TW202146205A - 射出成型機台狀態監控系統及監控方法 - Google Patents

Abstract

一種射出成型機台狀態監控系統及監控方法，所述射出成型機台監控系統包括資料獲取器、控制器及報警器，資料獲取器及報警器均與所述控制器通信連接；所述資料獲取器與成型機台、模具及模溫機通信連接，用於即時採集所述成型機台、所述模具及所述模溫機的成型過程資料；所述控制器，用於接收所述成型過程資料，判斷所述成型過程資料是否超出一數值管控範圍；所述報警器用於當所述成型過程資料超出所述數值管控範圍時進行報警。本發明的監控系統可提前預警，提前檢修機台，避免機器老化造成良率下降，降低不必要的損失。

Description

射出成型機台狀態監控系統及監控方法

本申請涉及射出成型設備技術領域，尤其涉及一種射出成型機台狀態監控系統及監控方法。

隨著電子、資訊產品快速發展，模具射出成型廣泛地應用於塑膠工業上，包含了3C、汽機車、家電產品等等。模具射出成型是普遍應用於塑膠成品的成型方法，其原理為先將塑膠烘乾排除塑膠內的水分，再將塑膠放入料管內，設定料管溫度，使得塑膠加熱至熔融狀態，利用螺桿以高壓方式推動熔融態塑膠至模穴內，待塑膠產品冷卻固化後，再將模具進行開模並頂出產品。

在塑膠產品成型過程中，大致可分成四個階段，一、預備階段（加熱模具溫度與烘料階段），二、射出階段（注射階段與保壓階段），三、冷卻階段（熔膠階段與後冷卻階段），四、開模與頂出階段。在射出成型的各個階段如果成型參數不符合標準，則成型出的產品將會出現品質異常的現象。

傳統的解決方法需要藉由人工對成型參數進行監測，人力監測不能做到時時監控，而且會有監測失誤，發現問題時已經生產了很多不良品，造成產品良率下降，造成不必要的損失。

有鑑於此，有必要提供一種射出成型機台狀態監控系統及監控方法，可滿足線上監測成型產品，提前預警，及時發現成型設備問題，降低生產損失的要求。

本發明提供了一種射出成型機台狀態監控系統，所述射出成型機台監控系統應用於一成型設備，所述成型設備包括成型機台、模具及模溫機，所述射出成型機台監控系統包括資料獲取器、控制器及報警器，所述資料獲取器及報警器均與所述控制器通信連接。

所述資料獲取器與所述成型機台、所述模具及所述模溫機通信連接，用於即時採集所述成型機台、所述模具及所述模溫機的成型過程資料。

所述控制器用於接收所述成型過程資料，判斷所述成型過程資料是否超出一數值管控範圍。

所述報警器用於當所述成型過程資料超出所述數值管控範圍時進行報警。

進一步，所述成型過程資料包括成型機台成型過程資料，所述成型機台成型過程資料包括射出起點位置、射出終點位置、切換位置、切換時間、切換壓力、溶膠終點、溶膠時間、後冷卻時間、噴嘴溫度。

進一步，所述成型過程資料還包括模具內成型過程資料，所述模具內成型過程資料包括塑膠壓力、塑膠溫度、公模溫度及母模溫度。

進一步，所述成型過程資料還包括模溫機成型過程資料，所述模溫機成型過程資料包括出水口熱水溫度和出水口冷水溫度。

進一步，所述模具內成型過程資料及所述模溫機成型過程資料藉由高頻資料獲取的方式進行採集，所述高頻資料獲取的頻率為20Hz~50Hz。

進一步，確定所述數值管控範圍包括如下步驟：

即時獲取成型產品中良品對應的所述成型過程資料；以及

根據所有所述良品的所述成型過程資料建立所述數值管控範圍。

進一步，所述資料獲取器還包括一攝像頭，所述攝像頭與所述控制器通信連接，用於即時採集成型產品的圖像。

所述控制器還用於接受所述攝像頭傳輸的所述圖像，並將所述圖像與預設良品圖像進行比對，判斷成型產品是否為良品，當所述成型產品為良品時，根據所述良品對應的所述成型過程資料建立並更新所述數值管控範圍。

