TWI588006B - 射出成型機鎖模力設定方法及其系統 - Google Patents

Description

射出成型機鎖模力設定方法及其系統

本發明是有關於一種鎖模力設定方法，尤其是一種射出成型機鎖模力設定方法及其系統。

一般產業所使用之射出成型機，其樣式包含三板型、兩板型、無大柱型等射出成型機的機種。其中，是利用射出模具本身特定形狀，使塑膠(或聚合物)成型為具有一定形狀和尺寸的製品。在注塑成形時，通過閉模/關閉的金屬模具，施予預先設定的鎖模力後，向該金屬模具中注射熔融樹脂。

參閱圖1，為一射出成型機10以過大之鎖模力11，來壓制該金屬模具12，以一注射力道13注射該熔融樹脂14時，該金屬模具12中的空氣將無法順利排出，而導致射出製品15中產生氣泡，不僅使製品之品質降低，更會發生金屬模具的壽命降低，及能量消耗增大等問題。

參閱圖2，為該射出成型機10以不足之鎖模力11，來壓制該金屬模具12，以一注射力道13注射該熔融樹脂14時，該金屬模具12將不足以抵抗注射力道13，而導致該金屬模具12被撐開，使該射出製品15產生溢料的問題。

因此，如何在不同之射出成型機中取得適當之鎖模力，並於射出成型時，該金屬模具不打開的最小限度來防止溢料的發生，且能夠成順利將該金屬模具中的空氣順利排出，以順利進行射出成型的製程，是相當值得研究的議題之一。

因此，本發明之一目的，是在提供一種射出成型機之鎖模力設定方法，適用於計算出該射出成型機的適當鎖模力值，該射出成型機包括至少一固定柱、一設置於該固定柱一端之固定壁、一設置於該固定壁之第一模具、一套設於該固定壁並可於該固定壁上滑動之活動壁、一固定於該活動壁並可分離地與該第一模具接合之第二模具，及一與該活動壁連接之鎖模模組，該鎖模模組移動該第二模具，使該第二模具與該第一模具進行接合及分離，可提供一射出材料進行射出成型，該鎖模力設定方法包含下列步驟：

首先執行一感測器設定步驟，於該射出成型機中設置一感測器，以感測該射出成型機的鎖模力。

接著執行一鎖模力感測步驟，該鎖模模組以任意大小不同之鎖模力將該第二模具與該第一模具進行組合，再將該射出材料進行注入，並記錄該感測器取得之複數鎖模力，及相對應之鎖模力增量。

最後執行一取得適當鎖模力步驟，將所儲存之複數不同大小之鎖模力，及複數相對應之鎖模力增量，以一自動曲線擬合判斷法進行分析，當該自動曲線擬合判斷法分析出二線段時，以該二線段之交點值的±10%為該射出成型機的適當鎖模力值。

本發明之又一技術手段，是在於上述之取得適當鎖模力步驟中，當該自動曲線擬合判斷法分析無法出現二線段時，再以一曲線擬合法求出兩交點，並以該二交點之平均值的±10%為該適當鎖模力值。

本發明之另一技術手段，是在於上述之該取得適當鎖模力步驟中，當該自動曲線擬合判斷法分析無法出現二線段，且該複數鎖模力增量之連接線的平均斜率大於β時，無法取得該射出成型機的適當鎖模力值。

本發明之再一技術手段，是在於上述之取得適當鎖模力步驟中，當該自動曲線擬合判斷法分析出現二線段，且其中一線段之斜率大於β，另一線段之斜率大於γ時，無法取得該射出成型機的適當鎖模力值。

本發明之又一技術手段，是在於上述之感測器設定步驟中，該感測器為設置於該固定柱上之應變規(Strain gauge)，以感測該固定柱的應變量。

本發明之另一技術手段，是在於上述之感測器設定步驟中，該感測器為線性位移式感測器(linear displacement transducer)，設置於該第一模具與該第二模具上，以感測該第一模具與該第二模具的相對位移量。

本發明之再一技術手段，是在於上述之射出材料選自於塑料、金屬粉材、木質粉材、陶瓷坯料，及此等之組合。

本發明之又一技術手段，是在於上述之鎖模力感測中，必須控制該第一模具，及該第二模具的溫度，以避免感測之鎖模力受到第一、二模具溫度的干擾。

本發明之另一目的，是在提供一種射出成型機鎖模力設定系統，適用於上述之射出成型機鎖模力設定方法，並包含至少一感測器，及一鎖模力計算器。

該感測器設置於該射出成型機中。該鎖模力計算器，與該感測器電連接，並取得該射出成型機之鎖模力值。

本發明之再一技術手段，是在於上述之鎖模力計算器包括一計算模組，及一與該計算模組電連接之記憶模組，該記憶模組可記錄不同之鎖模力，及相對應之鎖模力增量，以提供該計算模組運算出該射出成型機的適當鎖模力值。

