專利名稱：感覺系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及感覺器件及其方法，具體涉及用于優(yōu)化部件成形過程的循環(huán)時間的機(jī)器感覺系統(tǒng)和方法。本發(fā)明尤其適合于(盡管不受限于)同注入成型機(jī)一起使用，其中模制部件的溫度狀態(tài)被確定并用來使合型時間最小化。
背景技術(shù)：
部件成形行業(yè)在收入和就業(yè)方面屬于世界上最大的行業(yè)之一。作為數(shù)十億美元的行業(yè)，即使是對制造過程的很小的改進(jìn)可證實對系統(tǒng)效益具有重大的影響，并且因此可產(chǎn)生非常有益的經(jīng)濟(jì)效益。
通常借助于模具、模具和/或通過熱成形來制造成形的部件，其中模具的用法保留了最廣泛應(yīng)用的方法論。存在有許多關(guān)于借助于模具形成部件的方法，例如(僅僅出于示范的目的)拉伸吹塑、擠壓吹塑、真空模塑、旋轉(zhuǎn)模塑和注入成型。注入成型是最普遍的方法之一并且同樣是一個示范過程，其中多種感覺檢查規(guī)范的實現(xiàn)已經(jīng)被認(rèn)為是借助于比如減少的任務(wù)重復(fù)和失敗以及改進(jìn)的部件質(zhì)量來增加效益的方法。
注入成型系統(tǒng)通常通過將液態(tài)或熔化的塑料材料或者是塑料粘結(jié)劑基體中的粉末狀金屬壓進(jìn)通常具有被配置成可形成所期望的內(nèi)部鑄型腔或多個鑄型腔的兩個獨立部分或半模的模具中特別成形的鑄型腔內(nèi)，在兩個半模被配對或被放置在一起時，來模制塑料和某些金屬部件，其中塑料或塑料粘結(jié)劑基體被冷卻并在此被固化以此制成一個或若干個通常的固態(tài)部件。為方便起見，在這里提到塑料和塑料注入成型被理解為還可用于粉末狀金屬注入成型以及通過注入成型制成成形部件的其他材料，即使它們沒有被特別地提及或描述。
模制過程的合型部分通常具有兩種主要功能，其中合型時間的第一段基本上專用于在壓力下將熔化材料注入鑄型腔區(qū)域內(nèi)，直至適當(dāng)?shù)膲簩嵑吞畛渫瓿蔀橹?。合型時間的第二段基本上用于冷卻所注入的材料直至獲得固相為止。因此，在將液態(tài)或熔化的塑料注入模具并且內(nèi)部鑄型腔被填充之后，允許使材料冷卻或固化以此根據(jù)鑄型腔的數(shù)目而硬化成一個或若干硬塑料部件，隨后，將兩個半模分離以此暴露一個或若干硬的塑料部件以使可將一個或若干部件從一個或若干內(nèi)部鑄型腔中移去。
在大多數(shù)注入成型生產(chǎn)線上，一旦安裝了所期望的模具，注入成型機(jī)自動操作，在將半模閉合在一起的不斷重復(fù)的循環(huán)中，對其加熱，將液態(tài)或熔化的塑料注入鑄型腔，冷卻以此使模具中的塑料固化或硬化成硬的塑料部件，打開或分離半模，推出模制的硬塑料部件，以及再次將半模閉合在一起以此模制出另一個或另一組部件。因此，模制過程的性質(zhì)規(guī)定了系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的效率和優(yōu)化和/或部件信息對高產(chǎn)量需求來說是關(guān)鍵的。
某些現(xiàn)有系統(tǒng)的改進(jìn)曾經(jīng)集中在注入壓力的優(yōu)化上，據(jù)此非常高的壓力促使液態(tài)或熔化的塑料注入鑄型腔內(nèi)以此以及時的方式完全填滿所有鑄型腔部分。其他的改進(jìn)曾經(jīng)集中在減少不必要重復(fù)任務(wù)的事變上，即減少從模具中去除成形部件所必需的排出器設(shè)備的行程的次數(shù)。例如，通過使用機(jī)器感覺系統(tǒng)，可基本消除預(yù)置多重排出器循環(huán)以前所需要的時間并且可減少對排出器裝備和模具的磨損。已經(jīng)使用如光束傳感器、視覺系統(tǒng)、氣壓傳感器、紅外傳感器、真空傳感器及其他技術(shù)來評估打開的半模，以用于同存儲在存儲器中的涉及空的半模的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行計算機(jī)化比較，以此檢測半模中任何未移去的塑料部件或剩余的塑料材料。在每個例子中，從目標(biāo)位置獲得多種感覺數(shù)據(jù)并按照比較的或另外客觀的規(guī)格通過計算機(jī)來分析這些感覺數(shù)據(jù)，以便于確定模具中是否存在有部件。將分析結(jié)果報告給控制器，據(jù)此影響和/或指導(dǎo)作為結(jié)果的關(guān)于排出器系統(tǒng)的決定。
在極端的時間敏感自動循環(huán)系統(tǒng)(如注入成型機(jī))中，甚至輕微的延遲可影響系統(tǒng)的總效益并導(dǎo)致產(chǎn)品成本相當(dāng)大的增加。因為在日積月累的對注入成型部件的重復(fù)的、高容量生產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，每個這樣的改進(jìn)可顯著影響產(chǎn)量和成本因素，因此期望的是識別可導(dǎo)致循環(huán)時間的有利減少的任何潛在的方法。
目前，模制處理循環(huán)的合型部分的長度通常通過處理循環(huán)的試誤法來完成，有時遵循基于模參數(shù)的粗略近似。沒有有效系統(tǒng)可用于或推薦用于確定特定優(yōu)化的合型時間參數(shù)。因為合型部分可代表循環(huán)時間的80％，例如占十(10)秒的總模制處理時間的八(8)秒，在合型部分期間即使一(1)秒的時間節(jié)省可導(dǎo)致單個機(jī)器的產(chǎn)量增加10％。