進一步，所述射出成型機台狀態監控系統還包括記憶體、顯示器和打標器，所述記憶體、所述顯示器及所述打標器均與所述控制器通信連接。

所述記憶體用於存儲所述控制器接收到的所述成型過程資料以及所述數值管控範圍。

所述顯示器用於即時顯示所述成型過程資料、所述數值管控範圍及報警資料。

所述打標器用於在成型產品上列印編號。

本發明還提供一種射出成型機台狀態監控方法，應用於一成型設備，所述成型設備包括成型機台、模具及模溫機，所述射出成型機台狀態監控方法包括以下步驟：

即時採集所述成型機台、所述模具及所述模溫機的成型過程資料；

將採集到的所述成型過程資料與一數值管控範圍進行比對，判斷所述成型過程資料是否超出所述數值管控範圍；以及

當所述成型過程資料超出所述數值管控範圍時進行報警。

進一步，所述報警包括根據所述成型過程資料與所述數值管控範圍的偏差大小進行報警。

相較於習知技術，本發明提供的射出成型機台狀態監控系統具有以下有益效果：

1. 藉由射出成型機台狀態監控系統，可提前預警，進行成型設備的檢修，避免機器已老化了，但仍在生產產品，造成良率下降等問題。

2. 經過與實際生產過程中人工檢查進行反覆的對比驗證，本發明提供的射出成型機台狀態監控系統可比人工檢查提前發現問題，可提前預警，提前進行成型設備維修，有效降低了不良品的生產，降低了生產過程中不必要的損失。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語“及／或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

圖1是本發明實施例一提供的射出成型機台狀態監控系統100的原理圖。

在本實施例中，所述射出成型機台狀態監控系統100可以應用於成型設備中，所述成型設備為射出成型設備，包括成型機台、模具和模溫機。

如圖1所示，所述射出成型機台狀態監控系統100具體包括：資料獲取器1、控制器2及報警器3，所述資料獲取器1和所述報警器3均與所述控制器2通信連接。

所述資料獲取器1設置在所述成型機台、所述模具及所述模溫機需要採集資料的位置，並與所述成型機台、所述模具及所述模溫機通信連接，用於採集所述成型機台、所述模具及所述模溫機的成型過程資料。在設備可以負擔的情況下，針對所述模具及所述模溫機的資料獲取，所述資料獲取器1可以以高頻方式採集，採集的頻率可以為20Hz~50Hz，優選20Hz，進一步優選30Hz，再進一步優選40Hz，更進一步優選50Hz。

在塑膠產品成型過程的四個階段中，預備階段需要監控進入所述成型機台中料筒內的塑膠顆粒是否已烘乾，以及所述模具的內部溫度；射出階段需要監控所述成型機台中螺桿的位移情況，所述模具內溫度和壓力的變化，以及相應的成型時間等；冷卻階段需要監控所述模具的降溫情況；開模與頂出階段需要監控成型產品的表面溫度。所以需要對應不同的資料獲取點設置不同的採集器。根據上述需要採集的資料特點，所述資料獲取器1包括但不限於位移感測器11、溫度感測器12、壓力感測器13及時間繼電器14。

