TW201317108A - 塑膠埋入式射出成型自動化製程 - Google Patents

Abstract

一種塑膠埋入式射出成型自動化製程，包括原料進料系統、零組件自動埋入系統、單模/多模射出成型系統、人機介面/遠端控制控制系統；其中係以零組件自動埋入系統將欲埋入之零組件預先置入於單模/多模射出成型系統之成型模具中，如為多模具系統則具備自動交換模具之功能，並利用原料進料系統將塑膠粉粒體送入單模或多模射出成型系統中加熱射出，並以人機介面/遠端控制系統監控各項操作參數，以為自動化生產各種包覆預先埋入零組件之塑膠射出成型製品。

Description

塑膠埋入式射出成型自動化製程

本發明係關於塑膠埋入式射出成型自動化製程，尤指一種得以將各種適當之零組件預先埋入成型模具中，並待塑膠成品成型時將前述零組件包覆於塑膠成品中之自動化射出成型系統與裝置，主要乃是藉由利用一系列自動化裝置，包含原料進料系統、零組件埋入系統、單模/多模射出成型系統裝置與人機介面/遠端控制系統，使得包含埋入零組件之塑膠成品，得以自動化操作，提高生產速率，降低操作人工需求；同時藉由人機介面/遠端控制系統，可以在操作現場以外地區監視紀錄操作狀況，避免錯誤發生，並可以將蒐集之操作紀錄作製程統計分析，提升製程效率與良率。

目前習知之射出成型設備主要可分為：

1、射出單元(Injection Unit)：功能為融解、混和塑膠粒，並升壓射出融化的塑膠液。射出單元主要由入料筒、加熱管、加壓設備等組成。入料筒一般為漏斗狀，負責塑膠粒的進料，加熱管外圍有加熱器，負責加溫使的塑膠顆粒軟化，加壓設備負責提高壓力以供液態狀塑膠原料射出。

2、鎖模單元(Clamping Unit)：控制模具的開關、鎖模，並且頂出成品。鎖模單元主要分成提供鎖模力的機構，有油壓式與機構式兩種，可動側模版為模具的可動(開合)部分，內有頂出銷可以頂出射出成品。

射出成型機為塑膠射出成型操作的主要核心設備，通常係配備有烘料系統料斗之機台上設置射出單元，以供射出塑膠原料，而射出成型機多數雖然均自備外接烘料桶，但其容積較小，只能供應數小時的操作料量，且該料桶均架設於料管之上，隨料管做水平移動，容易因運動及自身重量斷裂。其次於成型模具則是由一公模座與一母模座組合而成，得以承接射出單元射出之塑膠原料於固定形狀之模穴空間中，以令被射出之熔融態塑膠原料在其中冷卻並產生預定之塑膠成品的形狀。為使定型的塑膠成品具備設計之物理性質與強度，該組模具通常都具備必要之溫度與壓力控制。

如圖1，多數的射出成型機均為水平式架構(少數為直立式)，其入料筒10位於加熱筒11上方，因而塑膠原料可不斷落入加熱筒中融化，再利用活塞或螺桿110的運動，迫使熔化的塑膠原料前進通過加熱管，並且幫助塑膠原料混合且提高壓力，然後射出到模具12中。加熱管11利用蒸汽或節溫器保持正確溫度，或者藉由控制纏繞於管壁的電阻加熱線之電流來控制加熱溫度。加熱管中的分流梭(torpedo)或分散器(spreader)的設計極為重要，因為他使塑膠對著加熱管壁作適當的分佈，且受熱融化卻不置於過熱燒焦。

然如，如以習知射出成型設備製造包含埋入式零組件的塑膠成品，傳統上均採用單一模具之型式，通常需藉由人力操作，將預備埋入塑膠成品中之零組件置入於成型模具之中，如此，除了增加人力操作安全上之作業風險外，過程中需配合人力逐一將零組件置入成型模具中，造成塑膠成品之生產效率不佳，成品成本高之問題。

縱然，目前國內射出成型機製造廠所生產之部分射出成型設備，雖可配備機械手臂，以進行自動化生產取出塑膠成品之運作，但均受限於單純之單一化塑膠成品之生產運作模式。因此，若於塑膠成品成型之同時需埋入其他特殊之零組件，亦僅能藉由人力操作，逐一置入零組件於成型模具中。