本發明之有益功效在於，該鎖模模組以不同大小之鎖模力，將該第二模具推向該第一模具，以該第二 模具推向該第一模組，並使該第一、二模組緊接在一起。接著再將該射出材料進行射出成型，並由該感測器記錄每段時間的增量，以記錄不同之鎖模力時相對應之所模力增量。最後以該自動曲線擬合判斷法取得該射出成型機的適當鎖模力值。

a‧‧‧鎖模模組之鎖模力值

b‧‧‧感應最大鎖模力值

c‧‧‧鎖模力增量值

3‧‧‧射出材料

5‧‧‧射出成型機

51‧‧‧固定柱

52‧‧‧固定壁

53‧‧‧第一模具

54‧‧‧活動壁

55‧‧‧第二模具

56‧‧‧鎖模模組

7‧‧‧鎖模力設定系統

71‧‧‧感測器

72‧‧‧鎖模力計算器

721‧‧‧計算模組

722‧‧‧記憶模組

901~903‧‧‧步驟

L1‧‧‧第一線段

L2‧‧‧第二線段

L3‧‧‧第三線段

L4‧‧‧第四線段

L5‧‧‧第五線段

L6‧‧‧第六線段

L7‧‧‧第七線段

L8‧‧‧第八線段

P1‧‧‧第一交點

P2‧‧‧第二交點

P3‧‧‧第三交點

P4‧‧‧第二交點與第三交點的平均值

α‧‧‧適當鎖模力值

圖1是一示意圖，說明一般射出成型機使用過大鎖模力之態樣；圖2是一示意圖，說明一般射出成型機使用過小鎖模力之態樣；圖3是一裝置示意圖，說明本發明射出成型機鎖模力設定方法及其系統之第一較佳實施例中，一射出成型機的態樣；圖4是一流程圖，說明該第一較佳實施例之實施步驟；圖5是一方塊圖，說明該第一較佳實施例之元件關係；圖6是一分析圖，說明該第一較佳實施例中，將一射出材料進行射出成型時，該射出成型機之鎖模力增量的變化；圖7是一分析圖，說明該第一較佳實施例於形式一時，相對複數鎖模力之鎖模力增量的分析圖；圖8是一分析圖，說明該第一較佳實施例於形式二時，相對複數鎖模力之鎖模力增量的分析圖；圖9是一分析圖，說明該第一較佳實施例於形式三時，相對複數鎖模力之鎖模力增量的分析圖；圖10是一分析圖，說明該第一較佳實施例於形式四時，相對複數鎖模力之鎖模力增量的分析圖；及圖11是一裝置示意圖，本發明射出成型機鎖模力設定方法及其系統之第二較佳實施例中，一射出成型機的態樣。

有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖3、4、5，為本發明之射出成型機5鎖模力設定方法及其系統的第一較佳實施例，該第一較佳實施例為一種鎖模力設定方法，適用於計算出該射出成型機5的適當鎖模力值。該射出成型機5包括至少一固定柱51、一設置於該固定柱51一端之固定壁52、一設置於該固定壁52之第一模具53、一套設於該固定壁52並可於該固定壁52上滑動之活動壁54、一固定於該活動壁54並可分離地與該第一模具53接合之第二模具55，及一與該活動壁54連接之鎖模模組56，該鎖模模組56移動該第二模具55，使該第二模具55與該第一模具53進行接合及分離，可提供一射出材料3進行射出成型。

在該第一較佳實施例中，是使用四柱型全電臥式射出成型機，是一種業界常使用的機型之一，由於射出成型機5的使用技術已是業界所熟悉的技術，在此便不再詳加贅述，實際實施時，也可以使用其他型式的射出成型機5，不應以此為限。此外，該射出材料3選自於塑料、金屬粉材、木質粉材、陶瓷坯料，及此等之組合，並使用該射出成型機5進行射出製程。

本發明之鎖模力設定方法包含一感測器設定步驟901、一鎖模力感測步驟902，及一取得適當鎖模力步驟903，適用於一種射出成型機5鎖模力設定系統7。該鎖模力設定系統7包含至少一設置於該射出成型機5中的感測器71，及一與該感測器71電連接並取得該射出成型機5之鎖模力值的鎖模力計算器72。該鎖模力計算器72包括一計算模組721，及一與該計算模組721電連接之記憶模組722，該記憶模組722可記錄不同之鎖模力，及相對應之鎖模力增量，以提供該計算模組721運算出該射出 成型機5的適當鎖模力值。