其中所述成型過程資料包括但不限於成型機台成型過程資料、模具內成型過程資料及模溫機成型過程資料。

如表1所示，本申請根據上述四個階段需要採集的不同成型過程參數對應三種成型設備設置了不同的資料獲取器。

表1

資料獲取器安裝位置	參數名稱	資料獲取器種類	參數解釋
成型機台內	射出起點	位移感測器	射出階段起始螺桿停留位置
射出終點	位移感測器	射出階段結束螺桿停留位置
螺桿行走距離		螺桿於射出起始與結束的停留位置之差值
切換位置	位移感測器	射出階段中，注射階段切換為保壓階段的暫態片刻，螺桿停留位置
切換時間	時間繼電器	每個產品從預備階段開始至注射階段（射出階段的第一階段）結束的時間長度
切換壓力	壓力感測器	射出階段中，注射階段切換為保壓階段的暫態片刻，螺桿以多少壓力進行推動塑膠
熔膠終點	位移感測器	射出階段結束後，料管開始進入熔膠時，螺桿停留位置
熔膠時間	時間繼電器	冷卻階段中（已完成之產品已開始冷卻），料管為下一個產品進行熔膠的時間長度
後冷卻時間	時間繼電器	冷卻階段中，等待已完成的產品剩餘的冷卻時間長度
射嘴溫度	溫度感測器	在塑模過程中，每個產品對應的成型機的射嘴平均溫度
模具內	塑膠壓力	壓力感測器	射出階段，紀錄塑膠在進入模具內的壓力值
塑膠溫度	溫度感測器	射出階段，紀錄塑膠在進入模具內的溫度值
公模溫度	溫度感測器	紀錄產品在整個成型過程中，公模鐵塊的溫度變化
母模溫度	溫度感測器	紀錄產品在整個成型過程中，母模鐵塊的溫度變化
模溫機出水口	熱水溫度	溫度感測器	紀錄在預備、射出階段中，供給模具的熱水的溫度值
冷水溫度	溫度感測器	紀錄在冷卻階段中，供給模具的冷水的溫度值

如表1中所示，藉由在塑膠產品成型過程設置不同的所述資料獲取器1，採集不同位置相應的所述成型過程資料，表1只給出了部分成型過程需要控制的參數，可以根據實際需要增減相應的所述資料獲取器1。

針對所述成型機台，每個所述成型產品在一個生產週期內一般只有一組資料。針對所述模具及所述模溫機，根據所述資料獲取器1的採集頻率的設置，每個所述成型產品在一個生產週期內則有多組資料，也就是每個所述成型產品針對檢測的某個所述成型過程資料會有一系列資料，例如所述模具內的所述塑膠溫度，每個所述成型產品根據採集頻率的設置，會有一系列資料。

所述控制器2，用於接受所述資料獲取器1採集到的所述成型過程資料，判斷所述成型過程資料是否超出一數值管控範圍。

所述報警器3，用於當所述成型過程資料超出所述數值管控範圍時進行報警。如果即時採集的所述成型過程資料超過了所述數值管控範圍，則所述報警器3會進行報警。

同時可以藉由所述控制器2設置不同的報警級別，可以所述成型過程資料超出所述數值管控範圍的偏差大小進行區別報警。本實施方式中，所述報警器3為蜂鳴器，當所述成型過程資料超出所述數值管控範圍的偏差較小時，所述蜂鳴器的響聲比較小，隨著所述成型過程資料超出所述數值管控範圍的偏差的增大，所述蜂鳴器的響聲也會不斷增大。或者，所述報警器3還可以是不同顏色的報警燈，根據所述成型過程資料超出所述數值管控範圍的偏差的大小可閃爍不同顏色的所述報警燈。

所述模溫機、所述模具及所述成型機台的生產過程參數，若出現異常並非出於偶然，大部分皆是因機器運作一段時間後開始出現老化現象而造成的，操作人員可以根據不同級別的報警提醒，提前知道成型設備是否出現老化問題，並進行及時檢修，避免因成型設備出現老化而未發現，造成產品良率下降的問題，降低生產損失。

顯然，本實施方式中，針對所述成型過程資料的偶然波動，也設計了排除誤差的手段。例如，可以設置某個所述成型過程資料超出所述數值管控範圍的次數超過2次或3次，才會進行報警。或者某個所述成型過程資料超出所述數值管控範圍超出的偏差小的，需要超過3次或4次才會進行報警等等。這樣可以避免誤差波動造成誤報警，影響生產效率。當然，以上次數限定僅限於解釋所述排除誤差的手段。

本實施方式中，所述射出成型機台狀態監控系統還包括記憶體4，所述記憶體4，用於存儲所述成型過程資料以及所述數值管控範圍，資料存儲後能夠方便後期所述控制器2的調取，比對。

