TW201836816A - 注射模製部件噴出準備之模內非時間相依測定 - Google Patents

Abstract

非時間相依量測變數用於有效地測定來自模穴之部件之最佳噴出時間。系統及/或方法可在注射模製週期期間首先量測至少一種非時間相依變數。在所述量測變數達至指示例如部件溫度下降至低於活化溫度的臨限值時，所述部件準備好自所述模具噴出。

Description

注射模製部件噴出準備之模內非時間相依測定

相關申請案的交叉參考

本申請案主張2017年4月4日申請之標題為「注射模製部件噴出準備之模內非時間相依測定（In-Mold Non-Time Dependent Determination of Injection Molded Part Ejection Readiness）」之美國臨時申請案第62/481,291號之優先權，所述申請案之全部內容以引用之方式併入本文中。

本發明大體上係關於注射模製，且更尤其係關於在部件仍在模穴內時使用非時間相依參數及/或變數以打開注射模具及噴出模製部件判定部件準備之方法。

注射模製為常用於大量製造由熱塑性材料構成之部件之技術。在重複注射模製製程期間，將通常呈小糰粒或珠粒形式之熱塑性樹脂引入在熱量及壓力下熔融糰粒之注射模製機中。熔融材料隨後強有力地注射至具有特定所需凹穴形狀的模穴中。經注入之塑膠在壓力下保持在模穴中，且隨後冷卻且以形狀與模具之凹穴形狀極其相似的固化部件移除。單個模具可具有任何數目之個別凹穴，其可藉由引導熔融樹脂流入凹穴之澆口連接至流動通道。典型注射模製程序大體上包含四個基本操作：（1）在注射模製機中加熱塑膠以使塑膠在壓力下流動；（2）將熔融塑膠注入界定於已閉合的兩個模具半邊之間之一或多個模穴中；（3）在於壓力下時使塑膠在一或多個凹穴中冷卻且硬化；及（4）打開模具半邊且自模具噴出部件。

在此等系統中，經注入之塑膠在預定時間下自模具噴出。測定或計算噴出時間以提供經注入之塑膠達至冷卻及硬化成所需最終形狀（亦描述為固化）之足夠的時間，因此塑膠在噴出時或噴出後不變形或以其它方式受損。然而，由於材料及機器變動，將時間用作判定變數仍可導致預成熟噴出或後成熟噴出，其繼而可導致錯誤的模製部件。舉例而言，熔融塑膠在後續注射週期中可具有略微不同的材料特徵，因此若後續注射週期視之前噴出次數而定，則可出現部件缺陷、錯誤及其他不規則性發生。若部件保持在凹穴中長於所需，則總注射模製週期不必要長，因此注射模製機消耗過剩能量，其繼而增加操作成本且不利地影響生產能力。由過長週期產生之其他缺點包含材料硬挺及增大之部件向核心收縮，其中之任一者亦可增大噴出部件所需之力，其可導致推針（pin-push）部件暫停（hang-up）。另外，過早噴出的部件可呈現不合規格以及彎曲的尺寸。由於在模製機內的材料降解、部件黏著或尺寸不合規格，過度冷卻時間亦可導致循環問題。

在本發明之範疇內之實施例係針對非時間相依量測變數的使用以有效地測定一或多種部件自模穴之最佳噴出時間。系統及/或方法可在注射模製週期期間首先量測至少一種非時間相依變數。在量測變數達至指示部件溫度下降至低於活化溫度的臨限值時，部件準備好自模具噴出。

在此等實例中，適合之部件硬化點藉由量測及/或觀測模具狀態以辨別模內特徵之多種變化中之任一種來判定。感測裝置可用於量測模具狀態，其可指示模具中之塑膠材料的相變，其繼而可解釋為部件準備好或幾乎準備好噴出。藉由優化噴出時間，可減少機器之恢復時間。自一或多種非時間相依變數獲得之量測值可用作高度精確量測何時進行製程參數決策。因為注射模製機經一段時間變熱，達至適合之硬化點之所需時間可在此時間段內變化，因此藉由依賴於非時間相依變數或參數，精確及最佳模具噴出判定可在擴展機器操作時段內進行。

轉而參看圖式，本文描述注射模製製程。本文所述之方法可適於電壓機、伺服液壓機（servo-hydraulic press）及其他已知機器。如圖1中所說明，注射模製機100包含注射單元102及夾持系統104。注射單元102包含適於容納呈糰粒108形式或任何其他適合形式之材料之漏斗106。在諸多此等實例中，糰粒108可為聚合物或基於聚合物之材料。其他實例為可能的。

漏斗106將糰粒108進料至注射單元102之經加熱機筒110中。在進料至經加熱機筒110中時，可藉由往復式螺桿112將糰粒108驅使至經加熱機筒110之末端。藉由往復式螺桿112加熱經加熱機筒110及壓製糰粒108使糰粒108熔融，由此形成熔融塑膠材料114。熔融塑膠材料114通常在約130℃至約410℃範圍內選定之溫度下進行處理。

往復式螺桿112向前推進且迫使熔融塑膠材料114接近噴嘴116以形成一束塑膠材料，其將藉由引導熔融塑膠材料114流入模穴122之一或多個澆口120最終注入模具118之模穴122中。在其他實施例中，噴嘴116可藉由進料系統（未說明）與一或多個澆口120分離。模穴122形成於模具118之第一模側125與第二模側127之間，且第一模側125與第二模側127在壓力下經壓機或夾持單元124結合在一起。