首先，執行該感測器設定步驟901，是在該射出成型機5中設置該感測器71，以感測該射出成型機5的鎖模力值。在該第一較佳實施例中，該感測器71是設置於該固定柱51上之應變規(Strain gauge)，以感測該固定柱51的應變量。

該應變規是一種黏貼該固定柱51的電路感測器，是利用金屬導線之阻值變化來量測金屬的應變量，就電阻的特性來說，阻值會隨著長度的改變，而成正比的變化。但有一個非常重要的觀念，那就是黏貼之應變規，必須與測試體(該固定柱51)視為一體，因此，必須細心將應變規黏貼於該固定柱51上，才可以提高測試之精確度。

上述應變規是以透過下列公式(1)來推導該射出成型機5之鎖模力值；

ε=Tie bar stress-strain(u ε)

E=Tie bar Young’s modulus

A=Tie bar cross sectional area(mm2)

F=clamping force(Tonf)

因此，該第一較佳實施例依據所使用之射出成型機5的相關數據，求出下列公式(2)，以感應該射出成型機5之鎖模力值：

接著，執行該鎖模力感測步驟902，該鎖模模組56以任意大小不同之鎖模力將該第二模具55與該第一模具53進行組合，再將該射出材料3進行射出製程，並記錄該感測器71取得之複數鎖模力，及相對應之鎖模力 增量。

配合參閱圖6，為該射出成型機5之鎖模模組56，以一鎖模力值a將該第二模具55推向該第一模具53，令該第一、二模具53、55緊接在一起，再將該射出材料3進行射出成型，並以該感測器71來感應該射出成型機5之鎖模力值的時間曲線。其中，橫軸為注入該射出材料3的時間，縱軸為該感測器71感應該射出成型機5之鎖模模組56的鎖模力值。

由圖6中可知，當該射出材料3以固定的射出力量射入該第一、二模具53、55時，會提高該第一、二模具53、55中的壓力並由內產生撐力，此時連接於該第一、二固定壁52、54之固定柱51會產生延長的情況，導致所感應之射出成型機5的鎖模力將會上升，當該射出材料3停止注入後，該第一、二模具53、55中的空氣會由縫隙中排出，使該第一、二模具53、55中的壓力釋放，而將該固定壁52之長度還原，導致該射出成型機5之鎖模力將會回復。其中，該感測器71所感應之感應最大鎖模力值b，減去該鎖模模組56之鎖模力值a，可以得到一鎖模力增量值c。

在該鎖模力感測步驟902中，該鎖模模組56以任意大小不同之鎖模力，將該第一、二模具53、55組接在一起，並以固定的射出力量進行射出製程時，該鎖模力計算器72之記憶模組722可記錄不同之鎖模力，及相對應之鎖模力增量。

最後，執行該取得適當鎖模力步驟903，將所儲存之複數不同大小之鎖模力，及複數相對應之鎖模力增量，以一自動曲線擬合判斷法進行分析，當該自動曲線擬合判斷法分析出二線段時，以該二線段之交點值的±10%為該射出成型機5的適當鎖模力值。

參閱圖7，為鎖模力增量之曲線圖(型態一)， 該計算模組721以自動曲線擬合判斷法，將該記憶模組722所記錄不同之鎖模力，及所對應之鎖模力增量所繪製而成，其中，橫軸為該鎖模模組56所施加之複數大小不同之鎖模力，縱軸為將該射出材料3進行射出成型時之鎖模力增量。

由圖7中可以得知，當該鎖模模組56之鎖模力設定較小時，該射出材料3會使該第一、二模具53、55中的壓力增大，導致設置於該固定柱51上的感測器71能感應到較大的鎖模力增量；而當該鎖模模組56之鎖模力設定較大時，則該第二模組55對該第一模組53會產生較大的壓制力，即使該第一、二模具53、55中的壓力增加，也不足以讓該固定柱51產生彈伸的狀況，使該感測器71所感測之鎖模力增量持平。該計算模組721可將所儲存之數據分析出二線段(第一線段L1、第二線段L2)時，並以該二線段(第一線段L1、第二線段L2)之交點值(第一交點P1)的±10%(適當鎖模力值α)為該射出成型機5的適當鎖模力值。