其次，射出成型機的控制系統，雖已配合資訊系統的進步，自傳統複雜之機械訊號控制進展至微電腦控制與較友善的人機界面，惟其操作面板仍係被裝置於機台上端，由人力直接操作，各項運作參數雖可紀錄於檔案經儲存媒介儲存或轉錄，但並未見使用通訊界面直接將操作參數以遠端控制方式收錄於控置中心，在控制中心執行線上即時或離線監控、儲存與運算，管理者無法適時有效的監看生產狀態，與操作情形，造成塑膠成品管理上之一大缺失。

為此，本發明者特就目前於塑膠成品預先埋入零組件以於塑膠成品成型時，同時將包覆零組件，並就管理上之方便性逐一研究，而發明本案。

本發明之目的，乃是在提供一種設備成本低，提供連續進料、自動埋入零組件、且以多模具交換連續操作及人機介面/遠端監控分析之射出成型系統，不僅可以增加生產數量、降低人力需求，也可以使塑膠成品的品質穩定，同時可藉由遠端監控系統完整蒐集工廠內全部射出成型設備之生產資訊，方便作出數據分析及管理。

本發明之自動埋入射出成型系統，包括自動氣動輸送塑膠粉粒體之自動送料之原料進料系統、零組件埋入系統、並配備單模具/多模具互相切換的單模/多模射出成型系統及人性化且可遠端控制之人機介面/遠端控制系統。

本發明之塑膠埋入式射出成型自動化製程，乃是利用自動送料系統，將塑膠粉粒體自儲槽自動定量送至成型系統之射出成型機之料桶，以利塑膠粉粒體進入射出成型機之料管加熱後，可以射出至模具模腔內冷卻成型。

本發明之塑膠埋入式射出成型自動化製程，乃是利用零組件自動埋入系統，依據設定之頻率將零組件適時自動埋入模具內預定之位置，以與塑膠成品一體結合。

本發明之塑膠埋入式射出成型自動化製程，設有遠端控制人機介面之控制系統，除可以將相關操作參數儲存於成型機體本身外，亦可以離機妥善儲存保管，並作製程分析或其他統計應用。

如此，為使　貴審查員得以充分了解本發明，特依據圖示解說如下。

如圖2所示，為本發明之塑膠埋入式射出成型自動化製程之製程示意圖，圖中示，本發明至少包含：原料進料系統20，為一種以自動化氣動方法將塑膠粉粒體輸送進入射出成型機之原料筒，產生自動補充塑膠原料之效果，讓射出成型機得以不停機的持續運作。

原料進料系統20係利用自動氣動輸送塑膠粉粒體設備，前述自動氣動輸送塑膠粉粒體之設備，具有可控制溫度與時間之烘料斗以與射出成型機之原料筒聯接，以輸送塑膠粒原料進入進行射出成型機，並可利用近接開關或光電開關作成液位控制系統，有效控制塑膠粉粒體在烘料斗的滯留時間，達到充分乾燥之目的。前述自動送料系統係利用柏努利方程式(Bernoulli Equation)原理(如圖3)，以高速氣流在管內造成壓力差使塑膠粉粒體流體化，以自動連續輸送塑膠粉粒體。

零組件埋入系統21，如圖4所示，依據零組件外觀及屬性，得以自動計數零組件之堆置用物料盤210預先將零組件3排入，或當然亦得以振動送料機210a之振動送料方法整列後進行送料工作，之後，再以上料機211的多軸機械手臂212所設置之夾具213，將零組件3送入單模/多模射出成型系統22之模具221、222中。

單模/多模射出成型系統22，得於模具盤220上配備單一成型模具221，或如為多模，則設有二或二以上之成型模具221、222，如為二或二以上之成型模具221、222，則各成型模具均得以互相切換，以配合射出成型機之射料桿射出口之位置，經前述單模/多模射出成型系統22將塑膠原料射入成型模具中並與前述零組件3結合後，再利用前述多軸機械手臂212以夾具自前述成型模具221或222中取出塑膠成品24，並擺放至自動計數與排列之堆置料盤4。

人機介面/遠端控制系統23，如圖5所示，得利用人性化的人機介面/遠端控制系統23，以RS232通訊埠與工廠內之各射出成型機相連接，將原本僅顯示於機台上操作面板之資料，在不影響機台操作面板資訊之前提下，得將各射出成型機的控制系統中的資訊傳送出至遠端伺服器或資料庫加以監控、儲存或運算處理(如圖6)。如此，管理者縱使位於遠端，亦可經由伺服器或資訊系統設備完全掌握現場狀況，適時的進行提醒與改善。