本實施方式中，所述射出成型機台狀態監控系統100還包括顯示器5，所述顯示器5，用於即時顯示所述成型過程資料、所述數值管控範圍及報警資料，便於操作人員查看。

本實施方式中，所述射出成型機台狀態監控系統100還包括打標器6，所述打標器6用於在所述成型產品上列印生產編號，便於後續區分識別。

請參閱圖2所示，為本發明應用於上述射出成型機台狀態監控系統100的射出成型機台狀態監控方法的流程圖。

在本實施方式中，所述射出成型機台狀態監控方法可以應用於成型設備中，具體應用於射出成型設備中。如圖2所示，所述射出成型機台狀態監控方法具體包括以下步驟：

步驟S1，即時採集所述成型機台、所述模具及所述模溫機的成型過程資料。

首先在所述成型機台、所述模具內與所述模溫機對應的位置安裝相應的所述資料獲取器1，收集生產過程資料，如表1所示（表1中僅列出射出成型過程中的一部分資料獲取器1的位置與收集的資料）。後續，相應的所述資料獲取器1採集到的所述成型過程資料即代表所述成型機台、所述模具內與所述模溫機在生產過程中所收集到的生產資料。在相同的塑膠產品成型工藝生產條件下，在生產過程中，記錄每個所述成型產品在塑膠產品成型過程的四個階段中，各時間點的所述資料獲取器1採集到的所述成型過程資料。在設備可以負擔的情況下，針對所述模具內及所述模溫機以高頻率採集資料，例如，20Hz~50Hz，優選20Hz、進一步優選30Hz，再進一步優選40Hz，更進一步優選50Hz。

步驟S2，將採集到的所述成型過程資料與一數值管控範圍進行比對，判斷所述成型過程資料是否超出所述數值管控範圍。

因成本原因，不可能每個所述成型產品都進行品質檢測，根據上述建立的所述數值管控範圍，便可以即時將採集到的所述成型過程資料與所述數值管控範圍進行比對，在範圍內的，則判斷為良品，不在範圍內的，則判斷為不良品，同時針對不良品對應的所述成型過程資料，對應生產過程中的具體參數，檢測成型設備是否出現老化，提前預警，提前發現，避免因設備老化或故障造成過多的不良品的產生。

步驟S3，當所述成型過程資料超出所述數值管控範圍時進行報警。

若即時採集的所述成型過程資料超出所述數值管控範圍，則根據超出的偏差大小進行不同級別的報警。例如，抽檢出的所述良品在射出階段所對應的熱水溫度平均值介於60℃~70℃之間，若後續生產的未檢測的成型產品，其對應的熱水溫度不在此區間內，則依據偏離程度，給予不同級別的警報，同時需要及時對成型設備進行檢修，避免由於設備問題，造成批量不良。

針對不同偏離程度的分級別報警，可以根據實際情況設定具體的報警級別。本實施方式中，所述報警器3可以採用蜂鳴器，當所述成型過程資料超出所述數值管控範圍的偏差較小時，所述蜂鳴器的響聲比較小，隨著所述成型過程資料超出所述數值管控範圍的偏差的增大，所述蜂鳴器的響聲也會不斷增大。或者，所述報警器3還可以是不同顏色的報警燈，根據所述成型過程資料超出所述數值管控範圍的偏差的大小可閃爍不同顏色的所述報警燈。顯然，本實施方式中，針對所述成型過程資料的偶然波動，也設計了排除誤差的手段。例如，可以設置某個所述成型過程資料超出所述數值管控範圍的次數超過2次或3次，才會進行報警。或者某個所述成型過程資料超出所述數值管控範圍超出的偏差小的，需要超過3次或4次才會進行報警等等。這樣可以避免誤差波動造成誤報警，影響生產效率。

如圖3所示，本實施方式中，所述數值管控範圍的建立方法具體包括以下步驟：

步驟Q1，抽樣，獲取所述成型產品中的良品。在生產過程中，對所述成型產品進行抽樣檢查，將抽樣的所述成型產品與標準良品進行比對（具體的比對專案包括產品外觀、尺寸等），確定出良品，並將抽檢得到的所有所述良品的編號與對應的所述成型過程資料進行匹配，也就是，每個所述良品都會對應整個成型過程中的一系列的所述成型過程資料。