在模製製程期間壓機或夾持單元124施加預定夾持力，所述力大於藉由注射壓力施加的力，所述注射壓力作用以使兩個模具半邊125、127分離，由此在將熔融塑膠材料114注入模穴122中時使第一模側125及第二模側127結合在一起。為支撐此等夾持力，除任何其他數目之組件之外，夾持系統104可包含模具框架及模具基底。

一旦所述束熔融塑膠材料114注入模穴122中，那麼往復式螺桿112停止向前移動。熔融塑膠材料114採用模穴122之形式，且在模具118內部冷卻，直至塑膠材料114固化。在固化時，壓機124釋放第一模側115及第二模側117，所述模側隨後彼此分離。成品部件可隨後自模具118噴出。模具118可包含任何數目之模穴122以提高總生產率。凹穴之形狀及/或設計可一致、類似及/或彼此不同。

注射模製機100亦包含藉由連接件145與機器100通信耦合的控制器140。連接件145可為適於傳輸及/或接收電子信號的任何類型之有線及/或無線通信方案。在此等實例中，控制器140與至少一個感測器（諸如位於噴嘴116中之感測器128及/或位於接近模穴122末端處之感測器129）信號通信。應理解，能夠感測任何數目之模具118及/或機器100之特徵的任何數目之額外感測器可置放於機器100之所需位置處。

控制器140可相對於注射模製機100安置於多個位置中。作為實例，控制器140可與機器100整合在一起、含於安放在機器上之外殼中、含於放置在相鄰或接近於機器處或可遠離機器放置之單獨的外殼中。在一些實施例中，控制器140可藉由如本領域中已知及/或常用之有線及/或有線信號通信部分地或完全控制機器之功能。

感測器128可為適於（直接或間接）量測一或多個熔融塑膠材料114之特徵的任何類型之感測器。感測器128可量測熔融塑膠材料114之任何特徵，所述特徵在本領域中已知且使用，諸如壓力、溫度、黏度、流動速率、硬度、應變、光學特徵（諸如半透明性、色彩、光折射及/或光反射及其類似物）或任何數目之指示此等的額外特徵中之任何一或多者。感測器128可能或可能不與熔融塑膠材料114直接接觸。在一些實例中，感測器128可適於量測任何數目之注射模製機100之特徵，且不僅僅為與熔融塑膠材料114相關之彼等特徵。

感測器128產生信號，所述信號經傳輸至控制器140之輸入端。若感測器128不位於噴嘴116內，則控制器140可用邏輯、命令及/或可執行程式指令來設定、組態及/或程式化以提供適當的校正因數，從而估計或計算噴嘴116中之所量測特徵之值。

類似地，感測器129可為適於（直接或間接）量測一或多個熔融塑膠材料114之特徵以偵測其在模穴122中之現狀及/或情況的任何類型之感測器。在各種實施例中，感測器129可位於或靠近模穴122中之填充位置之末端處。感測器129可量測任何數目之本領域中已知的熔融塑膠材料114及/或模穴122之特徵，諸如壓力、溫度、黏度、流動速率、硬度、應變、光學特徵（諸如半透明性、色彩、光折射及/或光反射及其類似物）或任何數目之指示此等的額外特徵中之任何一或多者。感測器129可能或可能不與熔融塑膠材料114直接接觸。

感測器129產生信號，所述信號經傳輸至控制器140之輸入端。若感測器129不位於模穴122中之填充位置之末端處，則控制器140可用邏輯、命令及/或可執行程式指令設定、組態及/或程式化以提供適當的校正因數，從而估計或計算填充位置末端處之所量測特徵之值。應理解，任何數目之額外感測器可用於感測及/或量測操作參數。

控制器140亦與螺桿控制126信號通信。在一些實施例中，控制器140產生信號，所述信號自控制器140之輸出端傳輸至螺桿控制126。控制器140可控制任何數目之機器特徵，諸如，注射壓力（藉由以保持噴嘴116中之熔融塑膠材料114之所需熔融壓力的速率來控制螺桿控制126推進螺桿112）、機筒溫度、夾鉗關閉及/或打開速度、冷卻時間、向前注射時間、總週期時間、壓力設定值、噴出時間、螺桿恢復速度及螺桿流速。其他實例為可能的。

來自控制器140之一或多個信號可大體上用於控制操作模製製程，以使得控制器140考慮材料黏度、模具溫度、熔融溫度之變化及其他影響填充速率之變化。調整可藉由控制器140實時或接近實時（亦即，用對製程進行感測值及變化的感測器128與感測器129之間的最小延時）進行，或校正可在後續週期中進行。此外，來源於任何數目之個別週期之若干信號可用作對模製製程做出調整的基礎。控制器140可藉由本領域中已知之任何類型之信號通信方法連接至機器100中的感測器128、感測器129、螺桿控制126及或任何其他組件。