綜上，本發明之效果能提供可連續自動進料操作及自動化埋入射出成型操作系統，其不僅得不停機連續操作，以減少射出成型操作人力需求，也可以增加射出成品的品質穩定性；且如以多模具的設置安排，各成型模具具備互相交換之功能，得於射出成型循環時間中，增加射出成型塑膠成品的生產速率；至於可人機介面/遠端監控系統之配置，得以提供各種生產參數，並得以離機儲存及運算，除可解決存檔列印及靈活運用機械與模具之配合等問題外，再由中央監看分析各種原因，以隨時採取快速及正確處理步驟，減少停機所帶來的時間、成本浪費，可提供維護及主管人員遠端診斷功能，並因已預先將各種參數儲存系統及電腦上，以儲存SPC(Statistical Process Control：統計製程管制)資料，減少人為疏失、設備故障，外來電力及雷擊等非人力因素導致資料遺失所造成之損害。提供製程統計相關數據，亦可以藉由製程統計SPC及CpK等判斷製程穩定度，在系統失效前即可提出預警警告，以利進行調整，避免產出浪費成本的不良產品，為本案之組成。

20．．．原料進料系統

21．．．零組件埋入系統

210．．．堆置用物料盤

3．．．零組件

210a．．．振動送料機

211．．．上料機

212．．．多軸機械手臂

213．．．夾具

22．．．單模/多模射出成型系統

220．．．模具盤

221、222．．．成型模具

23．．．人機介面/遠端控制系統

24．．．塑膠成品

4．．．堆置料盤

圖1為常見之水平式射出成型機。

圖2為自動埋入式射出成型系統說明。

圖3為柏努利方程式(Bernoulli Equation)原理說明。

圖4為零組件自動埋入及多模具射出成型機台系統。

圖5為可遠端控制通訊界面說明。

圖6為遠端控制示意圖。

20．．．原料進料系統

21．．．零組件埋入系統

22．．．單模/多模射出成型系統

23．．．人機介面/遠端控制系統

24．．．塑膠成品

Claims (8)

1. 一種塑膠埋入式射出成型自動化製程，至少包含：原料進料系統，為一種以自動化氣動方法將塑膠粉粒體輸送進入射出成型機之原料筒，產生自動補充塑膠原料之效果；零組件埋入系統，得以上料機的多軸機械手所設置之夾具，將零組件送入單模具/多模具切換之射出成型系統之成型模具內；並於塑膠原料與零組件結合後之塑膠成品，再利用前述機械手臂以夾具自前述成型模具取出塑膠成品；單模/多模射出成型系統，如為多模具，則得於模具盤上配備多數得互相交換運作之成型模具；人機介面/遠端控制系統，得利用通訊埠與各射出成型機相連接，以將各射出成型機的控制系統中的資訊傳送出至遠端伺服器或資料庫加以監控、儲存或運算處理。
2. 依申請專利範圍第1項所述之塑膠埋入式射出成型自動化製程，其中原料進料系統，係以自動氣動輸送(Pneumatic Transportation)塑膠粉粒體設備，該設備以可控制溫度與時間之烘料料斗與射出機台聯接，以輸送塑膠粉粒體進入供射出成型。
3. 依申請專利範圍第2項所述之塑膠埋入式射出成型自動化製程，其中原料進料系統，用以輸送塑膠粉粒體之自動氣動輸送設備得利用近接開關或光電開關作成液位控制系統，有效控制塑膠粉粒體在烘料斗滯留時間，達到充分乾燥目的。
4. 依申請專利範圍第1項所述之塑膠埋入式射出成型自動化製程，其中零組件埋入系統係由可自動計數零組件堆置用的物料盤、一組多軸機械手臂及夾具組成，得以將零組件送入成型模具中。
5. 依申請專利範圍第1項所述之塑膠埋入式射出成型自動化製程，其中零組件埋入系統得由多軸機械手臂、夾具及塑膠成品自動計數與排列之堆置料盤，得以將塑膠成品自成型模具取出並放置於堆置料盤中。
6. 依申請專利範圍第1項所述之塑膠埋入式射出成型自動化製程，其中單模/多模射出成型系統之成型模具得為單一。
7. 依申請專利範圍第1項所述之塑膠埋入式射出成型自動化製程，其中單模/多模射出成型系統之成型模具得由二或二以上之成型模具組成，使得各成型模具得以交互運作，形成連續生產之模式。
8. 依申請專利範圍第1項所述之塑膠埋入式射出成型自動化製程，其中人機介面/遠端控制系統，包含一組通訊連接界面及訊號轉接系統，以利用區域網路與遠端電腦或伺服器連接，達到本系統各項機台操作參數可以自遠端監控、儲存、運算與分析。