本實施方式中，在相同參數設定值的生產前期，採用人工的方式進行所述成型產品的抽檢，可以連續抽檢幾個產品，也可以不定時抽檢幾個產品，例如一開始抽20個以上，或是每隔10個抽1個。對抽檢的所述成型產品依據標準樣品進行品質判斷，觀察這些被抽檢的所述成型產品外觀是否有瑕疵，或各尺寸面向是否有超規的現象，檢出良品，並紀錄每個所述良品的產品編號。

步驟Q2，獲取所有所述良品的所述成型過程資料後，建立所述數值管控範圍。由於每個所述成型產品在一個生產週期內具有一系列資料，而且所述良品的數量也是多個的，所述控制器2需要根據這一系列資料進行計算，得出每個管控參數對應的所述數值管控範圍。針對所述模具內和所述模溫機的所述成型過程資料，由於所述資料獲取器1為高頻資料獲取，每個所述成型產品在一個生產週期內則有多組資料，也就是每個所述成型產品針對檢測的某個所述成型過程資料會有一系列資料，藉由計算可算出每個所述成型產品在塑膠產品成型過程中的四個階段對應的某個所述成型過程資料的平均值、中位數、最大值、最小值及總和等等; 而針對所述成型機台的所述成型過程資料每個成型產品僅有一筆資料，但針對所有良品的這一過程資料需要計算出相應的範圍，整理上述獲取的所述成型過程資料建立對應的所述數值管控範圍。

本實施方式中，所述數值管控範圍是即時更新的。所述數值管控範圍是一個動態變化的範圍，可以根據生產的推進不斷調整範圍。當建立好所述數值管控範圍後，後續所述資料獲取器1再採集所述成型產品的所述成型過程資料後，藉由抽檢，得到所述良品的所述成型過程資料將被傳輸至所述控制器2，所述控制器2將自動跟新所述成型過程資料。

請參閱圖4所示，為本發明提供的第二實施方式的射出成型機台狀態監控系統，第二實施方式與第一實施方式的區別在於，所述資料獲取器8還包括一攝像頭7，所述攝像頭7用於採集成型產品的圖像，同時，所述控制器2還用於接受所述攝像頭7傳輸的所述圖像，並將所述圖像與預設良品圖像進行比對，判斷成型產品是否為良品，具體判斷的參數包括外觀是否有瑕疵、尺寸是否符合標準等。需要說明的是，在本發明的精神或基本特徵的範圍內，適用於第一實施方式中的各具體方案也可以相應的適用於第二實施方式中，為節省篇幅及避免重複起見，在此就不再贅述。本實施方式中，採用所述攝像頭7與所述控制器2相互配合，可以實現線上自動抽樣，提取良品品質參數，避免人工抽樣進一步再將得到的良品與相應的所述成型過程資料對應來建立所述數值管控範圍。

相較於習知技術，本發明提供的射出成型機台狀態監控系統具有以下有益效果：

1.藉由射出成型機台狀態監控系統，即可提前預警，進行模溫機或成型機台的檢修，避免機器已老化了，但仍在生產產品，造成良率下降等問題。

2.經過與實際生產的人工檢查進行線下反覆的對比驗證，本發明提供的射出成型機台狀態監控系統可比人工檢查提前發現問題，可提前預警，維修機台，有效降低了不良品的生產，減小不必要的損失。

另外，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術構思做出其它各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬於本發明權利要求的保護範圍。

100:射出成型機台狀態監控系統 1,8:資料獲取器 11:位移感測器 12:溫度感測器 13:壓力感測器 14:時間繼電器 2:控制器 3:報警器 4:記憶體 5:顯示器 6:打標器 7:攝像頭