控制器140包含適於控制其操作之軟體141、任何數目之硬體元件142（諸如記憶體模塊及/或處理器）、任何數目之輸入端143、任何數目之輸出端144及任何數目之連接件145。軟體141可直接負載至呈非暫時性電腦可讀媒體形式之控制器140之記憶體模塊上，或可替代地位於遠離控制器140處，且可藉由任何數目的控制方法與控制器140通信。軟體141包含邏輯、命令及/或可執行程式指令，所述可執行程式指令可含有用於根據模具週期控制注射模製機100之邏輯及/或命令。軟體141可能或可能不包含操作系統、操作環境、應用環境及/或使用者介面。

硬體142使用輸入端143自受控制器140控制之注射模製機接收信號、資料及資訊。硬體142使用輸出端144將信號、資料及/或其他資訊發送至注射模製機。連接件145表示一種路徑，藉由所述路徑可將信號、資料及資訊在控制器140與其注射模製機100之間傳輸。在各種實施例中，此路徑可為物理連接件或非物理通信鏈路，所述非物理通信鏈路類似於以本文所述或本領域中已知之任何方式組態之直接或間接的物理連接件工作。在各種實施例中，控制器140可以本領域中已知之任何額外或替代性方式組態。

連接件145表示一種路徑，藉由所述路徑可將信號、資料及資訊在控制器140與注射模製機100之間傳輸。在各種實施例中，此等路徑可為物理連接件或非物理通信鏈路，所述非物理通信鏈路類似於以本文所述或本領域中已知之任何方式組態之直接或間接的物理連接件工作。在各種實施例中，控制器140可以本領域中已知之任何額外或替代性方式組態。

如先前規定，在注射模製週期期間，感測器128、感測器129適於量測至少一種與操作機器100相關之變數。在所量測變數達至指示部件在結構上堅固（亦即，符合可見、尺寸及結構性要求）的臨限值時，控制器140會將信號發送至機器，其使模穴122打開且自模具118噴出部件。在此等實例中，變數或特徵可為除時間（例如，週期、步驟或任何其他時間）外的一個變數或特徵，因此時間不直接量測且用於判定何時噴出部件。確切而言，變數或特徵依賴於作為判定部件準備之因數的另一值或指示。

如圖2中所說明，注射模製週期之實例溫度分佈200包含多個不同階段。在此實例中，感測器128、感測器129為任何類型之溫度感測器（例如，紅外感測器、熱電偶、零下溫度係數熱敏電阻（negative temperature coefficient thermistor）及/或電阻溫度偵測器）且安置於澆口120及模具118內部或接近內部之位置處。在第一階段202期間，熔融塑膠材料114填充模穴122。在此階段202中，澆口及模具溫度相對較恆定。在階段204期間，在填充模穴122後，熔融塑膠材料114開始封裝至模穴122中。在本文中，澆口溫度經歷顯著下降，且部件溫度逐漸降低。在冷卻階段206期間，澆口120凍結發生，且模具開始冷卻階段。凹穴122溫度迅速降低，同時澆口溫度開始平穩階段。在冷卻階段206中，因為移除足夠的熱量，所以部件變得硬化及固化，因此，隨著溫度值持續接近平穩階段，部件持續固化。在第四階段208，部件在結構上足夠堅固以自凹穴122噴出。

在此等實例中，界定臨限值可為澆口凍結溫度值。相應地，在感測器128量測溫度值低於指定澆口凍結值時，控制器140可傳輸信號以使部件噴出。在一些實例中，主體平均溫度值及/或限制性側壁溫度值可用作界定臨限值。

在一些實例中，略高於或低於聚合物之實際澆口凍結溫度之溫度值可用作臨限值。舉例而言，若聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl methacrylate，PMMA），則適合之臨限值可比實際澆口凍結溫度高或低約20℃。除澆口凍結溫度之外，可使用特定塑膠材料之已知特性，諸如負載下之變形溫度（Deflection Temperature Under Load，DTUL）或熱變形/失真溫度（Heat Deflection/Distortion Temperature，HDT）。在PMMA之情況下，此溫度將在約85℃與95℃之間的範圍內。其他實例為可能的。

在一些實例中，界定臨限值可為澆口120或凹穴122溫度的改變或衰減速率。控制器140可藉由任何數目之方法計算改變速率，諸如藉由在給定時間間隔內比較溫度值。作為一非限制性實例，在半結晶聚合物之結晶溫度下發生之熱流變化可指示模製部件足夠固化以自模具118噴出，或指示用於計算適當的噴出時間之參考點。在一些此等實例中，諸如改變速率或溫度曲線下面積的變化之變數可用於判定部件是否足夠固化至部件將在自凹穴120噴出時不變形或受損的點。

轉而參看圖3，說明習知（例如，高壓）注射模製製程300之典型壓力分佈。應瞭解，其他壓力分佈（例如，大體上恆定壓力分佈）可與本文所述之非時間相依變數結合使用。在說明之實例中，感測器128、感測器129為任何類型之壓力感測器（例如，錶壓感測器、差壓感測器、力收集器型感測器（諸如壓電電阻應變計）、電容感測器、諧振感測器、熱感測器及/或電磁感測器），且可安置於澆口120及/或模具118內部或接近內部之位置處。在此製程300中，熔融壓力迅速增大至峰值壓力（例如，超過15,000 psi），且隨後在第一時間段或階段302期間保持在壓力下在所述峰值下或接近所述峰值。下一階段304表示熔融塑膠材料114流入模穴122的填充時間。隨後，熔融壓力減少且保持在較低壓力下一段後續時間或階段306。第三階段306為封裝階段，其中保持熔融壓力以確保模穴122中之所有空隙返回填充。在此等系統中，模穴122自流動通道末端反向澆口120填充。因此，固化之不同階段中之熔融塑膠材料114根據自身封裝。