參閱圖8，為鎖模力增量之曲線圖(型態二)，橫軸為該鎖模模組56所施加之複數大小不同之鎖模力，縱軸為將該射出材料3進行射出成型時之鎖模力增量。當自動曲線擬合判斷法分析無法出現二線段時，再以一曲線擬合法求出兩交點(第二交點P2、第三交點P3)，並以該二交點(第二交點P2、第三交點P3)之平均值(第二交點P2與該第三交點P3的平均值P4)的±10%(適當鎖模力值α)為該射出成型機5的適當鎖模力值。

其中，(型態二)所使用之曲線擬合法是將橫軸之複數鎖模力，由小至大區分為三個區段，再計算每一區段之複數鎖模力增量的平均斜率，並繪製出三線段(第三線段L3、第四線段L4、第五線段L5)，再求出該三線段(第三線段L3、第四線段L4、第五線段L5)之兩交點(第二交 點P2、第三交點P3)，最後就以該二交點(第二交點P2、第三交點P3)之平均值(第二交點P2與該第三交點P3的平均值P4)的±10%(適當鎖模力值α)為該射出成型機5的適當鎖模力值。

參閱圖9，為鎖模力增量之曲線圖(型態三)，橫軸為該鎖模模組56所施加之複數大小不同之鎖模力，縱軸為將該射出材料3進行射出成型時之鎖模力增量。當該自動曲線擬合判斷法分析無法出現二線段，且該複數鎖模力增量之連接線(第六線段L6)的平均斜率大於β時，無法取得該射出成型機5的適當鎖模力值。

其中，該鎖模模組56以複數過低之鎖模力(模式三)，將該第一、二模具53、55接合並進行射出製程時，會於產品上產生毛邊，導致曲線圖會出現較為傾斜的曲線。因此，斜率β是判斷所使用之鎖模力是否太低的條件，當出現平均斜率大於β的曲線時，必須重新設定該鎖模模組56之鎖模力，再次執行該鎖模力感測步驟902，及該取得適當鎖模力步驟903。由於不同之射出成型機5，具有不同判斷斜率β，實際量測時，應搭配所使用的射出成型機5，來決定β。

參閱圖10，為鎖模力增量之曲線圖(型態四)，橫軸為該鎖模模組56所施加之複數大小不同之鎖模力，縱軸為將該射出材料3進行射出成型時之鎖模力增量。當該自動曲線擬合判斷法分析出現二線段(第七線段L7，第八線段L8)，且其中一線段(第七線段L7)之斜率大於β，另一線段(第八線段L8)之斜率大於γ時，無法取得該射出成型機5的適當鎖模力值，其中，斜率值γ大於β(第八線段L8較第七線段L7斜)。

當該鎖模模組56以複數更低之鎖模力(模式四)，將該第一、二模具53、55接合並進行射出製程時，其產品會產生溢料，導致曲線圖不僅會出現大於β的線段， 更會出現大於γ的線段，因此，當曲線圖出現二線段(第七線段L7，第八線段L8)，且該二線段(第七線段L7，第八線段L8)之斜率分別大於β及γ時，必須重新設定該鎖模模組56之鎖模力，再次執行該鎖模力感測步驟902，及該取得適當鎖模力步驟903。由於不同之射出成型機5，具有不同判斷斜率β及γ，實際量測時，應搭配所使用的射出成型機5，來決定β及γ。

參閱圖11，為本發明射出成型機5鎖模力設定方法及其系統的第二較佳實施例，該第二較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同，相同之處於此不再贅述，不同之處在於，在該感測器設定步驟901中，該感測器71為線性位移式感測器(linear displacement transducer)，設置於該第一模具53與該第二模具55上，以感測該第一模具53與該第二模具55的相對位移量。

較佳地，線性位移式感測器是一種光學感測器，能以極高的精細度，來測量該第一、二模具53、55之間的位移量，以計算出該鎖模模具鎖使用之鎖模力，及該射出材料3進行射出成型時，所產生的鎖模力增量。由於高精密之線性位移式感測器已為業界所熟悉之技術，在此不再詳加贅述。

此外，在該感測器71感測鎖模力時，該固定柱51的形變量，或該第一、二模具53、55的相對位移量都很微小，容易受到外在溫度的干擾，必須使溫控器來控制該第一模具53，及該第二模具55的溫度，以避免鎖模力受到第一、二模具53、55溫度的干擾，而使量測的數據產生變化。由於使用溫控器來控制溫度，並穩定溫度之技術，已為業界所熟悉，在此便不再加以贅述。

