上一时刻切线斜率与当前时刻切线斜率的差值是否处于预设异常范围内来确定是否漏胶严重)，则表示漏胶较为严重(由于漏胶已经包裹住喷嘴表面，因此喷嘴对外界环境传递热量减少，喷嘴处温度升高，导致加热器加热时长逐渐减少)，已经进入了包胶阶段，此时发出停机报警信号，其在注射设备现有温度传感器的基础上，实现了喷嘴漏胶的检测，无需额外添加温度传感器，其极大的降低了漏胶检测的成本，另外，预设异常范围可根据需求灵活调整，避免了出现少量漏胶时就会立刻报警停机的情况，减少了停机检修的时间，极大的提高了机器的生产效率。
实施例二
为了更好的对本发明的发明思路进行理解，本实施例通过系统结构的形式来对本发明进行阐述，如图3所示，本发明还提出了一种注塑机喷嘴的漏胶检测系统，包括：
设置在喷嘴上的温度传感器，用于获取喷嘴中熔融胶料的实时温度；
设置在料筒上(图3中的前料筒与后料筒合为料筒)的加热器，用于给料筒加热，所述喷嘴与料筒连接；
与温度传感器及加热器通信连接的控制器，其包括：
时间计量单元，用于记录循环注射工作的工作时间；
所述时间计量单元，从循环注射工作开始进行计时，机器停止工作时计时暂停，喷嘴漏胶清理结束后，重新设置，时间归零。
温度控制单元，用于根据实时温度控制加热器中接触器的开闭状态，以控制加热器对料筒的加热时间，使料筒中的熔融胶料保持在预设温度范围内；
数据处理单元，用于在循环注射工作的过程中，以预设单位时间为获取时长，不间断的获取在获取时长内接触器的闭合时间，以实时获取从循环注射工作开始时刻起至当前时刻接触器的累计闭合时间；通过实时获取的累计闭合时间与循环注射工作的工作时间，实时获取以累计闭合时间为纵轴、工作时间为横轴的二维曲线图，并获取二维曲线图中曲线上当前时刻对应的切线斜率；
数据判断单元，用于在当前时刻的切线斜率小于上一时刻的切线斜率时，获取上一时刻切线斜率与当前时刻切线斜率的差值，并在差值处于预设异常范围内时，发出停机报警信号。
所述系统还包括：
报警提醒单元，包括报警器，用于在数据判断单元中，在差值处于预设异常范围内时，控制报警器发出停机报警信号，以及时清理喷嘴表面的胶料，避免电热圈、加热电缆、传感器等部件的损坏。
所述控制器还包括：
均值统计单元，用于根据预设时长内各预设单位时间对应的接触器闭合时间，以预设时长为统计周期统计预设单位时间内的平均闭合时间，即平均加热时间；
均值判断单元，用于在平均加热时间未处于标准范围内时，控制报警提醒单元发出停机报警信号。
需要说明的是，根据预设时长内(本实施例中为30分钟，即以30分钟为周期统计接触器的闭合时间)各预设单位时间对应的接触器闭合时间，统计预设单位时间内加热器的平均加热时间，以分析加热时间的变化趋势。在包胶阶段，热胶料散热量减少，平均加热时间也会显著减小，因此也能判断喷嘴漏胶状态(本发明还可将切线斜率与平均加热时间结合起来判断漏胶的情况，以进一步提高判断的准确性)。本实施例中当包胶现象出现，加热器平均加热时间会减小30％～50％。
所述温度控制单元中，通过实时温度控制加热器中接触器的开闭状态，具体为：
获取实时温度与设定温度值的差值，根据差值利用PID算法获取控制接触器开闭的控制指令，以通过控制指令控制加热器对料筒的加热时间。
所述温度控制单元，还用于实时采集通过控制指令控制接触器开闭时的触点信号；
所述数据处理单元中，不间断的获取在获取时长内接触器的闭合时间，具体为：通过实时采集的触点信号，不间断的获取在获取时长内接触器的闭合时间。
喷嘴口与进胶口漏胶演变的三个阶段包括有：一、漏胶阶段，随着漏胶量的增加，胶料将沿着喷嘴表面周向裹覆；二、包胶阶段，胶料包裹住整个喷嘴或前料筒；三、设备维修阶段，胶料蔓延至料筒加热器，可能给加热线圈带来破坏性的伤害。
通过本发明的漏胶检测方法与系统，可以及时检测到漏胶的情况，自动报警提醒漏胶处理，避免电热圈、加热电缆、传感器等部件的损坏。
另外，本发明在不额外添加传感器的基础上实现对喷嘴漏胶的检测，减少传感器设备的资金投入，节约成本，判断漏胶程度在合理范围时无需停机清理(即判断差值是否处于预设异常范围内)，保证机器运行的连续性，提高了产品生产效率。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种注塑机喷嘴的漏胶检测方法，其特征在于，包括步骤：
S1：在注塑机注射成型的循环注射工作开始后，获取喷嘴中熔融胶料的实时温度，通过实时温度控制加热器中接触器的开闭状态，以控制加热器对料筒的加热时间，使料筒中的熔融胶料保持在预设温度范围内；所述加热器设置在料筒上；