在此等實例中，界定臨限值可為澆口120或凹穴122壓力值。相應地，在感測器128量測壓力值低於指示部件在結構上堅固以使得其將在自凹穴120噴出時不變形或受損的指定壓力值時，控制器140可傳輸信號以使得部件噴出。作為一實例，基於指示澆口120凍結下的聚合材料之凹穴壓力之絕對下降，可打開模具，或製程中的下一步驟可開始。噴出部件之最佳凹穴壓力將視各特定聚合物之收縮率、部件應用及部件規格而不同。對於任何給定聚合物，噴出部件之最佳凹穴壓力可基於部件幾何結構、材料及應用而判定。其他實例為可能的。

在一些實例中，界定臨限值可為澆口120或凹穴122壓力的改變或衰減速率。控制器140可藉由任何數目之方法計算改變速率，諸如藉由在給定時間間隔內比較壓力值。凹穴壓力之改變速率將視聚合物收縮率而不同。對於給定聚合物，可測定自模具118噴出部件之最佳凹穴壓力。此值將視部件幾何結構、材料及應用而不同。在一些此等實例中，諸如改變速率或壓力曲線下面積的變化之變數可用於判定部件是否足夠固化至部件將在自凹穴120噴出時不變形或受損的點。

在一些實例中，壓力轉換器可用於感測模具填充。因為轉換器感測壓力變化，其可發送電荷，所述電荷轉換為校準電壓信號，控制器140解譯所述校準電壓信號以識別指定含量之模具填充。在一些實例中，壓力轉換器可在感測達至填充位置末端之聚合物時充當觸發器，且可將信號發送至控制器140以使得額外一或多個感測器偵測非時間相依特徵。舉例而言，控制器140可啟動硬度偵測器以測定部件硬度何時達至臨限值。在其他實例中，壓力轉換器可以「半」時間相依方法使用，其中在達至某一點（例如，填充點末端）感測模具填充後，計時器可隨後啟動以在所需時間下噴出部件。如此組態，若特定非時間相依感測器昂貴或難以在恆定基礎上運行，則藉由壓力轉換器之填充感測末端可減少另一或多個感測器上之負擔或負載。壓力轉換器之用途之其他實例為可能的。

在一些實例中，凍結偵測感測器可使用，且可放置於模穴122之內部或外部。舉例而言，一或多個感測器128、感測器129可為間接感測器、潛水感測器（submarined sensor）（例如，凹穴嵌件之薄壁安置於凹穴表面與感測器之間）及/或安置於凹穴或核心嵌件上之應變計、凹穴或核心框架板或分模線感測器。在冷流道系統或具有連接至模穴之材料遞送系統之模具的情況下，可進行對流道系統固化流道固化及熱特性之分析以避免與模製部件接觸。

在一些實例中，一或多個感測器128、感測器129可適於量測所形成之部件中之一定量的結晶度。舉例而言，對於其可辨別的結晶度指示經準備好自模穴噴出之材料模製之部件聚合材料，一或多個感測器128、感測器129可為能夠量測聚合物中之聚合物性質及結晶度程度之X射線繞射感測器。所感測值可傳送至控制器140，其可將值與指示由所述材料製成之在結構上堅固的模製部件之結晶度的臨限值比較。

如圖4中所說明，硬度範圍400之實例以肖氏D硬度計402（Shore D Durometer 402）及洛氏R硬度404（Rockwell R Hardness 404）比例提供以用於樣品熱塑性樹脂。具體言之，提供聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene，PTFE）、聚丙烯（Polypropylene，PP）、聚苯乙烯（Polystyrene，PS）、耐綸、縮醛（POM）及丙烯酸之值。此等值表示準備好噴出之部件之硬度近似值。

轉而參看圖5，注射模製週期之實例硬度分佈500包含多個不同階段。在此實例中，感測器128、感測器129為任何類型之模內感測器，其能夠與演算法（例如，具有能夠用施加應變及/或負載移動之高k因數的線性轉換器/編碼器）組合測定表觀硬度值，且安置於澆口120及/或模具118或模穴122內部或接近內部之另一位置處。

在第一階段502期間，熔融塑膠材料114填充模穴122。在此階段502中，澆口及模具硬度均相對較恆定且接近零。在階段504期間，在填充模穴122後，熔融塑膠材料114開始封裝至模穴122中。在本文中，澆口120經歷硬度之略微增大，隨後模製部件外部上之硬度略微增大。在第三階段506期間，澆口120凍結發生，且模具開始冷卻階段。澆口120面積硬度迅速增大，其之後為模製部件外部上之硬度略微增大。在冷卻階段506中，因為足夠的熱量移除，所以部件變得硬化且固化，因此，澆口120面積硬度迅速開始平穩階段，隨後為模製部件外部上之硬度的迅速增大及平穩階段。在第四階段508，部件在結構上足夠堅固以自凹穴122噴出。