參閱表1、2、3，為發明人採用PC(表1)、ABS(表2)，及PC+ABS(表3)三種塑料，分別進行該鎖模力設定方法，以分別判斷該射出成型機5應用於不同射出 材料3時的適當鎖模力值。經該鎖模力計算器72計算後，當使用PC材質之塑料時，該射出成型機5之適當鎖模力值為32Ton~52Ton；當使用ABS材質之塑料時，該射出成型機5之適當鎖模力值為31Ton~51Ton；當使用PC+ABS材質之塑料時，該射出成型機5之適當鎖模力值為30Ton~50Ton。實際實施時，該鎖模力設定系統7可以裝設於其他形式之射出成型機5，也可以使用其他材質之射出材料3，不應以此為限。

表3：ABS+PC塑料

綜上所述，本發明利用該射出成型機5之固定柱51的形變量，或該第一、二模具53、55的相對位移量，量測並計算出該射出成型機5之鎖模力，並於使用該射出材料3進行射出製程時，再取得該射出成型機5之鎖模力增量之方式，以複數大小不同之鎖模力，繪製出鎖模力增量的曲線圖，並以自動曲線擬合判斷法計算出適當之鎖模力，避免過小之鎖模力造成產品瑕疵，而過大之鎖模力造成能源浪費或模具損壞，故確實能夠達到本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之兩個較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

901~903‧‧‧步驟

Claims (9)

1. 一種射出成型機鎖模力設定方法，適用於計算出該射出成型機的適當鎖模力值，該射出成型機包括至少一固定柱、一設置於該固定柱一端之固定壁、一設置於該固定壁之第一模具、一套設於該固定壁並可於該固定壁上滑動之活動壁、一固定於該活動壁並可分離地與該第一模具接合之第二模具，及一與該活動壁連接之鎖模模組，該鎖模模組移動該第二模具，使該第二模具與該第一模具進行接合及分離，可提供一射出材料進行射出成型，該鎖模力設定方法包含下列步驟：一感測器設定步驟，於該射出成型機中設置一感測器，以感測該射出成型機的鎖模力；一鎖模力感測步驟，該鎖模模組以任意大小不同之鎖模力將該第二模具與該第一模具進行組合，再將該射出材料進行注入，並記錄該感測器取得之複數鎖模力，及相對應之鎖模力增量，該複數鎖模力取自注入該射出材料後穩定之鎖模力，該複數相對應之鎖模力增量取自注入該射出材料時之最大鎖模力減去相對應之鎖模力；及一取得適當鎖模力步驟，將所儲存之複數不同大小之鎖模力，及複數相對應之鎖模力增量，以一自動曲線擬合判斷法進行分析，當該自動曲線擬合判斷法分析出二線段時，以該二線段之交點值的±10%為該射出成型機的適當鎖模力值。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之射出成型機鎖模力設定方法，其中，在該取得適當鎖模力步驟中，當該自動曲線擬合判斷法分析無法出現二線段時，再以一曲線擬合法求出兩交點，並以該二交點之平均值的±10%為該適當鎖模力值。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之射出成型機鎖模力設定方法，其中，在該取得適當鎖模力步驟中，當該自動曲線擬合判斷法分析無法出現二線段，且該複數鎖模力增量之連接線的平均斜率大於β時，無法取得該射出成型機的適當鎖模力值。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之射出成型機鎖模力設定方法，其中，在該取得適當鎖模力步驟中，當該自動曲線擬合判斷法分析出現二線段，且其中一線段之斜率大於β，另一線段之斜率大於γ時，無法取得該射出成型機的適當鎖模力值。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之射出成型機鎖模力設定方法，其中，在該感測器設定步驟中，該感測器為設置於該固定柱上之應變規(Strain gauge)，以感測該固定柱的應變量。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之射出成型機鎖模力設定方法，其中，在該感測器設定步驟中，該感測器為線性位移式感測器(linear displacement transducer)，設置於該第一模具與該第二模具上，以感測該第一模具與該第二模具的相對位移量。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之射出成型機鎖模力設定方法，其中，該射出材料選自於塑料、金屬粉材、木質粉材、陶瓷坯料，及此等之組合。
8. 依據申請專利範圍第1項所述之射出成型機鎖模力設定方法，其中，在該鎖模力感測中，必須控制該第一模具，及該第二模具的溫度，以避免感測之鎖模力受到第一、二模具溫度的干擾。
9. 一種射出成型機鎖模力設定系統，適用於申請專利範圍第1項射出成型機鎖模力設定方法，並包含：至少一感測器，設置於該射出成型機中；及一鎖模力計算器，與該感測器電連接，並包括一計算模組，及一與該計算模組電連接之記憶模組，該記憶模組可記錄不同之鎖模力，及相對應之鎖模力增量，以提供該計算模組運算出該射出成型機之適當鎖模力值。