圖1為本發明一實施方式提供的一種射出成型機台狀態監控系統的原理圖。

圖2為本發明一實施方式提供的一種射出成型機台狀態監控方法的流程圖。

圖3為本發明一實施方式提供的一種射出成型機台狀態監控系統中數值管控範圍的確定方法的流程圖。

圖4為本發明另一實施方式提供的一種射出成型機台狀態監控系統的原理圖。

無

100:射出成型機台狀態監控系統

1:資料獲取器

11:位移感測器

12:溫度感測器

13:壓力感測器

14:時間繼電器

2:控制器

3:報警器

4:記憶體

5:顯示器

6:打標器

Claims (10)

1. 一種射出成型機台狀態監控系統，所述射出成型機台監控系統應用於一成型設備，所述成型設備包括成型機台、模具及模溫機，其中，所述射出成型機台監控系統包括資料獲取器、控制器及報警器，所述資料獲取器及報警器均與所述控制器通信連接； 所述資料獲取器與所述成型機台、所述模具及所述模溫機通信連接，用於即時採集所述成型機台、所述模具及所述模溫機的成型過程資料； 所述控制器用於接收所述成型過程資料，判斷所述成型過程資料是否超出一數值管控範圍； 所述報警器用於當所述成型過程資料超出所述數值管控範圍時進行報警。
2. 如請求項1所述的射出成型機台狀態監控系統，其中，所述成型過程資料包括成型機台成型過程資料，所述成型機台成型過程資料包括射出起點位置、射出終點位置、切換位置、切換時間、切換壓力、溶膠終點、溶膠時間、後冷卻時間、噴嘴溫度。
3. 如請求項2所述的射出成型機台狀態監控系統，其中，所述成型過程資料還包括模具內成型過程資料，所述模具內成型過程資料包括塑膠壓力、塑膠溫度、公模溫度及母模溫度。
4. 如請求項3所述的射出成型機台狀態監控系統，其中，所述成型過程資料還包括模溫機成型過程資料，所述模溫機成型過程資料包括出水口熱水溫度和出水口冷水溫度。
5. 如請求項4所述的射出成型機台狀態監控系統，其中，所述模具內成型過程資料及所述模溫機成型過程資料藉由高頻資料獲取的方式進行採集，所述高頻資料獲取的頻率為20Hz~50Hz。
6. 如請求項1所述的射出成型機台狀態監控系統，其中，確定所述數值管控範圍包括如下步驟： 即時獲取成型產品中良品對應的所述成型過程資料；以及 根據所有所述良品的所述成型過程資料建立所述數值管控範圍。
7. 如請求項1所述的射出成型機台狀態監控系統，其中，所述資料獲取器還包括一攝像頭，所述攝像頭與所述控制器通信連接，用於即時採集成型產品的圖像； 所述控制器還用於接受所述攝像頭傳輸的所述圖像，並將所述圖像與預設良品圖像進行比對，判斷成型產品是否為良品，當所述成型產品為良品時，根據所述良品對應的所述成型過程資料建立並更新所述數值管控範圍。
8. 如請求項1至7任一項所述的射出成型機台狀態監控系統，其中，所述射出成型機台狀態監控系統還包括記憶體、顯示器和打標器，所述記憶體、所述顯示器及所述打標器均與所述控制器通信連接， 所述記憶體用於存儲所述控制器接收到的所述成型過程資料以及所述數值管控範圍； 所述顯示器用於即時顯示所述成型過程資料、所述數值管控範圍及報警資料； 所述打標器用於在成型產品上列印編號。
9. 一種射出成型機台狀態監控方法，應用於一成型設備，所述成型設備包括成型機台、模具及模溫機，其中，所述射出成型機台狀態監控方法包括以下步驟： 即時採集所述成型機台、所述模具及所述模溫機的成型過程資料； 將採集到的所述成型過程資料與一數值管控範圍進行比對，判斷所述成型過程資料是否超出所述數值管控範圍；以及 當所述成型過程資料超出所述數值管控範圍時進行報警。
10. 如請求項9所述的射出成型機台狀態監控方法，其中，所述報警包括根據所述成型過程資料與所述數值管控範圍的偏差大小進行報警。

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