在此等實例中，界定臨限值可為澆口凍結硬度值或部件硬度值。相應地，在感測器128量測硬度值高於指定澆口凍結值時，控制器140可傳輸信號以使部件噴出。在一些實例中，界定臨限值可為澆口120或凹穴122硬度值的改變或衰減速率。控制器140可藉由任何數目之方法（諸如藉由在給定時間間隔內比較表觀硬度值之變化或斜率）計算硬度之改變速率。

如圖6中所說明，注射模製週期之應變分佈600之實例包含多個不同階段。舉例而言，2016年7月22日申請之美國專利申請案第15/216,762號包含此等階段之描述，所述申請案之內容以全文引用的方式併入本文中。在此實例中，感測器128、感測器129為任何類型之模內感測器，其能夠測定應變值，且安置於模具之分模線或接近處，或安置於凹穴或核心塊外部或接近處。在第一階段602期間，熔融塑膠材料114填充模穴122。在此階段602中，應變增量相對較恆定且接近零。在階段604，在填充模穴122後，熔融塑膠材料114開始封裝至模穴122中。在本文中，因為熔融塑膠材料114之力在模穴122內部之鋼上推動，所以模穴122經歷應變增大。在第三階段606處，澆口120凍結發生，且模具開始冷卻階段。應變值開始減少，因為針對模穴122內部之鋼不再對塑膠加力。在冷卻階段606中，因為移除足夠的熱量，所以部件變得硬化且固化，因此，部件開始遠離凹穴122內部之鋼收縮，隨後模具或凹穴/核心嵌件外部上之應變迅速減少。在第四階段608，部件在結構上足夠堅固以自凹穴122噴出。

在此等實例中，界定臨限值可為在電壓中量測之實際應變值。相應地，在感測器128量測應變值高於或低於指定應變電壓值時，控制器140可傳輸信號以使部件噴出。在一些實例中，界定臨限值可為應變電壓值的改變或衰減速率。控制器140可藉由任何數目之方法（諸如在給定時間間隔內比較應變值之變化或斜率）計算應變之改變速率。

如圖7中所說明，注射模製週期之光透射分佈700之實例包含多個不同階段。在此實例中，感測器128、感測器129為任何類型之模內感測器，其能夠判定光不存在或存在，且安置於模具之凹穴澆口120或接近處，或安置於模穴122中。在第一階段702期間，熔融塑膠材料114填充模穴122。在此階段702中，電阻變化相對不變且接近所使用之特定感測器之最大電阻值。最大電阻值對應不受阻的光透射。在階段704，在填充模穴122後，熔融塑膠材料114開始封裝至模穴122中。在本文中，模穴122經歷表示光透射阻斷之電阻減少。在第三階段706，澆口120凍結發生，且模具開始冷卻階段。電阻值開始顯著減少。在冷卻階段706中，因為移除足夠的熱量，所以部件變得硬化及固化，因此，部件開始在凹穴122內部硬化及/或結晶，由此引起所量測電阻之迅速減少。在第四階段708，部件在結構上足夠堅固以自凹穴122噴出。

在此等實例中，界定臨限值可為在歐姆中量測之實際或計算電阻值。相應地，在感測器128量測值高於或低於指定電阻歐姆值時，控制器140可傳輸信號以使部件噴出。在一些實例中，界定臨限值可為電阻歐姆值的改變或衰減速率。控制器140可藉由任何數目之方法（諸如在給定時間間隔內比較電阻值之變化或斜率）計算電阻之改變速率。

如圖8中所說明，注射模製週期之折射分佈800之實例包含多個不同階段。在此實例中，感測器128、感測器129為任何類型之模內感測器，其能夠判定光不存在或存在（在電阻中量測），且安置於模具之凹穴澆口120或接近處，或安置於模穴122中。在第一階段802，熔融塑膠材料114填充模穴122。在此階段802中，電阻變化不變且接近所使用之特定感測器之最大電阻值。在階段804，在填充模穴122後，熔融塑膠材料114開始封裝至模穴122中。在本文中，由於熔融塑膠材料114與模穴122之鋼表面之間的接觸，模穴122不經歷電阻變化。在第三階段806，澆口120凍結發生，且模具開始冷卻階段。首先由於收縮塑膠材料與模穴122之間的分離，電阻值開始顯著減少澆口面積。在冷卻階段806中，因為移除足夠的熱量，所以部件變得硬化且固化，因此，部件開始在凹穴122內部硬化及/或結晶，隨後由於部件遠離凹穴122收縮，電阻迅速減少。在第四階段808，部件在結構上足夠堅固以自凹穴122噴出。

在此等實例中，界定臨限值可為在歐姆中量測之實際或計算電阻值。相應地，在感測器128量測值高於或低於指定電阻歐姆值時，控制器140可傳輸信號以使部件噴出。在一些實例中，界定臨限值可為電阻歐姆值的改變或衰減速率。控制器140可藉由任何數目之方法（諸如在給定時間間隔內比較電阻值之變化或斜率）計算電阻之改變速率。