因此，很顯然存在有對通過有效減少模制處理循環(huán)的合型部分可減少完整循環(huán)時間并提高效益，從而增加生產(chǎn)率并避免上述缺點的感覺系統(tǒng)和方法的需求。

發(fā)明內(nèi)容
概括地說，在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明克服了上述缺點并且滿足了公認(rèn)的對這樣的器件的需求，所述的這樣的器件通過提供感覺系統(tǒng)和方法來優(yōu)化部件成形過程的循環(huán)時間，其中模制部件的溫度狀態(tài)被確認(rèn)并用來使合型時間最小化。
更具體地說，本發(fā)明是用于優(yōu)化合型時間參數(shù)的感覺器件和方法，據(jù)此在打開模具之后通過使用模制部件外表溫度的直接測量可基本上消除對處理循環(huán)的試誤法的依賴，其中通過使用借助于輻射度算法將熱輻射轉(zhuǎn)換為溫度值的紅外傳感器件，模制部件外表的溫度測量提供了基礎(chǔ)，借助于經(jīng)驗測量，在打開模具時確定部件中心的溫度和部件外表面溫度之間的差異。這樣的計算結(jié)果還可用來確定部件的冷卻是否已經(jīng)占用了比需要的更多的循環(huán)時間，或者部件是否需要更多的時間來冷卻，從而使自適應(yīng)反饋能夠優(yōu)化注入模壓循環(huán)時間。
因此，本發(fā)明的特征和優(yōu)點是這樣的感覺系統(tǒng)和方法能夠通過將合型時間減至最小而使循環(huán)時間優(yōu)化。
本發(fā)明的另一個特征和優(yōu)點是，這樣的感覺系統(tǒng)和方法能夠在打開模具之后進(jìn)行模制部件中心的溫度的診斷確定，從而能夠據(jù)此進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的另一個特征和優(yōu)點是，這樣的感覺系統(tǒng)和方法能夠使機(jī)器所實現(xiàn)的產(chǎn)量和質(zhì)量達(dá)到最大。
本發(fā)明的另一個特征和優(yōu)點是，這樣的感覺系統(tǒng)和方法能夠結(jié)合部件成形機(jī)以此借助于定義的參數(shù)評估和自適應(yīng)反饋控制促使閉合的模具冷卻時間最小化。
本發(fā)明的另一個特征和優(yōu)點是，這樣的感覺系統(tǒng)和方法能夠結(jié)合紅外評估能力來俘獲模制部件的溫度紀(jì)錄圖像，利用數(shù)據(jù)來確定最滿意的合型時間參數(shù)并且能夠據(jù)此進(jìn)行過程調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的另一個特征和優(yōu)點是，這樣的感覺系統(tǒng)和方法能夠促使傳感器結(jié)合進(jìn)部件成形機(jī)模具中，從而在打開模具的過程期間通過允許獲得圖像而增加可用的數(shù)據(jù)輸入窗口。
本發(fā)明的另一個特征和優(yōu)點是，這樣的感覺系統(tǒng)和方法能夠最小化并因此優(yōu)化合型部件冷卻時間而不必調(diào)節(jié)冷卻液流速或模制注入量。
本發(fā)明的另一個特征和優(yōu)點是，這樣的感覺系統(tǒng)和方法能夠縮短循環(huán)時間并提高生產(chǎn)率而不必調(diào)節(jié)排出參數(shù)。
本發(fā)明的另一個特征和優(yōu)點是，這樣的感覺系統(tǒng)和方法能夠確定部件中心達(dá)到玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度所必需的合型時間的最小長度，其中針對任何系統(tǒng)和/或熔化材料組合可進(jìn)行這樣的基本具體的確定。
本發(fā)明的另一個特征和優(yōu)點是，這樣的感覺系統(tǒng)和方法能夠使感覺處理與機(jī)器控制器集成。
本發(fā)明的另一個特征和優(yōu)點是，這樣的感覺系統(tǒng)和方法能夠提供新穎的質(zhì)量控制檢查站，其中在打開模具之后所計算的模制部件的核心溫度的評估使得能夠檢測不充分的合型時間，其中可實施反應(yīng)步驟以便于防止不正確/不完全成形的部件的持續(xù)循環(huán)。
在借助于附圖閱讀時，根據(jù)下面的描述和權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其他目的、特征和優(yōu)點對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的。


通過參考附圖并閱讀優(yōu)選的以及可選用的實施例的詳細(xì)描述，將會更好地理解本發(fā)明，其中在整個附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相似的結(jié)構(gòu)并指相同的元件，并且其中圖1是示出了傳感器的典型注入成型機(jī)的透視圖；圖2是示出了傳感器并示出了閉合的模具的典型注入成型機(jī)的部分側(cè)面的正視圖；圖3是示出了打開的模具的圖2的注入成型機(jī)的部分側(cè)面的正視圖；圖4是按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的感覺系統(tǒng)和方法的方塊圖；圖5是關(guān)于冷卻部件的溫度和時間關(guān)系的曲線圖。
具體實施例方式
本2007年2月14日 申請日期2004年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月20日
發(fā)明者威廉·A·尼科爾, 愛德華·卡琴尼克, 本杰明·普里霍達(dá) 申請人:阿瓦隆視覺解決方案有限責(zé)任公司