S2：在循环注射工作的过程中，以预设单位时间为获取时长，不间断的获取在获取时长内接触器的闭合时间，以实时获取从循环注射工作开始时刻起至当前时刻接触器的累计闭合时间；通过实时获取的累计闭合时间与循环注射工作的工作时间，实时获取以累计闭合时间为纵轴、工作时间为横轴的二维曲线图，并获取二维曲线图中曲线上当前时刻对应的切线斜率；
S3：判断当前时刻的切线斜率是否小于上一时刻的切线斜率，若是，则获取上一时刻切线斜率与当前时刻切线斜率的差值，并判断差值是否处于预设异常范围内，若是，则表示当前漏胶严重，发出停机报警信号。
2.根据权利要求1所述一种注塑机喷嘴的漏胶检测方法，其特征在于，所述步骤S1中获取喷嘴中熔融胶料的实时温度，具体为：
通过设置在喷嘴上的温度传感器获取熔融胶料的实时温度。
3.根据权利要求1所述一种注塑机喷嘴的漏胶检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，通过实时温度控制加热器中接触器的开闭状态，具体为：
获取实时温度与设定温度值的差值，根据差值利用PID算法获取控制接触器开闭的控制指令，以通过控制指令控制加热器对料筒的加热时间。
4.一种注塑机喷嘴的漏胶检测系统，其特征在于，包括：
设置在喷嘴上的温度传感器，用于获取喷嘴中熔融胶料的实时温度；
设置在料筒上的加热器，用于给料筒加热，所述喷嘴与料筒连接；
与温度传感器及加热器通信连接的控制器，其包括：
时间计量单元，用于记录循环注射工作的工作时间；
温度控制单元，用于根据实时温度控制加热器中接触器的开闭状态，以控制加热器对料筒的加热时间，使料筒中的熔融胶料保持在预设温度范围内；
数据处理单元，用于在循环注射工作的过程中，以预设单位时间为获取时长，不间断的获取在获取时长内接触器的闭合时间，以实时获取从循环注射工作开始时刻起至当前时刻接触器的累计闭合时间；通过实时获取的累计闭合时间与循环注射工作的工作时间，实时获取以累计闭合时间为纵轴、工作时间为横轴的二维曲线图，并获取二维曲线图中曲线上当前时刻对应的切线斜率；
数据判断单元，用于在当前时刻的切线斜率小于上一时刻的切线斜率时，获取上一时刻切线斜率与当前时刻切线斜率的差值，并在差值处于预设异常范围内时，发出停机报警信号。
5.根据权利要求4所述的一种注塑机喷嘴的漏胶检测系统，其特征在于，所述系统还包括：
报警提醒单元，包括报警器，用于在数据判断单元中，在差值处于预设异常范围内时，控制报警器发出停机报警信号。
6.根据权利要求5所述的一种注塑机喷嘴的漏胶检测系统，其特征在于，所述控制器还包括：
均值统计单元，用于根据预设时长内各预设单位时间对应的接触器闭合时间，以预设时长为统计周期统计预设单位时间内的平均闭合时间，即平均加热时间；
均值判断单元，用于在平均加热时间未处于标准范围内时，控制报警提醒单元发出停机报警信号。
7.根据权利要求4所述一种注塑机喷嘴的漏胶检测系统，其特征在于，所述温度控制单元中，通过实时温度控制加热器中接触器的开闭状态，具体为：
获取实时温度与设定温度值的差值，根据差值利用PID算法获取控制接触器开闭的控制指令，以通过控制指令控制加热器对料筒的加热时间。
8.根据权利要求7所述的一种注塑机喷嘴的漏胶检测系统，其特征在于，所述温度控制单元，还用于实时采集通过控制指令控制接触器开闭时的触点信号；
所述数据处理单元中，不间断的获取在获取时长内接触器的闭合时间，具体为：通过实时采集的触点信号，不间断的获取在获取时长内接触器的闭合时间。
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| CN202210464766.XA Active CN115071086B (zh) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | 一种注塑机喷嘴的漏胶检测方法与系统 |
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2022
- 2022-04-29 CN CN202210464766.XA patent/CN115071086B/zh active Active
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| Publication number | Publication date |
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| CN115071086A (zh) | 2022-09-20 |
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