在一些實例中，感測器128、感測器129中之任一種可適於量測任何數目之部件的光學特徵以判定臨限值是否超出。舉例而言，一或多個感測器128、感測器129可為光學感光器、紅外感測器、光纖感測器、色彩或影像感測器、光電偵測器及其類似物。一或多個感測器128、感測器129可安置於凹穴122中或接近凹穴122處以量測部件之所需光學特徵。舉例而言，一或多個感測器128、感測器129可適於量測光透射、反射、折射及/或吸收值以判定部件之半透明性及/或色彩。在此等實例中，模製部件可具有特定光學值，其隨著部件冷卻變化，因此在達至對應於在自凹穴120噴出時將不變形或受損之在結構上堅固的部件之臨限值時，一或多個感測器128、感測器129可量測此值，且控制器140可判定部件準備好噴出。在一些實例中，塑膠材料114可包含隨材料溫度而改變色彩之顏料或其他化學品。一或多個感測器128、感測器129可感測此等變化色彩，且在部件達至特定色彩時噴出部件。用於偵測此等變化之機制或裝置可包含用於偵測電壓及/或電阻變化的系統，且特定針對於關於材料類型及部件幾何結構之各個別應用。

在一些實例中，感測器128、感測器129中之任一種可適於量測部件之色彩或不透明性的差異。舉例而言，指定δ-e值表明給定部件或材料之結晶度及/或不透明性之水準可用於判定部件準備。諸多半結晶聚合物在注射模製製程之熔融狀態中看起來明顯，且其在冷卻期間變得不透光。，半結晶聚合物在聚合物基質折射及散射光中由於結晶層變得不透光。可參考聚合物之色彩或不透明性以幫助判定何時觸發部件自模穴122移除。在一些實例中，特定聚合物不透明性可特指為結晶度之臨限值。聚合物中之結晶度之量將改變聚合物之物理及機械特性，因此感測噴出之前的結晶度之量可提供關於部件是否在結構上足夠堅固以噴出的清晰指示。

在一些實例中，感測器128、感測器129中之任一種可適於量測比重（亦即，相同部件給定體積的部件質量與參考部件質量之比）以判定臨限值是否超出。舉例而言，一或多個感測器128、感測器129可使用反射感測器或具有可移動針及高k因數的線性轉換器或編碼器基於位置用於計算表觀比重，所述反射感測器或線性轉換器或編碼器安置於流道系統中、安置於澆口120處或接近澆口120處或安置於模穴122中。在一些實例中，預定部件質量可經使用及週期性地與模製部件之量測值相比，直至對應於在自凹穴120噴出時將不變形或受損之在結構上堅固的部件的特定比重值藉由控制器140計算，所述控制器140可判定部件準備好噴出。

在一些實例中，感測器128、感測器129中之任一種可適於量測部件之分子移動以判定臨限值是否超出。舉例而言，一或多個感測器128、感測器129可為任何類型之光譜學裝置，其能夠採集各種形式之分子移動。一或多個感測器128、感測器129可安置於凹穴122中或接近凹穴122處以量測部件之所需水準之分子穩定性。在此等實例中，模製部件可具有特定分子移動值，其隨著部件冷卻而降低，因此在達至對應於在自凹穴120噴出時將不變形或受損之在結構上堅固的部件之臨限值時，一或多個感測器128、感測器129可量測此值，且控制器140可判定部件準備好噴出。舉例而言，熱量或溫度感測器可在此等應用中使用。

在一些實例中，感測器128、感測器129中之任一種可適於量測部件在模穴中收縮的量。舉例而言，特定材料可具有已知收縮率及內部模具溫度。當部件測定為收縮對應於在自凹穴120噴出時將不變形或受損的結構上堅固的部件的足夠的臨限值時，一或多個感測器128、感測器129可量測此值，且控制器140可判定部件準備好噴出。舉例而言，空氣可藉由模穴122以已知壓力及速率、速度或流速抽吸，其中空氣達至感測器128、感測器129中之任一種，或引入空氣之壓力下降可指示模製部件外壁與模穴122之間的間隙尺寸。當感測器128、感測器129中之任一種量測臨限值時，部件在結構上足夠堅固，且準備好噴出，因此感測器128、感測器129可用控制器140網路化以在認識到所述情況時開始噴出部件。

在一些實例中，感測器128、感測器129中之任一種可適於量測模穴中之部件之堅固特徵。舉例而言，特定材料可具有已知密度值。當部件測定為具有對應於在自凹穴120噴出時將不變形或受損的結構上堅固的部件的足夠的臨限密度值時，一或多個感測器128、感測器129可量測此值，且控制器140可判定部件準備好噴出。舉例而言，感測器128、感測器129中之任一種可適於傳輸及/或量測可穿過模製部件之超音波聲波。當量測與在結構上堅固的密度相關之特定頻率時滿足臨限值。

所描述之量測值中之任一種可在不同位置（亦即，模穴122內部或外部）量測。在取模穴122外部之位置處的量測值之實例中，在打開模具後，但在噴出部件之後，一或多個感測器128、感測器129可適於量測所需變數及判定部件是否在結構上足夠堅固以自模穴122噴出。若部件測定為在部件噴出後冷卻不足，則控制器140將發送輸出至模製機100以表明部件為「丟棄」。部件將隨後在用於安置丟棄部件之設備中根據現有程序進行處理。

在一些實例中，製程可量測在第一注射模製週期期間判定為表示在結構上堅固的部件的非時間相依變數值。在後續注射模製週期期間，製程可再次量測非時間相依變數值，且比較第一量測之後續量測。在第二量測約等於第一量測時，製程可自模穴122噴出部件。如此組態，製程可經組態以在間週期基礎上操作。應理解，在一些實例中，製程可依賴於預定非時間相依變數臨限值，且因此在量測值與臨限值之間的比較可在第一模製週期中進行。

在一些實例中，指示澆口凍結或部件準備之任何其他指示可用於觸發立方體模具以旋轉至下一工作台。若基底組件之注射為在立方體模具製程中之限速步驟，則總週期時間將減少了相應量。此外，部件準備之指示可實施於立方體模具製程中之第二冷卻步驟中，其中獲得先前提及之臨限值中之任一種（例如，硬度值）。

此外，在一些實例中，任何數目之不同類型之感測器可以組合使用來表示模具表面上所有部件之「平均」部件準備情況。當此平均值超出所需臨限值時，可噴出所有部件。

在一些實例中，機器可監測一或多個週期或束之結果以判定最佳噴出次數以用於後續模具週期或束。相應地，總部件量測可用於表示部件準備之水準。可使用此值基於此等結果來調整後續束。

熟習此項技術者將認識到，可在不背離本發明之範疇的情況下對於上述實施例作出多種修改、更改及組合，且該等修改、更改及組合應視為在本發明概念之範圍內。

除非傳統構件加功能術語明確地敍述，諸如明確在申請專利範圍中敍述之「之構件」或「之步驟」術語，否則在本專利申請案之結尾處之專利申請專利範圍不意欲在35 U.S.C. § 112(f)下理解。本文所述之系統及方法係針對電腦功能性之改良，且提高習知電腦之功能。

100‧‧‧注射模製機

102‧‧‧注射單元

104‧‧‧夾持系統

106‧‧‧漏斗

108‧‧‧糰粒

110‧‧‧機筒

112‧‧‧往復式螺桿

114‧‧‧熔融塑膠材料

116‧‧‧噴嘴

118‧‧‧模具

120‧‧‧澆口

122‧‧‧模穴

124‧‧‧夾持單元

125‧‧‧第一模側

126‧‧‧螺桿控制

127‧‧‧第二模側

128‧‧‧感測器

129‧‧‧感測器

140‧‧‧控制器

141‧‧‧軟體

142‧‧‧硬體元件

143‧‧‧輸入端

144‧‧‧輸出端

145‧‧‧連接件

200‧‧‧溫度分佈

202‧‧‧階段

204‧‧‧階段

206‧‧‧階段

208‧‧‧階段

300‧‧‧注射模製製程

302‧‧‧階段

304‧‧‧階段

306‧‧‧階段

400‧‧‧硬度範圍

402‧‧‧肖氏D硬度計

404‧‧‧洛氏R硬度

500‧‧‧硬度分佈

502‧‧‧階段

504‧‧‧階段

506‧‧‧階段

508‧‧‧階段

600‧‧‧應變分佈

602‧‧‧階段

604‧‧‧階段

606‧‧‧階段

608‧‧‧階段

700‧‧‧光透射分佈

702‧‧‧階段

704‧‧‧階段

706‧‧‧階段

708‧‧‧階段

800‧‧‧折射分佈

802‧‧‧階段

804‧‧‧階段

806‧‧‧階段

808‧‧‧階段

儘管本說明書藉由特別指出且清楚主張視為本發明之標的物的申請專利範圍作出結論，但咸信本發明將自結合附圖之以下描述得到較為充分之理解。出於較為清晰地顯示其他元件之目的，圖式中之一些可藉由省略選定元件來進行簡化。除非在對應書面描述中作出明確描述，否則一些圖中之元件的此類省略不一定指示任一示例性實施例中特定元件存在或不存在。所有圖式均未必按比例繪製。 圖1根據本公開之各種實施例說明具有與其耦合之控制器的實例注射模製機之示意圖； 圖2根據本公開之各種實施例說明注射模製週期之實例溫度分佈； 圖3根據本公開之各種實施例說明注射模製週期之實例壓力分佈； 圖4根據本公開之各種實施例說明實例範圍之實例熱塑性材料的硬度值； 圖5根據本公開之各種實施例說明注射模製週期之實例硬度分佈； 圖6根據本公開之各種實施例說明注射模製週期之實例應變分佈； 圖7根據本公開之各種實施例說明注射模製週期之實例光透射分佈；且 圖8根據本公開之各種實施例說明注射模製週期之實例光折射分佈。

Claims (33)

1. 一種用於判定部件在注射模製週期期間是否準備好自模穴噴出之方法，所述方法包括： 在所述注射模製週期期間量測至少一種非時間相依變數； 在所述量測之至少一種非時間相依變數達至指示所述部件在結構上堅固的臨限值時，自所述模穴噴出所述部件。
2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述至少一種非時間相依變數在所述模穴內部之位置處量測。
3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中所述至少一種非時間相依變數包括在所述注射模具或模穴之澆口處量測之澆口溫度值。
4. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中所述至少一種非時間相依變數包括在所述注射模具或模穴中量測之應變值。
5. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中所述至少一種非時間相依變數包括至少一部分所述部件之硬度值。
6. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中所述至少一種非時間相依變數包括至少一部分所述部件之光學透明度值。
7. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中所述至少一種非時間相依變數包括背壓值。
8. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中所述至少一種非時間相依變數包括部件收縮值。
9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中將空氣以已知壓力引入通過所述模穴且用於測定所述模製部件與所述模穴之間之間隙尺寸。
10. 如申請專利範圍第9項所述的方法，其中所述空氣之比率、速度及流速中之至少一者用於測定所述間隙尺寸。
11. 如申請專利範圍第9項所述的方法，其中所述經引入空氣之壓力下降用於測定所述間隙尺寸。
12. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中所述至少一種非時間相依變數包括使用超音波透射來量測之密度值。
13. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中所述至少一種非時間相依變數包括δ-e值。
14. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述至少一種非時間相依變數在所述模穴外部之位置處量測。
15. 如申請專利範圍第1項所述的方法，進一步包括，在後續注射模製週期中，使用來自所述先前注射模製週期之所述量測的變數，以判定對於自所述模穴噴出所述部件何時在結構上堅固。
16. 一種用於判定注射模製部件是否準備好自注射模穴噴出之方法，所述方法包括： 在所述模穴外部之位置處量測一或多種非時間相依變數； 在所述量測之一或多種非時間相依變數達至指示所述部件在結構上堅固的臨限值時，自所述模穴噴出所述部件。
17. 如申請專利範圍第16項所述的方法，其中所述一或多種非時間相依變數中之至少一者包括澆口溫度值。
18. 如申請專利範圍第16項所述的方法，其中所述一或多種非時間相依變數中之至少一者包括應變值。
19. 如申請專利範圍第16項所述的方法，其中所述一或多種非時間相依變數中之至少一者包括至少一部分所述部件的硬度值。
20. 如申請專利範圍第16項所述的方法，其中所述一或多種非時間相依變數中之至少一者包括至少一部分所述部件的光學透明度值。
21. 如申請專利範圍第16項所述的方法，其中所述一或多種非時間相依變數中之至少一者包括背壓值。
22. 如申請專利範圍第17項所述的方法，進一步包括，在後續注射模製週期中，使用來自所述先前注射模製週期之所述量測的變數，以判定對於自所述模穴噴出所述部件何時在結構上堅固。
23. 一種用於判定注射模製部件是否準備好自注射模穴噴出之方法，所述方法包括： 在第一注射模製週期中，將第一束熔融塑膠材料注入模穴中； 在所述第一注射模製週期期間，量測非時間相依變數之第一非時間相依變數值，所述第一非時間相依變數值指示部件為結構上堅固的； 在所述第一注射模製週期之後的第二注射模製週期期間，將第二束熔融塑膠材料注入所述模穴中； 在所述第二注射模製週期期間，量測所述非時間相依變數之第二非時間相依變數值；及 當所述第二非時間相依變數值約等於所述第一非時間相依變數值時自所述模穴噴出所述部件。
24. 如申請專利範圍第23項所述的方法，其中所述非時間相依變數包括以下中之至少一者： 所述部件之光學尺寸； 部件厚度值； 部件溫度值；及 光學清晰度值。
25. 如申請專利範圍第24項所述的方法，其中所述第一非時間相依變數值在自所述模穴噴出所述部件之前量測。
26. 如申請專利範圍第24項所述的方法，其中所述第一非時間相依變數值在自所述模穴噴出所述部件之後量測。
27. 一種非時間相依注射模製系統，包括： 注射模製機，其包括注射單元及形成模穴之模具，所述注射單元適於將熔融塑膠材料接收及注入所述模穴中以形成模製部件； 適於控制所述注射模製機之操作之控制器；及 一或多種耦合至所述注射模製機及所述控制器之感測器； 其中所述一或多個感測器中之至少一者適於量測所述注射模製機之非時間相依變數且將所述量測的非時間相依變數傳輸至所述控制器，其中所述控制器適於判定所述量測的非時間相依變數是否達至指示所述模製部件在結構上堅固的臨限值，且進一步適於使所述模製部件在所述量測的非時間相依變數達至所述臨限值時自所述模穴噴出。
28. 如申請專利範圍第27項所述的系統，其中所述一或多個感測器中之至少一者適於在所述模穴內部之位置處量測所述非時間相依變數。
29. 如申請專利範圍第27項所述的系統，其中所述一或多個感測器中之至少一者包括適於感測以下中之至少一者的溫度感測器： 在所述注射模具或模穴之澆口處量測之澆口溫度值； 在所述模穴中量測之凹穴溫度值；及 溫度改變比率。
30. 如申請專利範圍第27項所述的系統，其中所述一或多個感測器中之至少一者包括適於量測所述注射模具或模穴之應變值的應變感測器。
31. 如申請專利範圍第27項所述的系統，其中所述一或多個感測器中之至少一者包括適於量測至少一部分所述模製部件之硬度值的硬度感測器。
32. 如申請專利範圍第27項所述的系統，其中所述一或多個感測器中之至少一者包括適於量測至少一部分所述模製部件之光學特徵的光學感測器。
33. 如申請專利範圍第27項所述的系統，其中所述一或多個感測器中之至少一者包括適於量測以下中之至少一者的壓力感測器： 所述注射模製單元之背壓值； 凹穴壓力；及 壓力改變比率。